交流电动机驱动系统的制作方法_4

文档序号:9916859阅读:来源:国知局
3] 第3切换部483在再生时功率补偿动作标志Fa表示的是有效的期间,作为直流母线 侧充电电流指令值11 *而对输出值LI 1 c*进行输出,在除此以外的期间输出0。第3切换部483 的直流母线侧充电电流指令值II*被输出至充电电流指令值换算部7。
[0124] 利用图3(a)所示的再生动作初始时刻的最大再生功率Pmax,该时刻的向蓄电设备 17的充电电流值Is能够用下述的式(12-1)表示。
[0125] [公式 12-1]
[0126] Is · VthA= I Pmax | -1 PthA ---(12-1)
[0127] 如前所述,在直流母线12的直流母线电压值Vdc与再生功率之间,存在图5(b)所示 的关系。平滑电容器13的静电电容值为C的情况下的关系、即在图5(b)中用粗实线表示的关 系,由函数fc(Vdc)表示。并且,如果将在函数fc(Vdc)中设想达到最大再生功率Pmax的直流 母线电压值定义为最大直流母线电压值Vmax,则下述的式(12-2)的关系成立。
[0128] [公式 12-2]
[0129] Pmax | =fc(Vmax)…(12-2)
[0130] 根据上述的式(12-2),式(12-1)能够变形为下述的式(12-3)。
[0131] [公式 12-3]
[0132] Is = (l/VthA)fc(Vmax) -1 PthA | /VthA ---(12-3)
[0133] 在此,Ι/VthA和一 |PthA|/VthA分别是预先判明了值的常数,因此,如果将它们的 值分别用下述的式(12-4)以及(12-5)定义,则上述的式(12-3)能够用下述的式(12-6)表 不。
[0134] [公式 12-4]
[0135] a = l/VthA ."(12-4)
[0136] [公式 12-5]
[0137] b = -1 PthA |/VthA ...(12-5)
[0138] [公式 12-6]
[0139] Is = a · fc(Vmax)+b ---(12-6)
[0140] 但是,在交流电动机驱动系统1中,利用向蓄电设备17的充电动作,对再生功率的 峰值进行抑制,因此即使对作为直流电压值检测部18的输出的直流母线电压值Vdc进行观 测,也无法得到最大直流母线电压值Vmax。因此,根据能够观测的直流母线电压值Vdc对最 大直流母线电压值Vmax进行推定。根据上述的式(12-2),对下述的式(12-7)以及式(12-8) 的关系成立的Pmaxl、Pmax2、Vmaxl、Vmax2分别进行定义。但是,在Pmaxl与Pmax2之间,式 (12-9)成立。
[0141] [公式 12-7]
[0142] | Pmaxl | =fc(Vmaxl)…(12-7)
[0143] [公式 12-8]
[0144] | Pmax2 | =fc(Vmaxl)…(12-8)
[0145] [公式 12-9]
[0146] Pmaxl>Pmax2 ."(12-9)
[0147] 图10(a-l)~(b-2)是表示功率P或直流母线电压Vdc的随时间的变化的图。如图10 (a)的虚线所示,即使是交流电动机16急停这样的再生动作开始时的急剧的再生功率的变 化,也会由于逆变器14、直流母线12的阻抗或电感等因素,如图10(a)的粗实线所示,实际的 再生功率产生延迟。关于再生动作刚刚开始后的实际的再生功率的变化率,最大再生功率 Pmax越大,贝lj越陡峭。即,在图10 (a-1)和图10 (a-2)中,与最大再生功率Pmax为Pmax2的情况 相比,在最大再生功率Pmax为Pmaxl的情况下,由AtO表示的再生动作刚刚开始后的1个单 位的控制时间间隔中的再生功率的变化较大,图10 (a-1)的APmax 1大于图10 (a-2)的Λ Pmax2〇
[0148] 与此相伴,在图10(b-l)、(b_2)中,也是与最大再生功率Pmax为Pmax2的情况相比, 在最大再生功率Pmax为Pmaxl的情况下,由AtO表示的再生动作刚刚开始后的1个单位的控 制时间间隔中的直流母线电压值Vdc的变化较大,图10 (b-1)的AVdc 1大于图10 (b-2)的Λ Vdc2〇
[0149] 因此,在最大直流母线电压值Vmax与1个单位的控制时间间隔中的直流母线电压 值Vdc的变化量AVdc之间,存在单值的关系,该关系用由下述的式(13)表示的函数g(A Vdc)定义。
[0150] [公式 13]
[0151] Vmax = g( Δ Vdc)…(13)
[0152] 如果将上述的式(13)代入式(12-6),则得到下述的式(14)。生成由下述的式(14) 表示的充电电流值I s的功能是再生时电流指令值积分成分初始值生成部42的功能。
[0153] [公式 14]
[0154] Is = a.fc(g( Δ Vdc) )+b ---(14)
[0155] 但是,再生时电流指令值积分成分初始值生成部42不仅在再生动作开始时运转, 在交流电动机驱动系统1的全部工作时刻都运转。因此,上述的式(14)的左边并不优选为再 生动作初始时刻的充电电流值Is,而是如下述的式(15)所示优选为再生时电流指令值积分 成分初始值Iinit,该再生时电流指令值积分成分初始值I ini t是再生时电流指令值积分成 分初始值的候选值。并且,在再生时电流指令值积分成分生成部46内的第2切换部464中再 生时功率补偿开始信号Sa变为有效的时刻,再生时电流指令值积分成分初始值Iinit变为 再生时电流指令值积分成分初始值。
