Nothing Special   »   [go: up one dir, main page]

JP4256238B2 - Power converter - Google Patents

Power converter Download PDF

Info

Publication number
JP4256238B2
JP4256238B2 JP2003332141A JP2003332141A JP4256238B2 JP 4256238 B2 JP4256238 B2 JP 4256238B2 JP 2003332141 A JP2003332141 A JP 2003332141A JP 2003332141 A JP2003332141 A JP 2003332141A JP 4256238 B2 JP4256238 B2 JP 4256238B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
inverter
frequency
speed
output frequency
estimated
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.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2003332141A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2005102396A (en
Inventor
和明 結城
琢磨 逸見
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.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba 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 Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP2003332141A priority Critical patent/JP4256238B2/en
Publication of JP2005102396A publication Critical patent/JP2005102396A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4256238B2 publication Critical patent/JP4256238B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/72Electric energy management in electromobility

Landscapes

  • Motor And Converter Starters (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)

Description

本発明は、電気車や電気自動車の駆動装置に利用する速度センサレス制御を適用した電力変換装置に係り、特に、電動機が停止状態を含む低速回転している状態からインバータを始動する際、機械的な振動や擾乱を生じることなく、安定かつスムーズに始動するようにした電力変換装置に関する。   The present invention relates to a power conversion device to which speed sensorless control applied to an electric vehicle or an electric vehicle drive device is applied, and in particular, when starting an inverter from a state where an electric motor is rotating at a low speed including a stopped state, the mechanical The present invention relates to a power conversion apparatus that can be started stably and smoothly without causing any vibration or disturbance.

例えば、電気車制御においては、駅での停車中にインバータのゲートを止めて動作を停止し、また駅間走行においてインバータのゲートを止め動作を完全に停止して走行する惰行期間を設けることがある。   For example, in electric vehicle control, the operation is stopped by stopping the gate of the inverter while stopping at the station, and the coasting period for stopping the operation of the inverter and stopping the operation completely during traveling between stations is provided. is there.

一般に、電動機の回転速度を検出することなく電動機のトルクや速度を制御する速度センサレス制御は、電動機の磁束又は誘起電圧に基づき回転速度すなわちロータ周波数を推定するため、上述した励磁を行わない停車中又は惰行中には、電動機の速度を正確に把握することはできず、現在、停車中であるのか高速回転中であるのかさえわからない。   In general, the speed sensorless control that controls the torque and speed of the motor without detecting the rotational speed of the motor estimates the rotational speed, that is, the rotor frequency based on the magnetic flux or induced voltage of the motor. Or during coasting, the speed of the motor cannot be accurately grasped, and it is not even known whether the vehicle is currently stopped or rotating at high speed.

一方、電気車制御における力行又はブレーキなどの指令によってインバータを始動する場合、乗り心地や信号系への影響から、電気的かつ機械的に安定でスムーズな始動が不可欠であり、このためには、インバータ出力周波数を回転速度すなわちロータ周波数に一致させて始動することが必要である。   On the other hand, when starting an inverter by a command such as powering or braking in electric vehicle control, it is indispensable to start electrically and mechanically stable and smooth due to the influence on ride comfort and signal system. It is necessary to start with the inverter output frequency matched to the rotational speed or rotor frequency.

かかる要請の下、速度検出器を備えた速度センサ付きベクトル制御方式を適用した電力変換装置では、ロータ周波数に一致したインバータ出力周波数を出力して始動することができる。   Under such a request, the power conversion device to which the vector control method with speed sensor provided with the speed detector is applied can be started by outputting an inverter output frequency that matches the rotor frequency.

しかし、インバータの始動時に適切なインバータ出力周波数を与えない場合、上述したように、系の不安定化・過電流・過電圧・トルク急変などが生じ、乗り心地の劣化を生じたり、最悪の状態では保護動作に至ることがある。   However, if an appropriate inverter output frequency is not given at the start of the inverter, as described above, system instability, overcurrent, overvoltage, sudden torque change, etc. may occur, resulting in deterioration of ride comfort or in the worst state. May lead to protection.

これらを解決する手段として、速度センサレス制御を適用した電力変換装置において、インバータを始動の際に、通常運転時の回転速度推定方式とは異なる、概略のロータ周波数を推定するための制御期間を備える場合がある。ロータ周波数の概略値が推定できた時点で、このロータ周波数の推定値に基づき通常運転を開始する。   As means for solving these problems, a power conversion device to which speed sensorless control is applied includes a control period for estimating the approximate rotor frequency, which is different from the rotational speed estimation method during normal operation when starting the inverter. There is a case. When the approximate value of the rotor frequency can be estimated, normal operation is started based on the estimated value of the rotor frequency.

このような制御形態を実施する従来の速度センサレス制御を適用した電力変換装置の例を図11に示す。   FIG. 11 shows an example of a power conversion device to which conventional speed sensorless control that implements such a control mode is applied.

図11において、主回路としてインバータ1、フィルタコンデンサ2、及び誘導電動機3からなり、電流検出器4は電動機3に流れる電流Iu,Iwを検出し、座標変換器7によって、DQ軸電流Id,Iqに変換される。   In FIG. 11, the main circuit includes an inverter 1, a filter capacitor 2, and an induction motor 3. A current detector 4 detects currents Iu and Iw flowing through the motor 3, and a coordinate converter 7 converts the DQ axis currents Id and Iq. Is converted to

電圧演算部5では、外部から与えられた励磁電流指令IdRefと励磁電流Idとが与えられ、トルク電流指令IqRefとトルク電流Iqとが一致するように出力電圧指令Vd、Vqを演算出力する。 The voltage calculation unit 5 receives the excitation current command IdRef and the excitation current Id given from the outside, and calculates and outputs the output voltage commands Vd * and Vq * so that the torque current command IqRef and the torque current Iq coincide with each other. .

座標変換器6では、DQ軸出力電圧指令Vd,Vqを、3相電圧指令Vu,Vv,Vwに変換し、出力する。 The coordinate converter 6 converts the DQ-axis output voltage commands Vd * , Vq * into three-phase voltage commands Vu * , Vv * , Vw * and outputs them.

PWM制御部9では、3相電圧指令に基づき、例えば、三角波比較PWM制御によってゲート指令を生成し、インバータ1を駆動制御する。   Based on the three-phase voltage command, the PWM control unit 9 generates a gate command by, for example, triangular wave comparison PWM control, and drives and controls the inverter 1.

第1のインバータ出力周波数演算部26は、インバータ始動直後に電動機の回転速度すなわちロータ周波数の概略を推定するためのものであり、第2のインバータ周波数演算部27は、第1のインバータ周波数演算部26で演算された概略のロータ周波数推定値ωRHに基づき通常の制御、具体的には、概略のロータ周波数をインバータ出力周波数の初期値に設定を行うものである。 The first inverter output frequency calculation unit 26 is for estimating an outline of the rotation speed of the motor, that is, the rotor frequency immediately after the inverter is started, and the second inverter frequency calculation unit 27 is a first inverter frequency calculation unit. The normal control is performed based on the approximate rotor frequency estimated value ωRH * calculated at 26, specifically, the approximate rotor frequency is set to the initial value of the inverter output frequency.

第2のインバータ出力周波数演算部26は、図2に示される、D軸誘起電圧演算部15とインバータ出力周波数制御部16とからなる。D軸誘起電圧演算部15では、DQ軸電圧指令Vd,VqとDQ軸電流Id,IqとからD軸誘起電圧Edを演算出力する。インバータ出力周波数制御部16では、入力であるD軸誘起電圧Edが零となるようにインバータ出力周波数指令ω1を制御出力する。 The second inverter output frequency calculation unit 26 includes a D-axis induced voltage calculation unit 15 and an inverter output frequency control unit 16 shown in FIG. The D-axis induced voltage calculation unit 15 calculates and outputs the D-axis induced voltage Ed from the DQ-axis voltage commands Vd * and Vq * and the DQ-axis currents Id and Iq. The inverter output frequency control unit 16 controls and outputs the inverter output frequency command ω1 * so that the input D-axis induced voltage Ed becomes zero.

このインバータ周波数指令演算部15は、速度センサレスベクトル制御として公知であり、他にも各種の方式がある。第1のインバータ出力周波数演算部26としては、他に特許文献1、特許文献2、特許文献3に示されるものがある。   The inverter frequency command calculation unit 15 is known as speed sensorless vector control, and there are various other methods. Other examples of the first inverter output frequency calculation unit 26 are disclosed in Patent Document 1, Patent Document 2, and Patent Document 3.

インバータ出力周波数演算部10の出力であるインバータ出力周波数指令ω1は、加算器12および加算器13によって、それぞれ、インバータ出力周波数初期値ω1ini,インバータ出力周波数後退補正値ω1cmpを加算され、インバータ出力周波数ω1となる。 The inverter output frequency command ω1 * , which is the output of the inverter output frequency calculation unit 10, is added with the inverter output frequency initial value ω1ini and the inverter output frequency receding correction value ω1cmp by the adder 12 and the adder 13, respectively. ω1.

積分器8は、インバータ出力周波数ω1を積分し、座標変換器6,7で用いる、静止座標系の基準軸A軸に対するD軸の位相角θを生成出力する。   The integrator 8 integrates the inverter output frequency ω1, and generates and outputs the phase angle θ of the D axis with respect to the reference axis A axis of the stationary coordinate system used in the coordinate converters 6 and 7.

すべり周波数演算部11では、励磁電流指令IdRefとトルク電流指令IqRefとに基づき、すべり周波数基準ωsを算出する。減算器14において、インバータ出力周波数ω1からすべり周波数基準ωsを減算し、ロータ周波数推定値ωRHを生成する。
特開平11−285300号公報 特開平11−346500号公報 特開2000−253506号公報
The slip frequency calculation unit 11 calculates the slip frequency reference ωs * based on the excitation current command IdRef and the torque current command IqRef. The subtracter 14 subtracts the slip frequency reference ωs * from the inverter output frequency ω1 to generate the rotor frequency estimated value ωRH.
JP 11-285300 A JP 11-346500 A JP 2000-253506 A

上記のように従来の速度センサレス制御を適用した電力変換装置では、第1のインバータ出力周波数演算部26によって、概略のロータ周波数の推定しても、電動機が低速回転している状態では、精度よくロータ周波数を推定することは困難であり、推定誤差が生じ易い。誤差をもったロータ周波数推定値に基づき通常運転のための制御に移行した場合、条件によっては、機械的な振動や擾乱を誘発する。   As described above, in the power conversion device to which the conventional speed sensorless control is applied, even if the approximate rotor frequency is estimated by the first inverter output frequency calculation unit 26, the electric motor is accurately rotated when the motor is rotating at a low speed. It is difficult to estimate the rotor frequency, and an estimation error is likely to occur. When the control shifts to the normal operation based on the estimated rotor frequency value having an error, mechanical vibration or disturbance is induced depending on conditions.

かかる電力変換装置が、電車の駆動用装置である場合、インバータ始動時の乗り心地が劣化する場合がある。特に、このような状況は、停止ないしは前進回転して状態であるのに、誤って後退中であると推定した場合など回転したい方向とは逆方向のトルクを生じる場合に顕著となる。   When such a power conversion device is a train driving device, the ride comfort at the start of the inverter may deteriorate. In particular, such a situation becomes conspicuous when a torque in the direction opposite to the direction of rotation is generated, for example, when it is assumed that the vehicle is stopped or moved forward but is erroneously moved backward.

また、後退していいる状態で、誤ってロータ周波数が前進低速回転であると推定した場合、所定トルクが生じないために加速不良の発生又は電気的な振動を引き起こす場合がある。   Further, when it is erroneously estimated that the rotor frequency is forward and low-speed rotation in a state where the vehicle is moving backward, a predetermined torque is not generated, which may cause an acceleration failure or electrical vibration.

本発明の目的は、電動機が低速で回転している状態から、インバータを始動する際、電気的かつ機械的な振動や擾乱を抑制し、安定かつスムーズに起動することが可能な電力変換装置を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a power conversion device capable of suppressing electrical and mechanical vibrations and disturbances and starting stably and smoothly when starting an inverter from a state where an electric motor rotates at a low speed. It is to provide.

上記目的を達成するために、本発明は、電動機に可変電圧可変周波数の交流電圧を印加するインバータと、前記電動機の回転速度を推定し前記インバータの出力電圧を制御して前記電動機を駆動する速度センサレス制御手段とを有する電力変換装置において、
前記インバータを始動した直後に前記電動機の概略速度を推定する第1のインバータ出力周波数演算部と、この第1のインバータ出力周波数演算部により推定された前記電動機の概略速度を入力し、該推定された概略速度が低速であると判断した場合、前記インバータが出力する周波数の初期値を回転したい方向の零でない値に設定し、該推定された概略速度が高速であると判断した場合は、当該推定された概略速度を前記インバータが出力する周波数の初期値として設定する第2のインバータ出力周波数演算部とを具備することを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention provides an inverter for applying an AC voltage having a variable voltage and a variable frequency to a motor, and a speed for driving the motor by estimating a rotational speed of the motor and controlling an output voltage of the inverter. In a power converter having a sensorless control means,
Enter a first inverter output frequency calculation unit that estimates a schematic speed of said motor immediately after starting the inverter, a schematic speed of the electric motor estimated by the first inverter output frequency calculating unit is the estimated If it is determined that the approximate speed is low, the initial value of the frequency output from the inverter is set to a non-zero value in the direction in which the rotation is desired , and if it is determined that the estimated approximate speed is high, And a second inverter output frequency calculation unit that sets the estimated approximate speed as an initial value of the frequency output by the inverter .

また、上記目的を達成するために、本発明は、電動機に可変電圧可変周波数の交流電圧を印加するインバータと、前記電動機の回転速度を推定し前記インバータの出力電圧を制御して前記電動機を駆動する速度センサレス制御手段とを有する電力変換装置において、
前記インバータを始動した直後に前記電動機の概略速度を推定する第1のインバータ出力周波数演算部と、この第1のインバータ出力周波数演算部により推定された前記電動機の概略速度を入力し、該推定された概略速度が低速であると判断した場合、前記インバータが出力する周波数の初期値を、前記電動機の回転周波数より回転したい方向に大きく設定し、該推定された概略速度が高速であると判断した場合は、当該推定された概略速度を前記インバータが出力する周波数の初期値として設定する第2のインバータ出力周波数演算部とを具備することを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention drives an electric motor by applying an AC voltage of variable voltage and variable frequency to the electric motor, and estimating the rotational speed of the electric motor and controlling the output voltage of the inverter. In a power converter having a speed sensorless control means for
Enter a first inverter output frequency calculation unit that estimates a schematic speed of said motor immediately after starting the inverter, a schematic speed of the electric motor estimated by the first inverter output frequency calculating unit is the estimated If it is determined that the approximate speed is low, the initial value of the frequency output by the inverter is set to be larger in the direction in which it is desired to rotate than the rotational frequency of the motor , and it is determined that the estimated approximate speed is high. In this case, a second inverter output frequency calculation unit that sets the estimated approximate speed as an initial value of the frequency output from the inverter is provided.

本発明によれば、速度推定が困難である低速回転からのインバータ始動において、回転したい方向とは逆向きのトルクが生じにくくなることから、機械負荷に存在する共振やバックラッシュなどに起因する振動・擾乱を抑制し、安定かつスムーズな始動が実現でき、電車や電気自動車の駆動装置に利用する場合、乗り心地の改善が期待できる。   According to the present invention, when starting an inverter from low-speed rotation, which is difficult to estimate speed, it is difficult to generate torque in the direction opposite to the direction in which it is desired to rotate. Therefore, vibration caused by resonance, backlash, etc. existing in the mechanical load. -Suppresses disturbance and realizes a stable and smooth start, and when used in a drive device for trains and electric vehicles, an improvement in ride comfort can be expected.

