Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP7183475B2 - power converter - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP7183475B2 - power converter - Google Patents

power converter Download PDF

Info

Publication number
JP7183475B2
JP7183475B2 JP2022505689A JP2022505689A JP7183475B2 JP 7183475 B2 JP7183475 B2 JP 7183475B2 JP 2022505689 A JP2022505689 A JP 2022505689A JP 2022505689 A JP2022505689 A JP 2022505689A JP 7183475 B2 JP7183475 B2 JP 7183475B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
function
control
switching
power converter
pattern
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2022505689A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPWO2021181660A1 (en
Inventor
天次郎 樋渡
壮太 佐野
真作 楠部
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Publication of JPWO2021181660A1 publication Critical patent/JPWO2021181660A1/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7183475B2 publication Critical patent/JP7183475B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00Conversion of AC power input into DC power output; Conversion of DC power input into AC power output
    • H02M7/42Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal
    • H02M7/44Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Description

本願は、電力変換装置に関するものである。 The present application relates to a power converter.

従来、電力変換装置による多相交流回転電機の駆動制御において、回転電機の駆動状態に基づいて、電力変換器のスイッチング状態を直接決定する瞬時電流制御があり、瞬時電流制御の1つとしてモデル予測制御が知られている。 Conventionally, in the drive control of a polyphase AC rotating electrical machine by a power conversion device, there is instantaneous current control that directly determines the switching state of the power converter based on the driving state of the rotating electrical machine. control is known.

例えば、特許文献1記載の従来の電力変換装置は、モデル予測制御に基づいた直接トルク制御を用いて回転電機を制御する。この制御方式は、回転電機のトルクと固定子磁束の数ステップ先を予測しながら定められた許容幅内で制御する方式であり、数ステップの予測区間で各相スイッチの切り替え回数が最小となるスイッチングパターンを探索する。このため、モデル予測制御による過渡状態の高速なトルク応答時間を維持しながら、定常状態のスイッチング損失を低減することが期待される。 For example, a conventional power conversion device described in Patent Document 1 controls a rotating electrical machine using direct torque control based on model predictive control. This control method predicts the torque of the rotating electrical machine and the magnetic flux of the stator several steps ahead, and controls within a predetermined allowable range. Explore switching patterns. Therefore, it is expected that switching loss in a steady state can be reduced while maintaining a fast torque response time in a transient state by model predictive control.

また、特許文献2記載の従来の電力変換装置は、ニューラルネットワークを用いて誘導電動機を制御する。このニューラルネットワークは、事前に様々な種類の負荷、インバータパラメータ、出力電流および主回路電圧と出力速度の状態における最適な加減速レートのデータを教師データとして機械学習を実行する。そして、学習済みのニューラルネットワークを誘導電動機の駆動時に活用することで、最適な加減速レート信号によって誘導電動機を駆動できる。 Also, the conventional power conversion device described in Patent Document 2 controls an induction motor using a neural network. This neural network performs machine learning using data on optimal acceleration/deceleration rates in advance for various types of loads, inverter parameters, output current, main circuit voltage, and output speed as teacher data. Then, by utilizing the learned neural network when driving the induction motor, the induction motor can be driven with the optimum acceleration/deceleration rate signal.

特開2011-152038号公報Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2011-152038 特許第3675505号Patent No. 3675505

特許文献1記載の従来の電力変換装置では、スイッチング損失の低減化をさらに進めるには、より長い区間を予測する必要があり演算量が指数関数的に増大するものであった。 In the conventional power converter described in Patent Document 1, in order to further reduce the switching loss, it is necessary to predict a longer interval, and the amount of calculation increases exponentially.

また、特許文献2記載の従来の電力変換装置では、予め学習させた条件においては最適な加減速レート信号によって誘導電動機を駆動できる。しかしながら、学習条件と異なる事態が発生した場合には、ニューラルネットワークの出力が予測困難であり制御の信頼性を確保できないものであった。 Further, in the conventional power conversion device described in Patent Document 2, the induction motor can be driven by an optimum acceleration/deceleration rate signal under pre-learned conditions. However, when a situation different from the learning conditions occurs, it is difficult to predict the output of the neural network, and the reliability of the control cannot be ensured.

本願は、上記のような課題を解決するための技術を開示するものであり、回転電機の駆動制御における演算量の増大を抑制し、かつ信頼性の高い駆動制御を実現できる電力変換装置を提供することを目的とする。 The present application discloses a technique for solving the above-described problems, and provides a power converter that can suppress an increase in the amount of calculation in drive control of a rotating electric machine and realize highly reliable drive control. intended to

本願に開示される電力変換装置は、複数のスイッチング素子を備え、直流電源からの直流電力を交流電力に電力変換して回転電機に供給する電力変換器と、設定された制御周期毎に、パターン生成関数を用いて、前記複数のスイッチング素子における1周期分のスイッチング状態を決定し、該1周期分のスイッチング状態の組み合わせから成るスイッチングパターンを生成して、前記電力変換器を出力制御する制御装置とを備える。前記制御装置は、前記スイッチングパターンを決定する第1関数と第2関数とを予め保持し、前記パターン生成関数の入力となる制御指令を生成して、該制御指令の範囲に応じて前記第1、第2関数のいずれか1つを前記パターン生成関数として選択して用いる。前記第1関数は、教師データに基づく機械学習で得た情報を元に、入力に基づいて推論を行う学習済モデルを用いて、該推論により前記スイッチングパターンを生成し、前記第2関数は、入力に基づいて予め設定された演算により前記スイッチングパターンを生成する。 A power converter disclosed in the present application includes a plurality of switching elements, a power converter that converts DC power from a DC power supply into AC power and supplies it to a rotating electric machine, and a pattern A control device that determines switching states for one cycle in the plurality of switching elements using a generating function, generates a switching pattern composed of a combination of the switching states for one cycle, and controls the output of the power converter. and The control device prestores a first function and a second function for determining the switching pattern, generates a control command to be input to the pattern generation function, and generates the first function according to the range of the control command. , the second function is selected and used as the pattern generation function. The first function generates the switching pattern by inference using a trained model that performs inference based on input based on information obtained by machine learning based on teacher data, and the second function is The switching pattern is generated by a preset calculation based on the input.

本願に開示される電力変換装置によれば、回転電機の駆動制御における演算量の増大を抑制し、かつ信頼性の高い駆動制御を実現できる電力変換装置を提供できる。 According to the power conversion device disclosed in the present application, it is possible to provide a power conversion device capable of suppressing an increase in the amount of calculation in drive control of a rotating electrical machine and realizing highly reliable drive control.

実施の形態1による電力変換装置の構成を示すブロック図である。1 is a block diagram showing the configuration of a power converter according to Embodiment 1; FIG. 実施の形態1による電力変換装置を実現するハードウェア構成図である。2 is a hardware configuration diagram for realizing the power converter according to Embodiment 1. FIG. 実施の形態1による電力変換器のスイッチング状態の一例を示す図である。4 is a diagram showing an example of switching states of the power converter according to Embodiment 1; FIG. 実施の形態1によるスイッチングパターンを説明する図である。FIG. 4 is a diagram for explaining switching patterns according to Embodiment 1; 実施の形態1による電力変換装置におけるV/f制御器のブロック図である。3 is a block diagram of a V/f controller in the power converter according to Embodiment 1; FIG. 実施の形態1による学習済モデルおよび教師データに基づく機械学習を説明するブロック図である。2 is a block diagram illustrating machine learning based on trained models and teacher data according to Embodiment 1. FIG. 実施の形態1による学習済モデルを生成するためのハードウェア構成図である。2 is a hardware configuration diagram for generating a trained model according to Embodiment 1; FIG. 実施の形態1による電力変換装置における制御動作を説明するフローチャートである。4 is a flowchart for explaining control operations in the power converter according to Embodiment 1; 実施の形態2による電力変換装置の構成を示すブロック図である。2 is a block diagram showing the configuration of a power conversion device according to Embodiment 2; FIG. 実施の形態2による電力変換装置における制御動作を説明するフローチャートである。9 is a flowchart for explaining control operations in the power conversion device according to Embodiment 2; 実施の形態3による電力変換装置の構成を示すブロック図である。FIG. 11 is a block diagram showing the configuration of a power converter according to Embodiment 3; 実施の形態3による電力変換装置を実現するハードウェア構成図である。FIG. 10 is a hardware configuration diagram for realizing a power conversion device according to Embodiment 3; 実施の形態3によるモデル予測制御を説明する図である。FIG. 11 is a diagram for explaining model predictive control according to Embodiment 3; 実施の形態3による電力変換装置における制御動作を説明するフローチャートである。10 is a flowchart for explaining control operations in a power conversion device according to Embodiment 3; 実施の形態3による電力変換装置における制御動作を説明するフローチャートである。10 is a flowchart for explaining control operations in a power conversion device according to Embodiment 3; 実施の形態4による電力変換装置の構成を示すブロック図である。FIG. 12 is a block diagram showing the configuration of a power converter according to Embodiment 4; 実施の形態4による電力変換装置を実現するハードウェア構成図である。FIG. 11 is a hardware configuration diagram for realizing a power conversion device according to Embodiment 4; 実施の形態4による電力変換装置における制御動作を説明するフローチャートである。10 is a flowchart for explaining control operations in the power conversion device according to Embodiment 4; 実施の形態4による電力変換装置における制御動作を説明するフローチャートである。10 is a flowchart for explaining control operations in the power conversion device according to Embodiment 4;

実施の形態1.
図1は実施の形態1による電力変換装置の構成を示すブロック図である。
図に示すように、電力変換装置100は、主回路である電力変換器1と電力変換器1を出力制御する制御装置10とを備え、直流電源2と回転電機3との間に接続される。
電力変換器1は、直流電源2からの直流電力を交流電力に変換して回転電機3に供給して回転電機3を駆動する。回転電機3は、電力変換器1から供給された交流電力を動力に変換する。なお、回転電機3は、例えば誘導電動機、同期電動機等の各種の電動機を用いることができる。
Embodiment 1.
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a power converter according to Embodiment 1. FIG.
As shown in the figure, the power conversion device 100 includes a power converter 1 as a main circuit and a control device 10 that controls the output of the power converter 1, and is connected between a DC power supply 2 and a rotating electric machine 3. .
The power converter 1 converts the DC power from the DC power supply 2 into AC power and supplies the AC power to the rotating electrical machine 3 to drive the rotating electrical machine 3 . The rotating electric machine 3 converts the AC power supplied from the power converter 1 into power. Various electric motors such as an induction motor and a synchronous motor can be used as the rotating electric machine 3 .

制御装置10は、V/f制御器11と、スイッチングパターンSWPを決定するパターン決定部12と、第1関数F1および第2関数F2を保持する格納部13とを備える。
第1関数F1は、教師データに基づく機械学習で得た情報を元に、第1関数F1への入力に基づいて推論を行う学習済モデルMを用いて、該推論によりスイッチングパターンSWPを生成する。この場合、学習済モデルMが格納部13に格納され、第1関数F1として動作する。また、第2関数F2は、第2関数F2への入力に基づいて、パルス幅変調(PWM)を用いてスイッチングパターンSWPを生成する。PWM方式は、電圧指令値Vref(k)を直流電源2の母線電圧を用いて正規化し、キャリア波である三角波と比較する制御方式である。
なお、スイッチングパターンSWPは、1周期分のスイッチング状態の組み合わせから成るものであり、詳細は後述する。
The control device 10 includes a V/f controller 11, a pattern determination section 12 that determines a switching pattern SWP, and a storage section 13 that holds a first function F1 and a second function F2.
The first function F1 generates a switching pattern SWP by inference using a trained model M that performs inference based on the input to the first function F1 based on information obtained by machine learning based on teacher data. . In this case, the trained model M is stored in the storage unit 13 and operates as the first function F1. The second function F2 also generates the switching pattern SWP using pulse width modulation (PWM) based on the inputs to the second function F2. The PWM method is a control method that normalizes the voltage command value Vref(k) using the bus voltage of the DC power supply 2 and compares it with a triangular wave that is a carrier wave.
The switching pattern SWP is a combination of switching states for one cycle, and the details will be described later.

V/f制御器11は、設定された制御周期毎に、与えられた制御目標である速度指令ωref(k)に基づいて、三相(U相、V相、W相)の電圧指令値Vref(k)(:Vuref(k)、Vvref(k)、Vwref(k))を生成する。また、制御装置10は、現時点t(k)のスイッチング状態を含む、前周期(k-1)内の少なくとも1つのスイッチング状態SW(k-1)(:SWu(k-1)、SWv(k-1)、SWw(k-1))を取得する。そして、格納部13は、電圧指令値Vref(k)と、前周期(k-1)内の少なくとも1つのスイッチング状態SW(k-1)とを制御指令として、この制御指令に基づいて第1関数F1、第2関数F2のいずれか1方をパターン生成関数Fとしてパターン決定部12へ出力する。なお、上記制御指令は、パターン生成関数Fの入力となるものである。 The V/f controller 11 adjusts the three-phase (U-phase, V-phase, and W-phase) voltage command values Vref based on the speed command ωref(k), which is a given control target, for each set control cycle. (k) (: Vuref(k), Vvref(k), Vwref(k)). In addition, the control device 10 detects at least one switching state SW(k-1) (: SWu(k-1), SWv(k −1), SWw(k−1)). Then, the storage unit 13 uses the voltage command value Vref(k) and at least one switching state SW(k−1) in the previous cycle (k−1) as control commands, and based on the control commands, performs the first Either one of the function F1 and the second function F2 is output as the pattern generation function F to the pattern determination unit 12 . Note that the above control command serves as an input to the pattern generation function F. FIG.

パターン決定部12は、電圧指令値Vref(k)と前周期(k-1)内の少なくとも1つのスイッチング状態SW(k-1)とから成る制御指令と、パターン生成関数Fとに基づいて、即ち、制御指令をパターン生成関数Fに対する入力として用い、現周期kのスイッチングパターンSWP(k)を生成する。
このように制御装置10は、制御周期毎に、スイッチングパターンSWP(k)を出力して電力変換器1を制御する。
The pattern determination unit 12, based on a control command consisting of a voltage command value Vref(k) and at least one switching state SW(k-1) in the previous cycle (k-1), and a pattern generation function F, That is, the control command is used as an input to the pattern generation function F to generate the switching pattern SWP(k) for the current cycle k.
In this manner, the control device 10 outputs the switching pattern SWP(k) to control the power converter 1 in each control cycle.

