JP4843938B2 - Power converter control method - Google Patents
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Description
本発明は、電力変換装置の制御方法に関する。 The present invention relates to a method for controlling a power converter.
従来技術として燃料電池を主電源として高効率にモータを駆動する構成が、特開2002−118981号公報(特許文献1を参照されたい。)に示されている。この例では、図1に示すようにバッテリーがDCDCコンバータを介して燃料電池と並列に接続されており、DCDCコンバータの出力電圧を制御することで、電源の出力効率を改善することを狙っている。また、DCDCコンバータを不要にした技術として、本願発明者らは先願(出願番号2004-200545号)において、DCDCコンバータを介さずに、燃料電池とバッテリーの組み合わせに限らず、複数の電源電力を利用・配分し、全体の体積・損失を低減可能な電力変換器の制御方法を開発している。
しかしながら、最初に挙げた例の構成においては、DCDCコンバータを使っているため、電源と電力変換装置、モータを全て含めたシステム全体の体積が大きくなるとともに、バッテリーを充放電するためにはDCDCコンバータを通過するために損失が発生する。そこで本発明は、DCDCコンバータを介さずに、燃料電池とバッテリーの組み合わせに限らず、複数の電源電力を利用・配分し、全体の体積・損失を低減可能な電力変換器の制御方法を提供することを目的とする。 However, in the configuration of the first example, since the DCDC converter is used, the volume of the entire system including the power source, the power conversion device, and the motor is increased, and the DCDC converter is used for charging and discharging the battery. Loss occurs due to passing through. Therefore, the present invention provides a method of controlling a power converter that can reduce and reduce the overall volume and loss by using and distributing a plurality of power sources without using a DCDC converter, and not limited to a combination of a fuel cell and a battery. For the purpose.
また、次に挙げた先願(出願番号2004-200545号)においては、その実施例では、モータなどの負荷から電源正極への電流経路に設けられた半導体スイッチをオン・オフさせるため、負荷から電源正極への経路を共にオフさせることも可能である。このように共にオフする場合に、モータのインダクタンスと電流の微分値によって端子に電圧が発生するため、半導体スイッチはこの電圧も想定した耐圧のものを使用せざるを得なくなる。そこで、本発明は、モータから直流電源の方向へ流れる経路を半導体スイッチのオン・オフ制御によって常に確保し、端子に発生する電圧を抑え、半導体スイッチのコスト低減を図ることを目的とする。 In the prior application (Application No. 2004-200545) listed below, in the embodiment, the semiconductor switch provided in the current path from the load such as a motor to the positive electrode of the power source is turned on / off. It is also possible to turn off the path to the power supply positive electrode. When both are turned off in this way, a voltage is generated at the terminal due to the differential value of the inductance and current of the motor, so that the semiconductor switch must use a voltage with which this voltage is also assumed. Therefore, an object of the present invention is to always secure a path from a motor to a DC power source by on / off control of a semiconductor switch, to suppress a voltage generated at a terminal, and to reduce the cost of the semiconductor switch.
上述した諸課題を解決すべく、第1の発明による電力変換装置の制御方法は、
複数の直流電源のそれぞれから多相交流モータへの導通を断接し、複数の直流電源のそれぞれの出力電圧から電圧パルスを生成・合成することで駆動電圧を生成し前記多相交流モータを駆動する第1スイッチ群と、前記多相交流モータを含む負荷から前記複数の直流電源のそれぞれへの導通を断接する第2スイッチ群と、を各相ごとに有する電力変換装置の制御方法であって、
各相において常に少なくとも1つの前記第2スイッチ群が導通状態となるようにし、前記多相交流モータを含む負荷から少なくとも一つの直流電源への電流経路を各相で確保する経路確保ステップ、
を含むことを特徴とする。
In order to solve the above-described problems, a method for controlling a power conversion device according to the first invention includes:
The continuity from each of the plurality of DC power supplies to the multiphase AC motor is disconnected and the voltage pulses are generated and synthesized from the output voltages of the plurality of DC power supplies to generate a drive voltage to drive the multiphase AC motor. A control method for a power conversion device having, for each phase, a first switch group and a second switch group for connecting and disconnecting conduction from a load including the multiphase AC motor to each of the plurality of DC power sources ,
A path securing step in which at least one second switch group is always in a conductive state in each phase, and a current path from a load including the multiphase AC motor to at least one DC power source is secured in each phase;
It is characterized by including.
また、第2の発明による電力変換装置の制御方法は、
前記経路確保ステップは、各相のモータ電圧指令値、あるいは生成されたパルスの指令信号の少なくとも1つに基づいて前記第2スイッチを制御することを特徴とする。
The control method of the power converter according to the second invention is
In the path securing step, the second switch is controlled based on at least one of a motor voltage command value of each phase or a command signal of a generated pulse .
さらにまた、第3の発明による電力変換装置の制御方法は、
前記経路確保ステップは、各相のモータの電圧指令値の制限値を算出し、制限された前記各相の電圧指令値に基づいて前記第2スイッチを制御することを特徴とする。
Furthermore, the control method of the power converter according to the third invention is
The path securing step calculates a limit value of a voltage command value of each phase motor, and controls the second switch based on the limited voltage command value of each phase .
さらにまた、第4の発明による電力変換装置の制御方法は、
前記経路確保ステップは、前記第2スイッチ群の全ての駆動信号に基づいて、前記第2スイッチ群が各相毎に全てオフであった場合に、各相における前記第2スイッチ群の少なくとも1つをオンすることを特徴とする。
Furthermore, the control method of the power conversion device according to the fourth invention is:
The path securing step includes at least one of the second switch groups in each phase when the second switch group is all off for each phase based on all drive signals of the second switch group. Is turned on .
さらにまた、第5の発明による電力変換装置の制御方法は、
各相における前記第1スイッチ群及び第2スイッチ群に対し電位の異なる極間経路の短絡を防止したスイッチ駆動パルス指令信号を生成する短絡防止スイッチ駆動パルス生成ステップと、
各相における前記第2スイッチ群に対し同極性の極間短絡を許可したスイッチ駆動パルス指令信号を生成する短絡許可スイッチ駆動パルス生成ステップと、を有し、
前記経路確保ステップは、前記第1スイッチ群に対して前記短絡を防止したスイッチ駆動パルス指令信号を出力すると共に、前記第2スイッチ群に対して前記同極性の極間短絡を許可したスイッチ駆動パルス指令信号を選択し出力する信号出力ステップを含むことを特徴とする。
Furthermore, the control method of the power converter according to the fifth invention is:
A short-circuit prevention switch drive pulse generation step for generating a switch drive pulse command signal that prevents a short circuit of the inter-electrode paths having different potentials with respect to the first switch group and the second switch group in each phase;
A short-circuit permission switch drive pulse generating step for generating a switch drive pulse command signal that permits short-circuit between the same polarity for the second switch group in each phase, and
The path securing step outputs a switch drive pulse command signal that prevents the short circuit to the first switch group, and also allows a switch drive pulse that permits the second switch group to be short-circuited between the same polarities. And a signal output step of selecting and outputting the command signal .
さらにまた、第6の発明による電力変換装置の制御方法は、
各相における前記第1スイッチ群及び第2スイッチ群に対し電位の異なる極間経路の短絡を防止したスイッチ駆動パルス指令信号を生成する短絡防止スイッチ駆動パルス生成ステップと、
前記第2スイッチ群に対する前記短絡を防止したスイッチ駆動パルス指令信号の全てから、前記第2スイッチ群が各相毎に全てオフであることを判断する判断ステップと、を有し、
前記経路確保ステップは、前記判断ステップで各相毎に、前記第2スイッチ群が全てオフであると判断されたときに、各相における前記第2スイッチ群のうち少なくとも1つをオンさせるスイッチ操作ステップを含む、
ことを特徴とする。
Furthermore, the control method of the power conversion device according to the sixth invention is:
A short-circuit prevention switch drive pulse generation step for generating a switch drive pulse command signal that prevents a short circuit of the inter-electrode paths having different potentials with respect to the first switch group and the second switch group in each phase;
A determination step of determining that the second switch group is all off for each phase from all of the switch drive pulse command signals that prevent the short circuit with respect to the second switch group, and
The path securing step is a switch operation that turns on at least one of the second switch groups in each phase when it is determined in the determining step that the second switch group is all off for each phase. Including steps ,
It is characterized by that.
さらにまた、第7の発明による電力変換装置の制御方法は、
前記経路確保ステップが、
前記複数の直流電源の電圧値の大小比較に基づいて、前記多相交流モータを含む負荷から電圧の大きい直流電源への経路に設けられた第2スイッチを導通状態にする、
ことを特徴とする。
Furthermore, the control method of the power conversion device according to the seventh invention is:
The route securing step includes
Based on the magnitude comparison of the voltage values of the plurality of DC power supplies, the second switch provided in the path from the load including the multiphase AC motor to the DC power supply having a large voltage is made conductive .
It is characterized by that.
さらにまた、第8の発明による電力変換装置の制御方法は、
二つの直流電源をそなえ、前記二つの直流電源のうちの第一の直流電源の負極と、第二の直流電源の負極を接続し、これら直流電源のそれぞれの出力電圧からパルスを生成・合成することで駆動電圧を生成し交流モータを駆動する電力変換装置の制御方法であって、
第一の直流電源の正極から第二の直流電源の正極へ導通する経路における、第一の直流電源の正極と前記電力変換装置の出力端子との間のスイッチと、前記電力変換装置の出力端子と第二の直流電源の正極との間のスイッチとの組がともにオフする所定の時間を経過した後に、前記スイッチの組のいずれかをオフからオンへ切り換える第一の短絡防止時間生成ステップと、
第一の直流電源の正極から第二の直流電源の正極へ導通する経路における、第一の直流電源の正極と前記電力変換装置の出力端子との間のスイッチと、前記電力変換装置の出力端子と第二の直流電源の正極との間のスイッチとの組がともにオンする所定の時間を経過した後に、前記スイッチの組のいずれかをオンからオフへ切り換える第一の経路確保時間生成ステップと、
第二の直流電源の正極から第一の直流電源の正極へ導通する経路における、第二の直流電源の正極と前記電力変換装置の出力端子と間のスイッチと、前記電力変換装置の出力端子と第一の直流電源の正極との間のスイッチの組がともにオフする所定の時間を経過した後に、前記スイッチの組のいずれかをオフからオンへ切り換える第二の短絡防止時間生成ステップと、
第二の直流電源の正極から第一の直流電源の正極へ導通する経路における、第二の直流電源の正極と前記電力変換装置の出力端子との間のスイッチと、前記電力変換装置の出力端子と第一の直流電源の正極との間のスイッチの組がともにオンする所定の時間を経過した後に、前記スイッチの組のいずれかをオンからオフへ切り換える第二の経路確保時間生成ステップと、
第一の直流電源の正極電位が第二の直流電源の正極電位よりも大きい際に、第一の短絡防止時間生成ステップと第二の経路確保ステップとによるパルス生成を選択して出力するよう制御し、第一の直流電源の正極電位が第二の直流電源の正極電位よりも小さい際に、第一の経路確保時間生成ステップと第二の短絡防止時間生成ステップによるパルス生成を選択して出力するよう制御する信号出力ステップと、
前記電力変換装置の出力端子と負極との間のスイッチのオンパルスを、第一の短絡防止時間生成ステップと第二の短絡防止時間生成ステップによるパルス生成の結果を用いて、前記電力変換装置の出力端子と前記第二の直流電源の正極との間のスイッチと、前記電力変換装置の出力端子と前記第一の直流電源の正極との間のスイッチとが共にオンのときに生成するよう制御する制御ステップと、
を含むことを特徴とする。
Furthermore, the control method of the power converter according to the eighth invention is:
Two DC power supplies are provided, and the negative electrode of the first DC power supply and the negative electrode of the second DC power supply of the two DC power supplies are connected, and pulses are generated and synthesized from the output voltages of these DC power supplies. A control method for a power conversion device that generates a drive voltage to drive an AC motor,
In the path of conduction from the positive electrode of the first DC power source to a second DC power supply positive electrode, a switch between the output terminals of the power converter to the positive pole of the first DC power source, an output terminal of said power converter And a first short-circuit prevention time generating step of switching any of the switch sets from OFF to ON after a predetermined time when both of the switches between the switch and the positive electrode of the second DC power supply are turned off. ,
In the path of conduction from the positive electrode of the first DC power source to a second DC power supply positive electrode, a switch between the output terminals of the power converter to the positive pole of the first DC power source, an output terminal of said power converter A first path securing time generation step of switching any one of the switch sets from on to off after a predetermined time when both of the switches between the switch and the positive electrode of the second DC power source are on. ,
In the path of conduction from the positive electrode of the second DC power supply to the first DC power supply positive electrode, a switch between the output terminal of the second positive electrode and the power converter of a DC power source, an output terminal of said power converter A second short-circuit prevention time generating step of switching any of the switch sets from OFF to ON after a predetermined time when both sets of switches between the positive electrode of the first DC power supply and the switch are turned off;
In the path of conduction from the positive electrode of the second DC power supply to the first DC power supply positive electrode, a switch between the output terminal of the positive electrode and the power conversion device of the second DC power source, an output terminal of said power converter A second path securing time generation step of switching any of the switch sets from on to off after a predetermined time when both of the switch sets between the positive electrode of the first DC power source and the first set have passed.
When the positive potential of the first DC power supply is greater than the positive potential of the second DC power supply, control is performed so that the pulse generation by the first short-circuit prevention time generation step and the second path securing step is selected and output. When the positive potential of the first DC power supply is smaller than the positive potential of the second DC power supply, the pulse generation by the first path securing time generation step and the second short-circuit prevention time generation step is selected and output. A signal output step for controlling
The on-pulse of the switch between the output terminal of the power converter and the negative electrode is output from the power converter using the result of pulse generation by the first short-circuit prevention time generation step and the second short-circuit prevention time generation step. A switch between the terminal and the positive electrode of the second DC power supply and a switch between the output terminal of the power converter and the positive electrode of the first DC power supply are controlled to be generated when both are on. Control steps;
It is characterized by including.
さらにまた、第9の発明による電力変換装置の制御方法は、
前記信号出力ステップが、
前記複数の直流電源の電圧値の大小比較を行う際に、ヒステリシス制御を行うことができる閾値を使用する、
ことを特徴とする。
Furthermore, the control method of the power converter according to the ninth aspect of the invention is
The signal output step includes
When comparing the magnitudes of the voltage values of the plurality of DC power supplies, a threshold value capable of performing hysteresis control is used.
It is characterized by that.
さらにまた、第10の発明による電力変換装置の制御方法は、
各相のモータ電圧指令値は、電源電圧で電圧指令値が規格化された変調率指令値であって、各スイッチの短絡防止時間と、各交流電源の電圧値と、各交流電源の電力比率とに基づき、各相のモータ電圧指令値の制限値を求める、
ことを特徴とする。
Furthermore, the control method of the power conversion device according to the tenth invention is
The motor voltage command value for each phase is a modulation rate command value in which the voltage command value is standardized by the power supply voltage, and the short-circuit prevention time of each switch, the voltage value of each AC power supply, and the power ratio of each AC power supply Based on the above, find the limit value of the motor voltage command value for each phase.
It is characterized by that.
さらにまた、第11の発明による電力変換装置の制御方法は、
いずれか一方が回生可能な二つの直流電源を備え、前記二つの直流電源のうちの第一の直流電源の負極と、第二の直流電源の負極を接続し、これら電源のそれぞれの出力電圧からパルスを生成・合成することでモータの駆動電圧を生成する電力変換装置の制御方法であって、
前記電力変換装置の出力端子から第一の正極へ導通するスイッチの駆動信号と、前記電力変換装置の出力端子から第二の正極へ導通するスイッチの駆動信号と、前記スイッチの駆動信号がともにオフする駆動信号である場合に、回生可能な電源の正極に接続されたスイッチをオンさせる駆動信号を出力することを各相毎に行うステップ、
を含むことを特徴とする。
Furthermore, the control method of the power converter according to the eleventh invention is
Either one of the two DC power supplies that can be regenerated is connected, and the negative electrode of the first DC power supply and the negative electrode of the second DC power supply are connected to each other from the output voltage of each of these power supplies. A method for controlling a power converter that generates a drive voltage of a motor by generating and synthesizing a pulse,
The switch drive signal conducting from the output terminal of the power converter to the first positive electrode, the switch drive signal conducting from the power converter output terminal to the second positive electrode, and the switch drive signal are both off. A step of outputting, for each phase, a drive signal for turning on a switch connected to a positive electrode of a regenerative power supply when the drive signal is
It is characterized by including.
上述したように本発明の解決手段を方法として説明してきたが、本発明はこれらに実質的に相当する装置、プログラム、プログラムを記録した記憶媒体としても実現され得るものであり、本発明の範囲にはこれらも包含されるものと理解されたい。
例えば、第1の発明を装置として実現させると、本発明による電力変換装置の制御装置は、
複数の直流電源に接続され、これら直流電源のそれぞれの出力電圧からパルスを生成・合成することで駆動電圧を生成し交流モータを駆動する電力変換装置の制御装置であって、
各相のモータ電圧指令値、あるいは生成されたパルスの指令信号の少なくとも一つを用いて、前記交流モータを含む負荷から少なくとも一つの直流電源への電流経路を各相で確保する経路確保手段(回路)、
を含むことを特徴とする。
As described above, the solving means of the present invention has been described as a method. However, the present invention can also be realized as a device, a program, and a storage medium recording the program, and the scope of the present invention. It should be understood that these are also included.
For example, when the first invention is realized as a device, the control device for the power conversion device according to the present invention provides:
A control device for a power converter that is connected to a plurality of DC power supplies, generates a drive voltage by generating and synthesizing pulses from respective output voltages of these DC power supplies, and drives an AC motor,
Route securing means for securing, in each phase, a current path from the load including the AC motor to at least one DC power source using at least one of the motor voltage command value of each phase or the generated pulse command signal. circuit),
It is characterized by including.
また、第5の発明を装置として実現させると、電力変換装置の制御装置は、
複数の直流電源に接続され、これら直流電源のそれぞれの出力電圧からパルスを生成・合成することで駆動電圧を生成し交流モータを駆動する電力変換装置の制御装置であって、
電位の異なる極間経路の短絡を防止したパルス指令信号を生成する短絡防止パルス生成手段(回路)と、
同極性の極間短絡を許可したパルス指令信号を生成する短絡許可パルス生成手段(回路)と、
前記交流モータを含む負荷から少なくとも一つの直流電源への電流経路を各相で確保するように、前記短絡を防止したパルス指令信号と、同極性の極間短絡を許可したパルス指令信号からいずれかを選択して出力する信号出力手段(回路)と、
を含むことを特徴とする。
In addition, when the fifth aspect of the invention is realized as a device, the control device for the power converter is
A control device for a power converter that is connected to a plurality of DC power supplies, generates a drive voltage by generating and synthesizing pulses from respective output voltages of these DC power supplies, and drives an AC motor,
A short-circuit prevention pulse generation means (circuit) for generating a pulse command signal that prevents a short circuit between paths between different potentials;
A short-circuit permission pulse generating means (circuit) for generating a pulse command signal permitting a short-circuit between the same polarity;
Either a pulse command signal that prevents the short circuit or a pulse command signal that permits a short circuit between poles of the same polarity so as to secure a current path from the load including the AC motor to at least one DC power source in each phase. Signal output means (circuit) for selecting and outputting,
It is characterized by including.
第1の発明によれば、モータ電圧指令値やパルス指令信号の制御信号を用いて、負荷から直流電源の方向へ流れる経路を確保する信号を生成し、電流経路を確保し、端子に発生する電圧を抑え、耐圧の低い回路素子を使用できるようにすることで、電力変換装置のコストを低減することが可能になる。 According to the first invention, the control signal of the motor voltage command value and the pulse command signal is used to generate a signal that secures a path that flows from the load in the direction of the DC power supply, secures a current path, and generates the signal at the terminal. By suppressing the voltage and using a circuit element with a low withstand voltage, the cost of the power conversion device can be reduced.
また、第3の発明によれば、各相のモータ電圧指令値を制限することで、各相の負荷から直流電源の方向へ流れる経路を確保できる。また、第4の発明によれば、電力変換器のスイッチの駆動信号をもとに、負荷から直流電源の方向へ流れる経路に設けられたスイッチの少なくとも一つをオンの状態にするため、電流の経路を確保することができる。 Further, according to the third invention, by restricting the motor voltage command value of each phase, it is possible to secure a path flowing from the load of each phase toward the DC power source. According to the fourth invention, on the basis of the drive signal of the switch of the power converter, at least one of the switches provided in the path flowing from the load toward the DC power source is turned on. Can be secured.
第5の発明によれば、パルスの指令信号を生成する際に、短絡防止を考慮した信号と、同極性の極間の短絡を許可した信号を生成する。同極性の極間の短絡を認める事で、負荷から直流電源の方向へ流れる経路の開通時間を増やすことができ、負荷から直流電源の方向へ流れる経路を各相で確保することが可能になる。同極性の極間短絡を防止する場合と、許可する場合を選択して出力する事で、短絡電流による回路素子の損失を防ぐとともに、電流の経路を確保することができる。 According to the fifth aspect of the present invention, when generating the pulse command signal, the signal in consideration of the short circuit prevention and the signal permitting the short circuit between the poles of the same polarity are generated. Recognizing a short circuit between poles of the same polarity can increase the opening time of the path that flows from the load to the DC power supply, and it is possible to secure a path that flows from the load to the DC power supply in each phase. . By selecting and outputting the case of preventing the short circuit between the same polarities and the case of permitting, it is possible to prevent the loss of the circuit element due to the short circuit current and to secure the current path.
さらにまた、第6の発明によれば、パルスの指令信号を生成する際に、短絡防止と電流の経路の確保を行い、さらに、指令信号の出力結果を判断し、負荷から直流電源の方向へ流れる経路に設けられたスイッチの少なくとも一つをオンの状態にする手段を設ける事で、パルスの指令信号の生成が動作しない状態などでも、電流の経路を確保することができる。 Furthermore, according to the sixth aspect of the invention, when generating the pulse command signal, the short-circuit prevention and the current path are ensured, the output result of the command signal is judged, and the load is directed from the load to the DC power source. By providing means for turning on at least one of the switches provided in the flow path, a current path can be secured even in a state where the generation of the pulse command signal does not operate.
さらにまた、第7の発明によれば、電源電圧の大小判別を行い、短絡防止を考慮した信号と、同極性の極間の短絡を許可した信号を選択して出力する事で、短絡電流による回路素子の損失を防ぐとともに、電流の経路を確保することができる。また、第7の発明によれば、電源電圧の大小判別を行い、同極性の極間の短絡を許可したときに過大な短絡電流が流れない経路の信号を選択して出力する事で、短絡電流による回路素子の損失を防ぐとともに、電流の経路を確保することができる。 Furthermore, according to the seventh invention, by determining the magnitude of the power supply voltage, and selecting and outputting a signal considering short circuit prevention and a signal allowing the short circuit between the same polarity poles, It is possible to prevent loss of circuit elements and to secure a current path. In addition, according to the seventh aspect, the power supply voltage is determined, and when a short circuit between poles of the same polarity is permitted, a signal on a path through which an excessive short circuit current does not flow is selected and output. It is possible to prevent loss of circuit elements due to current and to secure a current path.
さらにまた、第8の発明によれば、電力変換装置の各スイッチのパルス生成時に、同極の短絡を防止する時間を設けた信号と、同極の短絡を許可する時間を設けた信号とを生成し、電源電圧の大小比較によって、これらの信号を選択して出力する事で、短絡電流による回路素子の損失を防ぐとともに、電流の経路を確保することができる。第9の発明によれば、電圧の大小比較にヒステリシスを設ける事で、電圧センサで検出した電圧信号に重畳されるノイズによる比較判別の頻繁な切り換えを防ぐことができ、スイッチのオン・オフ切り換えの損失を低減することができる。 Furthermore, according to the eighth invention, when generating a pulse of each switch of the power conversion device, a signal having a time for preventing a short circuit of the same polarity and a signal having a time for permitting a short circuit of the same polarity are provided. By generating and selecting and outputting these signals by comparing the power supply voltages, loss of circuit elements due to a short-circuit current can be prevented and a current path can be secured. According to the ninth aspect of the present invention, by providing hysteresis in the voltage magnitude comparison, frequent switching of comparison discrimination due to noise superimposed on the voltage signal detected by the voltage sensor can be prevented, and the switch can be switched on and off. Loss can be reduced.
さらにまた、各相のモータ電圧指令値に制限を設ける事で電流の経路の確保を行い、さらに、指令信号の出力結果を判断し、負荷から直流電源の方向へ流れる経路に設けられたスイッチの少なくとも一つをオンの状態にする手段を設ける事で、電流の経路を確保することができる。 Furthermore, a current path is secured by limiting the motor voltage command value for each phase , and the output result of the command signal is determined, and the switch provided on the path flowing from the load to the DC power supply By providing means for turning on at least one, a current path can be secured.
さらにまた、第10の発明によれば、変調率指令値と、デッドタイムと電源電圧と電力の比率から制限値を求める事で、これらの値が変化するような場合でも、各相のモータ電圧指令値を制限し、電流の経路を確保することができる。第12の発明によれば、各スイッチの駆動信号を基に、回生可能な電源への電流の経路のスイッチをオンさせる事で、不要な平滑コンデンサの電圧上昇を伴わずに、電流の経路を確保することができる。 Furthermore, according to the tenth invention, even if these values change by obtaining the limit value from the ratio of the modulation factor command value, dead time, power supply voltage and power, the motor voltage of each phase The command value can be limited and a current path can be secured. According to the twelfth aspect of the present invention, by turning on the switch of the current path to the regenerative power source based on the drive signal of each switch, the current path can be changed without an unnecessary voltage increase of the smoothing capacitor. Can be secured.
以降、諸図面を参照しつつ、本発明の実施態様を詳細に説明する。
図2は、本発明による制御方法を適用した電力変換装置の基本的な構成の一例を示すブロック図である。図に示すように、複数の直流電源1は、電力変換装置2を介してモータなどを含む負荷3に接続されている。電力変換装置2は、複数の電源を含む直流電源1のそれぞれの出力電圧からパルスを生成・合成することで、負荷3の1つである交流モータの駆動電圧を生成する電圧生成手段(電力変換器)2aと、交流モータを含む負荷3から各々の直流電源への電流経路上のスイッチの全ての駆動信号に基づいて、前記スイッチが各相毎に全てオフであることを判断する判断手段2bと、各相のモータ電圧指令値、あるいは生成されたパルスの指令信号の少なくとも一つを用いて、前記交流モータを含む負荷から少なくとも一つの直流電源への電流経路を各相で確保する経路確保手段2cとをそなえる。
また、電力変換装置2は、各相のモータ電圧指令値の制限値を求める制限値算出手段2dと、前記制限値に各相のモータ電圧指令値を制限する電圧制限手段2eとをそなえる。さらに、電力変換装置2は、電位の異なる極間経路の短絡を防止したパルス指令信号を生成する短絡防止パルス生成手段2fと、同極性の極間短絡を許可したパルス指令信号を生成する短絡許可パルス生成手段2gと、前記交流モータを含む負荷から少なくとも一つの直流電源への電流経路を各相で確保するように、前記短絡を防止したパルス指令信号と、同極性の極間短絡を許可したパルス指令信号からいずれかを選択して出力する信号出力手段2hとをそなえる。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 2 is a block diagram showing an example of a basic configuration of a power conversion device to which the control method according to the present invention is applied. As shown in the figure, a plurality of
Further, the
第一の実施例を説明する。図4は、本発明における電力変換装置の回路図を示している。電源10aの負極と、電源10bの負極が共通負極母線15に接続されている。共通負極母線15とモータ20の各相端子間には、一般的に知られているインバータの下アームと同様に、半導体スイッチ107a,108a,109aとダイオード107b,108b,109bの組が接続される。電源10aの正極母線14とモータ20の各相端子間とは、双方向の導通を制御可能な半導体スイッチ101a/101b,102a/102b,103a/103bでそれぞれ接続する。また、電源10bの正極母線16とモータ20の各相端子間にも、双方向の導通を制御可能な半導体スイッチ104a/104b,105a/105b,106a/106bをそれぞれ接続する。電源10aの正極母線14と共通負極母線15の間には平滑コンデンサ12を設け、電源10bの正極母線16と共通負極母線15の間にも平滑コンデンサ13を設ける。
A first embodiment will be described. FIG. 4 shows a circuit diagram of the power conversion device according to the present invention. The negative electrode of the
電力変換器30は、共通負極母線と電源10aの正極母線と電源10bの正極母線、以上の3つの電位をもとに、モータに印加する電圧を生成する直流-交流電力変換器である。U相(30U)、V相(30V)、W相(30W)の各相に設けられた半導体スイッチが、交流モータの各相に出力する電圧を生成するスイッチ手段であり、これらの電位のなかから択一的に接続し、その接続する時間の割合を変化させることで、モータに必要な電圧を供給する。
The
図3を用いて、電力変換装置の制御部40の構成を説明する。41は、外部より与えられるトルク指令とモータの回転速度とから交流モータのd軸電流の指令値id*とq軸電流の指令値iq*とを演算するトルク制御手段である。42は、dq軸電流指令値id*、iq*とdq軸電流値id、iqとから、これらを一致させるための電圧指令値vd*、vq*を演算する電流制御手段である。id、iqは3相/dq変換手段48により3相電流iu、ivから求められる。43は、dq軸電圧指令値vd*、vq*を3相電圧指令vu*、vv*、vw*に変換するdq/3相電圧変換手段である。44は、3相電圧指令を、電源10aから供給する電力Paと、電源10bから供給する電力Pbの分配目標値(rto_pa、rto_pb)に応じて、それぞれの電源の電圧から生成するU相電圧指令vu_a*、vu_b*、V相電圧指令vv_a*、vv_b*、W相電圧指令vw_a*、vw_b*を生成する電圧分配手段である(以下、電源10aから生成する電圧の指令を電源10a分電圧指令、電源10bから生成する電圧の指令を電源10b分電圧指令と記す)。45は、電源10aの電圧Vdc_a、電源10bの電圧Vdc_bを入力し、vu_a*、vu_b*、vv_a*、vv_b*、vw_a*、vw_b*正規格化した電圧指令である瞬時変調率指令mu_a*、mu_b*、mv_a*、mv_b*、mw_a*、mw_b*を生成する変調率演算手段である。46は、瞬時変調率指令にPWMを行う前の処理を行い最終的な瞬時変調率指令mu_a_c*、mu_b_c *、mv_a_c *、mv_b_c *、mw_a_c *、mw_b_c *を生成する変調率補正手段である。47は、最終的な瞬時変調率指令に基づいて電力変換器30の各スイッチをオン/オフするPWMパルスを生成するPWMパルス生成手段である。
The configuration of the
図3において、電圧分配手段44、規格化電圧指令生成手段45で電力の分配を所望の値にするための電圧指令値を生成する。電圧分配手段44には、電圧指令vu*、vv*、vw*と分配電力指令値rto_pa(=1-rto_pb)が入力される。これらから、以下の計算により電源10a分電圧指令、電源10b分電圧指令を求める。
vu_a*=rto_pa・vu*
vu_b*=rto_pb・vu*
vv_a*=rto_pa・vv*
vv_b*=rto_pb・vv*
vw_a*=rto_pa・vw*
vw_b*=rto_pb・vu*
In FIG. 3, the voltage distribution means 44 and the standardized voltage command generation means 45 generate a voltage command value for setting the power distribution to a desired value. A voltage command vu *, vv *, vw * and a distributed power command value rto_pa (= 1−rto_pb) are input to the
vu_a * = rto_pa ・ vu *
vu_b * = rto_pb ・ vu *
vv_a * = rto_pa ・ vv *
vv_b * = rto_pb ・ vv *
vw_a * = rto_pa ・ vw *
vw_b * = rto_pb ・ vu *
以下、変調率演算手段45、変調率補正手段46、PWMパルス生成手段47を図5、6、7を用いて詳細に説明する。図6は、図5の各手段で行う演算をフローチャートで示したものである。図7は、PWMパルスの生成方法を示したものである。以下の説明は、U相についてのみ行うが、V相、W相についても全く同様の操作を行う。
変調率演算手段45
変調率演算手段45は、図6に示す演算2を行う。U相の電源10a分電圧指令vu_a*、電源10b分電圧指令vu_b*をそれぞれの直流電圧の半分の値で正規化することで電源10a分瞬時変調率指令mu_a*、電源10b分瞬時変調率指令mu_b*を求める。
mu_a*=vu_a*/(Vdc_a/2)
mu_b*=vu_b*/(Vdc_b/2)
Hereinafter, the modulation
Modulation rate calculation means 45
The modulation factor calculation means 45 performs
mu_a * = vu_a * / (Vdc_a / 2)
mu_b * = vu_b * / (Vdc_b / 2)
変調率補正手段46
変調率補正手段46は、図5に示す演算3を行う。この演算では、電源電圧Vdc_a、Vdc_bと分配電力目標値rto_paとrto_pbを用いて、次の式に基づいて電源10a分瞬時変調率指令mu_a*、電源10b分瞬時変調率指令mu*_bの補正を行う。
The modulation factor correction means 46 performs
PWMパルス生成手段47
図7において、電源10a用キャリアは、電源10aの電圧Vdc_aから電圧パルスを出力するために、各スイッチを駆動するPWMパルスを生成するための三角波キャリアであり、同様に、電源10b用キャリアとして三角波を設ける。これら二つの三角波キャリアは、上限が+1、下限が―1の値をとり、180度の位相差を持つ。ここでは、U相の各スイッチを駆動する信号を、図8をもとに次のようにおく。
A:電源10aから出力端子の方向へ導通するスイッチの駆動信号
B:出力端子から負極の方向へ導通するスイッチの駆動信号
C:出力端子から電源10aの方向へ導通するスイッチの駆動信号
D:電源10bから出力端子の方向へ導通するスイッチの駆動信号
E:出力端子から電源10bの方向へ導通するスイッチの駆動信号
PWM pulse generation means 47
In FIG. 7, a carrier for the
A: Switch drive signal conducting from the
まず、電源10aから電圧パルスを出力する際のパルス生成方法について述べる。電源10aからPWMパルスを出力する際に、Aをオンする必要がある。正極と正極の間に電位差があり、Vdc_a>Vdc_bである時、AとEがともにオンすると、正極間を短絡する電流が流れることになる。例えば、同時にAをオンからオフへ、Eをオフからオンへ信号を切り換えた場合に、Aが完全にオフするまでに時間を要するため、Eのオン時と重なり、ともにオンする時間が生じ、短絡電流が流れ、この経路に設置された半導体スイッチの発熱量が増加する。このような発熱の増加を予防するために、駆動信号AとEがともにオフする時間を経過した後に、A、Eをオフからオンへ切り換えるようにする。このように駆動信号に短絡防止時間(デッドタイム)付加したパルス生成を行う。このAとEの駆動信号にデッドタイムを付加するのと同様に、EとCにデッドタイムを付加し、さらに、正極と負極の短絡防止のためには、AとB、EとBにデッドタイムを付加する。
First, a pulse generation method when a voltage pulse is output from the
図9を用いて、AとEの駆動信号にデッドタイムを付加する方法を以下に説明する。
デッドタイムを付加した駆動信号生成を行うため、mu_a_c*からデッドタイム分オフセットしたmu_a_c_up*,mu_a_c_down*を次のように求める。
mu_a_c_up* = mu_a_c* + Hd
mu_a_c_down* = mu_a_c* − Hd
ここで、Hdは三角波の振幅(底辺から頂点まで)Htrと周期Ttr、デッドタイムTdから次のように求める。
Hd = 2Td・Htr/Ttr
キャリアとmu_a_c*,mu_a_c_up*,mu_a_c_down*の比較を行って、AとEのスイッチの駆動信号を次のルールに従って求める。
mu_a_c_down* ≧ 電源10a用キャリア ならば A = ON
mu_a_c* ≦ 電源10a用キャリア ならば A = OFF
mu_a_c* ≧電源10a用キャリア ならば E = OFF
mu_a_c_up* ≦電源10a用キャリア ならば E = ON
このように、駆動信号を生成することで、AとEの間にはTdのデッドタイムを設けることができ、正極間の短絡を防止することができる。
A method for adding dead time to the A and E drive signals will be described below with reference to FIG.
In order to generate a drive signal with a dead time added, mu_a_c_up * and mu_a_c_down * offset from the mu_a_c * by the dead time are obtained as follows.
mu_a_c_up * = mu_a_c * + Hd
mu_a_c_down * = mu_a_c * − Hd
Here, Hd is obtained from the amplitude of the triangular wave (from the base to the apex) Htr, the period Ttr, and the dead time Td as follows.
Hd = 2Td · Htr / Ttr
The carrier and mu_a_c *, mu_a_c_up *, mu_a_c_down * are compared, and the drive signals for the A and E switches are obtained according to the following rules.
mu_a_c_down * ≧ If carrier for
If mu_a_c * ≤ carrier for
If mu_a_c * ≥ carrier for
mu_a_c_up * ≤ Carrier for
Thus, by generating the drive signal, a dead time of Td can be provided between A and E, and a short circuit between the positive electrodes can be prevented.
また、電源10bから電圧パルスを出力する際のパルス生成方法は、電源10aの場合と同様であり、次のmu_b_c_up*,mu_b_c_down*を求め、電源10b用キャリアとの比較を行う(図10)。
mu_b_c_up* = mu_b_c* + Hd
mu_b_c_down* = mu_b_c* − Hd
DとCのスイッチの駆動信号を次のルールに従って求める。
mu_b_c_down* ≧ 電源10b用キャリア ならば D = ON
mu_b_c* ≦ 電源10b用キャリア ならば D = OFF
mu_b_c* ≧ 電源10b用キャリア ならば C = OFF
mu_b_c_up* ≦電源10b用キャリア ならば C = ON
このようにして、DとCの間にもTdのデッドタイムを設けることができ、正極間の短絡を防止することができる。駆動信号Bは、AND回路などを使って生成された駆動信号EとCのANDから生成する。
B=E・C
EはAとの間にデッドタイムが付加した駆動信号であり、CはDとの間にデッドタイムが付加した駆動信号である。このため、AND回路などを使ってBをEとCのANDから生成することで、BとA、BとEにもデッドタイムを生成することができる。デッドタイムが付加されたパルス生成の例を図11に示す。
Further, the pulse generation method when outputting a voltage pulse from the
mu_b_c_up * = mu_b_c * + Hd
mu_b_c_down * = mu_b_c * − Hd
The drive signals for the D and C switches are obtained according to the following rules.
If mu_b_c_down * ≥ carrier for
If mu_b_c * ≤ carrier for
If mu_b_c * ≥ carrier for
If mu_b_c_up * ≤ carrier for
In this way, a dead time of Td can be provided between D and C, and a short circuit between the positive electrodes can be prevented. The drive signal B is generated from the AND of the drive signals E and C generated using an AND circuit or the like.
B = E ・ C
E is a drive signal with a dead time added to A, and C is a drive signal with a dead time added to D. For this reason, by generating B from AND of E and C using an AND circuit or the like, it is possible to generate dead times for B and A and B and E as well. An example of pulse generation with a dead time added is shown in FIG.
上述のようにしてデッドタイムを付加した駆動信号を生成し、変調率指令値mu_a_c*,mu_b_c*が共に0である場合には、図13に示したように、駆動信号EとCが共にオフとなる区間101が現れる。モータから電源の方向へ電流が流れている場合、ともにオフになる際に、モータのインダクタンスと電流の微分値によって、端子に電圧が発生する。このように半導体スイッチがともにオフとなる駆動信号を与える場合には、半導体スイッチの耐圧を、この電圧も想定した値のものを使用せざるを得ない。 When the drive signal with the dead time added is generated as described above and the modulation factor command values mu_a_c * and mu_b_c * are both 0, as shown in FIG. 13, both the drive signals E and C are turned off. A section 101 appears. When current flows from the motor to the power source, when both are turned off, a voltage is generated at the terminal by the differential value of the motor inductance and current. In this way, when a drive signal for turning off both of the semiconductor switches is given, the withstand voltage of the semiconductor switch must be a value that also assumes this voltage.
本発明は、モータから直流電源の方向へ流れる経路を半導体スイッチのオン・オフ制御によって常に確保し、端子に発生する電圧を抑え、半導体スイッチのコスト低減を図ることを目的とする。図12を用いて説明する。図12は図5の変調率補整手段46の後に、変調率リミッタ46aを追加した構成になっており、46a以外の動作・構成は前述のものと変わらない(第2の発明のリミッタ、第11の変調率リミッタ)。変調率リミッタ46aは、変調率に上限値を設定し、制限するリミッタであり、その上限値mu_a_c_maxは、次の値のように求める。
図14は、図13で示した変調率指令値を変調率リミッタ46aを通過させた際のパルス生成結果を示している。図14では、変調率の最大値を-Hdにそれぞれ制限しており、この結果、駆動信号EとCが共にオンとなる区間102を確保することが可能になる。これは、第2、第12の発明の効果に相当する。
FIG. 14 shows a pulse generation result when the modulation factor command value shown in FIG. 13 is passed through the modulation factor limiter 46a. In FIG. 14, the maximum value of the modulation rate is limited to −Hd, and as a result, it is possible to secure a
第二の実施例(第4・6・7・8・9の発明に相当)を以下に説明する。第二の実施例においては、第一の実施例の変調率補正手段46まで同じ手順・構成であり、PWMパルス生成手段47以降の差異について説明する。AとEの駆動信号にデッドタイムを付加して生成する際に、Aと同時にオンすることを認めたEの駆動信号E1を生成する。このE1の生成に用いるmu_a_c_down2*を次のように求める(同極性の極間短絡を許可したパルス電圧生成手段)。
mu_a_c_down2* = mu_a_c* − 2Hd
キャリアとmu_a_c_down2*の比較を行って、駆動信号E1 を次のルールに従って求める。
mu_a_c_down2* ≧ 電源10a用キャリア ならば E1 = OFF
mu_a_c_down* ≦ 電源10a用キャリア ならば E1 = ON
このようにして生成された駆動信号A、E、E1 を図15に示す。同様にDとCのスイッチの駆動信号を生成する際に、Dと同時にオンすることを認めたCの駆動信号C1を生成する。
mu_b_c_down2* = mu_b_c* − 2Hd
mu_b_c_down2* ≧電源10b用キャリア ならば C1 = OFF
mu_b_c_down* ≦電源10b用キャリア ならば C1 = ON
このようにして生成された駆動信号E1・C1は、電源の正極間の短絡を生じるが、電源電圧の大小関係によっては、正極間の経路の一方を短絡させても短絡電流は流れない。例えば、Vdc_a > Vdc_b であるとき、DとCが同時にオンしても、この経路は半導体スイッチによって阻止されるため、短絡電流は流れず、Vdc_a < Vdc_b であるときには、AとEが同時オンであっても短絡電流は流れない。また、Vdc_a と Vdc_b の電位差が小さければ、AとE、CとDのどちらの経路を短絡させても、大きな短絡電流は流れない。この考えに基づいて、電圧の大小関係を判定し、正極間の短絡を許可する経路を選択する。
A second embodiment (corresponding to the fourth, sixth, seventh, eighth and ninth inventions) will be described below. In the second embodiment, the procedure and configuration are the same up to the modulation rate correction means 46 of the first embodiment, and differences after the PWM pulse generation means 47 will be described. When a dead time is added to the A and E drive signals and generated, an E drive signal E1 that is recognized to be turned on simultaneously with A is generated. The mu_a_c_down2 * used for the generation of E1 is obtained as follows (pulse voltage generation means permitting short circuit between the same polarity).
mu_a_c_down2 * = mu_a_c * − 2Hd
The carrier and mu_a_c_down2 * are compared, and the drive signal E1 is obtained according to the following rule.
If mu_a_c_down2 * ≥ carrier for
If mu_a_c_down * ≤ carrier for
The drive signals A, E and E1 generated in this way are shown in FIG. Similarly, when a drive signal for the D and C switches is generated, a C drive signal C1 that is confirmed to be turned on simultaneously with D is generated.
mu_b_c_down2 * = mu_b_c * − 2Hd
If mu_b_c_down2 * ≧ carrier for
If mu_b_c_down * ≤ carrier for
The drive signals E1 and C1 generated in this way cause a short circuit between the positive electrodes of the power supply. However, depending on the magnitude relationship of the power supply voltage, no short circuit current flows even if one of the paths between the positive electrodes is short-circuited. For example, when Vdc_a> Vdc_b, even if D and C are simultaneously turned on, this path is blocked by the semiconductor switch, so no short-circuit current flows. When Vdc_a <Vdc_b, A and E are simultaneously on. Even if there is, no short-circuit current flows. Further, if the potential difference between Vdc_a and Vdc_b is small, a large short-circuit current does not flow even if any of the paths A and E and C and D is short-circuited. Based on this idea, the voltage magnitude relationship is determined, and a path that permits a short circuit between the positive electrodes is selected.
電源10aの電圧Vdc_aと電源10aの電圧Vdc_bを検出し、電圧判別信号を生成する。電圧判別信号はVdc_b>Vdc_aでH信号とする。この判別の際にヒステリシス制御ができるような閾値を設けて制御を行い、電圧センサの信号に重畳されたノイズによる判別信号の切り換えによる各スイッチのチャタリングを防ぐ。閾値として使用するヒステリシス幅をVhsとすると、電圧判定信号は次のように生成される。
Vdc_b>Vdc_a+Vhs ならば 電圧判定信号LをHへ切り換え
Vdc_b<Vdc_a−Vhs ならば 電圧判定信号HをLへ切り換え
ヒステリシス幅Vhsは、電圧信号のノイズの大きさを観測して決定する(第9の発明に相当)。
The voltage Vdc_a of the
If Vdc_b> Vdc_a + Vhs, the voltage determination signal L is switched to H. If Vdc_b <Vdc_a−Vhs, the voltage determination signal H is switched to L. The hysteresis width Vhs is determined by observing the magnitude of noise in the voltage signal (the ninth). Equivalent to the invention).
このようにして生成された電圧判定信号と、前述の方法で生成された駆動信号E・E1、C・C1を図16に示した論理回路に入力し、正極間の短絡を許可した駆動信号、許可しない駆動信号を選択する(第6・7・8の発明に相当)。
電圧判定信号がHであるとき、EとE1の論理和ORがとられ、新たな駆動信号E2が出力され、この駆動信号E2がEの駆動信号となる。このとき、E1はEのオンパルスよりも長く生成しているため、E2はE1と等しくなるため、Eの駆動信号としてはE1が選択されたことになる。また、C2はCを出力することになる。
電圧判定信号がLであるときには、EがE2として選択されて出力されるとともに、C2はC1を出力する。このようにして、生成された駆動信号E2とC2を駆動信号E、Cに置き換えて、各スイッチのオン・オフに用いる。
The voltage determination signal generated in this way and the drive signals E · E1, C · C1 generated by the above-described method are input to the logic circuit shown in FIG. A drive signal that is not permitted is selected (corresponding to the sixth, seventh, and eighth inventions).
When the voltage determination signal is H, the logical OR of E and E1 is taken, a new drive signal E2 is output, and this drive signal E2 becomes the E drive signal. At this time, since E1 is generated longer than the ON pulse of E, E2 is equal to E1, and thus E1 is selected as the drive signal for E. C2 outputs C.
When the voltage determination signal is L, E is selected and output as E2, and C2 outputs C1. The drive signals E2 and C2 thus generated are replaced with the drive signals E and C, and are used to turn on / off each switch.
電圧に応じて、正極間の短絡を許可することで、電力変換器の出力端子から、いずれかの正極への電流経路が確保できるようになる。図18は、電圧判定信号がH、変調率の指令値は、mu_b_c*=mu_a_c*=0であり、この時、本発明によって、105に示したようにE,Cのオン時間が確保され、正極への電流経路が確保されている。
このようにして、モータから直流電源の方向へ流れる経路を半導体スイッチのオン・オフ制御によって常に確保し、スイッチの端部に発生する電圧を抑え、半導体スイッチのコスト低減を図ることが可能になる。
By permitting a short circuit between the positive electrodes according to the voltage, a current path from the output terminal of the power converter to one of the positive electrodes can be secured. In FIG. 18, the voltage determination signal is H, and the command value of the modulation factor is mu_b_c * = mu_a_c * = 0. At this time, the ON times of E and C are secured by the present invention as indicated by 105, A current path to the positive electrode is secured.
In this way, the path from the motor to the DC power supply is always secured by the on / off control of the semiconductor switch, the voltage generated at the end of the switch is suppressed, and the cost of the semiconductor switch can be reduced. .
第三の実施例を以下に説明する。第三の実施例では、第一の実施例、第二の実施例、或いは第一の実施例の46aを用いない構成によって生成された駆動信号E、Cを入力とし、モータから直流電源の方向への電流経路を確保した駆動信号E、Cを新たに出力する回路であり、図17の論理回路で構成する。駆動信号Eと駆動信号Cが共にオフでありLの信号であるとき、否定論理和NORの出力はHとなる。これと、元の駆動信号Eの論理和ORをとれば、出力される新たな駆動信号EはHとなる。すなわち、この回路に信号を通すことによって、EとCが共にオフの信号である時に、Eをオンさせることで、モータから電源への電流経路を確保することが可能である。 A third embodiment will be described below. In the third embodiment, the drive signals E and C generated by the configuration not using 46a of the first embodiment, the second embodiment, or the first embodiment are input, and the direction from the motor to the DC power source is input. 17 is a circuit that newly outputs drive signals E and C that secure a current path to the circuit, and is configured by the logic circuit of FIG. When both the drive signal E and the drive signal C are OFF and are L signals, the output of the NOR signal NOR is H. If this is ORed with the original drive signal E, the new drive signal E to be output becomes H. That is, by passing a signal through this circuit, when both E and C are off signals, it is possible to secure a current path from the motor to the power source by turning on E.
また、電源10bを充電可能な二次電池とし、電源10aを充電不可能な電源、例えば直流発電機とすると、図17の回路の入力である駆動信号E、Cがともにオフし続けると、出力のEはオンし続ける。このとき、電源からモータの方向のスイッチもオフし続ける場合には、モータの誘起電圧によって、電源10bが充電される。
逆に、電源10bが充電不可能な電源の場合に、前述のような各スイッチの状態が続くと、平滑コンデンサのみが充電され、この電圧が上昇するため、電圧の上昇から回路素子を保護するための手段を設ける必要が生じる。このように、モータから回生可能な電源への電流経路が確保できるように、論理回路での信号を選択すれば、平滑コンデンサの不要な電圧上昇を生じることなく、それに伴う保護などの制御装置を簡素化することができる(第11の発明に相当)。
Further, when the
Conversely, when the
本発明を諸図面や実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形や修正を行うことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形や修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。 Although the present invention has been described based on the drawings and examples, it should be noted that those skilled in the art can easily make various modifications and corrections based on the present disclosure. Therefore, it should be noted that these variations and modifications are included in the scope of the present invention.
1 複数の直流電源
2 電力変換装置
2a 電圧生成手段
2b 判断手段
2c 経路確保手段
2d 制限値算出手段
2e 電圧制限手段
2f 短絡防止パルス生成手段
2g 短絡許可パルス生成手段
2h 信号出力手段
3 モータなどを含む負荷
10a,10b 電源
12,13 平滑コンデンサ
14 電源10aの正極母線
15 共通負極母線
16 電源10bの正極母線
20 モータ
101a/101b,102a/102b,103a/103b 半導体スイッチ
104a/104b,105a/105b,106a/106b 半導体スイッチ
107a,108a,109a 半導体スイッチ
107b,108b,109b ダイオード
30 電力変換器
30U U相のスイッチ群
30V V相のスイッチ群
30W W相のスイッチ群
40 制御装置
41 トルク制御手段
42 電流制御手段
43 dq/3相電圧変換手段
44 電圧分配手段
45 変調率演算手段
46 変調率補正手段
47 PWMパルス生成手段
48 3相/dq電圧変換手段
46a 変調率リミッタ
1 Multiple DC power supplies
2 Power converter
2a Voltage generation means
2b Means of judgment
2c Route securing means
2d Limit value calculation means
2e Voltage limiting means
2f Short-circuit prevention pulse generation means
2g Short-circuit permission pulse generation means
2h Signal output means
3 Load including motor
10a, 10b power supply
12,13 Smoothing capacitor
14 Positive bus of
15 Common negative electrode bus
16
20 Motor
101a / 101b, 102a / 102b, 103a / 103b Semiconductor switch
104a / 104b, 105a / 105b, 106a / 106b semiconductor switch
107a, 108a, 109a Semiconductor switch
107b, 108b, 109b Diode
30 Power converter
30U U-phase switch group
30V V-phase switch group
30W W phase switch group
40 Control unit
41 Torque control means
42 Current control means
43 dq / 3-phase voltage conversion means
44 Voltage distribution means
45 Modulation rate calculation means
46 Modulation rate correction means
47 PWM pulse generation means
48 Three-phase / dq voltage conversion means
46a Modulation rate limiter
Claims (10)
前記多相交流モータを含む負荷から前記複数の直流電源のそれぞれへの導通を断接する第2スイッチ群と、
を各相ごとに有する電力変換装置の制御方法であって、
各相において常に少なくとも1つの前記第2スイッチ群が導通状態となるようにし、前記多相交流モータを含む負荷から少なくとも一つの直流電源への電流経路を各相で確保する経路確保ステップ、
を含むことを特徴とする電力変換装置の制御方法。 The continuity from each of the plurality of DC power supplies to the multiphase AC motor is disconnected and the voltage pulses are generated and synthesized from the output voltages of the plurality of DC power supplies to generate a drive voltage to drive the multiphase AC motor. A first switch group;
A second switch group for connecting and disconnecting conduction from the load including the multiphase AC motor to each of the plurality of DC power sources;
For each phase, a method for controlling a power converter,
A path securing step in which at least one second switch group is always in a conductive state in each phase, and a current path from a load including the multiphase AC motor to at least one DC power source is secured in each phase;
The control method of the power converter device characterized by including.
前記経路確保ステップは、各相のモータ電圧指令値、あるいは生成されたパルスの指令信号の少なくとも1つに基づいて前記第2スイッチを制御することを特徴とする電力変換装置の制御方法。The path securing step controls the second switch based on at least one of a motor voltage command value of each phase or a command signal of a generated pulse.
前記経路確保ステップは、各相のモータの電圧指令値の制限値を算出し、制限された前記各相の電圧指令値に基づいて前記第2スイッチを制御することを特徴とする電力変換装置の制御方法。The path securing step calculates a limit value of a voltage command value of each phase motor, and controls the second switch based on the limited voltage command value of each phase. Control method.
前記経路確保ステップは、前記第2スイッチ群の全ての駆動信号に基づいて、前記第2スイッチ群が各相毎に全てオフであった場合に、各相における前記第2スイッチ群の少なくとも1つをオンすることを特徴とする電力変換装置の制御方法。The path securing step includes at least one of the second switch groups in each phase when the second switch group is all off for each phase based on all drive signals of the second switch group. A method for controlling the power conversion device, wherein the power is turned on.
各相における前記第1スイッチ群及び第2スイッチ群に対し電位の異なる極間経路の短絡を防止したスイッチ駆動パルス指令信号を生成する短絡防止スイッチ駆動パルス生成ステップと、A short-circuit prevention switch drive pulse generation step for generating a switch drive pulse command signal that prevents a short circuit of the inter-electrode paths having different potentials with respect to the first switch group and the second switch group in each phase;
各相における前記第2スイッチ群に対し同極性の極間短絡を許可したスイッチ駆動パルス指令信号を生成する短絡許可スイッチ駆動パルス生成ステップと、を有し、A short-circuit permission switch drive pulse generating step for generating a switch drive pulse command signal that permits short-circuit between the same polarity for the second switch group in each phase, and
前記経路確保ステップは、前記第1スイッチ群に対して前記短絡を防止したスイッチ駆動パルス指令信号を出力すると共に、前記第2スイッチ群に対して前記同極性の極間短絡を許可したスイッチ駆動パルス指令信号を選択し出力する信号出力ステップを含むことを特徴とする電力変換装置の制御方法。The path securing step outputs a switch drive pulse command signal that prevents the short circuit to the first switch group, and also allows a switch drive pulse that permits the second switch group to be short-circuited between the same polarities. A control method for a power converter, comprising a signal output step of selecting and outputting a command signal.
各相における前記第1スイッチ群及び第2スイッチ群に対し電位の異なる極間経路の短絡を防止したスイッチ駆動パルス指令信号を生成する短絡防止スイッチ駆動パルス生成ステップと、A short-circuit prevention switch drive pulse generation step for generating a switch drive pulse command signal that prevents a short circuit of the inter-electrode paths having different potentials with respect to the first switch group and the second switch group in each phase;
前記第2スイッチ群に対する前記短絡を防止したスイッチ駆動パルス指令信号の全てから、前記第2スイッチ群が各相毎に全てオフであることを判断する判断ステップと、を有し、A determination step of determining that the second switch group is all off for each phase from all of the switch drive pulse command signals that prevent the short circuit with respect to the second switch group, and
前記経路確保ステップは、前記判断ステップで各相毎に、前記第2スイッチ群が全てオフであると判断されたときに、各相における前記第2スイッチ群のうち少なくとも1つをオンさせるスイッチ操作ステップを含むことを特徴とする電力変換装置の制御方法。The path securing step is a switch operation that turns on at least one of the second switch groups in each phase when it is determined in the determining step that the second switch group is all off for each phase. A method for controlling a power conversion apparatus, comprising: a step.
前記経路確保ステップは、前記複数の直流電源の電圧値の大小比較に基づいて、前記多相交流モータを含む負荷から電圧の大きい直流電源への経路に設けられた第2スイッチを導通状態にすることを特徴とする電力変換装置の制御方法。In the path securing step, the second switch provided in the path from the load including the multiphase AC motor to the DC power source having a large voltage is turned on based on the comparison of the voltage values of the plurality of DC power sources. A method for controlling a power conversion device.
第一の直流電源の正極から第二の直流電源の正極へ導通する経路における、第一の直流電源の正極と前記電力変換装置の出力端子との間のスイッチと、前記電力変換装置の出力端子と第二の直流電源の正極との間のスイッチとの組がともにオフする所定の時間を経過した後に、前記スイッチの組のいずれかをオフからオンへ切り換える第一の短絡防止時間生成ステップと、
第一の直流電源の正極から第二の直流電源の正極へ導通する経路における、第一の直流電源の正極と前記電力変換装置の出力端子との間のスイッチと、前記電力変換装置の出力端子と第二の直流電源の正極との間のスイッチとの組がともにオンする所定の時間を経過した後に、前記スイッチの組のいずれかをオンからオフへ切り換える第一の経路確保時間生成ステップと、
第二の直流電源の正極から第一の直流電源の正極へ導通する経路における、第二の直流電源の正極と前記電力変換装置の出力端子と間のスイッチと、前記電力変換装置の出力端子と第一の直流電源の正極との間のスイッチの組がともにオフする所定の時間を経過した後に、前記スイッチの組のいずれかをオフからオンへ切り換える第二の短絡防止時間生成ステップと、
第二の直流電源の正極から第一の直流電源の正極へ導通する経路における、第二の直流電源の正極と前記電力変換装置の出力端子との間のスイッチと、前記電力変換装置の出力端子と第一の直流電源の正極との間のスイッチの組がともにオンする所定の時間を経過した後に、前記スイッチの組のいずれかをオンからオフへ切り換える第二の経路確保時間生成ステップと、
第一の直流電源の正極電位が第二の直流電源の正極電位よりも大きい際に、第一の短絡防止時間生成ステップと第二の経路確保ステップとによるパルス生成を選択して出力するよう制御し、第一の直流電源の正極電位が第二の直流電源の正極電位よりも小さい際に、第一の経路確保時間生成ステップと第二の短絡防止時間生成ステップによるパルス生成を選択して出力するよう制御する信号出力ステップと、
前記電力変換装置の出力端子と負極との間のスイッチのオンパルスを、第一の短絡防止時間生成ステップと第二の短絡防止時間生成ステップによるパルス生成の結果を用いて、前記電力変換装置の出力端子と前記第二の直流電源の正極との間のスイッチと、前記電力変換装置の出力端子と前記第一の直流電源の正極との間のスイッチとが共にオンのときに生成するよう制御する制御ステップと、
を含むことを特徴とする電力変換装置の制御方法。 Two DC power supplies are provided, and the negative electrode of the first DC power supply and the negative electrode of the second DC power supply of the two DC power supplies are connected, and pulses are generated and synthesized from the output voltages of these DC power supplies. A control method for a power conversion device that generates a drive voltage to drive an AC motor,
In the path of conduction from the positive electrode of the first DC power source to a second DC power supply positive electrode, a switch between the output terminals of the power converter to the positive pole of the first DC power source, an output terminal of said power converter And a first short-circuit prevention time generating step of switching any of the switch sets from OFF to ON after a predetermined time when both of the switches between the switch and the positive electrode of the second DC power supply are turned off. ,
In the path of conduction from the positive electrode of the first DC power source to a second DC power supply positive electrode, a switch between the output terminals of the power converter to the positive pole of the first DC power source, an output terminal of said power converter A first path securing time generation step of switching any one of the switch sets from on to off after a predetermined time when both of the switches between the switch and the positive electrode of the second DC power source are on. ,
In the path of conduction from the positive electrode of the second DC power supply to the first DC power supply positive electrode, a switch between the output terminal of the second positive electrode and the power converter of a DC power source, an output terminal of said power converter A second short-circuit prevention time generating step of switching any of the switch sets from OFF to ON after a predetermined time when both sets of switches between the positive electrode of the first DC power supply and the switch are turned off;
In the path of conduction from the positive electrode of the second DC power supply to the first DC power supply positive electrode, a switch between the output terminal of the positive electrode and the power conversion device of the second DC power source, an output terminal of said power converter A second path securing time generation step of switching any of the switch sets from on to off after a predetermined time when both of the switch sets between the positive electrode of the first DC power source and the first set have passed.
When the positive potential of the first DC power supply is greater than the positive potential of the second DC power supply, control is performed so that the pulse generation by the first short-circuit prevention time generation step and the second path securing step is selected and output. When the positive potential of the first DC power supply is smaller than the positive potential of the second DC power supply, the pulse generation by the first path securing time generation step and the second short-circuit prevention time generation step is selected and output. A signal output step for controlling
The on-pulse of the switch between the output terminal of the power converter and the negative electrode is output from the power converter using the result of pulse generation by the first short-circuit prevention time generation step and the second short-circuit prevention time generation step. A switch between the terminal and the positive electrode of the second DC power supply and a switch between the output terminal of the power converter and the positive electrode of the first DC power supply are controlled to be generated when both are on. Control steps;
The control method of the power converter device characterized by including.
前記複数の直流電源の電圧値の大小比較を行う際に、ヒステリシス制御を行うことができる閾値を使用する、
ことを特徴とする電力変換装置の制御方法。 In the control method of the power converter device according to claim 7 or 8 ,
When comparing the magnitudes of the voltage values of the plurality of DC power supplies, a threshold value capable of performing hysteresis control is used.
A method for controlling a power conversion device.
各相のモータ電圧指令値は、電源電圧で電圧指令値が規格化された変調率指令値であって、各スイッチの短絡防止時間と、各交流電源の電圧値と、各交流電源の電力比率とに基づき、各相のモータ電圧指令値の制限値を求める、
ことを特徴とする電力変換装置の制御方法。 In the control method of the power converter device according to claim 3,
The motor voltage command value for each phase is a modulation rate command value in which the voltage command value is standardized by the power supply voltage, and the short-circuit prevention time of each switch, the voltage value of each AC power supply, and the power ratio of each AC power supply Based on the above, find the limit value of the motor voltage command value for each phase.
A method for controlling a power conversion device.
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