JP5975797B2 - Power converter - Google Patents
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Description
本発明は、電力変換装置に関するものである。 The present invention relates to a power conversion device.
電力変換装置は、複数のスイッチング素子を備えており、スイッチング素子のスイッチング動作により、直流電力を交流電力に変換し、また、交流電流を直流電力に変換することができる。スイッチング素子は、一定の周波数で変化する搬送波を使用したパルス幅変調方式(以下PWM方式と記す)に基づいて制御されているものが一般的である。 The power conversion device includes a plurality of switching elements, and can convert DC power into AC power and can convert AC current into DC power by a switching operation of the switching elements. The switching element is generally controlled based on a pulse width modulation method (hereinafter referred to as a PWM method) using a carrier wave that changes at a constant frequency.
電気自動車やハイブリッド自動車などの電動車両においては、直流電源からの直流電圧を交流電圧に変換して車両駆動用のモータジェネレータを制御したり、モータジェネレータに誘起された交流電力を直流電力に変換したりすることを目的に電力変換装置が用いられる。このような電力変換装置の直流側には直流電源(例えばバッテリ)と並列に平滑コンデンサが設けられる。この平滑コンデンサは、バッテリとインバータの間の電力授受の際に生ずる急峻な電流変化によって電力変換装置が不安定動作となることを防止する。 In an electric vehicle such as an electric vehicle or a hybrid vehicle, a DC voltage from a DC power source is converted into an AC voltage to control a motor generator for driving the vehicle, or AC power induced in the motor generator is converted into DC power. A power conversion device is used for the purpose. A smoothing capacitor is provided in parallel with a DC power source (for example, a battery) on the DC side of such a power converter. This smoothing capacitor prevents the power converter from becoming unstable due to a steep current change that occurs during power transfer between the battery and the inverter.
一般的に、電動車両では運転停止を指令するイグニッションスイッチのオフ時に、メインリレーがオフされる。この際、安全の観点から、平滑コンデンサに蓄積された電荷は除去しておくことが好ましい。平滑コンデンサの残存電荷を放電する方法としては、例えば平滑コンデンサと並列に放電抵抗を接続する方法がある。 Generally, in an electric vehicle, the main relay is turned off when an ignition switch that commands operation stop is turned off. At this time, from the viewpoint of safety, it is preferable to remove the electric charge accumulated in the smoothing capacitor. As a method of discharging the remaining charge of the smoothing capacitor, for example, there is a method of connecting a discharge resistor in parallel with the smoothing capacitor.
しかし、この方法では放電抵抗によって車両運転中も放電経路が常時形成されるため、効率面から放電抵抗値を高くする必要がある。このため、車両停止時に平滑コンデンサを高速に放電することが困難である。また、放電抵抗値を低く抑えつつ車両走行時には放電されないように、放電抵抗に直列にスイッチを設ける放電回路装置を追加する方法もあるが、スイッチおよびスイッチの制御回路を追加するためコストが上がってしまう。 However, in this method, a discharge path is always formed even during vehicle operation due to the discharge resistance. Therefore, it is necessary to increase the discharge resistance value in terms of efficiency. For this reason, it is difficult to discharge the smoothing capacitor at high speed when the vehicle is stopped. There is also a method of adding a discharge circuit device in which a switch is provided in series with the discharge resistance so that the discharge resistance value is kept low while the vehicle is running, but the cost increases due to the addition of the switch and the switch control circuit. End up.
そこで、放電回路装置を追加することなく、電力変換装置の制御によって、平滑コンデンサの残存電荷を速やかに放電させる方法が提案されている(例えば特許文献1)。 In view of this, there has been proposed a method of quickly discharging the remaining charge of the smoothing capacitor by controlling the power converter without adding a discharge circuit device (for example, Patent Document 1).
特許文献1にはモータジェネレータのイナーシャを考慮した回転に寄与しない短い周期で正負の高周波電流を通電するように電力変換装置を制御することが開示されている。この制御によれば、モータジェネレータが実質的には回転トルクを発生しない状態で、平滑コンデンサの残存電荷を放電することができる。高周波電流は、主にモータジェネレータの固定子巻線等を流れる際の通電損失となる他、モータジェネレータの磁気的損失(渦電流損、ヒステリシス損など)も同時に生じると考えられ、それらの各種損失により熱エネルギーに変換される。 Patent Document 1 discloses that the power converter is controlled so that positive and negative high-frequency currents are supplied in a short cycle that does not contribute to rotation considering the inertia of the motor generator. According to this control, the remaining charge of the smoothing capacitor can be discharged in a state where the motor generator does not substantially generate rotational torque. The high-frequency current mainly becomes a conduction loss when flowing through the stator winding of the motor generator, etc., and it is thought that the magnetic loss (eddy current loss, hysteresis loss, etc.) of the motor generator also occurs at the same time. Is converted into thermal energy.
しかし、このような従来の放電制御方法においては、モータジェネレータが停止しているときには回転トルクが実質的に発生することはないが、回転しているときには回転トルクが発生する(すなわち車両が加減速される)可能性があった。 However, in such a conventional discharge control method, rotational torque is not substantially generated when the motor generator is stopped, but rotational torque is generated when the motor generator is rotating (that is, the vehicle is accelerated / decelerated). There was a possibility.
そこで本発明は、平滑コンデンサを放電させるときに回転トルクを発生させない電力変換装置を提供することを目的とする。 Then, an object of this invention is to provide the power converter device which does not generate | occur | produce a rotational torque, when discharging a smoothing capacitor.
上記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、上アーム用のスイッチング素子と下アーム用のスイッチング素子とを直列に接続した直列回路を複数個有し、直流電力を受けて交流電力を発生するパワースイッチング回路を備え、メインリレーのカットによりバッテリからインバータへの電源供給が遮断された状態であって電動機の回転速度が所定値以下の場合に、少なくとも1つの相の制御パルスの周期をキャリア周期の2倍相当に変化させることで、前記キャリア周期の2倍に相当する周期の交番電流が電動機に通電され、前記交番電流によって平滑コンデンサの蓄積電荷を放電させる機能を有する電力変換装置を構成する。
In order to solve the above problems, for example, the configuration described in the claims is adopted. The present application includes a plurality of means for solving the above-described problems. For example, the present application includes a plurality of series circuits in which a switching element for an upper arm and a switching element for a lower arm are connected in series. a power switching circuit for generating an AC power by receiving power by cutting the main relay if the rotational speed of a state in which the power supply from the battery to the inverter is shut off motor is equal to or less than a predetermined value, at least one in Rukoto changing the cycle of the control pulses of the phase twice equivalent carrier cycle, the alternating current having a period corresponding to twice the carrier period is supplied to the electric motor, discharging the accumulated charge in the smoothing capacitor by the alternating current A power conversion device having a function to be configured is configured.
