JPWO2018073970A1 - Converter control device and converter control method - Google Patents
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Abstract
コンバータ制御装置は、直流母線電圧検出器(11)と、直流母線電流検出器(10)と、力率調整制御を開始する際は、固定値の電圧値を用いて直流母線の目標電圧値を算出し、力率調整制御を行っている間は、過去に検出した直流母線の電圧値を用いて目標電圧値を算出する目標電圧値算出部(23)と、目標電圧値を用いて駆動信号を生成する力率調整回路駆動信号生成部(24)と、駆動信号を出力する力率調整回路駆動信号出力部(25)とを備える。直流母線の電圧値が一定の電圧値よりも大きい場合、力率調整回路駆動信号出力部(25)は、直流母線の電圧値を低下させるための駆動信号の出力を行い、駆動信号の出力を行った後に直流母線の電圧値が一定の電圧値よりも小さくなった場合、目標電圧値算出部(23)は、固定値の電圧値を用いて目標電圧値の算出を行う。 When the converter control device starts the DC bus voltage detector (11), the DC bus current detector (10), and the power factor adjustment control, it uses the fixed voltage value to set the target voltage value of the DC bus. While performing calculation and power factor adjustment control, a target voltage value calculation unit (23) that calculates a target voltage value using a voltage value of a DC bus detected in the past, and a drive signal using the target voltage value A power factor adjustment circuit drive signal generation unit (24) that generates a power factor and a power factor adjustment circuit drive signal output unit (25) that outputs a drive signal. When the voltage value of the DC bus is larger than a certain voltage value, the power factor adjustment circuit drive signal output unit (25) outputs a drive signal for lowering the voltage value of the DC bus and outputs the drive signal. When the voltage value of the DC bus becomes smaller than a certain voltage value after the execution, the target voltage value calculation unit (23) calculates the target voltage value using the fixed voltage value.
Description
本発明は、力率調整回路を備えたコンバータ回路を制御するコンバータ制御装置およびコンバータ制御方法に関する。 The present invention relates to a converter control device and a converter control method for controlling a converter circuit including a power factor adjustment circuit.
従来のコンバータ制御装置は、コンバータ回路のPWM(Pulse Width Modulation)制御により、直流母線の電圧値を制御する。コンバータ制御装置は、直流母線電流検出器により検出した直流母線の電流値と直流母線電圧検出器により検出した直流母線の電圧値とを用いて直流母線の電圧値が一定となるようにフィードバック制御を行う。フィードバック制御では、過去に検出した直流母線の電圧値、たとえば前回または前々回に検出した直流母線の電圧値を用いて目標とする直流母線の電圧値(以下、「直流母線の目標電圧値」という。)を決定する。直流母線の電圧値が急激に変動した場合においても、過去に検出した直流母線の電圧値を用いて直流母線の目標電圧値を決定している。この場合、直流母線の目標電圧値が高くなるため、直流母線の電圧値を急激に上昇させる制御を行い、直流母線が急激に昇圧してしまうことがある。直流母線が急激に昇圧すると、コンバータ回路に接続されている周辺回路の電子部品に不具合を生じさせてしまう可能性がある。 The conventional converter control device controls the voltage value of the DC bus by PWM (Pulse Width Modulation) control of the converter circuit. The converter controller uses the current value of the DC bus detected by the DC bus current detector and the voltage value of the DC bus detected by the DC bus voltage detector to perform feedback control so that the DC bus voltage value is constant. Do. In the feedback control, the voltage value of the DC bus that has been detected in the past, for example, the voltage value of the DC bus that has been detected in the previous or previous time, or the target voltage value of the DC bus (hereinafter referred to as “target voltage value of the DC bus”). ). Even when the voltage value of the DC bus fluctuates rapidly, the target voltage value of the DC bus is determined using the voltage value of the DC bus detected in the past. In this case, since the target voltage value of the DC bus becomes high, control for increasing the voltage value of the DC bus rapidly is performed, and the DC bus may be boosted rapidly. If the DC bus is boosted rapidly, there is a possibility of causing problems in the electronic components of the peripheral circuits connected to the converter circuit.
特許文献1では、出力電圧検出回路から出力される出力電圧換算電圧値に基づき出力電圧の過電圧を検出してスイッチ素子の駆動を停止させる信号を出力し、スイッチ素子の駆動を停止させることにより、負荷を過電圧から保護している。
In
従来のコンバータ制御装置では、直流母線の急激な昇圧を検知するために、コンバータ回路に接続されている周辺回路の電子部品を保護することが可能な上限の電圧値(以下、「保護電圧値」という。)を設定している。コンバータ制御装置は、直流母線の電圧値が保護電圧値を超えた場合には、コンバータ回路の制御を停止し、その後に直流母線の電圧値が保護電圧値を下回った場合には、コンバータ回路の制御を再開している。コンバータ制御装置は、コンバータ回路の制御を再開する場合においても、過去に検出した直流母線の電圧値を用いて直流母線の目標電圧値を決定している。この場合、徐々に直流母線の電圧値を上昇させるフィードバック制御の場合と比較して直流母線の目標電圧値が高くなるため、直流母線の電圧値を急激に上昇させる制御を行い、直流母線が急激に昇圧してしまうことがある。この場合、再度直流母線の電圧値が保護電圧値を超えてしまう場合があり、直流母線の電圧値を安定して制御することができないという問題があった。 In a conventional converter control device, an upper limit voltage value (hereinafter referred to as “protection voltage value”) that can protect electronic components in peripheral circuits connected to the converter circuit in order to detect a sudden boost of the DC bus. Is set). The converter control device stops the control of the converter circuit when the voltage value of the DC bus exceeds the protection voltage value, and when the voltage value of the DC bus falls below the protection voltage value after that, Control is resumed. Even when the control of the converter circuit is resumed, the converter control device determines the target voltage value of the DC bus using the voltage value of the DC bus detected in the past. In this case, since the target voltage value of the DC bus becomes higher than in the case of feedback control in which the voltage value of the DC bus is gradually increased, control for increasing the voltage value of the DC bus is performed rapidly, and the DC bus is May be boosted. In this case, the voltage value of the DC bus may exceed the protection voltage value again, and there is a problem that the voltage value of the DC bus cannot be stably controlled.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、直流母線の電圧値を安定して制御することができるコンバータ制御装置を得ることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to obtain a converter control device capable of stably controlling the voltage value of a DC bus.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる、コンバータ制御装置は、力率調整回路を備えたコンバータ回路を制御する。コンバータ制御装置は、コンバータ回路の直流母線の電圧値を検出する電圧検出部を備える。コンバータ制御装置は、直流母線の電流値を検出する電流検出部を備える。コンバータ制御装置は、力率調整回路を駆動させて力率調整制御を開始する際は、力率調整制御の開始時に用いる固定値の電圧値を用いて、直流母線の目標電圧値を算出し、力率調整制御を行っている間は、電圧検出部が過去に検出した直流母線の電圧値を用いて、目標電圧値を算出する目標電圧値算出部を備える。コンバータ制御装置は、目標電圧値算出部が算出した目標電圧値を用いて、力率調整回路を駆動させるための駆動信号を生成する駆動信号生成部を備える。コンバータ制御装置は、駆動信号生成部により生成された駆動信号を出力する駆動信号出力部を備える。直流母線の電圧値が一定の電圧値よりも大きい場合、駆動信号出力部は、直流母線の電圧値を低下させるための駆動信号の出力を行い、駆動信号の出力を行った後に直流母線の電圧値が一定の電圧値よりも小さくなった場合、目標電圧値算出部は、固定値の電圧値を用いて、目標電圧値の算出を行う。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, a converter control device according to the present invention controls a converter circuit including a power factor adjustment circuit. The converter control device includes a voltage detection unit that detects a voltage value of a DC bus of the converter circuit. The converter control device includes a current detection unit that detects a current value of the DC bus. When starting the power factor adjustment control by driving the power factor adjustment circuit, the converter control device calculates a target voltage value of the DC bus using a fixed voltage value used at the start of the power factor adjustment control, While power factor adjustment control is being performed, a target voltage value calculation unit is provided that calculates a target voltage value using the voltage value of the DC bus detected in the past by the voltage detection unit. The converter control device includes a drive signal generation unit that generates a drive signal for driving the power factor adjustment circuit using the target voltage value calculated by the target voltage value calculation unit. The converter control device includes a drive signal output unit that outputs the drive signal generated by the drive signal generation unit. When the voltage value of the DC bus is larger than a certain voltage value, the drive signal output unit outputs a drive signal for lowering the voltage value of the DC bus, and after outputting the drive signal, the voltage of the DC bus When the value becomes smaller than a certain voltage value, the target voltage value calculation unit calculates the target voltage value using the fixed voltage value.
本発明にかかるコンバータ制御装置は、直流母線の電圧値を安定して制御することができるという効果を奏する。 The converter control device according to the present invention has an effect that the voltage value of the DC bus can be stably controlled.
以下に、本発明の実施の形態にかかるコンバータ制御装置を備えた電源装置、および本発明の実施の形態にかかるコンバータ制御方法を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。 Hereinafter, a power supply apparatus including a converter control device according to an embodiment of the present invention and a converter control method according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.
実施の形態
まず、本発明の実施の形態にかかるコンバータ制御装置を備えた電源装置について説明する。図1は、本発明の実施の形態にかかるコンバータ制御装置を備えた電源装置の一例を示す構成図である。Embodiment First, a power supply apparatus including a converter control device according to an embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a configuration diagram illustrating an example of a power supply device including a converter control device according to an embodiment of the present invention.
