JP6057876B2

JP6057876B2 - Power converter

Info

Publication number: JP6057876B2
Application number: JP2013237781A
Authority: JP
Inventors: 林　誠; 誠林; 健志織田
Original assignee: Toshiba Mitsubishi Electric Industrial Systems Corp
Current assignee: Toshiba Mitsubishi Electric Industrial Systems Corp
Priority date: 2013-11-18
Filing date: 2013-11-18
Publication date: 2017-01-11
Anticipated expiration: 2033-11-18
Also published as: JP2015100152A

Description

この発明は、コンバータによって直流電圧を制御し、この直流電圧を交流に変換するインバータによって交流電動機を駆動する電力変換装置に関する。 The present invention relates to a power converter that controls a DC voltage by a converter and drives an AC motor by an inverter that converts the DC voltage into AC.

電力変換装置によって交流電動機を駆動するシステムは、従来から広く使用されている。 A system for driving an AC motor by a power converter has been widely used.

鉄鋼圧延機などを負荷とする交流電動機を駆動するシステムにおいては、電力変換装置をコンバータとインバータで構成し、コンバータの出力直流電圧を一定値に制御し、インバータは、コンバータによって一定値に制御された直流電圧を、ＰＷＭ制御等を使用して交流に変換して交流電動機を駆動する場合が多い。この場合、コンバータにもＰＷＭ制御型のコンバータを用い、インバータはその出力電流を交流電動機のトルク軸と励磁軸に変換し、トルク電流と励磁電流を独立して制御する所謂ベクトル制御が用いられていた。 In a system that drives an AC motor loaded with a steel mill or the like, the power converter is composed of a converter and an inverter, and the output DC voltage of the converter is controlled to a constant value, and the inverter is controlled to a constant value by the converter. In many cases, the direct current voltage is converted into alternating current using PWM control or the like to drive the alternating current motor. In this case, a PWM control type converter is also used as the converter, and the inverter uses so-called vector control in which the output current is converted into the torque shaft and the excitation shaft of the AC motor, and the torque current and the excitation current are controlled independently. It was.

上記のシステム構成を採用したとき、コンバータの出力電圧を全ての運転モードにおいて所定の範囲に制御することは過電圧防止等の観点から重要である。このため、例えばインバータが消費する電力をコンバータ側の電圧制御にフィードフォワード的に加算してコンバータの有効電流基準を補正するなどの対策が実施されていた（例えば特許文献１参照。）。 When the above system configuration is adopted, it is important from the viewpoint of overvoltage prevention or the like to control the output voltage of the converter within a predetermined range in all operation modes. For this reason, for example, measures such as correcting the effective current reference of the converter by adding the power consumed by the inverter to the voltage control on the converter side in a feedforward manner have been implemented (see, for example, Patent Document 1).

特開２００５−２１８１８６号公報（第５−７頁、図１）Japanese Patent Laying-Open No. 2005-218186 (page 5-7, FIG. 1)

特許文献１に示された手法は、通常の電圧制御に対して、負荷の急増時または急減時における応答の遅れによる電圧変動を抑制するため、インバータが消費する電力をコンバータ側の電圧制御にフィードフォワード的に加算してコンバータの有効電流基準を補正している。この補正をパワー補償と呼称する。しかしながら、通常の電圧制御に加えてこのようなパワー補償を行うと、負荷応答は改善されるが、負荷の急増時には直流電圧がオーバーシュート、急減時にはアンダーシュートし、返って電圧変動が大きくなってしまうことがあった。 The technique disclosed in Patent Document 1 feeds the power consumed by the inverter to the voltage control on the converter side in order to suppress voltage fluctuation due to a response delay when the load suddenly increases or decreases compared to the normal voltage control. The effective current reference of the converter is corrected by adding forward. This correction is called power compensation. However, when such power compensation is performed in addition to normal voltage control, the load response is improved, but the DC voltage overshoots when the load suddenly increases, undershoots when the load suddenly decreases, and the voltage fluctuation increases. There was a case.

