[发明专利]交流电动机的矢量控制装置

说明书

本申请是发明名称为“交流电动机的矢量控制装置”、国际申请日为2006年8月29日、申请号为200680055710.8(国际申请号为PCT/JP2006/316961)的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及对交流电动机进行矢量控制的交流电动机的矢量控制装置。

背景技术

使用逆变器对交流电动机进行矢量控制的技术在产业界被广泛应用。该技术从以往起就被广泛应用于电气化铁路，但已知在直流电的电气化铁路使用上述系统时，在由配置在逆变器的直流侧的高次谐波吸收用的电抗器和电容器形成的LC滤波器电路会产生电振荡，电容器的两端电压(电容器电压)会振荡，电动机的控制会不稳定，用于抑制该不稳定的阻尼控制方法在非专利文献1、非专利文献2中有所揭示。

非专利文献1：木村彰等人著《关于感应电动机驱动的电动车辆控制系统的稳定化的考察》、电气学会论文志D、110卷3号、平成2年、第291～300页

非专利文献2：近藤圭一郎等人著《关于铁路车辆驱动时的无IM速度传感器的控制系统的磁通的考察》，电气学会半导体电力转换研究会资料，SPC03-100、2003年、第69～74页

非专利文献1、非专利文献2都是采用附加检测电容器的电压，利用带通滤波器(以下称作BPF)提取振荡分量，调整相位，将乘以增益得到的阻尼操作量与差频指令(非专利文献1)或者转矩指令(非专利文献2)相加的构成的阻尼控制部，抑制LC滤波器电路的电振荡的结构。

另外，非专利文献1是在使用差频控制的电动机控制系统的使用例，非专利文献2是在使用矢量控制的电动机控制系统的使用例。

发明内容

上述以往的阻尼控制部由BPF和增益形成的控制系统构成。关于BPF的设定，只需设定其常数，使得可以没有相位延迟地检测出电抗器和电容器的谐振频率分量即可，但关于增益的设定，若增益低于最佳值太多，则抑制电振荡的效果不够好，若太高，则会继续产生高于上述谐振频率的高频电振荡，所以增益必须设定为其中间的最佳值。

然而，如非专利文献1所示，能够有效抑制LC滤波器电路的电振荡实现稳定化的最佳增益范围极窄，不容易调整。在非专利文献1中，尝试了以频域分析控制系统，算出最佳的增益设定，但其算出过程比较复杂，而且依然需要将算出的增益设定于控制系统中的操作。另外，如非专利文献1所示，由于在算出过程的式中使用电动机的常数，所以若与逆变器连接的电动机的种类改变，则必须再次算出与其对应的增益进行设定。这样，以往的阻尼控制部的增益设定非常耗费工夫。

本发明为解决上述问题而作，其目的是提供一种交流电动机的矢量控制装置，该装置可以简化用于抑制LC滤波器电路的电振荡的控制系统的调整操作。

本发明是在直流电源侧具有由电抗器和电容器形成的LC滤波器电路，通过将上述电容器的两端电压(电容器电压)转换为任意频率的交流电压的逆变器，对交流电动机进行矢量控制的交流电动机的矢量控制装置，

包括：根据电流指令或者转矩指令，对上述交流电动机进行矢量控制的矢量控制部；以及算出抑制上述电容器电压的变动的阻尼操作量的阻尼控制部，上述阻尼控制部算出上述电容器电压的变动比例，根据与该变动比例相应的上述阻尼操作量操作上述矢量控制部的上述电流指令或者上述转矩指令，控制上述逆变器，使得对于上述电容器电压的变动，流过上述逆变器的电流向抑制该变动的方向变化。

根据本发明所涉及的交流电动机的矢量控制装置，可以简化抑制LC滤波器电路的电振荡用的控制系统的调整操作。

附图说明

图1是表示本发明实施方式1的交流电动机的矢量控制装置的结构的方框图。

图2是表示在与直流电源连接的LC滤波器上连接有被控制为恒功率的逆变器的电路的说明图。

图3是表示图2的系统的传递函数的方框图。

图4是表示在与直流电源连接的LC滤波器上连接有由电阻构成的负载的电路的说明图。

图5是表示图4的系统的传递函数的方框图。

图6是说明本发明实施方式1的阻尼控制部各部的信号的关系的说明图。

图7表示本发明实施方式1的交流电动机的矢量控制装置的动作模拟结果。

标号说明

1：直流电源

2：电抗器

3：电容器

4：逆变器

5a～5c：电流检测器

6：交流电动机

7：速度检测器

8：q轴电流指令生成部

9：d轴电流指令生成部

10、11：减法器