JP6627702B2 - Control device for power converter - Google Patents
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Description
本発明は、電力変換器の制御装置に関する。 The present invention relates to a control device for a power converter.
従来、インバータ等の電力変換器により交流電動機等の負荷に電力を供給する装置において、電力変換器の直流側に配置されるLCフィルタ回路に電気振動が発生し、結果電力変換器の電圧も振動してしまい負荷の制御が不安定化することが知られている。そこで、特許文献1の交流電動機の制御装置では、コンデンサ電圧の変動割合を算出し、その変動割合に応じてダンピング操作等によりベクトル制御部の電流指令、あるいはトルク指令を操作し、コンデンサの電圧変動に対して、変動を抑制する方向にインバータの電流が変化するように制御する手法が開示されている。
Conventionally, in a device that supplies power to a load such as an AC motor using a power converter such as an inverter, electric vibration occurs in an LC filter circuit arranged on the DC side of the power converter, and as a result, the voltage of the power converter also oscillates. It is known that the load control becomes unstable. Therefore, the control device for an AC motor disclosed in
しかし、特許文献1の手法ではコンデンサの電圧変動に対して常に補償器が動作してしまい、電圧変動がそのままトルクリプルとなる問題がある。例えば自動車の電動パワーステアリングといった低トルクリプルが要求されるような交流電動機の制御装置に適用した場合には、運転者に不快感を与える。
However, the method of
本発明は、このような点に鑑みて創作されたものであり、コンデンサの電圧変動に対し、交流電動機のトルクリプルを抑制できる制御装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of such a point, and an object of the present invention is to provide a control device that can suppress torque ripple of an AC motor with respect to voltage fluctuation of a capacitor.
本発明は、直流電源(2)側にインダクタンス成分(3)とコンデンサ(4)を有する電力変換器(44)の制御装置(100、200)に係る発明である。この電力変換器の制御装置は、出力電圧演算部(10、11)と、直流電圧検出部(50)と、電流検出部(51)と、電力演算部(20)と、出力補正部(23、24)と、基準電圧演算部(21)と、を備える。 The present invention relates to a control device (100, 200) for a power converter (44) having an inductance component (3) and a capacitor (4) on the DC power supply (2) side. The control device for the power converter includes an output voltage calculation unit (10, 11), a DC voltage detection unit (50), a current detection unit (51), a power calculation unit (20), and an output correction unit (23). , 24) and a reference voltage calculator (21).
出力電圧演算部は、電力変換器に出力する出力電圧指令値(Vd*、Vq*)を演算する。
直流電圧検出部は、コンデンサの両端電圧、つまり電力変換器入力電圧(Vinv)を検出する。
電流検出部は、電力変換器に流れる電流(Iinv)を検出する。
電力演算部は、電力変換器の入力電力(Pinv)を算出する。
出力補正部は、出力電圧指令値あるいは出力電圧演算部の演算過程において制御目標とされる指令値(ω*)の少なくとも一方の値を補正対象指令値として補正可能である。
基準電圧演算部(21)は、直流電源から電力変換器までの回路インピーダンス(−r)と電力変換器の入力電力とから基準電圧(Vref)を算出する。
The output voltage calculator calculates an output voltage command value (Vd * , Vq * ) to be output to the power converter.
The DC voltage detector detects a voltage across the capacitor, that is, a power converter input voltage (Vinv).
The current detector detects a current (Iinv) flowing through the power converter.
The power calculation unit calculates the input power (Pinv) of the power converter.
The output correction unit can correct at least one of the output voltage command value and the command value (ω * ) to be a control target in the calculation process of the output voltage calculation unit as a correction target command value.
The reference voltage calculator (21) calculates a reference voltage (Vref) from the circuit impedance (-r) from the DC power supply to the power converter and the input power of the power converter.
出力補正部は、電力変換器入力電圧が基準電圧以下の場合、電力変換器入力電圧の変動を抑制する方向に電力変換器を流れる電流が変化するように補正対象指令値を補正する。また、電力変換器入力電圧が基準電圧よりも大きい場合、補正対象指令値を維持する。 When the input voltage of the power converter is equal to or lower than the reference voltage, the output correction unit corrects the correction target command value so that the current flowing through the power converter changes in a direction to suppress the fluctuation of the input voltage of the power converter. When the power converter input voltage is higher than the reference voltage, the correction target command value is maintained.
電力変換器入力電圧が基準電圧以下の場合、その電圧変動は発散、発振していく方向にあり、その補正を行わない場合、電動機の制御も不安定化してしまう。逆に、電力変換器入力電圧が基準電圧よりも大きい場合は、電圧の変動は安定化する方向にある。 When the input voltage of the power converter is equal to or lower than the reference voltage, the voltage fluctuation diverges and oscillates, and if the correction is not performed, the control of the motor becomes unstable. Conversely, when the power converter input voltage is higher than the reference voltage, the voltage fluctuation tends to stabilize.
そのため、電力変換器入力電圧が基準電圧を下回る場合には、電力変換器入力電圧と基準電圧との偏差をもとに、変動が抑制される方向に電力変換器に流れる電流が変化するよう、出力補正部は出力電圧指定値、あるいは出力電圧演算部の演算過程において制御目標とされる指令値を補正する。
一方、電力変換器入力電圧が基準電圧を上回り、電圧の変動が安定化しているとき、出力補正部は補正を行わない。
これにより、電力変換器にかかる電圧の変動に対して常に補正を行う特許文献1の従来技術に比べ、交流電動機のトルクリプルを低減することができる。
Therefore, when the power converter input voltage is lower than the reference voltage, based on the difference between the power converter input voltage and the reference voltage, the current flowing through the power converter changes in a direction in which the fluctuation is suppressed, The output correction unit corrects a specified output voltage value or a command value to be a control target in a calculation process of the output voltage calculation unit.
On the other hand, when the input voltage of the power converter exceeds the reference voltage and the fluctuation of the voltage is stabilized, the output correction unit does not perform the correction.
Thereby, the torque ripple of the AC motor can be reduced as compared with the related art of
以下、本発明の電力変換器の制御装置が交流電動機を制御する複数の実施形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, a plurality of embodiments in which a control device for a power converter of the present invention controls an AC motor will be described with reference to the drawings.
(第1実施形態)
本実施形態の電力変換制御器の制御装置100を利用した、交流電動機の制御について、説明する。「電力変換器の制御装置」としてのインバータ制御装置100は、例えば、動力源としてエンジン及び交流電動機を備えるハイブリッド車両において、交流電動機の駆動を制御するものである。
図1に示すように、「電力変換器」としてのインバータ44は電源主回路1と接続している。
(1st Embodiment)
Control of an AC motor using the
As shown in FIG. 1, an
図2にモデル化した電源主回路1を示す。電源主回路1は直流電源2、外部からのノイズの流入を防止し、且つ、スイッチング動作による高調波電流が電源側に流出するのを抑制するために、インダクタンス成分3とコンデンサ4とからなるLCフィルタ回路を有している。直流電源2は電源内部抵抗5を有し、インダクタンス成分3は抵抗成分7を有している。図2のコンデンサ内構成図が示すように、コンデンサ4は容量成分9と等価直列抵抗成分(ESR)6とを有している。
FIG. 2 shows a modeled power supply
容量成分9と等価直列抵抗成分(ESR)6とを含めたコンデンサ4の両端電圧、つまりインバータにかかる電圧Vinvがインバータ44の入力部にかかるインバータ入力電圧である。インバータ44から出力される交流電圧により、交流電動機55が駆動される。交流電動機55の制御はベクトル制御を用いた電流フィードバック制御方式により行われる。
The voltage across the capacitor 4 including the
次に、ベクトル制御について説明する。ベクトル制御とは交流電動機の二次磁束軸に一致した軸をd軸とし、前記d軸に直交する軸をq軸と定義されたdq軸回転座標系上で交流電動機の制御を行うものである。まず、本実施形態の主要部である、出力補正部23以外の部分について説明する。
Next, the vector control will be described. The vector control is to control the AC motor on a dq-axis rotating coordinate system in which an axis coinciding with the secondary magnetic flux axis of the AC motor is defined as a d-axis, and an axis orthogonal to the d-axis is defined as a q-axis. . First, parts other than the
出力電圧演算部10は、例えば図示しない上位の制御部で生成されるトルク指令に基づいて演算された電流指令値I*を入力とする。I*は電流dq軸換算部25にて、d軸電流指令値Id*とq軸電流指令値Iq*に変換される。減算器26において、フィードバックされるdq軸電流検出値Id、Iqをdq軸の電流指令値Id*、Iq*から減算してdq軸電流偏差を算出する。
The
電流制御器27は、dq軸電流検出値Id,Iqをそれぞれ電流指令値Id*、Iq*に追随させるように、PI制御等によって、dq軸電圧指令値Vd*、Vq*を生成する。
The
2相3相変換部41は、後述する出力補正部23によって補正された出力電圧指令値Vd**、Vq**を、三相電圧指令値Vu*、Vv*、Vw*に変換する。三相出力電圧指令値Vu*、Vv*、Vw*に基づくインバータ44のスイッチング状態の操作については、例えば周知のPWM制御による。
The two-phase / three-
インバータ44がPWM制御により所望の三相交流電圧Vu,Vv、Vwを交流電動機に印加することによって、電流指令値I*に応じた出力がされるように、交流電動機の駆動が制御される。
3相2相変換部42には、インバータ44から交流電動機55へ接続される電力線に設けられた電流センサ52から相電流検出値が入力される。本実施形態ではV相、W相に設けられた電流センサからV相電流Iv、W相電流Iwの検出値が入力され、残るU相の電流Iuをキルヒホッフの法則に基づいて推定している。他の実施形態では三相の電流を検出してもよいし、あるいは一相の電流から他の二相の電流を推定する技術を採用してもよい。3相2相変換部42は、得られた三相電流検出値Iu,Iv,Iwをdq軸電流検出値Id,Iqにdq変換し、減算器26にフィードバックしている。これらが一般的なベクトル制御を用いた電流フィードバック制御方式による電動機の駆動方法である。
また、インバータ制御装置100は、電力演算部20、基準電圧演算部21、減算器22を含む。それらの構成及び作用は、次のフローチャートにおいて説明する。
When the
The three-phase / two-
Further, the
次に、出力補正部23について説明する。出力補正部23が補正量を導出するまでの方法は、図3の出力補正フローチャートにしたがって説明する。以下、補正量導出の各ステップをSと略す。
S101において、電力演算部20は、インバータ44にかかるインバータ入力電圧Vinvとインバータ電流Iinvの取得を行う。インバータ入力電圧Vinvは直流電圧検出部50、インバータ電流Iinvは電流検出部51から求められる。
S102において、電力演算部20は、インバータ電流Iinvとインバータ入力電圧Vinvとを乗じてインバータ入力電力Pinvを算出する。
Next, the
In S101, the
In S102, the
S103において、基準電圧演算部21は、回路インピーダンスとインバータ入力電圧Pinvより基準電圧Vrefを算出する。算出方法の詳細については後述する。
S104において、減算器22は基準電圧Vrefとインバータ入力電圧Vinvとの偏差を算出する。出力補正部23は偏差に定数Kを乗じて、補正電圧量を演算する。算出方法の詳細については後述する。
S105において、加算器28は、補正電圧を出力電圧指令値Vd*、Vq*に加算して、補正後の出力電圧指令値Vd**、Vq**を生成する。補正方法の詳細については後述する。
以上、出力補正フローチャートの概要について説明した。
In S103, the
In S104, the
In S105, the
The outline of the output correction flowchart has been described above.
次に、前述のS103における、基準電圧Vrefの詳細な導出方法について説明する。直流電源2からインバータ44までの等価回路1は図2に示す通りである。まず、等価回路1のインピーダンスと電力との関係を求める。インバータ44は定出力制御をするため、インバータ入力電圧Vinvとインバータ電流Iinvとインバータ入力電力Pinvとの関係は、式(1)にて表される。
Next, a detailed method for deriving the reference voltage Vref in S103 will be described. The
次に、入力をVb(s)、出力をVinv(s)とした等価回路1の伝達関数を求める。
キルヒホッフの電流、電圧則から、等価回路の電力バランスを時間tの関数で表した電源2の電源電圧Vb(t)と、等価直列抵抗6を除いた容量成分9のみにかかる電圧Vc(t)と、回路電流Ib(t)との関係は式(3)、式(4)、式(5)のように求められる。
Next, the transfer function of the
From Kirchhoff's current and voltage rules, the power supply voltage Vb (t) of the
式(6)の導出は、例えば、非特許文献1に参照される通りである。
[非特許文献1]
直流給電システムの発振条件・発振領域に関する解析 田中 徹、山崎 幹夫
信学技法 TECHNICAL REPORT OF IEICE 2004−07 P.23〜28
The derivation of equation (6) is as described in
[Non-Patent Document 1]
Analysis on Oscillation Conditions and Oscillation Region of DC Power Supply System Toru Tanaka, Mikio Yamazaki IEICE Technical Report 2004-07 23-28
このとき、推定インピーダンスZの値を式(7)のようにおく。
式(9)が成立するためには、回路インピーダンス「−r」が、r>−Rb−Rw、r>−Rcとなる必要がある。しかし、供給電力最大の法則を適用すると、これは成立しない。したがって、式(8)が成立するときのみ、インバータ入力電圧Vinvの変動は安定状態にある。 In order for the equation (9) to be satisfied, the circuit impedance “−r” needs to satisfy r> −Rb−Rw and r> −Rc. However, this does not hold when the law of maximum supply power is applied. Therefore, only when the equation (8) is satisfied, the fluctuation of the inverter input voltage Vinv is in a stable state.
ここで、式(1)と式(2)より、回路インピーダンス「−r」とインバータ入力電力Pinvとから基準電圧Vrefを以下のように求めることができる。 Here, from the equations (1) and (2), the reference voltage Vref can be obtained from the circuit impedance “−r” and the inverter input power Pinv as follows.
以上、基準電圧Vrefの算出に使用される回路インピーダンス「−r」の算出方法について説明した。
The method of calculating the circuit impedance “−r” used for calculating the reference voltage Vref has been described above.
前述のS104における補正電圧の導出について説明する。補正電圧を算出する際、インバータ入力電圧Vinvが基準電圧Vref以下の場合、減算器22は、インバータ入力電圧Vinvから基準電圧Vrefを減算して偏差(Vinv―Vref)を導出したのち、出力補正部23はその偏差に定数Kを乗じて、電圧補正値を生成する。電圧補正値Vdc、Vqcは負の値であり、補正後の出力電圧指令値Vd**、Vq**は補正前のVd*、Vq*よりも小さくなる。
また、インバータ入力電圧Vinvが基準電圧Vrefより大きい場合、電圧変動は安定領域にあるため、出力補正部23は、出力補正を行わないため、出力電圧指令値Vd*、Vq*の値は維持される。
The derivation of the correction voltage in S104 will be described. When calculating the correction voltage, if the inverter input voltage Vinv is equal to or lower than the reference voltage Vref, the
When the inverter input voltage Vinv is larger than the reference voltage Vref, the voltage fluctuation is in the stable region, and the
次にS105の補正方法について説明する。
式(2)に示すように、定出力動作における「dVinv/dIinv」は負性抵抗をしめしている。したがって、インバータ入力電圧Vinvが減少するとき、インバータ電流Iinvは増加している。ここで、インバータ電流Iinvを減少させることで、どのようにインバータ入力電圧Vinvが安定するかを説明する。2つの場合があるので、それぞれについて述べる。
Next, the correction method in S105 will be described.
As shown in the equation (2), “dVinv / dIinv” in the constant output operation indicates a negative resistance. Therefore, when the inverter input voltage Vinv decreases, the inverter current Iinv increases. Here, how the inverter input voltage Vinv is stabilized by reducing the inverter current Iinv will be described. Since there are two cases, each will be described.
(a)インバータ入力電圧Vinv、インバータ電流Iinvともに減少する場合
インバータ入力電圧Vinvの減少に伴い、インバータ電流Iinvが減少するので、「dVinv/dIinv」、すなわちr値は正となり、負性抵抗特性ではなくなる。そのため式(6)において右辺の各項は全て正となる。特性方程式の係数は全て同符号となり、安定条件は常に満たされるため、インバータ入力電圧Vinvの変動は安定する方向に向かう。
(A) When both the inverter input voltage Vinv and the inverter current Iinv decrease The inverter current Iinv decreases as the inverter input voltage Vinv decreases. Therefore, “dVinv / dIinv”, that is, the r value becomes positive, and the negative resistance characteristic becomes Disappears. Therefore, all the terms on the right side in the equation (6) are positive. All the coefficients of the characteristic equation have the same sign, and the stability condition is always satisfied, so that the fluctuation of the inverter input voltage Vinv tends to be stable.
(b)インバータ入力電圧Vinvが減少し、インバータ電流Iinvが増加する場合
インバータ入力電圧Vinvの減少割合に対し、インバータ電流Iinvの増加割合が相対的に補正前より小さくなる場合、「dVinv/dIinv」の絶対値、すなわちrの絶対値は大きくなり、式(8)の安定条件を満たしやすくなる。
(a)、(b)のどちらの補正量でも、インバータ電流Iinvの増加は補正前よりも低下するため、インバータ入力電圧Vinvの変動はより安定な方向に向かう。
(B) When the inverter input voltage Vinv decreases and the inverter current Iinv increases When the increase rate of the inverter current Iinv is relatively smaller than the decrease rate of the inverter input voltage Vinv, "dVinv / dIinv" , That is, the absolute value of r becomes large, and the stability condition of Expression (8) is easily satisfied.
In either of the correction amounts (a) and (b), the increase in the inverter current Iinv is smaller than before the correction, and thus the fluctuation of the inverter input voltage Vinv tends to be more stable.
図4に本実施形態を実施したときと、しないときのインバータの入力電力変動のシミュレーション結果を示す。基準電圧Vrefはインバータにかかる電圧変動が安定化するか否かのしきい電圧であり、図4(a)は、Vinvが、基準電圧Vrefを中心として上下に変動した場合を示している。図4(b)に示す従来法ではインバータにかかる電圧の変動に対して常に出力補正が働いた結果、電源系が安定となる領域でも補正してしまい全体としてインバータ電力(≒交流電動機トルク)が大きくなっている。一方、図4(c)のように本実施形態を実施したときは、電源系が安定となる領域では出力補正を行わず、不安定となるハッチ部分の領域でのみ補正している。この為、従来法と比較してトルクリプルを半減する事ができている。 FIG. 4 shows simulation results of the input power fluctuation of the inverter when this embodiment is performed and when it is not performed. The reference voltage Vref is a threshold voltage for determining whether or not the voltage fluctuation applied to the inverter is stabilized. FIG. 4A shows a case where Vinv fluctuates up and down around the reference voltage Vref. In the conventional method shown in FIG. 4B, the output correction is always performed for the voltage fluctuation applied to the inverter. As a result, the correction is performed even in a region where the power supply system becomes stable, and the inverter power (≒ AC motor torque) is reduced as a whole. It is getting bigger. On the other hand, when the present embodiment is implemented as shown in FIG. 4C, the output correction is not performed in the region where the power supply system is stable, but is corrected only in the region of the hatch portion where the power system becomes unstable. Therefore, the torque ripple can be reduced by half as compared with the conventional method.
以上のように、Vinvの変動が不安定になっても出力補正を行うことで、インバータの出力を安定させて制御することが可能となる。出力補正はインバータ入力電圧Vinvが基準電圧Vrefよりも低い方向に変動した場合にのみ行うので、インバータ入力電圧Vinvの変動に対して常に補正を行う従来技術に比べ、トルクリプルを低減することができる。 As described above, even if the fluctuation of Vinv becomes unstable, it is possible to stably control the output of the inverter by performing the output correction. Since the output correction is performed only when the inverter input voltage Vinv fluctuates in a direction lower than the reference voltage Vref, the torque ripple can be reduced as compared with the related art in which the fluctuation of the inverter input voltage Vinv is always corrected.
出力補正部23により補正された出力電圧指令値Vd**、Vq**は補正前の出力電圧指令値Vd*、Vq*よりも小さくなっている。そのため交流電動機に流れる実電流値Id、Iqは電流指令値Id*、Iq*よりも小さくなる。ここで、電流フィードバック制御によって、電流指令値Id*、Iq*に実電流値Id,Iqを追従させようとすると、出力電圧指令値Vd*、Vq*は大きくなるように電流制御器27により増加補正される。Vd*、Vq*が増加補正されると、インバータ電流Iinvは増加する。したがって、「dVinv/dIinv」の値は小さくなり、rの絶対値も小さくなるため、式(8)を満たしにくくなり、Vinvの変動は安定化させることができない。
The output voltage command values Vd ** and Vq ** corrected by the
そのため出力補正部23は電流制御器27が電流フィードバック制御によって電圧を増加させる補正値よりも大きな負の電圧補正値を作成するように、定数Kの値等を設定するのが好ましい。これにより、インバータ電流Iinvを効果的に減少できるので、インバータ入力電圧Vinv変動の不安定化を解消できる。
Therefore, the
一般的に電流制御系の制御可能周波数よりも、インバータ入力電圧Vinv変動のLC共振周波数の方が高い場合が多い。そのとき、本実施形態のように、出力電圧指令値Vd*、Vq*に対して行う補正ならば周波数依存性がなく、補正が容易である。 Generally, the LC resonance frequency of the inverter input voltage Vinv fluctuation is often higher than the controllable frequency of the current control system. At this time, if the correction is performed on the output voltage command values Vd * and Vq * as in the present embodiment, there is no frequency dependency and the correction is easy.
ここで、式(8)よりVinvの変動が安定化するため成立する必要のある3つの不等式のうち2番目のものに注目する。2番目の式は以下のように表される。
電源電圧Vbが高い場合、一般的に等価回路1のコンデンサ容量成分Cは大きくなる。そのため式(11)の右辺第1項の絶対値が小さくなる。ゆえに、式(11)を満たすための回路インピーダンス「−r」は小さくてもよいことになる。言いかえれば、よりインバータ入力電圧Vinvの変動は安定化しやすくなる。
When the power supply voltage Vb is high, the capacitor capacitance component C of the
逆に電源電圧Vbが低いとインバータ入力電圧Vinvの変動は不安定化しやすくなる。そのため本制御装置は電源電圧が小さい電源系に採用するとより効果的である。たとえば、直流電源からインバータによってモータを駆動する自動車で直流電源が100V以下の低電圧の場合などに、本制御装置を採用することは好ましい。 Conversely, if the power supply voltage Vb is low, the fluctuation of the inverter input voltage Vinv tends to be unstable. Therefore, the present control device is more effective when employed in a power supply system having a small power supply voltage. For example, it is preferable to employ this control device when the DC power supply has a low voltage of 100 V or less in an automobile driven by an inverter from a DC power supply.
(第2実施形態)
図5に第2の実施形態の電力変換制御器の制御装置200を利用した交流電動機55の制御方法について説明する。各部の動作について説明するが、第2実施形態において第1実施形態と実質的に同一の構成には、同一の符号を付して説明を省略する。
(2nd Embodiment)
FIG. 5 illustrates a control method of the
出力電圧演算部11は、例えば図示しない上位の制御部で生成される角速度指令値ω*を入力とする。 The output voltage calculation unit 11 receives, for example, an angular velocity command value ω * generated by a higher-level control unit (not shown).
位置センサ53はたとえばレゾルバであり、交流電動機55のモータ位置θを取得する。微分器54はモータ位置θを微分して角速度実値ωに変換する。
The
速度指令補正部31は、後述する出力補正部24で算出された角速度補正量ωcと角速度指令値ω*と角速度実値ωより、新たな角速度指令値ω**を算出する。ω**から速度制御器32はトルク指令値T*を生成する。
The speed
T*を元に、トルク電流変換器33はトルク電流マップ等を参照し電流指令値I*を生成する。
Based on T * , the
インバータ44がPWM制御により生成した三相交流電圧Vu,Vv、Vwを交流電動機55に印加することによって、角速度指令値ω*に応じた出力がされるように、交流電動機55の駆動が制御される
出力補正部24の動作について説明する。
図3のS103までで示す基準電圧Vrefを作成するまでの動作は、第1実施形態と同一である。その後、基準電圧Vrefとインバータ入力電圧Vinvとを比較し、Vrefが大きければ、出力補正部24はその偏差からVinvの変動に対して変動が抑制される方向、すなわちIinvが減少する方向に変化するよう、角速度補正量ωcを生成し、速度指令補正部31にて角速度指令値ω*を補正する。
When the
The operation up to the generation of the reference voltage Vref shown up to S103 in FIG. 3 is the same as that of the first embodiment. Thereafter, the reference voltage Vref is compared with the inverter input voltage Vinv. If Vref is large, the
上述したように、第2実施形態では、出力電圧指令値Vd*、Vq*そのものではなく、出力電圧指令値Vd*、Vq*の演算過程において制御目標とされる指令値である角速度指令値ω*に対して出力補正をしている。 As described above, in the second embodiment, the output voltage command value Vd *, Vq * itself rather than the output voltage command value Vd *, the angular velocity command value ω is a command value as a control target in the calculation process of Vq * * The output is corrected for * .
このとき出力電圧演算部11の電流制御系の入力をdq軸電流指令値Id*、Iq*、出力をdq軸実電流値Id、Iqとした、閉ループの伝達関数は以下の式で求められる。 At this time, the input of the current control system of the output voltage calculation unit 11 is dq-axis current command values Id * and Iq * , and the output is the dq-axis actual current values Id and Iq, and the transfer function of the closed loop is obtained by the following equation.
したがって、インバータ入力電圧Vinv変動のLC共振周波数が高いと、角速度指令値ω*に対する補正では、インバータ入力電圧Vinv変動に対して効果的に制御できない。たとえば、自動車の駆動用モータの場合、LC共振周波数は数kHz〜十数kHzであるが、電流制御系の応答をその周波数で精度よく行うことは難しい。 Therefore, if the LC resonance frequency of the inverter input voltage Vinv fluctuation is high, the correction to the angular velocity command value ω * cannot effectively control the inverter input voltage Vinv fluctuation. For example, in the case of a motor for driving an automobile, the LC resonance frequency is several kHz to several tens kHz, but it is difficult to accurately perform the response of the current control system at that frequency.
このようなときでも、あらかじめ周波数ごとのゲイン、位相を測定しておいて、そのマップデータから補正量を導く等の手法によって、補正は可能である。 Even in such a case, the correction can be performed by measuring the gain and phase for each frequency in advance and deriving the correction amount from the map data.
(その他の実施形態)
(a)本実施形態では、出力電圧指令値Vd*、Vq*、角速度指令値ω*に出力補正を行う方式のみを開示したが、他にトルク指令値T*や電流指令値Id*、Iq*に対して出力補正を行うことも可能である。
(Other embodiments)
(A) In the present embodiment, only the method of performing the output correction on the output voltage command values Vd * , Vq * , and the angular speed command value ω * is disclosed. However, the torque command value T * , the current command values Id * , Iq It is also possible to perform output correction on * .
(b)本実施形態では、電力変換器44は直流電力を交流電力に変換するインバータとして説明したが、電力変換器は、インバータに限らず、直流電力を直流電力に変換するDCコンバータであってもよい。
(B) In the present embodiment, the
(c)本発明は、直流電源とコンデンサとの間に昇圧コンバータを含むシステムにも適用可能であるし、コンデンサ電圧がDCコンバータやエアコン等の他の電力源に供給されるシステムにも適用可能である。また、本実施形態の電力変換器は1つのみだが、複数の電力変換器が並列に接続されるシステムにも適用可能である。また、交流電動機以外の負荷にも適用可能である。
以上、本発明は上記実施形態にのみ限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において様々な形態で実施可能である。
(C) The present invention is applicable to a system including a boost converter between a DC power supply and a capacitor, and also applicable to a system in which a capacitor voltage is supplied to another power source such as a DC converter or an air conditioner. It is. In addition, although only one power converter is used in the present embodiment, the present invention can be applied to a system in which a plurality of power converters are connected in parallel. Further, the present invention can be applied to loads other than the AC motor.
As described above, the present invention is not limited to the above embodiment, and can be implemented in various forms without departing from the spirit of the invention.
3 リアクトル(インダクタンス成分) 4 コンデンサ
10、11 出力電圧演算部
20 電力演算部
21 基準電圧演算部
23、24 出力補正部
44 インバータ(電力変換器)
50 直流電圧検出部
51 電流検出部
100、200 インバータ制御装置(電力変換器の制御装置)
3 Reactor (Inductance Component) 4
50
Claims (4)
前記電力変換器に出力する出力電圧指令値(Vd*、Vq*)を演算する出力電圧演算部(10、11)と、
前記コンデンサの両端電圧である電力変換器入力電圧(Vinv)を検出する直流電圧検出部(50)と、
前記電力変換器に流れる電流(Iinv)を検出する電流検出部(51)と、
前記電力変換器の入力電力(Pinv)を算出する電力演算部(20)と、
前記出力電圧指令値あるいは前記出力電圧演算部の演算過程において制御目標とされる指令値(ω*)の少なくとも一方の値を補正対象指令値として補正可能な出力補正部(23、24)と、
前記直流電源から前記電力変換器までの回路インピーダンス(−r)と前記電力変換器の入力電力とから基準電圧(Vref)を算出する基準電圧演算部(21)と、
を備え、
前記出力補正部は、
前記電力変換器入力電圧が前記基準電圧以下に変動した場合、前記電力変換器入力電圧の変動を抑制する方向に前記電力変換器を流れる電流が変化するように前記補正対象指令値を補正し、
前記電力変換器入力電圧が前記基準電圧よりも大きく変動した場合、前記補正対象指令値を維持する電力変換器の制御装置。 A control device (100, 200) for a power converter (44) having an inductance component (3) and a capacitor (4) on a DC power supply (2) side,
An output voltage calculator (10, 11) for calculating an output voltage command value (Vd * , Vq * ) to be output to the power converter;
A DC voltage detector (50) for detecting a power converter input voltage (Vinv), which is a voltage across the capacitor;
A current detector (51) for detecting a current (Iinv) flowing through the power converter;
A power calculator (20) for calculating an input power (Pinv) of the power converter;
An output correction unit (23, 24) capable of correcting at least one of the output voltage command value and a command value (ω * ) to be a control target in a calculation process of the output voltage calculation unit as a correction target command value;
A reference voltage calculator (21) for calculating a reference voltage (Vref) from a circuit impedance (-r) from the DC power supply to the power converter and an input power of the power converter;
With
The output correction unit,
When the power converter input voltage fluctuates below the reference voltage, the correction target command value is corrected such that the current flowing through the power converter changes in a direction to suppress the fluctuation of the power converter input voltage,
A control device for a power converter that maintains the correction target command value when the power converter input voltage fluctuates more than the reference voltage.
前記出力電圧指令値と前記出力補正部の補正により低下した実値との偏差から演算される出力電圧の増加量よりも大きくなるように演算される請求項2に記載の電力変換器の制御装置。 The correction amount of the output voltage command value is
The control device for a power converter according to claim 2, wherein the control is performed so as to be larger than an increase amount of the output voltage calculated from a deviation between the output voltage command value and an actual value reduced by the correction of the output correction unit. .
前記直流電源から前記コンデンサまでの抵抗成分Rと、
前記コンデンサの等価直列抵抗成分Rcと、
前記直流電源から前記コンデンサまでの前記インダクタンス成分Lと抵抗成分Rとコンデンサ容量Cと前記コンデンサの前記等価直列抵抗成分Rcとから下式
のうちの最大値である請求項1〜3のいずれか1項に記載の電力変換器の制御装置。 The circuit impedance used for calculating the reference voltage is
A resistance component R from the DC power supply to the capacitor;
An equivalent series resistance component Rc of the capacitor;
From the inductance component L, the resistance component R, the capacitor capacitance C, and the equivalent series resistance component Rc of the capacitor from the DC power supply to the capacitor,
The control device for a power converter according to any one of claims 1 to 3, wherein the control value is a maximum value among the following.
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