JP5922869B2 - Power converter - Google Patents
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Description
本発明は、交流電源から所望の周波数の交流電力を生成するための電力変換装置に関し、特に電力変換装置の電源高調波を低減するための対策に係るものである。 The present invention relates to a power converter for generating AC power of a desired frequency from an AC power supply, and particularly relates to measures for reducing power supply harmonics of the power converter.
電力変換装置では、電源高調波対策として、交流電源側からの入力電流を正弦波に近づけるような制御が行われる場合がある。例えば、特許文献1に開示される電力変換装置では、フィードバック制御部(補償電流指令生成部)が、入力電流の指令値の絶対値から入力電流の実測値の絶対値を減算したものに一定のゲインを乗じた補償電流指令値を生成している。そして、モータ等の負荷が、前記補償電流指令値に基づいて制御されることにより、入力電流の調波成分が抑制される。ここで、調波成分とは、基本波成分の整数倍の周波数成分のことであり、一般的に、基本波のn倍の周波数を有する調波成分をn次調波成分と呼ぶ。
In the power conversion device, as a countermeasure against power harmonics, there is a case where control is performed so that the input current from the AC power supply side approaches a sine wave. For example, in the power conversion device disclosed in
ところで、前記補償電流指令生成部は、入力電流における全ての次数の調波成分に対して一定のゲインを乗算することにより補償電流指令値を生成しているため、特定の次数の調波成分については充分に抑制できない場合がある。 By the way, the compensation current command generation unit generates a compensation current command value by multiplying a harmonic component of all orders in the input current by a constant gain. May not be sufficiently suppressed.
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、交流電源側からの入力電流において抑制したい調波成分を確実に抑制することである。 This invention is made | formed in view of this point, The objective is to suppress reliably the harmonic component to suppress in the input current from the alternating current power supply side.
第1の発明は、電力変換装置を対象とし、複数のスイッチング素子(Sr,Ss,St,Su,Sv,Sw,Sx,Sy,Sz)を有し、交流電源(6)側からの電力を前記複数のスイッチング素子(Sr,Ss,St,Su,Sv,Sw,Sx,Sy,Sz)のスイッチング動作によって所定の周波数の交流電力に変換し、該交流電力を負荷(7)に出力する変換部(4)と、前記交流電源(6)側からの入力電流(Iin)に含まれる調波成分(Iin2,Iin3,Iin4,…)のうちの特定の次数の調波成分(Iin2,Iin3,Iin4,…)を個別に抑制するように、前記複数のスイッチング素子(Sr,Ss,St,Su,Sv,Sw,Sx,Sy,Sz)を制御する制御部(10)とを備え、前記制御部(10)は、前記変換部(4)を制御するためのモータ電流指令値を生成する電流指令生成部(20)と、前記モータ電流指令値が入力され、該モータ電流指令値に基づいて前記変換部(4)のスイッチング素子(Sr,Ss,St,Su,Sv,Sw,Sx,Sy,Sz)を制御するスイッチング制御部(12)と、前記入力電流(Iin)における所望の次数の調波成分(Iin2,Iin3,Iin4,…)に対応する特定次数補正値(Iin2*,Iin3*,Iin4*,…)を生成するとともに、該特定次数補正値(Iin2*,Iin3*,Iin4*,…)によって前記スイッチング制御部(12)に入力される前のモータ電流指令値を補正する特定次数補正部(30)と、を備えることを特徴とする。 The first invention is directed to a power converter, has a plurality of switching elements (Sr, Ss, St, Su, Sv, Sw, Sx, Sy, Sz), and receives power from the AC power source (6) side. Conversion that converts the AC power to a load (7) by converting the AC power to a predetermined frequency by the switching operation of the plurality of switching elements (Sr, Ss, St, Su, Sv, Sw, Sx, Sy, Sz) Part (4) and harmonic components (Iin2, Iin3, Iin2, Iin3, ...) of the harmonic components (Iin2, Iin3, Iin4, ...) included in the input current (Iin) from the AC power source (6) side Iin4, ...) and to individually suppress includes the plurality of switching elements (Sr, Ss, St, Su , Sv, Sw, Sx, Sy, control unit for controlling the Sz) and (10), the control The unit (10) receives a current command generation unit (20) for generating a motor current command value for controlling the conversion unit (4), and the motor current command value, and based on the motor current command value The switch of the converter (4) A switching control unit (12) for controlling the chucking elements (Sr, Ss, St, Su, Sv, Sw, Sx, Sy, Sz), and a desired order harmonic component (Iin2, Iin3) in the input current (Iin) , Iin4,...) Corresponding to specific order correction values (Iin2 *, Iin3 *, Iin4 *,...), And the switching control based on the specific order correction values (Iin2 *, Iin3 *, Iin4 *,. A specific order correction unit (30) for correcting a motor current command value before being input to the unit (12) .
第1の発明では、変換部(4)において、交流電源(6)側からの電力が複数のスイッチング素子(Sr,Ss,St,Su,Sv,Sw,Sx,Sy,Sz)のスイッチング動作によって所定の周波数の交流電力に変換される。このように変換された交流電力は、負荷(7)へ出力される。 In 1st invention, in the conversion part (4), the electric power from AC power supply (6) side is by switching operation of a plurality of switching elements (Sr, Ss, St, Su, Sv, Sw, Sx, Sy, Sz) It is converted into AC power having a predetermined frequency. The AC power converted in this way is output to the load (7).
第1の発明では、制御部(10)が、交流電源(6)側から流れる入力電流に含まれる調波成分(Iin2,Iin3,Iin4,…)のうちの特定の次数の調波成分(Iin2,Iin3,Iin4,…)を個別に抑制するように、複数のスイッチング素子(Sr,Ss,St,Su,Sv,Sw,Sx,Sy,Sz)を制御する。これにより、前記入力電流(Iin)に含まれる調波成分(Iin2,Iin3,Iin4,…)のうち、抑制したい所望の次数の調波成分(Iin2,Iin3,Iin4,…)のそれぞれを個別に抑制できる。 In the first invention, the control unit (10) has a specific order harmonic component (Iin2) among the harmonic components (Iin2, Iin3, Iin4,...) Included in the input current flowing from the AC power supply (6) side. , Iin3, Iin4,...) Are individually controlled to control a plurality of switching elements (Sr, Ss, St, Su, Sv, Sw, Sx, Sy, Sz). Thereby, among the harmonic components (Iin2, Iin3, Iin4,...) Included in the input current (Iin), each of the harmonic components (Iin2, Iin3, Iin4,. Can be suppressed .
また、第1の発明では、変換部(4)を制御するためのモータ電流指令値が電流指令生成部(20)で生成される。一方、特定次数補正部(30)では、入力電流(Iin)において抑制したい所望の調波成分(Iin2,Iin3,Iin4,…)に対応する特定次数補正値(Iin2*,Iin3*,Iin4*,…)が生成される。この特定次数補正値(Iin2*,Iin3*,Iin4*,…)によって前記モータ電流指令値が補正された後、スイッチング制御部(12)に入力される。変換部(4)は、上述のように補正された値に基づいて、スイッチング制御部(12)によって制御される。 In the first invention , the motor command value for controlling the converter (4) is generated by the current command generator (20). On the other hand, in the specific order correction unit (30), specific order correction values (Iin2 *, Iin3 *, Iin4 *, corresponding to the desired harmonic components (Iin2, Iin3, Iin4, ...) to be suppressed in the input current (Iin) ...) is generated. The motor current command value is corrected by the specific order correction values (Iin2 *, Iin3 *, Iin4 *,...) And then input to the switching control unit (12). The conversion unit (4) is controlled by the switching control unit (12) based on the value corrected as described above.
