JP5124954B2 - AC motor system, control method of AC motor system, and power conversion apparatus related thereto - Google Patents
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Description
本発明は、交流電動機システム，交流電動機システムの制御方法および交流電動機を駆動するコンバータとインバータを有する電力変換装置に係り、特に急加減速等の過酷な運転時においても、装置停止することなくシステムを安定に駆動するのに好適な交流電動機システム，交流電動機システムの制御方法およびそれにかかわる電力変換装置に関する。 The present invention relates to an AC motor system, a control method for the AC motor system, and a power conversion device having a converter and an inverter for driving the AC motor, and in particular, the system without stopping even during severe operation such as sudden acceleration / deceleration. The present invention relates to an AC motor system suitable for stably driving an AC motor, a control method for the AC motor system, and a power conversion apparatus related thereto.
交流電動機などを駆動するための電力変換装置として、コンバータにより交流電源の電力を直流に変換し、インバータにより直流を交流に変換する方式が用いられ、コンバータとインバータの間の直流部には平滑コンデンサが接続される。そして、コンバータを制御する制御装置は、直流部に接続された平滑コンデンサの両端電圧である直流電圧が所定の値となるようにコンバータの出力電流を制御し、インバータを制御する制御装置は、交流電動機の速度が所定の値となるようにインバータの出力電流を制御する。一般的に、交流電動機の出力特性に応じてインバータ容量は設計され、コンバータ容量は前記インバータ容量に対して、電力の授受に対応できるように設計される。 As a power converter for driving an AC motor or the like, a system is used in which the power of an AC power source is converted to DC by a converter and the DC is converted to AC by an inverter, and a smoothing capacitor is provided in the DC section between the converter and the inverter. Is connected. The control device that controls the converter controls the output current of the converter so that the DC voltage, which is the voltage across the smoothing capacitor connected to the DC unit, becomes a predetermined value. The control device that controls the inverter The output current of the inverter is controlled so that the speed of the electric motor becomes a predetermined value. In general, the inverter capacity is designed according to the output characteristics of the AC motor, and the converter capacity is designed so as to be able to handle power transfer with respect to the inverter capacity.
ここで、インバータ側に負荷変化があった場合、コンバータ側の直流電圧制御系の遅れにより、過渡的に直流電圧が変動する。このため、従来はインバータ側の入出力電力を演算して、その結果をコンバータの電流指令にフィードフォワード的に加算することにより直流電圧の変動を抑制する（例えば特開平３−１９０５９４号公報のものがある）方式が適用されている。 Here, when there is a load change on the inverter side, the DC voltage fluctuates transiently due to the delay of the DC voltage control system on the converter side. For this reason, conventionally, input / output power on the inverter side is calculated and the result is added in a feedforward manner to the current command of the converter to suppress fluctuations in the DC voltage (for example, Japanese Patent Laid-Open No. 3-190594). Is applied).
定トルク特性と定出力特性を有する界磁弱め付交流電動機を用いる場合、定出力特性領域（界磁弱め領域）においては、速度に反比例して電動機の磁束を低減し出力が一定となるように制御している。ここで、一般的に電動機磁束の変化には電動機の設計定数に依存した時定数が存在し、例えば急加速運転を行った場合、速度変化に対して電動機磁束の低減が遅れることで、定出力特性とならずにインバータ側において、過渡的に定出力を超過してしまう恐れがある。そして、この時の過渡的な超過電力にコンバータが対応できない場合は、電力の授受に不一致が生じ、直流電圧が大きく変動する問題が生じる恐れがある。 When using a field weakening AC motor with constant torque characteristics and constant output characteristics, in the constant output characteristics region (field weakening region), the motor magnetic flux is reduced in inverse proportion to the speed so that the output becomes constant. I have control. Here, there is a time constant that depends on the design constant of the motor in general in the change of the motor magnetic flux.For example, when rapid acceleration operation is performed, the reduction of the motor magnetic flux is delayed with respect to the speed change, so that the constant output There is a possibility that the constant output may be transiently exceeded on the inverter side without becoming a characteristic. If the converter cannot cope with the transient excess power at this time, there is a possibility that a mismatch occurs in the transmission / reception of the power and the DC voltage fluctuates greatly.
