JP5387019B2 - 電力変換装置の制御方法 - Google Patents
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Description
+iv×(vv−Pdist_basis_the_last)
+iw×(vw−Pdist_basis_the_last) …(3)
そして、次の(4)式により、第2の直流電源11の直流推定電力(Pdc2_est)と、第2の直流電源11の電源電力指令値(Pdc2_cmd)の差を、推定電力脈動(Pmotion_est)とする。
その後、推定電力脈動(Pmotion_est)、モータトルク、モータ回転数、及びモータ回転角を軸に取ったマップ(図示省略)を参照することにより、今回の基本電力配分指令と前回の基本電力配分指令との差分を算出し、この差分を前回の基本電力配分指令(Pdist_basis_the_last)に加算することで、今回の基本電力配分指令(Pdist_basis)を生成する。
下限(lower_limit)の生成方法は、次の(6)式により、第1の直流電源の電圧(Vdc1)と各相の電圧指令(vu,vv,vw)の最小値MIN(vu,vv,vw)の和のマイナスを下限(lower_limit)とする。
そして、上限(upper_limit)、下限(lower_limit)を上記(5)、(6)式のように定め、基本電力配分指令に制限を加えた信号を、制限手段出力として最終電力配分指令出力手段6-3に出力する。このようにすることで、モータ17の駆動を安定させながら、電力配分を行うことができる。
更に、モータ電力(Pm)、配分割合(rto_vdc1)、及び電力指令補正値(Pdc_cmp)に基づき、次の(8)、(9)式により、各直流電源10,11の電力指令(Pdc1_cmd,Pdc2_cmd)を計算し出力する。
Pdc2_cmd=Pm−Pdc1_cmd …(9)
図12に示す基本電力配分指令生成手段6-2は、前述した第2実施形態で説明した図10と同様の動作を行う。
リミット信号を受け取ったときにPI制御を開始し、最後にリミット信号を受け取った時点から少なくとも相電流の1/3周期以上(相数にnを乗じた値をβとした場合、1/β周期以上)リミット信号を受け取らないとき、PI制御を終了し、PI制御の内部変数をリセットする。なお、相電流の1/3周期は、回転角センサから読み取る。
下限(lower_limit)の生成方法は、次の(12)式により、第1の直流電源の電圧(Vdc1)と各相の電圧指令(vu,vv,vw)の最小値MIN(vu,vv,vw)の和のマイナスを下限(lower_limit)とする。
そして、上限(upper_limit)、下限(lower_limit)を(11)、(12)式のように定め、中間電力配分指令に制限を加えた指令を、補正電力配分指令として出力する。
選択結果(selecter)が、補正電力配分指令出力手段6-6の選択を示しており、且つリミット信号を受け取ったときにPI制御を開始し、最後にリミット信号を受け取った時点から少なくとも相電流の1/3周期以上リミット信号を受け取らないとき、PI制御を終了し、PI制御の内部変数をリセットする。相電流の1/3周期は、相電圧指令(vu)から読み取ることができる。
更に、モータ電力(Pm)、及び配分割合(rto_vdc1)に基づき、次の(15)、(16)式により、各直流電源10,11の電力指令(Pdc1_cmd,Pdc2_cmd)を計算し出力する。
Pdc2_cmd=Pm−Pdc1_cmd …(16)
次に、図24に示す基本電力配分指令生成手段6-2について説明する。該基本電力配分指令生成手段6-2は、各直流電源10,11の温度を条件として、第2の直流電源11の出力電力と、第2の直流電源11の電力指令値(Pdc2_cmd)が瞬時値でほぼ同一となるように、相電流の3倍の周波数(モータ17の相電流周波数をαとし、モータ17の相数にnを乗じた値をβとしたとき、α×βとなる周波数)で変化する基本電力配分指令を生成するか、或いは、電気角一周期の平均電力がほぼ同一となるように一定値の基本電力配分指令を生成するか、或いは、直流の電力脈動を大きくするように基本電力配分指令を生成するか、のうちのいずれかを選択して指令を生成する。
前述の温度条件として、少なくともいずれか一方の直流電源の温度がA度以下、B度以上(A>B)であり、直流電源の能力を十分に発揮できない場合には、電気角一周期の平均電力がほぼ同一となるように一定値の基本電力配分指令を生成する。以下に、この条件での基本電力配分指令の生成方法を示す。
少なくともいずれか一方の直流電源の温度がB度以下であるか、或いは急速にいずれか一方の直流電源の温度上昇が必要である場合には、直流の電力脈動を増幅させるように相電流の3倍の周波数で変化する基本電力配分指令を生成する。以下に、基本電力配分指令の生成方法を示す。
直流電源の温度がA度以上である場合には、直流の電力脈動を抑えるように相電流の3倍の周波数で変化する基本電力配分指令を生成する。以下に、基本電力配分指令の生成方法を示す。
2a,2b 半導体スイッチ
3a,3b 半導体スイッチ
4a,4b 半導体スイッチ
5a,5b 半導体スイッチ
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
4 電力変換装置の制御器
8 電力変換器
10 第1の直流電源
11 第2の直流電源
12,13 平滑コンデンサ
14 母線
15 母線
16 母線
17 3相交流モータ
4-1 トルク制御手段
4-2 電流制御手段
4-3 dq/3相変換手段
4-4 電力配分オフセット手段
4-5 PWMパルス生成手段
4-7 3相/dq変換手段
5-1 最終電力配分指令生成手段
6-1 電源電力指令出力手段
6-2 基本電力配分指令生成手段
6-3 最終電力配分指令出力手段
6-4 基本電力配分指令制限手段
6-5 電力指令補正値生成手段
6-6 補正電力配分指令出力手段
6-7 選択手段
7-1 電力配分補正値生成手段
7-2 補正電力配分指令生成手段
Claims (23)
- 第1の直流電源のプラス極と第2の直流電源のマイナス極を接続し、前記第2の直流電源のプラス極と負荷の接続端子との間を第1のスイッチを介して接続し、
前記第1の直流電源と第2の直流電源の接続点と、前記負荷の接続端子との間を第2のスイッチを介して接続し、
前記第1の直流電源のマイナス極と前記負荷の接続端子との間を、第3のスイッチを介して接続した電力変換回路を制御する制御方法であって、
前記第1の直流電源、及び第2の直流電源の単位時間当たりの出力電力を指令する電源電力指令値に基づいて、前記各直流電源の最終電力配分指令を生成するステップと、
前記電力変換装置の各相の電圧指令を生成するステップと、
前記最終電力配分指令に、前記各相の電圧指令を加算して、最終的な出力電圧指令を生成するステップと、
前記最終的な出力電圧指令が前記第1の直流電源の出力電圧未満である場合には、前記第2、第3スイッチを切り換えて前記負荷に電力を供給するステップと、
前記最終的な出力電圧指令が前記第1の直流電源の出力電圧以上である場合には、前記第1、第3スイッチを切り換えて前記負荷に電力を供給するステップと、
を備え、
前記最終電力配分指令を変化させる周期を、前記電源電力指令値が変化する周期よりも短くすることを特徴とする電力変換装置の制御方法。 - 請求項1に記載の電力変換装置の制御方法において、
前記最終電力配分指令は、前記第1の直流電源、及び前記第2の直流電源の出力電力の脈動を抑制するように変化させることを特徴とする電力変換装置の制御方法。 - 請求項1に記載の電力変換装置の制御方法において、前記最終電力配分指令は、前記第1の直流電源、及び前記第2の直流電源の出力電力の脈動を増加させるように変化させることを特徴とする電力変換装置の制御方法。
- 請求項2または請求項3のいずれかに記載の電力変換装置の制御方法において、
前記負荷は、モータであり、前記最終電力配分指令は、前記モータの相電流周波数をαとし、モータの相数にnを乗じた値をβとすると、α×βの周波数で変化することを特徴とする電力変換装置の制御方法。 - 請求項4に記載の電力変換装置の制御方法において、
前記最終電力配分指令を生成するステップは、前記電源電力指令値と、前記モータの各相の相電流値と、前記電圧指令と、に基づいて基本電力配分指令を生成するステップを含み、この基本電力配分指令に基づいて最終電力配分指令を生成することを特徴とする電力変換装置の制御方法。 - 請求項5に記載の電力変換装置の制御方法において、
前記基本電力配分指令を生成するステップは、前記モータの各相の相電流値と前記相電圧値より逐次計算を行い、前記各直流電源が出力する電力が電源電力指令値とほぼ一致する前記基本電力配分指令を生成することを特徴とする電力変換装置の制御方法。 - 請求項5に記載の電力変換装置の制御方法において、
前記基本電力配分指令を生成するステップは、各相の相電流値と前記相電圧値に基づき、電力脈動を推定し、少なくとも前記推定電力脈動と電源電力指令値により、前記基本電力配分指令を生成することを特徴とする電力変換装置の制御方法。 - 請求項5〜7のいずれか1項に記載の電力変換装置の制御方法において、
前記最終電力配分指令を生成するステップは、前記基本電力配分指令を出力することを特徴とする電力変換装置の制御方法。 - 請求項5〜7のいずれか1項に記載の電力変換装置の制御方法において、
前記最終電力配分指令を生成するステップは、更に、前記基本電力配分指令を、第1の直流電源の出力電圧と電圧指令値の最小値との加算結果をマイナスとした数値以上で、第2の直流電源の出力電圧と電圧指令値の最大値との減算結果以下、となる範囲に制限を行うための、基本電力配分指令制限のステップを有することを特徴とする電力変換装置の制御方法。 - 請求項9に記載の電力変換装置の制御方法において、
