JP5164138B2 - 電動機制御装置 - Google Patents
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Description
近藤、他3名、「鉄道車両駆動用誘導電動機速度センサレス制御系の制御特性解析」、電気学会 交通・電気鉄道リニアドライブ合同研究会 TER−01−28/L D−01−62、平成13年 沼崎、他2名、「電気車用VVVFインバータ安定化制御の検討」、平成元年電気学会全国大会No.896、pp.7−196〜197 木村、他1名、「誘導電動機駆動電気車制御系の安定化に関する考察」、電気学会論文誌D、平成2年3月、第110巻、第3号、pp.291〜299
三相の交流電源と直流母線との間に接続される整流回路と、前記直流母線と三相の交流電動機との間に接続されるインバータとを備え、前記交流電動機を駆動制御する電動機制御装置において、
前記直流母線間の電圧を検出する電圧検出手段と、
この電圧検出手段により検出された電圧のうち、前記交流電源の電源周波数の6倍の周波数の電圧成分を通過させる帯域通過型の第1のフィルタ手段と、
前記電圧検出手段により検出された電圧のうち、前記交流電源および直流母線に係る定数から定まる共振周波数の電圧成分および前記電源周波数の6倍の周波数の電圧成分をともに遮断し低域周波数の電圧成分を通過させる第2のフィルタ手段と、
前記第1のフィルタ手段の出力電圧と前記第2のフィルタ手段の出力電圧との加算電圧を入力し、その入力電圧に基づいて前記インバータに対する出力電圧指令を補正する出力電圧指令補正手段とを備えていることを特徴とする。
前記電圧検出手段により検出された電圧の所定時間当たりの変化電圧を検出する変化電圧検出手段と、
この変化電圧検出手段により検出された所定時間当たりの変化電圧のうち、前記共振周波数を含む高域周波数の電圧成分を通過させる第3のフィルタ手段と、
この第3のフィルタ手段の出力電圧に応じた補正値を周波数指令あるいは出力周波数に加算する周波数補正手段と、
前記電圧検出手段により検出された電圧のうち、前記共振周波数の電圧成分を遮断し低域周波数の電圧成分を通過させる第4のフィルタ手段と、
前記共振周波数が前記第1のフィルタ手段の通過帯域外にある場合には、前記周波数補正手段を無効化するとともに、前記第1のフィルタ手段の出力電圧と前記第2のフィルタ手段の出力電圧との加算電圧を前記出力電圧指令補正手段に入力し、前記共振周波数が前記第1のフィルタ手段の通過帯域内にある場合には、前記周波数補正手段を有効化するとともに、前記第4のフィルタ手段の出力電圧を前記出力電圧指令補正手段に入力する切替手段とを備えたことを特徴とする。
以下、本発明の第1の実施形態について図1ないし図4を参照しながら説明する。
図1は、誘導電動機を駆動するV/f制御装置のブロック構成図である。このV/f制御装置1(電動機制御装置に相当)の主回路は、三相の交流電源2を入力とするコンバータ3、このコンバータ3と電圧形インバータ4とを繋ぐ直流母線5、6、この直流母線5、6間に接続された小容量のコンデンサ7、直流母線5、6間の直流電圧vdcを検出する電圧検出器8、インバータ4と三相の誘導電動機9(交流電動機に相当)との間に設けられた電流検出器10、11などから構成されている。コンデンサ7は、例えば数十[μF]程度の静電容量Cを持つフィルムコンデンサである。交流電源2から直流母線5、6間のコンデンサ7に至る部分により直流電源回路が構成されている。
(a)コンデンサ7の容量が小さいほど不安定になりやすい。
(b)電源および配線等の抵抗分が小さいほど不安定になりやすい。
(c)電源および配線のインダクタンス分が大きいほど不安定になりやすい。
(d)直流電圧が低いほど不安定になりやすい。
(e)電動機出力が大きいほど不安定になりやすい。
(f)電源および配線等の抵抗分について安定に運転できる上限値は、抵抗分での電圧降下が直流電圧の半分よりも小さいことが安定の必要条件である(三相入力の場合には通常満たしている)。
・交流電源2を構成する電源トランスの容量:75kVA
・コンデンサ7の容量値:60μF
・誘導電動機9/インバータ4の容量:2極対 22kW(定格運転)
図5は、本発明の第2の実施形態であるセンサレスベクトル制御装置のブロック構成図である。この図5において図1と同一部分には同一符号を付しており、以下において異なる構成部分について説明する。なお、以下の説明では、一般に用いられているように励磁電流軸をd軸とし、トルク電流軸をq軸としている。
