JP5631260B2 - AC motor drive device - Google Patents

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Description

本発明は、蓄電デバイスに蓄えられたエネルギーを交流モータの力行動作時に使用することによって交流モータ駆動装置のピーク電力を抑制すると共に、交流モータの回生動作時に回生エネルギーを蓄電デバイスに充電することによって交流モータから系統電源へ回生する電力や熱によって消費される電力のピークを抑制する交流モータ駆動装置に関する。   The present invention suppresses the peak power of the AC motor drive device by using the energy stored in the power storage device during the power running operation of the AC motor, and charges the power storage device with the regenerative energy during the regenerative operation of the AC motor. The present invention relates to an AC motor driving device that suppresses a peak of electric power consumed by heat and heat regenerated from an AC motor to a system power supply.

従来、発電所や工場内の変電設備から供給される系統電源の交流電力から直流電力に変換するコンバータと、直流電力から系統電源の交流電力とは異なった交流電力に変換するインバータと、前記コンバータと前記インバータとの間の直流母線に並列に接続された蓄電デバイスを含む蓄電回路を用いて、力行動作時のエネルギーを補助する交流モータ駆動装置の技術が開示されている(例えば、特許文献1参照)。   Conventionally, a converter that converts AC power of a system power source supplied from a power plant or a substation facility in a factory into DC power, an inverter that converts DC power into AC power different from the AC power of the system power source, and the converter A technology of an AC motor drive device that assists energy during a power running operation using a power storage circuit including a power storage device connected in parallel to a DC bus between the inverter and the inverter is disclosed (for example, Patent Document 1). reference).

特許4339916号公報Japanese Patent No. 4333916

背景技術で開示された特許文献1記載の技術では、蓄電デバイスに蓄えられたエネルギーを交流モータの力行動作時に使用することによって交流モータ駆動装置のピーク電力を抑制することは可能であるものの、交流モータの回生動作開始時から蓄電デバイスに回生エネルギーを充電し、蓄電デバイスの充電能力を越えた場合には、回生エネルギーの電力量に因らず余剰の回生エネルギーは系統電源へ回生されたり、コンバータ内で熱エネルギーに変換されて無駄に消費されてしまう。   In the technology described in Patent Document 1 disclosed in the background art, it is possible to suppress the peak power of the AC motor drive device by using the energy stored in the power storage device during the power running operation of the AC motor. If the regenerative energy is charged to the power storage device from the start of the regenerative operation of the motor and the charge capacity of the power storage device is exceeded, the surplus regenerative energy is regenerated to the grid power source regardless of the amount of regenerative energy, or the converter It is converted to heat energy and is wasted.

一般に回生動作開始時には大きな電力が急峻に回生されるため蓄電デバイスに対する蓄電回路を構成するリアクトル等の部品の電流規格を大きくしなければならず、その結果、装置が大型化し、使用資源が増加するなどの問題があった。加えて、従来技術には回生動作開始時の大きな電力の急峻な回生に対する処理の方法に関する技術的開示がなされて問題もあった。   In general, since a large amount of electric power is sharply regenerated at the start of regenerative operation, it is necessary to increase the current standards of the reactor and other parts that constitute the power storage circuit for the power storage device. As a result, the device becomes larger and the resources used increase. There were problems such as. In addition, the prior art also has a problem that a technical disclosure regarding a processing method for a sharp regeneration of a large electric power at the start of the regeneration operation has been made.

本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、系統電源から供給されるピーク電力量の抑制のみならず、交流モータの回生動作時のピーク電力量の抑制をも図ることができ、装置の大型化を来すことなく系統電源へ回生するピーク電力量やコンバータで消費される電力量を有効に削減できる交流モータ駆動装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and can suppress not only the peak power amount supplied from the system power supply but also the peak power amount during the regenerative operation of the AC motor. An object of the present invention is to provide an AC motor drive device that can effectively reduce the amount of peak power regenerated to a system power supply and the amount of power consumed by a converter without increasing the size of the device.

本発明は、上記の課題を解決するために交流モータを駆動するに際し、交流系統電力を直流電力に変換するコンバータと、このコンバータで得られる直流電力を上記交流モータに適した電圧や周波数の交流電力に変換して上記交流モータに供給するインバータと、このインバータに並列接続されて、上記交流モータの力行動作時には内部に備えた蓄電デバイスの放電動作により力行電力の一部を補助し、かつ、上記交流モータの回生動作時には上記蓄電デバイスの充電動作により回生電力の一部を充電する蓄電回路と、を備えた交流モータ駆動装置において、次の構成を採用している。   In order to solve the above-described problems, the present invention provides a converter that converts AC system power into DC power when driving an AC motor, and the DC power obtained by this converter is an AC voltage or frequency suitable for the AC motor. An inverter that converts the electric power to supply to the AC motor, and is connected in parallel to the inverter, assists a part of the power running power by the discharging operation of the electric storage device provided inside the AC motor, and An AC motor driving apparatus that includes a power storage circuit that charges part of the regenerative power by a charging operation of the power storage device during the regenerative operation of the AC motor employs the following configuration.

上記蓄電回路は、予め設定した第1の閾値よりも大きい力行電力が上記交流モータで使用される場合には、上記コンバータの出力側の直流電力の電圧値と電流値とに基づき上記蓄電デバイスを放電させる電流指令値を生成する力行時電力補償部と、
予め設定した第2の閾値より絶対値が大きい回生電力が上記交流モータから回生される場合には、コンバータの出力側の直流電力の電圧値と電流値とに基づき上記蓄電デバイスを充電させる電流指令値を生成する回生時電力補償部と、
予め設定した第3の閾値と第4の閾値との範囲内で上記コンバータの出力側の直流電力の電圧値と電流値と上記蓄電デバイスの両端電圧値と入出力電流値とに基づき上記蓄電デバイスの両端電圧値を予め定められた電圧値にするために上記蓄電デバイスを充放電させる電流指令値を生成する補充電制御部とを含み、上記第3の閾値の絶対値は、上記第1の閾値の絶対値よりも小さく、かつ、上記第4の閾値の絶対値は、上記第2の閾値の絶対値よりも小さい、ことを特徴としている。
In the case where powering power larger than a preset first threshold is used in the AC motor, the power storage circuit is configured to store the power storage device based on a voltage value and a current value of DC power on the output side of the converter. A power running power compensation unit for generating a current command value to be discharged;
When regenerative power having an absolute value larger than a preset second threshold value is regenerated from the AC motor, a current command for charging the power storage device based on the voltage value and current value of DC power on the output side of the converter A regenerative power compensator for generating a value;
The power storage device based on a voltage value and a current value of DC power on the output side of the converter, a voltage value between both ends of the power storage device, and an input / output current value within a preset third threshold value and a fourth threshold value. An auxiliary charge control unit that generates a current command value for charging and discharging the power storage device in order to set the voltage value at both ends of the first voltage value to a predetermined voltage value, and the absolute value of the third threshold is the first value The absolute value of the fourth threshold value is smaller than the absolute value of the threshold value, and is smaller than the absolute value of the second threshold value.

本発明によれば、系統電源から供給されるピーク電力量を抑制するのみならず、交流モータの回生動作時のピーク電力量の抑制を図ることができ、また、回生動作開始時の急峻な電力回生の生起に対してもピーク電力が生じるのを抑制することができる。さらに、補充電制御部を設け、この補充電制御部において予め第3の閾値と第4の閾値を設定し、この第3の閾値の絶対値が力行時電力補償部で設定された第1の閾値の絶対値よりも小さく、かつ、第4の閾値の絶対値が回生時電力補償部で設定された第2の閾値の絶対値よりも小さくなるように設定しておき、第3の閾値と第4の閾値との範囲内で蓄電デバイスに対する充放電用の電流指令値を生成するようにしているので、回生時のピーク電力抑制を一層確実に行える。これにより、装置の大型化を来すことなく系統電源へ回生するピーク電力量やコンバータで消費される電力量を有効に削減することが可能になる。 According to the present invention, not only the peak power amount supplied from the system power supply can be suppressed, but also the peak power amount during the regenerative operation of the AC motor can be suppressed, and the steep power at the start of the regenerative operation can be achieved. It is possible to suppress the occurrence of peak power even with respect to the occurrence of regeneration. In addition, a supplementary charge control unit is provided, and the third threshold value and the fourth threshold value are set in advance in the supplementary charge control unit, and the absolute value of the third threshold value is set by the power running time power compensation unit. The absolute value of the fourth threshold value is set to be smaller than the absolute value of the second threshold value set in the regeneration power compensation unit, and the third threshold value is set to be smaller than the absolute value of the threshold value. Since the current command value for charging / discharging the power storage device is generated within the range of the fourth threshold, the peak power can be suppressed more reliably during regeneration. Thereby, it becomes possible to effectively reduce the peak power amount regenerated to the system power supply and the power amount consumed by the converter without increasing the size of the apparatus.

本発明の実施の形態1に係る交流モータ駆動装置の全体を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the whole AC motor drive device which concerns on Embodiment 1 of this invention. 同交流モータ駆動装置を構成する蓄電回路のブロック図である。It is a block diagram of the electrical storage circuit which comprises the same AC motor drive device. 図2の蓄電回路を構成するチョッパ回路の一例を示す回路図である。FIG. 3 is a circuit diagram illustrating an example of a chopper circuit constituting the power storage circuit of FIG. 2. 図2の蓄電回路を構成する充放電制御回路を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the charging / discharging control circuit which comprises the electrical storage circuit of FIG. 図4の充放電制御回路を構成する力行時電力補償部のブロック図である。FIG. 5 is a block diagram of a power running time power compensation unit constituting the charge / discharge control circuit of FIG. 4. 図4の充放電制御回路を構成する回生時電力補償部のブロック図である。It is a block diagram of the electric power compensation part at the time of regeneration which constitutes the charging / discharging control circuit of FIG. 図4の充放電制御回路を構成する補充電制御部のブロック図である。It is a block diagram of the auxiliary charge control part which comprises the charge / discharge control circuit of FIG. 図4の充放電制御回路を構成する加算部のブロック図である。It is a block diagram of the addition part which comprises the charging / discharging control circuit of FIG. 図4の充放電制御回路を構成する電圧指令値生成部のブロック図である。It is a block diagram of the voltage command value production | generation part which comprises the charging / discharging control circuit of FIG. 図4の充放電制御回路を構成する制御信号生成部のブロック図である。FIG. 5 is a block diagram of a control signal generation unit constituting the charge / discharge control circuit of FIG. 4. 図10の制御信号生成部を構成するデッドタイム生成部の一例を説明するブロック図である。It is a block diagram explaining an example of the dead time production | generation part which comprises the control signal production | generation part of FIG. 本発明の実施の形態1に係る交流モータ駆動装置の動作説明に供する波形図である。It is a wave form diagram with which it uses for operation | movement description of the alternating current motor drive device which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態2に係る交流モータ駆動装置における蓄電回路を構成する充放電制御回路を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the charging / discharging control circuit which comprises the electrical storage circuit in the alternating current motor drive device which concerns on Embodiment 2 of this invention. 図13の充放電制御回路を構成する加算部のブロック図である。It is a block diagram of the addition part which comprises the charging / discharging control circuit of FIG. 図14の加算部を構成する小指令値判定部の一例を説明するブロック図である。It is a block diagram explaining an example of the small command value determination part which comprises the addition part of FIG. 図13の充放電制御回路を構成する電圧指令値生成部のブロック図である。It is a block diagram of the voltage command value production | generation part which comprises the charging / discharging control circuit of FIG. 図13の充放電制御回路を構成する制御信号生成部のブロック図である。It is a block diagram of the control signal generation part which comprises the charging / discharging control circuit of FIG. 本発明の実施の形態3に係る交流モータ駆動装置における蓄電回路を構成する充放電制御回路を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the charging / discharging control circuit which comprises the electrical storage circuit in the alternating current motor drive device which concerns on Embodiment 3 of this invention. 図18の充放電制御回路を構成する制御信号生成部のブロック図である。It is a block diagram of the control signal generation part which comprises the charging / discharging control circuit of FIG. 図19の制御信号生成部を構成する正規化部の一例を説明するブロック図である。It is a block diagram explaining an example of the normalization part which comprises the control-signal production | generation part of FIG. 本発明の実施の形態4に係る交流モータ駆動装置における蓄電回路のブロック図である。It is a block diagram of the electrical storage circuit in the alternating current motor drive device which concerns on Embodiment 4 of this invention. 図21の蓄電回路を構成するチョッパ回路の一例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows an example of the chopper circuit which comprises the electrical storage circuit of FIG. 図21の蓄電回路を構成する充放電制御回路のブロック図である。It is a block diagram of the charging / discharging control circuit which comprises the electrical storage circuit of FIG. 図23の充放電制御回路を構成する電圧指令値生成部のブロック図である。It is a block diagram of the voltage command value generation part which comprises the charging / discharging control circuit of FIG. 図23の充放電制御回路を構成する制御信号生成部のブロック図である。It is a block diagram of the control signal generation part which comprises the charging / discharging control circuit of FIG. 本発明の実施の形態5に係る交流モータ駆動装置における蓄電回路を構成する充放電制御回路のブロック図である。It is a block diagram of the charging / discharging control circuit which comprises the electrical storage circuit in the alternating current motor drive device which concerns on Embodiment 5 of this invention. 図26の充放電制御回路を構成する加算部のブロック図である。It is a block diagram of the addition part which comprises the charging / discharging control circuit of FIG. 図27の加算部を構成するゲート信号生成部の一例を説明するブロック図である。It is a block diagram explaining an example of the gate signal generation part which comprises the addition part of FIG. 図26の充放電制御回路を構成する制御信号生成部で生成される制御信号に対してデッドタイムを付与するデッドタイム生成部のブロック図である。FIG. 27 is a block diagram of a dead time generation unit that gives a dead time to a control signal generated by a control signal generation unit constituting the charge / discharge control circuit of FIG. 26. 図6の回生時電力補償部を構成するIcap2*生成部のブロック図である。FIG. 7 is a block diagram of an Icap2 * generation unit that constitutes the regenerative power compensation unit of FIG. 6. 図30のIcap2*生成部の構成を備えた回生時電力補償部における回生動作時の動作を説明する波形図である。It is a wave form diagram explaining the operation | movement at the time of regeneration operation | movement in the electric power compensation part at the time of regeneration provided with the structure of the Icap2 * production | generation part of FIG. 本発明の実施の形態6に係る交流モータ駆動装置における蓄電回路を構成する充放電制御回路の回生時電力補償部の部分を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the part of the electric power compensation part at the time of regeneration of the charging / discharging control circuit which comprises the electrical storage circuit in the alternating current motor drive device which concerns on Embodiment 6 of this invention. 図32の回生時電力補償部を構成するIcap2*生成部のブロック図である。FIG. 33 is a block diagram of an Icap2 * generation unit that constitutes the regenerative power compensation unit of FIG. 32. 図33のIcap2*生成部の構成を備えた回生時電力補償部における回生動作時の動作を説明する波形図である。It is a wave form diagram explaining the operation | movement at the time of regeneration operation | movement in the electric power compensation part at the time of regeneration provided with the structure of the Icap2 * production | generation part of FIG. 本発明の実施の形態6に係る交流モータ駆動装置における蓄電回路を構成する充放電制御回路の回生時電力補償部に設けたIcap3*生成部の動作を説明する波形図である。It is a wave form diagram explaining operation | movement of the Icap3 * production | generation part provided in the electric power compensation part at the time of regeneration of the charging / discharging control circuit which comprises the electrical storage circuit in the alternating current motor drive device which concerns on Embodiment 6 of this invention. 図35において、回生開始時における一部分を時間軸方向に拡大して示す波形図である。In FIG. 35, it is a wave form diagram which expands and shows a part in the time-axis direction at the time of a regeneration start. 本発明の実施の形態9に係る交流モータ駆動装置の全体を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the whole AC motor drive device which concerns on Embodiment 9 of this invention. 図37の同交流モータ駆動装置を構成する蓄電回路のブロック図である。It is a block diagram of the electrical storage circuit which comprises the same AC motor drive device of FIG. 図37の蓄電回路を構成する充放電制御回路の充放電制御動作の説明に供するフローチャートである。It is a flowchart with which it uses for description of the charging / discharging control operation | movement of the charging / discharging control circuit which comprises the electrical storage circuit of FIG.

実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1の交流モータ駆動装置の全体を示すブロック図である。
発電所や工場内の変電設備から供給される交流の系統電源1の交流電力は、コンバータ2によって直流電力に変換され、直流母線3に出力される。直流母線3によって供給される直流電力は、インバータ4によって後述する交流モータ5に適した交流電力に変換される。インバータ4が出力する交流電力の電圧や周波数は系統電源1の交流電力の電圧や周波数と必ずしも一致するものではない。交流モータ5は、インバータ4から供給される交流電力により駆動され、加工や運搬、移動、運動などの目的に応じた動作を行う。一方、直流母線3には蓄電回路6がインバータ4と並列に接続され、蓄電回路6には直流母線電圧値Vdcとコンバータ2の出力電流値である直流母線電流値Idcとが共に入力される。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a block diagram showing the entire AC motor driving apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
The AC power of the AC system power supply 1 supplied from the power plant or substation equipment in the factory is converted into DC power by the converter 2 and output to the DC bus 3. The DC power supplied by the DC bus 3 is converted by the inverter 4 into AC power suitable for an AC motor 5 described later. The voltage and frequency of the AC power output from the inverter 4 do not necessarily match the voltage and frequency of the AC power of the system power supply 1. The AC motor 5 is driven by AC power supplied from the inverter 4, and performs operations according to purposes such as processing, transportation, movement, and exercise. On the other hand, a storage circuit 6 is connected to the DC bus 3 in parallel with the inverter 4, and a DC bus voltage value Vdc and a DC bus current value Idc that is an output current value of the converter 2 are input to the storage circuit 6.

蓄電回路6は、上記交流モータ5の力行動作時には後述の蓄電デバイス61の放電動作により力行電力の一部を補助し、かつ、交流モータ5の回生動作時には蓄電デバイス61の充電動作により回生電力の一部を蓄電することで、交流モータの力行動作時と回生動作時のピーク電力を共に抑制するために設けられたものである。そして、蓄電回路6は、図2に示すように、蓄電デバイス61、チョッパ回路62、およびチョッパ回路62を制御するための充放電制御回路63を主体に構成されている。   The power storage circuit 6 assists part of the power running power by the discharge operation of the power storage device 61 described later during the power running operation of the AC motor 5, and the regenerative power by the charging operation of the power storage device 61 during the regenerative operation of the AC motor 5. It is provided to suppress both peak power during powering operation and regenerative operation of the AC motor by accumulating a part. As shown in FIG. 2, the power storage circuit 6 mainly includes a power storage device 61, a chopper circuit 62, and a charge / discharge control circuit 63 for controlling the chopper circuit 62.

蓄電デバイス61は、例えば電解コンデンサまたは電気二重層(EDLC)もしくは蓄電池などで構成される。そして、蓄電デバイス61の高圧側端子はチョッパ回路62を構成する後述のリアクトル623に接続され、低圧側端子は低圧側直流母線3bに接続されている。また、チョッパ回路62は、ここでは降圧双方向型のチョッパ回路であって、一方を直流母線3(3a,3b)に、他方を蓄電デバイス61に接続されている。   The electricity storage device 61 is configured by, for example, an electrolytic capacitor, an electric double layer (EDLC), or a storage battery. And the high voltage | pressure side terminal of the electrical storage device 61 is connected to the below-mentioned reactor 623 which comprises the chopper circuit 62, and the low voltage | pressure side terminal is connected to the low voltage | pressure side DC bus 3b. Here, the chopper circuit 62 is a step-down bidirectional chopper circuit, one of which is connected to the DC bus 3 (3a, 3b) and the other is connected to the power storage device 61.

