JP7666901B2 - Power conversion device and control method thereof - Google Patents
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Description
本発明は、電力変換装置及びその制御方法に関する。 The present invention relates to a power conversion device and a control method thereof.
整流器が、入力AC電力を整流し、ブーストコンバータが、整流器によって整流された電力をブーストし、キャパシタが、ブーストコンバータからの脈動電圧を蓄え、複数のスイッチング素子を備えたインバータが、キャパシタ両端の電圧を用いてAC電力を変換し、変換された電力をモータに出力し、キャパシタとインバータとの間に配置された回生電力消費ユニットが、モータからの回生電力を消費し、スイッチング駆動ユニットが、キャパシタ両端の電圧が所定の電圧以上である場合に、回生電力消費ユニットのスイッチング素子にスイッチング制御信号を出力し、インバータ制御部に動作制御信号を出力する、モータ駆動装置は、知られている(例えば、特許文献1参照)。 A motor drive device is known in which a rectifier rectifies input AC power, a boost converter boosts the power rectified by the rectifier, a capacitor stores a pulsating voltage from the boost converter, an inverter equipped with multiple switching elements converts AC power using the voltage across the capacitor and outputs the converted power to a motor, a regenerative power consumption unit disposed between the capacitor and the inverter consumes regenerative power from the motor, and a switching drive unit outputs a switching control signal to the switching element of the regenerative power consumption unit and an operation control signal to an inverter control unit when the voltage across the capacitor is equal to or higher than a predetermined voltage (see, for example, Patent Document 1).
回生電力消費ユニットでモータからの回生電力を消費することによりDCリンク電圧の上昇を抑制する構成を採用したのでは、DCリンク電圧の上昇を抑制するために新たな回路を追加する必要がある。 If a regenerative power consumption unit is used to consume regenerative power from the motor to suppress the rise in DC link voltage, a new circuit must be added to suppress the rise in DC link voltage.
本発明の目的は、新たな回路を追加することなくDCリンク電圧の上昇を抑制することにある。 The objective of the present invention is to suppress the rise in DC link voltage without adding new circuits.
かかる目的のもと、本発明は、入力交流電圧を整流して整流電圧を生成する整流回路と、整流電圧を昇圧して昇圧電圧を生成する昇圧回路と、昇圧電圧を保持する小容量キャパシタと、小容量キャパシタに保持される昇圧電圧を出力交流電圧に変換するインバータと、小容量キャパシタに保持される昇圧電圧が目標の電圧に近付くように制御するPFC(Power Factor Correction)制御回路と、入力交流電圧の変動の度合いに応じて、PFC制御回路で用いられるゲインを補正する補正手段とを備えた電力変換装置を提供する。 To this end, the present invention provides a power conversion device including a rectifier circuit that rectifies an input AC voltage to generate a rectified voltage, a boost circuit that boosts the rectified voltage to generate a boosted voltage, a small-capacity capacitor that holds the boosted voltage, an inverter that converts the boosted voltage held in the small-capacity capacitor into an output AC voltage, a PFC (Power Factor Correction) control circuit that controls the boosted voltage held in the small-capacity capacitor so that it approaches a target voltage, and a correction means that corrects the gain used in the PFC control circuit according to the degree of fluctuation in the input AC voltage.
補正手段は、入力交流電圧の変動の度合いとして、入力交流電圧の歪み量を用いる、ものであってよい。その場合、電力変換装置は、整流回路により生成された整流電圧をFFT(Fast Fourier Transform)処理することにより、入力交流電圧の歪み量を算出する算出手段を更に備えた、ものであってよい。或いは、整流回路により生成された整流電圧と理想の整流電圧との差分を求めることにより、入力交流電圧の歪み量を算出する算出手段を更に備えた、ものであってもよい。 The correction means may use the distortion amount of the input AC voltage as the degree of fluctuation of the input AC voltage. In this case, the power conversion device may further include a calculation means for calculating the distortion amount of the input AC voltage by performing FFT (Fast Fourier Transform) processing on the rectified voltage generated by the rectifier circuit. Alternatively, the power conversion device may further include a calculation means for calculating the distortion amount of the input AC voltage by finding the difference between the rectified voltage generated by the rectifier circuit and an ideal rectified voltage.
また、本発明は、入力交流電圧を整流して整流電圧を生成する整流回路と、整流電圧を昇圧して昇圧電圧を生成する昇圧回路と、昇圧電圧を保持する小容量キャパシタと、小容量キャパシタに保持される昇圧電圧を出力交流電圧に変換するインバータと、小容量キャパシタに保持される昇圧電圧が目標の電圧に近付くように制御するPFC制御回路と、入力交流電圧の変動の度合いに応じて、PFC制御回路で設定されるPWM(Pulse Width Modulation)のデューティを補正する補正手段とを備えた電力変換装置も提供する。 The present invention also provides a power conversion device including a rectifier circuit that rectifies an input AC voltage to generate a rectified voltage, a boost circuit that boosts the rectified voltage to generate a boosted voltage, a small-capacity capacitor that holds the boosted voltage, an inverter that converts the boosted voltage held in the small-capacity capacitor to an output AC voltage, a PFC control circuit that controls the boosted voltage held in the small-capacity capacitor to approach a target voltage, and a correction means that corrects the duty of a PWM (Pulse Width Modulation) set by the PFC control circuit according to the degree of fluctuation in the input AC voltage.
補正手段は、入力交流電圧の変動の度合いとして、入力交流電圧の歪み量を用いる、ものであってよい。その場合、電力変換装置は、整流回路により生成された整流電圧と理想の整流電圧との差分を求めることにより、入力交流電圧の歪み量を算出する算出手段を更に備えた、ものであってよい。 The correction means may use the distortion amount of the input AC voltage as the degree of fluctuation of the input AC voltage. In this case, the power conversion device may further include a calculation means for calculating the distortion amount of the input AC voltage by determining the difference between the rectified voltage generated by the rectifier circuit and an ideal rectified voltage.
更に、本発明は、入力交流電圧を整流して整流電圧を生成する整流回路と、整流電圧を昇圧して昇圧電圧を生成する昇圧回路と、昇圧電圧を保持する小容量キャパシタと、小容量キャパシタに保持される昇圧電圧を出力交流電圧に変換するインバータと、小容量キャパシタに保持される昇圧電圧が目標の電圧に近付くように制御するPFC制御回路とを含む電力変換装置の制御方法であって、入力交流電圧の変動の度合いを検出するステップと、検出された変動の度合いに応じて、PFC制御回路で用いられるゲインを補正するステップとを含む電力変換装置の制御方法も提供する。 The present invention further provides a method for controlling a power conversion device including a rectifier circuit that rectifies an input AC voltage to generate a rectified voltage, a boost circuit that boosts the rectified voltage to generate a boosted voltage, a small-capacity capacitor that holds the boosted voltage, an inverter that converts the boosted voltage held in the small-capacity capacitor to an output AC voltage, and a PFC control circuit that controls the boosted voltage held in the small-capacity capacitor to approach a target voltage, the method including the steps of detecting the degree of fluctuation in the input AC voltage and correcting the gain used in the PFC control circuit according to the detected degree of fluctuation.
