JP6146511B2 - Inverter control device - Google Patents

Inverter control device Download PDF

Info

Publication number
JP6146511B2
JP6146511B2 JP2016088843A JP2016088843A JP6146511B2 JP 6146511 B2 JP6146511 B2 JP 6146511B2 JP 2016088843 A JP2016088843 A JP 2016088843A JP 2016088843 A JP2016088843 A JP 2016088843A JP 6146511 B2 JP6146511 B2 JP 6146511B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
voltage
command
current
frequency
phase
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2016088843A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2016136840A (en
Inventor
河野 雅樹
雅樹 河野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Daikin Industries Ltd
Original Assignee
Daikin Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Daikin Industries Ltd filed Critical Daikin Industries Ltd
Priority to JP2016088843A priority Critical patent/JP6146511B2/en
Publication of JP2016136840A publication Critical patent/JP2016136840A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6146511B2 publication Critical patent/JP6146511B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Description

本発明は、回転機を駆動するインバータを制御する技術に関する。特に当該インバータに入力する直流電圧が大きく変動する場合にトルク指令に対する追従性を高める技術に関する。   The present invention relates to a technique for controlling an inverter that drives a rotating machine. In particular, the present invention relates to a technique for improving the followability to a torque command when the DC voltage input to the inverter fluctuates greatly.

従来、入力交流電力を一旦整流して直流電力を得てから、スイッチングによって当該直流電力を可変電圧、可変周波数の多相(例えば三相)の交流電力に変換し、当該交流電力で多相交流の交流回転機を可変速制御する、電力変換装置が広く利用されている。   Conventionally, once the input AC power is rectified to obtain DC power, the DC power is converted into variable voltage, variable frequency multi-phase (for example, three-phase) AC power by switching, and the AC power is used for multi-phase AC. Power converters that perform variable speed control of these AC rotating machines are widely used.

当該電力変換装置は、整流回路と、直流リンクコンデンサと、インバータとを備える。整流回路は、商用電源から供給される入力交流電圧を全波整流して直流電圧に変換する。インバータは、スイッチングによってその直流電圧を三相交流電圧に変換し、負荷である三相の交流回転機に供給する。   The power converter includes a rectifier circuit, a DC link capacitor, and an inverter. The rectifier circuit performs full-wave rectification on the input AC voltage supplied from the commercial power supply and converts it to a DC voltage. The inverter converts the DC voltage into a three-phase AC voltage by switching and supplies it to a three-phase AC rotating machine that is a load.

この電力変換装置において、整流回路には、コンデンサ入力型の整流回路が最も多く採用される。このコンデンサ入力型の整流回路の出力側に接続された直流リンクコンデンサは、整流回路の出力電圧を平滑化させる機能を担う場合には、電解コンデンサを用いてその静電容量が大きく設定される。   In this power converter, a capacitor input type rectifier circuit is most often used as the rectifier circuit. When the DC link capacitor connected to the output side of the capacitor input type rectifier circuit has a function of smoothing the output voltage of the rectifier circuit, the capacitance is set to be large by using an electrolytic capacitor.

しかし、このような大容量のコンデンサの採用は、電力変換装置が大きくなることや製作コストを増大させる課題がある。   However, the use of such a large-capacity capacitor has problems that the power conversion device becomes large and the manufacturing cost increases.

その課題の対策の一例として、単相交流電圧を電源とする電解コンデンサレス電力変換装置が開発された(例えば、特許文献1、非特許文献1、2)。例えば電解コンデンサレス電力変換装置では、直流リンクコンデンサとして小容量のフィルムコンデンサを使用する。   As an example of measures against the problem, an electrolytic capacitor-less power converter using a single-phase AC voltage as a power source has been developed (for example, Patent Document 1, Non-Patent Documents 1 and 2). For example, in an electrolytic capacitor-less power converter, a small-capacity film capacitor is used as a DC link capacitor.

特許第4192979号公報Japanese Patent No. 4192979 特開2005−223991号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2005-223991

宇津木、大石、芳賀、「IPMSM駆動用電解コンデンサレスインバータの高調波抑制制御の一検討」、平成23年電気学会産業応用部門大会、No.1-43、ppI-265-I-268Utsugi, Oishi, Haga, "A Study on Harmonic Suppression Control of Electrolytic Capacitor-less Inverter for IPMSM Drive", 2011 IEEJ Industrial Application Conference, No.1-43, ppI-265-I-268 関本、他4名、「電解コンデンサレスインバータによるグローバル電源高調波規制対応エアコンの開発」、平成23年電気学会モータドライブ研究会、No.MD-11号、pp51-56Sekimoto and four others, “Development of global power supply harmonic regulation air conditioner by electrolytic capacitor-less inverter”, 2011 IEEJ Motor Drive Study Group, No.MD-11, pp51-56 余、中野、王、「繰返し制御系における外乱の抑制」、計測自動制御学会論文集,Vol. 37, No.5, pp. 397-402, 2001.Yo, Nakano, Wang, “Suppression of disturbance in repetitive control systems”, Transactions of the Society of Instrument and Control Engineers, Vol. 37, No. 5, pp. 397-402, 2001. 稲妻、他3名「IPMSM駆動用電解コンデンサレスインバータの高調波抑制制御の一検討高力率制御されたIPMモータの入力電流の高調波抑制法」、電気学会研究会資料、家電・民生合同研究会、2011年3月4日、HCA-11-11、pp57-62Lightning and three others "A study on harmonic suppression control of electrolytic capacitorless inverter for IPMSM drive High harmonic suppression method of input current of IPM motor controlled by high power factor", IEEJ Technical Report, Joint Research on Consumer Electronics Meeting, March 4, 2011, HCA-11-11, pp57-62

特許文献1もしくは非特許文献1、2に記載された方法では、直流リンクコンデンサの容量が小さいため、直流リンク電圧が電源周波数の2倍の周波数で変動することになる。つまり直流リンク電圧が零に近い小さい値となるタイミングは、電源周波数の周期の半分の周期で繰り返されることになる。   In the method described in Patent Document 1 or Non-Patent Documents 1 and 2, since the capacity of the DC link capacitor is small, the DC link voltage fluctuates at a frequency twice the power supply frequency. That is, the timing at which the DC link voltage becomes a small value close to zero is repeated at a cycle that is half the cycle of the power supply frequency.

回転機のトルクは回転機に与えられる電力に依存する。よって要求されるトルクが変わらなければ、直流リンク電圧が小さい値を採るほど大きな電流を流す必要がある。しかし電流が大きくなれば、回転機の銅損が増加する。   The torque of the rotating machine depends on the electric power applied to the rotating machine. Therefore, if the required torque does not change, it is necessary to flow a larger current as the DC link voltage takes a smaller value. However, as the current increases, the copper loss of the rotating machine increases.

よって直流リンク電圧が小さい値を採るときには回転機に小さな電力を与えることにより、銅損や高調波の抑制を行う技術が非特許文献1,4に示されている。   Therefore, Non-Patent Documents 1 and 4 disclose techniques for suppressing copper loss and harmonics by giving small electric power to a rotating machine when the DC link voltage takes a small value.

しかしながら非特許文献1,4に示されている技術では、インバータが出力する(従って回転機に与える)電力が、直流リンク電圧の波形と近似して電源周波数の2倍の周波数で変動する。このような電力の大きな変動はトルクの制御を複雑にする。   However, in the techniques shown in Non-Patent Documents 1 and 4, the power output from the inverter (and thus given to the rotating machine) fluctuates at a frequency twice the power supply frequency, approximating the waveform of the DC link voltage. Such large fluctuations in power complicate torque control.

非特許文献1,4の制御では、非特許文献3に例示されるような繰返し制御系を採用する。しつつ、更にバンドパスフィルタを用いることによって、電流指令を生成する。   In the control of Non-Patent Documents 1 and 4, a repetitive control system as exemplified in Non-Patent Document 3 is adopted. However, a current command is generated by using a bandpass filter.

しかし、繰返し制御を用いる場合、非特許文献3の図2に示されるように、応答が高速化されるが、高い周波数域で複数の周波数のゲインが高くなる特性となる。特許文献2や非特許文献2において、繰返し制御を用いた電流制御ではある特定の周波数を低減・抑制することができるが、その他の高域側の周波数帯が増加する傾向にある周波数特性となる課題がある。   However, when iterative control is used, as shown in FIG. 2 of Non-Patent Document 3, the response is speeded up, but the gain of a plurality of frequencies is increased in a high frequency range. In Patent Document 2 and Non-Patent Document 2, it is possible to reduce or suppress a specific frequency in current control using repetitive control, but the frequency characteristics tend to increase in other high frequency bands. There are challenges.

