JP6443169B2 - 制御装置 - Google Patents
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Description
図1は第1の実施の形態にかかる制御装置7の構成及びその周辺の構成を例示するブロック図である。
図7は第2の実施の形態の構成を部分的に示すブロック図であり、制御装置7の一部のみを抽出している。第2の実施の形態における制御装置7は、第1の実施の形態における制御装置7の有効電圧指令生成部75Aを、有効電圧指令生成部75Bに置換して得られる構成を有している。
図12は第3の実施の形態の構成を部分的に示すブロック図であり、制御装置7の一部のみを抽出している。第3の実施の形態における制御装置7は、第1の実施の形態における制御装置7の有効電圧指令生成部75A及び無効電圧指令生成部76Aを、それぞれ有効電圧指令生成部75C及び無効電圧指令生成部76Cに置換して得られる構成を有している。
上記実施の形態においてハイパスフィルタ717が担っていた、回転周波数の成分を抽出する抽出処理は、他の構成によって実現することができる。
図9に示されたように、零位相差追従制御法では、振幅に誤差が生じる。但し、モータ高調波を補償する場合には、補償する対象となる周波数成分を1つと見なせる。よって、第2の実施の形態において、式(4)におけるゲインKを、モータ高調波の周波数に応じて可変することが望ましい。これにより、第2成分vd2は有効補償電流指令id*に対し、位相だけでなく振幅においても追従性が向上する。
第1の実施の形態では有効電圧指令生成部75Aと無効電圧指令生成部76Aとが対となって、第2の実施の形態では有効電圧指令生成部75Bと無効電圧指令生成部76Aとが対となって、第3の実施の形態では有効電圧指令生成部75Cと無効電圧指令生成部76Cとが対となって、それぞれ制御装置7に採用されている。
2 電力変換器
6 並列形アクティブフィルタ
7 制御装置
8 モータ
72b,72c,73 フィードフォワード制御部
74 駆動信号生成部
75A,75B,75C 有効電圧指令生成部
76A,76C 無効電圧指令生成部
712,713 減算器
714,715,716 繰り返し制御器
714b,715b PI制御器
717 ハイパスフィルタ
717b dq変換器
718,719,723 加算器
721,724,731 補償器
722,732 関数処理器
Claims (14)
- 交流電源(1)から入力した交流の電源電流(Is)と補償電流(Ic;id,iq)との和たる負荷電流(Io)に電力変換を行ってモータ(8)へ電力を供給する電力変換器(2)に対し、前記補償電流を駆動信号(G)に従ったスイッチング動作によって供給するアクティブフィルタ(6)を制御する制御装置(7)であって、
前記アクティブフィルタの出力電圧(Vr)の指令値たる電圧指令(Vid,Viq)に基づいて前記駆動信号を生成する駆動信号生成部(74)と、
前記補償電流のうち瞬時有効電力に寄与する成分たる有効補償電流(id)と前記有効補償電流の指令値たる有効補償電流指令(id*)とを含む組に対し、前記モータの回転周期(Tm)及び前記モータの回転位相(θm)並びに前記交流電源の電源周期(Ts)及び前記交流電源の電源位相(θs)とに基づいた電流制御を施して、前記出力電圧のうち前記瞬時有効電力に寄与する成分の指令値たる有効電圧指令(Vid)を求める有効電圧指令生成部(75A,75B,75C)と
を備える制御装置。 - 請求項1記載の制御装置であって、
前記補償電流のうち瞬時無効電力に寄与する成分たる無効補償電流(iq)と前記無効補償電流の指令値たる無効補償電流指令(iq*)とを含む組に対し、前記電源周期(Ts)及び前記電源位相(θs)に基づいた電流制御を施して、前記出力電圧の前記瞬時無効電力に寄与する成分の指令値たる無効電圧指令(Viq)を求める無効電圧指令生成部(76A,76C)
を更に備える制御装置。 - 請求項1または請求項2記載の制御装置であって、
前記有効電圧指令生成部(75A)は、
前記有効補償電流指令(id*)に基づく値(Δid)を前記電源周期(Ts)に亘って累加した結果に所定ゲインを乗じて第1成分(vd1)を求める第1繰り返し制御器(716)と、
前記値を前記回転周期(Tm)に亘って累加した結果に所定ゲインを乗じて第2成分(vd2)を求める第2繰り返し制御器(714)と、
前記第1成分と前記第2成分とを加算して前記有効電圧指令(Vid)を出力する加算器(718)と
を有する制御装置。 - 請求項3記載の制御装置であって、
前記値(Δid)に対して、前記電源周期(Ts)の逆数の第1の所定数(A)倍である周波数の成分を低減し、前記回転周期(Tm)の逆数の第2の所定数(N)倍である周波数の成分を抽出する抽出処理を行い、前記抽出処理が施された前記値(Δim)を前記第2繰り返し制御器(714)に与える抽出器(717,717b)
を更に備え、
前記第1の所定数は、前記交流電源(1)が単相交流電源であれば2であり、前記交流電源が三相交流電源であれば6であり、
前記第2の所定数は、前記モータ(8)の極対数と、前記モータの相数に対するスロット数の比との最小公倍数以上に設定される、制御装置。 - 請求項1又は請求項2記載の制御装置であって、
前記有効電圧指令生成部(75B)は、
前記有効補償電流指令(id*)に基づく値(Δid)を前記電源周期(Ts)に亘って累加した結果に所定ゲインを乗じて第1成分(vd1)を求める第1繰り返し制御器(716)と、
前記出力電圧(Vr)の前記補償電流(Ic)に対する伝達関数(G(s))を有するフィードフォワード制御を前記有効補償電流指令に対して行って第2成分(vd2)を求めるフィードフォワード制御部(72b)と、
前記第1成分と前記第2成分とを加算して前記有効電圧指令(Vid)を出力する加算器(718)と
を有する制御装置。 - 請求項5記載の制御装置であって、
前記フィードフォワード制御部(72b)は、
前記回転周期(Tm)に基づいて、前記フィードフォワード制御で位相の追従誤差を零とする遅延時間(Ta)で、前記有効補償電流指令(id*,im1*)を進相させて進相成分(im2*)を求める進み補償器(721)と、
前記進相成分を前記伝達関数に従って処理して前記第2成分(vd2)を求める関数処理器(722)と
を含む制御装置。 - 請求項6記載の制御装置であって、
前記フィードフォワード制御部(72b)は、
前記有効補償電流指令(id*)に対して、前記電源周期(Ts)の逆数の第1の所定数(A)倍である周波数の成分を低減し、前記回転周期(Tm)の逆数の第2の所定数(N)倍である周波数の成分を抽出する抽出処理を行い、前記抽出処理が施された前記有効補償電流指令(im1*)を前記進み補償器(721)に与える抽出器(717,717b)
を更に含み、
前記第1の所定数は、前記交流電源(1)が単相交流電源であれば2であり、前記交流電源が三相交流電源であれば6であり、
前記第2の所定数は、前記モータ(8)の極対数と、前記モータの相数に対するスロット数の比との最小公倍数以上に設定される、制御装置。 - 請求項1又は請求項2記載の制御装置であって、
前記有効電圧指令生成部(75C)は、
前記有効補償電流指令(id*)から前記有効補償電流(id)を減じた偏差である有効偏差(Δid)を求める減算器(712)と、
前記有効偏差に対して比例積分制御を行って第1成分(vq1)を出力するPI制御器(714b)と、
前記出力電圧(Vr)の前記補償電流(Ic)に対する伝達関数(G(s))を有するフィードフォワード制御を前記有効補償電流指令に対して行って第2成分(vd2)を求めるフィードフォワード制御部(72c)と、
前記第1成分と前記第2成分との和として前記有効電圧指令(Vid)を出力する加算器(718)と
を有する、制御装置。 - 請求項8記載の制御装置であって、
前記フィードフォワード制御部(72c)は、
前記電源周期(Ts)に基づいて、前記フィードフォワード制御で位相の追従誤差を零とする第1の遅延時間(Tb)で、前記有効補償電流指令を進相させて第1の進相成分(id2*)を求める第1の進み補償器(724)と、
前記有効補償電流指令(id*)に対して、前記電源周期(Ts)の逆数の第1の所定数(A)倍である周波数の成分を低減し、前記回転周期(Tm)の逆数の第2の所定数(N)倍である周波数の成分を抽出する抽出処理を行い、前記抽出処理が施された前記有効補償電流指令(im1*)を出力する抽出器(717,717b)と、
前記回転周期(Tm)に基づいて、前記フィードフォワード制御で位相の追従誤差を零とする第2の遅延時間(Ta)で、前記抽出処理が施された前記有効補償電流指令を進相させて第2の進相成分(im2*)を求める第2の進み補償器(721)と、
前記第1の進相成分と前記第2の進相成分との和(i2*)を前記伝達関数(G(s))に従って処理して前記第2成分(vd2)を求める関数処理器(722)と
を含み、
前記第1の所定数は、前記交流電源(1)が単相交流電源であれば2であり、前記交流電源が三相交流電源であれば6であり、
前記第2の所定数は、前記モータ(8)の極対数と、前記モータの相数に対するスロット数の比との最小公倍数以上に設定される、制御装置。 - 請求項3〜4のいずれか一つに記載の制御装置であって、
前記補償電流のうち瞬時無効電力に寄与する成分たる無効補償電流(iq)の指令値たる無効補償電流指令(iq*)に基づく値(Δiq)を前記電源周期(Ts)に亘って累加した結果に所定ゲインを乗じて、前記出力電圧(Vr)のうち前記瞬時無効電力に寄与する成分の指令値たる無効電圧指令(Viq)を求める第3繰り返し制御器(715)と
を有する無効電圧指令生成部(76A)
を更に備える制御装置。 - 請求項5〜9のいずれか一つに記載の制御装置であって、
前記補償電流のうち瞬時無効電力に寄与する成分たる無効補償電流(iq)の指令値たる無効補償電流指令(iq*)に基づく値(Δiq)を前記電源周期(Ts)に亘って累加した結果に所定ゲインを乗じて、前記出力電圧(Vr)のうち前記瞬時無効電力に寄与する成分の指令値たる無効電圧指令(Viq)を求める第3繰り返し制御器(715)と
を有する無効電圧指令生成部(76A)
を更に備える制御装置。 - 請求項3〜9のいずれか一つに記載の制御装置であって、
前記補償電流のうち瞬時無効電力に寄与する成分たる無効補償電流(iq)を、前記無効補償電流の指令値たる無効補償電流指令(iq*)から減じた偏差である無効偏差(Δiq)を求める減算器(713)と、
前記出力電圧(Vr)のうち前記瞬時無効電力に寄与する成分の指令値たる無効電圧指令(Viq)を、前記無効電圧指令の第1成分(vq1)と前記無効電圧指令の第2成分(vq2)との和として出力する加算器(719)と
前記無効偏差に対して比例積分制御を行って、前記無効電圧指令の前記第1成分を出力する第2のPI制御器(715b)と、
前記出力電圧(Vr)の前記補償電流(Ic)に対する伝達関数(G(s))を有するフィードフォワード制御を前記無効補償電流指令に対して行って前記無効電圧指令の前記第2成分を求めるフィードフォワード制御部(73)と、
を有する、制御装置。 - 請求項12記載の制御装置であって、
前記フィードフォワード制御部(73)は、
前記電源周期(Ts)に基づいて、前記フィードフォワード制御で位相の追従誤差を零とする遅延時間(Tb)で、前記無効補償電流指令(iq*)を進相させて進相成分(im3*)を求める進み補償器(731)と、
前記進相成分を前記伝達関数に従って処理して前記無効電圧指令の前記第2成分(vq2)を求める関数処理器(732)と
を含む制御装置。 - 請求項5〜9、11〜13のいずれか一つに記載の制御装置であって、
前記伝達関数(G(s))のゲイン(K)は前記回転周期(Tm)の逆数の所定数(N)倍に応じて異なり、
前記所定数は、前記モータ(8)の極対数と、前記モータの相数に対するスロット数の比との最小公倍数以上に設定される、制御装置。
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