また、充放電制御回路63は、直流母線電圧値Vdc、直流母線電流値Idc、蓄電デバイス61の両端電圧値Vcap、および蓄電デバイス61の充放電電流値Icapをいずれも検出して入力し、これらの値に基づいてチョッパ回路62内の後述するスイッチング素子621、622を「通(ON)」状態あるいは「断(OFF)」状態に制御する制御信号SWP、SWNを生成してチョッパ回路62へ出力する。   The charge / discharge control circuit 63 detects and inputs all of the DC bus voltage value Vdc, the DC bus current value Idc, the voltage value Vcap across the storage device 61, and the charge / discharge current value Icap of the storage device 61. Based on this value, control signals SWP and SWN for controlling switching elements 621 and 622 (described later) in the chopper circuit 62 to a “ON” state or “OFF” state are generated and output to the chopper circuit 62. To do.

チョッパ回路62の一例を図3に示す。このチョッパ回路62は、高圧側直流母線3aに接続され、充放電制御回路63から出力される制御信号SWPにより「通」状態と「断」状態とが制御されるスイッチング素子621と、低圧側直流母線3bに接続され、充放電制御回路63から出力される制御信号SWNにより「通」状態と「断」状態とが制御されるスイッチング素子622と、一方の端子がスイッチング素子621とスイッチング素子622との接続点に接続され、他方の端子が蓄電デバイス61の高圧側端子に接続させるリアクトル623とから構成される。なお、各スイッチング素子621、622は、例えばIGBTやトランジスタとそのトランジスタに逆並列に接続されるダイオードなどで形成される。   An example of the chopper circuit 62 is shown in FIG. The chopper circuit 62 is connected to the high-voltage side DC bus 3a, the switching element 621 controlled by the control signal SWP output from the charge / discharge control circuit 63, and the low-voltage side DC. A switching element 622 that is connected to the bus 3 b and is controlled to be in a “ON” state or a “OFF” state by a control signal SWN output from the charge / discharge control circuit 63, and one terminal is a switching element 621 and a switching element 622. And the other terminal is connected to the high-voltage side terminal of the electricity storage device 61. Each of the switching elements 621 and 622 is formed of, for example, an IGBT or a transistor and a diode connected in antiparallel to the transistor.

なお、上記の制御信号SWP、SWNは、直流母線3の短絡を防ぐために設定されたデッドタイムを除いては、それぞれが制御するスイッチング素子621、622の「通」状態と「断」状態とが互いに反転するように制御する信号で、デッドタイムの期間では、制御信号SWP、SWNとはいずれも、制御対象のスイッチング素子621、622を「断」状態して直流母線3の短絡を防止する。そして、一方の制御信号SWPが他方の制御信号SWNよりも「通」状態の比率が高い場合には蓄電デバイス61への充電が、その逆の場合には蓄電デバイス61からの放電が実行される。なお、チョッパ回路62の動作の詳細に関しては、本発明の主要部分ではないので、説明を省略する。   The control signals SWP and SWN have the “ON” state and the “OFF” state of the switching elements 621 and 622 controlled by the respective control signals SWD and 622 except for the dead time set to prevent a short circuit of the DC bus 3. In the dead time period, the control signals SWP and SWN both control the switching elements 621 and 622 to be turned off to prevent the DC bus 3 from being short-circuited. When one control signal SWP has a higher ratio of the “communication” state than the other control signal SWN, charging of the power storage device 61 is performed, and vice versa. . The details of the operation of the chopper circuit 62 are not the main part of the present invention, and the description thereof will be omitted.

充放電制御回路63は、チョッパ回路62内の各スイッチング素子621、622に与える制御信号SWP、SWNによって蓄電デバイス61の充放電を制御するものである。この充放電制御回路63は、図4に示すように、2つの乗算部631、632、力行時電力補償部633、回生時電力補償部634、補充電制御部635、加算部636、電圧指令値生成部637、および制御信号生成部638を備えている。   The charge / discharge control circuit 63 controls charge / discharge of the electricity storage device 61 by control signals SWP, SWN given to the switching elements 621, 622 in the chopper circuit 62. As shown in FIG. 4, the charge / discharge control circuit 63 includes two multipliers 631, 632, a power running power compensation unit 633, a regeneration power compensation unit 634, an auxiliary charge control unit 635, an adder 636, a voltage command value. A generation unit 637 and a control signal generation unit 638 are provided.

一方の乗算部631は、直流母線電圧値Vdcと直流母線電流値Idcとの積を計算してコンバータ2の出力側の電力Pcnvを生成する。この電力Pcnvは、力行時電力補償部633、回生時電力補償部634、および補充電制御部635にそれぞれ出力される。また、他方の乗算部632は、蓄電デバイス61の両端電圧値Vcapと充放電電流値Icapとの積を計算して蓄電デバイス61の入出力電力Pcapとして、補充電制御部635に出力される。   One multiplier 631 calculates the product of the DC bus voltage value Vdc and the DC bus current value Idc, and generates the output power Pcnv of the converter 2. The power Pcnv is output to the power running power compensation unit 633, the regeneration power compensation unit 634, and the auxiliary charge control unit 635, respectively. The other multiplication unit 632 calculates the product of the both-end voltage value Vcap of the power storage device 61 and the charge / discharge current value Icap, and outputs the product as the input / output power Pcap of the power storage device 61 to the auxiliary charge control unit 635.

ここで、説明の便宜上、上記の直流母線電流値Idcはコンバータ2から流れ出る方向を正にとり、また、蓄電デバイス61の充放電電流値Icapは蓄電デバイス61に充電する方向を正とする。このようにそれぞれの電流の向きを定義することにより、コンバータ2の出力側の電力Pcnvは、インバータ4が電力を消費する場合が正で、インバータ4から電力が回生される場合が負で表わされ、また、蓄電デバイス61の入出力電力Pcapは、蓄電デバイス61に充電する電力が正に、蓄電デバイス61から放電する電力が負で表わされる。   Here, for convenience of explanation, the DC bus current value Idc is positive in the direction flowing out of the converter 2, and the charge / discharge current value Icap of the power storage device 61 is positive in the direction of charging the power storage device 61. By defining the direction of each current in this way, the power Pcnv on the output side of the converter 2 is positive when the inverter 4 consumes power and is negative when the power is regenerated from the inverter 4. In addition, the input / output power Pcap of the power storage device 61 is represented by positive power for charging the power storage device 61 and negative power for discharging from the power storage device 61.

力行時電力補償部633は、後述のように、交流モータ5の力行時において上記のコンバータ2の出力側の電力Pcnvが予め設定された第1の閾値である力行時電力補償閾値LPUより大きい場合に蓄電デバイス61を放電させるための電流指令値Icap1*を生成するものである。   When the AC motor 5 is in power running, the power running power compensation unit 633 has a power running power compensation threshold LPU that is the first threshold value set in advance when the AC motor 5 is in power running. The current command value Icap1 * for discharging the electricity storage device 61 is generated.

すなわち、この力行時電力補償部633は、図5に示すように、交流モータ駆動装置の力行動作時にコンバータ2の出力側の電力Pcnvを制限する力行時電力補償閾値LPUが予め格納されている。ここで力行時電力補償閾値LPUは正の値とする。そして、この力行時電力補償部633は、電力Pcnvと力行時電力補償閾値LPUとを比較して、電力Pcnvが力行時電力補償閾値LPUを越えた場合には、電力Pcnvが力行時電力補償閾値LPUを越えた場合の電力差E1に応じて、蓄電デバイス61から放電させる電流の指令値Icap1*をIcap1*生成部6331で生成して、加算部636に出力する。電力差E1を下記の(式1)で表わすように計算すると、電力Pcnvが力行時電力補償閾値LPUを越えた場合には電力差E1は正の値になる。一方、電力Pcnvが力行時電力補償閾値LPUを越えない場合には、電力差E1は負の値となる。このE1に応じてIcap1*生成部6331は蓄電デバイス61を放電させる電流の量を指令する電流指令値Icap1*を生成するが、Icap1*が正の値になる場合には電流指令値Icap1*の出力を「0」になるように制御する。したがって、加算部636へ出力される電流指令値Icap1*は、常に負の値あるいは「0」の値となる。なお、Icap1*生成部6331は、一般にはPI制御が用いられるがPID制御でも、P制御でも、I制御でも本実施の形態の実現には支障はない。   That is, as shown in FIG. 5, the power running power compensation unit 633 stores in advance a power running power compensation threshold LPU that limits the power Pcnv on the output side of the converter 2 during the power running operation of the AC motor driving device. Here, the power running power compensation threshold LPU is a positive value. The power running power compensation unit 633 compares the power Pcnv and the power running power compensation threshold LPU, and when the power Pcnv exceeds the power running power compensation threshold LPU, the power Pcnv is converted into the power running power compensation threshold. The command value Icap1 * of the current to be discharged from the power storage device 61 is generated by the Icap1 * generating unit 6331 according to the power difference E1 when exceeding the LPU, and is output to the adding unit 636. When the power difference E1 is calculated as expressed by the following (formula 1), the power difference E1 becomes a positive value when the power Pcnv exceeds the power-computing power compensation threshold LPU. On the other hand, when the power Pcnv does not exceed the power running power compensation threshold LPU, the power difference E1 is a negative value. In response to this E1, the Icap1 * generating unit 6331 generates a current command value Icap1 * that commands the amount of current that discharges the power storage device 61. When Icap1 * becomes a positive value, the current command value Icap1 * The output is controlled to be “0”. Therefore, the current command value Icap1 * output to the adder 636 is always a negative value or a value of “0”. The Icap1 * generation unit 6331 generally uses PI control, but there is no problem in realizing the present embodiment regardless of PID control, P control, or I control.

E1=Pcnv−LPU (式1)   E1 = Pcnv-LPU (Formula 1)

回生時電力補償部634は、後述のように、交流モータ5の回生時においてその回生電力であるコンバータ2の出力側電力Pcnvが予め設定された第2の閾値である回生時電力補償閾値LPLを越えた場合に蓄電デバイス61を充電させるための電流指令値Icap2*を生成するものである。   As will be described later, regeneration power compensation unit 634 generates regeneration power compensation threshold value LPL, which is a second threshold value, in which output side power Pcnv of converter 2 that is the regeneration power during regeneration of AC motor 5 is preset. A current command value Icap2 * for charging the electricity storage device 61 when it exceeds is generated.

すなわち、この回生時電力補償部634は、図6に示すように、交流モータ駆動装置の回生動作時にコンバータ2の出力側の電力Pcnvを制限する回生時電力補償閾値LPLが予め格納されている。ここでLPLは負の値とする。そして、この回生時電力補償部634は、電力Pcnvと回生時電力補償閾値LPLとを比較して、電力Pcnvが回生時電力補償閾値LPLを下回ったときの電力差E2に応じて、蓄電デバイス61を充電させる電流の指令値Icap2*をIcap2*生成部6341で生成し加算部636に出力する。   That is, as shown in FIG. 6, the regeneration power compensation unit 634 stores a regeneration power compensation threshold LPL that limits the power Pcnv on the output side of the converter 2 during the regeneration operation of the AC motor drive device. Here, LPL is a negative value. Then, the regenerative power compensation unit 634 compares the power Pcnv and the regenerative power compensation threshold LPL, and according to the power difference E2 when the power Pcnv falls below the regenerative power compensation threshold LPL, the power storage device 61 Is generated by the Icap2 * generating unit 6341 and output to the adding unit 636.

ここで、電力Pcnvと回生時電力補償閾値LPLとは共に負の値であるため、電力Pcnvが回生時電力補償閾値LPLを下回るとは、電力Pcnvの絶対値である|Pcnv|が回生時電力補償閾値LPLの絶対値である|LPL|より大きくなることを意味する。電力差E2を下記の(式2)で表わすように計算すると、電力Pcnvが回生時電力補償閾値LPLを下回る場合には電力差E2は負の値になる。一方、電力Pcnvが回生時電力補償閾値LPLを上回った場合には、電力差E2は正の値となる。このE2に応じてIcap2*生成部6341は蓄電デバイス61を充電させる電流の量を指令する電流指令値Icap2*を生成するが、Icap2*が負の値になる場合には電流指令値Icap2*の出力を「0」になるように制御する。したがって、加算部636へ出力される電流指令値Icap2*は、常に正の値あるいは「0」の値となる。なお、Icap2*生成部6341は、一般にはPI制御が用いられるが、PID制御でも、P制御でも、I制御でも本実施の形態の実現には支障はない。   Here, since the power Pcnv and the regeneration power compensation threshold LPL are both negative values, when the power Pcnv falls below the regeneration power compensation threshold LPL, | Pcnv |, which is the absolute value of the power Pcnv, It means that it becomes larger than | LPL | which is the absolute value of the compensation threshold LPL. When the power difference E2 is calculated as expressed by the following (formula 2), when the power Pcnv is lower than the regeneration power compensation threshold LPL, the power difference E2 becomes a negative value. On the other hand, when the power Pcnv exceeds the regenerative power compensation threshold LPL, the power difference E2 is a positive value. In response to E2, the Icap2 * generation unit 6341 generates a current command value Icap2 * that commands the amount of current to charge the power storage device 61. If Icap2 * becomes a negative value, the current command value Icap2 * The output is controlled to be “0”. Therefore, the current command value Icap2 * output to the adding unit 636 is always a positive value or a value of “0”. The Icap2 * generation unit 6341 generally uses PI control, but there is no problem in realizing the present embodiment in PID control, P control, or I control.

E2=Pcnv−LPL (式2)   E2 = Pcnv-LPL (Formula 2)

補充電制御部635は、後述の(式4)に示すように、コンバータ2の出力側の電力Pcnvと蓄電デバイス61の入出力電力Pcapとの差、すなわちインバータ4と交流モータ5の負荷Ploadが、予め設定された第3の閾値で、正の値である力行時補充電制御部動作閾値LSUと、予め設定された第4の閾値で、負の値である回生時補充電制御部動作閾値LSLとの範囲内にあるときに、蓄電デバイス61の両端電圧値Vcapが予め設定された希望電圧値VcapTHに保たれるように、蓄電デバイス61を充放電させる電流指令値Icap3*を生成するものである。   As shown in (Equation 4) described later, the auxiliary charging control unit 635 determines the difference between the output side power Pcnv of the converter 2 and the input / output power Pcap of the power storage device 61, that is, the load Pload of the inverter 4 and the AC motor 5. , A preset third threshold and a positive value during the power supplementary charging control unit operation threshold LSU, and a preset fourth threshold and a negative value during the regeneration auxiliary charge control unit operation threshold A current command value Icap3 * for charging / discharging the power storage device 61 so that the voltage value Vcap at both ends of the power storage device 61 is maintained at a preset desired voltage value VcapTH when within the range of LSL It is.

すなわち、補充電制御部635は、図7に示すように、本発明の交流モータ駆動装置使用者が、蓄電デバイス61の両端電圧Vcapを保持して置きたいと希望する希望電圧値VcapTHが予め格納されている。希望電圧値VcapTHは、交流モータ駆動装置の使用開始時や一連の動作終了時に蓄電デバイス61の両端電圧Vcapの復帰する基準となる電圧、即ち、蓄電デバイス61の基準充電量を制御する電圧値である。そして、この補充電制御部635は、蓄電デバイス61の両端電圧値Vcapと上記の希望電圧値VcapTHとを比較し、その電圧差E3に応じて蓄電デバイス61を充放電させる電流量を指令する電流指令値Icap3*をIcap3*生成部6351で生成して、加算部636に出力する。   That is, as shown in FIG. 7, the auxiliary charge control unit 635 stores in advance the desired voltage value VcapTH that the AC motor drive device user of the present invention desires to hold and store the voltage Vcap across the power storage device 61. Has been. The desired voltage value VcapTH is a voltage that controls a reference voltage for restoring the voltage Vcap across the storage device 61 at the start of use of the AC motor drive device or at the end of a series of operations, that is, a voltage value that controls the reference charge amount of the storage device 61. is there. Then, the auxiliary charge control unit 635 compares the voltage value Vcap at both ends of the power storage device 61 with the desired voltage value VcapTH, and instructs a current amount for charging / discharging the power storage device 61 according to the voltage difference E3. The command value Icap3 * is generated by the Icap3 * generating unit 6351 and output to the adding unit 636.

今、電圧差E3が下記の(式3)で計算される場合を例に取り、電圧差E3と電流指令値Icap3*との関係を説明する。
電圧差E3が正の場合には、蓄電デバイス61の両端電圧値Vcapが希望電圧値VcapTHより大きいことを意味しているため、蓄電デバイス61の放電のための負の値の電流指令値Icap3*を生成し、蓄電デバイス61の両端電圧値Vcapを低下させるようにする。逆に、電圧差E3が負の場合には、蓄電デバイス61の充電のための正の値の電流指令値Icap3*を生成し、蓄電デバイス61の両端電圧値Vcapを上昇させるようにする。なお、Icap3*生成部6351には、一般にはPI制御が用いられるが、PID制御でも、P制御でも、I制御でも本実施の形態の実現には支障はない。
The relationship between the voltage difference E3 and the current command value Icap3 * will now be described by taking as an example the case where the voltage difference E3 is calculated by the following (Equation 3).
When the voltage difference E3 is positive, it means that the voltage value Vcap at both ends of the power storage device 61 is larger than the desired voltage value VcapTH, and therefore, a negative current command value Icap3 * for discharging the power storage device 61. And the voltage value Vcap across the power storage device 61 is reduced. Conversely, when the voltage difference E3 is negative, a positive current command value Icap3 * for charging the power storage device 61 is generated, and the both-ends voltage value Vcap of the power storage device 61 is increased. In general, PI control is used for the Icap3 * generation unit 6351. However, there is no problem in realizing the present embodiment in PID control, P control, or I control.

E3=Vcap−VcapTH (式3)   E3 = Vcap−VcapTH (Formula 3)

Pload=Pcnv−Pcap (式4)     Pload = Pcnv−Pcap (Formula 4)

前述のようにPloadは、インバータ4と交流モータ5の負荷を表わすことになる。負荷Ploadが正の場合には交流モータ駆動装置は力行動作中であり、逆に負荷Ploadが負の場合には交流モータ駆動装置は回生動作中である。   As described above, Pload represents the load of the inverter 4 and the AC motor 5. When the load Pload is positive, the AC motor drive device is in a power running operation. Conversely, when the load Pload is negative, the AC motor drive device is in a regenerative operation.

補充電制御部635には、予め定められた正の値である力行時補充電制御部動作閾値LSUと、予め定められた負の値である回生時補充電制御部動作閾値LSLとが格納されており、Icap3*生成部6351は、電流指令値Icap3*に対して0<Pload<LSUの場合には下記の(式5)で示す制限を、また、LSL<Pload<0の場合には下記の(式6)で示す制限を、その他の場合、すなわちPload>LSUまたはPload<LSLの場合には下記の(式7)で示す制限を設定する。   The auxiliary charging control unit 635 stores a power running auxiliary charging control unit operation threshold LSU that is a predetermined positive value and a regeneration auxiliary charging control unit operation threshold LSL that is a predetermined negative value. The Icap3 * generation unit 6351 restricts the current command value Icap3 * by the following (formula 5) when 0 <Pload <LSU, and when LSL <Pload <0: In other cases, that is, in the case of Pload> LSU or Pload <LSL, the limit shown in the following (Expression 7) is set.

