WO2023067774A1 - 電力変換装置、モータ駆動装置および冷凍サイクル適用機器 - Google Patents

電力変換装置、モータ駆動装置および冷凍サイクル適用機器 Download PDF

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WO2023067774A1
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control
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distribution ratio
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PCT/JP2021/038972
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慎也 豊留
和徳 畠山
翔英 堤
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三菱電機株式会社
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P21/00Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
    • H02P21/05Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation specially adapted for damping motor oscillations, e.g. for reducing hunting
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P27/00Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
    • H02P27/04Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
    • H02P27/06Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters

Definitions

  • the present disclosure relates to a power conversion device, a motor drive device, and a refrigeration cycle application device that convert AC power into desired power.
  • a device such as a motor control device that controls the operation of a motor reduces power consumption by appropriately compensating for the torque pulsation component according to the state of the motor that drives a single rotary compressor, twin rotary compressor, etc. restraining the increase.
  • a technique is disclosed in Patent Document 1.
  • the torque ripple component is compensated for the purpose of reducing power consumption.
  • the current is in an unbalanced state between the positive side and the negative side of the power supply current, which may increase the harmonic components of the power supply current.
  • the load current which is a DC current on the inverter side
  • the smoothing capacitor charges and discharges. Since the amount of charge applied also changes, the current peaks on the positive side and the negative side of the power supply current are different, resulting in an unbalanced waveform, which poses a problem of generation of power supply harmonics. Since power source harmonics can be reduced by reducing load current pulsation, motor control that reduces load current pulsation, that is, load current control is also conceivable.
  • the present disclosure has been made in view of the above, and aims to obtain a power conversion device capable of suppressing the generation of power source harmonics.
  • a power conversion device includes a rectification unit that rectifies first AC power supplied from a commercial power supply, and a rectification unit that is connected to an output end of the rectification unit.
  • a capacitor, an inverter that is connected to both ends of the capacitor to generate a second AC power and output it to the motor, and a constant current load control that controls the rotation speed of the motor are given priority, while suppressing generation of power supply harmonics. and a control device that performs first control and second control to suppress.
  • the power conversion device has the effect of being able to suppress the generation of power source harmonics.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a power converter according to Embodiment 1;
  • FIG. FIG. 2 is a diagram showing a configuration example of an inverter included in the power converter according to Embodiment 1;
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of each detected value when the waveform of the power supply current is not unbalanced in the power converter according to Embodiment 1;
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of each detected value when the waveform of the power supply current becomes unbalanced in the power converter according to Embodiment 1;
  • FIG. 2 is a block diagram showing a configuration example of a control device included in the power conversion device according to Embodiment 1;
  • FIG. 3 is a block diagram showing a configuration example of a voltage command value calculation unit included in the control device according to Embodiment 1; 4 is a block diagram showing a configuration example of a ⁇ -axis current command value generation unit provided in the voltage command value calculation unit according to Embodiment 1; FIG. 4 is a flowchart showing the operation of the control device included in the power conversion device according to Embodiment 1;
  • FIG. 2 is a diagram showing an example of a hardware configuration that implements a control device included in the power conversion device according to Embodiment 1;
  • FIG. 10 is a block diagram showing a configuration example of a vibration suppression control unit included in a control device for a power conversion device according to Embodiment 2; FIG.
  • FIG. 11 is a first block diagram showing a configuration example of a load current control unit included in a control device for a power conversion device according to Embodiment 2; A second block diagram showing a configuration example of a load current control section included in a control device for a power conversion device according to Embodiment 2.
  • FIG. 11 is a block diagram showing a configuration example of a distribution ratio determining unit included in a control device for a power conversion device according to Embodiment 3;
  • FIG. 10 is a diagram showing an example of a relational expression representing the relationship between the rotation speed of the motor and the distribution ratio of the setting unit of the distribution ratio determination unit according to the third embodiment;
  • FIG. 11 is a block diagram showing a configuration example of a distribution ratio determining unit included in a control device for a power conversion device according to Embodiment 4;
  • FIG. 12 is a diagram showing an example of a relational expression representing the relationship between the vibration level of the compressor and the distribution ratio, which the setting unit of the distribution ratio determination unit according to Embodiment 4 has; The figure which shows the structural example of the compressor connected to the power converter device which concerns on Embodiment 4.
  • FIG. 11 is a block diagram showing a configuration example of a distribution ratio determining unit included in a control device for a power conversion device according to Embodiment 5;
  • FIG. 10 is a block diagram showing a configuration example of a power supply harmonic standard value calculation unit included in a control device for a power conversion device according to a fifth embodiment
  • FIG. 11 is a block diagram showing a configuration example of an order component calculation unit included in a control device for a power conversion device according to Embodiment 5
  • FIG. 13 is a diagram showing an example of a relational expression indicating the relationship between the power supply harmonic standard value tolerance and the distribution ratio held by the setting unit of the distribution ratio determination unit according to the fifth embodiment
  • FIG. 15 is a block diagram showing a configuration example of a ⁇ -axis current command value generation unit included in a voltage command value calculation unit according to Embodiment 7
  • a power conversion device, a motor drive device, and a refrigeration cycle application device will be described below in detail based on the drawings.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a power converter 200 according to Embodiment 1.
  • FIG. 2 is a diagram showing a configuration example of the inverter 30 included in the power conversion device 200 according to Embodiment 1.
  • Power converter 200 is connected to commercial power source 1 and compressor 8 .
  • the power conversion device 200 converts the first AC power of the power supply voltage Vs supplied from the commercial power supply 1 into the second AC power having desired amplitude and phase, and supplies the second AC power to the compressor 8 .
  • the power conversion device 200 includes a reactor 2, a rectification unit 3, a smoothing capacitor 5, an inverter 30, a bus voltage detection unit 10, a load current detection unit 40, a power supply current detection unit 50, a control device 100, Prepare.
  • a motor drive device 400 is configured by the power conversion device 200 and the motor 7 included in the compressor 8 .
  • the power supply current detection unit 50 is a detection unit that detects the power supply current Iin of the first AC power supplied from the commercial power supply 1 to the power conversion device 200 and outputs the detected current value to the control device 100 .
  • Reactor 2 is connected between commercial power source 1 and rectifying section 3 .
  • the rectifying section 3 has a bridge circuit composed of rectifying elements 131 to 134, rectifies the first AC power of the power supply voltage Vs supplied from the commercial power supply 1, and outputs it.
  • the rectifier 3 performs full-wave rectification.
  • the smoothing capacitor 5 is a smoothing element that is connected to the output terminal of the rectifier 3 and smoothes the power rectified by the rectifier 3 .
  • the smoothing capacitor 5 is, for example, a capacitor such as an electrolytic capacitor or a film capacitor.
  • the smoothing capacitor 5 has a capacity for smoothing the power rectified by the rectifier 3, and the voltage generated in the smoothing capacitor 5 by the smoothing has a DC component rather than a full-wave rectified waveform of the commercial power supply 1. It has a waveform shape in which a voltage ripple corresponding to the frequency of the commercial power supply 1 is superimposed, and does not pulsate greatly.
  • the frequency of this voltage ripple is a two-fold component of the frequency of the power supply voltage Vs when the commercial power supply 1 is single-phase, and a six-fold component is the main component when the commercial power supply 1 is three-phase. If the power input from commercial power supply 1 and the power output from inverter 30 do not change, the amplitude of this voltage ripple is determined by the capacity of smoothing capacitor 5 . For example, it pulsates in such a range that the maximum value of the voltage ripple generated in the smoothing capacitor 5 is less than twice the minimum value.
  • the bus voltage detection unit 10 is a detection unit that detects the voltage across the smoothing capacitor 5 , that is, the voltage across the DC buses 12 a and 12 b as a bus voltage Vdc , and outputs the detected voltage value to the control device 100 .
  • Load current detection unit 40 is a detection unit that detects load current Idc , which is a direct current flowing into inverter 30 from smoothing capacitor 5 , and outputs the detected current value to control device 100 .
  • the inverter 30 is connected across the smoothing capacitor 5 and converts the power output from the rectifier 3 and the smoothing capacitor 5 into second AC power having a desired amplitude and phase, that is, generates the second AC power. and output to the motor 7. Specifically, inverter 30 receives bus voltage Vdc , generates a three-phase AC voltage with variable frequency and voltage value, and supplies it to motor 7 via output lines 331-333.
  • the inverter 30 includes an inverter main circuit 310 and a drive circuit 350, as shown in FIG. Input terminals of the inverter main circuit 310 are connected to the DC buses 12a and 12b.
  • the inverter main circuit 310 includes switching elements 311-316. Freewheeling rectifying elements 321 to 326 are connected in anti-parallel to the switching elements 311 to 316, respectively.
  • the drive circuit 350 generates drive signals Sr1-Sr6 based on PWM (Pulse Width Modulation) signals Sm1-Sm6 output from the control device 100.
  • PWM Pulse Width Modulation
  • the drive circuit 350 controls on/off of the switching elements 311-316 by the drive signals Sr1-Sr6.
  • the inverter 30 can supply the three-phase AC voltage with variable frequency and variable voltage to the motor 7 via the output lines 331-333.
  • the PWM signals Sm1 to Sm6 are signals having a logic circuit signal level, that is, a magnitude of 0V to 5V.
  • the PWM signals Sm1 to Sm6 are signals having the ground potential of the control device 100 as a reference potential.
  • the driving signals Sr1 to Sr6 are signals having voltage levels necessary to control the switching elements 311 to 316, eg, -15V to +15V.
  • the drive signals Sr1 to Sr6 are signals having the potential of the negative terminal, that is, the emitter terminal of the corresponding switching elements 311 to 316 as a reference potential.
  • the compressor 8 is a load having a motor 7 for driving compression.
  • the motor 7 rotates according to the amplitude and phase of the second AC power supplied from the inverter 30 and performs compression operation.
  • the load torque of the compressor 8 can often be regarded as a constant torque load.
  • FIG. 1 shows a case where the motor windings are Y-connected, but this is an example and is not limited to this.
  • the motor windings of the motor 7 may be delta-connection, or may be switchable between Y-connection and delta-connection.
  • the compressor 8 is assumed to be a single rotary compressor, a scroll compressor, or the like, but is not limited to these.
  • the arrangement of each configuration shown in FIG. 1 is an example, and the arrangement of each configuration is not limited to the example shown in FIG.
  • the reactor 2 may be arranged after the rectifying section 3 .
  • the power conversion device 200 may include a booster section, or the rectifier section 3 may have the function of the booster section.
  • the bus voltage detection section 10, the load current detection section 40, and the power supply current detection section 50 may be collectively referred to as a detection section.
  • the voltage value detected by the bus voltage detector 10, the current value detected by the load current detector 40, and the current value detected by the power supply current detector 50 are sometimes referred to as detected values.
  • Control device 100 acquires bus voltage Vdc from bus voltage detection unit 10 , load current Idc from load current detection unit 40 , and power supply current Iin from power supply current detection unit 50 .
  • Control device 100 controls the operation of inverter main circuit 310, specifically, the on/off of switching elements 311 to 316 included in inverter main circuit 310, using the detection values detected by the respective detection units.
  • control device 100 controls the operation of inverter 30 so as to suppress the generation of power source harmonics generated in power conversion device 200 . It should be noted that the control device 100 does not have to use all the detection values acquired from each detection unit, and may perform control using some of the detection values.
  • the control device 100 controls the operation of the inverter 30 so that the rotation speed of the motor 7 becomes a desired rotation speed. Performs constant current load control.
  • the control device 100 compensates the output torque of the power conversion device 200 so as to match the load torque of the compressor 8, and performs vibration suppression control to suppress the vibration. .
  • the load current Idc pulsates due to the influence of vibration suppression control or the like, the amount of charge charged and discharged by the smoothing capacitor 5 also changes. The peaks are different, resulting in an unbalanced waveform, and the generation of power supply harmonics becomes a problem.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of detected values when the waveform of the power supply current Iin is not unbalanced in the power converter 200 according to Embodiment 1.
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of detected values when the waveform of the power supply current Iin becomes unbalanced in the power converter 200 according to the first embodiment. 3 and 4, the first stage shows the waveform of the power supply voltage Vs , the second stage shows the waveform of the power supply current Iin , and the third stage shows the waveform of the load current Idc . In each waveform, the horizontal axis indicates time. As is clear from the relationships of FIGS.
  • control device 100 can suppress the generation of power source harmonics by reducing the pulsation of the load current Idc . , that is, load current control is performed.
  • control device 100 performs vibration suppression control and load current control while performing constant current load control.
  • one of vibration suppression control and load current control may be referred to as first control, and the other may be referred to as second control.
  • at least one of the first control and the second control is control for suppressing generation of power source harmonics. That is, the control device 100 performs the first control and the second control so as to suppress the generation of power source harmonics while giving priority to the constant current load control for controlling the rotation speed of the motor 7 .
  • the first control is vibration suppression control for reducing vibration of the motor 7, and the second control is to set the load current Idc , which is the output current of the smoothing capacitor 5, to a desired value. It is assumed that the load current control is such that the load current is controlled so as to be close to each other.
  • the control device 100 sets the current limit value of the ⁇ -axis current command value that can be used in each control of constant current load control, vibration suppression control, and load current control. Specifically, the control device 100 gives priority to constant current load control because it is essential for the power conversion device 200 that controls the operation of the inverter 30 to drive the motor 7 to follow the speed command.
  • the control device 100 performs vibration suppression control and load current control within a range obtained by subtracting the ⁇ -axis current command value used in constant current load control from the ⁇ -axis current limit value, which is the current limit value for the entire ⁇ -axis current command value. to generate a ⁇ -axis current command value for vibration suppression control and a ⁇ -axis current command value for load current control.
  • the control device 100 preferentially performs constant current load control for controlling the rotation speed of the motor 7, and performs vibration suppression control for reducing vibration of the motor 7 and load current control for reducing pulsation of the load current Idc .
  • the distribution ratio K margin of the ⁇ -axis current command value for vibration suppression control and load current control is determined.
  • control device 100 performs control in a rotating coordinate system having ⁇ -axes and ⁇ -axes.
  • ⁇ -axis current, ⁇ -axis voltage, etc. may be referred to as excitation current, excitation voltage, etc.
  • ⁇ -axis current, ⁇ -axis voltage, etc. may be referred to as torque current, torque voltage, etc.
  • the overall ⁇ -axis current limit value i ⁇ _lim changes depending on the value of the exciting current i ⁇ , the speed of the motor 7, and the like. From the viewpoint of the demagnetization limit of the motor 7 in the low-speed range, the maximum current of the inverter 30, and the like, the ⁇ -axis current limit value i ⁇ _lim is determined, for example, as shown in Equation (1).
  • i rmslim represents the limit value of the phase current expressed in rms
  • i ⁇ * represents the ⁇ -axis current command value.
  • i rmslim is set 10% to 20% lower than the threshold value of the hardware overcurrent cutoff protection of the inverter 30 .
  • the ⁇ -axis current that can flow decreases due to the influence of voltage saturation. It is well known that when the ⁇ -axis current command value becomes excessively large, the control may become unstable due to the windup phenomenon of the integrator. Since the equation (1) does not take into consideration the decrease in the maximum ⁇ -axis current due to the speed increase, a mathematical expression that takes into account the decrease in the maximum ⁇ -axis current is derived.
  • V om when the limit value of the ⁇ -axis voltage is V om , the relationship of the approximation formula (2) holds for V om .
  • the ⁇ -axis current limit value i ⁇ _lim is expressed as shown in Equation (4).
  • Equation (6) the ⁇ -axis current limit value i ⁇ _lim is set as shown in Equation (6), taking into account both Equations (1) and (4).
  • MIN is a function that selects the minimum.
  • FIG. 5 is a block diagram showing a configuration example of the control device 100 included in the power conversion device 200 according to Embodiment 1. As shown in FIG.
  • the control device 100 includes an operation control section 102 and an inverter control section 110 .
  • the operation control unit 102 receives command information Q e from the outside and generates a frequency command value ⁇ e * based on the command information Q e .
  • the frequency command value ⁇ e * is obtained by multiplying the rotational angular velocity command value ⁇ m * , which is the command value for the rotational speed of the motor 7, by the number of pole pairs P m of the motor 7, as shown in the following equation (7). be able to.
  • the control device 100 controls the operation of each part of the air conditioner based on the command information Qe .
  • the command information Qe includes, for example, a temperature detected by a temperature sensor (not shown), information indicating a set temperature instructed by a remote controller (not shown), operation mode selection information, operation start and operation end instruction information, and the like. is.
  • the operation modes are, for example, heating, cooling, and dehumidification.
  • the operation control unit 102 may be outside the control device 100 . That is, control device 100 may be configured to acquire frequency command value ⁇ e * from the outside.
  • the inverter control unit 110 includes a current restoration unit 111, a three-phase to two-phase conversion unit 112, an excitation current command value generation unit 113, a voltage command value calculation unit 115, an electric phase calculation unit 116, and a two-to-three phase conversion unit.
  • a section 117 and a PWM signal generation section 118 are provided.
  • a current restoration unit 111 restores the phase currents i u , iv , and i w flowing through the motor 7 based on the load current I dc detected by the load current detection unit 40 .
  • Current restoration unit 111 samples load current Idc detected by load current detection unit 40 at timing determined based on PWM signals Sm1 to Sm6 generated by PWM signal generation unit 118, thereby obtaining phase current i u , i v , i w can be recovered.
  • the three-phase to two-phase conversion unit 112 converts the phase currents i u , iv , and i w restored by the current restoration unit 111 to the ⁇ -axis using the electric phase ⁇ e generated by the electric phase calculation unit 116 described later.
  • An excitation current i ⁇ that is a current and a torque current i ⁇ that is a ⁇ -axis current, that is, are converted into current values of the ⁇ -axis.
  • the excitation current command value generator 113 generates the excitation current command value i ⁇ * in the above-described rotating coordinate system. Specifically, the excitation current command value generation unit 113 obtains the optimum excitation current command value i ⁇ * for driving the motor 7 with the highest efficiency based on the torque current i ⁇ . Based on the torque current i ⁇ , the excitation current command value generator 113 generates a current phase at which the output torque Tm of the motor 7 becomes a specified value or more or a maximum value, that is, the current value becomes a specified value or less or a minimum value. An exciting current command value i ⁇ * that becomes ⁇ m is output.
  • the excitation current command value generator 113 obtains the excitation current command value i ⁇ * based on the torque current i ⁇ , but this is an example and the present invention is not limited to this. Even if the excitation current command value generator 113 obtains the excitation current command value i ⁇ * based on the excitation current i ⁇ , the frequency command value ⁇ e * , etc., the same effect can be obtained. Further, the excitation current command value generator 113 may determine the excitation current command value i ⁇ * by flux weakening control or the like. In the following description, the exciting current command value may be referred to as the ⁇ -axis current command value.
  • the voltage command value calculation unit 115 calculates the load current I dc obtained from the load current detection unit 40, the power supply current I in obtained from the power supply current detection unit 50, and the frequency command value ⁇ e * obtained from the operation control unit 102. , based on the excitation current i ⁇ and the torque current i ⁇ obtained from the three-phase to two-phase conversion unit 112 and the excitation current command value i ⁇ * obtained from the excitation current command value generation unit 113, the ⁇ -axis voltage command value V ⁇ * and ⁇ -axis voltage command values V ⁇ * are generated.
  • the voltage command value calculation unit 115 calculates the frequency estimated value ⁇ est based on the ⁇ -axis voltage command value V ⁇ * , the ⁇ -axis voltage command value V ⁇ * , the excitation current i ⁇ , and the torque current i ⁇ . to estimate
  • the electric phase calculation unit 116 calculates the electric phase ⁇ e by integrating the frequency estimation value ⁇ est acquired from the voltage command value calculation unit 115 .
  • Two-to-three phase converter 117 converts ⁇ -axis voltage command value V ⁇ * and ⁇ -axis voltage command value V ⁇ * obtained from voltage command value calculator 115, that is, voltage command values in a two-phase coordinate system, to electrical phase calculation.
  • the electric phase ⁇ e acquired from the unit 116 the three-phase voltage command values V u * , V v * , V w *, which are the output voltage command values in the three-phase coordinate system, are converted.
  • PWM signal generation unit 118 converts three-phase voltage command values V u * , V v * , V w * obtained from two-to-three phase conversion unit 117 and bus voltage V dc detected by bus voltage detection unit 10. The comparison generates PWM signals Sm1-Sm6. The PWM signal generator 118 can also stop the motor 7 by not outputting the PWM signals Sm1 to Sm6.
  • FIG. 6 is a block diagram showing a configuration example of voltage command value calculation section 115 included in control device 100 according to the first embodiment.
  • Voltage command value calculation unit 115 includes frequency estimation unit 501, distribution ratio determination unit 502, ⁇ -axis current command value generation unit 503, subtraction units 509 and 510, ⁇ -axis current control unit 511, and ⁇ -axis current control. a portion 512;
  • the frequency estimator 501 calculates the frequency of the voltage supplied to the motor 7 based on the excitation current i ⁇ , the torque current i ⁇ , the ⁇ -axis voltage command value V ⁇ * , and the ⁇ -axis voltage command value V ⁇ *. is estimated and output as the frequency estimate ⁇ est .
  • Distribution ratio determination unit 502 determines frequency estimated value ⁇ est , power supply current I in , frequency command value ⁇ e * , excitation current i ⁇ , torque current i ⁇ , ⁇ -axis voltage command value V ⁇ * , and ⁇ -axis voltage command value.
  • V ⁇ * are used to determine and output the distribution ratio K margin .
  • the distribution ratio K margin is a variable of 0 or more and 1 or less.
  • a ⁇ -axis current command value generation unit 503 generates a torque current command value in the above-described rotating coordinate system. Specifically, the ⁇ -axis current command value generation unit 503 performs proportional integral calculation , that is , PI (Proportional Integral) control is performed to obtain an intermediate torque current command value i ⁇ * that makes the difference ( ⁇ e * - ⁇ est ) close to zero. The ⁇ -axis current command value generation unit 503 generates the intermediate torque current command value i ⁇ * in this manner, thereby performing control for matching the frequency estimation value ⁇ est with the frequency command value ⁇ e * .
  • proportional integral calculation that is , PI (Proportional Integral) control is performed to obtain an intermediate torque current command value i ⁇ * that makes the difference ( ⁇ e * - ⁇ est ) close to zero.
  • the ⁇ -axis current command value generation unit 503 generates the intermediate torque current command value i ⁇ * in this manner, thereby performing control for matching the frequency
  • the ⁇ -axis current command value generation unit 503 limits the intermediate torque current command value i ⁇ * using the overall ⁇ -axis current limit value i ⁇ _lim , and the ⁇ -axis current command value for constant current load control, i.
  • a ⁇ -axis current command value i ⁇ _sp of 1 is generated.
  • the ⁇ -axis current command value generation unit 503 uses the distribution ratio K margin to generate a first compensation value i ⁇ AVS that is the ⁇ -axis current command value for vibration suppression control, and the ⁇ -axis current command value for load current control.
  • a second compensation value i ⁇ lcc which is a current command value, is generated.
  • the ⁇ -axis current command value generation unit 503 uses the first ⁇ -axis current command value i ⁇ _sp , the first compensation value i ⁇ AVS , and the second compensation value i ⁇ lcc to generate the second torque current command value as the torque current command value. is generated and output.
  • the subtraction unit 509 calculates the difference (i ⁇ * ⁇ i ⁇ ) of the excitation current i ⁇ with respect to the excitation current command value i ⁇ * .
  • Subtraction unit 510 calculates a difference (i ⁇ *** - i ⁇ ) of torque current i ⁇ with respect to second ⁇ -axis current command value i ⁇ *** .
  • the ⁇ -axis current control unit 511 performs a proportional integral operation on the difference (i ⁇ * ⁇ i ⁇ ) calculated by the subtraction unit 509 to bring the difference (i ⁇ * ⁇ i ⁇ ) close to zero.
  • a command value V ⁇ * is generated.
  • the ⁇ -axis current control unit 511 generates the ⁇ -axis voltage command value V ⁇ * in this manner, thereby performing control to match the excitation current i ⁇ with the excitation current command value i ⁇ * .
  • a ⁇ -axis current control unit 512 performs a proportional integral operation on the difference (i ⁇ *** - i ⁇ ) calculated by the subtraction unit 510 to set the difference (i ⁇ *** - i ⁇ ) to zero.
  • a ⁇ -axis voltage command value V ⁇ * for approaching is generated.
  • the ⁇ -axis current control unit 512 controls the torque current i ⁇ to match the second ⁇ -axis current command value i ⁇ *** . I do.
  • FIG. 7 is a block diagram showing a configuration example of ⁇ -axis current command value generation section 503 included in voltage command value calculation section 115 according to the first embodiment.
  • the ⁇ -axis current command value generation unit 503 includes a speed control unit 710, a subtraction unit 721, a distribution ratio multiplication unit 722, a vibration suppression control unit 723, a subtraction unit 731, a load current control unit 732, and a ⁇ -axis current and a command value calculation unit 740 .
  • the speed control section 710 includes a subtraction section 711 , a proportional control section 712 , an integral control section 713 , an addition section 714 and a limit section 715 .
  • Limiting unit 715 includes storage unit 716 , selecting unit 717 , and limiter 718 .
  • the ⁇ -axis current command value calculator 740 includes adders 741 and 742 .
  • the subtraction unit 711 calculates the difference ( ⁇ e * ⁇ est ) between the frequency command value ⁇ e * and the frequency estimation value ⁇ est estimated by the frequency estimation unit 501 .
  • Proportional control section 712 performs proportional control on the difference ( ⁇ e * - ⁇ est ) between frequency command value ⁇ e * and frequency estimated value ⁇ est obtained from subtraction section 711, and converts proportional term i ⁇ _p * to Output.
  • Integral control section 713 performs integral control on the difference ( ⁇ e * - ⁇ est ) between frequency command value ⁇ e * and frequency estimated value ⁇ est acquired from subtraction section 711, and converts integral term i ⁇ _i * to Output.
  • Addition unit 714 adds proportional term i ⁇ _p * obtained from proportional control unit 712 and integral term i ⁇ _i * obtained from integral control unit 713 to generate intermediate torque current command value i ⁇ * .
  • the storage unit 716 stores the ⁇ -axis current limit values i ⁇ _lim1 and i ⁇ _lim2 . That is, the limiting unit 715 has ⁇ -axis current limit values i ⁇ _lim1 and i ⁇ _lim2 .
  • One of the ⁇ -axis current limit values i ⁇ _lim1 and i ⁇ _lim2 is the ⁇ -axis current limit value represented by Equation (1), and the other is the ⁇ -axis current limit value represented by Equation (2).
  • the selection unit 717 selects one of the ⁇ -axis current limit values i ⁇ _lim1 and i ⁇ _lim2 stored in the storage unit 716 and outputs it as the ⁇ -axis current limit value i ⁇ _lim .
  • the selection unit 717 performs calculation according to Equation (6).
  • the ⁇ -axis current limit value i ⁇ _lim is a current limit value for the second ⁇ -axis current command value i ⁇ *** .
  • a limiter 718 limits the intermediate torque current command value i ⁇ * with a ⁇ -axis current limit value i ⁇ _lim to obtain a first ⁇ -axis current command value i ⁇ _sp which is a ⁇ -axis current command value for constant current load control.
  • the limiting unit 715 may store the ⁇ -axis current limit values i ⁇ _lim1 and i ⁇ _lim2 calculated by itself in the storage unit 716 , or may obtain them from the outside, for example, the operation control unit 102 . may be stored in the storage unit 716.
  • the ⁇ -axis current limit value i ⁇ _lim may be referred to as a first current limit value i ⁇ _lim .
  • speed control unit 710 generates first ⁇ -axis current command value i ⁇ _sp , which is a ⁇ -axis current command value for constant current load control in a rotating coordinate system having ⁇ -axis and ⁇ -axis.
  • a subtraction unit 721 subtracts the absolute value of the first ⁇ -axis current command value i ⁇ _sp from the above-described first current limit value i ⁇ _lim to generate a ⁇ -axis current margin i ⁇ _margin , which is the difference.
  • the ⁇ -axis current margin i ⁇ _margin is the remainder obtained by subtracting the current of the first ⁇ -axis current command value i ⁇ _sp necessary for constant current load control from the first current limit value i ⁇ _lim , and is used for vibration suppression control and load control. This is the amount of current that can be distributed for current control.
  • subtraction unit 721 uses a low-pass filter to smooth the ⁇ -axis current margin i ⁇ _margin as shown in equation (8). can be calculated.
  • T is the filter time constant, which is the reciprocal of the cutoff angular frequency
  • s is the Laplace transform variable
  • the distribution ratio multiplier 722 multiplies the ⁇ -axis current margin i ⁇ _margin by the distribution ratio K margin , as shown in equation (9), to obtain a current limit value for the vibration suppression control unit 723, that is, for vibration suppression control. Generate a second current limit value i ⁇ limAVS .
  • the distribution ratio K margin indicates the distribution ratio of the ⁇ -axis current margin i ⁇ _margin , and is a variable between 0 and 1 determined by the distribution ratio determination unit 502 as described above. That is, the second current limit value i ⁇ limAVS is a value obtained by multiplying the ⁇ -axis current margin i ⁇ _margin and the distribution ratio K margin between 0 and 1 inclusive.
  • the vibration suppression control unit 723 uses the estimated frequency value ⁇ est and the second current limit value i ⁇ limAVS for vibration suppression control to determine the first compensation value I ⁇ AVS which is the ⁇ -axis current command value for vibration suppression control. to generate Note that the vibration suppression control unit 723 can perform vibration suppression control on a desired frequency component by using the frequency estimation value ⁇ est , but the details will be described later in the embodiment.
  • the vibration suppression control unit 723 controls the difference ⁇ Using the second current limit value i ⁇ limAVS set using the axis current margin i ⁇ _margin and the distribution ratio Kmargin of the ⁇ -axis current margin i ⁇ _margin , the second current limit value i ⁇ limAVS , which is the ⁇ -axis current command value for vibration suppression control, is calculated. Generate a compensation value i ⁇ AVS of 1.
  • the subtraction unit 731 calculates the difference between the ⁇ -axis current margin i ⁇ _margin acquired from the subtraction unit 721 and the first compensation value i ⁇ AVS , which is the ⁇ -axis current command value for vibration suppression control, as shown in equation (10).
  • the calculated difference is output to the load current control unit 732, that is, as the third current limit value i ⁇ limlcc which is the current limit value for load current control.
  • the vibration suppression control unit 723 performs vibration suppression control within the range of the second current limit value i ⁇ limAVS .
  • the third current limit value i ⁇ limlcc which is the current limit value for load current control, is expressed as shown in equation (10). be.
  • the third current limit value i ⁇ limlcc is a value obtained by subtracting the first compensation value i ⁇ AVS from the ⁇ -axis current margin i ⁇ _margin .
  • the load current control unit 732 uses the load current Idc , the first ⁇ -axis current command value i ⁇ _sp , and the third current limit value i ⁇ limlcc , which is the current limit value for load current control, to control the load current
  • a second compensation value i ⁇ lcc that is a ⁇ -axis current command value for control is generated. Specifically, the load current control unit 732 determines the second compensation value I ⁇ lcc as in equation (12).
  • the load current control unit 732 can perform load current control targeting a desired frequency component. Details will be described later in the embodiment. In this way, the load current control unit 732 uses the third current limit value i ⁇ limlcc set using the ⁇ -axis current margin i ⁇ _margin and the first compensation value i ⁇ AVS to determine the ⁇ A second compensation value i ⁇ lcc , which is a shaft current command value, is generated.
  • the adder 741 adds the first ⁇ -axis current command value i ⁇ _sp and the first compensation value i ⁇ AVS , which is the ⁇ -axis current command value for vibration suppression control.
  • the addition unit 742 adds the first ⁇ -axis current command value i ⁇ _sp + the first compensation value i ⁇ AVS which is the addition result of the addition unit 741, and the second compensation value which is the ⁇ -axis current command value for load current control. Add i ⁇ lcc .
  • the ⁇ -axis current command value calculator 740 outputs the addition result of the adder 742 as the second ⁇ -axis current command value i ⁇ *** .
  • the ⁇ -axis current command value calculation unit 740 calculates the second ⁇ -axis current using the first ⁇ -axis current command value i ⁇ _sp , the first compensation value i ⁇ AVS , and the second compensation value i ⁇ lcc . Generate a command value i ⁇ *** .
  • the control device 100 sets an appropriate distribution ratio K margin according to the operating state of the motor 7, thereby following the speed command, i.e. giving priority to constant current load control, while suppressing the vibration. Suppression control and load current control can be performed appropriately.
  • the control device 100 uses the distribution ratio K margin to generate the second current limit value i ⁇ limAVS for vibration suppression control, and the ⁇ -axis current margin i ⁇ _margin and the second current limit value i ⁇ _margin for vibration suppression control.
  • the third current limit value i ⁇ limlcc for load current control is generated from the difference from the compensation value i ⁇ AVS of 1, the present invention is not limited to this.
  • the control device 100 replaces the arrangement of the vibration suppression control section 723 and the load current control section 732 in FIG .
  • the second current limit value i ⁇ limAVS for vibration suppression control may be generated from the difference between the current margin i ⁇ _margin and the second compensation value i ⁇ lcc for load current control.
  • the distribution ratio multiplier 722 multiplies the ⁇ -axis current margin i ⁇ _margin and the distribution ratio K margin to generate the second current limit value i ⁇ limAVS for vibration suppression control.
  • the second current limit value i ⁇ limAVS is a value obtained by multiplying the ⁇ -axis current margin i ⁇ _margin by the distribution ratio K margin of 0 or more and 1 or less.
  • the third current limit value i ⁇ limlcc for load current control is a value obtained by subtracting the first compensation value i ⁇ AVS from the ⁇ -axis current margin i ⁇ _margin .
  • the load current control unit 732 sets the third current limit value i ⁇ limlcc as the second compensation value i ⁇ lcc . select. Further, when the third current limit value i ⁇ limlcc is greater than the absolute value of the first ⁇ -axis current command value i ⁇ _sp , the load current control unit 732 sets the second compensation value i ⁇ lcc to the first ⁇ -axis current command value. Choose the absolute value of the value i ⁇ _sp .
  • the vibration suppression control section 723 and the load current control section 732 are exchanged with respect to FIG .
  • Generate a third current limit value i ⁇ limlcc for current control
  • the third current limit value i ⁇ limlcc is a value obtained by multiplying the ⁇ -axis current margin i ⁇ _margin by the distribution ratio K margin of 0 or more and 1 or less.
  • the second current limit value i ⁇ limAVS is a value obtained by subtracting the second compensation value i ⁇ lcc from the ⁇ -axis current margin i ⁇ _margin .
  • the vibration suppression control unit 723 sets the second current limit value i ⁇ limAVS as the first compensation value i ⁇ AVS . select. Further, when the second current limit value i ⁇ limAVS is larger than the absolute value of the first ⁇ -axis current command value i ⁇ _sp , the vibration suppression control unit 723 sets the first ⁇ -axis current command value as the first compensation value i ⁇ AVS . Choose the absolute value of the value i ⁇ _sp .
  • FIG. 8 is a flow chart showing the operation of the control device 100 included in the power converter 200 according to the first embodiment.
  • the speed control unit 710 uses the first current limit value i ⁇ _lim to generate the first ⁇ -axis current command value i ⁇ _sp for constant current load control (step S1).
  • the subtractor 721 generates a ⁇ -axis current margin i ⁇ _margin , which is the difference between the first current limit value i ⁇ _lim and the absolute value of the first ⁇ -axis current command value i ⁇ _sp (step S2).
  • the distribution ratio multiplier 722 multiplies the ⁇ -axis current margin i ⁇ _margin and the distribution ratio K margin to generate a second current limit value i ⁇ limAVS for vibration suppression control (step S3).
  • the vibration suppression control unit 723 performs vibration suppression control within the range of the second current limit value i ⁇ limAVS for vibration suppression control, and generates a first compensation value i ⁇ AVS for vibration suppression control (step S4). .
  • the subtractor 731 generates the third current limit value i ⁇ limlcc for load current control, which is the difference between the ⁇ -axis current margin i ⁇ _margin and the first compensation value i ⁇ AVS for vibration suppression control (step S5).
  • the load current control unit 732 uses the third current limit value i ⁇ limlcc for load current control to generate the second compensation value i ⁇ lcc for load current control (step S6).
  • the ⁇ -axis current command value calculation unit 740 adds the first ⁇ -axis current command value i ⁇ _sp , the first compensation value i ⁇ AVS for vibration suppression control, and the second compensation value i ⁇ lcc for load current control. to generate a second ⁇ -axis current command value i ⁇ *** (step S7).
  • FIG. 9 is a diagram showing an example of a hardware configuration that implements the control device 100 included in the power conversion device 200 according to Embodiment 1. As shown in FIG. Control device 100 is implemented by processor 91 and memory 92 .
  • the processor 91 is a CPU (Central Processing Unit, central processing unit, processing unit, arithmetic unit, microprocessor, microcomputer, processor, DSP (Digital Signal Processor)), or a system LSI (Large Scale Integration).
  • the memory 92 is a RAM (Random Access Memory), a ROM (Read Only Memory), a flash memory, an EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory), an EEPROM (registered trademark) (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory) or a volatile non-volatile Read Only memory.
  • a semiconductor memory can be exemplified.
  • the memory 92 is not limited to these, and may be a magnetic disk, an optical disk, a compact disk, a mini disk, or a DVD (Digital Versatile Disc).
  • the control device 100 uses the constant current load control from the first current limit value i ⁇ _lim which is the overall ⁇ -axis current limit value. Within the range obtained by subtracting the value of the first ⁇ -axis current command value i ⁇ _sp , for vibration suppression control and load current control, according to the distribution ratio K margin of the ⁇ -axis current for each control of vibration suppression control and load current control. Each current limit value was set, and each control of vibration suppression control and load current control was performed. As a result, the power conversion device 200 can suppress the generation of power supply harmonics due to the unbalanced waveform of the power supply current Iin .
  • the power conversion device 200 preferentially performs constant current load control for controlling the rotation speed of the motor 7, vibration suppression control for reducing vibration of the motor 7, and load current I, which is the output current of the smoothing capacitor 5.
  • Load current control that controls dc to approach a desired value can be performed according to the distribution ratio K margin of the ⁇ -axis current for vibration suppression control and load current control.
  • the control device 100 uses the ⁇ -axis current, which is a reactive current, instead of the ⁇ -axis current, which is an active current, and utilizes the change in active power due to the winding resistance of the motor 7 to convert the inverter
  • the load current Idc which is the DC current flowing into the circuit 30
  • a specified value that is, a constant value
  • Embodiment 2 In the power conversion device 200, the frequency of the power harmonics generated by the unbalanced waveform of the power supply current Iin is not a constant frequency, but the power supply frequency of the commercial power supply 1, the operating frequency based on the rotation speed of the motor 7, that is, the machine It changes depending on the frequency, etc. It is also assumed that power source harmonics are generated in a plurality of orders.
  • Embodiment 2 describes a case where control device 100 of power conversion device 200 performs vibration suppression control and load current control for a specific frequency.
  • the configuration of power converter 200 is the same as the configuration of power converter 200 in Embodiment 1 shown in FIG.
  • the load current Idc to be controlled by the load current control unit 732 of the control device 100 will be described.
  • P motor is the power consumed by the motor 7
  • v ⁇ is the ⁇ -axis voltage
  • i ⁇ is the ⁇ -axis current
  • v ⁇ is the ⁇ -axis voltage
  • i ⁇ is the ⁇ -axis current
  • Ra is the phase resistance of the motor 7
  • ⁇ e is Let the electrical angular frequency
  • L ⁇ be the ⁇ -axis inductance of the motor 7
  • L ⁇ be the ⁇ -axis inductance of the motor 7
  • ⁇ a be the induced voltage constant
  • P dc be the power on the bus side of the inverter 30, and
  • V dc be the supplementary voltage.
  • Equation (14) is obtained.
  • equation (15) is obtained by approximating P motor by P dc in equation (14).
  • the compressor 8 When the compressor 8 is a motor load such as a single rotary compressor, a scroll compressor, or the like, in which load torque pulsation occurs once in one cycle of the mechanical angle, the most dominant frequency component of the load current Idc is the motor load. It is the first component of the machine frequency, which is the operating frequency of 7.
  • the n-fold component of the mechanical frequency is referred to as mechanical nf.
  • the first component of the machine frequency becomes machine 1f.
  • n is an integer of 1 or more.
  • the frequency at which a component appears in the load current Idc although not as dominant as the machine 1f, is given by equation (16).
  • the power supply frequency is the power supply frequency of the commercial power supply 1 and is generally 50 Hz or 60 Hz.
  • m is an integer greater than or equal to 1 to represent an integral multiple of the power supply frequency.
  • the m-fold component of the power supply frequency will be referred to as the power supply mf.
  • the 1-fold component of the power supply frequency is the power supply 1f.
  • control device 100 may grasp the power supply frequency of the commercial power supply 1 from the value of the power supply current Iin acquired from the power supply current detection unit 50, or the value of the load current Idc acquired from the load current detection unit 40. It may be grasped from the value and the control contents for the inverter 30, or if the commercial power supply 1 to be connected is fixed, information on the power supply frequency of the commercial power supply 1 may be held in advance. Further, the control device 100 can grasp the mechanical frequency, which is the operating frequency of the motor 7 , from the details of control over the inverter 30 .
  • the load current control section 732 may change the control target, that is, the frequency component to be compensated, according to the rotation speed of the motor 7 .
  • the machine 2f increases as the motor 7 speed increases, and
  • the load current control unit 732 performs load current control on the machine 1f, the machine 2f, and the like, and controls the rotation speed of the motor 7.
  • load current control is performed for the machine 1f,
  • the load current control section 732 may use a threshold value to determine whether the rotational speed of the motor 7 is high or low.
  • the load current control unit 732 can determine whether the rotational speed of the motor 7 is high or low using the mechanical frequency at which the magnitude relationship between the machine 2f and
  • the control device 100 determines whether the rotation speed of the motor 7 is high or low by not only the load current control unit 732 but also by the speed control unit 710 and the vibration suppression control unit 723 together with the load current control unit 732 . etc. may be carried out in cooperation with each other.
  • the vibration suppression control unit 723 suppresses vibration when the compressor 8 is a motor load such as a single rotary compressor, a scroll compressor, or the like, in which load torque pulsation occurs once in one cycle of the mechanical angle. It is ideal to compensate for the mechanical 1f component as suppression control. However, there is a trade-off between vibration suppression control and load current control. For example, when the vibration suppression control unit 723 performs vibration suppression control on the machine 1f component, the load current Idc pulsates in the machine 1f. The control device 100 cannot perform vibration suppression control for the machine 1f by the vibration suppression control section 723 and load current control for the machine 1f by the load current control section 732 at the same time.
  • each control targets different frequencies. For example, when the rotation speed of the motor 7 is low, the control device 100 targets the machine 1f as the vibration suppression control of the vibration suppression control section 723 and the machine 2f as the load current control of the load current control section 732 . When the rotation speed of the motor 7 is high, the control device 100 targets the machine 1f as the vibration suppression control of the vibration suppression control unit 723, and targets
  • FIG. 10 is a block diagram showing a configuration example of the vibration suppression control section 723 included in the control device 100 of the power conversion device 200 according to Embodiment 2.
  • the vibration suppression control section 723 includes a calculation section 550, a cosine calculation section 551, a sine calculation section 552, multiplication sections 553 and 554, low-pass filters 555 and 556, subtraction sections 557 and 558, a frequency control section 559, 560 , multipliers 561 and 562 , and an adder 563 .
  • the calculation unit 550 integrates the estimated frequency value ⁇ est and divides it by the pole logarithm P m to calculate the mechanical angle phase ⁇ mn indicating the rotational position of the motor 7 .
  • a cosine calculator 551 calculates a cosine cos ⁇ mn based on the mechanical angle phase ⁇ mn .
  • a sine calculator 552 calculates a sine sin ⁇ mn based on the mechanical angle phase ⁇ mn .
  • the multiplier 553 multiplies the estimated frequency value ⁇ est by the cosine cos ⁇ mn to calculate the cosine component ⁇ est ⁇ cos ⁇ mn of the estimated frequency value ⁇ est .
  • the multiplier 554 multiplies the frequency estimation value ⁇ est by the sine sin ⁇ mn to calculate the sine component ⁇ est ⁇ sin ⁇ mn of the frequency estimation value ⁇ est .
  • the cosine component ⁇ est ⁇ cos ⁇ mn and the sine component ⁇ est ⁇ sin ⁇ mn calculated by the multipliers 553 and 554 include a pulsation component with a frequency of ⁇ mn and a pulsation component with a frequency higher than ⁇ mn . Contains harmonic components.
  • the low-pass filters 555 and 556 are first-order lag filters whose transfer function is represented by 1/(1+s ⁇ T f ). where s is the Laplacian operator. T f is a time constant and is determined to remove pulsation components with frequencies higher than the frequency ⁇ mn . Note that "removal" includes the case where part of the pulsation component is attenuated, that is, reduced.
  • the time constant Tf may be set by the operation control unit 102 based on the speed command, and the operation control unit 102 may notify the low-pass filters 555 and 556, or may be held by the low-pass filters 555 and 556. .
  • a first-order lag filter is an example, and a moving average filter or the like may be used, and the type of filter is not limited as long as the pulsation component on the high frequency side can be removed.
  • a low-pass filter 555 performs low-pass filtering on the cosine component ⁇ est ⁇ cos ⁇ mn to remove pulsation components with a frequency higher than the frequency ⁇ mn , and outputs a low frequency component ⁇ est_cos .
  • the low-frequency component ⁇ est_cos is a DC quantity representing a cosine component with a frequency ⁇ mn among the pulsating components of the frequency estimate ⁇ est .
  • a low-pass filter 556 performs low-pass filtering on the sine component ⁇ est ⁇ sin ⁇ mn to remove pulsation components with a frequency higher than the frequency ⁇ mn and outputs a low frequency component ⁇ est_sin .
  • the low-frequency component ⁇ est_sin is a DC quantity representing a sinusoidal component with a frequency ⁇ mn among the pulsating components of the frequency estimate ⁇ est .
  • the subtraction unit 557 calculates the difference between the low frequency component ⁇ est_cos output from the low-pass filter 555 and 0 ( ⁇ est_cos ⁇ 0).
  • the subtraction unit 558 calculates the difference ( ⁇ est_sin ⁇ 0) between the low frequency component ⁇ est_sin output from the low-pass filter 556 and 0.
  • a frequency control unit 559 performs a proportional integral operation on the difference ( ⁇ est_cos ⁇ 0) calculated by the subtraction unit 557 to obtain a cosine component i ⁇ AVS_cos of the current command value that brings the difference ( ⁇ est_cos ⁇ 0) close to zero. calculate. By generating the cosine component i ⁇ AVS_cos in this manner, the frequency control unit 559 performs control to match the low frequency component ⁇ est_cos to zero.
  • Frequency control unit 560 performs a proportional integral operation on the difference ( ⁇ est_sin ⁇ 0) calculated by subtraction unit 558 to generate a sine component i ⁇ AVS_sin of the current command value that brings the difference ( ⁇ est_sin ⁇ 0) close to zero. calculate.
  • the frequency control unit 560 generates the sine component i ⁇ AVS_sin in this manner, thereby performing control to match the low frequency component ⁇ est_sin to zero.
  • the multiplier 561 multiplies the cosine component i ⁇ AVS_cos output from the frequency control unit 559 by the cosine cos ⁇ mn to generate i ⁇ AVS_cos ⁇ cos ⁇ mn .
  • i[ delta]AVS_cos *cos[theta] mn is the AC component with frequency n*[omega ]est .
  • the multiplier 562 multiplies the sine component i ⁇ AVS_sin output from the frequency control unit 560 by the sine sin ⁇ mn to generate i ⁇ AVS_sin ⁇ sin ⁇ mn .
  • i ⁇ AVS_sin ⁇ sin ⁇ mn is the AC component with frequency n ⁇ est .
  • Addition unit 563 obtains the sum of i ⁇ AVS_cos ⁇ cos ⁇ mn output from multiplication unit 561 and i ⁇ AVS_sin ⁇ sin ⁇ mn output from multiplication unit 562 .
  • the vibration suppression control unit 723 outputs the value obtained by the addition unit 563 as the first compensation value i ⁇ AVS , which is the ⁇ -axis current command value for vibration suppression control. Note that if the first compensation value i ⁇ AVS obtained by the adder 563 is greater than the second current limit value i ⁇ limAVS for the vibration suppression control, the vibration suppression control unit 723 changes the first compensation value i ⁇ AVS to vibration.
  • the second current limit value i ⁇ limAVS for suppression control or less is output.
  • FIG. 11 is a first block diagram showing a configuration example of the load current control section 732 included in the control device 100 of the power conversion device 200 according to the second embodiment.
  • the load current controller 732 includes multipliers 581 and 582, low-pass filters 583 and 584, subtractors 585 and 586, integral controllers 587 and 588, multipliers 589 and 590, and an adder 591. .
  • the multiplier 581 multiplies the load current Idc by the cosine cos ⁇ x of the frequency component ⁇ x to be controlled.
  • the multiplier 582 multiplies the load current I dc by the sine sin ⁇ x of the frequency component ⁇ x to be controlled.
  • a low-pass filter 583 removes the AC component from the calculated value obtained by the multiplier 581 and extracts the DC component.
  • a low-pass filter 584 removes the AC component from the calculated value obtained by the multiplier 582 and extracts the DC component.
  • the subtraction unit 585 calculates the difference between the DC component and 0 so that the DC component obtained by the low-pass filter 583 becomes 0.
  • the subtraction unit 586 calculates the difference between the DC component obtained by the low-pass filter 584 and 0 so that the DC component becomes 0.
  • the integral control section 587 performs integral control on the difference obtained by the subtraction section 585 .
  • the integral control section 588 performs integral control on the difference obtained by the subtraction section 586 .
  • the multiplier 589 multiplies the value obtained by the integral control unit 587 by the cosine cos ⁇ x of the frequency component ⁇ x to restore the DC component to the AC component.
  • the multiplier 590 multiplies the value obtained by the integral control unit 588 by the sine sin ⁇ x of the frequency component ⁇ x to return the DC component to the AC component.
  • the adder 591 adds the values obtained by the multipliers 589 and 590 and outputs the result as the second compensation value i ⁇ lcc .
  • the load current control unit 732 sets the second compensation value i ⁇ lcc to the load. The output is made below the third current limit value i ⁇ limlcc for current control.
  • the load current control unit 732 can also perform load current control targeting a plurality of frequencies.
  • FIG. 12 is a second block diagram showing a configuration example of the load current control section 732 included in the control device 100 of the power conversion device 200 according to the second embodiment.
  • the load current control unit 732 includes multiplication units 581 and 582, low-pass filters 583 and 584, subtraction units 585 and 586, integration control units 587 and 588, and a multiplication unit 589 for each frequency targeted in load current control. , 590 and an addition unit 591 .
  • the operation of each configuration is as described above.
  • the load current control unit 732 includes addition units 592 that are one less than the number of frequencies targeted in the load current control.
  • the adder 592 adds the values obtained by the two adders 591 or the values obtained by the adders 591 and 592 .
  • the control device 100 controls the vibration suppression control of the vibration suppression control unit 723 and the load current control of the load current control unit 732.
  • the frequency of the controlled object is appropriately changed according to the rotational speed and the like.
  • the power conversion device 200 can efficiently suppress the generation of power source harmonics due to the unbalanced waveform of the power source current Iin .
  • Embodiment 3 In the power conversion device 200, the control device 100 sets the distribution ratio K margin of the ⁇ -axis current used in the vibration suppression control section 723 and the load current control section 732, and determines the priority of control. As described above, the control device 100 secures the ⁇ -axis current required for the constant current load control of the speed control unit 710, and then reduces the ⁇ -axis current for the control of the vibration suppression control unit 723 and the load current control unit 732. Pulsation is performed within the range of flowability. Since the ⁇ -axis current that can be used by the vibration suppression control section 723 and the load current control section 732 is thus limited, the control device 100 performs vibration suppression control and load current control according to the operating point of the motor 7 and the like. decide which to prioritize. Embodiment 3 describes a case where the distribution ratio K margin is set according to the rotation speed of the motor 7. FIG.
  • the distribution ratio determination unit 502 of the control device 100 selects and outputs the distribution ratio K margin according to the rotation speed of the motor 7 .
  • FIG. 13 is a block diagram showing a configuration example of distribution ratio determining section 502 included in control device 100 of power converter 200 according to the third embodiment. Distribution ratio determining section 502 includes setting section 601 .
  • FIG. 14 is a diagram showing an example of a relational expression representing the relationship between the rotation speed of the motor 7 and the distribution ratio K margin , which the setting unit 601 of the distribution ratio determination unit 502 according to the third embodiment has.
  • the setting unit 601 acquires the frequency command value ⁇ e * , regards the frequency command value ⁇ e * as the rotation speed of the motor 7, and sets the distribution ratio K according to the rotation speed of the motor 7 according to the relational expression shown in FIG. Select and output margin .
  • the compressor 8 vibrates remarkably due to speed fluctuations in a region where the rotation speed of the motor 7 is low, so it is necessary to give priority to vibration suppression control. Therefore, the setting unit 601 sets the value of the distribution ratio K margin to a large value in order to give priority to the vibration suppression control over the load current control in the region where the rotational speed of the motor 7 is low.
  • the setting unit 601 sets the value of the distribution ratio K margin to a small value in order to give priority to the load current control over the vibration suppression control in a region where the rotational speed of the motor 7 is high.
  • the setting unit 601 may determine which of the vibration suppression control and the load current control should be given priority by setting a threshold for the rotation speed, although not shown in FIG. 14 .
  • the distribution ratio determination section 502 determines the distribution ratio K margin according to the rotation speed of the motor 7 .
  • the distribution ratio determination unit 502 determines the distribution ratio K margin so that the vibration suppression control is prioritized over the load current control when the rotation speed of the motor 7 is equal to or lower than the specified rotation speed, which is the threshold value.
  • the distribution ratio K margin is determined so that the load current control is prioritized over the vibration suppression control when the rotational speed of the motor 7 is greater than a prescribed rotational speed which is a threshold value.
  • the setting unit 601 may set the value of the distribution ratio K margin according to the rotation speed of the motor 7 as indicated by the solid line in FIG.
  • the value of the distribution ratio K margin may be set as indicated by the dashed line.
  • the setting unit 601 uses the frequency command value ⁇ e * as the rotational speed of the motor 7 in the example of FIG. 13, this is an example and is not limited to this.
  • the setting unit 601 may use the estimated frequency value ⁇ est as the rotational speed of the motor 7 .
  • distribution ratio determining unit 502 of control device 100 uses ⁇ By setting the distribution ratio of the shaft current in advance, the load current control can be performed while giving priority to the vibration suppression control.
  • Embodiment 4 describes a case where the distribution ratio K margin is set according to the vibration level of the compressor 8.
  • distribution ratio determination unit 502 of control device 100 selects and outputs distribution ratio K margin according to the vibration level of compressor 8 .
  • FIG. 15 is a block diagram showing a configuration example of the distribution ratio determining section 502 included in the control device 100 of the power conversion device 200 according to the fourth embodiment.
  • Distribution ratio determining section 502 includes setting section 602 .
  • FIG. 16 is a diagram showing an example of a relational expression representing the relationship between the vibration level of the compressor 8 and the distribution ratio K margin , which the setting unit 602 of the distribution ratio determination unit 502 according to the fourth embodiment has.
  • the setting unit 602 acquires the estimated frequency value ⁇ est , estimates the vibration level of the compressor 8 from the pulsation of the rotation speed of the motor 7 indicated by the estimated frequency value ⁇ est , and calculates the vibration level of the compressor 8 according to the relational expression shown in FIG. 8, the distribution ratio K margin corresponding to the vibration level is selected and output.
  • the setting unit 602 sets the value of the distribution ratio K margin so that the suppression of generation of power supply harmonics is given priority in a region where the vibration level of the compressor 8 is equal to or lower than the threshold, that is, the load current control is given priority over the vibration suppression control. .
  • the setting unit 602 increases the value of the distribution ratio K margin according to an increase in the vibration level of the compressor 8, thereby increasing the ⁇ -axis current distributed to the vibration suppression control, thereby reducing noise due to vibration and breakage of the compressor 8. prevent.
  • the setting unit 602 sets the value of the distribution ratio K margin so that vibration suppression is prioritized in a region where the vibration level of the compressor 8 exceeds a threshold value, that is, vibration suppression control is prioritized over load current control.
  • the distribution ratio determination unit 502 determines the distribution ratio K margin according to the vibration level of the compressor 8 driven by the motor 7 .
  • the distribution ratio determining unit 502 determines the distribution ratio K margin so that the vibration suppression control is given priority over the load current control when the vibration of the compressor 8 exceeds a specified vibration level, and the compression
  • the distribution ratio K margin is determined so that load current control is prioritized over vibration suppression control.
  • FIG. 17 is a diagram showing a configuration example of the compressor 8 connected to the power converter 200 according to the fourth embodiment.
  • the compressor 8 has a refrigerant suction portion 81 and a refrigerant discharge portion 82, and a vibration detection portion 83 is installed.
  • the vibration detector 83 is, for example, an acceleration sensor.
  • Vibration detection unit 83 detects the vibration level of compressor 8 and outputs information on the vibration level of compressor 8 to distribution ratio determination unit 502 .
  • the distribution ratio determination unit 502 acquires information on the vibration level of the compressor 8 from the vibration detection unit 83 .
  • the setting unit 602 of the distribution ratio determining unit 502 may estimate the vibration level of the compressor 8 from the pulsation of the rotational speed of the motor 7 indicated by the estimated frequency value ⁇ est .
  • Information on the vibration level of the compressor 8 may be acquired from the vibration detection unit 83 that detects the vibration level.
  • distribution ratio determining unit 502 of control device 100 is used in advance for vibration suppression control and load current control according to the vibration level of compressor 8. By determining the distribution ratio of the ⁇ -axis current, load current control can be performed while giving priority to vibration suppression control.
  • Embodiment 5 describes a case where the distribution ratio K margin is set according to the power supply harmonic standard value tolerance in the power conversion device 200 .
  • the configuration of power converter 200 is the same as the configuration of power converter 200 in Embodiment 1 shown in FIG.
  • FIG. 18 is a block diagram showing a configuration example of the distribution ratio determining section 502 included in the control device 100 of the power conversion device 200 according to Embodiment 5.
  • Distribution ratio determination section 502 includes power harmonic standard value calculator 603 , order component calculator 604 , power harmonic standard value margin calculator 605 , and setting section 606 .
  • the power harmonic standard value calculation unit 603 calculates the power harmonic standard value for each order of the power harmonic.
  • FIG. 19 is a block diagram showing a configuration example of the power supply harmonic standard value calculation unit 603 included in the control device 100 of the power conversion device 200 according to Embodiment 5.
  • the power harmonic standard value calculator 603 includes a power calculator 611 , a power multiplier 612 , a limit value converter 613 , and a coefficient multiplier 614 .
  • Power calculation unit 611 uses ⁇ -axis voltage command value V ⁇ * , ⁇ -axis voltage command value V ⁇ * , excitation current i ⁇ , and torque current i ⁇ to calculate ⁇ -axis voltage command value V ⁇ * ⁇ excitation current i
  • the electric power W is calculated by the formula of ⁇ + ⁇ -axis voltage command value V ⁇ * ⁇ torque current i ⁇ .
  • the power multiplier 612 calculates the power exceeding the specified 600 watts from the power W as (W-600), and multiplies the calculated value by the second term of the maximum allowable harmonic current specified for each order. . 600 watts is a value specified in JIS (Japanese Industrial Standards) C 61000-3-2. In the example of FIG. 19, "1.08+0.00033" is the maximum allowable harmonic current when the harmonic order of the power supply is 2, so the power multiplier 612 calculates "1.08+0.00033 (W-600)". Calculate as The power multiplier 612 performs similar calculations for other orders of power supply harmonics.
  • the limit value conversion unit 613 multiplies the value of each order obtained by the power multiplication unit 612 by (230/power supply voltage) to calculate the limit value for each order.
  • 230 is the value when the power supply is single-phase, as specified in the aforementioned JIS C 61000-3-2.
  • the power supply voltage is 100V or 200V in a general usage environment.
  • a coefficient multiplier 614 multiplies a coefficient K of 0 ⁇ K ⁇ 1 to set a margin for the limit value for each order obtained by the limit value conversion unit 613, and obtains a power supply harmonic for each order in power supply harmonics.
  • FIG. 20 is a block diagram showing a configuration example of the order component calculation section 604 included in the control device 100 of the power conversion device 200 according to Embodiment 5. As shown in FIG.
  • the order component calculation unit 604 includes multiplication units 621 and 622, low-pass filters 623 and 624, a peak value calculation unit 625, an effective value calculation unit 626, a squaring unit 627, division units 628 and 629, and an addition unit. 630 and a 1/2 power part 631 .
  • the order component calculation unit 604 does not target only the integer values, but targets the entire range by cooperating with the orders before and after.
  • the order component calculation unit 604 for example, targets the 1.5th to 2.5th orders when targeting the second order, and targets the 2.5th to 3.5th orders when targeting the third order.
  • the order component calculation unit 604 performs calculation in units of 5 Hz in the range from 75 Hz to 125 Hz when the order is second order.
  • the order component calculation unit 604 performs multiplication units 621 and 622, low-pass filters 623 and 624, peak value calculation unit 625, and effective value calculation unit 626 for the target order times the calculation target frequency component at each order. Be prepared for a few minutes.
  • the multiplier 621 multiplies the power supply current I in by the cosine cos ⁇ x of the frequency component ⁇ x to be calculated.
  • the multiplier 622 multiplies the power supply current I in by the sine sin ⁇ x of the frequency component ⁇ x to be calculated.
  • a low-pass filter 623 removes the AC component from the calculated value obtained by the multiplier 621 and extracts the DC component.
  • a low-pass filter 624 removes the AC component from the calculated value obtained by the multiplier 622 and extracts the DC component.
  • the peak value calculator 625 uses I in_cosx obtained from the low-pass filter 623 and I in_sinx obtained from the low-pass filter 624 to calculate the peak value of the frequency component ⁇ x to be calculated.
  • the effective value calculator 626 divides the peak value of the frequency component ⁇ x to be calculated obtained by the peak value calculator 625 by ⁇ (2) to obtain the effective value of the frequency component ⁇ x to be calculated. Calculate. ⁇ (2) represents the square
  • the squaring unit 627 squares the effective value calculated at each frequency of the order to be calculated.
  • the minimum frequency among the frequency components is (n-1).
  • the maximum frequency is n. It is described as fifth order. For example, when the order is 2, the minimum frequency is 1.5 and the maximum frequency is 2.5.
  • the minimum frequency is the same as the maximum frequency of the next lower order, and the maximum frequency is the same as the minimum frequency of the one higher order.
  • a division unit 628 halves the square value of the effective value of the minimum frequency obtained by the squaring unit 627 in order to eliminate the influence of overlapping portions.
  • a division unit 629 halves the square value of the effective value of the maximum frequency obtained by the squaring unit 627 in order to eliminate the influence of overlapping portions.
  • Adder 630 obtains a total value by adding the values obtained by squaring the effective values calculated at each frequency of the order to be calculated, or the values obtained by halving the squared values.
  • a 1/2 power unit 631 takes the square root of the total value obtained by the addition unit 630 to obtain the magnitude of the order component to be calculated.
  • the order component calculation unit 604 performs similar calculations for each order.
  • a power harmonic standard value tolerance calculator 605 calculates a power harmonic standard value tolerance. Specifically, the power harmonic standard value tolerance calculation unit 605 calculates the power harmonic standard value calculated by the power harmonic standard value calculation unit 603 and the power harmonic standard value calculated by the order component calculation unit 604 for each order. Calculate the difference with the harmonic order component. The power harmonic standard value tolerance calculation unit 605 outputs the calculated difference to the setting unit 606 as the power harmonic standard value tolerance.
  • the setting unit 606 selects and outputs the distribution ratio K margin according to the power harmonic standard value tolerance acquired from the power harmonic standard value tolerance calculation unit 605 according to the relational expression shown in FIG.
  • FIG. 21 is a diagram showing an example of a relational expression representing the relationship between the power supply harmonic standard value tolerance and the distribution ratio K margin , which setting section 606 of distribution ratio determination section 502 according to the fifth embodiment has.
  • the setting unit 606 sets the value of the distribution ratio K margin so that the suppression of the generation of power harmonics is prioritized in a region where the power harmonics standard value tolerance is equal to or less than the threshold, that is, the load current control is prioritized over the vibration suppression control. do.
  • the setting unit 606 increases the ⁇ -axis current distributed to the vibration suppression control by increasing the value of the distribution ratio K margin according to the increase in the power supply harmonic standard value margin.
  • the setting unit 606 sets the value of the distribution ratio K margin so that vibration suppression is prioritized in a region where the power supply harmonic standard value margin exceeds the threshold, that is, vibration suppression control is prioritized over load current control.
  • the setting unit 606 acquires the power harmonic standard value tolerance for each order from the power harmonic standard value tolerance calculating unit 605, the acquired power harmonic standard value tolerance is An average value of a plurality of power supply harmonic standard value tolerances may be calculated and used, the maximum value may be used, or the minimum value may be used.
  • the power harmonic standard value tolerance calculation unit 605 calculates the average value of a plurality of power harmonic standard value tolerances, selects the maximum value, or selects the minimum value, and sends to the setting unit 606 It is also possible to output one power supply harmonic standard value tolerance that is actually used.
  • the distribution ratio determination unit 502 determines the distribution ratio K margin according to the power supply harmonic standard value tolerance. In the control device 100, the distribution ratio determination unit 502 determines the distribution ratio K margin so that the vibration suppression control is prioritized over the load current control when the power supply harmonic standard value tolerance exceeds the threshold value. If the standard value margin is below the threshold, the distribution ratio K margin is determined so that load current control is prioritized over vibration suppression control.
  • the distribution ratio determination unit 502 can calculate the power harmonic standard value tolerance using the current value of the power source current Iin from the commercial power source 1 as described above. Not limited.
  • the distribution ratio determining unit 502 may acquire information on the power harmonic standard value tolerance from the measuring device. .
  • distribution ratio determining section 502 only needs to have information of the relational expression indicating the relationship between power supply harmonic standard value margin and distribution ratio K margin shown in FIG. The configuration may be the same as in the case of .
  • distribution ratio determining unit 502 of control device 100 performs vibration suppression control and load current control in advance according to power supply harmonic standard value tolerance. By determining the distribution ratio of the ⁇ -axis current to be used, load current control can be performed while giving priority to vibration suppression control.
  • Embodiment 6 describes a case where the distribution ratio K margin is set according to the efficiency of the power converter 200.
  • the configuration of power converter 200 is the same as the configuration of power converter 200 in Embodiment 1 shown in FIG.
  • load current control is superior to vibration suppression control in terms of all losses generated in devices such as the inverter 30, the motor 7, and a converter (not shown). Therefore, in control device 100, distribution ratio determination unit 502 determines distribution ratio K margin so that load current control is prioritized under operating conditions where efficiency is required. Also in this case, the power conversion device 200 can obtain the same effects as in the cases of the third to fifth embodiments.
  • Control device 100 may determine distribution ratio K margin by combining each method described in Embodiment 3 to Embodiment 6, which is the present embodiment.
  • the control device 100 may take the average value of the distribution ratio K margin obtained by each method using the rotation speed of the motor 7, the vibration level of the compressor 8, the power harmonic standard value tolerance, and the efficiency.
  • the method may be weighted to determine the distribution ratio K margin .
  • Embodiment 7 In Embodiments 1 to 6, one of the vibration suppression control and the load current control is set as the first control, and the other is set as the second control. However, in an operating state in which the motor 7 rotates at a high speed and vibration suppression control is unnecessary, the power converter 200 can perform only load current control without any problem. In such a case, the power conversion device 200 may simultaneously perform two or more load current controls targeting different frequencies as the load current control. Embodiment 7 describes a case where load current control is performed as the first control and the second control.
  • the configuration of power converter 200 is the same as the configuration of power converter 200 in Embodiment 1 shown in FIG.
  • FIG. 22 is a block diagram showing a configuration example of the ⁇ -axis current command value generation section 503 included in the voltage command value calculation section 115 according to the seventh embodiment.
  • the ⁇ -axis current command value generation unit 503 according to the seventh embodiment shown in FIG. 22 controls the vibration suppression control unit 723 as load current control in contrast to the ⁇ -axis current command value generation unit 503 according to the first embodiment shown in FIG. 733 is replaced.
  • the load current control unit 733 targets the machine 1f and performs load current control so as to suppress generation of power source harmonics.
  • the load current control unit 732 targets the machine 2f or
  • the distribution ratio determination unit 502 determines the distribution ratio K margin according to the frequency targeted in load current control.
  • the control device 100 performs the first control and the second control so as to suppress the generation of power source harmonics while giving priority to the constant current load control for controlling the rotation speed of the motor 7 .
  • the first control and the second control are load current controls for controlling load current Idc , which is the output current of smoothing capacitor 5, to approach a desired value.
  • the power conversion device 200 does not perform vibration suppression control in an operating state in which the rotation speed of the motor 7 is in a high-speed rotation state and vibration suppression control is unnecessary. Two or more load current controls are performed simultaneously targeting different frequencies. As a result, the power conversion device 200 can further suppress the generation of power supply harmonics compared to the first to sixth embodiments.
  • FIG. 23 is a diagram showing a configuration example of a refrigeration cycle equipment 900 according to Embodiment 8.
  • a refrigerating cycle applied equipment 900 according to the eighth embodiment includes the power converter 200 described in the first to seventh embodiments.
  • the refrigerating cycle applied equipment 900 according to Embodiment 8 can be applied to products equipped with a refrigerating cycle, such as air conditioners, refrigerators, freezers, and heat pump water heaters.
  • constituent elements having functions similar to those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals as those of the first embodiment.
  • Refrigerating cycle applied equipment 900 includes compressor 8 incorporating motor 7 in Embodiment 1, four-way valve 902, indoor heat exchanger 906, expansion valve 908, and outdoor heat exchanger 910 with refrigerant pipe 912. attached through
  • a compression mechanism 904 for compressing refrigerant and a motor 7 for operating the compression mechanism 904 are provided inside the compressor 8 .
  • the refrigeration cycle applied equipment 900 can perform heating operation or cooling operation by switching operation of the four-way valve 902 .
  • Compression mechanism 904 is driven by motor 7 whose speed is controlled.
  • the refrigerant is pressurized by the compression mechanism 904 and sent out through the four-way valve 902, the indoor heat exchanger 906, the expansion valve 908, the outdoor heat exchanger 910, and the four-way valve 902. Return to compression mechanism 904 .
  • the refrigerant is pressurized by the compression mechanism 904 and sent through the four-way valve 902, the outdoor heat exchanger 910, the expansion valve 908, the indoor heat exchanger 906, and the four-way valve 902. Return to compression mechanism 904 .
  • the indoor heat exchanger 906 acts as a condenser to release heat, and the outdoor heat exchanger 910 acts as an evaporator to absorb heat.
  • the outdoor heat exchanger 910 acts as a condenser to release heat, and the indoor heat exchanger 906 acts as an evaporator to absorb heat.
  • the expansion valve 908 reduces the pressure of the refrigerant to expand it.

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Abstract

電力変換装置(200)は、商用電源(1)から供給される第1の交流電力を整流する整流部(3)と、整流部(3)の出力端に接続される平滑コンデンサ(5)と、平滑コンデンサ(5)の両端に接続され、第2の交流電力を生成してモータ(7)に出力するインバータ(30)と、モータ(7)の回転速度を制御する定電流負荷制御を優先して行いつつ、電源高調波の発生を抑制するように第1の制御および第2の制御を行う制御装置(100)と、を備える。

Description

電力変換装置、モータ駆動装置および冷凍サイクル適用機器
 本開示は、交流電力を所望の電力に変換する電力変換装置、モータ駆動装置および冷凍サイクル適用機器に関する。
 従来、電動機の動作を制御する電動機制御装置などの装置は、シングルロータリ圧縮機、ツインロータリ圧縮機などを駆動する電動機の状態に応じてトルクの脈動成分を適切に補償することで、消費電力の増加を抑制している。このような技術が特許文献1において開示されている。
特開2016-178814号公報
 しかしながら、上記従来の技術によれば、消費電力の低減を目的にトルク脈動成分を補償するものであるが、電源周波数と非同期の周波数とで電動機のトルク脈動を発生させると、平滑コンデンサの充放電電流が電源電流の正側と負側とでアンバランス状態となり、電源電流の高調波成分が増加してしまうおそれがある、という問題があった。具体的には、負荷トルクに一致するように出力トルクを補償して振動を抑制する振動抑制制御などの影響によってインバータ側の直流電流である負荷電流が脈動してしまうと、平滑コンデンサで充放電される電荷量も変化するため、電源電流において正側と負側との電流ピークが異なってアンバランスな波形となり、電源高調波の発生が問題となる。負荷電流の脈動を低減すれば電源高調波は減少するため、負荷電流の脈動を低減するモータ制御、すなわち負荷電流制御も考えられる。
 本開示は、上記に鑑みてなされたものであって、電源高調波の発生を抑制可能な電力変換装置を得ることを目的とする。
 上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示に係る電力変換装置は、商用電源から供給される第1の交流電力を整流する整流部と、整流部の出力端に接続されるコンデンサと、コンデンサの両端に接続され、第2の交流電力を生成してモータに出力するインバータと、モータの回転速度を制御する定電流負荷制御を優先して行いつつ、電源高調波の発生を抑制するように第1の制御および第2の制御を行う制御装置と、を備える。
 本開示に係る電力変換装置は、電源高調波の発生を抑制できる、という効果を奏する。
実施の形態1に係る電力変換装置の構成例を示す図 実施の形態1に係る電力変換装置が備えるインバータの構成例を示す図 実施の形態1に係る電力変換装置において電源電流の波形がアンバランスになっていないときの各検出値の例を示す図 実施の形態1に係る電力変換装置において電源電流の波形がアンバランスになったときの各検出値の例を示す図 実施の形態1に係る電力変換装置が備える制御装置の構成例を示すブロック図 実施の形態1に係る制御装置が備える電圧指令値演算部の構成例を示すブロック図 実施の形態1に係る電圧指令値演算部が備えるδ軸電流指令値生成部の構成例を示すブロック図 実施の形態1に係る電力変換装置が備える制御装置の動作を示すフローチャート 実施の形態1に係る電力変換装置が備える制御装置を実現するハードウェア構成の一例を示す図 実施の形態2に係る電力変換装置の制御装置が備える振動抑制制御部の構成例を示すブロック図 実施の形態2に係る電力変換装置の制御装置が備える負荷電流制御部の構成例を示す第1のブロック図 実施の形態2に係る電力変換装置の制御装置が備える負荷電流制御部の構成例を示す第2のブロック図 実施の形態3に係る電力変換装置の制御装置が備える分配比決定部の構成例を示すブロック図 実施の形態3に係る分配比決定部の設定部が有するモータの回転速度と分配比との関係を示す関係式の例を示す図 実施の形態4に係る電力変換装置の制御装置が備える分配比決定部の構成例を示すブロック図 実施の形態4に係る分配比決定部の設定部が有する圧縮機の振動レベルと分配比との関係を示す関係式の例を示す図 実施の形態4に係る電力変換装置に接続される圧縮機の構成例を示す図 実施の形態5に係る電力変換装置の制御装置が備える分配比決定部の構成例を示すブロック図 実施の形態5に係る電力変換装置の制御装置が備える電源高調波規格値計算部の構成例を示すブロック図 実施の形態5に係る電力変換装置の制御装置が備える次数成分演算部の構成例を示すブロック図 実施の形態5に係る分配比決定部の設定部が有する電源高調波規格値裕度と分配比との関係を示す関係式の例を示す図 実施の形態7に係る電圧指令値演算部が備えるδ軸電流指令値生成部の構成例を示すブロック図 実施の形態8に係る冷凍サイクル適用機器の構成例を示す図
 以下に、本開示の実施の形態に係る電力変換装置、モータ駆動装置および冷凍サイクル適用機器を図面に基づいて詳細に説明する。
実施の形態1.
 図1は、実施の形態1に係る電力変換装置200の構成例を示す図である。図2は、実施の形態1に係る電力変換装置200が備えるインバータ30の構成例を示す図である。電力変換装置200は、商用電源1および圧縮機8に接続される。電力変換装置200は、商用電源1から供給される電源電圧Vの第1の交流電力を所望の振幅および位相を有する第2の交流電力に変換し、圧縮機8に供給する。電力変換装置200は、リアクタ2と、整流部3と、平滑コンデンサ5と、インバータ30と、母線電圧検出部10と、負荷電流検出部40と、電源電流検出部50と、制御装置100と、を備える。なお、電力変換装置200、および圧縮機8が備えるモータ7によって、モータ駆動装置400を構成している。
 電源電流検出部50は、商用電源1から電力変換装置200に供給される第1の交流電力の電源電流Iinを検出し、検出した電流値を制御装置100に出力する検出部である。リアクタ2は、商用電源1と整流部3との間に接続される。整流部3は、整流素子131~134によって構成されるブリッジ回路を有し、商用電源1から供給される電源電圧Vの第1の交流電力を整流して出力する。整流部3は、全波整流を行うものである。
 平滑コンデンサ5は、整流部3の出力端に接続され、整流部3によって整流された電力を平滑化する平滑素子である。平滑コンデンサ5は、例えば、電解コンデンサ、フィルムコンデンサなどのコンデンサである。平滑コンデンサ5は、整流部3によって整流された電力を平滑化するような容量を有し、平滑化により平滑コンデンサ5に発生する電圧は商用電源1の全波整流波形形状ではなく、直流成分に商用電源1の周波数に応じた電圧リプルが重畳した波形形状となり、大きく脈動しない。この電圧リプルの周波数は、商用電源1が単相の場合は電源電圧Vの周波数の2倍成分となり、商用電源1が三相の場合は6倍成分が主成分となる。商用電源1から入力される電力とインバータ30から出力される電力が変化しない場合、この電圧リプルの振幅は平滑コンデンサ5の容量によって決まる。例えば、平滑コンデンサ5に発生する電圧リプルの最大値が最小値の2倍未満となるような範囲で脈動している。
 母線電圧検出部10は、平滑コンデンサ5の両端電圧、すなわち直流母線12a,12b間の電圧を母線電圧Vdcとして検出し、検出した電圧値を制御装置100に出力する検出部である。負荷電流検出部40は、平滑コンデンサ5からインバータ30に流入される直流電流である負荷電流Idcを検出し、検出した電流値を制御装置100に出力する検出部である。
 インバータ30は、平滑コンデンサ5の両端に接続され、整流部3および平滑コンデンサ5から出力される電力を所望の振幅および位相を有する第2の交流電力に変換、すなわち第2の交流電力を生成して、モータ7に出力する。具体的には、インバータ30は、母線電圧Vdcを受けて、周波数および電圧値が可変の3相交流電圧を発生して、出力線331~333を介してモータ7に供給する。インバータ30は、図2に示すように、インバータ主回路310と、駆動回路350と、を備える。インバータ主回路310の入力端子は、直流母線12a,12bに接続されている。インバータ主回路310は、スイッチング素子311~316を備える。スイッチング素子311~316の各々には、還流用の整流素子321~326が逆並列接続されている。
 駆動回路350は、制御装置100から出力されるPWM(Pulse Width Modulation)信号Sm1~Sm6に基づいて、駆動信号Sr1~Sr6を生成する。駆動回路350は、駆動信号Sr1~Sr6によってスイッチング素子311~316のオンオフを制御する。これにより、インバータ30は、周波数可変かつ電圧可変の3相交流電圧を、出力線331~333を介してモータ7に供給することができる。
 PWM信号Sm1~Sm6は、論理回路の信号レベル、すなわち0V~5Vの大きさを持つ信号である。PWM信号Sm1~Sm6は、制御装置100の接地電位を基準電位とする信号である。一方、駆動信号Sr1~Sr6は、スイッチング素子311~316を制御するのに必要な電圧レベル、例えば、-15V~+15Vの大きさを持つ信号である。駆動信号Sr1~Sr6は、それぞれ対応するスイッチング素子311~316の負側の端子、すなわちエミッタ端子の電位を基準電位とする信号である。
 圧縮機8は、圧縮駆動用のモータ7を有する負荷である。モータ7は、インバータ30から供給される第2の交流電力の振幅および位相に応じて回転し、圧縮動作を行う。例えば、圧縮機8が空気調和機などで使用される密閉型圧縮機の場合、圧縮機8の負荷トルクは定トルク負荷とみなせる場合が多い。モータ7について、図1ではモータ巻線がY結線の場合を示しているが、一例であり、これに限定されない。モータ7のモータ巻線は、Δ結線であってもよいし、Y結線とΔ結線とが切り替え可能な仕様であってもよい。本実施の形態では、圧縮機8として、シングルロータリ圧縮機、スクロール圧縮機などを想定しているが、これらに限定されない。
 なお、電力変換装置200において、図1に示す各構成の配置は一例であり、各構成の配置は図1で示される例に限定されない。例えば、リアクタ2は、整流部3の後段に配置されてもよい。また、電力変換装置200は、昇圧部を備えてもよいし、整流部3に昇圧部の機能を持たせるようにしてもよい。以降の説明において、母線電圧検出部10、負荷電流検出部40、および電源電流検出部50をまとめて検出部と称することがある。また、母線電圧検出部10で検出された電圧値、負荷電流検出部40で検出された電流値、および電源電流検出部50で検出された電流値を、検出値と称することがある。
 制御装置100は、母線電圧検出部10から母線電圧Vdcを取得し、負荷電流検出部40から負荷電流Idcを取得し、電源電流検出部50から電源電流Iinを取得する。制御装置100は、各検出部によって検出された検出値を用いて、インバータ主回路310の動作、具体的には、インバータ主回路310が有するスイッチング素子311~316のオンオフを制御する。本実施の形態において、制御装置100は、電力変換装置200で発生する電源高調波の発生を抑制するように、インバータ30の動作を制御する。なお、制御装置100は、各検出部から取得した全ての検出値を用いなくてもよく、一部の検出値を用いて制御を行ってもよい。
 つづいて、制御装置100における本実施の形態での特徴的な動作について説明する。制御装置100は、電力変換装置200が圧縮機8の備えるモータ7に第2の交流電力を出力する場合において、モータ7の回転速度が所望の回転速度になるようにインバータ30の動作を制御する定電流負荷制御を行う。また、制御装置100は、圧縮機8で発生する振動を抑制するため、電力変換装置200において圧縮機8の負荷トルクに一致するように出力トルクを補償し、振動を抑制する振動抑制制御を行う。このとき、電力変換装置200では、振動抑制制御などの影響によって負荷電流Idcが脈動すると平滑コンデンサ5で充放電される電荷量も変化するため、電源電流Iinにおいて正側および負側の電流ピークが異なりアンバランスな波形となって、電源高調波の発生が問題となる。
 図3は、実施の形態1に係る電力変換装置200において電源電流Iinの波形がアンバランスになっていないときの各検出値の例を示す図である。図4は、実施の形態1に係る電力変換装置200において電源電流Iinの波形がアンバランスになったときの各検出値の例を示す図である。図3および図4において、1段目は電源電圧Vの波形を示し、2段目は電源電流Iinの波形を示し、3段目は負荷電流Idcの波形を示している。また、各波形において横軸は時間を示している。図3および図4の関係からも明らかなように、制御装置100は、負荷電流Idcの脈動を低減すれば電源高調波の発生を抑制できるため、負荷電流Idcの脈動を低減するモータ制御、すなわち負荷電流制御を行う。このように、本実施の形態では、制御装置100は、定電流負荷制御を行いつつ、振動抑制制御および負荷電流制御を行う。
 以降の説明において、振動抑制制御および負荷電流制御のうち一方を第1の制御と称し、他方を第2の制御と称することがある。電力変換装置200において、第1の制御および第2の制御のうち少なくとも一方は、電源高調波の発生を抑制する制御である。すなわち、制御装置100は、モータ7の回転速度を制御する定電流負荷制御を優先して行いつつ、電源高調波の発生を抑制するように第1の制御および第2の制御を行う。本実施の形態では、具体的に、第1の制御はモータ7の振動を低減する振動抑制制御であり、第2の制御は平滑コンデンサ5の出力電流である負荷電流Idcを所望の値に近付けるように制御する負荷電流制御であるとする。
 制御装置100は、定電流負荷制御、振動抑制制御、および負荷電流制御の各制御で使用可能なδ軸電流指令値の電流リミット値を設定する。具体的には、制御装置100は、インバータ30の動作を制御してモータ7を駆動する電力変換装置200において速度指令に追従することは必須であることから、定電流負荷制御を優先する。制御装置100は、全体のδ軸電流指令値に対する電流リミット値であるδ軸電流リミット値から定電流負荷制御で使用するδ軸電流指令値を引いた範囲内で、振動抑制制御および負荷電流制御の各電流リミット値を設定し、振動抑制制御のδ軸電流指令値および負荷電流制御のδ軸電流指令値を生成する。制御装置100は、モータ7の回転速度を制御する定電流負荷制御を優先して行いつつ、モータ7の振動を低減する振動抑制制御、および負荷電流Idcの脈動を低減する負荷電流制御を行う際、振動抑制制御および負荷電流制御に対するδ軸電流指令値の分配比Kmarginを決定する。本実施の形態において、制御装置100は、γ軸およびδ軸を有する回転座標系において制御を行う。以降の説明において、γ軸電流、γ軸電圧などを励磁電流、励磁電圧などと称することがあり、δ軸電流、δ軸電圧などをトルク電流、トルク電圧などと称することがある。
 まず、全体のδ軸電流リミット値iδ_limについて説明する。全体のδ軸電流リミット値iδ_limは、励磁電流iγの値、モータ7の速度などによって変化する。低速度域におけるモータ7の減磁限界、インバータ30の最大電流などの観点から、δ軸電流リミット値iδ_limを、例えば、式(1)のように決定する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
 式(1)において、irmslimは相電流のリミット値を実効値表記したものを示し、iγ はγ軸電流指令値を示す。irmslimは、インバータ30のハードウェア過電流遮断保護の閾値よりも10%から20%程度低めに設定するのが一般的である。高速度域では、電圧飽和の影響によって流せるδ軸電流が減少してしまう。δ軸電流指令値が過大な状態になると、積分器のワインドアップ現象によって制御不安定に陥るケースがあることがよく知られている。式(1)では速度上昇に伴う最大δ軸電流の低下が考慮されていないため、最大δ軸電流の低下を加味した数式を導出する。高速領域では、γδ軸電圧のリミット値をVomとした場合、Vomに対して式(2)の近似式の関係が成り立つ。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
 式(2)において、Vomはγδ平面上の電圧制限円の半径である。式(2)は、(Vγ +(Vδ =Vom に定常状態の電圧方程式を代入し、電機子抵抗による電圧降下を無視して整理したものである。ここで、式(2)をトルク電流iδについて解くと、式(3)が得られる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
 したがって、励磁電流iγをリミット値限界まで流したとき、δ軸電流リミット値iδ_limは式(4)のように表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
 なお、電圧が最小になるまで励磁電流iγを流した場合、Φ+Lγγ_lim=0となるが、このときは式(5)が成立する。この場合、δ軸電流リミット値iδ_limはモータ7の電気角速度ωに反比例して減少していくことが分かる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
 最終的な結論として、δ軸電流リミット値iδ_limは式(1)および式(4)の両方を加味して、式(6)のように設定される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
 式(6)において、MINは最小のものを選択する関数である。
 上記のような演算を行う制御装置100の構成について説明する。図5は、実施の形態1に係る電力変換装置200が備える制御装置100の構成例を示すブロック図である。制御装置100は、運転制御部102と、インバータ制御部110と、を備える。
 運転制御部102は、外部から指令情報Qを受け、指令情報Qに基づいて、周波数指令値ω を生成する。周波数指令値ω は、下記の式(7)に示すように、モータ7の回転速度の指令値である回転角速度指令値ω にモータ7の極対数Pを乗算することで求めることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
 制御装置100は、冷凍サイクル適用機器として空気調和機を制御する場合、指令情報Qに基づいて空気調和機の各部の動作を制御する。指令情報Qは、例えば、図示しない温度センサで検出された温度、図示しない操作部であるリモコンから指示される設定温度を示す情報、運転モードの選択情報、運転開始及び運転終了の指示情報などである。運転モードとは、例えば、暖房、冷房、除湿などである。なお、運転制御部102については、制御装置100の外部にあってもよい。すなわち、制御装置100は、外部から周波数指令値ω を取得する構成であってもよい。
 インバータ制御部110は、電流復元部111と、3相2相変換部112と、励磁電流指令値生成部113と、電圧指令値演算部115と、電気位相演算部116と、2相3相変換部117と、PWM信号生成部118と、を備える。
 電流復元部111は、負荷電流検出部40で検出された負荷電流Idcに基づいてモータ7に流れる相電流i,i,iを復元する。電流復元部111は、負荷電流検出部40で検出された負荷電流Idcを、PWM信号生成部118で生成されたPWM信号Sm1~Sm6に基づいて定められるタイミングでサンプリングすることによって、相電流i,i,iを復元することができる。
 3相2相変換部112は、電流復元部111で復元された相電流i,i,iを、後述する電気位相演算部116で生成された電気位相θを用いて、γ軸電流である励磁電流iγ、およびδ軸電流であるトルク電流iδ、すなわちγδ軸の電流値に変換する。
 励磁電流指令値生成部113は、前述の回転座標系における励磁電流指令値iγ を生成する。具体的には、励磁電流指令値生成部113は、トルク電流iδに基づいて、モータ7を駆動するために最も効率が良くなる最適な励磁電流指令値iγ を求める。励磁電流指令値生成部113は、トルク電流iδに基づいて、モータ7の出力トルクTが規定された値以上または最大になる、すなわち電流値が規定された値以下または最小になる電流位相βとなる励磁電流指令値iγ を出力する。なお、ここでは、励磁電流指令値生成部113が、トルク電流iδに基づいて励磁電流指令値iγ を求めているが、一例であり、これに限定されない。励磁電流指令値生成部113は、励磁電流iγ、周波数指令値ω などに基づいて励磁電流指令値iγ を求めても、同様の効果を得ることができる。また、励磁電流指令値生成部113は、弱め磁束制御などによって励磁電流指令値iγ を決定してもよい。以降の説明において、励磁電流指令値をγ軸電流指令値と称することがある。
 電圧指令値演算部115は、負荷電流検出部40から取得した負荷電流Idcと、電源電流検出部50から取得した電源電流Iinと、運転制御部102から取得した周波数指令値ω と、3相2相変換部112から取得した励磁電流iγおよびトルク電流iδと、励磁電流指令値生成部113から取得した励磁電流指令値iγ とに基づいて、γ軸電圧指令値Vγ およびδ軸電圧指令値Vδ を生成する。さらに、電圧指令値演算部115は、γ軸電圧指令値Vγ と、δ軸電圧指令値Vδ と、励磁電流iγと、トルク電流iδとに基づいて、周波数推定値ωestを推定する。
 電気位相演算部116は、電圧指令値演算部115から取得した周波数推定値ωestを積分することで、電気位相θを演算する。
 2相3相変換部117は、電圧指令値演算部115から取得したγ軸電圧指令値Vγ およびδ軸電圧指令値Vδ 、すなわち2相座標系の電圧指令値を、電気位相演算部116から取得した電気位相θを用いて、3相座標系の出力電圧指令値である3相電圧指令値V ,V ,V に変換する。
 PWM信号生成部118は、2相3相変換部117から取得した3相電圧指令値V ,V ,V と、母線電圧検出部10で検出された母線電圧Vdcとを比較することによって、PWM信号Sm1~Sm6を生成する。なお、PWM信号生成部118は、PWM信号Sm1~Sm6を出力しないようにすることによって、モータ7を停止することも可能である。
 電圧指令値演算部115の構成について説明する。図6は、実施の形態1に係る制御装置100が備える電圧指令値演算部115の構成例を示すブロック図である。電圧指令値演算部115は、周波数推定部501と、分配比決定部502と、δ軸電流指令値生成部503と、減算部509,510と、γ軸電流制御部511と、δ軸電流制御部512と、を備える。
 周波数推定部501は、励磁電流iγと、トルク電流iδと、γ軸電圧指令値Vγ と、δ軸電圧指令値Vδ とに基づいて、モータ7に供給される電圧の周波数を推定し、周波数推定値ωestとして出力する。
 分配比決定部502は、周波数推定値ωest、電源電流Iin、周波数指令値ω 、励磁電流iγ、トルク電流iδ、γ軸電圧指令値Vγ 、およびδ軸電圧指令値Vδ のうち1つ以上を用いて、分配比Kmarginを決定して出力する。分配比Kmarginは、0以上1以下の変数である。
 δ軸電流指令値生成部503は、前述の回転座標系におけるトルク電流指令値を生成する。具体的には、δ軸電流指令値生成部503は、周波数指令値ω と周波数推定値ωestとの差分(ω -ωest)に対して、比例積分演算、すなわちPI(Proportional Integral)制御を行って、差分(ω -ωest)をゼロに近付ける中間トルク電流指令値iδ を求める。δ軸電流指令値生成部503は、このようにして中間トルク電流指令値iδ を生成することで、周波数推定値ωestを周波数指令値ω に一致させるための制御を行う。さらに、δ軸電流指令値生成部503は、中間トルク電流指令値iδ を全体のδ軸電流リミット値iδ_limを用いて制限し、定電流負荷制御用のδ軸電流指令値である第1のδ軸電流指令値iδ_spを生成する。さらに、δ軸電流指令値生成部503は、分配比Kmarginを用いて、振動抑制制御用のδ軸電流指令値である第1の補償値iδAVSを生成し、負荷電流制御用のδ軸電流指令値である第2の補償値iδlccを生成する。δ軸電流指令値生成部503は、第1のδ軸電流指令値iδ_sp、第1の補償値iδAVS、および第2の補償値iδlccを用いて、前述のトルク電流指令値として第2のδ軸電流指令値iδ ***を生成して出力する。
 減算部509は、励磁電流指令値iγ に対する励磁電流iγの差分(iγ -iγ)を算出する。減算部510は、第2のδ軸電流指令値iδ ***に対するトルク電流iδの差分(iδ ***-iδ)を算出する。
 γ軸電流制御部511は、減算部509で算出された差分(iγ -iγ)に対して比例積分演算を行って、差分(iγ -iγ)をゼロに近付けるγ軸電圧指令値Vγ を生成する。γ軸電流制御部511は、このようにしてγ軸電圧指令値Vγ を生成することで、励磁電流iγを励磁電流指令値iγ に一致させるための制御を行う。
 δ軸電流制御部512は、減算部510で算出された差分(iδ ***-iδ)に対して比例積分演算を行って、差分(iδ ***-iδ)をゼロに近付けるδ軸電圧指令値Vδ を生成する。δ軸電流制御部512は、このようにしてδ軸電圧指令値Vδ を生成することで、トルク電流iδを第2のδ軸電流指令値iδ ***に一致させるための制御を行う。
 δ軸電流指令値生成部503の構成について説明する。図7は、実施の形態1に係る電圧指令値演算部115が備えるδ軸電流指令値生成部503の構成例を示すブロック図である。δ軸電流指令値生成部503は、速度制御部710と、減算部721と、分配比乗算部722と、振動抑制制御部723と、減算部731と、負荷電流制御部732と、δ軸電流指令値演算部740と、を備える。速度制御部710は、減算部711と、比例制御部712と、積分制御部713と、加算部714と、制限部715と、を備える。制限部715は、記憶部716と、選択部717と、リミッタ718と、を備える。δ軸電流指令値演算部740は、加算部741,742を備える。
 減算部711は、周波数指令値ω に対する、周波数推定部501で推定された周波数推定値ωestの差分(ω -ωest)を算出する。比例制御部712は、減算部711から取得した、周波数指令値ω と周波数推定値ωestとの差分(ω -ωest)に対して比例制御を行い、比例項iδ_p を出力する。積分制御部713は、減算部711から取得した、周波数指令値ω と周波数推定値ωestとの差分(ω -ωest)に対して積分制御を行い、積分項iδ_i を出力する。加算部714は、比例制御部712から取得した比例項iδ_p と、積分制御部713から取得した積分項iδ_i とを加算して、中間トルク電流指令値iδ を生成する。
 記憶部716は、δ軸電流リミット値iδ_lim1,iδ_lim2を記憶している。すなわち、制限部715は、δ軸電流リミット値iδ_lim1,iδ_lim2を有している。δ軸電流リミット値iδ_lim1,iδ_lim2は、一方が式(1)で表されるδ軸電流リミット値であり、他方が式(2)で表されるδ軸電流リミット値である。選択部717は、記憶部716に記憶されているδ軸電流リミット値iδ_lim1,iδ_lim2のいずれかを選択し、δ軸電流リミット値iδ_limとして出力する。すなわち、選択部717は、式(6)による演算を行う。δ軸電流リミット値iδ_limは、第2のδ軸電流指令値iδ ***に対する電流リミット値である。リミッタ718は、中間トルク電流指令値iδ に対してδ軸電流リミット値iδ_limで制限したものを定電流負荷制御用のδ軸電流指令値である第1のδ軸電流指令値iδ_spとして出力する。なお、制限部715は、δ軸電流リミット値iδ_lim1,iδ_lim2について、自身で演算して求めたものを記憶部716に記憶させてもよいし、外部、例えば、運転制御部102から取得して記憶部716に記憶させてもよい。以降の説明において、δ軸電流リミット値iδ_limを第1の電流リミット値iδ_limと称することがある。このように、速度制御部710は、γ軸およびδ軸を有する回転座標系における定電流負荷制御用のδ軸電流指令値である第1のδ軸電流指令値iδ_spを生成する。
 減算部721は、前述の第1の電流リミット値iδ_limから、第1のδ軸電流指令値iδ_spの絶対値を減算し、差分であるδ軸電流マージンiδ_marginを生成する。δ軸電流マージンiδ_marginは、第1の電流リミット値iδ_limから定電流負荷制御で必要な第1のδ軸電流指令値iδ_spの電流分を差し引いた余りであって、振動抑制制御および負荷電流制御に対して分配可能な電流分である。なお、減算部721は、iδ_lim-|iδ_sp|が速度脈動、母線電圧脈動などの影響を受けるため、式(8)のようにローパスフィルタを用いて平滑化してδ軸電流マージンiδ_marginを演算してもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
 式(8)において、Tはフィルタ時定数であって遮断角周波数の逆数を示し、sはラプラス変換の変数を示す。
 分配比乗算部722は、式(9)に示すように、δ軸電流マージンiδ_marginと分配比Kmarginとを乗算し、振動抑制制御部723に対する、すなわち振動抑制制御用の電流リミット値である第2の電流リミット値iδlimAVSを生成する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000009
 分配比Kmarginは、δ軸電流マージンiδ_marginの分配比を示すものであって、前述のように分配比決定部502で決定される0以上1以下の変数である。すなわち、第2の電流リミット値iδlimAVSは、δ軸電流マージンiδ_marginと0以上1以下の分配比Kmarginとを乗算した値である。
 振動抑制制御部723は、周波数推定値ωestと、振動抑制制御に対する第2の電流リミット値iδlimAVSとを用いて、振動抑制制御用のδ軸電流指令値である第1の補償値IδAVSを生成する。なお、振動抑制制御部723は、周波数推定値ωestを用いることで、所望の周波数成分を対象にして振動抑制制御を行うことができるが、詳細については後述する実施の形態で説明する。このように、振動抑制制御部723は、第2のδ軸電流指令値iδ ***に対する第1の電流リミット値iδ_limと第1のδ軸電流指令値iδ_spとの差分であるδ軸電流マージンiδ_marginと、δ軸電流マージンiδ_marginの分配比Kmarginとを用いて設定される第2の電流リミット値iδlimAVSを用いて、振動抑制制御用のδ軸電流指令値である第1の補償値iδAVSを生成する。
 減算部731は、式(10)に示すように、減算部721から取得したδ軸電流マージンiδ_marginと振動抑制制御用のδ軸電流指令値である第1の補償値iδAVSとの差分を算出し、算出した差分を負荷電流制御部732に対する、すなわち負荷電流制御用の電流リミット値である第3の電流リミット値iδlimlccとして出力する。振動抑制制御部723が第2の電流リミット値iδlimAVSの範囲内で振動抑制制御を実施した場合、iδ_margin≧iδlimAVS≧iδAVSという数値の大小関係になる。振動抑制制御部723が第2の電流リミット値iδlimAVSを使い切らないケースもあるため、負荷電流制御用の電流リミット値である第3の電流リミット値iδlimlccは式(10)のように表される。第3の電流リミット値iδlimlccは、δ軸電流マージンiδ_marginから第1の補償値iδAVSを減算した値である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000010
 なお、振動抑制制御用のδ軸電流指令値である第1の補償値iδAVSは式(11)のように表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000011
 負荷電流制御部732は、負荷電流Idcと、第1のδ軸電流指令値iδ_spと、負荷電流制御用の電流リミット値である第3の電流リミット値iδlimlccとを用いて、負荷電流制御用のδ軸電流指令値である第2の補償値iδlccを生成する。具体的には、負荷電流制御部732は、式(12)のように、第2の補償値Iδlccを決定する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000012
 なお、負荷電流制御部732は、負荷電流Idcを用いることで、所望の周波数成分を対象にして負荷電流制御を行うことができるが、詳細については後述する実施の形態で説明する。このように、負荷電流制御部732は、δ軸電流マージンiδ_marginと第1の補償値iδAVSとを用いて設定される第3の電流リミット値iδlimlccを用いて、負荷電流制御用のδ軸電流指令値である第2の補償値iδlccを生成する。
 加算部741は、第1のδ軸電流指令値iδ_spと、振動抑制制御用のδ軸電流指令値である第1の補償値iδAVSとを加算する。加算部742は、加算部741の加算結果である第1のδ軸電流指令値iδ_sp+第1の補償値iδAVSと、負荷電流制御用のδ軸電流指令値である第2の補償値iδlccとを加算する。δ軸電流指令値演算部740は、加算部742の加算結果を第2のδ軸電流指令値iδ ***として出力する。このように、δ軸電流指令値演算部740は、第1のδ軸電流指令値iδ_sp、第1の補償値iδAVS、および第2の補償値iδlccを用いて第2のδ軸電流指令値iδ ***を生成する。
 電力変換装置200において、制御装置100は、モータ7の運転状態などに応じて適切な分配比Kmarginを設定することで、速度指令に追従しつつ、すなわち定電流負荷制御を優先しつつ、振動抑制制御および負荷電流制御を適切に行うことができる。
 なお、制御装置100は、図7の例では、分配比Kmarginを用いて振動抑制制御用の第2の電流リミット値iδlimAVSを生成し、δ軸電流マージンiδ_marginと振動抑制制御用の第1の補償値iδAVSとの差分から負荷電流制御用の第3の電流リミット値iδlimlccを生成していたが、これに限定されない。制御装置100は、図7において振動抑制制御部723および負荷電流制御部732の配置を入れ替え、分配比Kmarginを用いて負荷電流制御用の第3の電流リミット値iδlimlccを生成し、δ軸電流マージンiδ_marginと負荷電流制御用の第2の補償値iδlccとの差分から振動抑制制御用の第2の電流リミット値iδlimAVSを生成してもよい。
 図7の例では、分配比乗算部722は、δ軸電流マージンiδ_marginと分配比Kmarginとを乗算し、振動抑制制御用の第2の電流リミット値iδlimAVSを生成する。この場合、第2の電流リミット値iδlimAVSは、δ軸電流マージンiδ_marginと0以上1以下の分配比Kmarginとを乗算した値である。負荷電流制御用の第3の電流リミット値iδlimlccは、δ軸電流マージンiδ_marginから第1の補償値iδAVSを減算した値である。負荷電流制御部732は、第3の電流リミット値iδlimlccが第1のδ軸電流指令値iδ_spの絶対値以下の場合、第2の補償値iδlccとして第3の電流リミット値iδlimlccを選択する。また、負荷電流制御部732は、第3の電流リミット値iδlimlccが第1のδ軸電流指令値iδ_spの絶対値より大きい場合、第2の補償値iδlccとして第1のδ軸電流指令値iδ_spの絶対値を選択する。
 一方、図7に対して振動抑制制御部723および負荷電流制御部732の配置を入れ替えた例では、分配比乗算部722は、δ軸電流マージンiδ_marginと分配比Kmarginとを乗算し、負荷電流制御用の第3の電流リミット値iδlimlccを生成する。この場合、第3の電流リミット値iδlimlccは、δ軸電流マージンiδ_marginと0以上1以下の分配比Kmarginとを乗算した値である。第2の電流リミット値iδlimAVSは、δ軸電流マージンiδ_marginから第2の補償値iδlccを減算した値である。振動抑制制御部723は、第2の電流リミット値iδlimAVSが第1のδ軸電流指令値iδ_spの絶対値以下の場合、第1の補償値iδAVSとして第2の電流リミット値iδlimAVSを選択する。また、振動抑制制御部723は、第2の電流リミット値iδlimAVSが第1のδ軸電流指令値iδ_spの絶対値より大きい場合、第1の補償値iδAVSとして第1のδ軸電流指令値iδ_spの絶対値を選択する。
 制御装置100の動作を、フローチャートを用いて説明する。図8は、実施の形態1に係る電力変換装置200が備える制御装置100の動作を示すフローチャートである。制御装置100において、速度制御部710は、第1の電流リミット値iδ_limを用いて、定電流負荷制御用の第1のδ軸電流指令値iδ_spを生成する(ステップS1)。減算部721は、第1の電流リミット値iδ_limと第1のδ軸電流指令値iδ_spの絶対値との差分であるδ軸電流マージンiδ_marginを生成する(ステップS2)。分配比乗算部722は、δ軸電流マージンiδ_marginと分配比Kmarginとを乗算し、振動抑制制御用の第2の電流リミット値iδlimAVSを生成する(ステップS3)。振動抑制制御部723は、振動抑制制御用の第2の電流リミット値iδlimAVSの範囲内で振動抑制制御を実施し、振動抑制制御用の第1の補償値iδAVSを生成する(ステップS4)。
 減算部731は、δ軸電流マージンiδ_marginと振動抑制制御用の第1の補償値iδAVSとの差分である負荷電流制御用の第3の電流リミット値iδlimlccを生成する(ステップS5)。負荷電流制御部732は、負荷電流制御用の第3の電流リミット値iδlimlccを用いて、負荷電流制御用の第2の補償値iδlccを生成する(ステップS6)。δ軸電流指令値演算部740は、第1のδ軸電流指令値iδ_sp、振動抑制制御用の第1の補償値iδAVS、および負荷電流制御用の第2の補償値iδlccを加算して、第2のδ軸電流指令値iδ ***を生成する(ステップS7)。
 つづいて、電力変換装置200が備える制御装置100のハードウェア構成について説明する。図9は、実施の形態1に係る電力変換装置200が備える制御装置100を実現するハードウェア構成の一例を示す図である。制御装置100は、プロセッサ91およびメモリ92により実現される。
 プロセッサ91は、CPU(Central Processing Unit、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、プロセッサ、DSP(Digital Signal Processor)ともいう)、またはシステムLSI(Large Scale Integration)である。メモリ92は、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、フラッシュメモリー、EPROM(Erasable Programmable Read Only Memory)、EEPROM(登録商標)(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)といった不揮発性または揮発性の半導体メモリを例示できる。またメモリ92は、これらに限定されず、磁気ディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、またはDVD(Digital Versatile Disc)でもよい。
 以上説明したように、本実施の形態によれば、電力変換装置200において、制御装置100は、全体のδ軸電流リミット値である第1の電流リミット値iδ_limから定電流負荷制御で使用する第1のδ軸電流指令値iδ_spの値を引いた範囲内で、振動抑制制御および負荷電流制御の各制御に対するδ軸電流の分配比Kmarginに応じて、振動抑制制御および負荷電流制御に対する各電流リミット値を設定し、振動抑制制御および負荷電流制御の各制御を行うこととした。これにより、電力変換装置200は、電源電流Iinの波形のアンバランスによる電源高調波の発生を抑制することができる。また、電力変換装置200は、モータ7の回転速度を制御する定電流負荷制御を優先して行いつつ、モータ7の振動を低減する振動抑制制御、および平滑コンデンサ5の出力電流である負荷電流Idcを所望の値に近付けるように制御する負荷電流制御を、振動抑制制御および負荷電流制御に対するδ軸電流の分配比Kmarginに応じて行うことができる。
 なお、電力変換装置200において、制御装置100は、有効電流であるδ軸電流の代わりに無効電流であるγ軸電流を用い、モータ7の巻線抵抗による有効電力の変化を利用して、インバータ30に流入される直流電流である負荷電流Idcが規定された値、すなわち一定の値に近づくよう制御することで、本実施の形態と同様の効果を得ることができる。以降の実施の形態についても同様である。
実施の形態2.
 電力変換装置200において、電源電流Iinの波形のアンバランスによって発生する電源高調波の周波数は、一定の周波数ではなく、商用電源1の電源周波数、モータ7の回転速度に基づく運転周波数、すなわち機械周波数などによって変化する。また、複数の次数において電源高調波が発生することも想定される。実施の形態2では、電力変換装置200の制御装置100が、特定の周波数を対象にして振動抑制制御および負荷電流制御を行う場合について説明する。
 実施の形態2において、電力変換装置200の構成は、図1に示す実施の形態1のときの電力変換装置200の構成と同様である。まず、制御装置100の負荷電流制御部732が制御対象とする負荷電流Idcについて説明する。Pmotorをモータ7が消費する電力、vγをγ軸電圧、iγをγ軸電流、vδをδ軸電圧、iδをδ軸電流、Rをモータ7の相抵抗、ωを電気角周波数、Lδをモータ7のδ軸インダクタンス、Lγをモータ7のγ軸インダクタンス、φを誘起電圧定数、Pdcをインバータ30よりも母線側の電力、Vdcを補選電圧とすると、式(13)から式(15)の関係が成り立つ。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000013
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000014
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000015
 ここでは、式(13)において、励磁電流iγおよびトルク電流iδが含まれるが、トルクへの寄与度は励磁電流iγよりもトルク電流iδの方が大きいため、励磁電流iγの影響は小さいと考えて、リラクタンストルクの項を無視することで式(14)が得られる。また、式(14)において、PmotorをPdcで近似することで式(15)が得られる。
 圧縮機8がシングルロータリ圧縮機、スクロール圧縮機などのような機械角の1周期中に1回負荷トルク脈動が起きるようなモータ負荷の場合、負荷電流Idcの最も支配的な周波数成分はモータ7の運転周波数である機械周波数の1倍成分である。以降では、記載を簡潔にするため、機械周波数のn倍成分を機械nfと記載する。例えば、機械周波数の1倍成分は機械1fとなる。なお、nは1以上の整数である。負荷電流Idcにおいて、機械1fほど支配的ではないが、成分が出る周波数は式(16)で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000016
 式(16)において、電源周波数は商用電源1の電源周波数であり、一般的には50Hzまたは60Hzである。mは電源周波数の整数倍の成分を表すためのものであり、1以上の整数である。以降では、記載を簡潔にするため、電源周波数のm倍成分を電源mfと記載する。例えば、電源周波数の1倍成分は電源1fとなる。一般的には母線電圧Vdcの支配的な成分は電源周波数×2の成分であるため、機械1fを除くと、負荷電流Idcにおいて大きい成分は、具体的には、m=0かつn=2のときの|機械2f|、m=2かつn=1のときの|電源2f-機械1f|、およびm=2かつn=2のときの|電源2f-機械2f|となる。なお、制御装置100は、商用電源1の電源周波数について、電源電流検出部50から取得した電源電流Iinの値から把握してもよいし、負荷電流検出部40から取得した負荷電流Idcの値およびインバータ30に対する制御内容から把握してもよいし、接続される商用電源1が固定の場合は予め商用電源1の電源周波数の情報を保持していてもよい。また、制御装置100は、モータ7の運転周波数である機械周波数について、インバータ30に対する制御内容から把握することが可能である。
 電源電流Iinの電源高調波の発生に寄与する、すなわち影響が大きいものは、負荷電流Idcにおいて、負荷電流Idcの絶対値が大きい場合、および負荷電流Idcで支配的な周波数が低い場合である。負荷電流Idcで支配的な周波数が低いほど、電源電流Iinを波形で表したときの正側の波形および負側の波形がアンバランスになって電源高調波が発生しやすくなる。例えば、電源周波数よりも機械周波数の方が小さい場合である。そのため、負荷電流制御部732は、モータ7の回転数に応じて制御対象、すなわち補償する周波数成分を変更してもよい。
 負荷電流Idcで支配的な周波数のうち、機械2fはモータ7の回転数が高くなると大きくなり、|電源2f-機械1f|はモータ7の回転数が高くなると小さくなる。負荷電流制御部732は、例えば、モータ7の回転数が低い、すなわちモータ7の回転速度が低速の場合、機械1f、機械2fなどを対象にして負荷電流制御を行い、モータ7の回転数が高い、すなわちモータ7の回転速度が高速の場合、機械1f、|電源2f-機械1f|などを対象にして負荷電流制御を行う。負荷電流制御部732は、モータ7の回転速度が高速か低速かについては閾値を用いて判定してもよい。例えば、機械2fと|電源2f-機械1f|との関係を見ると、電源周波数=50Hzの場合、機械周波数が33rpsから34rpsになると、機械2fと|電源2f-機械1f|との大小関係が逆転する。そのため、負荷電流制御部732は、機械2fと|電源2f-機械1f|との大小関係が逆転するときの機械周波数を閾値として、モータ7の回転速度が高速か低速かを判定することができる。なお、制御装置100は、モータ7の回転速度が高速か低速かの判定について、負荷電流制御部732だけが行うのではなく、負荷電流制御部732とともに、速度制御部710、振動抑制制御部723などが連携して行ってもよい。
 制御装置100において、振動抑制制御部723は、圧縮機8がシングルロータリ圧縮機、スクロール圧縮機などのような機械角の1周期中に1回負荷トルク脈動が起きるようなモータ負荷の場合、振動抑制制御として機械1f成分の補償を行うことが理想的である。しかしながら、振動抑制制御と負荷電流制御とはトレードオフの関係にある。例えば、振動抑制制御部723が機械1f成分を対象にして振動抑制制御を行うと、負荷電流Idcが機械1fで脈動する。制御装置100は、振動抑制制御部723の機械1fに対する振動抑制制御、および負荷電流制御部732の機械1fに対する負荷電流制御を同時に行うことができない。
 そのため、制御装置100は、振動抑制制御部723の振動抑制制御および負荷電流制御部732の負荷電流制御を同時に行う場合、各制御において異なる周波数を対象にする。例えば、制御装置100は、モータ7の回転速度が低速の場合、振動抑制制御部723の振動抑制制御として機械1fを対象とし、負荷電流制御部732の負荷電流制御として機械2fを対象とする。制御装置100は、モータ7の回転速度が高速の場合、振動抑制制御部723の振動抑制制御として機械1fを対象とし、負荷電流制御部732の負荷電流制御として|電源2f-機械1f|を対象とする。
 実施の形態2における振動抑制制御部723の具体的な構成について説明する。図10は、実施の形態2に係る電力変換装置200の制御装置100が備える振動抑制制御部723の構成例を示すブロック図である。振動抑制制御部723は、演算部550と、余弦演算部551と、正弦演算部552と、乗算部553,554と、ローパスフィルタ555,556と、減算部557,558と、周波数制御部559,560と、乗算部561,562と、加算部563と、を備える。
 演算部550は、周波数推定値ωestを積分し、極対数Pで除算することによってモータ7の回転位置を示す機械角位相θmnを算出する。余弦演算部551は、機械角位相θmnに基づいて、余弦cosθmnを算出する。正弦演算部552は、機械角位相θmnに基づいて、正弦sinθmnを算出する。
 乗算部553は、周波数推定値ωestに余弦cosθmnを乗算し、周波数推定値ωestの余弦成分ωest・cosθmnを算出する。乗算部554は、周波数推定値ωestに正弦sinθmnを乗算し、周波数推定値ωestの正弦成分ωest・sinθmnを算出する。乗算部553,554で算出される余弦成分ωest・cosθmnおよび正弦成分ωest・sinθmnには、周波数がωmnである脈動成分の他、周波数がωmnより高い周波数の脈動成分、すなわち高調波成分が含まれている。
 ローパスフィルタ555,556は、伝達関数が1/(1+s・T)で表される一次遅れフィルタである。ここで、sはラプラス演算子である。Tは時定数であり、周波数ωmnよりも高い周波数の脈動成分を除去するように定められる。なお、「除去」には、脈動成分の一部が減衰、すなわち低減される場合が含まれるものとする。時定数Tについては、速度指令に基づいて運転制御部102で設定され、運転制御部102がローパスフィルタ555,556に通知してもよいし、ローパスフィルタ555,556が保持していてもよい。ローパスフィルタ555,556については、一次遅れフィルタは一例であって、移動平均フィルタなどであってもよいし、高周波側の脈動成分を除去できればフィルタの種類は限定されない。
 ローパスフィルタ555は、余弦成分ωest・cosθmnに対してローパスフィルタリングを行なって、周波数ωmnよりも高い周波数の脈動成分を除去し、低周波数成分ωest_cosを出力する。低周波数成分ωest_cosは、周波数推定値ωestの脈動成分のうち、周波数がωmnである余弦成分を表す直流量である。
 ローパスフィルタ556は、正弦成分ωest・sinθmnに対してローパスフィルタリングを行なって、周波数ωmnよりも高い周波数の脈動成分を除去し、低周波数成分ωest_sinを出力する。低周波数成分ωest_sinは、周波数推定値ωestの脈動成分のうち、周波数がωmnである正弦成分を表す直流量である。
 減算部557は、ローパスフィルタ555から出力された低周波数成分ωest_cosと0との差分(ωest_cos-0)を算出する。減算部558は、ローパスフィルタ556から出力された低周波数成分ωest_sinと0との差分(ωest_sin-0)を算出する。
 周波数制御部559は、減算部557で算出された差分(ωest_cos-0)に対して比例積分演算を行って、差分(ωest_cos-0)をゼロに近付ける電流指令値の余弦成分iδAVS_cosを算出する。周波数制御部559は、このようにして余弦成分iδAVS_cosを生成することで、低周波数成分ωest_cosを0に一致させるための制御を行う。
 周波数制御部560は、減算部558で算出された差分(ωest_sin-0)に対して比例積分演算を行って、差分(ωest_sin-0)をゼロに近付ける電流指令値の正弦成分iδAVS_sinを算出する。周波数制御部560は、このようにして正弦成分iδAVS_sinを生成することで、低周波数成分ωest_sinを0に一致させるための制御を行う。
 乗算部561は、周波数制御部559から出力された余弦成分iδAVS_cosに余弦cosθmnを乗算してiδAVS_cos・cosθmnを生成する。iδAVS_cos・cosθmnは、周波数n・ωestを持つ交流成分である。
 乗算部562は、周波数制御部560から出力された正弦成分iδAVS_sinに正弦sinθmnを乗算してiδAVS_sin・sinθmnを生成する。iδAVS_sin・sinθmnは、周波数n・ωestを持つ交流成分である。
 加算部563は、乗算部561から出力されたiδAVS_cos・cosθmnと、乗算部562から出力されたiδAVS_sin・sinθmnとの和を求める。振動抑制制御部723は、加算部563で求められたものを、振動抑制制御用のδ軸電流指令値である第1の補償値iδAVSとして出力する。なお、振動抑制制御部723は、加算部563で求められた第1の補償値iδAVSが振動抑制制御に対する第2の電流リミット値iδlimAVSよりも大きい場合、第1の補償値iδAVSを振動抑制制御に対する第2の電流リミット値iδlimAVS以下にして出力する。
 実施の形態2における負荷電流制御部732の具体的な構成について説明する。図11は、実施の形態2に係る電力変換装置200の制御装置100が備える負荷電流制御部732の構成例を示す第1のブロック図である。負荷電流制御部732は、乗算部581,582と、ローパスフィルタ583,584と、減算部585,586よ、積分制御部587,588と、乗算部589,590と、加算部591と、を備える。
 乗算部581は、負荷電流Idcに制御対象となる周波数成分θの余弦cosθを乗算する。乗算部582は、負荷電流Idcに制御対象となる周波数成分θの正弦sinθを乗算する。ローパスフィルタ583は、乗算部581で得られた演算値から交流成分を除去し、直流成分を抽出する。ローパスフィルタ584は、乗算部582で得られた演算値から交流成分を除去し、直流成分を抽出する。減算部585は、ローパスフィルタ583で得られた直流成分が0になるように直流成分と0との差分を算出する。減算部586は、ローパスフィルタ584で得られた直流成分が0になるように直流成分と0との差分を算出する。
 積分制御部587は、減算部585で得られた差分に対して積分制御を行う。積分制御部588は、減算部586で得られた差分に対して積分制御を行う。乗算部589は、積分制御部587で得られた値に周波数成分θの余弦cosθを乗算し、直流成分を交流成分に戻す。乗算部590は、積分制御部588で得られた値に周波数成分θの正弦sinθを乗算し、直流成分を交流成分に戻す。加算部591は、乗算部589,590で得られた値を加算して、第2の補償値iδlccとして出力する。なお、負荷電流制御部732は、加算部591で求められた第2の補償値iδlccが負荷電流制御に対する第3の電流リミット値iδlimlccよりも大きい場合、第2の補償値iδlccを負荷電流制御に対する第3の電流リミット値iδlimlcc以下にして出力する。
 負荷電流制御部732は、複数の周波数を対象にして負荷電流制御を行うことも可能である。図12は、実施の形態2に係る電力変換装置200の制御装置100が備える負荷電流制御部732の構成例を示す第2のブロック図である。負荷電流制御部732は、負荷電流制御で対象とする周波数ごとに、乗算部581,582と、ローパスフィルタ583,584と、減算部585,586よ、積分制御部587,588と、乗算部589,590と、加算部591と、を備える。各構成の動作は前述の通りである。また、負荷電流制御部732は、負荷電流制御で対象とする周波数の個数よりも1つ少ない加算部592を備える。加算部592は、2つの加算部591で得られた値、または加算部591,592で得られた値を加算する。
 以上説明したように、本実施の形態によれば、電力変換装置200において、制御装置100は、振動抑制制御部723の振動抑制制御、および負荷電流制御部732の負荷電流制御について、モータ7の回転速度などに応じて制御対象の周波数を適宜変更することとした。これにより、電力変換装置200は、効率良く、電源電流Iinの波形のアンバランスによる電源高調波の発生を抑制することができる。
実施の形態3.
 電力変換装置200において制御装置100は、振動抑制制御部723および負荷電流制御部732に使用するδ軸電流の分配比Kmarginを設定し、制御の優先順位を決定する。前述のように、制御装置100は、振動抑制制御部723および負荷電流制御部732の制御について、速度制御部710の定電流負荷制御に必要なδ軸電流を確保したうえで、δ軸電流を通流可能な範囲で脈動させて行う。このように、制御装置100は、振動抑制制御部723および負荷電流制御部732で使用可能なδ軸電流は制限されるため、モータ7の動作点などに応じて、振動抑制制御および負荷電流制御のどちらを優先するのか決定する。実施の形態3では、モータ7の回転速度に応じて分配比Kmarginを設定する場合について説明する。
 実施の形態3において、制御装置100の分配比決定部502は、モータ7の回転速度に応じた分配比Kmarginを選択して出力する。図13は、実施の形態3に係る電力変換装置200の制御装置100が備える分配比決定部502の構成例を示すブロック図である。分配比決定部502は、設定部601を備える。図14は、実施の形態3に係る分配比決定部502の設定部601が有するモータ7の回転速度と分配比Kmarginとの関係を示す関係式の例を示す図である。設定部601は、周波数指令値ω を取得し、周波数指令値ω をモータ7の回転速度とみなして、図14に示す関係式に従って、モータ7の回転速度に応じた分配比Kmarginを選択して出力する。電力変換装置200は、モータ7の回転速度が低速の領域では速度変動に起因する圧縮機8の振動が顕著に発生するため、振動抑制制御を優先させる必要がある。そのため、設定部601は、モータ7の回転速度が低速の領域では負荷電流制御よりも振動抑制制御を優先させるため、分配比Kmarginの値を大きく設定する。また、設定部601は、モータ7の回転速度が高速の領域では振動抑制制御よりも負荷電流制御を優先させるため、分配比Kmarginの値を小さく設定する。設定部601は、振動抑制制御および負荷電流制御のどちらを優先するのかについて、図14では図示していないが回転速度に閾値を設けて判定してもよい。
 このように、制御装置100において、分配比決定部502は、モータ7の回転速度に応じて分配比Kmarginを決定する。制御装置100において、分配比決定部502は、モータ7の回転速度が閾値である規定された回転速度以下の場合、負荷電流制御よりも振動抑制制御を優先するように分配比Kmarginを決定し、モータ7の回転速度が閾値である規定された回転速度より大きい場合、振動抑制制御よりも負荷電流制御を優先するように分配比Kmarginを決定する。
 なお、設定部601は、分配比Kmarginの値について、モータ7の回転速度に応じて、図14に示す実線のように分配比Kmarginの値を設定してもよいし、図14に示す破線のように分配比Kmarginの値を設定してもよい。
 設定部601は、図13の例では、モータ7の回転速度として周波数指令値ω を用いていたが、一例であり、これに限定されない。設定部601は、モータ7の回転速度として周波数推定値ωestを用いてもよい。
 以上説明したように、本実施の形態によれば、電力変換装置200において、制御装置100の分配比決定部502は、モータ7の回転速度に応じて予め振動抑制制御および負荷電流制御に用いるδ軸電流の分配比を定めておくことで、振動抑制制御を優先しつつ、負荷電流制御を実施することができる。
実施の形態4.
 実施の形態4では、圧縮機8の振動レベルに応じて分配比Kmarginを設定する場合について説明する。
 実施の形態4において、制御装置100の分配比決定部502は、圧縮機8の振動レベルに応じた分配比Kmarginを選択して出力する。図15は、実施の形態4に係る電力変換装置200の制御装置100が備える分配比決定部502の構成例を示すブロック図である。分配比決定部502は、設定部602を備える。図16は、実施の形態4に係る分配比決定部502の設定部602が有する圧縮機8の振動レベルと分配比Kmarginとの関係を示す関係式の例を示す図である。設定部602は、周波数推定値ωestを取得し、周波数推定値ωestで示されるモータ7の回転速度の脈動から圧縮機8の振動レベルを推定し、図16に示す関係式に従って、圧縮機8の振動レベルに応じた分配比Kmarginを選択して出力する。設定部602は、圧縮機8の振動レベルが閾値以下の領域では電源高調波の発生の抑制を優先、すなわち振動抑制制御よりも負荷電流制御を優先させるように分配比Kmarginの値を設定する。設定部602は、圧縮機8の振動レベルの増加に応じて分配比Kmarginの値を大きくすることで、振動抑制制御に分配するδ軸電流を増やし、圧縮機8の振動および破損による騒音を防ぐ。設定部602は、圧縮機8の振動レベルが閾値を超えた領域では振動の抑制を優先、すなわち負荷電流制御よりも振動抑制制御を優先させるように分配比Kmarginの値を設定する。
 このように、制御装置100において、分配比決定部502は、モータ7によって駆動される圧縮機8の振動レベルに応じて分配比Kmarginを決定する。制御装置100において、分配比決定部502は、圧縮機8の振動が規定された振動レベルを超えた場合、負荷電流制御よりも振動抑制制御を優先するように分配比Kmarginを決定し、圧縮機8の振動が規定された振動レベル以下の場合、振動抑制制御よりも負荷電流制御を優先するように分配比Kmarginを決定する。
 上記の例では、設定部602が周波数推定値ωestの脈動から圧縮機8の振動レベルを推定していたが、設定部602が圧縮機8の振動レベルの情報を取得する方法はこれに限定されない。設定部602は、圧縮機8が備える振動検出部から圧縮機8の振動レベルの情報を取得してもよい。図17は、実施の形態4に係る電力変換装置200に接続される圧縮機8の構成例を示す図である。図17に示すように、圧縮機8は、冷媒吸入部81および冷媒吐出部82を有し、さらに振動検出部83が設置されている。振動検出部83は、例えば、加速度センサである。振動検出部83は、圧縮機8の振動レベルを検出し、圧縮機8の振動レベルの情報を分配比決定部502に出力する。分配比決定部502は、振動検出部83から、圧縮機8の振動レベルの情報を取得する。
 制御装置100において、分配比決定部502の設定部602は、周波数推定値ωestで示されるモータ7の回転速度の脈動から圧縮機8の振動レベルを推定してもよいし、圧縮機8の振動レベルを検出する振動検出部83から圧縮機8の振動レベルの情報を取得してもよい。
 以上説明したように、本実施の形態によれば、電力変換装置200において、制御装置100の分配比決定部502は、圧縮機8の振動レベルに応じて予め振動抑制制御および負荷電流制御に用いるδ軸電流の分配比を定めておくことで、振動抑制制御を優先しつつ、負荷電流制御を実施することができる。
実施の形態5.
 実施の形態5では、電力変換装置200における電源高調波規格値裕度に応じて分配比Kmarginを設定する場合について説明する。
 実施の形態5において、電力変換装置200の構成は、図1に示す実施の形態1のときの電力変換装置200の構成と同様である。図18は、実施の形態5に係る電力変換装置200の制御装置100が備える分配比決定部502の構成例を示すブロック図である。分配比決定部502は、電源高調波規格値計算部603と、次数成分演算部604と、電源高調波規格値裕度計算部605と、設定部606と、を備える。
 電源高調波規格値計算部603は、電源高調波において各次数に対する電源高調波規格値を計算する。図19は、実施の形態5に係る電力変換装置200の制御装置100が備える電源高調波規格値計算部603の構成例を示すブロック図である。電源高調波規格値計算部603は、電力計算部611と、電力乗算部612と、限度値換算部613と、係数乗算部614と、を備える。
 電力計算部611は、γ軸電圧指令値Vγ 、δ軸電圧指令値Vδ 、励磁電流iγ、およびトルク電流iδを用いて、γ軸電圧指令値Vγ ×励磁電流iγ+δ軸電圧指令値Vδ ×トルク電流iδの計算式で電力Wを計算する。
 電力乗算部612は、電力Wから規定された600ワットを超える電力を(W-600)として算出し、算出した値を次数ごとに規定されている最大許容高調波電流の第2項に乗算する。600ワットは、JIS(Japanese Industrial Standards) C 61000-3-2で規定された値である。図19の例では「1.08+0.00033」は電源高調波の次数が2のときの最大許容高調波電流であるので、電力乗算部612は、「1.08+0.00033(W-600)」のように計算する。電力乗算部612は、電源高調波の他の次数についても同様の計算を行う。
 限度値換算部613は、電力乗算部612で得られた各次数の値に対して(230/電源電圧)を乗算し、各次数についての限度値を計算する。なお、230は、前述のJIS C 61000-3-2で規定された、電源が単相の場合の値である。電源電圧は、一般的な使用環境であれば100Vまたは200Vとなる。
 係数乗算部614は、限度値換算部613で得られた各次数についての限度値に対してマージンを設定するため、0<K≦1の係数Kを乗算し、電源高調波において各次数に対する電源高調波規格値を得る。例えば、k=0.5の場合は電源高調波規格値に対して50%のマージンを持たせる場合であり、k=1の場合は電源高調波規格値に対してマージンを持たせない場合である。
 図18の説明に戻る。次数成分演算部604は、電源電流Iinを用いて、電源高調波の各次数成分を演算する。図20は、実施の形態5に係る電力変換装置200の制御装置100が備える次数成分演算部604の構成例を示すブロック図である。次数成分演算部604は、乗算部621,622と、ローパスフィルタ623,624と、ピーク値演算部625と、実効値演算部626と、2乗部627と、除算部628,629と、加算部630と、1/2乗部631と、を備える。ここで、次数成分演算部604は、電源高調波の各次数について、整数値のみを対象とせず、前後の次数と連携することで全ての範囲を対象とする。次数成分演算部604は、例えは、2次を対象にする場合は1.5~2.5次を対象とし、3次を対象にする場合は2.5~3.5次を対象とする。具体的には、商用電源1の電源周波数が50Hzの場合、次数成分演算部604は、次数が2次の場合、75Hzから125Hzの範囲において5Hz単位で演算を行う。そのため、次数成分演算部604は、乗算部621,622、ローパスフィルタ623,624、ピーク値演算部625、および実効値演算部626を、対象の次数分×各次数での演算対象の周波数成分の数分備える。
 乗算部621は、電源電流Iinに演算対象となる周波数成分θの余弦cosθを乗算する。乗算部622は、電源電流Iinに演算対象となる周波数成分θの正弦sinθを乗算する。ローパスフィルタ623は、乗算部621で得られた演算値から交流成分を除去し、直流成分を抽出する。ローパスフィルタ624は、乗算部622で得られた演算値から交流成分を除去し、直流成分を抽出する。ピーク値演算部625は、ローパスフィルタ623から取得したIin_cosxおよびローパスフィルタ624から取得したIin_sinxを用いて、演算対象となる周波数成分θのピーク値を演算する。実効値演算部626は、ピーク値演算部625で得られた演算対象となる周波数成分θのピーク値を√(2)で除算することで、演算対象となる周波数成分θの実効値を演算する。なお、√(2)は2の平方根を表している。
 2乗部627は、演算対象の次数の各周波数で演算された実効値を2乗する。なお、図20では、周波数成分のうち、最小周波数を(n-1).5次と記載し、0.1次ずつ大きくして、最大周波数をn.5次と記載している。例えば、次数が2のとき、最小周波数は1.5次となり、最大周波数は2.5次となる。ここで、各次数で演算される対象の周波数成分のうち、最小周波数は1つ下の次数の最大周波数と同一となり、最大周波数は1つ上の次数の最小周波数と同一となる。除算部628は、重複する部分の影響を排除するため、2乗部627で得られた最小周波数の実効値の2乗値を1/2にする。除算部629は、重複する部分の影響を排除するため、2乗部627で得られた最大周波数の実効値の2乗値を1/2にする。加算部630は、演算対象の次数の各周波数で演算された実効値を2乗した値、または2乗した値を1/2にした値を加算して合計値を求める。1/2乗部631は、加算部630で得られた合計値の平方根を取って演算対象の次数成分の大きさを求める。次数成分演算部604は、同様の演算を次数分行う。
 図18の説明に戻る。電源高調波規格値裕度計算部605は、電源高調波規格値裕度を計算する。具体的には、電源高調波規格値裕度計算部605は、各次数について、電源高調波規格値計算部603で演算された電源高調波規格値と、次数成分演算部604で演算された電源高調波の次数成分との差分を計算する。電源高調波規格値裕度計算部605は、計算した差分を電源高調波規格値裕度として設定部606に出力する。
 設定部606は、図21に示す関係式に従って、電源高調波規格値裕度計算部605から取得した電源高調波規格値裕度に応じた分配比Kmarginを選択して出力する。図21は、実施の形態5に係る分配比決定部502の設定部606が有する電源高調波規格値裕度と分配比Kmarginとの関係を示す関係式の例を示す図である。設定部606は、電源高調波規格値裕度が閾値以下の領域では電源高調波の発生の抑制を優先、すなわち振動抑制制御よりも負荷電流制御を優先させるように分配比Kmarginの値を設定する。設定部606は、電源高調波規格値裕度の増加に応じて分配比Kmarginの値を大きくすることで、振動抑制制御に分配するδ軸電流を増やす。設定部606は、電源高調波規格値裕度が閾値を超えた領域では振動の抑制を優先、すなわち負荷電流制御よりも振動抑制制御を優先させるように分配比Kmarginの値を設定する。
 ここで、設定部606は、電源高調波規格値裕度計算部605から各次数についての電源高調波規格値裕度を取得するので、実際に使用する電源高調波規格値裕度として、取得した複数の電源高調波規格値裕度の平均値を演算して用いてもよいし、最大値を用いてもよいし、最小値を用いてもよい。なお、電源高調波規格値裕度計算部605が、複数の電源高調波規格値裕度の平均値の演算、または最大値の選択、または最小値の選択を行って、設定部606に対して実際に使用する1つの電源高調波規格値裕度を出力するようにしてもよい。
 このように、制御装置100において、分配比決定部502は、電源高調波規格値裕度に応じて分配比Kmarginを決定する。制御装置100において、分配比決定部502は、電源高調波規格値裕度が閾値を超えた場合、負荷電流制御よりも振動抑制制御を優先するように分配比Kmarginを決定し、電源高調波規格値裕度が閾値を下回る場合、振動抑制制御よりも負荷電流制御を優先するように分配比Kmarginを決定する。
 制御装置100において、分配比決定部502は、前述のように、商用電源1からの電源電流Iinの電流値を用いて電源高調波規格値裕度を演算により求めることができるが、これに限定されない。電力変換装置200に電源高調波規格値裕度を計測可能な計測機器が接続されている場合、分配比決定部502は、計測機器から電源高調波規格値裕度の情報を取得してもよい。この場合、分配比決定部502は、図21に示す電源高調波規格値裕度と分配比Kmarginとの関係を示す関係式の情報を有していればよいので、実施の形態3または4の場合の構成と同様で構わない。
 以上説明したように、本実施の形態によれば、電力変換装置200において、制御装置100の分配比決定部502は、電源高調波規格値裕度に応じて予め振動抑制制御および負荷電流制御に用いるδ軸電流の分配比を定めておくことで、振動抑制制御を優先しつつ、負荷電流制御を実施することができる。
実施の形態6.
 実施の形態6では、電力変換装置200の効率に応じて分配比Kmarginを設定する場合について説明する。
 実施の形態6において、電力変換装置200の構成は、図1に示す実施の形態1のときの電力変換装置200の構成と同様である。電力変換装置200において、負荷電流制御は、振動抑制制御と比較して、インバータ30、モータ7、図示しないコンバータなどの機器で発生する損失の全てにおいて優位である。そのため、制御装置100において、分配比決定部502は、効率が求められる運転条件においては負荷電流制御を優先するように分配比Kmarginを決定する。この場合においても、電力変換装置200は、実施の形態3から実施の形態5までの場合と同様の効果を得ることができる。
 なお、制御装置100は、実施の形態3から本実施の形態である実施の形態6で説明した各方法を組み合わせて分配比Kmarginを決定してもよい。制御装置100は、モータ7の回転速度、圧縮機8の振動レベル、電源高調波規格値裕度、および効率を用いた各方法で得られた分配比Kmarginの平均値をとってもよいし、各方法に重みを持たせて分配比Kmarginを決定してもよい。
実施の形態7.
 実施の形態1から実施の形態6では、振動抑制制御および負荷電流制御のうち一方を第1の制御とし、他方を第2の制御としていた。しかしながら、モータ7の回転速度が高速回転の状態にあって振動抑制制御が不要な運転状態では、電力変換装置200は、負荷電流制御のみを行っても問題無い。このような場合、電力変換装置200は、負荷電流制御として、異なる周波数を対象にして同時に2つ以上の負荷電流制御を行ってもよい。実施の形態7では、第1の制御および第2の制御として負荷電流制御を行う場合について説明する。
 実施の形態7において、電力変換装置200の構成は、図1に示す実施の形態1のときの電力変換装置200の構成と同様である。図22は、実施の形態7に係る電圧指令値演算部115が備えるδ軸電流指令値生成部503の構成例を示すブロック図である。図22に示す実施の形態7のδ軸電流指令値生成部503は、図7に示す実施の形態1などのδ軸電流指令値生成部503に対して、振動抑制制御部723を負荷電流制御部733に置き換えたものである。例えば、負荷電流制御部733は、機械1fを対象にして、電源高調波の発生を抑制するように負荷電流制御を行う。負荷電流制御部732は、機械2fまたは|電源2f-機械1f|を対象にして、電源高調波の発生を抑制するように負荷電流制御を行う。このような場合、分配比決定部502は、負荷電流制御で対象とする周波数に応じて分配比Kmarginを決定する。
 このように、制御装置100は、モータ7の回転速度を制御する定電流負荷制御を優先して行いつつ、電源高調波の発生を抑制するように第1の制御および第2の制御を行う。本実施の形態では、具体的に、第1の制御および第2の制御は平滑コンデンサ5の出力電流である負荷電流Idcを所望の値に近付けるように制御する負荷電流制御であるとする。
 以上説明したように、本実施の形態によれば、電力変換装置200は、モータ7の回転速度が高速回転の状態にあって振動抑制制御が不要な運転状態では、振動抑制制御を行わず、異なる周波数を対象にして同時に2つ以上の負荷電流制御を行うこととした。これにより、電力変換装置200は、実施の形態1から実施の形態6までと比較して、さらに電源高調波の発生を抑制することができる。
実施の形態8.
 図23は、実施の形態8に係る冷凍サイクル適用機器900の構成例を示す図である。実施の形態8に係る冷凍サイクル適用機器900は、実施の形態1から実施の形態7で説明した電力変換装置200を備える。実施の形態8に係る冷凍サイクル適用機器900は、空気調和機、冷蔵庫、冷凍庫、ヒートポンプ給湯器といった冷凍サイクルを備える製品に適用することが可能である。なお、図23において、実施の形態1などと同様の機能を有する構成要素には、実施の形態1と同一の符号を付している。
 冷凍サイクル適用機器900は、実施の形態1におけるモータ7を内蔵した圧縮機8と、四方弁902と、室内熱交換器906と、膨張弁908と、室外熱交換器910とが冷媒配管912を介して取り付けられている。
 圧縮機8の内部には、冷媒を圧縮する圧縮機構904と、圧縮機構904を動作させるモータ7とが設けられている。
 冷凍サイクル適用機器900は、四方弁902の切替動作により暖房運転又は冷房運転をすることができる。圧縮機構904は、可変速制御されるモータ7によって駆動される。
 暖房運転時には、実線矢印で示すように、冷媒が圧縮機構904で加圧されて送り出され、四方弁902、室内熱交換器906、膨張弁908、室外熱交換器910及び四方弁902を通って圧縮機構904に戻る。
 冷房運転時には、破線矢印で示すように、冷媒が圧縮機構904で加圧されて送り出され、四方弁902、室外熱交換器910、膨張弁908、室内熱交換器906及び四方弁902を通って圧縮機構904に戻る。
 暖房運転時には、室内熱交換器906が凝縮器として作用して熱放出を行い、室外熱交換器910が蒸発器として作用して熱吸収を行う。冷房運転時には、室外熱交換器910が凝縮器として作用して熱放出を行い、室内熱交換器906が蒸発器として作用し、熱吸収を行う。膨張弁908は、冷媒を減圧して膨張させる。
 以上の実施の形態に示した構成は、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、実施の形態同士を組み合わせることも可能であるし、要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
 1 商用電源、2 リアクタ、3 整流部、5 平滑コンデンサ、7 モータ、8 圧縮機、10 母線電圧検出部、12a,12b 直流母線、30 インバータ、40 負荷電流検出部、50 電源電流検出部、81 冷媒吸入部、82 冷媒吐出部、83 振動検出部、100 制御装置、102 運転制御部、110 インバータ制御部、111 電流復元部、112 3相2相変換部、113 励磁電流指令値生成部、115 電圧指令値演算部、116 電気位相演算部、117 2相3相変換部、118 PWM信号生成部、131~134,321~326 整流素子、200 電力変換装置、310 インバータ主回路、311~316 スイッチング素子、331~333 出力線、350 駆動回路、400 モータ駆動装置、501 周波数推定部、502 分配比決定部、503 δ軸電流指令値生成部、509,510,557,558,585,586,711,721,731 減算部、511 γ軸電流制御部、512 δ軸電流制御部、550 演算部、551 余弦演算部、552 正弦演算部、553,554,561,562,581,582,589,590,621,622 乗算部、555,556,583,584,623,624 ローパスフィルタ、559,560 周波数制御部、563,591,592,630,714,741,742 加算部、587,588,713 積分制御部、601,602,606 設定部、603 電源高調波規格値計算部、604 次数成分演算部、605 電源高調波規格値裕度計算部、611 電力計算部、612 電力乗算部、613 限度値換算部、614 係数乗算部、625 ピーク値演算部、626 実効値演算部、627 2乗部、628,629 除算部、631 1/2乗部、710 速度制御部、712 比例制御部、715 制限部、716 記憶部、717 選択部、718 リミッタ、722 分配比乗算部、723 振動抑制制御部、732,733 負荷電流制御部、740 δ軸電流指令値演算部、900 冷凍サイクル適用機器、902 四方弁、904 圧縮機構、906 室内熱交換器、908 膨張弁、910 室外熱交換器、912 冷媒配管。

Claims (21)

  1.  商用電源から供給される第1の交流電力を整流する整流部と、
     前記整流部の出力端に接続されるコンデンサと、
     前記コンデンサの両端に接続され、第2の交流電力を生成してモータに出力するインバータと、
     前記モータの回転速度を制御する定電流負荷制御を優先して行いつつ、電源高調波の発生を抑制するように第1の制御および第2の制御を行う制御装置と、
     を備える電力変換装置。
  2.  前記第1の制御は、前記モータの振動を低減する振動抑制制御であり、
     前記第2の制御は、前記コンデンサの出力電流である負荷電流を所望の値に近付けるように制御する負荷電流制御である、
     請求項1に記載の電力変換装置。
  3.  前記制御装置は、
     γ軸およびδ軸を有する回転座標系における前記定電流負荷制御用のδ軸電流指令値である第1のδ軸電流指令値を生成する速度制御部と、
     第2のδ軸電流指令値に対する第1の電流リミット値と前記第1のδ軸電流指令値との差分であるδ軸電流マージンと、前記δ軸電流マージンの分配比とを用いて設定される第2の電流リミット値を用いて、前記振動抑制制御用のδ軸電流指令値である第1の補償値を生成する振動抑制制御部と、
     前記δ軸電流マージンと前記第1の補償値とを用いて設定される第3の電流リミット値を用いて、前記負荷電流制御用のδ軸電流指令値である第2の補償値を生成する負荷電流制御部と、
     前記第1のδ軸電流指令値、前記第1の補償値、および前記第2の補償値を用いて前記第2のδ軸電流指令値を生成するδ軸電流指令値生成部と、
     を備える請求項2に記載の電力変換装置。
  4.  前記第2の電流リミット値は、前記δ軸電流マージンと0以上1以下の前記分配比とを乗算した値であり、
     前記第3の電流リミット値は、前記δ軸電流マージンから前記第1の補償値を減算した値であり、
     さらに、
     前記δ軸電流マージンと前記分配比とを乗算し、前記第2の電流リミット値を生成する分配比乗算部、
     を備える請求項3に記載の電力変換装置。
  5.  前記負荷電流制御部は、
     前記第3の電流リミット値が前記第1のδ軸電流指令値の絶対値以下の場合、前記第2の補償値として前記第3の電流リミット値を選択し、
     前記第3の電流リミット値が前記第1のδ軸電流指令値の絶対値より大きい場合、前記第2の補償値として前記第1のδ軸電流指令値の絶対値を選択する、
     請求項4に記載の電力変換装置。
  6.  前記第3の電流リミット値は、前記δ軸電流マージンと0以上1以下の前記分配比とを乗算した値であり、
     前記第2の電流リミット値は、前記δ軸電流マージンから前記第2の補償値を減算した値であり、
     さらに、
     前記δ軸電流マージンと前記分配比とを乗算し、前記第3の電流リミット値を生成する分配比乗算部、
     を備える請求項3に記載の電力変換装置。
  7.  前記振動抑制制御部は、
     前記第2の電流リミット値が前記第1のδ軸電流指令値の絶対値以下の場合、前記第1の補償値として前記第2の電流リミット値を選択し、
     前記第2の電流リミット値が前記第1のδ軸電流指令値の絶対値より大きい場合、前記第1の補償値として前記第1のδ軸電流指令値の絶対値を選択する、
     請求項6に記載の電力変換装置。
  8.  前記制御装置は、前記モータの回転速度に応じて前記分配比を決定する、
     請求項3に記載の電力変換装置。
  9.  前記制御装置は、
     前記モータの回転速度が規定された回転速度以下の場合、前記負荷電流制御よりも前記振動抑制制御を優先するように前記分配比を決定し、
     前記モータの回転速度が規定された回転速度より大きい場合、前記振動抑制制御よりも前記負荷電流制御を優先するように前記分配比を決定する、
     請求項8に記載の電力変換装置。
  10.  前記制御装置は、電源高調波規格値裕度に応じて前記分配比を決定する、
     請求項3から5のいずれか1つに記載の電力変換装置。
  11.  前記制御装置は、
     電源高調波規格値裕度が閾値を超えた場合、前記負荷電流制御よりも前記振動抑制制御を優先するように前記分配比を決定し、
     前記電源高調波規格値裕度が閾値を下回る場合、前記振動抑制制御よりも前記負荷電流制御を優先するように前記分配比を決定する、
     請求項10に記載の電力変換装置。
  12.  前記制御装置は、前記電源高調波規格値裕度の情報を取得する、
     請求項10または11に記載の電力変換装置。
  13.  前記制御装置は、前記電源高調波規格値裕度を演算する、
     請求項10または11に記載の電力変換装置。
  14.  前記制御装置は、前記商用電源からの電源電流の電流値を用いて電源高調波規格値裕度を演算する、
     請求項10または11に記載の電力変換装置。
  15.  前記制御装置は、前記モータによって駆動される圧縮機の振動レベルに応じて前記分配比を決定する、
     請求項3から14のいずれか1つに記載の電力変換装置。
  16.  前記制御装置は、
     前記圧縮機の振動が規定された振動レベルを超えた場合、前記負荷電流制御よりも前記振動抑制制御を優先するように前記分配比を決定し、
     前記圧縮機の振動が規定された振動レベル以下の場合、前記振動抑制制御よりも前記負荷電流制御を優先するように前記分配比を決定する、
     請求項15に記載の電力変換装置。
  17.  前記制御装置は、前記圧縮機の振動レベルを検出する振動検出部から前記圧縮機の振動レベルの情報を取得する、
     請求項15または16に記載の電力変換装置。
  18.  前記制御装置は、前記モータの回転速度の脈動から前記圧縮機の振動レベルを推定する、
     請求項15または16に記載の電力変換装置。
  19.  前記第1の制御および前記第2の制御は、前記コンデンサの出力電流である負荷電流を所望の値に近付けるように制御する負荷電流制御である、
     請求項1に記載の電力変換装置。
  20.  請求項1から19のいずれか1つに記載の電力変換装置を備えるモータ駆動装置。
  21.  請求項1から19のいずれか1つに記載の電力変換装置を備える冷凍サイクル適用機器。
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