JP6077139B2

JP6077139B2 - 電力変換装置

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Publication number: JP6077139B2
Application number: JP2015554316A
Authority: JP
Inventors: 祐介荒尾
Original assignee: Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Current assignee: Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Priority date: 2013-12-24
Filing date: 2013-12-24
Publication date: 2017-02-08
Anticipated expiration: 2033-12-24
Also published as: WO2015097733A1; CN105850029B; CN105850029A; JPWO2015097733A1

Description

本発明は、電力変換装置に関する。

本技術分野の背景技術として、特許第４３００７３０号公報（特許文献１）がある。この公報には、「前記インバータ制御手段に設けられ前記永久磁石電動機の運転開始前および運転途中に前記永久磁石電動機の少なくともモータの抵抗成分、ｄ軸インダクタンス成分、ｑ軸インダクタンス成分および永久磁石が回転したときの誘導電圧の角速度比例係数である逆起電圧定数とからなる電動機定数を同定する定数同定手段」を備えた永久磁石電動機装置が記載されている。

前記定数同定手段において、逆起電圧定数は、「センサレス制御部３で位置を推定しないインバータにより制御される他励による強制運転もしくは逆起電圧定数として何らかの概略値を入力して何らかの方法にてモーター１を駆動」させ、「予め与えられたある所定の回転数まで上昇した後、その回転数による安定回転状態を維持」することで同定されている。

特許第４３００７３０号公報

前記特許文献１には、運転開始前に永久磁石電動機の永久磁石で誘起される誘起電圧係数を測定する方法が示されている。しかし、この方法では、誘起電圧係数等のモータ定数が未知の状態で、何らかの概略値を入力して何らかの方法にてモータを強制的に回転させる。よって、モータに関する情報が不足し、モータ定数の概略値を推定する事が困難な場合に、入力した概略値がモータの真値と大幅に異なると、センサレス制御部の制御が不安定になり、モータの回転に異常が発生し、誘起電圧係数を取得できない可能性がある。

そこで、本発明は、モータ定数が未知なモータを回転させ、誘起電圧係数を取得する事が可能な電力変換装置を提供する。

上記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。

本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、直流電力を所望の交流電力に変換する交流変換部と、接続された同期電動機の電流を検出する電流検出部と、前記電流検出部で検出された電流を座標変換する電流変換部と、前記交流変換部に指令を与える電圧演算部と、前記電圧演算部に指令を与える制御演算部と、前記電流検出部で検出された電流の異常を判断する異常検出部と、を備え、前記制御演算部は、前記異常検出部で判断される異常判断に基づいて前記同期電動機の速度制御を行うことで、前記同期電動機を加速又は減速する制御を行い、前記同期電動機の誘起電圧係数の取得を開始することを特徴とする。

本発明によれば、モータ定数が未知なモータを回転させ、誘起電圧係数を取得する事が可能な電力変換装置を提供する。

上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

実施例１における電力変換装置の構成図の例である。実施例１における誘起電圧係数の取得開始までのフローチャートである。実施例１における異常状態を判断する時の、同期電動機の回転速度ω、d軸電流Id、q軸電流Iqの様子である。実施例２における誘起電圧係数取得のフローチャートである。実施例２における誘起電圧係数を取得する時の、同期電動機の回転速度ω、d軸電流Id、q軸電流Iqのq軸電圧Vqの様子である。実施例３における誘起電圧係数取得のフローチャートである。実施例３における誘起電圧係数を検出する時の、同期電動機の回転速度ω、d軸電流Id、q軸電流Iqのq軸電圧Vqの様子である。実施例４における誘起電圧係数取得のフローチャートである。実施例５における電力変換装置の構成図の例である。実施例５における誘起電圧係数の取得開始までのフローチャートである。