本発明は上記問題点に鑑み為されたもので、負荷応答を損なうことなく直流電圧のオーバーシュートなどの変動を抑制し得る電力変換装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a power converter that can suppress fluctuations such as overshoot of a DC voltage without impairing load response.

上記目的を達成するため、本発明の電力変換装置は、交流入力を直流電圧に変換するコンバータと、前記コンバータの直流出力を交流電圧に変換して交流電動機を駆動するインバータと、前記コンバータの出力電圧を制御するコンバータ制御手段と、前記インバータの出力を制御すると共に、その出力電力を検出して前記コンバータ制御手段に与える電力フィードフォワード補正手段を有するインバータ制御手段とを具備し、前記コンバータ制御手段は、電圧指令から前記コンバータの直流出力である電圧フィードバックを減算した電圧偏差を入力とし、比例増幅器と積分増幅器の和を出力する電圧制御手段と、前記電圧制御手段の出力に前記電力フィードフォワード補正手段の出力を加算した有効電流基準と前記コンバータの入力電流を比較して電圧基準を出力する電流制御手段と、前記電圧基準に従って前記コンバータを構成するスイッチング素子へのゲート信号を得るスイッチング指令演算手段と、前記電圧偏差の絶対値が所定の閾値以下のとき前記積分増幅器の積分値をゼロにリセットする積分リセット手段とを有することを特徴としている。 In order to achieve the above object, a power converter according to the present invention includes a converter that converts an AC input into a DC voltage, an inverter that converts a DC output of the converter into an AC voltage, and drives an AC motor, and an output of the converter Converter control means for controlling the voltage; and inverter control means for controlling the output of the inverter, and having power feedforward correction means for detecting the output power and supplying the output to the converter control means. Has a voltage deviation obtained by subtracting a voltage feedback, which is a DC output of the converter, from a voltage command, outputs a sum of a proportional amplifier and an integral amplifier, and outputs the power feedforward correction to the output of the voltage control means The effective current reference summed with the output of the means and the input current of the converter Current control means for outputting a voltage reference, switching command calculation means for obtaining a gate signal to a switching element constituting the converter according to the voltage reference, and integration when the absolute value of the voltage deviation is equal to or less than a predetermined threshold value And an integration reset means for resetting the integral value of the amplifier to zero.

本発明によれば、負荷応答を損なうことなく直流電圧のオーバーシュートなどの変動を抑制し得る電力変換装置を提供することが可能となる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it becomes possible to provide the power converter device which can suppress fluctuation | variations, such as an overshoot of DC voltage, without impairing load response.

本発明の実施例１に係る電力変換装置のブロック構成図。The block block diagram of the power converter device which concerns on Example 1 of this invention. 負荷急増時の直流電圧の挙動を説明する図。The figure explaining the behavior of the direct current voltage at the time of load increase. 本発明の実施例２に係る電力変換装置のブロック構成図。The block block diagram of the power converter device which concerns on Example 2 of this invention.

以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

本発明の実施例１に係る電力変換装置を図１及び図２を参照して説明する。図１は本発明の実施例１に係る電力変換装置のブロック構成図である。 A power converter according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. 1 is a block diagram of a power conversion apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.

交流電源から入力変圧器１を介してコンバータ２に交流電圧が供給され、コンバータ２はこれを直流電圧に変換し、平滑コンデンサ３を介してインバータ４に供給する。インバータ４はこの直流電圧を交流電圧に変換し、交流電動機５を駆動する。交流電動機５の回転軸には速度検出器１０が機械的に接続されている。 An AC voltage is supplied from the AC power source to the converter 2 via the input transformer 1, and the converter 2 converts this to a DC voltage and supplies it to the inverter 4 via the smoothing capacitor 3. The inverter 4 converts this DC voltage into an AC voltage and drives the AC motor 5. A speed detector 10 is mechanically connected to the rotating shaft of the AC motor 5.