(第1実施形態)
図1は、本発明の第1実施形態の電力変換装置の概略構成を示すブロック図である。
(First embodiment)
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of the power conversion device according to the first embodiment of the present invention.

本実施形態は、公知である速度センサレスベクトル制御によって誘導電動機のトルク制御を行うものである。   In the present embodiment, torque control of an induction motor is performed by known speed sensorless vector control.

図1において、VVVFインバータ1の直流入力側にはフィルタコンデンサ2が接続され、交流出力側には、誘導電動機3が接続される。なお、VVVFインバータ1の直流入力側は図示しない直流電圧源が設けられる。   In FIG. 1, a filter capacitor 2 is connected to the DC input side of the VVVF inverter 1, and an induction motor 3 is connected to the AC output side. A DC voltage source (not shown) is provided on the DC input side of the VVVF inverter 1.

電流検出器4では、誘導電動機3に流れる電流Iu,Iwを検出し、該検出した電流Iu,Iwは、座標変換器7によって、DQ軸電流Id,Iqに変換される。   The current detector 4 detects currents Iu and Iw flowing through the induction motor 3, and the detected currents Iu and Iw are converted into DQ axis currents Id and Iq by the coordinate converter 7.

電圧演算部5では、外部から励磁電流指令IdRefと励磁電流Idとが与えられ、これら励磁電流指令IdRef及び励磁電流Idがトルク電流指令IqRef及びトルク電流Iqに一致するようにDQ軸出力電圧指令Vd、Vqを演算出力する。 In the voltage calculation unit 5, an excitation current command IdRef and an excitation current Id are given from the outside, and the DQ-axis output voltage command Vd is set so that the excitation current command IdRef and the excitation current Id coincide with the torque current command IqRef and the torque current Iq. * And Vq * are calculated and output.

座標変換器6では、DQ軸出力電圧指令Vd,Vqを、3相電圧指令Vu,Vv,Vwに変換し、出力する。 The coordinate converter 6 converts the DQ-axis output voltage commands Vd * , Vq * into three-phase voltage commands Vu * , Vv * , Vw * and outputs them.

PWM制御部9では、座標変換器6からの3相電圧指令に基づき、例えば、三角波比較PWM制御によってゲート指令を生成し、インバータ1を駆動制御する。   Based on the three-phase voltage command from the coordinate converter 6, the PWM control unit 9 generates a gate command by, for example, triangular wave comparison PWM control, and drives and controls the inverter 1.

インバータ出力周波数ω1の演算に関し、インバータ始動直後に概略の回転速度、すなわちロータ周波数を推定するための第1のインバータ出力周波数演算部26と、インバータ始動の後、通常の速度センサレス制御運転のためロータ周波数を推定しインバータ出力周波数の演算を行う第2のインバータ出力周波数演算部27とが設けられている。   Regarding the calculation of the inverter output frequency ω1, the first inverter output frequency calculation unit 26 for estimating the approximate rotational speed, that is, the rotor frequency immediately after the inverter is started, and the rotor for the normal speed sensorless control operation after the inverter is started. A second inverter output frequency calculation unit 27 that estimates the frequency and calculates the inverter output frequency is provided.

第1のインバータ出力周波数演算部26にて、インバータの始動直後、概略のロータ周波数ωRHを演算推定し、この推定した概略のロータ周波数ωRHに基づき第2のインバータ周波数演算部27にて通常運転に移行する。 The first inverter output frequency calculation unit 26 calculates and estimates the approximate rotor frequency ωRH * immediately after the start of the inverter, and the second inverter frequency calculation unit 27 normally performs estimation based on the estimated approximate rotor frequency ωRH *. Transition to driving.

第2のインバータ出力周波数演算部27の詳細を図2に示す。   Details of the second inverter output frequency calculation unit 27 are shown in FIG.

図2示すように、第2のインバータ出力周波数演算部27は、通常の速度センサレス制御運転を行うため、D軸誘起電圧演算部15とインバータ出力周波数制御部16とを有する。D軸誘起電圧演算部15では、DQ軸電圧指令Vd,VqとDQ軸電流Id,IqとからD軸誘起電圧Edを演算出力する。インバータ出力周波数制御部16では、入力であるD軸誘起電圧Edが零となるようにインバータ出力周波数指令ω1を制御出力する。このインバータ周波数指令演算部15は、速度センサレスベクトル制御として公知であり、他にも各種の方式がある。 As shown in FIG. 2, the second inverter output frequency calculation unit 27 includes a D-axis induced voltage calculation unit 15 and an inverter output frequency control unit 16 in order to perform a normal speed sensorless control operation. The D-axis induced voltage calculation unit 15 calculates and outputs the D-axis induced voltage Ed from the DQ-axis voltage commands Vd * and Vq * and the DQ-axis currents Id and Iq. The inverter output frequency control unit 16 controls and outputs the inverter output frequency command ω1 * so that the input D-axis induced voltage Ed becomes zero. The inverter frequency command calculation unit 15 is known as speed sensorless vector control, and there are various other methods.

また、第2のインバータ周波数演算部27では、第1のインバータ出力周波数演算部26の出力である概略のロータ周波数ωRHを入力として、インバータ出力周波数の初期値を決定する機能がある。概略のロータ周波数ωRHの絶対値を絶対値演算器29にて演算し、それを比較器30において、所定値と比較する。所定値以上である場合、高速回転であると判断し、この概略のロータ周波数ωRHをインバータ出力周波数の初期値ω1iniとして設定する。 Further, the second inverter frequency calculation unit 27 has a function of determining an initial value of the inverter output frequency by using the approximate rotor frequency ωRH * that is the output of the first inverter output frequency calculation unit 26 as an input. The absolute value of the approximate rotor frequency ωRH * is calculated by the absolute value calculator 29 and compared with a predetermined value by the comparator 30. If it is equal to or greater than the predetermined value, it is determined that the rotation is at a high speed, and the approximate rotor frequency ωRH * is set as the initial value ω1ini of the inverter output frequency.

一方、概略のロータ周波数ωRHの絶対値が、所定値未満である場合には、概略のロータ周波数ωRHでなく所定のα[Hz]をインバータ出力周波数の初期値ω1iniとして設定する(請求項2に対応)。 On the other hand, the absolute value of the rotor frequency OmegaRH * Summary is, when it is less than the predetermined value, a predetermined alpha [Hz] rather schematic of the rotor frequency OmegaRH * as an initial value ω1ini the inverter output frequency (claim 2).

ここで、所定値αは5Hz程度に設定する。ただし、本実施形態においては、インバータ1の出力電圧が最大となるインバータ出力周波数が50Hzであり、ここでは前進(周波数がプラス方向)したいことを前提にインバータを始動した状況とするものである。後進(周波数がマイナス)したい場合には、各数値の符号を逆にする必要がある。   Here, the predetermined value α is set to about 5 Hz. However, in the present embodiment, the inverter output frequency at which the output voltage of the inverter 1 is maximum is 50 Hz, and here, the inverter is started on the assumption that it wants to move forward (frequency is in the positive direction). When going backwards (frequency is negative), it is necessary to reverse the sign of each numerical value.

インバータ出力周波数の初期値ω1iniは、加算器12において、インバータ出力周波数制御部16の出力に加算補正される。   The initial value ω1ini of the inverter output frequency is added and corrected in the adder 12 to the output of the inverter output frequency control unit 16.

第2のインバータ出力周波数演算部27の出力であるインバータ出力周波数指令ω1は、加算器13によって、インバータ出力周波数後退補正値ω1cmpを加算され、インバータ出力周波数ω1となる。 The inverter output frequency command ω1 * , which is the output of the second inverter output frequency calculation unit 27, is added with the inverter output frequency receding correction value ω1cmp by the adder 13, and becomes the inverter output frequency ω1.

ここで、インバータ出力周波数後退補正部21は、図3のように構成される。   Here, the inverter output frequency receding correction unit 21 is configured as shown in FIG.