特に非特許文献1、2に記載されているように電解コンデンサレス電力変換装置では電源側に流れる入力電流の電源高調波の低減を実現する必要がある。繰返し制御の電流制御を用いると高い周波数域で複数の周波数のゲインが高くなる特性になることから、電源側に流れる入力電流の電源高調波の特性が悪化する可能性がある。   In particular, as described in Non-Patent Documents 1 and 2, in an electrolytic capacitor-less power converter, it is necessary to reduce the power supply harmonics of the input current flowing on the power supply side. When the current control of the repetitive control is used, the gain of a plurality of frequencies is increased in a high frequency range, so that the characteristics of the power supply harmonics of the input current flowing on the power supply side may be deteriorated.

かかる現象について、非特許文献4には、繰返し制御と共にバンドパスフィルタを採用し、繰返し制御において電源周波数の2倍の周波数以外でのゲインを抑える技術が紹介されている。しかしこれもトルク指令に対する制御の追従性を、電源電圧の2倍の周波数において高めているに過ぎず、トルク指令の変動自体を抑制しているものではない。しかも、非特許文献4に記載されているバンドパスフィルタは、非特許文献4の式(9)に示すように分母、分子とも2次の構成となっており、これを実現するためには制御系を実現するための計算負荷が高いという課題がある。かかる計算負荷の増大は、高性能のマイクロコンピュータを必要とし、コストを増大させてしまう。   Regarding this phenomenon, Non-Patent Document 4 introduces a technique that employs a band-pass filter together with repetitive control, and suppresses gains at frequencies other than twice the power supply frequency in repetitive control. However, this also increases the followability of control with respect to the torque command only at a frequency twice the power supply voltage, and does not suppress fluctuations in the torque command itself. Moreover, the bandpass filter described in Non-Patent Document 4 has a second-order configuration in both the denominator and numerator as shown in Equation (9) of Non-Patent Document 4, and control is necessary to realize this. There is a problem that the calculation load for realizing the system is high. Such an increase in calculation load requires a high-performance microcomputer and increases the cost.

以上の課題に鑑み、本発明の主目的は、電流指令の変動に追従した制御を、低い計算負荷で実現することにある。更には、直流リンク電圧が小さいときに電流を小さくして回転機の銅損を抑制することや、電流指令の変動を抑えることも副次的な目的とする。   In view of the above problems, a main object of the present invention is to realize control that follows fluctuations in a current command with a low calculation load. Furthermore, the secondary purpose is to suppress the copper loss of the rotating machine by reducing the current when the DC link voltage is small, and to suppress the fluctuation of the current command.

この発明にかかるインバータ制御装置(8)は、周期的に変動する直流電圧(Vdc)を入力し、多相の交流電圧(Vu,Vv,Vw)を回転機(1)に出力するインバータ(2)を制御する。   The inverter control device (8) according to the present invention receives a DC voltage (Vdc) that fluctuates periodically, and outputs an inverter (2) that outputs a multiphase AC voltage (Vu, Vv, Vw) to the rotating machine (1). ) To control.

そしてその第1の態様は、前記回転機の回転角周波数で回転する回転座標系における一対の電流指令(iqr,idr)を生成する電流指令生成器(12)と、前記回転機に流れる電流(iu,iv)を前記回転座標系において表した一対の電流(iq,id)と、前記一対の電流指令との偏差から、前記回転座標系における電圧指令(Vqr,Vdr)を生成する電圧指令生成器(24a,24b)と、前記電圧指令から前記交流電圧の指令値(Vu*,Vv*,Vw*)を求める座標変換器(17)とを備える。   The first aspect includes a current command generator (12) that generates a pair of current commands (iqr, idr) in a rotating coordinate system that rotates at a rotation angular frequency of the rotating machine, and a current ( Voltage command generation for generating a voltage command (Vqr, Vdr) in the rotating coordinate system from a deviation between a pair of currents (iq, id) representing iu, iv) in the rotating coordinate system and the pair of current commands (24a, 24b) and a coordinate converter (17) for obtaining command values (Vu *, Vv *, Vw *) of the AC voltage from the voltage command.

前記電圧指令生成器は、前記偏差を増幅する増幅器(13a,13b)と、前記増幅器の出力と前記偏差との和に対して比例積分制御を行う比例積分制御器(16a,16b)とを有する。前記増幅器は、少なくとも前記直流電圧が変動する周波数(ω1/2π)で共振する。   The voltage command generator includes an amplifier (13a, 13b) that amplifies the deviation, and a proportional-integral controller (16a, 16b) that performs proportional-integral control on the sum of the output of the amplifier and the deviation. . The amplifier resonates at least at a frequency (ω1 / 2π) at which the DC voltage varies.

この発明にかかるインバータ制御装置の第2の態様は、その第1の態様であって、トルクの、もしくは速度の指令値(T*)と、前記直流電圧(Vdc)の波形を入力し、前記指令値を前記直流電圧が変動する周波数(2f)で変調して、前記直流電圧が増大する期間においてのみ増大し、前記直流電圧が減少する期間においてのみ減少する修正指令値(T**)を生成する指令値修正器(11)を更に備える。   A second aspect of the inverter control device according to the present invention is the first aspect, wherein a torque or speed command value (T *) and a waveform of the DC voltage (Vdc) are input, A command value is modulated at a frequency (2f) at which the DC voltage fluctuates, and a corrected command value (T **) that increases only when the DC voltage increases and decreases only when the DC voltage decreases. A command value corrector (11) to be generated is further provided.

前記電流指令生成器(12)は、前記修正指令値と電流位相(β)とを入力し、前記電流指令(iqr,idr)を生成する。   The current command generator (12) receives the correction command value and the current phase (β) and generates the current command (iqr, idr).

この発明にかかるインバータ制御装置の第3の態様は、その第1の態様又は第2の態様であって、前記増幅器は他の周波数でも共振する。   A third aspect of the inverter control device according to the present invention is the first aspect or the second aspect, and the amplifier resonates at other frequencies.

この発明にかかるインバータ制御装置の第4の態様は、その第3の態様であって、前記他の周波数は、前記直流電圧が変動する前記周波数の整数倍である。   The 4th aspect of the inverter control apparatus concerning this invention is the 3rd aspect, Comprising: Said other frequency is an integral multiple of the said frequency from which the said DC voltage fluctuates.

この発明にかかるインバータ制御装置の第1の態様によれば、電圧指令生成器における増幅器が直流電圧が変動する周波数で共振するので、当該周波数における増幅度が非常に大きくなり、電流指令の変動に追従した制御が行われる。当該増幅器はバンドパスフィルタを採用する場合と比較して、急峻な周波数特性を低次の伝達関数で実現できるので、計算負荷が抑えられる。   According to the first aspect of the inverter control device according to the present invention, the amplifier in the voltage command generator resonates at a frequency at which the DC voltage fluctuates, so that the amplification at that frequency becomes very large and the current command varies. Followed control is performed. Compared with the case where a band-pass filter is used, the amplifier can realize a steep frequency characteristic with a low-order transfer function, thereby reducing a calculation load.

この発明にかかるインバータ制御装置の第2の態様によれば、トルク指令または速度指令を変調して、第1の態様にいう電流指令が生成される。   According to the 2nd aspect of the inverter control apparatus concerning this invention, a torque command or a speed command is modulated and the electric current command said to a 1st aspect is produced | generated.

この発明にかかるインバータ制御装置の第3の態様又は第4の態様によれば、トルクの、もしくは速度の指令値や、電流指令として台形波を採用しても、その変動への追従度が良好である。   According to the third aspect or the fourth aspect of the inverter control device according to the present invention, even if a trapezoidal wave is adopted as a torque or speed command value or a current command, the degree of follow-up to the fluctuation is good. It is.

