CN103907282A - 功率变换装置 - Google Patents

Abstract

在基于发动机发电机的电动机驱动***中，由于功率变换器的高次谐波、直流电压变动的影响，由于d轴与q轴的电压干扰引起的电流脉动的相互增强现象，轴振动会增加，且由于dq轴间干扰的影响，振动或d轴电流会增加。在发动机发电机***的功率变换器(105)中，按照使发电机(104)的转子磁通量方向的d轴电流中所包含的振动分量的相位相对于发电机(104)的旋转电角频率中所包含的同一频率的振动分量的相位超前90度以上的方式，由d轴电压调整单元(117)对用于控制发电机(104)的d轴电压Vd*进行△Vd*调整，进一步按照使q轴电流中所包含的振动分量的相位相对于发电机(104)的旋转电角频率中所包含的同一频率的振动分量的相位超前90度以上的方式，由q轴电压调整单元(118)对q轴的电压Vq*进行△Vq*调整。

Description

功率变换装置

技术领域

本发明涉及发动机发电机***以及电动机驱动***的功率变换装置，特别是涉及实现适于抑制发电机与发动机之间的轴或与电动机连接的旋转设备的轴的振动的控制的功率变换装置。

背景技术

在通过功率变换器对电动机进行可变速驱动且经由减速齿轮、增速齿轮等而使送风机、泵、压缩机等旋转设备运转的电动机驱动***中，有时在电动机与旋转设备间的轴上产生特定频率的振动分量。该振动频率是设备固有的频率，在功率变换器驱动中，需要进行控制，以使该固有频率的振动不会对***带来恶劣影响。

因此，公知如下的技术：控制功率变换器的输出频率，以便缩短(skip)振动变大的特定频率下的运转时间。此外，在特定频率附近的驱动中，为了消除所述振动分量，例如，如专利文献1记载的那样，有如下技术：推定速度变动、扭矩变动分量，按照施加用于消除这些脉动的相反的电动机扭矩的方式来控制功率变换器。

此外，在专利文献2中，按照使由电动机产生的电动机扭矩或者电动机扭矩电流中所包含的振动分量的相位相对于电动机的旋转电角频率中所包含的同一频率的振动分量的相位而超前90度以上的方式，控制用于驱动电动机的电压，从而抑制振动分量。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：JP特开2007-252142号公报

专利文献2：JP特开2010-259275号公报

发明内容

发明要解决的问题

在专利文献1中，根据旋转速度将驱动***的脉动扭矩或电动机的负载扭矩推定为干扰扭矩，补偿电动机扭矩来消除那些干扰扭矩。但是，速度推定或轴振动扭矩的推定缺乏电动机或机械***的信息。需要事先获得这些常数或者事先测量这些常数，在这些值不同于实际值的情况下，反而有可能产生有助于振动的扭矩。此外，在控制运算变得复杂而导致控制延迟变得显著的情况下，有可能产生有助于振动的扭矩。

在专利文献2中，按照使扭矩电流Iq或者电动机扭矩τG中所包含的振动分量相对于电动机的旋转角频率ω1中所包含的振动分量超前90度以上的方式来控制q轴电压指令，从而抑制机械***的振动。但是，在将现有技术的专利文献2应用于基于发动机发电机的电动机驱动***中的情况下，由于功率变换器的高次谐波的影响、电动机负载变动引起的直流电压变动的影响，产生d轴与q轴的电压干扰所引起的电流脉动相互增强的现象，有可能会增加轴振动。此外，由于根据电动机的电传递特性，仅在q轴电压指令中设置基于电流检测值IqFB的振动抑制环，因此dq轴间干扰的影响所引起的振动有可能会增加，或者d轴电流有可能会增加。

本发明的目的是鉴于上述问题而提供一种在基于发动机发电机的电动机驱动***中能够抑制振动分量的发动机发电机***、功率变换器、发电机控制装置以及发电机的控制方法。

此外，作为其他的目的，由于在家电、钢铁、普通高压产业驱动领域中，发电机、发动机以及电动机等机械***的各种常数精度可以比较低但期望控制方式的增益设计比较容易，因此提供一种常数强健性(robust)高的功率变换器以及轴振动的抑制控制单元。