なお、本発明は上記し且つ図面に示す各実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のように変形または拡張が可能である。
適用システムの直流電源回路に係るインピーダンスが小さく、電源共振周波数が常にバンドパスフィルタ21の通過帯域外となる場合には、第2の直流電圧処理部17、切替部18、周波数指令補正部19およびトルク指令補正部38を省略することができる。
むだ時間補償部23は、マイクロプロセッサの演算処理性能、制御周期Ts、リプル低減効果などに応じて必要に応じて設ければよい。
センサレスベクトル制御装置に限らず、実速度をフィードバックするセンサを有するベクトル制御装置にも適用可能である。
ベクトル制御装置においては、ハイパスフィルタ25(第3のフィルタ手段)の出力電圧に応じた補正値を周波数補正手段により出力周波数に加算する構成としてもよい。
交流電動機は、誘導電動機に限らず同期電動機や永久磁石モータなどであってもよい。
Claims (4)
- 三相の交流電源と直流母線との間に接続される整流回路と、前記直流母線と三相の交流電動機との間に接続されるインバータとを備え、前記交流電動機を駆動制御する電動機制御装置において、
前記直流母線間の電圧を検出する電圧検出手段と、
この電圧検出手段により検出された電圧のうち、前記交流電源の電源周波数の6倍の周波数の電圧成分を通過させる帯域通過型の第1のフィルタ手段と、
前記電圧検出手段により検出された電圧のうち、前記交流電源および直流母線に係る定数から定まる共振周波数の電圧成分および前記電源周波数の6倍の周波数の電圧成分をともに遮断し低域周波数の電圧成分を通過させる第2のフィルタ手段と、
前記第1のフィルタ手段の出力電圧と前記第2のフィルタ手段の出力電圧との加算電圧を入力し、その入力電圧に基づいて前記インバータに対する出力電圧指令を補正する出力電圧指令補正手段とを備えていることを特徴とする電動機制御装置。 - 前記第1のフィルタ手段の出力電圧を入力としてむだ時間を補償するむだ時間補償手段を備え、
前記出力電圧指令補正手段は、前記むだ時間補償手段の出力電圧と前記第2のフィルタ手段の出力電圧との加算電圧を入力することを特徴とする請求項1記載の電動機制御装置。 - 前記電圧検出手段により検出された電圧の所定時間当たりの変化電圧を検出する変化電圧検出手段と、
この変化電圧検出手段により検出された所定時間当たりの変化電圧のうち、前記共振周波数を含む高域周波数の電圧成分を通過させる第3のフィルタ手段と、
この第3のフィルタ手段の出力電圧に応じた補正値を周波数指令あるいは出力周波数に加算する周波数補正手段と、
前記電圧検出手段により検出された電圧のうち、前記共振周波数の電圧成分を遮断し低域周波数の電圧成分を通過させる第4のフィルタ手段と、
前記共振周波数が前記第1のフィルタ手段の通過帯域外にある場合には、前記周波数補正手段を無効化するとともに、前記第1のフィルタ手段の出力電圧と前記第2のフィルタ手段の出力電圧との加算電圧を前記出力電圧指令補正手段に入力し、前記共振周波数が前記第1のフィルタ手段の通過帯域内にある場合には、前記周波数補正手段を有効化するとともに、前記第4のフィルタ手段の出力電圧を前記出力電圧指令補正手段に入力する切替手段とを備えたことを特徴とする請求項1または2記載の電動機制御装置。 - 前記交流電動機をベクトル制御するものであって、
前記電圧検出手段により検出された電圧の所定時間当たりの変化電圧を検出する変化電圧検出手段と、
この変化電圧検出手段により検出された所定時間当たりの変化電圧のうち、前記共振周波数を含む高域周波数の電圧成分を通過させる第3のフィルタ手段と、
この第3のフィルタ手段の出力電圧に応じた補正値をトルク指令またはトルク電流指令に加算するトルク指令補正手段と、
前記電圧検出手段により検出された電圧のうち、前記共振周波数の電圧成分を遮断し低域周波数の電圧成分を通過させる第4のフィルタ手段と、
前記共振周波数が前記第1のフィルタ手段の通過帯域外にある場合には、前記トルク指令補正手段を無効化するとともに、前記第1のフィルタ手段の出力電圧と前記第2のフィルタ手段の出力電圧との加算電圧を前記出力電圧指令補正手段に入力し、前記共振周波数が前記第1のフィルタ手段の通過帯域内にある場合には、前記トルク指令補正手段を有効化するとともに、前記第4のフィルタ手段の出力電圧を前記出力電圧指令補正手段に入力する切替手段とを備えたことを特徴とする請求項1または2記載の電動機制御装置。
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