第1の実施の形態における電力変換装置及びその周辺を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the power converter device in 1st Embodiment, and its periphery. 第1の実施の形態における諸量の波形を示すグラフである。It is a graph which shows the waveform of various quantities in a 1st embodiment. 第1の実施の形態における出力演算手段の構成を例示するブロック図である。It is a block diagram which illustrates the composition of the output operation means in a 1st embodiment. 第1の実施の形態における増幅器の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the amplifier in 1st Embodiment. 第1の実施の形態における伝達関数を示すボード線図である。It is a Bode diagram which shows the transfer function in a 1st embodiment. 第1の実施の形態における伝達関数を示すボード線図である。It is a Bode diagram which shows the transfer function in a 1st embodiment. 第1の実施の形態における伝達関数を示すボード線図である。It is a Bode diagram which shows the transfer function in a 1st embodiment. 第2の実施の形態における諸量の波形を示すグラフである。It is a graph which shows the waveform of various quantities in 2nd Embodiment. 第2の実施の形態における増幅器の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the amplifier in 2nd Embodiment. 第2の実施の形態における伝達関数を示すボード線図である。It is a Bode diagram which shows the transfer function in a 2nd embodiment.

第1の実施の形態.
図1は本発明の第1の実施の形態における電力変換装置及びその周辺を示す回路図である。
First embodiment.
FIG. 1 is a circuit diagram showing a power converter and its surroundings in the first embodiment of the present invention.

当該電力変換装置は、交流回転機(以下、単に「回転機」と称す)1を駆動すべく、整流手段5と、直流リンクコンデンサ3と、電力変換器たるインバータ2と、インバータ制御装置たる出力電圧演算手段8とを備えている。本実施の形態では直流リンクコンデンサ3の容量を小さくし、上述の電解コンデンサレス電力変換装置を採用する。回転機1はインバータ2の三相負荷として機能し、例えば同期機や誘導機を採用することができる。   In order to drive an AC rotating machine (hereinafter, simply referred to as “rotating machine”) 1, the power conversion device includes a rectifier 5, a DC link capacitor 3, an inverter 2 as a power converter, and an output as an inverter control device. Voltage calculation means 8. In this embodiment, the capacity of the DC link capacitor 3 is reduced and the above-described electrolytic capacitor-less power converter is employed. The rotating machine 1 functions as a three-phase load of the inverter 2, and for example, a synchronous machine or an induction machine can be adopted.

整流手段5は単相交流電源6の交流電圧を直流電圧に変換し、例えば全波整流型のダイオードブリッジが採用される。直流リンクコンデンサ3の容量は小さく、その支持する直流リンク電圧Vdcは周期的に変動する。ここでは整流手段5が全波整流を行うので、直流リンク電圧Vdcは単相交流電源6の交流電圧の半分の周期で変動する。直流リンク電圧Vdcは直流電圧検出手段4によって検出される。   The rectifying means 5 converts the AC voltage of the single-phase AC power source 6 into a DC voltage, and, for example, a full-wave rectification type diode bridge is employed. The capacity of the DC link capacitor 3 is small, and the DC link voltage Vdc supported by it is periodically changed. Here, since the rectification means 5 performs full-wave rectification, the DC link voltage Vdc fluctuates at a period half that of the AC voltage of the single-phase AC power supply 6. The DC link voltage Vdc is detected by the DC voltage detection means 4.

インバータ2は、直流リンク電圧Vdcを入力し、トルク指令T*に対応した多相の交流電圧Vu,Vv,Vwを回転機1に出力する。   The inverter 2 receives the DC link voltage Vdc and outputs multiphase AC voltages Vu, Vv, Vw corresponding to the torque command T * to the rotating machine 1.

出力電圧演算手段8は、直流電圧検出手段4により検出された直流リンク電圧Vdc、回転機1に流れる電流iu,iv、回転機1の位相角θに基づいて、インバータ2が回転機1に与えるべき電圧Vu,Vv,Vwの指令値たる電圧指令Vu*,Vv*,Vw*を出力する。   The output voltage calculation means 8 is supplied from the inverter 2 to the rotating machine 1 based on the DC link voltage Vdc detected by the DC voltage detecting means 4, the currents iu and iv flowing through the rotating machine 1, and the phase angle θ of the rotating machine 1. Voltage commands Vu *, Vv *, Vw *, which are command values of power voltages Vu, Vv, Vw, are output.

電流iu,ivはそれぞれ電流検出器7a、7bによって検出され、回転機1の位相角θは位相検出器9によって検出される。   The currents iu and iv are detected by current detectors 7a and 7b, respectively, and the phase angle θ of the rotating machine 1 is detected by the phase detector 9.

電流検出器7a、7bは、インバータ2と回転機1とを接続する結線に設けられる。これらは例えばカレントトランスを採用することができる。そのほか、他の公知の手法を用いて、直流リンクを流れる電流(母線電流)など、インバータ2内部に流れる電流を用いて相電流を検出してもよい。   The current detectors 7 a and 7 b are provided in a connection for connecting the inverter 2 and the rotating machine 1. For example, a current transformer can be used. In addition, the phase current may be detected using a current flowing in the inverter 2 such as a current flowing through the DC link (bus current) using other known methods.

回転機1に流れる三相電流の和は零となるので、二相分の検出電流(ここでは電流iu,iv)から残り一相の電流を求めることができる。もちろん、電流iu,ivをそれぞれU相電流、V相電流として把握すると、W相電流とV相電流とを検出して、電流iuを求めることもできる。   Since the sum of the three-phase currents flowing through the rotating machine 1 is zero, the remaining one-phase current can be obtained from the detected currents (currents iu and iv in this case) for two phases. Of course, if the currents iu and iv are grasped as the U-phase current and the V-phase current, respectively, the current iu can be obtained by detecting the W-phase current and the V-phase current.

図2は本実施の形態における諸量の波形を示すグラフである。同図(a)は直流リンク電圧Vdcの波形を示し、同図(b)は修正トルク指令T**の波形をトルク指令T*と併せて示し、同図(c)はq軸電流指令iqr及びd軸電流指令idrの波形を示す。図2では直流リンク電圧Vdcの一周期分、即ち単相交流電源6の交流電圧の半周期T/2分における諸波形のみを示している。他の期間における諸波形は半周期T/2分における諸波形と同様になるので、図2においては省略した。   FIG. 2 is a graph showing waveforms of various quantities in the present embodiment. FIG. 5A shows the waveform of the DC link voltage Vdc, FIG. 5B shows the waveform of the corrected torque command T ** together with the torque command T *, and FIG. 4C shows the q-axis current command iqr. And the waveform of the d-axis current command idr. FIG. 2 shows only various waveforms in one cycle of the DC link voltage Vdc, that is, in the half cycle T / 2 of the AC voltage of the single-phase AC power supply 6. Since the waveforms in the other periods are the same as those in the half cycle T / 2 minutes, they are omitted in FIG.

トルク指令T*は、定常状態の運転時には、図2(b)において破線で示されるように大きく変動はせず、例えば半周期T/2においてほぼ一定値を採る。回転機1が出力するトルクは、回転機1に入力する電力によって賄われる。よって半周期T/2においてほぼ一定のトルクを出力しようとすると、直流リンク電圧Vdcが小さいときに、大きな電流を回転機1に流す必要がある。   During steady state operation, the torque command T * does not vary greatly as indicated by the broken line in FIG. 2B, and takes a substantially constant value, for example, in a half cycle T / 2. Torque output from the rotating machine 1 is covered by electric power input to the rotating machine 1. Therefore, if an almost constant torque is to be output in the half cycle T / 2, a large current needs to flow through the rotating machine 1 when the DC link voltage Vdc is small.

しかしながら、回転機1に流れる電流を大きくすると、回転機1の銅損を増加させる。かかる観点からは、直流リンク電圧Vdcが小さい時点では、トルクを小さくすることが望ましい。よって修正トルク指令T**は、直流リンク電圧Vdcが小さいときに小さく、直流リンク電圧Vdcがある程度大きいときに大きく、それぞれ設定することが望ましい。   However, increasing the current flowing through the rotating machine 1 increases the copper loss of the rotating machine 1. From this point of view, it is desirable to reduce the torque when the DC link voltage Vdc is low. Therefore, the corrected torque command T ** is preferably set to be small when the DC link voltage Vdc is small and large when the DC link voltage Vdc is large to some extent.

つまり修正トルク指令T**も直流リンク電圧Vdcと同様に、周波数(2/T)で変動することが望ましい。更に望ましくは、トルクの変動を抑制する観点から、修正トルク指令T**が変動する期間は短いことが望ましい。   That is, it is desirable that the corrected torque command T ** also fluctuates with the frequency (2 / T), like the DC link voltage Vdc. More preferably, from the viewpoint of suppressing torque fluctuation, it is desirable that the period during which the corrected torque command T ** fluctuates is short.

そこで本実施の形態では、修正トルク指令T**をトルク指令T*に替えて採用し、その波形に台形波を採用する。図2に即して言えば、当該台形波は直流リンク電圧Vdcが増大する期間においてのみ期間trで増大し、直流リンク電圧Vdcが減少する期間においてのみ期間tdで減少する。そして半周期(T/2)における修正トルク指令T**の平均値はトルク指令T*に等しいことが望ましい。これにより当所のトルク指令T*に対応した制御を行うことができる。   Therefore, in the present embodiment, the corrected torque command T ** is used instead of the torque command T *, and a trapezoidal wave is used for the waveform. Referring to FIG. 2, the trapezoidal wave increases in the period tr only during the period when the DC link voltage Vdc increases, and decreases during the period td only during the period when the DC link voltage Vdc decreases. The average value of the corrected torque command T ** in the half cycle (T / 2) is preferably equal to the torque command T *. As a result, control corresponding to the torque command T * can be performed.

このような修正トルク指令T**の波形を反映して、q軸電流指令iqr及びd軸電流指令idrの波形も台形波となる。なおここではいわゆる弱め界磁を想定して、d軸電流指令idrは負となっている。   Reflecting such a waveform of the corrected torque command T **, the waveforms of the q-axis current command iqr and the d-axis current command idr also become trapezoidal waves. Here, assuming a so-called field weakening, the d-axis current command idr is negative.

このように周波数(2/T)で変動する修正トルク指令T**に基づいてインバータ2を制御する場合、出力電圧演算手段8は周波数(2/T)における追従性を良好にする必要がある。例えば電源周波数を50Hzとすると直流リンク電圧Vdcが変動する周波数は100Hzである。よって出力電圧演算手段8内での電流制御応答を100Hz以上に設定する必要がある。   As described above, when the inverter 2 is controlled based on the corrected torque command T ** that fluctuates at the frequency (2 / T), the output voltage calculation means 8 needs to have good followability at the frequency (2 / T). . For example, when the power supply frequency is 50 Hz, the frequency at which the DC link voltage Vdc fluctuates is 100 Hz. Therefore, it is necessary to set the current control response in the output voltage calculation means 8 to 100 Hz or more.

このような電流制御の高性能化・高速化応答のため、非特許文献4では繰返し制御と共にバンドパスフィルタが採用され、繰返し制御において電源周波数の2倍の周波数以外でのゲインが抑えられている。しかし上述の通り、かかる構成は計算負荷を増大させてしまう。そこで、本実施の形態の出力電圧演算手段8では、下記のようにして、直流リンク電圧Vdcが小さいときにトルクを小さくして回転機1の銅損を抑制しつつ、修正トルク指令T**の変動に追従した制御を、低い計算負荷で実現する。   For such high-performance and high-speed response of current control, Non-Patent Document 4 employs a band-pass filter together with repetitive control, and the gain at frequencies other than twice the power supply frequency is suppressed in repetitive control. . However, as described above, such a configuration increases the calculation load. Therefore, in the output voltage calculation means 8 of the present embodiment, the corrected torque command T ** is suppressed while suppressing the copper loss of the rotating machine 1 by reducing the torque when the DC link voltage Vdc is small as follows. The control that follows the fluctuation of the is realized with a low calculation load.

図1に示されるように、出力電圧演算手段8には、直流電圧検出手段4で検出された直流リンク電圧Vdc(正確にはその値及び/又は波形)と、電流検出器7a、7bで検出された電流iu、iv(正確にはその値)と、位相検出器9で検出された位相θとを入力する。   As shown in FIG. 1, the output voltage calculation means 8 includes a DC link voltage Vdc (to be precise, its value and / or waveform) detected by the DC voltage detection means 4, and current detectors 7a and 7b. The currents iu and iv (to be precise, the values thereof) and the phase θ detected by the phase detector 9 are input.

また、交流回転機1が所望のトルクを出力するためのトルク指令T*を入力する。トルク指令T*は、速度制御を行う場合の速度指令と、検出された交流回転機1の実速度との偏差にゲイン倍などよって算出される値、つまり速度制御の出力値でもよい。つまり、モータの出力するトルクに相当する制御量である。   Further, a torque command T * for the AC rotating machine 1 to output a desired torque is input. The torque command T * may be a value calculated by multiplying the deviation between the speed command in the case of speed control and the detected actual speed of the AC rotating machine 1 by gain multiplication or the like, that is, an output value of speed control. That is, the control amount corresponds to the torque output by the motor.

図3は出力電圧演算手段8の構成を例示するブロック図である。出力電圧演算手段8は、トルク指令修正器11、dq軸電流指令生成器12、電圧指令生成器24a,24b、座標変換器10,17及び減算器14a,14bを備えている。   FIG. 3 is a block diagram illustrating the configuration of the output voltage calculation means 8. The output voltage calculation means 8 includes a torque command corrector 11, a dq-axis current command generator 12, voltage command generators 24a and 24b, coordinate converters 10 and 17, and subtractors 14a and 14b.

座標変換器10は三相/dq軸変換器であって、電流iu,ivをdq座標系におけるq軸電流iq及びd軸電流idに変換する。ここでdq座標系はd軸及びこれに対してπ/2進相するq軸を有し、回転機1の回転角周波数で回転する回転座標系である。本来的には三相の電流をdq軸上の電流に変換するが、既述のように三相電流の和が零であるという特徴から、実際にq軸電流iq及びd軸電流idを求めるために必要な相電流は二相分で足りる。   The coordinate converter 10 is a three-phase / dq axis converter, and converts the currents iu and iv into a q axis current iq and a d axis current id in the dq coordinate system. Here, the dq coordinate system is a rotating coordinate system that has a d-axis and a q-axis that advances by π / 2 relative to the d-axis and rotates at the rotation angular frequency of the rotating machine 1. Originally, the three-phase current is converted into the current on the dq axis, but the q-axis current iq and the d-axis current id are actually obtained from the feature that the sum of the three-phase currents is zero as described above. The phase current required for this is sufficient for two phases.

公知の通り、三相電圧あるいは三相電流を回転直交二軸へ座標変換をするときに、制御座標軸が必要となるが、この制御座標軸の位相をθとする。位相θは、本実施の形態では図1に示す位相検出器9で検出する。   As is well known, when coordinate conversion of a three-phase voltage or a three-phase current into rotationally orthogonal two axes is required, a control coordinate axis is required, and the phase of this control coordinate axis is assumed to be θ. In the present embodiment, the phase θ is detected by the phase detector 9 shown in FIG.

トルク指令修正器11は、直流リンク電圧Vdcとトルク指令T*とを入力し、上述の修正トルク指令T**を出力する。具体的には、直流リンク電圧Vdcの波形を入力し、トルク指令T*を直流リンク電圧Vdcが変動する周波数(2f=2/T))で変調する。これにより、直流リンク電圧Vdcが増大する期間においてのみ増大し、直流リンク電圧Vdcが減少する期間においてのみ減少する修正トルク指令T**が得られる。   The torque command corrector 11 receives the DC link voltage Vdc and the torque command T *, and outputs the above-described corrected torque command T **. Specifically, the waveform of the DC link voltage Vdc is input, and the torque command T * is modulated at a frequency (2f = 2 / T) at which the DC link voltage Vdc varies. As a result, a corrected torque command T ** that increases only during a period in which the DC link voltage Vdc increases and decreases only in a period in which the DC link voltage Vdc decreases is obtained.

dq軸電流指令生成器12は、修正トルク指令T**と、電流位相βとを入力し、dq座標系における電流指令iqr,idrを生成する。電流位相βは、例えば回転機1に流れる電流のq軸に対する進相角として把握される。   The dq axis current command generator 12 receives the corrected torque command T ** and the current phase β, and generates current commands iqr and idr in the dq coordinate system. The current phase β is grasped as, for example, a phase advance angle with respect to the q axis of the current flowing through the rotating machine 1.

減算器14aは電流指令idrに対するd軸電流idの偏差Δdを出力し、減算器14bは電流指令iqrに対するq軸電流iqの偏差Δqを出力する。   The subtractor 14a outputs a deviation Δd of the d-axis current id with respect to the current command idr, and the subtractor 14b outputs a deviation Δq of the q-axis current iq with respect to the current command iqr.

座標変換器17はdq/三相軸変換器であって、d軸電圧指令Vdr及びq軸電圧指令Vqrを、三相の電圧指令Vu*,Vv*,Vw*に変換する。電圧指令Vu*,Vv*,Vw*は、回転機1に与える交流電圧Vu,Vv,Vwの指令値である。インバータ2は電圧指令Vu*,Vv*,Vw*に基づいて、回転機1にトルク指令T*に対応した動作をさせる制御を行う。   The coordinate converter 17 is a dq / three-phase axis converter, and converts the d-axis voltage command Vdr and the q-axis voltage command Vqr into three-phase voltage commands Vu *, Vv *, and Vw *. The voltage commands Vu *, Vv *, Vw * are command values for the AC voltages Vu, Vv, Vw applied to the rotating machine 1. The inverter 2 controls the rotating machine 1 to perform an operation corresponding to the torque command T * based on the voltage commands Vu *, Vv *, Vw *.

座標変換器10,17、トルク指令修正器11、dq軸電流指令生成器12、減算器14a,14bは、周知であるので、その具体的な構成の説明は本実施の形態において割愛する。   Since the coordinate converters 10 and 17, the torque command corrector 11, the dq axis current command generator 12, and the subtractors 14 a and 14 b are well known, description of their specific configuration is omitted in the present embodiment.

なお公知の通り、座標変換器10,17の動作には制御座標軸が必要となるが、この制御座標軸の位相をθとする。位相θは、本実施の形態では図1に示す位相検出器9で検出する。   As is well known, the operation of the coordinate converters 10 and 17 requires a control coordinate axis, and the phase of the control coordinate axis is θ. In the present embodiment, the phase θ is detected by the phase detector 9 shown in FIG.

電圧指令生成器24aは、偏差Δdから電圧指令Vdrを生成し、電圧指令生成器24bは、偏差Δqから電圧指令Vqrを生成する。電圧指令生成器24a,24bは電流の偏差から電圧指令値を生成するので、減算器14a,14bと共に電流制御部として把握される。   The voltage command generator 24a generates a voltage command Vdr from the deviation Δd, and the voltage command generator 24b generates a voltage command Vqr from the deviation Δq. Since the voltage command generators 24a and 24b generate a voltage command value from the current deviation, the voltage command generators 24a and 24b are grasped together with the subtracters 14a and 14b as a current control unit.

電圧指令生成器24aは、増幅器13a、加算器15a、PI制御器16aを備えている。電圧指令生成器24bは、増幅器13b、加算器15b、PI制御器16bを備えている。   The voltage command generator 24a includes an amplifier 13a, an adder 15a, and a PI controller 16a. The voltage command generator 24b includes an amplifier 13b, an adder 15b, and a PI controller 16b.

図4は、増幅器13a,13bの構成を示すブロック図であり、増幅器13a,13bのいずれにも採用される。当該構成は定数倍部18、減算器19、乗算部20、積分部21,22を有している。   FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of the amplifiers 13a and 13b, which is employed in both the amplifiers 13a and 13b. The configuration includes a constant multiplier 18, a subtracter 19, a multiplier 20, and integrators 21 and 22.

本実施の形態においては、増幅器13a,13bが周波数2fにおいてのみ高利得化することが望ましい。この目的のため、電流制御部が特定角周波数ω1においてのみ高利得化するためのフィルタを構成する。例えば周波数2f=100Hzである。   In the present embodiment, it is desirable that the amplifiers 13a and 13b have a high gain only at the frequency 2f. For this purpose, the current control unit constitutes a filter for increasing the gain only at the specific angular frequency ω1. For example, the frequency is 2f = 100 Hz.

まず、極jω1に対して高利得化するためのフィルタの伝達関数F0を式(1)式で表現する。記号sは微分要素を示す。   First, the filter transfer function F0 for increasing the gain with respect to the pole jω1 is expressed by the equation (1). The symbol s indicates a differential element.

Figure 0006146511
Figure 0006146511

式(1)に示した伝達関数F0の極はjω1であり、定常状態(s=0)及び十分高い帯域(s=∞)で零となるので、極jω1に対してのみ高利得となることが可能である。   The pole of the transfer function F0 shown in the equation (1) is jω1, and becomes zero in a steady state (s = 0) and a sufficiently high band (s = ∞), so that only a gain is obtained for the pole jω1. Is possible.

図5はボード線図であり、グラフG1,P1が、特定角周波数ω1を2π×100[rad/sec]としたときの伝達関数F0の式(1)のゲイン及び位相を示す。   FIG. 5 is a Bode diagram, and graphs G1 and P1 show the gain and phase of equation (1) of the transfer function F0 when the specific angular frequency ω1 is 2π × 100 [rad / sec].

図5に示すように伝達関数F0は極に対してゲインが高くなることが判る。しかし、伝達関数F0はその極近傍においてもゲインが大きい特性を有しているので、極近傍のゲインを下げることと、高周波域でゲインを小さくすることを目指す。具体的には、フィルタのゲインを周波数に反比例するように、伝達関数F0を特定周波数ω1で除算したフィルタの伝達関数F1を求める。   As can be seen from FIG. 5, the transfer function F0 has a higher gain with respect to the pole. However, since the transfer function F0 has a characteristic that the gain is large even in the vicinity of the transfer function F0, the aim is to reduce the gain in the vicinity of the pole and to reduce the gain in the high frequency range. Specifically, the transfer function F1 of the filter obtained by dividing the transfer function F0 by the specific frequency ω1 is obtained so that the gain of the filter is inversely proportional to the frequency.

Figure 0006146511
Figure 0006146511

図5のグラフG2は、特定角周波数ω1を2π×100[rad/sec]としたときの伝達関数F1のゲインを示す。伝達関数F1の位相は伝達関数F0の位相と同じくグラフP1で示される。   The graph G2 in FIG. 5 shows the gain of the transfer function F1 when the specific angular frequency ω1 is 2π × 100 [rad / sec]. The phase of the transfer function F1 is shown by the graph P1 as with the phase of the transfer function F0.

グラフG2から、伝達関数F1のゲイン特性は、特定周波数(ω1/2π)=100Hz(10Hz)のみでゲインが1(=0dB)以上となっていることが判る。またグラフG1,G2の比較から、その他の周波数帯のゲインも、伝達関数F0よりも伝達関数F1の方が低いことが確認できる。よって、式(2)により、特定周波数のみゲインを高めつつ、他の周波数帯に影響を抑制したフィルタが設計できる。 From the graph G2, it can be seen that the gain characteristic of the transfer function F1 has a gain of 1 (= 0 dB) or more only at a specific frequency (ω1 / 2π) = 100 Hz (10 2 Hz). Further, from the comparison between the graphs G1 and G2, it can be confirmed that the gain in other frequency bands is lower in the transfer function F1 than in the transfer function F0. Therefore, according to the expression (2), it is possible to design a filter that suppresses the influence on other frequency bands while increasing the gain only at a specific frequency.

式(2)式の特性を実現する増幅器13a、13bの構成は図4に示される。定数倍部18はゲインK1で偏差Δd(あるいは偏差Δq)を定数倍する。減算器19は、乗算部20の出力を定数倍部18の出力から差し引く。積分部21は減算器19の出力に積分演算を行い、信号Hd(あるいは信号Hq)を出力する。積分部22は信号Hd(あるいは信号Hq)に積分演算を行い、当該積分演算の結果に対して乗算部20は特定角周波数ω1の二乗を乗算する。このような構成により、増幅器13a、13bは伝達関数F1を実現することができることは明白である。   The configuration of the amplifiers 13a and 13b that realize the characteristic of the equation (2) is shown in FIG. The constant multiplier 18 multiplies the deviation Δd (or deviation Δq) by a constant with the gain K1. The subtracter 19 subtracts the output of the multiplication unit 20 from the output of the constant multiplication unit 18. The integrator 21 performs an integration operation on the output of the subtracter 19 and outputs a signal Hd (or signal Hq). The integration unit 22 performs an integration operation on the signal Hd (or the signal Hq), and the multiplication unit 20 multiplies the square of the specific angular frequency ω1 on the result of the integration operation. It is obvious that the amplifiers 13a and 13b can realize the transfer function F1 by such a configuration.

伝達関数F1は特定角周波数ω1で共振する直列共振回路のアドミッタンスに相当する特性を有している。換言すれば増幅器13a,13bは直流リンク電圧Vdcが変動する周波数である特定周波数(ω1/2π)で共振する特性を有していると言える。そしてかかる共振特性を利用することにより、式(2)から明白なように、伝達関数は分母が2次式、分子が1次式という比較的に低い次数の多項式で表されている。   The transfer function F1 has a characteristic corresponding to the admittance of a series resonance circuit that resonates at a specific angular frequency ω1. In other words, it can be said that the amplifiers 13a and 13b have a characteristic of resonating at a specific frequency (ω1 / 2π) that is a frequency at which the DC link voltage Vdc varies. By utilizing such resonance characteristics, as is clear from the equation (2), the transfer function is expressed by a polynomial of a relatively low order in which the denominator is a quadratic expression and the numerator is a linear expression.

このように特定周波数で共振する増幅器13a、13bを採用することにより、非特許文献4で例示された手法よりも本実施の形態の技術の方が計算負荷が低い利点がある。   By employing the amplifiers 13a and 13b that resonate at a specific frequency as described above, the technique of this embodiment has an advantage that the calculation load is lower than the technique exemplified in Non-Patent Document 4.

電圧指令生成器24aでは、増幅器13aが出力する信号Hdと偏差Δdとが加算器15aによって加算される。PI制御器16aは当該加算結果を比例積分制御して電圧指令Vdrを生成する。同様に、電圧指令生成器24bでは、増幅器13bが出力する信号Hqと偏差Δqとが加算器15bによって加算される。PI制御器16bは当該加算結果を比例積分制御して電圧指令Vqrを生成する。   In the voltage command generator 24a, the signal Hd output from the amplifier 13a and the deviation Δd are added by the adder 15a. The PI controller 16a generates a voltage command Vdr by performing proportional integration control on the addition result. Similarly, in the voltage command generator 24b, the signal Hq output from the amplifier 13b and the deviation Δq are added by the adder 15b. The PI controller 16b generates a voltage command Vqr by performing proportional integration control on the addition result.

PI制御器16a、16bは、いずれの伝達関数も式(3)で示される。但しゲインKp及び積分時定数Tiを導入した。式(3)の右辺第1項が比例制御を示し、右辺第2項が積分制御を示す。   In the PI controllers 16a and 16b, any transfer function is expressed by Expression (3). However, gain Kp and integration time constant Ti were introduced. The first term on the right side of Equation (3) indicates proportional control, and the second term on the right side indicates integral control.

Figure 0006146511
Figure 0006146511

図6はボード線図であり、グラフG3,P3が、それぞれ式(3)で示された伝達関数のゲイン及び位相を表す。またグラフG21,P1をも併記した。グラフG21は増幅器13a,13bのゲインを示すが、図5に示されたグラフG2とはゲインK1の値が異なる。このように定数倍部18のゲインK1も、特定周波数(ω1/2π)におけるゲイン特性を調整するために有効なパラメータである。   FIG. 6 is a Bode diagram, and graphs G3 and P3 represent the gain and phase of the transfer function represented by Expression (3), respectively. Graphs G21 and P1 are also shown. The graph G21 shows the gains of the amplifiers 13a and 13b, but the value of the gain K1 is different from the graph G2 shown in FIG. As described above, the gain K1 of the constant multiplier 18 is also an effective parameter for adjusting the gain characteristic at the specific frequency (ω1 / 2π).

なお、ボード線図の位相曲線はゲインK1の値に依存しないので、図5及び図6においてグラフP1は共通する。   Since the phase curve of the Bode diagram does not depend on the value of the gain K1, the graph P1 is common in FIGS.

図7はボード線図であり、グラフG4,P4が、それぞれ電圧指令生成器24a(又は電圧指令生成器24b)の伝達関数のゲイン及び位相を表す。   FIG. 7 is a Bode diagram, and graphs G4 and P4 represent the gain and phase of the transfer function of the voltage command generator 24a (or voltage command generator 24b), respectively.

このように電圧指令生成器24a,24bが有するPI制御器16a,16bと増幅器13a,13bと加算器15a,15bにより、周辺の周波数におけるゲインを増加させることなく、ある特定周波数(ここでは100Hz)のみのゲイン特性を改善できる。   As described above, the PI controllers 16a and 16b, the amplifiers 13a and 13b, and the adders 15a and 15b included in the voltage command generators 24a and 24b do not increase the gain at the peripheral frequencies, and a specific frequency (here, 100 Hz). Only gain characteristics can be improved.

このように、本実施の形態では、直流リンクコンデンサ3の容量を小さくした電解コンデンサレス電力変換装置で、トルク指令T*を、直流リンク電圧Vdcの変動と同じ周波数で変動する修正トルク指令T**へと修正する。これにより、直流リンク電圧Vdcが低いときに回転機1へ流れる電流を低減することができ、回転機1の銅損が低減される。これは回転機1の小型・低コスト化に資する。   As described above, in the present embodiment, in the electrolytic capacitorless power conversion device in which the capacity of the DC link capacitor 3 is reduced, the torque command T * is changed at the same frequency as the DC link voltage Vdc. Modify to *. Thereby, when the DC link voltage Vdc is low, the current flowing to the rotating machine 1 can be reduced, and the copper loss of the rotating machine 1 is reduced. This contributes to reducing the size and cost of the rotating machine 1.

そして修正トルク指令T**に対応するための電流制御は、当該修正トルク指令T**が変動する周波数において伝達関数のゲインが高められるので、追従性がよい。このような良好な追従性は、トルクの立ち上げを速くすることに資する。   The current control for responding to the corrected torque command T ** has good followability because the gain of the transfer function is increased at the frequency at which the corrected torque command T ** fluctuates. Such a good followability contributes to a quick start-up of torque.

しかもそれ以外の周波数において電流制御のゲインが高められないので、電源側に流れる入力電流の高調波成分を増加させない。   In addition, since the gain of current control cannot be increased at other frequencies, the harmonic component of the input current flowing on the power supply side is not increased.

しかもそのような周波数特性を得るために用いる増幅器13a,13bは、直流リンク電圧Vdcが変動する周波数で共振するので、バンドパスフィルタを採用する場合と比較して、急峻な周波数特性を低次の伝達関数で実現できる。これは計算負荷を抑制する観点で望ましい。   In addition, the amplifiers 13a and 13b used to obtain such frequency characteristics resonate at a frequency at which the DC link voltage Vdc fluctuates. Therefore, compared with the case where a band-pass filter is used, the steep frequency characteristics are lower. It can be realized with a transfer function. This is desirable from the viewpoint of suppressing calculation load.

また修正トルク指令T**に台形波を採用することにより、トルク指令の変動を、従ってトルクの変動をも抑制することができる。   Further, by adopting a trapezoidal wave for the corrected torque command T **, it is possible to suppress torque command fluctuations, and hence torque fluctuations.

単相交流電源6を三相交流電源に代えても本実施の形態を適用することができる。この場合、整流手段5は三相全波整流型のダイオードブリッジが採用される。そしてこの場合、直流リンク電圧Vdcの一周期分は、当該三相交流電源の周期Tの1/6となるので、増幅器13a,13bは特定角周波数ω1=12π/Tで共振する構成を採用する。   The present embodiment can be applied even when the single-phase AC power supply 6 is replaced with a three-phase AC power supply. In this case, the rectifier 5 is a three-phase full-wave rectifier diode bridge. In this case, since one cycle of the DC link voltage Vdc is 1/6 of the cycle T of the three-phase AC power supply, the amplifiers 13a and 13b employ a configuration that resonates at a specific angular frequency ω1 = 12π / T. .

第2の実施の形態.
図8は本実施の形態における諸量の波形を示すグラフであり、第1の実施の形態の図2に対応する。
Second embodiment.
FIG. 8 is a graph showing waveforms of various quantities in the present embodiment, and corresponds to FIG. 2 of the first embodiment.

第1の実施の形態と同様に、修正トルク指令T**が示す波形は直流リンク電圧Vdcが増大する期間においてのみ期間trで増大し、直流リンク電圧Vdcが減少する期間においてのみ期間tdで減少する。しかし第1の実施の形態とは異なり、修正トルク指令T**は期間trの前半tr1と後半tr2とでは増大率(波形の傾斜)が異なり、期間tdの前半td2と後半td1とでは減少率(波形の傾斜)が異なる。これに伴い、電流指令iqr,idrも、傾斜部分が屈曲する台形波を呈する。本実施の形態ではこのような、傾斜部分が屈曲する台形波を呈する修正トルク指令T**にも対応する技術を説明する。   As in the first embodiment, the waveform indicated by the corrected torque command T ** increases only during the period tr when the DC link voltage Vdc increases, and decreases during the period td only when the DC link voltage Vdc decreases. To do. However, unlike the first embodiment, the correction torque command T ** has a different increase rate (waveform slope) between the first half tr1 and the second half tr2 of the period tr, and a decrease rate between the first half td2 and the second half td1 of the period td. (Wave slope) is different. Along with this, the current commands iqr and idr also exhibit trapezoidal waves whose inclined portions are bent. In the present embodiment, a technique corresponding to such a corrected torque command T ** that exhibits a trapezoidal wave in which an inclined portion is bent will be described.

このような場合、修正トルク指令T**は電源周波数の2倍の周波数の他の周波数でも変動することになる。本実施の形態においても出力電圧演算手段8は、図3に示された構成が採用される。但し、本実施の形態においては、増幅器13a,13bが特定角周波数ω1,ω2においてのみ高利得化する。式(1)(2)と同様にして式(4)(5)を得る。   In such a case, the corrected torque command T ** also fluctuates at other frequencies that are twice the power supply frequency. Also in this embodiment, the configuration shown in FIG. 3 is adopted for the output voltage calculation means 8. However, in the present embodiment, the amplifiers 13a and 13b increase the gain only at the specific angular frequencies ω1 and ω2. Expressions (4) and (5) are obtained in the same manner as Expressions (1) and (2).

Figure 0006146511
Figure 0006146511

Figure 0006146511
Figure 0006146511

図9は増幅器13a,13bの構成を示すブロック図であり、増幅器13a,13bのいずれにも採用される。当該構成は定数倍部18a,18b、減算器19a,19b、乗算部20a,20b、積分部21a,21b,22a,22b及び加算器23を有している。   FIG. 9 is a block diagram showing the configuration of the amplifiers 13a and 13b, which is employed in both the amplifiers 13a and 13b. The configuration includes constant multipliers 18a and 18b, subtractors 19a and 19b, multipliers 20a and 20b, integrators 21a, 21b, 22a and 22b, and an adder 23.

定数倍部18aは第1実施の形態の定数倍部18に相当し、ゲインK1で偏差Δd(あるいは偏差Δq)を定数倍する。定数倍部18bは第1実施の形態の定数倍部18に相当し、ゲインK2で偏差Δd(あるいは偏差Δq)を定数倍する。   The constant multiplication unit 18a corresponds to the constant multiplication unit 18 of the first embodiment, and multiplies the deviation Δd (or deviation Δq) by a gain K1. The constant multiplier 18b corresponds to the constant multiplier 18 of the first embodiment, and multiplies the deviation Δd (or deviation Δq) by a gain K2.

減算器19a,19bはいずれも第1実施の形態の減算器19に相当し、積分部21a,21bはいずれも第1実施の形態の積分部21に相当し、積分部22a,22bはいずれも第1実施の形態の積分部22に相当する。   The subtractors 19a and 19b are both equivalent to the subtractor 19 of the first embodiment, the integration units 21a and 21b are both equivalent to the integration unit 21 of the first embodiment, and the integration units 22a and 22b are both This corresponds to the integration unit 22 of the first embodiment.

乗算部20aは第1実施の形態の乗算部20に相当し、特定角周波数ω1の二乗を乗算する。乗算部20bは第1実施の形態の乗算部20に相当し、特定角周波数ω2の二乗を乗算する。加算器23は積分部21a,22bの出力を加算し、信号Hd(あるいは信号Hq)を出力する。   The multiplication unit 20a corresponds to the multiplication unit 20 of the first embodiment, and multiplies the square of the specific angular frequency ω1. The multiplication unit 20b corresponds to the multiplication unit 20 of the first embodiment, and multiplies the square of the specific angular frequency ω2. The adder 23 adds the outputs of the integrators 21a and 22b and outputs a signal Hd (or signal Hq).

図9の構成により、上式(5)の伝達関数F3を実現する増幅器13a,13bが得られることは明白である。   It is apparent that the amplifiers 13a and 13b that realize the transfer function F3 of the above equation (5) can be obtained by the configuration of FIG.

図10はボード線図であり、グラフG5,P5が、それぞれ式(5)で示された伝達関数のゲイン及び位相を表す。またグラフG6,P6をも併記した。グラフG6,P6はそれぞれ電圧指令生成器24a(又は電圧指令生成器24b)の伝達関数のゲイン及び位相を表す。   FIG. 10 is a Bode diagram, and graphs G5 and P5 represent the gain and phase of the transfer function represented by Expression (5), respectively. Graphs G6 and P6 are also shown. Graphs G6 and P6 represent the gain and phase of the transfer function of the voltage command generator 24a (or voltage command generator 24b), respectively.

このように、修正トルク指令T**が示す波形の周波数成分に応じて、増幅器13a,13bは、直流リンク電圧Vdcが変動する周波数の2倍の周波数以外にも共振することが望ましい。   Thus, it is desirable that the amplifiers 13a and 13b resonate in addition to a frequency that is twice the frequency at which the DC link voltage Vdc fluctuates in accordance with the frequency component of the waveform indicated by the corrected torque command T **.

本実施の形態では二つの特定角周波数ω1、ω2が採用される場合について説明したが、3つ以上の特定角周波数ω1、ω2,…ωn(n≧3)が採用されてもよい。この場合、図4に示された構成の複数が、偏差Δd(あるいは偏差Δq)と加算器23とに対して並列に設けられる。   Although the case where two specific angular frequencies ω1, ω2 are employed has been described in the present embodiment, three or more specific angular frequencies ω1, ω2,... Ωn (n ≧ 3) may be employed. In this case, a plurality of configurations shown in FIG. 4 are provided in parallel with the deviation Δd (or deviation Δq) and the adder 23.

第3の実施の形態.
第2の実施の形態で説明されたように、修正トルク指令T**の波形の傾斜部分が屈曲する場合の他、屈曲しない場合であっても増幅器13a,13bは、直流リンク電圧Vdcが変動する周波数の2倍の周波数以外にも共振することが望ましい。通常、台形波の周波数スペクトラムは当該台形波の基本周期の整数倍の周波数成分を含むからである。
Third embodiment.
As described in the second embodiment, the amplifiers 13a and 13b vary in the DC link voltage Vdc even when the inclined portion of the waveform of the corrected torque command T ** is bent or not. It is desirable to resonate at frequencies other than twice the frequency to be transmitted. This is because the frequency spectrum of a trapezoidal wave usually includes a frequency component that is an integral multiple of the fundamental period of the trapezoidal wave.

よって第2の実施の形態で示された増幅器13a,13bを採用し、これらが共振する周波数は直流リンク電圧が変動する周波数(4π/T)の整数倍であることが望ましい。修正トルク指令T**として台形波を採用しても、その変動への追従度が良好だからである。   Therefore, the amplifiers 13a and 13b shown in the second embodiment are employed, and the frequency at which they resonate is desirably an integer multiple of the frequency (4π / T) at which the DC link voltage fluctuates. This is because even if the trapezoidal wave is adopted as the corrected torque command T **, the degree of follow-up to the fluctuation is good.

<変形>
上記のトルク指令T*はトルクの指令値であるが、速度の指令値についても、修正トルク指令T**と同様に修正指令値を採用することができる。この場合、トルク指令修正器11は、速度指令から修正速度指令を生成する指令値修正器に代替される。具体的には当該指令値修正器は、速度指令を直流リンク電圧Vdcが変動する周波数2fで変調して、直流リンク電圧Vdcが増大する期間においてのみ増大し、直流リンク電圧Vdcが減少する期間においてのみ減少する修正速度指令を生成する。
<Deformation>
The torque command T * is a torque command value, but a corrected command value can be adopted for the speed command value as well as the corrected torque command T **. In this case, the torque command corrector 11 is replaced with a command value corrector that generates a corrected speed command from the speed command. Specifically, the command value corrector modulates the speed command with a frequency 2f at which the DC link voltage Vdc fluctuates, and increases only in a period in which the DC link voltage Vdc increases, and in a period in which the DC link voltage Vdc decreases. Generates a corrected speed command that only decreases.

また、上述のように、修正トルク指令T**の波形を反映して、q軸電流指令iqr及びd軸電流指令idrの波形も台形波となる。つまり、上記の各実施の形態において、q軸電流指令iqr及びd軸電流指令idrの波形の絶対値は、直流リンク電圧Vdcが増大する期間においてのみ増大し、直流リンク電圧Vdcが減少する期間においてのみ減少すると把握できる。   As described above, the waveforms of the q-axis current command iqr and the d-axis current command idr are also trapezoidal waves, reflecting the waveform of the corrected torque command T **. That is, in each of the embodiments described above, the absolute values of the waveforms of the q-axis current command iqr and the d-axis current command idr increase only during the period in which the DC link voltage Vdc increases, and in the period in which the DC link voltage Vdc decreases. It can be grasped that only decreases.

結局、q軸電流指令iqr及びd軸電流指令idrが上記の増大/減少を呈する波形を有していれば、その波形を呈することとなった要因がトルク指令であっても、速度指令であっても、その他の要因であっても、上記実施の形態が適用可能となる。このような電流指令idrに対するd軸電流idの偏差Δdと、電流指令iqrに対するq軸電流iqの偏差Δqとに対して、少なくとも周波数(ω1/2π)で共振する増幅器13a,13bを用いれば、q軸電流指令iqr及びd軸電流指令idrの変動に追従した制御が行われ、上記実施の形態の効果が得られる。   Eventually, if the q-axis current command iqr and the d-axis current command idr have waveforms that exhibit the above increase / decrease, even if the factor that caused the waveforms is a torque command, it is a speed command. However, the above embodiment can be applied to other factors. If the amplifiers 13a and 13b that resonate at least at the frequency (ω1 / 2π) with respect to the deviation Δd of the d-axis current id with respect to the current command idr and the deviation Δq of the q-axis current iq with respect to the current command iqr are used, Control following changes in the q-axis current command iqr and the d-axis current command idr is performed, and the effects of the above-described embodiment can be obtained.

1 交流回転機
2 インバータ
8 出力電圧演算手段
11 トルク指令修正器
12 dq軸電流指令生成器
13a,13b 増幅器
16a,16b PI制御器
17 座標変換器
24a,24b 電圧指令生成器
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 AC rotary machine 2 Inverter 8 Output voltage calculating means 11 Torque command modifier 12 dq axis current command generator 13a, 13b Amplifier 16a, 16b PI controller 17 Coordinate converter 24a, 24b Voltage command generator

Claims (4)

周期的に変動する直流電圧(Vdc)を入力し、多相の交流電圧(Vu,Vv,Vw)を回転機(1)に出力するインバータ(2)を制御するインバータ制御装置(8)であって、
前記回転機の回転角周波数で回転する回転座標系における一対の電流指令(iqr,idr)を生成する電流指令生成器(12)と、
前記回転機に流れる電流(iu,iv)を前記回転座標系において表した一対の電流(iq,id)と、前記一対の電流指令との偏差から、前記回転座標系における電圧指令(Vqr,Vdr)を生成する電圧指令生成器(24a,24b)と、
前記電圧指令から前記交流電圧の指令値(Vu*,Vv*,Vw*)を求める座標変換器(17)と
を備え、
前記電圧指令生成器は、
前記偏差を増幅する増幅器(13a,13b)と、
前記増幅器の出力と前記偏差との和に対して比例積分制御を行う比例積分制御器(16a,16b)と
を有し、
前記増幅器は、少なくとも前記直流電圧が変動する周波数(ω1/2π)で共振する、インバータ制御装置。
An inverter control device (8) for controlling an inverter (2) that inputs a periodically changing DC voltage (Vdc) and outputs a multiphase AC voltage (Vu, Vv, Vw) to a rotating machine (1). And
A current command generator (12) that generates a pair of current commands (iqr, idr) in a rotating coordinate system that rotates at a rotational angular frequency of the rotating machine;
A voltage command (Vqr, Vdr) in the rotating coordinate system is calculated from a deviation between a pair of currents (iq, id) representing the current (iu, iv) flowing in the rotating machine in the rotating coordinate system and the pair of current commands. ) To generate voltage command generators (24a, 24b);
A coordinate converter (17) for obtaining a command value (Vu *, Vv *, Vw *) of the AC voltage from the voltage command;
The voltage command generator is
An amplifier (13a, 13b) for amplifying the deviation;
A proportional-integral controller (16a, 16b) that performs proportional-integral control on the sum of the output of the amplifier and the deviation;
The amplifier is an inverter control device that resonates at least at a frequency (ω1 / 2π) at which the DC voltage varies.
トルクの、もしくは速度の指令値(T*)と、前記直流電圧(Vdc)の波形を入力し、前記指令値を前記直流電圧が変動する周波数(2f)で変調して、前記直流電圧が増大する期間においてのみ増大し、前記直流電圧が減少する期間においてのみ減少する修正指令値(T**)を生成する指令値修正器(11)
を更に備え、
前記電流指令生成器(12)は、前記修正指令値と電流位相(β)とを入力し、前記電流指令(iqr,idr)を生成する、請求項1記載のインバータ制御装置。
Input the torque or speed command value (T *) and the waveform of the DC voltage (Vdc), and modulate the command value with the frequency (2f) at which the DC voltage fluctuates to increase the DC voltage. A command value corrector (11) that generates a corrected command value (T **) that increases only during a period when the DC voltage decreases and decreases only during a period when the DC voltage decreases.
Further comprising
The inverter control device according to claim 1, wherein the current command generator (12) receives the correction command value and a current phase (β) and generates the current command (iqr, idr).
前記増幅器は他の周波数でも共振する、請求項1又は請求項2記載のインバータ制御装置。   The inverter control device according to claim 1, wherein the amplifier resonates at other frequencies. 前記他の周波数は、前記直流電圧が変動する前記周波数の整数倍である、請求項3記載のインバータ制御装置。   The inverter control device according to claim 3, wherein the other frequency is an integral multiple of the frequency at which the DC voltage varies.
JP2016088843A 2016-04-27 2016-04-27 Inverter control device Expired - Fee Related JP6146511B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016088843A JP6146511B2 (en) 2016-04-27 2016-04-27 Inverter control device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016088843A JP6146511B2 (en) 2016-04-27 2016-04-27 Inverter control device

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012160670A Division JP5928216B2 (en) 2012-07-19 2012-07-19 Inverter control device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2016136840A JP2016136840A (en) 2016-07-28
JP6146511B2 true JP6146511B2 (en) 2017-06-14

Family

ID=56512772

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016088843A Expired - Fee Related JP6146511B2 (en) 2016-04-27 2016-04-27 Inverter control device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6146511B2 (en)

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002051589A (en) * 2000-07-31 2002-02-15 Isao Takahashi Controller for inverter for drive of motor
JP4901517B2 (en) * 2007-02-08 2012-03-21 株式会社東芝 AC motor controller
JP2008312392A (en) * 2007-06-15 2008-12-25 Yaskawa Electric Corp Motor control unit and its control method
JP5813934B2 (en) * 2010-08-23 2015-11-17 ダイキン工業株式会社 Power converter

Also Published As

Publication number Publication date
JP2016136840A (en) 2016-07-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Jung et al. Control of three-phase inverter for AC motor drive with small DC-link capacitor fed by single-phase AC source
JP6079094B2 (en) Inverter control device
JP5542609B2 (en) Reactive power compensator
JP5365058B2 (en) Control method of converter
JPWO2008139518A1 (en) Power converter
EP2763301B1 (en) Power converter control method
JP5359245B2 (en) Motor drive device
JP6369517B2 (en) Control device for power converter
JP6035976B2 (en) Control device for power converter
JP5888074B2 (en) Power converter
JPH09215398A (en) Inverter controller
JP5591215B2 (en) Power converter
JP5928216B2 (en) Inverter control device
JP5230682B2 (en) Control device for synchronous motor
JP5361452B2 (en) Sensorless control device for synchronous motor
Hinkkanen et al. Control of induction motor drives equipped with small DC-link capacitance
JP6437807B2 (en) Control circuit for controlling inverter circuit and inverter device provided with the control circuit
JP6146511B2 (en) Inverter control device
WO2021079919A1 (en) Power conversion device
JP5862690B2 (en) Control device for motor drive device and motor drive system
JP5961949B2 (en) Power converter
JP2017017918A (en) Control apparatus of rotating machine driving device
JP6340970B2 (en) Control device
JP5862691B2 (en) Control device for motor drive device and motor drive system
JP5990970B2 (en) Motor drive device

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20160428

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20170127

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20170207

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20170418

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20170501

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 6146511

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees