JP5304894B2 - 交流電動機の制御装置および制御方法 - Google Patents
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Description
図1は、本発明の実施の形態に従う交流電動機の制御装置および制御方法が適用あれるモータ駆動制御システム100の全体構成図である。
インバータ14は、電源ライン2およびアースライン4の間に並列に設けられる、U相上下アーム15と、V相上下アーム16と、W相上下アーム17とから成る。各相上下アームは、電源ライン2およびアースライン4の間に直列接続された電力用半導体スイッチング素子(以下、単に「スイッチング素子」と称する)から構成される。たとえば、U相上下アーム15は、スイッチング素子Qup,Qunから成り、V相上下アーム16は、スイッチング素子Qvp,Qvnから成り、W相上下アーム17は、スイッチング素子Qwp,Qwnから成る。また、スイッチング素子Qup,Qun,Qvp,Qvn,Qwp,Qwnに対して、逆並列ダイオードDup,Dun,Dvp,Dvn,Dwp,Dwnがそれぞれ接続されている。スイッチング素子Qup,Qun,Qvp,Qvn,Qwp,Qwnのオン・オフは、制御装置30からのスイッチング制御信号Gup,Gun,Gvp,Gvn,Gwp,Gwnによってそれぞれ制御される。
図9を参照して、同期PWM制御での同期数が6の場合には、正弦波状の電圧指令の1周期が三角波である搬送波の6周期分となる。図9では、電圧指令の零点と搬送波の最小出力とが一致するときの搬送波の基準位相αをα=0[deg]と仮定する。したがって、α=0[deg]を起点として基準位相αを徐々に増やしていくと、すなわち、搬送波を電圧指令に対して徐々に位相をシフトさせると、相対的に電圧指令の零点と搬送波の最大値とが一致するときには、搬送波の基準位相α=180[deg]となる。また、再び電圧指令の零点と搬送波の最小値とが一致するときの搬送波の基準位相α=360[deg]となる。
fm=Nmt[rpm]/60×p (2)
(2)式において、pは交流電動機M1の極対数である。
なお、(3)式において同期数kについては、上述したように、搬送波周波数fcを低く維持するために、電気周波数fmに応じて切換えられるとともに、高トルク出力時のインバータ損失を低減する観点から、交流電動機M1の動作状態(トルクおよび回転数)に応じて可変に設定される。本実施の形態では、特に高いトルクを発生させる領域(図4の領域RGN1)では、相対的に小さい同期数(たとえば、同期PWM制御に最低限必要な同期数6)に切替えられる。そして、搬送波周波数演算部530により設定された同期数kは、基準位相テーブル510へ送出される。
図18は、本発明の実施の形態の変形例に従う搬送波発生回路306Aによる搬送波の発生動作を説明するブロック図である。図18に示された各ブロックは、制御装置30(図1)によるハードウェア的あるいはソフトウェア的な処理によって実現される。
Claims (8)
- インバータ(14)によって印加電圧が制御される交流電動機(M1)の制御装置であって、
前記交流電動機(M1)を動作指令に従って動作させるための正弦波状の電圧指令信号と搬送波信号との比較に基づくパルス幅変調制御によって、前記インバータ(14)の制御指令を発生するパルス幅変調制御部(304)と、
前記電圧指令信号と前記搬送波信号との周波数比である同期数を整数に維持するとともに、前記交流電動機(M1)の動作状態に応じて前記同期数を切換えて前記搬送波信号を生成する搬送波発生部(306)とを備え、
前記搬送波発生部(306)は、前記パルス幅変調制御部(304)からの前記制御指令に従って前記インバータ(14)および前記交流電動機(M1)の間で授受される交流電流が、正方向と負方向とで対称となるように、前記同期数に応じて前記電圧指令信号と前記搬送波信号との位相関係を調整する、交流電動機の制御装置。 - 前記搬送波発生部(306)は、
前記搬送波信号の周波数が前記交流電動機(M1)の電気周波数に前記同期数を乗じた周波数となるように、前記交流電動機(M1)の電気周波数に応じて前記搬送波信号の周波数を制御する周波数制御部(530)と、
前記交流電流が正方向と負方向とで対称となるように、前記電圧指令信号の零点に一致させるための前記搬送波信号の基準位相を、前記同期数に応じて設定する基準位相設定部(510)と、
前記電圧指令信号と前記搬送波信号とが、前記基準位相設定部(510)によって設定された位相関係を維持しながら同期するように、前記搬送波信号の周波数を補正する同期位相制御部(540)とを含む、請求の範囲第1項に記載の交流電動機の制御装置。 - 前記基準位相設定部(510)は、前記同期数が偶数となるときには、前記搬送波信号の基準位相を、前記交流電動機(M1)の動作状態に応じて可変に設定する、請求の範囲第2項に記載の交流電動機の制御装置。
- 前記周波数制御部(530)は、前記交流電動機(M1)のトルクがしきい値以上となるときには、前記同期数が減少するように、前記交流電動機(M1)の電気周波数に応じて前記搬送波信号の周波数を制御し、
前記基準位相設定部(510)は、前記同期数が偶数であって、かつ、前記交流電動機(M1)のトルクが前記しきい値以上となるときには、前記搬送波信号の基準位相を、前記交流電動機のトルクおよび回転数に応じて可変に設定する、請求の範囲第3項に記載の交流電動機の制御装置。 - インバータ(14)によって印加電圧が制御される交流電動機(M1)の制御方法であって、
前記交流電動機(M1)を動作指令に従って動作させるための正弦波状の電圧指令信号と搬送波信号との比較に基づくパルス幅変調制御によって、前記インバータ(14)の制御指令を発生するステップと、
前記電圧指令信号と前記搬送波信号との周波数比である同期数を整数に維持するとともに、前記交流電動機(M1)の動作状態に応じて前記同期数を切換えて前記搬送波信号を生成するステップとを備え、
前記搬送波信号を生成するステップは、前記制御指令に従って前記インバータ(14)および前記交流電動機(M1)の間で授受される交流電流が、正方向と負方向とで対称となるように、前記同期数に応じて前記電圧指令信号と前記搬送波信号との位相関係を調整する、交流電動機の制御方法。 - 前記搬送波信号を生成するステップは、
前記搬送波信号の周波数が前記交流電動機(M1)の電気周波数に前記同期数を乗じた周波数となるように、前記交流電動機(M1)の電気周波数に応じて前記搬送波信号の周波数を制御するステップと、
前記交流電流が正方向と負方向とで対称となるように、前記電圧指令信号の零点に一致させるための前記搬送波信号の基準位相を、前記同期数に応じて設定するステップと、
前記電圧指令信号と前記搬送波信号とが、前記基準位相を設定するステップによって設定された位相関係を維持しながら同期するように、前記搬送波信号の周波数を補正するステップとを含む、請求の範囲第5項に記載の交流電動機の制御方法。 - 前記基準位相を設定するステップは、前記同期数が偶数となるときには、前記搬送波信号の基準位相を、前記交流電動機(M1)の動作状態に応じて可変に設定する、請求の範囲第6項に記載の交流電動機の制御方法。
- 前記搬送波信号の周波数を制御するステップは、前記交流電動機(M1)のトルクがしきい値以上となるときには、前記同期数が減少するように、前記交流電動機(M1)の電気周波数に応じて前記搬送波信号の周波数を制御し、
前記基準位相を設定するステップは、前記同期数が偶数であって、かつ、前記交流電動機(M1)のトルクが前記しきい値以上となるときには、前記搬送波信号の基準位相を、前記交流電動機(M1)のトルクおよび回転数に応じて可変に設定する、請求の範囲第7項に記載の交流電動機の制御方法。
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