本発明の実施の形態にかかるコンバータ制御装置を備えた電源装置100は、インターリーブ方式の力率調整回路を備えたコンバータ回路3を備える。当該力率調整回路は、リアクタ部6、スイッチング素子部7および逆阻止ダイオード部8を備える。リアクタ部6のリアクタL1と、スイッチング素子部7のスイッチング素子SW1およびダイオードD4と、逆阻止ダイオード部8の逆阻止ダイオードD1とは昇圧部を構成する。リアクタ部6のリアクタL2と、スイッチング素子部7のスイッチング素子SW2およびダイオードD5と、逆阻止ダイオード部8の逆阻止ダイオードD2とは昇圧部を構成する。リアクタ部6のリアクタL3と、スイッチング素子部7のスイッチング素子SW3およびダイオードD6と、逆阻止ダイオード部8の逆阻止ダイオードD3とは昇圧部を構成する。コンバータ回路3は、昇圧部を複数個備え、各々の昇圧部のスイッチング素子SW1,SW2,SW3を順番にスイッチングさせる制御を行うことで高調波電流を抑制することを可能とした回路である。図1では3つの昇圧部を並列に接続した3段インターリーブ回路が例示されているが、電源装置100に適用されるインターリーブ回路は、3段インターリーブ回路に限定されるものではなく、2段以上の段数のインターリーブ回路であればよい。
A
電源装置100は、ノイズが外部へ伝播することを防止するノイズフィルタ1と、突入電流を防止する突入防止回路2と、交流電力を直流電力に変換するコンバータ回路3と、直流電力を交流電力に変換するインバータ回路4とを備える。電源装置100は、電源電圧検出器9と、直流母線電流検出器10と、直流母線電圧検出器11と、コンバータ回路3を制御する制御装置12とを備える。電源装置100の負荷としてはモータMを例示することができる。
The
コンバータ回路3は、単相の交流電源13から入力される直流電力に対して全波整流を行う整流回路であるダイオードブリッジ5と、リアクタ部6と、スイッチング素子部7と、逆阻止ダイオード部8と、平滑コンデンサC1と、分圧抵抗R1,R2とを備える。
The
ダイオードブリッジ5は、4つのダイオードd1,d2,d3,d4を組み合わせて構成される全波整流回路であるが、ダイオードブリッジ5の構成はこれに限定されるものではなく、金属酸化膜半導体電界効果型トランジスタであるMOSFET(Metal Oxide Semiconductor−Field Effect Transistor)を組み合わせて構成されてもよい。 The diode bridge 5 is a full-wave rectifier circuit configured by combining four diodes d1, d2, d3, and d4. However, the configuration of the diode bridge 5 is not limited to this, and the metal oxide semiconductor field effect A MOSFET (Metal Oxide Semiconductor-Field Effect Transistor) that is a type transistor may be combined.
ダイオードブリッジ5の正側端にリアクタL1の一端が接続される。リアクタL1の他端がスイッチング素子SW1と逆阻止ダイオードD1のアノード側との接続点に接続される。逆阻止ダイオードD1のカソード側は平滑コンデンサC1の正側端に接続される。このように接続されたリアクタL1、スイッチング素子SW1および逆阻止ダイオードD1により昇圧部が構成される。 One end of the reactor L <b> 1 is connected to the positive side end of the diode bridge 5. The other end of the reactor L1 is connected to a connection point between the switching element SW1 and the anode side of the reverse blocking diode D1. The cathode side of the reverse blocking diode D1 is connected to the positive side end of the smoothing capacitor C1. The reactor L1, the switching element SW1, and the reverse blocking diode D1 connected in this way constitute a boosting unit.
ダイオードブリッジ5の正側端にリアクタL2の一端が接続される。リアクタL2の他端がスイッチング素子SW2と逆阻止ダイオードD2のアノード側との接続点に接続される。逆阻止ダイオードD2のカソード側は平滑コンデンサC1の正側端に接続される。このように接続されたリアクタL2、スイッチング素子SW2および逆阻止ダイオードD2により昇圧部が構成される。 One end of the reactor L <b> 2 is connected to the positive side end of the diode bridge 5. The other end of the reactor L2 is connected to a connection point between the switching element SW2 and the anode side of the reverse blocking diode D2. The cathode side of the reverse blocking diode D2 is connected to the positive side end of the smoothing capacitor C1. The booster is configured by the reactor L2, the switching element SW2, and the reverse blocking diode D2 connected in this way.
ダイオードブリッジ5の正側端にリアクタL3の一端が接続される。リアクタL3の他端がスイッチング素子SW3と逆阻止ダイオードD3のアノード側との接続点に接続される。逆阻止ダイオードD3のカソード側は平滑コンデンサC1の正側端に接続される。このように接続されたリアクタL3、スイッチング素子SW3および逆阻止ダイオードD3により昇圧部が構成される。 One end of the reactor L3 is connected to the positive side end of the diode bridge 5. The other end of the reactor L3 is connected to a connection point between the switching element SW3 and the anode side of the reverse blocking diode D3. The cathode side of the reverse blocking diode D3 is connected to the positive side end of the smoothing capacitor C1. The booster is configured by the reactor L3, the switching element SW3, and the reverse blocking diode D3 connected in this manner.
3つのスイッチング素子SW1,SW2,SW3のそれぞれのリアクタL1,L2,L3に接続されていない側の端部は、平滑コンデンサC1の負側端と直流母線電流検出器10の一端とに接続される。 The ends of the three switching elements SW1, SW2, SW3 that are not connected to the reactors L1, L2, L3 are connected to the negative end of the smoothing capacitor C1 and one end of the DC bus current detector 10. .
スイッチング素子部7のダイオードD4,D5,D6はそれぞれスイッチング素子SW1,SW2,SW3へ逆流電流が流れることを防止する。 The diodes D4, D5, and D6 of the switching element unit 7 prevent the backflow current from flowing to the switching elements SW1, SW2, and SW3, respectively.
