JP4661197B2 - 電圧形インバータの制御方法 - Google Patents
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先ず、前記パルス幅変調制御する際の少なくとも2組のキャリア周波数と、前記キャリア周波数それぞれにより前記電圧形インバータがスイッチング素子を通して負荷へ所定の通流電流を流すための電流の指令値と実際の電流の検出値との偏差を零にする電流調節演算結果に基づく3相交流電圧指令値それぞれと、前記電圧形インバータの中間直流電圧値とに基づいて、前記パルス幅変調制御する際のデッドタイムを補償するデッドタイム補償量を演算し、
次に、前記電圧形インバータが出力する互いに異なった複数組のスイッチング素子を通して通流する負荷への通流電流と、前記電圧形インバータが前記それぞれのスイッチング素子を通して負荷へ所定の通流電流を流すための電流の指令値と実際の電流の検出値との偏差を零にする電流調節演算結果に基づく3相電圧指令値それぞれと、このときの前記パルス幅変調制御する際のキャリア周波数と、前記デッドタイム補償量とに基づいて、前記パルス幅変調制御する際に発生するスイッチング素子のオン電圧降下量を補償するオン電圧補償量を演算し、
前記電圧形インバータの通常運転時には、該電圧形インバータの3相出力電流と前記それぞれの補償量とに基づいてそれぞれの3相補償電圧指令値を導出し、前記それぞれの3相補償電圧指令値と前記3相交流電圧指令値との加算値を新たな3相交流電圧指令値とすることを特徴とする。
先ず、前記パルス幅変調制御する際の少なくとも2組のキャリア周波数と、前記キャリア周波数それぞれにより前記電圧形インバータがスイッチング素子を通して負荷へ所定の通流電流を流すための電流の指令値と実際の電流の検出値との偏差を零にする電流節演算結果に基づく3相電圧指令値それぞれと、前記電圧形インバータの中間直流電圧値とに基づいて、前記パルス幅変調制御する際のデッドタイムを補償するデッドタイム補償量を演算し、
次に、前記電圧形インバータがスイッチング素子を通して負荷へ所定の通流電流を流すための電流の指令値と実際の電流の検出値との偏差を零にする電流節演算結果に基づく3相電圧指令値それぞれに基づいて、前記電圧形インバータの各相出力間の電圧のバラツキを補償する電圧振幅補償量を演算し、
前記電圧形インバータの通常運転時には、該電圧形インバータの3相出力電流それぞれの振幅を前記デッドタイム補償量と前記電圧振幅補償量とに基づいて制限した3相補償電圧指令値を導出し、この3相補償電圧指令値と前記3相交流電圧指令値との加算値を新たな3相交流電圧指令値とすることを特徴とする。
前記電圧形インバータが出力する電流を何れか2相間のスイッチング素子を通して負荷へ通流するようにし、この状態で前記それぞれの補償量を導出することを特徴とする。
前記電圧形インバータのいずれか1相の上下アームの駆動信号それぞれを阻止し、この状態で前記それぞれの補償量を導出することを特徴とする。
予め、前記電圧形インバータが出力する電流を何れか2相間のスイッチング素子を通して負荷へ通流する6通りの通流状態により、前記電圧形インバータがスイッチング素子を通して負荷へ所定の通流電流を流すための電流の指令値と実際の電流の検出値との偏差を零にする電流調節演算結果に基づく3相電圧指令値それぞれに基づいて、前記電圧形インバータの各アームそれぞれのスイッチング素子の電圧のバラツキを補償する電圧オフセット補償量を演算し、
前記電圧形インバータの通常運転時には、前記補償量を3相補償電圧指令値とし、この3相補償電圧指令値と前記3相交流電圧指令値とを加算した値を新たな3相交流電圧指令値とすることを特徴とする。
