JPWO2013046461A1 - 電動機のベクトル制御装置、車両駆動システム - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、本発明にかかる電動機のベクトル制御装置の実施の形態1の構成例を示す図である。本実施の形態の電動機のベクトル制御装置は、交流電動機(電動機)1を駆動制御する電力変換器2を制御する。図1に示すように、本実施の形態の電動機のベクトル制御装置は、ベクトル制御部3と、直流電圧検出部4と、速度検出部5と、電流検出部6と、トルク指令生成部10と、第一の磁束指令生成部11aと、第二の磁束指令生成部11bと、磁束指令選択部11cと、パルスモード選択部12と、を備える。
図8は、本発明にかかる電動機のベクトル制御装置の実施の形態2の第一の磁束指令生成部11dの構成例を示す図である。本実施の形態の電動機のベクトル制御装置は、実施の形態1の電動機のベクトル制御装置の第一の磁束指令生成部11aの代わりに第一の磁束指令生成部11dを備える以外は、実施の形態の電動機のベクトル制御装置と同様である。本実施の形態の第一の磁束指令生成部11dは、最適磁束指令生成部21と、許容最大磁束指令生成部22と、低位選択部23と、を備える。
本実施の形態では、実施の形態1および実施の形態2で説明したベクトル制御装置を適用した車両駆動システムについて説明する。
2 電力変換器
3 ベクトル制御部
4 直流電圧検出部
5 速度検出部
6 電流検出部
10 トルク指令生成部
11a,11d 第一の磁束指令生成部
11b 第二の磁束指令生成部
11c 磁束指令選択部
12 パルスモード選択部
21 最適磁束指令生成部
22 許容最大磁束指令生成部
100 車両駆動システム
105 入力回路
106 ベクトル制御装置
111 一定磁束指令生成部
112 弱め磁束制御部
113,23 低位選択部
Claims (11)
- 直流電力を交流電力に変換し、電動機に交流電力を供給する電力変換器を制御するベクトル制御装置であって、
入力されたトルク指令および磁束指令に基づいてベクトル制御により前記電力変換器が出力すべき出力電圧を演算するとともに、前記出力電圧に基づいて前記電力変換器を制御するPWM信号を生成するベクトル制御部と、
非同期PWMモード用の磁束指令を生成する第一の磁束指令生成部と、
同期PWMモード用の磁束指令を生成する第二の磁束指令生成部と、
を備え、
前記電力変換器の出力周波数が所定値未満の場合には前記第一の磁束指令生成部により生成された磁束指令を前記ベクトル制御部へ入力し、前記電力変換器の出力周波数が所定値以上の場合には前記第二の磁束指令生成部により生成された磁束指令を前記ベクトル制御部へ入力する、ことを特徴とする電動機のベクトル制御装置。 - 前記電力変換器の出力周波数が所定値未満の場合には、前記PWM信号の生成に用いるパルスモードとして非同期PWMモードを選択し、前記電力変換器の出力周波数が所定値以上の場合には前記PWM信号の生成に用いるパルスモードとして同期PWMモードを選択するパルスモード選択部と、
前記パルスモード選択部の選択結果が非同期パルスモードの場合前記第一の磁束指令生成部により生成された磁束指令を前記ベクトル制御部へ入力し、前記パルスモード選択部の選択結果が同期パルスモードの場合前記第二の磁束指令生成部により生成された磁束指令を前記ベクトル制御部へ入力する磁束指令選択部と、
を備えることを特徴とする請求項1に記載の電動機のベクトル制御装置。 - 前記第一の磁束指令生成部は、変調率が第一の閾値以下となるよう磁束指令を生成し、前記第二の磁束指令生成部は、変調率が前記第一の閾値より大きい第二の閾値となるよう磁束指令を生成する、ことを特徴とする請求項1に記載の電動機のベクトル制御装置。
- 前記第一の磁束指令生成部は、
一定磁束制御により磁束指令を生成する一定磁束指令生成部と、
変調率が前記第一の閾値となるよう弱め磁束制御を行う弱め磁束指令生成部と、
前記一定磁束指令生成部により生成された磁束指令と、前記弱め磁束指令生成部により生成された磁束指令と、のうち小さい方を出力する低位選択部と、
を備えることを特徴とする請求項3に記載の電動機のベクトル制御装置。 - 前記第一の磁束指令生成部は、
前記トルク指令に基づいて最大効率となる磁束指令を生成する最適磁束指令生成部と、
インバータ出力周波数に応じて出力可能な最大の磁束指令を生成する許容最大磁束指令生成部と、
前記最適磁束指令生成部により生成された磁束指令と、前記許容最大磁束指令生成部により生成された磁束指令と、のうち小さい方を出力する低位選択部と、
を備えることを特徴とする請求項3に記載の電動機のベクトル制御装置。 - 前記第二の閾値を0.95以下とする、ことを特徴とする請求項3に記載の電動機のベクトル制御装置。
- 前記電力変換器が備えるスイッチング素子とダイオード素子のうち少なくともいずれか一方はワイドバンドギャップ半導体によって形成されている、ことを特徴とする請求項1〜6のいずれか1つに記載の電動機のベクトル制御装置。
- 前記ワイドバンドギャップ半導体は、炭化珪素、窒化ガリウム系材料又はダイヤモンドであることを特徴とする請求項7に記載の電動機のベクトル制御装置。
- 請求項1に記載の電動機のベクトル制御装置により駆動制御される電動機。
- 電気車を駆動する車両駆動システムであって、
請求項1に記載の電動機のベクトル制御装置と、
前記ベクトル制御装置により制御される電力変換器と、
前記電力変換器への入力とする直流電力を生成する入力回路と、
前記電力変換器により駆動される電動機と、
を備えることを特徴とする車両駆動システム。 - 直流電力を交流電力に変換し、電動機に交流電力を供給する電力変換器を制御するベクトル制御方法であって、
入力されたトルク指令および磁束指令に基づいてベクトル制御により前記電力変換器が出力すべき出力電圧を演算するベクトル制御ステップと、
前記出力電圧に基づいて前記電力変換器を制御するPWM信号を生成するPWM信号生成ステップと、
非同期PWMモード用の磁束指令を生成する第一の磁束指令生成ステップと、
同期PWMモード用の磁束指令を生成する第二の磁束指令生成ステップと、
前記電力変換器の出力周波数が所定値未満の場合には前記第一の磁束指令生成部により生成された磁束指令を前記ベクトル制御ステップにおける入力とする、前記電力変換器の出力周波数が所定値以上の場合には前記第二の磁束指令生成部により生成された磁束指令を前記ベクトル制御ステップにおける入力とするモード選択ステップと、
を含むことを特徴とする電動機のベクトル制御方法。
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