WO2021044457A1 - 電力変換装置及び電動機ドライブシステム - Google Patents
電力変換装置及び電動機ドライブシステム Download PDFInfo
- Publication number
- WO2021044457A1 WO2021044457A1 PCT/JP2019/034339 JP2019034339W WO2021044457A1 WO 2021044457 A1 WO2021044457 A1 WO 2021044457A1 JP 2019034339 W JP2019034339 W JP 2019034339W WO 2021044457 A1 WO2021044457 A1 WO 2021044457A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- rotation speed
- speed reference
- frequency
- unit
- electric motor
- Prior art date
Links
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 title claims abstract description 63
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 60
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 28
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims description 18
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 18
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 claims description 15
- 239000000284 extract Substances 0.000 claims description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 abstract description 26
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 85
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 61
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 19
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 4
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 3
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000001174 ascending effect Effects 0.000 description 2
- 230000006870 function Effects 0.000 description 2
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 2
- 238000012935 Averaging Methods 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 238000013139 quantization Methods 0.000 description 1
- 230000003313 weakening effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P27/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
- H02P27/04—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
- H02P27/06—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters
- H02P27/08—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters with pulse width modulation
- H02P27/085—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters with pulse width modulation wherein the PWM mode is adapted on the running conditions of the motor, e.g. the switching frequency
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P21/00—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
- H02P21/0003—Control strategies in general, e.g. linear type, e.g. P, PI, PID, using robust control
- H02P21/0025—Control strategies in general, e.g. linear type, e.g. P, PI, PID, using robust control implementing a off line learning phase to determine and store useful data for on-line control
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P21/00—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
- H02P21/05—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation specially adapted for damping motor oscillations, e.g. for reducing hunting
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P23/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by a control method other than vector control
- H02P23/22—Controlling the speed digitally using a reference oscillator, a speed proportional pulse rate feedback and a digital comparator
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P29/00—Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors
- H02P29/02—Providing protection against overload without automatic interruption of supply
- H02P29/032—Preventing damage to the motor, e.g. setting individual current limits for different drive conditions
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P2205/00—Indexing scheme relating to controlling arrangements characterised by the control loops
- H02P2205/03—Power loop, i.e. comparison of the motor power with a power reference
Definitions
- An embodiment of the present invention relates to a power converter and an electric motor drive system.
- the power converter and the motor drive system set the rotation speed reference (reference rotational rate / reference angular velocity) as the target value and control the number of rotations of the motor shaft (rotor) per unit time to control the motor and its shaft. Drives the mechanical load connected to. When the rotation speed of the electric motor reaches a specific rotation speed, the electric motor may mechanically resonate.
- An object of the present invention is to provide a power conversion device and an electric motor drive system that drive an electric motor so that vibration due to mechanical resonance does not occur.
- the power conversion device of the embodiment includes an inverse conversion device, a current detector, a frequency analysis processing unit, a storage unit, a determination unit, a speed reference changing unit, and a speed control unit.
- the inverse conversion device converts DC power into AC power by switching the switching element, and supplies the AC power to the electric motor.
- the current detector detects the load current flowing from the inverse converter to the winding of the electric motor.
- the frequency analysis processing unit calculates a frequency component defined based on the AC fundamental wave of the detected load current.
- the storage unit stores restriction information for excluding the rotation speed reference of a specific rotation speed from the rotation speed reference for designating the rotation speed of the electric motor.
- the determination unit determines the frequency at which a signal component having a magnitude exceeding a predetermined value is detected among the frequency components of the load current, and after the determination, the rotation speed corresponding to the frequency at which the signal component is detected.
- the restriction information for excluding the rotation speed reference is generated based on the result of the determination, and the generated restriction information is stored in the storage unit.
- the rotation speed reference changing unit changes the rotation speed reference of the electric motor based on the stored limiting information so as to avoid mechanical resonance of the frequency at which the signal component is detected.
- the speed control unit controls the inverse conversion device to drive the electric motor at a rotation speed based on the changed rotation speed reference.
- the block diagram of the rotation speed reference correction part of 1st Embodiment. The figure for demonstrating the frequency component data table of 1st Embodiment.
- the block diagram of the rotation speed reference changing part of 1st Embodiment. The figure for demonstrating the rotation speed reference changing part of 1st Embodiment.
- the flowchart of the rotation speed reference change processing of 4th Embodiment The flowchart of the rotation speed reference change processing of 4th Embodiment.
- the block diagram of the electric motor drive system of 5th Embodiment The block diagram of the detection current processing part of 5th Embodiment.
- connection is not limited to the case of being physically connected, but also includes the case of being electrically connected.
- the "rotational rate” referred to in the specification is a physical quantity corresponding to the rotor angular velocity of the electric motor.
- the "reference rotational rate” referred to in the specification is a control target value of the rotation speed of the electric motor, and corresponds to the angular speed of the rotor, the rotation speed of the rotor, or the rotation speed of the rotor. It can be expressed by frequency or the like.
- the fundamental frequency f the frequency of the AC fundamental wave output by the power converter
- the fundamental frequency f becomes a frequency corresponding to the rotation speed reference by speed control.
- the relationship between the rotation speed and the fundamental frequency f is as shown in the following equation (1).
- FIG. 1A is a configuration diagram showing the electric motor drive system 1 of the first embodiment.
- FIG. 1A shows an electric motor drive system 1, a power conversion device 2, an electric motor 3, a mechanical load 4, a terminal device 5, and an AC power supply PS.
- the AC power supply PS is a commercial power supply system, a generator, or the like, and supplies, for example, three-phase AC power to the power conversion device 2.
- the electric motor drive system 1 includes, for example, a power conversion device 2 and an electric motor 3.
- the electric motor 3 is, for example, a variable speed electric motor (M) such as an induction motor.
- M variable speed electric motor
- the electric motor 3 may include a rotation speed sensor 3A that detects the rotation speed of the shaft of the electric motor 3.
- the rotation speed sensor 3A outputs, for example, the rotation speed ⁇ r of the detected shaft of the electric motor 3.
- the unit of the rotation speed ⁇ r may be "rpm" in accordance with the above-mentioned rotation speed reference. In the following description, the unit may be described without being added.
- the electric motor 3 and the mechanical load 4 are arranged on a common base (not shown), and are fixed to the base by bolts (not shown) or the like.
- the power conversion device 2 generates three-phase AC power, and supplies the generated three-phase AC power to the motor 3.
- the power conversion device 2 includes a forward conversion device 20, a capacitor 30, a reverse conversion device 50, a control unit 60, a current detector 70, and a communication interface unit 80.
- An AC power supply PS is connected to the AC side of the forward conversion device 20, and a capacitor 30 and an inverse conversion device 50 are connected to the DC side of the forward conversion device 20 via a DC link.
- the forward conversion device 20 converts the AC power supplied from the AC power supply PS into DC power by the forward conversion device 20, and smoothes the voltage of the DC power by the capacitor 30.
- the inverse converter 50 is, for example, a single-phase inverter including one or a plurality of switching elements 50S such as an IGBT.
- the type of the switching element 50S is not limited to the IGBT, and may be another type.
- the switching element 50S of the inverse conversion device 50 is PWM (Pulse Width Modulation) controlled by the control unit 60.
- the inverse conversion device 50 converts the DC power supplied from the forward conversion device 20 into AC power.
- the inverse conversion device 50 supplies the converted three-phase AC power to the electric motor 3 connected to the output of the inverse conversion device 50 to drive the electric motor.
- Each phase of the three-phase AC power output by the inverse converter 50 is called a U phase, a V phase, and a W phase.
- the current detector 70 is provided, for example, in the V phase and the W phase of the load power line connecting the output of the inverse converter 50 and the motor 3, and the load current Ivs supplied by the power converter 2 to the winding of the motor 3. Detect with Iws.
- the communication interface unit 80 communicates with the terminal device 5 under the control of, for example, the control unit 60.
- the control unit 60 includes, for example, a rotation speed reference generation unit 61, a rotation speed reference correction unit 62, a detection speed processing unit 63, a speed control unit 64, a detection current processing unit 65, a coordinate conversion unit 66, and a current. It includes a control unit 67, an inverse coordinate conversion unit 68, and a PWM controller 69.
- the rotation speed reference generation unit 61 generates a rotation speed reference ⁇ _ref that defines the rotation speed of the electric motor 3, and outputs the generated rotation speed reference ⁇ _ref.
- the rotation speed reference generation unit 61 generates a rotation speed reference ⁇ _ref quantized with a predetermined resolution.
- the above-mentioned predetermined resolution may be the same as the resolution of the corrected rotation speed reference ⁇ cor_ref generated by the rotation speed reference correction unit 62 described later.
- the same "rpm" as the rotation speed reference ⁇ _ref is used as the unit of the correction rotation speed reference ⁇ cor_ref.
- the rotation speed reference correction unit 62 generates a predetermined condition for determining whether or not to correct the rotation speed reference ⁇ _ref to the corrected rotation speed reference ⁇ cor_ref. Then, the rotation speed reference correction unit 62 corrects the rotation speed reference ⁇ _ref to the corrected rotation speed reference ⁇ cor_ref when a predetermined condition is satisfied.
- the rotation speed reference correction unit 62 has two inputs, one output, and one communication interface.
- the first input of the rotation speed reference correction unit 62 is connected to the output of the rotation speed reference generation unit 61, and receives the supply of the rotation speed reference ⁇ _ref from the rotation speed reference generation unit 61.
- the second input of the rotation speed reference correction unit 62 is connected to the output of the detection current processing unit 65, and the current value I_fbk is supplied from the detection current processing unit 65.
- the rotation speed reference correction unit 62 generates limit information for limiting the rotation speed in the first stage, and corrects the rotation speed reference ⁇ _ref using the limit information in the second stage. Correction rotation speed reference ⁇ cor_ref To generate.
- the rotation speed reference correction unit 62 acquires the current value I_fbk when the motor 3 is being driven at an arbitrary rotation speed equal to or lower than the rated rotation speed of the motor 3, and the fluctuation of the current value I_fbk. Is detected.
- the rotation speed reference correction unit 62 generates limit information for determining that a predetermined condition is satisfied when the magnitude of a specific frequency component of the fluctuation of the current value I_fbk is larger than a desired value.
- the rotation speed reference correction unit 62 uses this restriction information to generate a corrected rotation speed reference ⁇ cor_ref that corrects the rotation speed reference ⁇ _ref.
- the rotation speed reference correction unit 62 can drive the electric motor 3 while avoiding the rotation speed range in which mechanical resonance can occur, for example. The details of the rotation speed reference correction unit 62 will be described later.
- the detection speed processing unit 63 generates and outputs a rotation speed ⁇ _fbk and a phase ⁇ _fbk based on the rotation speed ⁇ r of the shaft of the electric motor 3 detected by the rotation speed sensor 3A.
- the rotation speed ⁇ _fbk indicates the rotation speed of the shaft of the electric motor 3, and the unit thereof is “rpm”.
- the phase ⁇ _fbk indicates an electric angle calculated based on the angle of the axis of the electric motor 3 and the number of poles of the electric motor 3, and the unit thereof is “radian”.
- the speed control unit 64 generates the current reference Idq_ref based on the corrected rotation speed reference ⁇ cor_ref generated by the rotation speed reference correction unit 62 and the rotation speed ⁇ _fbk output from the detection speed processing unit 63.
- the current reference Idq_ref indicates the current reference Id_ref and the current reference Iq_ref of the rotor coordinate system having orthogonal dq axes as vector values.
- the speed control unit 64 generates the current reference Idq_ref so that the difference between the corrected rotation speed reference ⁇ cor_ref and the rotation speed ⁇ _fbk becomes 0 for each of the components of the d-axis and the q-axis.
- the speed control unit 64 may perform field weakening control based on the rotation speed ⁇ _fbk.
- the detection current processing unit 65 outputs the current value Iuvw_fbk and the current value I_fbk based on the load current detected by the current detector 70.
- the current value Iuvw_fbk indicates the phase currents Iu_fbk, Iv_fbk, and Iw_fbk of the electric motor 3 as vector values in a three-phase coordinate space having three axes corresponding to the U phase, the V phase, and the W phase.
- the current value I_fbk is a scalar value indicating the magnitude of the current value Iuvw_fbk.
- the coordinate conversion unit 66 uses the phase ⁇ _fbk to convert the current value Iuvw_fbk of the three-phase coordinate system into the rotor coordinate system having the dq axis to generate the current value Idq_fbk. This is called dq conversion.
- the rotor coordinate system having the dq axis is, for example, a rotating coordinate system in which the angle formed by the U-phase direction axis and the d-axis of the stator coordinate system, which is a stationary coordinate system, is rotated to a position equal to the phase ⁇ _fbk. ..
- the current control unit 67 has a difference in the components of each axis of the current reference Idq_ref and the current value Idq_fbk based on the current reference Idq_ref generated by the speed control unit 64 and the current value Idq_fbk output from the coordinate conversion unit 66. Generate the voltage reference Vdq_ref so that it becomes 0.
- the inverse coordinate conversion unit 68 converts the voltage reference Vdq_ref generated by the current control unit 67 from the two-phase coordinate system to the three-phase coordinate system using the phase ⁇ _fbk to generate the voltage reference Vuvw_ref.
- the inverse coordinate conversion unit 68 performs the inverse conversion of the above-mentioned dq conversion with respect to the voltage reference Vdq_ref to generate the voltage reference Vuvw_ref. This transformation is called the dq inverse transformation.
- the PWM controller 69 compares the voltage reference Vuvw_ref generated by the inverse coordinate conversion unit 68 with the carrier signal of a predetermined frequency, and generates a PWM signal for each U phase, V phase, and W phase.
- the PWM controller 69 supplies a PWM signal for each U-phase, V-phase, and W-phase to the inverse conversion device 50 to control switching of the switching element. For example, when the inverse converter 50 includes six switching elements, the PWM controller 69 supplies the inverse converter 50 with six gate control signals for switching the six switching elements.
- the speed control unit 64 adjusts so that the difference between the corrected rotation speed reference ⁇ cor_ref and the rotation speed ⁇ _fbk becomes 0, so that the electric motor 3 is driven by the speed reference defined by the corrected rotation speed reference ⁇ cor_ref. Will be done.
- FIG. 1B is a configuration diagram of the rotation speed reference correction unit 62 of the embodiment.
- the rotation speed reference correction unit 62 includes, for example, a storage unit 621, a current value acquisition unit 622, a fast Fourier transform unit 623 (frequency analysis processing unit), a higher-order component extraction unit 624, a determination unit 625, and a rotation speed reference. It includes a change unit 626 and a flag data generation control unit 627.
- the storage unit 621 contains, for example, current detection value data of the current value I_fbk based on the load current detected by the current value acquisition unit 622, spectrum data generated by the fast Fourier transform unit 623, a frequency component data table 621t, and a rotation speed. Stores the reference correction processing program, etc.
- the storage unit 621 stores the above-mentioned current detection value data as time-series data. Details of each of the above information will be described later.
- Each of the current value acquisition unit 622, the fast Fourier transform unit 623, the higher-order component extraction unit 624, the determination unit 625, the rotation speed reference change unit 626, and the flag data generation control unit 627 is, for example, a CPU (Central Processing Unit) 620. It is realized by executing a program (software) by a hardware processor such as. In addition, some or all of these components are hardware (circuits) such as LSI (Large Scale Integration), ASIC (Application Specific Integrated Circuit), FPGA (Field-Programmable Gate Array), and GPU (Graphics Processing Unit). It may be realized by the part; including circuitry), or it may be realized by the cooperation of software and hardware.
- LSI Large Scale Integration
- ASIC Application Specific Integrated Circuit
- FPGA Field-Programmable Gate Array
- GPU Graphics Processing Unit
- the storage unit 621 is realized by, for example, an HDD (Hard Disk Drive), a flash memory, an EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory), a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), or the like.
- the current value acquisition unit 622 acquires the current value I_fbk from the detection current processing unit 65, and adds the acquired current value I_fbk data to the current detection value data of the storage unit 621 as time series data. Further, data (detection value) of a predetermined number of current values I_fbk corresponding to a predetermined period is acquired from the current detection value data stored in the storage unit 621 and output to the fast Fourier transform unit 623.
- the current value acquisition unit 622 may acquire the current value I_fbk from the current sensor unit 420 and read the data of the current value I_fbk from the storage unit 621 in parallel.
- the fast Fourier transform unit 623 uses the data of the current value I_fbk acquired while driving the motor 3 at a constant speed at a specific rotation speed, and uses the data of the current value I_fbk to load the current of the motor 3 being driven at a specific rotation speed. FFT processing (fast Fourier transform processing) is performed on the amplitude of. The fast Fourier transform unit 623 generates a spectrum by FFT processing, and adds the generated spectrum to the spectrum data of the storage unit 621. The spectrum obtained by the FFT process is based on the data of a predetermined number of current values I_fbk within a continuous range in the time axis direction from the time series data of the current value I_fbk being driven at a specific rotation speed.
- the spectrum of the frequency component of the load current obtained by the analysis is included.
- the number of data of the current value I_fbk included in the continuous range in the time axis direction received from the current value acquisition unit 622 by the fast Fourier transform unit 623 for the FFT processing is the desired frequency in the spectrum obtained by the FFT processing. It should be determined to include the ingredients.
- the fast Fourier transform unit 623 may process the data of the current value I_fbk by performing a predetermined arithmetic process prior to the FFT process in order to make it easier to detect the characteristic of the vibration to be detected.
- the predetermined arithmetic processing may include processing such as envelope processing and coherent waveform averaging processing. In the following description, the fast Fourier transform unit 623 will be described as generating a spectrum by FFT processing.
- the higher-order component extraction unit 624 uses the frequency (fundamental frequency f) of the rotation speed reference ⁇ _ref when the current value I_fbk is acquired from the detection current processing unit 65 from the spectrum stored in the spectrum data of the storage unit 621.
- the harmonic components of the integer order of the fundamental frequency f with respect to the rotation speed reference ⁇ _ref are extracted.
- the higher-order component extraction unit 624 extracts components such as the third-order, fifth-order, and seventh-order when extracting odd-order harmonic components. Then, the higher-order component extraction unit 624 adds the extracted harmonic component value to the detection value item of the frequency component data table 621t stored in the storage unit 621 in association with the speed value of the rotation speed ⁇ _fbk.
- the frequency component data table 621t will be described later.
- the determination unit 625 determines the size of the harmonic component stored in the frequency component data table 621t of the storage unit 621 based on a predetermined threshold value. For example, the above threshold values may be set to different values for each order, or at least two orders may be set to a common value.
- the determination unit 625 adds the determination result to the frequency jump request flag item of the frequency component data table 621t of the storage unit 621 in association with the rotation speed reference ⁇ _ref.
- the rotation speed reference changing unit 626 changes the rotation speed reference ⁇ _ref of the electric motor 3 based on the frequency jump request flag (limit information) stored in the frequency component data table 621t.
- the rotation speed reference changing unit 626 can avoid mechanical resonance of the frequency at which the signal component is detected by changing the rotation speed reference ⁇ _ref of the electric motor 3 based on the frequency jump request flag.
- the flag data generation control unit 627 acquires the frequency jump request flag data specified by the user by communicating with the terminal device 5, and stores the acquired frequency jump request flag data in the frequency component data table of the storage unit 621. Add to 621t.
- the flag data generation control unit 627 acquires the data of the frequency component data table 621t of the storage unit 621 including the data of the frequency jump request flag, and outputs the data to the terminal device 5.
- the flag data generation control unit 627 may omit the acquisition of the frequency jump request flag data specified by the user, and instead, the frequency jump request flag is set in a predetermined state at the timing specified by the user. May be initialized to.
- FIG. 2 is a diagram for explaining the frequency component data table 621t of the first embodiment.
- the frequency component data table 621t shown in FIG. 2 includes rotation speed reference ( ⁇ %), harmonic detection values (3f detection value, 5f detection value, 7f detection value), frequency jump request flags (3fjr, 5fjr, 7fjr), and the like. Includes items.
- the value of the item of the rotation speed reference ( ⁇ %) is a percentage of the value standardized using the rated rotation speed. Assuming that the value of the rotation speed reference ( ⁇ %) in the stopped state is 0%, the value of the rotation speed reference ( ⁇ %) when the rated rotation speed is specified in the first rotation direction becomes 100%.
- the quantization resolution of the example shown in the figure is defined as, for example, 1%. In the rotation speed reference ( ⁇ %), values from 1% to 100% are stored in ascending order.
- the electric motor 3 when the electric motor 3 is rotated in the reverse direction, it is preferable to specify a negative value as in the case of the positive value described above.
- the value of the rotation speed reference ( ⁇ %) of the frequency component data table 621t is referred to when deciding whether or not to use the rotation speed reference ⁇ _ref of the electric motor 3 for control.
- the item of the harmonic detection value is indicated by the magnitude of the odd-order harmonic component included in the load current I_fbk when the frequency corresponding to the rotation speed reference ⁇ _ref is set as the fundamental frequency f.
- the fundamental frequency f included in the above load current I_fbk and the rotation speed reference ( ⁇ %) have a relationship shown in the following equation (2).
- the harmonic detection value item includes a plurality of lower-level items.
- the plurality of lower-level items include a 3f detection value, a 5f detection value, a 7f detection value, and the like.
- the items of the 3f detection value, the 5f detection value, and the 7f detection value correspond to the third-order, fifth-order, and seventh-order harmonic components, respectively.
- the values of each of the above 3f detection value, 5f detection value, and 7f detection value may be defined as follows, for example.
- the magnitude (amplitude) of the frequency component including the fundamental frequency f when the electric motor 3 is rotating at the rotational speed based on the rotational speed reference ( ⁇ %) is used as a reference value, and the magnitude is set to 100%.
- the values in the 3f detection value, 5f detection value, and 7f detection value columns are odd-order harmonics with respect to the magnitude (amplitude) of the fundamental frequency f when the motor 3 is rotating with a predetermined rotation speed reference ⁇ %.
- the size (amplitude) of the component is shown as a percentage.
- the magnitude of the odd-order harmonic component is standardized based on the magnitude of the frequency component of the rotation speed reference ⁇ %.
- the frequency jump request flag item includes multiple subordinate items.
- the plurality of lower-level items include 3fjr, 5fjr, 7fjr, and the like.
- 3fjr, 5fjr, and 7fjr are frequency jump request flags generated based on the third-order, fifth-order, and seventh-order harmonic components, respectively.
- the frequency jump request flag is a flag indicating that a current value larger than a predetermined value has been detected due to the influence of mechanical resonance or the like.
- the frequency jump request flag indicates that a current value larger than a predetermined value is detected in a specific frequency component when the flag is set, and the resonance point of the mechanical system in which the drive of the electric motor 3 should be restricted. Indicates that there is a possibility of.
- the frequency jump request flag indicates that a current value larger than a predetermined value is not detected in a specific frequency component when the flag is set, and a resonance point of the mechanical system that limits the drive of the electric motor 3. Indicates that is not detected. The setting of the frequency jump request flag will be described later.
- the 3fjr, 5fjr, and 7fjr of each rotation speed reference ⁇ % store the determination results of the third, fifth, and seventh harmonic components in the rotation speed reference ⁇ %, respectively.
- the above determination result is indicated by “yes” and “no". “Yes” indicates that the magnitude of the above-mentioned odd-order harmonic components exceeded a predetermined threshold value, and “no” indicates that the magnitude did not exceed a predetermined threshold value.
- the rotation speed reference ⁇ % is in the range of 24 to 26, and the value in the 3f detection value column exceeds the 3% defined as the above-mentioned predetermined value.
- the values in the other 3f detection values, 5f detection values, and 7f detection values columns in the frequency component data table 621t are 3% or less.
- the threshold value used for the determination is predetermined as 3% as the above-mentioned predetermined value
- the magnitude of the 3f detection value is larger than the threshold value in the range where the above-mentioned rotation speed reference ⁇ % is in the range of 24 to 26. Since it was determined to be large, "yes" is stored in the 3fjr column of the above range.
- the determination unit 625 uses, for example, a rotation speed reference ( ⁇ %) in which a relatively large harmonic component is detected and a rotation speed reference ( ⁇ ) in which a relatively small harmonic component is detected, using the frequency component data table 621t. %) And identify.
- a relatively large harmonic component is detected
- the range in which the relatively large harmonic component is detected can be regarded as the resonance range of the mechanical system.
- the determination unit 625 discriminates between the lower limit speed ⁇ LL and the rotation speed reference ( ⁇ %) of the upper limit speed ⁇ UL in the range in which a relatively large harmonic component is detected.
- the lower limit speed ⁇ LL based on the rotation speed is 24%
- the upper limit speed ⁇ UL based on the rotation speed is 26%.
- the rotation speed reference changing unit 626 adjusts the rotation speed reference ⁇ _ref of the electric motor 3 so as to avoid the range in which the frequency jump request flag determined based on the result of the determination by the determination unit 625 is set. It is preferable to control so that resonance does not occur in the frequency.
- the frequency jump request flag may be preset by the user, or may be set based on the vibration generation state when the electric motor 3 is actually operated.
- the rotation speed reference correction unit 62 sets the frequency jump request flag by a plurality of setting methods including the first method and the second method described below.
- the flag data generation control unit 627 receives data related to the frequency jump request flag that is fixedly set from the terminal device 5 operated by the user.
- the rotation speed reference correction unit 62 may use this data for speed reference correction.
- the user may determine the frequency jump request flag so that a wide frequency band is specified as a frequency band in which resonance can occur in anticipation of a safety factor so that vibration due to resonance does not occur.
- the user sets the frequency jump request flag in the rotation speed reference correction unit 62 using the terminal device 5.
- the flag data generation control unit 627 of the rotation speed reference correction unit 62 receives the data related to the frequency jump request flag from the terminal device 5, and adds the data related to the frequency jump request flag to the frequency jump request flag of the frequency component data table 621t. And set the state of the frequency jump request flag specified by the user.
- the rotation speed reference correction unit 62 can change the frequency jump request flag of the desired rotation speed reference ⁇ % to a desired value, and can reduce the number of times the setting is repeated after the frequency jump request flag is set.
- the range of the rotation speed reference excluded from the selection target tends to be continuous, and the range of the rotation speed reference excluded from the selection target tends to be wide. Note that this first method is not essential for this embodiment and can be deleted.
- the rotation speed reference correction unit 62 may set data (limitation information) regarding the frequency jump request flag based on the occurrence state of vibration when the electric motor 3 is actually operated.
- the load current I_fbk of the electric motor 3 fluctuates due to the vibration caused by the resonance.
- the rotation speed reference correction unit 62 indirectly detects the occurrence state of vibration by detecting the fluctuation of the load current I_fbk, and avoids the resonance point (resonance frequency) of the mechanical system based on the detection result.
- the rotation speed reference ⁇ _ref of the electric motor 3 may be corrected by using the frequency jump request flag.
- the fluctuation of the load current I_fbk to be detected means that the magnitude of the odd-order harmonic component of the rotation speed reference ( ⁇ %) exceeds a predetermined threshold value.
- the rotation speed reference correction unit 62 determines whether or not the magnitude of the odd-order harmonic component with respect to the frequency of the rotation speed reference ( ⁇ %) included in the load current I_fbk exceeds a predetermined threshold value. This identifies whether or not the rotation speed reference ( ⁇ %) at which the electric motor 3 can be driven is used.
- the rotation speed reference correction unit 62 may use the data of the load current I_fbk detected when the electric motor 3 is driven with a predetermined rotation speed reference for the above determination.
- the rotation speed reference correction unit 62 starts controlling the frequency jump request flag after at least the electric motor 3 and the mechanical load 4 of the electric motor drive system 1 are installed on the base and by the electric motor drive system 1. Set to the previous stage (for example, the trial run stage). At that time, the rotation speed reference generation unit 61 sets the rotation speed reference ⁇ _ref of the electric motor 3 from the low speed range to the high speed range, or vice versa, with the particle size of the rotation speed reference ( ⁇ %) defined in advance. Change in order up to the low speed range.
- the rotation speed reference generation unit 61 fixes the rotation speed reference ⁇ _ref of the electric motor 3 to a specific rotation speed reference ( ⁇ %), and collects the load current I_fbk while the motor 3 is operating at a constant speed or a substantially constant speed. .. If the data of the load current I_fbk collected from changing the rotation speed reference ⁇ _ref of the electric motor 3 to operating at a constant speed is included in the data to be analyzed in the FFT processing, the FFT processing in this case is included. The result may differ from the result of the FFT process when the motor 3 is driven at a constant speed or a substantially constant speed.
- the rotation speed reference correction unit 62 sets the frequency jump request flag based on the load current I_fbk by the above method.
- the rotation speed reference changing unit 626 sets the value of the corrected rotation speed reference ⁇ cor_ref during the period until the data of the current I_fbk is collected for a predetermined time or the period until the data of the load current I_fbk of a predetermined number is collected. Not going to change.
- the high-speed range refers to, for example, a region in which the rotation speed is relatively high (a region having a high frequency) in a region below the rated speed of the electric motor 3.
- the rotation speed reference correction unit 62 stops the normal operation of the electric motor drive system 1 for a predetermined specific period after the start of the operation of the electric motor drive system 1, and the rotation speed of the electric motor 3 changes by control. It is preferable to collect information on each frequency at the rotation speed by associating with the basic frequency of alternating current. As a result, it is possible to reduce the influence of the environment and the like that have changed during operation.
- the rotation speed reference correction unit 62 may collect each of the above information while the electric motor 3 is being driven while the electric motor drive system 1 is operating in normal times.
- the state of mechanical resonance changes when the load condition due to the mechanical load 4 changes.
- the state of the frequency jump request flag changes as appropriate to update the state, the load due to the mechanical load 4 changes. Changes in the conditions can be detected. This makes it possible to optimize the state of the frequency jump request flag.
- FIG. 3 is a configuration diagram of the rotation speed reference changing unit 626 of the first embodiment.
- the rotation speed reference changing unit 626 generates a corrected rotation speed reference ⁇ cor_ref based on the rotation speed reference ⁇ _ref, the lower limit speed ⁇ LL, and the upper limit speed ⁇ UL.
- the lower limit speed ⁇ LL and the upper limit speed ⁇ UL are examples of data generated based on the frequency jump request flag.
- the lower limit speed ⁇ LL and the upper limit speed ⁇ UL may be referred to as a lower limit frequency and an upper limit frequency, respectively.
- the rotation speed reference changing unit 626 includes a comparator 6261, a comparator 6262, an AND calculator 6263, a speed switching controller 6264, a selector 6267, and a selector 6268.
- the comparator 6261 is a two-input comparator, and compares the rotation speed reference ⁇ _ref supplied to the first input with the upper limit speed ⁇ UL supplied to the second input. According to the comparison result, the comparator 6261 outputs a logical value of 1 when the rotation speed reference ⁇ _ref is smaller than the upper limit speed ⁇ UL, and sets a logical value of 0 when the rotation speed reference ⁇ _ref is greater than or equal to the upper limit speed ⁇ UL. Output.
- the comparator 6262 is a two-input comparator that compares the rotation speed reference ⁇ _ref supplied to the first input with the lower limit speed ⁇ LL supplied to the second input. According to the comparison result, the comparator 6262 outputs a logical value of 1 when the rotation speed reference ⁇ _ref is larger than the lower limit speed ⁇ LL, and sets a logical value of 0 when the rotation speed reference ⁇ _ref is less than or equal to the lower limit speed ⁇ LL. Output.
- the AND calculator 6263 performs a logical AND operation on the two input values.
- the AND calculator 6263 outputs an output signal (AND) indicating the logical product of the comparison result of the comparator 6261 supplied to the first input and the comparison result of the comparator 6262 supplied to the second input. ..
- the comparison result of the comparator 6261 and the comparator 6262 is both 1, the logical value 1 is output, and in other cases, the logical value 0 is output.
- the speed switching controller 6264 generates an output signal (COMP3) for switching the rotation speed reference ⁇ _ref so as to jump over the rotation speed in the resonance range.
- the speed switching controller 6264 generates an output signal (COMP3) using the average value of the lower limit speed ⁇ LL supplied to the first input and the upper limit speed ⁇ UL supplied to the second input, thereby generating a resonance range. It is possible to switch the rotation speed reference ⁇ _ref so as to jump over the rotation speed of.
- the speed switching controller 6264 includes, for example, an adder 6264a, a divider 6264b, and a comparator 6264c.
- the adder 6264a adds the lower limit speed ⁇ LL and the upper limit speed ⁇ UL.
- the divider 6264b calculates the above average value by dividing the sum of the lower limit speed ⁇ LL and the upper limit speed ⁇ UL by 2.
- the comparator 6264c compares the average value of the lower limit speed ⁇ LL and the upper limit speed ⁇ UL supplied to the first input with the rotation speed reference ⁇ _ref supplied to the second input.
- the comparator 6264c outputs a logical value of 1 when the rotation speed reference ⁇ _ref is larger than the above average value, and when the rotation speed reference ⁇ _ref is less than or equal to the above average value, the logical value is calculated. Output 0.
- the selector 6267 selects one of the two input values by control and outputs the selected signal ⁇ j.
- the lower limit speed ⁇ LL is supplied to the first input of the selector 6267
- the upper limit speed ⁇ UL is supplied to the second input
- the output signal (COMP3) of the speed switching controller 6264 is supplied to the control input as a control signal. Is supplied.
- the selector 6267 selects the lower limit speed ⁇ LL of the first input when the logical value of the output signal (COMP3) of the speed switching controller 6264 is 1, and the logical value of the output signal (COMP3) is 0.
- the upper limit speed ⁇ UL of the second input is selected, and the result of the selection is output as a signal ⁇ j.
- the selector 6268 selects one of the two input values by control and outputs the selected signal as the corrected rotation speed reference ⁇ cor_ref.
- the rotation speed reference ⁇ _ref is supplied to the first input of the selector 6268, the signal ⁇ j output by the selector 6267 is supplied to the second input, and the control input of the AND calculator 6263 is supplied as a control signal.
- An output signal (AND) is supplied.
- the selector 6268 selects the rotation speed reference ⁇ _ref of the first input when the logical value of the output signal (AND) of the AND calculator 6263 is 1, and the logical value of the output signal (AND) is 0.
- the signal ⁇ j output by the second input selector 6267 is selected, and the selection result is output as the correction rotation speed reference ⁇ cor_ref.
- the selector 6268 selects the first input, the signal output as the corrected rotation speed reference ⁇ cor_ref becomes the rotation speed reference ⁇ _ref.
- FIG. 4 is a diagram for explaining the rotation speed reference changing unit 626 of the first embodiment.
- the graph shown on the upper side of FIG. 4 shows the relationship between the rotation speed reference ⁇ _ref (horizontal axis) and the corrected rotation speed reference ⁇ cor_ref (vertical axis).
- the output signal (COMP1) of the comparator 6261, the output signal (COMP2) of the comparator 6262, the output signal (AND) of the AND calculator 6263, and the comparator in the speed switching controller 6264 are shown.
- the logic of the output signal (COMP3) of 6264c is shown.
- the rotation speed reference change unit 626 is the AND calculator 6263. According to the output signal (AND), the value of the rotation speed reference ⁇ _ref is output as it is as the correction rotation speed reference ⁇ cor_ref. In the case of the region FB1 other than the above, the rotation speed reference changing unit 626 outputs a value different from the rotation speed reference ⁇ _ref as the correction rotation speed reference ⁇ cor_ref.
- the rotation speed (first rotation speed) in the region FB1 is a value with respect to the frequency at which a signal component having a magnitude exceeding a predetermined predetermined value is detected.
- the rotation speed (second rotation speed) in the region FA1 and FC1 is a value with respect to a frequency in which a signal component having a magnitude exceeding a predetermined value is not detected.
- the rotation speed reference changing unit 626 outputs the lower limit speed ⁇ LL as the corrected rotation speed reference ⁇ cor_ref. .. In the region FB1 where the logic of the output signal (COMP3) output by the comparator 6264c is 1, the rotation speed reference changing unit 626 outputs the upper limit speed ⁇ UL as the correction rotation speed reference ⁇ cor_ref.
- the rotation speed reference changing unit 626 instead of outputting the value of the rotation speed reference ⁇ _ref, change the value to either the lower limit speed ⁇ LL or the upper limit speed ⁇ UL according to the magnitude of the rotation speed reference ⁇ _ref, and output that value as the corrected rotation speed reference ⁇ cor_ref. ..
- the power conversion device 2 includes an inverse transform device 50, a current detector 70, a fast Fourier transform unit 623, a storage unit 621, a determination unit 625, and a rotation speed reference changing unit 626.
- a speed control unit 64 is provided.
- the inverse conversion device 50 converts DC power into AC power by switching the switching element, and supplies the AC power to the electric motor 3.
- the current detector 70 detects the load current flowing from the inverse converter 50 to the winding of the electric motor 3.
- the fast Fourier transform unit 623 calculates a frequency component defined based on the AC fundamental wave of the load current detected by the current detector 70.
- the storage unit 621 stores restriction information for excluding the rotation speed reference of a specific rotation speed from the speed reference for designating the rotation speed of the electric motor 3.
- the determination unit 625 determines and determines the frequency at which a signal component having a magnitude exceeding a predetermined value is detected among the frequency components of the load current of the electric motor 3 calculated by the fast Fourier transform unit 623. As a result, limit information for excluding the rotation speed reference of the rotation speed corresponding to the frequency at which the signal component is detected is generated, and the generated limit information is stored in the storage unit 621.
- the rotation speed reference changing unit 626 changes the rotation speed reference of the electric motor 3 based on the limiting information stored in the storage unit 621 so as to avoid mechanical resonance of the frequency at which the signal component is detected.
- the speed control unit 64 controls the inverse conversion device 50 to drive the electric motor at a rotation speed based on the speed reference changed by the rotation speed reference change unit 626.
- the rotation speed at which the inverse converter 50 drives the electric motor 3 is based on the speed reference changed based on the limiting information, and the electric motor 3 is driven so that vibration due to mechanical resonance does not occur. Can be done.
- the rotation speed reference correction unit 62 of the control unit 60 in the power conversion device 2 of the first embodiment includes a rotation speed reference change unit 626.
- the rotation speed reference correction unit 62A of the control unit 60 in the power conversion device 2 of the present embodiment includes a rotation speed reference change unit 626A.
- the rotation speed reference changing unit 626A will be described.
- FIG. 5 is a configuration diagram of the rotation speed reference changing unit 626A of the second embodiment.
- the rotation speed reference changing unit 626A includes a speed switching controller 6265 instead of the speed switching controller 6264 of the rotation speed reference changing unit 626 described above.
- the speed switching controller 6265 is configured to generate a corrected rotation speed reference ⁇ cor_ref that jumps over a value in the limit range from the lower limit speed ⁇ LL supplied to the first input to the upper limit speed ⁇ UL supplied to the second input. ing.
- the speed switching controller 6265 includes, for example, a NOT calculator 6265a, a NOT calculator 6265b, and a latch 6265c.
- the NOT calculator 6265a inverts the output logic of the comparator 6261 and outputs it.
- the NOT calculator 6265b inverts the output logic of the comparator 6262 and outputs it.
- the latch 6265c is a set reset type latch.
- the output of the NOT calculator 6265a is connected to the set input, and the output of the NOT calculator 6265b is connected to the reset input.
- the control input of the selector 6267 is connected to the output Q of the latch 6265c.
- the selector 6267 selects the lower limit speed ⁇ LL of the first input when the latch 6265c outputs the logical value 1 from the output Q, and selects the upper limit speed ⁇ UL of the second input when the latch 6265c outputs the logical value 0. ..
- FIG. 6 is a diagram for explaining the rotation speed reference changing unit 626A of the second embodiment.
- the graph shown on the upper side of FIG. 6 shows the relationship between the rotation speed reference ⁇ _ref (horizontal axis) and the corrected rotation speed reference ⁇ cor_ref (vertical axis).
- ⁇ _ref horizontal axis
- ⁇ cor_ref vertical axis
- the output signal (Q) of the latch 6265c has two results depending on whether the value of the rotation speed reference ⁇ _ref tends to increase or decrease.
- the rotation speed reference change unit 626 is the AND calculator 6263. According to the output value, the value of the rotation speed reference ⁇ _ref is output as the correction rotation speed reference ⁇ cor_ref. In the case of the region FB2 other than the above, the rotation speed reference changing unit 626 outputs a value different from the rotation speed reference ⁇ _ref as the corrected rotation speed reference ⁇ cor_ref.
- the latch 6265c outputs a logical value of 0 during the period from the region FA2 where the rotation speed reference ⁇ _ref is relatively low to the time when the upper limit value (upper limit speed ⁇ UL) of the region FB2 is exceeded. During this period, the latch 6265c outputs a logical value of 0, so the selector 6267 selects the lower limit speed ⁇ LL of the first input.
- the comparator 6261 and the NOT calculator 6265a invert the logical values output by each. Along with this, the latch 6265c inverts the output and outputs the logical value 1. As a result, the selector 6267 selects the upper limit speed ⁇ UL of the second input.
- the latch 6265c outputs a logical value 1 during the period from the region FC2 where the rotation speed reference ⁇ _ref is relatively high to the time when the lower limit value (lower limit speed ⁇ LL) of the region FB2 is exceeded. During this period, the latch 6265c outputs a logical value of 1, so the selector 6267 selects the upper limit speed ⁇ UL of the second input.
- the comparator 6261 and the NOT calculator 6265a each invert the logical values to be output.
- the latch 6265c inverts the output and outputs a logical value of 0. As a result, the selector 6267 selects the lower limit speed ⁇ LL of the first input.
- the rotation speed reference changing unit 626A changes the rotation speed reference ⁇ _ref from the region FA2 to the region FC2 across the region FB2 including the rotation speed at which the motor 3 is likely to resonate, and changes the rotation speed reference ⁇ _ref from the region FC2 to the region FA2. Both when changing, it has a hysteresis that outputs the corrected rotation speed reference ⁇ cor_ref so as not to output the rotation speed reference ⁇ _ref included in the region FB2.
- the rotation speed reference changing unit 626 is the value of the rotation speed reference ⁇ _ref corresponding to the region FB2 provided with hysteresis. Is not output to the corrected rotation speed reference ⁇ cor_ref. Instead, the rotation speed reference changing unit 626 outputs either the lower limit speed ⁇ LL or the upper limit speed ⁇ UL according to the magnitude of the rotation speed reference ⁇ _ref.
- the electric motor 3 is controlled by using the rotation speed reference avoiding the range of this region, as in the first embodiment. Can produce the effect of.
- FIGS. 7 and 8 A third embodiment will be described with reference to FIGS. 7 and 8.
- the region FB1 includes a rotation speed that easily resonates has been described.
- an example that can be applied when there are a plurality of regions including a rotation speed that easily resonates in the change range of the rotation speed of the electric motor 3 will be described.
- FIG. 7 is a flowchart of the rotation speed reference change process of the third embodiment.
- the rotation speed reference correction unit 62 of the first embodiment is read as the rotation speed reference correction unit 62B.
- the rotation speed reference correction unit 62B determines whether or not the value defined by the rotation speed reference ⁇ _ref is a value included in the region in which the frequency jump request flag is set (referred to as the resonance detection region). ..
- the rotation speed reference correction unit 62B refers to the frequency component data table 621t and determines whether or not the frequency jump request flag of the rotation speed reference ⁇ _ref is set (S310).
- the rotation speed reference correction unit 62B If the frequency jump request flag of the rotation speed reference ⁇ _ref is not set, the rotation speed reference correction unit 62B outputs the value of the rotation speed reference ⁇ _ref as the correction rotation speed reference ⁇ cor_ref (S314), and ends a series of processing.
- the rotation speed reference correction unit 62B rotates using both the lower limit speed ⁇ LL and the upper limit speed ⁇ UL of the limit region. It is determined whether or not the value of the speed reference ⁇ _ref is larger than the average value of the lower limit speed ⁇ LL and the upper limit speed ⁇ UL (S320).
- the calculation formula ( ⁇ LL + ⁇ UL) / 2 indicates the average value of the lower limit speed ⁇ LL and the upper limit speed ⁇ UL.
- the rotation speed reference correction unit 62B When the value of the rotation speed reference ⁇ _ref is not larger than the average value of the lower limit speed ⁇ LL and the upper limit speed ⁇ UL, the rotation speed reference correction unit 62B outputs the value of the lower limit speed ⁇ LL as the correction rotation speed reference ⁇ cor_ref. (S322), a series of processes is completed.
- the rotation speed reference correction unit 62B When the value of the rotation speed reference ⁇ _ref is larger than the average value of the lower limit speed ⁇ LL and the upper limit speed ⁇ UL, the rotation speed reference correction unit 62B outputs the value of the upper limit speed ⁇ UL as the correction rotation speed reference ⁇ cor_ref ( S324), the series of processes is completed.
- FIG. 8 is a diagram for explaining the change of the rotation speed reference according to the third embodiment.
- the graph shown on the upper side of FIG. 8 shows the relationship between the rotation speed reference ⁇ _ref (horizontal axis) and the corrected rotation speed reference ⁇ cor_ref (vertical axis).
- the relationship between the rotation speed reference ⁇ _ref shown in the graph of FIG. 8 and the corrected rotation speed reference ⁇ cor_ref is as shown in FIG. 4 above.
- the above three restricted areas are referred to as the first, second, and third restricted areas in ascending order of rotation speed.
- the first limiting region is the range from the lower limit speed ⁇ LL1 to the upper limit speed ⁇ UL1.
- the second limiting region is the range from the lower limit speed ⁇ LL2 to the upper limit speed ⁇ UL2.
- the third limiting region is the range from the lower limit speed ⁇ LL3 to the upper limit speed ⁇ UL3.
- the three restricted areas are independent without overlapping ranges.
- the value of the rotation speed reference ⁇ _ref may be monotonically increased from a value lower than the first restricted region to a value higher than the third restricted region, and is monotonous in the middle of the monotonous increase described above.
- the increase may be interrupted.
- the value of the starting point may be any value other than the value lower than the first restricted area.
- the value of the rotation speed reference ⁇ _ref may be monotonically decreased from a value higher than the third restricted region to a value lower than the first restricted region, which is monotonous as described above.
- the monotonous phenomenon may be interrupted in the middle of the decrease, and the value of the starting point may be an arbitrary value other than a value higher than the third restricted region.
- the rotation speed reference correction unit 62B changes the value of the rotation speed reference ⁇ _ref to the lower limit speed ⁇ LL and the upper limit speed ⁇ UL defined for each restriction region, thereby changing the correction rotation speed from the rotation speed reference ⁇ _ref. Correct to the reference ⁇ cor_ref.
- FIGS. 9 and 10 A fourth embodiment will be described with reference to FIGS. 9 and 10.
- the region FB2 includes a rotation speed that easily resonates has been described.
- an example that can be applied when there are a plurality of regions including a rotation speed that easily resonates in the change range of the rotation speed of the electric motor 3 will be described.
- FIG. 9 is a flowchart of the rotation speed reference change process of the fourth embodiment.
- the rotation speed reference correction unit 62 of the first embodiment is read as the rotation speed reference correction unit 62C.
- the rotation speed ⁇ _hold is a variable for holding the current rotation speed reference ⁇ _ref and using it in the subsequent processing when a predetermined condition is satisfied, and is stored in, for example, the storage unit 621.
- the rotation speed reference correction unit 62C determines whether or not the value of the rotation speed reference ⁇ _ref is a value included in the region in which the frequency jump request flag is set (referred to as the resonance detection region). For example, the rotation speed reference correction unit 62C refers to the frequency component data table 621t and determines whether or not the frequency jump request flag of the value of the rotation speed reference ⁇ _ref is set (S410).
- the rotation speed reference correction unit 62C rewrites the value of the rotation speed ⁇ _hold to the value of the rotation speed reference ⁇ _ref (S412). As a result, the value of the rotation speed ⁇ _hold in the storage unit 621 is updated with the rotation speed reference ⁇ _ref in the current control cycle, and is used in the next and subsequent processing cycles.
- the rotation speed reference correction unit 62C outputs the value of the rotation speed reference ⁇ _ref as the correction rotation speed reference ⁇ cor_ref (S414), and ends a series of processing.
- the rotation speed reference correction unit 62C When the frequency jump request flag corresponding to the value of the rotation speed reference ⁇ _ref is set, the rotation speed reference correction unit 62C outputs the value of the rotation speed ⁇ _hold as the correction rotation speed reference ⁇ cor_ref (S416). In the above case, the series of processes is completed without updating the value of the rotation speed ⁇ _hold.
- FIG. 10 is a diagram for explaining the change of the rotation speed reference according to the fourth embodiment.
- the graph shown on the upper side of FIG. 10 shows the relationship between the rotation speed reference ⁇ _ref (horizontal axis) and the corrected rotation speed reference ⁇ cor_ref (vertical axis).
- three restricted areas are shown as in the graph of FIG.
- the relationship between the rotation speed reference ⁇ _ref shown in the graph of FIG. 10 and the corrected rotation speed reference ⁇ cor_ref is as shown in FIG. 6 above.
- FIGS. 11A, 11B, and 11C A fifth embodiment will be described with reference to FIGS. 11A, 11B, and 11C.
- the case where the rotation speed reference correction unit 62 generates the frequency component data table 621t has been described.
- the rotation speed reference correction unit 62A acquires the data Tbl relating to the frequency component data table 621t will be described.
- FIG. 11A is a configuration diagram of the electric motor drive system according to the fifth embodiment.
- FIG. 11B is a block diagram of the detection current processing unit of the fifth embodiment.
- FIG. 11C is a configuration diagram of the rotation speed reference correction unit of the fifth embodiment.
- the control unit 60D of the electric motor drive system 1 replaces the rotation speed reference correction unit 62 and the detection current processing unit 65 of the control unit 60 of the electric motor drive system 1 with the rotation speed reference correction unit 62D and the detection current processing unit 65D. And.
- the detection current processing unit 65D generates the data Tbl related to the frequency component data table 621t, and transmits the data Tbl to the rotation speed reference correction unit 62D.
- the rotation speed reference correction unit 62D receives the data Tbl from the detection current processing unit 65D instead of receiving the current value I_fbk from the detection current processing unit 65, and uses this data Tbl as the data of the frequency component data table 621t. The rotation speed reference correction process is performed.
- the detection current processing unit 65D includes, for example, a storage unit 651, a current value acquisition unit 652, a fast Fourier transform unit 653, a higher-order component extraction unit 654, a determination unit 655, and flag data. It includes a generation control unit 657, a table data transmission unit 658, and a detection current conversion unit 659.
- the storage unit 651 stores the current detection value data of the current value I_fbk, the spectrum data, the frequency component data table 651t, the rotation speed reference correction processing program, and the like, and further stores the detection current processing program and the like.
- the frequency component data table 651t has a structure equivalent to that of the frequency component data table 621t (see FIG. 2) described above.
- the current value acquisition unit 652, the fast Fourier transform unit 653, the higher-order component extraction unit 654, the determination unit 655, and the flag data generation control unit 657 in the detection current processing unit 65D are the rotation speed reference correction unit 62 described above.
- the rotation speed reference correction unit uses the storage unit 651. The same process as in the case of 62 is carried out.
- the detected current converter 659 outputs the current value Iuvw_fbk and the current value I_fbk based on the load current detected by the current detector 70.
- the current value acquisition unit 652, the fast Fourier transform unit 653, the higher-order component extraction unit 654, the determination unit 655, and the flag data generation control unit 657 include the above-mentioned current value acquisition unit 622 and fast Fourier transform unit 623.
- the higher-order component extraction unit 624, the determination unit 625, and the flag data generation control unit 627 function in cooperation with each other.
- the current value acquisition unit 652 acquires the current value I_fbk output by the detection current conversion unit 659.
- the current value acquisition unit 652, the fast Fourier transform unit 653, the higher-order component extraction unit 654, and the determination unit 655 perform their respective processes, and as a result, the flag data generation control unit 657 uses the frequency component data. Data related to the table 651t is generated, and the generated data is stored in the storage unit 651.
- the data regarding the frequency component data table 651t is generated in the detection current processing unit 65D.
- the table data transmission unit 658 reads out the data Tbl stored in the frequency component data table 651t and transmits the data Tbl.
- the rotation speed reference correction unit 62D includes, for example, the fast Fourier transform unit 623 of the rotation speed reference correction unit 62, the higher-order component extraction unit 624, the determination unit 625, and the flag data generation control unit 627.
- a storage unit 621D that replaces the storage unit 621, a table data acquisition unit 622D that replaces the current value acquisition unit 622, and a rotation speed reference changing unit 626 are provided.
- the rotation speed reference correction unit 62D includes, for example, a storage unit 621D that replaces the storage unit 621, a table data acquisition unit 622D that replaces the current value acquisition unit 622, and a rotation speed reference change unit 626. Unlike the rotation speed reference correction unit 62, the rotation speed reference correction unit 62D does not have to include a fast Fourier transform unit 623, a higher-order component extraction unit 624, a determination unit 625, and a flag data generation control unit 627. ..
- the storage unit 621D stores at least the frequency component data table 621t and the program.
- the program includes a program for operating the table data acquisition unit 622D and the rotation speed reference changing unit 626.
- the table data acquisition unit 622D acquires the data Tbl transmitted from the table data transmission unit 658 and adds it to the frequency component data table 621t of the storage unit 621D.
- the rotation speed reference changing unit 626 adjusts the rotation speed reference of the motor 3 based on the data of the frequency component data table 621t so as to avoid the range in which the frequency jump request flag is set, so that the motor 3 resonates. It is good to control so that it does not occur.
- the differences of the first embodiment have been mainly described.
- the rotation speed reference correction unit 62 of the first embodiment may be read as the rotation speed reference correction unit 62D
- the detection current processing unit 65 may be read as the detection current processing unit 65D.
- the detection current processing unit 65D executes the above-mentioned "first stage” process to generate a frequency jump request flag as limiting information.
- the rotation speed reference changing unit 626 executes the above-mentioned "second step” process by using the frequency jump request flag as the limiting information. More specifically, the rotation speed reference changing unit 626 generates a corrected rotation speed reference ⁇ cor_ref obtained by correcting the rotation speed reference ⁇ _ref by using the frequency jump request flag as the limiting information. In this way, the subject performing the "first stage” process and the subject performing the "second stage” process can be separated.
- the CPU 650 related to the detection current processing unit 65D executes the above-mentioned "first stage” processing
- the CPU 620 related to the rotation speed reference correction unit 62D performs the above-mentioned "second stage” processing.
- the power conversion device 2 of the embodiment includes an inverse transform device 50, a current detector 70, a fast Fourier transform unit 623, a storage unit 621, a determination unit 625, and the like.
- a rotation speed reference changing unit 626 and a speed control unit 64 are provided.
- the inverse conversion device 50 converts DC power into AC power by switching the switching element 50S, and supplies the AC power to the electric motor 3.
- the current detector 70 detects the load current flowing from the inverse converter 50 to the winding of the electric motor 3.
- the fast Fourier transform unit 623 calculates a frequency component defined based on the AC fundamental wave of the detected load current.
- the storage unit 621 stores restriction information for excluding the rotation speed reference of a specific rotation speed from the rotation speed reference for designating the rotation speed of the electric motor 3.
- the determination unit 625 determines the frequency at which a signal component having a magnitude exceeding a predetermined value is detected among the frequency components of the load current. After the determination, the determination unit 625 generates limit information for excluding the rotation speed reference of the rotation speed corresponding to the frequency at which the above signal component is detected, based on the determination result.
- the determination unit 625 stores the generated restriction information in the storage unit.
- the rotation speed reference changing unit 626 changes the rotation speed reference of the electric motor 3 based on the stored limiting information so as to avoid mechanical resonance of the frequency at which the signal component is detected.
- the speed control unit controls the inverse conversion device to drive the electric motor at a rotation speed based on the changed rotation speed reference. As a result, the electric motor 3 can be driven so as not to generate vibration due to mechanical resonance.
- the second lower limit speed ⁇ LLW when the range is defined wider than the above limit range has been described, but the second lower limit speed ⁇ LLW when the range is defined wider than the above limit range.
- the second upper limit speed ⁇ ULW may be used in place of the above lower limit speed ⁇ LL and upper limit speed ⁇ UL.
- the second lower limit speed ⁇ LLW may be set to a smaller value in the relatively vicinity of the lower limit speed ⁇ LL, and the second upper limit speed ⁇ ULW may be set to a larger value in the relatively vicinity of the upper limit speed ⁇ UL.
- the resonance point (resonance frequency) of the mechanical system may be detected mechanically instead of or in addition to the determination based on the load current.
- a vibration sensor is placed on any of the electric motor 3, the mechanical load 4, and the foundation on which the electric motor 3 and the mechanical load 4 are arranged, and the output signal of the vibration sensor indicates. It may be determined based on the magnitude of vibration.
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Databases & Information Systems (AREA)
- Control Of Ac Motors In General (AREA)
Abstract
実施形態の電力変換装置は、逆変換装置と、電流検出器と、周波数解析処理部と、記憶部と、判定部と、速度基準変更部と、速度制御部とを備える。逆変換装置は、スイッチング素子をスイッチングさせることにより直流電力を交流電力に変換し、前記交流電力を電動機に供給する。電流検出器は、前記逆変換装置から前記電動機の巻線に流れる負荷電流を検出する。周波数解析処理部は、前記検出された負荷電流の交流の基本波を基準に規定される周波数成分を算出する。記憶部は、前記電動機の回転速度を指定する速度基準のなかから特定の回転速度の回転速度基準を除くための制限情報を記憶する。判定部は、前記負荷電流の周波数成分のなかで、所定値を超える大きさの信号成分が検出された周波数を判定し、前記判定した後に、前記信号成分が検出された周波数に対応する回転速度の回転速度基準を除くための制限情報を前記判定の結果に基づいて生成し、前記生成した制限情報を前記記憶部に記憶させる。速度基準変更部は、前記記憶された制限情報に基づいて、前記信号成分が検出された周波数の機械的な共振を避けるように、前記電動機の回転速度基準を変更する。速度制御部は、前記変更された速度基準を用いて前記逆変換装置の回転速度を制御して、前記制御による回転速度で前記電動機を駆動させる。
Description
本発明の実施形態は、電力変換装置及び電動機ドライブシステムに関する。
電力変換装置と電動機ドライブシステムは、回転速度基準(reference rotational rate / reference angular velocity)を目標値にして、電動機の軸(回転子)の単位時間当たりの回転数を制御して、電動機とその軸に連結される機械負荷を駆動させる。電動機の回転速度が特定の回転速度になると、電動機が機械的に共振することがあった。
本発明の目的は、機械的な共振による振動が生じないように電動機を駆動する電力変換装置及び電動機ドライブシステムを提供することである。
実施形態の電力変換装置は、逆変換装置と、電流検出器と、周波数解析処理部と、記憶部と、判定部と、速度基準変更部と、速度制御部とを備える。逆変換装置は、スイッチング素子をスイッチングさせることにより直流電力を交流電力に変換し、前記交流電力を電動機に供給する。電流検出器は、前記逆変換装置から前記電動機の巻線に流れる負荷電流を検出する。周波数解析処理部は、前記検出された負荷電流の交流の基本波を基準に規定される周波数成分を算出する。記憶部は、前記電動機の回転速度を指定する回転速度基準のなかから特定の回転速度の回転速度基準を除くための制限情報を記憶する。判定部は、前記負荷電流の周波数成分のなかで、所定値を超える大きさの信号成分が検出された周波数を判定し、前記判定した後に、前記信号成分が検出された周波数に対応する回転速度の回転速度基準を除くための制限情報を、前記判定の結果に基づいて生成し、前記生成した制限情報を前記記憶部に記憶させる。回転速度基準変更部は、前記記憶された制限情報に基づいて、前記信号成分が検出された周波数の機械的な共振を避けるように、前記電動機の回転速度基準を変更する。速度制御部は、前記逆変換装置を制御して、前記変更された回転速度基準に基づいた回転速度で前記電動機を駆動させる。
以下、実施形態の電力変換装置及び電動機ドライブシステムを、図面を参照して説明する。以下の説明では、同一又は類似の機能を有する構成に同一の符号を付す。
明細書で言う「接続」とは、物理的に接続される場合に限定されず、電気的に接続される場合も含む。明細書で言う「回転速度(rotational rate)」とは、電動機の回転子角速度(rotor angular velocity)に対応する物理量のことである。明細書で言う「回転速度基準(reference rotational rate)」とは、電動機の回転速度の制御目標値のことであり、回転子の角速度、回転子の回転数、又は回転子の回転数に対応する周波数などで表すことができる。以下の説明では、回転子の回転数で規定した回転速度基準を用いて、電動機の回転速度を制御する事例について説明する。例えば、回転速度基準の単位には、「rpm(Revolutions Per Minute)」などが使われる。以下の説明では、電力変換装置が出力する交流の基本波の周波数を基本周波数fと呼ぶ。この場合、基本周波数fは、速度制御によって、回転速度基準に対応する周波数になる。回転数と基本周波数fとの関係は、次の式(1)に示す関係がある。
f(Hz)=|回転速度(rpm)|/60 ・・・(1)
(第1の実施形態)
図1Aは、第1の実施形態の電動機ドライブシステム1を示す構成図である。図1Aには、電動機ドライブシステム1、電力変換装置2、電動機3、機械負荷4、端末装置5、及び交流電源PSが示される。
図1Aは、第1の実施形態の電動機ドライブシステム1を示す構成図である。図1Aには、電動機ドライブシステム1、電力変換装置2、電動機3、機械負荷4、端末装置5、及び交流電源PSが示される。
交流電源PSは、商用電源系統や発電機などであり、例えば、3相交流電力を電力変換装置2に供給する。
電動機ドライブシステム1は、例えば、電力変換装置2と、電動機3とを備える。
電動機3は、例えば、誘導電動機などの可変速電動機(M)である。電動機3は、電力変換装置2から3相交流電力が供給されると、回転駆動力を出力軸に出力し、その回転駆動力により出力軸に連結される機械負荷4を駆動する。電動機3は、電動機3の軸の回転速度を検出する回転速度センサ3Aを備えていてもよい。回転速度センサ3Aは、例えば、検出した電動機3の軸の回転速度ωrを出力する。回転速度ωrの単位は、前述の回転速度基準に合わせて「rpm」であってよい。以下の説明では、単位を付記せずに説明することがある。なお、電動機3と機械負荷4は、図示しない共通の基台の上に配置され、図示しないボルトなどによってそれぞれ基台に固定されている。
電力変換装置2は、3相交流電力を生成し、生成した3相交流電力を、電動機3に供給する。
例えば、電力変換装置2は、順変換装置20、キャパシタ30、逆変換装置50、制御部60、電流検出器70、及び通信インタフェースユニット80を備える。
順変換装置20の交流側には、交流電源PSが接続され、順変換装置20の直流側には、キャパシタ30と逆変換装置50とが直流リンクを介して接続されている。順変換装置20は、交流電源PSから供給される交流電力を順変換装置20によって直流電力に変換して、キャパシタ30によって直流電力の電圧を平滑化する。
逆変換装置50は、例えば、IGBTなどの1又は複数のスイッチング素子50Sを含む単相インバータである。スイッチング素子50Sの種類は、IGBTに制限されることなく、他の種類のものでもよい。逆変換装置50のスイッチング素子50Sは、制御部60によってPWM(Pulse Width Modulation)制御される。逆変換装置50は、順変換装置20から供給される直流電力を交流電力に変換する。逆変換装置50は、変換した3相交流電力を、逆変換装置50の出力に接続される電動機3に供給して、電動機を駆動させる。逆変換装置50が出力する3相交流電力の各相を、U相V相W相と呼ぶ。
電流検出器70は、例えば、逆変換装置50の出力と電動機3とを接続する負荷電力線のV相とW相に設けられ、電力変換装置2が電動機3の巻線に供給する負荷電流IvsとIwsとを検出する。
通信インタフェースユニット80は、例えば制御部60の制御によって端末装置5と通信する。
制御部60は、例えば、回転速度基準生成部61と、回転速度基準補正部62と、検出速度処理部63と、速度制御部64と、検出電流処理部65と、座標変換部66と、電流制御部67と、逆座標変換部68と、PWMコントローラ69とを備える。
回転速度基準生成部61は、電動機3の回転速度を規定する回転速度基準ω_refを生成し、生成した回転速度基準ω_refを出力する。例えば、回転速度基準生成部61は、所定の分解能で量子化された回転速度基準ω_refを生成する。上記の所定の分解能は、後述する回転速度基準補正部62が生成する補正回転速度基準ωcor_refの分解能と同じであってよい。例えば、補正回転速度基準ωcor_refの単位には、回転速度基準ω_refと同じ「rpm」を用いる。
回転速度基準補正部62は、回転速度基準ω_refを、補正回転速度基準ωcor_refに補正するか否かを決定するための所定の条件を生成する。そして、回転速度基準補正部62は、所定の条件を満たすときに、回転速度基準ω_refを、補正回転速度基準ωcor_refに補正する。
例えば、回転速度基準補正部62は、2つの入力と1つの出力と1つの通信インタフェースとを有する。回転速度基準補正部62の第1の入力は、回転速度基準生成部61の出力に接続され、回転速度基準生成部61から回転速度基準ω_refの供給を受ける。回転速度基準補正部62の第2の入力は、検出電流処理部65の出力に接続され、検出電流処理部65から電流値I_fbkの供給を受ける。
回転速度基準補正部62は、第1の段階で、回転速度を制限するための制限情報を生成して、第2の段階で制限情報を用いて回転速度基準ω_refを補正した補正回転速度基準ωcor_refを生成する。
例えば第1の段階において、回転速度基準補正部62は、電動機3の定格回転速度以下の任意の回転速度で電動機3を駆動しているときの電流値I_fbkを取得して、電流値I_fbkの変動を検出する。回転速度基準補正部62は、電流値I_fbkの変動の特定の周波数成分の大きさが所望の値よりも大きいときに所定の条件を満たすと判定するための制限情報を生成する。
第2の段階において、回転速度基準補正部62は、この制限情報を用いることで、回転速度基準ω_refを補正した補正回転速度基準ωcor_refを生成する。これにより、回転速度基準補正部62は、例えば、機械的共振が発生しうる回転速度範囲を避けて電動機3を駆動させることができる。回転速度基準補正部62の詳細は後述する。
検出速度処理部63は、回転速度センサ3Aによって検出された電動機3の軸の回転速度ωrに基づいた回転速度ω_fbkと位相θ_fbkとを生成して出力する。回転速度ω_fbkは、電動機3の軸の回転速度を示し、その単位が「rpm」である。位相θ_fbkは、電動機3の軸の角度と電動機3の極数とに基づいて算出される電気角を示し、その単位が「ラジアン(rad)」である。
速度制御部64は、回転速度基準補正部62によって生成された補正回転速度基準ωcor_refと、検出速度処理部63から出力される回転速度ω_fbkとに基づいて、電流基準Idq_refを生成する。電流基準Idq_refは、直交するdq軸を有する回転子座標系の電流基準Id_refと電流基準Iq_refとをベクトル値で示したものである。例えば、速度制御部64は、d軸とq軸の成分ごとに、補正回転速度基準ωcor_refと回転速度ω_fbkとの差がそれぞれ0になるように、電流基準Idq_refを生成する。なお、速度制御部64は、回転速度ω_fbkに基づいて、弱め界磁制御を行ってもよい。
検出電流処理部65は、電流検出器70によって検出された負荷電流に基づいた、電流値Iuvw_fbkと電流値I_fbkとを出力する。電流値Iuvw_fbkは、電動機3の相電流Iu_fbk、Iv_fbk、Iw_fbkを、U相V相W相に対応する3軸を有する3相座標空間のベクトル値で示したものである。電流値I_fbkは、電流値Iuvw_fbkの大きさを示すスカラー値である。
座標変換部66は、位相θ_fbkを用いて、3相座標系の電流値Iuvw_fbkを、dq軸を有する回転子座標系に変換して、電流値Idq_fbkを生成する。これをdq変換と呼ぶ。dq軸を有する回転子座標系は、例えば、静止座標系である固定子座標系のU相方向の軸とd軸が成す角が位相θ_fbkに等しくなる位置に回転している回転座標系である。
電流制御部67は、速度制御部64によって生成された電流基準Idq_refと、座標変換部66から出力される電流値Idq_fbkとに基づいて、電流基準Idq_refと電流値Idq_fbkの各軸の成分の差が0になるように、電圧基準Vdq_refを生成する。
逆座標変換部68は、電流制御部67が生成した電圧基準Vdq_refを、位相θ_fbkを用いて2相座標系から3相座標系に変換して、電圧基準Vuvw_refを生成する。換言すれば逆座標変換部68は、電圧基準Vdq_refに対して前述のdq変換の逆変換を行い、電圧基準Vuvw_refを生成する。この変換を、dq逆変換と呼ぶ。
PWMコントローラ69は、逆座標変換部68によって生成された電圧基準Vuvw_refを、所定の周波数のキャリア信号と比較して、U相V相W相ごとのPWM信号を生成する。PWMコントローラ69は、U相V相W相ごとのPWM信号を逆変換装置50に供給してスイッチング素子のスイッチングを制御する。例えば、6個のスイッチング素子を逆変換装置50が備える場合、PWMコントローラ69は、6個のスイッチング素子をスイッチングさせるための6つのゲート制御信号を逆変換装置50に供給する。
上記のように、速度制御部64が補正回転速度基準ωcor_refと回転速度ω_fbkとの差が0になるように調整することによって、電動機3は、補正回転速度基準ωcor_refによって規定される速度基準によって駆動される。
次に、図1Bを参照して回転速度基準補正部62について説明する。図1Bは、実施形態の回転速度基準補正部62の構成図である。
回転速度基準補正部62は、例えば、記憶部621と、電流値取得部622、高速フーリエ変換部623(周波数解析処理部)と、高次成分抽出部624と、判定部625と、回転速度基準変更部626と、フラグデータ生成制御部627とを備える。
記憶部621は、例えば、電流値取得部622によって検出された負荷電流に基づいた電流値I_fbkの電流検出値データ、高速フーリエ変換部623によって生成されたスペクトラムデータ、周波数成分データテーブル621t、回転速度基準補正処理のプログラムなどを格納する。記憶部621は、上記の電流検出値データを、時系列データとして格納する。上記の各情報の詳細は後述する。
電流値取得部622、高速フーリエ変換部623、高次成分抽出部624、判定部625、回転速度基準変更部626、及びフラグデータ生成制御部627のそれぞれは、例えば、CPU(Central Processing Unit)620などのハードウェアプロセッサがプログラム(ソフトウェア)を実行することにより実現される。また、これらの構成要素のうち一部又は全部は、LSI(Large Scale Integration)やASIC(Application Specific Integrated Circuit)、FPGA(Field-Programmable Gate Array)、GPU(Graphics Processing Unit)などのハードウェア(回路部;circuitryを含む)によって実現されてもよいし、ソフトウェアとハードウェアの協働によって実現されてもよい。記憶部621は、例えば、HDD(Hard Disk Drive)、フラッシュメモリ、EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)、ROM(Read Only Memory)、又はRAM(Random Access Memory)等により実現される。
電流値取得部622は、検出電流処理部65から電流値I_fbkを取得し、取得した電流値I_fbkのデータを記憶部621の電流検出値データに時系列データとして追加する。また、記憶部621に格納されている電流検出値データから、所定期間に対応する所定の数の電流値I_fbkのデータ(検出値)を取得して高速フーリエ変換部623に出力する。なお、電流値取得部622は、電流センサユニット420からの電流値I_fbkの取得と、記憶部621からの電流値I_fbkのデータの読み出しとを並列に行ってもよい。
高速フーリエ変換部623は、特定の回転速度で、電動機3を定速で駆動させている状態に取得された電流値I_fbkのデータを用いて、特定の回転速度で駆動中の電動機3の負荷電流の振幅に対するFFT処理(高速フーリエ変換処理)を行う。高速フーリエ変換部623は、FFT処理によりスペクトラムを生成し、生成したスペクトラムを記憶部621のスペクトラムデータに追加する。FFT処理により得られたスペクトラムには、特定の回転速度で駆動中の電流値I_fbkの時系列データのなかから、時間軸方向に連続する範囲内の所定の数の電流値I_fbkのデータに基づいた解析により得られた負荷電流の周波数成分のスペクトルが含まれる。高速フーリエ変換部623がFFT処理のために電流値取得部622から受け取る時間軸方向に連続する範囲内に含まれる電流値I_fbkのデータの数は、FFT処理により得られるスペクトラムにおいて、所望の周波数の成分が含まれるように決定されるとよい。なお、高速フーリエ変換部623は、検出する振動の特徴をより検出しやすくするために、FFT処理に先立ち所定の演算処理を行って、電流値I_fbkのデータを加工してもよい。上記の所定の演算処理には、包絡線処理、コヒーレントな波形平均化処理などの処理が含まれてもよい。以下の説明では、高速フーリエ変換部623は、FFT処理によりスペクトラムを生成するものとして説明する。
高次成分抽出部624は、記憶部621のスペクトラムデータに記憶させたスペクトラムから、検出電流処理部65から電流値I_fbkを取得したときの回転速度基準ω_refの周波数(基本周波数f)を用いて、回転速度基準ω_refに対する基本周波数fの整数次の高調波成分をそれぞれ抽出する。例えば、高次成分抽出部624は、奇数次の高調波成分を抽出する場合には、3次、5次、7次などの成分を抽出する。そして、高次成分抽出部624は、抽出した高調波成分の値を、回転速度ω_fbkの速度値に対応付けて記憶部621に格納された周波数成分データテーブル621tの検出値の項目に追加する。周波数成分データテーブル621tについては後述する。
判定部625は、記憶部621の周波数成分データテーブル621tに格納されている高調波成分の大きさを、予め規定された閾値に基づいて判定する。例えば、上記の閾値は、次数ごとに互いに異なる値に設定されていてもよく、少なくとも2つの次数が共通の値に設定されていてもよい。判定部625は、判定の結果を、回転速度基準ω_refに対応付けて記憶部621の周波数成分データテーブル621tの周波数ジャンプリクエストフラグの項目に追加する。
回転速度基準変更部626は、周波数成分データテーブル621tに格納された周波数ジャンプリクエストフラグ(制限情報)に基づいて、電動機3の回転速度基準ω_refを変更する。回転速度基準変更部626は、周波数ジャンプリクエストフラグに基づいて、電動機3の回転速度基準ω_refを変更することにより、信号成分が検出された周波数の機械的な共振を避けることができる。
フラグデータ生成制御部627は、端末装置5と通信することにより、ユーザが指定する周波数ジャンプリクエストフラグのデータを取得して、取得した周波数ジャンプリクエストフラグのデータを、記憶部621の周波数成分データテーブル621tに追加する。フラグデータ生成制御部627は、記憶部621の周波数成分データテーブル621tのデータを、周波数ジャンプリクエストフラグのデータを含めて取得して、端末装置5に出力する。なお、フラグデータ生成制御部627は、ユーザが指定する周波数ジャンプリクエストフラグのデータの取得を省略してもよく、これに代えてユーザが指定するタイミングで周波数ジャンプリクエストフラグを、予め定められた状態に初期化してもよい。
(周波数成分データテーブル621t)
図2は、第1の実施形態の周波数成分データテーブル621tを説明するための図である。図2に示す周波数成分データテーブル621tは、回転速度基準(ω%)、高調波検出値(3f検出値、5f検出値、7f検出値)、周波数ジャンプリクエストフラグ(3fjr、5fjr、7fjr)などの項目を含む。
図2は、第1の実施形態の周波数成分データテーブル621tを説明するための図である。図2に示す周波数成分データテーブル621tは、回転速度基準(ω%)、高調波検出値(3f検出値、5f検出値、7f検出値)、周波数ジャンプリクエストフラグ(3fjr、5fjr、7fjr)などの項目を含む。
回転速度基準(ω%)の項目には、電動機3の回転速度基準として利用可能な値が格納される。例えば、回転速度基準(ω%)の項目の値は、定格回転速度を用いて規格化した値を百分率にしたものにする。停止状態における回転速度基準(ω%)の値を0%とすると、第1の回転方向に定格回転速度を指定するときの回転速度基準(ω%)の値が100%になる。図に示す例の量子化の分解能は、例えば、1%で定義したものである。回転速度基準(ω%)には、1%から100%までの値が昇順に並べて格納されている。なお、図示していないが、電動機3を逆回転させる場合には、上記の正の値の場合と同様に負の値を規定するとよい。この周波数成分データテーブル621tの回転速度基準(ω%)の値は、電動機3の回転速度基準ω_refを制御に利用するか否かを決定する際に参照される。
高調波検出値の項目は、回転速度基準ω_refに対応する周波数を基本周波数fとしたときの負荷電流I_fbkに含まれる奇数次の高調波成分の大きさで示される。上記の負荷電流I_fbkに含まれる基本周波数fと回転速度基準(ω%)は、次の式(2)に示す関係がある。
f(Hz)=|(定格回転速度(rpm)/60)x回転速度基準(ω%)| ・・・(2)
例えば、その負荷電流I_fbkは、電動機3をω%の値の回転速度基準ω_refで駆動させているときに検出されたものである。例えば、高調波検出値の項目は、複数の下位の項目を含む。その複数の下位の項目には、3f検出値、5f検出値、7f検出値などが含まれる。上記の3f検出値、5f検出値、7f検出値の項目は、それぞれ3次、5次、7次の高調波成分に対応する。上記の3f検出値、5f検出値、7f検出値の各項目の値は、例えば以下のように規定するとよい。電動機3が回転速度基準(ω%)による回転速度で回転しているときの基本周波数fを含む周波数成分の大きさ(振幅)を基準値として用いて、その大きさを100%とする。3f検出値、5f検出値、7f検出値の各欄の値は、所定の回転速度基準ω%で電動機3が回転しているときの基本周波数fの大きさ(振幅)に対する奇数次の高調波成分の大きさ(振幅)を百分率で示している。上記の通り、その奇数次の高調波成分の大きさは、回転速度基準ω%の周波数成分の大きさを基準に規格化されている。
周波数ジャンプリクエストフラグの項目は、複数の下位の項目を含む。その複数の下位の項目には、3fjr、5fjr、7fjrなどが含まれる。3fjr、5fjr、7fjrは、それぞれ3次、5次、7次の高調波成分に基づいて生成された周波数ジャンプリクエストフラグである。
周波数ジャンプリクエストフラグとは、機械系の共振の影響などにより、所定値よりも大きな電流値が検出されたことを示すフラグである。例えば、周波数ジャンプリクエストフラグは、そのフラグが立っている場合に、所定値よりも大きな電流値が特定の周波数成分において検出されたことを示し、電動機3の駆動を制限すべき機械系の共振点の可能性があることを示す。周波数ジャンプリクエストフラグは、そのフラグが倒れている場合に、所定値よりも大きな電流値が特定の周波数成分において検出されていないことを示し、電動機3の駆動を制限するような機械系の共振点が検出されていないことを示す。周波数ジャンプリクエストフラグの設定については後述する。
各回転速度基準ω%の3fjr、5fjr、7fjrには、回転速度基準ω%におけるそれぞれ3次、5次、7次の高調波成分の判定結果が格納される。上記の判定結果は、「yes」と「no」で示される。「yes」が、上記の奇数次の高調波成分の大きさが、予め定められた閾値を超えたことを示し、「no」が超えなかったことを示す。
例えば、回転速度基準ω%が24から26までの範囲で、3f検出値の欄の値が、上記の所定値として定められた3%を超える。この周波数成分データテーブル621t内の他の3f検出値、5f検出値、7f検出値の欄の値は、3%以下である。例えば、判定に用いられる閾値が、上記の所定値として予め3%と規定されている場合、上記の回転速度基準ω%が24から26までの範囲で、3f検出値の大きさが閾値よりも大きいと判定されたことにより、上記の範囲の3fjrの欄に「yes」が格納されている。周波数成分データテーブル621t内の3fjr、5fjr、7fjrのその他の欄には、「no」が格納されている。この判定結果の欄に「yes」が記載されている回転速度基準ω%が24から26までの範囲のデータは、電動機3等の振動が大きかった可能性があることを示す。
判定部625は、例えば、周波数成分データテーブル621tを用いて、比較的大きな高調波成分が検出された回転速度基準(ω%)と、比較的小さな高調波成分が検出された回転速度基準(ω%)とを識別する。比較的大きな高調波成分が検出された場合には、比較的大きな高調波成分が検出された範囲を、機械系の共振範囲とみなすことができる。これにより、判定部625は、比較的大きな高調波成分が検出された範囲の下限速度ωLLと上限速度ωULの回転速度基準(ω%)を識別する。図2に示す周波数成分データテーブル621tの場合、回転速度基準の下限速度ωLLが24%になり、回転速度基準の上限速度ωULが26%になる。
回転速度基準変更部626は、判定部625による判定の結果に基づいて決定された周波数ジャンプリクエストフラグが立っている範囲を避けるように、電動機3の回転速度基準ω_refを調整することで、電動機3に共振が生じないように制御するとよい。
次に、周波数ジャンプリクエストフラグの設定方法について説明する。
周波数ジャンプリクエストフラグは、ユーザによって予め設定されていてもよく、実際に電動機3を稼働させたときの振動の発生状況に基づいて設定されてもよい。
周波数ジャンプリクエストフラグは、ユーザによって予め設定されていてもよく、実際に電動機3を稼働させたときの振動の発生状況に基づいて設定されてもよい。
例えば、回転速度基準補正部62は、下記する第1の方法と第2の方法を含む複数の設定方法により周波数ジャンプリクエストフラグを設定する。
第1の方法によって、フラグデータ生成制御部627は、ユーザが操作する端末装置5から、固定的に設定する周波数ジャンプリクエストフラグに関するデータを受け付ける。回転速度基準補正部62は、このデータを速度基準の補正に利用してもよい。
例えば、ユーザは、共振による振動が生じないように安全率を見越して広めの周波数帯を共振が発生し得る周波数帯として特定されるように、周波数ジャンプリクエストフラグを決定するとよい。ユーザは、周波数ジャンプリクエストフラグを、端末装置5を用いて回転速度基準補正部62に設定する。回転速度基準補正部62のフラグデータ生成制御部627は、端末装置5から周波数ジャンプリクエストフラグに関するデータを受け付けて、周波数ジャンプリクエストフラグに関するデータを、周波数成分データテーブル621tの周波数ジャンプリクエストフラグに追加して、ユーザが指定する周波数ジャンプリクエストフラグの状態を設定する。これにより、回転速度基準補正部62は、所望の回転速度基準ω%の周波数ジャンプリクエストフラグを所望の値に変更でき、周波数ジャンプリクエストフラグの設定後に、その設定をやり直す回数を軽減できる。なお、ユーザが指定する内容にもよるが、選択対象から除かれる回転速度基準の範囲が連続する傾向が高まり、選択対象から除かれる回転速度基準の範囲の幅が広くなる傾向がある。なお、この第1の方法は、本実施形態にとって必須ではなく、削除することもできる。
第2の方法によって、回転速度基準補正部62は、実際に電動機3を稼働させたときの振動の発生状況に基づいて周波数ジャンプリクエストフラグに関するデータ(制限情報)を設定してもよい。
例えば、電動機3が機械的に共振すると、共振による振動によって、電動機3の負荷電流I_fbkが変動する。回転速度基準補正部62は、この負荷電流I_fbkの変動を検出することで、振動の発生状況を間接的に検出し、この検出結果に基づいて機械系の共振点(共振周波数)を避けるように電動機3の回転速度基準ω_refを、周波数ジャンプリクエストフラグを用いて補正するとよい。検出すべき負荷電流I_fbkの変動とは、回転速度基準(ω%)の奇数次の高調波成分の大きさが、予め定められた閾値を超えるものである。
そこで、回転速度基準補正部62は、負荷電流I_fbkに含まれる回転速度基準(ω%)の周波数に対する奇数次の高調波成分の大きさが、予め定められた閾値を超えたか否かを判定することで、電動機3を駆動してよい回転速度基準(ω%)であるか否かを識別する。なお、回転速度基準補正部62は、電動機3が所定の回転速度基準で駆動されているときに検出された負荷電流I_fbkのデータを、上記の判定に利用するとよい。
なお、回転速度基準補正部62は、周波数ジャンプリクエストフラグを、少なくとも電動機ドライブシステム1の電動機3と機械負荷4とが基台に設置された後で、かつ電動機ドライブシステム1による制御が開始される前の段階(例えば試運転段階。)に設定する。その際に、回転速度基準生成部61は、電動機3の回転速度基準ω_refを、予め規定される回転速度基準(ω%)の粒度で、低速域から高速域まで、又はその逆に高速域から低速域まで順に変化させる。回転速度基準生成部61は、電動機3の回転速度基準ω_refを、特定の回転速度基準(ω%)に固定して、電動機3が定速又は略定速で稼働中の負荷電流I_fbkを収集する。なお、電動機3の回転速度基準ω_refを変化させてから定速で稼働するようになるまでに収集された負荷電流I_fbkのデータを、FFT処理の解析対象のデータに含めると、この場合のFFT処理の結果が、電動機3が定速又は略定速で駆動している場合のFFT処理の結果と異なる結果になることがある。
回転速度基準補正部62は、上記の方法で、負荷電流I_fbkに基づいて周波数ジャンプリクエストフラグを設定する。なお、回転速度基準変更部626は、所定時間継続させて電流I_fbkのデータを収集する期間、又は所定数の負荷電流I_fbkのデータを収集するまでの期間のなかでは補正回転速度基準ωcor_refの値を変更しない。なお、上記の高速域とは、例えば電動機3の定格速度以下の領域のなかで比較的回転速度が速い領域(周波数が高い領域)を言う。
また、回転速度基準補正部62は、電動機ドライブシステム1の稼働開始後に、予め定められた特定の期間に電動機ドライブシステム1の平常時の稼働を停止させて、制御により変化する電動機3の回転速度と交流の基本周波数とを対応付けて、その回転速度における各周波数の情報を収集するとよい。これにより、稼働中に変化した環境などの影響を軽減させることができる。
なお、回転速度基準補正部62は、電動機ドライブシステム1の平常時の稼働中に、電動機3の駆動中に上記の各情報を収集してもよい。上記の場合には、機械負荷4による負荷の条件が変化すると機械的共振の状況が変化するが、周波数ジャンプリクエストフラグの状態を適宜更新して最新の状況にすることで、機械負荷4による負荷の条件の変化を検出できる。これにより、周波数ジャンプリクエストフラグの状態を最適化することができる。
次に、図3を参照して、回転速度基準変更部626の詳細について説明する。図3は、第1の実施形態の回転速度基準変更部626の構成図である。
回転速度基準変更部626は、回転速度基準ω_refと、下限速度ωLLと、上限速度ωULとに基づいて、補正回転速度基準ωcor_refを生成する。下限速度ωLLと上限速度ωULは、周波数ジャンプリクエストフラグに基づいて生成されるデータの一例である。なお、下限速度ωLLと上限速度ωULは、下限周波数と上限周波数とそれぞれ呼ばれることがある。
例えば、回転速度基準変更部626は、比較器6261と、比較器6262と、AND演算器6263と、速度切替制御器6264と、選択器6267と、選択器6268とを備える。
比較器6261は、2入力の比較器であり、第1入力に供給される回転速度基準ω_refと、第2入力に供給される上限速度ωULとを比較する。比較器6261は、比較の結果により、回転速度基準ω_refが上限速度ωULよりも小さい場合に、論理値の1を出力し、回転速度基準ω_refが上限速度ωUL以上の場合に、論理値の0を出力する。
比較器6262は、2入力の比較器であり、第1入力に供給される回転速度基準ω_refと、第2入力に供給される下限速度ωLLとを比較する。比較器6262は、比較の結果により、回転速度基準ω_refが下限速度ωLLよりも大きい場合に、論理値の1を出力し、回転速度基準ω_refが下限速度ωLL以下の場合に、論理値の0を出力する。
AND演算器6263は、2つの入力値の論理積演算を行う。AND演算器6263は、第1入力に供給される比較器6261の比較の結果と、第2入力に供給される比較器6262の比較の結果との論理積を示す出力信号(AND)を出力する。比較器6261と比較器6262の比較の結果がともに1のときに論理値の1を出力し、その他の場合に論理値の0を出力する。
速度切替制御器6264は、共振範囲の回転速度を飛び越えるように回転速度基準ω_refを切り替えるための出力信号(COMP3)を生成する。例えば、速度切替制御器6264は、第1入力に供給される下限速度ωLLと、第2入力に供給される上限速度ωULの平均値を用いて出力信号(COMP3)を生成することにより、共振範囲の回転速度を飛び越えるように回転速度基準ω_refを切り替えることを可能にする。
例えば、速度切替制御器6264は、例えば加算器6264aと、除算器6264bと、比較器6264cとを備える。加算器6264aは、下限速度ωLLと上限速度ωULを加算する。除算器6264bは、下限速度ωLLと上限速度ωULの和を2で割って、上記の平均値を算出する。比較器6264cは、第1入力に供給される下限速度ωLLと上限速度ωULの平均値と、第2入力に供給される回転速度基準ω_refとを比較する。比較器6264cは、比較の結果により、回転速度基準ω_refが上記の平均値よりも大きい場合に、論理値の1を出力し、回転速度基準ω_refが上記の平均値以下の場合に、論理値の0を出力する。
選択器6267は、制御により2つの入力値の何れかを選択して、選択された信号ωjを出力する。選択器6267の第1入力には、下限速度ωLLが供給され、その第2入力には、上限速度ωULが供給され、その制御入力には制御信号として速度切替制御器6264の出力信号(COMP3)が供給される。選択器6267は、速度切替制御器6264の出力信号(COMP3)の論理値が1である場合に、第1入力の下限速度ωLLを選択し、出力信号(COMP3)の論理値が0である場合に、第2入力の上限速度ωULを選択して、選択の結果を信号ωjとして出力する。
選択器6268は、制御により2つの入力値の何れかを選択して、選択された信号を、補正回転速度基準ωcor_refとして出力する。選択器6268の第1入力には、回転速度基準ω_refが供給され、その第2入力には、選択器6267が出力する信号ωjが供給され、その制御入力には制御信号としてAND演算器6263の出力信号(AND)が供給される。選択器6268は、AND演算器6263の出力信号(AND)の論理値が1である場合に、第1入力の回転速度基準ω_refを選択し、出力信号(AND)の論理値が0である場合に、第2入力の選択器6267が出力する信号ωjを選択して、選択の結果を補正回転速度基準ωcor_refとして出力する。なお、選択器6268が第1入力を選択した場合には、補正回転速度基準ωcor_refとして出力される信号は、回転速度基準ω_refになる。
次に、図4を参照して、回転速度基準変更部626の動作について説明する。
図4は、第1の実施形態の回転速度基準変更部626について説明するための図である。図4の上段側に示すグラフは、回転速度基準ω_ref(横軸)と、補正回転速度基準ωcor_ref(縦軸)との関係を示す。図4の下段側に、比較器6261の出力信号(COMP1)と、比較器6262の出力信号(COMP2)と、AND演算器6263の出力信号(AND)と、速度切替制御器6264内の比較器6264cの出力信号(COMP3)の論理を示す。
図4は、第1の実施形態の回転速度基準変更部626について説明するための図である。図4の上段側に示すグラフは、回転速度基準ω_ref(横軸)と、補正回転速度基準ωcor_ref(縦軸)との関係を示す。図4の下段側に、比較器6261の出力信号(COMP1)と、比較器6262の出力信号(COMP2)と、AND演算器6263の出力信号(AND)と、速度切替制御器6264内の比較器6264cの出力信号(COMP3)の論理を示す。
回転速度基準ω_refが下限速度ωLLよりも低い領域FA1にある場合と、回転速度基準ω_refが上限速度ωULよりも高い領域FC1にある場合には、回転速度基準変更部626は、AND演算器6263の出力信号(AND)に従い、補正回転速度基準ωcor_refとして、回転速度基準ω_refの値をそのまま出力する。上記を除く領域FB1の場合には、回転速度基準変更部626は、補正回転速度基準ωcor_refとして、回転速度基準ω_refとは異なる値を出力する。
なお、領域FB1内の回転速度(第1回転速度)は、予め定められた所定値を超える大きさの信号成分が検出された周波数に対する値になっている。領域FA1内とFC1内の回転速度(第2回転速度)は、予め定められた所定値を超える大きさの信号成分が検出されなかった周波数に対する値になっている。
例えば、領域FB1のなかで、比較器6264cが出力する出力信号(COMP3)の論理が0である領域FB1Lでは、回転速度基準変更部626は、補正回転速度基準ωcor_refとして、下限速度ωLLを出力する。領域FB1のなかで、比較器6264cが出力する出力信号(COMP3)の論理が1である領域FB1Uでは、回転速度基準変更部626は、補正回転速度基準ωcor_refとして、上限速度ωULを出力する。
実施形態によれば、領域FA1から領域FC1まで、回転速度基準ω_refが単調に上昇するように制御されても、回転速度基準ω_refが領域FB1内の値であると、回転速度基準変更部626は、回転速度基準ω_refの値を出力しない代わりに、回転速度基準ω_refの大きさに応じて下限速度ωLLと上限速度ωULの何れかに値を代えて、その値を補正回転速度基準ωcor_refとして出力する。
上記の実施形態によれば、電力変換装置2は、逆変換装置50と、電流検出器70と、高速フーリエ変換部623と、記憶部621と、判定部625と、回転速度基準変更部626と、速度制御部64とを備える。逆変換装置50は、スイッチング素子をスイッチングさせることにより直流電力を交流電力に変換し、その交流電力を電動機3に供給する。電流検出器70は、逆変換装置50から電動機3の巻線に流れる負荷電流を検出する。高速フーリエ変換部623は、電流検出器70によって検出された負荷電流の交流の基本波を基準に規定される周波数成分を算出する。記憶部621は、電動機3の回転速度を指定する速度基準のなかから特定の回転速度の回転速度基準を除くための制限情報を記憶する。判定部625は、高速フーリエ変換部623によって算出された電動機3の負荷電流の周波数成分のなかで、予め定められた所定値を超える大きさの信号成分が検出された周波数を判定し、判定することによって、信号成分が検出された周波数に対応する回転速度の回転速度基準を除くための制限情報を生成し、前記生成した制限情報を記憶部621に記憶させる。回転速度基準変更部626は、記憶部621に記憶された制限情報に基づいて、信号成分が検出された周波数の機械的な共振を避けるように、電動機3の回転速度基準を変更する。速度制御部64は、逆変換装置50を制御して、回転速度基準変更部626によって変更された速度基準に基づいた回転速度で前記電動機を駆動させる。これにより、逆変換装置50が電動機3を駆動する回転速度が、制限情報に基づいて変更された速度基準に基づくものになり、機械的な共振による振動が生じないように電動機3を駆動することができる。
(第2の実施形態)
図5と図6を参照して、第2の実施形態について説明する。
第1の実施形態の電力変換装置2における制御部60の回転速度基準補正部62は、回転速度基準変更部626を備える。これに代えて、本実施形態の電力変換装置2における制御部60の回転速度基準補正部62Aは、回転速度基準変更部626Aを備える。以下、回転速度基準変更部626Aについて説明する。
図5と図6を参照して、第2の実施形態について説明する。
第1の実施形態の電力変換装置2における制御部60の回転速度基準補正部62は、回転速度基準変更部626を備える。これに代えて、本実施形態の電力変換装置2における制御部60の回転速度基準補正部62Aは、回転速度基準変更部626Aを備える。以下、回転速度基準変更部626Aについて説明する。
図5は、第2の実施形態の回転速度基準変更部626Aの構成図である。
回転速度基準変更部626Aは、前述の回転速度基準変更部626の速度切替制御器6264に代えて、速度切替制御器6265を備える。
回転速度基準変更部626Aは、前述の回転速度基準変更部626の速度切替制御器6264に代えて、速度切替制御器6265を備える。
速度切替制御器6265は、第1入力に供給される下限速度ωLLから第2入力に供給される上限速度ωULまでの制限範囲の値を飛び越えるような補正回転速度基準ωcor_refを生成するように構成されている。
速度切替制御器6265は、例えば、NOT演算器6265aと、NOT演算器6265bと、ラッチ6265cとを備える。NOT演算器6265aは、比較器6261の出力の論理を反転して出力する。NOT演算器6265bは、比較器6262の出力の論理を反転して出力する。ラッチ6265cは、セットリセット型のラッチである。セット入力には、NOT演算器6265aの出力が接続され、リセット入力にはNOT演算器6265bの出力が接続されている。ラッチ6265cの出力Qには、選択器6267の制御入力が接続されている。
選択器6267は、ラッチ6265cが出力Qから論理値1を出力する場合に、第1入力の下限速度ωLLを選択し、論理値0を出力する場合に、第2入力の上限速度ωULを選択する。
次に、図6を参照して、回転速度基準変更部626Aの動作について説明する。
図6は、第2の実施形態の回転速度基準変更部626Aについて説明するための図である。図6の上段側に示すグラフは、回転速度基準ω_ref(横軸)と、補正回転速度基準ωcor_ref(縦軸)との関係を示す。図6の下段側に、比較器6261の出力信号(COMP1)と、比較器6262の出力信号(COMP2)と、AND演算器6263の出力信号(AND)と、NOT演算器6265aの出力信号(/COMP1)と、NOT演算器6265bの出力信号(/COMP2)と、速度切替制御器6265内のラッチ6265cの出力信号(Q)の論理を示す。なお、ラッチ6265cの出力信号(Q)は、回転速度基準ω_refの値が上昇傾向にあるか下降傾向にあるかにより2通りの結果になる。
図6は、第2の実施形態の回転速度基準変更部626Aについて説明するための図である。図6の上段側に示すグラフは、回転速度基準ω_ref(横軸)と、補正回転速度基準ωcor_ref(縦軸)との関係を示す。図6の下段側に、比較器6261の出力信号(COMP1)と、比較器6262の出力信号(COMP2)と、AND演算器6263の出力信号(AND)と、NOT演算器6265aの出力信号(/COMP1)と、NOT演算器6265bの出力信号(/COMP2)と、速度切替制御器6265内のラッチ6265cの出力信号(Q)の論理を示す。なお、ラッチ6265cの出力信号(Q)は、回転速度基準ω_refの値が上昇傾向にあるか下降傾向にあるかにより2通りの結果になる。
回転速度基準ω_refが下限速度ωLLよりも低い領域FA2にある場合と、回転速度基準ω_refが上限速度ωULよりも高い領域FC2になる場合には、回転速度基準変更部626は、AND演算器6263の出力値に従い、補正回転速度基準ωcor_refとして、回転速度基準ω_refの値を出力する。上記を除く領域FB2の場合には、回転速度基準変更部626は、補正回転速度基準ωcor_refとして、回転速度基準ω_refとは異なる値を出力する。
例えば、回転速度基準ω_refが比較的低い領域FA2から領域FB2の上限値(上限速度ωUL)を超えるまでの期間は、ラッチ6265cは、論理値0を出力する。この期間であれば、ラッチ6265cが論理値0を出力するから、選択器6267は、第1入力の下限速度ωLLを選択する。一方で、回転速度基準ω_refが領域FB2の上限値を超えて領域FC2に入ると、比較器6261と、NOT演算器6265aは、それぞれが出力する論理値をそれぞれ反転する。これに伴い、ラッチ6265cは、出力を反転して論理値1を出力する。これにより、選択器6267は、第2入力の上限速度ωULを選択する。
これに対して、回転速度基準ω_refが比較的高い領域FC2から領域FB2の下限値(下限速度ωLL)を超えるまでの期間は、ラッチ6265cは、論理値1を出力する。この期間であれば、ラッチ6265cが論理値1を出力するから、選択器6267は、第2入力の上限速度ωULを選択する。一方で、回転速度基準ω_refが領域FB2の下限値を超えて領域FA2に入ると、比較器6261と、NOT演算器6265aは、それぞれ出力する論理値をそれぞれ反転する。これに伴い、ラッチ6265cは、出力を反転して論理値0を出力する。これにより、選択器6267は、第1入力の下限速度ωLLを選択する。
回転速度基準変更部626Aは、電動機3が共振しやすい回転数を含む領域FB2を挟んで領域FA2から領域FC2へ回転速度基準ω_refを変化させるとき、及び領域FC2から領域FA2へ回転速度基準ω_refを変化させるときの両方に、領域FB2に含まれる回転速度基準ω_refを出力しないように補正回転速度基準ωcor_refを出力するヒステリシスを有する。
実施形態によれば、領域FA2から領域FC2まで、回転速度基準ω_refが単調に上昇するように制御されても、回転速度基準変更部626は、ヒステリシスを設けた領域FB2にあたる回転速度基準ω_refの値を、補正回転速度基準ωcor_refに出力しない。これに代わり、回転速度基準変更部626は、回転速度基準ω_refの大きさに応じて下限速度ωLLと上限速度ωULの何れかを出力する。
上記の実施形態によれば、回転速度基準の制限範囲にヒステリシスを設けたことにより、この領域の範囲を避けた回転速度基準を用いて電動機3を制御することで、第1の実施形態と同様の効果を奏することができる。
(第3の実施形態)
図7と図8を参照して、第3の実施形態について説明する。
第1の実施形態では、領域FB1に、共振しやすい回転速度が含まれている事例について説明した。本実施形態では、電動機3の回転速度の変更範囲に、共振しやすい回転速度が含まれた領域が複数存在する場合に適用可能な事例について説明する。
図7と図8を参照して、第3の実施形態について説明する。
第1の実施形態では、領域FB1に、共振しやすい回転速度が含まれている事例について説明した。本実施形態では、電動機3の回転速度の変更範囲に、共振しやすい回転速度が含まれた領域が複数存在する場合に適用可能な事例について説明する。
図7は、第3の実施形態の回転速度基準変更処理のフローチャートである。
第1の実施形態の回転速度基準補正部62を回転速度基準補正部62Bに読み替える。
第1の実施形態の回転速度基準補正部62を回転速度基準補正部62Bに読み替える。
まず、回転速度基準補正部62Bは、回転速度基準ω_refによって規定される値が、周波数ジャンプリクエストフラグが立っている領域(共振検出領域と呼ぶ。)に含まれる値であるか否かを判定する。例えば、回転速度基準補正部62Bは、周波数成分データテーブル621tを参照して、回転速度基準ω_refの周波数ジャンプリクエストフラグが立っているか否かを判定する(S310)。
回転速度基準ω_refの周波数ジャンプリクエストフラグが立っていない場合には、回転速度基準補正部62Bは、回転速度基準ω_refの値を補正回転速度基準ωcor_refとして出力し(S314)、一連の処理を終える。
回転速度基準ω_refの周波数ジャンプリクエストフラグが立っている場合、つまり制限領域内の場合には、回転速度基準補正部62Bは、その制限領域の下限速度ωLLと上限速度ωULの両方を用いて、回転速度基準ω_refの値が、下限速度ωLLと上限速度ωULの平均値よりも大きいか否かを判定する(S320)。演算式の(ωLL+ωUL)/2は、下限速度ωLLと上限速度ωULの平均値を示す。
回転速度基準ω_refの値が、下限速度ωLLと上限速度ωULの平均値よりも大きくない場合には、回転速度基準補正部62Bは、下限速度ωLLの値を、補正回転速度基準ωcor_refとして出力して(S322)、一連の処理を終える。
回転速度基準ω_refの値が、下限速度ωLLと上限速度ωULの平均値よりも大きい場合には、回転速度基準補正部62Bは、上限速度ωULの値を、補正回転速度基準ωcor_refとして出力して(S324)、一連の処理を終える。
図8は、第3の実施形態の回転速度基準変更について説明するための図である。図8の上段側に示すグラフは、回転速度基準ω_ref(横軸)と、補正回転速度基準ωcor_ref(縦軸)との関係を示す。図8のグラフに示す回転速度基準ω_refと、補正回転速度基準ωcor_refとの関係は、前述の図4に示した通りである。
図8のグラフ内に、3つの制限領域が示されている。上記の3つの制限領域を、回転速度の低い方から順に1つ目、2つ目、3つ目の制限領域と呼ぶ。1つ目の制限領域は、下限速度ωLL1から上限速度ωUL1までの範囲である。2つ目の制限領域は、下限速度ωLL2から上限速度ωUL2までの範囲である。3つ目の制限領域は、下限速度ωLL3から上限速度ωUL3までの範囲である。3つの制限領域は、夫々の範囲が重なることはなく独立している。
例えば、回転速度基準ω_refの値を、1つ目の制限領域よりも低い値から3つ目の制限領域よりも高い値まで単調に増加させてもよく、上記の単調な増加の途中で単調な増加を中断してもよい。さらに、起点の値を1つ目の制限領域よりも低い値以外の任意の値にしてもよい。
また、上記とは逆に、回転速度基準ω_refの値を、3つ目の制限領域よりも高い値から1つ目の制限領域よりも低い値まで単調に減少させてもよく、上記の単調な減少の途中で単調な現象を中断してもよく、起点の値を3つ目の制限領域よりも高い値以外の任意の値にしてもよい。
実施形態によれば、回転速度基準補正部62Bは、回転速度基準ω_refの値を、制限領域ごとに規定された下限速度ωLLと上限速度ωULに変更することで、回転速度基準ω_refから補正回転速度基準ωcor_refに補正する。
上記の処理の手順によれば、第1の実施形態と同様の効果を奏することの他、共振しやすい回転速度が含まれた制限領域が複数存在する場合についても適用可能である。
(第4の実施形態)
図9と図10を参照して、第4の実施形態について説明する。
第2の実施形態では、領域FB2に、共振しやすい回転速度が含まれている事例について説明した。本実施形態では、電動機3の回転速度の変更範囲に、共振しやすい回転速度が含まれた領域が複数存在する場合に適用可能な事例について説明する。
図9と図10を参照して、第4の実施形態について説明する。
第2の実施形態では、領域FB2に、共振しやすい回転速度が含まれている事例について説明した。本実施形態では、電動機3の回転速度の変更範囲に、共振しやすい回転速度が含まれた領域が複数存在する場合に適用可能な事例について説明する。
図9は、第4の実施形態の回転速度基準変更処理のフローチャートである。
第1の実施形態の回転速度基準補正部62を回転速度基準補正部62Cに読み替える。
第1の実施形態の回転速度基準補正部62を回転速度基準補正部62Cに読み替える。
以下の処理に先立って、回転速度ω_holdなどの変数は、初期化されている。回転速度ω_holdは、所定の条件を満たす場合に、現時点の回転速度基準ω_refを保持しておいて、後段の処理で利用するための変数であり、例えば記憶部621に格納されている。
まず、回転速度基準補正部62Cは、回転速度基準ω_refの値が、周波数ジャンプリクエストフラグが立っている領域(共振検出領域と呼ぶ。)に含まれる値であるか否かを判定する。例えば、回転速度基準補正部62Cは、周波数成分データテーブル621tを参照して、回転速度基準ω_refの値の周波数ジャンプリクエストフラグが立っているか否かを判定する(S410)。
回転速度基準ω_refの値に対応する周波数ジャンプリクエストフラグが立っていない場合には、回転速度基準補正部62Cは、回転速度ω_holdの値を回転速度基準ω_refの値に書き換える(S412)。これにより、記憶部621における回転速度ω_holdの値が、現在の制御サイクルにおける回転速度基準ω_refで更新され、次回以降の処理サイクルにおいて利用される。
次に、回転速度基準補正部62Cは、回転速度基準ω_refの値を補正回転速度基準ωcor_refとして出力し(S414)、一連の処理を終える。
回転速度基準ω_refの値に対応する周波数ジャンプリクエストフラグが立っている場合には、回転速度基準補正部62Cは、回転速度ω_holdの値を補正回転速度基準ωcor_refとして出力する(S416)。上記の場合、回転速度ω_holdの値を更新させることなく、一連の処理を終える。
上記の処理の手順によれば、第2の実施形態と同様の効果を奏することの他、共振しやすい回転速度が含まれた領域が複数存在する場合についても適用可能である。
図10は、第4の実施形態の回転速度基準変更について説明するための図である。図10の上段側に示すグラフは、回転速度基準ω_ref(横軸)と、補正回転速度基準ωcor_ref(縦軸)との関係を示す。図10のグラフ内に、図8のグラフと同様に、3つの制限領域が示されている。図10のグラフに示す回転速度基準ω_refと、補正回転速度基準ωcor_refとの関係は、前述の図6に示した通りである。
(第5の実施形態)
図11Aと図11Bと図11Cとを参照して、第5の実施形態について説明する。
第1の実施形態では、回転速度基準補正部62が、周波数成分データテーブル621tを生成する事例について説明した。本実施形態では、回転速度基準補正部62Aが、周波数成分データテーブル621tに関するデータTblを取得する事例について説明する。
図11Aと図11Bと図11Cとを参照して、第5の実施形態について説明する。
第1の実施形態では、回転速度基準補正部62が、周波数成分データテーブル621tを生成する事例について説明した。本実施形態では、回転速度基準補正部62Aが、周波数成分データテーブル621tに関するデータTblを取得する事例について説明する。
図11Aは、第5の実施形態の電動機ドライブシステムの構成図である。図11Bは、第5の実施形態の検出電流処理部の構成図である。図11Cは、第5の実施形態の回転速度基準補正部の構成図である。
電動機ドライブシステム1の制御部60Dは、電動機ドライブシステム1の制御部60の回転速度基準補正部62と、検出電流処理部65とに代えて、回転速度基準補正部62Dと、検出電流処理部65Dとを備える。
例えば、検出電流処理部65Dは、周波数成分データテーブル621tに関するデータTblを生成して、回転速度基準補正部62DにデータTblを送信する。回転速度基準補正部62Dは、検出電流処理部65から電流値I_fbkの供給を受けることに代えて、検出電流処理部65DからデータTblを受信して、このデータTblを周波数成分データテーブル621tのデータとして利用して回転速度基準補正処理を実施する。
図11Bに示すように、検出電流処理部65Dは、例えば、記憶部651と、電流値取得部652と、高速フーリエ変換部653と、高次成分抽出部654と、判定部655と、フラグデータ生成制御部657と、テーブルデータ送信部658と、検出電流変換部659とを備える。
記憶部651は、記憶部621と同様に、電流値I_fbkの電流検出値データ、スペクトラムデータ、周波数成分データテーブル651t、回転速度基準補正処理のプログラムなどを格納し、さらに検出電流処理のプログラムなどを格納する。例えば、周波数成分データテーブル651tは、前述の周波数成分データテーブル621t(図2参照。)と同等の構造を有する。
検出電流処理部65Dにおける電流値取得部652と、高速フーリエ変換部653と、高次成分抽出部654と、判定部655と、フラグデータ生成制御部657は、前述の回転速度基準補正部62の電流値取得部622と、高速フーリエ変換部623と、高次成分抽出部624と、判定部625と、フラグデータ生成制御部627とに対応し、記憶部651を用いて、回転速度基準補正部62の場合と同等の処理を実施する。
検出電流変換部659は、電流検出器70によって検出された負荷電流に基づいた、電流値Iuvw_fbkと電流値I_fbkとを出力する。
電流値取得部652と、高速フーリエ変換部653と、高次成分抽出部654と、判定部655と、フラグデータ生成制御部657は、前述の電流値取得部622、高速フーリエ変換部623と、高次成分抽出部624と、判定部625と、フラグデータ生成制御部627のように連携して機能する。
例えば、電流値取得部652は、検出電流変換部659が出力する電流値I_fbkを取得する。電流値取得部652と、高速フーリエ変換部653と、高次成分抽出部654と、判定部655とが、それぞれの処理を実施して、その結果、フラグデータ生成制御部657は、周波数成分データテーブル651tに関するデータを生成し、生成したデータを記憶部651に格納させる。
上記によれば、周波数成分データテーブル651tに関するデータは、検出電流処理部65Dにおいて生成される。テーブルデータ送信部658は、周波数成分データテーブル651tに格納されたデータTblを読みだして、送信する。
図11Cに示すように、回転速度基準補正部62Dは、例えば、回転速度基準補正部62の高速フーリエ変換部623と、高次成分抽出部624と、判定部625と、フラグデータ生成制御部627とを備えずに、記憶部621に代わる記憶部621Dと、電流値取得部622に代わるテーブルデータ取得部622Dと、回転速度基準変更部626とを備える。
回転速度基準補正部62Dは、例えば、記憶部621に代わる記憶部621Dと、電流値取得部622に代わるテーブルデータ取得部622Dと、回転速度基準変更部626とを備える。回転速度基準補正部62Dは、回転速度基準補正部62とは異なり高速フーリエ変換部623と、高次成分抽出部624と、判定部625と、フラグデータ生成制御部627とを備えていなくてよい。
記憶部621Dは、少なくとも周波数成分データテーブル621tと、プログラムとを格納する。プログラムには、テーブルデータ取得部622Dと、回転速度基準変更部626とを機能させるためのプログラムなどが含まれる。
テーブルデータ取得部622Dは、テーブルデータ送信部658から送信されたデータTblを取得して、記憶部621Dの周波数成分データテーブル621tに追加する。
回転速度基準変更部626は、周波数成分データテーブル621tのデータに基づいて、周波数ジャンプリクエストフラグが立っている範囲を避けるように、電動機3の回転速度基準を調整することで、電動機3に共振が生じないように制御するとよい。
なお、本実施形態では、第1の実施形態の相違点を中心に説明した。その他の点については、第1の実施形態の回転速度基準補正部62を回転速度基準補正部62Dに、検出電流処理部65を検出電流処理部65Dにそれぞれ読み替えるとよい。
上記の実施形態によれば、検出電流処理部65Dは、前述の「第1の段階」の処理を実施して、制限情報としての周波数ジャンプリクエストフラグを生成する。回転速度基準変更部626は、制限情報としての周波数ジャンプリクエストフラグを用いて、前述の「第2の段階」の処理を実行する。より具体的には、回転速度基準変更部626は、制限情報としての周波数ジャンプリクエストフラグを用いて回転速度基準ω_refを補正した補正回転速度基準ωcor_refを生成する。このように、「第1の段階」の処理を実施する主体と、「第2の段階」の処理を実施する主体を分けることができる。換言すれば、検出電流処理部65Dに係るCPU650が、前述の「第1の段階」の処理を実施して、回転速度基準補正部62Dに係るCPU620が、前述の「第2の段階」の処理を実施するように構成することができる。
以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、実施形態の電力変換装置2は、逆変換装置50と、電流検出器70と、高速フーリエ変換部623と、記憶部621と、判定部625と、回転速度基準変更部626と、速度制御部64とを備える。逆変換装置50は、スイッチング素子50Sをスイッチングさせることにより直流電力を交流電力に変換し、その交流電力を電動機3に供給する。電流検出器70は、逆変換装置50から電動機3の巻線に流れる負荷電流を検出する。高速フーリエ変換部623は、検出された負荷電流の交流の基本波を基準に規定される周波数成分を算出する。記憶部621は、電動機3の回転速度を指定する回転速度基準のなかから特定の回転速度の回転速度基準を除くための制限情報を記憶する。判定部625は、負荷電流の周波数成分のなかで、所定値を超える大きさの信号成分が検出された周波数を判定する。判定後に、判定部625は、上記の信号成分が検出された周波数に対応する回転速度の回転速度基準を除くための制限情報を、判定の結果に基づいて生成する。判定部625は、生成した制限情報を前記記憶部に記憶させる。回転速度基準変更部626は、記憶された制限情報に基づいて、信号成分が検出された周波数の機械的な共振を避けるように、電動機3の回転速度基準を変更する。速度制御部は、前記逆変換装置を制御して、前記変更された回転速度基準に基づいた回転速度で前記電動機を駆動させる。これにより、機械的な共振による振動が生じないように電動機3を駆動することができる。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、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。これら実施形態は、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。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、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ものである。
例えば、上記の実施形態では、制限範囲の下限速度ωLLと上限速度ωULの少なくとも何れかを用いる事例について説明したが、上記の制限範囲よりも広く範囲を定めたときの第2の下限速度ωLLWと第2の上限速度ωULWを、上記の下限速度ωLLと上限速度ωULに代えて用いてもよい。この際、第2の下限速度ωLLWは、下限速度ωLLの比較的近傍でより小さな値にして、第2の上限速度ωULWは、上限速度ωULの比較的近傍でより大きな値にするとよい。
例えば、機械系の共振点(共振周波数)を、負荷電流に基づいて決定することに代えて又は加えて、機械的に検出してもよい。共振周波数を機械的に検出する場合には、電動機3、機械負荷4、及び電動機3と機械負荷4が配置される基礎の何れかに振動センサを配置して、その振動センサの出力信号が示す振動の大きさに基づいて決定してもよい。
1、1A…電動機ドライブシステム、2…電力変換装置、3…電動機、4…機械負荷、50逆変換装置、60、60D…制御部、61…回転速度基準生成部、62、62A、62B、62C、62D…回転速度基準補正部、64…速度制御部、65、65D…検出電流処理部、69…PWMコントローラ、70電流検出器、621、621D、651…記憶部、622、652…電流値取得部、623、653…高速フーリエ変換部(周波数解析処理部)、624、654…高次成分抽出部、625、655…判定部、626…回転速度基準変更部、627、657…フラグデータ生成制御部、658…テーブルデータ送信部、659…検出電流変換部、621t、651t…周波数成分データテーブル
Claims (8)
- スイッチング素子をスイッチングさせることにより直流電力を交流電力に変換し、前記交流電力を電動機に供給する逆変換装置と、
前記逆変換装置から前記電動機の巻線に流れる負荷電流を検出する電流検出器と、
前記検出された負荷電流の交流の基本波を基準に規定される周波数成分を算出する周波数解析処理部と、
前記電動機の回転速度を指定する速度基準のなかから特定の回転速度の回転速度基準を除くための制限情報を記憶する記憶部と、
前記負荷電流の周波数成分のなかで、所定値を超える大きさの信号成分が検出された周波数を判定し、前記判定した後に、前記信号成分が検出された周波数に対応する回転速度の回転速度基準を除くための制限情報を前記判定の結果に基づいて生成し、前記生成した制限情報を前記記憶部に記憶させる判定部と、
前記記憶された制限情報に基づいて、前記信号成分が検出された周波数の機械的な共振を避けるように、前記電動機の回転速度基準を変更する速度基準変更部と、
前記変更された速度基準を用いて前記逆変換装置の回転速度を制御して、前記制御による回転速度で前記電動機を駆動させる速度制御部と
を備える電力変換装置。 - 前記周波数解析処理部は、
高速フーリエ変換処理を用いて、前記検出された負荷電流の交流の基本波を基準に規定される周波数成分を算出する、
請求項1に記載の電力変換装置。 - スペクトラムから、回転速度基準ω_refの各値を用いて、回転速度基準ω_refの各値の整数次の高調波成分をそれぞれ抽出する抽出部を備え、
前記周波数解析処理部は、
前記負荷電流のスペクトラムを生成して、
前記抽出部は、
前記交流の基本周波数の整数次の高調波成分の周波数に対応する前記負荷電流の周波数成分をそれぞれ算出し、前記整数次の高調波成分の周波数に対応する前記負荷電流の周波数成分を出力する、
請求項1に記載の電力変換装置。 - スペクトラムから、回転速度基準ω_refの各値を用いて、回転速度基準ω_refの各値の整数次の高調波成分をそれぞれ抽出する抽出部を備え、
前記周波数解析処理部は、
前記負荷電流のスペクトラムを生成して、
前記抽出部は、
前記交流の基本周波数の奇数次の高調波成分の周波数に対応する前記負荷電流の周波数成分をそれぞれ算出し、前記奇数次の高調波成分の周波数に対応する前記負荷電流の周波数成分を出力する、
請求項1に記載の電力変換装置。 - 前記速度基準変更部は、
前記信号成分が検出された周波数に対する第1回転速度が前記電動機の回転速度として指定された場合、前記記憶された制限情報に基づいて、前記第1回転速度を、前記第1回転速度の比較的近傍の回転速度のなかで前記信号成分が検出されなかった周波数に対する第2回転速度に前記電動機の回転速度基準を変更する、
請求項1に記載の電力変換装置。 - 前記速度基準変更部は、
前記信号成分が検出された周波数に対する第1回転速度が前記電動機の回転速度として指定された場合、前記記憶された制限情報に基づいて、前記第1回転速度を、前記第1回転速度の比較的近傍の回転速度のなかで前記信号成分が検出されなかった周波数に対する第2回転速度の下限値と上限値の何れかに前記電動機の回転速度基準を変更する、
請求項1に記載の電力変換装置。 - 前記速度基準変更部は、
前記下限値と前記上限値の何れかに切り替える場合、前記下限値と前記上限値の間の回転速度で切り替える、
請求項6に記載の電力変換装置。 - 電動機と、
スイッチング素子をスイッチングさせることにより直流電力を交流電力に変換し、前記交流電力を前記電動機に供給する逆変換装置と、
前記逆変換装置から前記電動機の巻線に流れる負荷電流を検出する電流検出器と、
前記検出された負荷電流の交流の基本波を基準に規定される周波数成分を算出する周波数解析処理部と、
前記電動機の回転速度を指定する速度基準のなかから特定の回転速度の回転速度基準を除くための制限情報を記憶する記憶部と、
前記負荷電流の周波数成分のなかで、所定値を超える大きさの信号成分が検出された周波数を判定し、前記判定した後に、前記信号成分が検出された周波数に対応する回転速度の回転速度基準を除くための制限情報を前記判定の結果に基づいて生成し、前記生成した制限情報を前記記憶部に記憶させる判定部と、
前記記憶された制限情報に基づいて、前記信号成分が検出された周波数の機械的な共振を避けるように、前記電動機の回転速度基準を変更する速度基準変更部と、
前記変更された速度基準を用いて前記逆変換装置の回転速度を制御して、前記制御による回転速度で前記電動機を駆動させるように前記逆変換装置を制御する制御器と
を備える電動機ドライブシステム。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2021543613A JP7154425B2 (ja) | 2019-09-02 | 2019-09-02 | 電力変換装置及び電動機ドライブシステム |
CN201980098634.6A CN114128129B (zh) | 2019-09-02 | 2019-09-02 | 电力转换装置及电动机驱动*** |
US17/637,679 US11716044B2 (en) | 2019-09-02 | 2019-09-02 | Power conversion device and electric motor drive system |
PCT/JP2019/034339 WO2021044457A1 (ja) | 2019-09-02 | 2019-09-02 | 電力変換装置及び電動機ドライブシステム |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PCT/JP2019/034339 WO2021044457A1 (ja) | 2019-09-02 | 2019-09-02 | 電力変換装置及び電動機ドライブシステム |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
WO2021044457A1 true WO2021044457A1 (ja) | 2021-03-11 |
Family
ID=74852305
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
PCT/JP2019/034339 WO2021044457A1 (ja) | 2019-09-02 | 2019-09-02 | 電力変換装置及び電動機ドライブシステム |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US11716044B2 (ja) |
JP (1) | JP7154425B2 (ja) |
CN (1) | CN114128129B (ja) |
WO (1) | WO2021044457A1 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2605538B (en) * | 2020-03-23 | 2024-06-26 | Hdt Bio Corp | Compositions and methods for delivery of RNA |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2018042895A1 (ja) * | 2016-09-05 | 2018-03-08 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | 回転電動機の制御方法および制御装置、並びに回転電動機駆動システム |
JP2019068666A (ja) * | 2017-10-03 | 2019-04-25 | 東芝三菱電機産業システム株式会社 | 軸ねじり振動抑制制御装置 |
Family Cites Families (19)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4227138A (en) * | 1978-04-10 | 1980-10-07 | General Electric Company | Reversible variable frequency oscillator for smooth reversing of AC motor drives |
JPS59173491U (ja) * | 1983-05-06 | 1984-11-20 | 株式会社東芝 | 電動機の速度制御装置 |
JP2695366B2 (ja) * | 1993-05-14 | 1997-12-24 | 川崎製鉄株式会社 | 低速回転機械の異常診断方法 |
TW561682B (en) * | 2001-11-09 | 2003-11-11 | Delta Electronics Inc | Motor control device and method |
CN1387313A (zh) * | 2002-05-28 | 2002-12-25 | 王振民 | 变频交流感应电动机谐波利用方案 |
US7659684B2 (en) * | 2007-04-23 | 2010-02-09 | Gm Global Technology Operations, Inc. | Method and system for operating a motor to avoid selected pulse ratio values |
US7952308B2 (en) * | 2008-04-04 | 2011-05-31 | GM Global Technology Operations LLC | Method and apparatus for torque ripple reduction |
JP2009303288A (ja) | 2008-06-10 | 2009-12-24 | Toyota Motor Corp | インバータ制御装置 |
EP2305538B1 (en) * | 2008-07-30 | 2014-07-23 | Mitsubishi Electric Corporation | Motor-driven power steering control device |
WO2011113023A1 (en) * | 2010-03-12 | 2011-09-15 | Franklin Electric Company, Inc. | Variable speed drive system |
JP5522476B2 (ja) * | 2010-12-10 | 2014-06-18 | アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 | 制御装置 |
JP6032143B2 (ja) * | 2013-07-12 | 2016-11-24 | 株式会社デンソー | 回転機の制御装置 |
JP6323899B2 (ja) | 2013-10-17 | 2018-05-16 | 資生ケミカル株式会社 | ケラチン繊維の染色方法及びケラチン繊維用染色剤 |
DE112014007062T5 (de) * | 2014-10-15 | 2017-06-29 | Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial Systems Corporation | Antriebs- und steuerungsvorrichtung für mehrwicklungsmotor |
JP6464726B2 (ja) * | 2014-12-22 | 2019-02-06 | 株式会社デンソー | 車両用電動シートシステムの制御装置 |
US9698722B2 (en) * | 2015-06-19 | 2017-07-04 | Deere & Company | Method and inverter with thermal management for controlling an electric machine |
JP6569583B2 (ja) * | 2016-04-12 | 2019-09-04 | 株式会社デンソー | 交流電動機の制御装置 |
CN205725545U (zh) * | 2016-04-29 | 2016-11-23 | 洛阳理工学院 | 一种感应电动机反馈型间接矢量控制*** |
JP6542304B2 (ja) * | 2017-08-10 | 2019-07-10 | 本田技研工業株式会社 | 回転電機の制御装置及び制御方法 |
-
2019
- 2019-09-02 US US17/637,679 patent/US11716044B2/en active Active
- 2019-09-02 CN CN201980098634.6A patent/CN114128129B/zh active Active
- 2019-09-02 WO PCT/JP2019/034339 patent/WO2021044457A1/ja active Application Filing
- 2019-09-02 JP JP2021543613A patent/JP7154425B2/ja active Active
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2018042895A1 (ja) * | 2016-09-05 | 2018-03-08 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | 回転電動機の制御方法および制御装置、並びに回転電動機駆動システム |
JP2019068666A (ja) * | 2017-10-03 | 2019-04-25 | 東芝三菱電機産業システム株式会社 | 軸ねじり振動抑制制御装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN114128129A (zh) | 2022-03-01 |
CN114128129B (zh) | 2024-04-09 |
US11716044B2 (en) | 2023-08-01 |
JPWO2021044457A1 (ja) | 2021-03-11 |
US20220286076A1 (en) | 2022-09-08 |
JP7154425B2 (ja) | 2022-10-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7589486B2 (en) | Control system for multiphase rotary electric machines | |
JP4715576B2 (ja) | 電動駆動制御装置及び電動駆動制御方法 | |
JP6516857B2 (ja) | 交流回転機の制御装置及びそれを備えた電動パワーステアリング装置 | |
JP2012120360A (ja) | 回転機の制御装置 | |
JP6173520B1 (ja) | 回転電機の制御装置 | |
JP6316481B1 (ja) | 電動機の制御装置 | |
US9692340B2 (en) | Variable torque angle for electric motor | |
US11646640B2 (en) | Controller for AC rotating electric machine | |
CN111969910A (zh) | 控制电机的方法及装置、电子设备、计算机可读介质 | |
JP5576039B2 (ja) | 同期電動機制御装置 | |
JP2013090401A (ja) | 回転電機制御システム | |
CN113422564A (zh) | 交流旋转机控制装置 | |
WO2021044457A1 (ja) | 電力変換装置及び電動機ドライブシステム | |
JP6293401B2 (ja) | 空気調和機のモータ制御装置及び空気調和機 | |
JP2010063221A (ja) | モータ制御装置 | |
JP6400231B2 (ja) | 回転電機の制御装置 | |
JP6459878B2 (ja) | 回転電機の制御装置 | |
JP2010130844A (ja) | 圧縮機モータの駆動装置及びインバータの制御方法 | |
WO2017154185A1 (ja) | 脱調検出装置及び脱調検出方法 | |
US9692337B2 (en) | Method for controlling a synchronous reluctance electric motor | |
JP2012253943A (ja) | 回転機の制御装置 | |
JP2013090400A (ja) | 回転電機制御システム | |
JP7354962B2 (ja) | インバータの制御装置、プログラム | |
JP5733192B2 (ja) | 回転機の制御装置 | |
JP7188265B2 (ja) | 回転電機の制御装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 19943858 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
ENP | Entry into the national phase |
Ref document number: 2021543613 Country of ref document: JP Kind code of ref document: A |
|
NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 19943858 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |