JP3309105B2 - メインズインバータを介して伝送されるべき電力を制御する方法 - Google Patents
メインズインバータを介して伝送されるべき電力を制御する方法Info
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P23/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by a control method other than vector control
- H02P23/30—Direct torque control [DTC] or field acceleration method [FAM]
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P21/00—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
- H02P21/22—Current control, e.g. using a current control loop
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P21/00—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
- H02P21/24—Vector control not involving the use of rotor position or rotor speed sensors
- H02P21/28—Stator flux based control
- H02P21/30—Direct torque control [DTC] or field acceleration method [FAM]
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- Power Engineering (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
- Control Of Ac Motors In General (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 本発明は、メインズ（mains）インバータを介して伝
送されるべき電力を制御する方法に関し、このメインズ
インバータは、一方ではDC中間回路に接続され、他方で
はリアクトルを介してｎ相ACメインズに接続されてお
り、メインズインバータは、そのACメインズの電圧の周
波数および振幅を独立しては影響し得ないようになって
おり、メインズインバータは、適切なスイッチを有する
ｎ個の分岐を備え、かつｎ相ACメインズとDC中間回路と
の間で両方向に電力を伝送するように構成されている。
送されるべき電力を制御する方法に関し、このメインズ
インバータは、一方ではDC中間回路に接続され、他方で
はリアクトルを介してｎ相ACメインズに接続されてお
り、メインズインバータは、そのACメインズの電圧の周
波数および振幅を独立しては影響し得ないようになって
おり、メインズインバータは、適切なスイッチを有する
ｎ個の分岐を備え、かつｎ相ACメインズとDC中間回路と
の間で両方向に電力を伝送するように構成されている。
上で述べたところに従って、本発明は、ACメインズと
DC中間回路との間に接続されたメインズインバータを制
御する方法に関する。典型的には、このDC中間回路は、
インバータに電力を供給し、そのインバータは、１つあ
るいはそれ以上の電気モータに電力を供給する。この形
式の構成において、最も典型的には、電力は、この電気
的回路網からモータに供給されるが、例えば、モータを
減速する時に、電気的エネルギーを同様負荷からDC中間
回路を介して電気的回路網に伝送する必要がある状況が
生じてしまう。
DC中間回路との間に接続されたメインズインバータを制
御する方法に関する。典型的には、このDC中間回路は、
インバータに電力を供給し、そのインバータは、１つあ
るいはそれ以上の電気モータに電力を供給する。この形
式の構成において、最も典型的には、電力は、この電気
的回路網からモータに供給されるが、例えば、モータを
減速する時に、電気的エネルギーを同様負荷からDC中間
回路を介して電気的回路網に伝送する必要がある状況が
生じてしまう。
上に理論的に記載した状況は、添付図面の第１図に示
された図と図面の第２図に示されたポインタ図とによっ
て表されることができる。電気的回路網に存在するAC起
電力は、電気的回路網に電力を供給する発電機に、その
発電機に配置された巻線により取り囲まれた、発電機の
シャフトの場所の磁束が回転する時に、発生されるとい
うことが想像できる。発電機の巻線に生じる電圧は、次
式（１）によって表されることができる。
された図と図面の第２図に示されたポインタ図とによっ
て表されることができる。電気的回路網に存在するAC起
電力は、電気的回路網に電力を供給する発電機に、その
発電機に配置された巻線により取り囲まれた、発電機の
シャフトの場所の磁束が回転する時に、発生されるとい
うことが想像できる。発電機の巻線に生じる電圧は、次
式（１）によって表されることができる。
対応して、この電圧によって発生される磁束は、次式
（２）に従って、この電圧を時間について積分すること
によって得られる。
（２）に従って、この電圧を時間について積分すること
によって得られる。
電圧ベクトルの長さabs（Uv）は、ほぼ一定であり、
磁束ベクトルの長さabs（Vv）もほぼ一定である。従っ
て、ACシステムの可変の特性要素である電圧も、これら
ベクトルの角周波数が定められる時には、それによって
発生される磁束を同様に明確に表す。第２図に示される
ように、磁束Vvは、電圧Uvに対して位相が90゜シフトし
ている。
磁束ベクトルの長さabs（Vv）もほぼ一定である。従っ
て、ACシステムの可変の特性要素である電圧も、これら
ベクトルの角周波数が定められる時には、それによって
発生される磁束を同様に明確に表す。第２図に示される
ように、磁束Vvは、電圧Uvに対して位相が90゜シフトし
ている。
上述したACメインズの起電力に他の起電源（その起電
源の電圧は、第１図に示されるようにリアクトルＬ間で
Uvvsである）を接続する際に、これら２つのシステム間
で伝送される有効電力は、次式（３）によって記載され