システムを安定に運転するためには、この直流電圧を一定に制御することが重要であり、従来技術では、インバータの電力をフィードフォワード的にコンバータに加算することで、コンバータの制御遅れによる直流電圧変動を抑制する効果はあるが、前記のようなコンバータの制御能力を超えるインバータ電力超過による直流電圧変動を抑制する働きは無い。急加減速等の過酷な運転においてもシステムが安定に動作するためには、前記の過渡的な超過電力も含めて対応できるようにコンバータ容量を増加するか、電動機磁束を急激に変化させるためにインバータ容量を増加することが必要となるが、いずれも不経済である。 In order to operate the system stably, it is important to control this DC voltage constant. In the conventional technology, the inverter voltage is fed forward to the converter, so that the DC voltage due to the control delay of the converter is added. Although there is an effect of suppressing the fluctuation, there is no function of suppressing the DC voltage fluctuation due to the inverter power excess exceeding the control capability of the converter as described above. In order for the system to operate stably even in severe operation such as sudden acceleration / deceleration, the converter capacity must be increased or the motor magnetic flux can be changed abruptly so that it can accommodate the above transient excess power. Although it is necessary to increase the inverter capacity, both are uneconomical.
本発明の目的は、過酷な運転時においても過渡的な超過電力を抑制することでシステムを安定に動作させ、変換器容量を無駄に増加することなく、コンバータとインバータを経済的に設計できる、交流電動機システム，交流電動機システムの制御方法およびそれにかかわる電力変換装置を提供することにある。 The object of the present invention is to stably operate the system by suppressing transient excess power even in severe operation, and economically design the converter and inverter without wastefully increasing the converter capacity. An object of the present invention is to provide an AC motor system, a control method for the AC motor system, and a power conversion device related thereto.
上記目的を達成するために、本発明では、より具体的には、 周波数が増加する場合、電動機の時定数による磁束低減遅れに起因するインバータの電力増加を抑制するように、インバータの出力電流を抑制するように構成した。あるいは、インバータの電圧と電流に基づいてインバータのトルク電流リミッタ値を演算し、トルク電流リミッタ値を超えないようにインバータのトルク電流を制御するように構成した。コンバータが対応可能なインバータの電力値を設定し、インバータの入出力電力が前記設定値を超過しないようなインバータ側のトルク電流リミッタ値を演算し、そのトルク電流リミッタ値でトルク電流指令を制限することで、過渡的な超過電力を抑制するようにした。また、コンバータの運転状態によるコンバータで対応可能な電力量の変動に対応するため、前記電力値の設定値を交流電源電圧の変化を考慮して演算するようにした。また、別の手段としてコンバータ電流指令値のコンバータ電流リミッタ値に対する余裕量に応じて、前記電力値の設定値を演算するようにした。 In order to achieve the above object, in the present invention, more specifically, when the frequency is increased, the output current of the inverter is controlled so as to suppress the increase in the inverter power caused by the magnetic flux reduction delay due to the time constant of the motor. Configured to suppress. Alternatively, the torque current limiter value of the inverter is calculated based on the voltage and current of the inverter, and the inverter torque current is controlled so as not to exceed the torque current limiter value. The inverter power value that the converter can handle is set, the torque current limiter value on the inverter side is calculated so that the input / output power of the inverter does not exceed the set value, and the torque current command is limited by the torque current limiter value. Therefore, transient excess power was suppressed. Further, in order to cope with fluctuations in the amount of power that can be handled by the converter depending on the operation state of the converter, the set value of the power value is calculated in consideration of changes in the AC power supply voltage. As another means, the set value of the power value is calculated according to the margin of the converter current command value with respect to the converter current limiter value.
本発明によれば、過酷な運転時においても過渡的な超過電力を抑制することでシステムを安定に動作させ、変換器容量を無駄に増加することなく、コンバータとインバータを経済的に設計できる。 According to the present invention, a converter and an inverter can be economically designed without operating the system stably by suppressing transient excess power even in severe operation and without increasing the converter capacity wastefully.
以下図面を用いて発明を実施するための最良の形態を説明する。 The best mode for carrying out the invention will be described below with reference to the drawings.