以下、実施例を図面を用いて説明する。

本実施例では、同期電動機の永久磁石の回転に起因する誘起電圧係数が未知である場合に、誘起電圧係数を安定状態で取得する例を説明する。

図１は、本実施例の電力変換装置と同期電動機１０５の構成図の例である。

本実施例では、三相交流電源１０１、直流変換部１０２、平滑コンデンサ１０３、交流変換部１０４、同期電動機１０５、電流検出器１０６、電流変換部１０７、制御演算部１０８、電圧変換部１０９、記憶部１１０、異常検出部１１１、表示・操作部１１２を有する。

三相交流電源１０１は、例えば電力会社から供給される三相交流電圧や発電機から供給される交流電圧であり、直流変換部１０２に出力する。

直流変換部１０２は、例えばダイオードで構成された直流変換回路やIGBTとフライホイールダイオードを用いた直流変換回路で構成され、三相交流電源１０１から入力された交流電圧を、直流電圧に変換し、平滑コンデンサ１０３に出力する。図１では、ダイオードで構成された直流変換部を示している。

平滑コンデンサ１０３は、直流変換部１０２から入力された直流電圧を平滑化し、交流変換部１０４に直流電圧を出力する。例えば発電機の出力が直流電圧の場合、平滑コンデンサ１０３は、直流変換部１０２を介さず、直接発電機から直流電圧を入力されても構わない。

交流変換部１０４は、例えばIGBTとフライホイールダイオードを用いた交流変換回路で構成され、平滑コンデンサ１０３の直流電圧と、電圧変換部１０９の出力指令を入力とし、直流電圧を交流電圧に変換し、同期電動機１０５に出力する。

電流検出器１０６は、例えばホールCTやシャント抵抗で構成され、電力変換装置の出力部に配置されることにより同期電動機１０５に流れる電流を検出し、電流検出部１０７に電流検出値として出力する。電流検出器１０６は、三相の出力電流を推定、又は直接検出できる箇所に配置されているならば、どこに配置されていてもよい。図１では、交流電動機１０５に流れる電流を検出する例が示されている。

電流変換部１０７は、電流検出器１０６から入力された電流検出値を、例えば磁石軸をd軸、それと直交する軸をq軸とした二軸座標系の電流データId、Iqに変換し、制御演算部１０８、記憶部１１０および異常検出部１１１に出力する。電流検出部１０７が出力するデータは、三相電流であっても、直流電流換算されたものであっても、電流の増大が判定できればよい。

制御演算部１０８は、電流変換部１０７が出力した電流情報、記憶部１１０に記憶された電流情報、異常検出部１１１が出力した異常判断指令、表示・操作部１１２からの運転指令をそれぞれ入力とする。そして、制御演算部１０８は、入力された情報を基に、同期電動機の抵抗R、d軸インダクタンスLd、q軸インダクタンスLq、誘起電圧係数Ke、速度指令ω*、二軸座標系の電流指令Id*、Iq*および電圧指令Vd*、Vq*を演算し、電圧変換部１０９に指令速度ω*および電圧指令Vd*、Vq*を出力する。また、制御演算部１０８は、入力された情報を元に誘起電圧係数を演算する。

電圧変換部１０９は、制御演算部１０８が出力した速度指令ω*および電圧指令Vd*、Vq*を入力とし、PWM出力指令として変換し、交流変換部１０４に出力する。

記憶部１１０は、電流変換部１０７が出力した電流データを入力とし、時間毎に電流データを記憶しておき、そのデータを制御演算部１０８に出力する。

異常検出部１１１は、例えば、電流変換部１０７が出力した電流データを入力とし、同期電動機１０２の定格電流と、電流変換部１０７が出力した電流データを比較し、前記定格電流を超えていれば、駆動状態を異常と判断し、異常判定指令を制御演算部１０８に出力する。電流変換部１０７が取得した電流データと比較する値は、ユーザが任意に決めたデータであってもよい。なお、異常検出部１１１は、同期電動機の駆動において異常が起きた場合、例えば、平滑コンデンサ１０３の直流電圧データを監視しておき、直流電圧データが高くなったのを異常状態と判断する場合、電力変換装置内部の温度が高くなった場合、入出力電力が高くなった場合、同期電動機が脱調している場合等を、異常と判断しても良い。

