WO2015097733A1 - 電力変換装置 - Google Patents

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WO2015097733A1
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current
induced voltage
synchronous motor
unit
voltage coefficient
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PCT/JP2013/084397
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French (fr)
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祐介 荒尾
Original Assignee
株式会社日立産機システム
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    • H—ELECTRICITY
    • 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
    • H02P21/14—Estimation or adaptation of machine parameters, e.g. flux, current or voltage
    • H02P21/16—Estimation of constants, e.g. the rotor time constant
    • H—ELECTRICITY
    • 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
    • H02P29/00—Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors
    • H02P29/02—Providing protection against overload without automatic interruption of supply
    • H02P29/024—Detecting a fault condition, e.g. short circuit, locked rotor, open circuit or loss of load
    • H02P29/0241—Detecting a fault condition, e.g. short circuit, locked rotor, open circuit or loss of load the fault being an overvoltage

Definitions

  • the present invention relates to a power conversion device.
  • Patent Document 1 Japanese Patent No. 4300320 (Patent Document 1) as background art in this technical field.
  • This publication states that “at least the resistance component, d-axis inductance component, q-axis inductance component, and permanent magnet of the permanent magnet motor rotate before and during the operation of the permanent magnet motor provided in the inverter control means.
  • a permanent magnet electric motor device including constant identifying means for identifying an electric motor constant consisting of a counter electromotive voltage constant that is a proportional coefficient of angular velocity of an induced voltage is described.
  • the counter electromotive voltage constant is expressed as “forced operation by other excitation controlled by an inverter whose position is not estimated by the sensorless control unit 3 or a certain approximate value as a counter electromotive voltage constant and a motor by some method. 1 ”, and“ maintains a stable rotational state at that rotational speed after rising to a predetermined rotational speed given in advance ”.
  • Patent Document 1 discloses a method for measuring an induced voltage coefficient induced by a permanent magnet of a permanent magnet motor before the start of operation.
  • a motor constant such as an induced voltage coefficient is unknown and a certain approximate value is input to forcibly rotate the motor by any method. Therefore, when the information about the motor is insufficient and it is difficult to estimate the approximate value of the motor constant, if the input approximate value is significantly different from the true value of the motor, the control of the sensorless control unit becomes unstable. An abnormality may occur in the rotation of the motor, and the induced voltage coefficient may not be acquired.
  • the present invention provides a power conversion device capable of rotating an electric motor whose motor constant is unknown and acquiring an induced voltage coefficient.
  • the present application includes a plurality of means for solving the above-described problems.
  • an AC converter that converts DC power into desired AC power and a current detector that detects the current of the connected synchronous motor
  • a current conversion unit that converts the current detected by the current detection unit, a voltage calculation unit that gives a command to the AC conversion unit, a control calculation unit that gives a command to the voltage calculation unit, and the current detection unit
  • An abnormality detection unit that determines an abnormality of the current detected in step (b), and the control calculation unit performs speed control of the synchronous motor based on the abnormality determination determined by the abnormality detection unit, so that the synchronization Control for accelerating or decelerating the motor is performed, and acquisition of the induced voltage coefficient of the synchronous motor is started.
  • a power conversion device capable of rotating a motor whose motor constant is unknown and acquiring an induced voltage coefficient.
  • FIG. 3 is a flowchart up to the start of acquisition of an induced voltage coefficient in Example 1. It is a mode of the rotational speed ⁇ of the synchronous motor, the d-axis current Id, and the q-axis current Iq when judging the abnormal state in the first embodiment.
  • 10 is a flowchart of acquisition of an induced voltage coefficient in Example 2. It is the mode of the q-axis voltage Vq of the rotational speed ⁇ of the synchronous motor, the d-axis current Id, and the q-axis current Iq when acquiring the induced voltage coefficient in the second embodiment. 10 is a flowchart of obtaining an induced voltage coefficient in the third embodiment.
  • 10 is a flowchart of acquisition of an induced voltage coefficient in Example 4. It is an example of the block diagram of the power converter device in Example 5. 10 is a flowchart up to the start of induction voltage coefficient acquisition in the fifth embodiment.
  • FIG. 1 is an example of a configuration diagram of the power conversion device and the synchronous motor 105 of the present embodiment.
  • the three-phase AC power source 101 is, for example, a three-phase AC voltage supplied from an electric power company or an AC voltage supplied from a generator, and outputs it to the DC converter 102.
  • the direct current conversion unit 102 is composed of, for example, a direct current conversion circuit composed of a diode or a direct current conversion circuit using an IGBT and a flywheel diode, converts the alternating voltage input from the three-phase alternating current power supply 101 into a direct current voltage, Output to the smoothing capacitor 103.
  • FIG. 1 shows a direct current conversion unit formed of a diode.
  • the smoothing capacitor 103 smoothes the DC voltage input from the DC converter 102 and outputs the DC voltage to the AC converter 104.
  • the smoothing capacitor 103 may be input with a DC voltage directly from the generator without passing through the DC converter 102.
  • the AC conversion unit 104 is configured by an AC conversion circuit using, for example, an IGBT and a flywheel diode, receives the DC voltage of the smoothing capacitor 103 and the output command of the voltage conversion unit 109 as input, converts the DC voltage into an AC voltage, Output to the synchronous motor 105.
  • the current detector 106 is composed of, for example, a Hall CT or a shunt resistor, and is arranged at the output unit of the power conversion device to detect the current flowing through the synchronous motor 105 and outputs the current detection value to the current detection unit 107.
  • the current detector 106 may be disposed anywhere as long as it is disposed at a position where the three-phase output current can be estimated or directly detected.
  • FIG. 1 shows an example in which the current flowing through the AC motor 105 is detected.
  • the current conversion unit 107 converts the current detection value input from the current detector 106 into, for example, current data Id and Iq in a biaxial coordinate system in which the magnet axis is the d axis and the axis orthogonal thereto is the q axis.
  • the data is output to the calculation unit 108, the storage unit 110, and the abnormality detection unit 111.
  • the data output from the current detection unit 107 may be a three-phase current or a DC current-converted data as long as the increase in current can be determined.
  • the control calculation unit 108 receives the current information output from the current conversion unit 107, the current information stored in the storage unit 110, the abnormality determination command output from the abnormality detection unit 111, and the operation command from the display / operation unit 112, respectively. To do. Then, based on the input information, the control calculation unit 108 determines the resistance R of the synchronous motor, the d-axis inductance Ld, the q-axis inductance Lq, the induced voltage coefficient Ke, the speed command ⁇ *, the current command Id in the biaxial coordinate system. *, Iq * and voltage commands Vd * and Vq * are calculated, and the command speed ⁇ * and voltage commands Vd * and Vq * are output to the voltage converter 109. Further, the control calculation unit 108 calculates an induced voltage coefficient based on the input information.
  • the voltage conversion unit 109 receives the speed command ⁇ * and the voltage commands Vd * and Vq * output from the control calculation unit 108, converts them as PWM output commands, and outputs them to the AC conversion unit 104.
  • the storage unit 110 receives the current data output from the current conversion unit 107, stores the current data for each time, and outputs the data to the control calculation unit 108.
  • the abnormality detection unit 111 receives the current data output from the current conversion unit 107, compares the rated current of the synchronous motor 102 with the current data output from the current conversion unit 107, and if the rated current is exceeded.
  • the drive state is determined to be abnormal, and an abnormality determination command is output to the control calculation unit 108.
  • the value to be compared with the current data acquired by the current converter 107 may be data arbitrarily determined by the user.
  • the abnormality detection unit 111 for example, when the abnormality occurs in the driving of the synchronous motor, for example, when the DC voltage data of the smoothing capacitor 103 is monitored and it is determined that the DC voltage data is high is an abnormal state. When the temperature inside the power converter becomes high, when the input / output power becomes high, when the synchronous motor is out of step, etc., it may be determined as abnormal.
  • the display / operation unit 112 shows, for example, a user interface which is an operation panel or an analog input / output terminal, and outputs information input by operation by the user, for example, various setting values, operation commands, and the like to the control calculation unit 108. To do.
  • FIG. 2 is a flowchart until the control calculation unit 108 according to the first embodiment issues an instruction to start acquisition of an induced voltage coefficient.
  • the flow of FIG. 2 is a flow at the time of auto tuning in which various motor constants are acquired as preparation for operation.
  • FIG. 3 is a diagram showing how the rotational speed ⁇ and currents Id and Iq operate in the first embodiment.
  • the control calculation unit 108 receives an induction voltage coefficient acquisition command input by the user through the display / operation unit 112 (S201), starts acceleration of the synchronous motor (S202), and gives a voltage command to the voltage conversion unit 109.
  • the user has a greater influence that the motor constant is unknown as the induced voltage coefficient detection speed for starting the calculation of the induced voltage coefficient increases, for example, as the speed increases. Therefore, it may be set in advance to be 10% of the base rotation speed of the synchronous motor.
  • the control command unit 108 determines the voltage command using the resistance component and inductance component of the synchronous motor acquired in advance and the current data input from the current conversion unit 107. And output to the voltage converter 108.
  • the resistance component and the inductance component of the synchronous motor used in the control calculation unit 108 may be measured by applying a voltage manually using a conventional known technique, or may be measured by a separate measurement operation. Any method can be used as long as the obtained resistance component and inductance component can be obtained.
  • Equation 1 holds in the permanent magnet synchronous motor model in the steady state.
  • R resistance value
  • Ld d-axis inductance value
  • Lq q-axis inductance value
  • ⁇ rotational speed
  • Id d-axis current
  • Iq q-axis current
  • Ke induced voltage coefficient
  • Vd d-axis voltage
  • Vq q-axis voltage
  • the control calculation unit 108 assumes that the rotational speed term or the product term of the rotational speed ⁇ and the induced voltage coefficient Ke is sufficiently small when the speed is low (Equation 1 ) And approximate the voltage command using the following (Equation 2).
  • ⁇ * command speed
  • Id * d-axis current command
  • Iq * q-axis current command
  • Vd * d-axis voltage command
  • Vq * q-axis voltage command.
  • the control calculation unit 108 calculates the voltage command using (Equation 2) and accelerates the speed. However, since (Equation 2) is not a perfect model, as shown in FIG. 3, when the rotational speed increases, the approximation in the term of the induced voltage coefficient is not correct, so the control breaks down and the current grows. . At this time, the control calculation unit 108 sets, for example, the rated current of the synchronous motor as an abnormality occurrence level in the current data output from the current conversion unit 107, and determines whether an abnormality has occurred when the level exceeds the level ( S203). If it is determined that an abnormality has occurred, the vehicle immediately decelerates to a stable state (S204), and detection of the induced voltage coefficient is started at the stabilized speed (S205).
  • the control calculation unit 108 compares whether or not the induced voltage coefficient detection speed set by the speed command has been reached (S206). Start detecting the voltage coefficient. On the other hand, if it has not reached, the control calculation unit continues to accelerate the synchronous motor (S207), and again determines whether or not an abnormality has occurred (S203).
  • This driving method is an example, and any control method may be used as long as the synchronous motor can be rotationally driven.
  • the induced voltage coefficient may be calculated using the following (Equation 3) obtained by modifying (Equation 1).
  • the control calculation unit 108 obtains the induced voltage coefficient Ke using the current data Id and Iq output from the current conversion unit 107, the command speed ⁇ *, the command voltage Vq *, the resistance value R acquired in advance, and the d-axis inductance Ld. .
  • the command speed ⁇ * if there is a rotational speed feedback from the synchronous motor, the actual rotational speed ⁇ fed back may be used.
  • the voltage command Vq * if there is voltage feedback of the synchronous motor, Vq converted from the actual voltage fed back may be used. Further, if the current data Id, Iq becomes unstable due to disturbance or the like, the current commands Id *, Iq * may be used.
  • the induced voltage coefficient can be obtained with high accuracy by rotating the synchronous motor whose motor constant is unknown and obtaining the induced voltage coefficient in a stable driving state.
  • the command speed ⁇ * if there is a rotational speed feedback from the synchronous motor, the actual rotational speed ⁇ fed back may be used.
  • the voltage command Vq * if there is voltage feedback of the synchronous motor, Vq converted from the actual voltage fed back may be used.
  • FIG. 4 is a diagram showing a flowchart for acquiring the induced voltage coefficient in the second embodiment.
  • FIG. 5 is a diagram showing the rotational speed ⁇ , currents Id and Iq, and voltage Vq in Example 2.
  • the control calculation unit 108 drives the synchronous motor to a stable driving state by the same method as in the first embodiment, and starts detecting the induced voltage coefficient.
  • the control calculation unit 108 performs control so as to vibrate around a zero current at a cycle that is twice the frequency of the rotational speed of the synchronous motor (S401). By controlling in this way, the average value of Id becomes zero. Further, when the output of Id is visually observed on the display / operation unit 112 or the like, it can be confirmed that the Id is clearly controlled to be zero.
  • control calculation unit 108 performs deceleration control of the synchronous motor as shown in FIG. 4 (S402), and controls Iq to be near zero current.
  • Iq is a current related to the torque of the synchronous motor, and control is performed using the fact that the power running torque is positive and the regenerative torque is negative.
  • the control calculation unit 108 determines whether or not Iq falls within the detection allowable range, for example, ⁇ 1% of the rated current (S403). If Iq is out of the range, the deceleration control of the synchronous motor is continued. If yes, Vq * and ⁇ * are stored in the storage unit 110 (S404).
  • the control calculation unit 108 calculates the average and uses the value of Vq * averaged with the speed command ⁇ * at least at one or more rotational speeds. From 4), the induced voltage coefficient Ke is calculated (S405).
  • the induced voltage coefficient Ke can be calculated more accurately without being affected by the error. It can be obtained.
  • the configuration of the present embodiment is the same as that of the first embodiment, and FIG.
  • the third embodiment is a modification of the second embodiment.
  • the equation (3) or (3) is modified as an expression for calculating the induced voltage coefficient.
  • the use of the above formula is the same as that in the second embodiment, and thus detailed description thereof is omitted.
  • FIG. 6 is a diagram showing a flowchart for acquiring the induced voltage coefficient in the third embodiment.
