JPH10225199A - 電力変換器制御方式 - Google Patents
電力変換器制御方式Info
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- JPH10225199A JPH10225199A JP9023365A JP2336597A JPH10225199A JP H10225199 A JPH10225199 A JP H10225199A JP 9023365 A JP9023365 A JP 9023365A JP 2336597 A JP2336597 A JP 2336597A JP H10225199 A JPH10225199 A JP H10225199A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 電力変換器の相数に関係なく、１つの電流検
出器だけを設けてベクトル制御を可能とする。 【解決手段】 Ｎ（任意の整数）相電力変換器１０１の
任意の１相にのみ電流検出器１０３を設け、ベクトル調
節手段１０４、交流回路網１０２の推定を行なう（直交
電圧指令１１５から電流検出値と直交する直交電流成分
を推定する）状態推定手段１０５、および座標変換手段
１０６，１０７等を組み合わせることで、電力変換器の
相数にかかわらず電圧，電流のベクトル制御を可能とす
る。
出器だけを設けてベクトル制御を可能とする。 【解決手段】 Ｎ（任意の整数）相電力変換器１０１の
任意の１相にのみ電流検出器１０３を設け、ベクトル調
節手段１０４、交流回路網１０２の推定を行なう（直交
電圧指令１１５から電流検出値と直交する直交電流成分
を推定する）状態推定手段１０５、および座標変換手段
１０６，１０７等を組み合わせることで、電力変換器の
相数にかかわらず電圧，電流のベクトル制御を可能とす
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、電力変換器制御
方式に関する。
方式に関する。
【０００２】
【従来の技術】図８にこの種の第１の従来例を示す。電
力変換器５０３に対し、電流検出器１０３と、交流指令
発生手段５０１と、電流調節手段５０２等を設けて構成
される。１０２は交流回路網を示し、ここでは図９に示
すように、電源系統または負荷６０１とフィルタ６０２
を組み合わせたものを想定している。すなわち、図８で
は、電力変換器５０３が電流調節手段５０２により、交
流指令発生手段５０１から出力される交流の電流指令に
一致するよう、電流検出値を帰還制御しており、単相の
電力変換器の例である。
力変換器５０３に対し、電流検出器１０３と、交流指令
発生手段５０１と、電流調節手段５０２等を設けて構成
される。１０２は交流回路網を示し、ここでは図９に示
すように、電源系統または負荷６０１とフィルタ６０２
を組み合わせたものを想定している。すなわち、図８で
は、電力変換器５０３が電流調節手段５０２により、交
流指令発生手段５０１から出力される交流の電流指令に
一致するよう、電流検出値を帰還制御しており、単相の
電力変換器の例である。
【０００３】図１０にこの種の第２の従来例として、３
相電力変換器の例を示す。ここでは、電力変換器１０１
に対し、少なくとも２つの電流検出器１０３，７０１
と、ベクトル調節手段１０４、ベクトル調節手段１０４
の出力する電圧ベクトル指令１０９を交流電圧指令１１
０に変換する第１の座標変換手段１０６、および電流検
出器１０３，７０１の出力を電流ベクトル１１４に変換
する第２の座標変換手段１０７等を設けて構成される。
図１１は図１０の交流回路網の具体例を示し、図１１
（ａ）は３相の電源系統または負荷８０１とフィルタ８
０２とを組み合わせた例を示し、図１１（ｂ）は交流電
動機８０３の例を示す。すなわち、図１０では、ベクト
ル調節手段１０４が、運転指令１０８に従って回転座標
系の静止座標系に対する位相基準１１１（θ）を計算
し、電流ベクトル１１４を帰還制御している。
相電力変換器の例を示す。ここでは、電力変換器１０１
に対し、少なくとも２つの電流検出器１０３，７０１
と、ベクトル調節手段１０４、ベクトル調節手段１０４
の出力する電圧ベクトル指令１０９を交流電圧指令１１
０に変換する第１の座標変換手段１０６、および電流検
出器１０３，７０１の出力を電流ベクトル１１４に変換
する第２の座標変換手段１０７等を設けて構成される。
図１１は図１０の交流回路網の具体例を示し、図１１
（ａ）は３相の電源系統または負荷８０１とフィルタ８
０２とを組み合わせた例を示し、図１１（ｂ）は交流電
動機８０３の例を示す。すなわち、図１０では、ベクト
ル調節手段１０４が、運転指令１０８に従って回転座標
系の静止座標系に対する位相基準１１１（θ）を計算
し、電流ベクトル１１４を帰還制御している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】一般に、交流理論では
フェーザを用いて解析が行なわれる。瞬時値を取り扱う
必要がある場合、例えば上記第２の従来例をはじめとす
る３相や多相の機器の制御には、ベクトルが用いられ
る。しかし、フェーザやベクトルは２次元の量であり、
上記第１の従来例のような単相の場合は、多相で使用さ
れるベクトル量に基づく制御方式を適用することができ
ない。また、第２の従来例のように多相の場合、２次元
のベクトルを取り扱う必要上、電流検出器を少なくとも
２つ設けなければならず、電流検出器を１つとすること
は困難である。したがって、この発明の課題は電力変換
器の相数にかかわりなく、１つの電流検出器を用いるだ
けでフェーザまたはベクトルに基づく制御を可能にする