0<Icap3*<(LSU−Pload)/Vcap (式5)
(LSL−Pload)/Vcap<Icap3*<0 (式6)
Icap3*=0 (式7)
0 <Icap3 * <(LSU-Pload) / Vcap (Formula 5)
(LSL-Pload) / Vcap <Icap3 * <0 (Formula 6)
Icap3 * = 0 (Formula 7)

ここで、LPU>LSUかつLPL<LSLと設定すると、補充電制御部635は、力行時電力補償部633と回生時電力補償部634が動作していない時に動作するように制御することが可能になる。すなわち、補充電制御部635のIcap3*生成部6351は、前述の(式4)で得られる負荷Ploadが力行時補充電制御部動作閾値LSUと回生時補充電制御部動作閾値LSLとの範囲内にあるとき(LSL<Pload<LSU)に、前述の(式3)で与えられる電圧差E3の値に応じた電流指令値Icap3*を生成する。   Here, when LPU> LSU and LPL <LSL are set, the auxiliary charging control unit 635 can be controlled to operate when the power running power compensation unit 633 and the regeneration power compensation unit 634 are not operating. Become. That is, the Icap3 * generation unit 6351 of the auxiliary charge control unit 635 is configured so that the load Pload obtained by the above (Equation 4) is within the range between the power running auxiliary charge control unit operation threshold LSU and the regeneration auxiliary charge control unit operation threshold LSL. (LSL <Pload <LSU), the current command value Icap3 * corresponding to the value of the voltage difference E3 given by the above (formula 3) is generated.

なお、負荷Ploadが力行時電力補償閾値LPUと力行時補充電制御部動作閾値LSUとの間にあるとき(LSU<Pload<LPU)、あるいは回生時電力補償閾値LPLと回生時補充電制御部動作閾値LSLとの間にあるとき(LPL<Pload<LSL)には、充放電制御回路63からはいずれの電流指令値Icap1*、Icap2*、Icap3*も出力されず不感帯となる。これは交流モータ5の力行時と回生時のピーク電力抑制を確実に行えるようにするための処置である。   When the load Pload is between the power running power compensation threshold LPU and the power running supplementary charge control unit operation threshold LSU (LSU <Pload <LPU), or the regeneration power compensation threshold LPL and the regenerative supplement charge control unit operation. When it is between the threshold value LSL (LPL <Pload <LSL), the charge / discharge control circuit 63 does not output any current command value Icap1 *, Icap2 *, Icap3 *, resulting in a dead zone. This is a measure for surely suppressing peak power during powering and regeneration of the AC motor 5.

加算部636は、図8に示すように、力行時電力補償部633の出力である電流指令値Icap1*と回生時電力補償部634の出力である電流指令値Icap2*と補充電制御部635の出力である電流指令値Icap3*とを加算して統合電流指令値Icap*を生成する。   As shown in FIG. 8, the adding unit 636 includes a current command value Icap1 * output from the power running power compensation unit 633, a current command value Icap2 * output from the regenerative power compensation unit 634, and the auxiliary charging control unit 635. The integrated current command value Icap * is generated by adding the output current command value Icap3 *.

電圧指令値生成部637は、図9に示すように、加算部636の出力である統合電流指令値Icap*と蓄電デバイス61の充放電電流値Icapとを比較して、その電流差E4を計算する。そして、この電流差E4に応じて、Vcap*生成部6371で、蓄電デバイス61を充放電させて蓄電デバイス61の両端電圧値Vcapの到達値を指令する電圧指令値Vcap*を生成し、これを次段の制御信号生成部638に出力する。   As shown in FIG. 9, the voltage command value generation unit 637 compares the integrated current command value Icap * output from the addition unit 636 with the charge / discharge current value Icap of the power storage device 61 and calculates the current difference E4. To do. Then, according to the current difference E4, the Vcap * generation unit 6371 generates a voltage command value Vcap * that charges and discharges the power storage device 61 and commands the reached value of the both-end voltage value Vcap of the power storage device 61. The data is output to the control signal generation unit 638 in the next stage.

上記の電流差E4を下記の(式8)で表わすように計算する時、Vcap*生成部6371では、電流差E4が正の場合には電流差E4の値に応じて蓄電デバイス61が充電されるように電圧指令値Vcap*を増加させるように出力し、逆に、電流差E4が負の場合には電流差E4の値に応じて蓄電デバイス61が放電されるように電圧指令値Vcap*を減少させるように出力する。なお、Vcap*生成部6371には、一般にはPI制御が用いられるが、PID制御でも、P制御でも、I制御でも本実施の形態の実現には支障はない。   When calculating the current difference E4 as expressed by the following (Equation 8), the Vcap * generator 6371 charges the power storage device 61 according to the value of the current difference E4 when the current difference E4 is positive. The voltage command value Vcap * is output so as to increase. Conversely, when the current difference E4 is negative, the voltage command value Vcap * is discharged so that the power storage device 61 is discharged according to the value of the current difference E4. Output to decrease Note that PI control is generally used for the Vcap * generation unit 6371, but there is no problem in realizing the present embodiment regardless of PID control, P control, or I control.

E4=Icap*−Icap (式8)   E4 = Icap * −Icap (Formula 8)

制御信号生成部638は、図10に示すように、正規化部6381、三角波生成部6382、比較器6383、およびデッドタイム生成部6384から構成されており、デッドタイム生成部6384には、直流母線3の短絡を防ぐべくチョッパ回路62内のスイッチング素子621、622を同時に「断」状態にする時間幅を規定するデッドタイムTdが予め設定されている。   As shown in FIG. 10, the control signal generation unit 638 includes a normalization unit 6381, a triangular wave generation unit 6382, a comparator 6383, and a dead time generation unit 6384. The dead time generation unit 6384 includes a DC bus. In order to prevent the short circuit 3, a dead time Td that prescribes a time width during which the switching elements 621 and 622 in the chopper circuit 62 are simultaneously turned off is set in advance.

正規化部6381は、電圧指令値生成部637の出力である電圧指令値Vcap*を入力し、これを正規化した正規化信号Nolを出力する。この場合、本発明の交流モータ駆動装置が力行動作時でもなく回生動作時でもない無負荷の場合にはこの正規化信号Nolは「0」になる。なお、正規化部6381は、例えば交流モータ駆動装置が無負荷の場合で、かつチョッパ回路62が充放電動作をしない時の直流母線電圧値をVcap0とする場合、次の(式9)で表わすように構成することもできる。   The normalizing unit 6381 receives the voltage command value Vcap * that is the output of the voltage command value generating unit 637, and outputs a normalized signal Nol that is normalized. In this case, the normalization signal Nol is “0” when the AC motor driving device of the present invention is in a no-load state during neither the power running operation nor the regenerative operation. Note that the normalizing unit 6381 is expressed by the following (Equation 9) when, for example, the AC motor driving device is unloaded and the DC bus voltage value when the chopper circuit 62 does not perform charging / discharging operation is Vcap0. It can also be configured as follows.

Nol=Vcap*−Vcap0 (式9)   Nol = Vcap * −Vcap0 (Formula 9)

三角波生成部6382は、直流成分が「0」の三角波信号Triを出力する。比較器6383は、Nol≧Triの場合には状態「1」の、またNol<Triの場合には状態「0」である信号PWMを出力する。   The triangular wave generation unit 6382 outputs a triangular wave signal Tri having a direct current component “0”. The comparator 6383 outputs a signal PWM that is in the state “1” when Nol ≧ Tri and is in the state “0” when Nol <Tri.

デッドタイム生成部6384では、信号PWMが「1」の状態から「0」の状態へ移行する場合、および、信号PWMが「0」の状態から「1」の状態へ移行する場合にそれぞれ制御信号SWPとSWNとが共に「断」状態になるようにデッドタイムTdを付与して出力する。   The dead time generation unit 6384 controls the control signal when the signal PWM shifts from the “1” state to the “0” state and when the signal PWM shifts from the “0” state to the “1” state. A dead time Td is added and output so that both SWP and SWN are in the “off” state.

デッドタイム生成部6384の一例を図11に示す。
図11において、63841と63842とは入力の立ち上がりエッジに対して時間幅Tdだけのパルスを出力するワンショットマルチバイブレータ素子であり、63843と63844とは2入力AND素子、63845〜63847はNOT素子である。信号PWMは、ワンショットマルチバイブレータ素子63841と2入力AND素子63843とNOT素子63845にそれぞれ入力される。ワンショットマルチバイブレータ素子63841は、信号PWMの立ち上がりエッジから時間幅TdだけのパルスP1Pを出力してNOT素子63846に入力する。NOT素子63846は、パルスP1Pを反転させたパルスP1Cを出力し、2入力AND素子63843のもう1つの入力端に入力する。従って、AND素子63843は、信号PWMの「1」の状態に対して、その立ち上がりから時間幅Tdだけ「1」の状態が短い制御信号SWPを出力する。一方、信号PWMの反転信号であるNOT素子63845の出力は、ワンショットマルチバイブレータ素子63842と2入力AND素子63844とにそれぞれ入力される。ワンショットマルチバイブレータ素子63842は、信号PWMの反転信号の立ち上がりエッジ、すなわち、信号PWMの立下りエッジから時間幅TdだけのパルスP2Pを出力し、NOT素子63847に入力する。NOT素子63847は、パルスP2Pを反転させたパルスP2Cを出力し、2入力AND素子63844のもう1つの入力端に入力する。従って、AND素子63844は、信号PWMの「0」の状態に対して立下りから時間幅Tdだけ短い期間が「1」の状態となる制御信号SWNを出力する。このように、信号PWMの変化点に対して常に時間幅Tdだけ「0」の状態にするデッドタイムTdが付与された制御信号SWP、SWNが生成される。
An example of the dead time generation unit 6384 is shown in FIG.
In FIG. 11, 63841 and 63842 are one-shot multivibrator elements that output a pulse having a time width Td with respect to the rising edge of the input, 63843 and 63844 are 2-input AND elements, and 63845 to 63847 are NOT elements. is there. The signal PWM is input to the one-shot multivibrator element 63841, the 2-input AND element 63843, and the NOT element 63845, respectively. The one-shot multivibrator element 63841 outputs a pulse P1P having a time width Td from the rising edge of the signal PWM and inputs it to the NOT element 63638. The NOT element 63846 outputs a pulse P1C obtained by inverting the pulse P1P, and inputs the pulse P1C to the other input terminal of the 2-input AND element 63843. Therefore, the AND element 63384 outputs a control signal SWP that is short in the state of “1” by the time width Td from the rising edge of the signal PWM of “1”. On the other hand, the output of NOT element 63845, which is an inverted signal of signal PWM, is input to one-shot multivibrator element 63842 and two-input AND element 63844, respectively. The one-shot multivibrator element 63842 outputs a pulse P2P having a time width Td from the rising edge of the inverted signal of the signal PWM, that is, the falling edge of the signal PWM, and inputs the pulse P2P to the NOT element 63847. The NOT element 63847 outputs a pulse P2C obtained by inverting the pulse P2P, and inputs the pulse P2C to the other input terminal of the 2-input AND element 63844. Therefore, the AND element 63844 outputs the control signal SWN in which the period shorter by the time width Td from the falling edge is “1” than the “0” state of the signal PWM. In this way, the control signals SWP and SWN to which the dead time Td that always keeps “0” for the time width Td with respect to the change point of the signal PWM are generated.

次に、この実施の形態1における交流モータ駆動装置の動作について、図12を参照して説明する。   Next, the operation of the AC motor driving apparatus in the first embodiment will be described with reference to FIG.

ここでは、一例としてプレス加工や切削加工などの工作機械に使用される交流モータ5の駆動制御を行う場合を想定する。この場合は、交流モータ5の駆動/停止が頻繁に繰り返されるため、交流モータ駆動装置は力行動作状態と回生動作状態とが繰り返し生じる。このため、負荷Ploadは、時間経過に伴い、図12(a)の実線で示すように変化する。また、力行時電力補償部633に格納される力行時電力補償閾値LPUと回生時電力補償部634に格納される回生時電力補償閾値LPLとをそれぞれ図12(a)に一点鎖線で示す。さらに、補充電制御部635に格納される力行時補充電制御部動作閾値LSUと回生時補充電制御部動作閾値LSLとを図12(a)に二点鎖線で示す。   Here, the case where the drive control of AC motor 5 used for machine tools, such as press work and cutting, is performed as an example is assumed. In this case, since driving / stopping of the AC motor 5 is frequently repeated, the AC motor driving device repeatedly generates a power running operation state and a regenerative operation state. For this reason, the load Pload changes as shown by the solid line in FIG. Also, the power running power compensation threshold value LPU stored in the power running power compensation unit 633 and the regeneration power compensation threshold value LPL stored in the regenerative power compensation unit 634 are respectively indicated by a one-dot chain line in FIG. Furthermore, the power running auxiliary charge control unit operation threshold value LSU and the regeneration auxiliary charge control unit operation threshold value LSL stored in the auxiliary charge control unit 635 are indicated by a two-dot chain line in FIG.

このような場合、力行時電力補償部633でのコンバータ2の出力側の電力Pcnvと力行時電力補償閾値LPUとの電力差E1は負荷Ploadが力行時電力補償閾値LPUを越えた場合(図12(a)の時刻T3〜時刻T4の期間)には図12(b)に示すように正の値になるが、本発明による蓄電デバイス61からの放電動作によりコンバータ2の出力側の電力Pcnvは抑制されるため電力差E1の振幅は小さく、一方、他の場合(図12(a)の時刻T0〜時刻T3と時刻T4〜時刻T9の期間)の電力差E1は負の値になる。
この電力差E1に対して、力行時電力補償部633内のIcap1*生成部6331は、図12(c)に示すように、図12(a)の時刻T0〜時刻T3の期間は「0」で、時刻T3〜時刻T4の期間は負の値となり、時刻T4以降急速に増加して「0」になるとそれ以降は「0」を継続する電流指令値Icap1*を出力する。
In such a case, the power difference E1 between the power Pcnv on the output side of the converter 2 in the power running power compensation unit 633 and the power running power compensation threshold LPU is the case where the load Pload exceeds the power running power compensation threshold LPU (FIG. 12). During the period from time T3 to time T4 in (a), a positive value is obtained as shown in FIG. 12B, but the electric power Pcnv on the output side of the converter 2 is obtained by the discharging operation from the power storage device 61 according to the present invention. Since the power difference E1 is suppressed, the amplitude of the power difference E1 is small, while the power difference E1 in other cases (period T0 to time T3 and time T4 to time T9 in FIG. 12A) is a negative value.
With respect to the power difference E1, the Icap1 * generating unit 6331 in the power running time power compensating unit 633 is “0” during the period from time T0 to time T3 in FIG. Thus, the period from the time T3 to the time T4 becomes a negative value, and when it increases rapidly after the time T4 to “0”, the current command value Icap1 * that continues “0” is output thereafter.

同様に、回生時電力補償部634でのコンバータ2の出力側の電力Pcnvと回生時電力補償閾値LPLとの電力差E2は負荷Ploadが回生時電力補償閾値LPLより回生量が多くなった場合(図12(a)の時刻T5〜時刻T6の期間)には図12(d)に示すように負の値になるが、本発明による蓄電デバイス61への充電動作によりコンバータ2の出力側の電力Pcnvは抑制されるため電力差E2の振幅は小さく、一方、他の場合(図12(a)の時刻T0〜時刻T5と時刻T6〜時刻T9の期間)の電力差E2は正の値になる。この電力差E2に対して、回生時電力補償部634内のIcap2*生成部6341は、図12(e)に示すように、図12(a)の時刻T0〜時刻T5の期間は「0」で、時刻T5〜時刻T6の期間は正の値となるが、回生電力量の減少により次第に減少して「0」になるとそれ以降は「0」を継続する電流指令値Icap2*を出力する。   Similarly, the power difference E2 between the power Pcnv on the output side of the converter 2 in the regenerative power compensation unit 634 and the regenerative power compensation threshold LPL is obtained when the load Pload has a regenerative amount larger than the regenerative power compensation threshold LPL ( In the period from time T5 to time T6 in FIG. 12A, a negative value is obtained as shown in FIG. 12D. However, the power on the output side of the converter 2 is obtained by the charging operation of the power storage device 61 according to the present invention. Since Pcnv is suppressed, the amplitude of the power difference E2 is small. On the other hand, the power difference E2 in other cases (period T0 to time T5 and time T6 to time T9 in FIG. 12A) is a positive value. . For this power difference E2, the Icap2 * generation unit 6341 in the regenerative power compensation unit 634 is “0” during the period from time T0 to time T5 in FIG. 12A, as shown in FIG. Thus, although the period from time T5 to time T6 is a positive value, when it decreases gradually to “0” due to a decrease in the regenerative electric energy, a current command value Icap2 * that continues “0” is output thereafter.

補充電制御部635は、負荷Ploadが回生時補充電制御部動作閾値LSL以上でかつ力行時補充電制御部動作閾値LSU以下の場合(図12(a)の時刻T0〜時刻T2と時刻T4〜時刻T5と時刻T7〜時刻T9の期間)に、蓄電デバイス61の両端電圧値Vcapと希望電圧値VcapTHとの電圧差E3に基づいて電流指令値Icap3*を出力するが、補充電制御部635内のIcap3*生成部6351は、図12(a)の時刻T0〜時刻T2の期間は電圧差E3が「0」のため電流指令値Icap3*に「0」を出力し、図12(a)の時刻T4〜時刻T5の期間は電流指令値Icap1*により蓄電デバイス61は放電動作を行ったため蓄電デバイス61の両端電圧値Vcapは図12(h)に示すように低下しているので電圧差E3は正の値となり電流指令値Icap3*に正の値を出力し、図12(a)の時刻T7以降で電流指令値Icap2*により蓄電デバイス61は充電動作をおこなったため蓄電デバイス61の両端電圧値Vcapは図12(h)に示すようにVcapTHを越えて上昇しているので電圧差E3は負の値となり電流指令値Icap3*に負の値を蓄電デバイス61の両端電圧値VcapがVcapTHになるまで出力し、その後は「0」を出力する。
図12の(c)、(e)、(f)から判るように、加算部636の出力である統合電流指令値Icap*は、図12(g)に示すようになる。この統合電流指令値Icap*に基づいて電圧指令値生成部637で電圧指令値Vcap*が生成されるので、蓄電デバイス61の両端電圧値Vcapは、図12(h)に示すように制御される。この両端電圧値Vcapの変動に応じた蓄電デバイス61の充放電により、コンバータ2の出力側の電力Pcnvは、図12(j)に示すように、上限が力行時電力補償閾値LPUを、下限が回生時電力補償閾値LPLをそれぞれ越えないように抑制される。
When the load Pload is equal to or higher than the regeneration auxiliary charge control unit operation threshold LSL and equal to or less than the power running auxiliary charge control unit operation threshold LSU (time T0 to time T2 and time T4 to time T4 in FIG. 12A). The current command value Icap3 * is output based on the voltage difference E3 between the both-end voltage value Vcap and the desired voltage value VcapTH of the power storage device 61 during the time T5 and the period from the time T7 to the time T9. The Icap3 * generating unit 6351 outputs “0” to the current command value Icap3 * because the voltage difference E3 is “0” during the period from time T0 to time T2 in FIG. During the period from time T4 to time T5, since the power storage device 61 performs a discharging operation according to the current command value Icap1 *, the voltage value Vcap across the power storage device 61 decreases as shown in FIG. The voltage difference E3 becomes a positive value and outputs a positive value to the current command value Icap3 *. Since the power storage device 61 performs a charging operation by the current command value Icap2 * after time T7 in FIG. Since the both-end voltage value Vcap rises exceeding VcapTH as shown in FIG. 12 (h), the voltage difference E3 becomes a negative value, and a negative value is set to the current command value Icap3 *. Output until VcapTH is reached, then output “0”.
As can be seen from (c), (e), and (f) of FIG. 12, the integrated current command value Icap * that is the output of the adder 636 is as shown in FIG. Since the voltage command value generating unit 637 generates the voltage command value Vcap * based on the integrated current command value Icap *, the both-ends voltage value Vcap of the power storage device 61 is controlled as shown in FIG. . As shown in FIG. 12 (j), due to charging / discharging of the power storage device 61 in accordance with the fluctuation of the both-end voltage value Vcap, the upper limit of the power Pcnv on the output side of the converter 2 is the power running power compensation threshold LPU and the lower limit is It is suppressed so as not to exceed the power compensation threshold value LPL during regeneration.

交流モータ駆動装置をこの実施の形態1のように構成することにより、系統電源1から供給されるピーク電力量を力行時電力補償閾値LPUに抑制することが可能になるだけでなく、回生動作時の電力を系統電源1へ回生するピーク電力量やインバータ4で消費される電力量を回生時電力補償閾値LPLに抑制することが可能になる。このように、系統電源へ回生するピーク電力量やコンバータ2で消費される電力量を抑制することができるため、小型で軽量の小さい定格(仕様)のコンバータ2を使用することが可能となり、装置全体を小さくすることができる。   By configuring the AC motor drive device as in the first embodiment, it becomes possible not only to suppress the peak power amount supplied from the system power source 1 to the power running power compensation threshold LPU, but also during the regenerative operation. It is possible to suppress the peak power amount for regenerating the power to the system power supply 1 and the power amount consumed by the inverter 4 to the regeneration power compensation threshold LPL. In this way, since the peak power amount regenerated to the system power supply and the power amount consumed by the converter 2 can be suppressed, it is possible to use the converter 2 that is small and lightweight and has a small rating (specification). The whole can be made small.

実施の形態2.
本発明の交流モータ駆動装置において、安定した制御を可能にする実施例を説明する。なお、この実施の形態2において、実施の形態1と同一または同等の機能を有するブロックや回路もしくは素子については同一の番号付与することとする。
Embodiment 2. FIG.
An embodiment that enables stable control in the AC motor driving device of the present invention will be described. In the second embodiment, the same numbers are assigned to blocks, circuits, or elements having the same or equivalent functions as those in the first embodiment.

この実施の形態2では、図13に示すように、加算部636から出力される無効化信号Disableがあり、この無効化信号Disableが電圧指令値生成部637と制御信号生成部638に出力されることと、蓄電デバイス61の両端電圧値Vcapが電圧指令値生成部637にも入力されることとが、実施の形態1とは異なっている。以下に異なっている部分について図を用いて説明する。   In the second embodiment, as shown in FIG. 13, there is an invalidation signal Disable output from the adder 636, and this invalidation signal Disable is output to the voltage command value generator 637 and the control signal generator 638. This is different from the first embodiment in that the voltage value Vcap at both ends of the power storage device 61 is also input to the voltage command value generation unit 637. The different parts will be described below with reference to the drawings.

まず、加算部636においては、実施の形態1で説明した統合電流指令値Icap*を生成する機能に加えて、図14に示すように、統合電流指令値Icap*の値が小さいかどうかを判断するための閾値IΔと、安定性を確保する時間幅TΔとが格納され、閾値IΔと統合電流指令値Icap*とを比較して統合電流指令値Icap*が下記の(式10)の範囲にあって小さい値であることを示す無効化信号Disableを生成する小指令値判定部6361と、統合電流指令値Icap*の値が小さい場合であると無効化信号Disableが判断した場合に統合電流指令値Icap*を強制的に「0」に設定するスイッチ6362とが具備される。ただし、ここでは説明の都合上閾値IΔは正の値とする。IΔは、例えば、チョッパ回路62内のリアクトル623の飽和電流値の1/50や1/100などの値に設定することができる。   First, in addition to the function of generating integrated current command value Icap * described in the first embodiment, addition unit 636 determines whether the value of integrated current command value Icap * is small as shown in FIG. And a time width TΔ for ensuring stability are stored. The threshold IΔ is compared with the integrated current command value Icap *, so that the integrated current command value Icap * is within the range of the following (formula 10). A small command value determination unit 6361 that generates an invalidation signal Disable indicating a small value, and an integrated current command when the invalidation signal Disable determines that the integrated current command value Icap * is small. And a switch 6362 for forcibly setting the value Icap * to “0”. However, here, for convenience of explanation, the threshold value IΔ is a positive value. IΔ can be set to a value such as 1/50 or 1/100 of the saturation current value of reactor 623 in chopper circuit 62, for example.

−IΔ<Icap*<IΔ (式10)   −IΔ <Icap * <IΔ (Equation 10)

小指令値判定部6361の一例を図15に示す。小指令値判定部6361では、3つの電流指令値Icap1*、Icap2*、Icap3*の和である統合電流指令値Icap*が、比較器63611の「−」の端子と比較器63612の「+」の端子に入力される。閾値IΔは、比較器63611の「+」の端子と反転器63613とに入力される。反転器63613は閾値IΔを入力として−IΔの値を比較器63612の「−」端子に出力する。比較器63611は、統合電流指令値Icap*が閾値IΔ未満の場合に「1」の状態となる信号D1を2入力AND素子63614の一方の入力端に出力する。比較器63612は、統合電流指令値Icap1*が閾値−IΔより大きい場合に「1」の状態となる信号D2を2入力AND素子63614の他方の入力端に出力する。したがって、2入力AND素子63614の出力信号D3は、上記の(式10)が成立する場合に「1」の状態となり、ワンショットマルチバイブレータ素子63615と2入力AND素子63617に出力される。ワンショットマルチバイブレータ素子63615では、信号D3の立ち上がりエッジから時間幅TΔの期間だけ「1」の状態となるパルスをNOT素子63616に出力する。NOT素子63616の出力は2入力AND素子63617のもう一方の入力端子に出力され、チャタリングを防止するために時間幅TΔの期間にわたって統合電流指令値Icap*の値が小さい場合と判断する無効化信号Disableが生成される。   An example of the small command value determination unit 6361 is shown in FIG. In the small command value determination unit 6361, the integrated current command value Icap *, which is the sum of the three current command values Icap1 *, Icap2 *, and Icap3 *, is the “−” terminal of the comparator 63611 and the “+” of the comparator 63612. Input to the terminal. The threshold value IΔ is input to the “+” terminal of the comparator 63611 and the inverter 63613. The inverter 63613 receives the threshold value IΔ and outputs the value of −IΔ to the “−” terminal of the comparator 63612. The comparator 63611 outputs a signal D1 that becomes “1” when the integrated current command value Icap * is less than the threshold value IΔ to one input terminal of the two-input AND element 63614. The comparator 63612 outputs a signal D2 that is in a “1” state when the integrated current command value Icap1 * is greater than the threshold value −IΔ to the other input terminal of the 2-input AND element 63614. Therefore, the output signal D3 of the 2-input AND element 63614 becomes “1” when the above (Equation 10) is satisfied, and is output to the one-shot multivibrator element 63615 and the 2-input AND element 63617. The one-shot multivibrator element 63615 outputs to the NOT element 63616 a pulse that is in a “1” state only for a period of time width TΔ from the rising edge of the signal D3. The output of the NOT element 63616 is output to the other input terminal of the 2-input AND element 63617, and an invalidation signal for determining that the value of the integrated current command value Icap * is small over the period of the time width TΔ in order to prevent chattering Disable is generated.

電圧指令値生成部637では、図16に示すように、Vcap*生成部6371に蓄電デバイス61の両端電圧値Vcapと加算部636からの無効化信号Disableが入力される。Vcap*生成部6371は、無効化信号Disableによって統合電流指令値Icap*の値が小さいと判定した場合には、電圧指令値Vcap*を蓄電デバイス61の両端電圧Vcapに置換するように制御する。この制御により、統合電流指令値Icap*の値が小さくないと判定した場合には、電圧指令値Vcap*は過去の経緯に関係なく、両端電圧値Vcapから蓄電デバイス61の充放電の制御を再開する。   In voltage command value generation unit 637, both-end voltage value Vcap of power storage device 61 and invalidation signal Disable from addition unit 636 are input to Vcap * generation unit 6371 as shown in FIG. When determining that the integrated current command value Icap * is small based on the invalidation signal Disable, the Vcap * generation unit 6371 controls to replace the voltage command value Vcap * with the voltage Vcap across the power storage device 61. If it is determined by this control that the integrated current command value Icap * is not small, the voltage command value Vcap * resumes charge / discharge control of the power storage device 61 from the both-end voltage value Vcap regardless of the past circumstances. To do.

制御信号生成部638では、図17に示すように、無効化信号Disableがデッドタイム生成部6384に入力され、無効化信号Disableが統合電流指令値Icap*の値が小さいことを表わす場合には、デッドタイム生成部6384から出力されるべき制御信号SWP、SWNを共に「断」状態になるように強制的にマスキングする。つまり、統合電流指令値Icap*の値が小さく、無効化信号Disableが出力されるときには、時間幅TΔの期間にわたって制御信号SWP、SWNが「断」状態になってチョッパ回路62の動作が停止され、蓄電デバイス61の充放電が行われない。
その他の構成については実施の形態1と同様であるから、ここでは詳しい説明は省略する。
In the control signal generation unit 638, as shown in FIG. 17, when the invalidation signal Disable is input to the dead time generation unit 6384 and the invalidation signal Disable indicates that the integrated current command value Icap * is small, The control signals SWP and SWN to be output from the dead time generation unit 6384 are both forcibly masked so as to be in the “off” state. That is, when the integrated current command value Icap * is small and the invalidation signal Disable is output, the control signals SWP and SWN are in the “OFF” state over the period of the time width TΔ, and the operation of the chopper circuit 62 is stopped. The charge / discharge of the electricity storage device 61 is not performed.
Since other configurations are the same as those of the first embodiment, detailed description thereof is omitted here.

この実施の形態2のように構成することにより、力行時のピーク電力量や回生時のピーク電力量を抑制することが可能になると共に、交流モータ駆動装置が力行動作状態や回生動作状態でなくて定常状態になっているにも係わらず、外乱や電流リップルにより、定常状態を脱してしまうことを防ぐことが可能になる。また、定常状態から逸脱した場合でも過去の制御状態に拠らずに、必ず定常状態から蓄電デバイス61の充放電制御を再開させることをも可能になる。   By configuring as in the second embodiment, it becomes possible to suppress the peak power amount during power running and the peak power amount during regeneration, and the AC motor drive device is not in the power running operation state or the regenerative operation state. In spite of being in a steady state, it is possible to prevent the steady state from being lost due to disturbance or current ripple. Further, even when the steady state is deviated, the charge / discharge control of the power storage device 61 can be always restarted from the steady state without depending on the past control state.

実施の形態3.
前述の実施の形態1では充放電制御回路63の制御信号生成部638において、電圧指令値Vcap*から制御信号SWP、SWNを生成しているが、この実施の形態3では、さらに直流母線電圧値Vdcをも用いる場合について説明する。なお、この実施の形態3では、前記の実施の形態1あるいは実施の形態2のいずれに対しても適用が可能であるが、説明の簡便性に着目して、実施の形態1に適用した場合で説明する。また、この実施の形態3において、実施の形態1と同一または同等の機能を有するブロックや回路もしくは素子については同一の番号を付与することとする。
Embodiment 3 FIG.
In the first embodiment, the control signal generator 638 of the charge / discharge control circuit 63 generates the control signals SWP and SWN from the voltage command value Vcap *. However, in the third embodiment, the DC bus voltage value is further increased. A case where Vdc is also used will be described. Note that the third embodiment can be applied to either the first embodiment or the second embodiment, but when applied to the first embodiment, focusing on the simplicity of explanation. I will explain it. In the third embodiment, the same numbers are assigned to blocks, circuits, or elements having the same or equivalent functions as those in the first embodiment.

この実施の形態3における充放電制御回路63のブロック図を図18に示す。
この実施の形態3の特徴として直流母線電圧値Vdcは、乗算部631の外に制御信号生成部638にも入力される。
本発明の交流モータ駆動装置のチョッパ回路62が、図3に示したような降圧双方向チョッパ回路の場合、負荷Ploadが無負荷、即ち「0」の状態で、かつ蓄電デバイス61に対する充放電がない状態では、下記の(式11)の関係が成立する。
FIG. 18 shows a block diagram of the charge / discharge control circuit 63 in the third embodiment.
As a feature of the third embodiment, the DC bus voltage value Vdc is also input to the control signal generator 638 in addition to the multiplier 631.
When the chopper circuit 62 of the AC motor driving apparatus of the present invention is a step-down bidirectional chopper circuit as shown in FIG. 3, the load Pload is unloaded, that is, “0”, and charging / discharging of the power storage device 61 is performed. In the absence, the following relationship (Equation 11) is established.

2・Vcap=Vdc (式11)   2 · Vcap = Vdc (Formula 11)

そこで、この実施の形態3では、図19に示すように、制御信号生成部638内の正規化部6381に電圧指令値Vcap*と直流母線電圧値Vdcとを入力する。その正規化部6381においては、図20に示すように、除算器63811で、Vcap*/Vdcを演算し、その結果を乗算器63812で2倍にし、減算器63813によって乗算器63812の出力値から数値「1」を減じて正規化信号Nolを得る方法である。   Therefore, in the third embodiment, as shown in FIG. 19, the voltage command value Vcap * and the DC bus voltage value Vdc are input to the normalization unit 6381 in the control signal generation unit 638. In the normalizing unit 6381, as shown in FIG. 20, the divider 636381 calculates Vcap * / Vdc, the multiplier 63812 doubles the result, and the subtractor 63813 calculates the output value of the multiplier 63812. In this method, the normalized signal Nol is obtained by subtracting the numerical value “1”.

このように正規化部6381を構成することにより、無負荷時でかつ蓄電デバイス61の充放電が無い場合には電圧指令値Vcap*は両端電圧値Vcapとなるので、上記の(式11)の関係から正規化信号Nolは「0」となり、また、電圧指令値Vcap*によって蓄電デバイス61の両端電圧値Vcapを直流母線電圧値Vdcの1/2より高い値に制御したい場合には正の値の正規化信号Nolが、逆に、電圧指令値Vcap*によって蓄電デバイス61の両端電圧値Vcapを直流母線電圧値Vdcの1/2より低い値に制御したい場合には負の値の正規化信号Nolがそれぞれ出力される。
なお、その他の構成については実施の形態1と同様であるから、ここでは詳しい説明は省略する。
By configuring the normalizing unit 6381 in this way, the voltage command value Vcap * becomes the both-ends voltage value Vcap when there is no load and the power storage device 61 is not charged / discharged. From this relationship, the normalization signal Nol is “0”, and a positive value is used when the voltage command value Vcap * is used to control the voltage value Vcap across the power storage device 61 to a value higher than ½ of the DC bus voltage value Vdc. On the contrary, when the normalization signal Nol is to be controlled to a value lower than ½ of the DC bus voltage value Vdc by the voltage command value Vcap *, the normalization signal of negative value is used. Nol is output respectively.
Since other configurations are the same as those in the first embodiment, detailed description thereof is omitted here.

交流モータ駆動装置をこの実施の形態3のように構成することにより、力行時のピーク電力量や回生時のピーク電力量を抑制することが可能になると共に、電圧指令値Vcap*をその時その時の蓄電デバイス61の両端電圧値Vcapに対する増減で指令することにより、応答性の速い蓄電デバイス61の充放電制御が可能になる。   By configuring the AC motor drive device as in the third embodiment, it becomes possible to suppress the peak power amount during power running and the peak power amount during regeneration, and the voltage command value Vcap * at that time By instructing the increase / decrease with respect to the voltage value Vcap at both ends of the power storage device 61, charge / discharge control of the power storage device 61 with quick response can be performed.

実施の形態4.
前記の実施の形態1乃至実施の形態3は、チョッパ回路62が単相の場合について説明したが、本発明に係る交流モータ駆動装置におけるチョッパ回路62は、このような単相に限定されるものでないため、ここでは一例として、説明の簡便性に着目して、実施の形態1に適用した場合で、チョッパ回路62が3相の場合について説明する。なお、この実施の形態4において、実施の形態1と同一または同等の機能を有するブロックや回路もしくは素子については同一の番号付与することとする。
Embodiment 4 FIG.
In the first to third embodiments, the case where the chopper circuit 62 has a single phase has been described. However, the chopper circuit 62 in the AC motor driving device according to the present invention is limited to such a single phase. Therefore, here, as an example, the case where the chopper circuit 62 has three phases will be described by focusing on the simplicity of the description and applied to the first embodiment. In the fourth embodiment, the same numbers are assigned to blocks, circuits, or elements having the same or equivalent functions as those in the first embodiment.

この実施の形態4の蓄電回路6は、図21に示すように、3相の降圧双方向型のチョッパ回路62を備え、各チョッパ回路62の出力端a、出力端b、出力端cの電流値をそれぞれ検出して、電流値IcapA、IcapB、IcapCとして充放電制御回路63に出力する。各電流値IcapA、IcapB、IcapCを検出した後の3つの出力端a、b、cは、蓄電デバイス61の高圧側端子に接続される。また、充放電制御回路63から出力される各制御信号SWPa、SWNa、SWPb、SWNb、SWPc、SWNcはいずれもチョッパ回路62に与えられる。   The power storage circuit 6 of the fourth embodiment includes a three-phase step-down bidirectional chopper circuit 62 as shown in FIG. 21, and the currents at the output terminals a, b, and c of each chopper circuit 62. Each value is detected and output to the charge / discharge control circuit 63 as current values IcapA, IcapB, and IcapC. The three output terminals a, b, and c after detecting the current values IcapA, IcapB, and IcapC are connected to the high-voltage side terminal of the electricity storage device 61. The control signals SWPa, SWNa, SWPb, SWNb, SWPc, and SWNc output from the charge / discharge control circuit 63 are all supplied to the chopper circuit 62.

チョッパ回路62は、図22に示すように、高圧側直流母線3aと低圧側直流母線3bとの間に、制御信号SWPa、SWNaによって制御される上下2つのスイッチング素子621a、622aが、また制御信号SWPb、SWNbによって制御される上下2つのスイッチング素子621b、622bが、さらに制御信号SWPc、SWNcによって制御される上下2つのスイッチング素子621c、622cが、それぞれ並列に接続されている。上下のスイッチング素子621a、622aの接続点にはリアクトル623aの一方の端子が、また上下のスイッチング素子621b、622bの接続点にはリアクトル623bの一方の端子が、さらに上下のスイッチング素子621c、622cの接続点にはリアクトル623cの一方の端子が、それぞれ接続されている。各リアクトル623a、623b、623cの他方の端子は、それぞれ出力端a、出力端b、出力端cとしてチョッパ回路62の外へ引き出されて蓄電デバイス61の高圧側端子に共通に接続される。   As shown in FIG. 22, the chopper circuit 62 includes upper and lower switching elements 621a and 622a controlled by control signals SWPa and SWNa between a high-voltage side DC bus 3a and a low-voltage side DC bus 3b. Two upper and lower switching elements 621b and 622b controlled by SWPb and SWNb and two upper and lower switching elements 621c and 622c controlled by control signals SWPc and SWNc are connected in parallel, respectively. One terminal of the reactor 623a is connected to the connection point of the upper and lower switching elements 621a and 622a, one terminal of the reactor 623b is connected to the connection point of the upper and lower switching elements 621b and 622b, and the upper and lower switching elements 621c and 622c are connected to each other. One terminal of the reactor 623c is connected to the connection point. The other terminals of the reactors 623a, 623b, and 623c are drawn out of the chopper circuit 62 as an output terminal a, an output terminal b, and an output terminal c, respectively, and commonly connected to the high-voltage side terminal of the power storage device 61.

