JP6250221B2 - 電力変換装置 - Google Patents
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Description
図1は、本発明の実施の形態1における電力変換装置の全体を示す構成図である。なお、図1には、本実施の形態1における電力変換装置に接続された、交流回転機1および直流電源2も併せて図示している。
Vave1=(Vu1+Vv1+Vw1)/3
Vave2=(Vu2+Vv2+Vw2)/3
Voffset1
=Vave1’=(Vu1’+Vv1’+Vw1’)/3
Voffset2
=Vave2’=(Vu2’+Vv2’+Vw2’)/3
<1>:
第1電力変換器4aおよび第2電力変換器4bがともに零ベクトルを出力する。
<2>:
第1電力変換器4aが有効ベクトルを出力し、第2電力変換器4bが零ベクトルを出力する。
<3>:
第1電力変換器4aが零ベクトルを出力し、第2電力変換器4bが有効ベクトルを出力する。
<4>:
第1電力変換器4aおよび第2電力変換器4bがともに有効ベクトルを出力する。
Iinv_sum=Iinv1+Iinv2=Ib+Ic
Ic=Iinv1+Iinv2−Idc
先の実施の形態1では、第1オフセット電圧Voffset1および第2オフセット電圧Voffset2の一方は、0.5Vdcとなり、他方は、0.5Vdcよりも大きい値または0.5Vdc未満の値となるように設定される場合について説明した。これに対して、本発明の実施の形態2では、第1オフセット電圧Voffset1および第2オフセット電圧Voffset2は、いずれも0.5Vdcよりも大きい値、またはいずれも0.5Vdc未満の値となるように設定される場合について説明する。
先の実施の形態1、2では、第1オフセット電圧Voffset1および第2オフセット電圧Voffset2のそれぞれについて、一定値である場合について説明した。これに対して、本発明の実施の形態3では、第1オフセット電圧Voffset1および第2オフセット電圧Voffset2のそれぞれについて、異なる値に切り替える場合について説明する。
先の実施の形態3では、あらかじめ設定された設定タイミングで、第1設定状態と第2設定状態とが交互に選択される場合について説明した。これに対して、本発明の実施の形態4では、第1三相電圧指令または第2三相電圧指令に基づいて、第1設定状態と第2設定状態とが交互に選択される場合について説明する。
先の実施の形態4では、第1三相電圧指令または第2三相電圧指令に基づいて、第1設定状態と第2設定状態とが交互に選択される場合について説明した。これに対して、本発明の実施の形態5では、電流検出値である第1三相電流または第2三相電流に基づいて、第1設定状態と第2設定状態とが交互に選択される場合について説明する。
先の実施の形態1〜5では、第1電力変換器4aおよび第2電力変換器4bの故障検出については、考慮していなかった。これに対して、本発明の実施の形態6では、第1電力変換器4aおよび第2電力変換器4bの故障検出について考慮する場合について説明する。
=Vamp1・COS(θv)+Voffset1 (2)
Vv1’
=Vamp1・COS(θv−π/3)+Voffset1 (3)
Vw1’
=Vamp1・COS(θv+2π/3)+Voffset1 (4)
=Vamp1・COS(θv)+Voffset1 (5)
Vvr1
=Vamp1・COS(θv−π/3)+Voffset1 (6)
Vwr1
=Vamp1・COS(θv+2π/3)+Voffset1 (7)
Vvr1
=Vamp1・COS(θv−π/3)+Voffset1 (10)
Vwr1
=Vamp1・COS(θv+2π/3)+Voffset1(11)
Vvr1
=Vamp1・COS(θv−π/3)+Voffset1 (13)
Vwr1
=Vamp1・COS(θv+2π/3)+Voffset1(14)
Claims (13)
- 直流電圧を出力する直流電源と、第1三相巻線および第2三相巻線を有する交流回転機とに接続された電力変換装置であって、
第1高電位側スイッチング素子および第1低電位側スイッチング素子を有し、前記直流電源から供給される前記直流電圧を交流電圧に変換し、変換後の第1交流電圧を前記第1三相巻線に印加する第1電力変換器と、
第2高電位側スイッチング素子および第2低電位側スイッチング素子を有し、前記直流電源から供給される前記直流電圧を交流電圧に変換し、変換後の第2交流電圧を前記第2三相巻線に印加する第2電力変換器と、
前記第1高電位側スイッチング素子および前記第1低電位側スイッチング素子と、前記第2高電位側スイッチング素子および前記第2低電位側スイッチング素子とをそれぞれ制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記交流回転機への制御指令に基づいて、前記第1三相巻線への第1三相電圧指令と、前記第2三相巻線への第2三相電圧指令を演算し、演算した前記第1三相電圧指令および前記第2三相電圧指令を出力する電圧指令演算器と、
前記電圧指令演算器から入力された前記第1三相電圧指令の各電圧指令に、前記直流電圧以下の値の第1オフセット電圧を加算することで、前記第1三相巻線に印加する第1三相印加電圧を演算し、演算した前記第1三相印加電圧を出力するとともに、前記電圧指令演算器から入力された前記第2三相電圧指令の各電圧指令に、前記直流電圧以下の値の第2オフセット電圧を加算することで、前記第2三相巻線に印加する第2三相印加電圧を演算し、演算した前記第2三相印加電圧を出力するオフセット演算器と、
前記オフセット演算器から入力された前記第1三相印加電圧と、第1搬送波信号とを比較することで、前記第1高電位側スイッチング素子および前記第1低電位側スイッチング素子に第1スイッチング信号を出力するとともに、前記オフセット演算器から入力された前記第2三相印加電圧と、前記第1搬送波信号と同じキャリア周期であって、前記第1搬送波信号と180度の位相差を有する第2搬送波信号とを比較することで、前記第2高電位側スイッチング素子および前記第2低電位側スイッチング素子に第2スイッチング信号を出力するスイッチング信号発生器と、
を有し、
前記第1電力変換器は、
前記スイッチング信号発生器から入力される前記第1スイッチング信号に従って、前記第1高電位側スイッチング素子および前記第1低電位側スイッチング素子が制御されることで、前記第1三相巻線に前記変換後の第1交流電圧を印加し、
前記第2電力変換器は、
前記スイッチング信号発生器から入力される前記第2スイッチング信号に従って、前記第2高電位側スイッチング素子および前記第2低電位側スイッチング素子が制御されることで、前記第2三相巻線に前記変換後の第2交流電圧を印加し、
前記第1電力変換器が前記変換後の第1交流電圧を出力した際の各相の出力電圧からなるベクトルを第1電圧ベクトルとし、前記第1電力変換器に流入する第1母線電流が0となる場合の前記第1電圧ベクトルを零ベクトルとし、前記第1電力変換器に流入する第1母線電流が0とならない場合の前記第1電圧ベクトルを有効ベクトルとし、前記第2電力変換器が前記変換後の第2交流電圧を出力した際の各相の出力電圧からなるベクトルを第2電圧ベクトルとし、前記第2電力変換器に流入する第2母線電流が0となる場合の前記第2電圧ベクトルを零ベクトルとし、前記第2電力変換器に流入する第2母線電流が0とならない場合の前記第2電圧ベクトルを有効ベクトルとしたとき、
前記第1電力変換器および前記第2電力変換器の一方が前記有効ベクトルを出力し、他方が前記零ベクトルを出力する期間が、前記第1搬送波信号および前記第2搬送波信号の前記キャリア周期で発生するように、前記第1オフセット電圧および前記第2オフセット電圧が設定される
電力変換装置。 - 前記第1電力変換器および前記第2電力変換器がともに前記有効ベクトルを出力する期間が、前記キャリア周期で発生しないように、前記第1オフセット電圧および前記第2オフセット電圧が設定される
請求項1に記載の電力変換装置。 - 前記第1オフセット電圧および前記第2オフセット電圧の一方は、前記直流電圧の50%の値となり、他方は、前記直流電圧の50%よりも大きい値または前記直流電圧の50%未満の値となるように設定される
請求項1または2に記載の電力変換装置。 - 前記第1オフセット電圧および前記第2オフセット電圧は、いずれも前記直流電圧の50%よりも大きい値、またはいずれも前記直流電圧の50%未満の値となるように設定される
請求項1または2に記載の電力変換装置。 - 前記第1オフセット電圧および前記第2オフセット電圧は、互いに等しい値に設定される
請求項4に記載の電力変換装置。 - 前記オフセット演算器は、
前記第1オフセット電圧および前記第2オフセット電圧が前記直流電圧の50%未満の値となるように設定された第1設定状態と、前記第1オフセット電圧および前記第2オフセット電圧が前記直流電圧の50%よりも大きい値となるように設定された第2設定状態と、を交互に選択し、選択後の設定状態における前記第1オフセット電圧および前記第2オフセット電圧を用いて、前記第1三相印加電圧および前記第2三相印加電圧を演算する
請求項1または2に記載の電力変換装置。 - 前記オフセット演算器は、
あらかじめ設定された設定タイミングで、前記第1設定状態と前記第2設定状態とを交互に切り替えて選択する
請求項6に記載の電力変換装置。 - 前記設定タイミングは、
前記第1高電位側スイッチング素子、前記第1低電位側スイッチング素子、第2高電位側スイッチング素子および第2低電位側スイッチング素子のそれぞれの熱時定数に基づいて決定される
請求項7に記載の電力変換装置。 - 前記オフセット演算器は、
前記電圧指令演算器から入力された前記第1三相電圧指令のそれぞれを大きい順に第1最大相電圧指令、第1中間相電圧指令、第1最小相電圧指令とし、前記電圧指令演算器から入力された前記第2三相電圧指令のそれぞれを大きい順に第2最大相電圧指令、第2中間相電圧指令、第2最小相電圧指令としたとき、
前記第1最大相電圧指令の絶対値が前記第1最小相電圧指令の絶対値よりも大きい場合、前記第2最大相電圧指令の絶対値が前記第2最小相電圧指令の絶対値よりも大きい場合、前記第1中間相電圧指令の符号が負の場合、または前記第2中間相電圧指令の符号が負の場合に、前記第1設定状態を選択し、
前記第1最大相電圧指令の絶対値が前記第1最小相電圧指令の絶対値よりも大きくない場合、前記第2最大相電圧指令の絶対値が前記第2最小相電圧指令の絶対値よりも大きくない場合、前記第1中間相電圧指令の符号が負でない場合、または前記第2中間相電圧指令の符号が負でない場合に、前記第2設定状態を選択する
請求項6に記載の電力変換装置。 - 前記第1三相巻線に流れる第1三相電流を検出する第1電流検出器と、
前記第2三相巻線に流れる第2三相電流を検出する第2電流検出器と、
をさらに備え、
前記オフセット演算器は、
前記第1電流検出器によって検出された前記第1三相電流のそれぞれを大きい順に第1最大電流、第1中間電流、第1最小電流とし、前記第2電流検出器によって検出された前記第2三相電流のそれぞれを大きい順に第2最大電流、第2中間電流、第2最小電流としたとき、
前記第1最大電流の絶対値が前記第1最小電流の絶対値よりも大きい場合、前記第2最大電流の絶対値が前記第2最小電流の絶対値よりも大きい場合、前記第1中間電流の符号が負の場合、または前記第2中間電流の符号が負の場合に前記第1設定状態を選択し、
前記第1最大電流の絶対値が前記第1最小電流の絶対値よりも大きくない場合、前記第2最大電流の絶対値が前記第2最小電流の絶対値よりも大きくない場合、前記第1中間電流の符号が負でない場合、または前記第2中間電流の符号が負でない場合に前記第2設定状態を選択する
請求項6に記載の電力変換装置。 - 前記オフセット演算器は、
前記交流回転機への三相電流指令のそれぞれを大きい順に最大電流指令、中間電流指令、最小電流指令としたとき、
前記最大電流指令の絶対値が前記最小電流指令の絶対値よりも大きい場合、または前記中間電流指令の符号が負の場合に、前記第1設定状態を選択し、
前記最大電流指令の絶対値が前記最小電流指令の絶対値よりも大きくない場合、または前記中間電流指令の符号が負でない場合に、前記第2設定状態を選択する
請求項6に記載の電力変換装置。 - 前記第1電力変換器が前記交流回転機に出力する第1出力電圧のそれぞれを加算した第1電圧加算値を検出する第1出力電圧監視回路と、
前記第2電力変換器が前記交流回転機に出力する第2出力電圧のそれぞれを加算した第2電圧加算値を検出する第2出力電圧監視回路と、
をさらに備え、
前記制御部は、
前記第1電圧加算値が、前記第1オフセット電圧に応じてあらかじめ設定された第1基準許容範囲から逸脱した場合に、前記第1電力変換器が故障と判定するとともに、前記第2電圧加算値が、前記第2オフセット電圧に応じてあらかじめ設定された第2基準許容範囲から逸脱した場合に、前記第2電力変換器が故障と判定する故障検知器をさらに有する
請求項1から11のいずれか1項に記載の電力変換装置。 - 前記オフセット演算器は、
前記第1三相印加電圧のうち、最も小さいものを第1最小印加電圧とし、前記第2三相印加電圧のうち、最も小さいものを第2最小印加電圧としたとき、
前記交流回転機の回転速度が回転速度閾値以上である場合、前記交流回転機への電流指令が電流指令閾値以上である場合、または前記第1三相電圧指令の振幅が振幅閾値以上である場合に、
前記第1最小印加電圧が前記第1搬送波信号の最小値と等しくなり、かつ前記第2最小印加電圧が前記第2搬送波信号の最小値と等しくなるように、前記第1オフセット電圧および前記第2オフセット電圧を変更し、変更後の前記第1オフセット電圧および前記第2オフセット電圧を用いて、前記第1三相印加電圧および前記第2三相印加電圧を演算する
請求項1から12のいずれか1項に記載の電力変換装置。
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