JPH1014284A - ３相マシンの直接トルク制御方法及び装置 - Google Patents
３相マシンの直接トルク制御方法及び装置Info
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- JPH1014284A JPH1014284A JP9077450A JP7745097A JPH1014284A JP H1014284 A JPH1014284 A JP H1014284A JP 9077450 A JP9077450 A JP 9077450A JP 7745097 A JP7745097 A JP 7745097A JP H1014284 A JPH1014284 A JP H1014284A
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- H02M1/00—Details of apparatus for conversion
- H02M1/12—Arrangements for reducing harmonics from ac input or output
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- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P21/00—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
- H02P21/24—Vector control not involving the use of rotor position or rotor speed sensors
- H02P21/28—Stator flux based control
- H02P21/30—Direct torque control [DTC] or field acceleration method [FAM]
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- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P23/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by a control method other than vector control
- H02P23/30—Direct torque control [DTC] or field acceleration method [FAM]
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- Control Of Ac Motors In General (AREA)
- Control Of Eletrric Generators (AREA)
- Control Of Multiple Motors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 調波フィルタを介して給電される３相のマシ
ンに特定された直接トルク制御方法及び装置を提供す
る。 【解決手段】 本方法は、従来のＤＴＣ方法及び装置を
できる限り変更しないようにする。また、フィルタによ
ってもたらされる振動を効果的に制動する。これは、フ
ィルタを流れる電流及び／またはフィルタ出力電圧を測
定し、測定したフィルタ電流及び／または電圧に基づい
て参照磁束値及び参照トルク値を修正することによって
達成する。この修正は、フィルタ出力電圧を固定子磁束
に直角な第１の成分と、固定子に平行な第２の成分とに
変換し、参照トルク値と参照磁束値をフィルタ出力電圧
の振動部分に比例して減少させることからなる。
ンに特定された直接トルク制御方法及び装置を提供す
る。 【解決手段】 本方法は、従来のＤＴＣ方法及び装置を
できる限り変更しないようにする。また、フィルタによ
ってもたらされる振動を効果的に制動する。これは、フ
ィルタを流れる電流及び／またはフィルタ出力電圧を測
定し、測定したフィルタ電流及び／または電圧に基づい
て参照磁束値及び参照トルク値を修正することによって
達成する。この修正は、フィルタ出力電圧を固定子磁束
に直角な第１の成分と、固定子に平行な第２の成分とに
変換し、参照トルク値と参照磁束値をフィルタ出力電圧
の振動部分に比例して減少させることからなる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、パワーエレクトロ