図3に示すように、インバータ出力周波数後退補正部21は、タイマー17でインバータを始動してから経過した時間を算出する。ただし、タイマー17は、インバータを始動してから経過した時間でなく、トルク指令をかけ始めてから経過した時間としてもよい。   As shown in FIG. 3, the inverter output frequency receding correction unit 21 calculates the time that has elapsed since the inverter was started by the timer 17. However, the timer 17 may be not the time that has elapsed since the start of the inverter but the time that has elapsed since the torque command was started.

比較器18では、タイマー17の出力であるインバータ始動後の経過時間が所定値Tsetより大きい場合に1を、小さい場合に0を出力する。立ち上がり検出器23では、入力である比較器18の出力が0から1に変化した場合(瞬間)にだけ1を出力し、そうでない場合は0を出力する。   The comparator 18 outputs 1 when the elapsed time after starting the inverter, which is the output of the timer 17, is larger than the predetermined value Tset, and 0 when it is smaller. The rise detector 23 outputs 1 only when the output of the comparator 18 as an input changes from 0 to 1 (instant), and otherwise outputs 0.

比較器22では、インバータ出力周波数ω1と後退検知のための設定周波数ω1setとを比較し、ω1<ω1setである場合に1を、そうでない場合に0を出力する。   The comparator 22 compares the inverter output frequency ω1 with the set frequency ω1set for reverse detection, and outputs 1 if ω1 <ω1set, and 0 otherwise.

アンド回路24は、比較器22の出力と立ち上がり検出器23の出力とのアンドをとり、出力する。RSフリップフロップ25では、アンド回路24の出力が1である場合に、出力を1にし、インバータの動作指令Gst_が動作停止を表す1である場合に0を、RearDetとして出力する。RearDet=1は後退を検知した状態をあらわす。   The AND circuit 24 takes an AND of the output of the comparator 22 and the output of the rising detector 23 and outputs the result. In the RS flip-flop 25, when the output of the AND circuit 24 is 1, the output is set to 1, and when the operation command Gst_ of the inverter is 1 indicating operation stop, 0 is output as the RearDet. RearDet = 1 indicates a state in which a backward movement is detected.

スイッチ19では、RearDet=0の場合に0を、RearDet=1の場合にω1Rearを出力する。   The switch 19 outputs 0 when RearDet = 0, and outputs ω1Rear when RearDet = 1.

変化率リミッタ20では、出力の変化率を制限しながら、入力に追従した値をインバータ出力周波数補正量ω1cmpとして出力する。ここに、ω1rearは−5Hz程度に設定する。   The change rate limiter 20 outputs a value following the input as the inverter output frequency correction amount ω1 cmp while limiting the output change rate. Here, ω1rear is set to about −5 Hz.

積分器8は、インバータ出力周波数ω1を積分し、座標変換器6,7で用いる(静止座標系の基準軸A軸に対する)D軸の位相角θを生成出力する。   The integrator 8 integrates the inverter output frequency ω1, and generates and outputs the phase angle θ of the D axis (relative to the reference axis A axis of the stationary coordinate system) used in the coordinate converters 6 and 7.

更に、回転速度すなわちロータ周波数は、次のように推定できる。すべり周波数演算部11では、励磁電流指令IdRefとトルク電流指令IqRefとに基づき、すべり周波数基準ωsを算出する。減算器14において、インバータ出力周波数ω1からすべり周波数基準ωsを減算し、ロータ周波数推定値ωRHを生成する。 Further, the rotational speed, that is, the rotor frequency can be estimated as follows. The slip frequency calculation unit 11 calculates the slip frequency reference ωs * based on the excitation current command IdRef and the torque current command IqRef. The subtracter 14 subtracts the slip frequency reference ωs * from the inverter output frequency ω1 to generate the rotor frequency estimated value ωRH.

以上の構成された本実施形態の電力変換装置の作用効果を以下に示す。   The effects of the power conversion device of the present embodiment configured as described above will be shown below.

インバータの始動直後、第1のインバータ出力周波数演算部26によって、概略のロータ周波数ωRHが推定される。実際の回転速度すなわちロータ周波数が高い場合、概略のロータ周波数推定値の精度は高く、この推定結果の信頼性は高い。第2のインバータ出力周波数演算部27では、概略のロータ周波数推定値が所定値を超えて高速回転であると判断した場合、その値をインバータ出力周波数の初期値として設定する。 Immediately after starting the inverter, the first inverter output frequency calculation unit 26 estimates the approximate rotor frequency ωRH * . When the actual rotational speed, that is, the rotor frequency is high, the accuracy of the approximate rotor frequency estimation value is high, and the reliability of this estimation result is high. In the second inverter output frequency calculation unit 27, when it is determined that the approximate rotor frequency estimated value exceeds the predetermined value and the rotation speed is high, the value is set as an initial value of the inverter output frequency.

一方、実際のロータ周波数が低い場合、第1のインバータ出力周波数演算部26で推定される概略のロータ周波数推定精度は低いため、第2のインバータ出力周波数演算部27において、この値を用いず、インバータ出力周波数の初期値にはα[Hz]を設定する。   On the other hand, when the actual rotor frequency is low, since the approximate rotor frequency estimation accuracy estimated by the first inverter output frequency calculation unit 26 is low, the second inverter output frequency calculation unit 27 does not use this value, Α [Hz] is set as the initial value of the inverter output frequency.

第1のインバータ出力周波数演算部26を特開2002−281605号公報として構成した場合、電動機3が停止した状態からのインバータ始動では、図4のような動作となる。インバータ始動直後には、第1のインバータ出力周波数演算部26がインバータ出力周波数ω1に作用する。インバータ出力周波数ω1は適当な初期値を与えられ、D軸誘起電圧などの評価指標が減少する方向に調整される。   When the first inverter output frequency calculation unit 26 is configured as Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-281605, the operation shown in FIG. 4 is performed when the inverter is started from the state where the electric motor 3 is stopped. Immediately after the inverter is started, the first inverter output frequency calculator 26 acts on the inverter output frequency ω1. The inverter output frequency ω1 is given an appropriate initial value, and is adjusted in a direction in which an evaluation index such as a D-axis induced voltage decreases.

電動機が停止した状態からインバータを始動したこの場合、インバータ出力周波数ω1は0Hz方向に収束していく。所定時間経過後のインバータ出力周波数ω1を概略のロータ周波数ωRHとして設定する。この概略のロータ周波数ωRHは第2のインバータ出力周波数演算部27に入力され、所定値を超えていなければ低速回転であると判断される。低速回転と判断された場合、インバータ出力周波数基準ω1の初期値ω1iniは5Hz(=αHz)に設定される。実際のロータ周波数は0Hzであるため、インバータ出力周波数ω1は、第2のインバータ出力周波数演算部27のインバータ周波数制御部16の作用により、初期値5Hzから0Hzへと収束していく。 In this case, when the inverter is started from the state where the electric motor is stopped, the inverter output frequency ω1 converges in the 0 Hz direction. The inverter output frequency ω1 after a predetermined time has elapsed is set as the approximate rotor frequency ωRH * . The approximate rotor frequency ωRH * is input to the second inverter output frequency calculation unit 27, and if it does not exceed the predetermined value, it is determined that the rotation is at a low speed. When it is determined that the rotation speed is low, the initial value ω1ini of the inverter output frequency reference ω1 * is set to 5 Hz (= αHz). Since the actual rotor frequency is 0 Hz, the inverter output frequency ω 1 converges from the initial value 5 Hz to 0 Hz by the action of the inverter frequency control unit 16 of the second inverter output frequency calculation unit 27.