ことにある。
フェーザを用いて解析が行なわれる。瞬時値を取り扱う
必要がある場合、例えば上記第２の従来例をはじめとす
る３相や多相の機器の制御には、ベクトルが用いられ
る。しかし、フェーザやベクトルは２次元の量であり、
上記第１の従来例のような単相の場合は、多相で使用さ
れるベクトル量に基づく制御方式を適用することができ
ない。また、第２の従来例のように多相の場合、２次元
のベクトルを取り扱う必要上、電流検出器を少なくとも
２つ設けなければならず、電流検出器を１つとすること
は困難である。したがって、この発明の課題は電力変換
器の相数にかかわりなく、１つの電流検出器を用いるだ
けでフェーザまたはベクトルに基づく制御を可能にする
ことにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るため、請求項１の発明では、Ｎ（Ｎは任意の整数）相
の交流側端子を持つ電力変換器の１相にのみ設けられる
電流検出器と、回転座標系の電圧ベクトル指令を演算す
るベクトル調節器と、この電圧ベクトル指令を交流電圧
指令および電流検出相の交流電圧指令に対応する直交成
分（直交電圧指令）に変換する第１の座標変換手段と、
この直交電圧指令から電流検出値と直交する成分（直交
電流）を推定する推定手段と、その推定直交電流と電流
検出値とから電流ベクトルを算出する第２の座標変換手
段とを備え、この第２の座標変換手段からの出力と運転
指令とにもとづき電圧，電流ベクトルの制御を可能にし
ている。この請求項１の発明では、前記推定手段には直
交電圧指令の他に、前記交流電圧指令および電流検出値
を入力することができる（請求項２の発明）。
るため、請求項１の発明では、Ｎ（Ｎは任意の整数）相
の交流側端子を持つ電力変換器の１相にのみ設けられる
電流検出器と、回転座標系の電圧ベクトル指令を演算す
るベクトル調節器と、この電圧ベクトル指令を交流電圧
指令および電流検出相の交流電圧指令に対応する直交成
分（直交電圧指令）に変換する第１の座標変換手段と、
この直交電圧指令から電流検出値と直交する成分（直交
電流）を推定する推定手段と、その推定直交電流と電流
検出値とから電流ベクトルを算出する第２の座標変換手
段とを備え、この第２の座標変換手段からの出力と運転
指令とにもとづき電圧，電流ベクトルの制御を可能にし
ている。この請求項１の発明では、前記推定手段には直
交電圧指令の他に、前記交流電圧指令および電流検出値
を入力することができる（請求項２の発明）。
【０００６】請求項３の発明では、Ｎ（Ｎは任意の整
数）相の交流側端子を持つ電力変換器の１相にのみ設け
られる電流検出器と、回転座標系の電圧ベクトル指令お
よび回転座標系と静止座標系との位相差を演算するベク
トル調節器と、前記電圧ベクトル指令を交流電圧指令お
よび電流検出相の交流電圧指令に対応する直交成分（直
交電圧指令）に変換する第１の座標変換手段と、電流検
出値，前記交流電圧指令および前記直交電圧指令から電
流検出値とその直交電流値との２相電流を推定する推定
手段と、この２相電流を電流ベクトルに変換する第２の
座標変換手段とを備え、この第２の座標変換手段からの
出力と運転指令とにもとづき電圧，電流ベクトルの制御
を可能にしている。
数）相の交流側端子を持つ電力変換器の１相にのみ設け
られる電流検出器と、回転座標系の電圧ベクトル指令お
よび回転座標系と静止座標系との位相差を演算するベク
トル調節器と、前記電圧ベクトル指令を交流電圧指令お
よび電流検出相の交流電圧指令に対応する直交成分（直
交電圧指令）に変換する第１の座標変換手段と、電流検
出値，前記交流電圧指令および前記直交電圧指令から電
流検出値とその直交電流値との２相電流を推定する推定
手段と、この２相電流を電流ベクトルに変換する第２の
座標変換手段とを備え、この第２の座標変換手段からの
出力と運転指令とにもとづき電圧，電流ベクトルの制御
を可能にしている。
【０００７】また、請求項４の発明では、Ｎ（Ｎは任意
の整数）相の交流側端子を持つ電力変換器の１相にのみ
設けられる電流検出器と、回転座標系の電圧ベクトル指
令および回転座標系と静止座標系との位相差を演算する
ベクトル調節器と、前記電圧ベクトル指令を交流電圧指
令に変換する座標変換手段と、前記電圧ベクトル指令，
前記位相差および電流ベクトルから電流ベクトル推定値
を求める推定手段と、この電流ベクトル推定値と電流検
出値とから電流ベクトルを演算する電流ベクトル演算手
段とを備え、この電流ベクトル演算手段からの出力と運
転指令とにもとづき電圧，電流ベクトルの制御を可能に
している。この請求項４の発明では、前記推定手段には
電流検出値も入力することができる（請求項５の発
明）。
の整数）相の交流側端子を持つ電力変換器の１相にのみ
設けられる電流検出器と、回転座標系の電圧ベクトル指
令および回転座標系と静止座標系との位相差を演算する
ベクトル調節器と、前記電圧ベクトル指令を交流電圧指
令に変換する座標変換手段と、前記電圧ベクトル指令，
前記位相差および電流ベクトルから電流ベクトル推定値
を求める推定手段と、この電流ベクトル推定値と電流検
出値とから電流ベクトルを演算する電流ベクトル演算手
段とを備え、この電流ベクトル演算手段からの出力と運
転指令とにもとづき電圧，電流ベクトルの制御を可能に
している。この請求項４の発明では、前記推定手段には
電流検出値も入力することができる（請求項５の発
明）。
【０００８】請求項６の発明では、Ｎ（Ｎは任意の整
数）相の交流側端子を持つ電力変換器の１相にのみ設け
られる電流検出器と、回転座標系の電圧ベクトル指令お
よび回転座標系と静止座標系との位相差を演算するベク
トル調節器と、前記電圧ベクトル指令を交流電圧指令に
変換する座標変換手段と、電流検出値，前記位相差およ
び電圧ベクトル指令から電流ベクトル推定値を求める推
定手段とを備え、この推定手段からの出力と運転指令と
にもとづき電圧，電流ベクトルの制御を可能にしてい
る。
数）相の交流側端子を持つ電力変換器の１相にのみ設け
られる電流検出器と、回転座標系の電圧ベクトル指令お
よび回転座標系と静止座標系との位相差を演算するベク
トル調節器と、前記電圧ベクトル指令を交流電圧指令に
変換する座標変換手段と、電流検出値，前記位相差およ
び電圧ベクトル指令から電流ベクトル推定値を求める推
定手段とを備え、この推定手段からの出力と運転指令と
にもとづき電圧，電流ベクトルの制御を可能にしてい
る。
【０００９】
【作用】実施の形態について説明する前に、この発明の
作用原理につき説明する。多相の電力変換器の交流端子
に接続される負荷や電源系統、または交流電動機などの
交流回路網のモデルから、直交２軸の状態方程式を作る
ことは一般に行なわれている。一方、単相の場合、交流
回路網だけでは直交２軸の状態方程式を作れないが、実
際の交流回路網と直交する状態量を持つ仮想的な交流回
路網の状態方程式を作り、状態方程式を拡張すれば直交
２軸の状態方程式を作ることが可能となる。以下、第
１，第２の発明の場合について説明する。まず、単相に
おいて、交流回路網の状態方程式が次の数１で示す
（１）式の如くであるとする。なお、（１）式で符号の
上に付した「・」記号は微分操作を示す。
作用原理につき説明する。多相の電力変換器の交流端子
に接続される負荷や電源系統、または交流電動機などの
交流回路網のモデルから、直交２軸の状態方程式を作る
ことは一般に行なわれている。一方、単相の場合、交流
回路網だけでは直交２軸の状態方程式を作れないが、実
際の交流回路網と直交する状態量を持つ仮想的な交流回
路網の状態方程式を作り、状態方程式を拡張すれば直交
２軸の状態方程式を作ることが可能となる。以下、第
１，第２の発明の場合について説明する。まず、単相に
おいて、交流回路網の状態方程式が次の数１で示す
（１）式の如くであるとする。なお、（１）式で符号の
上に付した「・」記号は微分操作を示す。
【数１】
【００１０】ここで、交流電圧ｖは交流電圧指令ｖ* に
等しく、角周波数ωで回転する回転座標系の電圧ベクト
ル指令ｖr * とは次の（２）式の関係があるものとす
る。 ｖ＝ｖ* ＝（ｃｏｓθ，−ｓｉｎθ）ｖr * …（２） ただし、 ｖr * ＝（ｖd * ，ｖq * ）T （Ｔは転置行列であるこ
とを示す。） θ＝∫ωｄｔ …（３） ｖd * ，ｖq * ：ｄ軸，ｑ軸の各電圧指令（添字「ｄ」
はｄ軸，「ｑ」はｑ軸成分を示す） θ ：静止座標系に対する角度
等しく、角周波数ωで回転する回転座標系の電圧ベクト
ル指令ｖr * とは次の（２）式の関係があるものとす
る。 ｖ＝ｖ* ＝（ｃｏｓθ，−ｓｉｎθ）ｖr * …（２） ただし、 ｖr * ＝（ｖd * ，ｖq * ）T （Ｔは転置行列であるこ
とを示す。） θ＝∫ωｄｔ …（３） ｖd * ，ｖq * ：ｄ軸，ｑ軸の各電圧指令（添字「ｄ」
はｄ軸，「ｑ」はｑ軸成分を示す） θ ：静止座標系に対する角度
【００１１】これに対し、直交電圧指令ｖ- は次式で与
えられるものとする。なお、符号の肩に「−」記号を付
して、直交成分を示す。 ｖ- ＝（ｓｉｎθ，ｃｏｓθ）ｖr * …（４） この直交電圧指令ｖ- を交流回路網と同じモデルに与え
ると、ｉに直交する成分ｉ- を得ることができる。つま
り、先の（１）式のｉをｉ- に置換した、次の数２で示
す（５）式を演算することにより求められる。
えられるものとする。なお、符号の肩に「−」記号を付
して、直交成分を示す。 ｖ- ＝（ｓｉｎθ，ｃｏｓθ）ｖr * …（４） この直交電圧指令ｖ- を交流回路網と同じモデルに与え
ると、ｉに直交する成分ｉ- を得ることができる。つま
り、先の（１）式のｉをｉ- に置換した、次の数２で示
す（５）式を演算することにより求められる。
【数２】
【００１２】上記（５）式から得られるｉ- と電流検出
値ｉとを次の数３で示す（６）式により、回転座標系の
電流ベクトルｉr ”＝（ｉd ”，ｉq ”）T に変換す
る。
値ｉとを次の数３で示す（６）式により、回転座標系の
電流ベクトルｉr ”＝（ｉd ”，ｉq ”）T に変換す
る。
【数３】
【００１３】ベクトル調節手段では、上記電流ベクトル
を用いて帰還制御を行なう。そのため、ベクトル調節手
段における入力、すなわち運転指令ｒ* と帰還入力
ｕf 、出力ｖr * ，θとの関係を、次の（７）式で示す
関数ｈで表わす。 （ｖr * T ，θ）T ＝ｈ（ｒ* T ，ｕf T ）T …（７） ここで、帰還入力ｕf を次の（８）式の如く与えれば、
ｉr ”を帰還することができる。 ｕf ＝ｉr ” …（８） 電流ベクトルは瞬時値であるから、単相の電力変換器で
あっても、回転座標系の制御演算を行なうことができる
のは、明らかである。
を用いて帰還制御を行なう。そのため、ベクトル調節手
段における入力、すなわち運転指令ｒ* と帰還入力
ｕf 、出力ｖr * ，θとの関係を、次の（７）式で示す
関数ｈで表わす。 （ｖr * T ，θ）T ＝ｈ（ｒ* T ，ｕf T ）T …（７） ここで、帰還入力ｕf を次の（８）式の如く与えれば、
ｉr ”を帰還することができる。 ｕf ＝ｉr ” …（８） 電流ベクトルは瞬時値であるから、単相の電力変換器で
あっても、回転座標系の制御演算を行なうことができる
のは、明らかである。
【００１４】次に、上式でもｉ- の推定は勿論可能であ
るが、初期値やパラメータ誤差などによる状態変数の推
定誤差が含まれていると、正確な推定ができなくなる。
そこで、誤差を抑制するため、推定誤差ｅを抑制する帰
還を設けた推定演算を行なうことも可能である。交流電
圧指令と電流検出値とから状態推定する演算式は、次の
数４の如き（９）式で示される。
るが、初期値やパラメータ誤差などによる状態変数の推
定誤差が含まれていると、正確な推定ができなくなる。
そこで、誤差を抑制するため、推定誤差ｅを抑制する帰
還を設けた推定演算を行なうことも可能である。交流電
圧指令と電流検出値とから状態推定する演算式は、次の
数４の如き（９）式で示される。
【数４】
【００１５】上記の結果得られるｉ- を先の（６）式に
代入することで、誤差のより一層少ない電流ベクトルを
求めることができる。なお、上記（９）式はオブザーバ
や適応オブザーバに等価な演算であり、一般に知られて
いるアルゴリズムに従って設計しても機能に変わりはな
い。以上はＮ＝１の場合であるが、対称なＮ（任意の整
数）相の交流回路網が接続されたＮ≧２のＮ相電力変換
器においても、（５）または（９）式と（６）式の演算
に従って電流ベクトルが得られるので、多相のうちの１
相のみに電流検出器を設けた場合でも、単相の場合と同
様にベクトル制御が可能となる。
代入することで、誤差のより一層少ない電流ベクトルを
求めることができる。なお、上記（９）式はオブザーバ
や適応オブザーバに等価な演算であり、一般に知られて
いるアルゴリズムに従って設計しても機能に変わりはな
い。以上はＮ＝１の場合であるが、対称なＮ（任意の整
数）相の交流回路網が接続されたＮ≧２のＮ相電力変換
器においても、（５）または（９）式と（６）式の演算
に従って電流ベクトルが得られるので、多相のうちの１
相のみに電流検出器を設けた場合でも、単相の場合と同
様にベクトル制御が可能となる。
【００１６】次に、第３の発明の場合について説明す
る。先の（９）式における電流推定値ｉ’は、誤差の帰
還によってｉに収束することから、ｉの代わりにｉ’を
用いても電流ベクトルを制御できる。そこで、まず、
（６）式のｉをｉ’に置換すると、次の数５の如き（１
０）式で回転座標系に変換された電流ベクトル推定値ｉ
r ’が得られる。
る。先の（９）式における電流推定値ｉ’は、誤差の帰
還によってｉに収束することから、ｉの代わりにｉ’を
用いても電流ベクトルを制御できる。そこで、まず、
（６）式のｉをｉ’に置換すると、次の数５の如き（１
０）式で回転座標系に変換された電流ベクトル推定値ｉ
r ’が得られる。
【数５】 得られた電流ベクトル推定値ｉr ’を、電流ベクトルの
代わりにベクトル調節手段の帰還入力として与える。つ
まり、次の（１１）式のようにすれば、ベクトル制御が
可能である。 ｕf ＝ｉr ’ …（１１） なお、第３の発明がＮ≧１のＮ相電力変換器に適用可能
であることは、第１，第２の発明と同様である。
代わりにベクトル調節手段の帰還入力として与える。つ
まり、次の（１１）式のようにすれば、ベクトル制御が
可能である。 ｕf ＝ｉr ’ …（１１） なお、第３の発明がＮ≧１のＮ相電力変換器に適用可能
であることは、第１，第２の発明と同様である。
【００１７】次いで、第４，第５の発明の場合について
説明する。静止座標系における交流回路網の状態方程
式、すなわち多相の場合は（１）式、単相の場合は
（１）式と（５）式を、回転座標系の状態方程式に変換
すると、数６で示す（１２）式のようになる。
説明する。静止座標系における交流回路網の状態方程
式、すなわち多相の場合は（１）式、単相の場合は
（１）式と（５）式を、回転座標系の状態方程式に変換
すると、数６で示す（１２）式のようになる。
【数６】
【００１８】ここで、静止座標系の状態変数と回転座標
系の状態変数ｘr ”＝（ｘd ”，ｘ q ”）T の間には次
の数７で示す（１３）式のような関係がある。
系の状態変数ｘr ”＝（ｘd ”，ｘ q ”）T の間には次
の数７で示す（１３）式のような関係がある。
【数７】
【００１９】上記の関係を使えば、回転座標系に変換し
た次の数８で示す（１４）式で、交流回路網モデルを表
わすことができる。
た次の数８で示す（１４）式で、交流回路網モデルを表
わすことができる。
【数８】
【００２０】（１４）式のままでも状態推定は可能であ
るが、初期値やパラメータ誤差による推定誤差ｅ”が現
れる可能性がある。そこで、偏差ｅ”＝ｉr ”−ｉr ’
を帰還することで、次の数９の如き（１５）式を得る。
るが、初期値やパラメータ誤差による推定誤差ｅ”が現
れる可能性がある。そこで、偏差ｅ”＝ｉr ”−ｉr ’
を帰還することで、次の数９の如き（１５）式を得る。
【数９】
【００２１】次に、電流ベクトル演算手段は、上式で得
られる電流ベクトル推定値ｉr ”を次の（１６）式に代
入して、直交電流ｉ- を求める。 ｉ- ＝（ｓｉｎθ ｃｏｓθ）ｉr ” …（１６） これを、（６）式に代入して電流ベクトルｉr ’＝（ｉ
d ’，ｉq ’）T を計算する。この電流ベクトルを用い
れば、第１の発明と同じように、１相のみの電流検出に
てＮ相電力変換器をベクトル制御できることになる。
られる電流ベクトル推定値ｉr ”を次の（１６）式に代
入して、直交電流ｉ- を求める。 ｉ- ＝（ｓｉｎθ ｃｏｓθ）ｉr ” …（１６） これを、（６）式に代入して電流ベクトルｉr ’＝（ｉ
d ’，ｉq ’）T を計算する。この電流ベクトルを用い
れば、第１の発明と同じように、１相のみの電流検出に
てＮ相電力変換器をベクトル制御できることになる。
【００２２】次に、第６の発明について説明する。第
４，５の発明において、電流ベクトル推定値ｉr ”が電
流ベクトルｉr ’に収束することを示した。そこで、第
４，５の発明において電流ベクトル演算手段を省き、ｉ
r ’の代わりにｉr ”をベクトル調節手段に帰還するこ
とで、Ｎ相電力変換器をベクトル制御することが可能と
なる。
４，５の発明において、電流ベクトル推定値ｉr ”が電
流ベクトルｉr ’に収束することを示した。そこで、第
４，５の発明において電流ベクトル演算手段を省き、ｉ
r ’の代わりにｉr ”をベクトル調節手段に帰還するこ
とで、Ｎ相電力変換器をベクトル制御することが可能と
なる。
【００２３】
【発明の実施の形態】図１はこの発明の第１の実施の形
態を示す構成図である。この例は電力変換器１０１、交
流回路網１０２、電流検出器１０３、ベクトル調節手段
１０４、状態推定手段１０５、電圧ベクトル指令を交流
電圧指令に変換する第１の座標変換手段１０６、交流電
流検出値を電流ベクトルに変換する第２の座標変換手段
１０７等から構成される。交流回路網１０２は図８また
は図１０と同じである。状態推定手段１０５は、直交電
圧指令から電流検出値と直交する直交電流を推定する演
算手段として、構成することができる。その推定に当た
っては（５）式が用いられる。推定された直交電流１１
３は電流検出値１１２とともに第２の座標変換手段１０
７に入力され、（６）式にもとづき電流ベクトル１１４
に変換される。座標変換手段１０７としては、（６）式
のような演算を行なう周知のものを用いることができ
る。
態を示す構成図である。この例は電力変換器１０１、交
流回路網１０２、電流検出器１０３、ベクトル調節手段
１０４、状態推定手段１０５、電圧ベクトル指令を交流
電圧指令に変換する第１の座標変換手段１０６、交流電
流検出値を電流ベクトルに変換する第２の座標変換手段
１０７等から構成される。交流回路網１０２は図８また
は図１０と同じである。状態推定手段１０５は、直交電
圧指令から電流検出値と直交する直交電流を推定する演
算手段として、構成することができる。その推定に当た
っては（５）式が用いられる。推定された直交電流１１
３は電流検出値１１２とともに第２の座標変換手段１０
７に入力され、（６）式にもとづき電流ベクトル１１４
に変換される。座標変換手段１０７としては、（６）式
のような演算を行なう周知のものを用いることができ
る。
【００２４】つまり、電流検出器１０３を１つしか設け
ていないにもかかわらず、直交電流が状態推定手段１０
５によって推定されるので、基本波に関連するリプルの
ない電流ベクトル１１４の瞬時値を得ることができる。
ベクトル調節手段１０４は、この電流ベクトル１１４と
運転指令１０８とから電圧ベクトル指令を演算する。ベ
クトル調節手段１０４の具体的な１例を図２に示す。す
なわち、電流調節器運転指令１０８と電流ベクトル１１
４との偏差を求める加減算器Ａ１，Ａ２、その偏差から
電圧ベクトル指令１０９を演算する電流調節器Ｒ１，Ｒ
２、および回転角速度ωを積分して回転座標系と静止座
標系との角度１１１（θ：位相基準）を求める積分器Ｓ
等より構成される。なお、座標変換手段１０６は
（２），（４）式のような演算を行なう周知のものを用
いることができる。
ていないにもかかわらず、直交電流が状態推定手段１０
５によって推定されるので、基本波に関連するリプルの
ない電流ベクトル１１４の瞬時値を得ることができる。
ベクトル調節手段１０４は、この電流ベクトル１１４と
運転指令１０８とから電圧ベクトル指令を演算する。ベ
クトル調節手段１０４の具体的な１例を図２に示す。す
なわち、電流調節器運転指令１０８と電流ベクトル１１
４との偏差を求める加減算器Ａ１，Ａ２、その偏差から
電圧ベクトル指令１０９を演算する電流調節器Ｒ１，Ｒ
２、および回転角速度ωを積分して回転座標系と静止座
標系との角度１１１（θ：位相基準）を求める積分器Ｓ
等より構成される。なお、座標変換手段１０６は
（２），（４）式のような演算を行なう周知のものを用
いることができる。
【００２５】図３に図１の第１変形例を示す。これは、
状態推定手段１０５に座標変換手段１０６の出力である
交流電圧指令と、電流検出器１０３を介する電流検出値
とを入力し、電流検出値と直交する直交電流を（９）式
により推定するようにした点が特徴で、その他は図１と
同様である。図４は図１の第２の変形例を示す構成図で
ある。この例は、構成は図３とほぼ同じであるが、電流
検出値が第２の座標変換手段１０７には入力されていな
い点で、図１と相違する。ここでは、状態推定手段１０
５は（９）式により、電流検出値と直交電流の２相電流
推定値２０１を推定する。この推定値は第２の座標変換
手段１０７に入力され、（１０）式にもとづき電流ベク
トル推定値２０２に変換される。ベクトル調節手段１０
４は、この電流ベクトル推定値２０２と運転指令１０８
とにもとづき制御を行なうが、状態推定手段１０５が電
流検出値１１２に追従して動作することで、図１の場合
と同様のベクトル制御が実現される。
状態推定手段１０５に座標変換手段１０６の出力である
交流電圧指令と、電流検出器１０３を介する電流検出値
とを入力し、電流検出値と直交する直交電流を（９）式
により推定するようにした点が特徴で、その他は図１と
同様である。図４は図１の第２の変形例を示す構成図で
ある。この例は、構成は図３とほぼ同じであるが、電流
検出値が第２の座標変換手段１０７には入力されていな
い点で、図１と相違する。ここでは、状態推定手段１０
５は（９）式により、電流検出値と直交電流の２相電流
推定値２０１を推定する。この推定値は第２の座標変換
手段１０７に入力され、（１０）式にもとづき電流ベク
トル推定値２０２に変換される。ベクトル調節手段１０
４は、この電流ベクトル推定値２０２と運転指令１０８
とにもとづき制御を行なうが、状態推定手段１０５が電
流検出値１１２に追従して動作することで、図１の場合
と同様のベクトル制御が実現される。
【００２６】図５はこの発明の第２の実施の形態を示す
構成図である。この例は、電力変換器１０１、交流回路
網１０２、電流検出器１０３、ベクトル調節手段１０
４、状態推定手段３０１、電圧ベクトル指令を交流電圧
指令に変換する第１の座標変換手段１０６、電流ベクト
ル演算手段３０２等より構成される。状態推定手段３０
１は電圧ベクトル指令を入力として、交流回路網１０２
の電流ベクトル２０２を（１４）式にもとづき推定す
る。推定された電流ベクトル推定値２０２と電流検出値
１１２とは、電流ベクトル演算手段３０２に入力され、
ここで（１６）式にもとづく演算によって直交電流ｉ-
となり、さらに（６）式の演算が行なわれることによ
り、電流ベクトル１１４に変換される。この電流ベクト
ルをベクトル調節手段１０４に入力することにより、ベ
クトル制御が行なわれる。
構成図である。この例は、電力変換器１０１、交流回路
網１０２、電流検出器１０３、ベクトル調節手段１０
４、状態推定手段３０１、電圧ベクトル指令を交流電圧
指令に変換する第１の座標変換手段１０６、電流ベクト
ル演算手段３０２等より構成される。状態推定手段３０
１は電圧ベクトル指令を入力として、交流回路網１０２
の電流ベクトル２０２を（１４）式にもとづき推定す
る。推定された電流ベクトル推定値２０２と電流検出値
１１２とは、電流ベクトル演算手段３０２に入力され、
ここで（１６）式にもとづく演算によって直交電流ｉ-
となり、さらに（６）式の演算が行なわれることによ
り、電流ベクトル１１４に変換される。この電流ベクト
ルをベクトル調節手段１０４に入力することにより、ベ
クトル制御が行なわれる。
【００２７】図６に図５の変形例を示す。これは、状態
推定手段３０１に電流検出値１１２を入力し、交流回路
網１０２の電流ベクトル２０２を（１５）式にもとづき
推定するようにした点が特徴で、その他は図５と同じで
ある。
推定手段３０１に電流検出値１１２を入力し、交流回路
網１０２の電流ベクトル２０２を（１５）式にもとづき
推定するようにした点が特徴で、その他は図５と同じで
ある。
【００２８】図７はこの発明の第３の実施の形態を示す
構成図である。この例は図５に示すものから電流ベクト
ル演算手段を省略し、状態推定手段４０１を設けた点が
特徴である。この状態推定手段４０１は、電圧ベクトル
指令と電流検出値を入力として、交流回路網１０２の電
流ベクトル２０２を（１５）式にもとづき推定する。こ
の電流ベクトル推定値２０２をベクトル調節手段１０４
に入力することにより、ベクトル制御が行なわれる。
構成図である。この例は図５に示すものから電流ベクト
ル演算手段を省略し、状態推定手段４０１を設けた点が
特徴である。この状態推定手段４０１は、電圧ベクトル
指令と電流検出値を入力として、交流回路網１０２の電
流ベクトル２０２を（１５）式にもとづき推定する。こ
の電流ベクトル推定値２０２をベクトル調節手段１０４
に入力することにより、ベクトル制御が行なわれる。
【００２９】なお、上記各例の交流回路網において、負
荷または電源系統の交流電圧またはその位相、もしくは
交流電動機の速度または位相情報が得られる場合、これ
らをベクトル演算手段および状態推定手段で実施される
演算に供しても差し支えないことはいうまでもない。ま
た、上記の如く推定される状態変数を、電力変換器制御
に用いても何ら差し支えない。
荷または電源系統の交流電圧またはその位相、もしくは
交流電動機の速度または位相情報が得られる場合、これ
らをベクトル演算手段および状態推定手段で実施される
演算に供しても差し支えないことはいうまでもない。ま
た、上記の如く推定される状態変数を、電力変換器制御
に用いても何ら差し支えない。
【００３０】
【発明の効果】この発明によれば、１つの電流検出器と
制御アルゴリズムで電力変換器を制御するようにしたの
で、電流検出器の個数を必要最低限としつつ精度の高い
ベクトル制御で統一的に制御することができる利点が得
られる。また、電圧ベクトル指令から電流ベクトルまた
はその推定値までの伝達関数は多相で電流検出器が複数
の場合と同様であり、したがって、多相で電流検出器が
複数の場合のすべてのベクトル調節方式を適用すること
ができる。
制御アルゴリズムで電力変換器を制御するようにしたの
で、電流検出器の個数を必要最低限としつつ精度の高い
ベクトル制御で統一的に制御することができる利点が得
られる。また、電圧ベクトル指令から電流ベクトルまた
はその推定値までの伝達関数は多相で電流検出器が複数
の場合と同様であり、したがって、多相で電流検出器が
複数の場合のすべてのベクトル調節方式を適用すること
ができる。
【図１】この発明の第１の実施の形態を示す構成図であ
る。
る。
【図２】図１のベクトル調節手段の具体例を示すブロッ
ク図である。
ク図である。
【図３】図１の第１の変形例を示す構成図である。
【図４】図１の第２の変形例を示す構成図である。
【図５】この発明の第２の実施の形態を示す構成図であ
る。
る。
【図６】図５の変形例を示す構成図である。
【図７】この発明の第３の実施の形態を示す構成図であ
る。
る。
【図８】第１の従来例を示す構成図である。
【図９】図８の交流回路網の具体例を示す構成図であ
る。
る。
【図１０】第２の従来例を示す構成図である。
【図１１】図１０の交流回路網の具体例を示す構成図で
ある。
ある。
１０１，５０３…電力変換器、１０２…交流回路網、１
０３，７０１…電流検出器、１０４…ベクトル調節手
段、１０５，３０１，４０１…状態推定手段、１０６，
１０７…座標変換手段、１０８…運転指令、１０９…電
圧ベクトル指令、１１０…交流電圧指令、１１１…位相
基準、１１２…電流検出値、１１３…直交電流推定値、
１１４…電流ベクトル、１１５…直交電圧指令、２０１
…２相電流推定値、２０２…電流ベクトル推定値、３０
２…電流ベクトル演算手段、５０１…交流指令発生手
段、５０２…電流調節手段、６０１，８０１…電源系統
または負荷、６０２，８０２…フィルタ、８０３…交流
電動機。
０３，７０１…電流検出器、１０４…ベクトル調節手
段、１０５，３０１，４０１…状態推定手段、１０６，
１０７…座標変換手段、１０８…運転指令、１０９…電
圧ベクトル指令、１１０…交流電圧指令、１１１…位相
基準、１１２…電流検出値、１１３…直交電流推定値、
１１４…電流ベクトル、１１５…直交電圧指令、２０１
…２相電流推定値、２０２…電流ベクトル推定値、３０
２…電流ベクトル演算手段、５０１…交流指令発生手
段、５０２…電流調節手段、６０１，８０１…電源系統
または負荷、６０２，８０２…フィルタ、８０３…交流
電動機。
Claims (6)
- 【請求項１】 Ｎ（任意の整数）相の交流側端子を持つ
電力変換器の１相にのみ設けられる電流検出器と、回転
座標系の電圧ベクトル指令を演算するベクトル調節器
と、この電圧ベクトル指令を交流電圧指令および電流検
出相の交流電圧指令に対応する直交成分（直交電圧指
令）に変換する第１の座標変換手段と、この直交電圧指
令から電流検出値と直交する成分（直交電流）を推定す
る推定手段と、その推定直交電流と電流検出値とから電
流ベクトルを算出する第２の座標変換手段とを備え、こ
の第２の座標変換手段からの出力と運転指令とにもとづ
き電圧，電流ベクトルの制御を可能にしたことを特徴と
する電力変換器制御方式。 - 【請求項２】 前記推定手段には直交電圧指令の他に、
前記交流電圧指令および電流検出値を入力することを特
徴とする請求項１に記載の電力変換器制御方式。 - 【請求項３】 Ｎ（任意の整数）相の交流側端子を持つ
電力変換器の１相にのみ設けられる電流検出器と、回転
座標系の電圧ベクトル指令および回転座標系と静止座標
系との位相差を演算するベクトル調節器と、前記電圧ベ
クトル指令を交流電圧指令および電流検出相の交流電圧
指令に対応する直交成分（直交電圧指令）に変換する第
１の座標変換手段と、電流検出値，前記交流電圧指令お
よび前記直交電圧指令から電流検出値とその直交電流値
との２相電流を推定する推定手段と、この２相電流を電
流ベクトルに変換する第２の座標変換手段とを備え、こ
の第２の座標変換手段からの出力と運転指令とにもとづ
き電圧，電流ベクトルの制御を可能にしたことを特徴と
する電力変換器制御方式。 - 【請求項４】 Ｎ（任意の整数）相の交流側端子を持つ
電力変換器の１相にのみ設けられる電流検出器と、回転
座標系の電圧ベクトル指令および回転座標系と静止座標
系との位相差を演算するベクトル調節器と、前記電圧ベ
クトル指令を交流電圧指令に変換する座標変換手段と、
前記電圧ベクトル指令，前記位相差および電流ベクトル
から電流ベクトル推定値を求める推定手段と、この電流
ベクトル推定値と電流検出値とから電流ベクトルを演算
する電流ベクトル演算手段とを備え、この電流ベクトル
演算手段からの出力と運転指令とにもとづき電圧，電流
ベクトルの制御を可能にしたことを特徴とする電力変換
器制御方式。 - 【請求項５】 前記推定手段には電流検出値も入力する
ことを特徴とする請求項４に記載の電力変換器制御方
式。 - 【請求項６】 Ｎ（任意の整数）相の交流側端子を持つ
電力変換器の１相にのみ設けられる電流検出器と、回転
座標系の電圧ベクトル指令および回転座標系と静止座標
系との位相差を演算するベクトル調節器と、前記電圧ベ
クトル指令を交流電圧指令に変換する座標変換手段と、
電流検出値，前記位相差および電圧ベクトル指令から電
流ベクトル推定値を求める推定手段とを備え、この推定
手段からの出力と運転指令とにもとづき電圧，電流ベク
トルの制御を可能にしたことを特徴とする電力変換器制
御方式。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9023365A JPH10225199A (ja) | 1997-02-06 | 1997-02-06 | 電力変換器制御方式 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9023365A JPH10225199A (ja) | 1997-02-06 | 1997-02-06 | 電力変換器制御方式 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10225199A true JPH10225199A (ja) | 1998-08-21 |
Family
ID=12108542
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9023365A Pending JPH10225199A (ja) | 1997-02-06 | 1997-02-06 | 電力変換器制御方式 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10225199A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6229719B1 (en) * | 1999-11-12 | 2001-05-08 | Hitachi, Ltd. | Method of inverter control and apparatus of the same |
| US6956341B2 (en) | 2002-07-26 | 2005-10-18 | Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho | Motor driving control device |
| JP2008050075A (ja) * | 2006-08-22 | 2008-03-06 | Toshiba Elevator Co Ltd | エレベータの制御装置 |
| US7598698B2 (en) | 2006-09-28 | 2009-10-06 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Motor control device |
| DE102013202733A1 (de) | 2012-02-22 | 2013-08-22 | Denso Corporation | Wechselstrommotor-steuerungsgerät |
| DE102013202735A1 (de) | 2012-02-22 | 2013-08-22 | Denso Corporation | Wechselstrommotor-steuerungsgerät |
| DE102013202770A1 (de) | 2012-02-22 | 2013-08-22 | Denso Corporation | Steuerungsvorrichtung für einen wechselstrommotor |
-
1997
- 1997-02-06 JP JP9023365A patent/JPH10225199A/ja active Pending
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6229719B1 (en) * | 1999-11-12 | 2001-05-08 | Hitachi, Ltd. | Method of inverter control and apparatus of the same |
| EP1100191A3 (en) * | 1999-11-12 | 2001-05-30 | Hitachi, Ltd. | Inverter control apparatus and method for controlling an inverter |
| EP1422821A1 (en) * | 1999-11-12 | 2004-05-26 | Hitachi, Ltd. | Method of inverter control and apparatus of the same |
| US6956341B2 (en) | 2002-07-26 | 2005-10-18 | Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho | Motor driving control device |
| JP2008050075A (ja) * | 2006-08-22 | 2008-03-06 | Toshiba Elevator Co Ltd | エレベータの制御装置 |
| US7598698B2 (en) | 2006-09-28 | 2009-10-06 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Motor control device |
| DE102013202733A1 (de) | 2012-02-22 | 2013-08-22 | Denso Corporation | Wechselstrommotor-steuerungsgerät |
| DE102013202735A1 (de) | 2012-02-22 | 2013-08-22 | Denso Corporation | Wechselstrommotor-steuerungsgerät |
| DE102013202770A1 (de) | 2012-02-22 | 2013-08-22 | Denso Corporation | Steuerungsvorrichtung für einen wechselstrommotor |
| JP2013172591A (ja) * | 2012-02-22 | 2013-09-02 | Denso Corp | 交流電動機の制御装置 |
| JP2013172592A (ja) * | 2012-02-22 | 2013-09-02 | Denso Corp | 交流電動機の制御装置 |
| US9077278B2 (en) | 2012-02-22 | 2015-07-07 | Denso Corporation | AC motor control apparatus |
| US9154070B2 (en) | 2012-02-22 | 2015-10-06 | Denso Corporation | Controller for AC motor |
| US9160267B2 (en) | 2012-02-22 | 2015-10-13 | Denso Corporation | AC motor control apparatus |
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