JP6778085B2 - Power converter - Google Patents
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Description
本発明は、並列に接続された複数のインバータにより、直流電力を交流に変換して負荷に供給する電力変換装置に関する。 The present invention relates to a power conversion device that converts DC power into AC power and supplies it to a load by a plurality of inverters connected in parallel.
PWM(Pulse Width Modulation)制御される複数のインバータを並列に接続し、電源から出力された直流電力を各インバータで交流に変換して負荷に供給する電力変換装置がある。 There is a power conversion device in which a plurality of inverters controlled by PWM (Pulse Width Modulation) are connected in parallel, and DC power output from a power source is converted into alternating current by each inverter and supplied to a load.
図3は、従来の電力変換装置1Aの構成例を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a configuration example of the conventional
図3に示す電力変換装置1Aは、電源2と、リアクトル3a,3bと、コンデンサ4a,4bと、インバータ5a,5bと、電流センサ6a,6b,7a,7bと、回転数センサ8a,8bと、制御部10Aと、誘導機20a,20bとを備える。
The
リアクトル3aは、一端が直流電源である電源2の正極側に接続され、他端がインバータ5aに接続される。リアクトル3bは、一端が電源2の正極側に接続され、他端がインバータ5bに接続される。コンデンサ4aは、一端がリアクトル3aの他端に接続され、他端が電源2の負極側に接続される。コンデンサ4bは、一端がリアクトル3bの他端に接続され、他端が電源2の負極側に接続される。
One end of the
リアクトル3aおよびコンデンサ4aは、フィルタとして機能し、電源2から出力された直流電力を平滑化して、インバータ5aに出力する。リアクトル3bおよびコンデンサ4bは、フィルタとして機能し、電源2から出力された直流電力を平滑化して、インバータ5bに出力する。
The
インバータ5aは、電源2から出力された直流電力を交流電力(3相交流電力)に変換して、負荷である誘導機20aに供給する。インバータ5bは、電源2から出力された直流電力を交流電力(3相交流電力)に変換して、負荷である誘導機20bに供給する。
The
インバータ5a,5bはそれぞれ、図示は省略するが、直列に接続され、U相アームを構成する2つのスイッチング素子と、直列に接続され、V相アームを構成する2つのスイッチング素子と、直列に接続され、W相アームを構成する2つのスイッチング素子とを備える。U相アームを構成する2つのスイッチング素子の直列体、V相アームを構成する2つのスイッチング素子の直列体およびW相アームを構成する2つのスイッチング素子の直列体はそれぞれ、コンデンサ4aに並列に接続される。また、U相アームを構成する2つのスイッチング素子の接続点、V相アームを構成する2つのスイッチング素子の接続点およびW相アームを構成する2つのスイッチング素子の接続点はそれぞれ、誘導機20aに接続される。各相のアームを構成する6つのスイッチング素子のオン・オフを制御することで、3相交流電力を誘導機20aに出力することができる。
Although not shown, the
電流センサ6a,7aは、インバータ5aが誘導機20aに出力する3相出力電流Iu1,Iw1を検出し、検出結果を制御部10Aに出力する。電流センサ6b,7bは、インバータ5bが誘導機20bに出力する3相出力電流Iu2,Iw2を検出し、検出結果を制御部10Aに出力する。
The
回転数センサ8aは、誘導電動機20aの回転数を検出し、検出した回転数からモータ周波数ωm1を求めて、制御部10Aに出力する。回転数センサ8bは、誘導電動機20bの回転数を検出し、検出した回転数からモータ周波数ωm2を求めて、制御部10Aに出力する。
The
制御部10Aは、電流センサ6a,7aから入力された3相出力電流Iu1,Iw1および回転数センサ8aから入力されたモータ周波数ωm1などに基づき、インバータ5aを構成する各スイッチング素子のオン・オフを制御するゲート信号Gup1,Gun1,Gvp1,Gvn1,Gwp1,Gwn1を生成し、各スイッチング素子に出力する。また、制御部10Aは、電流センサ6b,7bから入力された3相出力電流Iu2,Iw2および回転数センサ8bから入力されたモータ周波数ωm2などに基づき、インバータ5bを構成する各スイッチング素子のオン・オフを制御するゲート信号Gup2,Gun2,Gvp2,Gvn2,Gwp2,Gwn2を生成し、各スイッチング素子に出力する。
The
次に、制御部10Aの構成について、図4を参照して説明する。
Next, the configuration of the
図4に示す制御部10Aは、電流指令生成部11と、すべり周波数演算部12a,12bと、加算器13a,13bと、積分器14a,14bと、3相−dq座標変換部15a,15bと、電流制御部16a,16bと、dq座標−3相変換部17a,17bと、キャリア信号生成器18a,18bと、ゲート信号生成部19a,19bとを備える。
The
すべり周波数演算部12a、加算器13a、積分器14a、3相−dq座標変換部15a、電流制御部16a、dq座標−3相変換部17a、キャリア信号生成器18aおよびゲート信号生成部19aは、インバータ5aに対応して設けられている。また、すべり周波数演算部12b、加算器13b、積分器14b、3相−dq座標変換部15b、電流制御部16b、dq座標−3相変換部17b、キャリア信号生成器18bおよびゲート信号生成部19bは、インバータ5bに対応して設けられている。
The slip
電流指令生成部11は、外部から入力されたトルク指令T*と磁束指令φ*とに基づき、励磁電流指令Id*およびトルク分電流指令Iq*を生成し、生成した励磁電流指令Id*およびトルク分電流指令Iq*を、すべり周波数演算部12a,12bと電流制御部16a,16bとに出力する。
The current command generation unit 11 generates the exciting current command Id * and the torque component current command Iq * based on the torque command T * and the magnetic flux command φ * input from the outside, and the generated exciting current command Id * and the torque. The minute current command Iq * is output to the slip
以下では、インバータ5aに対応する各構成について説明する。
Hereinafter, each configuration corresponding to the
すべり周波数演算部12aは、電流指令生成部11から入力された励磁電流指令Id*およびトルク分電流指令Iq*に基づき、すべり周波数指令ωs1を演算し、加算器13aに出力する。
The slip
加算器13aは、回転数センサ8aから入力されたモータ周波数ωm1と、すべり周波数演算部12aから入力されたすべり周波数指令ωs1とを加算してインバータ周波数ωi1を生成し、積分器14aに出力する。
The
積分器14aは、加算器13aから入力されたインバータ周波数ωi1を積分して位相θ1を求め、求めた位相θ1を3相−dq座標変換部15aおよびdq座標−3相変換部17aに出力する。
The integrator 14a integrates the inverter frequency ωi1 input from the
3相−dq座標変換部15aは、積分器14aから入力された位相θ1に基づき、電流センサ6a,7aから入力された3相出力電流Iu1,Iw1をdq座標系の電流である励磁電流Id1およびトルク分電流Iq1に変換し、電流制御部16aに出力する。
The three-phase −dq
電流制御部16aは、3相−dq座標変換部15aから入力された励磁電流Id1およびトルク分電流Iq1がそれぞれ、電流指令生成部11から入力された励磁電流指令Id*およびトルク分電流指令Iq*と一致するように、dq座標系の電圧指令であるd軸電圧指令Vd1*およびq軸電圧指令Vdq1*を生成する。なお、電流制御部16aは、例えば、PI(Proportional Integral)制御に基づき、d軸電圧指令Vd1*およびq軸電圧指令Vq1*を生成する。電流制御部16aは、生成したd軸電圧指令Vd1*およびq軸電圧指令Vq1*をdq座標−3相変換部17aに出力する。
In the
dq座標−3相変換部17aは、積分器14aから入力された位相θ1に基づき、電流制御部16aから入力されたd軸電圧指令Vd1*およびq軸電圧指令Vq1*を3相座標系の電圧指令である3相電圧指令Vu1*,Vv1*,Vw1*に変換し、ゲート信号生成部19aに出力する。
The dq coordinate-3
キャリア信号生成器18aは、インバータ5aで使用されるスイッチング素子のスイッチング周波数を決定するキャリア周波数およびその位相が入力され、入力されたキャリア周波数および位相に基づき、キャリア信号CS1を生成し、ゲート信号生成部19aに出力する。
The
ゲート信号生成部19aは、dq座標−3相変換部17aから入力された3相電圧指令Vu1*,Vv1*,Vw1*と、キャリア信号生成器18aから入力されたキャリア信号CS1とに基づき、インバータ5aの各スイッチング素子のオン・オフを制御するゲート信号Gup1,Gun1,Gvp1,Gvn1,Gwp1,Gwn1を生成し、各スイッチング素子に出力する。
The gate
次に、インバータ5bに対応する各構成について説明する。
Next, each configuration corresponding to the
すべり周波数演算部12bは、電流指令生成部11から入力された励磁電流指令Id*およびトルク分電流指令Iq*に基づき、すべり周波数指令ωs2を演算し、加算器13bに出力する。
The slip
加算器13bは、回転数センサ8bから入力されたモータ周波数ωm2と、すべり周波数演算部12bから入力されたすべり周波数指令ωs2とを加算してインバータ周波数ωi2を生成し、積分器14bに出力する。
The
積分器14bは、加算器13bから入力されたインバータ周波数ωi2を積分して位相θ2を求め、求めた位相θ2を3相−dq座標変換部15bおよびdq座標−3相変換部17bに出力する。
The integrator 14b integrates the inverter frequency ωi2 input from the
3相−dq座標変換部15bは、積分器14bから入力された位相θ2に基づき、電流センサ6b,7bから入力された3相出力電流Iu2,Iw2をdq座標系の電流である励磁電流Id2およびトルク分電流Iq2に変換し、電流制御部16bに出力する。
The three-phase −dq
電流制御部16bは、3相−dq座標変換部15bから入力された励磁電流Id2およびトルク分電流Iq2がそれぞれ、電流指令生成部11から入力された励磁電流指令Id*およびトルク分電流指令Iq*と一致するように、dq座標系の電圧指令であるd軸電圧指令Vd2*およびq軸電圧指令Vdq2*を生成する。なお、電流制御部16bは、例えば、PI制御に基づき、d軸電圧指令Vd2*およびq軸電圧指令Vq2*を生成する。電流制御部16bは、生成したd軸電圧指令Vd2*およびq軸電圧指令Vq2*をdq座標−3相変換部17bに出力する。
In the
dq座標−3相変換部17bは、積分器14bから入力された位相θ2に基づき、電流制御部16bから入力されたd軸電圧指令Vd2*およびq軸電圧指令Vq2*を3相座標系の電圧指令である3相電圧指令Vu2*,Vv2*,Vw2*に変換し、ゲート信号生成部19bに出力する。
The dq coordinate-3
キャリア信号生成器18bは、インバータ5bで使用されるスイッチング素子のスイッチング周波数を決定するキャリア周波数およびその位相が入力され、入力されたキャリア周波数および位相に基づき、キャリア信号CS2を生成し、ゲート信号生成部19bに出力する。
The
ゲート信号生成部19bは、dq座標−3相変換部17bから入力された3相電圧指令Vu2*,Vv2*,Vw2*と、キャリア信号生成器18bから入力されたキャリア信号CS2とに基づき、インバータ5bの各スイッチング素子のオン・オフを制御するゲート信号Gup2,Gun2,Gvp2,Gvn2,Gwp2,Gwn2を生成し、各スイッチング素子に出力する。
The gate
電力変換装置1Aにおいて、キャリア信号生成器18a,18bに入力されるキャリア周波数および位相が固定の場合、キャリア信号CS1,CS2は固定となるため、電源2側には、直流成分の他に、キャリア周波数に起因する周波数成分の電流(高調波)が多く流れる。非特許文献1によれば、電源2には、キャリア周波数を偶数倍した高調波と、キャリア周波数の奇数倍にインバータ周波数の3の奇数倍を加減した側帯高調波と、キャリア周波数の偶数倍にインバータ周波数の3の偶数倍を加減した側帯高調波とが発生する。これらの高調波が電源2に流れることで、障害が発生することがある。
In the
そこで、特許文献1には、キャリア信号を生成するためのキャリア周波数を時間的に変化させる技術が開示されている。キャリア周波数を時間的に変化させることで、特定の周波数成分の大きな高調波電流が流れることを防ぐことができる。
Therefore,
また、非特許文献2には、複数のインバータそれぞれに対応するキャリア信号に位相差を設ける方法が開示されている。キャリア信号に位相差を設けることで、各インバータから出力される高調波電流を打ち消し合い、低減することができる。
Further,
特許文献1に開示されている技術のように、時間的にキャリア周波数を変化させる場合、制御のサンプリング周期などが変わり、キャリア周波数を固定値とする場合と比べて、制御が複雑となる。
When the carrier frequency is changed over time as in the technique disclosed in
また、非特許文献2に開示されている技術のように、複数のインバータ間でキャリア信号の位相差を正確に設定することは困難である。
Further, it is difficult to accurately set the phase difference of the carrier signal between a plurality of inverters as in the technique disclosed in
本発明の目的は、上述した課題を解決し、制御の複雑化を招くことなく、複数のインバータから電源に大きな高調波電流が流れることを抑制することができる電力変換装置を提供することにある。 An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and to provide a power conversion device capable of suppressing a large harmonic current from flowing from a plurality of inverters to a power source without complicating control. ..
上記課題を解決するため、本発明に係る電力変換装置は、電源に並列に接続された複数のインバータにより前記電源から出力された直流電力を交流に変換する電力変換装置であって、トルク指令および磁束指令に基づき、励磁電流指令およびトルク分電流指令を生成する電流指令生成部と、前記電流指令生成部により生成された励磁電流指令およびトルク分電流指令に基づき、前記複数のインバータそれぞれに対する励磁電流指令およびトルク分電流指令を生成する電流指令補正部と、前記複数のインバータそれぞれに対応して設けられ、前記電流指令補正部により生成された、前記対応するインバータに対する励磁電流指令およびトルク分電流指令に基づき、前記対応するインバータのスイッチング素子を制御するゲート信号を生成する信号生成部と、を備え、前記電流指令補正部は、前記複数のインバータそれぞれに対する励磁電流指令およびトルク分電流指令を異ならせる。
To solve the above problems, a power conversion device according to the present invention is a power converter for converting direct current into alternating current power output from the power supply by a plurality of inverters connected in parallel to a power source, a torque command and An exciting current for each of the plurality of inverters based on a current command generator that generates an exciting current command and a torque component current command based on a magnetic flux command, and an exciting current command and a torque component current command generated by the current command generator. A current command correction unit that generates a command and a torque distribution current command, and an excitation current command and a torque distribution current command for the corresponding inverter that are provided corresponding to each of the plurality of inverters and are generated by the current command correction unit. Based on the above, the signal generation unit for generating a gate signal for controlling the switching element of the corresponding inverter is provided, and the current command correction unit makes the exciting current command and the torque component current command for each of the plurality of inverters different. ..
また、本発明に係る電力変換装置において、前記信号生成部はそれぞれ、前記対応するインバータに対する励磁電流指令およびトルク分電流指令に基づき、すべり周波数を演算するすべり周波数演算部と、前記すべり周波数演算部により演算されたすべり周波数と、前記対応するインバータが駆動するモータのモータ周波数とを加算して前記対応するインバータのインバータ周波数を生成する加算器と、前記加算器により生成されたインバータ周波数を積分して位相を求める積分器と、前記積分器により求められた位相に基づき、前記対応するインバータの3相出力電流をdq座標系に変換した励磁電流およびトルク分電流を生成する第1の変換部と、前記電流指令補正部により生成された励磁電流指令およびトルク分電流指令と、前記第1の変換部により生成された励磁電流およびトルク分電流とに基づき、前記対応するインバータのdq座標系の電圧指令であるd軸電圧指令およびq軸電圧指令を生成する電流制御部と、前記積分器により求められた位相に基づき、前記電流制御部により生成されたd軸電圧指令およびq軸電圧指令を3相座標系の電圧指令に変換した3相電圧指令を生成する第2の変換部と、前記第2の変換部により生成された3相電圧指令に基づき、前記対応するインバータのスイッチング素子を制御するゲート信号を生成するゲート信号生成部と、を備えることが望ましい。 Further, in the power conversion device according to the present invention, the signal generation unit is a slip frequency calculation unit that calculates a slip frequency and a slip frequency calculation unit, respectively, based on an excitation current command and a torque component current command for the corresponding inverter. The slip frequency calculated by the above and the motor frequency of the motor driven by the corresponding inverter are added to generate the inverter frequency of the corresponding inverter, and the inverter frequency generated by the adder is integrated. An integrator for obtaining the phase, and a first conversion unit for generating an exciting current and a torque component current obtained by converting the three-phase output current of the corresponding inverter into a dq coordinate system based on the phase obtained by the integrator. , The voltage of the dq coordinate system of the corresponding inverter based on the exciting current command and the torque component current command generated by the current command correction unit and the exciting current and torque component current generated by the first conversion unit. The current control unit that generates the d-axis voltage command and the q-axis voltage command, which are commands, and the d-axis voltage command and the q-axis voltage command generated by the current control unit based on the phase obtained by the integrator are 3 The switching element of the corresponding inverter is controlled based on the second conversion unit that generates the three-phase voltage command converted into the voltage command of the phase coordinate system and the three-phase voltage command generated by the second conversion unit. It is desirable to include a gate signal generation unit that generates a gate signal.
また、本発明に係る電力変換装置において、前記電流指令補正部は、前記インバータの動作に応じて、前記複数のインバータそれぞれに対する励磁電流指令およびトルク分電流指令を入れ換えることが望ましい。 Further, in the power conversion device according to the present invention, it is desirable that the current command correction unit replaces the exciting current command and the torque component current command for each of the plurality of inverters according to the operation of the inverters.
また、本発明に係る電力変換装置において、前記電流指令補正部は、前記複数のインバータそれぞれに対する励磁電流指令およびトルク分電流指令を時間的に変化させることが望ましい。 Further, in the power conversion device according to the present invention, it is desirable that the current command correction unit temporally changes the exciting current command and the torque component current command for each of the plurality of inverters.
本発明に係る電力変換装置によれば、制御の複雑化を招くことなく、複数のインバータから電源に大きな高調波電流が流れることを抑制することができる。 According to the power conversion device according to the present invention, it is possible to suppress the flow of a large harmonic current from a plurality of inverters to a power source without complicating control.
以下、本発明の実施の形態について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.
(第1の実施形態)
図1は、本発明の第1の実施形態に係る電力変換装置1の構成例を示す図である。本実施形態に係る電力変換装置1は、電源2に並列に接続された複数のインバータ5a,5bにより、電源2から出力された直流電力を交流に変換し、インバータ5a,5bに接続された誘導機20a,20b(モータ)を駆動するものである。なお、図1において、図3と同一または対応する構成には同じ符号を付し、説明を省略することがある。
(First Embodiment)
FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of the
図1に示す電力変換装置1は、図3に示す電力変換装置1と比較して、制御部10Aを制御部10に変更した点が異なる。
The
制御部10は、電流センサ6a,7aにより検出された3相出力電流Iu1,Iw1および回転数センサ8aにより検出されたモータ周波数ωm1などに基づき、インバータ5aを構成する各スイッチング素子のオン・オフを制御するゲート信号Gup1,Gun1,Gvp1,Gvn1,Gwp1,Gwn1を生成し、各スイッチング素子に出力する。また、制御部10は、電流センサ6b,7bにより検出された3相出力電流Iu2,Iw2および回転数センサ8bにより検出されたモータ周波数ωm2などに基づき、インバータ5bを構成する各スイッチング素子のオン・オフを制御するゲート信号Gup2,Gun2,Gvp2,Gvn2,Gwp2,Gwn2を生成し、各スイッチング素子に出力する。
The
なお、図1においては、電力変換装置1は、2つのインバータ5a,5bを備える例を示しているが、これに限られるものではなく、インバータ5の数が3以上であってもよい。
Note that FIG. 1 shows an example in which the
次に、制御部10の構成について説明する。
Next, the configuration of the
図2は、制御部10の構成例を示す図である。なお、図2において、図4と同一または対応する構成については同じ符号を付し、説明を省略する。
FIG. 2 is a diagram showing a configuration example of the
図2に示す制御部10は、図4に示す制御部10Aと比較して、電流指令補正部100を追加した点が異なる。すなわち、本実施形態に係る制御部10は、電流指令生成部11と、電流指令補正部100と、すべり周波数演算部12a,12bと、加算器13a,13bと、積分器14a,14bと、3相−dq座標変換部(第1の変換部)15a,15bと、電流制御部16a,16bと、dq座標−3相変換部(第2の変換部)17a,17bと、キャリア信号生成器18a,18bと、ゲート信号生成部19a,19bとを備える。
The
すべり周波数演算部12a、加算器13a、積分器14a、3相−dq座標変換部15a、電流制御部16a、dq座標−3相変換部17a、キャリア信号生成器18aおよびゲート信号生成部19aは、インバータ5aに対応して設けられ、信号生成部101aを構成する。また、すべり周波数演算部12b、加算器13b、積分器14b、3相−dq座標変換部15b、電流制御部16b、dq座標−3相変換部17b、キャリア信号生成器18bおよびゲート信号生成部19bは、インバータ5bに対応して設けられ、信号生成部101bを構成する。
The slip
電流指令補正部100は、電流指令生成部11から入力された励磁電流指令Id*およびトルク分電流指令Iq*に基づき、以下の式(1)〜(5)に従い、インバータ5aに対応する電流指令として1群用励磁電流指令Id1*および1群用トルク分電流指令Iq1*を生成し、また、インバータ5bに対応する電流指令として2群用励磁電流指令Id2*および2群用トルク分電流指令Iq2*を生成する。
The current
式(1)〜(5)において、K1,K2は定数である。式(1)〜(5)から分かるように、電流指令補正部100は、インバータ5aに対する電流指令(1群用励磁電流指令Id1*および1群用トルク分電流指令Iq1*)と、インバータ5bに対する電流指令(2群用励磁電流指令Id2*および2群用トルク分電流指令Iq2*)とを異ならせる。
In equations (1) to (5), K1 and K2 are constants. As can be seen from the equations (1) to (5), the current
電流指令補正部100は、生成したインバータ5aに対する電流指令(1群用励磁電流指令Id1*および1群用トルク分電流指令Iq1*)をすべり周波数演算部12aおよび電流制御部16aに出力する。また、電流指令補正部100は、生成したインバータ5bに対する電流指令(2群用励磁電流指令Id2*および2群用トルク分電流指令Iq2*)をすべり周波数演算部12bおよび電流制御部16bに出力する。
The current
すべり周波数演算部12aは、電流指令補正部100から入力された1群用励磁電流指令Id1*および1群用トルク分電流指令Iq1*に基づき、以下の式(6)に従い、すべり周波数指令ωs1を演算する。すべり周波数演算部12bは、電流指令補正部100から入力された2群用励磁電流指令Id2*および2群用トルク分電流指令Iq2*に基づき、以下の式(7)に従い、すべり周波数指令ωs2を演算する。
The slip
式(6),(7)において、Rrは回転子巻線抵抗であり、Lrは回転子漏れインダクタンスであり、Lmは相互インダクタンスである。式(6),(7)を元の電流指令である励磁電流指令Id*およびトルク分電流指令Iq*を用いて表すと、以下の式(8),(9)となる。 In equations (6) and (7), Rr is the rotor winding resistance, Lr is the rotor leakage inductance, and Lm is the mutual inductance. When the equations (6) and (7) are expressed using the exciting current directive Id * and the torque component current directive Iq * , which are the original current commands, the following equations (8) and (9) are obtained.
式(8),(9)から明らかなように、本実施形態においては、すべり周波数演算部12aにより演算されるすべり周波数指令ωs1と、すべり周波数演算部12bにより演算されるすべり周波数指令ωs2とが異なる。
As is clear from the equations (8) and (9), in the present embodiment, the slip frequency command ωs1 calculated by the slip
以下は、図4に示す制御部10Aと同じように、インバータ5aを構成するスイッチング素子に対するゲート信号Gup1,Gun1,Gvp1,Gvn1,Gwp1,Gwn1と、インバータ5bを構成するスイッチング素子に対応するゲート信号Gup2,Gun2,Gvp2,Gvn2,Gwp2,Gwn2とが生成される。
The following are gate signals for the switching elements constituting the
具体的には、加算器13aは、すべり周波数指令ωs1とモータ周波数ωm1とを加算して、インバータ周波数ωi1を生成する。積分器14aは、インバータ周波数ωi1を積分して位相θ1を求める。3相−dq座標変換部15aは、3相座標系の3相出力電流Iu1,Iw1を、dq座標系の励磁電流Id1およびトルク分電流Iq1に変換する。電流制御部16aは、励磁電流Id1、トルク分電流Iq1、1群用励磁電流指令Id1*、および1群用トルク分電流指令Iq1*に基づき、d軸電圧指令Vd1*およびq軸電圧指令Vq1*を生成する。dq座標−3相変換部17aは、dq座標系のd軸電圧指令Vd1*およびq軸電圧指令Vq1*を、3相座標系の3相電圧指令Vu1*,Vv1*,Vw1*に変換する。キャリア信号生成器18aは、所定のキャリア周波数のキャリア信号CS1を生成する。ゲート信号生成部19aは、3相電圧指令Vu1*,Vv1*,Vw1*と、キャリア信号CS1とに基づき、ゲート信号Gup1,Gun1,Gvp1,Gvn1,Gwp1,Gwn1を生成する。
Specifically, the
すなわち、インバータ5aに対応して設けられた信号生成部101aは、電流指令補正部100によりインバータ5aに対して生成された1群用励磁電流指令Id1*および1群用トルク分電流指令1q1*に基づき、インバータ5aのスイッチング素子のゲート信号Gup1,Gun1,Gvp1,Gvn1,Gwp1,Gwn1を生成する。
That is, the
また、加算器13bは、すべり周波数指令ωs2とモータ周波数ωm2とを加算して、インバータ周波数ωi2を生成する。積分器14bは、インバータ周波数ωi2を積分して位相θ2を求める。3相−dq座標変換部15bは、3相座標系の3相出力電流Iu2,Iw2を、dq座標系の励磁電流Id2およびトルク分電流Iq2に変換する。電流制御部16bは、励磁電流Id2、トルク分電流Iq2、2群用励磁電流指令Id2*、および2群用トルク分電流指令Iq2*に基づき、d軸電圧指令Vd2*およびq軸電圧指令Vq2*を生成する。dq座標−3相変換部17bは、dq座標系のd軸電圧指令Vd2*およびq軸電圧指令Vq2*を、3相座標系の3相電圧指令Vu2*,Vv2*,Vw2*に変換する。キャリア信号生成器18bは、キャリア信号生成器18bは、キャリア信号生成器18と同じキャリア周波数のキャリア信号CS2を生成する。ゲート信号生成部19bは、3相電圧指令Vu2*,Vv2*,Vw2*と、キャリア信号CS2とに基づき、ゲート信号Gup2,Gun2,Gvp2,Gvn2,Gwp2,Gwn2を生成する。
Further, the
すなわち、インバータ5bに対応して設けられた信号生成部101bは、電流指令補正部100によりインバータ5bに対して生成された2群用励磁電流指令Id2*および2群用トルク分電流指令1q2*に基づき、インバータ5bのスイッチング素子のゲート信号Gup2,Gun2,Gvp2,Gvn2,Gwp2,Gwn2を生成する。
That is, the
上述したように、電源2には、キャリア周波数を偶数倍した高調波と、キャリア周波数の奇数倍にインバータ周波数の3の奇数倍を加減した側帯高調波と、キャリア周波数の偶数倍にインバータ周波数の3の偶数倍を加減した側帯高調波とが発生する。また、上述したように、本実施形態においては、すべり周波数演算部12aにより演算されるすべり周波数指令ωs1と、すべり周波数演算部12bにより演算されるすべり周波数指令ωs2とが異なる。そのため、モータ周波数ωm1とモータ周波数ωm2とが同じであるとすると、インバータ周波数ωi1とインバータ周波数ωi2とが異なる。
As described above, the
したがって、インバータ5aとインバータ5bとでキャリア周波数の奇数倍にインバータ周波数の3の奇数倍を加減した側帯高調波およびキャリア周波数の偶数倍にインバータ周波数の3の偶数倍を加減した側帯高調波の周波数が異なる。そのため、特定の周波数の大きな高調波電流が電源2に流れることを防ぐことができる。
Therefore, in the
このように、本実施形態においては、電力変換装置1は、トルク指令T*および磁束指令φ*に基づき、励磁電流指令Id*およびトルク分電流指令Iq*を生成する電流指令生成部11と、励磁電流指令Id*およびトルク分電流指令Iq*に基づき、複数のインバータ5それぞれに対する励磁電流指令およびトルク分電流指令(1群用励磁電流指令Id1*、1群用トルク分電流指令Iq1*、2群用励磁電流指令Id2*、2群用トルク分電流指令Iq2*)を生成する電流指令補正部100と、複数のインバータ5それぞれに対応して設けられ、対応するインバータ5に対する励磁電流指令およびトルク分電流指令に基づき、対応するインバータ5のスイッチング素子を制御するゲート信号Gup、Gun,Gvp,Gvn,Gwp,Gwnを生成する信号生成部101と、を備える。そして、電流指令補正部100は、複数のインバータ5それぞれに対する励磁電流指令およびトルク分電流指令を異ならせる。
As described above, in the present embodiment, the
複数のインバータ5それぞれに対する励磁電流指令およびトルク分電流指令を異ならせることで、各インバータ5のインバータ周波数が異なることとなる。そのため、各インバータ5から発生する側帯高調波の周波数が異なるので、特定の周波数の大きな高調波電流が電源2に流れることを抑制することができる。また、複数のインバータ5それぞれに対するキャリア信号の周波数は同じであるので、サンプリング周期などを変える必要がなく、複数のインバータ間でキャリア信号に位相差を設定する必要もないので、制御の複雑化を招くこともない。
By making the exciting current command and the torque component current command for each of the plurality of inverters 5 different, the inverter frequencies of the respective inverters 5 will be different. Therefore, since the frequencies of the side band harmonics generated from each inverter 5 are different, it is possible to suppress the flow of a large harmonic current of a specific frequency to the
(第2の実施形態)
第1の実施形態においては、1群用励磁電流指令Id1*および1群用トルク分電流指令Iq1*の生成に用いる定数(K1)と、2群用励磁電流指令Id2*および2群用トルク分電流指令Iq2*の生成に用いる定数(K2)とは固定であった。この場合、誘導機20aに流れる実効値電流Irms1および誘導機20bに流れる実効値電流Irms2はそれぞれ、以下の式(10),(11)に従い求められる。
(Second Embodiment)
In the first embodiment, the constant (K1) used to generate the exciting current command Id1 * for the first group and the torque component current command Iq1 * for the first group, the exciting current command Id2 * for the second group, and the torque component for the second group. The constant (K2) used to generate the current command Iq2 * was fixed. In this case, the effective value current Irms1 flowing through the
式(10),(11)から明らかなように、誘導機20aの実効値電流Irms1と誘導機20bの実効値電流Irms2とが異なる。そのため、誘導機20aと誘導機20bとが熱的に不均一になることがある。
As is clear from the equations (10) and (11), the effective value current Irms1 of the
そこで、本実施形態においては、電流指令補正部100は、誘導機20a,20bの動作に応じて、1群用励磁電流指令Id1*および1群用トルク分電流指令Iq1*の生成に用いる定数と、2群用励磁電流指令Id2*および2群用トルク分電流指令Iq2*の生成に用いる定数とを入れ換える。
Therefore, in the present embodiment, the current
例えば、電流指令補正部100は、例えば、誘導機20a,20bの力行動作と回生動作との切り替え毎に、また、誘導機20a,20bが力行動作を行う毎に、1群用励磁電流指令Id1*および1群用トルク分電流指令Iq1*の生成に用いる定数と、2群用励磁電流指令Id2*および2群用トルク分電流指令Iq2*の生成に用いる定数とを入れ換える。こうすることで、誘導機20a,20bの動作に応じて、インバータ5aの電流指令(1群用励磁電流指令Id1*および1群用トルク分電流指令Iq1*)とインバータ5bの電流指令(2群用励磁電流指令Id1*および2群用トルク分電流指令Iq1*)とが入れ換わる。その結果、すべり周波数指令ωs1とすべり周波数指令ωs2とも入れ換わるので、インバータ5a,5bの動作状態を均等に保つことができる。そのため、インバータ5a,5bおよび誘導機20a,20bの温度上昇を均等化し、熱的に均衡を保ちながら、大きな高調波電流が電源2に流れることを抑制することができる。
For example, the current
(第3の実施形態)
第1の実施形態においては、1群用励磁電流指令Id1*および1群用トルク分電流指令Iq1*の生成に用いる定数(K1)と、2群用励磁電流指令Id2*および2群用トルク分電流指令Iq2*の生成に用いる定数(K2)とは固定であった。この場合、定数K1,K2が特定の値である場合に、定数K1,K2に起因した高調波電流が問題となることがある。
(Third Embodiment)
In the first embodiment, the constant (K1) used to generate the exciting current command Id1 * for the first group and the torque component current command Iq1 * for the first group, the exciting current command Id2 * for the second group, and the torque component for the second group. The constant (K2) used to generate the current command Iq2 * was fixed. In this case, when the constants K1 and K2 are specific values, the harmonic current caused by the constants K1 and K2 may become a problem.
そこで、本実施形態においては、電流指令補正部100は、K1,K2を時間的に変化させる。K1,K2を時間的に変化させることで、インバータ5aの電流指令(1群用励磁電流指令Id1*および1群用トルク分電流指令Iq1*)およびとインバータ5bの電流指令(2群用励磁電流指令Id1*および2群用トルク分電流指令Iq1*)も時間的に変化し、K1,K2に起因した高調波電流が流れることを防ぐことができる。
Therefore, in the present embodiment, the current
本発明を図面および実施形態に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形または修正を行うことが容易であることに注意されたい。したがって、これらの変形または修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各ブロックなどに含まれる機能などは論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数のブロックを1つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。 Although the present invention has been described with reference to the drawings and embodiments, it should be noted that those skilled in the art can easily make various modifications or modifications based on the present disclosure. Therefore, it should be noted that these modifications or modifications are within the scope of the present invention. For example, the functions included in each block and the like can be rearranged so as not to be logically inconsistent, and a plurality of blocks can be combined or divided into one.
1 電力変換装置
2 電源
3a,3b リアクトル
4a,4b コンデンサ
5a,5b インバータ
6a,6b,7a,7b 電流センサ
8a,8b 回転数センサ
10 制御部
20a,20b 誘導機
11 電流指令生成部
12a,12b すべり周波数演算部
13a,13b 加算器
14a,14b 積分器
15a,15b 3相−dq座標変換部
16a,16b 電流制御部
17a,17b dq座標−3相変換部
18a,18b キャリア信号生成部
19a,19b ゲート信号生成部
100 電流指令補正部
101a,101b 信号生成部
1
Claims (4)
トルク指令および磁束指令に基づき、励磁電流指令およびトルク分電流指令を生成する電流指令生成部と、
前記電流指令生成部により生成された励磁電流指令およびトルク分電流指令に基づき、前記複数のインバータそれぞれに対する励磁電流指令およびトルク分電流指令を生成する電流指令補正部と、
前記複数のインバータそれぞれに対応して設けられ、前記電流指令補正部により生成された、前記対応するインバータに対する励磁電流指令およびトルク分電流指令に基づき、前記対応するインバータのスイッチング素子を制御するゲート信号を生成する信号生成部と、を備え、
前記電流指令補正部は、前記複数のインバータそれぞれに対する励磁電流指令およびトルク分電流指令を異ならせることを特徴とする電力変換装置。 A plurality of switching elements, a power converter for converting direct current into alternating current power output from the power supply by a plurality of inverters connected in parallel to a power source,
A current command generator that generates an exciting current command and a torque component current command based on the torque command and magnetic flux command,
A current command correction unit that generates an excitation current command and a torque distribution current command for each of the plurality of inverters based on the excitation current command and the torque distribution current command generated by the current command generation unit.
A gate signal that controls the switching element of the corresponding inverter based on the exciting current command and the torque component current command for the corresponding inverter, which are provided corresponding to each of the plurality of inverters and generated by the current command correction unit. With a signal generator to generate
The current command correction unit is a power conversion device characterized in that an exciting current command and a torque component current command for each of the plurality of inverters are made different.
前記信号生成部はそれぞれ、
前記対応するインバータに対する励磁電流指令およびトルク分電流指令に基づき、すべり周波数を演算するすべり周波数演算部と、
前記すべり周波数演算部により演算されたすべり周波数と、前記対応するインバータが駆動するモータのモータ周波数とを加算して前記対応するインバータのインバータ周波数を生成する加算器と、
前記加算器により生成されたインバータ周波数を積分して位相を求める積分器と、
前記積分器により求められた位相に基づき、前記対応するインバータの3相出力電流をdq座標系に変換した励磁電流およびトルク分電流を生成する第1の変換部と、
前記電流指令補正部により生成された励磁電流指令およびトルク分電流指令と、前記第1の変換部により生成された励磁電流およびトルク分電流とに基づき、前記対応するインバータのdq座標系の電圧指令であるd軸電圧指令およびq軸電圧指令を生成する電流制御部と、
前記積分器により求められた位相に基づき、前記電流制御部により生成されたd軸電圧指令およびq軸電圧指令を3相座標系の電圧指令に変換した3相電圧指令を生成する第2の変換部と、
前記第2の変換部により生成された3相電圧指令に基づき、前記対応するインバータのスイッチング素子を制御するゲート信号を生成するゲート信号生成部と、を備えることを特徴とする電力変換装置。 In the power conversion device according to claim 1,
Each of the signal generators
A slip frequency calculation unit that calculates the slip frequency based on the exciting current command and torque component current command for the corresponding inverter.
An adder that generates the inverter frequency of the corresponding inverter by adding the slip frequency calculated by the slip frequency calculation unit and the motor frequency of the motor driven by the corresponding inverter.
An integrator that integrates the inverter frequencies generated by the adder to obtain the phase, and
Based on the phase obtained by the integrator, a first conversion unit that generates an exciting current and a torque component current obtained by converting the three-phase output current of the corresponding inverter into a dq coordinate system, and
Based on the exciting current command and torque component current command generated by the current command correction unit and the exciting current and torque component current generated by the first conversion unit, the voltage command of the dq coordinate system of the corresponding inverter. The current control unit that generates the d-axis voltage command and the q-axis voltage command, which are
A second conversion that generates a three-phase voltage command that converts the d-axis voltage command and the q-axis voltage command generated by the current control unit into a voltage command of a three-phase coordinate system based on the phase obtained by the integrator. Department and
A power conversion device including a gate signal generation unit that generates a gate signal that controls a switching element of the corresponding inverter based on a three-phase voltage command generated by the second conversion unit.
前記電流指令補正部は、前記インバータの動作に応じて、前記複数のインバータそれぞれに対する励磁電流指令およびトルク分電流指令を入れ換えることを特徴とする電力変換装置。 In the power conversion device according to claim 2,
The current command correction unit is a power conversion device characterized in that the excitation current command and the torque component current command for each of the plurality of inverters are exchanged according to the operation of the inverter.
前記電流指令補正部は、前記複数のインバータそれぞれに対する励磁電流指令およびトルク分電流指令を時間的に変化させることを特徴とする電力変換装置。 In the power conversion device according to claim 1 or 2.
The current command correction unit is a power conversion device characterized by temporally changing an excitation current command and a torque component current command for each of the plurality of inverters.
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