コンバータ２はスイッチング素子を複数個有しており、コンバータ制御回路６からのゲート信号をこれらのスイッチング素子に与えることによりその出力電圧が制御されている。そしてコンバータ制御回路６には、平滑コンデンサ３の両端の電圧を検出する直流電圧検出器８からの電圧フィードバック信号と、コンバータ２への入力電流を検出して有効電流を出力する電流検出器９による電流フィードバック信号が与えられる。 The converter 2 has a plurality of switching elements, and the output voltage is controlled by applying a gate signal from the converter control circuit 6 to these switching elements. The converter control circuit 6 includes a voltage feedback signal from a DC voltage detector 8 that detects the voltage across the smoothing capacitor 3 and a current detector 9 that detects an input current to the converter 2 and outputs an effective current. A current feedback signal is provided.

インバータ４も同様にスイッチング素子を複数個有しており、インバータ制御回路７からのゲート信号をこれらのスイッチング素子に与えることによりその出力が制御されている。そしてインバータ制御回路７には、速度検出器１０からの速度フィードバック信号と、インバータ４の出力電流を検出してトルク電流を出力する電流検出器１１による電流フィードバック信号が与えられる。 Similarly, the inverter 4 has a plurality of switching elements, and the output thereof is controlled by applying a gate signal from the inverter control circuit 7 to these switching elements. The inverter control circuit 7 is given a speed feedback signal from the speed detector 10 and a current feedback signal from the current detector 11 that detects the output current of the inverter 4 and outputs a torque current.

コンバータ制御回路６の内部構成を以下に説明する。与えられた電圧指令と直流電圧検出器８からの電圧フィードバック信号の電圧偏差を電圧制御器６１で増幅し、この出力とインバータ制御回路７内に設けられた電力フィードフォワード補正器７６の出力を加算して有効電流基準を得る。この有効電流基準は電流検出器９から得られる有効電流フィードバック信号と比較され、その偏差を電流制御器６２で増幅して電圧基準を得る。この電圧基準を、スイッチング指令演算回路６３により、例えばPWM変調などを用いてゲートパルスに変換し、コンバータ２のスイッチング素子のゲートに供給する。電圧制御器６１及び電流制御器６２は夫々アウターループ及びマイナーループのフィードバック制御を行っているので、上記制御を行うことによって前者は電圧指令と電圧フィードバック信号の偏差が最小となるように制御され、後者は有効電流基準と有効電流フィードバック信号の偏差が最小となるように制御される。電圧制御器６１は所謂ＰＩ制御器であり、図示したように入力される電圧偏差に比例した出力を得るための比例増幅器６１１と、入力される電圧偏差を積分した出力を得るための積分増幅器６１２の合成出力が得られる構成となっている。 The internal configuration of the converter control circuit 6 will be described below. The voltage controller 61 amplifies the voltage deviation of the given voltage command and the voltage feedback signal from the DC voltage detector 8, and adds this output and the output of the power feedforward corrector 76 provided in the inverter control circuit 7. To obtain an effective current reference. This effective current reference is compared with the effective current feedback signal obtained from the current detector 9, and the deviation is amplified by the current controller 62 to obtain a voltage reference. This voltage reference is converted into a gate pulse by the switching command calculation circuit 63 using, for example, PWM modulation and supplied to the gate of the switching element of the converter 2. Since the voltage controller 61 and the current controller 62 perform feedback control of the outer loop and the minor loop, respectively, the former is controlled by performing the above control so that the deviation between the voltage command and the voltage feedback signal is minimized, The latter is controlled so that the deviation between the active current reference and the active current feedback signal is minimized. The voltage controller 61 is a so-called PI controller, and as shown in the figure, a proportional amplifier 611 for obtaining an output proportional to the inputted voltage deviation, and an integrating amplifier 612 for obtaining an output obtained by integrating the inputted voltage deviation. The composition output is obtained.

