JP6403835B1 - 同期機制御装置およびその制御方法 - Google Patents
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Abstract
Description
この発明の実施の形態1および2による同期機制御装置を含む同期機制御システムの一例を示す構成図である。同期機制御システムは、直流電源DCPSと、同期機制御装置SCD1、例えば2つの同期機1,2を含む。
同期機制御装置SCD1は、インバータ11、11aと、コンバータ12と、制御部13から構成される。
コンバータ12は、直流電源DCPSの直流電圧を昇圧して、インバータ11、11aに供給する。コンバータ12は、スイッチ素子14g、14h、と、ダイオード15g、15hbと、C1コンデンサ17aと、C2コンデンサ17bと、リアクトル18と、放電抵抗19から構成される。
C2コンデンサ17bは、インバータ11、11aの端子間電圧を平滑化する。
放電抵抗19は、同期機制御装置SCD1の動作停止時にC2コンデンサ17bの電荷を放電するために入れられている。
制御部13の演算処理部分は、ソフトウェアで構成する場合には、後述する各機能を実行するプログラムおよび各機能を実行するのに必要な各種データを記憶したメモリと、メモリに格納されたプログラムおよび各種データに従って処理を行うプロセッサからなるコンピュータで構成され得る。ハードウェアで構成する場合には、各種機能を実行する1つまたは複数のディジタル回路で構成され、付随する各種データはディジタル回路に予め組み込んでおく。
C2コンデンサ17bの電圧、
同期機1の三相電流、
同期機1角度検出器出力電圧、
同期機1トルク指令
より、トルク指令通りの実トルクが同期機1から出力されるよう、スイッチON/OFF信号1を生成する。
C2コンデンサ17bの電圧、
同期機2の三相電流、
同期機2角度検出器出力電圧、
同期機2トルク指令
より、トルク指令通りの実トルクが同期機2から出力されるよう、スイッチON/OFF信号2を生成する。
同期機1トルク指令、
同期機1回転速度、
同期機2トルク指令、
同期機2回転速度、
C2コンデンサ電圧
を用いて、C2コンデンサ電圧の目標値を算出する。また、C2コンデンサ17bの電圧の実値が目標値と一致するよう、スイッチON/OFF信号3を生成する。
同期機1回転速度、
同期機2回転速度、
同期機1トルク指令、
同期機2トルク指令、
C2コンデンサ電圧、
統合動作許可指令
を入力とする。
同期機1回転速度は第1の角度・回転速度演算部101から得られ、
同期機2回転速度は第2の角度・回転速度演算部101aから得られ、
同期機1トルク指令と同期機2トルク指令と統合動作許可指令は同期機制御装置SCD1外部から得られ、
C2コンデンサ電圧は図示を省略して電圧検出器より得られる。
インバータ1動作許可指令、
インバータ1強制モード、
インバータ1強制指令、
インバータ2動作許可指令、
インバータ2強制モード、
インバータ2強制指令、
コンバータ動作許可指令
を算出する。
C2コンデンサ電圧が閾値1以上または統合動作許可指令:禁止の場合、
インバータ1動作許可指令:禁止、
インバータ2動作許可指令:禁止、
コンバータ動作許可指令:禁止
を出力する。
一方、C2コンデンサ電圧が閾値1未満かつ統合動作許可指令:許可の場合、
インバータ1動作許可指令:許可、
インバータ2動作許可指令:許可、
コンバータ動作許可指令:許可
を出力する。
但し、C2コンデンサ電圧が閾値1以上または統合動作許可指令:禁止の状態から、C2コンデンサ電圧が閾値1未満かつ統合動作許可指令:許可の状態に切り替わった際、一定の条件が成立した場合、一定時間経過してからコンバータ動作許可:禁止から許可に切り替える。詳細は、後述する図3を用いて説明する。
同期機1三相電流、
同期機1トルク指令、
C2コンデンサ電圧、
同期機1角度、
同期機1回転速度、
インバータ1動作許可指令、
インバータ1強制モード、
インバータ1強制指令
より、スイッチON/OFF信号1を生成する。
同期機1三相電流は電流検出器16から得られ、
同期機1トルク指令は同期機制御装置SCD1外部から得られ、
C2コンデンサ電圧は図示を省略した電圧検出器から得られ、
同期機1角度と同期機1回転速度は第1の角度・回転速度演算部101から得られ、
インバータ1動作許可指令とインバータ1強制モードとインバータ1強制指令は統合制御部102から得られる。
一方、インバータ1動作許可指令:許可かつインバータ1強制モード:OFFの場合、同期機1トルク指令通りの実トルクが同期機1から出力されるよう、
同期機1三相電流、
C2コンデンサ電圧、
同期機1角度、
同期機1回転速度
を用いて、スイッチON/OFF信号1を生成する。
また、インバータ1動作許可指令:許可かつインバータ1強制モード:ONの場合、インバータ1強制指令通りの実トルクが同期機1から出力されるよう、
同期機1三相電流、
C2コンデンサ電圧、
同期機1角度、
同期機1回転速度
を用いて、スイッチON/OFF信号1を生成する。
同期機2三相電流、
同期機2トルク指令、
C2コンデンサ電圧、
同期機2角度、
同期機2回転速度、
インバータ2動作許可指令、
インバータ2強制モード、
インバータ2強制指令
より、スイッチON/OFF信号2を生成する。
同期機2三相電流は電流検出器16から得られ、
同期機2トルク指令は同期機制御装置SCD1外部から得られ、
C2コンデンサ電圧は図示を省略した電圧検出器から得られ、
同期機2角度と同期機2回転速度は第2の角度・回転速度演算部101aから得られ、
インバータ2動作許可指令とインバータ2強制モードとインバータ2強制指令は統合制御部102から得られる。
インバータ制御部103aは、インバータ2動作許可指令:禁止の場合、スイッチON/OFF信号2を:OFFに固定する。
一方、インバータ2動作許可指令:許可かつインバータ1強制モード:OFFの場合、同期機2トルク指令通りの実トルクが同期機2から出力されるよう、
同期機2三相電流、
C2コンデンサ電圧、
同期機2角度、
同期機2回転速度
を用いて、スイッチON/OFF信号2を生成する。
また、インバータ2動作許可指令:許可かつインバータ2強制モード:ONの場合、インバータ2強制指令通りの実トルクが同期機2から出力されるよう、
同期機2三相電流、
C2コンデンサ電圧、
同期機2角度、
同期機2回転速度
を用いて、スイッチON/OFF信号2を生成する。
C1コンデンサ電圧、
C2コンデンサ電圧、
同期機1トルク指令、
同期機1回転速度、
同期機2トルク指令、
同期機2回転速度、
コンバータ動作許可指令
から、スイッチON/OFF信号3を生成する。
C1コンデンサ電圧とC2コンデンサ電圧は図示を省略した電圧検出器から得られ、
同期機1トルク指令と同期機2トルク指令は同期機制御装置SCD1外部から得られ、
同期機1回転速度は第1の角度・回転速度演算部101から得られ、
同期機2回転速度は第2の角度・回転速度演算部101aから得られ、
コンバータ動作許可指令は統合制御部102から得られる。
一方、コンバータ動作許可指令:許可の場合、
C1コンデンサ電圧、
同期機1トルク指令、
同期機1回転速度、
同期機2トルク指令、
同期機2回転速度
よりC2コンデンサ電圧の目標値を算出し、その目標値通りのC2コンデンサ電圧になるよう、C1コンデンサ電圧、C2コンデンサ電圧を用いてスイッチON/OFF信号3を生成する。
C2コンデンサ電圧が閾値1以上または統合動作許可指令:禁止になった場合、ステップS101からステップS109までの動作を行う。ここで、閾値1は例えば、スイッチ素子14a、14b、14c、14d、14e、14f、14g、14hの耐圧電圧、ダイオード15a、15b、15c、15d、15e、15f、15g、15hの耐圧電圧、C1コンデンサ17の耐圧電圧、C2コンデンサの耐圧電圧の内、最も低い値に設定する。
インバータ1動作許可指令:禁止、
インバータ2動作許可指令:禁止、
コンバータ動作許可指令:禁止
に切り替え、ステップS102に進む。
ステップS104において、電力演算値が閾値3以上であればステップS105に進み、電力演算値が閾値3未満であればステップS106に進む。
閾値3としては、例えば0W[ワット]を設定してもよい。また、例えば、C2コンデンサ電圧が閾値2の時点からインバータ11と、インバータ11aが電力演算値α(α<0W[ワット])で一定時間動作した際、C2コンデンサ電圧が閾値1以内に収まる最小のαを設定値としてもよい。また、電力演算値は例えば以下のように演算する。例えば、
同期機1回転速度、
同期機1トルク指令、
同期機2回転速度、
同期機2トルク指令
より以下の式(1)より算出してもよい。
+(同期機2回転速度)×(2π/60)×(同期機2トルク指令)
(1)
+(同期機2回転速度)×(2π/60)×(同期機2トルク指令)
+(同期機1の損失)+(インバータ11の損失)
+(同期機2の損失)+(インバータ11aの損失)
(2)
インバータ1動作許可指令、
インバータ2動作許可指令、
コンバータ動作許可指令
を許可に切り替え、処理を終了する。
ステップS106において、
インバータ1強制指令、インバータ2強制指令をONに切り替え、
インバータ1動作許可指令、インバータ2動作許可指令を許可に切り替える。
またインバータ1強制指令、インバータ2強制指令を出力する。
+(同期機2回転速度)×(2π/60)×(インバータ2強制指令)
(3)
インバータ1動作許可指令:許可に切り替えてから、インバータ強制指令通りの実トルクが出力されるようになるまでかかる時間と、
インバータ2動作許可指令:許可に切り替えてから、インバータ強制指令通りの実トルクが出力されるようになるまでかかる時間
の内、大きな値の方を設定する。
ステップS109において、一定時間待機し、ステップS110に進む。ここで、待機時間の設定は、例えばコンバータ12が、C2コンデンサ電圧が指令通りの値になるまでにかかる時間に設定する。また、C2コンデンサ電圧がC1コンデンサ電圧以下の場合は、例えば、スイッチ素子14gがON状態固定になり、かつスイッチ素子14hがOFF状態固定になるまでにかかる時間に設定する。
同期機1回転速度、
同期機1トルク指令、
同期機2回転速度、
同期機2トルク指令
の値に依らず、まず、インバータ11、11aを回生禁止状態で動作させ、その後、コンバータ12を動作させる。インバータ11、11aが回生動作できるようになるのは、コンバータ12動作開始後となるため、その分だけ動作再開が遅れることになる。
以上のように、実施の形態1の同期機制御装置では、同期機の動作開始時、確実に動作を開始させることと、動作開始にかかる時間を短縮させることを両立することができる。
上記実施の形態1の同期機制御装置は、ステップS104で算出される電力演算値が閾値3以上の場合、
インバータ1動作許可指令、
インバータ2動作許可指令、
コンバータ動作許可指令
を同時に許可に切り替える。そのため、コンバータ12の動作が、インバータ11、インバータ11aの動作よりも早く始まる可能性がある。ここで、直流電源DCPSが満充電状態で、同期機1または同期機2が高回転速度で動作している場合、インバータ11またはインバータ11aが全波整流状態になり、直流電源DCPSに回生電流が流れ、直流電源DCPSが損傷する恐れがある。
電力演算値が閾値3未満、または
同期機1回転速度が閾値4以上、または
同期機2回転速度が閾値5以上
の場合ステップS106に進み、条件が成立しない場合はステップS105に進む。
閾値5は、例えば同期機2の回転によって発生する誘起電圧が直流電源DCPSの電圧を上回る回転速度に設定する。
本実施の形態2の同期機制御装置は、同期機1、同期機2の回転速度がそれぞれの閾値以上の場合、インバータ11、インバータ11aの動作を開始させてから、コンバータ12の動作を開始する。よって、本実施の形態1の同期機制御装置のように、インバータ11、インバータ11aの動作よりもコンバータ12の動作が早く始まり、直流電源2に回生電流が流れ、直流電源DCPSが損傷することを防止することができる。
以上のように、実施の形態2の同期機制御装置では、同期機の動作開始時、直流電源に回生電流が流れ、直流電源を損傷することを防止することができる。
13 制御部、14a−14j スイッチ素子、15a−15j ダイオード、
16a、16b、16c 電流検出部、17a−17c コンデンサ、
18、18a リアクトル、19 放電抵抗、101 第1の角度・回転速度演算部、
101a 第2の角度・回転速度演算部、102 統合制御部、
103、103a インバータ制御部、104 コンバータ制御部。
Claims (4)
- 直流電圧を昇圧するコンバータと、
昇圧した直流電圧を交流電圧に変換して同期機に電力を供給する1つ以上のインバータと、
前記コンバータと前記1つ以上のインバータを制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は前記コンバータと前記1つ以上のインバータが動作を開始する際に前記コンバータと前記インバータの動作開始順を切り替える統合制御部を含み、
前記統合制御部は、前記コンバータと前記1つ以上のインバータを動作を開始させる際に、
1つ以上のインバータの電力演算値が閾値以上となるように動作させた後にコンバータの動作を開始させるという第1の動作開始順と、
1つ以上のインバータとコンバータを同時に動作を開始させるという第2の動作開始順と、
で切り替えて制御を行う、同期機制御装置。 - 前記統合制御部は、前記同期機の回転速度とトルク指令から演算される電力演算値に従って前記第1の動作開始順と前記第2の動作開始順を切り替える、請求項1に記載の同期機制御装置。
- 前記統合制御部は、前記同期機の回転速度とトルク指令から演算される電力演算値と、前記同期機の回転速度に従って前記第1の動作開始順と前記第2の動作開始順を切り替える、請求項1に記載の同期機制御装置。
- 直流電圧を昇圧するコンバータと、昇圧した直流電圧を交流電圧に変換して同期機に電力を供給する1つ以上のインバータと、を備えた同期機制御装置において、
前記コンバータと前記1つ以上のインバータが動作を開始する際に動作開始順を、
1つ以上のインバータの電力演算値が閾値以上となるように動作させた後にコンバータの動作を開始させるという第1の動作開始順と、
1つ以上のインバータとコンバータを同時に動作を開始させるという第2の動作開始順と、
で切り替えて制御を行う、同期機制御装置の制御方法。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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