WO2022153544A1 - 電力変換装置 - Google Patents

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WO2022153544A1
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motor
rotation speed
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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
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • 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
    • H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/06—Arrangements for speed regulation of a single motor wherein the motor speed is measured and compared with a given physical value so as to adjust the motor speed

Definitions

  • the present invention relates to a power conversion device.
  • Patent Document 1 As such a power conversion device, for example, there is Patent Document 1.
  • the controller 1 is started by a sensor drive when the motor is started, and when the rotation speed increases, a drive selection signal for switching to the sensorless drive is output, and the drive switching means 2 is selected for the sensorless drive. It will continue to drive the sensor and switch the excitation sequence to sensorless drive, avoiding the transition period defined between the edge of the sensor signal and the edge of the reference zero cross signal instead. " ).
  • Patent Document 1 the sensor information becomes unstable when there is a physical limit to the acquisition of the pulse train fed back as the motor speed due to an inexpensive encoder or a delay component on the circuit. As a result, the sensor drive cannot be executed, the motor drive becomes unstable, and it becomes difficult to continue the operation.
  • An object of the present invention is to continue stable operation of the AC motor even when the rotation speed feedback from the AC motor becomes unstable in the power converter.
  • the power conversion device of one aspect of the present invention is a power conversion device connected to an AC motor, and is a power conversion unit that converts DC power into a desired AC power and outputs it to the AC motor to drive the AC motor.
  • a speed detector that detects the actual rotation speed of the AC motor
  • a pulse conversion unit that acquires the actual rotation speed from the speed detector
  • a command unit that outputs a rotation command speed for driving the AC motor. Then, it is determined whether or not the speed detector or the pulse conversion unit normally exceeds the limit speed at which the actual rotation speed can be acquired, and the rotation command speed is compared with the actual rotation speed to perform the rotation.
  • a judgment switching unit that outputs correction switching information as to whether or not to perform a correction operation of the command speed, and a deviation correction that corrects a deviation between the actual rotation speed and the rotation command speed based on the correction switching information. It is characterized by having a control unit that controls the output command speed of the power conversion unit.
  • the AC motor in the power conversion device, even when the rotation speed feedback from the AC motor becomes unstable, the AC motor can be stably operated.
  • Example 1 It is an example of the block diagram of the power conversion apparatus in Example 1. It is a flowchart explaining the process of the determination switching part in Example 1. FIG. It is a figure explaining the correction operation in Example 1. FIG. It is a figure which showed the relationship between the frequency and the correction amount in Example 1. FIG. It is a figure which showed the relationship between the frequency and the correction amount in Example 2. FIG. It is a figure explaining the correction operation in Example 3. FIG. It is a figure explaining the table referred to in Example 3. FIG.
  • the power conversion device of the first embodiment includes a three-phase AC power supply 101, a DC conversion unit 102, a smoothing capacitor 103, a power conversion unit 104, a current detector 110, an encoder unit 111, a pulse conversion unit 112, an external interface 113, and a software block 114.
  • the software block 114 includes a control unit 121, a command unit 122, a determination switching unit 123, a pulse acquisition unit 124, a current detection unit 125, and a storage unit 126.
  • the three-phase AC power supply 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 the AC voltage to the DC conversion unit 102.
  • the DC conversion unit 102 is composed of, for example, a diode circuit or a converter circuit using an IGBT and a flywheel diode, converts the AC voltage input from the three-phase AC power supply 101 into a DC voltage, and outputs the AC voltage to the smoothing capacitor 103.
  • FIG. 1 shows a converter composed of diodes.
  • the smoothing capacitor 103 smoothes the DC voltage input from the DC conversion unit 102 and outputs the DC voltage to the power conversion unit 104.
  • the smoothing capacitor 103 may directly input the DC voltage from the generator without going through the DC conversion unit 102.
  • the power conversion unit 104 is composed of, for example, a circuit using an IGBT and a flywheel diode, receives the DC voltage of the smoothing capacitor 103 and the voltage command commanded by the control unit 107 as inputs, and converts the DC voltage into an AC voltage. Then, the voltage is output to the AC motor 105 to drive the AC motor 105.
  • the current detector 110 is composed of, for example, a hall CT or a shunt resistor, detects the current flowing through the AC motor 105, and outputs it to the current detection unit 125 as a current detection value.
  • the current detector 110 may be arranged anywhere as long as it is arranged at a place where the output current of the three phases can be estimated or directly detected.
  • FIG. 1 describes an example of a position where the current flowing through the AC motor 105 is directly detected.
  • the encoder unit 111 is an integrated encoder connected to the shaft of the AC motor 105 or an encoder attached so as to acquire the rotation of the shaft from the side surface of the motor shaft, and obtains rotation information and position information of the AC motor 105.
  • the waveform is made into a pulse shape and output to the pulse conversion unit 112.
  • the pulse conversion unit 112 outputs the pulse acquisition unit 124 by converting the rotation information and the position information of the AC motor 105 input from the encoder unit 111 into, for example, a pulse-shaped input into digital data and performing data communication.
  • the pulse conversion unit 112 changes the waveform of the motor rotation information and position information input from the encoder unit 111, for example, by shifting the voltage level of the pulse input, and outputs the pulse output to the pulse acquisition unit 124. do.
  • the external interface 113 accepts settings specified by the user, commands transmitted mechanically, etc. as a power conversion device, and outputs them to the software block 114.
  • the software block 114 indicates software in the MCU composed of a CPU, ROM, RAM, etc., and performs control operations as each process.
  • the control unit 121 acquires the current value from the current detection unit 125, acquires the actual rotation speed and switching information of the motor from the determination switching unit 123, and outputs the output command speed corrected for the deviation of the actual rotation speed from the command speed. Take control.
  • the actual rotation speed and the command speed cause a deviation due to factors such as motor slip
  • the deviation is corrected by changing the output command speed so that the deviation disappears, and the actual rotation speed and the command speed match. It is a correction that controls to do so.
  • the command unit 122 receives a speed command or an operation signal commanded from the external interface 113 as an input, and outputs a speed command to the determination switching unit 123.
  • the determination switching unit 123 compares the speed command input from the command unit 123 with the actual speed of the AC motor 105 acquired from the pulse acquisition unit 124, and instructs the control unit 121 whether to perform a speed correction operation. At the same time, the speed correction calculation is performed.
  • the pulse acquisition unit 124 calculates the speed from the rotation information and the position information of the AC motor 105 input from the pulse conversion unit 112, and outputs the speed to the determination switching unit 123.
  • the current detection unit 125 acquires the current detection value input from the current detector 110 as, for example, a three-phase alternating current, performs coordinate conversion of the three-phase and two-phase, and outputs the current detection value to the control unit 121.
  • the storage unit 126 inputs / outputs data to the Flash ROM and RAM. The data set by the external interface 113 is stored, and the necessary information for each block is handled with each other.
  • FIG. 2 is a flowchart showing the operation of the determination switching unit 123 of the first embodiment.
  • the velocity indicates the mechanical angular velocity
  • the frequency indicates the electric angular frequency.
  • the determination switching unit 123 captures the speed command input from the command unit 123 and the actual speed of the AC motor acquired from the pulse acquisition unit 124 (S201). The determination switching unit 123 reads out the stored state variable and determines whether or not the actual speed is being corrected (S202).
  • the determination switching unit 123 compares the actual frequency Fdtct of the electric angle calculated from the actual speed with the switching frequency Fchg (S203). As the switching frequency, a frequency lower than the limit frequency is set as the switching frequency in consideration of the time required for switching and the acceleration / deceleration time from the limit frequency calculated in (Equation 1) below.
  • the limit frequency can be calculated by the following (Equation 1).
  • f pulse is the limit frequency and the unit is Hz.
  • f output is the command frequency of the power converter, and the unit is Hz.
  • N pole is the number of poles of an AC motor.
  • N encoder is the number of pulses output by the encoder per rotation of the motor.
  • the limit frequency is determined from the noise-corresponding filter circuit of the pulse conversion unit 112, the limit of the MCU specifications when inputting to the software block 114, and the like. If the limit frequency f pulse is 32 kHz, the number of poles N pole of the AC motor is 4 poles, and the number of pulses of the encoder N encoder is 1000 pulses / rotation, the f output is 64 Hz, and at the command frequency exceeding 64 Hz, the pulse is pulsed. Acquisition may be unstable.
  • the switching frequency is, for example, switched when the fixed value exceeds 60 Hz, or, for example, when the acceleration rate becomes steep and it is predicted that the limit frequency is exceeded, that time is set as the switching frequency. You may do so.
  • the determination switching unit 123 calculates a correction command when Fchg is larger than Fdtct (S204). When the Fchg is smaller than Fdtct, the determination switching unit 123 performs the correction switching process (S205). In the correction switching process, for example, as shown in FIG. 3, when the rotation information from the encoder can be acquired by the software block, the actual frequency is corrected to the command frequency by correcting the internal output command speed.
  • the frequency portion for which deviation correction such as slippage of the AC motor 105 has been performed is gradually lowered from the switching frequency until the limit frequency is reached. Areas that cannot be acquired are operated without correction.
  • the determination switching unit 123 may be switched gradually or immediately at a certain timing in the flowchart of FIG. 2 which is periodically executed.
  • the determination switching unit 123 determines whether the switching has been completed (S206), if it has not been completed, periodically executes the process again, and if it has been completed, the state is corrected and switched (S207). The determination switching unit 123 holds the state at the end of the processing (S208), and temporarily ends the periodic processing.
  • the determination switching unit 123 compares the frequency command Fcmd with the switching frequency Fchg when the state variable is in the correction switching state (S213).
  • the switching frequency the calculated limit frequency may be used, or a hysteresis may be added to set the switching frequency by shifting the frequency so that switching does not occur frequently.
  • the determination switching unit 123 continues the correction switching process when Fchg is larger than Fcmd (S214). When the Fchg is smaller than the Fcmd, the determination switching unit 123 determines that the detection is possible and performs the correction / recovery process (S215).
  • the correction / return processing may be performed in the reverse operation of the correction switching processing to return the correction operation, or the recovery processing may be performed using a method different from that at the time of the switching processing.
  • the determination switching unit 123 determines whether the return has been completed (S216), executes the process periodically again if it has not been completed, and if it has been completed, the state is being corrected (S217).
  • the determination switching unit 123 holds the state at the end of the processing (S208), and temporarily ends the periodic processing.
  • the determination switching unit 123 periodically monitors the flowchart of FIG. 2 by periodically executing it.
  • the power conversion device connected to the AC motor 105, the power conversion unit 104 that converts the DC power into a desired AC power and outputs the DC power to the AC motor 105 to drive the AC motor 105.
  • the speed detector encoder unit 111 that detects the actual rotation speed of the AC motor 105
  • the pulse conversion unit 112 that acquires the actual rotation speed from the speed detector (encoder unit 111)
  • the AC motor 105 It is determined whether or not the command unit 122 that outputs the rotation command speed and the speed detector (encoder unit 111) or the pulse conversion unit 112 normally exceeds the limit speed at which the actual rotation speed can be acquired, and the rotation command speed.
  • the judgment switching unit 123 that outputs the correction switching information as to whether or not the correction operation of the rotation command speed is performed by comparing the actual rotation speed with the actual rotation speed, and between the actual rotation speed and the rotation command speed based on the correction switching information. It has a control unit 121 that controls the output command speed of the power conversion unit 104 by performing deviation correction to correct the deviation.
  • the determination switching unit 123 performs the correction calculation of the actual rotation speed and outputs the correction switching information for performing the correction operation of the output command speed.
  • the control unit 121 corrects the deviation based on the correction switching information for performing the correction operation, and operates the AC motor 105 at the command rotation speed.
  • the determination switching unit 123 outputs correction switching information that does not perform the correction operation of the output command speed when the actual rotation speed exceeds the limit speed.
  • the control unit 121 operates the AC motor 105 at the actual rotation speed without performing the deviation correction based on the correction switching information that does not perform the correction operation.
  • control unit 121 When the actual rotation speed and the rotation command speed deviate from each other due to the slippage of the motor of the AC motor 105, the control unit 121 performs deviation correction for changing the output command speed so that the deviation disappears. , Control so that the actual rotation speed and the rotation command speed match.
  • the power conversion unit 104 drives the AC motor 105 based on the output command speed commanded by the control unit 121.
  • stable operation of the AC motor is possible in the entire output region by avoiding unstable operation when the rotation speed of the AC motor 105 cannot be taken in.
  • the power conversion device of the second embodiment will be described.
  • the configuration of the power conversion device of the second embodiment is the same as the configuration of the power conversion device of the first embodiment shown in FIG. 1, and the operation of the determination switching unit 123 is also the determination of the first embodiment shown in FIG. Since the operation is the same as that of the switching unit 123, the description thereof will be omitted.
  • the operation different from that of the first embodiment is the internal operation of the correction switching process of FIG.
  • the determination switching unit 123 performs correction switching processing (S205).
  • the correction switching process for example, as shown in FIG. 3, when the rotation information from the encoder unit 111 can be acquired by the software block 114, the actual frequency is corrected to the command frequency by correcting the internal output command speed. ..
  • the frequency portion for which deviation correction such as slippage of the AC motor 105 has been corrected is gradually reduced from the time when the switching frequency is reached, depending on the switching time. , The area that cannot be acquired is operated without correction.
  • the correction switching process gradually returns the correction amount from the time when the command frequency falls below the limit frequency.
  • the determination switching unit 123 may be switched gradually or immediately at a certain timing in the flowchart of FIG. 2 which is periodically executed.
  • the determination switching unit 123 performs a correction calculation of the actual rotation speed to correct the output command speed. Outputs the correction switching information that performs the operation.
  • the control unit 121 corrects the deviation based on the correction switching information for performing the correction operation, and operates the AC motor 105 at the command rotation speed.
  • the determination switching unit 123 gradually reduces the correction calculation amount of the output command speed and performs the correction operation of the actual rotation speed until the limit speed is reached.
  • stable operation of the AC motor 105 is possible in the entire output region by avoiding unstable operation when the rotation speed of the AC motor 105 cannot be taken in.
  • the power conversion device of the third embodiment will be described.
  • Example 3 the parts common to Example 1 will be described using the same reference numerals, and the different parts will be described in detail.
  • the configuration of the power conversion device of the third embodiment is the same as the configuration of the power conversion device of the first embodiment shown in FIG. 1, and the operation of the determination switching unit 123 is also the determination of the first embodiment shown in FIG. Since the operation is the same as that of the switching unit 123, the description thereof will be omitted.
  • the operation different from that of the first embodiment is the internal operation of the correction switching process of FIG.
  • the determination switching unit 123 performs correction switching processing (S203). Further, as shown in FIG. 6, the correction switching process cannot be acquired because, for example, the frequency portion for which the deviation correction such as slippage of the AC motor 105 has been corrected is held as it is or predicted from the command frequency and the load current value. The area is corrected by the predicted operation.
  • FIG. 7 shows an example representing a table used for prediction processing.
  • the judgment switching unit 123 acquires the correction amount from the table of the command frequency and the load current.
  • This table may use the information acquired in advance by using an expensive power conversion device, or may be acquired in advance by using simulation or the like.
  • the determination switching unit 123 when the actual rotation speed exceeds the limit speed, performs the correction calculation of the output command speed, predicts the correction calculation amount with the information acquired in advance, and corrects it. Outputs the correction switching information that performs the predictive correction operation.
  • the control unit 121 performs the deviation correction that predicts the deviation based on the correction switching information that performs the prediction correction operation, and operates the AC motor 105 at the command rotation speed.
  • the determination switching unit 123 performs a predictive correction operation of correcting the correction calculation amount based on the correction amount with reference to the table shown in FIG. 7.
  • stable operation of the AC motor is possible in the entire output region by avoiding unstable operation when the rotation speed of the AC motor 105 cannot be taken in.
  • a power conversion unit that converts DC power into desired AC power
  • a speed detector that detects the rotation speed of the connected AC motor
  • a pulse conversion unit that acquires speed information from the speed detector.
  • a command unit that commands the rotation speed of the connected AC motor
  • a switching judgment unit that determines whether to use the information obtained by the speed detector from the rotation speed of the AC motor and the rotation command of the AC motor, and performs correction calculations.
  • the switching determination unit switches the correction calculation method when the speed detector or the pulse conversion unit exceeds the limit speed at which the rotation speed can be normally acquired.
  • the switching judgment unit gradually reduces the correction calculation amount.
  • the switching determination unit predicts and corrects the correction calculation amount based on the information acquired in advance as a result of the switching determination.
  • a mechanism for predicting an unstable region in advance and controlling the motor so as not to acquire information on the unstable region is provided. Can be provided.
  • the present invention is not limited to the above-described examples, and includes various modifications.
  • the above-described embodiment has been described in detail in order to explain the present invention in an easy-to-understand manner, and is not necessarily limited to those having all the described configurations.
  • it is possible to replace a part of the configuration of one embodiment with the configuration of another embodiment and it is also possible to add the configuration of another embodiment to the configuration of one embodiment.
  • each of the above configurations, functions, processing units, processing means, etc. may be realized by hardware by designing a part or all of them by, for example, an integrated circuit. Further, each of the above configurations, functions, and the like may be realized by software by the processor interpreting and executing a program that realizes each function. Information such as programs, tables, and files that realize each function can be stored in a memory, a hard disk, a recording device such as an SSD (Solid State Drive), or a recording medium such as an IC card, an SD card, or a DVD.
  • SSD Solid State Drive
  • control lines and information lines indicate what is considered necessary for explanation, and not all control lines and information lines are necessarily shown on the product. In practice, it can be considered that almost all configurations are interconnected.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)

Abstract

判定切替部は、速度検出器又はパルス変換部が、正常に実回転速度を取得可能な限界速度を超えたか否かを判定し、回転指令速度と実回転速度とを比較して回転指令速度の補正動作を行うか否かの補正切替情報を出力する。制御部は、補正切替情報に基づいて、実回転速度と回転指令速度との間のずれを補正するずれ補正を行って電力変換部の出力指令速度を制御する。

Description

電力変換装置
　本発明は、電力変換装置に関する。
　産業機械分野、家電分野、自動車分野などの技術分野では、電動機の駆動を行う電力変換装置が用いられている。
　このような電力変換装置として、例えば、特許文献１がある。特許文献１には、「コントローラ１は、モータを始動する際にセンサ駆動により立ち上げ、回転数が上がるとセンサレス駆動へ切り替える駆動選択信号を出力し、駆動切替え手段２はセンサレス駆動が選択された後もセンサ駆動を続行し、センサ信号のエッジとそれに替わって基準となるゼロクロス信号のエッジ間で定義される移行期間を避けて励磁シーケンスをセンサレス駆動に切り替える。」と記載されている（要約参照）。
特開２００８－３０１５５０号公報
　特許文献１には、コントローラがモータを始動する際にセンサ駆動により立ち上げ、回転数が上がるとセンサレス駆動へ切り替える駆動選択信号を出力し、駆動切替え手段はセンサレス駆動が選択された後もセンサ駆動を続行し、センサ信号のエッジとそれに替わって基準となるゼロクロス信号のエッジ間で定義される移行期間を避けて励磁シーケンスをセンサレス駆動に切り替える切替方法が記載されている。
　しかし、特許文献１では、安価なエンコーダや回路上の遅れ成分により、モータ速度としてフィードバックしたパルス列の取得に物理的な限界が生じた場合、センサ情報が不安定になる。この結果、センサ駆動を実行できず、モータ駆動が不安定になり運転継続が困難になる。
　本発明の目的は、電力変換装置において、交流電動機からの回転数フィードバックが不安定になるような場合でも、交流電動機を安定して運転継続することにある。
　本発明の一態様の電力変換装置は、交流電動機に接続された電力変換装置であって、直流電力を所望の交流電力に変換し前記交流電動機に出力して前記交流電動機を駆動する電力変換部と、前記交流電動機の実回転速度を検出する速度検出器と、前記速度検出器から前記実回転速度を取得するパルス変換部と、前記交流電動機を駆動するための回転指令速度を出力する指令部と、前記速度検出器又は前記パルス変換部が、正常に前記実回転速度を取得可能な限界速度を超えたか否かを判定し、前記回転指令速度と前記実回転速度とを比較して前記回転指令速度の補正動作を行うか否かの補正切替情報を出力する判定切替部と、前記補正切替情報に基づいて、前記実回転速度と前記回転指令速度との間のずれを補正するずれ補正を行って前記電力変換部の出力指令速度を制御する制御部とを有することを特徴とする。
　本発明の一態様によれば、電力変換装置において、交流電動機からの回転数フィードバックが不安定になるような場合でも、交流電動機を安定して運転継続することができる。
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における判定切替部の処理を説明するフローチャートである。 実施例１における補正動作を説明する図である。 実施例１における周波数と補正量の関係を示した図である。 実施例２における周波数と補正量の関係を示した図である。 実施例３における補正動作を説明する図である。 実施例３における参照するテーブルを説明する図である。
　以下、実施例を図面を用いて説明する。
　図１を参照して、実施例１の電力変換装置の構成について説明する。
　実施例１の電力変換装置は、三相交流電源１０１、直流変換部１０２、平滑コンデンサ１０３、電力変換部１０４、電流検出器１１０、エンコーダ部１１１、パルス変換部１１２、外部インターフェース１１３及びソフトウェアブロック１１４を有する。ソフトウェアブロック１１４は、制御部１２１、指令部１２２、判断切替部１２３、パルス取得部１２４、電流検出部１２５及び記憶部１２６を有する。
　３相交流電源１０１は、例えば、電力会社から供給される３相交流電圧や発電機から供給される交流電圧であり、交流電圧を直流変換部１０２に出力する。直流変換部１０２は、例えば、ダイオード回路やＩＧＢＴとフライホイールダイオードを用いたコンバータ回路で構成され、３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コンバータを示している。
　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、電力変換部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。
　電力変換部１０４は、例えば、ＩＧＢＴとフライホイールダイオードを用いた回路で構成され、平滑コンデンサ１０３の直流電圧と、制御部１０７から指令された電圧指令とを入力とし、直流電圧を交流電圧に変換して交流電動機１０５に出力し、交流電動機１０５を駆動させる。
　電流検出器１１０は、例えば、ホールＣＴやシャント抵抗で構成され、交流電動機１０５に流れる電流を検出し、電流検出部１２５に電流検出値として出力する。電流検出器１１０は、３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に流れる電流を直接検出する位置の例について記述している。
　エンコーダ部１１１は、交流電動機１０５のシャフトに接続される一体型エンコーダや電動機軸の側面からシャフトの回転を取得するように取り付けられたエンコーダであって、交流電動機１０５の回転情報や位置情報を、例えばパルス状に波形とし、パルス変換部１１２に出力する。
　パルス変換部１１２は、エンコーダ部１１１から入力した交流電動機１０５の回転情報および位置情報を、例えばパルス状の入力をデジタルデータに変換し、データ通信を行うことで、パルス取得部１２４出力する。パルス変換部１１２は、エンコーダ部１１１から入力した電動機の回転情報および位置情報を、例えば、パルス状の入力を電圧レベルをシフトするなどして、波形を変更しパルス出力としてパルス取得部１２４に出力する。
　外部インターフェース１１３は、ユーザが指定した設定や機械的に伝送された指令などを電力変換装置として受け付け、ソフトウェアブロック１１４に出力する。
　ソフトウェアブロック１１４は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどで構成されたＭＣＵ内のソフトウェアを示しており、各処理として制御演算を行う。
　制御部１２１は、電流検出部１２５から電流値を取得し、判定切替部１２３からモータの実回転速度と切替情報を取得し、実回転速度が指令速度に対するずれを補正した出力指令速度を出力する制御を行う。ずれの補正は、実回転速度と指令速度がモータの滑りなどの要因でずれを生じさせている場合、ずれがなくなるように出力指令速度を変化させる補正を行い、実回転速度と指令速度が一致するように制御する補正である。
　指令部１２２は、外部インターフェース１１３から指令された速度指令や運転信号を入力とし、判定切替部１２３に対して速度指令を出力する。判定切替部１２３は、指令部１２３から入力した速度指令及びパルス取得部１２４から取得した交流電動機１０５の実速度を比較し、制御部１２１に対して、速度の補正動作を行うかどうかを指令すると共に、速度の補正演算を行う。
　パルス取得部１２４は、パルス変換部１１２から入力した交流電動機１０５の回転情報および位置情報から速度を算出し、判定切替部１２３に出力する。電流検出部１２５は、電流検出器１１０から入力された電流検出値を、例えば３相交流電流として取得し、３相２相の座標変換などを行い、制御部１２１へ出力する。記憶部１２６は、ＦｌａｓｈＲＯＭ、ＲＡＭに対して、データの入出力を行う。外部インターフェース１１３が設定したデータを記憶し、各ブロックに対して必要な情報を相互に扱う。
　図２は、実施例１の判定切替部１２３の動作を示したフローチャートである。以下、速度は機械角速度を示し、周波数は電気角周波数を示している。
　判定切替部１２３が速度の補正を行う判断をする具体的な方法について、図２を用いて説明する。
　判定切替部１２３は、指令部１２３から入力した速度指令及びパルス取得部１２４から取得した交流電動機の実速度を取り込む（Ｓ２０１）。判定切替部１２３は、実速度を補正している状態かどうかを、記憶された状態変数を読み出して判断する（Ｓ２０２）。
　判定切替部１２３は、前記状態変数が補正中状態である場合、実速度から計算した電気角の実周波数Ｆｄｔｃｔと切替周波数Ｆｃｈｇを比較する（Ｓ２０３）。切替周波数は、以下の（数１）で計算した限界周波数から、切替にかかる時間や、加減速時間を考慮し、限界周波数よりも低い周波数を切り替え周波数とする。限界周波数は以下の（数１）で計算できる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　ここで、fpulseは、限界周波数であり、単位はＨｚである。foutputは、電力変換装置の指令周波数であり、単位はＨｚである。Npoleは、交流電動機の極数である。Nencoderは、電動機１回転あたりのエンコーダが出力するパルス数である。
　例えば、パルス変換部１１２のノイズ対応用のフィルタ回路やソフトウェアブロック１１４に対して入力する際のＭＣＵの仕様上の限界などから、限界周波数が決まる。限界周波数fpulseが３２ｋＨｚだとした場合、交流電動機の極数Npoleが４極、エンコーダのパルス数Nencoderが１０００パルス／回転だとすると、foutputは６４Ｈｚとなり、６４Ｈｚを超えた指令周波数では、パルスの取得が不安定になる可能性がある。
　このため、切り替え周波数は、例えば、固定値で６０Ｈｚを超えた時点で切り替えを行うことや、例えば、加速レートが急峻になり、限界周波数を超える予測となった場合に、その時点を切り替え周波数とするとしてもよい。
　判定切替部１２３は、ＦｄｔｃｔよりもＦｃｈｇが大きい場合、補正指令を演算する（Ｓ２０４）。判定切替部１２３は、ＦｄｔｃｔよりもＦｃｈｇが小さい場合、補正切替処理を行う（Ｓ２０５）。補正切替処理は、例えば図３に示されるように、エンコーダからの回転情報がソフトウェアブロックで取得可能な場合、内部の出力指令速度を補正することで、実周波数を指令周波数に補正する。
　例えば、図４では、取得不可能な領域に加速していく場合、例えば交流電動機１０５の滑りなどのずれ補正をしていた周波数分を切替周波数から限界周波数に到達するまで徐々に下げていき、取得不可な領域は補正なしで動作させる。判定切替部１２３は、周期的に実行される図２のフローチャートにおいて、徐々に切り替えを行ってもよいし、あるタイミングで即座に切り替えてもよい。
　判定切替部１２３は、切替が終了したかを判定し（Ｓ２０６）、終了していなければ再度周期的に処理を実行し、終了していれば状態を補正切替にする（Ｓ２０７）。判定切替部１２３は、処理の最後に状態を保持し（Ｓ２０８）、周期処理を一旦終了する。
　判定切替部１２３は、前記状態変数が補正切替状態である場合、周波数指令Ｆｃｍｄと切替周波数Ｆｃｈｇを比較する（Ｓ２１３）。切替周波数は、前記計算された限界周波数を用いてもよいし、ヒステリシスを付けて、切替が頻繁に行ら無いよう周波数をずらして設定してもよい。
　判定切替部１２３は、ＦｃｍｄよりもＦｃｈｇが大きい場合、補正切替処理を継続する（Ｓ２１４）。判定切替部１２３は、ＦｃｍｄよりもＦｃｈｇが小さい場合、検出が可能になったと判断し、補正復帰処理を行う（Ｓ２１５）。補正復帰処理は、補正切替処理とは逆の動作を行い、補正動作を戻してもよいし、切替処理時と異なる方法を用いて復帰処理を行ってもよい。
　判定切替部１２３は、復帰が終了したかを判定し（Ｓ２１６）、終了していなければ再度周期的に処理を実行し、終了していれば状態を補正中にする（Ｓ２１７）。判定切替部１２３は、処理の最後に状態を保持し（Ｓ２０８）、周期処理を一旦終了する。
　判定切替部１２３は、図２のフローチャートを、定期的に実行することで、定期的に監視を行う。
　このように、実施例１では、交流電動機１０５に接続された電力変換装置であって、直流電力を所望の交流電力に変換し交流電動機１０５に出力して交流電動機１０５を駆動する電力変換部１０４と、交流電動機１０５の実回転速度を検出する速度検出器（エンコーダ部１１１）と、速度検出器（エンコーダ部１１１）から実回転速度を取得するパルス変換部１１２と、交流電動機１０５を駆動するための回転指令速度を出力する指令部１２２と、速度検出器（エンコーダ部１１１）又はパルス変換部１１２が、正常に実回転速度を取得可能な限界速度を超えたか否かを判定し、回転指令速度と実回転速度とを比較して回転指令速度の補正動作を行うか否かの補正切替情報を出力する判定切替部１２３と、補正切替情報に基づいて実回転速度と回転指令速度との間のずれを補正するずれ補正を行って電力変換部１０４の出力指令速度を制御する制御部１２１とを有する。
　また、判定切替部１２３は、実回転速度が限界速度を超えていない場合、実回転速度の補正演算を行って、出力指令速度の補正動作を行う補正切替情報を出力する。制御部１２１は、補正動作を行う補正切替情報に基づいて、ずれ補正を行って交流電動機１０５を指令回転速度で動作させる。
　また、判定切替部１２３は、実回転速度が前記限界速度を超えた場合に、出力指令速度の補正動作を行わない補正切替情報を出力する。制御部１２１は、補正動作を行わない補正切替情報に基づいて、ずれ補正を行わないで交流電動機１０５を実回転速度で動作させる。
　尚、制御部１２１は、実回転速度と回転指令速度とが交流電動機１０５のモータの滑りが原因で前記ずれを生じている場合、ずれがなくなるように出力指令速度を変化させるずれ補正を行って、実回転速度と回転指令速度が一致するように制御する。
　電力変換部１０４は、制御部１２１から指令された出力指令速度に基づいて、交流電動機１０５を駆動する。
　実施例１によれば、交流電動機１０５の回転数が取り込めなくなった際の不安定動作を回避することで、全出力領域において、安定した交流電動機の動作が可能となる。
　実施例２の電力変換装置について説明する。
　実施例２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。
　ここで、実施例２の電力変換装置の構成は、図１に示した実施例１の電力変換装置の構成と同じであり、判定切替部１２３の動作も図２に示した実施例１の判定切替部１２３の動作と同じなのでその説明は省略する。実施例１と異なる動作は、図２の補正切替処理の内部動作である。
　判定切替部１２３は、ＦｄｔｃｔよりもＦｃｈｇが小さい場合、補正切替処理を行う（Ｓ２０５）。補正切替処理は、例えば図３に示されるように、エンコーダ部１１１からの回転情報がソフトウェアブロック１１４で取得可能な場合、内部の出力指令速度を補正することで、実周波数を指令周波数に補正する。
　例えば、図５では、取得不可能な領域に加速していく場合、例えば、交流電動機１０５の滑りなどのずれ補正をしていた周波数分を切替周波数に到達時点から切替時間によって徐々に下げていき、取得不可な領域は補正なしで動作させる。
　また、補正なしの状態から復帰する際、補正切替処理は、指令周波数が限界周波数を下回った時点から徐々に補正量を戻していく。判定切替部１２３は、周期的に実行される図２のフローチャートにおいて、徐々に切り替えを行ってもよいし、あるタイミングで即座に切り替えてもよい。
　このように、実施例２では、判定切替部１２３は、実回転速度が限界速度を超えた後に、再度限界速度を超えなくなった場合、実回転速度の補正演算を行って、出力指令速度の補正動作を行う補正切替情報を出力する。制御部１２１は、補正動作を行う補正切替情報に基づいて、ずれ補正を行って交流電動機１０５を指令回転速度で動作させる。
　また、判定切替部１２３は、限界速度に到達するまでの間に、出力指令速度の補正演算分を徐々に縮小して実回転速度の前記補正動作を行う。
　実施例２によれば、交流電動機１０５の回転数が取り込めなくなった際の不安定動作を回避することで、全出力領域において、安定した交流電動機１０５の動作が可能となる。
　実施例３の電力変換装置について説明する。
　実施例３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。
　ここで、実施例３の電力変換装置の構成は、図１に示した実施例１の電力変換装置の構成と同じであり、判定切替部１２３の動作も図２に示した実施例１の判定切替部１２３の動作と同じなのでその説明は省略する。実施例１と異なる動作は、図２の補正切替処理の内部動作である。
　判定切替部１２３は、ＦｄｔｃｔよりもＦｃｈｇが小さい場合、補正切替処理を行う（Ｓ２０３）。また、補正切替処理は、図６に示されるように、例えば、交流電動機１０５の滑りなどのずれ補正をしていた周波数分をそのまま保持あるいは指令周波数と負荷電流値などから予測し、取得不可な領域は予測動作で補正する。
　図７は、予測処理に用いるテーブルを表現した例を示している。
　判定切替部１２３は、指令周波数と負荷電流のテーブルから補正量を取得する。このテーブルは予め高価な電力変換装置を使用して取得した情報を使用してもよいし、シミュレーションなどを使ってあらかじめ取得してもよい。
　このように、実施例３では、判定切替部１２３は、実回転速度が限界速度を超えた場合に、出力指令速度の補正演算を行って、補正演算分を予め取得した情報で予測して補正する予測補正動作を行う補正切替情報を出力する。制御部１２１は、予測補正動作を行う補正切替情報に基づいて、ずれを予測したずれ補正を行って交流電動機１０５を指令回転速度で動作させる。
　また、補正演算分を予め取得した情報として、周波数と負荷電流に対応した補正量を格納したテーブル（図７参照）を有する。判定切替部１２３は、実回転速度が限界速度を超えた場合に、図７に示すテーブルを参照して、補正演算分を補正量に基づいて補正する予測補正動作を行う。