電圧制御器６１の入力となる電圧偏差は、偏差確認器６４に与えられる。偏差確認器６４においては、入力された電圧偏差の絶対値が所定の閾値以下になったとき指令信号を積分リセット器６５に与える。積分リセット器６５はこの指令信号が与えられたとき、積分増幅器６１２の積分値をゼロにリセットする。すなわち、積分増幅器６１２が積分コンデンサを用いた回路構成のものであれば、この積分コンデンサの電荷を短絡放電させることによって積分値をリセットする。そして、偏差確認器６４に入力された電圧偏差の絶対値が所定の閾値を超えたときに積分リセット器６５への指令信号がなくなって再び積分増幅器６１２は通常の積分動作を行う。 The voltage deviation which is input to the voltage controller 61 is given to the deviation confirmation device 64. The deviation checker 64 gives a command signal to the integration reset unit 65 when the absolute value of the input voltage deviation falls below a predetermined threshold value. The integration reset unit 65 resets the integration value of the integration amplifier 612 to zero when this command signal is given. That is, if the integration amplifier 612 has a circuit configuration using an integration capacitor, the integration value is reset by short-circuiting the charge of the integration capacitor. When the absolute value of the voltage deviation input to the deviation checker 64 exceeds a predetermined threshold, the command signal to the integration reset unit 65 disappears, and the integration amplifier 612 performs normal integration again.

次にインバータ制御回路７の内部構成を以下に説明する。 Next, the internal configuration of the inverter control circuit 7 will be described below.

与えられた速度指令と速度検出器１０からの速度フィードバック信号の差分を速度制御器７１で増幅し、トルク基準を得る。速度フィードバック信号を入力とし、速度が基底速度以上のとき弱め界磁を行なう自動界磁弱め器７２により磁束基準を得る。トルク電流基準演算器７３によりトルク基準を磁束基準で除算してトルク電流基準を得る。このトルク電流基準は、電流検出器８から得られるトルク電流フィードバック信号と比較され、その偏差は電流制御器７４で増幅され、電圧基準が得られる。この電圧基準を、スイッチング指令演算回路７５により、例えばPWM変調などを用いてゲートパルスに変換し、インバータ４のスイッチング素子のゲートに供給する。尚、ここでトルク電流フィードバック信号を電流検出器８から直接得るように説明したが、電流検出器８は瞬時電流のみを検出し、インバータ制御回路７内に設けた変換回路によってトルク電流を求めるようにしても良い。トルク電流基準演算器７３の出力であるトルク電流基準と電流制御器７４の出力である電圧基準は電力フィードフォワード補正器７６に与えられる。電力フィードフォワード補正器７６はインバータ４が交流電動機５に与える瞬時電力を演算し、パワー補償フィードフォワード信号としてコンバータ制御回路６に与える。 The difference between the given speed command and the speed feedback signal from the speed detector 10 is amplified by the speed controller 71 to obtain a torque reference. A magnetic flux reference is obtained by an automatic field weakener 72 that receives a speed feedback signal and performs field weakening when the speed is equal to or higher than the base speed. The torque current reference calculator 73 divides the torque reference by the magnetic flux reference to obtain a torque current reference. This torque current reference is compared with the torque current feedback signal obtained from the current detector 8, and the deviation is amplified by the current controller 74 to obtain a voltage reference. This voltage reference is converted into a gate pulse by, for example, PWM modulation by the switching command calculation circuit 75 and supplied to the gate of the switching element of the inverter 4. Although the torque current feedback signal is directly obtained from the current detector 8 here, the current detector 8 detects only the instantaneous current and obtains the torque current by the conversion circuit provided in the inverter control circuit 7. Anyway. The torque current reference that is the output of the torque current reference calculator 73 and the voltage reference that is the output of the current controller 74 are supplied to the power feedforward corrector 76. The power feedforward corrector 76 calculates the instantaneous power that the inverter 4 gives to the AC motor 5 and gives it to the converter control circuit 6 as a power compensation feedforward signal.

次に、この実施例１における制御動作について、図２を参照して以下説明する。 Next, the control operation in the first embodiment will be described below with reference to FIG.