図１は、本発明の全体構成図である。１は交流電源、２は前記交流電源１の交流電力を直流電力に変換するコンバータ、３は前記コンバータ２が出力する直流電力を所望の電力に変換するインバータ、４は前記インバータ３が出力する電力で駆動される交流電動機、５は前記コンバータとインバータ間に設置された平滑コンデンサ、６は直流電圧が所望の値となるように前記コンバータ２を操作するコンバータ制御装置、７は前記電動機４の出力トルクや速度が所望の特性を満たすように前記インバータ３を操作するインバータ制御装置である。８は電流検出器で前記コンバータ２の出力電流を検出し出力する。９は電圧検出器で平滑コンデンサ５の両端電圧である直流電圧を検出し出力する。１０は電動機４に直結された速度検出器で電動機の速度を検出し出力する。１１は電流検出器で前記インバータ３の出力電流を検出し出力する。１２は交流電圧検出器で前記インバータ３の出力電圧を検出し出力する。前記電流検出器８，直流電圧検出器９の出力信号は、コンバータ制御装置６に入力され、コンバータ制御装置６は、各種演算処理を行い、前記コンバータ２を操作する信号を出力する。前記速度検出器１０，電流検出器１１，交流電圧検出器
１２の出力信号は、インバータ制御装置７に入力され、インバータ制御装置７は、各種演算処理を行い、前記インバータ３を操作する信号を出力する。
FIG. 1 is an overall configuration diagram of the present invention. 1 is an AC power source, 2 is a converter that converts AC power of the
次に、各制御装置の主要動作について説明する。先ず、コンバータ制御装置６では、直流電圧指令発生器６１から出力される直流電圧指令値と直流電圧検出器９から出力される直流電圧検出値が直流電圧制御器６２に入力され、直流電圧制御器６２では、直流電圧検出値が直流電圧指令値と一致するようにコンバータ出力電流指令値を演算し出力する。そして、前記コンバータ出力電流指令値と電流検出器８から出力されるコンバータ出力電流検出値が電流制御器６３に入力され、電流制御器６３では、コンバータ出力電流検出値がコンバータ出力電流指令値に一致するようにコンバータ電圧指令値を演算し出力する。そして、前記コンバータ電圧指令値はパルス生成器６４に入力され、パルス生成器６４では、コンバータ２のコンバータ出力電圧がコンバータ出力電圧指令値に一致するようにコンバータ２のスイッチング素子をオン・オフするパルス信号を演算し出力する。
Next, the main operation of each control device will be described. First, in the
インバータ制御装置７では、速度指令発生器７１から出力される速度指令値と速度検出器１０から出力される速度検出値が速度制御器７２に入力され、速度制御器７２では、速度検出値が速度指令値と一致するようにトルク電流指令値を演算し出力する。また、速度検出値は励磁電流指令演算器７３にも入力され、励磁電流指令演算器では、定トルク特性と定出力特性を有する界磁弱め付交流電動機を用いる場合、定出力特性領域（界磁弱め領域）においては、速度検出値に応じて電動機の磁束を低減するような励磁電流指令値を演算し出力する。そして、前記トルク電流指令値と励磁電流指令値と電流検出器１１から出力されるインバータ出力電流検出値が電流制御器７４に入力され、電流制御器７４では、インバータ出力電流検出値が電流指令値に一致するようにインバータ電圧指令値を演算し出力する。そして、前記インバータ電圧指令値はパルス生成器７５に入力され、パルス生成器７５では、インバータ３のインバータ出力電圧がインバータ出力電圧指令値に一致するようにインバータ３のスイッチング素子をオン・オフするパルス信号を演算し出力する。
In the
次に、本発明における制御動作について説明する。先ず、図２と図３を用いて界磁弱め付交流電動機を加速する時のインバータ側，コンバータ側の各制御量の挙動について説明する。図２は、加速時間が電動機の磁束変化の早さに関係する２次時定数より大きい、即ちゆっくり加速した時の各波形の一例を示したものである。（ａ）は速度であり、ゆっくりした変化率で加速している。（ｂ）は電動機内の磁束であり、ベース速度以上では速度に反比例の関係で減少する。（ｃ）は励磁電流であり、磁束が（ｂ）の挙動となるように励磁電流が制御され、一般的に、磁束の変化時定数を考慮した微分成分が過渡的に印加される。（ｄ）はトルク電流であり、必要とされる負荷トルク及び加速トルクに応じて制御される。（ｅ）はインバータの出力電力であり、ベース速度までは速度に比例して電力が増加し、ベース速度以上ではほぼ一定出力となる（ベース速度以上は定出力特性領域または界磁弱め領域とも呼ばれる）。（ｆ）はコンバータ電流であり、（ｅ）のインバータ側の出力電力に応じて電流が制御される。そして、（ｇ）は直流電圧であり、コンバータ，インバータの電力の授受において、この直流電圧が一定となるように（ｆ）のコンバータ電流が制御される。一方、図３は、加速時間が電動機の２次時定数より小さい、即ち急加速する時の各波形の一例を示したものである。（ａ）は速度であり、早い変化率で急加速している。（ｂ）は電動機内の磁束であり、基底速度以上では速度に反比例の関係で減少するように（ｃ）の励磁電流が制御されるが、加速時間が電動機の２次時定数より小さい場合に磁束を急激に変化させるためには、微分成分が大きくなり、この励磁電流がインバータ容量によって決まる電流リミッタ値により制限されると磁束の減少に遅れが生じる。（ｄ）はトルク電流であり、必要とされる負荷トルク及び加速トルクに応じて制御される。（ｅ）はインバータの出力電力であり、ベース速度以上ではほぼ一定出力となるべきであるが、磁束の減少遅れのため、速度と磁束の乗算である誘起電圧成分が増加し、インバータ出力電力が増大する。（ｆ）はコンバータ電流であり、（ｅ）のインバータ側の出力電力の増大に応じて必要電流が増加し、コンバータの制御能力を超過する場合は、電流指令リミッタ器６５により電流が制限される。そして、（ｇ）は直流電圧であり、コンバータ側の電流が制限されるため、コンバータとインバータの電力の授受に不一致が生じ、直流電圧が大きく変動する。この直流電圧を一定に制御することはシステムの安定運転において重要であり、急激な変動は電流制御精度にも影響を与え、過電流等によりシステム停止に至る恐れがある。これを防止するためには、過渡的な超過電力も含めて対応できるようなコンバータ容量を増加するか、電動機磁束を急激に変化させるためにインバータ容量を増加することが必要となるが、いずれも不経済である。