なお、(k-1)、(k)の表記は、制御周期毎の離散時間信号を表しており、(k-1)は前回値、(k)は現在値、(k+1)は次回値である。これは図1および図1以降の図においても同様である。 The notations (k-1) and (k) represent discrete time signals for each control cycle, where (k-1) is the previous value, (k) is the current value, and (k+1) is the next value. be. This also applies to FIG. 1 and subsequent figures.

図2は、電力変換装置100を実現するハードウェア構成図である。
電力変換器1は、直流電源2の直流電力を三相交流電力に変換する三相インバータ回路により構成され、負荷である回転電機3を駆動する。電力変換器1は、それぞれダイオードDが逆並列接続された複数のスイッチング素子Q1~Q6を備える。そして、各相の上アームと下アームとの接続点からバスバーによって回転電機3の各相の入力端子に接続されている。この場合、U相はスイッチング素子Q1、Q2を備え、V相はスイッチング素子Q3、Q4を備え、W相はスイッチング素子Q5、Q6を備える。
FIG. 2 is a hardware configuration diagram for realizing the power converter 100. As shown in FIG.
The power converter 1 is composed of a three-phase inverter circuit that converts DC power from a DC power supply 2 into three-phase AC power, and drives a rotating electric machine 3 as a load. The power converter 1 includes a plurality of switching elements Q1 to Q6 each having a diode D connected in antiparallel. A connection point between the upper arm and the lower arm of each phase is connected to an input terminal of each phase of the rotary electric machine 3 by a bus bar. In this case, the U phase has switching elements Q1 and Q2, the V phase has switching elements Q3 and Q4, and the W phase has switching elements Q5 and Q6.

制御装置10は、プロセッサ20および記憶装置21で構成される。
記憶装置21は、RAM(Random Access Memory)等の揮発性記憶装置(図示省略)と、HDD(Hard Disk Drive)、SSD(Solid State Drive)、等の不揮発性の補助記憶装置(図示省略)とを備えている。なお、不揮発性の補助記憶装置としては、HDDの代わりにフラッシュメモリを使用してもよい。
The control device 10 is composed of a processor 20 and a storage device 21 .
The storage device 21 includes a volatile storage device (not shown) such as a RAM (Random Access Memory), and a non-volatile auxiliary storage device (not shown) such as a HDD (Hard Disk Drive) and SSD (Solid State Drive). It has A flash memory may be used instead of the HDD as the non-volatile auxiliary storage device.

プロセッサ20は記憶装置21から入力された制御プログラムを実行する。
記憶装置21は補助記憶装置と揮発性記憶装置とを備える。プロセッサ20には補助記憶装置から揮発性記憶装置を介して制御プログラム22が入力される。
プロセッサ20は、演算結果等のデータ23を記憶装置21の揮発性記憶装置に出力し、これらのデータ23を、必要に応じて揮発性記憶装置を介して補助記憶装置に保存する。
Processor 20 executes a control program input from storage device 21 .
The storage device 21 includes an auxiliary storage device and a volatile storage device. A control program 22 is input to the processor 20 from an auxiliary storage device via a volatile storage device.
The processor 20 outputs data 23 such as calculation results to the volatile storage device of the storage device 21, and stores these data 23 in the auxiliary storage device via the volatile storage device as necessary.

なお、図2では、プロセッサ20および記憶装置21のみで制御装置10を構成するものを示したが、それに限るものでは無く、プロセッサ20および記憶装置21と、さらに、PWM制御のための専用回路である三角波発生器およびPWM回路等を備えるものでも良い。 In FIG. 2, only the processor 20 and the storage device 21 constitute the control device 10, but the processor 20 and the storage device 21, and a dedicated circuit for PWM control, are not limited to this. It may also include a triangular wave generator and a PWM circuit or the like.

上述したように、制御装置10は、制御周期毎に1周期分のスイッチング状態の組み合わせから成るスイッチングパターンSWP(k)を出力して電力変換器1を制御する。
図3は、電力変換器1のスイッチング状態の一例を示す図である。スイッチング状態は、各スイッチング素子Q1~Q6のオン(:1)とオフ(:0)の信号の組み合わせである。上アームおよび下アームのスイッチング素子Q1~Q6の内、一方がオンで他方がオフとなる8通りのスイッチング状態(SW1~SW8)と、電力変換器1の動作停止時に全スイッチング素子Q1~Q6をオフするスイッチング状態(SW0)の9通りのスイッチング状態がある。図3のスイッチング状態SW1(SWu1、SWv1、SWw1)では、スイッチング素子Q1、Q4、Q6がオン、スイッチング素子Q2、Q3、Q5がオフである。
As described above, the control device 10 controls the power converter 1 by outputting the switching pattern SWP(k), which is a combination of switching states for one cycle, for each control cycle.
FIG. 3 is a diagram showing an example of switching states of the power converter 1. As shown in FIG. The switching state is a combination of ON (:1) and OFF (:0) signals for each switching element Q1-Q6. Eight switching states (SW1 to SW8) in which one of the switching elements Q1 to Q6 of the upper arm and the lower arm is turned on and the other is turned off, and all the switching elements Q1 to Q6 are turned off when the power converter 1 stops operating. There are 9 switching states of the switching state (SW0) to turn off. In the switching state SW1 (SWu1, SWv1, SWw1) of FIG. 3, the switching elements Q1, Q4, Q6 are on, and the switching elements Q2, Q3, Q5 are off.

図4は、スイッチングパターンSWP(k)を説明する図である。スイッチングパターンSWP(k)は1周期分のスイッチング状態の組み合わせであり、1周期Tを複数区間に分割し、区間毎に割り当てるスイッチング状態が決定される。この場合、スイッチングパターンSWP(k)は、スイッチング状態SW3、SW4、SW2、SW2、SW6、SW7が、順番に切り替わるように設定された、組み合わせである。
なお、1周期を予め決められた幅の区間に分割してスイッチング状態をそれぞれ割り当てるものでも、また、スイッチング状態を異なるスイッチング状態に切り替えるタイミング情報をスイッチング状態の情報に付加させても良い。
FIG. 4 is a diagram for explaining the switching pattern SWP(k). The switching pattern SWP(k) is a combination of switching states for one cycle. One cycle T is divided into a plurality of sections, and the switching states assigned to each section are determined. In this case, the switching pattern SWP(k) is a combination in which the switching states SW3, SW4, SW2, SW2, SW6, and SW7 are set to switch in order.
One cycle may be divided into intervals of a predetermined width and switching states may be assigned to each, or timing information for switching between different switching states may be added to switching state information.

図4に示すように、電力変換器1は、現時点t(k)において、スイッチング状態SW1で動作しており、1つ前のスイッチング状態は、SW7である。現時点t(k)のスイッチング状態SW1も前周期(k-1)から継続するものであり、スイッチング状態SW1、SW7は、前周期(k-1)内のスイッチング状態SW(k-1)である。 As shown in FIG. 4, the power converter 1 is operating in the switching state SW1 at the current time t(k), and the previous switching state is SW7. The switching state SW1 at the current time t(k) also continues from the previous period (k-1), and the switching states SW1 and SW7 are the switching states SW(k-1) in the previous period (k-1). .

制御装置10は、現時点t(k)のスイッチング状態SW1を含む、少なくとも1つの前周期(k-1)内のスイッチング状態SW(k-1)、例えばSW1、SW7と、電圧指令値Vref(k)とに基づいて、パターン生成関数Fにより、現周期kの1周期分のスイッチングパターンSWP(k)(:SW3、SW4、SW2、SW2、SW6、SW7)を生成する。スイッチングパターンSWP(k)は1周期分のスイッチング状態の指令として電力変換器1に与えられ、各スイッチング素子Q1~Q6はオンオフ制御される。
そして、制御装置10は、時点t(k+1)において、次周期(k+1)の為のスイッチングパターンSWP(k+1)を生成する。
The control device 10 detects the switching state SW(k-1), such as SW1 and SW7, in at least one previous period (k-1) including the switching state SW1 at the current time t(k), and the voltage command value Vref(k ), a switching pattern SWP(k) (:SW3, SW4, SW2, SW2, SW6, SW7) for one cycle of the current cycle k is generated by a pattern generation function F. The switching pattern SWP(k) is given to the power converter 1 as a switching state command for one cycle, and the switching elements Q1 to Q6 are on/off controlled.
Then, at time t(k+1), control device 10 generates switching pattern SWP(k+1) for the next cycle (k+1).

この場合、制御装置10が、前周期(k-1)内の実際のスイッチング状態SW(k-1)を電力変換器1から受信して取得するものを図示したが、制御装置10が前周期に生成したスイッチングパターンSWP(k-1)内から、前周期(k-1)内のスイッチング状態SW(k-1)を取得しても良い。 In this case, although the control device 10 receives and acquires the actual switching state SW(k-1) in the previous cycle (k-1) from the power converter 1, the control device 10 The switching state SW(k-1) in the previous period (k-1) may be obtained from the switching pattern SWP(k-1) generated in 1.

なお、通常、制御周期の1周期Tは1つのスイッチング状態の継続期間より格段と長いため、スイッチングパターンSWPは、複数のスイッチング状態の組み合わせから成る。但し、制御周期がスイッチング状態の継続期間と同等に短縮可能な場合は、1つのスイッチング状態を1周期分としても良い。 Note that one period T of the control period is usually much longer than the duration of one switching state, so the switching pattern SWP consists of a combination of a plurality of switching states. However, if the control cycle can be shortened to the same extent as the duration of the switching state, one switching state may correspond to one cycle.

また、パターン生成関数Fの入力である制御指令の一部となる前周期内のスイッチング状態SW(k-1)は、現時点のスイッチング状態のみでも適用可能であるが、複数個あるのが望ましい。また、制御周期が短い場合は、前周期内のスイッチング状態として直前周期(k-1)に限らず、例えば2個前の周期(k-2)のスイッチング状態を併せて採用しても良い。 Also, the switching state SW(k-1) in the previous cycle, which is part of the control command that is the input of the pattern generation function F, can be applied even if it is only the current switching state, but it is desirable that there are a plurality of them. Further, when the control cycle is short, the switching state in the previous cycle is not limited to the previous cycle (k-1), and for example, the switching state of the previous cycle (k-2) may also be adopted.

図5は、V/f制御器11のブロック図である。
図5に示すように、V/f制御器11は、Vδref演算器111とγδ/uvw座標変換器112と積分器113とを備える。Vδref演算器111は、速度指令ωref(k)から、予め設定されたV/f比に基づいてδ軸電圧指令値Vδref(k)を演算する。また、速度指令ωref(k)は積分器113にも入力され、積分器113は位相指令θref(k)を出力する。そして、0を入力したγ軸電圧指令値Vγref(k)と、δ軸電圧指令値Vδref(k)とに基づいて、γδ/uvw座標変換器112は、三相(U相、V相、W相)の電圧指令値Vref(k)を生成する。
なお、V/f制御は公知技術であり、制御の詳細については説明を省略する。
FIG. 5 is a block diagram of the V/f controller 11. As shown in FIG.
As shown in FIG. 5, the V/f controller 11 includes a Vδref calculator 111, a γδ/uvw coordinate converter 112, and an integrator 113. A Vδref calculator 111 calculates a δ-axis voltage command value Vδref(k) from the speed command ωref(k) based on a preset V/f ratio. The speed command ωref(k) is also input to the integrator 113, and the integrator 113 outputs the phase command θref(k). Based on the γ-axis voltage command value Vγref(k) to which 0 is input and the δ-axis voltage command value Vδref(k), the γδ/uvw coordinate converter 112 converts three phases (U phase, V phase, W phase) voltage command value Vref(k).
Note that the V/f control is a known technique, and the detailed description of the control is omitted.

ところで、格納部13には、第1関数F1および第2関数F2が保持され、第1関数F1は、教師データに基づく機械学習により生成された学習済モデルMにて構成される。
以下、学習済モデルMおよびその生成方法について説明する。なお、学習済モデルMは、予め機械学習を終了して生成された後に、格納部13に格納される。
図6は、学習済モデルMおよび教師データに基づく機械学習を説明するブロック図である。
図6に示すように、事前に用意した学習用データ41から得る教師データ47に基づいて、学習部40が機械学習を行って学習済モデルMを生成する。
By the way, the storage unit 13 holds a first function F1 and a second function F2, and the first function F1 is composed of a trained model M generated by machine learning based on teacher data.
The trained model M and its generation method will be described below. Note that the trained model M is stored in the storage unit 13 after being generated by completing machine learning in advance.
FIG. 6 is a block diagram illustrating machine learning based on the learned model M and teacher data.
As shown in FIG. 6, the learning unit 40 performs machine learning to generate a trained model M based on teacher data 47 obtained from learning data 41 prepared in advance.

学習用データ41には、制御周期毎の電圧指令値Vref(k)と該電圧指令値Vref(k)に対応する1周期分のスイッチング状態SWであるスイッチングパターンSWP(k)が含まれる。この場合、学習用データ41は、PWM方式に比べて、電力変換器1のスイッチング損失を小さくする制御方式である、例えば、モデル予測制御を用いた制御方式で1周期分のスイッチング状態(スイッチングパターンSWP(k))を生成して取得する。また、選択的高調波消去、低次高調波消去、あるいは最適パルスパターンを用いた制御方式を用いて学習用データ41を生成しても良い。 The learning data 41 includes a voltage command value Vref(k) for each control cycle and a switching pattern SWP(k) that is a switching state SW for one cycle corresponding to the voltage command value Vref(k). In this case, the learning data 41 is a control method that reduces the switching loss of the power converter 1 compared to the PWM method. SWP(k)) is generated and obtained. Alternatively, the learning data 41 may be generated using a control method using selective harmonic elimination, low-order harmonic elimination, or an optimum pulse pattern.

学習用データ41は、教師データ取得部42に入力される。教師データ取得部42は、入力データ取得部43とラベルデータ取得部44とを備える。
入力データ取得部43は、学習用データ41から、制御周期毎の電圧指令値Vref(k)と、前周期内の少なくとも1つのスイッチング状態SW(k-1)とを教師用入力データ45として取得し、学習部40に出力する。前周期内の少なくとも1つのスイッチング状態SW(k-1)は、電圧指令値Vref(k)の生成時点である現時点のスイッチング状態SWを含むもので、スイッチングパターンSWP(k-1)内から取得できる。なお、スイッチングパターンSWP(k-1)の最後尾のスイッチング状態が現時点のスイッチング状態SWに当たる。
The learning data 41 are input to the teacher data acquisition unit 42 . The teacher data acquisition section 42 includes an input data acquisition section 43 and a label data acquisition section 44 .
The input data acquisition unit 43 acquires the voltage command value Vref(k) for each control cycle and at least one switching state SW(k−1) in the previous cycle from the learning data 41 as teacher input data 45. and output to the learning unit 40 . At least one switching state SW(k-1) in the previous period includes the current switching state SW at the point of generation of the voltage command value Vref(k), and is obtained from the switching pattern SWP(k-1). can. The switching state at the end of the switching pattern SWP(k-1) corresponds to the current switching state SW.

