JP7282984B2 - 電力変換装置、及び、その制御方法 - Google Patents
電力変換装置、及び、その制御方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP7282984B2 JP7282984B2 JP2022519868A JP2022519868A JP7282984B2 JP 7282984 B2 JP7282984 B2 JP 7282984B2 JP 2022519868 A JP2022519868 A JP 2022519868A JP 2022519868 A JP2022519868 A JP 2022519868A JP 7282984 B2 JP7282984 B2 JP 7282984B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- modulated wave
- voltage
- power converter
- voltage command
- phase
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M7/00—Conversion of AC power input into DC power output; Conversion of DC power input into AC power output
- H02M7/42—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal
- H02M7/44—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters
- H02M7/48—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
- H02M7/53—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
- H02M7/537—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters
- H02M7/539—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters with automatic control of output wave form or frequency
- H02M7/5395—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters with automatic control of output wave form or frequency by pulse-width modulation
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P27/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
- H02P27/04—Arrangements 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
- H02P27/06—Arrangements 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
- H02P27/08—Arrangements 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 with pulse width modulation
- H02P27/085—Arrangements 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 with pulse width modulation wherein the PWM mode is adapted on the running conditions of the motor, e.g. the switching frequency
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M1/00—Details of apparatus for conversion
- H02M1/12—Arrangements for reducing harmonics from AC input or output
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M7/00—Conversion of AC power input into DC power output; Conversion of DC power input into AC power output