表示・操作部１１２は、例えば操作パネルやアナログの入出力端子であるユーザインターフェースを示しており、ユーザが操作して入力した情報、例えば、各種設定値や運転命令等を制御演算部１０８に出力する。

図２は、実施例１における制御演算部１０８が誘起電圧係数の取得開始指令を出すまでのフローチャートである。図２のフローは、運転の準備として各種モータ定数を取得するオートチューニング時におけるフローである。

図３は、実施例１における回転速度ωと電流Id、Iqの動作の様子を示した図である。

制御演算部１０８は、ユーザが表示・操作部１１２にて入力した誘起電圧係数の取得指令を受け（Ｓ２０１）、同期電動機の加速を開始し（Ｓ２０２）、電圧変換部１０９に電圧指令を与える。この時、ユーザは、後述する誘起電圧係数の演算を効率的にするため、誘起電圧係数の演算を開始する誘起電圧係数検出速度を、例えば高速となるほどモータ定数が未知である影響が大きく、モータの回転が不安定となる可能性が高いので、同期電動機の基底回転数の１０％というように予め設定しておくとよい。
制御演算部１０８は、誘起電圧係数が分からない状態であるため、予め取得した同期電動機の抵抗成分、およびインダクタンス成分と、電流変換部１０７から入力される電流データを用いて、電圧指令を決定し、電圧変換部１０８に出力する。制御演算部１０８で用いる同期電動機の抵抗成分、インダクタンス成分は、従来の公知技術を用いて、手動で電圧を印可し測定しても良いし、別過程の測定動作で測定しても良く、上記した抵抗成分とインダクタンス成分が取得できるのであればいずれの方法でも構わない。

定常状態における永久磁石同期電動機のモデルでは以下の（数１）が成り立つ。

ここで、R：抵抗値、Ld：d軸インダクタンス値，Lq：q軸インダクタンス値、ω：回転速度、Id：d軸電流、Iq：q軸電流、Ke：誘起電圧係数、Vd：d軸電圧、Vq：q軸電圧である。

制御演算部１０８は、誘起電圧係数が未知であるため、速度が遅い場合には、回転速度の項、あるいは回転速度ωと誘起電圧係数Keの積の項を十分小さいとみなすことで（数１）を近似し、以下の（数２）を用いて電圧指令の演算を行う。

ここで、ω*：指令速度、Id*：d軸電流指令、Iq*：q軸電流指令、Vd*：d軸電圧指令、Vq*：q軸電圧指令である。なお、同期電動機の定格電圧などから誘起電圧係数Keの推測が可能なのであれば、０以外の値を固定値として（数１）に入れ、駆動しても良い。以下、制御演算部１０８が（数２）を用いて電圧指令を電圧変換部に出力する場合を説明する。

制御演算部１０８は、（数２）を用いて電圧指令の演算を行い、速度を加速させていく。しかし、（数２）は完全なモデルでないため、図3に示すように、回転速度が上昇していくと、誘起電圧係数の項における近似が正しくないために、制御が破綻し電流が成長する。この時、制御演算部１０８は、電流変換部１０７が出力した電流データに、例えば同期電動機の定格電流を異常発生レベルとし、そのレベルを超えた場合に、異常が発生したかどうかを判断する（Ｓ２０３）。異常が発生したと判断した場合には、すぐさま安定状態まで減速し（Ｓ２０４）、安定となった速度で誘起電圧係数の検出を開始する（Ｓ２０５）。

一方、異常が発生していないと判断した場合には、制御演算部１０８は、速度指令が設定している誘起電圧係数検出速度に到達したかを比較し（Ｓ２０６）、到達した場合には誘起電圧係数の検出を開始する。一方、到達していない場合には、制御演算部は、同期電動機の加速を継続し（Ｓ２０７）、再び異常発生の有無を判断する（Ｓ２０３）。本駆動方法は一例であって、同期電動機が回転駆動できるならば、その制御方法はどの方法でもかまわない。