用于解决问题的手段

为了实现上述目的，本发明的特征在于，在发动机发电机***的功率变换装置中，按照使发电机的转子磁通量方向的d轴电流中所包含的振动分量的相位相对于所述发电机的旋转电角频率中所包含的同一频率的振动分量的相位超前90度以上的方式来调整用于控制所述发电机的所述d轴的电压，进一步按照使与所述d轴正交的q轴电流中所包含的振动分量的相位相对于所述发电机的旋转电角频率中所包含的同一频率的振动分量的相位超前90度以上的方式来调整所述q轴的电压。

具体而言，在具备发电机、驱动所述发电机的发动机、检测流过所述发电机中的电流的电流检测器、根据载波信号对三相电压指令信号进行脉宽调制的PWM信号控制部、由进行了脉宽调制的选通信号驱动的功率变换装置、电动机、和驱动所述电动机的功率变换器的发动机发电机***的功率变换装置中，具备对控制所述发电机的功率变换器的输出电压进行调整的dq轴电压调整部，所述dq轴电压调整部按照使所述发电机的转子磁通量方向的d轴电流中所包含的振动分量的相位相对于所述发电机的旋转电角频率中所包含的同一频率的振动分量的相位超前90度以上的方式来调整用于控制发电机的所述d轴的电压，进一步按照使与所述d轴正交的q轴电流中所包含的振动分量的相位相对于所述发电机的旋转电角频率中所包含的同一频率的振动分量的相位超前90度以上的方式来调整所述q轴的电压。

另外，在本发明的发动机发电机***的功率变换装置中，所述dq轴电压调整部由d轴电压调整单元和q轴电压调整单元构成，所述d轴电压调整单元以及q轴电压调整单元由比例控制部、或者由比例控制部和一次延迟控制部、或者由比例控制部、一次延迟控制部、和不完全微分控制部构成。

此外，本发明的特征在于，在电动机驱动***的功率变换装置中，按照使电动机的转子磁通量方向的d轴电流中所包含的振动分量的相位相对于所述电动机的旋转电角频率中所包含的同一频率的振动分量的相位超前90度以上的方式来调整用于控制所述电动机的所述d轴的电压，进一步按照使与所述d轴正交的q轴电流中所包含的振动分量的相位相对于所述电动机的旋转电角频率中所包含的同一频率的振动分量的相位超前90度以上的方式来调整所述q轴的电压。

具体而言，在具备电动机、检测流过所述电动机中的电流的电流检测器、根据载波信号对三相电压指令信号进行脉宽调制的PWM信号控制部、和由进行了脉宽调制的选通信号驱动的功率变换装置的电动机驱动***的功率变换装置中，具备调整对所述电动机进行控制的功率变换装置的输出电压的dq轴电压调整部，所述dq轴电压调整部按照使所述发电机的转子磁通量方向的d轴电流中所包含的振动分量的相位相对于所述发电机的旋转电角频率中所包含的同一频率的振动分量的相位超前90度以上的方式来调整用于控制发电机的所述d轴的电压，进一步按照使与所述d轴正交的q轴电流中所包含的振动分量的相位相对于所述发电机的旋转电角频率中所包含的同一频率的振动分量的相位超前90度以上的方式来调整所述q轴的电压。

另外，在本发明的电动机驱动***的功率变换装置中，所述dq轴电压调整部由d轴电压调整单元和q轴电压调整单元构成，所述d轴电压调整单元以及q轴电压调整单元由比例控制部、或者由比例控制部和一次延迟控制部、或者由比例控制部、一次延迟控制部、和不完全微分控制部构成。

此外，本发明的特征在于，在具备发电机、驱动所述发电机的发动机、根据载波信号对基于流过所述发电机中的电流的三相电压指令信号进行脉宽调制的PWM信号控制部、由进行了脉宽调制的选通信号驱动的功率变换装置、电动机、和驱动所述电动机的功率变换器的发动机发电机***的功率变换装置中，按照使所述发电机的交流电流中所包含的振动分量的相位相对于所述发电机的旋转电角频率中所包含的同一频率的振动分量超前90度以上的方式来调整交流电压指令。

此外，本发明的特征在于，在具备电动机、根据载波信号对基于流过所述电动机中的电流的三相电压指令信号进行脉宽调制的PWM信号控制部、和由进行了脉宽调制的选通信号驱动的功率变换装置的电动机驱动***的功率变换装置中，按照使所述电动机的交流电流中所包含的振动分量的相位相对于所述电动机的旋转电角频率中所包含的同一频率的振动分量超前90度以上的方式来调整交流电压指令。