前記最終電力配分指令を生成するステップは、前記基本電力配分指令制限のステップで前記基本電力配分指令を制限した場合に、前記基本電力配分指令が基本電力配分指令を制限するステップで制限を受けないように、前記基本電力配分指令を生成するステップで用いる前記電源電力指令値を補正する、電力指令補正値生成のステップを有することを特徴とする電力変換装置の制御方法。 - 請求項9または10のいずれかに記載の電力変換装置の制御方法において、
前記最終電力配分指令を生成するステップは、前記最終電力配分指令を出力するステップを備え、この最終電力配分指令を出力するステップでは、前記基本電力配分指令を制限するステップの出力を出力することを特徴とする電力変換装置の制御方法。 - 請求項9または10のいずれかに記載の電力変換装置の制御方法において、
前記最終電力配分指令を生成するステップは、前記基本電力配分指令を制限するステップが前記基本電力配分指令を制限した場合に、前記基本電力配分指令を制限するステップが前記基本電力配分指令を制限していない区間で、制限を受けた区間の電力変化分を補うように電力配分補正値を生成するステップと、
前記電力配分補正値と前記基本電力配分指令を制限するステップの出力を加算するステップと、
前記加算の結果を、第1の直流電源の出力電圧と電圧指令値の最小値との加算結果をマイナスとした数値以上で、且つ、第2の直流電源の出力電圧と電圧指令値の最大値との減算結果以下、となる範囲に制限して、補正電力配分指令を生成するステップと、
を有することを特徴とする電力変換装置の制御方法。 - 請求項12に記載の電力変換装置の制御方法において、
前記電力配分補正値を生成するステップは、前記基本電力配分指令を制限するステップによって、前記基本電力配分指令が制限を受けた時点からフィードバック制御を行い、前記モータの相数にnを乗じた値をβとした場合、前記モータの相電流の周期の1/β周期以上、前記基本電力配分指令を制限ステップによって、前記基本電力配分指令が制限を受けなくなるまで続けることを特徴とする電力変換装置の制御方法。 - 請求項13に記載の電力変換装置の制御方法において、
前記モータの相電流の周期の1/β周期は、各相電流値より読み取ることを特徴とする電力変換装置の制御方法。 - 請求項13に記載の電力変換装置の制御方法において、
前記モータの相電流の周期の1/β周期は、前記モータの回転角から読み取ることを特徴とする電力変換装置の制御方法。 - 請求項13に記載の電力変換装置の制御方法において、
前記モータの相電流の周期の1/β周期は、前記モータの各相電圧の指令値より読み取ることを特徴とする電力変換装置の制御方法。 - 請求項12〜16のいずれか1項に記載の電力変換装置の制御方法において、
前記最終電力配分指令を出力するステップは、前記電力指令補正値を生成するステップと、補正電力配分指令を生成するステップの双方を備える場合において、状態に応じて前記電力指令補正値を生成するか、前記補正電力配分指令を生成するか、の切り替えを行うステップを有することを特徴とする電力変換装置の制御方法。 - 請求項17に記載の電力変換装置の制御方法において、
前記切り替えを行うステップは、第1の直流電源、及び第2の直流電源の充電量の状態に応じて前記切り替えを行うことを特徴とする電力変換装置の制御方法。 - 請求項17に記載の電力変換装置の制御方法において、
前記切り替えを行うステップは、第1の直流電源、及び第2の直流電源の温度の状態に応じて切り替えを行うことを特徴とする電力変換装置の制御方法。 - 請求項12〜19のいずれか1項に記載の電力変換装置の制御方法において、
前記最終電力配分指令を生成するステップは、前記最終電力配分指令を出力するステップを備え、前記最終電力配分指令を出力するステップは前記補正電力配分指令を出力することを特徴とする電力変換装置の制御方法。 - 請求項3または4のいずれか1項に記載の電力変換装置の制御方法において、
前記最終電力配分指令は、第1の直流電源、及び第2の直流電源のうちの少なくとも一方の温度が一定以下である場合に、第1および第2の直流電源の出力電力の脈動を増加させるように変化させることを特徴とする電力変換装置の制御方法。 - 請求項3または4のいずれか1項に記載の電力変換装置の制御方法において、
前記最終電力配分指令を出力するステップは、状況に応じて最終電力配分指令を一定値とすることを特徴とする電力変換装置の制御方法。 - 請求項13に記載の電力変換装置の制御方法において、
前記nは1であることを特徴とする電力変換装置の制御方法。
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