更にまた、本発明は、入力交流電圧を整流して整流電圧を生成する整流回路と、整流電圧を昇圧して昇圧電圧を生成する昇圧回路と、昇圧電圧を保持する小容量キャパシタと、小容量キャパシタに保持される昇圧電圧を出力交流電圧に変換するインバータと、小容量キャパシタに保持される昇圧電圧が目標の電圧に近付くように制御するPFC制御回路とを含む電力変換装置の制御方法であって、入力交流電圧の変動の度合いを検出するステップと、検出された変動の度合いに応じて、PFC制御回路で設定されるPWMのデューティを補正するステップとを含む電力変換装置の制御方法も提供する。 Furthermore, the present invention also provides a control method for a power conversion device including a rectifier circuit that rectifies an input AC voltage to generate a rectified voltage, a boost circuit that boosts the rectified voltage to generate a boosted voltage, a small-capacity capacitor that holds the boosted voltage, an inverter that converts the boosted voltage held in the small-capacity capacitor to an output AC voltage, and a PFC control circuit that controls the boosted voltage held in the small-capacity capacitor to approach a target voltage, the control method for a power conversion device including the steps of detecting the degree of fluctuation in the input AC voltage and correcting the PWM duty set by the PFC control circuit according to the detected degree of fluctuation.
本発明によれば、新たな回路を追加することなくDCリンク電圧の上昇を抑制することができる。 The present invention makes it possible to suppress the rise in DC link voltage without adding new circuits.
近年、世界各国での環境規制強化に伴う省エネルギー製品へのニーズが増大している。空調機市場においても、新興国を中心として省エネルギー製品の需要は拡大し、インバータ化率が高まっている。ここで、家電製品をインバータ化する上での課題は小型軽量化及び低コスト化である。現在のシステムは、一般的に使用されているAC/DC/ACの構成でベクトル制御された可変変速機である。このシステムの回路構成では、DCリンク部に電解キャパシタを使用する必要があり、このことがシステムの小型軽量化を妨げる。 In recent years, the need for energy-saving products has increased due to stricter environmental regulations in various countries around the world. In the air conditioner market, the demand for energy-saving products is expanding, particularly in emerging countries, and the rate of inverter use is increasing. The challenge in converting home appliances to inverters is to reduce size, weight, and cost. Current systems are vector-controlled variable transmissions with a commonly used AC/DC/AC configuration. The circuit configuration of this system requires the use of electrolytic capacitors in the DC link section, which prevents the system from being made smaller and lighter.
ところで、小型軽量化を実現する方式としては、電解キャパシタを小容量フィルムキャパシタに置き換えるキャパシタレスインバータがある。電解キャパシタは寿命が短いが、キャパシタレスインバータにはそのことよる制約を受けず製品寿命が長くなるという利点もある。 By the way, one method of achieving compactness and weight reduction is the capacitorless inverter, which replaces electrolytic capacitors with small-capacity film capacitors. Electrolytic capacitors have a short lifespan, but capacitorless inverters are not restricted by this and have the advantage of a longer product lifespan.
しかしながら、キャパシタレスインバータには、DCリンク部が脈動することによる欠点がある。必要な運転範囲を確保できない、騒音や振動や効率の悪化が懸念される、といった欠点である。また、特に、系統インピーダンスの影響、瞬時電圧変動の影響、劣悪電源の影響等の電源の影響を受け易い、といった欠点である。 However, capacitor-less inverters have drawbacks due to the pulsation of the DC link section. These drawbacks include the inability to ensure the required operating range, and concerns about noise, vibration, and deterioration of efficiency. In particular, they are susceptible to the effects of power sources, such as the effects of system impedance, instantaneous voltage fluctuations, and poor power supplies.
このような欠点を除去する案として、キャパシタレスインバータに昇圧機能を付加したシステムによりDCリンク部の脈動を抑制し電圧利用率を上げることが考えられる。 One idea to eliminate these drawbacks is to use a system that adds a boost function to a capacitorless inverter to suppress pulsation in the DC link and increase the voltage utilization rate.
図1は、本実施の形態が適用されるモータ駆動装置1の構成例を示した図である。図示するように、モータ駆動装置1は、交流電源2及びモータ3に接続され、整流回路10と、昇圧回路20と、DCリンク部30と、インバータ40と、PFC(Power Factor Correction)制御回路50と、インバータ制御回路60とを含む。モータ駆動装置1は、電力変換装置の一例である。交流電源2は単相電源とするが、多相電源でもよい。モータ3は、例えば、永久磁石埋込型同期モータである。 Figure 1 is a diagram showing an example of the configuration of a motor drive device 1 to which this embodiment is applied. As shown in the figure, the motor drive device 1 is connected to an AC power source 2 and a motor 3, and includes a rectifier circuit 10, a boost circuit 20, a DC link unit 30, an inverter 40, a PFC (Power Factor Correction) control circuit 50, and an inverter control circuit 60. The motor drive device 1 is an example of a power conversion device. The AC power source 2 is a single-phase power source, but may be a multi-phase power source. The motor 3 is, for example, a permanent magnet embedded synchronous motor.
整流回路10は、交流電源2から供給される単相交流(入力交流電圧)を直流に整流する。整流回路10は、ダイオードブリッジDBを備えている。ダイオードブリッジDBは、直接接続されたダイオードD11,D12と、直接接続されたダイオードD13,D14とが並列に接続されて構成されている。つまり、ダイオードD11,D12が接続点aで直列接続され、ダイオードD13,D14が接続点bで直列接続されている。そして、これらが接続点cと接続点dとの間に並列接続されている。尚、ダイオードD11~D14は、接続点dから接続点cに向かう方向に電流が流れるように接続されている。 The rectifier circuit 10 rectifies the single-phase AC (input AC voltage) supplied from the AC power source 2 into DC. The rectifier circuit 10 includes a diode bridge DB. The diode bridge DB is configured by connecting directly connected diodes D11 and D12 in parallel with directly connected diodes D13 and D14. That is, the diodes D11 and D12 are connected in series at connection point a, and the diodes D13 and D14 are connected in series at connection point b. These are then connected in parallel between connection point c and connection point d. The diodes D11 to D14 are connected so that a current flows in the direction from connection point d to connection point c.
また、整流回路10は、接続点cに電圧検知部11を備えている。電圧検知部11は、整流回路10の出力電圧(以下、「整流電圧」という)を検知する。 The rectifier circuit 10 also includes a voltage detector 11 at the connection point c. The voltage detector 11 detects the output voltage of the rectifier circuit 10 (hereinafter referred to as the "rectified voltage").
昇圧回路20は、整流電圧を昇圧する。昇圧回路20は、インダクタL1と、スイッチング素子SW1と、帰還ダイオードDf1とを備えている。 The boost circuit 20 boosts the rectified voltage. The boost circuit 20 includes an inductor L1, a switching element SW1, and a feedback diode Df1.
インダクタL1は、一方の端子が接続点cに、他方の端子が接続点eに接続されている。 One terminal of inductor L1 is connected to connection point c, and the other terminal is connected to connection point e.