发明效果

根据本发明，除了q轴电压调整单元外还设置d轴电压调整单元，从而能够提高抑制发动机发电机***以及电动机驱动***中的发电机的d轴与q轴的电压干扰所引起的振动分量的效果，并且具有能够抑制d轴电流的增加的效果。

此外，在发动机发电机***以及电动机驱动***中，抑制在发电机与发动机间的轴或电动机与旋转设备间的轴中所产生的特定频率的振动分量时，不需要详细的电动机或机械***的信息，能够用简单的控制***来实现。

附图说明

图1是本发明的实施例1的整体控制框图。

图2是发电机的三相定子绕组轴与转子磁通量位置的关系图。

图3是考虑了dq轴干扰环时从永磁铁同步发电机的d轴以及q轴的电压脉动ΔV产生电流脉动△I的框图。

图4是永磁铁同步发电机的从d轴以及q轴的电压脉动ΔV至电流脉动△I的传递特性的例子。

图5是包括本发明的实施例1中的q轴电压调整单元的功能框图。

图6是实施了q轴电压调整单元时的从d轴以及q轴的电压脉动ΔV至电流脉动△I的传递特性的例子。

图7是表示在发动机发电机***中有可能产生的振动源的图。

图8是表示了功率变换器(CNV)的高次谐波的影响所引起的电压干扰特性的图。

图9是表示了功率变换器(CNV)的直流电压变动的影响所引起的电压干扰特性的图。

图10是包括本发明的实施例1中的d轴电压调整单元的功能框图。

图11是同时使用了本发明的实施例1中的q轴电压调整单元和d轴电压调整单元时的从d轴以及q轴的电压脉动ΔV至电流脉动△I的传递特性的例子。

图12是本发明的实施例2中的整体控制框图。

图13是本发明的实施例3中的整体控制框图。

图14是本发明的实施例4中的整体控制框图。

具体实施方式

以下，参照附图来详细说明本发明的实施例。另外，在所有图中原则上对同一要素附加同一符号。

实施例1

图1是本发明的实施例1的发动机发电机***的结构图。本***由作为控制对象的发电机104、与发电机104连接的发动机101、控制发电机104的功率变换器(CNV)105、控制功率变换器(CNV)105的控制装置106、电动机109、驱动电动机109的功率变换器(INV)108、以及控制(INV)功率变换器108的电动机驱动控制装置110构成。

控制装置106具备dq轴电压调整部116，该dq轴电压调整部116用于抑制进行发电控制时的干扰所引起的发动机101与发电机104之间的轴(shaft)103以及耦合部102的振动。dq轴电压调整部116按照相对于发电机104的旋转电角频率中所包含的振动分量的相位使流过发电机104的电流中所包含的同一频率的振动分量的相位超前90度以上的方式来控制功率变换器(CNV)105，从而使振动分量衰减。

详细说明图1的结构图。在图1中，功率变换器(CNV)105基于相电流检测部111检测到的交流电流检测值Iu、Iw和旋转速度检测部112检测到的发电机104的旋转电角频率ω1，通过控制装置106进行控制。另外，图1的相电流检测部111进行基于2相检测的交流电流检测，但是也可以是3相检测。此外，也可以不使用相电流传感器，而使用根据流过为了功率变换器(CNV)105的过电流保护而安装的直流电阻的电流值而推定出的交流电流值。

由dq坐标变换器113基于电相位角θd，将交流电流检测值Iu、Iw变换为d轴(磁通量轴)上的电流检测值Id以及与所述d轴正交的q轴(扭矩轴)上的电流检测值Iq。将旋转电角频率ω1作为输入，由相位运算部114运算该电相位角θd。在电压指令运算部115中，将励磁电流指令Id*、扭矩电流指令Iq*、旋转电角频率ω1、d轴电流检测值Id及q轴电流检测值Iq作为输入，输出d轴电压指令Vd*和q轴电压指令Vq*。

另外，在电压指令运算部115中，有时除了电流指令外还使用扭矩指令等。dq轴电压调整部116由d轴电压调整单元117和q轴电压调整单元118构成。在d轴电压调整单元117中，将d轴电流检测值Id作为输入，输出d轴电压调整值ΔVd*。所输出的d轴电压调整值ΔVd*被相加到作为电压指令运算部115的输出的d轴电压指令Vd*上，作为电压指令Vd**来输出。