誘起電圧係数の取得は、（数１）を変形した以下の（数３）を用いて誘起電圧係数を演算すると良い。制御演算部１０８は、電流変換部１０７が出力した電流データIdおよびIqと、指令速度ω*、指令電圧Vq*、予め取得した抵抗値R、d軸インダクタンスLdを用いて誘起電圧係数Keを求める。

指令速度ω*は、同期電動機からの回転数フィードバックがあるのならば、フィードバックされた実際の回転数ωを用いても良い。電圧指令Vq*は、同期電動機の電圧フィードバックがあるのならば、フィードバックされた実際の電圧から変換されたVqを用いても良い。また、電流データId，Iqが、外乱等により不安定になるのであれば、電流指令Id*、Iq*を用いても良い。

以上の方法により、モータ定数が未知な同期電動機を回転させ、安定した駆動状態にて誘起電圧係数を取得することで、精度良く誘起電圧係数を取得することが可能となる。

本実施例では実施例１と共通する部分については、同様の符号を用いて説明し、異なる部分について詳細に説明するものとする。

本実施例の構成は、実施例１と同様に図１を構成図の例としている。

実施例２では、電流変換部１０７が出力したIdとIq両方の定常値を０付近にする制御を行うことで、（数３）のIdおよびIqを０と近似し、以下の（数４）を用いて誘起電圧係数を計算する。その結果、誘起電圧係数の取得を開始する前に演算した抵抗成分R、インダクタンス成分Ldが誤差を含んでいた場合に、その誤差の影響を受けずに、精度良く誘起電圧係数Keを求めることが可能となる。

指令速度ω*は、同期電動機からの回転数フィードバックがあるのならば、フィードバックされた実際の回転数ωを用いても良い。電圧指令Vq*は、同期電動機の電圧フィードバックがあるのならば、フィードバックされた実際の電圧から変換されたVqを用いても良い。

なお、出力されるIdとIq両方の定常値を０とする制御が難しいならば、IdもしくはIq片方だけの定常値を０とする制御を行い、（数３）を変形して誘起電圧係数を求める式として採用しても良い。

図４は、実施例２における誘起電圧係数取得のフローチャートを示した図である。

図５は、実施例２における回転速度ω、電流IdおよびIq、電圧Vqを示した図である。

制御演算部１０８は、実施例１と同様の方法で安定した駆動状態まで同期電動機を駆動させ、誘起電圧係数の検出を開始する。まず、制御演算部１０８は、同期電動機における回転速度の周波数の倍の周期で、かつ、０電流を中心として振動するように制御する（Ｓ４０１）。このように制御することで、Idの平均値は０となる。また、Idの出力を表示・操作部１１２等で目視した場合に、はっきりとIdが０となるように制御されていく事が確認できる。

次に、制御演算部１０８は、図４に示すように同期電動機の減速制御を行い（Ｓ４０２）、Iqが０電流付近になるよう制御する。本例は、Iqが同期電動機のトルクに関わる電流であり、力行トルクでは正、回生トルクでは負となることを用いて制御するものである。

制御演算部１０８は、Iqが、例えば定格電流の±1％を検出許可範囲とし、範囲内に入ったかどうかを判断し（Ｓ４０３）、Iqが範囲外であれば同期電動機の減速制御を続けて行い、入っていればVq*とω*を記憶部１１０に記憶させる（Ｓ４０４）。

制御演算部１０８は、Vq*が振動している場合には、その平均を計算しておき、少なくとも一つ以上の回転速度で、速度指令ω*と平均したVq*の値を用い、（数４）より誘起電圧係数Keを演算する（Ｓ４０５）。

以上の方法により、誘起電圧係数の取得を開始する前に演算した抵抗成分R、インダクタンス成分Ldが誤差を含んでいた場合に、その誤差の影響を受けずに、より精度良く誘起電圧係数Keを求めることが可能となる。

本実施例の構成は実施例１同様、図１を構成図の例としている。

実施例３は、実施例２の変形例であり、電流変換部１０７が出力したIdとIq両方の制御することで、誘起電圧係数を演算する式として（数３）あるいは（数３）を変形した式を用いる事に関しては、実施例２と同様であるので詳細な説明は省略する。

図６は、実施例３における誘起電圧係数取得のフローチャートを示した図である。

図７は、実施例３における回転速度ω、電流IdおよびIq、電圧Vqを示した図である。

制御演算部１０８は、実施例１と同様の方法で安定した駆動状態まで同期電動機を駆動させ、誘起電圧係数の検出を開始する。電流変換部１０７は、安定状態になった時点taの電流データIda、Iqaと電圧データVqa、回転速度ωaを出力し、記憶部１１０に格納する（Ｓ６０１）。次に、制御演算部１０８は、電流指令Id*とIq*を各々同時に０となるような間隔で下げていき（Ｓ６０２）、IdとIqを減少させ、最初に格納したIdaあるいはIqaの値の半分以下となったどうかを判断する（Ｓ６０３）。そして、半分以下と判断されない場合には、続いて電流指令Id*とIq*を各々同時に０となるような間隔で下げていき（Ｓ６０２）、IdとIqを減少させる。一方、最初に格納したIdaあるいはIqaの値の半分以下と判断された場合には、電流変換部はその時点tbの電流データIdbとIqb、電圧データVqb、回転速度ωbを出力し、記憶部１１０に格納する（Ｓ６０４）。次に、制御演算部１０８は、図７に示したように、外挿によって電流Iqが０となる時点t0における回転速度ω0および電圧データVq0を求める（Ｓ６０５）。具体的には以下のように計算する。

まず、Iqが0となる時間t0を求める。電流Iqと時間tの間には以下の（数５）が成り立つ。

（数５）をt0について整理すると以下の（数６）を得る。

Iqが0となる時間t0の時のω0およびVq0は以下の（数７）（数８）で求められる。

制御演算部１０８は、以上の結果を（数４）に代入し、誘起電圧係数を演算する（Ｓ６０６）。

実施例４では、実施例１および実施例２および実施例３の応用例である。すなわち、制御演算部１０８は、実施例１乃至３いずれかの終了後に取得した誘起電圧係数を電圧指令演算の内部係数として採用し、同期電動機を駆動させ、再度誘起電圧係数の演算を行う。その結果、より実際の駆動に近づいた形で、誘起電圧係数を測定することが可能となり、さらに、より安定した駆動状態の同期電動機で検出を行うことが可能となる。誘起電圧係数の計算では、高い周波数の方が、演算後の誘起電圧係数の分解能が高いため、検出する時の速度は高い方が良くなる。

図８は、実施例４において、制御演算部１０８が誘起電圧係数を取得するまでのフローチャートを示す。

制御演算部１０８は、ユーザが表示・操作部１１２にて入力した誘起電圧係数の取得開始指令を受け（Ｓ８０１）、同期電動機の加速を開始し（Ｓ８０２）、電圧変換部１０９に電圧指令を与える。この時、制御演算部１０８は、誘起電圧が分からない状態であるため、予め取得した同期電動機の抵抗成分、およびインダクタンス成分と、電流変換部１０７から入力される電流を用いて、電圧指令を決定する。制御演算部１０８で用いる同期電動機の抵抗成分、インダクタンス成分は、従来の公知技術を用いて、手動で電圧を印可し測定しても良いし、別過程の測定動作で測定しても良く、データが取得できるのであればいずれの方法でも構わない。

制御演算部１０８は、予め低速の誘起電圧係数検出速度として、例えば（数２）で駆動できる範囲として基底回転数の１０％に設定し、その検出速度に到達したと判断したら（Ｓ８０３）、誘起電圧係数の検出を開始する（Ｓ８０４）。誘起電圧係数の検出方法は、実施例１、２、３のいずれの方法でもよい。制御演算部１０８は、誘起電圧係数が検出されたら、そのデータを制御演算部に反映し、（数１）を用いて電圧指令演算するよう切り替える（Ｓ８０５）。制御演算部１０８は、再度加速を行い（Ｓ８０６）、予め高速の誘起電圧係数検出速度として、例えば（数１）で駆動できる範囲として基底回転数の５０％に設定し、その検出速度に到達したと判断したら（Ｓ８０７）、誘起電圧係数の取得を開始する（Ｓ８０８）。誘起電圧係数の取得方法は、実施例１、２、３のいずれの方法でもよい。制御演算部１０８は、再計算された誘起電圧係数を、同期電動機を駆動させる最終データとして採用する（Ｓ８０９）。

以上の方法により、より実際の駆動に近づいた形で、誘起電圧係数を測定することが可能となり、さらに、より安定した駆動状態の同期電動機で検出を行うことが可能となる。

図９は、本実施例の電力変換装置と同期電動機１０５の構成図の例である。

本実施例では、三相交流電源１０１、直流変換部１０２、平滑コンデンサ１０３、交流変換部１０４、同期電動機１０５、電流検出器１０６、電流変換部１０７、制御演算部１０８、電圧変換部１０９、記憶部１１０、異常検出部１１１、表示・操作部１１２、誘起電圧検出器９０１、誘起電圧検出部９０２、を有する。

誘起電圧検出器９０１は、電力変換装置の出力部あるいは同期電動機に配置されることにより同期電動機１０５に発生する誘起電圧を検出し、誘起電圧検出部９０２に誘起電圧検出値として出力する。誘起電圧検出器９０１は、例えば同期電動機に発生している端子間電圧として、３相の内の２相間の電圧を検出し、相の選択は２相間であれば３相いずれの相でも構わない。

誘起電圧検出部９０２は、誘起電圧検出器９０１が出力した誘起電圧検出値を入力とし、誘起電圧検出値の変動周期から同期電動機の回転速度ωを算出し、誘起電圧検出値から誘起電圧取得値Veを算出し、回転速度ωと誘起電圧取得値Veを制御演算部１０８および記憶部１１０に出力する。誘起電圧取得値Veへの換算は、制御演算部１０８で演算される単位に合わせて変換されるのであれば、ピーク値を用いても実効値を用いても良い。

制御演算部１０８は、電流変換部１０７が出力した電流情報、または、記憶部１１０に記憶された電流情報、回転速度情報、誘起電圧値情報と、異常検出部１１１が出力した異常判断指令と、表示・操作部１１２からの運転指令と、誘起電圧検出部９０２が出力した回転速度ωと誘起電圧取得値Veとを入力とし、同期電動機の抵抗R、d軸インダクタンスLd、q軸インダクタンスLq、誘起電圧係数Ke、速度指令ω*、二軸座標系の電流指令Id*、Iq*および電圧指令Vd*、Vq*を演算し、電圧変換部１０９に指令速度ω*および電圧指令Vd*、Vq*を出力する。また、制御演算部１０８は、入力された情報を元に誘起電圧係数を演算する。

記憶部１１０は、電流変換部１０７が出力した電流データを入力とし、時間毎に電流データを記憶しておき、そのデータを制御演算部１０８に出力する。また、記憶部１１０は、誘起電圧検出部９０２が出力した回転速度データ、誘起電圧データを入力とし、誘起電圧検出が開始となった場合に、時間毎に各データを記憶しておき、その各データを制御演算部１０８に出力する。