コンバータ制御回路６は、コンバータ２の出力電圧が所定の電圧指令となるように制御する。そして、負荷側の電力の変動に対しては、電力フィードフォワード補正器７６が変動補正を行なうことによって応答を改善する。 Converter control circuit 6 performs control so that the output voltage of converter 2 becomes a predetermined voltage command. Then, the power feedforward corrector 76 corrects the response to fluctuations in the power on the load side, thereby improving the response.

図２は負荷急増時の直流電圧の挙動を示したものである。交流電動機５が負荷一定且つ一定速度で運転されている状態において、時刻ｔ＝T1でインパクト負荷がかかったとき、トルク基準はほぼステップ状に変化し、図示しない速度フィードバックは低下を開始する。図１において、電力フィードフォワード補正器７６によるパワー補償がなく、また偏差確認器６４による積分リセット器６５も設けない場合は、このとき直流電圧は大きく落ち込み実線の波形Ａのようになる。これに対して電力フィードフォワード補正器７６によるパワー補償のみを追加すると、落ち込みは大きく改善され、一点鎖線Ｂのようになる。しかしながらこの場合、図示したように直流電圧に制御によるオーバーシュートが生じる。このオーバーシュートは、直流電圧がインパクト負荷による落ち込みから回復しても、積分増幅器６１２の積分値が残っているために生じている。このオーバーシュートを除去するため、偏差確認器６４及び積分リセット器６５を設け、直流電圧の電圧偏差が所定の閾値以下となったことを偏差確認器６４で検出し、積分リセット器６５にリセット指令を与える。このようにすれば、図２の時刻Ｔ２において積分増幅器６１２の積分値がリセットされてゼロとなり、図２の実線矢印Ｃで示したように直流電圧は静定制御され、オーバーシュートによる過電圧は生じなくなる。 FIG. 2 shows the behavior of the DC voltage when the load suddenly increases. When the AC motor 5 is operating at a constant load and at a constant speed, when an impact load is applied at time t = T1, the torque reference changes substantially stepwise, and speed feedback (not shown) starts to decrease. In FIG. 1, when there is no power compensation by the power feedforward corrector 76 and no integration reset device 65 by the deviation checker 64 is provided, the DC voltage drops greatly as shown by a solid line waveform A at this time. On the other hand, when only the power compensation by the power feedforward corrector 76 is added, the drop is greatly improved and a dash-dot line B is obtained. However, in this case, as shown in FIG. This overshoot occurs because the integrated value of the integrating amplifier 612 remains even if the DC voltage recovers from the drop due to the impact load. In order to eliminate this overshoot, a deviation checker 64 and an integration reset unit 65 are provided, the deviation checker 64 detects that the voltage deviation of the DC voltage has become a predetermined threshold value or less, and a reset command is sent to the integration resetter 65. give. In this way, the integral value of the integrating amplifier 612 is reset to zero at time T2 in FIG. 2, and the DC voltage is statically controlled as indicated by the solid arrow C in FIG. 2, and an overvoltage due to overshoot occurs. Disappear.

また、直流電圧の電圧偏差の絶対値が所定の閾値以下となったことを偏差確認器６４で検出するようにすれば、図２に示した負荷急増時ではなく、負荷急減時においても、積分リセット器６５の動作によって積分リセットを行うことが可能となり、直流電圧の変動を抑制できることは明らかである。 Further, if the deviation checker 64 detects that the absolute value of the voltage deviation of the DC voltage is equal to or less than a predetermined threshold value, the integration is not performed even when the load suddenly decreases as shown in FIG. It is obvious that the integration reset can be performed by the operation of the reset device 65, and the fluctuation of the DC voltage can be suppressed.

本発明の実施例２に係る電力変換装置を図３を参照して説明する。図３は本発明の実施例２に係る電力変換装置のブロック構成図である。 A power conversion apparatus according to Embodiment 2 of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a block diagram of the power conversion apparatus according to the second embodiment of the present invention.