Next, the control operation in the present invention will be described. First, the behavior of each control amount on the inverter side and the converter side when accelerating the field weakening AC motor will be described with reference to FIGS. 2 and 3. FIG. 2 shows an example of each waveform when the acceleration time is larger than the second-order time constant related to the speed of change in the magnetic flux of the motor, that is, when acceleration is performed slowly. (A) is speed, accelerating at a slow rate of change. (B) is a magnetic flux in the electric motor, and decreases in a relationship inversely proportional to the speed above the base speed. (C) is an exciting current, and the exciting current is controlled so that the magnetic flux behaves as shown in (b). Generally, a differential component in consideration of the change time constant of the magnetic flux is transiently applied. (D) is a torque current, which is controlled according to the required load torque and acceleration torque. (E) is the output power of the inverter. The power increases in proportion to the speed up to the base speed, and the output is almost constant above the base speed (the base speed is also called the constant output characteristic region or the field weakening region). ). (F) is a converter current, and the current is controlled according to the output power on the inverter side of (e). (G) is a DC voltage, and the converter current of (f) is controlled so that the DC voltage is constant during transmission and reception of power from the converter and the inverter. On the other hand, FIG. 3 shows an example of each waveform when the acceleration time is smaller than the second-order time constant of the motor, that is, when sudden acceleration occurs. (A) is speed, and is accelerating rapidly with a fast rate of change. (B) is the magnetic flux in the motor, and the excitation current of (c) is controlled so as to decrease in inverse proportion to the speed above the base speed, but the acceleration time is smaller than the secondary time constant of the motor. In order to change the magnetic flux rapidly, the differential component becomes large, and if this exciting current is limited by the current limiter value determined by the inverter capacity, a decrease in the magnetic flux is delayed. (D) is a torque current, which is controlled according to the required load torque and acceleration torque. (E) is the output power of the inverter, which should be almost constant output above the base speed. However, due to the delay in decreasing the magnetic flux, the induced voltage component that is the product of the speed and magnetic flux increases, and the inverter output power is Increase. (F) is a converter current. When the required current increases as the output power on the inverter side in (e) increases and exceeds the control capability of the converter, the
そこで、インバータ側の急加減速時における磁束制御遅れによって生じる過渡的なインバータ出力電力を、コンバータで対応可能な値に抑制するため、コンバータ制御能力から決まるインバータ出力電力最大値をパワーリミッタ値設定器７６に設定し、パワーリミッタ値設定器７６の設定値とインバータ出力電流検出器１１で検出した電流検出値とインバータ出力の交流電圧検出器１２で検出した電圧検出値をパワーリミッタ演算器７７に入力し、パワーリミッタ演算器７７では、電流検出値と電圧検出値から演算されるインバータ電力値が前記設定値を超えないようなトルク電流リミッタ値を演算し、演算されたリミッタ値をトルク電流指令リミッタ器７８に入力し、トルク電流指令リミッタ器７８で入力されたリミッタ値に応じてトルク電流指令値を制限する。
Therefore, in order to suppress the transient inverter output power caused by the magnetic flux control delay during sudden acceleration / deceleration on the inverter side to a value that can be handled by the converter, the inverter output power maximum value determined from the converter control capability is set as a power limiter value setting device. 76, the set value of the power
次に、パワーリミッタ演算器７７で行う電流検出値と電圧検出値から演算されるインバータ電力値が前記設定値を超えないようなトルク電流リミッタ値を演算する方法について述べる。図４はインバータの電流と電圧のベクトル図を示したものであり、ここでＶ１は１次電圧、Ｉ１は１次電流、ψは力率であり、Ｖｄはｄ軸電圧、Ｖｑはｑ軸電圧、Ｉｄはｄ軸電流（励磁電流）、Ｉｑはｑ軸電流（トルク電流）である。ベクトル制御時のＶｄとＶｑを過渡項を無視して（数１）（数２）に示す。
Next, a method for calculating the torque current limiter value so that the inverter power value calculated from the current detection value and voltage detection value performed by the
（数１） Ｖｄ≒ｒ１×Ｉｄ−ω１×Ｌσ×Ｉｑ
（数２） Ｖｑ≒ｒ１×Ｉｑ＋ω１×Ｌσ×Ｉｄ＋ω１×φｄ
ここで、ｒ１，Ｌσは電動機パラメータでそれぞれ１次抵抗，合成インダクタンスである。また、ω１はインバータ周波数でほぼ速度に一致しており、φｄは電動機磁束である。そして、インバータの出力電力Ｐinvを（数３）に示す。
(Equation 1) Vd≈r1 × Id−ω1 × Lσ × Iq
(Formula 2) Vq≈r1 × Iq + ω1 × Lσ × Id + ω1 × φd
Here, r1 and Lσ are motor parameters, which are a primary resistance and a combined inductance, respectively. Further, ω1 is substantially equal to the speed at the inverter frequency, and φd is the motor magnetic flux. And the output electric power Pinv of an inverter is shown in (Formula 3).
（数３） Ｐinv＝Ｖ１×Ｉ１×cosψ＝Ｖｑ×Ｉｑ＋Ｖｄ×Ｉｄ
図３で示したように、急加速時において、速度に反比例となる磁束に対して実際の磁束の減少に遅れが生じた場合、（数２）の速度起電力または誘起電圧成分と呼ばれる第３項の成分が理想値に対して増加し、（数３）のインバータ出力電力も増大する。そこで、本発明では、コンバータ制御能力から決まるインバータ出力電力最大値Ｐmaxを超えないようなトルク電流リミッタ値Ｉqlimを（数４）で演算する。
(Equation 3) Pinv = V1 × I1 × cosψ = Vq × Iq + Vd × Id
As shown in FIG. 3, when there is a delay in the actual magnetic flux reduction with respect to the magnetic flux that is inversely proportional to the speed during rapid acceleration, a third term called the speed electromotive force or induced voltage component of (Equation 2) is used. The component of the term increases with respect to the ideal value, and the inverter output power of (Equation 3) also increases. Therefore, in the present invention, the torque current limiter value Iqlim that does not exceed the inverter output power maximum value Pmax determined from the converter control capability is calculated by (Equation 4).
（数４） Ｉqlim＝（Ｐmax−Ｖｄ×Ｉｄ）／Ｖｑ
そして、（数４）で演算したＩqlimでトルク電流指令値を制限することでインバータ出力の過渡的な増大を抑制する。
(Equation 4) Iqlim = (Pmax−Vd × Id) / Vq
Then, the transient increase of the inverter output is suppressed by limiting the torque current command value with Iqlim calculated in (Equation 4).
尚、本実施例では、トルク電流リミッタ値を電流検出値，電圧検出値から演算しているが、電流指令値，電圧指令値を用いて演算しても同様の効果を得ることが可能である。 In this embodiment, the torque current limiter value is calculated from the detected current value and the detected voltage value. However, the same effect can be obtained by calculating using the current command value and the voltage command value. .
このようにすることで、変換器容量を無駄に増加することなく、急加減速等の過酷運転時にも直流電圧の変動を確実に抑制でき、システムを停止すること無く安定に運転できる。 By doing so, fluctuations in the DC voltage can be reliably suppressed even during severe operation such as sudden acceleration / deceleration without unnecessarily increasing the converter capacity, and stable operation can be performed without stopping the system.
図５は、本発明装置の他の実施例であって、パワーリミッタ値設定器７６の替わりにパワーリミッタ設定値演算器７９と交流電源１の変動量を検出する電源電圧変動量検出器
８０を設置し、検出した電源電圧変動量は前記パワーリミッタ設定値演算器７９に入力され、パワーリミッタ設定値演算器７９では、電源電圧変動量に応じてパワーリミッタ設定値を演算し、演算された設定値が、パワーリミッタ演算器７７に入力されている点が図１と異なる。図１では、コンバータ側の制御能力から決まるインバータ出力電力最大値を固定値としてパワーリミッタ値設定器７６に設定しているが、コンバータ側の運転条件によってコンバータの制御能力は変動する。例えば、交流電源電圧の低下が生じた場合、同じインバータの出力電力に対応できるコンバータ電流値は増加する。即ちコンバータの制御能力は低下している。このため、図１のような固定値の場合は、電源電圧低下時においてパワーリミッタ機能がうまく働かずに、直流電圧が大きく変動する恐れがある。電源電圧低下を考慮してパワーリミッタ設定値をあらかじめ大きくしておくことも考えられるが、通常時にインバータ側のトルク電流指令値を無駄に抑制してしまう恐れがある。そこで、図５では電源電圧変動量に応じてパワーリミッタ設定値を演算するようにした。
FIG. 5 shows another embodiment of the apparatus according to the present invention. In place of the power limiter
このようにすることで、電源電圧変動によるコンバータ制御能力の変化にも対応することができ、確実に直流電圧の変動を抑制でき、図１と同等の効果を得ることができる。 By doing so, it is possible to cope with a change in converter control capability due to a fluctuation in power supply voltage, and it is possible to reliably suppress a fluctuation in DC voltage, and to obtain the same effect as FIG.
図６は、本発明装置の他の実施例であって、コンバータ側の電流指令リミッタ器６５においてコンバータ電流指令のコンバータ電流リミッタ値に対する余裕量を出力し、パワーリミッタ設定値演算器７９に入力する。パワーリミッタ設定値演算器７９では、コンバータ電流指令の余裕量に応じてパワーリミッタ設定値を演算し、演算された設定値が、パワーリミッタ演算器７７に入力されている点が図５と異なる。図５では、コンバータ制御能力の変動を電源電圧変動のみとしている。しかし、電源電圧変動の影響は大きいものの、その他にも変圧器の効率変動や直流電圧変動など複数の要因で制御能力は変動する。このため、これらの影響によるコンバータ制御能力の変動により、パワーリミッタ機能がうまく働かずに、直流電圧が大きく変動する恐れがある。一方、これらの影響によるコンバータ制御能力の変動は、コンバータの直流電圧制御器によりコンバータ電流指令値に反映され、コンバータ電流リミッタ値に対する余裕量に全ての影響が含まれた上での電力不足量が示される。そこで、図６ではコンバータ電流指令値の余裕量に応じてパワーリミッタ設定値を演算するようにした。
FIG. 6 shows another embodiment of the device according to the present invention. In the
このようにすることで、全ての要因を含めたコンバータ制御能力の変化に対応することができ、確実に直流電圧の変動を抑制でき、図１と同等の効果を得ることができる。 By doing so, it is possible to cope with changes in the converter control capability including all the factors, and it is possible to reliably suppress fluctuations in the DC voltage and obtain the same effect as in FIG.
図７は、本発明の他の実施例であって、共通コンバータに複数のインバータが接続している点と各インバータ制御装置内のパワーリミッタ演算器７７の替わりにコンバータ制御装置６内にパワーリミッタ設定値演算器６６を設置し、各インバータ制御装置７ａ，７ｂ，７ｃ，…内で演算された各インバータの出力電力を、コンバータ電流指令のコンバータ電流リミッタ値に対する余裕量と共にパワーリミッタ設定値演算器６６に入力し、パワーリミッタ設定値演算器６６では、コンバータ電流指令の余裕量と各インバータ出力電力に応じて、各インバータのパワーリミッタ設定値を演算し、その演算値は各インバータの制御装置７ａ，７ｂ，７ｃ，…内のパワーリミッタ演算器７７に入力され、各インバータのトルク電流指令値を制限する点が図６と異なる。共通コンバータに複数のインバータが接続している場合は、各インバータの出力電力の合計出力電力に応じてコンバータ電流を制御し直流電圧を一定に制御している。ここで、各インバータで急加速等の過酷運転が行われ合計出力電力がコンバータの制御能力を超過した場合は、単一のコンバータ・インバータシステムと同様に直流電圧に大きな変動が生じる恐れがある。そこで、図７ではパワーリミッタ設定値演算器６６をコンバータ側に設置し、コンバータ電流指令値の余裕量に応じてパワーリミッタ設定値を演算し、各インバータの状況によって、前記パワーリミッタ設定値を各インバータ毎のパワーリミッタ設定値に割り振るようにした。割り振り方は、各インバータで最も大きい電力を出力しているインバータにパワーリミッタ設定値を課しても良いし、各インバータの出力は容量で決まるので、各インバータのパワーリミッタ設定値を容量比で割り振っても良い。また、各インバータのシステムとしての重要度を考慮して、重要度の低いインバータにパワーリミッタ設定値を課しても良い。尚、図７ではパワーリミッタ設定値演算器６６にコンバータ電流指令のコンバータ電流リミッタ値に対する余裕量を入力しているが、図５のように電源電圧変動量に応じてパワーリミッタ設定値を演算するようにしても良いし、図１のようにコンバータ制御能力から決まるインバータ合計出力電力最大値をパワーリミッタ設定値として固定値として与え、それを前述のように各インバータに割り振っても良い。
FIG. 7 shows another embodiment of the present invention, in which a plurality of inverters are connected to a common converter, and the
このようにすることで、複数インバータを共通のコンバータに接続するシステム構成においても、確実に直流電圧の変動を抑制でき、図１，図５，図６と同等の効果を得ることができる。 By doing so, even in a system configuration in which a plurality of inverters are connected to a common converter, fluctuations in the DC voltage can be reliably suppressed, and the same effects as in FIGS. 1, 5, and 6 can be obtained.
１…交流電源、２…コンバータ、３…インバータ、４…電動機、５…平滑コンデンサ、６…コンバータ制御装置、７…インバータ制御装置、８，１１…電流検出器、９…直流電圧検出器、１０…速度検出器、１２…交流電圧検出器、６１…直流電圧指令発生器、６２…直流電圧制御器、６３，７４…電流制御器、６４，７５…パルス生成器、６５…コンバータ電流指令リミッタ器、６６，７９…パワーリミッタ設定値演算器、７１…速度指令発生器、７２…速度制御器、７３…励磁電流指令演算器、７６…パワーリミッタ値設定器、７７…パワーリミッタ演算器、７８…トルク電流指令リミッタ器。
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Claims (13)
検出されるインバータの出力電圧と検出される出力電流で定まる電力が、前記制限されるコンバータの制御能力で決まるインバータ出力最大値を超えないように、前記制限されたインバータの励磁電流によって生じる磁束低下遅れに相当する演算値に応じて、インバータのトルク電流のリミッタ値を演算し、前記トルク電流リミッタ値を超えないように前記インバータのトルク電流を制御することを特徴とする電力変換装置。 Converter power limiting means for limiting the current of the converter in a power converter including a converter that converts AC power into DC power and an inverter that converts the output of the converter into AC power of a desired frequency and supplies the AC power to the motor And an inverter excitation current limiting means for limiting the excitation current of the inverter,
Power determined by the output current detected with the output voltage of the inverter to be detected, so as not to exceed the inverter output maximum value determined by the Restricted converter control capability, arising by the excitation current of the limited inverter flux A power converter that calculates a torque current limiter value of an inverter according to a calculated value corresponding to a decrease delay and controls the torque current of the inverter so as not to exceed the torque current limiter value .
検出されるインバータの出力電圧と検出される出力電流で定まる電力が、前記制限されるコンバータの制御能力で決まるインバータ出力最大値を超えないように、前記制限されたインバータの励磁電流によって生じる磁束低下遅れに相当する演算値に応じて、インバータのトルク電流のリミッタ値を演算し、前記トルク電流リミッタ値を超えないように前記インバータのトルク電流を制御する電力変換器の制御方法。 A converter for converting AC power to DC power, an inverter for supplying the electric motor to convert the output of the converter into AC power of a desired frequency, and converter current limit means for limiting the current of the converter, excitation of the inverter A method of controlling a power converter having inverter excitation current limiting means for limiting current,
Power determined by the output current detected with the output voltage of the inverter to be detected, so as not to exceed the inverter output maximum value determined by the Restricted converter control capability, arising by the excitation current of the limited inverter flux A control method for a power converter that calculates a torque current limiter value of an inverter according to a calculated value corresponding to a decrease delay and controls the inverter torque current so as not to exceed the torque current limiter value .
検出されるそれぞれのインバータの出力電圧と検出されるそれぞれのインバータの出力電流で定まるそれぞれの電力の和が、前記制限されるコンバータの制御能力で決まるインバータ出力最大値を超えないように、前記制限された複数の各々のインバータの励磁電流によって生じる磁束低下遅れに相当する演算値に応じたトルク電流のリミッタ値を演算し、前記トルク電流のリミッタ値を前記それぞれのインバータの電力最大値として割り振り、前記それぞれのインバータが前記割り振られた電力最大値を超過しないような前記それぞれのインバータのトルク電流リミッタ値を演算し、前記それぞれのトルク電流リミッタ値に基づいて前記それぞれのインバータのトルク電流を制限する電力変換器の制御方法。 A converter for converting AC power into DC power, e Bei a plurality of inverters to the converter common electric motor branches the output of the converter is converted into AC power of a desired frequency by the plurality of respective inverters A control method for a power converter, comprising: an inverter supplied to the converter; converter current limiting means for limiting the current of the converter; and inverter excitation current limiting means for limiting the excitation current of each inverter ,
The limit is set such that the sum of the power determined by the detected output voltage of each inverter and the detected output current of each inverter does not exceed the inverter output maximum value determined by the control capability of the limited converter. has been a limit value of the torque current is calculated in accordance with the calculated value corresponding to the magnetic flux decreases delay caused by the excitation current of each of the plurality of inverters, allocate limiter value of the torque current as the maximum power value of said respective inverter The torque current limiter value of each inverter is calculated so that the respective inverter does not exceed the allocated maximum power value, and the torque current of each inverter is limited based on the respective torque current limiter value. To control the power converter.
前記コンバータの電流を制限するコンバータ電流制限手段と、前記インバータの励磁電流を制限するインバータ励磁電流制限手段とを有し、
検出されるインバータの出力電圧と検出される出力電流で定まる電力が、前記制限されるコンバータの制御能力で決まるインバータ出力最大値を超えないように、前記制限されたインバータの励磁電流によって生じる磁束低下遅れに相当する演算値に応じて、インバータのトルク電流のリミッタ値を演算し、前記トルク電流リミッタ値を超えないように前記インバータのトルク電流を制御することを特徴とする交流電動機システム。 In an AC motor system comprising a converter that converts AC power into DC power, an inverter that converts the output of the converter into AC power of a desired frequency, and an electric motor that rotates at the output of the inverter,
Converter current limiting means for limiting the current of the converter, and inverter excitation current limiting means for limiting the excitation current of the inverter,
Magnetic flux drop caused by the excitation current of the limited inverter so that the power determined by the detected output voltage and detected output current does not exceed the maximum inverter output value determined by the control capability of the limited converter. An AC motor system , wherein a torque current limiter value of an inverter is calculated according to a calculated value corresponding to a delay, and the torque current of the inverter is controlled so as not to exceed the torque current limiter value.
前記コンバータの電流を制限するコンバータ電流制限手段と、前記それぞれのインバータの励磁電流を制限するインバータ励磁電流制限手段とを備えた電力変換装置において、検出されるそれぞれのインバータの出力電圧と検出されるそれぞれのインバータの出力電流で定まるそれぞれの電力の和が、前記制限されるコンバータの制御能力で決まるインバータ出力最大値を超えないように、前記制限された複数の各々のインバータの励磁電流によって生じる磁束低下遅れに相当する演算値に応じたトルク電流のリミッタ値を演算し、前記トルク電流のリミッタ値を前記それぞれのインバータの電力最大値として割り振り、前記それぞれのインバータが前記割り振られた電力最大値を超過しないような前記それぞれのインバータのトルク電流リミッタ値を演算し、前記それぞれのトルク電流リミッタ値に基づいて前記それぞれのインバータのトルク電流を制限することを特徴とする交流電動機システム。 In an AC motor system that converts an AC power source into DC power and an AC motor system that converts the AC power into a desired frequency with a plurality of inverters that share the converter and supplies the AC power to the motor,
In a power converter comprising converter current limiting means for limiting the current of the converter and inverter excitation current limiting means for limiting the excitation current of each inverter, the output voltage of each inverter detected is detected Magnetic flux generated by the excitation current of each of the limited plurality of inverters so that the sum of the respective powers determined by the output currents of the respective inverters does not exceed the maximum inverter output value determined by the control capability of the limited converter. The torque current limiter value is calculated according to the calculated value corresponding to the decrease delay, the torque current limiter value is allocated as the maximum power value of each inverter, and each of the inverters determines the allocated maximum power value. The torque current of each inverter that does not exceed AC motor system characterized by Tsu calculates the data value, limiting the torque current of the respective inverter based the each of the torque current limiter value.
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