ニクスの分野に関する。本発明は、特許請求の範囲の請
求項１の記述部分による直接トルク制御（ＤＴＣ）方法
を基礎とする。
ニクスの分野に関する。本発明は、特許請求の範囲の請
求項１の記述部分による直接トルク制御（ＤＴＣ）方法
を基礎とする。
【０００２】
【従来の技術】上述したような方法及び対応する装置
は、 ABB Technik 3/1995 の 19-24頁に記載の論文 " D
irekte Drehmomentregelung von Drehstromantrieben "
( Direct torque control of three-phase drives )に
記述されている。この方法は、EP-B1-0 179 356 に開示
されているように、いわゆる「直接自己制御」に基づい
ている。ＤＴＣ方法は、３相マシンのための簡単で、信
頼できる、そして高度にダイナミックなトルク制御方法
を表している。原理的には、この方法は、コンバータ電
圧から実際の磁束値を計算する段階と、実際のトルク値
を計算する段階と、実際の磁束値と実際のトルク値と
を、ヒステリシスコントローラによって、対応する参照
値と比較する段階と、ヒステリシスコントローラに基づ
いて、コンバータ内のスイッチのための最適制御ベクト
ルを形成する段階と、からなっている。
は、 ABB Technik 3/1995 の 19-24頁に記載の論文 " D
irekte Drehmomentregelung von Drehstromantrieben "
( Direct torque control of three-phase drives )に
記述されている。この方法は、EP-B1-0 179 356 に開示
されているように、いわゆる「直接自己制御」に基づい
ている。ＤＴＣ方法は、３相マシンのための簡単で、信
頼できる、そして高度にダイナミックなトルク制御方法
を表している。原理的には、この方法は、コンバータ電
圧から実際の磁束値を計算する段階と、実際のトルク値
を計算する段階と、実際の磁束値と実際のトルク値と
を、ヒステリシスコントローラによって、対応する参照
値と比較する段階と、ヒステリシスコントローラに基づ
いて、コンバータ内のスイッチのための最適制御ベクト
ルを形成する段階と、からなっている。
【０００３】絶縁破壊をもたらしかねない過度に鋭い電
圧フランク( flanks )からマシンを保護するために、コ
ンバータと電動機との間に調波フィルタを接続すること
が望ましい。例えば、EP-A2-0 595 319 に開示されてい
る調波フィルタを有するパルス幅変調コンバータのシス
テムに、制御方法が記述されている。フィルタキャパシ
タンス及びフィルタインダクタンスは、制御工学的に
は、２つの積分器を表している。従って、周波数帯内の
スイッチング周波数において、電動機電圧とコンバータ
電圧との間には 180°の相差が存在する。これは、ＤＴ
Ｃ方法に必要な信号が、数学的に正しくない符号で存在
していることを意味している。調波フィルタによって、
電動機電圧とコンバータ電圧との間に 180°の相差がも
たらされるので、公知ＤＴＣ方法を、調波フィルタを有
する配列に直接適用することはできない。更に、フィル
タ共振によって分布振動が発生する。
圧フランク( flanks )からマシンを保護するために、コ
ンバータと電動機との間に調波フィルタを接続すること
が望ましい。例えば、EP-A2-0 595 319 に開示されてい
る調波フィルタを有するパルス幅変調コンバータのシス
テムに、制御方法が記述されている。フィルタキャパシ
タンス及びフィルタインダクタンスは、制御工学的に
は、２つの積分器を表している。従って、周波数帯内の
スイッチング周波数において、電動機電圧とコンバータ
電圧との間には 180°の相差が存在する。これは、ＤＴ
Ｃ方法に必要な信号が、数学的に正しくない符号で存在
していることを意味している。調波フィルタによって、
電動機電圧とコンバータ電圧との間に 180°の相差がも
たらされるので、公知ＤＴＣ方法を、調波フィルタを有
する配列に直接適用することはできない。更に、フィル
タ共振によって分布振動が発生する。
【０００４】
【発明の概要】従って、本発明の一つの目的は、調波フ
ィルタを介して給電される３相マシンのトルクを直接制
御するための新規な方法及び装置を提供することであ
り、この方法は、可能な限り従来方法及び装置を大きく
変更しないようにしている。また、フィルタによっても
たらされる振動を効果的に制動する。この目的は、前述
した型の方法に関する特許請求の範囲の請求項１に記載
の特色によって達成される。本発明の本質は、フィルタ
を流れる電流及び／またはフィルタ出力電圧を測定し、
測定した電圧及び／または測定した電流に基づいて参照
磁束値及び参照トルク値を修正することからなる。
ィルタを介して給電される３相マシンのトルクを直接制
御するための新規な方法及び装置を提供することであ
り、この方法は、可能な限り従来方法及び装置を大きく
変更しないようにしている。また、フィルタによっても
たらされる振動を効果的に制動する。この目的は、前述
した型の方法に関する特許請求の範囲の請求項１に記載
の特色によって達成される。本発明の本質は、フィルタ
を流れる電流及び／またはフィルタ出力電圧を測定し、
測定した電圧及び／または測定した電流に基づいて参照
磁束値及び参照トルク値を修正することからなる。
【０００５】この修正は、フィルタ出力電圧を、固定子
磁束に直角な第１の成分と、固定子磁束に平行な第２の
成分とに変換し、フィルタ出力電圧の振動部分に比例し
て参照トルク値及び参照磁束値を減少させることからな
る。このようにすると、調波フィルタによって生ずる振
動は効果的に制動することができる。上記成分は、いろ
いろな方法によって計算することができる。フィルタ出
力電圧の代わりにフィルタ電流を測定し、それからフィ
ルタ電圧を計算することもできる。これらの変形は従属
請求項に記載されている。更に、本発明による方法を実
施する装置も開示する。他の実施例は、対応する従属請
求項から得られる。
磁束に直角な第１の成分と、固定子磁束に平行な第２の
成分とに変換し、フィルタ出力電圧の振動部分に比例し
て参照トルク値及び参照磁束値を減少させることからな
る。このようにすると、調波フィルタによって生ずる振
動は効果的に制動することができる。上記成分は、いろ
いろな方法によって計算することができる。フィルタ出
力電圧の代わりにフィルタ電流を測定し、それからフィ
ルタ電圧を計算することもできる。これらの変形は従属
請求項に記載されている。更に、本発明による方法を実
施する装置も開示する。他の実施例は、対応する従属請
求項から得られる。
【０００６】本発明による設計の長所は、調波フィルタ
を使用することによって、絶縁破壊をもたらし得る過度
に鋭い電圧フランクから３相マシンを保護し、そして、
それにも拘わらず、従来のＤＴＣ方法及び対応する装置
の本質的部分を大きく変更せずに使用できることであ
る。更に、フィルタによってもたらされる振動は、効果
的に制動される。以下に添付図面を参照して本発明を詳
細に説明するが、この説明から本発明がより完全に理解
され、その長所が明白になるであろう。
を使用することによって、絶縁破壊をもたらし得る過度
に鋭い電圧フランクから３相マシンを保護し、そして、
それにも拘わらず、従来のＤＴＣ方法及び対応する装置
の本質的部分を大きく変更せずに使用できることであ
る。更に、フィルタによってもたらされる振動は、効果
的に制動される。以下に添付図面を参照して本発明を詳
細に説明するが、この説明から本発明がより完全に理解
され、その長所が明白になるであろう。
【０００７】
【実施例】添付図面を通して、同一の、または対応する
部品に対して同一の番号を付してある。図１に示す３相
マシン（典型的には電動機）１を有する回路配列は、フ
ィルタインダクタンスＬfil 及びフィルタキャパシタン
スＣfil を有する３相回路網からなる調波フィルタを介
してコンバータ２から給電されている。フィルタのキャ
パシタンスは星型を形成するように組合わされ、この星
型は中間回路には接続されない。中間回路は、中間回路
キャパシタＣzkによって表されている。直流電圧Ｕ
DCが、中間回路キャパシタに印加される。電動機１のト
ルクを制御するために、トルクコントローラ３が設けら
れている。図１によれば、トルクコントローラ３には、
中間回路電圧ＵDC、コンバータから供給される電流ｉ
inv 、及びフィルタ出力電圧ｕ fil が供給されている。
図２に示す変形では、フィルタ出力電圧ｕ fil の代わり
に、フィルタ電流ｉ fil が供給される。
部品に対して同一の番号を付してある。図１に示す３相
マシン（典型的には電動機）１を有する回路配列は、フ
ィルタインダクタンスＬfil 及びフィルタキャパシタン
スＣfil を有する３相回路網からなる調波フィルタを介
してコンバータ２から給電されている。フィルタのキャ
パシタンスは星型を形成するように組合わされ、この星
型は中間回路には接続されない。中間回路は、中間回路
キャパシタＣzkによって表されている。直流電圧Ｕ
DCが、中間回路キャパシタに印加される。電動機１のト
ルクを制御するために、トルクコントローラ３が設けら
れている。図１によれば、トルクコントローラ３には、
中間回路電圧ＵDC、コンバータから供給される電流ｉ
inv 、及びフィルタ出力電圧ｕ fil が供給されている。
図２に示す変形では、フィルタ出力電圧ｕ fil の代わり
に、フィルタ電流ｉ fil が供給される。
【０００８】各字下線付き文字（変数）は、以下に説明
するベクトルを表している。これらは、公知の 120°/
90°変換を使用して、相内で測定された導体電流または
導体電圧からベクトルに変換することができる。トルク
コントローラ３は、測定された変数、参照磁束値Ψ ref
及び参照トルク値Ｔref を使用して最適制御ベクトルＳ
（ＳA ，ＳB ，ＳC ）を計算する。このベクトルはコン
バータ２内のスイッチを駆動するのに使用される。図３
−７に、トルクコントローラ３の種々変形をブロック線
図で示す。破線より上のレギュレータの部分は、従来の
ＤＴＣコントローラに使用されているものである。下側
の部分が本発明に係わる部分である。以下に、ＤＴＣ制
御の基本的な原理の概要を再度説明し、本発明が着目し
た諸問題を説明することにする。
するベクトルを表している。これらは、公知の 120°/
90°変換を使用して、相内で測定された導体電流または
導体電圧からベクトルに変換することができる。トルク
コントローラ３は、測定された変数、参照磁束値Ψ ref
及び参照トルク値Ｔref を使用して最適制御ベクトルＳ
（ＳA ，ＳB ，ＳC ）を計算する。このベクトルはコン
バータ２内のスイッチを駆動するのに使用される。図３
−７に、トルクコントローラ３の種々変形をブロック線
図で示す。破線より上のレギュレータの部分は、従来の
ＤＴＣコントローラに使用されているものである。下側
の部分が本発明に係わる部分である。以下に、ＤＴＣ制
御の基本的な原理の概要を再度説明し、本発明が着目し
た諸問題を説明することにする。
【０００９】ＤＴＣ方法においては、実際の磁束値Ψ
act はコンバータ出力電圧ｕ inv 及び修正変数から計算
される。修正変数は、第１近似まで、固定子の銅抵抗に
またがる電圧降下Ｒs ・ｉ s に対応する。もし補助とし
て電動機モデルを使用すれば、計算は遙かに正確にな
る。しかしこれは本発明にとっては重要ではなく、従っ
てこの点においては電圧降下までに留める。実際の磁束
値は、Ψ act ＝∫（ｕ inv −Ｒ s ｉ s ）ｄｔによって与
えられる。この場合、コンバータ出力電圧ｕ inv は、電
圧形成要素８によって、中間回路電圧ＵDC及び実際の制
御ベクトルＳから形成される。次に、計算された実際の
磁束値Ψ act 及びコンバータから供給される電流ｉ inv
から実際のトルク値Ｔact が形成される。電流ｉ
inv は、２つの相電流を測定し、ベクトルに変換するこ
とによって求められる。最後に、電流ｉ inv と磁束Ψ
act とのベクトル積を形成することによって実際のトル
ク値Ｔact が求められる。更に、実際の磁束値Ψ act の
大きさΨact も形成される。次に、Ｔact 及びΨ
act が、対応する外部からの所定の参照値Ψref 及びＴ
ref と比較される。この比較の結果、及び実際の磁束値
Ψ act を使用して実際の磁束ベクトルを決定するベクト
ルアサイナ１２の結果が論理回路１３に供給され、コン
バータのための最適制御ベクトルＳ（ＳA ，ＳB，
ＳC ）が決定される。
act はコンバータ出力電圧ｕ inv 及び修正変数から計算
される。修正変数は、第１近似まで、固定子の銅抵抗に
またがる電圧降下Ｒs ・ｉ s に対応する。もし補助とし
て電動機モデルを使用すれば、計算は遙かに正確にな
る。しかしこれは本発明にとっては重要ではなく、従っ
てこの点においては電圧降下までに留める。実際の磁束
値は、Ψ act ＝∫（ｕ inv −Ｒ s ｉ s ）ｄｔによって与
えられる。この場合、コンバータ出力電圧ｕ inv は、電
圧形成要素８によって、中間回路電圧ＵDC及び実際の制
御ベクトルＳから形成される。次に、計算された実際の
磁束値Ψ act 及びコンバータから供給される電流ｉ inv
から実際のトルク値Ｔact が形成される。電流ｉ
inv は、２つの相電流を測定し、ベクトルに変換するこ
とによって求められる。最後に、電流ｉ inv と磁束Ψ
act とのベクトル積を形成することによって実際のトル
ク値Ｔact が求められる。更に、実際の磁束値Ψ act の
大きさΨact も形成される。次に、Ｔact 及びΨ
act が、対応する外部からの所定の参照値Ψref 及びＴ
ref と比較される。この比較の結果、及び実際の磁束値
Ψ act を使用して実際の磁束ベクトルを決定するベクト
ルアサイナ１２の結果が論理回路１３に供給され、コン
バータのための最適制御ベクトルＳ（ＳA ，ＳB，
ＳC ）が決定される。
【００１０】しかしながら、もし本発明の場合のように
調波フィルタがコンバータと電動機との間に接続されて
いれば、フィルタの二重積分のためにスイッチング周波
数における電流と電圧との間に 180°の相差が存在する
から、ＤＴＣ方法を直接適用することはできない。一
方、フィルタがもたらす共振振動は制動すべきである。
従って、以下に説明するように、従来の方法及び従来の
装置を変更しなければならない。本質的にこの変更は、
フィルタを流れる電流及び／またはフィルタ電圧を測定
し、測定されたこれらのフィルタ変数に基づいて参照磁
束値またはその大きさ、及び参照トルク値を修正するこ
とからなる。即ち、フィルタ出力電圧の振動部分に比例
してこれらを減少させるのである。これらの振動外乱変
数を計算するための種々の方法が存在している。
調波フィルタがコンバータと電動機との間に接続されて
いれば、フィルタの二重積分のためにスイッチング周波
数における電流と電圧との間に 180°の相差が存在する
から、ＤＴＣ方法を直接適用することはできない。一
方、フィルタがもたらす共振振動は制動すべきである。
従って、以下に説明するように、従来の方法及び従来の
装置を変更しなければならない。本質的にこの変更は、
フィルタを流れる電流及び／またはフィルタ電圧を測定
し、測定されたこれらのフィルタ変数に基づいて参照磁
束値またはその大きさ、及び参照トルク値を修正するこ
とからなる。即ち、フィルタ出力電圧の振動部分に比例
してこれらを減少させるのである。これらの振動外乱変
数を計算するための種々の方法が存在している。
【００１１】第１の実施例（図３）は、各相上のフィル
タ出力電圧を測定し、例えば 120°/ 90°変換によって
変換するようになっている。更に、実際の磁束値Ψ act
から積ｉ inv ・Ｌfil が減算される。この目的のために
乗算器５及び減算器７が設けられている。これにより、
固定子磁束に対応する変数Ψ s が求められる。電圧ｕ
fil は、Ψ s に平行な成分ｕfildと、Ψ s に直角な成分
ｕfilqとに分割される。この目的のために、ベクトル積
形成要素９及びスカラ積形成要素１０が設けられてお
り、電圧ｕ fil とΨ s とを乗算する。成分ｕfilqはベク
トル積から求められ、成分ｕfildはスカラ積から求めら
れる。ｕfildは、振動によってもたらされたフィルタ出
力電圧の割合を表しており、従って、別の乗算器５にお
いて定数Ｋ1が乗ぜられ、リミタ６を通過した後に減算
器７において参照磁束値Ψref から減算される。ｕfilq
の振動部分も形成しなければならない。図３において
は、これは、ｕfilqから定数値ω・Ψ s を減算すること
によって得ている。この場合、ωは固定子磁束の角周波
数に対応している。安定状態においては、ｕfilqは、差
ｕ filq−ω・Ψ s がｕfilqの振動部分Δｕfilqに対応す
るように、この値に精密に対応すべきである。この値も
同様に、乗算器５において第２の定数Ｋ2 を乗ぜられ、
リミタ６に供給される。最後に、このリミタ６の出力が
別の減算器７において参照トルク値から減算される。
タ出力電圧を測定し、例えば 120°/ 90°変換によって
変換するようになっている。更に、実際の磁束値Ψ act
から積ｉ inv ・Ｌfil が減算される。この目的のために
乗算器５及び減算器７が設けられている。これにより、
固定子磁束に対応する変数Ψ s が求められる。電圧ｕ
fil は、Ψ s に平行な成分ｕfildと、Ψ s に直角な成分
ｕfilqとに分割される。この目的のために、ベクトル積
形成要素９及びスカラ積形成要素１０が設けられてお
り、電圧ｕ fil とΨ s とを乗算する。成分ｕfilqはベク
トル積から求められ、成分ｕfildはスカラ積から求めら
れる。ｕfildは、振動によってもたらされたフィルタ出
力電圧の割合を表しており、従って、別の乗算器５にお
いて定数Ｋ1が乗ぜられ、リミタ６を通過した後に減算
器７において参照磁束値Ψref から減算される。ｕfilq
の振動部分も形成しなければならない。図３において
は、これは、ｕfilqから定数値ω・Ψ s を減算すること
によって得ている。この場合、ωは固定子磁束の角周波
数に対応している。安定状態においては、ｕfilqは、差
ｕ filq−ω・Ψ s がｕfilqの振動部分Δｕfilqに対応す
るように、この値に精密に対応すべきである。この値も
同様に、乗算器５において第２の定数Ｋ2 を乗ぜられ、
リミタ６に供給される。最後に、このリミタ６の出力が
別の減算器７において参照トルク値から減算される。
【００１２】以上のように、本発明による方法及び装置
の本質は、調波フィルタの影響が制御システム内に含ま
れている事実に鑑みて、振動をもたらすフィルタ出力電
圧の要素を先ず全て制動し、フィルタの上流の電動機磁
束または電動機モーメントに対応する変数を直接制御す
る代わりに、いわば仮想コンバータ磁束及びコンバータ
モーメントを実際の変数として制御することである。第
２の実施例（図４）は、成分ｕfild及びｕfilqの振動部
分が高域通過フィルタによって求められる点が、第１の
実施例とは異なっている。この目的のために２つの高域
通過フィルタ１４が設けられ、ベクトル及びスカラ積形
成器９、１０の後の、乗算器５の上流に接続されてい
る。第３の実施例（図５）の場合には、フィルタ出力電
圧ｕ fil の代わりにフィルタ電流ｉ fil が測定される。
従って図５は、図２に基づいている。ｉ fil は、例えば
フィルタキャパシタＣfil を流れる２つの電流を測定
し、これらの電流をベクトルに変換することによって求
める。キャパシタが星型接続されているので全ての電流
の和は０でなければならないから、２つの電流で十分で
ある。キャパシタにまたがる電圧ｕ fil は、限定された
積分によって電流ｉ fil から計算することができる。図
５の配列では、この目的のためにｉ fil の入力に限定さ
れた積分器１５が設けてある。図５の他の配列は、図４
の配列に対応している。
の本質は、調波フィルタの影響が制御システム内に含ま
れている事実に鑑みて、振動をもたらすフィルタ出力電
圧の要素を先ず全て制動し、フィルタの上流の電動機磁
束または電動機モーメントに対応する変数を直接制御す
る代わりに、いわば仮想コンバータ磁束及びコンバータ
モーメントを実際の変数として制御することである。第
２の実施例（図４）は、成分ｕfild及びｕfilqの振動部
分が高域通過フィルタによって求められる点が、第１の
実施例とは異なっている。この目的のために２つの高域
通過フィルタ１４が設けられ、ベクトル及びスカラ積形
成器９、１０の後の、乗算器５の上流に接続されてい
る。第３の実施例（図５）の場合には、フィルタ出力電
圧ｕ fil の代わりにフィルタ電流ｉ fil が測定される。
従って図５は、図２に基づいている。ｉ fil は、例えば
フィルタキャパシタＣfil を流れる２つの電流を測定
し、これらの電流をベクトルに変換することによって求
める。キャパシタが星型接続されているので全ての電流
の和は０でなければならないから、２つの電流で十分で
ある。キャパシタにまたがる電圧ｕ fil は、限定された
積分によって電流ｉ fil から計算することができる。図
５の配列では、この目的のためにｉ fil の入力に限定さ
れた積分器１５が設けてある。図５の他の配列は、図４
の配列に対応している。
【００１３】勿論、図３による変形を第３の実施例にも
適用することができる。第４の例示実施例（図６）に示
すように、スカラ及びベクトル積形成後に積分を遂行す
ることも可能である。最後に、図２に基づく例示実施例
を図７に示す。この実施例では成分形成のための積分
は、一方ではスカラ積形成１０の前に、そして他方では
ベクトル積形成９の後に遂行される。電流ｉ fil は始め
からΨ s に平行であるべきであり、ベクトル積の残余の
部分は振動によってもたらされる要素を表している。Ψ
s を乗算した電圧はここでは０であるべきであるから、
スカラ積を有する状況はこの逆である。この理由から、
先ずスカラ積形成について電圧が計算され、それが完了
するまではベクトル積形成についての計算はなされな
い。
適用することができる。第４の例示実施例（図６）に示
すように、スカラ及びベクトル積形成後に積分を遂行す
ることも可能である。最後に、図２に基づく例示実施例
を図７に示す。この実施例では成分形成のための積分
は、一方ではスカラ積形成１０の前に、そして他方では
ベクトル積形成９の後に遂行される。電流ｉ fil は始め
からΨ s に平行であるべきであり、ベクトル積の残余の
部分は振動によってもたらされる要素を表している。Ψ
s を乗算した電圧はここでは０であるべきであるから、
スカラ積を有する状況はこの逆である。この理由から、
先ずスカラ積形成について電圧が計算され、それが完了
するまではベクトル積形成についての計算はなされな
い。
【００１４】本発明はまた、従来のＤＴＣ方法及び従来
のＤＴＣ装置を、調波フィルタを有する配列に対して本
質的に継続使用できるようにする。本発明は、調波フィ
ルタと共に使用するのに適する付加回路を使用可能なら
しめ、従来の部分を実質的に邪魔扱いすることはしな
い。従って、調波フィルタの利点を損なうことなく簡単
な手法で既存システムを拡張することができる。本発明
の上述した実施例を変更及び変化させ得ることは明白で
ある。従って、本発明の範囲は特許請求の範囲によって
のみ限定されるものであることを理解されたい。
のＤＴＣ装置を、調波フィルタを有する配列に対して本
質的に継続使用できるようにする。本発明は、調波フィ
ルタと共に使用するのに適する付加回路を使用可能なら
しめ、従来の部分を実質的に邪魔扱いすることはしな
い。従って、調波フィルタの利点を損なうことなく簡単
な手法で既存システムを拡張することができる。本発明
の上述した実施例を変更及び変化させ得ることは明白で
ある。従って、本発明の範囲は特許請求の範囲によって
のみ限定されるものであることを理解されたい。
【図１】コンバータから調波フィルタを介して給電され
ている３相マシンを有する回路配列を示す図である。
ている３相マシンを有する回路配列を示す図である。
【図２】図１の変形を示す図である。
【図３】本発明による装置の第１の実施例のブロック線
図である。
図である。
【図４】本発明による装置の第２の実施例のブロック線
図である。
図である。
【図５】本発明による装置の第３の実施例のブロック線
図である。
図である。
【図６】本発明による装置の第４の実施例のブロック線
図である。
図である。
【図７】本発明による装置の第５の実施例のブロック線
図である。
図である。
１ ３相マシン ２ コンバータ ３ トルクコントローラ ４ ヒステリシスコントローラ ５ 乗算器 ６ リミタ ７ 減算器 ８ 電圧形成要素 ９ ベクトル積形成要素 １０ スカラ積形成要素 １１ 大きさ形成要素 １２ ベクトルアサイナ １３ 論理回路 １４ 高域通過フィルタ １５ 限定された積分器ｕ fil フィルタ電圧 ｕfild Ψ s に平行なｕ fil の成分 ｕfilq Ψ s に直角なｕ fil の成分 Δｕfilq ｕfilqの振動部分ｉ fil フィルタ電流 Ｌfil フィルタインダクタンス Ｃfil フィルタキャパシタンス Ｃzk 中間回路キャパシタΨ act 実際の磁束値 Ψact 実際の磁束値の大きさ Ψref 参照磁束値 Ｔact 実際のトルク値 Ｔref 参照トルク値ｕ inv コンバータ出力電圧ｉ inv コンバータ電流 ＵDC 中間回路電圧 Ｒs 固定子の銅抵抗ｉ s 固定子電流Ψ s 固定子磁束 ω 固定子磁束の角周波数Ｓ （ＳA ，ＳB ，ＳC ） コンバータのための制御ベク
トル Ｋ1 、Ｋ2 比例係数
トル Ｋ1 、Ｋ2 比例係数
Claims (10)
- 【請求項１】 多相コンバータ（２）から、中間に接続
されている調波フィルタ（Ｌfil 、Ｃfil ）を介して給
電される３相マシン（１）の直接トルク制御方法であっ
て、 （ａ）上記コンバータ出力電圧ｕ inv 、及び本質的に３
相マシンの固定子の銅抵抗にまたがる電圧降下に対応す
る修正変数から実際の磁束値Ψ act を計算する段階と、 （ｂ）上記コンバータによって供給される電流ｉ
inv と、上記実際の磁束値Ψ act とから実際のトルク値
Ｔact を計算する段階と、 （ｃ）ヒステリシスコントローラ（４）によって参照ト
ルク値Ｔref またはΨ ref を使用して上記実際の磁束値
の大きさΨact 及び上記実際のトルク値Ｔactを比較す
る段階と、 （ｄ）上記ヒステリシスコントローラ（４）及び上記実
際の磁束値の大きさΨ act によって支配される上記コン
バータのための最適制御ベクトルＳ（ＳA ，Ｓ B ，
ＳC ）を形成する段階と、を備え、 （ｅ）上記フィルタを通って流れる電流ｉ fil 及び／ま
たはフィルタ出力電圧ｕ fil を測定し、 （ｆ）上記ヒステリシスコントローラ（４）へ供給され
る前の上記参照磁束値Ψref 及び上記参照トルク値Ｔ
ref を、上記フィルタを通って流れる電流ｉ fil及び／
またはフィルタ出力電圧ｕ fil に基づいて修正すること
を特徴とする直接トルク制御方法。 - 【請求項２】 （ａ）上記実際の磁束値Ψ act と、上記
コンバータによって供給される電流ｉ inv と上記調波フ
ィルタのインダクタンスＬfil の積との差から固定子磁
束Ψ s を形成する段階と、 （ｂ）上記固定子磁束Ψ s を使用して、上記フィルタ出
力電圧ｕ fil を上記固定子磁束に平行な成分ｕfildと、
上記固定子磁束に直角な成分ｕfilqとに変換する段階
と、 （ｃ）上記参照磁束値Ψref を上記成分ｕfildに比例す
る量だけ減少させ、上記参照トルク値Ｔref を上記成分
ｕfilqの振動要素Δｕfilqに比例して減少させる段階
と、によって上記参照磁束値Ψref 及び上記参照トルク
値Ｔref を修正する請求項１に記載の方法。 - 【請求項３】 上記成分ｕfilqの振動要素Δｕfilqは、
上記成分ｕfilqと、上記固定子磁束Ψ s と上記固定子磁
束Ψ s の角周波数ωとの積ω・Ψ s との差から生成され
る請求項２に記載の方法。 - 【請求項４】 上記成分ｕfilqの振動要素Δｕfilqは、
上記成分ｕfilqを高域通過濾波することによって生成す
る請求項２に記載の方法。 - 【請求項５】 上記成分ｕfildも、高域通過濾波される
請求項４に記載の方法。 - 【請求項６】 （ａ）上記フィルタを通って流れる電流
ｉ fil を測定し、 （ｂ）上記電流ｉ fil を積分することによって上記フィ
ルタ出力電圧ｕ fil を生成する請求項３乃至５の１つに
記載の方法。 - 【請求項７】 上記フィルタ出力電圧ｕ fil は固定子磁
束に平行な成分ｕfi ldに変換され、上記固定子磁束Ψ s
に直角な成分ｕfilqは上記ｕ fil と上記固定子磁束Ψ s
とのスカラ積及びベクトル積の形成によって変換される
請求項２乃至６の１つに記載の方法。 - 【請求項８】 多相コンバータ（２）から、中間に接続
されている調波フィルタ（Ｌfil 、Ｃfil ）を介して給
電される３相マシン（１）の直接トルク制御装置であっ
て、 （ａ）トルクコントローラ（２）を具備し、上記トルク
コントローラは、 上記コンバータの出力電圧ｕ inv 及び、及び本質的に３
相マシンの固定子の銅抵抗にまたがる電圧降下に対応す
る修正変数から実際の磁束値Ψ act を計算し、 上記コンバータによって供給される電流ｉ inv と、上記
実際の磁束値Ψ act とから実際のトルク値Ｔact を計算
し、 ヒステリシスコントローラ（４）によって参照トルク値
Ｔref 及び参照磁束値Ψref をそれぞれ使用して上記実
際の磁束値の大きさΨact 及び上記実際のトルク値Ｔ
act を比較し、 上記ヒステリシスコントローラ（４）及び上記実際の磁
束値Ψ act によって支配される上記コンバータ（２）の
ための最適制御ベクトルＳ（ＳA ，ＳB ，ＳC）を形成
し、そして、 （ｂ）上記フィルタを通って流れる電流ｉ fil 及び／ま
たはフィルタ出力電圧ｕ fil を測定する電流及び電圧計
器が設けられ、 （ｃ）上記ヒステリシスコントローラへ供給される前の
上記参照磁束値Ψref及び上記参照トルク値Ｔref を、
上記フィルタを通って流れる電流ｉ fil 及び／またはフ
ィルタ出力電圧ｕ fil に基づいて修正する手段が設けら
れていることを特徴とする直接トルク制御装置。 - 【請求項９】 上記第２の手段は、 （ａ）上記コンバータによって供給される電流ｉ
inv と、上記調波フィルタのインダクタンスＬfil との
積を形成する第１の乗算器（５）と、 （ｂ）上記実際の磁束値Ψ act と、上記コンバータによ
って供給される電流ｉ inv と上記調波フィルタのインダ
クタンスＬfil の積との差から固定子磁束Ψ sを計算す
る第１の減算器（７）と、 （ｃ）上記固定子磁束Ψ s を使用して、上記フィルタ出
力電圧ｕ fil を上記固定子磁束に平行な成分ｕfildと、
上記固定子磁束に直角な成分ｕfilqとに変換する座標変
換器（９、１０）と、 （ｄ）上記参照磁束値Ψref を上記成分ｕfildに比例す
る量だけ減少させ、上記参照トルク値Ｔref を上記成分
ｕfilqの振動要素Δｕfilqに比例して減少させる参照値
コントローラと、を備えている請求項８に記載の装置。 - 【請求項１０】 上記成分ｕfild及び上記成分ｕfilqの
ために、上記参照値コントローラは、それぞれの経路に
おいて上記両成分に第１の定数Ｋ1 または第２の定数Ｋ
2 をそれぞれ乗算する１つの乗算器（５）と、それぞれ
の経路において上記乗算器の下流に接続されている１つ
のリミタ（６）と、それぞれの経路において上記リミタ
（６）の下流に接続されている１つの減算器（７）とを
備え、上記成分ｕfildに割当てられている上記減算器は
上記参照磁束値Ψref に作用し、上記成分ｕfilqに割当
てられている上記減算器は上記参照トルク値Ｔref に作
用するようになっている請求項９に記載の装置。
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