得る。
源の電圧は、第１図に示されるようにリアクトルＬ間で
Uvvsである）を接続する際に、これら２つのシステム間
で伝送される有効電力は、次式（３）によって記載され
得る。
ここで、Ｘ＝ωＬである。式（３）は、電圧ベクトル
間の角度差δが２つの起電力間の電力伝送に対する前提
条件であることを示し、この角度差もまた第２図に示さ
れている。
間の角度差δが２つの起電力間の電力伝送に対する前提
条件であることを示し、この角度差もまた第２図に示さ
れている。
一般的に知られているように、電力Ｐはトルクと角速
度との積として表され得る。上述した場合において、角
速度ωは、ACメインズの起電電力の周波数に基づいて計
算された角速度の値である。トルクは、既知の次式
（４）に従って決定され得る。
度との積として表され得る。上述した場合において、角
速度ωは、ACメインズの起電電力の周波数に基づいて計
算された角速度の値である。トルクは、既知の次式
（４）に従って決定され得る。
このようにして、ACモータの理論において使用される
式（４）と電気伝送の理論において使用される電力式
（３）との関係が決定される。システム間で伝送する有
効電力が定常状態では平衡しているために、式（４）も
次式（５）の形態で他の起電力の磁束Vvvsによっても表
現され得る。
式（４）と電気伝送の理論において使用される電力式
（３）との関係が決定される。システム間で伝送する有
効電力が定常状態では平衡しているために、式（４）も
次式（５）の形態で他の起電力の磁束Vvvsによっても表
現され得る。
上に述べられたことに基づいて、電力Ｐを２つの起電
システム間で伝送することを所望する場合、上記計算に
基づいて電流ベクトルＩを明確に定め、かつ、いずれか
の起電システムにおいて式（２）に従って電圧ベクトル
を積分することによって、磁束ベクトルの位置および大
きさを計算することだけが必要であることが明かであ
る。メインズインバータの中間回路のDCレベルを制御す
る本発明による方法（この方法は上述の原理に基づいて
いる）は、メインズインバータを介して伝送されること
が所望される電力がメインズインバータのトルクおよび
磁束に対する基準値を定め、これらを対応する変数の実
際の値と比較して磁束を増減する方向および対応してト
ルクを増減する方向にメインズインバータのスイッチ位
置を向ける信号を発生し、上記実際の値が、 ACメインズの（ｎ−１）位相の電流を測定することに
よってメインズインバータの電流ベクトルの位置および
長さを決定すること、 中間回路の電圧測定値およびメインズインバータのス
イッチ位置についてのデータに基づいて定められる電圧
ベクトルの積分値としてメインズインバータによって発
生される磁束を決定すること、 上記電流ベクトルおよび上記磁束ベクトルの交差積と
してメインズインバータによって発生されるトルクを決
定すること、 によって決定されることを特徴とする。
システム間で伝送することを所望する場合、上記計算に
基づいて電流ベクトルＩを明確に定め、かつ、いずれか
の起電システムにおいて式（２）に従って電圧ベクトル
を積分することによって、磁束ベクトルの位置および大
きさを計算することだけが必要であることが明かであ
る。メインズインバータの中間回路のDCレベルを制御す
る本発明による方法（この方法は上述の原理に基づいて
いる）は、メインズインバータを介して伝送されること
が所望される電力がメインズインバータのトルクおよび
磁束に対する基準値を定め、これらを対応する変数の実
際の値と比較して磁束を増減する方向および対応してト
ルクを増減する方向にメインズインバータのスイッチ位
置を向ける信号を発生し、上記実際の値が、 ACメインズの（ｎ−１）位相の電流を測定することに
よってメインズインバータの電流ベクトルの位置および
長さを決定すること、 中間回路の電圧測定値およびメインズインバータのス
イッチ位置についてのデータに基づいて定められる電圧
ベクトルの積分値としてメインズインバータによって発
生される磁束を決定すること、 上記電流ベクトルおよび上記磁束ベクトルの交差積と
してメインズインバータによって発生されるトルクを決
定すること、 によって決定されることを特徴とする。
以下にあって、本発明の方法は、次の添付図面に関連
してより詳細に記載される。
してより詳細に記載される。
第１図は、２つの起電システムの相互接続の概略図で
ある。
ある。
第２図は、第１図によるシステムにおいて働く電気的
変数をポインタ図として示す。
変数をポインタ図として示す。
第３図は、第１図によるシステムのより具体的な実施
例を示す。
例を示す。
第４図は、第３図によるシステムの特徴を示す。
第５図は、第４図によるシステムによって作られる電
圧ベクトルを示す。
圧ベクトルを示す。
第６図は、本発明の方法を表すブロック図を示す。
第７図は、第６図のブロック図に含まれた磁束比較器
の動作をより詳細に示す。
の動作をより詳細に示す。
第８図は、第６図のブロック図に含まれたトルク比較
器の動作をより詳細に示す。
器の動作をより詳細に示す。
第３図は、一部が本発明の方法によって制御されるメ
インズインバータであるシステムを線図として示す。第
３図のブロック図は、相電圧源U0、U1、U2からなる３つ
の相を有するものとして示されたACメインズＵを含んで
いる。ACメインズＵのこれら相は、リアクトルＬを介し
てメインズインバータVVSの対応する相の入力に接続さ
れている。各相で、実際のメインズインバータは、２つ
の被制御半導体スイッチとそれらに対して並列に接続さ
れた２つのダイオードからなる。この態様で、メインズ
インバータは、非制御の時にはダイオードブリッジとし
て使用されることができ、それが制御される時には、典
型的にはDC中間回路の直流電圧Ucのレベルに影響を与え
ることによって、メインズインバータを介して伝送され
る電力に影響を与えるために使用され得る。この直流電
圧は、メインズインバータの正および負の極間で、およ
びDC側に接続したコンデンサＣの両極に作用する。シス
テムSdcは、DC回路の負荷として接続されている。
インズインバータであるシステムを線図として示す。第
３図のブロック図は、相電圧源U0、U1、U2からなる３つ
の相を有するものとして示されたACメインズＵを含んで
いる。ACメインズＵのこれら相は、リアクトルＬを介し
てメインズインバータVVSの対応する相の入力に接続さ
れている。各相で、実際のメインズインバータは、２つ
の被制御半導体スイッチとそれらに対して並列に接続さ
れた２つのダイオードからなる。この態様で、メインズ
インバータは、非制御の時にはダイオードブリッジとし
て使用されることができ、それが制御される時には、典
型的にはDC中間回路の直流電圧Ucのレベルに影響を与え
ることによって、メインズインバータを介して伝送され
る電力に影響を与えるために使用され得る。この直流電
圧は、メインズインバータの正および負の極間で、およ
びDC側に接続したコンデンサＣの両極に作用する。シス
テムSdcは、DC回路の負荷として接続されている。
本発明の方法の主たる目的は、DC中間回路１のDC電圧
レベルUcが上述のように留まるような態様でメインズイ
ンバータVVSの電力の流れを制御することである。本発
明の方法において、メインズインバータVVSを他のAC起
電力（この場合には、ACメインズＵ）に接続する際に、
そのメインズインバータVVSの電圧の振幅および周波数
が独立しては影響し得ず、中間回路の電圧Ucが主制御変
数として選択され、この電圧Ucを所望の基準値Uc−ref
に調整することが試みられる。ACメインズの角周波数ω
は既知であるため、ACメインズの起電力とメインズイン
バータの起電力との間で伝送することを所望とする電力
Prefは、定常状態でのトルク基準値Trefによって置き変
えられ得る。上述のことから明らかなように、本発明の
方法は、対象がDC中間回路のDC電圧レベルを制御するの
ではなく、例えば主システムに伝送されるべき電力を単
に制御するような場合にも適用されることができ、従っ
て、このDC中間回路は、エネルギー供給源として働き、
そのため、その電圧レベルを一定に維持しようとする必
要はないか、あるいはその可能性さえ持たなくともよ
い。
レベルUcが上述のように留まるような態様でメインズイ
ンバータVVSの電力の流れを制御することである。本発
明の方法において、メインズインバータVVSを他のAC起
電力（この場合には、ACメインズＵ）に接続する際に、
そのメインズインバータVVSの電圧の振幅および周波数
が独立しては影響し得ず、中間回路の電圧Ucが主制御変
数として選択され、この電圧Ucを所望の基準値Uc−ref
に調整することが試みられる。ACメインズの角周波数ω
は既知であるため、ACメインズの起電力とメインズイン
バータの起電力との間で伝送することを所望とする電力
Prefは、定常状態でのトルク基準値Trefによって置き変
えられ得る。上述のことから明らかなように、本発明の
方法は、対象がDC中間回路のDC電圧レベルを制御するの
ではなく、例えば主システムに伝送されるべき電力を単
に制御するような場合にも適用されることができ、従っ
て、このDC中間回路は、エネルギー供給源として働き、
そのため、その電圧レベルを一定に維持しようとする必
要はないか、あるいはその可能性さえ持たなくともよ
い。
メインズインバータVVSによって発生されるDC電圧レ
ベルUcが、図面の第１図および第２図に示される起電力
の電圧ベクトルUvvsの長さに対応するということを留意
すべきである。この電圧ベクトルの長さは、磁束ベクト
ルの長さによって直接決定され、かつメインズインバー
タVVSは、力率１、すなわちcos（phi）＝１で動作する
ため、第２図によるこの磁束ベクトルの長さは、次式
（６）によって決定されることができる。
ベルUcが、図面の第１図および第２図に示される起電力
の電圧ベクトルUvvsの長さに対応するということを留意
すべきである。この電圧ベクトルの長さは、磁束ベクト
ルの長さによって直接決定され、かつメインズインバー
タVVSは、力率１、すなわちcos（phi）＝１で動作する
ため、第２図によるこの磁束ベクトルの長さは、次式
（６）によって決定されることができる。
三相システムにおいては、電流の明確さは、二相電流
の測定によって確保される。これに対応して、ｎ相シス
テムにおいては、電流の明確さを決定するため（ｎ−
１）相電流を測定することだけが必要である。電圧ベク
トルを形成するため、その特定の時刻での電圧ベクトル
の長さおよびメインズインバータのスイッチの位置での
データを決定するため中間回路のDC電圧の測定が必要で
ある。このスイッチの組合せは、ベクトルSwによって表
されることができ、その大きさは、スイッチとして解釈
され得る利用可能な電気技術要素の組合せの数によって
決定される。第３図のインバータ部分の動作を特に示す
第４図に表されているように、３つのスイッチS0、S1お
よびS2が、この例による三相システムのインバータにお
いて使用されることができ、これらスイッチのそれぞれ
は、２つの位置を有し、すなわちそれぞれのスイッチ
は、下方の分岐、すなわちDC電位の負極あるいは上方の
分岐、すなわちDC電位の正極のいずれかに接続されるこ
とができる。この態様で作られる可能な電圧ベクトルの
大きさおよび方向は、第５図に示されている。全てのス
イッチが下方の分岐あるいは上方の分岐のいずれかに接
続されるような２つのベクトルが、元のものに対して０
ベクトルまで減少されるため、上記の結果は、６つの異
った電圧ベクトルとなる。このスイッチの組合せは、ベ
クトルSw＝〔状態（S0），状態（S1），状態（S2）〕に
よって表されることができ、ここで状態は、スイッチ位
置についてのデータ、すなわち、それが上方あるいは下
方の分岐、つまりDC電位の負あるいは正極のどちらに接
続されるかを表す関数である。中間回路の電圧Ucおよび
ベクトルSwを上述の態様で使用することによって、メイ
ンズインバータVVSで発生される磁束は、次式（７）に
よって計算され得る。
の測定によって確保される。これに対応して、ｎ相シス
テムにおいては、電流の明確さを決定するため（ｎ−
１）相電流を測定することだけが必要である。電圧ベク
トルを形成するため、その特定の時刻での電圧ベクトル
の長さおよびメインズインバータのスイッチの位置での
データを決定するため中間回路のDC電圧の測定が必要で
ある。このスイッチの組合せは、ベクトルSwによって表
されることができ、その大きさは、スイッチとして解釈
され得る利用可能な電気技術要素の組合せの数によって
決定される。第３図のインバータ部分の動作を特に示す
第４図に表されているように、３つのスイッチS0、S1お
よびS2が、この例による三相システムのインバータにお
いて使用されることができ、これらスイッチのそれぞれ
は、２つの位置を有し、すなわちそれぞれのスイッチ
は、下方の分岐、すなわちDC電位の負極あるいは上方の
分岐、すなわちDC電位の正極のいずれかに接続されるこ
とができる。この態様で作られる可能な電圧ベクトルの
大きさおよび方向は、第５図に示されている。全てのス
イッチが下方の分岐あるいは上方の分岐のいずれかに接
続されるような２つのベクトルが、元のものに対して０
ベクトルまで減少されるため、上記の結果は、６つの異
った電圧ベクトルとなる。このスイッチの組合せは、ベ
クトルSw＝〔状態（S0），状態（S1），状態（S2）〕に
よって表されることができ、ここで状態は、スイッチ位
置についてのデータ、すなわち、それが上方あるいは下
方の分岐、つまりDC電位の負あるいは正極のどちらに接
続されるかを表す関数である。中間回路の電圧Ucおよび
ベクトルSwを上述の態様で使用することによって、メイ
ンズインバータVVSで発生される磁束は、次式（７）に
よって計算され得る。
ここで、V0は磁束の積分の始点である。
第６図は、本発明の方法の実現にとって好ましいシス
テムのブロック図である。このシステムにおいては、第
３図によるシステムと同様に、リアクトルＬがACメイン
ズＵとメインズインバータの電源モジュール２との間に
設けられ、かつDC電圧間に接続したコンデンサＣが、電
源モジュール２とDCシステムSdcとの間に設けられるよ
うな態様で、メインズインバータが、ACメインズＵとDC
システムSdcとの間に接続されている。好ましくは、DC
中間回路の電圧Ucは、本発明の方法において典型的に所
望値に調節されるため、この電圧が測定され、メインズ
インバータVVSのブロック３および４に与えられる。ブ
ロック４は、制御システムの一部であり、与えられたシ
ステムで支配する制御原理Ｆ（Uc,Ucref,Sff,符号
（ω））に従ってトルク基準値Trefを決定する。この制
御原理の定義から認めることができるように、トルク基
準値Trefの定義は、所定の時刻でのDC中間回路の電圧U
c、この電圧の基準値Ucref、特にDCシステムの品位を考
慮した正帰還変数Sff、VVSに関して考慮されるようなAC
電気システム電圧の相のスイッチングシーケンス（符号
（ω））についてのデータによってなされる。中間回路
の電圧レベルが、システムSdcによって決定される態様
で変るようにされた構成に本発明の方法が適用されるな
らば、この制御原理は、例えば外部正帰還変数あるいは
DCおよびAC回路間で伝送されることが所望される電力基
準値Prefに単独に依存するようなトルク基準値を定める
他の制御原理Ｇによって置き換えられることができる。
メインズインバータによって発生される磁束Vvvsは、ブ
ロック３において、上記中間回路電圧とブロック５から
得られた電力モジュール２のスイッチ組合せデータSwと
に基づいて式（７）を用いて計算され、中間回路の電圧
についてのデータもブロック３に与えられる。メインズ
インバータによって発生される磁束についてのこのデー
タは磁束比較回路６とブロック７とに与えられ、このブ
ロック７は、この磁束データとACメインズＵの２つの位
相から測定された電流データI aおよびI cとに基づいて
式（５）により、メインズインバータによって発生され
たトルクＴを決定する。このトルクＴについてのデータ
およびブロック４からのトルクの基準値Trefについての
データは、トルク比較ブロック８に与えられ、ここで実
際のトルクおよびその基準値が、本発明に従って互いに
比較されて、電力モジュール２のスイッチ位置を制御す
るブロック５のための制御信号が発生されるように意図
され、この制御信号は、上記比較の結果に応じてトルク
を増減する方向にメインズインバータのスイッチ位置を
調節する。このトルクビットは、第８図に関連してより
詳細に記載されるように、３つの異った値を有してもよ
い。
テムのブロック図である。このシステムにおいては、第
３図によるシステムと同様に、リアクトルＬがACメイン
ズＵとメインズインバータの電源モジュール２との間に
設けられ、かつDC電圧間に接続したコンデンサＣが、電
源モジュール２とDCシステムSdcとの間に設けられるよ
うな態様で、メインズインバータが、ACメインズＵとDC
システムSdcとの間に接続されている。好ましくは、DC
中間回路の電圧Ucは、本発明の方法において典型的に所
望値に調節されるため、この電圧が測定され、メインズ
インバータVVSのブロック３および４に与えられる。ブ
ロック４は、制御システムの一部であり、与えられたシ
ステムで支配する制御原理Ｆ（Uc,Ucref,Sff,符号
（ω））に従ってトルク基準値Trefを決定する。この制
御原理の定義から認めることができるように、トルク基
準値Trefの定義は、所定の時刻でのDC中間回路の電圧U
c、この電圧の基準値Ucref、特にDCシステムの品位を考
慮した正帰還変数Sff、VVSに関して考慮されるようなAC
電気システム電圧の相のスイッチングシーケンス（符号
（ω））についてのデータによってなされる。中間回路
の電圧レベルが、システムSdcによって決定される態様
で変るようにされた構成に本発明の方法が適用されるな
らば、この制御原理は、例えば外部正帰還変数あるいは
DCおよびAC回路間で伝送されることが所望される電力基
準値Prefに単独に依存するようなトルク基準値を定める
他の制御原理Ｇによって置き換えられることができる。
メインズインバータによって発生される磁束Vvvsは、ブ
ロック３において、上記中間回路電圧とブロック５から
得られた電力モジュール２のスイッチ組合せデータSwと
に基づいて式（７）を用いて計算され、中間回路の電圧
についてのデータもブロック３に与えられる。メインズ
インバータによって発生される磁束についてのこのデー
タは磁束比較回路６とブロック７とに与えられ、このブ
ロック７は、この磁束データとACメインズＵの２つの位
相から測定された電流データI aおよびI cとに基づいて
式（５）により、メインズインバータによって発生され
たトルクＴを決定する。このトルクＴについてのデータ
およびブロック４からのトルクの基準値Trefについての
データは、トルク比較ブロック８に与えられ、ここで実
際のトルクおよびその基準値が、本発明に従って互いに
比較されて、電力モジュール２のスイッチ位置を制御す
るブロック５のための制御信号が発生されるように意図
され、この制御信号は、上記比較の結果に応じてトルク
を増減する方向にメインズインバータのスイッチ位置を
調節する。このトルクビットは、第８図に関連してより
詳細に記載されるように、３つの異った値を有してもよ
い。
ブロック６は、式（７）に基づいてブロック３で決定
された磁束長および、例えば式（６）に基づいてブロッ
ク８から得られた磁束基準値Vvvs−refを互いに比較す
る磁束比較器を含んでいる。この比較に基づいて、制御
信号、いわゆる磁束ビットが決定され、それによって電
力モジュール２のスイッチ位置を制御する論理が磁束を
増大あるいは減少する方向に調節される。この磁束ビッ
トは、第７図に関連してより詳細に記載されるように、
２つの異った値を有してもよい。
された磁束長および、例えば式（６）に基づいてブロッ
ク８から得られた磁束基準値Vvvs−refを互いに比較す
る磁束比較器を含んでいる。この比較に基づいて、制御
信号、いわゆる磁束ビットが決定され、それによって電
力モジュール２のスイッチ位置を制御する論理が磁束を
増大あるいは減少する方向に調節される。この磁束ビッ
トは、第７図に関連してより詳細に記載されるように、
２つの異った値を有してもよい。
いわゆる磁束ビットの発生に関連した磁束比較器６の
動作は、第７図により詳細に示されている。一方では、
計算された実際の磁束値Vvvs、他方では、この磁束の基
準値Vvvs−refがこの比較器に与えられる。第７図に従
って、この比較の結果は、値VvvsおよびVvvs−refのど
ちらが高いかにより−１あるいは１のいずれかとなる２
つの値を有してもよい。計算された磁束値Vvvsが、磁束
基準値Vvvs−refよりも低ければ、磁束を増大する磁束
ビット値１が選択されなければならない。磁束を増大す
るこの磁束ビット値は、計算された磁束値Vvvsが、ヒス
テリシスVhだけ磁束基準値よりも高い限り保持される。
これに対応して、VvvsがVvvs−refよりも高い場合に
は、磁束を減少する磁束ビット値−１が選択されなけれ
ばならず、この磁束ビット値は、VvvsがヒステリシスVh
だけ磁束基準値Vvvs−refよりも低くなるまで保持され
る。
動作は、第７図により詳細に示されている。一方では、
計算された実際の磁束値Vvvs、他方では、この磁束の基
準値Vvvs−refがこの比較器に与えられる。第７図に従
って、この比較の結果は、値VvvsおよびVvvs−refのど
ちらが高いかにより−１あるいは１のいずれかとなる２
つの値を有してもよい。計算された磁束値Vvvsが、磁束
基準値Vvvs−refよりも低ければ、磁束を増大する磁束
ビット値１が選択されなければならない。磁束を増大す
るこの磁束ビット値は、計算された磁束値Vvvsが、ヒス
テリシスVhだけ磁束基準値よりも高い限り保持される。
これに対応して、VvvsがVvvs−refよりも高い場合に
は、磁束を減少する磁束ビット値−１が選択されなけれ
ばならず、この磁束ビット値は、VvvsがヒステリシスVh
だけ磁束基準値Vvvs−refよりも低くなるまで保持され
る。
第８図は、トルク比較器８の動作をより詳細に示す。
このトルク比較器８は、上記制御原理に基づいてブロッ
ク４で決定されたトルク基準値Trefとメインズインバー
タによって発生され、かつブロック７で式（５）によっ
て計算された実際のトルクＴとを互いに比較する。第８
図によれば、この比較からのトルクビットは、３つのレ
ベルを有し、従って原理的に３つの異った値を持つこと
ができる。トルク基準値Trefが、所定のトルクＴよりも
高ければ、トルクを増大する値１がトルクビット値とし
て選択される。トルクの実際の値および基準値の両者
が、等しく高いような状況になると、トルクビットの値
は０に変化する。トルクの実際の値および基準値の差
が、いずれの方向においてもヒステリシス値Thを越えな
い限り、トルクビットの値は、この値０に保持される。
トルクビット値が０である時には、ゼロのポインタ（す
なわち、０に減少したベクトル表示のスイッチの組合
せ）が使用され、従って磁束は、依然として式（７）に
従っている。しかしながら、決定されたトルクＴがトル
ク基準値Trefよりも高ければ、トルクを減少するトルク
ビット値−１が選択される。トルク比較器のヒステリシ
スThは、ゼロとなるように選択されることができ、それ
によって比較器の値ゼロは、実現されないが、トルクビ
ット値−１から値１まで、あるいはその逆のシフトが作
られる。
このトルク比較器８は、上記制御原理に基づいてブロッ
ク４で決定されたトルク基準値Trefとメインズインバー
タによって発生され、かつブロック７で式（５）によっ
て計算された実際のトルクＴとを互いに比較する。第８
図によれば、この比較からのトルクビットは、３つのレ
ベルを有し、従って原理的に３つの異った値を持つこと
ができる。トルク基準値Trefが、所定のトルクＴよりも
高ければ、トルクを増大する値１がトルクビット値とし
て選択される。トルクの実際の値および基準値の両者
が、等しく高いような状況になると、トルクビットの値
は０に変化する。トルクの実際の値および基準値の差
が、いずれの方向においてもヒステリシス値Thを越えな
い限り、トルクビットの値は、この値０に保持される。
トルクビット値が０である時には、ゼロのポインタ（す
なわち、０に減少したベクトル表示のスイッチの組合
せ）が使用され、従って磁束は、依然として式（７）に
従っている。しかしながら、決定されたトルクＴがトル
ク基準値Trefよりも高ければ、トルクを減少するトルク
ビット値−１が選択される。トルク比較器のヒステリシ
スThは、ゼロとなるように選択されることができ、それ
によって比較器の値ゼロは、実現されないが、トルクビ
ット値−１から値１まで、あるいはその逆のシフトが作
られる。
上述のように、磁束およびトルクを制御する２つのビ
ット状態は、スイッチ位置を選択する論理５に与えら
れ、この論理は、ビット状態によって与えられる磁束お
よびトルクの変化の方向が、適切に考慮されるような態
様で電力モジュール２で使用されることができるスイッ
チの組合せを選択し、すなわち、このスイッチの組合せ
でそれが磁束およびトルクに関して磁束およびトルクの
ビット状態によって表される対象を構成することを開始
させる。この論理５は、その出力の結果として、電力段
２で構成されるスイッチの組合せを作るようにする。可
能なスイッチの組合せの数は、スイッチの数に従った電
力まで高められるスイッチ位置の数である。スイッチの
数が３であり、かつ各スイッチが２つの位置を有するよ
うな第４図の場合において、可能なスイッチの組合せの
数は、２の３乗、すなわち８である。ACメインズの位相
の数がｎであれば、可能なスイッチの数は2nである。
ット状態は、スイッチ位置を選択する論理５に与えら
れ、この論理は、ビット状態によって与えられる磁束お
よびトルクの変化の方向が、適切に考慮されるような態
様で電力モジュール２で使用されることができるスイッ
チの組合せを選択し、すなわち、このスイッチの組合せ
でそれが磁束およびトルクに関して磁束およびトルクの
ビット状態によって表される対象を構成することを開始
させる。この論理５は、その出力の結果として、電力段
２で構成されるスイッチの組合せを作るようにする。可
能なスイッチの組合せの数は、スイッチの数に従った電
力まで高められるスイッチ位置の数である。スイッチの
数が３であり、かつ各スイッチが２つの位置を有するよ
うな第４図の場合において、可能なスイッチの組合せの
数は、２の３乗、すなわち８である。ACメインズの位相
の数がｎであれば、可能なスイッチの数は2nである。
本発明の方法の長所は、例えば極めて良好な動的性能
であり、これにより中間回路の電圧は、負荷の変化時
に、これが所定の電圧基準値から大きく外れることな
く、極めて迅速に安定化されることができる。本発明の
方法を適用する時に、メインズリアクトルＬは、従来の
メインズリアクトルを使ったもの（そのメインズリアク
トルは典型的には約10−20％p.u.（ユニット当り）であ
った）に比較し極めて小さく、例えば約５％p.u.に選択
されることができる。この小さなメインズリアクトルに
係わらず、電流のひずみ成分は小さい。本発明の２点調
節により、中間回路の容量Ｃも同様減少可能である。
であり、これにより中間回路の電圧は、負荷の変化時
に、これが所定の電圧基準値から大きく外れることな
く、極めて迅速に安定化されることができる。本発明の
方法を適用する時に、メインズリアクトルＬは、従来の
メインズリアクトルを使ったもの（そのメインズリアク
トルは典型的には約10−20％p.u.（ユニット当り）であ
った）に比較し極めて小さく、例えば約５％p.u.に選択
されることができる。この小さなメインズリアクトルに
係わらず、電流のひずみ成分は小さい。本発明の２点調
節により、中間回路の容量Ｃも同様減少可能である。
従来のパルス幅変調（PWM）と比べた時に簡単な態様
で変調が構成される。使用されるスイッチ位置を決定す
るための特別な基準波を何等発生する必要はなく、所定
の時刻での磁束およびトルクの実際の値に基づいて、メ
インズインバータにおいて制御を直接達成することが可
能である。換言すれば、本発明の方法は、メインズイン
バータにおいて正確な電圧および周波数を発生するため
の中間回路の必要性を排除し、これら変数が２点調節で
直接発生されるようにする。
で変調が構成される。使用されるスイッチ位置を決定す
るための特別な基準波を何等発生する必要はなく、所定
の時刻での磁束およびトルクの実際の値に基づいて、メ
インズインバータにおいて制御を直接達成することが可
能である。換言すれば、本発明の方法は、メインズイン
バータにおいて正確な電圧および周波数を発生するため
の中間回路の必要性を排除し、これら変数が２点調節で
直接発生されるようにする。
本発明の方法が従来のメインズインバータを用いたも
のに比較して僅かな測定値でよいという事実も長所とし
て言及され得る。本発明の方法において、ACメインズの
相電圧は、何等測定される必要はなく、必要とする全て
は中間回路のDC電圧の測定と（ｎ−１）電流の測定であ
り、これによりｎ相ACメインズの電流が明確に決定され
る。
のに比較して僅かな測定値でよいという事実も長所とし
て言及され得る。本発明の方法において、ACメインズの
相電圧は、何等測定される必要はなく、必要とする全て
は中間回路のDC電圧の測定と（ｎ−１）電流の測定であ
り、これによりｎ相ACメインズの電流が明確に決定され
る。
本発明の方法が単にある例示的な実施例により上に示
されたが、本発明の方法は、第６図の例として示された
ブロック図とは実質的に異ったブロック図およびこれら
ブロック図に選択されたブロックのシステムに同様適用
可能であることが明かである。
されたが、本発明の方法は、第６図の例として示された
ブロック図とは実質的に異ったブロック図およびこれら
ブロック図に選択されたブロックのシステムに同様適用
可能であることが明かである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ポージャライネン，パシ フィンランド国 エフアイエヌ − 00180 ヘルシンキ，セルカメレンカツ ６ シー 43 (72)発明者 ティーティネン，ペッカ フィンランド国 エフアイエヌ − 00760 ヘルシンキ，プイストランティ エ ４ エーエス ９ (56)参考文献 特開 平２−193587（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−206384（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−173388（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−186596（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−292753（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H02M 7/48 H02M 7/72 H02P 7/63
Claims (5)
- 【請求項１】メインズインバータを介して伝送されるべ
き電力を制御する方法であって、このメインズインバー
タ（VVS）は、一方ではDC中間回路（１）に接続され、
かつ他方ではリアクトル（Ｌ）を介してｎ相ACメインズ
（Ｕ）に接続されており、上記メインズインバータは、
上記ACメインズの電圧の周波数および振幅を独立的には
影響し得ないようになっており、上記メインズインバー
タは、適切なスイッチ（S0、S1、S2）を有するｎ個の分
岐を備えており、かつ電力を上記ｎ相ACメインズ（Ｕ）
と上記AC中間回路（１）との間で両方向に伝送するよう
になっている方法において、メインズインバータ（VV
S）を介して伝送することを所望する電力は、上記メイ
ンズインバータのトルクおよび磁束に対する基準値（Tr
ef、Vvvs−refを定め、これらを対応する変数の実際の
値（Ｔ、Vvvs）と比較して、上記磁束を増減する方向か
つ対応してトルクを増減する方向に上記メインズインバ
ータのスイッチ位置を調節する信号を発生することによ
って制御され、上記実際の値は、 上記ACメインズの（ｎ−１）位相の電流（I a、I c）を
測定することによって、上記メインズインバータの電流
ベクトルの位置および長さを決定すること、 上記中間回路の電圧測定値（Uc）および上記メインズイ
ンバータのスイッチ位置についてのデータに基づいて定
められる電圧ベクトルの積分値として、上記メインズイ
ンバータによって発生される磁束（Vvvs）を決定するこ
と、 上記電流ベクトル（Ｉ）および上記磁束ベクトル（Vvv
s）の交差積として、上記メインズインバータによって
発生されるトルク（Ｔ）を決定すること、 によって決定されるようにしたことを特徴とする方法。 - 【請求項２】請求の範囲第１項記載の方法において、磁
束の上記実際および基準値（Vvvs、Vvvs−ref）の比較
で発生されるスイッチ位置を制御する上記信号は、２状
態信号であることを特徴とする方法。 - 【請求項３】請求の範囲第２項記載の方法において、磁
束の上記実際および基準値（Vvvs−Vvvs−ref）の比較
で発生される上記２状態信号は、比較されるべき値が互
いに所定のヒステリシス（Yh）だけ異っている時のみそ
の状態を変化することを特徴とする方法。 - 【請求項４】請求の範囲第１項記載の方法において、ト
ルクの上記実際および基準値（Ｔ、Tref）の比較で発生
されるスイッチ位置を制御する上記信号は、３状態信号
であることを特徴とする方法。 - 【請求項５】請求の範囲第４項記載の方法において、ト
ルクの上記実際および基準値（Ｔ、Tref）の比較で発生
される上記３状態信号は、比較される値の差が所定のヒ
ステリシス（Th）よりも大きい時に状態１あるいは−１
に、他の場合には状態０にシフトすることを特徴とする
方法。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FI942255 | 1994-05-13 | ||
| FI942255A FI96371C (fi) | 1994-05-13 | 1994-05-13 | Menetelmä verkkovaihtosuuntaajan kautta siirrettävän tehon säätämiseksi |
| PCT/FI1995/000246 WO1995031857A1 (en) | 1994-05-13 | 1995-05-09 | Method for controlling the power to be transferred via a mains inverter |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10500278A JPH10500278A (ja) | 1998-01-06 |
| JP3309105B2 true JP3309105B2 (ja) | 2002-07-29 |
Family
ID=8540699
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP52938995A Expired - Lifetime JP3309105B2 (ja) | 1994-05-13 | 1995-05-09 | メインズインバータを介して伝送されるべき電力を制御する方法 |
Country Status (12)
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| US (1) | US5940286A (ja) |
| EP (1) | EP0759224B1 (ja) |
| JP (1) | JP3309105B2 (ja) |
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| AU (1) | AU688902B2 (ja) |
| BR (1) | BR9507871A (ja) |
| CA (1) | CA2189251A1 (ja) |
| DE (1) | DE69508078T2 (ja) |
| FI (1) | FI96371C (ja) |
| PL (1) | PL177446B1 (ja) |
| TW (1) | TW301723B (ja) |
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|---|---|---|---|---|
| US20040085034A1 (en) * | 2002-11-01 | 2004-05-06 | Kuras Brian D. | System and method for controlling a motor |
| FI115265B (fi) * | 2003-08-28 | 2005-03-31 | Vacon Oyj | Taajuusmuuttajan pulssinleveysmodulointi |
| US20060038530A1 (en) * | 2004-07-07 | 2006-02-23 | Rt Patent Company, Inc. | System and method for optimizing motor performance by varying flux |
| US7116029B2 (en) * | 2004-07-19 | 2006-10-03 | Rt Patent Company, Inc. | AC induction motor having multiple poles and increased stator/rotor gap |
| US20060208603A1 (en) * | 2005-03-18 | 2006-09-21 | Rt Patent Company, Inc. | Rotating electric machine with variable length air gap |
| DE102005049070A1 (de) * | 2005-10-13 | 2007-04-19 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zur feldorientierten Regelung einer Drehfeldmaschine |
| US20070132331A1 (en) * | 2005-12-13 | 2007-06-14 | Rt Patent Company, Inc. | DC homopolar motor/generator |
| US20070132334A1 (en) * | 2005-12-14 | 2007-06-14 | Rt Patent Company, Inc. | Systems and methods for providing electrical contact with a rotating element of a machine |
| CN101911473B (zh) * | 2007-12-27 | 2012-09-26 | 株式会社安川电机 | 三相交流电动机的绕组切换装置 |
| CN104081639B (zh) * | 2012-02-09 | 2018-04-27 | 瑞典爱立信有限公司 | 隔离开关模式电源中变压器通量密度的控制 |
| DE102015200122B4 (de) * | 2015-01-08 | 2016-11-03 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs mit einer Sicherheitseinrichtung zur Kompensation fehlerhafter Drehmomente |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0165020B1 (en) * | 1984-06-11 | 1989-10-11 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Power converter for ac load |
| EP0175154B1 (en) * | 1984-08-21 | 1991-11-06 | Hitachi, Ltd. | Method of controlling inverter-driven induction motor |
| JPS6373898A (ja) * | 1986-09-12 | 1988-04-04 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | インバ−タ装置 |
| FI81465C (fi) * | 1986-12-22 | 1990-10-10 | Kone Oy | Anordning foer kopplandet av ett ackumulatorbatteri till en hissinverters likstroemskrets. |
| JPS63186596A (ja) * | 1987-01-28 | 1988-08-02 | Toyo Electric Mfg Co Ltd | Ｐｗｍインバ−タによる誘導電動機の制御方法 |
| JP2821679B2 (ja) * | 1988-07-19 | 1998-11-05 | 株式会社日立製作所 | Ｐｗｍインバータのゲート信号発生方法および装置、ｐｗｍインバータ装置 |
| JP2753288B2 (ja) * | 1988-11-30 | 1998-05-18 | 株式会社日立製作所 | Ｐｗｍインバータの制御方法およびその制御装置ならびにｐｗｍインバータシステム |
| JPH02219498A (ja) * | 1989-02-16 | 1990-09-03 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | インバータの電流制御装置 |
| JPH03173388A (ja) * | 1989-11-30 | 1991-07-26 | Shinko Electric Co Ltd | 同期電動機用トルク検出器 |
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| EP0551450A1 (en) * | 1991-02-22 | 1993-07-21 | KENETECH Windpower, Inc. | Four quadrant motor controller |
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-
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- 1994-05-13 FI FI942255A patent/FI96371C/fi not_active IP Right Cessation
-
1995
- 1995-05-09 US US08/737,534 patent/US5940286A/en not_active Expired - Lifetime
- 1995-05-09 BR BR9507871A patent/BR9507871A/pt not_active IP Right Cessation
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- 1995-05-09 WO PCT/FI1995/000246 patent/WO1995031857A1/en active IP Right Grant
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- 1995-05-09 CA CA002189251A patent/CA2189251A1/en not_active Abandoned
- 1995-05-09 DE DE69508078T patent/DE69508078T2/de not_active Expired - Lifetime
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- 1995-05-09 AU AU24101/95A patent/AU688902B2/en not_active Ceased
- 1995-05-10 TW TW084104618A patent/TW301723B/zh not_active IP Right Cessation
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