第2の発明は、第1の発明において、前記電流指令生成部(20)は、前記電流指令値としての補償電流指令値を生成する補償電流指令生成部(22)を備え、該補償電流指令生成部(22)は、前記入力電流(Iin)の指令値(Iin*)を生成する入力電流指令生成部(22a)と、前記入力電流指令生成部(22a)で生成された指令値(Iin*)の絶対値(|Iin*|)から前記入力電流(Iin)の絶対値(|Iin|)を減算したものに所定のゲイン(K1)を乗算することにより前記補償電流指令値を生成する増幅部(22c)と、を備えることを特徴とする。 In a second aspect based on the first aspect, the current command generation unit (20) includes a compensation current command generation unit (22) that generates a compensation current command value as the current command value. The generation unit (22) includes an input current command generation unit (22a) that generates a command value (Iin *) of the input current (Iin), and a command value (Iin generated by the input current command generation unit (22a)) The compensation current command value is generated by multiplying the absolute value (| Iin |) of the input current (Iin) subtracted from the absolute value (| Iin * |) of *) by a predetermined gain (K1) And an amplifying part (22c).
第2の発明では、電流指令値としての補償電流指令値に基づいて、スイッチング制御部(12)が変換部(4)を制御する。この補償電流指令値は、入力電流指令生成部(22a)において、入力電流の指令値の絶対値(|Iin*|)から入力電流の絶対値(|Iin|)を減算したものに所定のゲイン(K1)を乗算することにより生成される。このように生成された補償電流指令値には、前記入力電流(Iin)において抑制したい調波成分が含まれている。この補償電流指令値に基づいて変換部(4)が制御されることにより、前記入力電流(Iin)において抑制したい調波成分(Iin2,Iin3,Iin4,…)が抑制される。 In the second invention , the switching control unit (12) controls the conversion unit (4) based on the compensation current command value as the current command value. This compensation current command value is obtained by subtracting the absolute value (| Iin |) of the input current from the absolute value (| Iin * |) of the command value of the input current in the input current command generator (22a). Generated by multiplying (K1). The compensation current command value generated in this way includes a harmonic component to be suppressed in the input current (Iin). By controlling the converter (4) based on the compensation current command value, the harmonic components (Iin2, Iin3, Iin4,...) That are desired to be suppressed in the input current (Iin) are suppressed.
しかし、前記補償電流指令値は、上述のように、入力電流指令値(Iin*)と前記電流(Iin)との差分に所定のゲイン(K1)を乗算することにより得られるため、特定の次数の調波成分を個別に抑制することができない。 However, as described above, the compensation current command value is obtained by multiplying the difference between the input current command value (Iin *) and the current (Iin) by a predetermined gain (K1). Cannot be individually suppressed.
これに対して、第2の発明では、前記補償電流指令値だけでは充分に抑制しきれない調波成分(Iin5,Iin7,Iin9)に対応する特定次数補正値(Iin5*,Iin7*,Iin9*)を生成することができる。そうすると、前記補償電流指令値が前記特定次数補正値(Iin5*,Iin7*,Iin9*)によって補正され、該補正された値に基づいて、変換部(4)を制御できる。その結果、入力電流(Iin)において抑制したい全ての調波成分(Iin2,Iin3,Iin4,…)を充分に抑制できる。 On the other hand, in the second invention , the specific order correction values (Iin5 *, Iin7 *, Iin9 *) corresponding to the harmonic components (Iin5, Iin7, Iin9) that cannot be sufficiently suppressed only by the compensation current command value. ) Can be generated. Then, the compensation current command value is corrected by the specific order correction value (Iin5 *, Iin7 *, Iin9 *), and the conversion unit (4) can be controlled based on the corrected value. As a result, all harmonic components (Iin2, Iin3, Iin4,...) That are desired to be suppressed in the input current (Iin) can be sufficiently suppressed.
第3の発明は、第1又は第2の発明において、前記特定次数補正部(30)は、前記入力電流(Iin)における所望の次数の調波成分(Iin2,Iin3,Iin4,…)を抽出する調波演算部(31)と、該調波演算部(31)で抽出された調波成分(Iin2,Iin3,Iin4,…)に所定のゲイン(K2_1,K2_2,K2_3,…)を乗算することにより前記特定次数補正値(Iin2*,Iin3*,Iin4*,…)を生成する特定次数増幅部(32)と、を備えることを特徴とする。 According to a third invention, in the first or second invention , the specific order correction unit (30) extracts a harmonic component (Iin2, Iin3, Iin4,...) Of a desired order in the input current (Iin). Multiplying the harmonic component (Iin2, Iin3, Iin4,...) Extracted by the harmonic calculation unit (31) and the harmonic calculation unit (31) by a predetermined gain (K2_1, K2_2, K2_3,...) And a specific order amplification unit (32) for generating the specific order correction values (Iin2 *, Iin3 *, Iin4 *,...).
第3の発明では、調波演算部(31)によって、入力電流(Iin)における所望の次数の調波成分(Iin2,Iin3,Iin4,…)が抽出される。そして、特定次数増幅部(32)では、前記調波成分(Iin2,Iin3,Iin4,…)に対して所定のゲイン(K2_1,K2_2,K2_3,…)を乗算することにより特定次数補正値(Iin2*,Iin3*,Iin4*,…)が生成される。 In the third invention , the harmonic calculation unit (31) extracts harmonic components (Iin2, Iin3, Iin4,...) Of a desired order in the input current (Iin). Then, the specific order amplification unit (32) multiplies the harmonic components (Iin2, Iin3, Iin4,...) By a predetermined gain (K2_1, K2_2, K2_3,. *, Iin3 *, Iin4 *, ...) is generated.
第4の発明は、第3の発明において、前記調波演算部(31)は、前記調波成分(Iin2,Iin3,Iin4,…)をフーリエ変換によって抽出することを特徴とする。 According to a fourth aspect, in the third aspect, the harmonic calculation unit (31) extracts the harmonic components (Iin2, Iin3, Iin4,...) By Fourier transform.
第4の発明では、フーリエ変換によって調波成分(Iin2,Iin3,Iin4,…)が確実に抽出される。 In the fourth invention , the harmonic components (Iin2, Iin3, Iin4,...) Are reliably extracted by Fourier transform.
第5の発明は、第1から第4の発明のうちいずれか1つにおいて、前記交流電源(6)からの電圧を整流するコンバータ回路(2)と、該コンバータ回路(2)の出力に並列に接続されるコンデンサ(3a)を有する直流リンク部(3)と、該直流リンク部(3)からの出力電圧を交流電圧に変換し、該交流電圧を負荷(7)に出力する前記変換部としてのインバータ回路(4)と、を備え、前記コンデンサ(3a)の容量値は、前記変換部(4)の入力電圧が脈動するような値に設定されていることを特徴とする。 According to a fifth invention, in any one of the first to fourth inventions , the converter circuit (2) for rectifying the voltage from the AC power supply (6) and the output of the converter circuit (2) are connected in parallel. A DC link unit (3) having a capacitor (3a) connected to the DC link unit (3), and the converter unit that converts an output voltage from the DC link unit (3) into an AC voltage and outputs the AC voltage to a load (7) The capacitance value of the capacitor (3a) is set to such a value that the input voltage of the converter (4) pulsates.