平滑コンデンサC1の正側端は正極側直流母線Pに接続され、平滑コンデンサC1の負側端は負極側直流母線Nに接続される。平滑コンデンサC1の両端にはインバータ回路4が接続される。平滑コンデンサC1は力率調整回路の出力電圧を平滑してインバータ回路4に出力する。 The positive side end of the smoothing capacitor C1 is connected to the positive side DC bus P, and the negative side end of the smoothing capacitor C1 is connected to the negative side DC bus N. An inverter circuit 4 is connected to both ends of the smoothing capacitor C1. The smoothing capacitor C1 smoothes the output voltage of the power factor adjustment circuit and outputs it to the inverter circuit 4.
分圧抵抗R1の一端は正極側直流母線Pに接続され、分圧抵抗R1の他端は分圧抵抗R2の一端に接続される。分圧抵抗R2の一端は分圧抵抗R1の他端に接続され、分圧抵抗R2の他端は負極側直流母線Nに接続される。分圧抵抗R1,R2は正極側直流母線Pと負極側直流母線Nとの間の電圧である直流母線の電圧を分圧し、分圧抵抗R1と分圧抵抗R2との接続点の電圧を直流母線電圧検出器11で検出可能な電圧範囲に制限する。 One end of the voltage dividing resistor R1 is connected to the positive side DC bus P, and the other end of the voltage dividing resistor R1 is connected to one end of the voltage dividing resistor R2. One end of the voltage dividing resistor R2 is connected to the other end of the voltage dividing resistor R1, and the other end of the voltage dividing resistor R2 is connected to the negative side DC bus N. The voltage dividing resistors R1 and R2 divide the voltage of the DC bus that is the voltage between the positive side DC bus P and the negative side DC bus N, and the voltage at the connection point between the voltage dividing resistor R1 and the voltage dividing resistor R2 is DC. The voltage range that can be detected by the bus voltage detector 11 is limited.
電源電圧検出器9は、交流電源13の一方の端子の電圧である電源電圧Vin1および交流電源13の他方の端子の電圧である電源電圧Vin2を検出し、検出した電源電圧Vin1および電源電圧Vin2の情報を制御装置12に対して出力する。直流母線電流検出器10は、ダイオードブリッジ5とインバータ回路4との間に流れる電流である直流母線の電流値Idcを検出し、検出した直流母線の電流値Idcの情報を制御装置12に対して出力する。直流母線電圧検出器11は、直流母線の電圧の分圧抵抗R1,R2により分圧された分圧電圧を検出し、検出した分圧電圧から直流母線の電圧値Voを算出し、算出した直流母線の電圧値Voの情報を制御装置12に対して出力する。
The power supply voltage detector 9 detects the power supply voltage Vin1 which is the voltage at one terminal of the AC power supply 13 and the power supply voltage Vin2 which is the voltage at the other terminal of the AC power supply 13, and the detected power supply voltage Vin1 and power supply voltage Vin2 are detected. Information is output to the
制御装置12は、電源電圧検出器9、直流母線電流検出器10および直流母線電圧検出器11から出力された情報を用いて、スイッチング素子SW1,SW2,SW3を駆動させるための駆動信号X,Y,Zを出力して、スイッチング素子SW1,SW2,SW3のオンオフを制御する。これにより力率調整制御が実現される。なお、制御装置12にはこれら以外の他の情報が入力されてもよく、力率調整制御にその他の情報が用いられてもよい。
The
図2は、図1における制御装置の機能構成の一例を示すブロック図である。 FIG. 2 is a block diagram illustrating an example of a functional configuration of the control device in FIG.
図2において、制御装置12は、制御部20と、記憶部21と、通信部22とを備える。制御部20は、目標電圧値算出部23と、力率調整回路駆動信号生成部24と、力率調整回路駆動信号出力部25と、判別部26と、検出制御部27とを備える。
In FIG. 2, the
目標電圧値算出部23は、制御装置12によるコンバータ回路3の力率調整制御を開始する際は、記憶部21に記憶されている力率調整制御の開始時に用いる固定値のデータを用いて、直流母線の目標電圧値Vo*を算出する。固定値のデータは、たとえば固定値の電圧値であり、力率調整制御の開始時に直流母線の電圧値を徐々に上昇させるためのデータである。目標電圧値算出部23は、制御装置12によるコンバータ回路3の力率調整制御を開始する際に、記憶部21に記憶されている力率調整制御の開始時に用いる固定値のデータ、検出された直流母線の電圧値Voおよび検出された直流母線の電流値Idcを用いて、直流母線の目標電圧値Vo*を算出してもよい。目標電圧値算出部23は、制御装置12によるコンバータ回路3の力率調整制御のフィードバック制御を行っている間は、記憶部21に記憶されている固定値のデータまたは過去に検出した直流母線のデータを用いて、直流母線の目標電圧値Vo*を算出する。過去に検出した直流母線のデータは、たとえば前回の直流母線の目標電圧値Vo*の算出の際または前々回の直流母線の目標電圧値Vo*の算出の際に検出した直流母線の電圧値Voである。前回とは、現在の制御周期の前制御周期をいう。前々回とは、現在の制御周期の前々制御周期をいう。過去に検出した直流母線のデータは、たとえば前回の直流母線の目標電圧値Vo*の算出の際または前々回の直流母線の目標電圧値Vo*の算出の際に検出した直流母線の電圧値Voおよび前回の直流母線の目標電圧値Vo*の算出の際または前々回の直流母線の目標電圧値Vo*の算出の際に検出した直流母線の電流値Idcであってもよい。
When the target voltage
力率調整回路駆動信号生成部24は、目標電圧値算出部23が算出した直流母線の目標電圧値Vo*を用いて、コンバータ回路3の力率調整回路を駆動させるための駆動信号X,Y,Zを生成する。力率調整回路駆動信号生成部24の詳細については後述する。
The power factor adjustment circuit drive signal generation unit 24 uses the target voltage value Vo * of the DC bus calculated by the target voltage
力率調整回路駆動信号出力部25は、力率調整回路駆動信号生成部24が生成した力率調整回路の駆動信号を出力する。力率調整回路駆動信号出力部25は、直流母線の電圧値Voが一定の電圧値である保護電圧値よりも大きいときは、直流母線の電圧値Voを低下させるための力率調整回路の駆動信号を出力する。直流母線の電圧値Voを低下させるための力率調整回路の駆動信号は、たとえば出力の値を0とした、すなわちスイッチング素子SW1,SW2,SW3をオフにさせる力率調整回路の駆動信号である。 The power factor adjustment circuit drive signal output unit 25 outputs the drive signal of the power factor adjustment circuit generated by the power factor adjustment circuit drive signal generation unit 24. The power factor adjustment circuit drive signal output unit 25 drives the power factor adjustment circuit to reduce the voltage value Vo of the DC bus when the voltage value Vo of the DC bus is larger than a protection voltage value that is a constant voltage value. Output a signal. The drive signal of the power factor adjustment circuit for reducing the voltage value Vo of the DC bus is, for example, a drive signal of the power factor adjustment circuit that sets the output value to 0, that is, turns off the switching elements SW1, SW2, and SW3. .
判別部26は、直流母線の電圧値Voが保護電圧値よりも大きいか否か、および小さいか否かを判別する。 The determination unit 26 determines whether or not the voltage value Vo of the DC bus is larger than or smaller than the protection voltage value.
検出制御部27は、制御装置12によるコンバータ回路3の力率調整制御を開始する際は、直流母線電圧検出器11が直流母線の電圧値Voを検出するように制御するとともに、直流母線電流検出器10が直流母線の電流値Idcを検出するように制御する。検出制御部27は、制御装置12によるコンバータ回路3の力率調整制御のフィードバック制御を行っている間は、直流母線電圧検出器11が直流母線の電圧値Voを検出するように制御するとともに、直流母線電流検出器10が直流母線の電流値Idcを検出するように制御する。検出制御部27は、力率調整回路駆動信号出力部25が出力を0とした力率調整回路の駆動信号の出力を行っている間においても、直流母線電圧検出器11による直流母線の電圧値Voの検出を継続させるように制御するとともに、直流母線電流検出器10による直流母線の電流値Idcの検出を継続させるように制御する。
When the
記憶部21は、力率調整制御の開始時に用いる固定値のデータを記憶する。記憶部21は、過去に検出した直流母線のデータを記憶する。 The storage unit 21 stores fixed value data used at the start of the power factor adjustment control. The storage unit 21 stores DC bus data detected in the past.
図3は、図2における力率調整回路駆動信号生成部24の一例を示す構成図である。 FIG. 3 is a configuration diagram showing an example of the power factor adjustment circuit drive signal generation unit 24 in FIG.
図3において、力率調整回路駆動信号生成部24は、比較部50と、電源位相演算部51と、減算部52と、PI(Proportional Integral)演算部53と、電流目標値演算部54と、減算部55と、PI演算部56と、駆動信号生成部57とを備える。
In FIG. 3, the power factor adjustment circuit drive signal generator 24 includes a
比較部50は、電源電圧検出器9で検出された電源電圧Vin1および電源電圧Vin2を比較し、交流電源13の電圧のゼロクロス点を検出し、ゼロクロス点を示すゼロクロス信号Vzcを出力する。電源位相演算部51は、ゼロクロス信号Vzcに基づき、電源位相θを演算する。減算部52は、直流母線電圧検出器11の出力信号である直流母線の電圧値Voと、目標電圧値算出部23により算出された直流母線の目標電圧値Vo*との偏差を求める。PI演算部53は、直流母線の電圧値Voと直流母線の目標電圧値Vo*との間の偏差を無くすように比例積分制御を行い、制御結果を電流目標値演算部54に出力する。
The
電流目標値演算部54は、電源位相演算部51で演算された電源位相θとPI演算部53の比例積分制御結果とに基づき、直流母線の目標電流値Idc*を演算する。直流母線の目標電流値Idc*は、比例積分制御結果を振幅とし、電源位相θを位相とした半波整流の目標電流値である。
The current target
減算部55は、直流母線の目標電流値Idc*と、直流母線電流検出器10の出力信号である直流母線の電流値Idcとの間の偏差を求める。PI演算部56は、直流母線の目標電流値Idc*と直流母線の電流値Idcとの間の偏差を比例積分制御し、駆動信号のオンデューティ(On−duty)を演算する。駆動信号生成部57は、駆動信号のオンデューティ(On−duty)と、120度ずつずれた3つの三角波のそれぞれとを、三角波比較することで、駆動信号X,Y,Zを生成する。
The subtracting
次に、制御装置12のハードウェア構成について説明する。図4は、図1における制御装置12の制御回路200のハードウェア構成の一例を示す図である。制御装置12は、制御部20、記憶部21および通信部22を実現するハードウェアである制御回路200を備える。制御装置12は、制御部20、記憶部21および通信部22を実現する専用回路を備えてもよい。
Next, the hardware configuration of the
制御回路200は、制御回路200の外部からの情報が入力される入力回路および情報を制御回路200の外部へ出力する出力回路を含む入出力インターフェース回路201と、プロセッサ202と、メモリ203とを備える。入出力インターフェース回路201は、外部から受信した情報をメモリ203に送る。メモリ203は、入出力インターフェース回路201から受け取った情報を記憶する。また、メモリ203にはコンピュータプログラムが記憶されている。プロセッサ202は、メモリ203に記憶されているコンピュータプログラムを読み出し、メモリ203に記憶されている情報に基づいて演算処理を行う。プロセッサ202による演算結果を示す演算結果情報は、メモリ203に送られる。入出力インターフェース回路201は、メモリ203に記憶されている情報を外部に送る。
The
入出力インターフェース回路201は、通信部22を実現する。プロセッサ202は、制御部20を実現する。メモリ203は、記憶部21を実現する。
The input /
次に、図1における制御装置が実行する力率調整制御のための処理について説明する。図5は、図1における制御装置が実行する力率調整制御のための処理のフローチャートである。 Next, processing for power factor adjustment control executed by the control device in FIG. 1 will be described. FIG. 5 is a flowchart of processing for power factor adjustment control executed by the control device in FIG.
図5において、まず、制御装置12の目標電圧値算出部23は、記憶部21に記憶されている力率調整制御の開始時に用いる固定値の電圧値を用いて、直流母線の目標電圧値Vo*を算出する(ステップS101)。
In FIG. 5, first, the target voltage
次いで、制御装置12の力率調整回路駆動信号生成部24は、ステップS101で算出された直流母線の目標電圧値Vo*を用いて、力率調整回路を駆動させるための駆動信号X,Y,Zを生成する(ステップS102)。
Next, the power factor adjustment circuit drive signal generation unit 24 of the
次いで、制御装置12の力率調整回路駆動信号出力部25は、ステップS102で生成された駆動信号X,Y,Zを出力する(ステップS103)。これにより、制御装置12によるコンバータ回路3の力率調整制御が開始される。
Next, the power factor adjustment circuit drive signal output unit 25 of the
次いで、制御装置12の目標電圧値算出部23は、記憶部21に記憶されている過去に検出した直流母線の電圧値Voを用いて、直流母線の目標電圧値Vo*を算出する(ステップS104)。
Next, the target voltage
次いで、制御装置12の力率調整回路駆動信号生成部24は、ステップS104で算出された直流母線の目標電圧値Vo*を用いて、力率調整回路を駆動させるための駆動信号X,Y,Zを生成する(ステップS105)。
Next, the power factor adjustment circuit drive signal generation unit 24 of the
次いで、制御装置12の力率調整回路駆動信号出力部25は、ステップS104で生成された駆動信号X,Y,Zを出力する(ステップS106)。これにより、制御装置12によるコンバータ回路3の力率調整制御のフィードバック制御が実現される。
Next, the power factor adjustment circuit drive signal output unit 25 of the
次いで、制御装置12の判別部26は、直流母線の電圧値が保護電圧値よりも大きいか否かを判別する(ステップS107)。
Next, the determination unit 26 of the
ステップS107での判別の結果、直流母線の電圧値が保護電圧値よりも大きくないときは(ステップS107でNo)、ステップS104の処理に戻る。 As a result of the determination in step S107, when the voltage value of the DC bus is not larger than the protection voltage value (No in step S107), the process returns to step S104.
ステップS107での判別の結果、直流母線の電圧値が保護電圧値よりも大きいときは(ステップS107でYes)、制御装置12の力率調整回路駆動信号出力部25は、直流母線の電圧値を低下させるために、出力の値を0とした力率調整回路の駆動信号を出力する(ステップS108)。
As a result of the determination in step S107, when the voltage value of the DC bus is larger than the protection voltage value (Yes in step S107), the power factor adjustment circuit drive signal output unit 25 of the
次いで、制御装置12の検出制御部27は、力率調整回路駆動信号出力部25が出力の値を0とした力率調整回路の駆動信号の出力を行っている間においても、直流母線電圧検出器11による直流母線の電圧値の検出を継続させるように制御するとともに、直流母線電流検出器10による直流母線の電流値の検出を継続させるように制御する(ステップS109)。
Next, the detection control unit 27 of the
次いで、制御装置12の判別部26は、直流母線の電圧値が保護電圧値よりも小さいか否かを判別する(ステップS110)。
Next, the determination unit 26 of the
ステップS110での判別の結果、直流母線の電圧値が保護電圧値よりも小さくないときは(ステップS110でNo)、ステップS108の処理に戻る。 As a result of the determination in step S110, when the voltage value of the DC bus is not smaller than the protection voltage value (No in step S110), the process returns to step S108.
ステップS110での判別の結果、直流母線の電圧値が保護電圧値よりも小さいときは(ステップS110でYes)、ステップS101の処理に戻る。 As a result of the determination in step S110, when the voltage value of the DC bus is smaller than the protection voltage value (Yes in step S110), the process returns to step S101.
図5の力率調整制御のための処理によれば、直流母線の電圧値が保護電圧値よりも大きいときは、力率調整回路駆動信号出力部25が直流母線の電圧値を低下させるための駆動信号である出力の値を0とした駆動信号の出力を行い、その後に直流母線の電圧値が保護電圧値よりも小さくなった際は、目標電圧値算出部23は、力率調整制御の開始時に用いる固定値の電圧値を用いて、目標電圧値の算出を行う。過去に検出された直流母線の電圧値を用いないため、目標電圧値の算出速度を向上させることができる。これにより、直流母線の電圧値を保護電圧値よりも小さくなってから速やかに上昇させることができる。また、当該目標電圧値を用いて生成された力率調整回路の駆動信号は、力率調整制御の開始時の駆動信号であるため、直流母線の電圧値を徐々に上昇させるものである。これにより、直流母線の電圧値は徐々に上昇するため、再度直流母線の電圧値が急激に上昇して保護電圧値を超えてしまうことを防止することができ、直流母線の電圧値を安定して制御することができる。
According to the process for power factor adjustment control in FIG. 5, when the voltage value of the DC bus is larger than the protection voltage value, the power factor adjustment circuit drive signal output unit 25 reduces the voltage value of the DC bus. When a drive signal is output with the output value being a drive signal set to 0, and then the voltage value of the DC bus becomes smaller than the protection voltage value, the target voltage
図6は、図5の力率調整制御のための処理を実行した場合における直流母線の電圧値の変動状況を説明するための図である。領域30は、たとえば負荷変動が生じて直流母線の電圧値が保護電圧値を超えてしまう領域である。領域31は、力率調整回路駆動信号出力部25が直流母線の電圧値を低下させるための駆動信号の出力を行っている領域である。領域32は、直流母線の電圧値が保護電圧値よりも小さくなった際に、目標電圧値算出部23が力率調整制御の開始時に用いる固定値の電圧値を用いて目標電圧値の算出を行って力率調整制御を行っている領域である。図6に示すように、直流母線の電圧値は保護電圧値よりも小さくなってから徐々に上昇するため、直流母線の電圧値を安定して制御することができる。
FIG. 6 is a diagram for explaining the fluctuation state of the voltage value of the DC bus when the process for the power factor adjustment control of FIG. 5 is executed. The
図7は、従来のコンバータ回路における直流母線の電圧値の変動状況を説明するための図である。領域40は、たとえば負荷変動が生じて直流母線の電圧値が保護電圧値を超えてしまう領域である。領域41は、コンバータ回路の制御を停止し、その後に直流母線の電圧値が保護電圧値を下回った場合に、コンバータ回路の制御を再開している領域である。図7に示すように、従来のコンバータ制御装置は、コンバータ回路の制御を再開する場合においても、過去に検出した直流母線の電圧値を用いて直流母線の目標電圧値を決定しているため、直流母線の電圧値を急激に上昇させる制御を行って、直流母線が急激に昇圧してしまう。この場合、再度直流母線の電圧値が保護電圧値を超えてしまい、直流母線の電圧値を安定して制御することができない。
FIG. 7 is a diagram for explaining the fluctuation state of the voltage value of the DC bus in the conventional converter circuit.
上述した図5の力率調整制御のための処理によれば、直流母線の電圧値が保護電圧値よりも大きいときは、力率調整回路駆動信号出力部25が出力を0とした力率調整回路の駆動信号を出力する。これにより、コンバータ回路3の制御を停止させないで直流母線の電圧値を低下させることができる。
According to the processing for power factor adjustment control in FIG. 5 described above, when the voltage value of the DC bus is larger than the protection voltage value, the power factor adjustment circuit drive signal output unit 25 sets the output to zero. The circuit drive signal is output. As a result, the voltage value of the DC bus can be lowered without stopping the control of the
上述した図5の力率調整制御のための処理によれば、検出制御部27は、力率調整回路駆動信号出力部25が出力の値を0とした力率調整回路の駆動信号の出力を行っている間においても、直流母線電圧検出器11による直流母線の電圧値の検出を継続させるように制御するとともに、直流母線電流検出器10による直流母線の電流値の検出を継続させるように制御する。これにより、直流母線の電圧値を低下させる間においても、コンバータ回路3の状態を監視することができる。
According to the processing for power factor adjustment control in FIG. 5 described above, the detection control unit 27 outputs the drive signal output from the power factor adjustment circuit when the power factor adjustment circuit drive signal output unit 25 sets the output value to zero. Control is performed so that the detection of the voltage value of the DC bus by the DC bus voltage detector 11 is continued and the detection of the current value of the DC bus by the DC bus current detector 10 is continued even during the operation. To do. Thereby, the state of the
以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略および変更することも可能である。 The configuration described in the above embodiment shows an example of the contents of the present invention, and can be combined with another known technique, and can be combined with other configurations without departing from the gist of the present invention. It is also possible to omit and change the part.
1 ノイズフィルタ、2 突入防止回路、3 コンバータ回路、4 インバータ回路、5 ダイオードブリッジ、6 リアクタ部、7 スイッチング素子部、8 逆阻止ダイオード部、9 電源電圧検出器、10 直流母線電流検出器、11 直流母線電圧検出器、12 制御装置、13 交流電源、20 制御部、21 記憶部、22 通信部、23 目標電圧値算出部、24 力率調整回路駆動信号生成部、25 力率調整回路駆動信号出力部、26 判別部、27 検出制御部、50 比較部、51 電源位相演算部、52 減算部、53 PI演算部、54 電流目標値演算部、55 減算部、56 PI演算部、57 駆動信号生成部、100 電源装置、200 制御回路、201 入出力インターフェース回路、202 プロセッサ、203 メモリ、C1 平滑コンデンサ、D1,D2,D3 逆阻止ダイオード、D4,D5,D6,d1,d2,d3,d4 ダイオード、L1,L2,L3 リアクタ、M モータ、N 負極側直流母線、P 正極側直流母線、R1,R2 分圧抵抗、SW1,SW2,SW3 スイッチング素子。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記コンバータ回路の直流母線の電圧値を検出する電圧検出部と、
前記直流母線の電流値を検出する電流検出部と、
前記力率調整回路を駆動させて力率調整制御を開始する際は、前記力率調整制御の開始時に用いる固定値の電圧値を用いて、前記直流母線の目標電圧値を算出し、前記力率調整制御を行っている間は、前記電圧検出部が過去に検出した前記直流母線の電圧値を用いて、前記目標電圧値を算出する目標電圧値算出部と、
前記目標電圧値算出部が算出した前記目標電圧値を用いて、前記力率調整回路を駆動させるための駆動信号を生成する駆動信号生成部と、
前記駆動信号生成部により生成された前記駆動信号を出力する駆動信号出力部とを備え、
前記直流母線の電圧値が一定の電圧値よりも大きい場合、前記駆動信号出力部は、前記直流母線の電圧値を低下させるための前記駆動信号の出力を行い、前記駆動信号の出力を行った後に前記直流母線の電圧値が前記一定の電圧値よりも小さくなった場合、前記目標電圧値算出部は、前記固定値の電圧値を用いて、前記目標電圧値の算出を行う、
ことを特徴とするコンバータ制御装置。A converter control device for controlling a converter circuit including a power factor adjustment circuit,
A voltage detection unit for detecting a voltage value of a DC bus of the converter circuit;
A current detector for detecting a current value of the DC bus;
When starting the power factor adjustment control by driving the power factor adjustment circuit, a target voltage value of the DC bus is calculated using a fixed voltage value used at the start of the power factor adjustment control, and the power factor adjustment control is performed. While performing the rate adjustment control, using the voltage value of the DC bus previously detected by the voltage detection unit, a target voltage value calculation unit that calculates the target voltage value;
A drive signal generation unit that generates a drive signal for driving the power factor adjustment circuit using the target voltage value calculated by the target voltage value calculation unit;
A drive signal output unit that outputs the drive signal generated by the drive signal generation unit,
When the voltage value of the DC bus is larger than a certain voltage value, the drive signal output unit outputs the drive signal for reducing the voltage value of the DC bus, and outputs the drive signal. When the voltage value of the DC bus becomes later than the constant voltage value, the target voltage value calculation unit calculates the target voltage value using the fixed voltage value.
The converter control apparatus characterized by the above-mentioned.
前記コンバータ回路の直流母線の電圧値を検出する電圧検出ステップと、
前記直流母線の電流値を検出する電流検出ステップと、
前記力率調整回路を駆動させて力率調整制御を開始する際は、前記力率調整制御の開始時に用いる固定値の電圧値を用いて、前記直流母線の目標電圧値を算出し、前記力率調整制御を行っている間は、前記電圧検出ステップで過去に検出した前記直流母線の電圧値を用いて、前記目標電圧値を算出する目標電圧値算出ステップと、
前記目標電圧値算出ステップで算出した前記目標電圧値を用いて、前記力率調整回路を駆動させるための駆動信号を生成する駆動信号生成ステップと、
前記駆動信号生成ステップにより生成された前記駆動信号を出力する駆動信号出力ステップとを含み、
前記直流母線の電圧値が一定の電圧値よりも大きい場合、前記駆動信号出力ステップでは、前記直流母線の電圧値を低下させるための前記駆動信号の出力を行い、前記駆動信号の出力を行った後に前記直流母線の電圧値が前記一定の電圧値よりも小さくなった場合、前記目標電圧値算出ステップでは、前記固定値の電圧値を用いて、前記目標電圧値の算出を行う、
ことを特徴とするコンバータ制御方法。A converter control method for controlling a converter circuit including a power factor adjustment circuit,
A voltage detection step of detecting a voltage value of a DC bus of the converter circuit;
A current detection step of detecting a current value of the DC bus;
When starting the power factor adjustment control by driving the power factor adjustment circuit, a target voltage value of the DC bus is calculated using a fixed voltage value used at the start of the power factor adjustment control, and the power factor adjustment control is performed. While performing the rate adjustment control, using the voltage value of the DC bus previously detected in the voltage detection step, a target voltage value calculation step for calculating the target voltage value;
A drive signal generating step for generating a drive signal for driving the power factor adjustment circuit using the target voltage value calculated in the target voltage value calculating step;
A drive signal output step of outputting the drive signal generated by the drive signal generation step,
When the voltage value of the DC bus is larger than a certain voltage value, the drive signal output step outputs the drive signal to reduce the voltage value of the DC bus, and outputs the drive signal. When the voltage value of the DC bus is later smaller than the constant voltage value, the target voltage value calculation step uses the fixed voltage value to calculate the target voltage value.
The converter control method characterized by the above-mentioned.
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