- H02M7/42—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal
- H02M7/44—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters
- H02M7/48—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
- H02M7/53—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
- H02M7/537—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Control Of Ac Motors In General (AREA)
Description
本発明は、電力変換装置に関する。
本技術分野の背景技術として、特開平10-248262号公報(特許文献1)がある。
特許文献1には、出力電圧の高調波成分を増加させることなく、簡単な制御回路で出力電圧の基本波成分を大きくでき、しかも電動機駆動時のトルク脈動を小さな電力変換装置を実現することを目的に、三相の電圧指令の大小を比較する比較器と、前記比較器で最大値と最小値を除いた中間値を求め、前記中間値を2分の1倍した値を各相電圧指令に加算する加算器を設け、前記加算器の出力を新たに電圧指令値とする点が記載されている。
特許文献1の技術は、電圧指令のピーク値を小さくすることができるため、電圧指令を大きくすることによって、出力電圧の基本波成分の最大値を大きくすることができる。しかしながら、前記加算器の出力が搬送波の振幅を超えると、出力電圧の基本波成分は電圧指令よりも低くなり、電動機に流れる電流が増加するという問題点がある。
そこで、本発明は、電圧指令が搬送波の振幅を超えても、電動機に流れる電流の増加を抑制できる電力変換装置、及び、その制御方法の提供を目的とする。
上記目的を達成する一例として、スイッチング回路の動作により直流電圧を電圧指令に基づいた電圧に変換することで三相電動機の駆動制御を行う電力変換装置において、直流電圧を検出する直流電圧検出器と、電圧指令から電圧指令ノルムを生成するノルム生成器と、検出した直流電圧と電圧指令ノルムから第一の変調波を生成する変調波生成器と、第一の変調波と搬送波からスイッチング回路の動作を制御する制御信号を生成する制御信号生成器を備え、変調波生成器は、電圧指令の最大値もしくは最小値のタイミングでの1つの相に対して検出した直流電圧の1/2の大きさの第一の変調波を生成し、残りの二相に対しては検出した直流電圧と電圧指令ノルムに基づいた大きさの第一の変調波を生成する。
本発明によれば、電圧指令が搬送波の振幅を超えても、電動機に流れる電流の増加を抑制できる電力変換装置、及び、その制御方法を提供できる。
以下、本発明の実施例について図を用いて説明する。
以下の説明の前提として、三相の基準となる相をU相、U相から±2π/3radの位相差にある相をそれぞれV相、W相とする。
また、三相の総和が零である場合、三相のユークリッドノルム(以下、ノルムと称する)は、各相の絶対値を二乗し、それらの総和の平方根にて求めることができる。三相の総和が零でない場合は、各相から零相分を除去してからノルムを求めればよい。零相分は、三相の総和を3で除することで求めることができる。以下、三相は零相除去後を指すこととする。三相を二相の固定座標系に変換(クラーク変換)されている場合や、さらに二相の回転座標系に変換(パーク変換)されている場合のノルムは、各相の絶対値を二乗し、それらの総和の平方根にて求めることができる。
さらに、三相の相電圧のノルムは√2/√3を乗ずることで、二相の固定座標系の相電圧のノルムと二相の回転座標系の相電圧のノルムはパーク変換時に乗じた係数に応じた値を乗ずることで、三相の相電圧の振幅と一致する。そのため、本実施例では、三相の相電圧のノルムと二相の固定座標系の相電圧のノルムと二相の回転座標系の相電圧のノルムと三相の相電圧の振幅は、同じ物理量として扱うこととする。
なお、二相の固定座標系もしくは二相の回転座標系の場合は、三相に逆変換し、三相として扱ってもよい。
図1は、本実施例における電動機駆動システムの構成図である。
本実施例の電動機駆動システムは、直流電源1000と電力変換装置1010と三相電動機1020とを有し、直流電源1000から供給された直流電圧を電力変換装置1010によって電圧指令1030に基づいた電圧に変換され、三相電動機1020を駆動制御する。
図1において、電力変換装置1010は、直流電圧検出器1040、位相生成器1050、ノルム生成器1060、変調波生成器1070、搬送波生成器1080、制御信号生成器1090、スイッチング回路1100を有する。
直流電圧検出器1040は、スイッチング回路1100に入力される直流電圧を検出し、検出直流電圧1110を出力する。
位相生成器1050は、電圧指令1030から電圧指令位相1120を生成する。電圧指令位相1120は、例えば電圧指令1030をクラーク変換し、逆正接をとることで得ることができる。電圧指令位相1120が既知である場合には、位相生成器1050を有さなくてもよい。
ノルム生成器1060は、電圧指令1030から電圧指令ノルム1130を生成する。
変調波生成器1070は、電圧指令位相1120、電圧指令ノルム1130、検出直流電圧1110から、第一の変調波1140を生成する。
搬送波生成器1080は、搬送波1150を生成する。本実施例の搬送波1150は、電圧指令1030もしくは第一の変調波1140の基本波周期以内の周期の三角波を用いるが、鋸波を用いてもよい。
制御信号生成器1090は、第一の変調波1140と搬送波1150とを比較することで、スイッチング回路1100のオンとオフを制御する制御信号1160を生成する。なお、この制御信号1160は、いわゆるPWMと呼ばれる変調方式によって変調された信号であり、この変調方式は、当業者間によく知られた手法であるため制御信号生成器1090の詳細は省略する。
スイッチング回路1100は、制御信号1160に従ってオンとオフを切り替え、直流電源1000から供給される直流電圧を、電圧指令1030に基づいた電圧に変換する。
なお、本実施例では直流電源1000を用いたが、直流電源1000の変わりに単相または多相の交流電源を用いてもよい。その場合、電力変換装置1010に整流回路と平滑回路を追加し、交流電源から出力される交流電圧を整流回路で整流、平滑回路で平滑することで、直流電圧を得ることができる。
三相電動機1020は、三相誘導電動機、三相永久磁石同期電動機、三相同期リラクタンス電動機などがある。
三相電動機1020の駆動制御を行う電圧指令1030は、例えば、V/f一定制御(三相誘導電動機の場合のみ)や、三相電動機1020に流れる電流を検出する電流検出器を電力変換装置1010に追加することでセンサレスベクトル制御、さらに前記電流検出器と三相電動機1020の回転子位置を検出する位置検出器を電力変換装置1010に追加することでベクトル制御にて得ることが可能である。電流検出器は三相電流を検出するが、三相を直接検出する方法の他、二相を検出し、その二相から三相の総和が零であることを利用して残りの一相を求める方法を用いてもよい。また、スイッチング回路1100の正極側または負極側にシャント抵抗を設け、シャント抵抗に流れる電流から、三相電流を得てもよい。位置検出器は、三相電動機1020の回転子速度を検出し、速度と位置は微積分の関係であることを用いて回転子位置を得てもよい。
以下、本実施例における効果について説明する。説明を簡単にするために、図2に示すように、直流電源1000に仮想中性点2170を導入する。この場合、直流電源2000と直流電源2001は、直流電源1000の半分の電圧を出力し、搬送波1150の振幅は直流電源1000の出力電圧の半分として考えることができる。
先ず、本実施例の技術を用いない場合、すなわち第一の変調波1140の代わりに、電圧指令1030を制御信号生成器1090に入力(以下、従来の技術と称する)した場合を説明する。
制御信号生成器1090では、変調波となる電圧指令1030と搬送波1150とを比較し、制御信号1160を出力するが、図3に示すように、電圧指令1030の振幅が大きくなると、電圧指令1030は、本来破線のはずが、搬送波1150の振幅で制限され、電圧指令1030の実線に相当する制御信号1160が出力されることになる。
変調波となる電圧指令が正弦(余弦)波の場合、電圧指令ノルム1130と直流電源1000から出力される電圧の半分との百分率(以下、電圧利用率と称する)が100%を超えると、前記の通り搬送波1150の振幅で制限されるため、三相電動機1020に印加される電圧のノルム(以下、出力電圧ノルムと称する)は電圧指令ノルム1130よりも小さくなる。特許文献1記載の技術を用いた場合においても、出力電圧の基本波成分は従来の技術に比べ2/√3倍に大きくできるが、電圧利用率が200/√3%を超えると、従来の技術と同様に出力電圧ノルムは電圧指令ノルム1130よりも小さくなる。従って、三相電動機1020に流れる電流が大きくなる。
次に、本実施例の技術を用いる場合について説明する。
図4は、本実施例における電圧指令1030と変調波生成器1070で生成される第一の変調波1140の関係を示す図である。変調波生成器1070では、図4に示すような、電圧指令1030と位相が同一の凸形の波形を生成し、第一の変調波1140として出力する。電圧指令1030と第一の変調波1140の位相は同一であることが望ましいが、三相電動機1020に印加される電圧(パルス状)を、その電圧パルスの周期(搬送波1150の周期と同一)で復調し観測した電圧が図4に示すような凸形の波形であれば、この限りではない。なお、三相は±2π/3radの位相差であることから、ある一相の凸形の波形を生成し、残りの二相は±2π/3radの位相差の凸形の波形を生成してもよい。
図4に示すように、変調波生成器1070で生成された凸形の波形の最大値を示す振幅Aが直流電圧の1/2(搬送波1150の振幅)、その両端Bが電圧指令ノルム1130の3/2と直流電圧の1/2(搬送波1150の振幅)との差の場合、電圧利用率が400/3%以内であれば、従来の技術と比較し、電圧指令ノルム1130と出力電圧ノルムが一致する電圧利用率が、4/3倍(=(400/3%)/(100%))になる。
特許文献1の技術と比較しても、電圧指令ノルム1130と出力電圧ノルムが一致する電圧利用率が2/√3倍(=(400/3%)/(200/√3%))になる。
また、400/3%以上電圧利用率になった場合でも、従来の技術や特許文献1の技術よりも、出力電圧ノルムの低下を抑制することができる。
なお、変調波生成器1070で生成する第一の変調波1140の三相における関係は、電圧指令の最大値もしくは最小値のタイミングでの1つの相(これを最大相または最小相という)に対して直流電圧の1/2の大きさの第一の変調波を生成し、残りの二相に対しては、±2π/3radの位相差であるから、電圧指令ノルム1130の3/2と直流電圧の1/2との差、すなわち、直流電圧と電圧指令ノルムに基づいた大きさの第一の変調波を生成する。
以上のように、本実施例の技術を用いることで、電圧指令1030が搬送波1150の振幅を超えても、三相電動機1020に流れる電流の増加を抑制することが可能となる。
図5は、本実施例における電動機駆動システムの構成図である。図5において、図1と同じ機能を有する構成については同じ符号を付し、その説明は省略する。図5において、図1と異なる点は、電圧利用率算出器5180、零相電圧注入器5190、変調波制御器5200を有する点である。
図5において、電圧利用率算出器5180は、電圧指令ノルム1130と検出直流電圧1110から、電圧利用率を算出し、算出電圧利用率5210として出力する。
零相電圧注入器5190は、電圧指令1030に零相電圧を注入し、第二の変調波5140として出力する。注入する零相電圧は、例えば、特許文献1に記載の「三相の電圧指令の大小を比較する比較器と、前記比較器で最大値と最小値を除いた中間値を求め、前記中間値を2分の1倍した値」や、電圧指令1030の第三次高調波、また、電圧指令1030の最大相と検出直流電圧1110の半分との差、電圧指令1030の最小相と検出直流電圧1110の半分に-1を乗じたものとの差などがあるが、零すなわち電圧指令1030をそのまま第二の変調波5140として出力してもよい。
変調波制御器5200は、算出電圧利用率5210に基づいて、第一の変調波1140と第二の変調波5140の切り替えを制御し、第三の変調波5141を出力する。
なお、本実施例における搬送波生成器1080は、生成する搬送波1150は、電圧指令1030もしくは第一の変調波1140もしくは第二の変調波5140もしくは第三の変調波5141の基本波周期以内の周期の三角波を用いるが、鋸波を用いてもよい。
また、本実施例における制御信号生成器1090は、第三の変調波5141と搬送波1150とを比較することで、スイッチング回路1100のオンとオフを制御する制御信号1160を生成する。
以下、算出電圧利用率5210に基づいた、第一の変調波1140と第二の変調波5140の切り替えの制御について説明する。
前記の通り、算出電圧利用率5210が、従来の技術では100%以内、特許文献1の技術では200/√3%以内であれば、電圧指令ノルム1130と出力電圧ノルムは一致する。従って、算出電圧利用率5210が100%乃至200/√3%以内であれば第二の変調波5140を第三の変調波5141として出力し、100%乃至200/√3%を超えた場合には第一の変調波1140を第三の変調波5141として出力することで、電圧指令ノルム1130と出力電圧ノルムは一致させつつ、算出電圧利用率5210が低い場合には正弦(余弦)波に相当する電圧を三相電動機1020に印加することが可能となる。
また、第一の変調波1140と第二の変調波5140を切り替える際に、変調波の不連続の防止を目的として、算出電圧利用率5210が100%乃至200/√3%を超えた場合に、算出電圧利用率5210に応じて、第二の変調波5140から第一の変調波1140へ遷移させてもよい。また、前記したように、本実施例の技術を用いることで算出電圧利用率5210が400/3%以内であれば電圧指令ノルム1130と出力電圧ノルムは一致するため、算出電圧利用率5210が400/3%で第一の変調波1140への遷移を完了させてもよい。
図6は、本実施例における電動機駆動システムの構成図である。図6において、図1と同じ機能を有する構成については同じ符号を付し、その説明は省略する。
図6において、図1と異なる点は、変調波生成器1330を有する点であり、電力変換装置6010は、変調波生成器1330、制御信号生成器1090、スイッチング回路1100を有する。
変調波生成器1330は電圧指令1030のノルム(以下、電圧指令ノルム)に基づいた第四の変調波1340を生成する。
本実施例における制御信号生成器1090は、第四の変調波1340と搬送波1150とを比較することで、スイッチング回路1100のオンとオフを制御する制御信号1160を生成する。
変調波生成器1330では、電圧指令から電圧指令ノルムと電圧指令の位相(以下、電圧位相)を求め、電圧指令ノルムに基づいた振幅、電圧位相に基づいた位相の矩形波を生成し、第四の変調波1340として出力する。
図7は、本実施例における電圧指令と第四の変調波の関係を示す図である。図7に示すように、電圧指令1030と第四の変調波1340の位相は同一であることが望ましいが、三相電動機1020に印加される電圧(パルス状)を、その電圧パルスの周期(搬送波1150の周期と同一)で復調し観測した電圧が矩形波であれば、この限りではない。電圧位相は、例えば三相を二相交流に座標変換(クラーク変換)し、逆正接をとることで求めることができる。三相は±2π/3radの位相差であることから、ある一相の矩形波を生成し、残りの二相は±2π/3radの位相差の矩形波を生成すればよい。電圧指令ノルムと電圧位相が予め既知である場合は、電圧指令1030の代わりに電圧指令ノルムと電圧位相を変調波生成器1330に直接入力してもよい。
変調波生成器1330で生成された矩形波の振幅、すなわち第四の変調波1340の振幅が電圧指令ノルムの3/4の場合、電圧利用率が400/3%以内であれば、電圧指令ノルムと出力電圧ノルムが一致するため、従来の技術と比較し、電圧指令ノルムと出力電圧ノルムが一致する電圧利用率が、4/3倍(=(400/3%)/(100%))になる。
特許文献1の技術と比較しても、電圧指令ノルムと出力電圧ノルムが一致する電圧利用率が2/√3倍(=(400/3%)/(200/√3%))になる。
また、400/3%以上電圧利用率になった場合でも、従来の技術や特許文献1の技術よりも、出力電圧ノルムの低下を抑制することができる。
以上のように、本実施例の技術を用いることで、電圧指令1030が搬送波1150の振幅を超えても、三相電動機1020に流れる電流の増加を抑制することが可能となる。
図8は、本実施例における電動機駆動システムの構成図である。図8において、図5、図6と共通する部分については同じ符号を付し、その説明は省略する。
図8において、三相電動機1020の駆動制御を行う電力変換装置8010は、直流電圧検出器1040、電圧利用率算出器5180、変調波生成器1330、零相電圧注入器5190、制御信号生成器5390、スイッチング回路1100を有する。
電圧利用率算出器5180は、電圧指令1030と検出直流電圧1110から、算出電圧利用率5210を算出する。電圧指令ノルムが予め既知である場合は、電圧指令1030の代わりに電圧指令ノルムを電圧利用率算出器5180に直接入力してもよい。
零相電圧注入器5190は、電圧指令1030に零相電圧を注入し、第五の変調波1341として出力する。
制御信号生成器5390は、算出電圧利用率5210に基づいて、第四の変調波1340と第五の変調波1341の切り替えを制御し、切り替えた変調波と搬送波とを比較することで、スイッチング回路1100のオンとオフを制御する制御信号1160を生成する。一般的に搬送波は、切り替えられた変調波の基本波周期以内の周期の三角波を用いる。三角波の代わりに、鋸波を用いてもよい。
以下、算出電圧利用率5210に基づいた、第四の変調波1340と第五の変調波1341の切り替えの制御について説明する。
前記の通り、算出電圧利用率5210が、従来の技術では100%以内、特許文献1の技術では200/√3%以内であれば、電圧指令ノルムと出力電圧ノルムは一致する。従って、算出電圧利用率5210が100%乃至200/√3%以内であれば第五の変調波1341、100%乃至200/√3%を超えた場合には第四の変調波1340を選択し、選択した変調波と搬送波とを比較することで、電圧指令ノルムと出力電圧ノルムは一致させつつ、算出電圧利用率5210が低い場合には正弦(余弦)波に相当する電圧を三相電動機1020に印加することが可能となる。
また、第四の変調波1340と第五の変調波1341を切り替える際に、変調波の不連続の防止を目的として、算出電圧利用率5210が100%乃至200/√3%を超えた場合に、算出電圧利用率5210に応じて、第四の変調波1340と第五の変調波1341を遷移させてもよい。また、前記したように、本実施例の技術を用いることで算出電圧利用率5210が400/3%以内であれば電圧指令ノルムと出力電圧ノルムは一致するため、算出電圧利用率5210が400/3%で第四の変調波への遷移を完了させてもよい。
以上実施例について説明したが、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
また、上記の各構成、機能は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し実行するソフトウェアで実現してもよいし、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。
1000:直流電源、1010:電力変換装置、1020:三相電動機、1030:電圧指令、1040:直流電圧検出器、1050:位相生成器、1060:ノルム生成器、1070:変調波生成器、1080:搬送波生成器、1090:制御信号生成器、1100:スイッチング回路、1110:検出直流電圧、1120:電圧指令位相、1130:電圧指令ノルム、1140:第一の変調波、1150:搬送波、1160:制御信号、1330:変調波生成器、1340:第四の変調波、1341:第五の変調波、2000:直流電源、2001:直流電源、2170:仮想中性点、5010:電力変換装置、5140:第二の変調波、5141:第三の変調波、5180:電圧利用率算出器、5190:零相電圧注入器、5200:変調波制御器、5210:算出電圧利用率、5390:制御信号生成器
Claims (14)
- スイッチング回路の動作により直流電圧を電圧指令に基づいた電圧に変換することで三相電動機の駆動制御を行う電力変換装置であって、
前記直流電圧を検出する直流電圧検出器と、
前記電圧指令から電圧指令ノルムを生成するノルム生成器と、
前記検出した直流電圧と前記電圧指令ノルムから第一の変調波を生成する変調波生成器と、
前記第一の変調波と搬送波から前記スイッチング回路の動作を制御する制御信号を生成する制御信号生成器を備え、
前記変調波生成器は、前記電圧指令の最大値もしくは最小値のタイミングでの1つの相に対して前記検出した直流電圧の1/2の大きさの第一の変調波を生成し、残りの二相に対しては前記検出した直流電圧と前記電圧指令ノルムに基づいた大きさの第一の変調波を生成することを特徴とする電力変換装置。 - 請求項1に記載の電力変換装置において、
前記変調波生成器で生成する前記残りの二相に対する第一の変調波は、前記電圧指令ノルムの3/2と前記検出した直流電圧の1/2との差の大きさの変調波であることを特徴とする電力変換装置。 - 請求項1または2に記載の電力変換装置において、
さらに、前記電圧指令と前記直流電圧から電圧利用率を算出する電圧利用率算出器と、
前記電圧指令に零相電圧を注入し第二の変調波を生成する零相電圧注入器と、
前記第一の変調波と前記第二の変調波と前記電圧利用率に基づいて第三の変調波を生成する変調波制御器を備え、
前記制御信号生成器には前記第一の変調波の代わりに前記第三の変調波を入力することを特徴とする電力変換装置。 - 請求項3に記載の電力変換装置において、
前記制御信号生成器は、前記電圧利用率が100%乃至200/√3%以内の場合に前記第二の変調波を前記第三の変調波として生成し、前記電圧利用率が100%乃至200/√3%を超えた場合に前記第一の変調波を前記第三の変調波として生成することを特徴とする電力変換装置。 - 請求項3に記載の電力変換装置において、
前記制御信号生成器は、前記電圧利用率が100%乃至200/√3%以内の場合に前記第二の変調波を前記第三の変調波として生成し、前記電圧利用率が100%乃至200/√3%を超えた場合に前記第二の変調波から前記第一の変調波へ遷移させて前記第三の変調波を生成することを特徴とする電力変換装置。 - 請求項5に記載の電力変換装置において、
前記制御信号生成器は、前記第二の変調波から前記第一の変調波へ遷移は、前記電圧利用率に応じて行うことを特徴とする電力変換装置。 - 請求項6に記載の電力変換装置において、
前記制御信号生成器は、前記第二の変調波から前記第一の変調波へ遷移は、前記電圧利用率が400/3%で前記第一の変調波への遷移を完了させることを特徴とする電力変換装置。 - スイッチング回路の動作により直流電圧を電圧指令に基づいた電圧に変換することで三相電動機の駆動制御を行う電力変換装置の制御方法であって、
前記直流電圧を検出し、
前記電圧指令から電圧指令ノルムを生成し、
前記電圧指令の最大値もしくは最小値のタイミングでの1つの相に対して前記検出した直流電圧の1/2の大きさの第一の変調波を生成し、残りの二相に対しては前記検出した直流電圧と前記電圧指令ノルムに基づいた大きさの第一の変調波を生成し、
前記第一の変調波と搬送波から前記スイッチング回路の動作を制御する制御信号を生成することを特徴とする電力変換装置の制御方法。 - 請求項8に記載の電力変換装置の制御方法において、
前記残りの二相に対する第一の変調波は、前記電圧指令ノルムの3/2と前記検出した直流電圧の1/2との差の大きさの変調波であることを特徴とする電力変換装置の制御方法。 - 請求項8または9に記載の電力変換装置の制御方法において、
さらに、前記電圧指令と前記直流電圧から電圧利用率を算出し、
前記電圧指令に零相電圧を注入し第二の変調波を生成し、
前記第一の変調波と前記第二の変調波と前記電圧利用率に基づいて第三の変調波を生成し、
前記第一の変調波の代わりに前記第三の変調波と搬送波から前記スイッチング回路の動作を制御する制御信号を生成することを特徴とする電力変換装置の制御方法。 - 請求項10に記載の電力変換装置の制御方法において、
前記電圧利用率が100%乃至200/√3%以内の場合に前記第二の変調波を前記第三の変調波として生成し、前記電圧利用率が100%乃至200/√3%を超えた場合に前記第一の変調波を前記第三の変調波として生成することを特徴とする電力変換装置の制御方法。 - 請求項10に記載の電力変換装置の制御方法において、
前記電圧利用率が100%乃至200/√3%以内の場合に前記第二の変調波を前記第三の変調波として生成し、前記電圧利用率が100%乃至200/√3%を超えた場合に前記第二の変調波から前記第一の変調波へ遷移させて前記第三の変調波を生成することを特徴とする電力変換装置の制御方法。 - 請求項12に記載の電力変換装置の制御方法において、
前記第二の変調波から前記第一の変調波へ遷移は、前記電圧利用率に応じて行うことを特徴とする電力変換装置の制御方法。 - 請求項13に記載の電力変換装置の制御方法において、
前記第二の変調波から前記第一の変調波へ遷移は、前記電圧利用率が400/3%で前記第一の変調波への遷移を完了させることを特徴とする電力変換装置の制御方法。
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PCT/JP2020/018609 WO2021224976A1 (ja) | 2020-05-08 | 2020-05-08 | 電力変換装置、及び、その制御方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPWO2021224976A1 JPWO2021224976A1 (ja) | 2021-11-11 |
JP7282984B2 true JP7282984B2 (ja) | 2023-05-29 |
Family
ID=78467957
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2022519868A Active JP7282984B2 (ja) | 2020-05-08 | 2020-05-08 | 電力変換装置、及び、その制御方法 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US12088228B2 (ja) |
EP (1) | EP4148969A4 (ja) |
JP (1) | JP7282984B2 (ja) |
CN (1) | CN115039335A (ja) |
WO (1) | WO2021224976A1 (ja) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009303346A (ja) | 2008-06-11 | 2009-12-24 | Denso Corp | 回転機の制御装置、及び回転機の制御システム |
JP2019146360A (ja) | 2018-02-21 | 2019-08-29 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | インバータ制御装置 |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3233097B2 (ja) | 1998-04-03 | 2001-11-26 | 株式会社日立製作所 | 電力変換装置とその制御方法 |
JP2009213321A (ja) * | 2008-03-06 | 2009-09-17 | Yaskawa Electric Corp | Pwmインバータ装置とその制御方法 |
KR101188014B1 (ko) * | 2010-07-29 | 2012-10-05 | 성균관대학교산학협력단 | 태양광 발전시스템을 위한 플라이백 컨버터의 스위치 제어 장치 및 방법 |
JP5549537B2 (ja) * | 2010-10-26 | 2014-07-16 | 株式会社デンソー | 回転機の制御装置 |
-
2020
- 2020-05-08 US US17/911,175 patent/US12088228B2/en active Active
- 2020-05-08 WO PCT/JP2020/018609 patent/WO2021224976A1/ja unknown
- 2020-05-08 CN CN202080094919.5A patent/CN115039335A/zh active Pending
- 2020-05-08 JP JP2022519868A patent/JP7282984B2/ja active Active
- 2020-05-08 EP EP20934324.3A patent/EP4148969A4/en active Pending
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009303346A (ja) | 2008-06-11 | 2009-12-24 | Denso Corp | 回転機の制御装置、及び回転機の制御システム |
JP2019146360A (ja) | 2018-02-21 | 2019-08-29 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | インバータ制御装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP4148969A4 (en) | 2024-01-10 |
US12088228B2 (en) | 2024-09-10 |
US20230104331A1 (en) | 2023-04-06 |
EP4148969A1 (en) | 2023-03-15 |
JPWO2021224976A1 (ja) | 2021-11-11 |
CN115039335A (zh) | 2022-09-09 |
WO2021224976A1 (ja) | 2021-11-11 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101594662B1 (ko) | 전력 변환 장치 | |
CN108123653B (zh) | 马达控制系统的自适应脉宽调制 | |
US11218107B2 (en) | Control device for power converter | |
EP2866338B1 (en) | Matrix converter | |
KR102109574B1 (ko) | 인버터 제어장치 | |
JP2015126632A (ja) | マトリクスコンバータ、風力発電システム、および、マトリクスコンバータの制御方法 | |
JPS6148167B2 (ja) | ||
JP2012023885A (ja) | 交流電動機の制御装置および制御方法 | |
JP5321282B2 (ja) | 電力制御装置 | |
JP4120868B2 (ja) | 交流電動機の制御装置 | |
JP7282984B2 (ja) | 電力変換装置、及び、その制御方法 | |
JP6016720B2 (ja) | 電力変換装置および電力変換方法 | |
JP7112593B2 (ja) | 電力変換装置、及び、その制御方法 | |
JP3490600B2 (ja) | 電力変換装置のパルス幅変調方法 | |
JP3666557B2 (ja) | 電力変換回路 | |
JP4725694B2 (ja) | Pwm電力変換器の制御装置 | |
CN113169693A (zh) | 逆变器控制装置 | |
JP3957369B2 (ja) | 誘導電動機制御装置 | |
JP2924589B2 (ja) | 電力変換装置 | |
JP4378952B2 (ja) | 3相pam負荷駆動システム | |
JP2024022201A (ja) | インバータ装置、並びにモータ駆動装置 | |
JPH10164845A (ja) | Pwm式順変換装置 | |
KR20010064014A (ko) | 3상 펄스폭변조 정류장치 및 방법 | |
JP2531510B2 (ja) | サイクロコンバ−タ制御装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20220708 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20230425 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20230517 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7282984 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |