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公開番号2025040254
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-03-24
出願番号2023147060
出願日2023-09-11
発明の名称モータ制御装置
出願人山洋電気株式会社
代理人弁理士法人信栄事務所
主分類H02P 23/06 20160101AFI20250314BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】120度通電方式の電源回生コンバータにおいて電源電流からコンバータの直流電流を高精度に推定する機能、及び、高精度な瞬時電力や電力量のモニタリング機能を備えたモータ制御装置を提供する。
【解決手段】モータ制御装置は、多相電源からの交流電力を直流電力に変換するコンバータ回路と、前記直流電力をモータ駆動用の交流電力に変換するインバータ回路と、前記多相電源と前記コンバータ回路の間を流れる交流電流を検出する電流検出部と、前記コンバータ回路の直流電流を推定する直流電流推定部と、を備える。前記直流電流推定部は、前記交流電流の各相の正方向の電流のみ、または、負方向の電流のみを加算して力行電流を算出する力行電流算出部を有する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
モータ制御装置であって、
多相電源からの交流電力を直流電力に変換するコンバータ回路と、
前記直流電力をモータ駆動用の交流電力に変換するインバータ回路と、
前記多相電源と前記コンバータ回路の間を流れる交流電流を検出する電流検出部と、
前記コンバータ回路の直流電流を推定する直流電流推定部と、
を備え、
前記直流電流推定部は、前記交流電流の各相の正方向の電流のみ、または、負方向の電流のみを加算して力行電流を算出する力行電流算出部を有することを特徴とする、モータ制御装置。
続きを表示（約 450 文字）【請求項２】
前記コンバータ回路は、前記インバータ回路からの回生直流電力を回生交流電力に変換して前記多相電源に回生する電源回生機能を備え、
前記直流電流推定部は、
回生電流を算出する回生電流算出部と、
電流選択部と、
を有し、
前記電流選択部は、前記回生電流の極性に基づいて、前記回生電流と前記力行電流を選択する、請求項１に記載のモータ制御装置。
【請求項３】
前記回生電流算出部は、前記交流電力の各相のうち電圧が高い位相を検出し、検出された前記位相に基づいて前記交流電流のいずれかの相の電流を選択して前記回生電流を算出する、請求項２に記載のモータ制御装置。
【請求項４】
前記モータ制御装置は、
瞬時電力算出部と、
をさらに備え、
前記瞬時電力算出部は、前記直流電流推定部によって推定された直流電流推定値に、前記コンバータ回路の直流電圧を乗算して瞬時電力を算出する、請求項１に記載のモータ制御装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータ制御装置に関する。
続きを表示（約 2,200 文字）【背景技術】
【０００２】
電源回生機能付きモータ制御装置は、コンバータと平滑コンデンサとインバータから構成される。モータの力行運転を行う場合は、コンバータにより交流電力を直流電力に変換し、インバータにより直流電力を交流電力に変換し、モータを駆動する。モータの回生運転を行う場合は、モータが発電する交流電力をインバータにより直流電力に変換し、コンバータにより直流電力を交流電力に変換し、電源に回生する。
【０００３】
電源回生用のコンバータには、コスト面から１２０°通電方式の電源回生が多く採用されている。１２０°通電方式の電源回生では、モータが発電する交流電力がインバータを通して直流部に変換されると、直流部の電圧が上昇する。直流部の電圧が電源電圧の全波整流電圧の波高値より所定電圧だけ高くなると、電源回生を動作させる。具体的には、電源電圧の各相の電圧の高い１２０°区間において、各相のコンバータのスイッチをＯＮさせ、スイッチＯＮの区間で、主回路直流電圧をＡＣリアクトルに印加し、電源に電流を回生する。
【０００４】
このような電源回生機能付きモータ制御装置では、電源回生の制御や電力のモニタリングのためにコンバータの直流部の電流を算出する。例えば特許文献１には、商用電源側の位相情報に基づいてコンバータのスイッチング制御用のゲート信号を生成し、電源電流とゲート信号により直流電流を推定して、直流電流推定値と直流電圧に基づいて力行運転か回生運転かの運転状態の判定を行う電源回生コンバータが開示されている。また、例えば特許文献２には、交流電圧の位相を検出し、検出した位相から特定の相の交流電流を選択して直流電流に変換し、変換した直流電流を平均化して所定の係数を乗算し、直流電圧と掛け合わせて電力を演算し、時間で積分して積算電力を演算するモータ制御装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２００４－１８０３９３
特開２０１３－１２３３４１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に開示されている電源回生コンバータは、スイッチング制御用のゲート信号を用いてコンバータの直流電流を推定する。このため、回生運転時には直流電流を推定できるが、力行運転時にはゲート信号が停止してしまい、直流電流を推定できないという課題がある。
【０００７】
また、特許文献２のモータ制御装置は、交流電圧の位相を基に特定の相の交流電流を選択し、コンバータの直流電流を推定する。ゲート信号でなく交流電圧の位相を基にしているため、回生運転時だけでなく力行運転時も直流電流を推定できる。１２０°通電方式の電源回生では、電源電圧の各相の電圧の高い１２０°区間毎に２相を選択し、ゲートを駆動して電源回生する。このため、回生運転時において、ゲートを駆動して電流が流れている２相のうち１相の交流電流を選択することで、精度よく直流電流を推定できる。しかしながら、力行運転時は、コンバータを構成する半導体スイッチに設けられているダイオードによって三相全波整流が行われるため、電流を三相に流すことができる。実際に、力行運転時において、交流電流はＡＣリアクトルの影響で１２０°区間を超えて流れ、１２０°を超えた区間では３相の電流が同時に流れる。このため、回生運転時と同じ交流電圧の位相を基に、交流電流を選択して直流電流を推定する方法では、力行運転時に高精度に直流電流を推定できないという課題がある。
【０００８】
図５は、特許文献２のモータ制御装置における、力行運転時の交流電流と、電流選択信号を基に電流を選択した電流選択出力を示す図である。図５に示すように、電流選択信号が切り替わった直後に電流選択出力が０まで低下している。特許文献２のモータ制御装置では、電流選択出力の低下分に対し、所定の係数を乗算する補正を行っている。しかしながら、電源インピーダンスや電源電圧の高調波等により交流電流の波形が異なると、同じ係数では正しく直流電流を推定できないという課題がある。また、直流電流を平均化して電力を算出しているため、平均電力しか算出できず、瞬時電力を算出できないという課題もある。
【０００９】
そこで、本発明は、１２０度通電方式の電源回生コンバータにおいて電源電流からコンバータの直流電流を高精度に推定する機能、及び、高精度な瞬時電力や電力量のモニタリング機能を備えたモータ制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一側面に係るモータ制御装置は、
多相電源からの交流電力を直流電力に変換するコンバータ回路と、
前記直流電力をモータ駆動用の交流電力に変換するインバータ回路と、
前記多相電源と前記コンバータ回路の間を流れる交流電流を検出する電流検出部と、
前記コンバータ回路の直流電流を推定する直流電流推定部と、
を備え、
前記直流電流推定部は、前記交流電流の各相の正方向の電流のみ、または、負方向の電流のみを加算して力行電流を算出する力行電流算出部を有する。
【発明の効果】
（【００１１】以降は省略されています）

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