スイッチング素子SW1は、一方の端子が接続点eに接続され、他方の端子が接続点fに接続されている。スイッチング素子SW1は、高耐圧の電力用のスイッチング素子である。スイッチング素子SW1には、例えば、電界効果トランジスタ、絶縁ゲート型バイポーラトランジタ(IGBT:Insulated Gate Bipolar Transistor)等が適用できる。スイッチング素子SW1は、3端子素子であって、オン/オフを制御する端子はゲートと呼ばれる。 One terminal of the switching element SW1 is connected to the connection point e, and the other terminal is connected to the connection point f. The switching element SW1 is a high-voltage power switching element. For example, a field effect transistor or an insulated gate bipolar transistor (IGBT) can be used for the switching element SW1. The switching element SW1 is a three-terminal element, and the terminal that controls on/off is called the gate.
帰還ダイオードDf1は、スイッチング素子SW1に並列に接続されている。帰還ダイオードDf1は、接続点fから接続点eに電流が流れる方向に接続されている。帰還ダイオードDf1の電流の流れる向きは、スイッチング素子SW1に電流が流れる向きの逆向きである。 The feedback diode Df1 is connected in parallel to the switching element SW1. The feedback diode Df1 is connected in the direction in which current flows from connection point f to connection point e. The direction in which current flows through the feedback diode Df1 is opposite to the direction in which current flows through the switching element SW1.
また、昇圧回路20は、整流回路10の出力電流(以下、「整流電流」という)を検知する電流検知部21を備える。 The boost circuit 20 also includes a current detection unit 21 that detects the output current of the rectifier circuit 10 (hereinafter referred to as the "rectified current").
尚、昇圧回路20は、インターリーブ方式としてもよい。 The boost circuit 20 may also be of an interleaved type.
DCリンク部30は、ダイオードD2と、キャパシタC1とを備えている。ダイオードD2は、一方の端子(アノード)が接続点eに、他方の端子(カソード)が接続点gに接続されている。キャパシタC1は、小容量のフィルムキャパシタであり、一方の端子が接続点gに接続され、他方の端子が接続点hに接続されている。 The DC link unit 30 includes a diode D2 and a capacitor C1. One terminal (anode) of the diode D2 is connected to the connection point e, and the other terminal (cathode) is connected to the connection point g. The capacitor C1 is a small-capacity film capacitor, and one terminal is connected to the connection point g, and the other terminal is connected to the connection point h.
また、DCリンク部30は、接続点gに電圧検知部31を備えている。電圧検知部31は、DCリンク部30の出力電圧を検知(電圧値を測定)する。尚、DCリンク部30における接続点hは基準電位であり、この基準電位に対する接続点gの電位(電圧)を、DCリンク電圧(昇圧電圧)Vdcと表記することがある。つまり、DCリンク電圧Vdcは、キャパシタC1の電圧(接続点gと接続点hとの間の電圧)である。そして、DCリンク電圧Vdcが、DCリンク部30の出力電圧としてインバータ40に供給される。 The DC link unit 30 also includes a voltage detection unit 31 at connection point g. The voltage detection unit 31 detects the output voltage of the DC link unit 30 (measures the voltage value). Note that connection point h in the DC link unit 30 is a reference potential, and the potential (voltage) of connection point g relative to this reference potential is sometimes referred to as the DC link voltage (boosted voltage) Vdc. In other words, the DC link voltage Vdc is the voltage of capacitor C1 (the voltage between connection points g and h). The DC link voltage Vdc is then supplied to the inverter 40 as the output voltage of the DC link unit 30.
インバータ40は、DCリンク部30が供給する直流をスイッチングして、負荷であるモータ3を駆動する交流(出力交流電圧)を生成する。ここでは、インバータ40は、三相交流(U相、V相及びW相)を生成する。 The inverter 40 switches the direct current supplied by the DC link unit 30 to generate an alternating current (output AC voltage) that drives the load, the motor 3. Here, the inverter 40 generates a three-phase alternating current (U-phase, V-phase, and W-phase).
インバータ40は、スイッチング素子SW21~SW26及びそれらに並列に接続された帰還ダイオード(符号なし)を備える。そして、直列接続された2個のスイッチング素子の組が、3個並列に接続されている。つまり、スイッチング素子SW21,SW22が直列接続され、スイッチング素子SW23,SW24が直列接続され、スイッチング素子SW25,SW26が直列接続されている。そして、これらがインバータ40の入力端子P,N間に並列接続されている。スイッチング素子SW21~SW26及びそれらに並列に接続された帰還ダイオード(符号なし)は、入力端子Pから入力端子Nに電流が流れる方向に接続されている。この帰還ダイオードの電流の流れる向きは、スイッチング素子SW21~SW26に電流が流れる向きに対して逆向きである。 The inverter 40 comprises switching elements SW21 to SW26 and feedback diodes (no symbol) connected in parallel to them. Three pairs of switching elements, each pair connected in series, are connected in parallel. That is, switching elements SW21 and SW22 are connected in series, switching elements SW23 and SW24 are connected in series, and switching elements SW25 and SW26 are connected in series. These are then connected in parallel between input terminals P and N of the inverter 40. The switching elements SW21 to SW26 and the feedback diodes (no symbol) connected in parallel to them are connected in the direction in which current flows from input terminal P to input terminal N. The direction of current flow in the feedback diode is opposite to the direction in which current flows in the switching elements SW21 to SW26.
そして、スイッチング素子SW21,SW22の接続点がU相、スイッチング素子SW23,SW24の接続点がV相、及び、スイッチング素子SW25,SW26の接続点がW相として、モータ3に接続されている。 The connection point of switching elements SW21 and SW22 is the U-phase, the connection point of switching elements SW23 and SW24 is the V-phase, and the connection point of switching elements SW25 and SW26 is the W-phase, and are connected to the motor 3.
また、インバータ40は、三相交流(U相、V相及びW相)を検知する電流検知部41を備える。電流検知部41は、例えば1シャント方式により電流を検知するとよい。 The inverter 40 also includes a current detection unit 41 that detects three-phase AC (U-phase, V-phase, and W-phase). The current detection unit 41 may detect the current using, for example, a one-shunt method.
PFC制御回路50は、LPF(Low-pass filter)51と、演算器52と、PI(Proportional Integral)制御部53と、位相検出器54と、乗算器55と、演算器56と、PI制御部57と、PWM(Pulse Width Modulation)制御部58とを備えている。 The PFC control circuit 50 includes an LPF (Low-pass filter) 51, a calculator 52, a PI (Proportional Integral) control unit 53, a phase detector 54, a multiplier 55, a calculator 56, a PI control unit 57, and a PWM (Pulse Width Modulation) control unit 58.
LPF51は、電圧検知部31が検出したDCリンク電圧Vdcの高周波成分を遮断し、低周波成分を通過させる。 The LPF 51 blocks the high-frequency components of the DC link voltage Vdc detected by the voltage detection unit 31 and passes the low-frequency components.
演算器52は、予め定められた目標のDCリンク電圧(以下、「目標DCリンク電圧」という)Vdc*と、LPF51が出力するDCリンク電圧Vdcとの差分を演算し、その結果を出力する。 The calculator 52 calculates the difference between a predetermined target DC link voltage (hereinafter referred to as the "target DC link voltage") Vdc * and the DC link voltage Vdc output by the LPF 51, and outputs the result.
PI制御部53は、演算器52が出力する差分をゼロに近付けるための電流値AをPI制御によって演算し、その結果を出力する。以下では、PI制御部53を「AVR」と称し、このAVRにおけるPI制御で用いるゲインを「AVRゲイン」と称する。 The PI control unit 53 uses PI control to calculate the current value A for bringing the difference output by the calculator 52 closer to zero, and outputs the result. Hereinafter, the PI control unit 53 is referred to as "AVR", and the gain used in the PI control in this AVR is referred to as "AVR gain".
位相検出器54は、交流電源2の位相θを検出し、検出した位相θの余弦波の絶対値|cosθ|を出力する。 The phase detector 54 detects the phase θ of the AC power supply 2 and outputs the absolute value |cosθ| of the cosine wave of the detected phase θ.
乗算器55は、PI制御部53が出力した電流値Aと、位相検出器54が出力した余弦波の絶対値|cosθ|とを乗算し、その結果A×|cosθ|を出力する。 The multiplier 55 multiplies the current value A output by the PI control unit 53 by the absolute value |cosθ| of the cosine wave output by the phase detector 54, and outputs the result A × |cosθ|.
演算器56は、乗算器55が出力した乗算結果A×|cosθ|を目標の整流電流とし、この目標の整流電流と、電流検知部21が検知した整流電流との差分を演算し、その結果を出力する。 The calculator 56 sets the multiplication result A×|cosθ| output by the multiplier 55 as the target rectified current, calculates the difference between this target rectified current and the rectified current detected by the current detection unit 21, and outputs the result.
PI制御部57は、演算器56が出力する差分をゼロに近付けるためのデューティをPI制御によって演算し、その結果を出力する。以下では、PI制御部57を「ACR」と称し、このACRにおけるPI制御で用いるゲインを「ACRゲイン」と称する。 The PI control unit 57 uses PI control to calculate the duty for bringing the difference output by the calculator 56 closer to zero, and outputs the result. Hereinafter, the PI control unit 57 is referred to as "ACR", and the gain used in the PI control in this ACR is referred to as "ACR gain".
PWM制御部58は、PI制御部57が出力したデューティに応じて、スイッチング素子SW1のオン/オフを切り替えるタイミングを制御する。 The PWM control unit 58 controls the timing for switching the switching element SW1 on/off according to the duty output by the PI control unit 57.
インバータ制御回路60は、速度推定部71と、角度推定部72と、三相二相変換部73と、演算器74と、PI制御部75と、乗算器76とを備えている。また、インバータ制御回路60は、演算器81と、PI制御部82と、演算器83と、PI制御部84と、二相三相変換部85と、PWM制御部86とを備えている。 The inverter control circuit 60 includes a speed estimation unit 71, an angle estimation unit 72, a three-phase to two-phase conversion unit 73, a calculator 74, a PI control unit 75, and a multiplier 76. The inverter control circuit 60 also includes a calculator 81, a PI control unit 82, a calculator 83, a PI control unit 84, a two-phase to three-phase conversion unit 85, and a PWM control unit 86.
速度推定部71は、モータ3の実際の角速度ωrmを推定し、その結果を出力する。ここで、モータ3の実際の角速度ωrmは、公知の手法を用いて推定すればよい。 The speed estimation unit 71 estimates the actual angular velocity ωrm of the motor 3 and outputs the result. Here, the actual angular velocity ωrm of the motor 3 may be estimated using a known method.
角度推定部72は、速度推定部71が推定したモータ3の実際の角速度ωrmに基づいて、モータ3の角度を推定し、その結果を出力する。 The angle estimation unit 72 estimates the angle of the motor 3 based on the actual angular velocity ωrm of the motor 3 estimated by the speed estimation unit 71, and outputs the result.
三相二相変換部73は、電流検知部41が検知した三相交流(U相、V相及びW相)と、角度推定部72が出力したモータ3の角度とに基づいて、実際のd軸電流(以下、「実d軸電流」という)Idと、実際のq軸電流(以下、「実q軸電流」という)Iqとを生成し、出力する。 The three-phase to two-phase conversion unit 73 generates and outputs the actual d-axis current (hereinafter referred to as the "actual d-axis current") Id and the actual q-axis current (hereinafter referred to as the "actual q-axis current") Iq based on the three-phase AC (U-phase, V-phase, and W-phase) detected by the current detection unit 41 and the angle of the motor 3 output by the angle estimation unit 72.
演算器74は、予め定められたモータ3の目標の角速度ωrm*と、速度推定部71が出力したモータ3の実際の角速度ωrmとの差分を演算し、その結果を出力する。 The calculator 74 calculates the difference between a predetermined target angular velocity ωrm * of the motor 3 and the actual angular velocity ωrm of the motor 3 output by the velocity estimation unit 71, and outputs the result.
PI制御部75は、演算器74が出力する差分をゼロに近付けるための電流値BをPI制御によって演算し、その結果を出力する。 The PI control unit 75 uses PI control to calculate the current value B for bringing the difference output by the calculator 74 closer to zero, and outputs the result.
乗算器76は、PI制御部75が出力した電流値Bと、位相検出器54が出力した余弦波の絶対値|cosθ|とを乗算し、その結果B×|cosθ|を出力する。 The multiplier 76 multiplies the current value B output by the PI control unit 75 by the absolute value |cosθ| of the cosine wave output by the phase detector 54, and outputs the result B × |cosθ|.
演算器81は、乗算器76が出力した乗算結果B×|cosθ|を目標のq軸電流(以下、「目標q軸電流」という)Iq*とし、この目標q軸電流Iq*と、三相二相変換部73が出力した実q軸電流Iqとの差分を演算し、その結果を出力する。 The calculator 81 sets the multiplication result B × |cos θ| output by the multiplier 76 as a target q-axis current (hereinafter referred to as the "target q-axis current") Iq * , calculates the difference between this target q-axis current Iq * and the actual q-axis current Iq output by the three-phase to two-phase conversion unit 73, and outputs the result.
PI制御部82は、演算器81が出力する差分をゼロに近付けるためのモータ3に印加するq軸の電圧をPI制御によって演算し、その結果を出力する。 The PI control unit 82 uses PI control to calculate the q-axis voltage to be applied to the motor 3 in order to bring the difference output by the calculator 81 closer to zero, and outputs the result.
演算器83は、予め定められた目標のd軸電流(以下、「目標d軸電流」という)Id*と、三相二相変換部73が出力した実d軸電流Idとの差分を演算し、その結果を出力する。 The calculator 83 calculates the difference between a predetermined target d-axis current (hereinafter referred to as the "target d-axis current") Id * and the actual d-axis current Id output by the three-phase to two-phase converter 73, and outputs the result.
PI制御部84は、演算器83が出力する差分をゼロに近付けるためのモータ3に印加するd軸の電圧をPI制御によって演算し、その結果を出力する。 The PI control unit 84 uses PI control to calculate the d-axis voltage to be applied to the motor 3 in order to bring the difference output by the calculator 83 closer to zero, and outputs the result.
二相三相変換部85は、PI制御部82が出力したモータ3に印加するq軸の電圧と、PI制御部84が出力したモータ3に印加するd軸の電圧と、角度推定部72が出力したモータ3の角度とに基づいて、三相(U相、V相及びW相)の電圧を演算し、その結果を出力する。 The two-phase to three-phase conversion unit 85 calculates the three-phase (U-phase, V-phase, and W-phase) voltages based on the q-axis voltage applied to the motor 3 output by the PI control unit 82, the d-axis voltage applied to the motor 3 output by the PI control unit 84, and the angle of the motor 3 output by the angle estimation unit 72, and outputs the result.
PWM制御部86は、二相三相変換部85が出力した三相(U相、V相及びW相)の電圧をモータ3に印加できるように、スイッチング素子SW21~SW26のオン/オフを切り替えるタイミングを制御する信号を生成し、出力する。 The PWM control unit 86 generates and outputs a signal that controls the timing of switching on/off the switching elements SW21 to SW26 so that the three-phase (U-phase, V-phase, and W-phase) voltage output by the two-phase to three-phase conversion unit 85 can be applied to the motor 3.
尚、以上のモータ駆動装置1の構成は一般的なものであり、その動作も一般的なものであるので、その動作の詳細な説明は省略する。 The configuration of the motor drive device 1 described above is common, and its operation is also common, so a detailed explanation of its operation will be omitted.
以上、キャパシタレスインバータに昇圧機能を付加したシステムによりDCリンク部30の脈動を抑制することについて述べたが、これだけでは、DCリンク部30の脈動を完全に抑制することはできない。 The above describes how pulsation in the DC link unit 30 can be suppressed by using a system that adds a boost function to a capacitorless inverter, but this alone cannot completely suppress pulsation in the DC link unit 30.
そのため、ここでは、交流電源2の電圧変動が発生した場合の対策を考える。交流電源2の電圧変動には、例えば、瞬時の電圧変動や、交流電源2が劣悪電源である場合の電圧変動がある。 Therefore, here we consider measures to be taken when voltage fluctuations occur in the AC power supply 2. Voltage fluctuations in the AC power supply 2 include, for example, instantaneous voltage fluctuations and voltage fluctuations when the AC power supply 2 is a poor power supply.
図2は、交流電源2が劣悪電源である場合における交流電源2からの入力電圧の波形を示したグラフである。このグラフでは、入力電圧に電圧変動が発生し、入力電圧の最大値が約410Vになっている。 Figure 2 is a graph showing the waveform of the input voltage from the AC power source 2 when the AC power source 2 is a poor power source. In this graph, voltage fluctuations occur in the input voltage, and the maximum value of the input voltage is about 410 V.
図1のモータ駆動装置1では、キャパシタC1として小容量のフィルムキャパシタを使用しているため、交流電源2の電圧変動が発生すると、DCリンク電圧が跳ね上がる可能性がある。また、昇圧回路20による昇圧制御が悪影響を与えて跳ね上がりを増加させる可能性もある。DCリンク電圧が跳ね上がると、素子を保護するために運転を停止させる必要がある。 In the motor drive device 1 in FIG. 1, a small-capacity film capacitor is used as the capacitor C1, so if a voltage fluctuation occurs in the AC power supply 2, the DC link voltage may jump up. In addition, the boost control by the boost circuit 20 may have an adverse effect and increase the jump. If the DC link voltage jumps up, it is necessary to stop operation to protect the elements.
図3は、交流電源2が劣悪電源である場合における対策前の整流電圧及びDCリンク電圧の波形を示したグラフである。図中、細線が整流電圧を示し、太線がDCリンク電圧を示す。例えば、DCリンク電圧が410V以上を継続した場合に過電圧エラーが発生して運転が停止するものとすると、このグラフでは、DCリンク電圧の最大値は約423Vとなっているので、過電圧エラーが発生して運転が停止する。 Figure 3 is a graph showing the waveforms of the rectified voltage and DC link voltage before countermeasures are taken when AC power source 2 is an inferior power source. In the figure, the thin line indicates the rectified voltage, and the thick line indicates the DC link voltage. For example, if an overvoltage error occurs and operation stops when the DC link voltage continues to be 410 V or higher, in this graph, the maximum value of the DC link voltage is approximately 423 V, so an overvoltage error occurs and operation stops.
ところが、モータ駆動装置1としては、運転を継続することが顧客に対するメリットとなる。そこで、本実施の形態では、DCリンク電圧の上昇を抑制する方式を提案する。 However, for the motor drive device 1, continuing operation is beneficial for the customer. Therefore, in this embodiment, we propose a method for suppressing the rise in DC link voltage.
1つ目の方式は、交流電源2の電圧変動を検出した場合に、電圧変動の度合いに応じて、PFC制御回路50におけるPI制御部53,57のゲインを変更する方式である。ここで、交流電源2の電圧変動の度合いとしては、例えば、交流電源2の電圧の歪み量を用いるとよい。 The first method is to change the gains of the PI control units 53 and 57 in the PFC control circuit 50 according to the degree of voltage fluctuation when a voltage fluctuation of the AC power supply 2 is detected. Here, the degree of voltage fluctuation of the AC power supply 2 may be, for example, the amount of distortion of the voltage of the AC power supply 2.
2つ目の方式は、交流電源2の電圧変動を検出した場合に、電圧変動の度合いに応じて、PFC制御回路50におけるPWM制御部58で設定されるデューティをフィードフォワードで補正する方式である。ここでも、交流電源2の電圧変動の度合いとしては、例えば、交流電源2の電圧の歪み量を用いるとよい。 The second method is to correct the duty set by the PWM control unit 58 in the PFC control circuit 50 by feedforward in accordance with the degree of voltage fluctuation when a voltage fluctuation of the AC power supply 2 is detected. Here too, the degree of voltage fluctuation of the AC power supply 2 may be, for example, the amount of distortion of the voltage of the AC power supply 2.
以下、1つ目の方式を「A方式」とし、2つ目の方式を「B方式」として、その具体的な内容について説明する。 Below, we will refer to the first method as "Method A" and the second method as "Method B," and explain their specific details.
まず、A方式について説明する。 First, let me explain method A.
A方式は、DCリンク電圧がゲイン変更規定電圧V1以上になった場合に交流電源2の電圧の歪み量の規定範囲においてゲイン変更を行い、DCリンク電圧を保護電圧V2以下に抑制する方式である。 Method A is a method in which, when the DC link voltage becomes equal to or exceeds the gain change specified voltage V1, the gain is changed within a specified range of the distortion amount of the voltage of the AC power source 2, and the DC link voltage is suppressed to equal to or less than the protection voltage V2.
図4は、図3のグラフ上にゲイン変更規定電圧V1及び保護電圧V2を示した図である。DCリンク電圧が図示するゲイン変更規定電圧V1以上になった場合にゲイン変更が行われ、DCリンク電圧が保護電圧V2を超えないように制御される。 Figure 4 shows the gain change regulation voltage V1 and the protection voltage V2 on the graph of Figure 3. When the DC link voltage becomes equal to or greater than the gain change regulation voltage V1 shown in the figure, the gain is changed and the DC link voltage is controlled so that it does not exceed the protection voltage V2.
ここで、交流電源2の歪み量の算出方法には、第1の方法として、整流電圧をFFT(Fast Fourier Transform)処理して交流電源2の周波数ごとの電圧の歪み量を算出して、ゲイン調整に利用する方法がある。第2の方法として、実整流電圧と理想整流電圧との差分の大きさ(周波数ごとの歪み量)を算出して、ゲイン調整に利用する方法がある。 The first method for calculating the amount of distortion of the AC power supply 2 is to perform FFT (Fast Fourier Transform) on the rectified voltage to calculate the amount of voltage distortion for each frequency of the AC power supply 2, and use this for gain adjustment. The second method is to calculate the magnitude of the difference between the actual rectified voltage and the ideal rectified voltage (the amount of distortion for each frequency), and use this for gain adjustment.
図5は、交流電源2の電圧の歪み量をゲイン調整に利用する方法を実施する際に参照されるグラフである。このグラフから分かるように、ACRゲインとAVRゲインとはトレードオフの関係にある。通常はACRゲインを強くし、高調波規制を満足させるように高調波電流を抑制する。AVRゲインを強くすると、ACRの出力が相対的に弱まり、高調波電流が増大するので一般的にはそのように設定しない。但し、劣悪電源の地域(電源電圧が歪んでいる電源事情が悪い国)では、電源電圧が歪んでいる場合には高調波規制を満足させる目的はなく、運転が継続できればよい。そのため、電源電圧が歪んでいる場合にはAVRゲインを強くし、電源電圧が歪んでいない場合にはAVRゲインを弱めるように制御する。 Figure 5 is a graph that is referred to when implementing a method of using the amount of distortion in the voltage of the AC power source 2 for gain adjustment. As can be seen from this graph, there is a trade-off between the ACR gain and the AVR gain. Normally, the ACR gain is made stronger to suppress harmonic current so as to satisfy harmonic regulations. If the AVR gain is made stronger, the ACR output becomes relatively weaker and harmonic current increases, so it is generally not set in this way. However, in regions with poor power sources (countries with poor power supply conditions where the power source voltage is distorted), if the power source voltage is distorted, there is no need to satisfy harmonic regulations, and it is sufficient to continue operation. Therefore, when the power source voltage is distorted, the AVR gain is controlled to be stronger, and when the power source voltage is not distorted, the AVR gain is controlled to be weaker.
図6は、このA方式を実現するための制御装置90の機能構成例を示したブロック図である。図示するように、制御装置90は、整流電圧受信部91と、電圧変動量算出部92と、ゲイン変更部93とを備えている。 Figure 6 is a block diagram showing an example of the functional configuration of a control device 90 for implementing this method A. As shown in the figure, the control device 90 includes a rectified voltage receiving unit 91, a voltage fluctuation amount calculation unit 92, and a gain change unit 93.
整流電圧受信部91は、電圧検知部11(図1参照)から整流電圧を受信する。 The rectified voltage receiving unit 91 receives the rectified voltage from the voltage detection unit 11 (see Figure 1).
電圧変動量算出部92は、整流電圧受信部91が受信した整流電圧に基づいて、交流電源2の電圧の変動量を算出する。具体的には、整流電圧をFFT処理することにより、交流電源2の周波数ごとの電圧の歪み量を算出する。或いは、実整流電圧と理想整流電圧との差分を求めることにより、交流電源2の周波数ごとの歪み量を算出してもよい。本実施の形態では、整流回路により生成された整流電圧をFFT処理することにより、入力交流電圧の歪み量を算出する算出手段の一例として、また、整流回路により生成された整流電圧と理想の整流電圧との差分を求めることにより、入力交流電圧の歪み量を算出する算出手段の一例として、電圧変動量算出部92を設けている。 The voltage fluctuation calculation unit 92 calculates the amount of fluctuation in the voltage of the AC power source 2 based on the rectified voltage received by the rectified voltage receiving unit 91. Specifically, the voltage distortion amount for each frequency of the AC power source 2 is calculated by performing FFT processing on the rectified voltage. Alternatively, the distortion amount for each frequency of the AC power source 2 may be calculated by calculating the difference between the actual rectified voltage and the ideal rectified voltage. In this embodiment, the voltage fluctuation calculation unit 92 is provided as an example of a calculation means for calculating the amount of distortion of the input AC voltage by performing FFT processing on the rectified voltage generated by the rectifier circuit, and as an example of a calculation means for calculating the amount of distortion of the input AC voltage by calculating the difference between the rectified voltage generated by the rectifier circuit and the ideal rectified voltage.
ゲイン変更部93は、電圧変動量算出部92が算出した交流電源2の電圧の変動量に応じて、PI制御部53(図1参照)で用いられるAVRゲインと、PI制御部57(図1参照)で用いられるACRゲインとを変更する。具体的には、交流電源2の電圧の変動量に応じて、AVRゲイン及びACRゲインを決定する。そして、決定したAVRゲインに変更するようにPI制御部53に指示すると共に、決定したACRゲインに変更するようにPI制御部57に指示する。本実施の形態では、入力交流電圧の変動の度合いに応じて、PFC制御回路で用いられるゲインを補正する補正手段の一例として、ゲイン変更部93を設けている。 The gain change unit 93 changes the AVR gain used in the PI control unit 53 (see FIG. 1) and the ACR gain used in the PI control unit 57 (see FIG. 1) according to the amount of fluctuation in the voltage of the AC power supply 2 calculated by the voltage fluctuation amount calculation unit 92. Specifically, the gain change unit 93 determines the AVR gain and the ACR gain according to the amount of fluctuation in the voltage of the AC power supply 2. Then, the gain change unit 93 instructs the PI control unit 53 to change to the determined AVR gain and instructs the PI control unit 57 to change to the determined ACR gain. In this embodiment, the gain change unit 93 is provided as an example of a correction means for correcting the gain used in the PFC control circuit according to the degree of fluctuation in the input AC voltage.
尚、制御装置90は、モータ駆動装置1に含まれ、例えばマイクロコンピュータによって実現されるとよい。この場合、CPU(図示せず)がROM(図示せず)に格納されたプログラムをRAM(図示せず)に読み込んで実行することにより、整流電圧受信部91、電圧変動量算出部92、ゲイン変更部93は実現される。 The control device 90 is included in the motor drive device 1 and may be realized by, for example, a microcomputer. In this case, the rectified voltage receiving unit 91, the voltage fluctuation calculation unit 92, and the gain change unit 93 are realized by the CPU (not shown) reading a program stored in the ROM (not shown) into the RAM (not shown) and executing it.
図7は、制御装置90の動作例を示したフローチャートである。尚、この動作例は、制御装置90が、電圧検知部31(図1参照)からDCリンク電圧を受信し、このDCリンク電圧がゲイン変更規定電圧V1以上になった場合に実行するとよい。 Figure 7 is a flow chart showing an example of the operation of the control device 90. This example of operation may be executed when the control device 90 receives the DC link voltage from the voltage detection unit 31 (see Figure 1) and the DC link voltage becomes equal to or greater than the gain change specified voltage V1.
図示するように、制御装置90では、まず、整流電圧受信部91が、電圧検知部11(図1参照)から整流電圧を受信する(ステップ901)。 As shown in the figure, in the control device 90, first, the rectified voltage receiving unit 91 receives the rectified voltage from the voltage detection unit 11 (see FIG. 1) (step 901).
次に、電圧変動量算出部92が、ステップ901で受信された整流電圧に基づいて、交流電源2の電圧の変動量を算出する(ステップ902)。 Next, the voltage fluctuation calculation unit 92 calculates the amount of fluctuation in the voltage of the AC power source 2 based on the rectified voltage received in step 901 (step 902).
最後に、ゲイン変更部93が、ステップ902で算出された交流電源2の電圧の変動量に応じて、PI制御部53で用いられるAVRゲインと、PI制御部57で用いられるACRゲインとを変更する(ステップ903)。 Finally, the gain change unit 93 changes the AVR gain used by the PI control unit 53 and the ACR gain used by the PI control unit 57 according to the amount of fluctuation in the voltage of the AC power source 2 calculated in step 902 (step 903).
次に、B方式について説明する。 Next, we will explain method B.
B方式は、交流電源2の電圧の歪み量に応じて、PFC制御回路50のPWM制御部58におけるデューティをフィードフォワードで補正することで、DCリンク電圧の波形の変動を抑制する方式である。 Method B is a method for suppressing fluctuations in the waveform of the DC link voltage by feedforward correcting the duty in the PWM control unit 58 of the PFC control circuit 50 according to the amount of distortion in the voltage of the AC power source 2.
B方式では、まず、実整流電圧と理想整流電圧とが比較される。 In method B, the actual rectified voltage is first compared with the ideal rectified voltage.
図8は、実整流電圧と理想整流電圧とを比較する様子を示したグラフである。図中、細線が実整流電圧の波形を示し、太線が理想整流電圧の波形を示す。 Figure 8 is a graph showing a comparison between the actual rectified voltage and the ideal rectified voltage. In the figure, the thin line shows the waveform of the actual rectified voltage, and the thick line shows the waveform of the ideal rectified voltage.
B方式では、次に、実整流電圧と理想整流電圧との差分が計算される。 In method B, the difference between the actual rectified voltage and the ideal rectified voltage is then calculated.
図9は、実整流電圧と理想整流電圧との差分を示したグラフである。図中、細線が実整流電圧の波形から理想整流電圧の波形を減算して得られた差分の波形を示し、太線がその差分の波形からローパスフィルタで低周波成分のみを取り出した後のローパス後差分の波形を示す。 Figure 9 is a graph showing the difference between the actual rectified voltage and the ideal rectified voltage. In the figure, the thin line shows the difference waveform obtained by subtracting the ideal rectified voltage waveform from the actual rectified voltage waveform, and the thick line shows the low-pass difference waveform after extracting only the low-frequency components from the difference waveform with a low-pass filter.
B方式では、次いで、ローパス後差分がこれに対応するデューティに変換され、PWM制御部58における基本のデューティから減算される。ここで、ローパス後差分からデューティへの変換は、例えば、0Vからローパス後差分の最大値以上の任意の電圧までが、0%から100%のデューティに変換されるものとして、与えられた電圧の差分が如何なるデューティに変換されるかを計算することにより行うとよい。 In method B, the low-pass difference is then converted to a corresponding duty, which is subtracted from the basic duty in the PWM control unit 58. Here, the conversion from the low-pass difference to a duty can be performed by, for example, calculating what duty a given voltage difference is converted to, assuming that any voltage from 0V to any voltage equal to or greater than the maximum value of the low-pass difference is converted to a duty of 0% to 100%.
図10は、このようにして得られたデューティを示したグラフである。デューティを補正しない場合、実整流電圧が理想整流電圧よりも大きければ、DCリンク電圧は理想状態に比べ上昇し、実整流電圧が理想整流電圧よりも小さければ、DCリンク電圧は理想状態に比べ下降する。従って、デューティを補正する場合は、図示するように、実整流電圧が理想整流電圧よりも大きければ、デューティを減らす操作を実施し、実整流電圧が理想整流電圧よりも小さければ、デューティを増やす操作を実施する。つまり、実整流電圧から理想整流電圧を減算して得られた電圧差分の低周波成分を除去し、これを変換して得られたデューティを基本のデューティから減算する。 Figure 10 is a graph showing the duty thus obtained. If the duty is not corrected, when the actual rectified voltage is greater than the ideal rectified voltage, the DC link voltage rises compared to the ideal state, and when the actual rectified voltage is less than the ideal rectified voltage, the DC link voltage falls compared to the ideal state. Therefore, when correcting the duty, as shown in the figure, if the actual rectified voltage is greater than the ideal rectified voltage, an operation is performed to reduce the duty, and if the actual rectified voltage is less than the ideal rectified voltage, an operation is performed to increase the duty. In other words, the low-frequency components of the voltage difference obtained by subtracting the ideal rectified voltage from the actual rectified voltage are removed, and the duty obtained by converting this is subtracted from the basic duty.
図11は、このB方式を実現するための制御装置95の機能構成例を示したブロック図である。図示するように、制御装置95は、整流電圧受信部96と、電圧変動量算出部97と、デューティ変更部98とを備えている。 Figure 11 is a block diagram showing an example of the functional configuration of a control device 95 for implementing this method B. As shown in the figure, the control device 95 includes a rectified voltage receiving unit 96, a voltage fluctuation amount calculating unit 97, and a duty changing unit 98.
整流電圧受信部96は、電圧検知部11(図1参照)から整流電圧を受信する。 The rectified voltage receiving unit 96 receives the rectified voltage from the voltage detection unit 11 (see Figure 1).
電圧変動量算出部97は、整流電圧受信部96が受信した整流電圧に基づいて、交流電源2の電圧の変動量を算出する。具体的には、実整流電圧と理想整流電圧との差分を求めることにより、交流電源2の周波数ごとの歪み量を算出する。本実施の形態では、整流回路により生成された整流電圧と理想の整流電圧との差分を求めることにより、入力交流電圧の歪み量を算出する算出手段の一例として、電圧変動量算出部97を設けている。 The voltage fluctuation calculation unit 97 calculates the amount of fluctuation in the voltage of the AC power supply 2 based on the rectified voltage received by the rectified voltage receiving unit 96. Specifically, the voltage fluctuation calculation unit 97 calculates the amount of distortion for each frequency of the AC power supply 2 by calculating the difference between the actual rectified voltage and the ideal rectified voltage. In this embodiment, the voltage fluctuation calculation unit 97 is provided as an example of a calculation means for calculating the amount of distortion in the input AC voltage by calculating the difference between the rectified voltage generated by the rectifier circuit and the ideal rectified voltage.
デューティ変更部98は、電圧変動量算出部97が算出した交流電源2の電圧の変動量に応じて、PWM制御部58(図1参照)で設定されるデューティを変更する。具体的には、交流電源2の電圧の変動量に応じて、デューティを決定する。そして、決定したデューティに変更するようにPWM制御部58に指示する。本実施の形態では、入力交流電圧の変動の度合いに応じて、PFC制御回路で設定されるPWMのデューティを補正する補正手段の一例として、デューティ変更部98を設けている。 The duty change unit 98 changes the duty set by the PWM control unit 58 (see FIG. 1) according to the amount of fluctuation in the voltage of the AC power supply 2 calculated by the voltage fluctuation amount calculation unit 97. Specifically, the duty change unit 98 determines the duty according to the amount of fluctuation in the voltage of the AC power supply 2. Then, the duty change unit 98 instructs the PWM control unit 58 to change to the determined duty. In this embodiment, the duty change unit 98 is provided as an example of a correction means for correcting the PWM duty set by the PFC control circuit according to the degree of fluctuation in the input AC voltage.
尚、制御装置95は、モータ駆動装置1に含まれ、例えばマイクロコンピュータによって実現されるとよい。この場合、CPU(図示せず)がROM(図示せず)に格納されたプログラムをRAM(図示せず)に読み込んで実行することにより、整流電圧受信部96、電圧変動量算出部97、デューティ変更部98は実現される。 The control device 95 is included in the motor drive device 1 and may be realized by, for example, a microcomputer. In this case, the rectified voltage receiving unit 96, the voltage fluctuation calculation unit 97, and the duty change unit 98 are realized by the CPU (not shown) reading a program stored in the ROM (not shown) into the RAM (not shown) and executing it.
図12は、制御装置95の動作例を示したフローチャートである。 Figure 12 is a flowchart showing an example of the operation of the control device 95.
図示するように、制御装置95では、まず、整流電圧受信部96が、電圧検知部11(図1参照)から整流電圧を受信する(ステップ951)。 As shown in the figure, in the control device 95, first, the rectified voltage receiving unit 96 receives the rectified voltage from the voltage detection unit 11 (see FIG. 1) (step 951).
次に、電圧変動量算出部97が、ステップ951で受信された整流電圧に基づいて、交流電源2の電圧の変動量を算出する(ステップ952)。 Next, the voltage fluctuation calculation unit 97 calculates the amount of fluctuation in the voltage of the AC power source 2 based on the rectified voltage received in step 951 (step 952).
最後に、デューティ変更部98が、ステップ952で算出された交流電源2の電圧の変動量に応じて、PWM制御部58で設定されるデューティを変更する(ステップ953)。 Finally, the duty change unit 98 changes the duty set by the PWM control unit 58 in accordance with the amount of fluctuation in the voltage of the AC power supply 2 calculated in step 952 (step 953).
図13は、交流電源2が劣悪電源である場合におけるA方式及びB方式による対策後の整流電圧及びDCリンク電圧の波形を示したグラフである。図中、細線が整流電圧を示し、太線がDCリンク電圧を示す。例えば、DCリンク電圧が410V以上を継続した場合に過電圧エラーが発生して運転が停止するものとすると、このグラフでは、DCリンク電圧の最大値は約402Vとなっているので、運転継続可能である。 Figure 13 is a graph showing the waveforms of the rectified voltage and DC link voltage after measures are taken using methods A and B when AC power source 2 is an inferior power source. In the figure, the thin line indicates the rectified voltage, and the thick line indicates the DC link voltage. For example, if an overvoltage error occurs and operation stops when the DC link voltage continues to be 410 V or higher, in this graph the maximum value of the DC link voltage is approximately 402 V, so operation can continue.
このように、本実施の形態では、制御装置90が交流電源2の電圧の歪み量に応じてPFC制御回路50で用いられるゲインを変更し、又は、制御装置95が交流電源2の電圧の歪み量に応じてPFC制御回路50で設定されるデューティを変更するようにした。これにより、新たな回路を追加することなくDCリンク電圧の上昇を抑制することができるようになった。 In this manner, in this embodiment, the control device 90 changes the gain used in the PFC control circuit 50 according to the amount of distortion in the voltage of the AC power source 2, or the control device 95 changes the duty set in the PFC control circuit 50 according to the amount of distortion in the voltage of the AC power source 2. This makes it possible to suppress the rise in the DC link voltage without adding a new circuit.
1…モータ駆動装置、10…整流回路、11…電圧検知部、20…昇圧回路、30…DCリンク部、40…インバータ、50…PFC制御回路、53,57…PI制御部、58…PWM制御部、60…インバータ制御回路、90,95…制御装置、91,96…整流電圧受信部、92,97…電圧変動量算出部、93…ゲイン変更部、98…デューティ変更部 1...motor drive device, 10...rectifier circuit, 11...voltage detection unit, 20...booster circuit, 30...DC link unit, 40...inverter, 50...PFC control circuit, 53, 57...PI control unit, 58...PWM control unit, 60...inverter control circuit, 90, 95...control device, 91, 96...rectified voltage receiving unit, 92, 97...voltage fluctuation calculation unit, 93...gain change unit, 98...duty change unit
Claims (6)
前記整流電圧を昇圧して昇圧電圧を生成する昇圧回路と、
前記昇圧電圧を保持する小容量キャパシタと、
前記小容量キャパシタに保持される前記昇圧電圧を出力交流電圧に変換するインバータと、
前記小容量キャパシタに保持される前記昇圧電圧が目標の電圧に近付くように制御するPFC(Power Factor Correction)制御回路と、
前記入力交流電圧の歪み量が大きい場合に、前記PFC制御回路で用いられるAVRゲインを強くする補正手段と
を備えたことを特徴とする電力変換装置。 a rectifier circuit that rectifies an input AC voltage to generate a rectified voltage;
a boost circuit that boosts the rectified voltage to generate a boosted voltage;
a small-capacity capacitor for holding the boosted voltage;
an inverter that converts the boosted voltage held in the small-capacity capacitor into an output AC voltage;
a PFC (Power Factor Correction) control circuit that controls the boosted voltage held in the small-capacity capacitor so as to approach a target voltage;
and a correction means for increasing an AVR gain used in the PFC control circuit when a distortion amount of the input AC voltage is large .
前記入力交流電圧の歪み量を検出するステップと、
検出された前記歪み量が大きい場合に、前記PFC制御回路で用いられるAVRゲインを強くするステップと
を含むことを特徴とする電力変換装置の制御方法。 A control method for a power conversion device including a rectifier circuit that rectifies an input AC voltage to generate a rectified voltage, a boost circuit that boosts the rectified voltage to generate a boosted voltage, a small-capacity capacitor that holds the boosted voltage, an inverter that converts the boosted voltage held in the small-capacity capacitor into an output AC voltage, and a PFC control circuit that controls the boosted voltage held in the small-capacity capacitor to approach a target voltage,
detecting a distortion amount of the input AC voltage;
and increasing an AVR gain used in the PFC control circuit when the detected amount of distortion is large .
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