充放電制御回路63においては、図23に示すように、入力された各電流値IcapA、IcapB、IcapCが電圧指令値生成部637に入力されると共に、加算部639によって3つの電流値の和が計算される。そして、加算部639の出力は、乗算部632で蓄電デバイス61の両端電圧値Vcapを乗じて、蓄電デバイス61の入出力電力Pcapが算出され、補充電制御部635に出力される。なお、補充電制御部635の構成および動作は、前記実施の形態1と基本的に同一のため、ここでは詳しい説明は省略する。   In the charge / discharge control circuit 63, as shown in FIG. 23, the input current values IcapA, IcapB, and IcapC are input to the voltage command value generation unit 637, and the sum of the three current values is added by the addition unit 639. Calculated. Then, the output of the adding unit 639 is multiplied by the voltage value Vcap at both ends of the power storage device 61 by the multiplication unit 632 to calculate the input / output power Pcap of the power storage device 61 and is output to the auxiliary charge control unit 635. Note that the configuration and operation of the auxiliary charging control unit 635 are basically the same as those in the first embodiment, and thus detailed description thereof is omitted here.

電圧指令値生成部637は、図24に示すように、加算部636で得られる統合電流指令値Icap*に1/3を乗じた電流指令値IcapA*を各加算部6372a、6372b、6372cの一方の入力端に入力する。加算部6372aは、電流指令値IcapA*から電流値IcapAを減じた電流差E4aを計算して、VcapA*生成部6371aへ出力する。同様に、加算部6372bは、電流指令値IcapA*から電流値IcapBを減じた電流差E4bを計算して、VcapB*生成部6371bへ出力する。さらに、加算部6372cは、電流指令値IcapA*から電流値IcapCを減じた電流差E4cを計算して、VcapC*生成部6371cへ出力する。そして、VcapA*生成部6371a、VcapB*生成部6371b、およびVcapC*生成部6371cは、前記実施の形態1で説明したVcap*生成部6371と同じ制御により、蓄電デバイス61に対する各電圧指令値VcapA*、VcapB*、VcapC*をそれぞれ生成して、次段の制御信号生成部638へ出力する。   As shown in FIG. 24, the voltage command value generation unit 637 has one of the addition units 6372a, 6372b, and 6372c, which is a current command value IcapA * obtained by multiplying the integrated current command value Icap * obtained by the addition unit 636 by 1/3. Input to the input terminal. The adder 6372a calculates a current difference E4a obtained by subtracting the current value IcapA from the current command value IcapA *, and outputs it to the VcapA * generator 6371a. Similarly, the adding unit 6372b calculates a current difference E4b obtained by subtracting the current value IcapB from the current command value IcapA *, and outputs it to the VcapB * generating unit 6371b. Further, the adding unit 6372c calculates a current difference E4c obtained by subtracting the current value IcapC from the current command value IcapA *, and outputs it to the VcapC * generating unit 6371c. The VcapA * generating unit 6371a, the VcapB * generating unit 6371b, and the VcapC * generating unit 6371c are controlled by the same control as the Vcap * generating unit 6371 described in the first embodiment, and each voltage command value VcapA * for the power storage device 61 is controlled. , VcapB * and VcapC * are generated and output to the control signal generator 638 in the next stage.

制御信号生成部638は、図25に示すように、電圧指令値VcapA*が正規化部6381aに、電圧指令値VcapB*が正規化部6381bに、電圧指令値VcapC*が正規化部6381cにそれぞれ入力される。各正規化部6381a、6381b、6381cは、それぞれ前記実施の形態1で説明した正規化部6381と同一の動作を行い、正規化信号NolA、NolB、NolCをそれぞれ出力する。
比較器6383aは、前記実施の形態1で説明した場合と同様に、正規化信号NolAと三角波生成部6382aから出力される三角波信号TriAとを比較して、NolA≧TriAの場合に状態「1」であり、NolA<TriAの場合に状態「0」である信号PWMaをデッドタイム生成部6384aに出力する。
同様に、比較器6383bは、正規化信号NolBと三角波生成部6382bから出力される三角波信号TriBとを比較して、信号PWMbをデッドタイム生成部6384bに出力する。但し、この三角波信号TriBは、先の三角波信号TriAに対して、位相が周期の1/3、即ち、120°遅れていることが異なるだけで振幅と周波数は同一である。
同様に、比較器6383cは、正規化信号NolCと三角波生成部6382cから出力される三角波信号TriCとを比較して、信号PWMcをデッドタイム生成部6384cに出力する。但し、この三角波信号TriCは、先の三角波信号TriAに対して、位相が周期の2/3、即ち、240°遅れていることが異なるだけで振幅と周波数は同一である。
As shown in FIG. 25, the control signal generation unit 638 has the voltage command value VcapA * in the normalization unit 6381a, the voltage command value VcapB * in the normalization unit 6381b, and the voltage command value VcapC * in the normalization unit 6381c. Entered. Each of the normalization units 6381a, 6381b, and 6381c performs the same operation as that of the normalization unit 6381 described in the first embodiment, and outputs normalization signals NolA, NolB, and NolC, respectively.
Similarly to the case described in the first embodiment, the comparator 6383a compares the normalized signal NolA with the triangular wave signal TriA output from the triangular wave generation unit 6382a, and the state “1” when NolA ≧ TriA. In the case of NolA <TriA, the signal PWMa in the state “0” is output to the dead time generation unit 6384a.
Similarly, the comparator 6383b compares the normalized signal NolB with the triangular wave signal TriB output from the triangular wave generation unit 6382b, and outputs the signal PWMb to the dead time generation unit 6384b. However, this triangular wave signal TriB has the same amplitude and frequency as the triangular wave signal TriA, except that the phase is 1/3 of the period, that is, 120 ° behind.
Similarly, the comparator 6383c compares the normalized signal NolC with the triangular wave signal TriC output from the triangular wave generation unit 6382c, and outputs the signal PWMc to the dead time generation unit 6384c. However, this triangular wave signal TriC has the same amplitude and frequency except that the phase is 2/3 of the period, that is, 240 ° behind the triangular wave signal TriA.

デッドタイム生成部6384aは、信号PWMaと時間幅Tdとを入力として、前記実施の形態1で説明したデッドタイム生成部6384と同一の動作をして制御信号SWPa、SWNaを出力する。同様に、デッドタイム生成部6384bは、信号PWMbと時間幅Tdとを入力として、制御信号SWPb、SWNbを出力する。デッドタイム生成部6384cは、信号PWMcと時間幅Tdとを入力として、制御信号SWPc、SWNcを出力する。   The dead time generation unit 6384a receives the signal PWMa and the time width Td as inputs, and outputs the control signals SWPa and SWNa by performing the same operation as the dead time generation unit 6384 described in the first embodiment. Similarly, the dead time generation unit 6384b receives the signal PWMb and the time width Td and outputs control signals SWPb and SWNb. The dead time generation unit 6384c receives the signal PWMc and the time width Td and outputs control signals SWPc and SWNc.

交流モータ駆動装置をこの実施の形態4のように構成することにより、力行時のピーク電力量や回生時のピーク電力量を抑制することが可能になると共に、実施の形態1ないし実施の形態3の場合に比べてチョッパ回路62の各リアクトル623a、623b、623cの1個あたりに流れる電流が1/3に減少すると共に、比較する各三角波信号TriA、TriB、TriCの位相がそれぞれ1/3ずつ異なっていることから、各リアクトル623a、623b、623cのリップル電流が小さくなり、交流モータ駆動装置の制御において、誤差を小さくすることが可能になると共に、ノイズの発生が小さくなるため、ノイズ対策用の付加装置の小型化あるいは省略を可能にする。また、各リアクトル623a、623b、623c1個あたりの大きさ(体積)を小さくし、装置の小型化を図ることができ、装置価格の低廉化が可能になる。   By configuring the AC motor drive device as in the fourth embodiment, it becomes possible to suppress the peak power amount during power running and the peak power amount during regeneration, and the first to third embodiments. As compared with the case of FIG. 5, the current flowing through each of the reactors 623a, 623b, 623c of the chopper circuit 62 is reduced to 1/3, and the phases of the triangular wave signals TriA, TriB, TriC to be compared are 1/3 each. Because of the difference, the ripple current of each of the reactors 623a, 623b, 623c is reduced, and in the control of the AC motor driving device, errors can be reduced and noise generation is reduced. This makes it possible to downsize or omit the additional device. In addition, the size (volume) of each reactor 623a, 623b, 623c can be reduced, the device can be downsized, and the device price can be reduced.

実施の形態5.
前記の実施の形態1乃至実施の形態4では、蓄電デバイス61の両端電圧値Vcapを昇圧する場合あるいは降圧する場合には、SWPやSWNなどの全ての制御信号が常にスイッチング素子621、622を「通」状態と「断」状態とを繰り返すように制御している。
Embodiment 5 FIG.
In the first to fourth embodiments, when the voltage value Vcap across the power storage device 61 is increased or decreased, all control signals such as SWP and SWN always switch the switching elements 621 and 622 to “ It is controlled to repeat the “communication” state and the “disconnection” state.

これに対して、この実施の形態5では、力行時の蓄電デバイス61の放電と、回生時の蓄電デバイス61の充電とを、チョッパ回路62を構成する両スイッチング素子621(621a〜621c)、622(622a〜622c)の片方のみを「通」状態と「断」状態とを繰り返すように制御することで実現するようにしたものである。   In contrast, in the fifth embodiment, the discharging of the power storage device 61 during power running and the charging of the power storage device 61 during regeneration are performed by switching elements 621 (621a to 621c) and 622 constituting the chopper circuit 62. Only one of (622a to 622c) is realized by controlling to repeat the "through" state and the "off" state.

なお、この実施の形態5では、チョッパ回路62のスイッチング素子621、622の「断」状態を実現する無効化信号Disableとの制御の関係を明らかにするため、実施の形態2の別形態として説明するが、実施の形態1、3、4の別形態として、この実施の形態5を採用しても問題は無い。また、この実施の形態5において、実施の形態2と同一または同等の機能を有するブロックや回路もしくは素子については同一の番号付与することとする。   In the fifth embodiment, the control relationship with the invalidation signal Disable for realizing the “disconnected” state of the switching elements 621 and 622 of the chopper circuit 62 will be described as another form of the second embodiment. However, there is no problem even if this fifth embodiment is adopted as another embodiment of the first, third, and fourth embodiments. In the fifth embodiment, the same numbers are assigned to blocks, circuits or elements having the same or equivalent functions as those in the second embodiment.

この実施の形態5における充放電制御回路63のブロック図を図26に示す。
この実施の形態5の充放電制御回路63では、加算部636から制御信号生成部638に対して2つの信号EnableP、EnableNが出力されることが、実施の形態2の場合と異なる。この実施の形態5の加算部636は、図14に示した実施の形態2の加算部636の構成と比較すると、図27に示すように、3つの電流指令値Icap1*、Icap2*、Icap3*の和である統合電流指令値Icap*と予め定められた閾値IEとを入力して2つの信号EnableP、EnableNを出力するゲート信号生成部6363が新たに追加されている。説明の都合上、閾値IEは正の値としておく。
A block diagram of the charge / discharge control circuit 63 according to the fifth embodiment is shown in FIG.
The charge / discharge control circuit 63 according to the fifth embodiment is different from the second embodiment in that two signals EnableP and EnableN are output from the adder 636 to the control signal generator 638. Compared with the configuration of the adder 636 of the second embodiment shown in FIG. 14, the adder 636 of the fifth embodiment has three current command values Icap1 *, Icap2 *, Icap3 * as shown in FIG. A gate signal generation unit 6363 is newly added which inputs an integrated current command value Icap * which is the sum of the two and a predetermined threshold value IE and outputs two signals EnableP and EnableN. For convenience of explanation, the threshold value IE is a positive value.

そして、このゲート信号生成部6363は、図28に示すように、統合電流指令値Icap*が一方の比較器63631の「+」端子と他方の比較器63632の「−」端子とに入力される。閾値IEは一方の比較器63631の「−」端子と反転器63633に入力される。反転器63633は閾値IEの符号を変えた値−IEを他方の比較器63632の「+」端子に出力する。一方の比較器63631は、統合電流指令値Icap*が閾値IE以上の場合に「1」の状態になる信号EbablePを出力する。比較器63632では、統合電流指令値Icap*が閾値−IE以下の場合に「1」の状態になる信号EbableNを生成し、制御信号生成部638に出力する。   As shown in FIG. 28, the gate signal generation unit 6363 inputs the integrated current command value Icap * to the “+” terminal of one comparator 63636 and the “−” terminal of the other comparator 63632. . The threshold value IE is input to the “−” terminal of one comparator 63636 and the inverter 63633. The inverter 63633 outputs the value −IE obtained by changing the sign of the threshold IE to the “+” terminal of the other comparator 63632. One comparator 63631 outputs a signal EbleP that is in a “1” state when the integrated current command value Icap * is equal to or greater than the threshold value IE. The comparator 63632 generates a signal EbleN that is in a “1” state when the integrated current command value Icap * is equal to or less than the threshold −IE, and outputs the signal EbableN to the control signal generation unit 638.

この実施の形態5における制御信号生成部638の全体構成は、図17に示したものと基本的に同じであるが、実施の形態2と異なる点は、デッドタイム生成部6384に対して、新たに2つの信号EnableP、EnableNが入力されていることである。   Although the overall configuration of the control signal generation unit 638 in the fifth embodiment is basically the same as that shown in FIG. 17, the difference from the second embodiment is that the dead time generation unit 6384 has a new configuration. That is, two signals EnableP and EnableN are input.

デッドタイム生成部6384では、図29に示すように、実施の形態1〜4で説明した制御信号SWPに対して、一方の許可信号EnablePと無効化信号DisableをNOT素子63848で反転した信号DisableCとの両信号で、3入力AND素子63849を用いてゲートした新しい制御信号SWPを生成する。すなわち、統合電流指令値Icap*が前述の(式10)の範囲から外れた大きな値を有して無効化信号Disableが「0」の状態で、かつ許可信号EnablePが「1」のときに、一方の制御信号SWPが出力される。
同様に、実施の形態1〜4で説明した制御信号SWNに対して、他方の許可信号EnableNと信号DisableCとの両信号で、3入力AND素子63850を用いてゲートした新しい制御信号SWNを生成する。すなわち、統合電流指令値Icap*が前述の(式10)の範囲から外れた大きな値を有して無効化信号Disableが「0」の状態で、かつ許可信号EnableNが「1」のときに、他方の制御信号SWNが出力される。
In the dead time generation unit 6384, as shown in FIG. 29, with respect to the control signal SWP described in the first to fourth embodiments, a signal DisableC obtained by inverting one enable signal EnableP and the invalidation signal Disable with a NOT element 63848 A new control signal SWP gated using a three-input AND element 63849 is generated with both of the signals. That is, when the integrated current command value Icap * has a large value out of the range of (Equation 10) described above, the invalidation signal Disable is “0”, and the permission signal EnableP is “1”, One control signal SWP is output.
Similarly, with respect to the control signal SWN described in the first to fourth embodiments, a new control signal SWN gated using the three-input AND element 63850 is generated by using both the other enable signal EnableN and the signal DisableC. . That is, when the integrated current command value Icap * has a large value out of the range of (Equation 10) described above, the invalidation signal Disable is “0”, and the permission signal EnableN is “1”, The other control signal SWN is output.

これにより、回生時に蓄電デバイス61を充電する場合には、一方の制御信号SWPにより高圧側直流母線3aに接続されるスイッチング素子621のみが「通」状態と「断」状態とを繰り返すように制御され、他方の制御信号SWNにより低圧側直流母線3bに接続されるスイッチング素子622は常に「断」状態に制御される。これに対して、力行時に蓄電デバイス61を放電する場合には、一方の制御信号SWPにより高圧側直流母線3aに接続されるスイッチング素子621が常に「断」状態に制御され、他方の制御信号SWNにより低圧側直流母線3bに接続されるスイッチング素子622のみが「通」状態と「断」状態とを繰り返すように制御される。   Thus, when the power storage device 61 is charged during regeneration, only the switching element 621 connected to the high-voltage side DC bus 3a is controlled to repeat the “ON” state and the “OFF” state by one control signal SWP. Thus, the switching element 622 connected to the low-voltage side DC bus 3b is always controlled to the “OFF” state by the other control signal SWN. On the other hand, when discharging the power storage device 61 during power running, the switching element 621 connected to the high-voltage side DC bus 3a is always controlled to the “OFF” state by one control signal SWP, and the other control signal SWN Thus, only the switching element 622 connected to the low-voltage side DC bus 3b is controlled to repeat the “through” state and the “off” state.

なお、実施の形態4にこの実施の形態5を適用する場合、即ち、チョッパ回路62が3相の場合には、一方の許可信号EnablePが制御信号SWPa、SWPb、SWPcそれぞれをゲートし、他方の許可信号EnableNが制御信号SWNa、SWNb、SWNcそれぞれをゲートすることとなる。チョッパ回路62が単相もしくは3相以外の場合でもこの実施の形態5の構成が援用されることは明らかである。
その他の構成および動作は実施の形態2の場合と同様であるから、ここでは詳しい説明は省略する。
When the fifth embodiment is applied to the fourth embodiment, that is, when the chopper circuit 62 has three phases, one enable signal EnableP gates the control signals SWPa, SWPb, SWPc, and the other The permission signal EnableN gates the control signals SWNa, SWNb, and SWNc. It is obvious that the configuration of the fifth embodiment is used even when the chopper circuit 62 is other than a single phase or three phases.
Since other configurations and operations are the same as those in the second embodiment, detailed description thereof is omitted here.

交流モータ駆動装置をこの実施の形態5のように構成することにより、力行時のピーク電力量や回生時のピーク電力量を抑制することが可能になると共に、チョッパ回路62内のスイッチング素子621、622の「通」状態から「断」状態への移行時間と「断」状態から「通」状態への移行時間との差に関わらず直流母線3の短絡を回避することをも可能にする。また、高圧側直流母線3aに接続されているチョッパ回路62内のスイッチング素子621と低圧側直流母線3bに接続されているチョッパ回路62内のスイッチング素子622のいずれかが「断」状態を継続するため、ノイズの発生を小さくでき、ノイズ対策用の付加装置の小型化あるいは省略をも可能にする。   By configuring the AC motor drive device as in the fifth embodiment, it becomes possible to suppress the peak power amount during power running and the peak power amount during regeneration, and the switching element 621 in the chopper circuit 62, It is also possible to avoid short-circuiting of the DC bus 3 irrespective of the difference between the transition time from the “communication” state 622 to the “disconnection” state and the transition time from the “disconnection” state to the “communication” state. In addition, one of the switching element 621 in the chopper circuit 62 connected to the high-voltage side DC bus 3a and the switching element 622 in the chopper circuit 62 connected to the low-voltage side DC bus 3b continues to be in the “OFF” state. Therefore, the generation of noise can be reduced, and the additional device for noise countermeasure can be downsized or omitted.

また、前述の閾値IΔと閾値IEが同一の値である場合には、小指令値判定部6361内の比較器63611の出力であるD1を反転した信号を一方の許可信号EnablePに、そして、小指令値判定部6361内の比較器63612の出力であるD2を反転した信号を他方の許可信号EnableNにして、ゲート信号生成部6363を省略する方法もある。このように構成することにより、回路規模を小さくして装置価格の低廉化も可能である。   When the threshold value IΔ and the threshold value IE are the same value, a signal obtained by inverting D1 that is the output of the comparator 63611 in the small command value determination unit 6361 is set as one permission signal EnableP, There is also a method in which a signal obtained by inverting D2 that is the output of the comparator 63612 in the command value determination unit 6361 is set as the other permission signal EnableN, and the gate signal generation unit 6363 is omitted. With this configuration, the circuit scale can be reduced and the device price can be reduced.

実施の形態6.
この実施の形態6の特徴は、回生動作開始時に大きな電力が回生される際、回生時電力補償部634において生成される電流指令値Icap2*がPI制御などで実現されるIcap2*生成部6341の積分要因によって徐々にしか変化できないことを改良し、コンバータ2の出力側の電力Pcnvに急峻な回生電力ピークが発生する現象に対して有効に対応できるようにしたものである。
Embodiment 6 FIG.
The feature of the sixth embodiment is that when a large amount of power is regenerated at the start of the regenerative operation, the current command value Icap2 * generated in the regenerative power compensation unit 634 is realized by PI control or the like. The fact that it can only be gradually changed by an integration factor has been improved so that it can effectively cope with a phenomenon in which a steep regenerative power peak occurs in the power Pcnv on the output side of the converter 2.

一般に、離散系のPI制御においては、入力e(it)に対して時刻kTにおける出力y(kT)は、比例ゲインをKp、積分時間をTi、離散系の周期をDとした場合、(式12)で表わすことができる。   In general, in discrete system PI control, the output y (kT) at time kT with respect to the input e (it) is expressed as follows when the proportional gain is Kp, the integration time is Ti, and the period of the discrete system is D: 12).

Figure 0005631260
Figure 0005631260

先の実施の形態1における回生時電力補償部634(図6参照)を構成するIcap2*生成部6341をPI制御で実現した場合の詳細を図30に示す。
このIcap2*生成部6341は、上記の(式12)に従ってPI制御を行うもので、比例ゲイン乗算器63411が、電力差E2をKp倍した信号E2pを積分ゲイン乗算器63412と加算器63415にそれぞれ出力し、積分ゲイン乗算器63412は、その信号E2pに(D/Ti)倍した信号E2iを加算器63414に出力する。加算器63414は、この信号E2iと後述する遅延回路63413の出力である信号E2dとを加算した信号E2qを生成して、遅延回路63413と加算器63415に出力する。遅延回路63413は、信号E2qを時間Dだけ遅延させた信号E2dを生成する。加算器63415は、両信号E2p、E2qの和を計算して電流指令値Icap2*として出力する。
FIG. 30 shows details when the Icap2 * generation unit 6341 constituting the regenerative power compensation unit 634 (see FIG. 6) in the first embodiment is realized by PI control.
The Icap2 * generation unit 6341 performs PI control according to the above (Equation 12), and the proportional gain multiplier 63411 supplies the signal E2p obtained by multiplying the power difference E2 by Kp to the integral gain multiplier 63412 and the adder 63415, respectively. The integral gain multiplier 63412 outputs to the adder 63414 a signal E2i obtained by multiplying the signal E2p by (D / Ti). The adder 63414 generates a signal E2q obtained by adding the signal E2i and a signal E2d which is an output of a delay circuit 63413 described later, and outputs the signal E2q to the delay circuit 63413 and the adder 63415. The delay circuit 63413 generates a signal E2d obtained by delaying the signal E2q by time D. Adder 63415 calculates the sum of both signals E2p and E2q and outputs the result as current command value Icap2 *.

ところで、交流モータ駆動装置における回生動作は、作業終了後の交流モータ5の停止や支持、加圧の開放、あるいは作業の中断などにより、図31(a)に示すように、回生動作開始時に大きな電力が回生される場合が多い。今、回生時電力補償閾値LPLが、図31(a)に一点鎖線で示す電力量であるとすると、蓄電デバイス61に充電させたい希望充電電力量は、図31(b)で示すようになる。この希望充電電力量が確保されれば、前述の(式2)で定義される電力差E2は、図31(c)に示すように、負の部分が小さい値で継続する。   By the way, the regenerative operation in the AC motor drive device is large at the start of the regenerative operation, as shown in FIG. Electricity is often regenerated. Now, assuming that the regeneration power compensation threshold LPL is the amount of power indicated by the alternate long and short dash line in FIG. 31 (a), the desired amount of charge to be charged by the power storage device 61 is as shown in FIG. 31 (b). . If this desired charging power amount is ensured, the power difference E2 defined by (Equation 2) described above continues with a small negative value as shown in FIG. 31 (c).

しかし、回生時電力補償部634内のIcap2*生成部6341が上記の図30に示したようなPI制御を行うように構成されていると、電流指令値Icap2*は、図31(d)に示すように、回生動作開始時(時刻T5)から徐々に大きくなり、希望充電電力量が確保された時点(時刻T’、図示せず)以降のある時点から減少し、希望充電電力量が無くなった時点(時刻T6)以降で「0」に戻って電力補償動作を終了する。電流指令値Icap2*が徐々に大きくなっていく期間(時刻T’〜T6の間)において、実際に蓄電デバイス61に充電される電力量は、図31(e)に示すように、希望充電電力量に達しない。このため、図31(f)に斜線で示すように、回生時電力補償閾値LPLを越えた大きな回生電力量が、コンバータ2へ回生されて、系統電源1に戻されたり、コンバータ2内で熱エネルギーに変換されて開放される。つまり、回生電力が蓄電デバイス61へ充電されず無駄が生じる。   However, if the Icap2 * generation unit 6341 in the regenerative power compensation unit 634 is configured to perform the PI control as shown in FIG. 30, the current command value Icap2 * is shown in FIG. 31 (d). As shown, it gradually increases from the start of the regenerative operation (time T5), decreases from a certain time after the time when the desired charge power amount is secured (time T ', not shown), and the desired charge power amount disappears. After that (time T6), it returns to “0” and ends the power compensation operation. In the period (between times T ′ and T6) in which the current command value Icap2 * gradually increases, the amount of power that is actually charged in the power storage device 61 is, as shown in FIG. The amount is not reached. For this reason, as indicated by diagonal lines in FIG. 31 (f), a large amount of regenerative power exceeding the regenerative power compensation threshold LPL is regenerated to the converter 2 and returned to the system power source 1, or heat is generated in the converter 2. It is converted into energy and released. That is, the regenerative electric power is not charged into the power storage device 61 and waste occurs.

そこで、この実施の形態6では、回生時電力補償部634において、回生動作開始時の回生電力量を抑制できるようにしている。すなわち、この実施の形態6における回生時電力補償部634は、図32に示すように、実施の形態1における回生時電力補償部634(図6参照)の構成と比較したとき、比較器6342が付加されており、この比較器6342の「+」端子に回生時電力補償閾値LPLを入力し、「−」端子にコンバータ2の出力側の電力Pcnvを入力している。従って、回生時にこの電力Pcnvが回生時電力補償閾値LPLを越えた場合、即ち、電力Pcnvの値が負の値である回生時電力補償閾値LPLよりも小さくなった場合に「1」の状態となる判別信号sが出力される。そして、この判別信号sは次段のIcap2*生成部6341に出力される。   Therefore, in the sixth embodiment, the regenerative power compensation unit 634 can suppress the regenerative power amount at the start of the regenerative operation. That is, as shown in FIG. 32, the regenerative power compensation unit 634 in the sixth embodiment has a comparator 6342 when compared with the configuration of the regenerative power compensation unit 634 (see FIG. 6) in the first embodiment. The regeneration power compensation threshold value LPL is input to the “+” terminal of the comparator 6342 and the power Pcnv on the output side of the converter 2 is input to the “−” terminal. Therefore, when this power Pcnv exceeds the power compensation threshold value LPL during regeneration, that is, when the value of the power Pcnv becomes smaller than the power compensation threshold value LPL during regeneration, the state of “1” is obtained. A determination signal s is output. The determination signal s is output to the Icap2 * generation unit 6341 at the next stage.

次に、この実施の形態6におけるIcap2*生成部6341の構成を図33に示す。 ここに、Icap2*生成部6341を構成する比例ゲイン乗算器63411、積分ゲイン乗算器63412、遅延回路63413、加算器63414、および加算器63415は、それぞれ図30の同一符号のものと機能が同一である。   Next, FIG. 33 shows the configuration of the Icap2 * generation unit 6341 according to the sixth embodiment. Here, the proportional gain multiplier 63411, the integral gain multiplier 63411, the delay circuit 63413, the adder 63414, and the adder 63415 constituting the Icap2 * generation unit 6341 have the same functions as those of the same reference numerals in FIG. is there.

比例ゲイン乗算器63411から出力される信号E2pは、積分ゲイン乗算器63412と加算器63415にそれぞれ与えられる。積分ゲイン乗算器63412から出力される信号E2iは、加算器63414に出力される。加算器63414は、信号E2iと遅延回路63413の出力である信号E2dとを加算した信号E2qを生成してリミッタ63417に出力する。リミッタ63417は、この入力された信号E2qが「0」未満の場合には「0」を出力し、入力された信号E2qが予め定められた閾値Icap_maxより大きい場合にはIcap_maxの値を出力し、信号E2qが「0」以上で閾値Icap_max以下の場合には入力された信号E2qの値をそのまま出力する。
なお、この場合の閾値Icap_maxは、チョッパ回路62のリアクトル623の許容電流量以下の値に設定する。また、実施の形態4に示したように、多重化されたチョッパ回路の場合には、この閾値Icap_maxはチョッパ回路62内の各リアクトルの許容電流量をそれぞれ加算した値以下に設定する。このように、振幅制限を施されたリミッタ63417の出力を信号E2rとする。この信号E2rは、スイッチ63416の一方の入力端に出力される。スイッチ63416は、前述の比較器6342から出力された判別信号sの状態により、2つの入力を切り替えて片方の入力のみを信号E2sとして出力する。スイッチ63416の他方の入力端には、予め定められた回生時電流指令値積分成分初期値Icap2iが入力されている。
スイッチ63416は、前述の判別信号sが「0」の状態の場合には、信号E2rを出力し、逆に、判別信号sが「1」の状態の場合には回生時電流指令値積分成分初期値Icap2iを出力する。スイッチ63416の出力である信号E2sは、遅延回路63413と加算器63415とにそれぞれ出力される。遅延回路63413は、入力された信号E2sを所定時間Dだけ遅延させた信号E2dを生成する。加算器63415は、信号E2pと信号E2sとの和を計算して、信号E2tとしてリミッタ63418に出力する。リミッタ63418は、リミッタ63417と同一の機能を有し、入力された信号E2tを電流指令値Icap2*として出力する。
The signal E2p output from the proportional gain multiplier 63411 is supplied to the integral gain multiplier 63412 and the adder 63415, respectively. The signal E2i output from the integral gain multiplier 63412 is output to the adder 63414. The adder 63414 generates a signal E2q obtained by adding the signal E2i and the signal E2d output from the delay circuit 63413, and outputs the signal E2q to the limiter 63417. The limiter 63417 outputs “0” when the input signal E2q is less than “0”, and outputs the value of Icap_max when the input signal E2q is larger than a predetermined threshold value Icap_max. When the signal E2q is not less than “0” and not more than the threshold value Icap_max, the value of the input signal E2q is output as it is.
In this case, the threshold value Icap_max is set to a value equal to or smaller than the allowable current amount of the reactor 623 of the chopper circuit 62. Further, as shown in the fourth embodiment, in the case of a multiplexed chopper circuit, the threshold value Icap_max is set to a value equal to or less than the sum of the allowable current amounts of the reactors in the chopper circuit 62. In this way, the output of the limiter 63417 subjected to amplitude limitation is set as a signal E2r. This signal E2r is output to one input terminal of the switch 63416. The switch 63416 switches between two inputs according to the state of the determination signal s output from the comparator 6342 and outputs only one input as the signal E2s. A predetermined regenerative current command value integral component initial value Icap2i is input to the other input terminal of the switch 63416.
The switch 63416 outputs the signal E2r when the determination signal s is “0”, and conversely, when the determination signal s is “1”, the regenerative current command value integral component initial stage is output. The value Icap2i is output. The signal E2s that is the output of the switch 63416 is output to the delay circuit 63413 and the adder 63415, respectively. The delay circuit 63413 generates a signal E2d obtained by delaying the input signal E2s by a predetermined time D. The adder 63415 calculates the sum of the signal E2p and the signal E2s, and outputs the sum to the limiter 63418 as the signal E2t. The limiter 63418 has the same function as the limiter 63417, and outputs the input signal E2t as a current command value Icap2 *.

次に、図33に示したIcap2*生成部6341の動作について、図34を用いて説明する。なお、図34(a)、(b)、(c)は、図31(a)、(b)、(c)とそれぞれ同じ波形であるため、ここでは説明は省略する。   Next, the operation of the Icap2 * generation unit 6341 illustrated in FIG. 33 will be described with reference to FIG. Note that FIGS. 34 (a), (b), and (c) have the same waveforms as FIGS. 31 (a), (b), and (c), and thus the description thereof is omitted here.

回生動作開始時点である図34の時刻T5では、コンバータ2の出力側の電力Pcnvの値が回生時電力補償閾値LPLよりも小さくなるので、図34(d)に示すように判別信号sが「0」の状態から「1」の状態になる。このため、図33のスイッチ63416から出力される信号E2sは、回生時電流指令値積分成分初期値Icap2iを出力する。この回生時電流指令値積分成分初期値Icap2iが出力される信号E2sは、加算器63415において、比例ゲイン乗算器63411から出力される信号E2pと加算され、リミッタ63418を経て、電流指令値Icap2*として出力される。また、回生時電流指令値積分成分初期値Icap2iが出力される信号E2sは、図33の遅延回路63413を経て加算器63414に入力され、積分ゲイン乗算器63412から出力される信号E2iと加算される。   At time T5 in FIG. 34, which is the start time of the regenerative operation, the value of the electric power Pcnv on the output side of the converter 2 is smaller than the regenerative power compensation threshold LPL, so that the determination signal s is “ The state changes from “0” to “1”. Therefore, the signal E2s output from the switch 63416 in FIG. 33 outputs the regenerative current command value integral component initial value Icap2i. The signal E2s from which the regenerative current command value integral component initial value Icap2i is output is added to the signal E2p output from the proportional gain multiplier 63411 in the adder 63415, and the current command value Icap2 * is passed through the limiter 63418. Is output. Further, the signal E2s from which the regenerative current command value integral component initial value Icap2i is output is input to the adder 63414 via the delay circuit 63413 in FIG. 33, and is added to the signal E2i output from the integral gain multiplier 63412. .

回生時電流指令値積分成分初期値Icap2iを各リミッタ63417、63418に対して予め規定された閾値Icap_maxに近い値に設定することにより、時刻T5で、直ちに回生時電流指令値積分成分初期値Icap2iに変化した電流指令値Icap2*に拠り、実際に蓄電デバイス61に充電される電力量は、図34(f)で示すように、時刻T5で急速に大きくなり、充分な回生電力の量を確保することができる。この動作により、回生時電力補償閾値LPLを越えた回生電力量は、図34(g)に示すように、著しく抑制することが可能になる。   By setting the regenerative current command value integral component initial value Icap2i to a value close to the threshold value Icap_max defined in advance for each of the limiters 63417 and 63418, the current command value integral component initial value Icap2i is immediately regenerated at time T5. Based on the changed current command value Icap2 *, as shown in FIG. 34 (f), the amount of power that is actually charged in the power storage device 61 increases rapidly at time T5, and a sufficient amount of regenerative power is secured. be able to. With this operation, the amount of regenerative power exceeding the regenerative power compensation threshold LPL can be significantly suppressed as shown in FIG. 34 (g).

こうして、蓄電デバイス61へ充分な回生電力量が確保されると、コンバータ2の出力側の電力Pcnvは、回生時電力補償閾値LPLより大きな値(絶対値の比較では小さい値)となるため、図34(d)に示すように判別信号sは「1」の状態から「0」の状態に復帰し、図33に記載のスイッチ63416は入力E2rを選択して出力する。すると、図34(e)に示す電流指令値Icap2*により、電力Pcnvは、回生時電力補償閾値LPLより小さな値(絶対値の比較では大きな値)となるため、再び判別信号sは「0」の状態から「1」の状態になる。   Thus, when a sufficient amount of regenerative power is ensured in the power storage device 61, the power Pcnv on the output side of the converter 2 becomes a value larger than the regenerative power compensation threshold LPL (a smaller value in comparison with the absolute value). As shown in FIG. 34 (d), the determination signal s returns from the “1” state to the “0” state, and the switch 63416 shown in FIG. 33 selects and outputs the input E2r. Then, due to the current command value Icap2 * shown in FIG. 34 (e), the electric power Pcnv becomes a value smaller than the regenerative power compensation threshold LPL (a large value in the absolute value comparison), so the determination signal s is “0” again. The state changes from “1” to “1”.

このように、負荷Ploadが回生時電力補償閾値LPLを越える期間中(図34(a)の時刻T5〜時刻T6の間)は、図33に示すスイッチ63416は「1」の状態と「0」の状態を繰り返しながら、電力Pcnvのピーク電力を抑制し続け、負荷Ploadが回生時電力補償閾値LPLを越えなくなると、判別信号sは「0」の状態を継続して、回生動作を終了する。   In this manner, during the period when the load Pload exceeds the regeneration power compensation threshold LPL (between time T5 and time T6 in FIG. 34A), the switch 63416 shown in FIG. 33 is in the “1” state and “0”. If the load Pload does not exceed the regenerative power compensation threshold LPL while continuing the above state, the discrimination signal s continues to be in the “0” state, and the regenerative operation is terminated.

交流モータ駆動装置をこの実施の形態6のように構成することにより、力行時のピーク電力量や回生時のピーク電力量を抑制することが可能になると共に、回生動作開始時における急峻な回生電力量の変化に対しても、コンバータ2への回生電力量を回生時電力補償閾値LPL以下に抑制することが可能になり、回生時電力補償閾値LPLを越えた大きな回生電力量が、コンバータ2へ回生されて、系統電源1に戻されたり、コンバータ2内で熱エネルギーに変換されて開放されるなど、回生電力が蓄電デバイス61へ充電されず無駄が生じるのを無くすことができる。   By configuring the AC motor drive device as in the sixth embodiment, it becomes possible to suppress the peak power amount during power running and the peak power amount during regeneration, and also steep regenerative power at the start of regeneration operation. It is possible to suppress the regenerative power amount to the converter 2 below the regenerative power compensation threshold value LPL even when the amount changes, and a large regenerative power amount exceeding the regenerative power compensation threshold value LPL is supplied to the converter 2. Regenerative power is not charged into the power storage device 61 and is wasted, such as being regenerated and returned to the system power supply 1 or converted into thermal energy in the converter 2 and released.

実施の形態7.
コンバータ2の出力側には、蓄電デバイス61よりも静電容量が小さいながらも、直流母線電圧値Vdcを安定させるための平滑コンデンサが存在する(図示せず)。交流モータ駆動装置が力行動作も回生動作も行わない時、即ち、無負荷の状態での直流母線電圧値をここでは特にVdc0と表わすこととする。蓄電デバイス61の充放電処理があったとしても、制御の遅れや蓄電デバイス61の応答性の影響により、交流モータ駆動装置が力行動作の場合の直流母線電圧値VdcはVdc0より低い値に保持され、交流モータ駆動装置が回生動作の場合の直流母線電圧値VdcはVdc0よりも高い値に保持される。
Embodiment 7 FIG.
On the output side of the converter 2, there is a smoothing capacitor (not shown) for stabilizing the DC bus voltage value Vdc, although the capacitance is smaller than that of the power storage device 61. When the AC motor drive device does not perform a power running operation or a regenerative operation, that is, a DC bus voltage value in a no-load state is expressed as Vdc0 in particular. Even if the charging / discharging process of the power storage device 61 is performed, the DC bus voltage value Vdc when the AC motor driving device is in the power running operation is held at a value lower than Vdc0 due to the delay of control and the responsiveness of the power storage device 61. The DC bus voltage value Vdc when the AC motor driving device is in the regenerative operation is held at a value higher than Vdc0.

コンバータ2には、自己の回路保護上の観点から、予め所定の閾値VΔが設定されており、交流モータ駆動装置の回生動作中に、直流母線電圧値VdcがVdc0+VΔに達した場合、コンバータ2は回生電力を系統電源1に戻したり、コンバータ2に内蔵された抵抗で熱エネルギーに変換して開放する。したがって、回生時に直流母線電圧値VdcがVdc0+VΔに押し上げる時刻迄に蓄電デバイス61の充電動作が開始されなければ、回生電力が無駄にコンバータ2に回生されてしまう。しかし、前述のように、コンバータ2の平滑コンデンサの静電容量は小さいために、直流母線電圧値Vdcは比較的短時間の内にVdc0+VΔに達する可能性がある。   The converter 2 is preset with a predetermined threshold value VΔ from the viewpoint of its own circuit protection. When the DC bus voltage value Vdc reaches Vdc0 + VΔ during the regeneration operation of the AC motor driving device, the converter 2 The regenerative power is returned to the system power source 1 or converted into thermal energy by a resistor built in the converter 2 and released. Therefore, if the charging operation of power storage device 61 is not started before the time when DC bus voltage value Vdc is increased to Vdc0 + VΔ during regeneration, regenerative power is regenerated to converter 2 in vain. However, as described above, since the capacitance of the smoothing capacitor of converter 2 is small, DC bus voltage value Vdc may reach Vdc0 + VΔ within a relatively short time.

そこで、この実施の形態7では、交流モータ駆動装置の回生動作の直前(すなわち、E1≦0またはE2≧0の場合)に、補充電制御部635の出力である電流指令値Icap3*により、蓄電デバイス61を充電状態にすることにより、直流母線電圧値Vdcを強制的にVdc0より低い値に保持し、交流モータ駆動装置の回生動作開始時の直流母線電圧値VdcがVdc0+VΔに達するまでの時間を長くすることによって、回生動作開始時のピーク電力の抑制を確実に実現するようにしたものである。以下、この実施の形態7の具体例について説明する。   Therefore, in the seventh embodiment, immediately before the regenerative operation of the AC motor driving device (that is, in the case of E1 ≦ 0 or E2 ≧ 0), the electric power is stored by the current command value Icap3 * that is the output of the auxiliary charging control unit 635. By setting the device 61 to a charged state, the DC bus voltage value Vdc is forcibly held at a value lower than Vdc0, and the time until the DC bus voltage value Vdc at the start of the regenerative operation of the AC motor driving device reaches Vdc0 + VΔ is determined. By increasing the length, the peak power at the start of the regenerative operation can be surely suppressed. Hereinafter, a specific example of the seventh embodiment will be described.

補充電制御部635で算出される負荷Pload(=Pcnv−Pcap)が、図35(a)に実線で示す場合を例として説明する。なお、図35(a)は図12(a)と同一である。今、図35(a)において、波形の始まる時刻をT0とし、力行動作開始時刻をT1、負荷Ploadが力行時補充電制御部動作閾値LSUを越える時刻をT2、負荷Ploadが力行時電力補償閾値LPUを越える時刻をT3、力行動作終了時刻をT4とする。また、回生動作開始時刻をT5とする。補充電制御部635が動作する期間は、図35において、時刻T0〜時刻T2の間と時刻T4〜時刻T5の間である。   An example will be described in which the load Pload (= Pcnv−Pcap) calculated by the auxiliary charge control unit 635 is indicated by a solid line in FIG. FIG. 35 (a) is the same as FIG. 12 (a). Now, in FIG. 35 (a), the time when the waveform starts is T0, the power running start time is T1, the time when the load Pload exceeds the power running auxiliary charge control unit operation threshold LSU, and the time when the load Pload is the power running power compensation threshold. The time exceeding the LPU is T3, and the power running end time is T4. The regenerative operation start time is T5. The period during which auxiliary charge control unit 635 operates is between time T0 and time T2 and between time T4 and time T5 in FIG.

次に、補充電制御部635内のIcap3*生成部6351において、電圧差E3に対するゲインが大きい場合とゲインが小さい場合について、それぞれ区別して動作を説明する。   Next, in Icap3 * generation unit 6351 in auxiliary charge control unit 635, the operation will be described separately for the case where the gain with respect to voltage difference E3 is large and the case where the gain is small.

まず、ゲインが大きい場合について、図35(b)、(c)、(d)を用いて説明する。   First, the case where the gain is large will be described with reference to FIGS. 35 (b), (c), and (d).

力行動作時において、蓄電デバイス61が放電するのは時刻T4〜時刻T5の期間であるため、時刻T0〜時刻T3までの期間では蓄電デバイス61の両端電圧値Vcapは変化しない。よって、蓄電デバイス61の電圧安定化のために充放電制御をするための電流指令値Icap3*は、時刻T0〜時刻T3の期間は、「0」を出力したままである。また、実施の形態1で説明したように、Icap3*生成部6351は、負荷Ploadが力行時補充電制御部動作閾値LSUと回生時補充電制御部動作閾値LSLとの間にあるときだけ電流指令値Icap3*を出力するので、時刻T2〜時刻T4の期間では「0」の出力のままである。よって、電流指令値Icap3*は、時刻T0〜時刻T4の期間は、「0」の出力のままである。一方、時刻T1〜時刻T3の期間は、蓄電デバイス61からの放電がなく、コンバータ2による系統電源1からの供給電力量が遅れる。このため、図35(d)に示すように、直流母線電圧値Vdcは下降を続ける。そして、時刻T3〜時刻T4の期間では、力行時電力補償部633から電流指令値Icap1*が出力されることから、図35(c)に示すように、蓄電デバイス61は放電により、その両端電圧値Vcapを降下させながら、図35(d)に示すように、直流母線電圧値Vdcを一定に保持しようとする。時刻T4で力行動作が終了すると、Icap3*生成部6351が動作し始め、図35(b)に示すように、正の値の電流指令値Icap3*を出力するため、系統電源1からの電力で蓄電デバイス61の充電を開始する。このとき、Icap3*生成部6351のゲインは大きいので、電流指令値Icap3*は大きな値(Icap3*a)を出力し、急速に蓄電デバイス61を充電する。蓄電デバイス61の両端電圧値Vcapは充電処理により、図35(c)に示すように上昇し、両端電圧値Vcapは時刻TAで希望電圧値VcapTHまで回復する。時刻T4〜時刻TAの期間、直流母線電圧値Vdcは、力行動作時ほどではないが、Vcap0より低い値で推移する。蓄電デバイス61の両端電圧Vcapが希望電圧値VcapTHまで回復すると、Icap3*生成部6351は動作を止めて、電流指令値Icap3*は再び「0」になり、直流母線電圧値VdcもVdc0に復帰して、回生動作開始時刻T5の到来を待つ。回生動作開始時刻T5になると、制御の遅れや蓄電デバイス61の応答性の影響により、直流母線電圧値VdcはVdc0から直ちに上昇してVdc0+VΔに達する。回生動作開始時刻T5における動作の詳細については、後述する。   During the power running operation, the power storage device 61 is discharged during the period from time T4 to time T5, and thus the voltage value Vcap across the power storage device 61 does not change during the period from time T0 to time T3. Therefore, the current command value Icap3 * for performing charge / discharge control for stabilizing the voltage of the power storage device 61 remains “0” during the period from time T0 to time T3. Further, as described in the first embodiment, the Icap3 * generation unit 6351 is configured to generate a current command only when the load Pload is between the power running auxiliary charge control unit operation threshold value LSU and the regeneration auxiliary charge control unit operation threshold value LSL. Since the value Icap3 * is output, the output of “0” remains during the period from time T2 to time T4. Therefore, the current command value Icap3 * remains “0” during the period from time T0 to time T4. On the other hand, during the period from time T1 to time T3, there is no discharge from the power storage device 61, and the amount of power supplied from the system power supply 1 by the converter 2 is delayed. For this reason, as shown in FIG. 35D, the DC bus voltage value Vdc continues to decrease. In the period from time T3 to time T4, the current command value Icap1 * is output from the power running time power compensation unit 633. Therefore, as shown in FIG. As shown in FIG. 35D, the DC bus voltage value Vdc is kept constant while the value Vcap is lowered. When the power running operation ends at time T4, the Icap3 * generation unit 6351 starts to operate, and, as shown in FIG. 35B, outputs a positive current command value Icap3 *. Charging of the electricity storage device 61 is started. At this time, since the gain of the Icap3 * generation unit 6351 is large, the current command value Icap3 * outputs a large value (Icap3 * a), and the power storage device 61 is charged rapidly. The both-end voltage value Vcap of the electricity storage device 61 rises as shown in FIG. 35C by the charging process, and the both-end voltage value Vcap recovers to the desired voltage value VcapTH at time TA. During the period from time T4 to time TA, the DC bus voltage value Vdc changes at a value lower than Vcap0, although not as much as during powering operation. When the voltage Vcap across the storage device 61 recovers to the desired voltage value VcapTH, the Icap3 * generation unit 6351 stops operating, the current command value Icap3 * becomes “0” again, and the DC bus voltage value Vdc also returns to Vdc0. And waits for the regeneration operation start time T5 to arrive. At the regenerative operation start time T5, the DC bus voltage value Vdc immediately rises from Vdc0 and reaches Vdc0 + VΔ due to the influence of control delay and the responsiveness of the power storage device 61. Details of the operation at the regenerative operation start time T5 will be described later.

次に、補充電制御部635内のIcap3*生成部6351において、電圧差E3に対するゲインが小さい場合について、図35(e)、(f)、(g)を用いて説明する。   Next, a case where the gain for the voltage difference E3 is small in the Icap3 * generation unit 6351 in the auxiliary charge control unit 635 will be described with reference to FIGS. 35 (e), (f), and (g).

時刻T0〜時刻T4の期間中は、前述のIcap3*生成部6351のゲインが大きい場合の説明と同じ理由で、電流指令値Icap3*は「0」のままである。また、同様に時刻T0〜時刻T4の期間中は、図35(f)、(g)に示すように、蓄電デバイス61の両端電圧Vcapも直流母線電圧値Vdcも、前述のIcap3*生成部6351のゲインが大きい場合と同じ波形となる。
しかし、時刻T4で力行動作が終了してIcap3*生成部6351が動作し始めると、補充電制御部635は正の値の電流指令値Icap3*を出力して、蓄電デバイス61の充電を開始するが、このとき、Icap3*生成部6351のゲインが小さいので、図35(e)に示すように、電流指令値Icap3*は小さな値(Icap3*b)しか出力せず、図35(f)に示すように、蓄電デバイス61の両端電圧値Vcapは少しづつにしか上昇せず、回生動作開始時刻T5までに希望電圧値VcapTHには回復しない。時刻T4〜時刻T5の期間中、常に蓄電デバイス61への充電状態が継続するため、直流母線電圧値VdcはVdc0より低い値を持続して、回生動作開始時刻T5を迎える。回生動作開始時刻T5になると、制御の遅れや蓄電デバイス61の応答性の影響により、直流母線電圧値Vdcは直ちに上昇するが、上昇開始電圧値がVdc0より低い電圧値であることから、直流母線電圧値VdcがVdc0+VΔに達するまで、少し時間がかかる。
During the period from time T0 to time T4, the current command value Icap3 * remains “0” for the same reason as described above when the gain of the Icap3 * generation unit 6351 is large. Similarly, during the period from time T0 to time T4, as shown in FIGS. 35 (f) and 35 (g), the both-end voltage Vcap and the DC bus voltage value Vdc of the power storage device 61 are both the Icap3 * generation unit 6351 described above. The waveform is the same as when the gain is large.
However, when the power running operation ends at time T4 and the Icap3 * generation unit 6351 starts to operate, the auxiliary charging control unit 635 outputs a positive current command value Icap3 * and starts charging the power storage device 61. However, since the gain of the Icap3 * generating unit 6351 is small at this time, the current command value Icap3 * outputs only a small value (Icap3 * b) as shown in FIG. 35 (e), and FIG. As shown, the both-end voltage value Vcap of the electricity storage device 61 increases only little by little, and does not recover to the desired voltage value VcapTH by the regeneration operation start time T5. During the period from time T4 to time T5, the state of charge of the power storage device 61 always continues, so the DC bus voltage value Vdc continues to be lower than Vdc0 and reaches the regenerative operation start time T5. At the regenerative operation start time T5, the DC bus voltage value Vdc immediately rises due to the delay in control and the responsiveness of the power storage device 61. However, since the rise start voltage value is a voltage value lower than Vdc0, It takes a while until the voltage value Vdc reaches Vdc0 + VΔ.

次に、回生動作開始時刻T5において直流母線電圧値VdcがVdc0に復帰しない場合(図35(g)の場合)、即ち、Icap3*生成部6351のゲインが小さい場合の方が、回生動作開始時刻T5において直流母線電圧値VdcがVdc0に復帰する場合(図35(d)の場合)、即ち、Icap3*生成部6351のゲインが大きい場合よりも、回生電力のピーク電力を抑制できることを図36を用いて説明する。   Next, when the DC bus voltage value Vdc does not return to Vdc0 at the regeneration operation start time T5 (in the case of FIG. 35G), that is, when the gain of the Icap3 * generation unit 6351 is small, the regeneration operation start time FIG. 36 shows that the peak power of the regenerative power can be suppressed when the DC bus voltage value Vdc returns to Vdc0 at T5 (in the case of FIG. 35D), that is, when the gain of the Icap3 * generation unit 6351 is large. It explains using.

図36は、図35の回生動作開始時刻T5付近の波形を時間軸方向に拡大した図である。
図36(a)に示すように、負荷Ploadの回生時のピーク値(図35(a)参照)をPload_min(<0)とする。また、蓄電デバイス61の充電制御用の電流指令値Icap2*は、図36(b)に示すように、制御の遅延により時刻T52から上昇を始め、時刻T54で定常値になったとする。図36(c)と(d)とは、それぞれ回生動作開始時刻T5において直流母線電圧値VdcがVdc0に復帰している場合の直流母線電圧Vdcとコンバータ2の出力側の電力Pcnvの振る舞いをそれぞれ表わし、図36(e)と(f)とは、それぞれ回生動作開始時刻T5において直流母線電圧値VdcがVdc0に復帰していない場合の直流母線電圧Vdcとコンバータ2の出力側の電力Pcnvの振る舞いをそれぞれ表わす。
FIG. 36 is an enlarged view of the waveform near the regeneration operation start time T5 of FIG. 35 in the time axis direction.
As shown in FIG. 36 (a), the peak value during load Pload regeneration (see FIG. 35 (a)) is Pload_min (<0). Further, it is assumed that the current command value Icap2 * for charging control of the power storage device 61 starts to increase from time T52 due to control delay and reaches a steady value at time T54 as shown in FIG. FIGS. 36C and 36D respectively show the behaviors of the DC bus voltage Vdc and the power Pcnv on the output side of the converter 2 when the DC bus voltage value Vdc returns to Vdc0 at the regeneration operation start time T5. 36 (e) and 36 (f) show the behavior of the DC bus voltage Vdc and the power Pcnv on the output side of the converter 2 when the DC bus voltage value Vdc does not return to Vdc0 at the regeneration operation start time T5, respectively. Represents each.

回生動作開始時刻T5において直流母線電圧値VdcがVdc0に復帰している場合、回生電力は平滑コンデンサに流入し、直流母線電圧値VdcがVdc0から上昇するため、直流母線電圧値VdcがVdc0+VΔに達する時刻T51は、図36(c)に示すように、未だ蓄電デバイス61の充電制御用の電流指令値Icap2*が出力されない期間(時刻T5〜時刻T52の間)に到来する。直流母線電圧値VdcがVdc0+VΔになった後、コンバータ2は電力を回生し始めるため、図36(d)に示すように時刻T51から電力Pcnvは回生を開始される。しかし、時刻T51〜時刻T52の期間は、電流指令値Icap2*が未だ蓄電デバイス61に充電を指示していないため、図36(d)に示すように、交流モータ5からの回生電力が全てコンバータ2に供給されることになり、コンバータ2の出力側の電力Pcnvはピーク値Pload_minまで達する。時刻T52以降は、電流指令値Icap2*の充電指示にしたがって蓄電デバイス61の充電が開始されるため、コンバータ2に供給される電力量が減少し、電力Pcnvは時刻T54で回生時電力補償閾値LPLに落ち着く。   When the DC bus voltage value Vdc returns to Vdc0 at the regenerative operation start time T5, the regenerative power flows into the smoothing capacitor and the DC bus voltage value Vdc rises from Vdc0, so that the DC bus voltage value Vdc reaches Vdc0 + VΔ. As shown in FIG. 36 (c), time T51 arrives in a period (between time T5 and time T52) in which the current command value Icap2 * for charging control of the power storage device 61 is not yet output. After the DC bus voltage value Vdc reaches Vdc0 + VΔ, the converter 2 starts to regenerate power. Therefore, as shown in FIG. 36 (d), the power Pcnv starts to regenerate from time T51. However, since the current command value Icap2 * has not yet instructed the power storage device 61 to charge during the period from time T51 to time T52, as shown in FIG. 36 (d), all the regenerative power from the AC motor 5 is converted to the converter. 2, the power Pcnv on the output side of the converter 2 reaches the peak value Pload_min. After time T52, charging of power storage device 61 is started in accordance with the charging instruction of current command value Icap2 *, so that the amount of power supplied to converter 2 decreases, and power Pcnv is regenerated power compensation threshold LPL at time T54. To settle down.

これに対して、回生動作開始時刻T5において直流母線電圧値VdcがVdc0に復帰しない場合、回生電力は平滑コンデンサに流入して直流母線電圧値Vdcを上昇させるも、直流母線電圧値VdcがVdc0より低い電圧値から上昇するため、直流母線電圧値VdcがVdc0+VΔに達する時刻T53は、図36(e)に示すように、時刻T52と時刻T54との間、すなわち蓄電デバイス61の充電制御用の電流指令値Icap2*の出力が既に開始された後になる。コンバータ2は、直流母線電圧値VdcがVdc0+VΔになった後に電力を回生し始めるため、図36(f)に示すように、時刻T53から電力Pcnvは回生を開始する。しかし、時刻T53では電流指令値Icap2*は既に蓄電デバイス61に充電を指示しているため、電力PcnvはPload_minに達することなく、電流指令値Icap2*の充電指示にしたがって、時刻T54で回生時電力補償閾値LPLに落ち着く。   On the other hand, when the DC bus voltage value Vdc does not return to Vdc0 at the regenerative operation start time T5, the regenerative power flows into the smoothing capacitor and increases the DC bus voltage value Vdc, but the DC bus voltage value Vdc is higher than Vdc0. The time T53 when the DC bus voltage value Vdc reaches Vdc0 + VΔ because it rises from a low voltage value is between time T52 and time T54, that is, the current for charging control of the power storage device 61, as shown in FIG. It is after the output of the command value Icap2 * has already started. Since converter 2 starts to regenerate power after DC bus voltage value Vdc reaches Vdc0 + VΔ, as shown in FIG. 36 (f), power Pcnv starts to regenerate from time T53. However, since the current command value Icap2 * has already instructed the power storage device 61 to charge at time T53, the power Pcnv does not reach Pload_min, and the regenerative power at time T54 is in accordance with the charging instruction of the current command value Icap2 *. The compensation threshold LPL is settled.

したがって、図36(e)と(f)とに示したような動作が実行されるように、Icap3*生成部6351のゲインを適切な値に設定することにより、回生動作開始時のピーク電力の抑制を確実に実現させることができる。
このように、交流モータ駆動装置をこの実施の形態7のように構成することにより、力行時のピーク電力量や回生時のピーク電力量を抑制することが可能になると共に、回生動作開始時のピーク電力の抑制を確実に実現させることが可能になる。
Therefore, the peak power at the start of the regenerative operation is set by setting the gain of the Icap3 * generating unit 6351 to an appropriate value so that the operations shown in FIGS. 36 (e) and (f) are executed. Suppression can be realized reliably.
Thus, by configuring the AC motor drive device as in the seventh embodiment, it becomes possible to suppress the peak power amount during power running and the peak power amount during regeneration, and at the time of starting the regenerative operation. It becomes possible to reliably suppress the peak power.

実施の形態8.
上記の実施の形態1〜7において説明した力行時電力補償閾値LPU、回生時電力補償閾値LPL、希望電圧値VcapTH、力行時補充電制御部動作閾値LSU、回生時補充電制御部動作閾値LSL、デッドタイムTd、さらにはIΔ、IE、VΔ、TΔ、電流指令値の最大値に相当するIcap_max、回生時電流指令値積分成分初期値Icap2i、またIcap1*生成部6331、Icap2*生成部6341、Icap3*生成部6351、Vcap*生成部6371の各ゲインに関する値などは、交流モータ5の負荷電力量や蓄電デバイス61の静電容量や内部抵抗およびリアクトル623のインダクタンスや飽和電流量などによって定めるべき値であり、これらの値は交流モータ駆動装置の使用環境に応じて適切な値に設定すべきものであるので、予め一義的に決めるのではなく、それらの値の一部あるいは全部は、ボタンやスイッチあるいはシリアル通信を介して、交流モータ駆動装置の使用者がその都度設定するようにすることが好ましい。
Embodiment 8 FIG.
Power running power compensation threshold LPU, regeneration power compensation threshold LPL, desired voltage value VcapTH, power running auxiliary charge control unit operation threshold LSU, regeneration auxiliary charge control unit operation threshold LSL described in the first to seventh embodiments. Dead time Td, and further, Icap_max corresponding to the maximum value of IΔ, IE, VΔ, TΔ, current command value, current command value integration component initial value Icap2i during regeneration, Icap1 * generating unit 6331, Icap2 * generating unit 6341, Icap3 * Values related to the gains of the generation unit 6351 and the Vcap * generation unit 6371 are values to be determined by the load power amount of the AC motor 5, the capacitance of the power storage device 61, the internal resistance, the inductance of the reactor 623, the saturation current amount, and the like. These values are set to appropriate values according to the usage environment of the AC motor drive device. Since it should be determined, it is not decided in advance, but part or all of these values are set by the user of the AC motor driving device each time via buttons, switches or serial communication. It is preferable.

実施の形態9.
上記の各実施の形態1〜8における充放電制御回路63は、全てハードウエアで実現する場合について説明した。充放電制御回路63は、入力として直流母線電圧値Vdc、コンバータ2の出力側の直流母線電流値Idc、蓄電デバイス61の両端電圧値Vcap、および蓄電デバイス61の充放電電流値Icapに対して、スイッチング素子621(621a〜621c)、622(622a〜622c)を「通」状態と「断」状態との2つの状態に制御する制御信号SWP(SWPa〜SWPc)、SWN(SWNa〜SWNc)を出力する機能であるので、充放電制御回路63の一部または全部をソフトウエアで実現することもできる。ここでは、実施の形態1に適用した場合について説明する。なお、実施の形態1と同一または同等の機能を有するブロックについては同一の番号を付与することとする。
Embodiment 9 FIG.
The case where the charge / discharge control circuit 63 in each of the first to eighth embodiments is realized by hardware has been described. The charge / discharge control circuit 63 receives, as an input, a DC bus voltage value Vdc, a DC bus current value Idc on the output side of the converter 2, a voltage value Vcap across the storage device 61, and a charge / discharge current value Icap of the storage device 61. Output control signals SWP (SWPa to SWPc) and SWN (SWNa to SWNc) for controlling the switching elements 621 (621a to 621c) and 622 (622a to 622c) into two states, a “ON” state and a “OFF” state. Therefore, part or all of the charge / discharge control circuit 63 can be realized by software. Here, the case where it applies to Embodiment 1 is demonstrated. The same number is assigned to a block having the same or equivalent function as in the first embodiment.

充放電制御回路63の全部をソフトウエアで構成する場合の交流モータ駆動装置のブロック図を図37に、蓄電回路6のブロック図を図38に示す。   FIG. 37 is a block diagram of an AC motor driving device when the entire charge / discharge control circuit 63 is configured by software, and FIG. 38 is a block diagram of the power storage circuit 6.

図37において、アナログ/ディジタル変換器(A/D変換器)7は、直流母線電圧値Vdcをディジタル値に変換して蓄電回路6に出力し、A/D変換器8はコンバータ2の出力側の直流母線電流値Idcをディジタル値に変換して蓄電回路6に出力する。図37の他の部分は、実施の形態1(図1)と同じである。   In FIG. 37, an analog / digital converter (A / D converter) 7 converts a DC bus voltage value Vdc into a digital value and outputs it to the storage circuit 6, and an A / D converter 8 is the output side of the converter 2. The DC bus current value Idc is converted to a digital value and output to the storage circuit 6. Other parts in FIG. 37 are the same as those in the first embodiment (FIG. 1).

また、図38において、A/D変換器64は、蓄電デバイス61の両端電圧値Vcapをディジタル値に変換して充放電制御回路63に出力し、A/D変換器65は蓄電デバイス61の充放電電流値Icapをディジタル値に変換して充放電制御回路63に出力する。また、各制御信号SWP、SWNは、各ドライバ66、67において、チョッパ回路62内のスイッチング素子621、622を駆動できる電圧振幅と電流量に変換してチョッパ回路62に出力する。図38の他の部分は、実施の形態(図2)と同じである。   In FIG. 38, the A / D converter 64 converts the voltage value Vcap at both ends of the power storage device 61 into a digital value and outputs the digital value to the charge / discharge control circuit 63. The discharge current value Icap is converted into a digital value and output to the charge / discharge control circuit 63. The control signals SWP and SWN are converted into voltage amplitudes and current amounts that can drive the switching elements 621 and 622 in the chopper circuit 62 in the drivers 66 and 67 and output to the chopper circuit 62. Other parts of FIG. 38 are the same as those of the embodiment (FIG. 2).

次に、充放電制御回路63の全部をソフトウエアで構成した場合の手順について、図39を用いて説明する。   Next, a procedure in the case where the entire charge / discharge control circuit 63 is configured by software will be described with reference to FIG.

先ず、ステップS10で、負荷電力量や蓄電デバイス61の静電容量や内部抵抗あるいは、チョッパ回路62内のリアクトル623のインダクタンスや飽和電流量などによって定まる、実施の形態8で説明した閾値や電流指令値生成用のゲイン、電圧指令値生成用のゲインに関する値を入力して、レジスタ等の記憶素子に格納する。
次に、ステップS11において、図37に示すディジタル化された直流母線電圧値Vdcとディジタル化されたコンバータ2の出力側の直流母線電流値Idcとを入力し、ステップS12においてコンバータ2の出力側の電力Pcnv(=Vdc×Idc)を算出する。
ステップS13において、その電力Pcnvを力行時電力補償閾値LPUや回生時電力補償閾値LPLと比較する。電力Pcnvが力行時電力補償閾値LPUより大きい場合には、後述するステップS14の処理に移行する。これに対して、ステップS13で電力Pcnvが回生時電力補償閾値LPLより小さい場合には、後述するステップS15の処理に移行する。また、ステップS13において、電力量Pcnvが回生時電力補償閾値LPL以上で力行時電力補償閾値LPU以下の場合には、後述するステップS16の処理に移行する。
ステップS14では、前述の実施の形態1〜7に記載の力行時電力補償部633と同様の処理を実行し、蓄電デバイス61の放電制御用の電流指令値Icap1*を算出して、後述するステップS20に移行する。ステップS15では、前述の実施の形態1〜7に記載の回生時電力補償部634と同様の処理を実行し、充電制御用の電流指令値Icap2*を算出して、後述するステップS20に移行する。
ステップS16では、図38に示すディジタル化された蓄電デバイス61の両端電圧値Vcapと入出力電流Icapとを入力し、ステップS17において、入出力電力Pcap(=Vcap×Icap)を算出し、この入出力電力PcapとステップS11で算出した電力Pcnvとから負荷Pload(=Pcnv−Pcap)を算出して、ステップS18に移行する。
ステップS18では、負荷量Ploadが回生時補充電制御部動作閾値LSLより大きく力行時補充電制御部動作閾値LSUより小さい場合には、後述するステップS19に移行し、その他の場合には前述のステップS11に戻る。
ステップS19では、前述の実施の形態1〜7に記載の補充電制御部635と同様の処理を実行して蓄電デバイス61の電流指令値Icap3*を算出して、後述するステップS20に移行する。
ステップS20では、ステップS14で算出した電流指令値Icap1*と、ステップS15で算出した電流指令値Icap2*と、ステップS19で算出した電流指令値Icap3*とから、前述の実施の形態1〜7に記載の加算部636と同様の処理を実行して統合電流指令値Icap*を生成する。また、ステップS20では、必要に応じて、前述の実施の形態2または実施の形態5に記載の無効化信号Disableや許可信号EnableP、EnableNをも生成して、ステップS21に移行する。
ステップS21では、前述の実施の形態1〜7に記載の電圧指令値生成部637と同様の処理を実行して電圧指令値Vcap*を算出して、後述するステップS22に移行する。
ステップS22では、前述の実施の形態1〜6に記載の制御信号生成部638と同様の処理を実行して各制御信号SWP、SWNとを生成して、図38に示すドライバ66、67にそれぞれ出力し、次のステップS23に移行する。
ステップS23では、交流モータ駆動装置の一連の動作が終了したか否かを判断し、終了していなければ前述のステップS11に戻り、終了していれば、そのまま交流モータ駆動回路の動作を終了する。
First, in step S10, the threshold value or current command described in the eighth embodiment is determined by the load power amount, the capacitance or internal resistance of the power storage device 61, the inductance of the reactor 623 in the chopper circuit 62, the saturation current amount, or the like. Values relating to a value generation gain and a voltage command value generation gain are input and stored in a storage element such as a register.
Next, in step S11, the digitized DC bus voltage value Vdc shown in FIG. 37 and the digitized DC bus current value Idc on the output side of converter 2 are input, and in step S12, the output side of converter 2 is output. Electric power Pcnv (= Vdc × Idc) is calculated.
In step S13, the power Pcnv is compared with the power running power compensation threshold LPU and the regeneration power compensation threshold LPL. When the power Pcnv is larger than the power running power compensation threshold LPU, the process proceeds to step S14 described later. On the other hand, if the power Pcnv is smaller than the regeneration power compensation threshold LPL in step S13, the process proceeds to step S15 described later. In step S13, when the power amount Pcnv is equal to or greater than the regeneration power compensation threshold LPL and equal to or less than the power running power compensation threshold LPU, the process proceeds to step S16 described later.
In step S14, processing similar to that of the power running power compensation unit 633 described in the first to seventh embodiments is performed to calculate a current command value Icap1 * for discharging control of the power storage device 61, which will be described later. The process proceeds to S20. In step S15, a process similar to that of regenerative power compensation unit 634 described in the first to seventh embodiments is executed, a current command value Icap2 * for charge control is calculated, and the process proceeds to step S20 described later. .
In step S16, the digitized voltage value Vcap and the input / output current Icap of the digitized power storage device 61 shown in FIG. 38 are input. In step S17, the input / output power Pcap (= Vcap × Icap) is calculated, The load Pload (= Pcnv−Pcap) is calculated from the output power Pcap and the power Pcnv calculated in step S11, and the process proceeds to step S18.
In step S18, when the load amount Pload is larger than the regeneration auxiliary charge control unit operation threshold value LSL and smaller than the power running auxiliary charge control unit operation threshold value LSU, the process proceeds to step S19 described later. Return to S11.
In step S19, processing similar to that of the auxiliary charging control unit 635 described in the first to seventh embodiments is executed to calculate the current command value Icap3 * of the power storage device 61, and the process proceeds to step S20 described later.
In step S20, from the current command value Icap1 * calculated in step S14, the current command value Icap2 * calculated in step S15, and the current command value Icap3 * calculated in step S19, the above-described first to seventh embodiments are performed. The integrated current command value Icap * is generated by executing the same processing as that of the adding unit 636 described. In step S20, if necessary, the invalidation signal Disable and the enable signals EnableP and EnableN described in the second embodiment or the fifth embodiment are also generated, and the process proceeds to step S21.
In step S21, processing similar to that of voltage command value generation unit 637 described in the first to seventh embodiments is executed to calculate voltage command value Vcap *, and the process proceeds to step S22 described later.
In step S22, processing similar to that of the control signal generation unit 638 described in the first to sixth embodiments is performed to generate the control signals SWP and SWN, and the drivers 66 and 67 shown in FIG. The process proceeds to the next step S23.
In step S23, it is determined whether or not a series of operations of the AC motor drive device has been completed. If not completed, the process returns to the above-described step S11, and if completed, the operation of the AC motor drive circuit is terminated as it is. .

1 系統電源、2 コンバータ、3 直流母線、4 インバータ、5 交流モータ、
6 蓄電回路、61 蓄電デバイス、62 チョッパ回路、63 充放電制御回路、
633 力行時電力補償部、634 回生時電力補償部、635 補充電制御部、
637 電圧指令値生成部、638 制御信号生成部。
1 system power supply, 2 converter, 3 DC bus, 4 inverter, 5 AC motor,
6 power storage circuit, 61 power storage device, 62 chopper circuit, 63 charge / discharge control circuit,
633 Power running compensation unit, 634 regeneration power compensation unit, 635 auxiliary charge control unit,
637 Voltage command value generation part, 638 Control signal generation part.

Claims (4)

交流系統電力を直流電力に変換するコンバータと、上記コンバータで得られる直流電力を交流モータに適した電圧や周波数の交流電力に変換して上記交流モータに供給するインバータと、上記インバータに並列接続されて上記交流モータの力行動作時には内部に備えた蓄電デバイスの放電動作により力行電力の一部を補助し、かつ、上記交流モータの回生動作時には上記蓄電デバイスの充電動作により回生電力の一部を蓄電する蓄電回路と、を備えた交流モータ駆動装置において、
上記蓄電回路は、
予め設定した第1の閾値よりも大きい力行電力が上記交流モータで使用される場合には、上記コンバータの出力側の直流電力の電圧値と電流値とに基づき上記蓄電デバイスを放電させる電流指令値を生成する力行時電力補償部と、
予め設定した第2の閾値より絶対値が大きい回生電力が上記交流モータから回生される場合には、コンバータの出力側の直流電力の電圧値と電流値とに基づき上記蓄電デバイスを充電させる電流指令値を生成する回生時電力補償部と、
予め設定した第3の閾値と第4の閾値との範囲内で上記コンバータの出力側の直流電力の電圧値と電流値と上記蓄電デバイスの両端電圧値と入出力電流値とに基づき上記蓄電デバイスの両端電圧値を予め定められた電圧値にするために上記蓄電デバイスを充放電させる電流指令値を生成する補充電制御部と、
を含み、
上記第3の閾値の絶対値は、上記第1の閾値の絶対値よりも小さく、かつ、上記第4の閾値の絶対値は、上記第2の閾値の絶対値よりも小さい、ことを特徴とする交流モータ駆動装置。
A converter that converts AC power into DC power, an inverter that converts the DC power obtained by the converter into AC power having a voltage and frequency suitable for an AC motor, and supplies the AC power to the AC motor, and is connected in parallel to the inverter. During the power running operation of the AC motor, a part of the power running power is assisted by the discharging operation of the power storage device provided therein, and during the regenerative operation of the AC motor, a part of the regenerative power is stored by the charging operation of the power storage device. An AC motor driving device comprising:
The power storage circuit is
A current command value for discharging the power storage device based on a voltage value and a current value of DC power on the output side of the converter when a powering power larger than a preset first threshold is used in the AC motor. A power running power compensation unit for generating
When regenerative power having an absolute value larger than a preset second threshold value is regenerated from the AC motor, a current command for charging the power storage device based on the voltage value and current value of DC power on the output side of the converter A regenerative power compensator for generating a value;
The power storage device based on a voltage value and a current value of DC power on the output side of the converter, a voltage value between both ends of the power storage device, and an input / output current value within a preset third threshold value and a fourth threshold value. An auxiliary charge control unit for generating a current command value for charging / discharging the power storage device in order to set a voltage value at both ends of the battery to a predetermined voltage value;
Including
The absolute value of the third threshold value is smaller than the absolute value of the first threshold value, and the absolute value of the fourth threshold value is smaller than the absolute value of the second threshold value. AC motor driving device for.
上記回生時電力補償部は、上記第2の閾値より絶対値が大きい回生電力が上記交流モータから回生される場合には、その度毎に上記電流指令値として予め設定された「0」でない初期値を使用する請求項1に記載の交流モータ駆動装置。 When the regenerative power having a larger absolute value than the second threshold value is regenerated from the AC motor, the regenerative power compensation unit is not initially set to “0” that is preset as the current command value each time. The AC motor driving apparatus according to claim 1, wherein a value is used . 上記回生時電力補償部は、予め設定された「0」でない初期値を上記蓄電デバイスを充電させる上記電流指令値の積分成分の初期値として使用する請求項2に記載の交流モータ駆動装置。 The AC motor driving apparatus according to claim 2 , wherein the regeneration power compensation unit uses a preset initial value other than "0" as an initial value of an integral component of the current command value for charging the power storage device . 上記力行電力が上記第1の閾値以下になった後で、上記回生電力の絶対値が上記第2の閾値より大きくなる時刻の以前に、上記補充電制御部は、上記蓄電デバイスを充電させる電流指令値を生成する請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の交流モータ駆動装置。 After the power running power becomes equal to or less than the first threshold value and before the time when the absolute value of the regenerative power becomes larger than the second threshold value, the auxiliary charge control unit is configured to charge the power storage device. The AC motor driving apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the command value is generated .
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