[0156] [公式 15]
[0157] Iinit = a · fc(g( Δ Vdc) )+b ---(15)
[0158] 图11(a)~(c)是表示再生时电流指令值积分成分初始值生成部42的构成例的框 图。图11(a)表示再生时电流指令值积分成分初始值生成部42a的框图。再生时电流指令值 积分成分初始值生成部42a具备第3减法器421、第3延迟部422、AVdc/Vmax换算部423、 Vmax/1 Pmax |换算部424、第4乘法器425、常数b储存部426以及第2二输入加法器427。作为直 流电压值检测部18的输出的直流母线电压值Vdc被输入至第3减法器421的被减数端和第3 延迟部422。
[0159] 第3延迟部422将输入延迟1个单位的控制时间间隔而输出。利用第3延迟部422将 直流母线电压值Vdc延迟了 1个单位的控制时间间隔而得到的结果变为输出值ZVdc。第3延 迟部422的输出值ZVdc被输入至第3减法器421的减数端。
[0160] 第3减法器421生成并输出从Vdc中减去ZVdc而得到的值AVdC(3AVd C被输入至Λ Vdc/Vmax换算部423。AVdc/Vmax换算部423通过LUT的读出、基于近似式的计算等,实现上 述的式(13)所示的对应关系,对最大直流母线电压值Vmax的推定值进行输出。AVdc/Vmax 换算部423的输出即最大直流母线电压值Vmax,被输入至Vmax/1 Pmax |换算部424。
[0161 ] Vmax/1 Pmax |换算部424通过LUT的读出、基于近似式的计算等,实现上述的式(12- 2)所示的对应关系,对最大再生功率的绝对值| Pmax |进行输出。Vmax/ | Pmax |换算部424的 输出即最大再生功率的绝对值I Pmax I,被输入至第4乘法器425。
[0162] 第4乘法器425对被输入的最大再生功率的绝对值| Pmax |乘以由上述的式(12-4) 表不的常数a并输出。输出的值被输入至第2二输入加法器427的一个输入端。在第2二输入 加法器427的另一个输入端,从储存有上述的式(12-5)所示的常数b的常数b储存部426输入 常数b。
[0163] 第2二输入加法器427将第4乘法器425的输出和常数b储存部426的输出相加,将上 述的式(15)所示的再生时电流指令值积分成分初始值Iinit,向再生时电流指令值积分成 分生成部46内的第2切换部464(图7)输出。
[0164] 图11(b)表示再生时电流指令值积分成分初始值生成部42b的框图。再生时电流指 令值积分成分初始值生成部42b的结构是,将图11 (a)的AVdc/Vmax换算部423和Vmax/ | Pmax |换算部424设为一体,由AVdc/ | Pmax |换算部428实现,该AVdc/ | Pmax |换算部428通 过LUT的读出、基于近似式的计算等,实现作为复合函数fc(g(AVdc))的、从AVdc到|Pmax| 的对应关系,对最大再生功率Pmax的绝对值即|Pmax|进行输出。
[0165] 图11(c)表示再生时电流指令值积分成分初始值生成部42c的框图。再生时电流指 令值积分成分初始值生成部42c的结构是,将图11 (a)的AVdc/Vmax换算部423、图11 (a)的 Vmax/lPmaxI换算部424、图11(&)、(13)的第4乘法器425、图11(&)、(13)的常数13储存部426以 及图11 (a)、(b)的第2二输入加法器427设为一体,由AVdc/I init换算部429实现,该AVdc/ I ini t换算部429通过LUT的读出、基于近似式的计算等,总括地实现上述的式(15)的对应关 系,根据图ll(a)、(b)的AVdc,对再生时电流指令值积分成分初始值Iinit进行输出。
[0166] 由于充电电流指令值生成部4以上述方式构成,所以能够作为比例积分微分控制 (PID控制)的积分成分初始值而采用基于直流母线电压值Vdc和再生动作开始时差值的值, 将再生时的电压阈值VthA作为指令值,将观测值作为直流母线电压值Vdc,求出来自平滑电 容器13的充电电流指令值,即,作为直流母线侧充电电流指令值的直流母线侧充电电流指 令值II*。
[0167] 并且,通过将充电电流指令值生成部4设为PID控制,且导入积分成分初始值,从而 能够相对于来自交流电动机16的陡峭的再生功率的产生,求出与该再生功率的大小相应、 且响应性良好的直流母线侧充电电流指令值。
[0168] 充电电流指令值生成部4的输出即直流母线侧充电电流指令值II*,是根据直流母 线12的直流母线电压值Vdc和作为对直流母线12的指令值的电压阈值VthA而生成的,因此, 直流母线侧充电电流指令值II*是充放电电路15的直流母线12侧的电流指令值。另一方面, 在充放电控制部2的输出即控制信号的生成中,将充放电电流检测部19的输出即充放电电 流值Ic作为观测值,因此,对充放电电流
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