  • FIG. 7 is a diagram showing the rotational speed ⁇ , currents Id and Iq, and voltage Vq in Example 3.
  • the control calculation unit 108 drives the synchronous motor to a stable driving state by the same method as in the first embodiment, and starts detecting the induced voltage coefficient.
  • the current conversion unit 107 outputs current data Ida, Iqa, voltage data Vqa, and rotation speed ⁇ a at the time point ta when the stable state is reached, and stores it in the storage unit 110 (S601).
  • the control calculation unit 108 decreases the current commands Id * and Iq * at intervals that simultaneously become 0 (S602), decreases Id and Iq, and sets the value of Ida or Iqa stored first. It is determined whether or not it is less than half (S603).
  • the current conversion unit outputs current data Idb and Iqb, voltage data Vqb, and rotation speed ⁇ b at that time tb, and the storage unit 110 (S604).
  • the control calculation unit 108 obtains the rotational speed ⁇ 0 and voltage data Vq0 at time t0 when the current Iq becomes 0 by extrapolation (S605). Specifically, it is calculated as follows.
  • the control calculation unit 108 substitutes the above result into (Equation 4) and calculates the induced voltage coefficient (S606).
  • the induced voltage coefficient Ke can be calculated more accurately without being affected by the error. It can be obtained.
  • the configuration of the present embodiment is the same as that of the first embodiment, and FIG.
  • Example 4 is an application example of Example 1, Example 2, and Example 3. That is, the control calculation unit 108 employs the induced voltage coefficient acquired after the end of any one of the first to third embodiments as the internal coefficient of the voltage command calculation, drives the synchronous motor, and calculates the induced voltage coefficient again. As a result, the induced voltage coefficient can be measured in a form closer to actual driving, and further, detection can be performed with a synchronous motor in a more stable driving state. In the calculation of the induced voltage coefficient, since the resolution of the induced voltage coefficient after the calculation is higher at a higher frequency, the speed at the time of detection is better.
  • FIG. 8 shows a flowchart until the control calculation unit 108 acquires the induced voltage coefficient in the fourth embodiment.
  • the control operation unit 108 receives an induction voltage coefficient acquisition start command input by the user through the display / operation unit 112 (S801), starts acceleration of the synchronous motor (S802), and gives a voltage command to the voltage conversion unit 109. .
  • the control calculation unit 108 determines the voltage command using the resistance component and inductance component of the synchronous motor acquired in advance and the current input from the current conversion unit 107. To do.
  • the resistance component and inductance component of the synchronous motor used in the control calculation unit 108 may be measured by applying a voltage manually using a known publicly known technique, or may be measured by a separate measurement operation. Any method can be used as long as it can be acquired.
  • control calculation unit 108 sets the low-speed induced voltage coefficient detection speed as 10% of the base rotation speed as a range that can be driven by (Equation 2), and determines that the detection speed has been reached (S803). Detection of the voltage coefficient is started (S804).
  • the method for detecting the induced voltage coefficient may be any one of the first, second, and third embodiments.
  • the control calculation unit 108 reflects the data on the control calculation unit, and switches the voltage command calculation using (Equation 1) (S805).
  • the control calculation unit 108 accelerates again (S806), sets the detection speed of the high-speed induced voltage coefficient in advance as, for example, 50% of the base rotation speed as a range that can be driven by (Equation 1), and reaches the detection speed. (S807), the acquisition of the induced voltage coefficient is started (S808).
  • the method for obtaining the induced voltage coefficient may be any of the methods of the first, second, and third embodiments.
  • the control calculation unit 108 employs the recalculated induced voltage coefficient as final data for driving the synchronous motor (S809).
  • FIG. 9 is an example of a configuration diagram of the power conversion device and the synchronous motor 105 of the present embodiment.
  • the induced voltage detector 901 detects the induced voltage generated in the synchronous motor 105 by being arranged in the output unit or the synchronous motor of the power conversion device, and outputs it to the induced voltage detection unit 902 as an induced voltage detection value.
  • the induced voltage detector 901 detects, for example, a voltage between two phases of three phases as a voltage between terminals generated in a synchronous motor, and the phase selection may be any of three phases as long as the phase is selected between two phases. .
  • the induced voltage detector 902 receives the induced voltage detection value output from the induced voltage detector 901 as input, calculates the rotational speed ⁇ of the synchronous motor from the fluctuation period of the induced voltage detection value, and obtains the induced voltage acquisition value from the induced voltage detection value. Ve is calculated, and the rotation speed ⁇ and the induced voltage acquisition value Ve are output to the control calculation unit 108 and the storage unit 110.
  • the conversion to the induced voltage acquisition value Ve may be performed using a peak value or an effective value as long as the conversion is made according to the unit calculated by the control calculation unit 108.
  • the control calculation unit 108 includes the current information output from the current conversion unit 107, the current information stored in the storage unit 110, the rotation speed information, the induced voltage value information, and the abnormality determination command output from the abnormality detection unit 111.
  • the operation command from the display / operation unit 112, the rotational speed ⁇ output from the induced voltage detection unit 902, and the induced voltage acquisition value Ve are input, and the resistance R, d-axis inductance Ld, q-axis inductance Lq, induction of the synchronous motor are induced.
  • Voltage coefficient Ke speed command ⁇ *, current command Id *, Iq * and voltage commands Vd *, Vq * in the biaxial coordinate system are calculated, and command speed ⁇ * and voltage commands Vd *, Vq * are sent to voltage converter 109. Is output. Further, the control calculation unit 108 calculates an induced voltage coefficient based on the input information.
  • the storage unit 110 receives the current data output from the current conversion unit 107, stores the current data for each time, and outputs the data to the control calculation unit 108. In addition, the storage unit 110 receives the rotation speed data and the induced voltage data output from the induced voltage detection unit 902 and stores each data for each time when the induced voltage detection is started. Data is output to the control calculation unit 108.
  • FIG. 10 is a flowchart until issuing an acquisition start instruction for an induced voltage coefficient in the fifth embodiment.
  • the control calculation unit 108 receives an induction voltage coefficient acquisition start command input by the user through the display / operation unit 112 (S1001), starts acceleration of the synchronous motor (S1002), and gives a voltage command to the voltage conversion unit 109. .
  • the user may set in advance the induced voltage coefficient detection speed for starting the calculation of the induced voltage coefficient, for example, 10% of the base rotation speed of the synchronous motor.
  • the control command unit 108 determines the voltage command using the resistance component and inductance component of the synchronous motor acquired in advance and the current input from the current conversion unit 107.
  • the resistance component and inductance component of the synchronous motor used in the control calculation unit 108 may be measured by applying a voltage manually using a known publicly known technique, or may be measured by a separate measurement operation. Any method can be used as long as it can be acquired.
  • the control calculation unit 108 calculates the voltage command using (Equation 2) and accelerates the speed. However, since (Equation 2) is not a perfect model, as shown in FIG. 3, when the rotational speed increases, the approximation in the term of the induced voltage coefficient becomes incorrect, the control breaks down, and the current grows. At this time, the control calculation unit 108 determines whether or not an abnormality has occurred in the current data output from the current conversion unit 107 (S1003). If it is determined that an abnormality has occurred, the control command unit 108 blocks the voltage command and synchronizes. The motor is set to free run (S1004), and acquisition of the induced voltage coefficient is started (S1005).
  • the control calculation unit 108 compares whether or not the induced voltage coefficient detection speed set by the speed command has been reached (S1006). The command is cut off, the synchronous motor is set in a free-run state, and the induced voltage coefficient is acquired. If not, the control calculation unit continues to accelerate the synchronous motor (S1007), and again determines whether or not an abnormality has occurred (S1003).
  • This driving method is an example, and any control method may be used as long as the synchronous motor can be rotationally driven.
  • the control calculation unit 108 performs calculation using (Equation 9) in which (Equation 4) is replaced with the actual induced voltage Ve and the rotational speed ⁇ when the free-run state is entered.
  • Rotational speed ⁇ may be the fed back rotational speed if there is rotational speed feedback from the synchronous motor. Since the induced voltage Ve when the synchronous motor is free-running is only the voltage caused by the permanent magnet, it is possible to replace the induced voltage Ve in (Equation 4) with Vq *.
  • this invention is not limited to the above-mentioned Example, Various modifications are included. Further, the present invention is not limited to auto tuning, but can be applied to normal operation of a synchronous motor. For example, the above-described embodiments have been described in detail for easy understanding of the present invention, and are not necessarily limited to those having all the configurations described. Further, a part of the configuration of one embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment, and the configuration of another embodiment can be added to the configuration of one embodiment. Further, it is possible to add, delete, and replace other configurations for a part of the configuration of each embodiment.
  • each of the above-described configurations, functions, processing units, processing means, and the like may be realized by hardware by designing a part or all of them with, for example, an integrated circuit.
  • Each of the above-described configurations, functions, and the like may be realized by software by interpreting and executing a program that realizes each function by the processor.
  • Information such as programs, tables, and files for realizing each function can be stored in a recording device such as a memory, a hard disk, an SSD (Solid State Drive), or a recording medium such as an IC card, an SD card, or a DVD.
  • control lines and information lines indicate what is considered necessary for the explanation, and not all the control lines and information lines on the product are necessarily shown. Actually, it may be considered that almost all the components are connected to each other.
  • SYMBOLS 101 Three-phase alternating voltage, 102 ... DC converter, 103 ... Smoothing capacitor, 104 ... AC converter, 105 ... Synchronous motor, 106 ... Current detector, 107 ... Current conversion unit 108 ... Control calculation unit 109 ... Voltage conversion unit 110 ... Storage unit 111 ... Abnormality detection unit 112 ... Display / operation unit 901 ... Induction Voltage detector, 902 ... induced voltage detector

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)

Abstract

モータ定数が未知なモータの誘起電圧係数を取得する際、モータに関する情報が不足し、誘起電圧係数等の概略値を推定する事が困難な場合に、入力した概略値がモータの真値と大幅に異なると、センサレス制御部の制御が不安定になり、モータの回転に異常が発生し、誘起電圧係数を取得できない、という課題がある。　直流電力を所望の交流電力に変換する交流変換部と、　接続された同期電動機の電流を検出する電流検出部と、　前記電流検出部で検出された電流を座標変換する電流変換部と、前記交流変換部に指令を与える電圧演算部と、前記電圧演算部に指令を与える制御演算部と、前記電流検出部で検出された電流の異常を判断する異常検出部と、を備え、前記制御演算部は、前記異常検出部で判断される異常判断に基づいて前記同期電動機の速度制御を行うことで、前記同期電動機を加速又は減速する制御を行い、前記同期電動機の誘起電圧係数の取得を開始することを特徴とする。

Description

電力変換装置
　本発明は、電力変換装置に関する。
　本技術分野の背景技術として、特許第４３００７３０号公報（特許文献１）がある。この公報には、「前記インバータ制御手段に設けられ前記永久磁石電動機の運転開始前および運転途中に前記永久磁石電動機の少なくともモータの抵抗成分、ｄ軸インダクタンス成分、ｑ軸インダクタンス成分および永久磁石が回転したときの誘導電圧の角速度比例係数である逆起電圧定数とからなる電動機定数を同定する定数同定手段」を備えた永久磁石電動機装置が記載されている。
　前記定数同定手段において、逆起電圧定数は、「センサレス制御部３で位置を推定しないインバータにより制御される他励による強制運転もしくは逆起電圧定数として何らかの概略値を入力して何らかの方法にてモーター１を駆動」させ、「予め与えられたある所定の回転数まで上昇した後、その回転数による安定回転状態を維持」することで同定されている。
特許第４３００７３０号公報
　前記特許文献１には、運転開始前に永久磁石電動機の永久磁石で誘起される誘起電圧係数を測定する方法が示されている。しかし、この方法では、誘起電圧係数等のモータ定数が未知の状態で、何らかの概略値を入力して何らかの方法にてモータを強制的に回転させる。よって、モータに関する情報が不足し、モータ定数の概略値を推定する事が困難な場合に、入力した概略値がモータの真値と大幅に異なると、センサレス制御部の制御が不安定になり、モータの回転に異常が発生し、誘起電圧係数を取得できない可能性がある。
　そこで、本発明は、モータ定数が未知なモータを回転させ、誘起電圧係数を取得する事が可能な電力変換装置を提供する。
　上記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。
　本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、直流電力を所望の交流電力に変換する交流変換部と、接続された同期電動機の電流を検出する電流検出部と、前記電流検出部で検出された電流を座標変換する電流変換部と、前記交流変換部に指令を与える電圧演算部と、前記電圧演算部に指令を与える制御演算部と、前記電流検出部で検出された電流の異常を判断する異常検出部と、を備え、前記制御演算部は、前記異常検出部で判断される異常判断に基づいて前記同期電動機の速度制御を行うことで、前記同期電動機を加速又は減速する制御を行い、前記同期電動機の誘起電圧係数の取得を開始することを特徴とする。
　本発明によれば、モータ定数が未知なモータを回転させ、誘起電圧係数を取得する事が可能な電力変換装置を提供する。
　上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
実施例１における電力変換装置の構成図の例である。 実施例１における誘起電圧係数の取得開始までのフローチャートである。 実施例１における異常状態を判断する時の、同期電動機の回転速度ω、d軸電流Id、q軸電流Iqの様子である。 実施例２における誘起電圧係数取得のフローチャートである。 実施例２における誘起電圧係数を取得する時の、同期電動機の回転速度ω、d軸電流Id、q軸電流Iqのq軸電圧Vqの様子である。 実施例３における誘起電圧係数取得のフローチャートである。 実施例３における誘起電圧係数を検出する時の、同期電動機の回転速度ω、d軸電流Id、q軸電流Iqのq軸電圧Vqの様子である。 実施例４における誘起電圧係数取得のフローチャートである。 実施例５における電力変換装置の構成図の例である。 実施例５における誘起電圧係数の取得開始までのフローチャートである。
　以下、実施例を図面を用いて説明する。
　本実施例では、同期電動機の永久磁石の回転に起因する誘起電圧係数が未知である場合に、誘起電圧係数を安定状態で取得する例を説明する。
　図１は、本実施例の電力変換装置と同期電動機１０５の構成図の例である。
　本実施例では、三相交流電源１０１、直流変換部１０２、平滑コンデンサ１０３、交流変換部１０４、同期電動機１０５、電流検出器１０６、電流変換部１０７、制御演算部１０８、電圧変換部１０９、記憶部１１０、異常検出部１１１、表示・操作部１１２を有する。
　三相交流電源１０１は、例えば電力会社から供給される三相交流電圧や発電機から供給される交流電圧であり、直流変換部１０２に出力する。
　直流変換部１０２は、例えばダイオードで構成された直流変換回路やIGBTとフライホイールダイオードを用いた直流変換回路で構成され、三相交流電源１０１から入力された交流電圧を、直流電圧に変換し、平滑コンデンサ１０３に出力する。図１では、ダイオードで構成された直流変換部を示している。
　平滑コンデンサ１０３は、直流変換部１０２から入力された直流電圧を平滑化し、交流変換部１０４に直流電圧を出力する。例えば発電機の出力が直流電圧の場合、平滑コンデンサ１０３は、直流変換部１０２を介さず、直接発電機から直流電圧を入力されても構わない。
　交流変換部１０４は、例えばIGBTとフライホイールダイオードを用いた交流変換回路で構成され、平滑コンデンサ１０３の直流電圧と、電圧変換部１０９の出力指令を入力とし、直流電圧を交流電圧に変換し、同期電動機１０５に出力する。
　電流検出器１０６は、例えばホールCTやシャント抵抗で構成され、電力変換装置の出力部に配置されることにより同期電動機１０５に流れる電流を検出し、電流検出部１０７に電流検出値として出力する。電流検出器１０６は、三相の出力電流を推定、又は直接検出できる箇所に配置されているならば、どこに配置されていてもよい。図１では、交流電動機１０５に流れる電流を検出する例が示されている。
　電流変換部１０７は、電流検出器１０６から入力された電流検出値を、例えば磁石軸をd軸、それと直交する軸をq軸とした二軸座標系の電流データId、Iqに変換し、制御演算部１０８、記憶部１１０および異常検出部１１１に出力する。電流検出部１０７が出力するデータは、三相電流であっても、直流電流換算されたものであっても、電流の増大が判定できればよい。
　制御演算部１０８は、電流変換部１０７が出力した電流情報、記憶部１１０に記憶された電流情報、異常検出部１１１が出力した異常判断指令、表示・操作部１１２からの運転指令をそれぞれ入力とする。そして、制御演算部１０８は、入力された情報を基に、同期電動機の抵抗R、d軸インダクタンスLd、q軸インダクタンスLq、誘起電圧係数Ke、速度指令ω*、二軸座標系の電流指令Id*、Iq*および電圧指令Vd*、Vq*を演算し、電圧変換部１０９に指令速度ω*および電圧指令Vd*、Vq*を出力する。また、制御演算部１０８は、入力された情報を元に誘起電圧係数を演算する。
　電圧変換部１０９は、制御演算部１０８が出力した速度指令ω*および電圧指令Vd*、Vq*を入力とし、PWM出力指令として変換し、交流変換部１０４に出力する。
　記憶部１１０は、電流変換部１０７が出力した電流データを入力とし、時間毎に電流データを記憶しておき、そのデータを制御演算部１０８に出力する。
　異常検出部１１１は、例えば、電流変換部１０７が出力した電流データを入力とし、同期電動機１０２の定格電流と、電流変換部１０７が出力した電流データを比較し、前記定格電流を超えていれば、駆動状態を異常と判断し、異常判定指令を制御演算部１０８に出力する。電流変換部１０７が取得した電流データと比較する値は、ユーザが任意に決めたデータであってもよい。なお、異常検出部１１１は、同期電動機の駆動において異常が起きた場合、例えば、平滑コンデンサ１０３の直流電圧データを監視しておき、直流電圧データが高くなったのを異常状態と判断する場合、電力変換装置内部の温度が高くなった場合、入出力電力が高くなった場合、同期電動機が脱調している場合等を、異常と判断しても良い。
　表示・操作部１１２は、例えば操作パネルやアナログの入出力端子であるユーザインターフェースを示しており、ユーザが操作して入力した情報、例えば、各種設定値や運転命令等を制御演算部１０８に出力する。
　図２は、実施例１における制御演算部１０８が誘起電圧係数の取得開始指令を出すまでのフローチャートである。図２のフローは、運転の準備として各種モータ定数を取得するオートチューニング時におけるフローである。
　図３は、実施例１における回転速度ωと電流Id、Iqの動作の様子を示した図である。
　制御演算部１０８は、ユーザが表示・操作部１１２にて入力した誘起電圧係数の取得指令を受け（Ｓ２０１）、同期電動機の加速を開始し（Ｓ２０２）、電圧変換部１０９に電圧指令を与える。この時、ユーザは、後述する誘起電圧係数の演算を効率的にするため、誘起電圧係数の演算を開始する誘起電圧係数検出速度を、例えば高速となるほどモータ定数が未知である影響が大きく、モータの回転が不安定となる可能性が高いので、同期電動機の基底回転数の１０％というように予め設定しておくとよい。
制御演算部１０８は、誘起電圧係数が分からない状態であるため、予め取得した同期電動機の抵抗成分、およびインダクタンス成分と、電流変換部１０７から入力される電流データを用いて、電圧指令を決定し、電圧変換部１０８に出力する。制御演算部１０８で用いる同期電動機の抵抗成分、インダクタンス成分は、従来の公知技術を用いて、手動で電圧を印可し測定しても良いし、別過程の測定動作で測定しても良く、上記した抵抗成分とインダクタンス成分が取得できるのであればいずれの方法でも構わない。
　定常状態における永久磁石同期電動機のモデルでは以下の（数１）が成り立つ。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　ここで、R：抵抗値、Ld：d軸インダクタンス値，Lq：q軸インダクタンス値、ω：回転速度、Id：d軸電流、Iq：q軸電流、Ke：誘起電圧係数、Vd：d軸電圧、Vq：q軸電圧である。
　制御演算部１０８は、誘起電圧係数が未知であるため、速度が遅い場合には、回転速度の項、あるいは回転速度ωと誘起電圧係数Keの積の項を十分小さいとみなすことで（数１）を近似し、以下の（数２）を用いて電圧指令の演算を行う。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　ここで、ω*：指令速度、Id*：d軸電流指令、Iq*：q軸電流指令、Vd*：d軸電圧指令、Vq*：q軸電圧指令である。なお、同期電動機の定格電圧などから誘起電圧係数Keの推測が可能なのであれば、０以外の値を固定値として（数１）に入れ、駆動しても良い。以下、制御演算部１０８が（数２）を用いて電圧指令を電圧変換部に出力する場合を説明する。
　制御演算部１０８は、（数２）を用いて電圧指令の演算を行い、速度を加速させていく。しかし、（数２）は完全なモデルでないため、図3に示すように、回転速度が上昇していくと、誘起電圧係数の項における近似が正しくないために、制御が破綻し電流が成長する。この時、制御演算部１０８は、電流変換部１０７が出力した電流データに、例えば同期電動機の定格電流を異常発生レベルとし、そのレベルを超えた場合に、異常が発生したかどうかを判断する（Ｓ２０３）。異常が発生したと判断した場合には、すぐさま安定状態まで減速し（Ｓ２０４）、安定となった速度で誘起電圧係数の検出を開始する（Ｓ２０５）。
　一方、異常が発生していないと判断した場合には、制御演算部１０８は、速度指令が設定している誘起電圧係数検出速度に到達したかを比較し（Ｓ２０６）、到達した場合には誘起電圧係数の検出を開始する。一方、到達していない場合には、制御演算部は、同期電動機の加速を継続し（Ｓ２０７）、再び異常発生の有無を判断する（Ｓ２０３）。本駆動方法は一例であって、同期電動機が回転駆動できるならば、その制御方法はどの方法でもかまわない。
　誘起電圧係数の取得は、（数１）を変形した以下の（数３）を用いて誘起電圧係数を演算すると良い。制御演算部１０８は、電流変換部１０７が出力した電流データIdおよびIqと、指令速度ω*、指令電圧Vq*、予め取得した抵抗値R、d軸インダクタンスLdを用いて誘起電圧係数Keを求める。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
　指令速度ω*は、同期電動機からの回転数フィードバックがあるのならば、フィードバックされた実際の回転数ωを用いても良い。電圧指令Vq*は、同期電動機の電圧フィードバックがあるのならば、フィードバックされた実際の電圧から変換されたVqを用いても良い。また、電流データId，Iqが、外乱等により不安定になるのであれば、電流指令Id*、Iq*を用いても良い。
　以上の方法により、モータ定数が未知な同期電動機を回転させ、安定した駆動状態にて誘起電圧係数を取得することで、精度良く誘起電圧係数を取得することが可能となる。
　本実施例では実施例１と共通する部分については、同様の符号を用いて説明し、異なる部分について詳細に説明するものとする。
　本実施例の構成は、実施例１と同様に図１を構成図の例としている。
　実施例２では、電流変換部１０７が出力したIdとIq両方の定常値を０付近にする制御を行うことで、（数３）のIdおよびIqを０と近似し、以下の（数４）を用いて誘起電圧係数を計算する。その結果、誘起電圧係数の取得を開始する前に演算した抵抗成分R、インダクタンス成分Ldが誤差を含んでいた場合に、その誤差の影響を受けずに、精度良く誘起電圧係数Keを求めることが可能となる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
　指令速度ω*は、同期電動機からの回転数フィードバックがあるのならば、フィードバックされた実際の回転数ωを用いても良い。電圧指令Vq*は、同期電動機の電圧フィードバックがあるのならば、フィードバックされた実際の電圧から変換されたVqを用いても良い。
　なお、出力されるIdとIq両方の定常値を０とする制御が難しいならば、IdもしくはIq片方だけの定常値を０とする制御を行い、（数３）を変形して誘起電圧係数を求める式として採用しても良い。
　図４は、実施例２における誘起電圧係数取得のフローチャートを示した図である。
　図５は、実施例２における回転速度ω、電流IdおよびIq、電圧Vqを示した図である。
　制御演算部１０８は、実施例１と同様の方法で安定した駆動状態まで同期電動機を駆動させ、誘起電圧係数の検出を開始する。まず、制御演算部１０８は、同期電動機における回転速度の周波数の倍の周期で、かつ、０電流を中心として振動するように制御する（Ｓ４０１）。このように制御することで、Idの平均値は０となる。また、Idの出力を表示・操作部１１２等で目視した場合に、はっきりとIdが０となるように制御されていく事が確認できる。
　次に、制御演算部１０８は、図４に示すように同期電動機の減速制御を行い（Ｓ４０２）、Iqが０電流付近になるよう制御する。本例は、Iqが同期電動機のトルクに関わる電流であり、力行トルクでは正、回生トルクでは負となることを用いて制御するものである。
　制御演算部１０８は、Iqが、例えば定格電流の±1％を検出許可範囲とし、範囲内に入ったかどうかを判断し（Ｓ４０３）、Iqが範囲外であれば同期電動機の減速制御を続けて行い、入っていればVq*とω*を記憶部１１０に記憶させる（Ｓ４０４）。
　制御演算部１０８は、Vq*が振動している場合には、その平均を計算しておき、少なくとも一つ以上の回転速度で、速度指令ω*と平均したVq*の値を用い、（数４）より誘起電圧係数Keを演算する（Ｓ４０５）。
　以上の方法により、誘起電圧係数の取得を開始する前に演算した抵抗成分R、インダクタンス成分Ldが誤差を含んでいた場合に、その誤差の影響を受けずに、より精度良く誘起電圧係数Keを求めることが可能となる。
　本実施例では実施例１と共通する部分については、同様の符号を用いて説明し、異なる部分について詳細に説明するものとする。
　本実施例の構成は実施例１同様、図１を構成図の例としている。
　実施例３は、実施例２の変形例であり、電流変換部１０７が出力したIdとIq両方の制御することで、誘起電圧係数を演算する式として（数３）あるいは（数３）を変形した式を用いる事に関しては、実施例２と同様であるので詳細な説明は省略する。
　図６は、実施例３における誘起電圧係数取得のフローチャートを示した図である。
　図７は、実施例３における回転速度ω、電流IdおよびIq、電圧Vqを示した図である。
　制御演算部１０８は、実施例１と同様の方法で安定した駆動状態まで同期電動機を駆動させ、誘起電圧係数の検出を開始する。電流変換部１０７は、安定状態になった時点taの電流データIda、Iqaと電圧データVqa、回転速度ωaを出力し、記憶部１１０に格納する（Ｓ６０１）。次に、制御演算部１０８は、電流指令Id*とIq*を各々同時に０となるような間隔で下げていき（Ｓ６０２）、IdとIqを減少させ、最初に格納したIdaあるいはIqaの値の半分以下となったどうかを判断する（Ｓ６０３）。そして、半分以下と判断されない場合には、続いて電流指令Id*とIq*を各々同時に０となるような間隔で下げていき（Ｓ６０２）、IdとIqを減少させる。一方、最初に格納したIdaあるいはIqaの値の半分以下と判断された場合には、電流変換部はその時点tbの電流データIdbとIqb、電圧データVqb、回転速度ωbを出力し、記憶部１１０に格納する（Ｓ６０４）。次に、制御演算部１０８は、図７に示したように、外挿によって電流Iqが０となる時点t0における回転速度ω0および電圧データVq0を求める（Ｓ６０５）。具体的には以下のように計算する。
　まず、Iqが0となる時間t0を求める。電流Iqと時間tの間には以下の（数５）が成り立つ。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
　（数５）をt0について整理すると以下の（数６）を得る。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
　Iqが0となる時間t0の時のω0およびVq0は以下の（数７）（数８）で求められる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
　制御演算部１０８は、以上の結果を（数４）に代入し、誘起電圧係数を演算する（Ｓ６０６）。
　以上の方法により、誘起電圧係数の取得を開始する前に演算した抵抗成分R、インダクタンス成分Ldが誤差を含んでいた場合に、その誤差の影響を受けずに、より精度良く誘起電圧係数Keを求めることが可能となる。
　本実施例では実施例１と共通する部分については、同様の符号を用いて説明し、異なる部分について詳細に説明するものとする。
　本実施例の構成は実施例１同様、図１を構成図の例としている。
　実施例４では、実施例１および実施例２および実施例３の応用例である。すなわち、制御演算部１０８は、実施例１乃至３いずれかの終了後に取得した誘起電圧係数を電圧指令演算の内部係数として採用し、同期電動機を駆動させ、再度誘起電圧係数の演算を行う。その結果、より実際の駆動に近づいた形で、誘起電圧係数を測定することが可能となり、さらに、より安定した駆動状態の同期電動機で検出を行うことが可能となる。誘起電圧係数の計算では、高い周波数の方が、演算後の誘起電圧係数の分解能が高いため、検出する時の速度は高い方が良くなる。
　図８は、実施例４において、制御演算部１０８が誘起電圧係数を取得するまでのフローチャートを示す。
　制御演算部１０８は、ユーザが表示・操作部１１２にて入力した誘起電圧係数の取得開始指令を受け（Ｓ８０１）、同期電動機の加速を開始し（Ｓ８０２）、電圧変換部１０９に電圧指令を与える。この時、制御演算部１０８は、誘起電圧が分からない状態であるため、予め取得した同期電動機の抵抗成分、およびインダクタンス成分と、電流変換部１０７から入力される電流を用いて、電圧指令を決定する。制御演算部１０８で用いる同期電動機の抵抗成分、インダクタンス成分は、従来の公知技術を用いて、手動で電圧を印可し測定しても良いし、別過程の測定動作で測定しても良く、データが取得できるのであればいずれの方法でも構わない。
　制御演算部１０８は、予め低速の誘起電圧係数検出速度として、例えば（数２）で駆動できる範囲として基底回転数の１０％に設定し、その検出速度に到達したと判断したら（Ｓ８０３）、誘起電圧係数の検出を開始する（Ｓ８０４）。誘起電圧係数の検出方法は、実施例１、２、３のいずれの方法でもよい。制御演算部１０８は、誘起電圧係数が検出されたら、そのデータを制御演算部に反映し、（数１）を用いて電圧指令演算するよう切り替える（Ｓ８０５）。制御演算部１０８は、再度加速を行い（Ｓ８０６）、予め高速の誘起電圧係数検出速度として、例えば（数１）で駆動できる範囲として基底回転数の５０％に設定し、その検出速度に到達したと判断したら（Ｓ８０７）、誘起電圧係数の取得を開始する（Ｓ８０８）。誘起電圧係数の取得方法は、実施例１、２、３のいずれの方法でもよい。制御演算部１０８は、再計算された誘起電圧係数を、同期電動機を駆動させる最終データとして採用する（Ｓ８０９）。
　以上の方法により、より実際の駆動に近づいた形で、誘起電圧係数を測定することが可能となり、さらに、より安定した駆動状態の同期電動機で検出を行うことが可能となる。
　本実施例では実施例１と共通する部分については、同様の符号を用いて説明し、異なる部分について詳細に説明するものとする。
　図９は、本実施例の電力変換装置と同期電動機１０５の構成図の例である。
　本実施例では、三相交流電源１０１、直流変換部１０２、平滑コンデンサ１０３、交流変換部１０４、同期電動機１０５、電流検出器１０６、電流変換部１０７、制御演算部１０８、電圧変換部１０９、記憶部１１０、異常検出部１１１、表示・操作部１１２、誘起電圧検出器９０１、誘起電圧検出部９０２、を有する。
　誘起電圧検出器９０１は、電力変換装置の出力部あるいは同期電動機に配置されることにより同期電動機１０５に発生する誘起電圧を検出し、誘起電圧検出部９０２に誘起電圧検出値として出力する。誘起電圧検出器９０１は、例えば同期電動機に発生している端子間電圧として、３相の内の２相間の電圧を検出し、相の選択は２相間であれば３相いずれの相でも構わない。
　誘起電圧検出部９０２は、誘起電圧検出器９０１が出力した誘起電圧検出値を入力とし、誘起電圧検出値の変動周期から同期電動機の回転速度ωを算出し、誘起電圧検出値から誘起電圧取得値Veを算出し、回転速度ωと誘起電圧取得値Veを制御演算部１０８および記憶部１１０に出力する。誘起電圧取得値Veへの換算は、制御演算部１０８で演算される単位に合わせて変換されるのであれば、ピーク値を用いても実効値を用いても良い。
　制御演算部１０８は、電流変換部１０７が出力した電流情報、または、記憶部１１０に記憶された電流情報、回転速度情報、誘起電圧値情報と、異常検出部１１１が出力した異常判断指令と、表示・操作部１１２からの運転指令と、誘起電圧検出部９０２が出力した回転速度ωと誘起電圧取得値Veとを入力とし、同期電動機の抵抗R、d軸インダクタンスLd、q軸インダクタンスLq、誘起電圧係数Ke、速度指令ω*、二軸座標系の電流指令Id*、Iq*および電圧指令Vd*、Vq*を演算し、電圧変換部１０９に指令速度ω*および電圧指令Vd*、Vq*を出力する。また、制御演算部１０８は、入力された情報を元に誘起電圧係数を演算する。
　記憶部１１０は、電流変換部１０７が出力した電流データを入力とし、時間毎に電流データを記憶しておき、そのデータを制御演算部１０８に出力する。また、記憶部１１０は、誘起電圧検出部９０２が出力した回転速度データ、誘起電圧データを入力とし、誘起電圧検出が開始となった場合に、時間毎に各データを記憶しておき、その各データを制御演算部１０８に出力する。
　図１０は、実施例５における誘起電圧係数の取得開始指令を出すまでのフローチャートである。
　制御演算部１０８は、ユーザが表示・操作部１１２にて入力した誘起電圧係数の取得開始指令を受け（Ｓ１００１）、同期電動機の加速を開始し（Ｓ１００２）、電圧変換部１０９に電圧指令を与える。この時、ユーザは、誘起電圧係数の演算を開始する誘起電圧係数検出速度を、例えば同期電動機の基底回転数の１０％というように予め設定しておくとよい。制御演算部１０８は、誘起電圧が分からない状態であるため、予め取得した同期電動機の抵抗成分、およびインダクタンス成分と、電流変換部１０７から入力される電流を用いて、電圧指令を決定する。制御演算部１０８で用いる同期電動機の抵抗成分、インダクタンス成分は、従来の公知技術を用いて、手動で電圧を印可し測定しても良いし、別過程の測定動作で測定しても良く、データが取得できるのであればいずれの方法でも構わない。
　制御演算部１０８は、（数２）を用いて電圧指令の演算を行い、速度を加速させていく。しかし、（数２）は完全なモデルでないため、図3に示すように、回転速度が上昇していくと、誘起電圧係数の項における近似が正しくなくなり、制御が破綻し電流が成長する。この時、制御演算部１０８は、電流変換部１０７が出力した電流データに異常が発生したかどうかを判断し（Ｓ１００３）、異常が発生したと判断した場合には、電圧指令を遮断して同期電動機をフリーランにし（Ｓ１００４）、誘起電圧係数の取得を開始する（Ｓ１００５）。
　一方、異常が発生していないと判断した場合には、制御演算部１０８は、速度指令が設定している誘起電圧係数検出速度に到達したかを比較し（Ｓ１００６）、到達した場合には電圧指令を遮断し、同期電動機をフリーラン状態にして誘起電圧係数を取得する。到達していない場合には、制御演算部は、同期電動機の加速を継続し（Ｓ１００７）、再び異常発生の有無を判断する（Ｓ１００３）。本駆動方法は一例であって、同期電動機が回転駆動できるならば、その制御方法はどの方法でもかまわない。
　制御演算部１０８は、フリーラン状態となった際に、（数４）を実際の誘起電圧Veと回転速度ωに置き換えた（数９）を用いて演算する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000009
　回転速度ωは、同期電動機からの回転数フィードバックがあるのならば、フィードバックされた回転数を用いても良い。同期電動機がフリーランしている際の誘起電圧Veは、永久磁石に起因する電圧のみであるため、（数４）のVq*と誘起電圧Veを置き換えることが可能である。
　以上の方法により、安定した状態での誘起電圧係数を取得することが可能となる。
　なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。また、本発明は、オートチューニング時に限定されるものではなく、同期電動機の通常運転時等にも適用可能である。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
　また、上記の各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク、ＳＳＤ（Solid State Drive）等の記録装置、または、ＩＣカード、ＳＤカード、ＤＶＤ等の記録媒体に置くことができる。
　また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。
１０１・・・三相交流電圧、１０２・・・直流変換部、１０３・・・平滑コンデンサ、１０４・・・交流変換部、１０５・・・同期電動機、１０６・・・電流検出器、１０７・・・電流変換部、１０８・・・制御演算部、１０９・・・電圧変換部、１１０・・・記憶部、１１１・・・異常検出部、１１２・・・表示・操作部、９０１・・・誘起電圧検出器、９０２・・・誘起電圧検出部

Claims (15)

  1. 　直流電力を所望の交流電力に変換する交流変換部と、
    　接続された同期電動機の電流を検出する電流検出部と、
    　前記電流検出部で検出された電流を座標変換する電流変換部と、
    　前記交流変換部に指令を与える電圧演算部と、
    　前記電圧演算部に指令を与える制御演算部と、
    　前記電流検出部で検出された電流の異常を判断する異常検出部と、
    を備え、
    　前記制御演算部は、前記異常検出部で判断される異常判断に基づいて前記同期電動機の速度制御を行うことで、前記同期電動機を加速又は減速する制御を行い、前記同期電動機の誘起電圧係数の取得を開始する電力変換装置。
  2. 　前記制御演算部は、前記異常検出部が異常と判断した場合に、前記同期電動機の速度を減速し、減速後に、前記誘起電圧係数の取得を開始することを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
  3. 　前記制御演算部は、前記異常検出部が異常と判断しない場合に、前記同期電動機の加速を継続し、前記誘起電圧係数が取得可能な回転速度に到達した後、前記誘起電圧係数の取得を開始することを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
  4. 　前記電流変換部は、前記電流検出部から取得した電流データを２軸座標上のｄ軸電流およびそれに直交するｑ軸電流に変換し、
    　前記制御演算部は、前記ｄ軸電流値と前記ｑ軸電流値の動的な値を検出して定常値を予測し、前記誘起電圧係数を取得することを特徴とする請求項２に記載の電力変換装置。
  5. 　前記制御演算部は、第１の前記誘起電圧係数を取得した後、取得した前記第１の誘起電圧係数を前記電圧演算部に反映し、前記同期電動機を再度加速し、第２の前記誘起電圧係数を取得することを少なくとも一回は行うことを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
  6. 　前記第２の前記誘起電圧係数は、前記第１の前記誘起電圧係数を取得する際の前記同期電動機の回転速度より速い回転速度において取得することを特徴とする請求項５に記載の電力変換装置。
  7. 　前記ｄ軸電流値と前記ｑ軸電流値を記憶する記憶部を備え、
    　前記電圧演算部は、前記記憶部に記憶した複数の前記ｄ軸電流値と前記ｑ軸電流値の内少なくとも一つの電流が平均して定常値になるよう制御することを特徴とする請求項４に記載の電力変換装置。
  8. 　前記電圧演算部は、前記電流値の内少なくとも一つの電流値の変化を外挿し、定常値になるよう制御することを特徴とする請求項４に記載の電力変換装置。
  9. 　前記電圧演算部は、前記電流値の内少なくとも一つの電流値を制御し、定常値を０付近にすることを特徴とする請求項４に記載の電力変換装置。
  10. 　接続された同期電動機の発生する誘起電圧を検出する誘起電圧検出器と、
    を備え、
    　前記制御演算部は、前記異常検出部が異常と判断した場合、或いは、前記誘起電圧係数が検出可能な速度に到達した場合に、前記電圧演算部の出力指令を遮断して前記同期電動機をフリーラン状態にし、前記同期電動機の前記誘起電圧係数の取得を開始することを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
  11. 　直流電力を所望の交流電力に変換する交流変換工程と、
    　接続された同期電動機の電流を検出する電流検出工程と、
    　前記電流検出工程で検出された電流を座標変換する電流変換工程と、
    　前記交流変換工程に指令を与える電圧演算工程と、
    　前記電圧演算工程に指令を与える制御演算工程と、
    　前記電流検出工程で検出された電流における異常の有無を判断する異常検出工程と、
    を備え、
    　前記制御演算工程は、前記異常検出工程で判断される異常の有無に基づいて前記同期電動機を加速又は減速する制御を行い、前記同期電動機の誘起電圧係数の取得を開始する電力変換方法。
  12. 　前記制御演算工程は、前記異常検出工程が異常有と判断した場合に、前記同期電動機の速度を抑制し、速度が減速した後に、前記誘起電圧係数の取得を開始することを特徴とする請求項１１に記載の電力変換方法。
  13. 　前記制御演算工程は、前記異常検出部が異常無と判断した場合に、前記同期電動機の加速を継続し、前記誘起電圧係数が取得可能な回転速度に到達したら、前記誘起電圧係数を取得することを特徴とする請求項１１に記載の電力変換方法。
  14. 　前記電流変換工程は、前記電流検出部から取得した電流データを２軸座標上のｄ軸電流およびそれに直交するｑ軸電流に変換し、
    　前記制御演算工程は、前記同期電動機の減速時における前記ｄ軸電流値と前記ｑ軸電流値を経時的に検出して定常値を予測し、前記誘起電圧係数を取得することを特徴とする請求項１２に記載の電力変換方法。
  15. 　前記制御演算部は、第１の前記誘起電圧係数を取得した後、取得した前記第１の誘起電圧係数を前記電圧演算部に反映し、前記同期電動機を再度加速し、第２の前記誘起電圧係数を取得することを少なくとも一回は行うことを特徴とする請求項１１に記載の電力変換方法。
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