図5は、電動機が高速回転中にインバータを始動した動作である。インバータ始動直後には、第1のインバータ出力周波数演算部26がインバータ出力周波数ω1に作用する。インバータ出力周波数ω1は適当な初期値を与えられ、D軸誘起電圧などの評価指標が減少する方向に調整される。インバータ出力周波数ω1は真のロータ周波数に収束していく。所定時間経過後のインバータ出力周波数ω1を持って、概略のロータ周波数ωRHとする。これが所定値を超えているため高速回転と判断される。高速回転と判断された場合、第2のインバータ出力周波数演算部27において、インバータ出力周波数基準ω1の初期値は概略のロータ周波数推定値ωRHに設定され、その後、インバータ出力周波数ω1は適正な値に収束していく。 FIG. 5 shows an operation in which the inverter is started while the electric motor is rotating at a high speed. Immediately after the inverter is started, the first inverter output frequency calculator 26 acts on the inverter output frequency ω1. The inverter output frequency ω1 is given an appropriate initial value, and is adjusted in a direction in which an evaluation index such as a D-axis induced voltage decreases. The inverter output frequency ω1 converges to the true rotor frequency. The inverter output frequency ω1 after a lapse of a predetermined time is used as an approximate rotor frequency ωRH * . Since this exceeds a predetermined value, it is determined that the rotation speed is high. When it is determined that the rotation speed is high, the second inverter output frequency calculation unit 27 sets the initial value of the inverter output frequency reference ω1 * to the approximate estimated rotor frequency value ωRH * , and then the inverter output frequency ω1 is set to an appropriate value. Converge to the value.

図6は、低速かつ前進方向に電動機が回転している状態でインバータを始動したものである。第1のインバータ出力周波数演算部26によって、概略のロータ周波数ωRHが所定値より小さく、低速回転であると判断され、インバータ出力周波数ω1の初期値は5Hzに設定される。第2のインバータ出力周波数演算部27のインバータ周波数制御部16の作用により、その後、速やかに実際のロータ回転周波数へと収束する。 FIG. 6 shows the inverter started in a state where the electric motor is rotating in the low speed and forward direction. The first inverter output frequency calculation unit 26 determines that the approximate rotor frequency ωRH * is smaller than a predetermined value and is a low speed rotation, and the initial value of the inverter output frequency ω1 is set to 5 Hz. By the action of the inverter frequency control unit 16 of the second inverter output frequency calculation unit 27, the speed immediately converges to the actual rotor rotational frequency.

図7は、電動機が低速かつ後進方向(回転したい方向とは逆方向)に回転している状態からインバータを起動したものである。図6の場合と同様、低速回転であると判断され、インバータ出力周波数ω1の初期値は5Hzに設定される。第2のインバータ出力周波数演算部27のインバータ周波数制御部16の作用によって、インバータ出力周波数ω1は、零Hzへと収束する。インバータ出力周波数が零Hzとなったことで、誘起電圧が生じなくなり(誘起電圧は磁束×インバータ出力周波数であるため)、ロータ周波数の情報は完全に得られなくなる。この後、インバータ出力周波数がロータ周波数に収束することは保証できない。インバータ出力周波数後退補正部21では、インバータを始動してからの経過時間がTsetを越えた時、インバータ出力周波数ω1を後退検知のための設定周波数ω1setと比較する。ω1setを例えば、プラス数Hzに設定しておけば、後退(RearDet=1)と判断される。インバータ出力周波数補正量ω1cmpは、スイッチ19および変化率リミッタ20の作用によって、徐々に漸減し(この場合、マイナス方向に増加)し、やがてω1rearに達する。インバータ出力周波数ω1は、この補正量ω1cmpによって、マイナス方向に増加していくが、誘起電圧が生じるようになったところで、第2のインバータ出力周波数演算部27のインバータ周波数制御部16の作用により、ロータ周波数とすべり周波数との加算値近傍へと収束し、適正なトルクが生じていく。   FIG. 7 shows an example in which the inverter is started from a state in which the electric motor is rotating at a low speed in the reverse direction (the direction opposite to the direction in which the motor is desired to rotate). As in the case of FIG. 6, it is determined that the rotation speed is low, and the initial value of the inverter output frequency ω <b> 1 is set to 5 Hz. By the action of the inverter frequency control unit 16 of the second inverter output frequency calculation unit 27, the inverter output frequency ω1 converges to zero Hz. When the inverter output frequency becomes zero Hz, no induced voltage is generated (because the induced voltage is magnetic flux × inverter output frequency), and information on the rotor frequency cannot be obtained completely. After this, it cannot be guaranteed that the inverter output frequency will converge to the rotor frequency. The inverter output frequency backward correction unit 21 compares the inverter output frequency ω1 with the set frequency ω1set for backward detection when the elapsed time since the start of the inverter exceeds Tset. For example, if ω1set is set to a plus number Hz, it is determined that the vehicle is moving backward (RearDet = 1). The inverter output frequency correction amount ω1 cmp gradually decreases (in this case, increases in the minus direction) by the action of the switch 19 and the change rate limiter 20, and eventually reaches ω1rear. The inverter output frequency ω1 increases in the minus direction by the correction amount ω1 cmp, but when an induced voltage is generated, the operation of the inverter frequency control unit 16 of the second inverter output frequency calculation unit 27 It converges to the vicinity of the sum of the rotor frequency and the slip frequency, and appropriate torque is generated.

以上のように、本実施形態によれば、電動機が停止、前進低速回転、後退低速回転中のいずれの場合にも、安定かつスムーズな起動が実現できる。特に、電動機が停止又は極低速回転であり、誘起電圧が正確に捉えにくい(インバータ出力周波数が小さいため、誘起電圧が小さくなる。他の誤差電圧に埋もれてしまうため、正確な誘起電圧を演算することが困難となる。特に、インバータ出力周波数が零である場合、誘起電圧=0となるため、原理的に推定ができない。逆に回転速度が多少でていると、誘起電圧の情報精度が高いため、インバータ出力周波数の収束性は高く、不要なトルクは生じにくい)状況において、インバータ出力周波数の初期値をインバータ出力周波数>ロータ周波数(前進したいと仮定)となるように設定している。   As described above, according to the present embodiment, stable and smooth start-up can be realized when the electric motor is stopped, moving forward at low speed, and moving backward at low speed. In particular, the motor is stopped or rotating at a very low speed, and the induced voltage is difficult to accurately capture (the induced voltage is small because the inverter output frequency is small. Since it is buried in other error voltages, the accurate induced voltage is calculated. In particular, when the inverter output frequency is zero, the induced voltage = 0, so that it cannot be estimated in principle, and conversely, if the rotational speed is small, the information accuracy of the induced voltage is high. Therefore, in the situation where the convergence of the inverter output frequency is high and unnecessary torque is unlikely to be generated), the initial value of the inverter output frequency is set so that the inverter output frequency> the rotor frequency (assuming to move forward).

これは、すべり周波数>0という状態であり、プラスのトルク(回転しようとする方向のトルク)が生じる状態である。よって、インバータ始動直後には、真のロータ周波数を精度よく推定できなくとも、回転したい方向とは逆方向のトルクが生じ一旦逆回転することを回避することができる。回転したい方向と逆のトルクをかけることは、電動機につながる機械的な負荷に対し、逆向きの(運動)エネルギーを注入することであり、機械的共振やバックラッシュなどが要因となる振動や擾乱などを誘発しやすい。電気車の駆動装置に適用する場合、逆トルクによって、乗り心地が劣化する。また本実施形態により、この逆トルクが生じることを回避することが可能であるため、安定かつスムーズな始動が期待できる。   This is a state where slip frequency> 0, and is a state where positive torque (torque in the direction of rotation) is generated. Therefore, even if the true rotor frequency cannot be accurately estimated immediately after the inverter is started, it is possible to avoid reverse rotation caused by the occurrence of torque in the direction opposite to the direction of rotation. Applying a torque opposite to the direction of rotation is to inject reverse (kinetic) energy into the mechanical load connected to the motor, and vibration and disturbance caused by mechanical resonance and backlash. It is easy to induce. When applied to a drive device for an electric vehicle, riding comfort is degraded by reverse torque. Further, according to the present embodiment, it is possible to avoid the occurrence of the reverse torque, so that stable and smooth start can be expected.

なお、インバータ出力周波数初期値ω1iniを5Hzとして設定するのは、次の理由による。一般にインバータ出力電圧の誤差(素子の電圧降下やデッドタイムの影響など)が、誘起電圧の推定に影響を与え、ロータ周波数の推定を行う速度センサレスベクトル制御に多大な影響を与えるのは、インバータが最大電圧を出力するインバータ出力周波数(ベース周波数)を100%として考えた場合、概ね10%周波数以下である。よって、インバータ出力周波数初期値を高く設定した方が、より高速回転である場合に速やかにインバータ出力周波数が収束(速度推定)が可能である一方、低速回転中には、時間を要する。よって、10%周波数程度が妥当である。   The inverter output frequency initial value ω1ini is set to 5 Hz for the following reason. In general, errors in the inverter output voltage (such as element voltage drop and dead time effects) affect the estimation of the induced voltage, and the speed sensorless vector control that estimates the rotor frequency has a great influence on the inverter. When the inverter output frequency (base frequency) that outputs the maximum voltage is considered as 100%, the frequency is approximately 10% or less. Therefore, when the inverter output frequency initial value is set higher, the inverter output frequency can be quickly converged (speed estimation) when the rotation speed is higher, while time is required during the low speed rotation. Therefore, a frequency of about 10% is appropriate.

本実施形態において、インバータ周波数後退補正部21において、後退検知の判断は、インバータ周波数ω1に基づいて行っているが、ロータ周波数推定値ωRHに基づき判断しても同様の作用効果を得る。インバータ周波数ω1とロータ周波数推定値ωRHは、すべり周波数演算部11によって演算されるすべり周波数基準値分の差異しかもたない。よって、トルク不足状態により加速不良であって、インバータ周波数が漸増していかない状況では、ロータ周波数推定値ωRHも漸増していかない。よって、ロータ周波数推定値に基づき加速不良すなわち後退中であることを判断できる。   In the present embodiment, the inverter frequency backward correction unit 21 determines the backward detection based on the inverter frequency ω <b> 1, but the same effect can be obtained even if it is determined based on the estimated rotor frequency ωRH. The inverter frequency ω1 and the estimated rotor frequency ωRH are different from each other by the slip frequency reference value calculated by the slip frequency calculation unit 11. Therefore, in a situation where the acceleration is poor due to insufficient torque and the inverter frequency does not gradually increase, the rotor frequency estimated value ωRH also does not gradually increase. Therefore, it can be determined that the acceleration is poor, that is, the vehicle is moving backward, based on the estimated rotor frequency.

本実施形態は、誘導電動機に基づく構成を示しているが、永久磁石電動機、永久磁石リラクタンス電動機等でも、同様の作用効果を得る。   Although the present embodiment shows a configuration based on an induction motor, a similar effect can be obtained with a permanent magnet motor, a permanent magnet reluctance motor, or the like.

(第2実施形態)
図8は、本発明の第2実施形態の概略構成を示すブロック図である。
(Second Embodiment)
FIG. 8 is a block diagram showing a schematic configuration of the second embodiment of the present invention.

本実施形態は、第1実施形態と比べ、インバータ出力周波数後退補正部21に差異があるのみであるため、他を省略して説明する。   Since the present embodiment is different from the first embodiment only in the inverter output frequency receding correction unit 21, the description will be omitted.

インバータ出力周波数後退補正部21の詳細を図9に示す。図3に示した第1実施形態のインバータ出力周波数後退補正部21とは、比較器22への入力が異なるため、他を省略して説明する。   Details of the inverter output frequency receding correction unit 21 are shown in FIG. Since the input to the comparator 22 is different from the inverter output frequency receding correction unit 21 of the first embodiment shown in FIG.

インバータ出力周波数後退補正部21には、DQ軸電圧指令Vd,VqとDQ軸電流Id,Iqとインバータ出力周波数ω1が入力される。Q軸誘起電圧演算部32において、誘起電圧のQ軸成分であるQ軸誘起電圧E2Qを計算する。Q軸誘起電圧E2Qは、例えば、次式によって演算できる。 The inverter output frequency receding correction unit 21 receives the DQ axis voltage commands Vd * and Vq * , the DQ axis currents Id and Iq, and the inverter output frequency ω1. The Q-axis induced voltage calculation unit 32 calculates a Q-axis induced voltage E2Q that is a Q-axis component of the induced voltage. The Q-axis induced voltage E2Q can be calculated by the following equation, for example.

E2Q=Vq−R1×Iq−σ×L1×ω1×Id (1)
ここに、R1:1次抵抗値、
σ:漏れ係数(=1−M×M/L1/L2)、
L1:1次自己インダクタンスである。
E2Q = Vq * −R1 × Iq−σ × L1 × ω1 × Id (1)
Where R1: primary resistance value,
σ: leakage coefficient (= 1−M × M / L1 / L2),
L1: A primary self-inductance.

一方、Q軸誘起電圧基準演算部33には、インバータ出力周波数ω1が入力され、例えば次式のように、Q軸誘起電圧の基準量E2Qを演算出力する。 On the other hand, the inverter output frequency ω1 is input to the Q-axis induced voltage reference calculation unit 33, and for example, the reference amount E2Q * of the Q-axis induced voltage is calculated and output as in the following equation.

E2Q=ω1×M2/L2×Id (2)
減算器34では、Q軸誘起電圧基準E2QからQ軸誘起電圧E2Qを減算する。減算器34は、絶対値演算部35に入力され、その絶対値が演算される。絶対値演算部35の出力は、比較器22へと入力される。
E2Q * = ω1 × M2 / L2 × Id (2)
The subtracter 34 subtracts the Q-axis induced voltage E2Q from the Q-axis induced voltage reference E2Q * . The subtractor 34 is input to the absolute value calculation unit 35, and the absolute value is calculated. The output of the absolute value calculator 35 is input to the comparator 22.

比較器22では、絶対値演算部35の出力であるAbsE2Qと所定の設定値AbsE2Qsetとを比較する。AbsE2QがAbsE2Qsetより大きい場合に1を、小さい場合に0を出力する。   The comparator 22 compares AbsE2Q, which is the output of the absolute value calculator 35, with a predetermined set value AbsE2Qset. 1 is output when AbsE2Q is larger than AbsE2Qset, and 0 is output when AbsE2Q is smaller.

以上の構成により、Q軸誘起電圧によって、電動機が後退していることを検出することができる。通常のセンサレス制御へと移行した直後は、インバータ出力周波数が正であるため、電動機が後退している状態から起動した場合には、すべり周波数が適切でない。このとき、磁束が目標値に増加せず小さい値を維持するため、Q軸誘起電圧の大きさが本来の大きさ、すなわち、Q軸誘起電圧基準に比べ小さい値となる。よって、Q軸誘起電圧E2Qをその基準値E2Qと比較し、その偏差が大きい場合に、後退していることを検知することができる。 With the above configuration, it is possible to detect that the electric motor is moving backward by the Q-axis induced voltage. Immediately after shifting to normal sensorless control, the inverter output frequency is positive, and therefore the slip frequency is not appropriate when the motor is started from a retracted state. At this time, since the magnetic flux does not increase to the target value and is maintained at a small value, the magnitude of the Q-axis induced voltage is smaller than the original magnitude, that is, the Q-axis induced voltage reference. Therefore, the Q-axis induced voltage E2Q is compared with the reference value E2Q *, and when the deviation is large, it can be detected that the vehicle is moving backward.

なお、本実施形態では、後退の指標として、Q軸誘起電圧を参照している。しかしながら、ベクトル制御においては、D軸誘起電圧が零であるように制御するものであるため、Q軸誘起電圧の代わりに、誘起電圧の大きさ(DQ軸誘起電圧のベクトル長)としても、同様な作用効果を得ることができる。   In the present embodiment, the Q-axis induced voltage is referred to as a backward index. However, in the vector control, since the D-axis induced voltage is controlled to be zero, the magnitude of the induced voltage (vector length of the DQ-axis induced voltage) can be similarly used instead of the Q-axis induced voltage. Advantageous effects can be obtained.

また、減算器34で出力演算されるQ軸誘起電圧の偏差は、次のような構成によっても、算出することができる。図10は、電圧制御部5の詳細を示すものである。電動機定数を用い、所定の励磁電流指令IdRefとトルク電流指令IqRefに一致した電流が流れるように、フィードフォワード的に電圧を演算するフィードフォワード(FF)電圧演算部36がある。また、実際のDQ軸電流値が上記電流指令と一致するように、DQ軸出力電圧をPI制御などによって補正する電流制御部37がある。フィードフォワード電圧演算部36の出力と電流制御部37の出力とは、加算器40、41において加算され、出力電圧指令Vd,Vqとなる。 Further, the deviation of the Q-axis induced voltage output and calculated by the subtracter 34 can be calculated by the following configuration. FIG. 10 shows details of the voltage control unit 5. There is a feedforward (FF) voltage calculation unit 36 that calculates the voltage in a feedforward manner so that a current that matches the predetermined excitation current command IdRef and the torque current command IqRef flows using the motor constant. There is also a current control unit 37 that corrects the DQ axis output voltage by PI control or the like so that the actual DQ axis current value matches the current command. The output of the feedforward voltage calculation unit 36 and the output of the current control unit 37 are added by adders 40 and 41 to become output voltage commands Vd * and Vq * .

ここに、電流制御部37のQ軸電圧補正量VqPIを、前記絶対値演算部35へと入力する。このQ軸電圧演算量VqPIは、実際のQ軸誘起電圧E2QとQ軸誘起電圧基準E2Qとの差異を補償する作用がある。よって、この電流制御の出力であるQ軸電圧補正量VqPIに基づいて、後退を検知することも可能である。 Here, the Q-axis voltage correction amount VqPI of the current control unit 37 is input to the absolute value calculation unit 35. The Q-axis voltage calculation amount VqPI has an effect of compensating for a difference between the actual Q-axis induced voltage E2Q and the Q-axis induced voltage reference E2Q * . Therefore, it is also possible to detect the backward movement based on the Q-axis voltage correction amount VqPI that is the output of this current control.

また、同様に、後退から起動した場合には、適切なすべりを維持できず、磁束が小さいため、誘起電圧の大きさが小さくなる。このとき、電動機にかかる電圧と電流の位相差も、異なる値を示す。よって、電動機にかかる電圧と電流の位相差、すなわち、電動機の力率によって、後退中であることを判断することも可能である。   Similarly, when starting from reverse, appropriate slip cannot be maintained, and the magnetic flux is small, so the magnitude of the induced voltage is small. At this time, the phase difference between the voltage and current applied to the motor also shows different values. Therefore, it is possible to determine that the vehicle is moving backward from the phase difference between the voltage and current applied to the motor, that is, the power factor of the motor.

なお、本願発明は、上記各実施形態に限定されるものでなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、各実施形態は可能な限り適宜組み合わせて実施してもよく、その場合、組み合わされた効果が得られる。さらに、上記各実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が省略されることで発明が抽出された場合には、その抽出された発明を実施する場合には省略部分が周知慣用技術で適宜補われるものである。   Note that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention at the stage of implementation. In addition, the embodiments may be appropriately combined as much as possible, and in that case, combined effects can be obtained. Furthermore, the above embodiments include inventions at various stages, and various inventions can be extracted by appropriately combining a plurality of disclosed constituent elements. For example, when an invention is extracted by omitting some constituent elements from all the constituent elements shown in the embodiment, when the extracted invention is implemented, the omitted part is appropriately supplemented by a well-known common technique. It is what is said.

本発明の第1実施形態の電力変換装置を示すブロック図。The block diagram which shows the power converter device of 1st Embodiment of this invention. 同実施形態における第2のインバータ出力周波数演算部のブロック図。The block diagram of the 2nd inverter output frequency calculating part in the embodiment. 同実施形態におけるインバータ出力周波数後退補正部のブロック図。The block diagram of the inverter output frequency backward correction | amendment part in the embodiment. 同実施形態における電動機が回転停止からインバータを始動した際の動作を示す図。The figure which shows the operation | movement when the electric motor in the embodiment starts an inverter from rotation stop. 同実施形態における電動機が前進高速回転からインバータを始動した際の動作を示す図。The figure which shows operation | movement when the electric motor in the embodiment starts an inverter from forward high speed rotation. 同実施形態における電動機が前進低速回転からインバータを始動した際の動作を示す図。The figure which shows the operation | movement at the time of the electric motor in the same embodiment starting an inverter from a forward low speed rotation. 同実施形態における電動機が後退低速回転からインバータを始動した際の動作を示す図。The figure which shows the operation | movement at the time of the electric motor in the same embodiment starting an inverter from reverse low speed rotation. 本発明の第2実施形態の電力変換装置を示すブロック図。The block diagram which shows the power converter device of 2nd Embodiment of this invention. 同実施形態におけるインバータ出力周波数後退補正部のブロック図。The block diagram of the inverter output frequency backward correction | amendment part in the embodiment. 同実施形態におけるQ軸誘起電圧偏差演算の構成例を示す図。The figure which shows the structural example of the Q-axis induced voltage deviation calculation in the same embodiment. 従来の電力変換装置の一例を示す図。The figure which shows an example of the conventional power converter device.

符号の説明Explanation of symbols

1…インバータ、2…フィルタコンデンサ、3…誘導電動機、4…電流検出器、5…電圧演算部、6…座標変換器、7…座標変換器、8…積分器、9…PWM制御部、11…すべり周波数演算部、12…加算器、13…加算器、14…加算器、15…D軸誘起電圧演算部、16…インバータ出力周波数制御部、17…タイマー、18…比較器、19…スイッチ、20…変化率リミッタ、21…インバータ出力周波数後退補正部、22…比較器、23…立ち上がり検出器、24…アンド回路、25…RSフリップフロップ、26…第1のインバータ出力周波数演算部、27…第2のインバータ出力周波数演算部、28…スイッチ、29…絶対値演算器、30…比較器、31…スイッチ、32…Q軸誘起電圧演算部、33…Q軸誘起電圧基準演算部、34…減算器、35…絶対値演算部、36…フィードフォワード(FF)電圧演算部、37…電流制御部、38…減算器、39…減算器、40…加算器、41…加算器。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Inverter, 2 ... Filter capacitor, 3 ... Induction motor, 4 ... Current detector, 5 ... Voltage calculating part, 6 ... Coordinate converter, 7 ... Coordinate converter, 8 ... Integrator, 9 ... PWM control part, 11 ... Slip frequency calculation unit, 12 ... Adder, 13 ... Adder, 14 ... Adder, 15 ... D-axis induced voltage calculation unit, 16 ... Inverter output frequency control unit, 17 ... Timer, 18 ... Comparator, 19 ... Switch , 20 ... change rate limiter, 21 ... inverter output frequency receding correction unit, 22 ... comparator, 23 ... rise detector, 24 ... AND circuit, 25 ... RS flip-flop, 26 ... first inverter output frequency calculation unit, 27 2nd inverter output frequency calculation unit, 28 ... switch, 29 ... absolute value calculator, 30 ... comparator, 31 ... switch, 32 ... Q-axis induced voltage calculation unit, 33 ... Q-axis induced voltage reference calculation , 34 ... subtractor, 35 ... absolute value calculating section, 36 ... feed-forward (FF) voltage calculating unit, 37 ... current control unit, 38 ... subtractor, 39 ... subtractor, 40 ... adder, 41 ... adder.

Claims (8)

電動機に可変電圧可変周波数の交流電圧を印加するインバータと、前記電動機の回転速度を推定し前記インバータの出力電圧を制御して前記電動機を駆動する速度センサレス制御手段とを有する電力変換装置において、
前記インバータを始動した直後に前記電動機の概略速度を推定する第1のインバータ出力周波数演算部と、
この第1のインバータ出力周波数演算部により推定された前記電動機の概略速度を入力し、該推定された概略速度が低速であると判断した場合、前記インバータが出力する周波数の初期値を回転したい方向の零でない値に設定し、該推定された概略速度が高速であると判断した場合は、当該推定された概略速度を前記インバータが出力する周波数の初期値として設定する第2のインバータ出力周波数演算部と
を具備することを特徴とする電力変換装置。
In an electric power converter comprising: an inverter that applies an AC voltage of variable voltage and variable frequency to an electric motor; and a speed sensorless control unit that estimates the rotational speed of the electric motor and controls the output voltage of the inverter to drive the electric motor.
A first inverter output frequency calculation unit that estimates an approximate speed of the electric motor immediately after starting the inverter;
Type a schematic speed of the electric motor estimated by the first inverter output frequency calculating unit, when the outline speed as the estimated is determined to be slow, want to rotate the initial value of the frequency of the inverter output A second inverter output frequency that sets the estimated approximate speed as an initial value of the frequency output by the inverter when it is determined that the estimated approximate speed is high. A power conversion device comprising: an arithmetic unit .
請求項1に記載の電力変換装置において、
前記推定された概略速度が低速であると判断した場合の前記インバータの出力周波数の初期値は、前記インバータの出力電圧が飽和するときの出力周波数の10%以下であることを特徴とする電力変換装置。
The power conversion device according to claim 1,
The initial value of the output frequency of the inverter when it is determined that the estimated approximate speed is low is 10% or less of the output frequency when the output voltage of the inverter is saturated. apparatus.
電動機に可変電圧可変周波数の交流電圧を印加するインバータと、前記電動機の回転速度を推定し前記インバータの出力電圧を制御して前記電動機を駆動する速度センサレス制御手段とを有する電力変換装置において、
前記インバータを始動した直後に前記電動機の概略速度を推定する第1のインバータ出力周波数演算部と、
この第1のインバータ出力周波数演算部により推定された前記電動機の概略速度を入力し、該推定された概略速度が低速であると判断した場合、前記インバータが出力する周波数の初期値を、前記電動機の回転周波数より回転したい方向に大きく設定し、該推定された概略速度が高速であると判断した場合は、当該推定された概略速度を前記インバータが出力する周波数の初期値として設定する第2のインバータ出力周波数演算部と
を具備することを特徴とする電力変換装置。
In an electric power converter comprising: an inverter that applies an AC voltage of variable voltage and variable frequency to an electric motor; and a speed sensorless control unit that estimates the rotational speed of the electric motor and controls the output voltage of the inverter to drive the electric motor.
A first inverter output frequency calculation unit that estimates an approximate speed of the electric motor immediately after starting the inverter;
Type a schematic speed of the electric motor estimated by the first inverter output frequency calculating unit, when the outline speed as the estimated is determined to be slow, the initial value of the frequency of the inverter output, the If the rotation speed is set to be larger than the rotation frequency of the motor and the estimated approximate speed is determined to be high, the estimated approximate speed is set as an initial value of the frequency output by the inverter . An inverter output frequency calculation unit and a power conversion device.
請求項1又は3に記載の電力変換装置において、
前記インバータを始動後、所定時間経過した後に回転速度の推定値に基づき回転速度が所定値を超えていない場合に後退していると判断する後退検知手段と、
この後退検知手段により後退を検知した場合に前記インバータの出力周波数を回転したい方向とは逆方向に補正する手段と
を具備することを特徴とする電力変換装置。
In the power converter device according to claim 1 or 3,
A reverse detection means for determining that the inverter is moving backward when the rotational speed does not exceed the predetermined value based on the estimated rotational speed after a predetermined time has elapsed after starting the inverter;
A power converter comprising: means for correcting the output frequency of the inverter in a direction opposite to the direction in which the output frequency is desired to be rotated when the reverse detection is detected by the reverse detection means.
請求項4に記載の電力変換装置において、
前記後退検知手段は、前記回転速度の推定値に代わり、前記インバータの出力周波数に応じて後退を判断することを特徴とする電力変換装置。
The power conversion device according to claim 4,
The power conversion device, wherein the reverse detection means determines reverse according to the output frequency of the inverter instead of the estimated value of the rotation speed.
請求項4に記載の電力変換装置において、
前記後退検知手段は、前記インバータ始動後の経過で後退を判断するのではなく、トルク指令をかけはじめてからの経過時間で後退を判断することを特徴とする電力変換装置。
The power conversion device according to claim 4,
The power conversion device according to claim 1, wherein the reverse detection means does not determine the reverse after the start of the inverter but determines the reverse based on an elapsed time from the start of applying the torque command.
請求項4に記載の電力変換装置において、
前記後退検知手段は、前記回転速度の推定値に代わりに、誘起電圧を演算し該演算された誘起電圧に基づき後退を判断することを特徴とする電力変換装置。
The power conversion device according to claim 4,
The reverse detection means calculates an induced voltage instead of the estimated value of the rotational speed, and determines reverse based on the calculated induced voltage.
請求項4に記載の電力変換装置において、
前記後退検知手段は、前記回転速度の推定値に代わり前記電動機にかかる電圧と電流との位相差に基づき後退を判断することを特徴とする電力変換装置。
The power conversion device according to claim 4,
The power conversion device, wherein the reverse detection means determines reverse based on a phase difference between a voltage and a current applied to the electric motor instead of the estimated value of the rotation speed.
JP2003332141A 2003-09-24 2003-09-24 Power converter Expired - Fee Related JP4256238B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003332141A JP4256238B2 (en) 2003-09-24 2003-09-24 Power converter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003332141A JP4256238B2 (en) 2003-09-24 2003-09-24 Power converter

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2005102396A JP2005102396A (en) 2005-04-14
JP4256238B2 true JP4256238B2 (en) 2009-04-22

Family

ID=34460575

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2003332141A Expired - Fee Related JP4256238B2 (en) 2003-09-24 2003-09-24 Power converter

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4256238B2 (en)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4770538B2 (en) * 2006-03-24 2011-09-14 株式会社日立製作所 Electric drive vehicle and control method of electric drive vehicle
JP2010500852A (en) * 2006-04-03 2010-01-07 インターナショナル レクティフィアー コーポレイション Power transmission optimization circuit from inverter circuit to motor
JP2008086085A (en) * 2006-09-26 2008-04-10 Toshiba Corp Electric car controller
JP5392532B2 (en) * 2008-10-01 2014-01-22 富士電機株式会社 Induction motor control device
JP5195889B2 (en) * 2010-12-20 2013-05-15 株式会社日立製作所 Electric drive vehicle
JP5344195B2 (en) * 2011-12-02 2013-11-20 株式会社日立製作所 Electric drive vehicle
CN104811120A (en) * 2015-05-25 2015-07-29 连云港天明装备有限公司 Variable frequency speed control method for coal mine scraper conveying equipment

Also Published As

Publication number Publication date
JP2005102396A (en) 2005-04-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7728541B2 (en) Electric motor drive control method and apparatus
JP4082444B1 (en) Vector controller for permanent magnet synchronous motor
JP5055836B2 (en) Phase shift detection device and detection method for magnetic pole position sensor for synchronous motor
JP4406552B2 (en) Electric motor control device
EP3537601B1 (en) Motor control method
JP4912516B2 (en) Power converter
JPH11299297A (en) Controller for permanent magnet synchronous motor
JP2011050183A (en) Inverter device
JP2004166415A (en) Equipment for driving and controlling motor
JP2010239790A (en) Rotary electric machine controller
JP4256238B2 (en) Power converter
JP5392532B2 (en) Induction motor control device
JP5050387B2 (en) Motor control device
JP3946689B2 (en) Electric vehicle control device
JP6490246B2 (en) Electric vehicle control device
JP2014138520A (en) Motor controller and motor control method
JP2004282838A (en) Braking method of inverter driven induction motor
JP2012114974A (en) Control apparatus for electric vehicle
JP2010252412A (en) Synchronous machine control unit for vehicle
JP2019122188A (en) Motor control device and demagnetization determination circuit
JP2004023943A (en) Reversing suppression controller for electric vehicle
JP2000253506A (en) Controller for electric rolling stock using speed- sensorless control
JP2005065349A (en) Synchronous motor controller
JP5884747B2 (en) AC motor control device
JP2021022965A (en) Driving device of induction motor, driving method, and electric vehicle

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20060117

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20080424

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20080520

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20080722

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: 20090127

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20090129

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120206

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120206

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120206

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130206

Year of fee payment: 4

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees