JPH10225199A - Control system for power converter - Google Patents

Control system for power converter

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JPH10225199A
JPH10225199A JP9023365A JP2336597A JPH10225199A JP H10225199 A JPH10225199 A JP H10225199A JP 9023365 A JP9023365 A JP 9023365A JP 2336597 A JP2336597 A JP 2336597A JP H10225199 A JPH10225199 A JP H10225199A
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JP
Japan
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current
vector
command
voltage
phase
Prior art date
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JP9023365A
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Japanese (ja)
Inventor
Hidetoshi Kaida
英俊 海田
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Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To perform vector control by providing only one current detector regardless of the number of phases of a power converter. SOLUTION: Vector control of voltage and current can be carried out regardless of the number of phases of a power converter by providing a current detector 103 only for one arbitrary phase of an N phase (N is an arbitrary integer) power converter and combining a vector regulation means 104, means 105 for estimating the state of an AC network 102 (estimating a current component orthogonal to a current detection value from an orthogonal voltage command 115), coordinate conversion means 106, 107, and the like.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、電力変換器制御
方式に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a power converter control system.

【0002】[0002]

【従来の技術】図8にこの種の第1の従来例を示す。電
力変換器503に対し、電流検出器103と、交流指令
発生手段501と、電流調節手段502等を設けて構成
される。102は交流回路網を示し、ここでは図9に示
すように、電源系統または負荷601とフィルタ602
を組み合わせたものを想定している。すなわち、図8で
は、電力変換器503が電流調節手段502により、交
流指令発生手段501から出力される交流の電流指令に
一致するよう、電流検出値を帰還制御しており、単相の
電力変換器の例である。
2. Description of the Related Art FIG. 8 shows a first conventional example of this kind. The power converter 503 is provided with a current detector 103, an AC command generation unit 501, a current adjustment unit 502, and the like. Reference numeral 102 denotes an AC network, and here, as shown in FIG.
Is assumed. That is, in FIG. 8, the power converter 503 performs feedback control of the current detection value by the current adjustment unit 502 so as to match the AC current command output from the AC command generation unit 501, and the single-phase power conversion It is an example of a vessel.

【0003】図10にこの種の第2の従来例として、3
相電力変換器の例を示す。ここでは、電力変換器101
に対し、少なくとも2つの電流検出器103,701
と、ベクトル調節手段104、ベクトル調節手段104
の出力する電圧ベクトル指令109を交流電圧指令11
0に変換する第1の座標変換手段106、および電流検
出器103,701の出力を電流ベクトル114に変換
する第2の座標変換手段107等を設けて構成される。
図11は図10の交流回路網の具体例を示し、図11
(a)は3相の電源系統または負荷801とフィルタ8
02とを組み合わせた例を示し、図11(b)は交流電
動機803の例を示す。すなわち、図10では、ベクト
ル調節手段104が、運転指令108に従って回転座標
系の静止座標系に対する位相基準111(θ)を計算
し、電流ベクトル114を帰還制御している。
FIG. 10 shows a second conventional example of this type,
2 shows an example of a phase power converter. Here, the power converter 101
, At least two current detectors 103 and 701
Vector adjustment means 104, vector adjustment means 104
Is output from the AC voltage command 11
The first coordinate conversion means 106 for converting the output to 0 and the second coordinate conversion means 107 for converting the outputs of the current detectors 103 and 701 into a current vector 114 are provided.
FIG. 11 shows a specific example of the AC network of FIG.
(A) is a three-phase power supply system or load 801 and filter 8
02 is shown, and FIG. 11B shows an example of an AC motor 803. That is, in FIG. 10, the vector adjustment unit 104 calculates the phase reference 111 (θ) with respect to the stationary coordinate system of the rotating coordinate system according to the operation command 108, and performs feedback control of the current vector 114.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】一般に、交流理論では
フェーザを用いて解析が行なわれる。瞬時値を取り扱う
必要がある場合、例えば上記第2の従来例をはじめとす
る3相や多相の機器の制御には、ベクトルが用いられ
る。しかし、フェーザやベクトルは2次元の量であり、
上記第1の従来例のような単相の場合は、多相で使用さ
れるベクトル量に基づく制御方式を適用することができ
ない。また、第2の従来例のように多相の場合、2次元
のベクトルを取り扱う必要上、電流検出器を少なくとも
2つ設けなければならず、電流検出器を1つとすること
は困難である。したがって、この発明の課題は電力変換
器の相数にかかわりなく、1つの電流検出器を用いるだ
けでフェーザまたはベクトルに基づく制御を可能にする
ことにある。
Generally, in AC theory, analysis is performed using a phasor. When it is necessary to handle instantaneous values, vectors are used for controlling three-phase and multi-phase devices including the second conventional example, for example. However, phasors and vectors are two-dimensional quantities,
In the case of a single phase as in the first conventional example, a control method based on the vector amount used in the multiphase cannot be applied. In the case of multi-phase as in the second conventional example, at least two current detectors must be provided because two-dimensional vectors need to be handled, and it is difficult to use one current detector. Accordingly, an object of the present invention is to enable phasor or vector-based control using only one current detector regardless of the number of phases of the power converter.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るため、請求項1の発明では、N(Nは任意の整数)相
の交流側端子を持つ電力変換器の1相にのみ設けられる
電流検出器と、回転座標系の電圧ベクトル指令を演算す
るベクトル調節器と、この電圧ベクトル指令を交流電圧
指令および電流検出相の交流電圧指令に対応する直交成
分(直交電圧指令)に変換する第1の座標変換手段と、
この直交電圧指令から電流検出値と直交する成分(直交
電流)を推定する推定手段と、その推定直交電流と電流
検出値とから電流ベクトルを算出する第2の座標変換手
段とを備え、この第2の座標変換手段からの出力と運転
指令とにもとづき電圧,電流ベクトルの制御を可能にし
ている。この請求項1の発明では、前記推定手段には直
交電圧指令の他に、前記交流電圧指令および電流検出値
を入力することができる(請求項2の発明)。
In order to solve such a problem, according to the first aspect of the present invention, only one phase of a power converter having an N-side (N is an arbitrary integer) phase AC terminal is provided. A current detector, a vector adjuster that calculates a voltage vector command of the rotating coordinate system, and a second controller that converts the voltage vector command into an orthogonal component (orthogonal voltage command) corresponding to the AC voltage command and the AC voltage command of the current detection phase. 1 coordinate conversion means;
Estimating means for estimating a component (orthogonal current) orthogonal to the current detection value from the orthogonal voltage command, and second coordinate transforming means for calculating a current vector from the estimated orthogonal current and the detected current value. Voltage and current vectors can be controlled based on the output from the coordinate conversion means 2 and the operation command. According to the present invention, the AC voltage command and the detected current value can be input to the estimating means in addition to the quadrature voltage command (the invention of claim 2).

【0006】請求項3の発明では、N(Nは任意の整
数)相の交流側端子を持つ電力変換器の1相にのみ設け
られる電流検出器と、回転座標系の電圧ベクトル指令お
よび回転座標系と静止座標系との位相差を演算するベク
トル調節器と、前記電圧ベクトル指令を交流電圧指令お
よび電流検出相の交流電圧指令に対応する直交成分(直
交電圧指令)に変換する第1の座標変換手段と、電流検
出値,前記交流電圧指令および前記直交電圧指令から電
流検出値とその直交電流値との2相電流を推定する推定
手段と、この2相電流を電流ベクトルに変換する第2の
座標変換手段とを備え、この第2の座標変換手段からの
出力と運転指令とにもとづき電圧,電流ベクトルの制御
を可能にしている。
According to a third aspect of the present invention, a current detector provided only in one phase of a power converter having an N-side (N is an arbitrary integer) phase AC terminal, a voltage vector command of a rotating coordinate system and a rotating coordinate system are provided. Vector controller for calculating the phase difference between the system and the stationary coordinate system, and first coordinates for converting the voltage vector command into an orthogonal component (orthogonal voltage command) corresponding to the AC voltage command and the AC voltage command of the current detection phase. Converting means; estimating means for estimating a two-phase current of the detected current value and the quadrature current value from the detected current value, the AC voltage command and the quadrature voltage command; and a second means for converting the two-phase current into a current vector. And the voltage and current vectors can be controlled based on the output from the second coordinate conversion means and the operation command.

【0007】また、請求項4の発明では、N(Nは任意
の整数)相の交流側端子を持つ電力変換器の1相にのみ
設けられる電流検出器と、回転座標系の電圧ベクトル指
令および回転座標系と静止座標系との位相差を演算する
ベクトル調節器と、前記電圧ベクトル指令を交流電圧指
令に変換する座標変換手段と、前記電圧ベクトル指令,
前記位相差および電流ベクトルから電流ベクトル推定値
を求める推定手段と、この電流ベクトル推定値と電流検
出値とから電流ベクトルを演算する電流ベクトル演算手
段とを備え、この電流ベクトル演算手段からの出力と運
転指令とにもとづき電圧,電流ベクトルの制御を可能に
している。この請求項4の発明では、前記推定手段には
電流検出値も入力することができる(請求項5の発
明)。
Further, according to the present invention, a current detector provided only in one phase of a power converter having an N-side (N is an arbitrary integer) phase AC terminal is provided with a voltage vector command and a voltage vector command for a rotating coordinate system. A vector adjuster for calculating a phase difference between a rotating coordinate system and a stationary coordinate system; coordinate conversion means for converting the voltage vector command into an AC voltage command;
Estimating means for obtaining a current vector estimated value from the phase difference and the current vector, and current vector calculating means for calculating a current vector from the current vector estimated value and the detected current value, and an output from the current vector calculating means. Voltage and current vectors can be controlled based on operation commands. According to the fourth aspect of the present invention, a current detection value can also be input to the estimating means (the fifth aspect of the present invention).

【0008】請求項6の発明では、N(Nは任意の整
数)相の交流側端子を持つ電力変換器の1相にのみ設け
られる電流検出器と、回転座標系の電圧ベクトル指令お
よび回転座標系と静止座標系との位相差を演算するベク
トル調節器と、前記電圧ベクトル指令を交流電圧指令に
変換する座標変換手段と、電流検出値,前記位相差およ
び電圧ベクトル指令から電流ベクトル推定値を求める推
定手段とを備え、この推定手段からの出力と運転指令と
にもとづき電圧,電流ベクトルの制御を可能にしてい
る。
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a current detector provided in only one phase of a power converter having an N-side (N is an arbitrary integer) phase AC terminal, a voltage vector command of a rotating coordinate system and a rotating coordinate system. A vector adjuster for calculating the phase difference between the system and the stationary coordinate system, coordinate conversion means for converting the voltage vector command into an AC voltage command, and a current vector estimation value from a detected current value, the phase difference, and the voltage vector command. And a control unit for controlling a voltage and a current vector based on an output from the estimating unit and an operation command.

【0009】[0009]

【作用】実施の形態について説明する前に、この発明の
作用原理につき説明する。多相の電力変換器の交流端子
に接続される負荷や電源系統、または交流電動機などの
交流回路網のモデルから、直交2軸の状態方程式を作る
ことは一般に行なわれている。一方、単相の場合、交流
回路網だけでは直交2軸の状態方程式を作れないが、実
際の交流回路網と直交する状態量を持つ仮想的な交流回
路網の状態方程式を作り、状態方程式を拡張すれば直交
2軸の状態方程式を作ることが可能となる。以下、第
1,第2の発明の場合について説明する。まず、単相に
おいて、交流回路網の状態方程式が次の数1で示す
(1)式の如くであるとする。なお、(1)式で符号の
上に付した「・」記号は微分操作を示す。
Before describing the embodiments, the principle of operation of the present invention will be described. It is a common practice to create orthogonal two-axis equation of state from a model of a load or power supply system connected to an AC terminal of a polyphase power converter, or an AC network such as an AC motor. On the other hand, in the case of a single phase, a state equation of two orthogonal axes cannot be created by the AC network alone, but a state equation of a virtual AC network having a state quantity orthogonal to the actual AC network is created. If extended, it becomes possible to create a state equation of two orthogonal axes. Hereinafter, the cases of the first and second inventions will be described. First, in a single phase, it is assumed that the state equation of the AC network is as shown in the following equation (1). In addition, the symbol “•” attached above the code in the equation (1) indicates a differentiation operation.

【数1】 (Equation 1)

【0010】ここで、交流電圧vは交流電圧指令v*
等しく、角周波数ωで回転する回転座標系の電圧ベクト
ル指令vr * とは次の(2)式の関係があるものとす
る。 v=v* =(cosθ,−sinθ)vr * …(2) ただし、 vr * =(vd * ,vq * T (Tは転置行列であるこ
とを示す。) θ=∫ωdt …(3) vd * ,vq * :d軸,q軸の各電圧指令(添字「d」
はd軸,「q」はq軸成分を示す) θ :静止座標系に対する角度
Here, it is assumed that the AC voltage v is equal to the AC voltage command v * , and has a relationship represented by the following equation (2) with the voltage vector command v r * of the rotating coordinate system rotating at the angular frequency ω. v = v * = (cosθ, -sinθ) v r * ... (2) However, v r * = (v d *, v q *) T (T indicates that a transposed matrix.) θ = ∫ωdt ... (3) v d *, v q *: d -axis, each of the voltage command of the q-axis (subscript "d"
Represents the d-axis and “q” represents the q-axis component.) Θ: Angle with respect to the stationary coordinate system

【0011】これに対し、直交電圧指令v- は次式で与
えられるものとする。なお、符号の肩に「−」記号を付
して、直交成分を示す。 v- =(sinθ,cosθ)vr * …(4) この直交電圧指令v- を交流回路網と同じモデルに与え
ると、iに直交する成分i- を得ることができる。つま
り、先の(1)式のiをi- に置換した、次の数2で示
す(5)式を演算することにより求められる。
[0011] In contrast, the orthogonal voltage command v - is assumed to be given by the following equation. The orthogonal component is indicated by adding a “-” symbol to the shoulder of the code. v = (sin θ, cos θ) v r * (4) When this orthogonal voltage command v is given to the same model as the AC network, a component i orthogonal to i can be obtained. That is, it is obtained by calculating the following equation (5), which is obtained by replacing i in the above equation (1) with i .

【数2】 (Equation 2)

【0012】上記(5)式から得られるi- と電流検出
値iとを次の数3で示す(6)式により、回転座標系の
電流ベクトルir ”=(id ”,iq ”)T に変換す
る。
[0012] (5) is i derived from equation - by the the current detection value i in the following equation 3 (6), rotating coordinate system of the current vector i r "= (i d" , i q " ) Convert to T.

【数3】 (Equation 3)

【0013】ベクトル調節手段では、上記電流ベクトル
を用いて帰還制御を行なう。そのため、ベクトル調節手
段における入力、すなわち運転指令r* と帰還入力
f 、出力vr * ,θとの関係を、次の(7)式で示す
関数hで表わす。 (vr * T ,θ)T =h(r* T ,uf T T …(7) ここで、帰還入力uf を次の(8)式の如く与えれば、
r ”を帰還することができる。 uf =ir ” …(8) 電流ベクトルは瞬時値であるから、単相の電力変換器で
あっても、回転座標系の制御演算を行なうことができる
のは、明らかである。
The vector control means performs feedback control using the current vector. Therefore, the relationship between the input in the vector adjustment means, that is, the operation command r * , the feedback input u f , the output v r * , and θ is represented by a function h shown in the following equation (7). (V r * T, θ) T = h (r * T, u f T) at T ... (7) Here, if you give as a feedback input u f of the following formula (8),
i r ″ can be fed back. u f = i r ″ (8) Since the current vector is an instantaneous value, even in the case of a single-phase power converter, it is possible to perform the control operation of the rotating coordinate system. Clearly, you can.

【0014】次に、上式でもi- の推定は勿論可能であ
るが、初期値やパラメータ誤差などによる状態変数の推
定誤差が含まれていると、正確な推定ができなくなる。
そこで、誤差を抑制するため、推定誤差eを抑制する帰
還を設けた推定演算を行なうことも可能である。交流電
圧指令と電流検出値とから状態推定する演算式は、次の
数4の如き(9)式で示される。
[0014] Next, in the above equation i - but the estimation of a course possible, if the estimated error of the state variable due the initial value or parameter errors are included, can not be accurately estimated.
Therefore, in order to suppress the error, it is possible to perform an estimation calculation provided with a feedback for suppressing the estimation error e. An arithmetic expression for estimating a state from the AC voltage command and the detected current value is represented by the following Expression (9).

【数4】 (Equation 4)

【0015】上記の結果得られるi- を先の(6)式に
代入することで、誤差のより一層少ない電流ベクトルを
求めることができる。なお、上記(9)式はオブザーバ
や適応オブザーバに等価な演算であり、一般に知られて
いるアルゴリズムに従って設計しても機能に変わりはな
い。以上はN=1の場合であるが、対称なN(任意の整
数)相の交流回路網が接続されたN≧2のN相電力変換
器においても、(5)または(9)式と(6)式の演算
に従って電流ベクトルが得られるので、多相のうちの1
相のみに電流検出器を設けた場合でも、単相の場合と同
様にベクトル制御が可能となる。
[0015] i obtained above results - a By substituting the previous equation (6) can be obtained even more less current vector of the error. The above equation (9) is an operation equivalent to an observer or an adaptive observer, and its function does not change even if it is designed according to a generally known algorithm. The above is the case of N = 1. However, even in an N ≧ 2 N-phase power converter to which a symmetrical N (arbitrary integer) -phase AC network is connected, the expression (5) or (9) and (9) 6) Since the current vector is obtained according to the operation of the equation, one of the polyphases is obtained.
Even when a current detector is provided only for a phase, vector control can be performed as in the case of a single phase.

【0016】次に、第3の発明の場合について説明す
る。先の(9)式における電流推定値i’は、誤差の帰
還によってiに収束することから、iの代わりにi’を
用いても電流ベクトルを制御できる。そこで、まず、
(6)式のiをi’に置換すると、次の数5の如き(1
0)式で回転座標系に変換された電流ベクトル推定値i
r ’が得られる。
Next, the case of the third invention will be described. Since the current estimated value i 'in the above equation (9) converges to i by feedback of an error, the current vector can be controlled even if i' is used instead of i. So, first,
By replacing i in the equation (6) with i ′, (1)
The current vector estimated value i converted to the rotating coordinate system by the equation (0)
r 'is obtained.

【数5】 得られた電流ベクトル推定値ir ’を、電流ベクトルの
代わりにベクトル調節手段の帰還入力として与える。つ
まり、次の(11)式のようにすれば、ベクトル制御が
可能である。 uf =ir ’ …(11) なお、第3の発明がN≧1のN相電力変換器に適用可能
であることは、第1,第2の発明と同様である。
(Equation 5) The obtained current vector estimated value ir 'is provided as a feedback input of the vector adjusting means instead of the current vector. That is, vector control is possible by using the following equation (11). u f = ir ′ (11) It is to be noted that the third invention is applicable to the N-phase power converter with N ≧ 1, as in the first and second inventions.

【0017】次いで、第4,第5の発明の場合について
説明する。静止座標系における交流回路網の状態方程
式、すなわち多相の場合は(1)式、単相の場合は
(1)式と(5)式を、回転座標系の状態方程式に変換
すると、数6で示す(12)式のようになる。
Next, the fourth and fifth aspects of the invention will be described. When the state equation of the AC network in the stationary coordinate system, that is, the equation (1) for polyphase, and the equations (1) and (5) for single phase, are transformed into the state equation of the rotating coordinate system, Equation (12) shown below.

【数6】 (Equation 6)

【0018】ここで、静止座標系の状態変数と回転座標
系の状態変数xr ”=(xd ”,x q ”)T の間には次
の数7で示す(13)式のような関係がある。
Here, state variables and rotational coordinates of the stationary coordinate system
System state variable xr"= (Xd", X q”)TBetween
There is a relationship as shown in Expression (13) of Expression (7).

【数7】 (Equation 7)

【0019】上記の関係を使えば、回転座標系に変換し
た次の数8で示す(14)式で、交流回路網モデルを表
わすことができる。
Using the above relationship, the AC network model can be represented by the following equation (14) converted to a rotating coordinate system.

【数8】 (Equation 8)

【0020】(14)式のままでも状態推定は可能であ
るが、初期値やパラメータ誤差による推定誤差e”が現
れる可能性がある。そこで、偏差e”=ir ”−ir
を帰還することで、次の数9の如き(15)式を得る。
[0020] (14) is a state estimation is possible even while the expression, "there is a possibility that appears. Accordingly, the deviation e" initial value or parameter error due to estimation error e = i r "-i r '
Is fed back, the following equation (15) is obtained.

【数9】 (Equation 9)

【0021】次に、電流ベクトル演算手段は、上式で得
られる電流ベクトル推定値ir ”を次の(16)式に代
入して、直交電流i- を求める。 i- =(sinθ cosθ)ir ” …(16) これを、(6)式に代入して電流ベクトルir ’=(i
d ’,iq ’)T を計算する。この電流ベクトルを用い
れば、第1の発明と同じように、1相のみの電流検出に
てN相電力変換器をベクトル制御できることになる。
Next, the current vector calculation means, by substituting the current vector estimate i r "obtained in the above equation in the following equation (16), perpendicular to current i -. The finding i - = (sinθ cosθ) i r ″ (16) This is substituted into equation (6) to obtain a current vector i r ′ = (i
d ', iq ') Calculate T. If this current vector is used, the N-phase power converter can be vector-controlled by detecting only one phase current, as in the first invention.

【0022】次に、第6の発明について説明する。第
4,5の発明において、電流ベクトル推定値ir ”が電
流ベクトルir ’に収束することを示した。そこで、第
4,5の発明において電流ベクトル演算手段を省き、i
r ’の代わりにir ”をベクトル調節手段に帰還するこ
とで、N相電力変換器をベクトル制御することが可能と
なる。
Next, the sixth invention will be described. In the fourth and fifth inventions, it has been shown that the current vector estimated value i r ″ converges to the current vector i r ′.
By feeding back i r ″ to the vector adjusting means instead of r ′, it becomes possible to perform vector control of the N-phase power converter.

【0023】[0023]

【発明の実施の形態】図1はこの発明の第1の実施の形
態を示す構成図である。この例は電力変換器101、交
流回路網102、電流検出器103、ベクトル調節手段
104、状態推定手段105、電圧ベクトル指令を交流
電圧指令に変換する第1の座標変換手段106、交流電
流検出値を電流ベクトルに変換する第2の座標変換手段
107等から構成される。交流回路網102は図8また
は図10と同じである。状態推定手段105は、直交電
圧指令から電流検出値と直交する直交電流を推定する演
算手段として、構成することができる。その推定に当た
っては(5)式が用いられる。推定された直交電流11
3は電流検出値112とともに第2の座標変換手段10
7に入力され、(6)式にもとづき電流ベクトル114
に変換される。座標変換手段107としては、(6)式
のような演算を行なう周知のものを用いることができ
る。
FIG. 1 is a configuration diagram showing a first embodiment of the present invention. This example includes a power converter 101, an AC network 102, a current detector 103, a vector adjusting unit 104, a state estimating unit 105, a first coordinate converting unit 106 for converting a voltage vector command into an AC voltage command, and an AC current detection value. Is converted into a current vector. The AC network 102 is the same as FIG. 8 or FIG. The state estimating unit 105 can be configured as an arithmetic unit that estimates a quadrature current orthogonal to the current detection value from the quadrature voltage command. Equation (5) is used for the estimation. Estimated quadrature current 11
3 is the second coordinate transformation means 10 together with the current detection value 112.
7 and the current vector 114 based on the equation (6).
Is converted to As the coordinate conversion means 107, a well-known means for performing an operation such as equation (6) can be used.

【0024】つまり、電流検出器103を1つしか設け
ていないにもかかわらず、直交電流が状態推定手段10
5によって推定されるので、基本波に関連するリプルの
ない電流ベクトル114の瞬時値を得ることができる。
ベクトル調節手段104は、この電流ベクトル114と
運転指令108とから電圧ベクトル指令を演算する。ベ
クトル調節手段104の具体的な1例を図2に示す。す
なわち、電流調節器運転指令108と電流ベクトル11
4との偏差を求める加減算器A1,A2、その偏差から
電圧ベクトル指令109を演算する電流調節器R1,R
2、および回転角速度ωを積分して回転座標系と静止座
標系との角度111(θ:位相基準)を求める積分器S
等より構成される。なお、座標変換手段106は
(2),(4)式のような演算を行なう周知のものを用
いることができる。
That is, despite the fact that only one current detector 103 is provided, the quadrature current is
5, an instantaneous value of the ripple-free current vector 114 associated with the fundamental wave can be obtained.
The vector adjusting means 104 calculates a voltage vector command from the current vector 114 and the operation command 108. FIG. 2 shows a specific example of the vector adjustment unit 104. That is, the current controller operation command 108 and the current vector 11
Adders / subtractors A1 and A2 for obtaining a deviation from the current controller 4 and current controllers R1 and R2 for calculating a voltage vector command 109 from the deviation.
2, and an integrator S that integrates the rotational angular velocity ω to obtain an angle 111 (θ: phase reference) between the rotating coordinate system and the stationary coordinate system.
Etc. It should be noted that a well-known means for performing calculations such as equations (2) and (4) can be used as the coordinate conversion means 106.