ラベルデータ取得部44は、学習用データ41から、制御周期毎の電圧指令値Vref(k)に対応するスイッチングパターンSWP(k)を教師用ラベルデータ46として取得し、学習部40に出力する。
教師データ47は、教師用入力データ45と教師用ラベルデータ46とから成り、学習部40は、制御周期毎の教師用入力データ45と教師用ラベルデータ46との組み合わせである教師データ47に基づいて、機械学習を実行する。
The label data acquisition unit 44 acquires the switching pattern SWP(k) corresponding to the voltage command value Vref(k) for each control cycle from the learning data 41 as the teacher label data 46 and outputs it to the learning unit 40 .
The teacher data 47 consists of teacher input data 45 and teacher label data 46, and the learning unit 40 is based on the teacher data 47, which is a combination of the teacher input data 45 and the teacher label data 46 for each control cycle. to perform machine learning.

この実施の形態1における回転電機3の駆動制御を対象とした教師データ付き学習は、パーセプトロンを組み合わせて構成したニューラルネットワークにより行われる。具体的には、電圧指令値Vref(k)と、前周期内の少なくとも1つのスイッチング状態SW(k-1)とを教師用入力データ45とし、スイッチングパターンSWP(k)を教師用ラベルデータ46とする。そして、これらによる教師データ47をニューラルネットワークに与えて、ニューラルネットワークの出力が教師用ラベルデータ46と同じとなるように、各パーセプトロンについての重みづけを変更しながら学習を繰り返すものである。 Learning with teacher data for drive control of the rotary electric machine 3 in the first embodiment is performed by a neural network configured by combining perceptrons. Specifically, the voltage command value Vref(k) and at least one switching state SW(k−1) in the previous period are used as teacher input data 45, and the switching pattern SWP(k) is used as teacher label data 46. and Then, the teacher data 47 based on these is given to the neural network, and learning is repeated while changing the weighting for each perceptron so that the output of the neural network becomes the same as the label data 46 for teacher.

学習の過程では、誤差逆伝搬法による処理を繰り返し行うことにより各パーセプトロンの出力の誤差を小さくするように重みづけ値を調整する。すなわち、教師データ付き学習は、重みづけ値を調整しながら、教師用ラベルデータ46とニューラルネットワークの出力データの誤差がなくなるようにするものである。
このようにして、教師データ47の特徴を学習し、入力に基づいて推論を行って結果を導出するための学習済モデルMを獲得する。
In the learning process, weighting values are adjusted so as to reduce the error in the output of each perceptron by repeating error backpropagation. In other words, learning with teacher data eliminates errors between the teacher label data 46 and the output data of the neural network while adjusting the weighting values.
In this way, the learned model M is acquired for learning the features of the teacher data 47, making inferences based on the input, and deriving results.

このように機械学習により生成された学習済モデルMは、教師データ47の特徴を有する。例えば、教師データ47に変成される学習用データ41が、モデル予測制御を利用したものであれば、学習済モデルMは、PWM方式に比べて、電力変換器1のスイッチング損失を小さくするスイッチングパターンSWP(k)を出力する。 The learned model M generated by machine learning in this way has the characteristics of the teacher data 47 . For example, if the learning data 41 to be transformed into the teacher data 47 uses model predictive control, the learned model M has a switching pattern that reduces the switching loss of the power converter 1 compared to the PWM method. Output SWP(k).

なお、学習部40が学習に用いるニューラルネットワークは三層であってもよいが、さらに多層であっても良く、ディープラーニングにより機械学習を実行するものでも良い。 The neural network used by the learning unit 40 for learning may have three layers, or may have more layers, and may perform machine learning by deep learning.

図7は、学習済モデルMを生成するためのハードウェア構成図である。学習済モデルMを生成するための機械学習は、ニューラルネットワークとして機能する機械学習器50で行い、機械学習器50は、図7に示すハードウェア構成により実現される。
機械学習器50は、プロセッサ51および記憶装置52で構成される。
記憶装置52は、揮発性記憶装置である例えばRAM53と、不揮発性の補助記憶装置である例えばHDD54とを備える。なお、不揮発性の補助記憶装置としては、HDDの代わりにSSDあるいはフラッシュメモリを使用してもよい。
FIG. 7 is a hardware configuration diagram for generating a trained model M. As shown in FIG. Machine learning for generating the learned model M is performed by a machine learning device 50 functioning as a neural network, and the machine learning device 50 is realized by the hardware configuration shown in FIG.
The machine learning device 50 is composed of a processor 51 and a storage device 52 .
The storage device 52 includes a volatile storage device such as a RAM 53 and a non-volatile auxiliary storage device such as an HDD 54 . Note that an SSD or flash memory may be used instead of the HDD as the non-volatile auxiliary storage device.

HDD54は、学習プログラム55、教師データ56を保持し、生成される学習結果57も保持する。
プロセッサ51には、HDD54からRAM53を介して各種の学習プログラム55が入力され、入力された各種の学習プログラム55を実行する。学習プログラム55は、教師データ付き学習をプロセッサ51に実行させる。即ち、教師データ56も、HDD54からRAM53を介してプロセッサ51に入力され、学習プログラム55に従って学習される。
また、プロセッサ51は、学習結果57のデータを、記憶装置52のRAM53に出力し、必要に応じてRAM53を介してHDD54に保存する。
The HDD 54 holds a learning program 55, teacher data 56, and also holds a learning result 57 that is generated.
Various learning programs 55 are input to the processor 51 from the HDD 54 via the RAM 53, and the input various learning programs 55 are executed. The learning program 55 causes the processor 51 to perform learning with teacher data. That is, the teacher data 56 is also input from the HDD 54 to the processor 51 via the RAM 53 and learned according to the learning program 55 .
Further, the processor 51 outputs the data of the learning result 57 to the RAM 53 of the storage device 52, and stores the data in the HDD 54 via the RAM 53 as necessary.

学習プログラム55は、教師データ付き学習をプロセッサ51に実行させ、機械学習の結果(学習結果57)のデータを生成させるための命令を含むプログラムである。 The learning program 55 is a program including instructions for causing the processor 51 to execute learning with teacher data and to generate data as a result of machine learning (learning result 57).

以上のような機械学習器50は、PC(Personal Computer)、サーバ装置等により実現できる。但し、演算量が多いため、例えば、PCにGPU(Graphics Processing Units)を搭載し、GPGPU(General-Purpose computing on Graphics Processing Units)と呼ばれる技術により、GPUを教師データ付き学習の演算処理に利用して、高速に処理できるようにしてもよい。 The machine learning device 50 as described above can be realized by a PC (Personal Computer), a server device, or the like. However, since the amount of calculation is large, for example, a GPU (Graphics Processing Units) is installed in a PC, and a GPU (General-Purpose computing on Graphics Processing Units) technology is used for arithmetic processing of learning with teacher data. It may be possible to process at high speed.

次に、この実施の形態1の電力変換装置100における制御動作について、以下に説明する。
図8は、電力変換装置100における制御動作を説明するフローチャートである。この制御動作は、制御装置10が制御周期毎に行うもので、現時点t(k)での動作を示すものとする。
Next, the control operation in the power converter 100 of this Embodiment 1 is demonstrated below.
FIG. 8 is a flow chart for explaining the control operation in the power conversion device 100. As shown in FIG. This control operation is performed by the control device 10 in each control cycle, and the operation at the current time t(k) is shown.

まず、制御装置10は、V/f制御器11にて、速度指令ωref(k)に基づいて電圧指令値Vref(k)を生成し、即ち、電圧指令値Vref(k)を取得する(ステップS1)。
次に、制御装置10は、現時点t(k)のスイッチング状態SW1を含む、少なくとも1つの前周期(k-1)内のスイッチング状態SW(k-1)を取得する(ステップS2)。
なお、ステップS1で取得した電圧指令値Vref(k)と、ステップS2で取得した前周期(k-1)内のスイッチング状態SW(k-1)とは、パターン生成関数Fに入力される制御指令となる。制御装置10は、該制御指令の各情報を取得すると、該情報をパターン決定部12に入力すると共に格納部13に入力する。
また、ステップS1、S2については、上記順番に限るものでは無い。
First, the control device 10 causes the V/f controller 11 to generate the voltage command value Vref(k) based on the speed command ωref(k), that is, acquires the voltage command value Vref(k) (step S1).
Next, the control device 10 acquires at least one switching state SW(k-1) within the previous period (k-1) including the switching state SW1 at the current time t(k) (step S2).
Note that the voltage command value Vref(k) obtained in step S1 and the switching state SW(k-1) in the previous cycle (k-1) obtained in step S2 are input to the pattern generation function F. becomes a directive. After obtaining each piece of information of the control command, the control device 10 inputs the information to the pattern determination unit 12 and the storage unit 13 .
Further, steps S1 and S2 are not limited to the order described above.

次に、制御装置10は、電圧指令値Vref(k)と前周期(k-1)内のスイッチング状態SW(k-1)とから成る制御指令が、格納部13内の学習済モデルMの教師用入力データ45の範囲内か否かを判定する(ステップS3)。 Next, the control device 10 outputs a control command consisting of the voltage command value Vref(k) and the switching state SW(k-1) in the previous cycle (k-1) to the learned model M in the storage unit 13. It is determined whether or not it is within the range of the input data for teacher 45 (step S3).

ステップS3において、上記制御指令が教師用入力データ45の範囲内であれば、格納部13は、学習済モデルMを用いた第1関数F1をパターン生成関数Fとして出力する。そして、パターン決定部12は、第1関数F1をパターン生成関数Fとして取得する(ステップS4)。 In step S3, if the control command is within the range of the teacher input data 45, the storage unit 13 outputs the first function F1 using the trained model M as the pattern generation function F. Then, the pattern determination unit 12 acquires the first function F1 as the pattern generation function F (step S4).

そして、パターン決定部12は、上記制御指令に基づいてパターン生成関数Fにより、1周期分のスイッチング状態であるスイッチングパターンSWP(k)を決定する(ステップS5)。
制御装置10は、決定されたスイッチングパターンSWP(k)に応じて電力変換器1のスイッチング状態を制御して回転電機3を駆動制御する(ステップS6)。
Then, the pattern determination unit 12 determines the switching pattern SWP(k), which is the switching state for one cycle, by the pattern generation function F based on the control command (step S5).
Control device 10 controls the switching state of power converter 1 according to the determined switching pattern SWP(k) to drive and control rotary electric machine 3 (step S6).

ステップS3において、上記制御指令が教師用入力データ45の範囲を超える場合、格納部13は、PWM方式を用いた第2関数F2をパターン生成関数Fとして出力する。即ち、パターン決定部12は、第2関数F2をパターン生成関数Fとして取得する(ステップS7)。その後、ステップS5に移行する。 In step S3, when the control command exceeds the range of the teacher input data 45, the storage unit 13 outputs the second function F2 using the PWM method as the pattern generation function F. FIG. That is, the pattern determination unit 12 acquires the second function F2 as the pattern generation function F (step S7). After that, the process proceeds to step S5.

このように、パターン決定部12は、第1関数F1、第2関数F2のいずれか1方をパターン生成関数Fとして取得し、制御指令に基づいてパターン生成関数Fにより、1周期分のスイッチング状態であるスイッチングパターンSWP(k)を決定する。
第1関数F1、第2関数F2のいずれか1方を選択するには、制御指令の範囲に応じて行う。即ち、制御指令と教師用入力データ45とを比較して、制御指令が教師用入力データ45の範囲内であれば第1関数F1を選択し、教師用入力データ45の範囲を超えれば第2関数F2を選択する。
パターン生成関数Fの入力となる制御指令と、教師用入力データ45との比較は、例えば、両者における現時点のスイッチング状態SWが同じで、制御指令内の電圧指令値Vref(k)が教師用入力データ45の範囲内であれば良い。
As described above, the pattern determination unit 12 acquires either one of the first function F1 and the second function F2 as the pattern generation function F, and the switching state for one cycle is determined by the pattern generation function F based on the control command. is determined as a switching pattern SWP(k).
Selection of either the first function F1 or the second function F2 is carried out according to the range of the control command. That is, the control command is compared with the input data for teacher 45, and if the control command is within the range of the input data for teacher 45, the first function F1 is selected. Select function F2.
The comparison between the control command that is the input of the pattern generation function F and the teacher input data 45 is such that, for example, the current switching state SW is the same in both, and the voltage command value Vref(k) in the control command is the teacher input. It is sufficient if it is within the range of the data 45 .

この実施の形態では、制御指令が教師用入力データ45の範囲を超える場合は、第2関数F2を適用する。これにより、学習済モデルMを用いた第1関数F1は、教師データ47の範囲内でのみ適用でき、学習条件と異なる条件で用いる事が無い。このため、第1関数F1は、想定内の推論を超えることが無く、高速で信頼性の高い結果を導出する。学習済モデルMの生成にモデル予測制御を利用した場合は、PWM方式に比べて電力変換器1のスイッチング損失を小さくできる。
また、制御指令が教師用入力データ45の範囲を超える場合にも、第2関数F2を適用することにより、制御指令に応じたスイッチングパターンSWP(k)を継続して生成できる。第2関数F2は、予め設定された演算に基づいて確実に結果を導出する。
In this embodiment, when the control command exceeds the range of the input data for teacher 45, the second function F2 is applied. As a result, the first function F1 using the learned model M can be applied only within the range of the teacher data 47, and is not used under conditions different from the learning conditions. Therefore, the first function F1 does not exceed the expected inference and derives a fast and highly reliable result. When the model predictive control is used to generate the learned model M, the switching loss of the power converter 1 can be reduced as compared with the PWM method.
Further, even when the control command exceeds the range of the teacher input data 45, the switching pattern SWP(k) corresponding to the control command can be continuously generated by applying the second function F2. The second function F2 reliably derives a result based on preset calculations.

なお、パターン生成関数Fのために準備された第1関数F1および第2関数F2のそれぞれの入出力関係はパターン生成関数Fの入出力関係と同じである。このため、各関数(F、F1、F2)に入力される情報の種類は共通で、制御指令となる電圧指令値Vref(k)およびスイッチング状態SW(k-1)である。そして、各関数(F、F1、F2)から出力される情報の種類も共通で、スイッチングパターンSWP(k)である。但し、第2関数F2に関しては、入力される制御指令の内、電圧指令値Vref(k)のみを用いてスイッチングパターンSWP(k)を出力する。 The input/output relationship of each of the first function F1 and the second function F2 prepared for the pattern generation function F is the same as the input/output relationship of the pattern generation function F. FIG. Therefore, the types of information input to each function (F, F1, F2) are common, namely the voltage command value Vref(k) and the switching state SW(k-1), which are control commands. The type of information output from each function (F, F1, F2) is also common and is the switching pattern SWP(k). However, regarding the second function F2, the switching pattern SWP(k) is output using only the voltage command value Vref(k) among the input control commands.

教師用入力データ45は、第1関数F1を生成するためにニューラルネットワークに入力されるデータであり、パターン生成関数Fに入力される制御指令と同種の情報、即ち、電圧指令値Vref(k)と前周期(k-1)内のスイッチング状態SW(k-1)である。同様に、教師用ラベルデータ46は、パターン生成関数Fの出力であるスイッチングパターンSWP(k)と同種の情報である。 The teacher input data 45 is data input to the neural network to generate the first function F1, and is information of the same kind as the control command input to the pattern generation function F, that is, the voltage command value Vref(k). and the switching state SW(k-1) in the previous period (k-1). Similarly, the teacher label data 46 is the same type of information as the switching pattern SWP(k), which is the output of the pattern generation function F. FIG.

なお、格納部13が、電圧指令値Vref(k)と、前周期(k-1)内の少なくとも1つのスイッチング状態SW(k-1)とに基づいてパターン生成関数Fを出力するものとして説明したが、パターン決定部12が、格納部13内の第1関数F1、第2関数F2のいずれか1方をパターン生成関数Fとして抽出するものでも良い。
その場合、電圧指令値Vref(k)と、前周期(k-1)内の少なくとも1つのスイッチング状態SW(k-1)とは、格納部13には入力されずにパターン決定部12のみに入力される。そして、パターン決定部12は、これら制御指令に基づいて、第1関数F1、第2関数F2のいずれか1方をパターン生成関数Fとして抽出する。
It is assumed that the storage unit 13 outputs the pattern generation function F based on the voltage command value Vref(k) and at least one switching state SW(k-1) in the previous period (k-1). However, the pattern determination unit 12 may extract one of the first function F1 and the second function F2 in the storage unit 13 as the pattern generation function F.
In that case, the voltage command value Vref(k) and at least one switching state SW(k-1) in the previous period (k-1) are not input to the storage unit 13, but are sent only to the pattern determination unit 12. is entered. Then, the pattern determination unit 12 extracts one of the first function F1 and the second function F2 as the pattern generation function F based on these control commands.

また上記実施の形態では、第2関数F2にPWM形式を用い、第1関数F1ではPWM方式よりスイッチング損失が低減するような制御に基づく学習済モデルMを用いた。これら第1、第2関数F1、F2の基となる制御は、上記のものに限らず適用できる。 Further, in the above embodiment, the PWM method is used for the second function F2, and the learned model M based on the control that reduces the switching loss compared to the PWM method is used for the first function F1. The control on which these first and second functions F1 and F2 are based is not limited to the one described above.

実施の形態2.
図9は実施の形態2による電力変換装置の構成を示すブロック図である。
この実施の形態では、制御装置10内に教師データ取得部14を備える。教師データ取得部14は、生成された制御指令、即ち、電圧指令値Vref(k)およびスイッチング状態SW(k-1)が、教師用入力データ45の範囲を超える場合に、該制御指令およびスイッチングパターンSWP(k)を新たな教師データとして取得する。その他の構成は、上記実施の形態1と同様である。
Embodiment 2.
FIG. 9 is a block diagram showing the configuration of the power converter according to Embodiment 2. In FIG.
In this embodiment, the control device 10 includes a teacher data acquisition section 14 . If the generated control command, that is, the voltage command value Vref(k) and the switching state SW(k−1) exceed the range of the teacher input data 45, the teacher data acquiring unit 14 acquires the control command and the switching state SW(k−1). The pattern SWP(k) is acquired as new teacher data. Other configurations are the same as those of the first embodiment.

図10は、この実施の形態2による電力変換装置100における制御動作を説明するフローチャートである。この制御動作は、制御装置10が制御周期毎に行うもので、現時点t(k)での動作を示すものとする。この場合、ステップS1~ステップS7については、上記実施の形態1と同様である。 FIG. 10 is a flow chart for explaining the control operation in power converter 100 according to the second embodiment. This control operation is performed by the control device 10 in each control cycle, and the operation at the current time t(k) is shown. In this case, steps S1 to S7 are the same as in the first embodiment.

まず、制御装置10は、V/f制御器11にて、速度指令ωref(k)に基づいて電圧指令値Vref(k)を生成し、即ち、電圧指令値Vref(k)を取得する(ステップS1)。
次に、制御装置10は、現時点t(k)のスイッチング状態SW1を含む、少なくとも1つの前周期(k-1)内のスイッチング状態SW(k-1)を取得する(ステップS2)。
なお、ステップS1で取得した電圧指令値Vref(k)と、ステップS2で取得した前周期(k-1)内のスイッチング状態SW(k-1)とは、パターン生成関数Fに入力される制御指令となる。制御装置10は、該制御指令の各情報を取得すると、該情報をパターン決定部12に入力すると共に格納部13に入力する。
First, the control device 10 causes the V/f controller 11 to generate the voltage command value Vref(k) based on the speed command ωref(k), that is, acquires the voltage command value Vref(k) (step S1).
Next, the control device 10 acquires at least one switching state SW(k-1) within the previous period (k-1) including the switching state SW1 at the current time t(k) (step S2).
Note that the voltage command value Vref(k) obtained in step S1 and the switching state SW(k-1) in the previous cycle (k-1) obtained in step S2 are input to the pattern generation function F. becomes a directive. After obtaining each piece of information of the control command, the control device 10 inputs the information to the pattern determination unit 12 and the storage unit 13 .

次に、制御装置10は、電圧指令値Vref(k)と前周期(k-1)内のスイッチング状態SW(k-1)とから成る制御指令が、格納部13内の学習済モデルMの教師用入力データ45の範囲内か否かを判定する(ステップS3)。 Next, the control device 10 outputs a control command consisting of the voltage command value Vref(k) and the switching state SW(k-1) in the previous cycle (k-1) to the learned model M in the storage unit 13. It is determined whether or not it is within the range of the input data for teacher 45 (step S3).

ステップS3において、上記制御指令が教師用入力データ45の範囲内であれば、格納部13は、学習済モデルMを用いた第1関数F1をパターン生成関数Fとして出力する。そして、パターン決定部12は、第1関数F1をパターン生成関数Fとして取得し(ステップS4)、上記制御指令に基づいてパターン生成関数F(第1関数F1)により、1周期分のスイッチング状態であるスイッチングパターンSWP(k)を決定する(ステップS5)。
制御装置10は、決定されたスイッチングパターンSWP(k)に応じて電力変換器1のスイッチング状態を制御して回転電機3を駆動制御する(ステップS6)。
In step S3, if the control command is within the range of the teacher input data 45, the storage unit 13 outputs the first function F1 using the trained model M as the pattern generation function F. Then, the pattern determination unit 12 acquires the first function F1 as the pattern generation function F (step S4), and uses the pattern generation function F (first function F1) based on the control command to perform switching state for one cycle. A certain switching pattern SWP(k) is determined (step S5).
Control device 10 controls the switching state of power converter 1 according to the determined switching pattern SWP(k) to drive and control rotary electric machine 3 (step S6).

ステップS3において、上記制御指令が教師用入力データ45の範囲を超える場合、格納部13は、PWM方式を用いた第2関数F2をパターン生成関数Fとして出力する。即ち、パターン決定部12は、第2関数F2をパターン生成関数Fとして取得する(ステップS7)。 In step S3, when the control command exceeds the range of the teacher input data 45, the storage unit 13 outputs the second function F2 using the PWM method as the pattern generation function F. FIG. That is, the pattern determination unit 12 acquires the second function F2 as the pattern generation function F (step S7).

そしてパターン決定部12は、上記制御指令に基づいてパターン生成関数F(第2関数F2)により、1周期分のスイッチング状態であるスイッチングパターンSWP(k)を決定する(ステップS8)。
次に、教師データ取得部14は、パターン生成関数F(第2関数F2)に入力された上記制御指令を教師用入力データとして取得し、パターン生成関数F(第2関数F2)の出力であるスイッチングパターンSWP(k)を教師用ラベルデータとして取得する。即ち、新たな教師データとして、これらの教師用入力データおよび教師用ラベルデータを取得する(ステップS9)。
制御装置10は、決定されたスイッチングパターンSWP(k)に応じて電力変換器1のスイッチング状態を制御して回転電機3を駆動制御する(ステップS10)。
Then, the pattern determination unit 12 determines the switching pattern SWP(k), which is the switching state for one cycle, by the pattern generation function F (second function F2) based on the control command (step S8).
Next, the teacher data acquisition unit 14 acquires the control command input to the pattern generation function F (second function F2) as teacher input data, and outputs the pattern generation function F (second function F2). The switching pattern SWP(k) is acquired as teacher label data. That is, the teacher input data and teacher label data are obtained as new teacher data (step S9).
The control device 10 controls the switching state of the power converter 1 according to the determined switching pattern SWP(k) to drive and control the rotating electric machine 3 (step S10).

この実施の形態では、上記実施の形態1と同様に、学習済モデルMを用いた第1関数F1は、教師データ47の範囲内でのみ適用して、それ以外の場合は第2関数F2を用いる。そして、第2関数F2を用いる場合の入出力情報、即ち、制御指令とスイッチングパターンSWP(k)とを、新たな教師データして取得する。このため、上記実施の形態1と同様の効果が得られると共に、学習済モデルMの更新、あるいは適用範囲拡大のための情報収集が可能になる。 In this embodiment, as in the first embodiment, the first function F1 using the trained model M is applied only within the range of the teacher data 47, and otherwise the second function F2 is applied. use. Then, the input/output information when using the second function F2, that is, the control command and the switching pattern SWP(k) are acquired as new teacher data. Therefore, the same effect as in the first embodiment can be obtained, and information collection for updating the learned model M or expanding the applicable range can be performed.

なお、制御装置10を上位コントローラと接続可能とし、上位コントローラが教師データ取得部14の情報を受信することで、上位コントローラ、あるいはそれに接続される機械学習器によって、学習済モデルMの再構築あるいは、新たな学習済モデルで適用範囲の拡大したものを生成することができる。 The control device 10 can be connected to the upper controller, and the upper controller receives information from the teacher data acquisition unit 14, so that the upper controller or a machine learning device connected thereto reconstructs or reconstructs the trained model M. , a new trained model can be generated with expanded coverage.

実施の形態3.
図11は実施の形態3による電力変換装置の構成を示すブロック図である。
また、図12は、実施の形態3による電力変換装置を実現するハードウェア構成図である。
図に示すように、電力変換装置100Aは、主回路である電力変換器1と電力変換器1を出力制御する制御装置10Aとを備え、直流電源2と回転電機3との間に接続される。
電力変換器1は、直流電源2からの直流電力を交流電力に変換して回転電機3に供給して回転電機3を駆動する。回転電機3は、電力変換器1から供給された交流電力を動力に変換する。
Embodiment 3.
FIG. 11 is a block diagram showing the configuration of a power converter according to Embodiment 3. In FIG.
Moreover, FIG. 12 is a hardware block diagram which implement|achieves the power converter device by Embodiment 3. As shown in FIG.
As shown in the figure, a power conversion device 100A includes a power converter 1 as a main circuit and a control device 10A that controls the output of the power converter 1, and is connected between a DC power supply 2 and a rotating electric machine 3. .
The power converter 1 converts the DC power from the DC power supply 2 into AC power and supplies the AC power to the rotating electrical machine 3 to drive the rotating electrical machine 3 . The rotating electric machine 3 converts the AC power supplied from the power converter 1 into power.

この実施の形態では、回転電機3の駆動状態を示す検出値を取得する電流検出器(以下、検出器15)を、電力変換器1と回転電機3との間に備える。検出器15は、各相の交流出力線に設けられ、検出値として電流値I(k)(Iu(k)、Iv(k)、Iw(k))を検出する。電流値I(k)は、電力変換器1の出力電流の値である。
なお、回転電機3は、例えば誘導電動機、同期電動機等の各種の電動機を用いることができる。
In this embodiment, a current detector (hereinafter referred to as detector 15 ) that acquires a detected value indicating the drive state of rotating electrical machine 3 is provided between power converter 1 and rotating electrical machine 3 . Detectors 15 are provided in the AC output lines of each phase, and detect current values I(k) (Iu(k), Iv(k), Iw(k)) as detection values. A current value I(k) is the value of the output current of the power converter 1 .
Various electric motors such as an induction motor and a synchronous motor can be used as the rotating electric machine 3 .

制御装置10Aは、電流値I(k)に基づいて回転電機3の状態量である位置θ(k)、磁束ψ(k)および速度ω(k)を演算する状態観測部16と、PI(比例積分)磁束制御器17と、PI速度制御器18とを備える。さらに、制御装置10Aは、スイッチングパターンSWPを決定するパターン決定部12Aと、2つの第1関数F1A、F1Bおよび第2関数F2Aを保持する格納部13Aとを備える。
なお、図12に示すように、電力変換器1および制御装置10Aを実現するハードウェア構成は、実施の形態1と同様である。
The control device 10A includes a state observation unit 16 that calculates position θ(k), magnetic flux ψ(k), and speed ω(k), which are state quantities of the rotary electric machine 3, based on the current value I(k), and a PI ( A proportional integral) flux controller 17 and a PI speed controller 18 are provided. Further, the control device 10A includes a pattern determination section 12A that determines the switching pattern SWP, and a storage section 13A that holds two first functions F1A, F1B and a second function F2A.
Note that, as shown in FIG. 12, the hardware configuration for realizing power converter 1 and control device 10A is the same as in the first embodiment.

各第1関数F1A、F1Bは、それぞれ教師データに基づく機械学習で得た情報を元に、各第1関数F1A、F1Bへの入力に基づいて推論を行う学習済モデルMA、MBを用いて、該推論によりスイッチングパターンSWPを生成する。この場合、学習済モデルMA、MBが格納部13Aに格納され、それぞれ第1関数F1A、F1Bとして動作する。学習済モデルMAと学習済モデルMBとは、教師データが異なるもので、例えば学習済モデルMAは設定速度以下の低速回転用の回転電機3の情報を教師データに用い、学習済モデルMBは上記設定速度を超える高速回転用の回転電機3の情報を教師データに用いて学習させたものである。 Each of the first functions F1A and F1B uses learned models MA and MB that perform inference based on inputs to each of the first functions F1A and F1B based on information obtained by machine learning based on teacher data. The inference generates a switching pattern SWP. In this case, the trained models MA and MB are stored in the storage unit 13A and operate as the first functions F1A and F1B, respectively. The learned model MA and the learned model MB have different teacher data. For example, the learned model MA uses the information of the rotary electric machine 3 for low-speed rotation below the set speed as teacher data, and the learned model MB uses the above information. It is learned by using the information of the rotary electric machine 3 for high-speed rotation exceeding the set speed as teacher data.

また、第2関数F2は、第2関数F2への入力に基づいて、モデル予測制御を用いてスイッチングパターンSWPを生成する。
なお、スイッチングパターンSWPは、上記実施の形態1で説明したように、1周期分のスイッチング状態の組み合わせから成るものである。
Also, the second function F2 generates a switching pattern SWP using model predictive control based on the inputs to the second function F2.
Note that the switching pattern SWP is a combination of switching states for one cycle, as described in the first embodiment.

検出器15は、電流値I(k)として、三相(U相、V相、W相)の電流値(Iu(k)、Iv(k)、Iw(k))を検出しても良いし、二相分の電流値を検出し、残りの一相を算出したものを用いてもよい。また、1つの検出器15にて三相の電流値I(k)を復元する1シャント電流検出方式を用いてもよい。
ここで、検出器15には、CT(Current Transformer)検出器あるいはシャント抵抗等、いずれの電流検出器を用いてもよい。
The detector 15 may detect current values (Iu(k), Iv(k), Iw(k)) of three phases (U phase, V phase, W phase) as the current value I(k). Alternatively, the current values for two phases may be detected and the remaining one phase calculated may be used. Also, a one-shunt current detection method that restores three-phase current values I(k) with one detector 15 may be used.
Here, for the detector 15, any current detector such as a CT (Current Transformer) detector or a shunt resistor may be used.

状態観測部16は、電流値I(k)に基づいて回転電機3の状態量である位置θ(k)、磁束ψ(k)および速度ω(k)を演算するもので、演算時に回転電機パラメータである抵抗値あるいはインダクタンス値を用いてもよい。 The state observation unit 16 calculates position θ(k), magnetic flux ψ(k), and speed ω(k), which are state quantities of the rotating electrical machine 3, based on the current value I(k). A parameter resistance value or inductance value may be used.

制御装置10Aには、回転電機3の制御目標である速度指令ωref(k)および磁束指令ψref(k)が与えられる。
PI磁束制御器17は、制御周期毎に、磁束指令ψref(k)と状態観測部16にて演算した磁束ψ(k)とに基づいて、磁束指令ψref(k)と磁束ψ(k)との偏差を小さくするためのd軸電流指令値Idref(k)を出力する。PI速度制御器18は、制御周期毎に、速度指令ωref(k)と状態観測部16にて演算した速度ω(k)とに基づいて、速度指令ωref(k)と速度ω(k)との偏差を小さくするためのq軸電流指令値Idref(k)を出力する。
A control device 10A is provided with a speed command ωref(k) and a magnetic flux command ψref(k), which are control targets of the rotating electric machine 3 .
Based on the magnetic flux command ψref(k) and the magnetic flux ψ(k) calculated by the state observation unit 16, the PI magnetic flux controller 17 calculates the magnetic flux command ψref(k) and the magnetic flux ψ(k) for each control cycle. d-axis current command value Idref(k) for reducing the deviation of . Based on the speed command ωref(k) and the speed ω(k) calculated by the state observation unit 16, the PI speed controller 18 determines the speed command ωref(k) and the speed ω(k) for each control cycle. A q-axis current command value Idref(k) for reducing the deviation of is output.

なお、PI制御は公知の技術であるため、詳細説明は省略する。
また、q軸電流指令値Idref(k)を出力するPI速度制御器18を用いるものを示したが、速度指令ωref(k)と速度ω(k)との偏差を小さくするように、回転電機3のトルク指令値τref(k)を出力するPI速度制御器を用いても良い。
Since the PI control is a well-known technique, detailed explanation is omitted.
Also, although the PI speed controller 18 that outputs the q-axis current command value Idref(k) is used, the rotary electric machine A PI speed controller that outputs three torque command values τref(k) may be used.

また、制御装置10Aは、現時点t(k)のスイッチング状態を含む、前周期(k-1)内の少なくとも1つのスイッチング状態SW(k-1)(:SWu(k-1)、SWv(k-1)、SWw(k-1))を取得する。
制御装置10Aは、電流指令値としてのdq軸電流指令値Idqref(k)(Idref(k)、Iqref(k))と、検出値である電流値I(k)と、状態量である位置θ(k)および速度ω(k)と、前周期(k-1)内の少なくとも1つのスイッチング状態SW(k-1)とを制御指令とする。そして、格納部13Aは、この制御指令に基づいて第1関数F1A、F1Bおよび第2関数F2の内、いずれか1つを選択しパターン生成関数Fとしてパターン決定部12Aへ出力する。なお、上記制御指令は、パターン生成関数Fの入力となるものである。
In addition, the control device 10A sets at least one switching state SW(k-1) (: SWu(k-1), SWv(k −1), SWw(k−1)).
The control device 10A has a dq-axis current command value Idqref(k) (Idref(k), Iqref(k)) as a current command value, a current value I(k) as a detected value, and a position θ (k) and speed ω(k) and at least one switching state SW(k-1) in the previous period (k-1) are used as control commands. Then, the storage unit 13A selects one of the first functions F1A, F1B and the second function F2 based on this control command and outputs it as the pattern generation function F to the pattern determination unit 12A. Note that the above control command serves as an input to the pattern generation function F. FIG.

パターン決定部12Aは、上記制御指令とパターン生成関数Fとに基づいて、即ち、上記制御指令をパターン生成関数Fに対する入力として用い、現周期kのスイッチングパターンSWP(k)を生成する。
このように制御装置10Aは、制御周期毎に、スイッチングパターンSWP(k)を出力して電力変換器1を制御する。
Based on the control command and the pattern generation function F, that is, using the control command as an input to the pattern generation function F, the pattern determination unit 12A generates the switching pattern SWP(k) of the current cycle k.
In this manner, the control device 10A outputs the switching pattern SWP(k) to control the power converter 1 in each control cycle.

なお、パターン生成関数Fの入力の一部である前周期(k-1)内の少なくとも1つのスイッチング状態SW(k-1)と、パターン生成関数Fの出力であるスイッチングパターンSWPは、上記実施の形態1と同様である。 Note that at least one switching state SW(k-1) in the previous period (k-1), which is part of the input of the pattern generation function F, and the switching pattern SWP, which is the output of the pattern generation function F, are is the same as in form 1 of

次に、第2関数F2に用いられるモデル予測制御について、図13に基づいて以下に説明する。
図に示す場合では、制御装置10Aは、電流値I(電流検出値)を、設定した電流許容幅内に維持する様にスイッチング状態を決定する。現時点t(k)において、現時点t(k)のスイッチング状態SW1を含む、少なくとも1つの前周期(k-1)内のスイッチング状態SW(k-1)と電流値Iとに基づいて、回転電機3に交流電力を与える現周期のスイッチングパターンSWP(k)(1周期分のスイッチング状態)の候補を生成する。そして、候補毎に電流値Iの予測値を計算する。図13内に、現時点t(k)および直前の電流検出値30と、現時点以降におけるスイッチングパターンSWP(k)の候補毎の電流予測値31、31a、31b、31c、31d、31eとを示す。
Next, the model predictive control used for the second function F2 will be described below with reference to FIG.
In the case shown in the figure, the control device 10A determines the switching state so as to maintain the current value I (detected current value) within the set allowable current width. At the current time t(k), based on the current value I and the switching state SW(k-1) in at least one previous cycle (k-1) including the switching state SW1 at the current time t(k), the rotating electric machine 3, a candidate for the switching pattern SWP(k) (switching state for one cycle) for the current cycle is generated. Then, the predicted value of the current value I is calculated for each candidate. FIG. 13 shows the current t(k) and the previous current detection value 30, and the current predicted values 31, 31a, 31b, 31c, 31d, and 31e for each switching pattern SWP(k) candidate after the current time.

そして、電流予測値31、31a、31b、31c、31d、31eの中で、電流許容幅の上限または下限に至る時間が最長であるケース(電流予測値31)のスイッチングパターンSWP(k)を探索する。
これにより、電力変換器1のスイッチング損失をPWM方式よりも小さくして、回転電機3を駆動することができる。
なお、上述したモデル予測制御は一例であって、回転電機3の駆動音、機械振動、電流高調波、および電流指令値への電流値の追従時間の内、少なくとも1つをPWM方式に対して小さくするように制御しても良い。
Then, among the predicted current values 31, 31a, 31b, 31c, 31d, and 31e, the switching pattern SWP(k) of the case (predicted current value 31) in which the time to reach the upper limit or lower limit of the allowable current width is the longest is searched. do.
As a result, the rotating electric machine 3 can be driven with the switching loss of the power converter 1 smaller than that of the PWM method.
Note that the model predictive control described above is an example, and at least one of the driving sound of the rotating electrical machine 3, mechanical vibration, current harmonics, and the follow-up time of the current value to the current command value is set to the PWM method. You may control to make it small.

次に、この実施の形態3の電力変換装置100Aにおける制御動作について、以下に説明する。
図14および図15は、電力変換装置100Aにおける制御動作を説明するフローチャートである。この制御動作は、制御装置10Aが制御周期毎に行うもので、現時点t(k)での動作を示すものとする。
なお、この場合も、制御装置10Aは、制御指令となる各情報を取得すると、該情報をパターン決定部12Aに入力すると共に格納部13Aに入力する。
Next, the control operation in the power converter 100A of this Embodiment 3 is demonstrated below.
14 and 15 are flowcharts for explaining the control operation in the power conversion device 100A. This control operation is performed by the control device 10A in each control cycle, and the operation at the current time t(k) is shown.
Also in this case, when the control device 10A acquires each piece of information as a control command, the control device 10A inputs the information into the pattern determination section 12A and the storage section 13A.

検出器15は、電流値I(k)(Iu(k)、Iv(k)、Iw(k))を検出し、制御装置10Aは、検出された電流値I(k)を制御指令の一部として取得し、パターン決定部12Aおよび格納部13Aに入力する(ステップSS1)。
次に、状態観測部16は、電流値I(k)に基づいて回転電機3の状態量である位置θ(k)、磁束ψ(k)および速度ω(k)を演算し(ステップSS2)、制御装置10Aは、位置θ(k)および速度ω(k)を、制御指令の一部として取得し、パターン決定部12Aおよび格納部13Aに入力する(ステップSS3)。
Detector 15 detects current value I(k) (Iu(k), Iv(k), Iw(k)), and control device 10A converts detected current value I(k) to one of control commands. It is acquired as a part and inputted to the pattern determination part 12A and the storage part 13A (step SS1).
Next, state observation unit 16 calculates position θ(k), magnetic flux ψ(k), and speed ω(k), which are state quantities of rotating electric machine 3, based on current value I(k) (step SS2). , the control device 10A acquires the position .theta.(k) and the velocity .omega.(k) as part of the control command, and inputs them to the pattern determining section 12A and the storing section 13A (step SS3).

次に、PI磁束制御器17は、磁束指令ψref(k)と磁束ψ(k)とに基づいて、d軸電流指令値Idref(k)を出力し、PI速度制御器18は、制御周期毎に、速度指令ωref(k)と速度ω(k)とに基づいて、q軸電流指令値Idref(k)を出力する。そして、制御装置10Aは、dq軸電流指令値Idqref(k)(Idref(k)、Iqref(k))を、制御指令の一部として取得し、パターン決定部12Aおよび格納部13Aに入力する(ステップSS4)。
次に、制御装置10Aは、現時点t(k)のスイッチング状態を含む、少なくとも1つの前周期(k-1)内のスイッチング状態SW(k-1)を取得する(ステップSS5)。
なお、ステップSS1~ステップSS5については、上記順番に限るものでは無い。
Next, the PI flux controller 17 outputs a d-axis current command value Idref(k) based on the magnetic flux command ψref(k) and the magnetic flux ψ(k), and the PI speed controller 18 outputs Then, the q-axis current command value Idref(k) is output based on the speed command ωref(k) and the speed ω(k). Then, the control device 10A acquires the dq-axis current command value Idqref(k) (Idref(k), Iqref(k)) as part of the control command, and inputs it to the pattern determination unit 12A and the storage unit 13A ( step SS4).
Next, the control device 10A acquires at least one switching state SW(k-1) within the previous period (k-1) including the switching state at the current time t(k) (step SS5).
Note that steps SS1 to SS5 are not limited to the order described above.

次に、制御装置10Aは、dq軸電流指令値Idqref(k)と、電流値I(k)と、位置θ(k)および速度ω(k)と、前周期(k-1)内の少なくとも1つのスイッチング状態SW(k-1)とを制御指令として、該制御指令が格納部13A内の学習済モデルMAの教師用入力データの範囲内か否かを判定する(ステップSS6)。 Next, the control device 10A controls the dq-axis current command value Idqref(k), the current value I(k), the position θ(k), the speed ω(k), and at least Using one switching state SW(k-1) as a control command, it is determined whether or not the control command is within the range of teacher input data of the learned model MA in the storage unit 13A (step SS6).

ステップSS6において、上記制御指令が学習済モデルMAの教師用入力データの範囲内であれば、格納部13Aは、学習済モデルMAを用いた第1関数F1Aをパターン生成関数Fとして出力する。そして、パターン決定部12Aは、第1関数F1Aをパターン生成関数Fとして取得する(ステップSS7)。 In step SS6, if the control command is within the range of the teacher input data of the learned model MA, the storage unit 13A outputs the first function F1A using the learned model MA as the pattern generation function F. Then, the pattern determination unit 12A acquires the first function F1A as the pattern generation function F (step SS7).

そして、パターン決定部12Aは、上記制御指令に基づいてパターン生成関数Fにより、1周期分のスイッチング状態であるスイッチングパターンSWP(k)を決定する(ステップSS8)。
制御装置10Aは、決定されたスイッチングパターンSWP(k)に応じて電力変換器1のスイッチング状態を制御して回転電機3を駆動制御する(ステップSS9)。
Then, the pattern determination unit 12A determines the switching pattern SWP(k), which is the switching state for one cycle, by the pattern generation function F based on the control command (step SS8).
The control device 10A controls the switching state of the power converter 1 according to the determined switching pattern SWP(k) to drive and control the rotating electric machine 3 (step SS9).

ステップSS6において、上記制御指令が学習済モデルMAの教師用入力データの範囲を超える場合、制御装置10Aは、上記制御指令が格納部13A内の学習済モデルMBの教師用入力データの範囲内か否かを判定する(ステップSS10)。
ステップSS10において、上記制御指令が学習済モデルMBの教師用入力データの範囲内であれば、格納部13Aは、学習済モデルMBを用いた第1関数F1Bをパターン生成関数Fとして出力する。そして、パターン決定部12Aは、第1関数F1Bをパターン生成関数Fとして取得する(ステップSS11)。その後、ステップSS8に移行する。
In step SS6, if the control command exceeds the range of the teacher input data of the learned model MA, the control device 10A determines whether the control command is within the range of the teacher input data of the learned model MB in the storage unit 13A. It is determined whether or not (step SS10).
In step SS10, if the control command is within the range of the teacher input data of the learned model MB, the storage unit 13A outputs the first function F1B using the learned model MB as the pattern generation function F. Then, the pattern determination unit 12A acquires the first function F1B as the pattern generation function F (step SS11). After that, the process proceeds to step SS8.

ステップSS10において、上記制御指令が学習済モデルMBの教師用入力データの範囲を超える場合、格納部13Aは、モデル予測方式を用いた第2関数F2Aをパターン生成関数Fとして出力する。即ち、パターン決定部12Aは、第2関数F2Aをパターン生成関数Fとして取得する(ステップSS12)。その後、ステップSS8に移行する。 In step SS10, when the control command exceeds the range of the teacher input data of the learned model MB, the storage unit 13A outputs the second function F2A using the model prediction method as the pattern generation function F. That is, the pattern determination unit 12A acquires the second function F2A as the pattern generation function F (step SS12). After that, the process proceeds to step SS8.

以上のように、この実施の形態3による制御装置10Aは、回転電機3の駆動状態を示す電流値I(k)、位置θ(k)、磁束ψ(k)および速度ω(k)に基づいて電力変換器1のスイッチング状態を制御するためのスイッチングパターンSWP(k)を決定する。このため、回転電機3の駆動音、機械振動、電流高調波、および電流指令値への電流値の追従時間の内、少なくとも1つをPWM方式に対して小さくできる。 As described above, the control device 10A according to the third embodiment can control the current value I(k), the position θ(k), the magnetic flux ψ(k), and the speed ω(k) that indicate the driving state of the rotating electric machine 3. to determine the switching pattern SWP(k) for controlling the switching state of the power converter 1 . Therefore, at least one of the drive sound of the rotary electric machine 3, mechanical vibration, current harmonics, and the follow-up time of the current value to the current command value can be reduced compared to the PWM method.

また、この実施の形態3では、格納部13Aは、それぞれ異なる教師データに基づく機械学習で得た情報を元に、推論を行う2つの学習済モデルMA、MBを用いる2つの第1関数F1A、F1Bと、モデル予測制御を用いた第2関数F2Aとを保持する。そして、制御装置10Aは、生成した制御指令の範囲に応じて2つの第1関数F1A、F1Bと第2関数F2Aとの中からいずれか1つをパターン生成関数Fとして選択して、スイッチングパターンSWP(k)を決定する。 In addition, in the third embodiment, the storage unit 13A includes two first functions F1A using two trained models MA and MB that perform inference based on information obtained by machine learning based on different teacher data, Retain F1B and a second function F2A using model predictive control. Then, the control device 10A selects one of the two first functions F1A and F1B and the second function F2A as the pattern generation function F according to the range of the generated control command, and selects the switching pattern SWP (k) is determined.

第1関数F1A、F1Bおよび第2関数F2Aの中から1つのパターン生成関数Fを選択するには、上記実施の形態1と同様に、制御指令の範囲に応じて行う。この場合、第1関数F1Aを第1関数F1Bより優先的に用い、制御指令と学習済モデルMAの教師用入力データとを比較して、制御指令が学習済モデルMAの教師用入力データの範囲内であれば第1関数F1Aを選択する。制御指令が学習済モデルMAの教師用入力データの範囲を超え、かつ学習済モデルMBの教師用入力データの範囲内であれば第1関数F1Bを選択する。そして、制御指令が学習済モデルMBの教師用入力データの範囲も超える場合は、第2関数F2を選択する。
パターン生成関数Fの入力となる制御指令と、教師用入力データ45との比較は、例えば、両者における現時点のスイッチング状態SWが同じで、その他の制御指令内の少なく1つ、例えばdq軸電流指令値Idqref(k)を比較して行っても良い。
Selection of one pattern generation function F from among the first functions F1A, F1B and the second function F2A is performed according to the range of the control command, as in the first embodiment. In this case, the first function F1A is preferentially used over the first function F1B, and the control command is compared with the teacher input data of the learned model MA to determine whether the control command falls within the range of the teacher input data of the learned model MA. If within, select the first function F1A. If the control command exceeds the range of input data for teacher of learned model MA and is within the range of input data for teacher of learned model MB, first function F1B is selected. Then, when the control command exceeds the range of input data for teacher of the learned model MB, the second function F2 is selected.
The comparison between the control command that is the input of the pattern generation function F and the teacher input data 45 is, for example, that the current switching state SW is the same in both, and at least one of the other control commands, such as the dq-axis current command Alternatively, the value Idqref(k) may be compared.

この実施の形態においても、各学習済モデルMA、MBを用いた第1関数F1A、F1Bは、それぞれの教師データの範囲内でのみ適用でき、学習条件と異なる条件で用いる事が無い。このため、各第1関数F1A、F1Bは、想定内の推論を超えることが無く、高速で信頼性の高い結果を導出できる。また、異なる教師データを用いて2つの学習済モデルMA、MBを用意するため、容易な機械学習で信頼性の高い学習済モデルMA、MBが得られる。
また、制御指令が学習済モデルMA、MBの双方の教師用入力データの範囲を超える場合にも、第2関数F2Aを適用することにより、制御指令に応じたスイッチングパターンSWP(k)を継続して生成できる。第2関数F2Aは、予め設定された演算に基づいて確実に結果を導出する。
Also in this embodiment, the first functions F1A and F1B using the trained models MA and MB can be applied only within the range of the respective teacher data, and are not used under conditions different from the learning conditions. Therefore, each of the first functions F1A and F1B can derive fast and highly reliable results without exceeding the expected inference. In addition, since two trained models MA and MB are prepared using different teacher data, highly reliable trained models MA and MB can be obtained by simple machine learning.
Further, even when the control command exceeds the range of the teacher input data of both learned models MA and MB, the switching pattern SWP(k) corresponding to the control command is continued by applying the second function F2A. can be generated by The second function F2A reliably derives a result based on preset calculations.

また、パターン生成関数Fのために準備された第1関数F1A、F1Bおよび第2関数F2Aの入出力関係はパターン生成関数Fの入出力関係と同じである。このため、各関数(F、F1A、F1B、F2A)に入力される情報の種類は共通で、制御指令である情報、即ち、dq軸電流指令値Idqref(k)と、電流値I(k)と、位置θ(k)および速度ω(k)と、前周期(k-1)内の少なくとも1つのスイッチング状態SW(k-1)である。そして、各関数(F、F1A、F1B、F2A)から出力される情報の種類も共通で、スイッチングパターンSWP(k)である。但し、第2関数F2Aに関しては、入力される制御指令の全てを用いる必要は無く、例えばスイッチング状態SW(k-1)を用いずにスイッチングパターンSWP(k)を出力する。 Also, the input/output relationship of the first functions F1A, F1B and the second function F2A prepared for the pattern generation function F is the same as the input/output relationship of the pattern generation function F. FIG. Therefore, the type of information input to each function (F, F1A, F1B, F2A) is common, and information that is a control command, that is, the dq-axis current command value Idqref(k) and the current value I(k) , position θ(k) and velocity ω(k), and at least one switching state SW(k−1) within the previous period (k−1). The type of information output from each function (F, F1A, F1B, F2A) is also common and is the switching pattern SWP(k). However, regarding the second function F2A, it is not necessary to use all of the input control commands, and for example, the switching pattern SWP(k) is output without using the switching state SW(k-1).

学習済モデルMA、MBの各教師用入力データは、それぞれ第1関数F1A、F1Bを生成するためにニューラルネットワークに入力されるデータであり、パターン生成関数Fに入力される制御指令と同種の情報である。同様に、学習済モデルMA、MBの各教師用ラベルデータは、パターン生成関数Fの出力であるスイッチングパターンSWP(k)と同種の情報である。 The teacher input data of the learned models MA and MB are data input to the neural network to generate the first functions F1A and F1B, respectively, and are the same kind of information as the control commands input to the pattern generation function F. is. Similarly, each of the teacher label data of the learned models MA and MB is the same type of information as the switching pattern SWP(k), which is the output of the pattern generation function F. FIG.

なお、この実施の形態においても、パターン決定部12Aが、格納部13A内の第1関数F1A、F1Bおよび第2関数F2Aの中から1つをパターン生成関数Fとして抽出するものでも良い。
その場合、生成された制御指令は格納部13Aには入力されずにパターン決定部12Aのみに入力される。そして、パターン決定部12Aは、制御指令に基づいて、格納部13Aからパターン生成関数Fを抽出する。
Also in this embodiment, the pattern determination unit 12A may extract one of the first functions F1A, F1B and the second function F2A in the storage unit 13A as the pattern generation function F.
In that case, the generated control command is input only to the pattern determination unit 12A without being input to the storage unit 13A. Then, the pattern determination unit 12A extracts the pattern generation function F from the storage unit 13A based on the control command.

また上記実施の形態では、第2関数F2Aにモデル予測形式を用いたが、第1、第2関数F1A、F1B、F2Aの基となる制御は、回転電機3の駆動に係る、様々な制御が適用できる。 In the above-described embodiment, the model prediction form is used for the second function F2A. Applicable.

さらに、2つの学習済モデルMA、MBを用いる2つの第1関数F1A、F1Bを示したが、格納部13Aが、3つ以上の第1関数を保持させても良い。 Furthermore, although the two first functions F1A and F1B using the two trained models MA and MB are shown, the storage unit 13A may hold three or more first functions.

また、上記実施の形態2を適用して、制御装置10Aが教師データ取得部14を備えて、新たな教師データを取得するようにしても良い。 Further, by applying the second embodiment, the control device 10A may be provided with the teacher data acquisition unit 14 to acquire new teacher data.

実施の形態4.
図16は実施の形態4による電力変換装置の構成を示すブロック図である。
また、図17は、実施の形態4による電力変換装置を実現するハードウェア構成図である。
図に示すように、電力変換装置100Bは、主回路である電力変換器1と電力変換器1を出力制御する制御装置10Bとを備え、直流電源2と回転電機3との間に接続される。
電力変換器1は、直流電源2からの直流電力を交流電力に変換して回転電機3に供給して回転電機3を駆動する。回転電機3は、電力変換器1から供給された交流電力を動力に変換する。
Embodiment 4.
FIG. 16 is a block diagram showing the configuration of a power converter according to Embodiment 4. In FIG.
Moreover, FIG. 17 is a hardware block diagram which implement|achieves the power converter device by Embodiment 4. As shown in FIG.
As shown in the figure, the power conversion device 100B includes a power converter 1 as a main circuit and a control device 10B that controls the output of the power converter 1, and is connected between the DC power supply 2 and the rotating electric machine 3. .
The power converter 1 converts the DC power from the DC power supply 2 into AC power and supplies the AC power to the rotating electrical machine 3 to drive the rotating electrical machine 3 . The rotating electric machine 3 converts the AC power supplied from the power converter 1 into power.

この実施の形態では、電力変換装置100Bが、回転電機3の駆動状態を示す検出値を取得するために、上記実施の形態3と同様の電流検出器(検出器15)と、さらに速度検出器15Aと位置検出器15Bとを備える。
検出器15は、電力変換器1と回転電機3との間の各相の交流出力線に設けられ、検出値として電流値I(k)(Iu(k)、Iv(k)、Iw(k))を検出する。
In this embodiment, in order for the power conversion device 100B to acquire a detected value indicating the driving state of the rotating electric machine 3, a current detector (detector 15) similar to that in the third embodiment and a speed detector 15A and a position detector 15B.
Detector 15 is provided in the AC output line of each phase between power converter 1 and rotary electric machine 3, and detects current values I(k) (Iu(k), Iv(k), Iw(k )).

検出器15は、電流値I(k)として、三相(U相、V相、W相)の電流値(Iu(k)、Iv(k)、Iw(k))を検出しても良いし、二相分の電流値を検出し、残りの一相を算出したものを用いてもよい。また、1つの検出器15にて三相の電流値I(k)を復元する1シャント電流検出方式を用いてもよい。検出器15には、CT検出器あるいはシャント抵抗等、いずれの電流検出器を用いてもよい。 The detector 15 may detect current values (Iu(k), Iv(k), Iw(k)) of three phases (U phase, V phase, W phase) as the current value I(k). Alternatively, the current values for two phases may be detected and the remaining one phase calculated may be used. Also, a one-shunt current detection method that restores three-phase current values I(k) with one detector 15 may be used. Any current detector such as a CT detector or a shunt resistor may be used for the detector 15 .

速度検出器15Aおよび位置検出器15Bは、回転電機3に設けられる。速度検出器15Aは、回転電機3の回転速度を速度ω(k)として検出する。速度検出器15Aには、エンコーダ、レゾルバ、ホールセンサ等が用いられる。
位置検出器15Bは、回転電機3の回転位置を位置θ(k)として検出する。位置検出器15Bには、エンコーダ、レゾルバ、ホールセンサ等が用いられる。
なお、回転電機3は、例えば誘導電動機、同期電動機等の各種の電動機を用いることができる。
Speed detector 15A and position detector 15B are provided in rotating electric machine 3 . The speed detector 15A detects the rotational speed of the rotary electric machine 3 as speed ω(k). An encoder, resolver, Hall sensor, etc. are used for the speed detector 15A.
The position detector 15B detects the rotational position of the rotary electric machine 3 as the position θ(k). An encoder, a resolver, a Hall sensor, etc. are used for the position detector 15B.
Various electric motors such as an induction motor and a synchronous motor can be used as the rotating electric machine 3 .

制御装置10Bは、電流値I(k)に基づいて回転電機3の磁束ψ(k)を演算する磁束計算部19と、スイッチングパターンSWPを決定するパターン決定部12Bと、第1関数F1Cおよび第2関数F2Bを保持する格納部13Bとを備える。
なお、図17に示すように、電力変換器1および制御装置10Bを実現するハードウェア構成は、実施の形態1と同様である。
The control device 10B includes a magnetic flux calculator 19 that calculates the magnetic flux ψ(k) of the rotating electric machine 3 based on the current value I(k), a pattern decision unit 12B that decides the switching pattern SWP, a first function F1C and a first function F1C. and a storage unit 13B that holds two functions F2B.
Note that, as shown in FIG. 17, the hardware configuration for realizing power converter 1 and control device 10B is the same as in the first embodiment.

第1関数F1Cは、教師データに基づく機械学習で得た情報を元に、第1関数F1Cへの入力に基づいて推論を行う学習済モデルMCを用いて、該推論によりスイッチングパターンSWPを生成する。この場合、学習済モデルMCが格納部13Bに格納され、第1関数F1Cとして動作する。
スイッチングパターンSWPは、上記実施の形態1で説明したように、1周期分のスイッチング状態の組み合わせから成るものである。
The first function F1C generates a switching pattern SWP by inference based on information obtained by machine learning based on teacher data, using a learned model MC that performs inference based on inputs to the first function F1C. . In this case, the trained model MC is stored in the storage unit 13B and operates as the first function F1C.
The switching pattern SWP is, as described in the first embodiment, a combination of switching states for one cycle.

また、第2関数F2Cは、第2関数F2Cへの入力に基づいて、PI磁束制御とPI速度制御とPI電流制御とPWM制御とを組み合わせてスイッチングパターンSWPを生成する。
なお、図17では、プロセッサ20および記憶装置21のみで制御装置10Bを構成するものを示したが、さらに磁束、速度および電流を制御するための各PI制御器と、PWM制御のための三角波発生器およびPWM回路等を備えるものでも良い。
Also, the second function F2C combines PI flux control, PI speed control, PI current control, and PWM control to generate a switching pattern SWP based on the input to the second function F2C.
In FIG. 17, only the processor 20 and the storage device 21 constitute the control device 10B, but each PI controller for controlling magnetic flux, speed and current, and triangular wave generation for PWM control It may be provided with a device, a PWM circuit, and the like.

制御装置10Bには、回転電機3の制御目標である速度指令ωref(k)および磁束指令ψref(k)が与えられる。また、制御装置10Bには、検出器15にて検出された電流値I(k)が、速度検出器15Aにて検出された速度ω(k)が、位置検出器15Bにて検出された位置θ(k)が入力される。磁束計算部19は、電流値I(k)に基づいて回転電機3の磁束ψ(k)を演算する。
また、制御装置10Bは、現時点t(k)のスイッチング状態を含む、前周期(k-1)内の少なくとも1つのスイッチング状態SW(k-1)(:SWu(k-1)、SWv(k-1)、SWw(k-1))を取得する。
A control device 10B is provided with a speed command ωref(k) and a magnetic flux command ψref(k), which are control targets for the rotating electrical machine 3 . The control device 10B also stores the current value I(k) detected by the detector 15, the speed ω(k) detected by the speed detector 15A, and the position detected by the position detector 15B. θ(k) is input. The magnetic flux calculator 19 calculates the magnetic flux ψ(k) of the rotating electric machine 3 based on the current value I(k).
In addition, the control device 10B detects at least one switching state SW(k-1) (: SWu(k-1), SWv(k −1), SWw(k−1)).

制御装置10Bは、速度指令ωref(k)および磁束指令ψref(k)と、検出値である電流値I(k)、位置θ(k)および速度ω(k)と、演算された磁束ψ(k)と、前周期(k-1)内の少なくとも1つのスイッチング状態SW(k-1)とを制御指令とする。そして、格納部13Bは、この制御指令に基づいて第1関数F1Cおよび第2関数F2Bの内、いずれか1つを選択しパターン生成関数Fとしてパターン決定部12Bへ出力する。なお、上記制御指令は、パターン生成関数Fの入力となるものである。 The control device 10B outputs a speed command ωref(k) and a magnetic flux command ψref(k), current value I(k), position θ(k) and speed ω(k) which are detected values, and calculated magnetic flux ψ( k) and at least one switching state SW(k-1) in the previous cycle (k-1) are used as control commands. Then, the storage unit 13B selects one of the first function F1C and the second function F2B based on this control command and outputs it as the pattern generation function F to the pattern determination unit 12B. Note that the above control command serves as an input to the pattern generation function F. FIG.

パターン決定部12Bは、上記制御指令とパターン生成関数Fとに基づいて、即ち、上記制御指令をパターン生成関数Fに対する入力として用い、現周期kのスイッチングパターンSWP(k)を生成する。
このように制御装置10Bは、制御周期毎に、スイッチングパターンSWP(k)を出力して電力変換器1を制御する。
Based on the control command and the pattern generation function F, that is, using the control command as an input to the pattern generation function F, the pattern determination unit 12B generates the switching pattern SWP(k) of the current cycle k.
In this manner, the control device 10B outputs the switching pattern SWP(k) to control the power converter 1 in each control cycle.

なお、パターン生成関数Fの入力の一部である前周期(k-1)内の少なくとも1つのスイッチング状態SW(k-1)と、パターン生成関数Fの出力であるスイッチングパターンSWPは、上記実施の形態1と同様である。 Note that at least one switching state SW(k-1) in the previous period (k-1), which is part of the input of the pattern generation function F, and the switching pattern SWP, which is the output of the pattern generation function F, are is the same as in form 1 of

次に、この実施の形態4の電力変換装置100Bにおける制御動作について、以下に説明する。
図18および図19は、電力変換装置100Bにおける制御動作を説明するフローチャートである。この制御動作は、制御装置10Bが制御周期毎に行うもので、現時点t(k)での動作を示すものとする。
なお、この場合も、制御装置10Bは、制御指令となる各情報を取得すると、該情報をパターン決定部12Bに入力すると共に格納部13Bに入力する。
Next, the control operation in the power converter 100B of this Embodiment 4 is demonstrated below.
18 and 19 are flowcharts for explaining the control operation in power conversion device 100B. This control operation is performed by the control device 10B in each control cycle, and the operation at the current time t(k) is shown.
Also in this case, when the control device 10B acquires each piece of information that serves as a control command, the control device 10B inputs the information to the pattern determination unit 12B and also to the storage unit 13B.

検出器15は、電流値I(k)(Iu(k)、Iv(k)、Iw(k))を検出し、制御装置10Bは、検出された電流値I(k)を制御指令の一部として取得し、パターン決定部12Bおよび格納部13Bに入力する(ステップST1)。
次に、磁束計算部19は、電流値I(k)に基づいて回転電機3の磁束ψ(k)を計算する(ステップST2)。
Detector 15 detects current value I(k) (Iu(k), Iv(k), Iw(k)), and control device 10B converts detected current value I(k) to one of control commands. is obtained as a part, and is input to the pattern determination part 12B and the storage part 13B (step ST1).
Next, the magnetic flux calculator 19 calculates the magnetic flux ψ(k) of the rotary electric machine 3 based on the current value I(k) (step ST2).

速度検出器15Aは、速度ω(k)を検出し、制御装置10Bは、検出された速度ω(k)を制御指令の一部として取得し、パターン決定部12Bおよび格納部13Bに入力する(ステップST3)。同様に、位置検出器15Bは、位置θ(k)を検出し、制御装置10Bは、検出された位置θ(k)を制御指令の一部として取得し、パターン決定部12Bおよび格納部13Bに入力する(ステップST4)。
制御装置10Bは、演算された磁束ψ(k)を制御指令の一部として取得し、パターン決定部12Bおよび格納部13Bに入力する(ステップST5)。
The speed detector 15A detects the speed ω(k), and the control device 10B acquires the detected speed ω(k) as part of the control command, and inputs it to the pattern determination unit 12B and the storage unit 13B ( step ST3). Similarly, the position detector 15B detects the position θ(k), the control device 10B acquires the detected position θ(k) as part of the control command, and stores it in the pattern determination unit 12B and the storage unit 13B. Input (step ST4).
The control device 10B acquires the calculated magnetic flux ψ(k) as a part of the control command, and inputs it to the pattern determination section 12B and the storage section 13B (step ST5).

制御装置10Bは、速度指令ωref(k)および磁束指令ψref(k)を制御指令の一部として取得し、パターン決定部12Bおよび格納部13Bに入力する(ステップST6)。
次に、制御装置10Bは、現時点t(k)のスイッチング状態を含む、少なくとも1つの前周期(k-1)内のスイッチング状態SW(k-1)を取得する(ステップST7)。
なお、ステップST1~ステップST7については、上記順番に限るものでは無い。
The control device 10B acquires the speed command ωref(k) and the magnetic flux command ψref(k) as part of the control command, and inputs them to the pattern determination section 12B and the storage section 13B (step ST6).
Next, the control device 10B acquires at least one switching state SW(k-1) within the previous period (k-1) including the switching state at the current time t(k) (step ST7).
Note that steps ST1 to ST7 are not limited to the order described above.

次に、制御装置10Bは、速度指令ωref(k)および磁束指令ψref(k)と、電流値I(k)、位置θ(k)および速度ω(k)と、磁束ψ(k)と、前周期(k-1)内の少なくとも1つのスイッチング状態SW(k-1)とを制御指令として、該制御指令が格納部13B内の学習済モデルMCの教師用入力データの範囲内か否かを判定する(ステップST8)。 Next, the control device 10B generates a speed command ωref(k) and a magnetic flux command ψref(k), a current value I(k), a position θ(k) and a speed ω(k), a magnetic flux ψ(k), With at least one switching state SW(k-1) in the previous cycle (k-1) as a control command, whether or not the control command is within the range of the teacher input data of the learned model MC in the storage unit 13B is determined (step ST8).

ステップST8において、上記制御指令が学習済モデルMCの教師用入力データの範囲内であれば、格納部13Bは、学習済モデルMCを用いた第1関数F1Cをパターン生成関数Fとして出力する。そして、パターン決定部12Bは、第1関数F1Cをパターン生成関数Fとして取得する(ステップST9)。 In step ST8, if the control command is within the range of the teacher input data of the learned model MC, the storage unit 13B outputs the first function F1C using the learned model MC as the pattern generation function F. Then, the pattern determination unit 12B acquires the first function F1C as the pattern generation function F (step ST9).

そして、パターン決定部12Bは、上記制御指令に基づいてパターン生成関数Fにより、1周期分のスイッチング状態であるスイッチングパターンSWP(k)を決定する(ステップST10)。
制御装置10Bは、決定されたスイッチングパターンSWP(k)に応じて電力変換器1のスイッチング状態を制御して回転電機3を駆動制御する(ステップST11)。
Then, the pattern determination unit 12B determines the switching pattern SWP(k), which is the switching state for one cycle, using the pattern generation function F based on the control command (step ST10).
Control device 10B controls the switching state of power converter 1 according to the determined switching pattern SWP(k) to drive and control rotary electric machine 3 (step ST11).

ステップST8において、上記制御指令が学習済モデルMCの教師用入力データの範囲を超える場合、格納部13Bは、第2関数F2Bをパターン生成関数Fとして出力する。即ち、パターン決定部12Bは、第2関数F2Bをパターン生成関数Fとして取得する(ステップST12)。その後、ステップST10に移行する。 In step ST8, when the control command exceeds the range of input data for teacher of the learned model MC, the storage unit 13B outputs the second function F2B as the pattern generation function F. That is, the pattern determination unit 12B acquires the second function F2B as the pattern generation function F (step ST12). After that, the process proceeds to step ST10.

以上のように、この実施の形態4による制御装置10Bは、回転電機3の駆動状態を示す電流値I(k)、位置θ(k)、磁束ψ(k)および速度ω(k)に基づいて電力変換器1のスイッチング状態を制御するためのスイッチングパターンSWP(k)を決定する。このため、回転電機3の駆動音、機械振動、電流高調波、および電流指令値への電流値の追従時間の内、少なくとも1つをPWM方式に対して小さくできる。また、電流値I(k)に加え、位置θ(k)および速度ω(k)を検出して用いるため、上記実施の形態3に示すような状態観測部16にて演算する必要が無く、制御装置10B内の演算が容易で信頼性の高いものとなる。 As described above, the control device 10B according to the fourth embodiment can control the driving state of the rotating electric machine 3 based on the current value I(k), the position θ(k), the magnetic flux ψ(k), and the speed ω(k). to determine the switching pattern SWP(k) for controlling the switching state of the power converter 1 . Therefore, at least one of the drive sound of the rotary electric machine 3, mechanical vibration, current harmonics, and the follow-up time of the current value to the current command value can be reduced compared to the PWM method. In addition to the current value I(k), the position θ(k) and the speed ω(k) are also detected and used. Calculations in the control device 10B are easy and highly reliable.

さらに、学習済モデルMCを用いた第1関数F1Cをパターン生成関数Fに用いる場合は、PI制御を用いない制御となるため、PI制御におけるパラメータ設定等の調整が不要で利便性が高い。 Furthermore, when the first function F1C using the learned model MC is used as the pattern generation function F, the control does not use the PI control, so adjustment such as parameter setting in the PI control is unnecessary, which is highly convenient.

また、第1関数F1Cおよび第2関数F2Bの中から1つのパターン生成関数Fを選択するには、上記実施の形態1と同様に、制御指令の範囲に応じて行う。制御指令と学習済モデルMCの教師用入力データとを比較して、制御指令が学習済モデルMCの教師用入力データの範囲内であれば第1関数F1Cを選択する。制御指令が学習済モデルMCの教師用入力データの範囲を超える場合は、第2関数F2Bを選択する。
パターン生成関数Fの入力となる制御指令と、教師用入力データ45との比較は、例えば、両者における現時点のスイッチング状態SWが同じで、その他の制御指令内の少なく1つを比較して行っても良い。
Also, to select one pattern generation function F from the first function F1C and the second function F2B, as in the first embodiment, it is performed according to the range of the control command. The control command is compared with the teacher input data of the learned model MC, and if the control command is within the range of the teacher input data of the learned model MC, the first function F1C is selected. If the control command exceeds the range of the teacher input data of the learned model MC, the second function F2B is selected.
The comparison between the control command that is the input of the pattern generation function F and the teacher input data 45 is performed by comparing, for example, at least one of the other control commands that have the same current switching state SW in both. Also good.

この実施の形態においても、学習済モデルMCを用いた第1関数F1Cは、教師データの範囲内でのみ適用でき、学習条件と異なる条件で用いる事が無い。このため、第1関数F1Cは、想定内の推論を超えることが無く、高速で信頼性の高い結果を導出できる。
また、制御指令が学習済モデルMCの教師用入力データの範囲を超える場合にも、第2関数F2Bを適用することにより、制御指令に応じたスイッチングパターンSWP(k)を継続して生成できる。第2関数F2Bは、予め設定された演算に基づいて確実に結果を導出する。
Also in this embodiment, the first function F1C using the trained model MC can be applied only within the scope of the teacher data, and is not used under conditions different from the learning conditions. Therefore, the first function F1C can derive fast and highly reliable results without exceeding the expected inference.
Further, even when the control command exceeds the range of the teacher input data of the learned model MC, the switching pattern SWP(k) corresponding to the control command can be continuously generated by applying the second function F2B. The second function F2B reliably derives a result based on preset calculations.

また、パターン生成関数Fのために準備された第1関数F1Cおよび第2関数F2Bの入出力関係はパターン生成関数Fの入出力関係と同じである。このため、各関数(F、F1C、F2B)に入力される情報の種類は共通で、制御指令である情報、即ち、速度指令ωref(k)および磁束指令ψref(k)と、電流値I(k)、位置θ(k)および速度ω(k)と、磁束ψ(k)と、前周期(k-1)内の少なくとも1つのスイッチング状態SW(k-1)である。そして、各関数(F、F1C、F2B)から出力される情報の種類も共通で、スイッチングパターンSWP(k)である。但し、第2関数F2Bに関しては、入力される制御指令の全てを用いる必要は無く、例えばスイッチング状態SW(k-1)を用いずにスイッチングパターンSWP(k)を出力する。 Also, the input/output relationship of the first function F1C and the second function F2B prepared for the pattern generation function F is the same as the input/output relationship of the pattern generation function F. FIG. Therefore, the type of information input to each function (F, F1C, F2B) is common, and information that is a control command, that is, the speed command ωref(k), the magnetic flux command ψref(k), and the current value I( k), position θ(k) and velocity ω(k), magnetic flux ψ(k) and at least one switching state SW(k−1) in the previous period (k−1). The type of information output from each function (F, F1C, F2B) is also common and is the switching pattern SWP(k). However, regarding the second function F2B, it is not necessary to use all of the input control commands, and for example, the switching pattern SWP(k) is output without using the switching state SW(k-1).

学習済モデルMCの各教師用入力データは、第1関数F1Cを生成するためにニューラルネットワークに入力されるデータであり、パターン生成関数Fに入力される制御指令と同種の情報である。同様に、学習済モデルMCの各教師用ラベルデータは、パターン生成関数Fの出力であるスイッチングパターンSWP(k)と同種の情報である。 Each teacher input data of the learned model MC is data input to the neural network to generate the first function F1C, and is the same kind of information as the control command input to the pattern generation function F. Similarly, each teacher label data of the learned model MC is the same type of information as the switching pattern SWP(k), which is the output of the pattern generation function F. FIG.

なお、この実施の形態においても、パターン決定部12Bが、格納部13B内の第1関数F1Cおよび第2関数F2Bの中から1つをパターン生成関数Fとして抽出するものでも良い。
その場合、生成された制御指令は格納部13Bには入力されずにパターン決定部12Bのみに入力される。そして、パターン決定部12Bは、制御指令に基づいて、格納部13Bからパターン生成関数Fを抽出する。
Also in this embodiment, the pattern determination unit 12B may extract one of the first function F1C and the second function F2B in the storage unit 13B as the pattern generation function F.
In that case, the generated control command is input only to the pattern determination unit 12B without being input to the storage unit 13B. Then, the pattern determination unit 12B extracts the pattern generation function F from the storage unit 13B based on the control command.

また上記実施の形態では、第2関数F2Bに、PI磁束制御とPI速度制御とPI電流制御とPWM制御とを組み合わせる制御を用いたが、第1、第2関数F1C、F2Bの基となる制御は、回転電機3の駆動に係る、様々な制御が適用できる。
また、上記実施の形態2を適用して、制御装置10Bが教師データ取得部14を備えて、新たな教師データを取得するようにしても良い。
In the above-described embodiment, the second function F2B uses a combination of PI flux control, PI speed control, PI current control, and PWM control. can apply various controls related to the driving of the rotary electric machine 3 .
Further, by applying the second embodiment, the control device 10B may be provided with the teacher data acquisition unit 14 to acquire new teacher data.

本願は、様々な例示的な実施の形態及び実施例が記載されているが、1つ、または複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。
従って、例示されていない無数の変形例が、本願に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも1つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも1つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。
While this application describes various exemplary embodiments and examples, various features, aspects, and functions described in one or more embodiments may not apply to particular embodiments. can be applied to the embodiments singly or in various combinations.
Therefore, countless modifications not illustrated are envisioned within the scope of the technology disclosed in the present application. For example, modification, addition or omission of at least one component, extraction of at least one component, and combination with components of other embodiments shall be included.

1 電力変換装置、2 直流電源、3 回転電機、10,10A,10B 制御装置、12,12A,12B パターン決定部、13,13A,13B 格納部、14 教師データ取得部、45 教師用入力データ、46 教師用ラベルデータ、47 教師データ、100,100A,100B 電力変換装置、F パターン生成関数、F1,F1A,F1B,F1C 第1関数、F2,F2A,F2B 第2関数、Idqref dq軸電流指令値、M,MA,MB,MC 学習済モデル、Q1~Q6 スイッチング素子、SWP スイッチングパターン、SW スイッチング状態、Vref 電圧指令値。 1 power converter, 2 DC power supply, 3 rotary electric machine, 10, 10A, 10B control device, 12, 12A, 12B pattern determination unit, 13, 13A, 13B storage unit, 14 teacher data acquisition unit, 45 teacher input data, 46 label data for teacher, 47 teacher data, 100, 100A, 100B power converter, F pattern generation function, F1, F1A, F1B, F1C first function, F2, F2A, F2B second function, Idqref dq-axis current command value , M, MA, MB, MC learned model, Q1 to Q6 switching elements, SWP switching pattern, SW switching state, Vref voltage command value.

Claims (11)

複数のスイッチング素子を備え、直流電源からの直流電力を交流電力に電力変換して回転電機に供給する電力変換器と、
設定された制御周期毎に、パターン生成関数を用いて、前記複数のスイッチング素子における1周期分のスイッチング状態を決定し、該1周期分のスイッチング状態の組み合わせから成るスイッチングパターンを生成して、前記電力変換器を出力制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記スイッチングパターンを決定する第1関数と第2関数とを予め保持し、前記パターン生成関数の入力となる制御指令を生成して、該制御指令の範囲に応じて前記第1、第2関数のいずれか1つを前記パターン生成関数として選択して用い、
前記第1関数は、教師データに基づく機械学習で得た情報を元に、入力に基づいて推論を行う学習済モデルを用いて、該推論により前記スイッチングパターンを生成し、
前記第2関数は、入力に基づいて予め設定された演算により前記スイッチングパターンを生成する、
電力変換装置。
a power converter including a plurality of switching elements, converting DC power from a DC power supply into AC power and supplying the power to a rotating electric machine;
For each set control cycle, a pattern generation function is used to determine the switching states of the plurality of switching elements for one cycle, and a switching pattern composed of a combination of the switching states for the one cycle is generated. and a control device that controls the output of the power converter,
The control device prestores a first function and a second function for determining the switching pattern, generates a control command to be input to the pattern generation function, and generates the first function according to the range of the control command. , selecting and using one of the second functions as the pattern generating function,
The first function uses a learned model that performs inference based on input based on information obtained by machine learning based on teacher data, and generates the switching pattern by the inference,
The second function generates the switching pattern by a preset operation based on the input.
Power converter.
前記教師データは、教師用入力データと教師用ラベルデータとから成り、前記制御指令と前記教師用入力データとは同種の情報であり、かつ、前記スイッチングパターンと前記教師用ラベルデータとは同種の情報であり、
前記制御装置は、前記制御指令と前記教師用入力データとの比較により、前記パターン生成関数を選択する、
請求項1に記載の電力変換装置。
The teacher data consists of teacher input data and teacher label data, the control command and the teacher input data are the same kind of information, and the switching pattern and the teacher label data are the same kind of information. is information,
The control device selects the pattern generation function by comparing the control command and the teacher input data.
The power converter according to claim 1.
前記制御装置は、前記制御指令が前記教師用入力データの範囲内のときは、前記第1関数を前記パターン生成関数として選択し、前記制御指令が前記教師用入力データの範囲を超えるときは、前記第2関数を前記パターン生成関数として選択する、
請求項2に記載の電力変換装置。
The control device selects the first function as the pattern generation function when the control command is within the range of the teacher input data, and when the control command exceeds the range of the teacher input data, selecting the second function as the pattern generation function;
The power converter according to claim 2.
前記制御装置は、前記第2関数を前記パターン生成関数として選択して用いる場合、前記制御指令と、生成された前記スイッチングパターンとを、それぞれ前記教師用入力データと前記教師用ラベルデータとする新たな教師データとして取得する、
請求項2または請求項3に記載の電力変換装置。
When the second function is selected and used as the pattern generation function, the control device uses the control command and the generated switching pattern as the teacher input data and the teacher label data, respectively. obtained as training data,
The power converter according to claim 2 or 3.
前記制御装置は、上位コントローラに接続可能であり、要求に応じて前記新たな教師データを上位コントローラに送信する、
請求項4に記載の電力変換装置。
The control device is connectable to a higher controller and transmits the new teacher data to the higher controller in response to a request.
The power converter according to claim 4.
前記制御装置は、前記制御周期毎に、前記電力変換器の出力指令値を取得し、前記複数のスイッチング素子における、現時点のスイッチング状態を含む前周期内の少なくとも1つのスイッチング状態と前記出力指令値とを前記制御指令として用いる、
請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の電力変換装置。
The control device acquires an output command value of the power converter for each control cycle, and at least one switching state within a previous cycle including the current switching state of the plurality of switching elements and the output command value and as the control command,
The power converter according to any one of claims 1 to 5.
前記出力指令値は、電圧指令値であり、
前記第2関数は、前記電圧指令値とキャリア波との比較によるパルス幅変調を用いて前記スイッチングパターンを生成するものである、
請求項6に記載の電力変換装置。
The output command value is a voltage command value,
The second function generates the switching pattern using pulse width modulation by comparing the voltage command value and a carrier wave.
The power converter according to claim 6.
前記制御装置は、前記制御周期毎に、前記回転電機の駆動状態を示す検出値として少なくとも電流値を取得し、前記制御指令として、さらに前記検出値を用いる、
請求項6に記載の電力変換装置。
The control device acquires at least a current value as a detected value indicating the drive state of the rotating electric machine for each control cycle, and further uses the detected value as the control command.
The power converter according to claim 6.
前記制御装置は、前記検出値に基づいて前記回転電機の状態量を演算する状態観測部を備え、前記制御指令として、さらに前記状態量を用いる、
請求項8に記載の電力変換装置。
The control device includes a state observation unit that calculates a state quantity of the rotating electric machine based on the detected value, and further uses the state quantity as the control command.
The power converter according to claim 8.
前記第2関数は、前記制御指令に基づくモデル予測制御を用いて前記スイッチングパターンを生成する、
請求項9に記載の電力変換装置。
the second function generates the switching pattern using model predictive control based on the control command;
The power converter according to claim 9.
前記制御装置は、それぞれ前記第1関数となる複数の関数を保持し、該各関数で用いられる前記各学習済モデルは、それぞれ異なる前記教師データに基づいて生成され、
前記制御装置は、前記制御指令の範囲に応じて前記複数の関数と前記第2関数との中からいずれか1つを前記パターン生成関数として選択する、
請求項1から請求項10のいずれか1項に記載の電力変換装置。
The control device holds a plurality of functions each serving as the first function, and the trained models used in the functions are generated based on the different teacher data,
The control device selects one of the plurality of functions and the second function as the pattern generation function according to the range of the control command.
The power converter according to any one of claims 1 to 10.
JP2022505689A 2020-03-13 2020-03-13 power converter Active JP7183475B2 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2020/011125 WO2021181660A1 (en) 2020-03-13 2020-03-13 Power conversion device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPWO2021181660A1 JPWO2021181660A1 (en) 2021-09-16
JP7183475B2 true JP7183475B2 (en) 2022-12-05

Family

ID=77672183

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2022505689A Active JP7183475B2 (en) 2020-03-13 2020-03-13 power converter

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP7183475B2 (en)
WO (1) WO2021181660A1 (en)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017534236A (en) 2014-11-12 2017-11-16 クゥアルコム・インコーポレイテッドQualcomm Incorporated Circuit and method for providing supply voltage control based on transient load prediction
WO2019073629A1 (en) 2017-10-12 2019-04-18 株式会社村田製作所 High frequency power supply device

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3818777B2 (en) * 1998-06-22 2006-09-06 関西電力株式会社 Active filter control method

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017534236A (en) 2014-11-12 2017-11-16 クゥアルコム・インコーポレイテッドQualcomm Incorporated Circuit and method for providing supply voltage control based on transient load prediction
WO2019073629A1 (en) 2017-10-12 2019-04-18 株式会社村田製作所 High frequency power supply device

Also Published As

Publication number Publication date
WO2021181660A1 (en) 2021-09-16
JPWO2021181660A1 (en) 2021-09-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6987304B2 (en) Power converters, machine learners, and how to generate trained models
US10158317B2 (en) Control apparatus for AC motor
US7243006B2 (en) Predictive control system and method
JP5353867B2 (en) Rotating machine control device
US20190052216A1 (en) Motor control device and machine tool system for controlling motor in accordance with amount of drop in power supply voltage
JP6664565B1 (en) Power converter
JP7499875B2 (en) Power Conversion Equipment
Mamdouh et al. Weighting factor elimination for predictive current control of asymmetric six phase induction motor
JP5577714B2 (en) AC motor control device
JP7183475B2 (en) power converter
JP6851291B2 (en) Power converter and its control method
JP2020120573A (en) Design support device, design support method, and design support program
JP3229094B2 (en) Inverter device
JP2021164279A (en) Motor controller, motor system, and motor control method
JP5500189B2 (en) Motor inverter control method and control device
JP2018007390A (en) Motor control device
Rétif et al. Predictive current control for an induction motor
WO2020148925A1 (en) Power conversion device
JP6588410B2 (en) Electric motor drive
JP6582393B2 (en) Control device for motor drive device
JP6896114B2 (en) Power converter
EP4376287A2 (en) Servo system
US12160189B2 (en) Electric motor control method and electric motor control device
JP3412017B2 (en) Power converter
Pudari et al. Parameter Estimation of IFOC-IMD using DEKF with Optimized Covariance Matrices

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20220124

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20221025

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20221122

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 7183475

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151