この実施例２の各部について、図１の実施例１に係る電力変換装置のブロック構成図と同一部分は同一符号で示し、その説明を省略する。この実施例２が実施例１と異なる点は、積分増幅器６１２の出力側に出力リミッタ６１３を設けた点、偏差確認器６４Ａの出力をリミット処理器６６に与え、このリミット処理器６６の出力で出力リミッタ６１３のリミット値を変化させるように構成した点である。 About each part of this Example 2, the same part as the block block diagram of the power converter device which concerns on Example 1 of FIG. 1 is shown with the same code | symbol, and the description is abbreviate | omitted. The second embodiment is different from the first embodiment in that an output limiter 613 is provided on the output side of the integrating amplifier 612, the output of the deviation checker 64A is given to the limit processor 66, and the output of the limit processor 66 is This is the point that the limit value of the output limiter 613 is changed.

この実施例２における偏差確認器６４Ａは、直流電圧の電圧偏差すなわち電圧基準−電圧フィードバックの値が正の状態で所定の閾値以下になったときと、負の状態でその大きさが所定の閾値以下となった状態で異なる指令をリミット処理器６６に与える。そして、前者の場合にリミット処理器６６は出力リミッタ６１３の正側リミット値をゼロにし、後者の場合には出力リミッタ６１３の負側リミット値をゼロにする。このようにすれば、電圧偏差の符号に応じて負荷急増が生じたのか負荷急減が生じたのかを判定し、その結果に応じて必要となるリミット処理を行うことが可能となるので、より正確な制御が可能となる。 The deviation checker 64A according to the second embodiment is configured such that when the voltage deviation of the DC voltage, that is, the voltage reference-voltage feedback value is equal to or smaller than a predetermined threshold value in a positive state, the magnitude is a predetermined threshold value in a negative state. Different commands are given to the limit processor 66 in the following state. In the former case, the limit processor 66 sets the positive limit value of the output limiter 613 to zero, and in the latter case, sets the negative limit value of the output limiter 613 to zero. In this way, it is possible to determine whether a load sudden increase or a load sudden decrease has occurred according to the sign of the voltage deviation, and the necessary limit processing can be performed according to the result, so that more accurate Control is possible.

以上、本発明の実施例について説明したが、この実施例は例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施例は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。この実施例やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 As mentioned above, although the Example of this invention was described, this Example is shown as an example and is not intending limiting the range of invention. The novel embodiment can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. This embodiment and its modifications are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.

例えば、制御外乱等による誤動作を防止するために、実施例１においては、電圧偏差の絶対値が所定時間以上所定の閾値を超えたあと所定の閾値以下になったときに限り、積分リセット器６５を動作させるようにしても良い。同様に実施例２においても、電圧偏差の絶対値が所定時間以上所定の閾値を超えたあと所定の閾値以下になったときに限り、リミット処理器６６が出力リミッタ６１３のリミット値をゼロとするようにしても良い。 For example, in order to prevent malfunction due to control disturbance or the like, in the first embodiment, only when the absolute value of the voltage deviation exceeds a predetermined threshold for a predetermined time or more and then becomes a predetermined threshold or less, the integration resetter 65 May be operated. Similarly, in the second embodiment, the limit processor 66 sets the limit value of the output limiter 613 to zero only when the absolute value of the voltage deviation exceeds a predetermined threshold for a predetermined time or more and then becomes a predetermined threshold or less. You may do it.

また、インバータ制御器７は速度制御器７３と電流制御器７４を有する構成として説明したが、速度制御器７３が無く、トルク制御のみを行う応用であっても良い。また速度制御を行う場合であっても必ずしも速度検出器１０によって速度フィードバック信号を得る必要は無く、所謂センサレスベクトル制御の手法を用い、速度フィードバック信号を演算によって間接的に求めるようにしても良い。 In addition, the inverter controller 7 has been described as having a speed controller 73 and a current controller 74. However, the inverter controller 7 may be an application in which only the torque control is performed without the speed controller 73. Further, even when speed control is performed, it is not always necessary to obtain a speed feedback signal by the speed detector 10, and a so-called sensorless vector control method may be used to obtain the speed feedback signal indirectly by calculation.

１入力変圧器
２コンバータ
３平滑コンデンサ
４インバータ
５交流電動機
６、６Ａコンバータ制御回路
７インバータ制御回路
８、９電流検出器
１０速度検出器
６１電圧制御器
６２電流制御器
６３スイッチング指令演算器
６４、６４Ａ偏差確認器
６５積分リセット器
６６リミット処理器
７１速度制御器
７２自動界磁弱め器
７３除算器
７４電流制御器
７５スイッチング指令演算器
７６電力フィードフォワード補正器
６１１比例制御器
６１２積分制御器
６１３出力リミッタ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Input transformer 2 Converter 3 Smoothing capacitor 4 Inverter 5 AC motor 6, 6A Converter control circuit 7 Inverter control circuit 8, 9 Current detector 10 Speed detector 61 Voltage controller 62 Current controller 63 Switching command calculator 64, 64A Deviation checker 65 Integral reset unit 66 Limit processor 71 Speed controller 72 Automatic field weakener 73 Divider 74 Current controller 75 Switching command calculator 76 Power feedforward corrector 611 Proportional controller 612 Integral controller 613 Output limiter

Claims

交流入力を直流電圧に変換するコンバータと、
前記コンバータの直流出力を交流電圧に変換して交流電動機を駆動するインバータと、
前記コンバータの出力電圧を制御するコンバータ制御手段と、
前記インバータの出力を制御すると共に、その出力電力を検出して前記コンバータ制御手段に与える電力フィードフォワード補正手段を有するインバータ制御手段と
を具備し、
前記コンバータ制御手段は、
電圧指令から前記コンバータの直流出力である電圧フィードバックを減算した電圧偏差を入力とし、比例増幅器と積分増幅器の和を出力する電圧制御手段と、
前記電圧制御手段の出力に前記電力フィードフォワード補正手段の出力を加算した有効電流基準と前記コンバータの入力電流を比較して電圧基準を出力する電流制御手段と、
前記電圧基準に従って前記コンバータを構成するスイッチング素子へのゲート信号を得るスイッチング指令演算手段と、
前記電圧偏差の絶対値が所定の閾値以下のとき前記積分増幅器の積分値をゼロにリセットする積分リセット手段と
を有することを特徴とする電力変換装置。 A converter that converts AC input into DC voltage;
An inverter that drives the AC motor by converting the DC output of the converter into an AC voltage;
Converter control means for controlling the output voltage of the converter;
Inverter control means having power feedforward correction means for controlling the output of the inverter and detecting the output power to be supplied to the converter control means,
The converter control means includes
Voltage control means for inputting a voltage deviation obtained by subtracting voltage feedback which is a DC output of the converter from a voltage command, and outputting a sum of a proportional amplifier and an integral amplifier;
An active current reference obtained by adding the output of the power feedforward correction means to the output of the voltage control means and a current control means for comparing the input current of the converter and outputting a voltage reference;
Switching command calculation means for obtaining a gate signal to a switching element constituting the converter according to the voltage reference;
And an integration reset means for resetting the integral value of the integral amplifier to zero when the absolute value of the voltage deviation is equal to or less than a predetermined threshold value.

交流入力を直流電圧に変換するコンバータと、
前記コンバータの直流出力を交流電圧に変換して交流電動機を駆動するインバータと、
前記コンバータの出力電圧を制御するコンバータ制御手段と、
前記インバータの出力を制御すると共に、その出力電力を検出して前記コンバータ制御手段に与える電力フィードフォワード補正手段を有するインバータ制御手段と
を具備し、
前記コンバータ制御手段は、
電圧指令から前記コンバータの直流出力である電圧フィードバックを減算した電圧偏差を入力とし、比例増幅器と積分増幅器の和を出力する電圧制御手段と、
前記積分増幅器の正負の出力を各々リミットする出力リミット手段と、
前記電圧制御手段の出力に前記電力フィードフォワード補正手段の出力を加算した有効電流基準と前記コンバータの入力電流を比較して電圧基準を出力する電流制御手段と、
前記電圧基準に従って前記コンバータを構成するスイッチング素子へのゲート信号を得るスイッチング指令演算手段と
を有し、
前記電圧偏差が正の状態で所定の閾値以下になったとき、前記出力リミット手段の正側のリミット値をゼロとし、前記電圧偏差が負の状態でその大きさが所定の閾値以下になったとき、前記出力リミット手段の負側のリミット値をゼロとするようにしたことを特徴とする電力変換装置。 A converter that converts AC input into DC voltage;
An inverter that drives the AC motor by converting the DC output of the converter into an AC voltage;
Converter control means for controlling the output voltage of the converter;
Inverter control means having power feedforward correction means for controlling the output of the inverter and detecting the output power to be supplied to the converter control means,
The converter control means includes
Voltage control means for inputting a voltage deviation obtained by subtracting voltage feedback which is a DC output of the converter from a voltage command, and outputting a sum of a proportional amplifier and an integral amplifier;
Output limit means for limiting the positive and negative outputs of the integrating amplifier, and
An active current reference obtained by adding the output of the power feedforward correction means to the output of the voltage control means and a current control means for comparing the input current of the converter and outputting a voltage reference;
Switching command calculation means for obtaining a gate signal to a switching element constituting the converter according to the voltage reference,
When the voltage deviation is less than a predetermined threshold in the positive state, the positive limit value of the output limit means is set to zero, and the magnitude is less than the predetermined threshold in the negative state In this case, the power conversion device is characterized in that the negative limit value of the output limit means is set to zero.

前記電圧偏差の絶対値が所定時間以上前記所定の閾値を超えたとき、前記積分リセット手段を動作させるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。 2. The power conversion device according to claim 1, wherein the integral reset unit is operated when the absolute value of the voltage deviation exceeds the predetermined threshold for a predetermined time or more.

前記電圧偏差の絶対値が所定時間以上前記所定の閾値を超えたあと、前記電圧偏差が正の状態で前記所定の閾値以下になったとき、前記出力リミット手段の正側のリミット値をゼロとし、前記電圧偏差が負の状態でその大きさが前記所定の閾値以下になったとき、前記出力リミット手段の負側の前記出力リミット手段のリミット値をゼロとするようにしたことを特徴とする請求項２に記載の電力変換装置。 After the absolute value of the voltage deviation exceeds the predetermined threshold for a predetermined time or more , the positive limit value of the output limit means is set to zero when the voltage deviation is equal to or less than the predetermined threshold in a positive state. The limit value of the output limit means on the negative side of the output limit means is set to zero when the voltage deviation is negative and the magnitude thereof is equal to or less than the predetermined threshold value. The power conversion device according to claim 2.

前記インバータ制御手段は、
前記交流電動機の速度を直接または間接的に検出して得られる速度フィードバックと速度指令とを比較してトルク基準を出力する速度制御手段と、
前記トルク基準を前記速度フィードバックの関数として得られる磁束基準で除算して得られるトルク電流基準と、前記インバータの出力電流を検出して得られるトルク電流フィードバックとを比較して電圧基準を出力する電流制御手段と、
前記電圧基準に従って前記インバータを構成するスイッチング素子へのゲート信号を得るスイッチング指令演算手段と
を有することを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の電力変換装置。 The inverter control means includes
Speed control means for comparing a speed feedback obtained by directly or indirectly detecting the speed of the AC motor with a speed command and outputting a torque reference;
A current that outputs a voltage reference by comparing a torque current reference obtained by dividing the torque reference by a magnetic flux reference obtained as a function of the speed feedback and a torque current feedback obtained by detecting an output current of the inverter Control means;
5. The power conversion device according to claim 1, further comprising: a switching command calculation unit that obtains a gate signal to a switching element that constitutes the inverter according to the voltage reference. 6.

前記電力フィードフォワード補正手段は、前記トルク電流基準と前記電圧基準から、演算によってその出力を得るようにしたことを特徴とする請求項５に記載の電力変換装置。 6. The power conversion apparatus according to claim 5, wherein the power feedforward correction means obtains an output by calculation from the torque current reference and the voltage reference.