【0025】図3に図1の第1変形例を示す。これは、
状態推定手段105に座標変換手段106の出力である
交流電圧指令と、電流検出器103を介する電流検出値
とを入力し、電流検出値と直交する直交電流を(9)式
により推定するようにした点が特徴で、その他は図1と
同様である。図4は図1の第2の変形例を示す構成図で
ある。この例は、構成は図3とほぼ同じであるが、電流
検出値が第2の座標変換手段107には入力されていな
い点で、図1と相違する。ここでは、状態推定手段10
5は(9)式により、電流検出値と直交電流の2相電流
推定値201を推定する。この推定値は第2の座標変換
手段107に入力され、(10)式にもとづき電流ベク
トル推定値202に変換される。ベクトル調節手段10
4は、この電流ベクトル推定値202と運転指令108
とにもとづき制御を行なうが、状態推定手段105が電
流検出値112に追従して動作することで、図1の場合
と同様のベクトル制御が実現される。
FIG. 3 shows a first modification of FIG. this is,
An AC voltage command output from the coordinate conversion means 106 and a current detection value via the current detector 103 are input to the state estimation means 105, and a quadrature current orthogonal to the current detection value is estimated by equation (9). The other features are the same as those in FIG. FIG. 4 is a configuration diagram showing a second modification of FIG. This example is almost the same in configuration as FIG. 3, but differs from FIG. 1 in that the detected current value is not input to the second coordinate conversion means 107. Here, the state estimating means 10
5 estimates the two-phase current estimation value 201 of the current detection value and the quadrature current by the equation (9). This estimated value is input to the second coordinate conversion means 107 and is converted into a current vector estimated value 202 based on the equation (10). Vector adjustment means 10
4 indicates the current vector estimated value 202 and the operation command 108
However, when the state estimating means 105 operates following the current detection value 112, the same vector control as in the case of FIG. 1 is realized.

【0026】図5はこの発明の第2の実施の形態を示す
構成図である。この例は、電力変換器101、交流回路
網102、電流検出器103、ベクトル調節手段10
4、状態推定手段301、電圧ベクトル指令を交流電圧
指令に変換する第1の座標変換手段106、電流ベクト
ル演算手段302等より構成される。状態推定手段30
1は電圧ベクトル指令を入力として、交流回路網102
の電流ベクトル202を(14)式にもとづき推定す
る。推定された電流ベクトル推定値202と電流検出値
112とは、電流ベクトル演算手段302に入力され、
ここで(16)式にもとづく演算によって直交電流i-
となり、さらに(6)式の演算が行なわれることによ
り、電流ベクトル114に変換される。この電流ベクト
ルをベクトル調節手段104に入力することにより、ベ
クトル制御が行なわれる。
FIG. 5 is a block diagram showing a second embodiment of the present invention. This example includes a power converter 101, an AC network 102, a current detector 103, and a vector adjustment unit 10.
4. It comprises a state estimating means 301, a first coordinate converting means 106 for converting a voltage vector command into an AC voltage command, a current vector calculating means 302, and the like. State estimation means 30
Reference numeral 1 designates an AC network 102
Is estimated based on equation (14). The estimated current vector estimation value 202 and the detected current value 112 are input to the current vector calculation means 302,
Here, the quadrature current i
Then, the calculation of Expression (6) is performed, whereby the current vector 114 is converted. By inputting this current vector to the vector adjusting means 104, vector control is performed.

【0027】図6に図5の変形例を示す。これは、状態
推定手段301に電流検出値112を入力し、交流回路
網102の電流ベクトル202を(15)式にもとづき
推定するようにした点が特徴で、その他は図5と同じで
ある。
FIG. 6 shows a modification of FIG. This is characterized in that the current detection value 112 is input to the state estimating means 301, and the current vector 202 of the AC network 102 is estimated based on the equation (15). The other points are the same as those in FIG.

【0028】図7はこの発明の第3の実施の形態を示す
構成図である。この例は図5に示すものから電流ベクト
ル演算手段を省略し、状態推定手段401を設けた点が
特徴である。この状態推定手段401は、電圧ベクトル
指令と電流検出値を入力として、交流回路網102の電
流ベクトル202を(15)式にもとづき推定する。こ
の電流ベクトル推定値202をベクトル調節手段104
に入力することにより、ベクトル制御が行なわれる。
FIG. 7 is a configuration diagram showing a third embodiment of the present invention. This example is characterized in that the current vector calculation means is omitted from the configuration shown in FIG. The state estimating means 401 receives the voltage vector command and the detected current value as inputs and estimates the current vector 202 of the AC network 102 based on the equation (15). This current vector estimation value 202 is used
, The vector control is performed.

【0029】なお、上記各例の交流回路網において、負
荷または電源系統の交流電圧またはその位相、もしくは
交流電動機の速度または位相情報が得られる場合、これ
らをベクトル演算手段および状態推定手段で実施される
演算に供しても差し支えないことはいうまでもない。ま
た、上記の如く推定される状態変数を、電力変換器制御
に用いても何ら差し支えない。
When the AC voltage of the load or the power supply system or its phase, or the speed or phase information of the AC motor can be obtained in the AC network of each of the above examples, these are carried out by the vector calculating means and the state estimating means. Needless to say, it can be used for the calculation. Further, the state variables estimated as described above may be used for power converter control without any problem.

【0030】[0030]

【発明の効果】この発明によれば、1つの電流検出器と
制御アルゴリズムで電力変換器を制御するようにしたの
で、電流検出器の個数を必要最低限としつつ精度の高い
ベクトル制御で統一的に制御することができる利点が得
られる。また、電圧ベクトル指令から電流ベクトルまた
はその推定値までの伝達関数は多相で電流検出器が複数
の場合と同様であり、したがって、多相で電流検出器が
複数の場合のすべてのベクトル調節方式を適用すること
ができる。
According to the present invention, since the power converter is controlled by one current detector and a control algorithm, the number of current detectors is minimized to a minimum and unified by high-precision vector control. This provides the advantage of being able to be controlled. Also, the transfer function from the voltage vector command to the current vector or its estimated value is the same as in the case of multiple phases and multiple current detectors. Can be applied.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】この発明の第1の実施の形態を示す構成図であ
る。
FIG. 1 is a configuration diagram showing a first embodiment of the present invention.

【図2】図1のベクトル調節手段の具体例を示すブロッ
ク図である。
FIG. 2 is a block diagram showing a specific example of a vector adjusting unit of FIG. 1;

【図3】図1の第1の変形例を示す構成図である。FIG. 3 is a configuration diagram showing a first modification of FIG. 1;

【図4】図1の第2の変形例を示す構成図である。FIG. 4 is a configuration diagram showing a second modification of FIG. 1;

【図5】この発明の第2の実施の形態を示す構成図であ
る。
FIG. 5 is a configuration diagram showing a second embodiment of the present invention.

【図6】図5の変形例を示す構成図である。FIG. 6 is a configuration diagram showing a modification of FIG. 5;

【図7】この発明の第3の実施の形態を示す構成図であ
る。
FIG. 7 is a configuration diagram showing a third embodiment of the present invention.

【図8】第1の従来例を示す構成図である。FIG. 8 is a configuration diagram showing a first conventional example.

【図9】図8の交流回路網の具体例を示す構成図であ
る。
9 is a configuration diagram illustrating a specific example of the AC circuit network of FIG. 8;

【図10】第2の従来例を示す構成図である。FIG. 10 is a configuration diagram showing a second conventional example.

【図11】図10の交流回路網の具体例を示す構成図で
ある。
11 is a configuration diagram showing a specific example of the AC circuit network of FIG. 10;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101,503…電力変換器、102…交流回路網、1
03,701…電流検出器、104…ベクトル調節手
段、105,301,401…状態推定手段、106,
107…座標変換手段、108…運転指令、109…電
圧ベクトル指令、110…交流電圧指令、111…位相
基準、112…電流検出値、113…直交電流推定値、
114…電流ベクトル、115…直交電圧指令、201
…2相電流推定値、202…電流ベクトル推定値、30
2…電流ベクトル演算手段、501…交流指令発生手
段、502…電流調節手段、601,801…電源系統
または負荷、602,802…フィルタ、803…交流
電動機。
101, 503: power converter, 102: AC circuit network, 1
03, 701: current detector, 104: vector adjustment means, 105, 301, 401 ... state estimation means, 106,
107: coordinate conversion means, 108: operation command, 109: voltage vector command, 110: AC voltage command, 111: phase reference, 112: current detection value, 113: quadrature current estimation value,
114 ... current vector, 115 ... orthogonal voltage command, 201
... two-phase current estimated value, 202 ... current vector estimated value, 30
2. Current vector calculation means, 501: AC command generation means, 502: current adjustment means, 601, 801: power supply system or load, 602, 802: filter, 803: AC motor.

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 N(任意の整数)相の交流側端子を持つ
電力変換器の1相にのみ設けられる電流検出器と、回転
座標系の電圧ベクトル指令を演算するベクトル調節器
と、この電圧ベクトル指令を交流電圧指令および電流検
出相の交流電圧指令に対応する直交成分(直交電圧指
令)に変換する第1の座標変換手段と、この直交電圧指
令から電流検出値と直交する成分(直交電流)を推定す
る推定手段と、その推定直交電流と電流検出値とから電
流ベクトルを算出する第2の座標変換手段とを備え、こ
の第2の座標変換手段からの出力と運転指令とにもとづ
き電圧,電流ベクトルの制御を可能にしたことを特徴と
する電力変換器制御方式。
1. A current detector provided only in one phase of a power converter having an N (arbitrary integer) phase AC side terminal, a vector adjuster for calculating a voltage vector command of a rotating coordinate system, First coordinate conversion means for converting a vector command into an orthogonal component (orthogonal voltage command) corresponding to the AC voltage command and the AC voltage command of the current detection phase, and a component (orthogonal current) orthogonal to the current detection value from the orthogonal voltage command ), And second coordinate conversion means for calculating a current vector from the estimated quadrature current and the detected current value, and a voltage based on an output from the second coordinate conversion means and an operation command. And a power converter control method characterized in that current vector control is enabled.
【請求項2】 前記推定手段には直交電圧指令の他に、
前記交流電圧指令および電流検出値を入力することを特
徴とする請求項1に記載の電力変換器制御方式。
2. The estimation means includes a quadrature voltage command,
The power converter control method according to claim 1, wherein the AC voltage command and the current detection value are input.
【請求項3】 N(任意の整数)相の交流側端子を持つ
電力変換器の1相にのみ設けられる電流検出器と、回転
座標系の電圧ベクトル指令および回転座標系と静止座標
系との位相差を演算するベクトル調節器と、前記電圧ベ
クトル指令を交流電圧指令および電流検出相の交流電圧
指令に対応する直交成分(直交電圧指令)に変換する第
1の座標変換手段と、電流検出値,前記交流電圧指令お
よび前記直交電圧指令から電流検出値とその直交電流値
との2相電流を推定する推定手段と、この2相電流を電
流ベクトルに変換する第2の座標変換手段とを備え、こ
の第2の座標変換手段からの出力と運転指令とにもとづ
き電圧,電流ベクトルの制御を可能にしたことを特徴と
する電力変換器制御方式。
3. A current detector provided only in one phase of a power converter having an N (arbitrary integer) -phase AC side terminal, a voltage vector command of a rotating coordinate system and a command for a rotating coordinate system and a stationary coordinate system. A vector adjuster for calculating a phase difference; first coordinate conversion means for converting the voltage vector command into an orthogonal component (orthogonal voltage command) corresponding to an AC voltage command and an AC voltage command for a current detection phase; ., Estimating means for estimating a two-phase current of a current detection value and the quadrature current value from the AC voltage command and the quadrature voltage command, and second coordinate converting means for converting the two-phase current into a current vector. A power converter control method, wherein voltage and current vectors can be controlled based on an output from the second coordinate conversion means and an operation command.
【請求項4】 N(任意の整数)相の交流側端子を持つ
電力変換器の1相にのみ設けられる電流検出器と、回転
座標系の電圧ベクトル指令および回転座標系と静止座標
系との位相差を演算するベクトル調節器と、前記電圧ベ
クトル指令を交流電圧指令に変換する座標変換手段と、
前記電圧ベクトル指令,前記位相差および電流ベクトル
から電流ベクトル推定値を求める推定手段と、この電流
ベクトル推定値と電流検出値とから電流ベクトルを演算
する電流ベクトル演算手段とを備え、この電流ベクトル
演算手段からの出力と運転指令とにもとづき電圧,電流
ベクトルの制御を可能にしたことを特徴とする電力変換
器制御方式。
4. A current detector provided only in one phase of a power converter having an N (arbitrary integer) phase AC side terminal, a voltage vector command of a rotating coordinate system, and a current detector for a rotating coordinate system and a stationary coordinate system. A vector adjuster for calculating a phase difference, and coordinate conversion means for converting the voltage vector command into an AC voltage command,
Estimating means for obtaining an estimated current vector value from the voltage vector command, the phase difference and the current vector; and current vector calculating means for calculating a current vector from the estimated current vector value and the detected current value. A power converter control system characterized in that voltage and current vectors can be controlled based on an output from the means and an operation command.
【請求項5】 前記推定手段には電流検出値も入力する
ことを特徴とする請求項4に記載の電力変換器制御方
式。
5. The power converter control method according to claim 4, wherein a current detection value is also input to said estimating means.
【請求項6】 N(任意の整数)相の交流側端子を持つ
電力変換器の1相にのみ設けられる電流検出器と、回転
座標系の電圧ベクトル指令および回転座標系と静止座標
系との位相差を演算するベクトル調節器と、前記電圧ベ
クトル指令を交流電圧指令に変換する座標変換手段と、
電流検出値,前記位相差および電圧ベクトル指令から電
流ベクトル推定値を求める推定手段とを備え、この推定
手段からの出力と運転指令とにもとづき電圧,電流ベク
トルの制御を可能にしたことを特徴とする電力変換器制
御方式。
6. A current detector provided in only one phase of a power converter having an N (arbitrary integer) phase AC side terminal, a voltage vector command of a rotating coordinate system, and a command for a rotating coordinate system and a stationary coordinate system. A vector adjuster for calculating a phase difference, and coordinate conversion means for converting the voltage vector command into an AC voltage command,
Estimating means for obtaining an estimated current vector value from the detected current value, the phase difference, and the voltage vector command, and controlling the voltage and the current vector based on the output from the estimating means and the operation command. Power converter control method.
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