図１０は、実施例５における誘起電圧係数の取得開始指令を出すまでのフローチャートである。

制御演算部１０８は、ユーザが表示・操作部１１２にて入力した誘起電圧係数の取得開始指令を受け（Ｓ１００１）、同期電動機の加速を開始し（Ｓ１００２）、電圧変換部１０９に電圧指令を与える。この時、ユーザは、誘起電圧係数の演算を開始する誘起電圧係数検出速度を、例えば同期電動機の基底回転数の１０％というように予め設定しておくとよい。制御演算部１０８は、誘起電圧が分からない状態であるため、予め取得した同期電動機の抵抗成分、およびインダクタンス成分と、電流変換部１０７から入力される電流を用いて、電圧指令を決定する。制御演算部１０８で用いる同期電動機の抵抗成分、インダクタンス成分は、従来の公知技術を用いて、手動で電圧を印可し測定しても良いし、別過程の測定動作で測定しても良く、データが取得できるのであればいずれの方法でも構わない。

制御演算部１０８は、（数２）を用いて電圧指令の演算を行い、速度を加速させていく。しかし、（数２）は完全なモデルでないため、図3に示すように、回転速度が上昇していくと、誘起電圧係数の項における近似が正しくなくなり、制御が破綻し電流が成長する。この時、制御演算部１０８は、電流変換部１０７が出力した電流データに異常が発生したかどうかを判断し（Ｓ１００３）、異常が発生したと判断した場合には、電圧指令を遮断して同期電動機をフリーランにし（Ｓ１００４）、誘起電圧係数の取得を開始する（Ｓ１００５）。

一方、異常が発生していないと判断した場合には、制御演算部１０８は、速度指令が設定している誘起電圧係数検出速度に到達したかを比較し（Ｓ１００６）、到達した場合には電圧指令を遮断し、同期電動機をフリーラン状態にして誘起電圧係数を取得する。到達していない場合には、制御演算部は、同期電動機の加速を継続し（Ｓ１００７）、再び異常発生の有無を判断する（Ｓ１００３）。本駆動方法は一例であって、同期電動機が回転駆動できるならば、その制御方法はどの方法でもかまわない。

制御演算部１０８は、フリーラン状態となった際に、（数４）を実際の誘起電圧Veと回転速度ωに置き換えた（数９）を用いて演算する。

回転速度ωは、同期電動機からの回転数フィードバックがあるのならば、フィードバックされた回転数を用いても良い。同期電動機がフリーランしている際の誘起電圧Veは、永久磁石に起因する電圧のみであるため、（数４）のVq*と誘起電圧Veを置き換えることが可能である。

以上の方法により、安定した状態での誘起電圧係数を取得することが可能となる。

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。また、本発明は、オートチューニング時に限定されるものではなく、同期電動機の通常運転時等にも適用可能である。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

また、上記の各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク、ＳＳＤ（Solid State Drive）等の記録装置、または、ＩＣカード、ＳＤカード、ＤＶＤ等の記録媒体に置くことができる。

また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。

１０１・・・三相交流電圧、１０２・・・直流変換部、１０３・・・平滑コンデンサ、１０４・・・交流変換部、１０５・・・同期電動機、１０６・・・電流検出器、１０７・・・電流変換部、１０８・・・制御演算部、１０９・・・電圧変換部、１１０・・・記憶部、１１１・・・異常検出部、１１２・・・表示・操作部、９０１・・・誘起電圧検出器、９０２・・・誘起電圧検出部

Claims

直流電力を所望の交流電力に変換する交流変換部と、
接続された同期電動機の電流を検出する電流検出部と、
前記電流検出部で検出された電流を座標変換する電流変換部と、
前記交流変換部に指令を与える電圧演算部と、
前記電圧演算部に指令を与える制御演算部と、
前記電流検出部で検出された電流の異常を判断する異常検出部と、
を備え、
前記制御演算部は、前記異常検出部で判断される異常判断に基づいて前記同期電動機の速度制御を行うことで、前記同期電動機を加速又は減速する制御を行い、前記同期電動機の誘起電圧係数の取得を開始する電力変換装置。
前記制御演算部は、前記異常検出部が異常と判断した場合に、前記同期電動機の速度を減速し、減速後に、前記誘起電圧係数の取得を開始することを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
前記制御演算部は、前記異常検出部が異常と判断しない場合に、前記同期電動機の加速を継続し、前記誘起電圧係数が取得可能な回転速度に到達した後、前記誘起電圧係数の取得を開始することを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
前記電流変換部は、前記電流検出部から取得した電流データを２軸座標上のｄ軸電流およびそれに直交するｑ軸電流に変換し、
前記制御演算部は、前記ｄ軸電流値と前記ｑ軸電流値の動的な値を検出して定常値を予測し、前記誘起電圧係数を取得することを特徴とする請求項２に記載の電力変換装置。
前記制御演算部は、第１の前記誘起電圧係数を取得した後、取得した前記第１の誘起電圧係数を前記電圧演算部に反映し、前記同期電動機を再度加速し、第２の前記誘起電圧係数を取得することを少なくとも一回は行うことを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
前記第２の前記誘起電圧係数は、前記第１の前記誘起電圧係数を取得する際の前記同期電動機の回転速度より速い回転速度において取得することを特徴とする請求項５に記載の電力変換装置。
前記ｄ軸電流値と前記ｑ軸電流値を記憶する記憶部を備え、
前記電圧演算部は、前記記憶部に記憶した複数の前記ｄ軸電流値と前記ｑ軸電流値の内少なくとも一つの電流が平均して定常値になるよう制御することを特徴とする請求項４に記載の電力変換装置。
前記電圧演算部は、前記電流値の内少なくとも一つの電流値の変化を外挿し、定常値になるよう制御することを特徴とする請求項４に記載の電力変換装置。
前記電圧演算部は、前記電流値の内少なくとも一つの電流値を制御し、定常値を０付近にすることを特徴とする請求項４に記載の電力変換装置。
接続された同期電動機の発生する誘起電圧を検出する誘起電圧検出器と、
を備え、
前記制御演算部は、前記異常検出部が異常と判断した場合、或いは、前記誘起電圧係数が検出可能な速度に到達した場合に、前記電圧演算部の出力指令を遮断して前記同期電動機をフリーラン状態にし、前記同期電動機の前記誘起電圧係数の取得を開始することを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
直流電力を所望の交流電力に変換する交流変換工程と、
接続された同期電動機の電流を検出する電流検出工程と、
前記電流検出工程で検出された電流を座標変換する電流変換工程と、
前記交流変換工程に指令を与える電圧演算工程と、
前記電圧演算工程に指令を与える制御演算工程と、
前記電流検出工程で検出された電流における異常の有無を判断する異常検出工程と、
を備え、
前記制御演算工程は、前記異常検出工程で判断される異常の有無に基づいて前記同期電動機を加速又は減速する制御を行い、前記同期電動機の誘起電圧係数の取得を開始する電力変換方法。
前記制御演算工程は、前記異常検出工程が異常有と判断した場合に、前記同期電動機の速度を抑制し、速度が減速した後に、前記誘起電圧係数の取得を開始することを特徴とする請求項１１に記載の電力変換方法。
前記制御演算工程は、前記異常検出部が異常無と判断した場合に、前記同期電動機の加速を継続し、前記誘起電圧係数が取得可能な回転速度に到達したら、前記誘起電圧係数を取得することを特徴とする請求項１１に記載の電力変換方法。
前記電流変換工程は、前記電流検出部から取得した電流データを２軸座標上のｄ軸電流およびそれに直交するｑ軸電流に変換し、
前記制御演算工程は、前記同期電動機の減速時における前記ｄ軸電流値と前記ｑ軸電流値を経時的に検出して定常値を予測し、前記誘起電圧係数を取得することを特徴とする請求項１２に記載の電力変換方法。
前記制御演算部は、第１の前記誘起電圧係数を取得した後、取得した前記第１の誘起電圧係数を前記電圧演算部に反映し、前記同期電動機を再度加速し、第２の前記誘起電圧係数を取得することを少なくとも一回は行うことを特徴とする請求項１１に記載の電力変換方法。