　実施例３によれば、交流電動機１０５の回転数が取り込めなくなった際の不安定動作を回避することで、全出力領域において、安定した交流電動機の動作が可能となる。
　上記実施例では、直流電力を所望の交流電力に変換する電力変換部と、接続された交流電動機の回転速度を検出する速度検出器と、速度検出器から速度情報を取得するパルス変換部と、接続された交流電動機の回転速度を指令する指令部と、交流電動機の回転速度と交流電動機の回転指令をから速度検出器で得た情報を用いるかどうかの判断および補正演算を行う切替判断部とを備える。切替判断部は、速度検出器またはパルス変換部が、正常に回転数を取得できる限界速度を超える場合に、補正演算の方法を切り替える。
　また、切替判断部が、切替判定した結果、補正演算分を徐々に縮小する。また、切替判断部が、切替判定した結果、補正演算分をあらかじめ取得した情報で予想し補正する。
　上記実施例によれば、交流電動機からの回転数フィードバックが、不安定になる場合に、あらかじめ不安定になる領域を予測し、不安定領域の情報を取得しないように、モータ制御を行う仕組みを提供することができる。
　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。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　３相交流電圧
１０２　直流変換部
１０３　平滑コンデンサ
１０４　電力変換部
１０５　交流電動機
１１１　エンコーダ部
１１２　パルス変換部
１１３　外部インターフェース
１１４　ソフトウェアブロック
１２１　制御部
１２２　指令部
１２３　判断切替部
１２４　パルス取得部
１２５　電流検出部
１２６　記憶部

Claims (10)

  1. 　交流電動機に接続された電力変換装置であって、
    　直流電力を所望の交流電力に変換し前記交流電動機に出力して前記交流電動機を駆動する電力変換部と、
    　前記交流電動機の実回転速度を検出する速度検出器と、
    　前記速度検出器から前記実回転速度を取得するパルス変換部と、
    　前記交流電動機を駆動するための回転指令速度を出力する指令部と、
    　前記速度検出器又は前記パルス変換部が、正常に前記実回転速度を取得可能な限界速度を超えたか否かを判定し、前記回転指令速度と前記実回転速度とを比較して前記回転指令速度の補正動作を行うか否かの補正切替情報を出力する判定切替部と、
    　前記補正切替情報に基づいて、前記実回転速度と前記回転指令速度との間のずれを補正するずれ補正を行って前記電力変換部の出力指令速度を制御する制御部と、
    　を有することを特徴とする電力変換装置。
  2. 　前記判定切替部は、
    　前記実回転速度が前記限界速度を超えていない場合、
    　前記実回転速度の補正演算を行って、前記出力指令速度の前記補正動作を行う前記補正切替情報を出力し、
    　前記制御部は、
    　前記補正動作を行う前記補正切替情報に基づいて、前記ずれ補正を行って前記交流電動機を前記指令回転速度で動作させることを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
  3. 　前記判定切替部は、
    　前記実回転速度が前記限界速度を超えた場合に、
    　前記出力指令速度の前記補正動作を行わない前記補正切替情報を出力し、
    　前記制御部は、
    　前記補正動作を行わない前記補正切替情報に基づいて、前記ずれ補正を行わないで前記交流電動機を前記実回転速度で動作させることを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
  4. 　前記判定切替部は、
    　前記実回転速度が前記限界速度を超えた後に、再度前記限界速度を超えなくなった場合、
    　前記実回転速度の前記補正演算を行って、前記出力指令速度の前記補正動作を行う前記補正切替情報を出力し、
    　前記制御部は、
    　前記補正動作を行う前記補正切替情報に基づいて、前記ずれ補正を行って前記交流電動機を前記指令回転速度で動作させることを特徴とする請求項３に記載の電力変換装置。
  5. 　前記判定切替部は、
    　前記限界速度に到達するまでの間に、前記出力指令速度の補正演算分を徐々に縮小して前記実回転速度の前記補正動作を行うことを特徴とする請求項２に記載の電力変換装置。
  6. 　前記判定切替部は、
    　前記実回転速度が前記限界速度を超えた場合に、
    　前記出力指令速度の補正演算を行って、補正演算分を予め取得した情報で予測して補正する予測補正動作を行う前記補正切替情報を出力し、
    　前記制御部は、
    　前記予測補正動作を行う前記補正切替情報に基づいて、前記ずれを予測した前記ずれ補正を行って前記交流電動機を前記指令回転速度で動作させることを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
  7. 　前記補正演算分を予め取得した情報として、周波数と負荷電流に対応した補正量を格納したテーブルを更に有し、
    　前記判定切替部は、
    　前記実回転速度が前記限界速度を超えた場合に、
    　前記テーブルを参照して、前記補正演算分を前記補正量に基づいて補正する前記予測補正動作を行うことを特徴とする請求項６に記載の電力変換装置。
  8. 　前記制御部は、
    　前記実回転速度と前記回転指令速度とが前記交流電動機のモータの滑りが原因で前記ずれを生じている場合、前記ずれがなくなるように前記出力指令速度を変化させる前記ずれ補正を行って、前記実回転速度と前記回転指令速度が一致するように制御することを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
  9. 　前記電力変換部は、
    　前記制御部から指令された前記出力指令速度に基づいて、前記交流電動機を駆動することを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
  10. 　前記速度検出器は、エンコーダ部により構成され、
    　前記エンコーダ部は、
    　前記交流電動機の回転情報又は位置情報を前記パルス変換部に出力することを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
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