JP5070793B2 - 電力変換装置の制御方法 - Google Patents
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Description
回路図
図1は本発明の制御方法の対象となる電力変換装置の一例の構成を示す回路図である。図1に示す構成は、特許文献2の回路構成の一例(その図6)と同じ構成である。図1に示す例において、第一の直流電圧源10の負極と、第二の直流電圧源11の正極が共通電力線15に接続されている。第二の直流電圧源11の負極電力線14と3相交流モータ17の各相端子間には、一般的に知られている3相インバータの下アームと同様に、半導体スイッチ7a/8a/9aとダイオード7b/8b/9bの組が接続される。共通電力線15と3相交流モータ17の各相端子間とは、双方向の導通を制御可能な半導体スイッチ1a/1b、2a/2b、3a/3bでそれぞれ接続する。また、第一の直流電圧源10の正極電力線16と3相交流モータ17の各相端子間にも、双方向の導通を制御可能な半導体スイッチ4a/4b、5a/5b、6a/6bをそれぞれ接続する。
トルク指令とモータ回転数に基づいて、モータに印加する交流電圧を演算するモータ制御器には、一般的に知られているベクトル制御を用いる。3相交流モータのモータ制御電圧は、3相交流の出力指令電圧として演算される。
電力変換器のスイッチングによって、図3と図4の駆動状態をPWM周期毎に切り替える駆動方法を並列駆動と定義し、以下、並列駆動時の制御方法を説明する。
図2の駆動状態を直列駆動、図3と図4の状態をPWM周期ごとに入れ替えて駆動する状態を並列駆動と定める。このとき、出力する電力を直列駆動と並列駆動に配分する割合を駆動割合とし、駆動割合を定める制御方法を説明する。
ここでは第1実施例との差異のみを示す。第2実施例では、システム図を図5から図9とし、並列駆動時の電力配分比制御の図7を図10とする。まず、共通電力線に電流センサを設ける。そして、図10に示すように、共通電力線に流れる電流値(Ic)が0となるよう、検出した電流値を入力とし、出力を電力配分比とするフィードバック制御を行う。
ここでは第2実施例との差異のみを示す。第3実施例では、システム図を図9から図11とし、共通電力線電流推定制御部25の詳細なブロック図を図12とする。図12に示すように、共通電力線15に流れる電流値を推定し、そして共通電力線15に流れる電流値(Ic)が0となるよう、推定した電流値を入力とし、電力配分比となるフィードバック制御を行う。電流の推定は、トルク指令値、モータ回転数、並列駆動割合、電力配分比、E1、E2より行う。
ここでは第1実施例との差異のみを示す。第4実施例では、システム図を第1実施例の図5から図13に変更する。図13に示すように、直列・並列駆動割合制御部22での生後は交流モータの回転数を入力とし、直列駆動割合(δs)と並列駆動割合(δp)を出力する。直列駆動割合と並列駆動割合は、予め用意した、交流モータ回転数を入力として、直列・並列駆動割合のテーブルを参照することによって得られる。図14にテーブルの例を示す。
ここでは第2実施例との差異のみ示す。第5実施例では、回路図を第2実施例の図1から図15とし、並列駆動時の電力配分比制御の図10を図16とする。また、共通電力線に流れる電流値が0となるよう、検出した電流値を入力とし、電力配分比となるフィードバック制御を行う第2実施例の制御に変えて、共通電力線に流れる電流値が電流指令値と一致するように、検出した電流値を入力とし、電力配分比となるフィードバック制御を行う。
ここでは第1実施例との差異のみ示す。第6実施例では、システム図を第1実施例の図5から図17とし、並列駆動時の電力配分比制御部23での制御を示す図7を図18とする。図17に示すように電源1のSOC(SOC1)と電源2のSOC(SOC2)、SOC1指令、SOC2指令を入力として、電力配分比を出力とするフィードバック制御を行う。第6実施例では、電力配分比の制御生成をSOCで制御するので、電源1、電源2のSOCを任意の値に制御することができる。なおSOCとは(State Of Charge)の意味である。
4a/4b、5a/5b、6a/6b 半導体スイッチ
7a、8a、9a 半導体スイッチ
7b、8b、9b ダイオード
10 第一の直流電圧源
11 第二の直流電圧源
12、13 平滑コンデンサ
14 負極電力線
15 共通電力線
16 正極電力線
17 3相交流モータ
17U U相端子
18 負荷(直流モータ)
21 出力指令電圧制御部
22 直列・並列駆動割合制御部
23 電力配分比制御部
24 相電圧配分制御部
25 共通電力線電流推定制御部
31 出力指令電力制御部
32 並列駆動分電力演算部
33 並列時電源電力演算部
34 電流推定部
Claims (16)
- 交流モータを駆動するための電力変換装置であって、少なくとも2つの直流電圧源が直列に接続され、これら複数の直流電圧源のそれぞれの出力電圧からパルス状電圧を生成・合成することでモータの駆動電圧を生成する電力変換装置の制御方法において、
出力指令電圧を生成する手段と、前記複数の直流電圧源の直列駆動および並列駆動のいずれかを選択する手段と、前記並列駆動時の電力配分比を生成する手段とを備え、
前記出力指令電圧、前記選択結果、前記電力配分比に基づいて、直列駆動と並列駆動とを組み合わせて前記パルス状電圧を生成するとともに、前記パルス状電圧は、相互のパルス状電圧により共通電力線に流れる電流を相殺することを特徴とする電力変換装置の制御方法。 - 前記並列駆動時の電力配分比を生成する手段は、2つの直列接続した直流電圧源の交点から延びる共通電力線の電流指令値を設定する手段を持ち、前記電流指令値に基づいて電力配分比を生成することを特徴とする請求項1に記載の電力変換装置の制御方法。
- 交流モータを駆動するための電力変換装置であって、少なくとも2つの直流電圧源が直列に接続され、これら複数の直流電圧源のそれぞれの出力電圧からパルス状電圧を生成・合成することでモータの駆動電圧を生成する電力変換装置の制御方法において、
出力指令電圧を生成する手段と、前記複数の直流電圧源の直列駆動および並列駆動のいずれかを選択する手段と、前記並列駆動時の電力配分比を生成する手段とを備え、
前記出力指令電圧、前記選択結果、前記電力配分比に基づいて、直列駆動と並列駆動とを組み合わせて前記パルス状電圧を生成するとともに、前記並列駆動時の電力配分比を生成する手段は、2つの直列接続した直流電圧源の交点から延びる共通電力線の電流指令値を設定する手段を持ち、前記電流指令値に基づいて電力配分比を生成することを特徴とする電力変換装置の制御方法。 - 交流モータを駆動するための電力変換装置であって、少なくとも2つの直流電圧源が直列に接続され、これら複数の直流電圧源のそれぞれの出力電圧からパルス状電圧を生成・合成することでモータの駆動電圧を生成する電力変換装置の制御方法において、
出力指令電圧を生成する手段と、前記複数の直流電圧源の直列駆動および並列駆動のいずれかを選択する手段と、前記並列駆動時の電力配分比を生成する手段とを備え、
前記出力指令電圧、前記選択結果、前記電力配分比に基づいて、直列駆動と並列駆動とを組み合わせて前記パルス状電圧を生成し、前記並列駆動は、複数直流電源から時間ごとに交互に供給、もしくは充電するとともに、前記並列駆動時の電力配分比を生成する手段は、2つの直列接続した直流電圧源の交点から延びる共通電力線の電流指令値を設定する手段を持ち、前記電流指令値に基づいて電力配分比を生成することを特徴とする電力変換装置の制御方法。 - 前記並列駆動時の電力配分比を生成する手段は、前記電流指令値を0、もしくは0近傍に設定することを特徴とする請求項2〜4のいずれか1項に記載の電力変換装置の制御方法。
- 前記電力配分比は、複数電源電圧値の比に設定することを特徴とする請求項5に記載の電力変換装置の制御方法。
- 前記電力配分比を生成する手段は、前記共通電力線の電流値もしくは共通電力線の電流値によって変化するパラメータに基づいて生成することを特徴とする請求項5に記載の電力変換装置の制御方法。
- 前記電力配分比を生成する手段は、前記共通電力線の電流を検出する手段を備え、検出結果より演算することを特徴とする請求項7に記載の電力変換装置の制御方法。
- 前記電力配分比を生成する手段は、前記共通電力線の電流を推定する手段を備え、推定結果より演算することを特徴とする請求項7に記載の電力変換装置の制御方法。
- 前記共通電力線の電流を推定する手段は、出力電力指令を検出する手段、電源電圧を検出する手段を備え、前記出力電力指令、前記電源電圧に基づいて演算することを特徴とする請求項9に記載の電力変換装置の制御方法。
- 前記電力配分比は、フィードバック制御によって演算することを特徴とする請求項7〜10のいずれか1項に記載の電力変換装置の制御方法。
- 前記並列駆動時の電力配分比を生成する手段は、前記共通電力線に負荷が接続されており、負荷によって設定することを特徴とする請求項2〜4のいずれか1項に記載の電力変換装置の制御方法。
- 交流モータを駆動するための電力変換装置であって、少なくとも2つの直流電圧源が直列に接続され、これら複数の直流電圧源のそれぞれの出力電圧からパルス状電圧を生成・合成することでモータの駆動電圧を生成する電力変換装置の制御方法において、
出力指令電圧を生成する手段と、前記複数の直流電圧源の直列駆動および並列駆動のいずれかを選択する手段と、前記並列駆動時の電力配分比を生成する手段とを備え、
前記出力指令電圧、前記選択結果、前記電力配分比に基づいて、直列駆動と並列駆動とを組み合わせて前記パルス状電圧を生成するとともに、前記直列駆動および並列駆動のいずれかを選択する手段は、直列・並列駆動割合に基づいて選択することを特徴とする電力変換装置の制御方法。 - 前記直列・並列駆動割合は、前記交流モータの回転数を検出する手段を備え、前記回転数に基づいて、予め定められた値に設定することを特徴とする請求項13に記載の電力変換装置の制御方法。
- 前記直列・並列駆動割合は、前記出力指令電圧、直列電圧値、並列電圧値に基づいて生成することを特徴とする請求項13に記載の電力変換装置の制御方法。
- 前記直列・並列運転割合は、出力指令電圧に一致する電圧を実現できる直列・並列駆動割合の組み合わせの中で、並列駆動の割合を最大とする組み合わせであることを特徴とする請求項14に記載の電力変換装置の制御方法。
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