此外，在q轴电压调整单元118中，将q轴电流检测值Iq作为输入，输出q轴电压调整值ΔVq*。所输出的q轴电压调整值ΔVq*被相加到作为电压指令运算部115的输出的q轴电压指令Vq*上，作为电压指令Vq**来输出。由dq坐标逆变换器113’基于电相位角θd，将电压指令Vd**和电压指令Vq**变换为三相交流轴上的电压指令Vu*、Vv*、Vw*。由脉宽调制(PWM)信号控制器119将电压指令Vu*、Vv*、Vw*变换为驱动功率变换器(CNV)105的PWM脉冲信号。

接着，说明本实施例中的发动机101与发电机104间的轴振动抑制单元。首先，使用图2来定义坐标轴。在本实施例中，如图2所示，将发电机104的三相定子绕组的U相设为u轴、V相设为v轴、W相设为w轴。此外，将发电机104的转子磁通量方向设为d轴、将与d轴正交的轴设为q轴。将d轴的电相位角设为从定子u轴看到的相位角，定义为图2所示的θd。在θd为0度时，U相绕组的交链磁通量最大。

在本发明中，同时使用以不完全微分提取q轴(扭矩轴)上的电流检测值Iq的振动分量来调整q轴电压指令Vq*的振动抑制控制环、和以不完全微分提取d轴(磁通量轴)上的电流检测值Id的振动分量来调整d轴电压指令Vd*的振动抑制控制环。

这是因为，q轴电压调整环主要在轴振动的抑制方面有效果，而d轴电压调整环在利用q轴电压调整环时具有抑制d轴电流Id的增加的效果。此外，通过在q轴电压调整环的基础上还设置d轴电压调整环，从而因电压干扰ΔVd、ΔVq产生的d轴的电流脉动ΔId以及q轴的电流脉动ΔIq的相位变成同相位，能够调整为不会因dq轴间干扰环而增加彼此的振动。

图3是表示考虑了dq轴间干扰环时从永磁铁同步发电机的d轴以及q轴的电压脉动ΔV(干扰ΔVd、干扰ΔVq)产生电流脉动△I(变动ΔId、变动ΔIq)的框图。

此外，图4是永磁铁同步发电机以任意的旋转频率进行了驱动时的从d轴以及q轴的电压脉动ΔV(干扰ΔVd、干扰ΔVq)至电流脉动△I(ΔId、ΔIq)的传递特性。根据永磁铁同步发电机的电特性，考虑了dq轴间干扰环的传递函数之中，与微分算子s的一次方相比，微分算子s的平方项起到更支配性的作用，在如图4所示的永磁铁同步发电机的旋转频率下具有谐振特性。在该谐振频率接近发动机发电机***的机械***的固有振动数的情况下，振动变大，从而会成为问题。

图5是包括本发明的实施例1中的q轴电压调整单元11的功能框图。在q轴电压调整单元118中，按照使q轴电流检测值Iq中所包含的振动分量相对于发电机104的旋转角频率ω1中所包含的振动分量超前90度以上的方式来设定电压指令调整值ΔVq*。通过超前90度以上，从而能够抑制机械***的振动。

图6是在永磁铁同步发电机的传递特性(图4)中、设置有基于前述的基于Iq检测值的q轴电压调整环时的电流脉动△I相对于电压干扰ΔV的传递特性的变化的一例。可知，永磁铁同步发电机的旋转频率下的谐振倍率在下降。其结果，能够抑制谐振频率接近了发动机发电机***的机械***的固有振动数时的振动。

图7是在发动机发电机***中进行发电控制时成为发动机与发电机间的轴振动的加振源的电压干扰的例子。作为进行发动机发电机***的发电控制时假设的电压干扰，可以考虑CNV高次谐波、直流电压变动等。

图8是表示了功率变换器(CNV)105的高次谐波的影响所引起的电压干扰特性的图。由前述的电压干扰ΔVd、ΔVq进行表示的情况下，一个是ΔVd成为cos波、ΔVq成为sin波的组合，另一个是ΔVd成为cos波、ΔVq成为-sin波的组合。此外，CNV高次谐波的频率分量是由载波频率和基波频率的组合来决定的，因此使发动机发电机***的机械***的固有振动数与CNV高次谐波的频率一致的基波频率条件存在无数个。

图9是表示了功率变换器(CNV)105的直流电压变动的影响所引起的电压干扰特性的图。由前述的电压干扰ΔVd、ΔVq进行了表示时，成为具有同相关系的正弦波特性。此外，直流电压变动的影响所引起的电压干扰的频率分量产生发电机的驱动频率的2倍谐波、6倍谐波的频率分量。

由此，在发动机发电机***中，进行发电控制时成为发动机与发电机间的轴振动的加振源的电压干扰特性的相位关系并不相同。因此，考虑了从电压干扰ΔV至电流脉动△I的dq轴间干扰环的4个传递特性“ΔVd→ΔId”、“ΔVd→ΔIq”、“ΔVq→ΔIq”以及“ΔVq→ΔId”根据上述的电压干扰的相位特性，引起电流脉动的相互增强(和)、相互削弱(差)的现象。

因此，针对成为轴振动的加振源的电压干扰特性，除了降低发动机发电机***的机械***的固有振动数中的从电压脉动ΔV至电流脉动△I的增益特性，按照使电压干扰ΔVd、ΔVq的相位差、和还增加了q轴电压调整控制环后的前述的4个传递特性“ΔVd→ΔId”、“ΔVd→ΔIq”、“ΔVq→ΔIq”以及“ΔVq→ΔId”的相位特性之间的关系不会成为相互增强的条件的方式进行控制设计，这在轴振动的抑制中是有效的。

因此，在本发明中，为了解决上述问题，除了q轴电压调整单元118外，还设置d轴电压调整单元117。

图10是包括本发明的实施例1中的d轴电压调整单元117的功能框图。在d轴电压调整单元117中，针对发电机104的旋转角频率ω1中所包含的振动分量，按照使d轴电流检测值Id中所包含的振动分量超前90度以上的方式来设定d轴电压调整值ΔVd*。通过使相位超前90度以上，从而能够抑制d轴电流的振动的增加。此外，在从电压干扰ΔV(ΔVd、ΔVq)至电流脉动△I(ΔId，ΔIq)的传递特性中，能够控制设计为使振动的相互增强的条件缓和。其结果，与现有技术相比，能够提高轴振动抑制效果。

图11是在永磁铁同步发电机的传递特性中、设置有q轴电压调整单元118和d轴电压调整单元117时的电流脉动△I(ΔId、ΔIq)相对于电压干扰ΔV(ΔVd、ΔVq)的传递特性的一例。

与图6的只有q轴电压调整单元118时相比，可知能够降低增益特性。此外，在发动机发电机***中，相对于发电控制时的CNV高次谐波、直流电压变动的电压干扰特性，成为能够缓和从电压干扰ΔV(ΔVd、ΔVq)至电流脉动△I(ΔId、ΔIq)的dq轴的相互增强(同相关系)现象的相位特性。

接着，说明本实施例的d轴电压调整单元117以及q轴电压调整单元118的具体的设定方法。

如上所述，若调整q轴电压指令，以使相对于发电机104的旋转角频率ω1中所包含的振动分量，电流Iq中所包含的振动分量超前90度以上，则能够减少振动。在图5的包括q轴电压调整单元118的***的框图中，将q轴电压调整单元118的增益设为K_qq。

在Kqq的增益设定中，考虑相对于图5的Iq的环。以Iq作为起点的传递函数G_q如式(1)所示。此时，由于仅考虑振动分量，因此忽略感应电压emf的环。

(数学式1)

$G_q=K_{\mathrm{qq}}\·\frac{1}{r_q+L_q\·s}.....\left(1\right)$

在式(1)中，G_q是传递函数，K_即是q轴电压调整单元118的增益，r_q+L_q·s是发电机104的阻抗分量，s是微分算子。

在此，利用了电流检测值Iq的振动抑制方式是通过不完全微分提取Iq的振动分量来调整q轴的电压指令的手段。此时，考虑发电机104的内部阻抗所引起的相位变化，设定不完全微分的相位变化。例如，在发电机104的内部阻抗所引起的相位变化滞后80度的相位的情况下，按照使不完全微分的相位变化超前0度以上且小于80度的方式设定不完全微分的时间常数T_{iq_q}，并且使传递环的增益作为负值而超前180度相位，从而按照使相对于Iq的相位变化超前90度以上且小于180度的方式进行控制。例如，可利用式(2)来设定图5中的K_叩。

(数学式2)

$K_{\mathrm{qq}}=\frac{K_{\mathrm{iqq}\_1}\·s}{1+T_{\mathrm{iq}\_q}\·s}\·K_{\mathrm{iqq}\_2}\·(-1).....\left(2\right)$

式(2)中，K_即是q轴电压调整单元118的增益，T_{iq_q}是不完全微分的时间常数，K_{iqq_1}、K_{iqq_2}是增益，s是微分算子。

由此，在q轴电压调整单元118中，设定K_qq，以使发电机104的Iq电流中所包含的振动分量的相位相对于发电机104的旋转电角频率中所包含的同一频率的振动分量的相位超前90度以上。

接着，说明d轴电压调整单元117的设定方法。在包括图10的d轴电压调整单元117的***的框图中，将d轴电压调整单元117的增益设为K_dd。

关于K_dd的增益设定，考虑相对于图10的Id的环。以Id为起点的传递函数G_d如式(3)所示。

(数学式3)

$G_d=K_{\mathrm{dd}}\·\frac{1}{r_d+L_d\·s}.....\left(3\right)$

在式(3)中，G_d是传递函数，K_dd是d轴电压调整单元118的增益，r_d+L_d·s是发电机104的阻抗分量，s是微分算子。

在此，针对利用了电流检测值Id的振动抑制方式，也是作为通过不完全微分提取Id的振动分量来调整d轴的电压指令的手段。此时，考虑发电机104的内部阻抗所引起的相位变化，设定不完全微分的相位变化。例如，在发电机104的内部阻抗所引起的相位变化滞后了80度的相位的情况下，按照使不完全微分的相位变化超前0度以上且小于80度的方式来设定不完全微分的时间常数，并使传递环的增益作为负值而超前180度相位，从而控制成使相对于Id的相位变化超前90度以上且小于180度。例如，可利用式(4)来设定图10中的K_dd。

(数学式4)

$K_{\mathrm{dd}}=\frac{K_{\mathrm{idd}\_1}\·s}{1+T_{\mathrm{id}\_d}\·s}\·K_{\mathrm{idd}\_2}\·(-1).....\left(4\right)$

在式(4)中，K_dd是d轴电压调整单元117的增益，T_{id_d}是不完全微分的时间常数，K_{idd_1}、K_{idd_2}是增益，s是微分算子。

由此，在d轴电压调整单元117中也与q轴电压调整单元118相同，设定K_dd，以使发电机104的Id电流中所包含的振动分量的相位相对于发电机104的旋转电角频率中所包含的同一频率的振动分量的相位超前90度以上。

另外，若增大d轴电压调整单元117以及q轴电压调整单元118的K_dd以及K_叩的比例分量，则***整体会变得不稳定。因此，按照在机械***的扭矩振动的振幅成为预先决定的规定值以上时超前90度以上的方式来调整K_dd以及K_叩的比例分量，除此之外将K_dd以及K_叩的比例分量设定成使其小于超前90度以上的值即可。

此外，在包括前述的dq轴间干扰环在内的4个△V至△I的传递特性(“△Vd→△Id”、“△Vd→△Iq”、“△Vq→△Iq”以及“△Vq→△Id”)的关系中，由于在发电机104的驱动频率前后相位特性的变化大，因此dq轴电压调整单元需要根据发动机发电机***的机械***的固有振动数和发电机104的驱动频率的关系来变更K_dd以及K_叩的设定。此外，在所述发电机104的电传递特性根据旋转电角频率、负载条件而变化的情况下，也需要随之变更K_dd以及K_峒的设定。

另外，在发电机104的旋转角频率的振动分量与q轴电流以及d轴电流的振动分量未成为完整的正弦波的情况下，以对波形进行积分而得到的平均值与波形交差的点作为零点，观察其相位差时，能够判定q轴电流以及d轴电流的振动波形是否相对于旋转角频率的振动波形超前了90度以上。此外，可以将旋转角频率的振动波形的峰值间设为180度，将q轴电流以及d轴电流的振动波形的最大值看作相对于根据所述旋转角频率的振动波形得到的最大值的超前角。

如以上说明，根据本实施例，在发动机发电机***的功率变换器中，按照使发电机104的转子磁通量方向的d轴电流中所包含的振动分量的相位相对于所述发电机104的旋转电角频率中所包含的同一频率的振动分量的相位超前90度以上的方式来调整用于控制发电机104的所述d轴的电压，进一步按照使与d轴正交的q轴电流中所包含的振动分量的相位相对于发电机104的旋转电角频率中所包含的同一频率的振动分量的相位超前90度以上的方式来调整所述q轴的电压，能够提高抑制在发电机104与发动机101之间的轴中产生的特定频率的振动分量的效果，并且能够抑制d轴电流的增加。

实施例2

接着，说明本发明的实施例2。实施例2是通过功率变换器对电动机120进行可变速驱动并经由扭矩传递部使负载器运转的电动机驱动***的例子。图12表示实施例2的电动机驱动***的结构图。仅说明与图1所示的实施例1不同的构成部分。本***由作为控制对象的电动机120、驱动电动机120的功率变换器(INV)108、以及控制功率变换器(INV)108的控制装置106构成。

在本实施例中，按照使电动机120的转子磁通量方向的d轴电流中所包含的振动分量的相位相对于电动机120的旋转电角频率中所包含的同一频率的振动分量的相位超前90度以上的方式来调整d轴的电压，进一步按照使与所述d轴正交的q轴电流中所包含的振动分量的相位相对于电动机120的旋转电角频率中所包含的同一频率的振动分量的相位超前90度以上的方式来调整所述q轴的电压，能够提高抑制在电动机120与负载器121之间的轴中所产生的特定频率的振动分量的效果，并且能够抑制d轴电流的增加。

实施例3

接着，说明本发明的实施例3。图13表示实施例3的发动机发电机***的结构图。仅说明与图1所示的实施例1不同的构成部分。在图1中调整了dq轴电压指令，但是在本实施例中调整交流电压指令。

在交流电压调整单元122中，使用由电流检测部111检测到的交流电流检测值，与实施例I以及实施例2相同，利用比例控制、比例控制和一次延迟控制、比例控制和不完全微分控制、比例控制和不完全微分控制和一次延迟控制等，运算出各自的各相的交流电压调整值ΔVu*、ΔVv*、ΔVw*。

如以上说明，根据本实施例，通过进行交流分量的调整，与实施例1以及实施例2相同，能够相对于发电机104的旋转角频率的振动分量使交流电流的振动分量的相位超前90度以上，从而使机械***的振动分量衰减。

实施例4

接着，说明本发明的实施例4。图14表示实施例4的电动机驱动***的结构图。仅说明与图12所示的实施例2不同的构成部分。图12中调整了dq轴电压指令，但是在本实施例中调整交流电压指令。在交流电压调整单元122中，使用由电流检测部111检测出的交流电流检测值，与实施例1、实施例2以及实施例3相同，使用比例控制、比例控制和一次延迟控制、比例控制和不完全微分控制、比例控制和不完全微分控制和一次延迟控制等，运算出各自的各相的交流电压调整值ΔVu*、ΔVv*、ΔVw*。

如以上说明，根据本实施例，通过调整交流分量，与实施例1、实施例2以及实施例3相同，能够相对于电动机120的旋转角频率的振动分量使交流电流的振动分量的相位超前90度以上，从而使机械***的振动分量衰减。

符号说明：

101 发动机

102 耦合部

103 轴(shaft)

104 发电机

105 功率变换器(CNV)

106 控制装置

107 直流电源部

108 功率变换器(INV)

109 电动机

110 电动机驱动控制装置

111 相电流检测部

112 速度检测器

113 dq坐标变换器

113’ dq坐标逆变换器

114 相位运算部

115 电压指令运算部

116 dq轴电压调整部

117 d轴电压调整单元

118 q轴电压调整单元

119 脉宽调制(PWM)信号控制器

120 电动机

121 负载器

122 交流电压调整单元

123 交流电压补正部

131 输出端子

132 输出端子

141 输入端子

142 输入端子

Claims (12)

1.一种功率变换装置，是具备发电机、驱动所述发电机的发动机、根据载波信号对基于流过所述发电机中的电流的三相电压指令信号进行脉宽调制的PWM信号控制部、由进行了脉宽调制的选通信号驱动的功率变换装置、电动机、和驱动所述电动机的功率变换器的发动机发电机***的功率变换装置，该功率变换装置的特征在于，

按照使所述发电机的转子磁通量方向的d轴的电流中所包含的振动分量的相位相对于所述发电机的旋转电角频率中所包含的同一频率的振动分量超前90度以上的方式来调整所述d轴的电压指令，进一步按照使与所述d轴正交的q轴的电流中所包含的振动分量的相位相对于所述发电机的所述旋转电角频率中所包含的所述同一频率的振动分量超前90度以上的方式来调整所述q轴的电压指令。

2.一种功率变换装置，是具备电动机、根据载波信号对基于流过所述电动机中的电流的三相电压指令信号进行脉宽调制的PWM信号控制部、和由进行了脉宽调制的选通信号驱动的功率变换装置的电动机驱动***的功率变换装置，该功率变换装置的特征在于，

按照使所述电动机的转子磁通量方向的d轴的电流中所包含的振动分量的相位相对于所述电动机的旋转电角频率中所包含的同一频率的振动分量超前90度以上的方式来调整所述d轴的电压指令，进一步按照使与所述d轴正交的q轴的电流中所包含的振动分量的相位相对于所述电动机的所述旋转电角频率中所包含的所述同一频率的振动分量超前90度以上的方式来调整所述q轴的电压指令。

3.根据权利要求1或2所述的功率变换装置，其特征在于，

在将所述旋转电角频率的振动分量的波形的平均值与该振动分量的波形的交点设为零点、将所述q轴的电流以及所述d轴的电流的振动频率的振动分量的波形的平均值与该振动分量的波形的交点设为零点的情况下，按照使根据所述q轴的电流以及所述d轴的电流的振动分量的波形得到的零点相对于根据所述旋转电角频率的振动分量的波形得到的零点超前90度以上的方式，来调整电压指令。

4.根据权利要求3所述的功率变换装置，其特征在于，

调整所述电压指令的手段包括以下方式中的任一种：比例；比例和一次延迟；比例和微分；比例、一次延迟、和不完全微分；比例和不完全微分；或者比例、微分、和不完全微分。

5.根据权利要求1或2所述的功率变换装置，其特征在于，

将所述旋转电角频率的振动分量的波形的峰值间设为180度、将所述q轴的电流以及所述d轴的电流的振动分量的波形的峰值间设为180度，按照使所述q轴的电流以及所述d轴的电流的振动分量的最大峰值相对于根据所述旋转电角频率的振动分量的波形得到的最大峰值超前90度以上的方式来调整电压指令。

6.根据权利要求5所述的功率变换装置，其特征在于，

调整所述电压指令的手段包括以下方式中的任一种：比例；比例和一次延迟；比例和微分；比例、一次延迟、和不完全微分；比例和不完全微分；或者比例、微分、和不完全微分。

7.一种功率变换装置，是具备发电机、驱动所述发电机的发动机、根据载波信号对基于流过所述发电机中的电流的三相电压指令信号进行脉宽调制的PWM信号控制部、由进行了脉宽调制的选通信号驱动的功率变换装置、电动机、和驱动所述电动机的功率变换器的发动机发电机***的功率变换装置，该功率变换装置的特征在于，

按照使所述发电机的交流电流中所包含的振动分量的相位相对于所述发电机的旋转电角频率中所包含的同一频率的振动分量超前90度以上的方式来调整交流电压指令。

8.一种功率变换装置，是具备电动机、根据载波信号对基于流过所述电动机中的电流的三相电压指令信号进行脉宽调制的PWM信号控制部、由进行了脉宽调制的选通信号驱动的功率变换装置的电动机驱动***的功率变换装置，该功率变换装置的特征在于，

按照使所述电动机的交流电流中所包含的振动分量的相位相对于所述电动机的旋转电角频率中所包含的同一频率的振动分量超前90度以上的方式来调整交流电压指令。

9.根据权利要求7或8所述的功率变换装置，其特征在于，

在将所述旋转电角频率的振动分量的波形的平均值与该振动分量的波形的交点设为零点、将所述交流电流的振动频率的振动分量的波形的平均值与该振动分量的波形的交点设为零点的情况下，按照使根据所述交流电流的振动分量的波形得到的零点相对于根据所述旋转电角频率的振动分量的波形得到的零点超前90度以上的方式来调整电压指令。

10.根据权利要求9所述的功率变换装置，其特征在于，

调整所述电压指令的手段包括以下方式中的任一种：比例；比例和一次延迟；比例和微分；比例、一次延迟、和不完全微分；比例和不完全微分；或者比例、微分、和不完全微分。

11.根据权利要求7或8所述的功率变换装置，其特征在于，

将所述旋转电角频率的振动分量的波形的峰值间设为180度、将所述交流电流的振动分量的波形的峰值间设为180度，按照使所述交流电流的振动分量的最大峰值相对于根据所述旋转电角频率的振动分量的波形得到的最大峰值超前90度以上的方式来调整电压指令。

12.根据权利要求11所述的功率变换装置，其特征在于，

调整所述电压指令的手段包括以下方式中的任一种：比例；比例和一次延迟；比例和微分；比例、一次延迟、和不完全微分；比例和不完全微分；或者比例、微分、和不完全微分。

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