先ず、前記パルス幅変調制御する際の少なくとも2組のキャリア周波数と、前記キャリア周波数それぞれにより前記電圧形インバータが出力する電流を何れか2相間のスイッチング素子を通して負荷へ通流する6通りの通流状態により、前記電圧形インバータがスイッチング素子を通して負荷へ所定の通流電流を流すための電流の指令値と実際の電流の検出値との偏差を零にする電流調節演算結果に基づく3相交流電圧指令値それぞれに基づいて、前記パルス幅変調制御する際のデッドタイムを補償するデッドタイム補償量を演算し、
次に、前記電圧形インバータが出力する電流を何れか2相間のスイッチング素子を通して負荷へ通流する6通りの通流状態により、前記電圧形インバータがスイッチング素子を通して負荷へ所定の通流電流を流すための電流の指令値と実際の電流の検出値との偏差を零にする電流調節演算結果に3相交流電圧指令値それぞれに基づいて、前記電圧形インバータの各相出力間の電圧のバラツキを補償する電圧振幅補償量と該電圧形インバータの各アームそれぞれのスイッチング素子の電圧のバラツキを補償する電圧オフセット補償量とを演算し、
前記電圧形インバータの通常運転時には、該電圧形インバータの3相出力電流それぞれの振幅を前記デッドタイム補償量と前記電圧振幅補償量と前記電圧オフセット補償量とに基づいて制限した3相補償電圧指令値を導出し、この3相補償電圧指令値と前記3相交流電圧指令値との加算値を新たな3相交流電圧指令値とすることを特徴とする。
前記電圧形インバータのいずれか1相の上下アームの駆動信号それぞれを阻止し、この状態で前記それぞれの補償量を導出することを特徴とする。
[数1]
v*(0)=eDC・TDEAD・fC1+vON(0)+R1・IDC(0)
ここで、v * は電圧指令値、e DC は直流中間回路電圧、TDEADはデッドタイム補償量設定値,vONはこのときのインバータ主回路21で生ずるオン電圧値,fC1はキャリア周波数,IDCはスイッチング素子を通して負荷へ通流する通流電流を示し、R1は電動機6の抵抗値を示す。
[数2]
v*(1)=eDC・TDEAD・fC2+vON(1)+R1・IDC(1)
ここで、fC2はキャリア周波数を示し、fC1>fC2の関係になっている。
[数3]
TDEAD=(1/eDC){1/(fC1−fC2)}×{v*(0)−v*(1)}
また、図5に示す「モード2」〜「モード5」の条件で、図1に示した電圧形インバータを動作させると、下記数4〜数7式の関係が成立する。
[数4]
v*(2)=eDC・TDEAD・fC2+vON(2)+R1・IDC(2)
[数5]
v*(3)=eDC・TDEAD・fC2+vON(3)+R1・IDC(3)
[数6]
v*(4)=eDC・TDEAD・fC2+vON(4)+R1・IDC(4)
[数7]
v*(5)=eDC・TDEAD・fC2+vON(5)+R1・IDC(5)
なお、図5に示した通流電流において、IDCRは図1に示した電圧形インバータの定格交流出力電流時のピーク値を100%としている。従って、75%IDCRは前記定格交流出力電流の実効値にほぼ対応する値である。
[数8]
R1={v*(5)−v*(4)}/{IDC(5)−IDC(4)}
よって、オン電圧補償量設定値としてのvON(1)〜vON(5)は前記数2式,数4式〜数7式を変形することで、下記数9式〜数13式により求めることができる。
[数9]
vON(1)=v*(1)−eDC・TDEAD・fC2−R1・IDC(1)
[数10]
vON(2)=v*(2)−eDC・TDEAD・fC2−R1・IDC(2)
[数11]
vON(3)=v*(3)−eDC・TDEAD・fC2−R1・IDC(3)
[数12]
vON(4)=v*(4)−eDC・TDEAD・fC2−R1・IDC(4)
[数13]
vON(5)=v*(5)−eDC・TDEAD・fC2−R1・IDC(5)
すなわち、図4に示したオン電圧補償量演算手段40では、図1に示した電圧形インバータが通常運転時に電流検出器5から得られる3相交流電流検出値(iU,iV,iW)に対して、座標変換器41,一次遅れフィルタ42,座標変換器43を介することにより、前記3相交流電流検出値それぞれのノイズ成分を除去し、さらに、このノイズ成分を除去したそれぞれの電流検出値の瞬時値に対応して、折れ線関数回路44〜46それぞれでは前記IDC(1)〜IDC(5)の値およびその逆極値それぞれと、前記数9式〜数13式で得られたvON(1)〜vON(5)の値およびその逆極性値それぞれとの交点に基づいた折れ線近似特性から、電力変換装置2におけるスイッチング素子の通流電流値に対応したオン電圧降下量を補償するための3相補償電圧値(vUC1,vVC1,vWC1)として出力するようにしている。
[数14]
vUV *(P)−ΔvU−ΔvY=(RU+RV)IDC
[数15]
vUV *(N)+ΔvX+ΔvV=−(RU+RV)IDC
[数16]
vWV *(P)−ΔvW−ΔvY=(RW+RV)IDC
[数17]
vWV *(N)+ΔvZ+ΔvV=−(RW+RV)IDC
[数18]
vUW *(P)−ΔvU−ΔvZ=(RU+RW)IDC
[数19]
vUW *(N)+ΔvX+ΔvW=−(RU+RW)IDC
また、図2に示した電力変換装置2における各相の誤差電圧を各相の電圧オフセット誤差(vUoff,vVoff,vWoff)と電圧振幅誤差(vUamp,vVamp,vWamp)とに分けると、以下の関係式が成立する。
[数20]
vUoff=(ΔvU−ΔvX)/2
[数21]
vVoff=(ΔvV−ΔvY)/2
[数22]
vWoff=(ΔvW−ΔvZ)/2
[数23]
vUoff+vVoff+vWoff=0
ここで、前記「数14式」+「数15式」を、前記数20式,数21式により整理すると、下記数24式の関係になる。
[数24]
vUoff−vVoff={vUV *(P)+vUV *(N)}/2
同様に、前記「数16式」+「数17式」を、前記数21式,数22式により整理すると、下記数25式の関係になる。
[数25]
−vUoff−2vVoff={vWV *(P)+vWV *(N)}/2
前記数23式〜数25式から、図2に示す上下アーム間の電圧オフセットを補償する電圧オフセット補償量設定値としてのvUoff,vVoff,vWoffは、以下に示す数26式〜数28式で求めることができる。
[数26]
vUoff=(1/3)[{vUV *(P)+vUV *(N)}
−{vWV *(P)+vWV *(N)}/2]
[数27]
vVoff=(1/3)[{vUV *(P)+vUV *(N)}/2
+{vWV *(P)+vWV *(N)}/2]
[数28]
vWoff=−(vUoff+vVoff)
すなわち、図3に示した電圧オフセット補償量演算手段50では、図1に示した電圧形インバータが通常運転時に前記数26式〜数28式により得られた値vUoff,vVoff,vWoffそれぞれを3相補償電圧値(vUC2,vVC2,vWC2)として出力するようにしている。
[数29]
ΔvV+ΔvY=ΔvU+ΔvX+2ΔvVUamp
同様に、U相を基準としたW相の振幅誤差ΔWUampと、W相,Z相アームの誤差ΔvW,ΔvZと、U相,X相アームの誤差ΔvU,ΔvXとの間には下記数30式の関係がある。
[数30]
ΔvW+ΔvZ=ΔvU+ΔvX+2ΔvWUamp
前記「数14式」−「数15式」は前記数29式により、以下の数31式となる。
[数31]
vUV *(P)−vUV *(N)−2(ΔvU+ΔvX)−2ΔVUamp
=2(RU+RV)IDC
前記「数16式」−「数17式」は前記数30式により、以下の数32式となる。
[数32]
vWV *(P)−vWV *(N)−2(ΔvU+ΔvX)−2ΔVUamp−2ΔWUamp
=2(RW+RV)IDC
前記「数18式」−「数19式」は前記数30式により、以下の数33式となる。
[数33]
vUW *(P)−vUW *(N)−2{(ΔvU+ΔvX)−2・ΔWUamp}
=2(RU+RW)IDC
上記数31式〜数33式において、電動機6の相毎の抵抗値RU,RV,RWは、互いにほぼ等しい値と見做せるので、「数32式」−「数31式」は下記数34式となる。
[数34]
ΔvWUamp=(1/2)[{vWV *(P)−vWV *(N)}
−{vUV *(P)−vUV *(N)}]
同様に、「数32式」−「数33式」は下記数35式となる。
[数35]
ΔvVUamp=(1/2)[{vWV *(P)−vWV *(N)}
−{vUW *(P)−vUW *(N)}]
上記数34式,数35式から、上述の電圧振幅誤差が各相に均等にバラツクものと見做し、図2に示した電力変換装置2の各相出力間の電圧のバラツキを補償するための各相毎の電圧振補償量設定値(ΔvUamp,ΔvVamp,ΔvWamp)は、下記数36式〜数38式で求めることができる。
[数36]
ΔvUamp=−(ΔvVUamp+ΔvWUamp)/3
[数37]
ΔvVamp=−{(ΔvVUamp+ΔvWUamp)/3}+ΔvVUamp
[数38]
ΔvWamp=−{(ΔvVUamp+ΔvWUamp)/3}+ΔvWUamp
図7は図3に示したデッドタイム補償量演算手段70の詳細回路構成図であり、このデッドタイム補償量演算手段70にはデッドタイム補償量設定回路71,加算演算器72,座標変換器73,可変フィルタ74,座標変換器75,傾き設定器76,乗算器77〜79、極性反転回路80,振幅制限回路81,極性反転回路82,振幅制限回路83,極性反転回路84,振幅制限回路85を備えている。
Claims (7)
- 所定の周波数指令値と電圧指令値とから生成される3相交流電圧指令値に基づいてパルス幅変調制御された3相交流電圧を出力して負荷に供給する電圧形インバータにおいて、
先ず、前記パルス幅変調制御する際の少なくとも2組のキャリア周波数と、前記キャリア周波数それぞれにより前記電圧形インバータがスイッチング素子を通して負荷へ所定の通流電流を流すための電流の指令値と実際の電流の検出値との偏差を零にする電流調節演算結果に基づく3相交流電圧指令値それぞれと、前記電圧形インバータの中間直流電圧値とに基づいて、前記パルス幅変調制御する際のデッドタイムを補償するデッドタイム補償量を演算し、
次に、前記電圧形インバータが出力する互いに異なった複数組のスイッチング素子を通して通流する負荷への通流電流と、前記電圧形インバータが前記それぞれのスイッチング素子を通して負荷へ所定の通流電流を流すための電流の指令値と実際の電流の検出値との偏差を零にする電流調節演算結果に基づく3相電圧指令値それぞれと、このときの前記パルス幅変調制御する際のキャリア周波数と、前記デッドタイム補償量とに基づいて、前記パルス幅変調制御する際に発生するスイッチング素子のオン電圧降下量を補償するオン電圧補償量を演算し、
前記電圧形インバータの通常運転時には、該電圧形インバータの3相出力電流と前記それぞれの補償量とに基づいてそれぞれの3相補償電圧指令値を導出し、前記それぞれの3相補償電圧指令値と前記3相交流電圧指令値との加算値を新たな3相交流電圧指令値とすることを特徴とする電圧形インバータの制御方法。 - 所定の周波数指令値と電圧指令値とから生成される3相交流電圧指令値に基づいてパルス幅変調制御された3相交流電圧を出力して負荷に供給する電圧形インバータにおいて、
先ず、前記パルス幅変調制御する際の少なくとも2組のキャリア周波数と、前記キャリア周波数それぞれにより前記電圧形インバータがスイッチング素子を通して負荷へ所定の通流電流を流すための電流の指令値と実際の電流の検出値との偏差を零にする電流節演算結果に基づく3相電圧指令値それぞれと、前記電圧形インバータの中間直流電圧値とに基づいて、前記パルス幅変調制御する際のデッドタイムを補償するデッドタイム補償量を演算し、
次に、前記電圧形インバータがスイッチング素子を通して負荷へ所定の通流電流を流すための電流の指令値と実際の電流の検出値との偏差を零にする電流節演算結果に基づく3相電圧指令値それぞれに基づいて、前記電圧形インバータの各相出力間の電圧のバラツキを補償する電圧振幅補償量を演算し、
前記電圧形インバータの通常運転時には、該電圧形インバータの3相出力電流それぞれの振幅を前記デッドタイム補償量と前記電圧振幅補償量とに基づいて制限した3相補償電圧指令値を導出し、この3相補償電圧指令値と前記3相交流電圧指令値との加算値を新たな3相交流電圧指令値とすることを特徴とする電圧形インバータの制御方法。 - 請求項1又は請求項2に記載の電圧形インバータの制御方法において、
前記電圧形インバータが出力する電流を何れか2相間のスイッチング素子を通して負荷へ通流するようにし、この状態で前記それぞれの補償量を導出することを特徴とする電圧形インバータの制御方法。 - 請求項1又は請求項2に記載の電圧形インバータの制御方法において、
前記電圧形インバータのいずれか1相の上下アームの駆動信号それぞれを阻止し、この状態で前記それぞれの補償量を導出することを特徴とする電圧形インバータの制御方法。 - 所定の周波数指令値と電圧指令値とから生成される3相交流電圧指令値に基づいてパルス幅変調制御された3相交流電圧を出力して負荷に供給する電圧形インバータにおいて、
予め、前記電圧形インバータが出力する電流を何れか2相間のスイッチング素子を通して負荷へ通流する6通りの通流状態により、前記電圧形インバータがスイッチング素子を通して負荷へ所定の通流電流を流すための電流の指令値と実際の電流の検出値との偏差を零にする電流調節演算結果に基づく3相電圧指令値それぞれに基づいて、前記電圧形インバータの各アームそれぞれのスイッチング素子の電圧のバラツキを補償する電圧オフセット補償量を演算し、
前記電圧形インバータの通常運転時には、前記補償量を3相補償電圧指令値とし、この3相補償電圧指令値と前記3相交流電圧指令値とを加算した値を新たな3相交流電圧指令値とすることを特徴とする電圧形インバータの制御方法。 - 所定の周波数指令値と電圧指令値とから生成される3相交流電圧指令値に基づいてパルス幅変調制御された3相交流電圧を出力して負荷に供給する電圧形インバータにおいて、
先ず、前記パルス幅変調制御する際の少なくとも2組のキャリア周波数と、前記キャリア周波数それぞれにより前記電圧形インバータが出力する電流を何れか2相間のスイッチング素子を通して負荷へ通流する6通りの通流状態により、前記電圧形インバータがスイッチング素子を通して負荷へ所定の通流電流を流すための電流の指令値と実際の電流の検出値との偏差を零にする電流調節演算結果に基づく3相交流電圧指令値それぞれに基づいて、前記パルス幅変調制御する際のデッドタイムを補償するデッドタイム補償量を演算し、
次に、前記電圧形インバータが出力する電流を何れか2相間のスイッチング素子を通して負荷へ通流する6通りの通流状態により、前記電圧形インバータがスイッチング素子を通して負荷へ所定の通流電流を流すための電流の指令値と実際の電流の検出値との偏差を零にする電流調節演算結果に3相交流電圧指令値それぞれに基づいて、前記電圧形インバータの各相出力間の電圧のバラツキを補償する電圧振幅補償量と該電圧形インバータの各アームそれぞれのスイッチング素子の電圧のバラツキを補償する電圧オフセット補償量とを演算し、
前記電圧形インバータの通常運転時には、該電圧形インバータの3相出力電流それぞれの振幅を前記デッドタイム補償量と前記電圧振幅補償量と前記電圧オフセット補償量とに基づいて制限した3相補償電圧指令値を導出し、この3相補償電圧指令値と前記3相交流電圧指令値との加算値を新たな3相交流電圧指令値とすることを特徴とする電圧形インバータの制御方法。 - 請求項5又は請求項6に記載の電圧形インバータの制御方法において、
前記電圧形インバータのいずれか1相の上下アームの駆動信号それぞれを阻止し、この状態で前記それぞれの補償量を導出することを特徴とする電圧形インバータの制御方法。
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