第5の発明では、コンバータ回路(2)によって整流された電圧が、直流リンク部(3)を介してインバータ回路(4)に印加される。インバータ回路(4)に印加された電圧は、制御部(10)によって交流電圧に変換された後、負荷(7)へ出力される。 In the fifth invention , the voltage rectified by the converter circuit (2) is applied to the inverter circuit (4) via the DC link unit (3). The voltage applied to the inverter circuit (4) is converted into an AC voltage by the control unit (10) and then output to the load (7).
第5の発明では、直流リンク部(3)のコンデンサ(3a)の容量値は、前記インバータ回路(4)の入力電圧が脈動するような値に設定されているため、入力電流(Iin)が比較的脈動しやすくなる。つまり、入力電流(Iin)に調波成分(Iin2,Iin3,Iin4,…)が多く含まれることになる。このような電力変換装置に対して、前記第1から第4の発明を用いることによって、入力電流(Iin)の調波成分(Iin2,Iin3,Iin4,…)を効果的に抑制できる。 In the fifth invention , the capacitance value of the capacitor (3a) of the DC link part (3) is set to such a value that the input voltage of the inverter circuit (4) pulsates, so that the input current (Iin) is It becomes relatively easy to pulsate. That is, many harmonic components (Iin2, Iin3, Iin4,...) Are included in the input current (Iin). By using the first to fourth inventions for such a power converter, the harmonic components (Iin2, Iin3, Iin4,...) Of the input current (Iin) can be effectively suppressed.
前記第1の発明によれば、交流電源(6)側からの入力電流(Iin)に含まれる調波成分(Iin2,Iin3,Iin4,…)のうち、抑制したい所望の次数の調波成分(Iin2,Iin3,Iin4,…)のそれぞれに対応して必要な分だけ調波成分を抑制できるため、抑制したい次数の調波成分(Iin2,Iin3,Iin4,…)を確実に抑制できる。 According to the first invention, of the harmonic components (Iin2, Iin3, Iin4,...) Included in the input current (Iin) from the AC power source (6) side, Since harmonic components can be suppressed by a necessary amount corresponding to each of Iin2, Iin3, Iin4,..., Harmonic components (Iin2, Iin3, Iin4,...) Of orders to be suppressed can be reliably suppressed.
また、前記第1の発明によれば、抑制したい調波成分(Iin2,Iin3,Iin4,…)に対応して生成される特定次数補正値(Iin2*,Iin3*,Iin4*,…)によって、スイッチング制御部(12)に入力される前のモータ電流指令値が補正される。これにより、入力電流(Iin)において抑制したい調波成分(Iin2,Iin3,Iin4,…)を確実に抑制できる。 Further, according to the first invention , the specific order correction values (Iin2 *, Iin3 *, Iin4 *,...) Generated corresponding to the harmonic components (Iin2, Iin3, Iin4,. The motor current command value before being input to the switching control unit (12) is corrected. Thereby, the harmonic components (Iin2, Iin3, Iin4,...) To be suppressed in the input current (Iin) can be reliably suppressed.
また、前記第2の発明によれば、補償電流指令値を用いても抑制しきれない調波成分(Iin5,Iin7,Iin9)について、該調波成分(Iin5,Iin7,Iin9)に対応する特定次数補正値(Iin5*,Iin7*,Iin9*)を生成することができる。 According to the second aspect of the invention , the harmonic components (Iin5, Iin7, Iin9) that cannot be suppressed even when the compensation current command value is used are identified corresponding to the harmonic components (Iin5, Iin7, Iin9). Order correction values (Iin5 *, Iin7 *, Iin9 *) can be generated.
例えば、補償電流指令生成部(22)を用いずに特定次数補正部(30)のみで調波成分を抑制しようとすると、抑制したい調波成分の全てに対応する特定次数補正値(Iin2*,Iin3*,Iin4*,…)を生成する必要が生じる。これに対して、第2の発明では、補償電流指令生成部(22)によって生成される補償電流指令値(Idq2*)だけでは抑制できない調波成分(Iin5,Iin7,Iin9)について、該調波成分(Iin5,Iin7,Iin9)に対応する特定次数補正値(Iin5*,Iin7*,Iin9*)のみを生成すればよい。従って、特定次数補正部(30)のみで全ての調波成分を抑制する場合と比べて、生成の必要な特定次数補正値の数を減らすことができる。従って、その分、特定次数補正部(30)における処理速度を速くできる。 For example, if the harmonic component is to be suppressed only by the specific order correction unit (30) without using the compensation current command generation unit (22), the specific order correction values (Iin2 *, Iin3 *, Iin4 *, ...) need to be generated. On the other hand, in the second invention , the harmonic components (Iin5, Iin7, Iin9) that cannot be suppressed only by the compensation current command value (Idq2 *) generated by the compensation current command generation unit (22). Only the specific order correction values (Iin5 *, Iin7 *, Iin9 *) corresponding to the components (Iin5, Iin7, Iin9) need be generated. Therefore, the number of specific order correction values that need to be generated can be reduced as compared with the case where only the specific order correction unit (30) suppresses all harmonic components. Therefore, the processing speed in the specific order correction unit (30) can be increased accordingly.
また、前記第3の発明によれば、調波演算部(31)によって抽出された調波成分(Iin2,Iin3,Iin4,…)に対して、特定次数増幅部(32)で前記調波成分(Iin2,Iin3,Iin4,…)に対応するゲインが乗算されることにより、特定次数補正値(Iin2*,Iin3*,Iin4*,…)を生成することができる。 Further, according to the third invention , the harmonic component (Iin2, Iin3, Iin4,...) Extracted by the harmonic calculation unit (31) is analyzed by the specific order amplification unit (32). By multiplying gains corresponding to (Iin2, Iin3, Iin4,...), Specific order correction values (Iin2 *, Iin3 *, Iin4 *,...) Can be generated.
また、前記第4の発明によれば、フーリエ変換によって調波成分(Iin2,Iin3,Iin4,…)を確実に抽出できる。 According to the fourth aspect of the invention , the harmonic components (Iin2, Iin3, Iin4,...) Can be reliably extracted by Fourier transform.
また、前記第5の発明によれば、調波成分(Iin2,Iin3,Iin4,…)が比較的多く含まれる交流電源(6)側からの入力電流(Iin)において、調波成分(Iin2,Iin3,Iin4,…)を効果的に抑制できる。 Further, according to the fifth aspect of the invention , in the input current (Iin) from the AC power source (6) side in which the harmonic components (Iin2, Iin3, Iin4,. Iin3, Iin4, ...) can be effectively suppressed.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The following embodiments are essentially preferable examples, and are not intended to limit the scope of the present invention, its application, or its use.
《発明の実施形態1》
−全体構成−
発明の実施形態1に係る電力変換装置(1)は、図1に示すように、コンバータ回路(2)、直流リンク部(3)、インバータ回路(4)、電流検出部(5)及び制御部(10)を備えている。この電力変換装置(1)は、単相の交流電源(6)から供給された交流の電力を所定の周波数の電力に変換して、負荷としてのモータ(7)に供給するようになっている。なお、本実施形態1のモータ(7)は、三相交流モータであり、空気調和機の冷媒回路に設けられた圧縮機を駆動するためのものである。
-Overall configuration-
As shown in FIG. 1, a power converter (1) according to
コンバータ回路(2)は、交流電源(6)に接続され、交流電源(6)が出力した交流を直流に全波整流する。この例では、コンバータ回路(2)は、複数(本実施形態では4つ)のダイオード(D1〜D4)がブリッジ状に結線されたダイオードブリッジ回路である。これらのダイオード(D1〜D4)は、交流電源(6)の交流電圧を全波整流する。 The converter circuit (2) is connected to the AC power supply (6), and full-wave rectifies the AC output from the AC power supply (6) into DC. In this example, the converter circuit (2) is a diode bridge circuit in which a plurality (four in the present embodiment) of diodes (D1 to D4) are connected in a bridge shape. These diodes (D1 to D4) perform full-wave rectification of the AC voltage of the AC power source (6).
直流リンク部(3)は、コンデンサ(3a)を備えている。コンデンサ(3a)は、コンバータ回路(2)の出力に並列接続され、該コンデンサ(3a)の両端に生じた直流電圧(直流リンク電圧(Vdc))がインバータ回路(4)の入力ノードに接続されている。コンデンサ(3a)は、例えばフィルムコンデンサによって構成されている。このコンデンサ(3a)は、インバータ回路(4)のスイッチング素子(Su,Sv,Sw,Sx,Sy,Sz)がスイッチング動作する際に、スイッチング周波数に対応して生じるリプル電圧(電圧変動)のみを平滑化可能な静電容量を有している。すなわち、コンデンサ(3a)は、コンバータ回路(2)によって整流された電圧(電源電圧に起因する電圧変動)を平滑化するような静電容量を有さない小容量のコンデンサである。そのため、直流リンク部(3)が出力する直流リンク電圧(Vdc)は、その最大値がその最小値の2倍以上となるような大きな脈動を有している。 The DC link part (3) includes a capacitor (3a). The capacitor (3a) is connected in parallel to the output of the converter circuit (2), and the DC voltage (DC link voltage (Vdc)) generated across the capacitor (3a) is connected to the input node of the inverter circuit (4). ing. The capacitor (3a) is constituted by, for example, a film capacitor. This capacitor (3a) only generates ripple voltage (voltage fluctuation) that corresponds to the switching frequency when the switching elements (Su, Sv, Sw, Sx, Sy, Sz) of the inverter circuit (4) perform switching operation. It has a capacitance that can be smoothed. That is, the capacitor (3a) is a small-capacitance capacitor that does not have a capacitance that smoothes the voltage rectified by the converter circuit (2) (voltage fluctuation caused by the power supply voltage). For this reason, the DC link voltage (Vdc) output from the DC link unit (3) has a large pulsation such that the maximum value is twice or more the minimum value.
インバータ回路(4)は、入力ノードが直流リンク部(3)のコンデンサ(3a)に並列に接続され、直流リンク部(3)の出力をスイッチングして三相交流に変換し、接続されたモータ(7)に供給するようになっている。実施形態1のインバータ回路(4)は、複数のスイッチング素子(Su,Sv,Sw,Sx,Sy,Sz)がブリッジ結線されて構成されている。このインバータ回路(4)は、三相交流をモータ(7)に出力するので、6個のスイッチング素子(Su,Sv,Sw,Sx,Sy,Sz)を備えている。詳しくは、インバータ回路(4)は、2つのスイッチング素子を互いに直列接続してなる3つのスイッチングレグを備え、各スイッチングレグにおいて上アームのスイッチング素子(Su,Sv,Sw)と下アームのスイッチング素子(Sx,Sy,Sz)との中点が、それぞれモータ(7)の各相のコイル(図示省略)に接続されている。また、各スイッチング素子(Su,Sv,Sw,Sx,Sy,Sz)には、還流ダイオード(Du,Dv,Dw,Dx,Dy,Dz)が逆並列に接続されている。インバータ回路(4)は、これらのスイッチング素子(Su,Sv,Sw,Sx,Sy,Sz)のオンオフ動作によって、直流リンク部(3)から入力された直流リンク電圧(vdc)をスイッチングして三相交流電圧に変換し、モータ(7)へ供給する。なお、このオンオフ動作の制御は、制御部(10)が行う。
The inverter circuit (4) has an input node connected in parallel to the capacitor (3a) of the DC link section (3), and switches the output of the DC link section (3) to convert it to three-phase AC, and is connected to the motor (7) to supply. The inverter circuit (4) of
電流検出部(5)は、コンバータ回路(2)から直流リンク部(3)へ流れる入力電流(Iin)を検出するためのものである。この電流検出部(5)は、直流リンク部(3)の入力側に接続されている。なお、この電流検出部(5)は、交流電源(6)からコンバータ回路(2)へ流れる入力電流を検出するように、コンバータ回路(2)の入力側に接続されていてもよい。 The current detection unit (5) is for detecting the input current (Iin) flowing from the converter circuit (2) to the DC link unit (3). The current detection unit (5) is connected to the input side of the DC link unit (3). The current detector (5) may be connected to the input side of the converter circuit (2) so as to detect an input current flowing from the AC power supply (6) to the converter circuit (2).
制御部(10)は、モータ(7)に流れる電流(モータ電流)が、電源電圧(Vin)の脈動に同期して脈動するように、インバータ回路(4)におけるスイッチング(オンオフ動作)を制御する。すなわち、電力変換装置(1)は、いわゆるコンデンサレスインバータの一例である。制御部(10)は、図2に示すように、電源位相算出部(11)、電流指令生成部(20)、特定次数補正部(30)、スイッチング制御部(12)を備えている。 The control unit (10) controls switching (on / off operation) in the inverter circuit (4) so that the current (motor current) flowing through the motor (7) pulsates in synchronization with the pulsation of the power supply voltage (Vin). . That is, the power converter (1) is an example of a so-called capacitorless inverter. As shown in FIG. 2, the control unit (10) includes a power supply phase calculation unit (11), a current command generation unit (20), a specific order correction unit (30), and a switching control unit (12).
電源位相算出部(11)は、交流電源(6)の位相(θin)を算出するためのものである。算出された交流電源(6)の位相(θin)は、電流指令生成部(20)や特定次数補正部(30)へ出力される。 The power supply phase calculation unit (11) is for calculating the phase (θin) of the AC power supply (6). The calculated phase (θin) of the AC power supply (6) is output to the current command generation unit (20) and the specific order correction unit (30).
電流指令生成部(20)は、メイン指令生成部(21)と、補償電流指令生成部(22)とを備えている。 The current command generator (20) includes a main command generator (21) and a compensation current command generator (22).
メイン指令生成部(21)は、速度制御部(21a)と、トルク指令変調部(21b)と、2次調波印加部(21c)とを備えている。 The main command generation unit (21) includes a speed control unit (21a), a torque command modulation unit (21b), and a secondary harmonic application unit (21c).
速度制御部(21a)には、モータ(7)の機械角の回転角周波数(ω)と、機械角の指令値(ω*)との偏差が入力される。速度制御部(21a)は、該偏差に比例・積分演算(PI演算)を行ってトルク指令値(T*)を生成し、該トルク指令値(T*)をトルク指令変調部(21b)に出力する。 A deviation between the rotational angular frequency (ω) of the mechanical angle of the motor (7) and the command value (ω *) of the mechanical angle is input to the speed control unit (21a). The speed control unit (21a) performs a proportional / integral calculation (PI calculation) on the deviation to generate a torque command value (T *), and sends the torque command value (T *) to the torque command modulation unit (21b). Output.
トルク指令変調部(21b)は、交流電源(6)の位相(θin)を入力として正弦値(sin(θin))を生成し、これに応じた変調係数をトルク指令に乗算する。変調係数は、例えば、|sin(θin)|やsin2(θin)となる。なお、電源高調波やモータの出力電流ピークを抑えるために、電源周波数に応じて前記変調係数を変更することもできる。また、モータの出力電流が正弦波状となるように、交流電源(6)の位相(θin)をΔだけずらした正弦値(sin(θin+Δ))に応じて変調係数を決定してもよい。これにより、詳しくは後述する電源周波数の2倍周波数成分を印加することによる効果とほぼ同様の効果が得られる。 The torque command modulation unit (21b) receives the phase (θin) of the AC power supply (6) as an input, generates a sine value (sin (θin)), and multiplies the torque command by a modulation coefficient corresponding thereto. The modulation coefficient is, for example, | sin (θin) | or sin2 (θin). In order to suppress power supply harmonics and motor output current peaks, the modulation coefficient can be changed according to the power supply frequency. Further, the modulation coefficient may be determined according to a sine value (sin (θin + Δ)) obtained by shifting the phase (θin) of the AC power supply (6) by Δ so that the output current of the motor becomes a sine wave. As a result, the same effect as that obtained by applying a frequency component twice the power supply frequency, which will be described later, can be obtained.
2次調波印加部(21c)は、モータ(7)での出力電力を正弦波状にするように、トルク指令変調部(21b)の出力値に電源周波数の2倍周波数成分を印加することにより、メイン電流指令値(Idq1*)を生成する。 The secondary harmonic application unit (21c) applies a frequency component twice the power supply frequency to the output value of the torque command modulation unit (21b) so that the output power from the motor (7) is sinusoidal. The main current command value (Idq1 *) is generated.
補償電流指令生成部(22)は、入力電流指令生成部(22a)と、減算器(22b)と、増幅部(22c)とを備えている。この補償電流指令生成部(22)は、入力電流(Iin)の調波成分を抑制するための補償電流指令値を生成するためのものである。 The compensation current command generation unit (22) includes an input current command generation unit (22a), a subtracter (22b), and an amplification unit (22c). The compensation current command generation unit (22) is for generating a compensation current command value for suppressing the harmonic component of the input current (Iin).
入力電流指令生成部(22a)は、電流検出部(5)で検出された入力電流(Iin)をフーリエ変換して基本波成分を抽出し、これにsin(θin)を乗算して入力電流の指令値(Iin*)を生成する。 The input current command generator (22a) performs a Fourier transform on the input current (Iin) detected by the current detector (5) to extract a fundamental wave component, and multiplies it by sin (θin) to calculate the input current Command value (Iin *) is generated.
減算器(22b)は、入力電流指令生成部(22a)で生成された入力電流の指令値(Iin*)の絶対値(|Iin*|)から、電流検出部(5)で検出された入力電流の絶対値(|Iin|)を減算して、増幅部(23)へ出力する。 The subtracter (22b) is the input detected by the current detector (5) from the absolute value (| Iin * |) of the command value (Iin *) of the input current generated by the input current command generator (22a). The absolute value (| Iin |) of the current is subtracted and output to the amplifying unit (23).
増幅部(22c)は、前記減算器(22b)の出力値に所定のゲイン(K1)を乗算して補償電流指令値(Idq2*)を生成する。 The amplifying unit (22c) multiplies the output value of the subtracter (22b) by a predetermined gain (K1) to generate a compensation current command value (Idq2 *).
補償電流指令生成部(22)で生成された前記補償電流指令値(Idq2*)は、詳しくは後述する特定次数補正部(30)で生成される特定次数補正値(Iin5*,Iin7*,Iin9*)によって減算された後、加算器(17)でメイン電流指令値(Idq1*)に加算される。つまり、スイッチング制御部(12)に入力される電流指令値(Idq*)は、該スイッチング制御部(12)に入力される前に、特定次数補正値(Iin5*,Iin7*,Iin9*)によって減算された後、スイッチング制御部(12)に入力される。 The compensation current command value (Idq2 *) generated by the compensation current command generation unit (22) is a specific order correction value (Iin5 *, Iin7 *, Iin9) generated by a specific order correction unit (30) described in detail later. After being subtracted by *), it is added to the main current command value (Idq1 *) by the adder (17). That is, the current command value (Idq *) input to the switching control unit (12) is calculated by the specific order correction value (Iin5 *, Iin7 *, Iin9 *) before being input to the switching control unit (12). After being subtracted, it is input to the switching control unit (12).
スイッチング制御部(12)は、減算器(12a)と、電流制御部(12b)と、PWM演算部(12c)とを備えている。 The switching control unit (12) includes a subtracter (12a), a current control unit (12b), and a PWM calculation unit (12c).
減算器(12a)は、該減算器(12a)に入力される前のモータ電流指令値(Idq*)から特定次数補正値(Iin5*,Iin7*,Iin9*)が減算された値が入力される。減算器(12a)は、この値からモータ電流(Idq)が減算された値を電流制御部(12b)へ出力する。 The subtracter (12a) receives the value obtained by subtracting the specific order correction value (Iin5 *, Iin7 *, Iin9 *) from the motor current command value (Idq *) before being input to the subtractor (12a). The The subtractor (12a) outputs a value obtained by subtracting the motor current (Idq) from this value to the current control unit (12b).
電流制御部(12b)は、減算器(12a)の出力値に基づいて電圧指令値(Vdq*)を生成する。この電圧指令値(Vdq*)は、PWM演算部(12c)に出力される。 The current control unit (12b) generates a voltage command value (Vdq *) based on the output value of the subtracter (12a). The voltage command value (Vdq *) is output to the PWM calculation unit (12c).
PWM演算部(12c)は、電圧指令値(Vdq*)等に基づいて、各スイッチング素子(Su,Sv,Sw,Sx,Sy,Sz)のオンオフ動作を制御するゲート信号(G)を生成する。 The PWM calculation unit (12c) generates a gate signal (G) for controlling the on / off operation of each switching element (Su, Sv, Sw, Sx, Sy, Sz) based on the voltage command value (Vdq *) or the like. .
−特定次数補正部−
特定次数補正部(30)は、図2及び図3に示すように、調波演算部(31)と、特定次数増幅部(32)と、減算器(33)とを備えている。この特定次数補正部(30)は、前記補償電流指令生成部(22)で生成される補償電流指令値(Idq2*)だけでは抑制しきれない入力電流(Iin)の調波成分を抑制するためのものである。
-Specific order correction unit-
As shown in FIGS. 2 and 3, the specific order correction unit (30) includes a harmonic calculation unit (31), a specific order amplification unit (32), and a subtracter (33). This specific order correction unit (30) suppresses the harmonic component of the input current (Iin) that cannot be suppressed only by the compensation current command value (Idq2 *) generated by the compensation current command generation unit (22). belongs to.
調波演算部(31)は、電流検出部(5)で検出された入力電流(Iin)をフーリエ変換して、所望の調波成分を抽出する。このようにフーリエ変換を用いることで、調波成分を確実に抽出できる。実施形態1では、調波演算部(31)は、入力電流(Iin)の5次調波成分(Iin5)、7次調波成分(Iin7)、9次調波成分(Iin9)を抽出している。なお、本実施形態1における調波演算部(31)は、5,7,9次調波成分を抽出しているが、これに限らず、調波演算部(31)では、入力電流(Iin)において抑制したい調波成分を抽出することができる。
The harmonic calculation unit (31) performs a Fourier transform on the input current (Iin) detected by the current detection unit (5) to extract a desired harmonic component. In this way, the harmonic component can be reliably extracted by using the Fourier transform. In the first embodiment, the harmonic calculation unit (31) extracts the fifth harmonic component (Iin5), the seventh harmonic component (Iin7), and the ninth harmonic component (Iin9) of the input current (Iin). Yes. In addition, although the harmonic calculating part (31) in this
特定次数増幅部(32)は、図3に示すように、前記調波演算部(31)によって抽出された各調波成分(Iin5,Iin7,Iin9)のそれぞれに対応する増幅部(32a,32b,32c)を備えている。これらの増幅部(32a,32b,32c)は、各調波成分(Iin5,Iin7,Iin9)のそれぞれに対応するゲイン(K2_5,K2_7,K2_9)を該各調波成分(Iin5,Iin7,Iin9)に乗算して特定次数補正値(Iin5*,Iin7*,Iin9*)を生成する。具体的には、特定次数増幅部(32)は、5次調波成分増幅部(32a)、7次調波成分増幅部(32b)、9次調波成分増幅部(32c)を備えている。5次調波成分増幅部(32a)は、5次調波成分(Iin5)にゲイン(K2_5)を乗算して5次調波成分補正値(Iin5*)を生成する。7次調波成分増幅部(32b)は、7次調波成分(Iin7)にゲイン(K2_7)を乗算して7次調波成分補正値(Iin7*)を生成する。9次調波成分増幅部(32c)は、9次調波成分(Iin9)にゲイン(K2_9)を乗算して9次調波成分補正値(Iin9*)を生成する。 As shown in FIG. 3, the specific order amplification unit (32) includes amplification units (32a, 32b) corresponding to the harmonic components (Iin5, Iin7, Iin9) extracted by the harmonic calculation unit (31). 32c). These amplifying units (32a, 32b, 32c) use gains (K2_5, K2_7, K2_9) corresponding to the respective harmonic components (Iin5, Iin7, Iin9) as the respective harmonic components (Iin5, Iin7, Iin9). Is multiplied by to generate specific order correction values (Iin5 *, Iin7 *, Iin9 *). Specifically, the specific order amplification unit (32) includes a fifth-order harmonic component amplification unit (32a), a seventh-order harmonic component amplification unit (32b), and a ninth-order harmonic component amplification unit (32c). . The fifth-order harmonic component amplifier (32a) multiplies the fifth-order harmonic component (Iin5) by the gain (K2_5) to generate a fifth-order harmonic component correction value (Iin5 *). The seventh harmonic component amplifier (32b) multiplies the seventh harmonic component (Iin7) by the gain (K2_7) to generate a seventh harmonic component correction value (Iin7 *). The ninth-order harmonic component amplification unit (32c) multiplies the ninth-order harmonic component (Iin9) by a gain (K2_9) to generate a ninth-order harmonic component correction value (Iin9 *).
減算器(33)は、補償電流指令生成部(22)で生成された補償電流指令値(Idq2*)から前記特定次数補正値(Iin5*,Iin7*,Iin9*)を減算する。この値は、加算器(17)へ出力される。 The subtracter (33) subtracts the specific order correction value (Iin5 *, Iin7 *, Iin9 *) from the compensation current command value (Idq2 *) generated by the compensation current command generation unit (22). This value is output to the adder (17).
−電力変換装置の運転動作−
実施形態1では、直流リンク部(3)に小容量のコンデンサ(3a)を設けているため、直流リンク電圧(Vdc)がより大きく脈動する。直流リンク電圧(Vdc)の脈動により、コンバータ回路(2)のダイオード(D1〜D4)の電流導通幅が広くなり、その結果力率が改善する。また制御部(10)は、モータ電流が、電源電圧の脈動に同期して脈動するように、インバータ回路(4)におけるスイッチングを制御する。
-Operation of power converter-
In the first embodiment, since the small-capacitance capacitor (3a) is provided in the DC link section (3), the DC link voltage (Vdc) pulsates more greatly. Due to the pulsation of the DC link voltage (Vdc), the current conduction width of the diodes (D1 to D4) of the converter circuit (2) is widened, and as a result, the power factor is improved. The control unit (10) controls switching in the inverter circuit (4) so that the motor current pulsates in synchronization with the pulsation of the power supply voltage.
また、実施形態1では、制御部(10)は、メイン電流指令値(Idq1*)と補償電流指令値(Idq2*)とが加算されることにより生成されるモータ電流指令値(Idq*)に基づいて、インバータ回路(4)を制御する。これにより、入力電流(Iin)の調波成分を抑制できる。 In the first embodiment, the control unit (10) adds the main current command value (Idq1 *) and the compensation current command value (Idq2 *) to the motor current command value (Idq *) that is generated. Based on this, the inverter circuit (4) is controlled. Thereby, the harmonic component of the input current (Iin) can be suppressed.
しかし、補償電流指令生成部(22)では、抑制したい調波成分の全てに対して一定のゲイン(K1)を乗算して補償電流指令値(Idq2*)を生成しているため、特定の次数の調波成分については、充分に抑制できない場合がある。 However, the compensation current command generator (22) generates a compensation current command value (Idq2 *) by multiplying all the harmonic components to be suppressed by a constant gain (K1). The harmonic component of may not be sufficiently suppressed.
これに対して、実施形態1では、スイッチング制御部(12)は、該スイッチング制御部(12)に入力される前の電流指令値(Idq*)から特定次数補正値(Iin5*,Iin7*,Iin9*)を減算した値に基づいて、インバータ回路(4)を制御している。これにより、補償電流指令値(Idq2*)だけでは抑制できない次数の調波成分を、該特定次数補正値(Iin5*,Iin7*,Iin9*)を用いることにより抑制することができる。 On the other hand, in the first embodiment, the switching control unit (12) determines the specific order correction value (Iin5 *, Iin7 *, from the current command value (Idq *) before being input to the switching control unit (12). The inverter circuit (4) is controlled based on the value obtained by subtracting Iin9 *). Thereby, the harmonic component of the order that cannot be suppressed only by the compensation current command value (Idq2 *) can be suppressed by using the specific order correction value (Iin5 *, Iin7 *, Iin9 *).
また、実施形態1では、入力電流(Iin)における所望の次数の調波成分を抑制するために、補償電流指令生成部(22)と、特定次数補正部(30)とを併用している。こうすると、例えば特定次数補正部(30)のみで抑制したい全ての調波成分を抑制する場合と比べて、生成が必要な特定次数補正値の数を減らすことができる。そうすると、特定次数増幅部の数が少なくできるため、特定次数補正部(30)の構成を簡素化でき、ひいては該特定次数補正部(30)における処理速度を速めることができる。 In the first embodiment, the compensation current command generation unit (22) and the specific order correction unit (30) are used in combination in order to suppress a harmonic component of a desired order in the input current (Iin). In this way, for example, the number of specific order correction values that need to be generated can be reduced as compared with a case where all harmonic components that are to be suppressed only by the specific order correction unit (30) are suppressed. Then, since the number of specific order amplifying units can be reduced, the configuration of the specific order correcting unit (30) can be simplified, and as a result, the processing speed in the specific order correcting unit (30) can be increased.
−実施形態1の効果−
以上のように、本実施形態1に係る電力変換装置では、入力電流(Iin)の調波成分を抑制するために、補償電流指令生成部(22)と特定次数補正部(30)とを併用している。これにより、補償電流指令生成部(22)で生成された補償電流指令値(Idq2*)だけでは抑制しきれない調波成分を、特定次数補正部(30)で抑制できる。従って、入力電流(Iin)において抑制したい全ての調波成分を確実に抑制できる。また、上述のように補償電流指令生成部(22)と特定次数補正部(30)とを併用することにより、生成が必要な特定次数補正値の数を減らすことができる。その結果、特定次数補正部(30)の構成を簡素化でき、更には該特定次数補正部(30)における処理速度を速めることができる。
-Effect of Embodiment 1-
As described above, in the power conversion device according to the first embodiment, in order to suppress the harmonic component of the input current (Iin), the compensation current command generation unit (22) and the specific order correction unit (30) are used in combination. doing. Thereby, the harmonic component that cannot be suppressed only by the compensation current command value (Idq2 *) generated by the compensation current command generation unit (22) can be suppressed by the specific order correction unit (30). Therefore, it is possible to reliably suppress all harmonic components that are desired to be suppressed in the input current (Iin). Further, by using the compensation current command generation unit (22) and the specific order correction unit (30) in combination as described above, the number of specific order correction values that need to be generated can be reduced. As a result, the configuration of the specific order correction unit (30) can be simplified, and further, the processing speed in the specific order correction unit (30) can be increased.
《発明の実施形態2》
図4に示すように、実施形態2に係る電力変換装置(1)は、実施形態1に係る電力変換装置と比べて、補償電流指令生成部(22)が省略された構成となっている。また、図5に示すように、実施形態2では、特定次数補正部(30)において、抑制したい全ての次数の調波成分(Iin2*,Iin3*,Iin4*,…)に対応する特定次数増幅部(32a,32b,32c,…)が設けられている。具体的には、実施形態2における特定次数補正部(30)には、2次から40次までの調波成分(Iin2,Iin3,Iin4,…)を抑制可能なように、これらの調波成分(Iin2,Iin3,Iin4,…)のそれぞれに対応する特定次数増幅部(32a,32b,32c,…)が設けられている。なお、特定次数増幅部は、2次から40次の調波成分の全てに対応させる必要はなく、抑制したい調波成分に対応させればよい。また、図5においては、特定次数増幅部(32)のうち、2次調波成分増幅部(32a)、3次調波成分増幅部(32b)、4次調波成分増幅部(32c)のみを図示し、それ以降の次数の特定次数増幅部については図示を省略している。
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As illustrated in FIG. 4, the power conversion device (1) according to the second embodiment has a configuration in which the compensation current command generation unit (22) is omitted compared to the power conversion device according to the first embodiment. Further, as shown in FIG. 5, in the second embodiment, the specific order correction unit (30) performs specific order amplification corresponding to all harmonic components (Iin2 *, Iin3 *, Iin4 *,...) To be suppressed. (32a, 32b, 32c,...) Are provided. Specifically, the specific order correction unit (30) according to the second embodiment uses these harmonic components so that harmonic components (Iin2, Iin3, Iin4,...) From the second order to the 40th order can be suppressed. Specific order amplification units (32a, 32b, 32c,...) Corresponding to each of (Iin2, Iin3, Iin4,...) Are provided. Note that the specific order amplifying unit does not need to correspond to all of the second to 40th harmonic components, and may correspond to the harmonic component to be suppressed. In FIG. 5, only the second-order harmonic component amplification unit (32a), the third-order harmonic component amplification unit (32b), and the fourth-order harmonic component amplification unit (32c) among the specific order amplification unit (32). The specific order amplifying units of the subsequent orders are not shown.
−実施形態2の効果−
実施形態2のように、補償電流指令生成部(22)を省略しても、入力電流(Iin)において抑制したい調波成分のそれぞれに対応させて特定次数増幅部(32a,32b,32c,…)を設けることにより、入力電流(Iin)において抑制したい調波成分を確実に抑制できる。
-Effect of Embodiment 2-
Even if the compensation current command generation unit (22) is omitted as in the second embodiment, the specific order amplification units (32a, 32b, 32c,...) Are associated with the harmonic components to be suppressed in the input current (Iin). ) Can reliably suppress harmonic components to be suppressed in the input current (Iin).
−その他の実施形態−
前記各実施形態では、いわゆるコンデンサレスインバータを対象としているが、この限りでなく、コンデンサとして比較的容量の大きい電解コンデンサ等を用いた電力変換装置を対象とすることもできる。
-Other embodiments-
In each of the above embodiments, a so-called capacitor-less inverter is targeted. However, the present invention is not limited to this, and a power conversion device using an electrolytic capacitor having a relatively large capacity as a capacitor can also be targeted.
また、前記各実施形態では、電源として単相の交流電源(6)を用いているが、この限りでなく、図6に示す例(変形例1)のように、三相の交流電源を用いることもできる。図6に示すコンバータ回路(2)は、6つのダイオード(D1〜D6)がブリッジ状に結線されたダイオードブリッジ回路である。 In each of the above embodiments, the single-phase AC power source (6) is used as the power source. However, the present invention is not limited to this, and a three-phase AC power source is used as in the example shown in FIG. 6 (Modification 1). You can also The converter circuit (2) shown in FIG. 6 is a diode bridge circuit in which six diodes (D1 to D6) are connected in a bridge shape.
また、前記各実施形態は、コンバータ回路(2)及びインバータ回路(4)を含む電力変換装置を対象としているが、この限りでなく、例えば図7に示す例(変形例2)や図8に示す例(変形例3)のようなマトリックスコンバータ(4)を対象とすることもできる。これらのマトリックスコンバータ(4)は、交流電源(6)からの電力を所定の周波数の交流電力に変換する変換部を構成している。該マトリックスコンバータ(4)のスイッチング素子(Sr,Ss,St,Su,Sv,Sw,Sx,Sy,Sz)には、トランジスタ等を用いることができる。 Further, each of the above embodiments is directed to a power conversion device including the converter circuit (2) and the inverter circuit (4). However, the present invention is not limited to this. For example, the example shown in FIG. A matrix converter (4) such as the example shown (Modification 3) can also be targeted. These matrix converters (4) constitute a conversion unit that converts electric power from the AC power supply (6) into AC power having a predetermined frequency. Transistors or the like can be used for the switching elements (Sr, Ss, St, Su, Sv, Sw, Sx, Sy, Sz) of the matrix converter (4).
また、前記各実施形態では、特定次数補正値(Iin2*,Iin3*,Iin4*,…)によって、スイッチング制御部(12)に入力される前の電流指令値(Idq*)を減算しているが、この限りでなく、特定次数補正値(Iin2*,Iin3*,Iin4*,…)によって、モータ(7)の機械角の指令値(ω*)や、電圧指令値(Vdq*)を減算してもよい。 Moreover, in each said embodiment, the electric current command value (Idq *) before being input into a switching control part (12) is subtracted by specific order correction value (Iin2 *, Iin3 *, Iin4 *, ...). However, not limited to this, the mechanical angle command value (ω *) and voltage command value (Vdq *) of the motor (7) are subtracted by specific order correction values (Iin2 *, Iin3 *, Iin4 *, ...). May be.
以上説明したように、本発明は、いわゆるコンデンサレスインバータにおいて特に有用である。 As described above, the present invention is particularly useful in a so-called capacitorless inverter.
2 コンバータ回路
3 直流リンク部
3a コンデンサ
4 インバータ回路、マトリックスコンバータ(変換部)
6 交流電源
7 モータ(負荷)
10 制御部
12 スイッチング制御部
20 電流指令生成部
22 補償電流指令生成部
22a 入力電流指令生成部
22c 増幅部
30 特定次数補正部
31 調波演算部
32a,32b,32c 特定次数増幅部
Idq* モータ電流指令値(電流指令値)
Idq1* メイン電流指令値(電流指令値)
Idq2* 補償電流指令値(電流指令値)
Iin 入力電流
Iin* 入力電流の指令値
Iin2,Iin3,Iin4 調波成分
Iin2*,Iin3*,Iin4* 特定次数補正値
K1 ゲイン
K2_1,K2_2,K2_3 ゲイン
Sr,Ss,St,Su,Sv,Sw,Sx,Sy,Sz スイッチング素子
2
6
DESCRIPTION OF
Idq1 * Main current command value (current command value)
Idq2 * Compensation current command value (current command value)
Iin Input current Iin * Input current command value Iin2, Iin3, Iin4 Harmonic component Iin2 *, Iin3 *, Iin4 * Specific order correction value K1 Gain K2_1, K2_2, K2_3 Gain Sr, Ss, St, Su, Sv, Sw, Sx, Sy, Sz Switching element
Claims (5)
前記交流電源(6)側からの入力電流(Iin)に含まれる調波成分(Iin2,Iin3,Iin4,…)のうちの特定の次数の調波成分(Iin2,Iin3,Iin4,…)を個別に抑制するように、前記複数のスイッチング素子(Sr,Ss,St,Su,Sv,Sw,Sx,Sy,Sz)を制御する制御部(10)とを備え、
前記制御部(10)は、
前記変換部(4)を制御するためのモータ電流指令値を生成する電流指令生成部(20)と、
前記モータ電流指令値が入力され、該モータ電流指令値に基づいて前記変換部(4)のスイッチング素子(Sr,Ss,St,Su,Sv,Sw,Sx,Sy,Sz)を制御するスイッチング制御部(12)と、
前記入力電流(Iin)における所望の次数の調波成分(Iin2,Iin3,Iin4,…)に対応する特定次数補正値(Iin2*,Iin3*,Iin4*,…)を生成するとともに、該特定次数補正値(Iin2*,Iin3*,Iin4*,…)によって前記スイッチング制御部(12)に入力される前のモータ電流指令値を補正する特定次数補正部(30)と、を備えることを特徴とする電力変換装置。 It has a plurality of switching elements (Sr, Ss, St, Su, Sv, Sw, Sx, Sy, Sz), and the electric power from the AC power source (6) side is used as the plurality of switching elements (Sr, Ss, St, Su , Sv, Sw, Sx, Sy, Sz) is converted into AC power of a predetermined frequency by the switching operation, and the converter (4) that outputs the AC power to the load (7),
Individual harmonic components (Iin2, Iin3, Iin4, ...) of the harmonic components (Iin2, Iin3, Iin4, ...) included in the input current (Iin) from the AC power supply (6) side A control unit (10) for controlling the plurality of switching elements (Sr, Ss, St, Su, Sv, Sw, Sx, Sy, Sz)
The control unit (10)
A current command generator (20) for generating a motor current command value for controlling the converter (4);
The motor current command value is input, the switching elements of the converter section on the basis of the motor current command value (4) (Sr, Ss, St, Su, Sv, Sw, Sx, Sy, Sz) switching control for controlling the Part (12),
A specific order correction value (Iin2 *, Iin3 *, Iin4 *,...) Corresponding to a harmonic component (Iin2, Iin3, Iin4,...) Of a desired order in the input current (Iin) is generated and the specific order A specific order correction unit (30) for correcting a motor current command value before being input to the switching control unit (12) by correction values (Iin2 *, Iin3 *, Iin4 *,...) Power converter.
前記電流指令生成部(20)は、前記電流指令値としての補償電流指令値を生成する補償電流指令生成部(22)を備え、
前記補償電流指令生成部(22)は、
前記入力電流(Iin)の指令値(Iin*)を生成する入力電流指令生成部(22a)と、
前記入力電流指令生成部(22a)で生成された指令値(Iin*)の絶対値(|Iin*|)から前記入力電流(Iin)の絶対値(|Iin|)を減算したものに所定のゲイン(K1)を乗算することにより前記補償電流指令値を生成する増幅部(22c)と、を備えることを特徴とする電力変換装置。 In claim 1 ,
The current command generator (20) includes a compensation current command generator (22) that generates a compensation current command value as the current command value,
The compensation current command generator (22)
An input current command generator (22a) that generates a command value (Iin *) of the input current (Iin);
The value obtained by subtracting the absolute value (| Iin |) of the input current (Iin) from the absolute value (| Iin * |) of the command value (Iin *) generated by the input current command generation unit (22a) An amplifying unit (22c) that generates the compensation current command value by multiplying by a gain (K1).
前記特定次数補正部(30)は、
前記入力電流(Iin)における所望の次数の調波成分(Iin2,Iin3,Iin4,…)を抽出する調波演算部(31)と、
前記調波演算部(31)で抽出された調波成分(Iin2,Iin3,Iin4,…)に所定のゲイン(K2_1,K2_2,K2_3,…)を乗算することにより前記特定次数補正値(Iin2*,Iin3*,Iin4*,…)を生成する特定次数増幅部(32)と、を備えることを特徴とする電力変換装置。 In claim 1 or 2 ,
The specific order correction unit (30)
A harmonic calculation unit (31) for extracting harmonic components (Iin2, Iin3, Iin4,...) Of a desired order in the input current (Iin);
The specific order correction value (Iin2 *) is obtained by multiplying the harmonic components (Iin2, Iin3, Iin4,...) Extracted by the harmonic calculation unit (31) by a predetermined gain (K2_1, K2_2, K2_3,...). , Iin3 *, Iin4 *,...), And a specific order amplifying unit (32).
前記調波演算部(31)は、前記調波成分(Iin2,Iin3,Iin4,…)をフーリエ変換によって抽出することを特徴とする電力変換装置。 In claim 3 ,
The harmonic calculation unit (31) extracts the harmonic components (Iin2, Iin3, Iin4,...) By Fourier transform.
前記交流電源(6)からの電圧を整流するコンバータ回路(2)と、
前記コンバータ回路(2)の出力に並列に接続されるコンデンサ(3a)を有する直流リンク部(3)と、
前記直流リンク部(3)からの出力電圧を交流電圧に変換し、該交流電圧を負荷(7)に出力する前記変換部としてのインバータ回路(4)と、を備え、
前記コンデンサ(3a)の容量値は、前記インバータ回路(4)の入力電圧が脈動するような値に設定されていることを特徴とする電力変換装置。 In any one of claims 1 to 4 ,
A converter circuit (2) for rectifying the voltage from the AC power supply (6);
A DC link part (3) having a capacitor (3a) connected in parallel to the output of the converter circuit (2);
The inverter circuit (4) as the conversion unit that converts the output voltage from the DC link unit (3) into an AC voltage and outputs the AC voltage to the load (7),
The capacity value of the capacitor (3a) is set to such a value that the input voltage of the inverter circuit (4) pulsates.
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