本発明によれば、平滑コンデンサを放電させるときに回転トルクを発生させない電力変換装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the power converter device which does not generate | occur | produce a rotational torque when discharging a smoothing capacitor can be provided.
本発明の実施例について、図面を用いて説明する。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
なお、電力変換装置から出力される交流電力は回転電機などで構成されるインダクタンス回路に供給され、インダクタンスの作用に基づいて交流電流が流れる。以下の実施例ではインダクタンス回路として電動機や発電機の作用を為す回転電機を例に挙げ説明する。
回転電機を駆動する交流電力を発生するために本発明を使用することは、効果の点から最適であるが、回転電機以外のインダクタンス回路に交流電力を供給する電力変換装置としても使用できる。
〔実施例1〕
本発明の実施例に係る電力変換装置は、ハイブリッド用の自動車(以下HEVと記す)や純粋な電気自動車(以下EVと記す)の回転電機を駆動する為の交流電力を発生する電力変換装置に適用した例である。HEV用の電力変換装置もEV用の電力変換装置も基本的な構成や制御において共通するところが多く、代表例として、本発明の実施例に係る電力変換装置をハイブリッド自動車に適用した場合の制御構成と電力変換装置の回路構成について、図1と図2を用いて説明する。
Note that the AC power output from the power converter is supplied to an inductance circuit composed of a rotating electrical machine or the like, and an AC current flows based on the action of the inductance. In the following embodiments, a rotating electrical machine that acts as an electric motor or a generator as an inductance circuit will be described as an example.
The use of the present invention to generate AC power for driving the rotating electrical machine is optimal from the viewpoint of effect, but it can also be used as a power conversion device that supplies AC power to an inductance circuit other than the rotating electrical machine.
[Example 1]
A power conversion device according to an embodiment of the present invention is a power conversion device that generates AC power for driving a rotating electrical machine of a hybrid vehicle (hereinafter referred to as HEV) or a pure electric vehicle (hereinafter referred to as EV). This is an applied example. The power converter for HEV and the power converter for EV are common in basic configuration and control, and as a representative example, a control configuration when the power converter according to the embodiment of the present invention is applied to a hybrid vehicle. The circuit configuration of the power converter will be described with reference to FIGS.
図1は、ハイブリッド自動車(以下「HEV」と記述する)の制御ブロックを示す図である。エンジンEGNおよびモータジェネレータMG1は車両の走行用トルクを発生する。また、モータジェネレータMG1は回転トルクを発生するだけでなく、モータジェネレータMG1に外部から加えられる機械エネルギーを電力に変換する機能を有する。 FIG. 1 is a diagram showing a control block of a hybrid vehicle (hereinafter referred to as “HEV”). Engine EGN and motor generator MG1 generate vehicle running torque. Motor generator MG1 not only generates rotational torque but also has a function of converting mechanical energy applied from the outside to motor generator MG1 into electric power.
モータジェネレータMG1は、同期機でも誘導機でもよく、上述のごとく、運転方法により電動機としても発電機としても動作する。モータジェネレータMG1を自動車に搭載する場合には、小型で高出力を得ることが望ましく、ネオジムなどの磁石を使用した永久磁石型の同期電動機が適している。永久磁石型の同期電動機は誘導電動機に比べて回転子の発熱が少なく、この観点でも自動車用として優れている。 Motor generator MG1 may be a synchronous machine or an induction machine, and operates as an electric motor or a generator depending on the operation method as described above. When motor generator MG1 is mounted on an automobile, it is desirable to obtain a small size and high output, and a permanent magnet type synchronous motor using a magnet such as neodymium is suitable. The permanent magnet type synchronous motor generates less heat from the rotor than the induction motor, and is excellent for automobiles from this viewpoint.
エンジンEGNの出力側の出力トルクは動力分配機構TSMを介してモータジェネレータMG1に伝達され、動力分配機構TSMからの回転トルクあるいはモータジェネレータMG1が発生する回転トルクは、トランスミッションTMおよびディファレンシャルギアDEFを介して車輪に伝達される。一方、回生制動の運転時には、車輪から回転トルクがモータジェネレータMG1に伝達され、供給されてきた回転トルクに基づいて交流電力を発生する。発生した交流電力は後述するように電力変換装置200により直流電力に変換され、高電圧用のバッテリ136を充電し、充電された電力は再び走行エネルギーとして使用される。 The output torque on the output side of the engine EGN is transmitted to the motor generator MG1 via the power distribution mechanism TSM, and the rotation torque from the power distribution mechanism TSM or the rotation torque generated by the motor generator MG1 is transmitted via the transmission TM and the differential gear DEF. Transmitted to the wheels. On the other hand, during regenerative braking operation, rotational torque is transmitted from the wheels to motor generator MG1, and AC power is generated based on the supplied rotational torque. The generated AC power is converted to DC power by the power conversion device 200 as described later, and the high-voltage battery 136 is charged, and the charged power is used again as travel energy.
次に電力変換装置200について説明する。インバータ回路140は、バッテリ136と直流コネクタ138を介して電気的に接続されており、バッテリ136とインバータ回路140との相互において電力の授受が行われる。モータジェネレータMG1を電動機として動作させる場合には、インバータ回路140は直流コネクタ138を介してバッテリ136から供給された直流電力に基づき交流電力を発生し、交流コネクタ188を介してモータジェネレータMG1に供給する。モータジェネレータMG1とインバータ回路140からなる構成は第1電動発電ユニットとして動作する。 Next, the power conversion device 200 will be described. The inverter circuit 140 is electrically connected to the battery 136 via the DC connector 138, and power is exchanged between the battery 136 and the inverter circuit 140. When motor generator MG1 is operated as an electric motor, inverter circuit 140 generates AC power based on DC power supplied from battery 136 via DC connector 138, and supplies it to motor generator MG1 via AC connector 188. . The configuration comprising motor generator MG1 and inverter circuit 140 operates as a first motor generator unit.
なお、本実施例では、バッテリ136の電力によって第1電動発電ユニットを電動ユニットとして作動させることにより、モータジェネレータMG1の動力のみによって車両の駆動ができる。さらに、本実施例では、第1電動発電ユニットを発電ユニットとしてエンジン120の動力或いは車輪からの動力によって作動させて発電させることにより、バッテリ136の充電ができる。 In the present embodiment, the first motor generator unit is operated as an electric unit by the electric power of the battery 136, so that the vehicle can be driven only by the power of the motor generator MG1. Furthermore, in the present embodiment, the battery 136 can be charged by operating the first motor generator unit as a power generation unit by the power of the engine 120 or the power from the wheels to generate power.
また、図1では省略したが、バッテリ136はさらに補機用の電動機を駆動するための電源としても使用される。補機用の電動機としては例えば、エアコンディショナーのコンプレッサを駆動する電動機、あるいは制御用の油圧ポンプを駆動する電動機である。バッテリ136から直流電力が補機用パワーモジュールに供給され、補機用パワーモジュールは交流電力を発生して補機用の電動機に供給する。補機用パワーモジュールはインバータ回路140と基本的には同様の回路構成および機能を持ち、補機用の電動機に供給する交流の位相や周波数、電力を制御する。 Although omitted in FIG. 1, the battery 136 is also used as a power source for driving an auxiliary electric motor. The auxiliary motor is, for example, an electric motor that drives a compressor of an air conditioner or an electric motor that drives a control hydraulic pump. DC power is supplied from the battery 136 to the auxiliary power module, and the auxiliary power module generates AC power and supplies it to the auxiliary electric motor. The auxiliary power module has basically the same circuit configuration and function as the inverter circuit 140, and controls the phase, frequency, and power of alternating current supplied to the auxiliary electric motor.
なお、電力変換装置200は、インバータ回路140に供給される直流電力を平滑化するためのコンデンサモジュール500を備えている。 The power conversion device 200 includes a capacitor module 500 for smoothing the DC power supplied to the inverter circuit 140.
電力変換装置200は、上位の制御装置から指令を受けたりあるいは上位の制御装置に状態を表すデータを送信したりするための通信用のコネクタ21を備えている。電力変換装置200は、コネクタ21から入力される指令に基づいて制御回路172でモータジェネレータMG1の制御量を演算し、さらに電動機として運転するか発電機として運転するかを演算し、演算結果に基づいて制御パルスを発生し、その制御パルスをドライバ回路174へ供給する。ドライバ回路174は、供給された制御パルスに基づいて、インバータ回路140を制御するための駆動パルスを発生する。 The power conversion device 200 includes a communication connector 21 for receiving a command from a host control device or transmitting data representing a state to the host control device. Power conversion device 200 calculates a control amount of motor generator MG1 by control circuit 172 based on a command input from connector 21, further calculates whether to operate as an electric motor or a generator, and based on the calculation result. The control pulse is generated, and the control pulse is supplied to the driver circuit 174. The driver circuit 174 generates a driving pulse for controlling the inverter circuit 140 based on the supplied control pulse.
次に、図2を用いてインバータ回路140の電気回路の構成を説明する。なお、以下でスイッチング素子として絶縁ゲート型バイポーラトランジスタを使用しており、以下略してIGBTと記す。上アームとして動作するIGBT328及びダイオード156と、下アームとして動作するIGBT330及びダイオード166とで、上下アームの直列回路150が構成される。インバータ回路140は、この直列回路150を、出力しようとする交流電力のU相、V相、W相の3相に対応して備えている。 Next, the configuration of the electric circuit of the inverter circuit 140 will be described with reference to FIG. In the following description, an insulated gate bipolar transistor is used as a switching element, and hereinafter abbreviated as IGBT. The IGBT 328 and the diode 156 that operate as the upper arm, and the IGBT 330 and the diode 166 that operate as the lower arm constitute the series circuit 150 of the upper and lower arms. The inverter circuit 140 includes the series circuit 150 corresponding to three phases of the U phase, the V phase, and the W phase of the AC power to be output.
これらの3相は、この実施例ではモータジェネレータMG1の電機子巻線の3相の各相巻線に対応している。3相のそれぞれの上下アームの直列回路150は、直列回路の中点部分である接続点169(中間電極)から交流電流を出力する。この接続点169は、交流端子159と交流コネクタ188との間を接続する後述する交流バスバー802を通して、モータジェネレータMG1へ接続される。 These three phases correspond to the three phase windings of the armature winding of the motor generator MG1 in this embodiment. The series circuit 150 of the upper and lower arms of each of the three phases outputs an alternating current from a connection point 169 (intermediate electrode) that is a midpoint portion of the series circuit. The connection point 169 is connected to the motor generator MG1 through an AC bus bar 802 (described later) that connects the AC terminal 159 and the AC connector 188.
上アームのIGBT328のコレクタ電極153は、正極端子157を介してコンデンサモジュール500の正極側のコンデンサ端子506に電気的に接続されている。また、下アームのIGBT330のエミッタ電極は、負極端子158を介してコンデンサモジュール500の負極側のコンデンサ端子504に電気的に接続されている。 The collector electrode 153 of the IGBT 328 of the upper arm is electrically connected to the capacitor terminal 506 on the positive electrode side of the capacitor module 500 via the positive electrode terminal 157. The emitter electrode of the IGBT 330 of the lower arm is electrically connected to the capacitor terminal 504 on the negative electrode side of the capacitor module 500 via the negative electrode terminal 158.
上述のように、制御回路172は上位の制御装置からコネクタ21を介して制御指令を受け、これに基づいてインバータ回路140を構成する各相の直列回路150の上アームあるいは下アームを構成するIGBT328やIGBT330を制御するための制御信号である制御パルスを発生し、ドライバ回路174に供給する。 As described above, the control circuit 172 receives a control command from the host control device via the connector 21, and based on this, the IGBT 328 that configures the upper arm or the lower arm of each phase series circuit 150 that constitutes the inverter circuit 140. And a control pulse that is a control signal for controlling the IGBT 330 is generated and supplied to the driver circuit 174.
ドライバ回路174は、上記制御パルスに基づき、各相の直列回路150の上アームあるいは下アームを構成するIGBT328やIGBT330を制御するための駆動パルスを各相のIGBT328やIGBT330に供給する。IGBT328やIGBT330は、ドライバ回路174からの駆動パルスに基づき、導通あるいは遮断動作を行い、バッテリ136から供給された直流電力を3相交流電力に変換し、この変換された電力はモータジェネレータMG1に供給される。 Based on the control pulse, the driver circuit 174 supplies a drive pulse for controlling the IGBT 328 and IGBT 330 constituting the upper arm or the lower arm of each phase series circuit 150 to the IGBT 328 and IGBT 330 of each phase. IGBT 328 and IGBT 330 perform conduction or cutoff operation based on the drive pulse from driver circuit 174, convert DC power supplied from battery 136 into three-phase AC power, and supply the converted power to motor generator MG1. Is done.
IGBT328は、コレクタ電極153と、信号用エミッタ電極155と、ゲート電極154を備えている。また、IGBT330は、コレクタ電極163と、信号用のエミッタ電極165と、ゲート電極164を備えている。ダイオード156が、コレクタ電極153とエミッタ電極155との間に電気的に接続されている。また、ダイオード166が、コレクタ電極163とエミッタ電極165との間に電気的に接続されている。 The IGBT 328 includes a collector electrode 153, a signal emitter electrode 155, and a gate electrode 154. The IGBT 330 includes a collector electrode 163, a signal emitter electrode 165, and a gate electrode 164. A diode 156 is electrically connected between the collector electrode 153 and the emitter electrode 155. A diode 166 is electrically connected between the collector electrode 163 and the emitter electrode 165.
スイッチング用パワー半導体素子としては金属酸化物半導体型電界効果トランジスタ(以下略してMOSFETと記す)を用いてもよい、この場合はダイオード156やダイオード166は不要となる。スイッチング用パワー半導体素子としては、IGBTは直流電圧が比較的高い場合に適していて、MOSFETは直流電圧が比較的低い場合に適している。 As the switching power semiconductor element, a metal oxide semiconductor field effect transistor (hereinafter abbreviated as MOSFET) may be used. In this case, the diode 156 and the diode 166 are unnecessary. As a power semiconductor element for switching, IGBT is suitable when the DC voltage is relatively high, and MOSFET is suitable when the DC voltage is relatively low.
コンデンサモジュール500は、正極側のコンデンサ端子506と負極側のコンデンサ端子504と正極側の電源端子509と負極側の電源端子508とを備えている。バッテリ136からの高電圧の直流電力は、直流コネクタ138を介して、正極側の電源端子509や負極側の電源端子508に供給され、コンデンサモジュール500の正極側のコンデンサ端子506および負極側のコンデンサ端子504から、インバータ回路140へ供給される。 The capacitor module 500 includes a capacitor terminal 506 on the positive electrode side, a capacitor terminal 504 on the negative electrode side, a power supply terminal 509 on the positive electrode side, and a power supply terminal 508 on the negative electrode side. The high-voltage DC power from the battery 136 is supplied to the positive-side power terminal 509 and the negative-side power terminal 508 via the DC connector 138, and the positive-side capacitor terminal 506 and the negative-side capacitor of the capacitor module 500. The voltage is supplied from the terminal 504 to the inverter circuit 140.
一方、交流電力からインバータ回路140によって変換された直流電力は、正極側のコンデンサ端子506や負極側のコンデンサ端子504からコンデンサモジュール500に供給され、正極側の電源端子509や負極側の電源端子508から直流コネクタ138を介してバッテリ136に供給され、バッテリ136に蓄積される。 On the other hand, the DC power converted from the AC power by the inverter circuit 140 is supplied to the capacitor module 500 from the positive capacitor terminal 506 and the negative capacitor terminal 504, and is connected to the positive power terminal 509 and the negative power terminal 508. Is supplied to the battery 136 via the DC connector 138 and accumulated in the battery 136.
制御回路172は、IGBT328及びIGBT330のスイッチングタイミングを演算処理するためのマイクロコンピュータ(以下、「マイコン」と記述する)を備えている。マイコンへの入力情報としては、モータジェネレータMG1に対して要求される目標トルク値、直列回路150からモータジェネレータMG1に供給される電流値、及びモータジェネレータMG1の回転子の磁極位置がある。 The control circuit 172 includes a microcomputer (hereinafter referred to as “microcomputer”) for calculating the switching timing of the IGBT 328 and the IGBT 330. The input information to the microcomputer includes a target torque value required for the motor generator MG1, a current value supplied from the series circuit 150 to the motor generator MG1, and a magnetic pole position of the rotor of the motor generator MG1.
目標トルク値は、不図示の上位の制御装置から出力された指令信号に基づくものである。電流値は、電流センサ180による検出信号に基づいて検出されたものである。磁極位置は、モータジェネレータMG1に設けられたレゾルバなどの回転磁極センサ(不図示)から出力された検出信号に基づいて検出されたものである。本実施例では、電流センサ180は3相の電流値を検出する場合を例に挙げているが、2相分の電流値を検出するようにし、演算により3相分の電流を求めても良い。 The target torque value is based on a command signal output from a host controller (not shown). The current value is detected based on a detection signal from the current sensor 180. The magnetic pole position is detected based on a detection signal output from a rotating magnetic pole sensor (not shown) such as a resolver provided in the motor generator MG1. In this embodiment, the current sensor 180 detects the current value of three phases, but the current value for two phases may be detected and the current for three phases may be obtained by calculation. .
制御回路172内のマイコンは、入力された目標トルク値に基づいてモータジェネレータ192のd,q軸の電流指令値を演算し、この演算されたd,q軸の電流指令値と、検出されたd,q軸の電流値との差分に基づいてd,q軸の電圧指令値を演算し、このd,q軸の電圧指令値からパルス状の駆動信号を生成する。制御回路172は後述する本発明の実施例に係る方式の駆動信号を発生する機能を有する。 The microcomputer in the control circuit 172 calculates the d and q axis current command values of the motor generator 192 based on the input target torque value, and detects the calculated d and q axis current command values. Based on the difference between the d and q axis current values, the d and q axis voltage command values are calculated, and a pulsed drive signal is generated from the d and q axis voltage command values. The control circuit 172 has a function of generating a drive signal of a method according to an embodiment of the present invention described later.
ここで、d軸とは回転子の磁石による主磁束の方向となる軸であり、q軸はd軸に対して電気的に直交する軸である。 Here, the d-axis is an axis that is the direction of the main magnetic flux by the rotor magnet, and the q-axis is an axis that is electrically orthogonal to the d-axis.
本方式は、出力しようとする交流波形のリプルと電動機の磁極位置信号に基づいて、スイッチング素子であるIGBT328,330のスイッチング動作を制御する変調方式である。 This method is a modulation method for controlling the switching operation of the IGBTs 328 and 330 that are switching elements based on the ripple of the AC waveform to be output and the magnetic pole position signal of the motor.
ドライバ回路174は、下アームを駆動する場合、パルス状の変調波の信号を増幅し、これをドライブ信号として、対応する下アームのIGBT330のゲート電極に出力する。また、上アームを駆動する場合、パルス状の変調波の信号の基準電位のレベルを上アームの基準電位のレベルにシフトしてからパルス状の変調波の信号を増幅し、これをドライブ信号として、対応する上アームのIGBT328のゲート電極に出力する。これにより、各IGBT328,330は、入力されたドライブ信号に基づいてスイッチング動作する。こうして制御部174からの駆動信号(ドライブ信号)に応じて行われる各IGBT328,330のスイッチング動作により、インバータ回路140は、直流電源であるバッテリ136から供給される電圧を、電気角で2π/3rad毎にずらしたU相、V相、W相の各出力電圧に変換し、3相交流電動機であるモータジェネレータ192に供給する。なお、電気角とは、モータジェネレータ192の回転状態、具体的には回転子の位置に対応するものであって、0から2πの間で周期的に変化する。この電気角をパラメータとして用いることで、モータジェネレータ192の回転状態に応じて、各IGBT328,330のスイッチング状態、すなわちU相、V相、W相の各出力電圧を決定することができる。 When driving the lower arm, the driver circuit 174 amplifies a pulse-like modulated wave signal and outputs it as a drive signal to the gate electrode of the corresponding IGBT 330 of the lower arm. When driving the upper arm, the reference potential level of the pulsed modulated wave signal is shifted to the reference potential level of the upper arm, and then the pulsed modulated wave signal is amplified and used as a drive signal. , Output to the gate electrode of the IGBT 328 of the corresponding upper arm. As a result, each IGBT 328, 330 performs a switching operation based on the input drive signal. In this way, by the switching operation of the IGBTs 328 and 330 performed in accordance with the drive signal (drive signal) from the control unit 174, the inverter circuit 140 converts the voltage supplied from the battery 136, which is a DC power supply, to 2π / 3 rad in electrical angle. The output voltage is converted into U-phase, V-phase, and W-phase output voltages that are shifted every time and supplied to a motor generator 192 that is a three-phase AC motor. The electrical angle corresponds to the rotation state of the motor generator 192, specifically the position of the rotor, and periodically changes between 0 and 2π. By using this electrical angle as a parameter, the switching states of the IGBTs 328 and 330, that is, the output voltages of the U phase, the V phase, and the W phase can be determined according to the rotation state of the motor generator 192.
また、制御回路172内のマイコンは、異常検知(過電流、過電圧、過温度など)を行い、直列回路150を保護している。このため、制御回路172にはセンシング情報が入力されている。例えば、各アームの信号用のエミッタ電極155及び信号用のエミッタ電極165からは各IGBT328とIGBT330のエミッタ電極に流れる電流の情報が、対応する駆動部(IC)に入力されている。これにより、各駆動部(IC)は過電流検知を行い、過電流が検知された場合には対応するIGBT328、IGBT330のスイッチング動作を停止させ、対応するIGBT328、IGBT330を過電流から保護する。 In addition, the microcomputer in the control circuit 172 detects abnormality (overcurrent, overvoltage, overtemperature, etc.) and protects the series circuit 150. For this reason, sensing information is input to the control circuit 172. For example, information on the current flowing through the emitter electrodes of the IGBTs 328 and IGBTs 330 is input to the corresponding drive units (ICs) from the signal emitter electrode 155 and the signal emitter electrode 165 of each arm. Thereby, each drive part (IC) detects overcurrent, and when overcurrent is detected, it stops the switching operation of corresponding IGBT328 and IGBT330, and protects corresponding IGBT328 and IGBT330 from overcurrent.
直列回路150に設けられた温度センサ(不図示)からは直列回路150の温度の情報がマイコンに入力されている。また、マイコンには直列回路150の直流正極側の電圧の情報が入力されている。マイコンは、それらの情報に基づいて過温度検知及び過電圧検知を行い、過温度或いは過電圧が検知された場合には全てのIGBT328、IGBT330のスイッチング動作を停止させる。 Information on the temperature of the series circuit 150 is input to the microcomputer from a temperature sensor (not shown) provided in the series circuit 150. In addition, voltage information on the DC positive side of the series circuit 150 is input to the microcomputer. The microcomputer performs overtemperature detection and overvoltage detection based on such information, and stops switching operations of all the IGBTs 328 and IGBTs 330 when an overtemperature or overvoltage is detected.
図3は本実施例の制御回路172によるモータ制御系である。制御回路172には、上位の制御装置より、目標トルク値としてのトルク指令T*が入力される。トルク指令・電流指令変換器210は、入力されたトルク指令T*と、回転磁極センサ193により検出された磁極位置信号θreに基づいて角速度演算器260により演算された電気角速度ωreとに基づいて、予め記憶されたトルク−回転速度マップのデータを用いて、d軸電流指令信号Id*およびq軸電流指令信号Iq*を求める。トルク指令・電流指令変換器210において求められたd軸電流指令信号Id*およびq軸電流指令信号Iq*は、電流制御器(ACR)220に出力される。 FIG. 3 shows a motor control system by the control circuit 172 of this embodiment. A torque command T * as a target torque value is inputted to the control circuit 172 from a host control device. The torque command / current command converter 210 is based on the input torque command T * and the electrical angular velocity ωre calculated by the angular velocity calculator 260 based on the magnetic pole position signal θre detected by the rotating magnetic pole sensor 193. The d-axis current command signal Id * and the q-axis current command signal Iq * are obtained using the torque-rotation speed map data stored in advance. The d-axis current command signal Id * and the q-axis current command signal Iq * obtained by the torque command / current command converter 210 are output to the current controller (ACR) 220.
電流制御器(ACR)220は、トルク指令・電流指令変換器210から出力されたd軸電流指令信号Id*およびq軸電流指令信号Iq*と、電流センサ180により検出されたモータジェネレータ192の相電流検出信号lu、lv、lwが制御回路172上の図示しない3相2相変換器において回転磁極センサからの磁極位置信号θreによりd、q軸上に変換されたId、Iq電流信号とに基づいて、モータジェネレータ192を流れる電流がd軸電流指令信号Id*およびq軸電流指令信号Iq*に追従するように、d軸電圧指令信号Vd*およびq軸電圧指令信号Vq*をそれぞれ演算する。電流制御器(ACR)220において求められたd軸電圧指令信号Vd*およびq軸電圧指令信号Vq*は、パルス変調器230へ出力される。 The current controller (ACR) 220 is a phase of the d-axis current command signal Id * and the q-axis current command signal Iq * output from the torque command / current command converter 210 and the phase of the motor generator 192 detected by the current sensor 180. The current detection signals lu, lv, and lw are based on the Id and Iq current signals converted on the d and q axes by the magnetic pole position signal θre from the rotating magnetic pole sensor in a three-phase two-phase converter (not shown) on the control circuit 172. Thus, the d-axis voltage command signal Vd * and the q-axis voltage command signal Vq * are respectively calculated so that the current flowing through the motor generator 192 follows the d-axis current command signal Id * and the q-axis current command signal Iq *. The d-axis voltage command signal Vd * and the q-axis voltage command signal Vq * obtained by the current controller (ACR) 220 are output to the pulse modulator 230.
パルス変調器230は、d軸電圧指令信号Vd*およびq軸電圧指令信号Vq*と回転磁極センサからの磁極位置信号θreによりU相、V相、W相の各上下アームにそれぞれ対応する6種類のパルス信号を生成する。そして、生成したパルス信号をドライバ回路174へ出力し、各スイッチング素子に駆動信号が出力される。 The pulse modulator 230 has six types corresponding to the U-phase, V-phase, and W-phase upper and lower arms, respectively, based on the d-axis voltage command signal Vd *, the q-axis voltage command signal Vq *, and the magnetic pole position signal θre from the rotating magnetic pole sensor. The pulse signal is generated. Then, the generated pulse signal is output to the driver circuit 174, and a drive signal is output to each switching element.
以上説明したようにして、制御回路172からドライバ回路174に対して、パルス信号が変調波として出力される。この変調波に応じて、ドライバ回路174よりインバータ回路140の各IGBT328、330へ駆動信号が出力される。 As described above, a pulse signal is output as a modulated wave from the control circuit 172 to the driver circuit 174. In response to this modulated wave, a drive signal is output from the driver circuit 174 to the IGBTs 328 and 330 of the inverter circuit 140.
図4にパルス変調器230の詳細を示す。2相3相変換器は、d軸電圧指令信号Vd*、q軸電圧指令信号Vq*、及び磁極位置信号θreに基づいてd軸電圧指令信号Vd*及びq軸電圧指令信号Vq*を各相の電圧指令値Vu*,Vv*,Vw*に変換し、パルス幅変換部へ送る。パルス幅変換部は、PWMパルス位相制御手段によって位相制御された各相の電圧指令値Vu*,Vv*,Vw*に基づいてパルス信号を生成する。 FIG. 4 shows details of the pulse modulator 230. The two-phase three-phase converter converts the d-axis voltage command signal Vd * and the q-axis voltage command signal Vq * to each phase based on the d-axis voltage command signal Vd *, the q-axis voltage command signal Vq *, and the magnetic pole position signal θre. Are converted to voltage command values Vu *, Vv *, Vw * and sent to the pulse width converter. The pulse width converter generates a pulse signal based on the voltage command values Vu *, Vv *, and Vw * of each phase that are phase-controlled by the PWM pulse phase control means.
図3に示したモータ制御系では、システム性能からの要求などに応じて、モータジェネレータ192に対する制御周期として、たとえば数百μs程度の制御周期が予め定められている。パルス変調器230は、この制御周期ごとに、スイッチング素子であるIGBT328、330の状態を繰り返し演算する。この演算結果に応じて、次の制御周期におけるパルス信号を生成し、ドライバ回路174へ出力する。 In the motor control system shown in FIG. 3, for example, a control cycle of about several hundred μs is determined in advance as a control cycle for the motor generator 192 in response to a request from the system performance. The pulse modulator 230 repeatedly calculates the states of the IGBTs 328 and 330 serving as switching elements for each control period. Depending on the calculation result, a pulse signal in the next control cycle is generated and output to the driver circuit 174.
図5、図6を用いて本実施例のPWMパルス位相制御を説明する。 The PWM pulse phase control of this embodiment will be described with reference to FIGS.
図5は通常のPWMパルス位相制御の例である。キャリアTcは三角波であり、各相のパルスVu,Vv,Vwは、キャリアの山Tc_peakを中心として左右対称となる。 FIG. 5 shows an example of normal PWM pulse phase control. The carrier Tc is a triangular wave, and the pulses Vu, Vv, Vw of each phase are symmetrical with respect to the carrier peak Tc_peak.
図6は本実施例のPWMパルス位相制御を示す図である。この図では、V相にパルスシフトを行った場合を示している。キャリア周期の2倍を1周期とし、パルス幅変調信号Vvのオン期間の中心とオフ期間の中心の位相間隔を不等間隔にする。これにより、正負の高周波電圧を作り出す。このとき、平均トルクはゼロとなる。 FIG. 6 is a diagram showing PWM pulse phase control of this embodiment. This figure shows a case where the pulse shift is performed on the V phase. Twice the carrier period is set to one period, and the phase interval between the center of the on period and the center of the off period of the pulse width modulation signal Vv is made unequal. Thereby, positive and negative high-frequency voltages are created. At this time, the average torque becomes zero.
すなわち、本実施例では3相をスイッチング制御し、平均トルクがゼロとなるように制御する。よって、回転電機の回転中に発生する誘起電圧を打ち消す電圧がインバータから発生するように制御するため、回転電機の平均電流は0となり、ブレーキトルクが発生しせず、回転中にトルクを出さずに制御することができる。 In other words, in this embodiment, the three phases are switched and controlled so that the average torque becomes zero. Therefore, since control is performed so that the voltage that cancels the induced voltage generated during rotation of the rotating electrical machine is generated from the inverter, the average current of the rotating electrical machine is 0, no brake torque is generated, and no torque is generated during rotation. Can be controlled.
このように、少なくとも1相のPWMパルス位相をPWM周期で変化させ、モータ電流を正負に通電することで、平滑コンデンサの電圧を放電させることができる。 In this way, the voltage of the smoothing capacitor can be discharged by changing at least one PWM pulse phase in a PWM cycle and energizing the motor current positively or negatively.
図7にパルスのオン、オフの更新のタイミングを示す。(a)は通常のPWM時のパルス波形、(b)はキャリアTcの谷で更新する場合、(c)はキャリアTcの山で更新する場合の例を示している。 FIG. 7 shows the update timing of ON / OFF of the pulse. (A) is a pulse waveform at the time of normal PWM, (b) is an example of updating at the valley of the carrier Tc, and (c) is an example of updating at the peak of the carrier Tc.
図8に入力波形とキャリアTcとの関係について示す。(a)は入力波形の最大値がキャリア最大値以上で入力波形の最小値がキャリア最小値以上の場合、(b)は入力波形の最大値がキャリア最大値以上で入力波形の最小値がキャリア最小値以下の場合、(c)は入力波形の最大値がキャリア最大値以下で入力波形の最小値がキャリア最小値以下の場合の例を示している。この3つの場合においては、(b)に示す入力波形の最大値がキャリア最大値以上で入力波形の最小値がキャリア最小値以下の場合に放電速度がもっとも速くなる。 FIG. 8 shows the relationship between the input waveform and the carrier Tc. (A) is when the maximum value of the input waveform is equal to or greater than the maximum value of the carrier and the minimum value of the input waveform is equal to or greater than the minimum value of the carrier. When the value is equal to or less than the minimum value, (c) shows an example in which the maximum value of the input waveform is equal to or less than the carrier maximum value and the minimum value of the input waveform is equal to or less than the carrier minimum value. In these three cases, the discharge rate is fastest when the maximum value of the input waveform shown in (b) is greater than or equal to the carrier maximum value and the minimum value of the input waveform is less than or equal to the carrier minimum value.
図9に本実施例によるパルスシフトを行った場合の実験結果を示す。図9の上側の図の四角で囲んだ領域を拡大したものが図9の下側の図である。図9の下側の図ではモータの線間電圧で発生させたパルスによって各相電流は脈動しており、これによってモータ損失が発生しコンデンサ電圧が低下している。同時に平均トルクはゼロとなるように制御されているので、放電期間中においてもモータは停止状態を維持している。 FIG. 9 shows the experimental results when the pulse shift according to the present embodiment is performed. An enlarged view of the area surrounded by the square in the upper diagram of FIG. 9 is the lower diagram of FIG. 9. In the lower diagram of FIG. 9, each phase current is pulsated by a pulse generated by the line voltage of the motor, which causes motor loss and decreases the capacitor voltage. At the same time, since the average torque is controlled to be zero, the motor remains stopped even during the discharging period.
図10に回転電機の回転中に本実施例によるパルスシフトを行った場合の実験結果を示す。図10の上側の図の四角で囲んだ領域を拡大したものが図10の下側の図である。この下側の図は、モータ1回転中に6回シフトする相が切り替わり、切り替わり付近で正負のパルスが出ている様を示している。インバータは誘起電圧成分を打ち消すように電圧パルスを発生させるとともに、コンデンサが放電されるようにパルスシフトされている。パルスシフトは平均トルクがゼロとなるように制御されているため、モータにはブレーキトルクが発生しない。 FIG. 10 shows the experimental results when the pulse shift according to the present embodiment is performed during the rotation of the rotating electrical machine. An enlarged view of the area enclosed by the square in the upper diagram of FIG. 10 is the lower diagram of FIG. This lower diagram shows that the phase shifted six times during one rotation of the motor is switched, and positive and negative pulses are generated in the vicinity of the switching. The inverter generates a voltage pulse so as to cancel the induced voltage component, and is pulse-shifted so that the capacitor is discharged. Since the pulse shift is controlled so that the average torque becomes zero, no brake torque is generated in the motor.
図11、図12にパルスシフトの詳細を示す。図11に示すように、U相、W相(PWMパルスVu,Vw)ではONパルスの中心とOFFパルスの中心との間隔が等間隔に制御される。一方、PWMパルスVvはパルスシフトが行われ、ONパルスの中心とOFFパルスの中心との間隔が不等間隔になる。この制御は電動機の回転速度が所定値以下のときに行われる。また、図11ではV相でパルスシフトを行っているが、少なくとも1つの相でパルスシフトを行えば本実施例の効果を得ることができる。 11 and 12 show details of the pulse shift. As shown in FIG. 11, in the U phase and the W phase (PWM pulses Vu, Vw), the interval between the center of the ON pulse and the center of the OFF pulse is controlled to be equal. On the other hand, the PWM pulse Vv is pulse-shifted, and the interval between the center of the ON pulse and the center of the OFF pulse becomes unequal. This control is performed when the rotational speed of the electric motor is not more than a predetermined value. In FIG. 11, the pulse shift is performed in the V phase, but the effect of this embodiment can be obtained by performing the pulse shift in at least one phase.
すなわち、少なくとも1つの相のパルスの周期をキャリア周期の2倍相当に変化させればよく、具体的には、一のキャリア周期ではキャリアの山から遠ざけるようにパルスの位相を変位させ、次のキャリア周期ではキャリアの山に集中させるようにパルス位相を変位させることにより、パルス周期をキャリア周期の2倍相当に変化させればよい。これにより、電動機電流を正負に通電し、平滑コンデンサの蓄積電荷を放電させることができる。
That is, it is only necessary to change the pulse period of at least one phase to be equivalent to twice the carrier period. Specifically, in one carrier period, the phase of the pulse is displaced so as to be away from the peak of the carrier. In the carrier period, the pulse period may be changed to be equivalent to twice the carrier period by displacing the pulse phase so as to be concentrated on the peak of the carrier. As a result, the motor current can be passed positively and negatively, and the accumulated charge in the smoothing capacitor can be discharged.
また、電動機の回転速度が所定値以下のとき、少なくとも1つの相のパルスの幅をキャリア周期毎に変化させても良い。具体的には、一のキャリア周期ではパルスの幅を増大させるようにパルスを変化させ、次のキャリア周期ではパルスの幅を減少させるようにパルスを変化させることにより、パルスの幅をキャリア周期毎に変化させることができる。 Further, when the rotation speed of the electric motor is equal to or less than a predetermined value, the pulse width of at least one phase may be changed for each carrier cycle. Specifically, by changing the pulse so as to increase the width of the pulse in one carrier period and changing the pulse so as to decrease the width of the pulse in the next carrier period, the width of the pulse is changed for each carrier period. Can be changed.
図12はパルスシフト時のU−V相間電圧を示しており、パルスシフトにより正負の線間電圧が発生していることが分かる。なお、線間電圧波形の1周期はキャリア周期の2倍である。 FIG. 12 shows the U-V phase voltage during the pulse shift, and it can be seen that positive and negative line voltages are generated by the pulse shift. One cycle of the line voltage waveform is twice the carrier cycle.
図13は通常のPWM制御時及び本実施例によるパルスシフト時の線間電圧を示す図である。(d)は通常のPWM制御時の線間電圧例であり、線間電圧波形の1周期はキャリア周期と等しく、線間電圧は1周期内において等間隔に変化する。(a)は図12に示した線間電圧の特例であり、周期後半の線間電圧が連続して発生している。また、線間電圧の波形は(b)のようであっても良い。この場合は、図12における負の線間電圧波形が正の線間電圧波形として現れている。(c)は(b)に示した線間電圧の特例であり、周期後半の線間電圧が連続して発生している。なお、(a)−(c)における線間電圧波形の1周期はキャリア周期の2倍である。
〔実施例2〕
以下、本発明の別の実施例を説明する。
FIG. 13 is a diagram showing the line voltage during normal PWM control and during pulse shift according to this embodiment. (D) is an example of a line voltage during normal PWM control. One cycle of the line voltage waveform is equal to the carrier cycle, and the line voltage changes at equal intervals within one cycle. (A) is a special case of the line voltage shown in FIG. 12, and the line voltage in the latter half of the cycle is continuously generated. Further, the waveform of the line voltage may be as shown in (b). In this case, the negative line voltage waveform in FIG. 12 appears as a positive line voltage waveform. (C) is a special case of the line voltage shown in (b), and the line voltage in the latter half of the cycle is continuously generated. One period of the line voltage waveform in (a)-(c) is twice the carrier period.
[Example 2]
Another embodiment of the present invention will be described below.
図14に示す本実施例のPWMパルス位相制御では、V相のパルス幅変調信号Vvをキャリアの山Tc_peakに対して右にシフトし、正負の高周波電圧を作り出す。このとき、平均トルクはゼロとなる。 In the PWM pulse phase control of the present embodiment shown in FIG. 14, the V-phase pulse width modulation signal Vv is shifted to the right with respect to the carrier peak Tc_peak, and positive and negative high-frequency voltages are generated. At this time, the average torque becomes zero.
すなわち、本実施例では3相をスイッチング制御し、平均トルクがゼロとなるように制御する。よって、回転電機の回転中に発生する誘起電圧を打ち消す電圧がインバータから発生するように制御するため、回転電機の平均電流は0となり、ブレーキトルクが発生しせず、回転中にトルクを出さずに制御することができる。 In other words, in this embodiment, the three phases are switched and controlled so that the average torque becomes zero. Therefore, since control is performed so that the voltage that cancels the induced voltage generated during rotation of the rotating electrical machine is generated from the inverter, the average current of the rotating electrical machine is 0, no brake torque is generated, and no torque is generated during rotation. Can be controlled.
このように、少なくとも1相のPWMパルス位相をPWM周期で変化させ、モータ電流を正負に通電することで、平滑コンデンサの電圧を放電させることができる。 In this way, the voltage of the smoothing capacitor can be discharged by changing at least one PWM pulse phase in a PWM cycle and energizing the motor current positively or negatively.
図15にパルスのオン、オフの更新のタイミングを示す。(a)は通常のPWM時のパルス波形、(b)はキャリアTcの山谷で更新する場合、(c)は(b)のオン、オフのタイミングを逆にした場合の例を示している。 FIG. 15 shows the update timing of the pulse on / off. (A) is a pulse waveform at the time of normal PWM, (b) is an example in the case of updating in the peaks and valleys of the carrier Tc, and (c) is an example in which the on / off timing of (b) is reversed.
図16に入力波形とキャリアTcとの関係について示す。(a)は入力波形の最大値がキャリア最大値以上で入力波形の最小値がキャリア最小値以上の場合、(b)は入力波形の最大値がキャリア最大値以上で入力波形の最小値がキャリア最小値以下の場合、(c)は入力波形の最大値がキャリア最大値以下で入力波形の最小値がキャリア最小値以下の場合の例を示している。この3つの場合においては、(b)に示す入力波形の最大値がキャリア最大値以上で入力波形の最小値がキャリア最小値以下の場合に放電速度がもっとも速くなる。 FIG. 16 shows the relationship between the input waveform and the carrier Tc. (A) is when the maximum value of the input waveform is equal to or greater than the maximum value of the carrier and the minimum value of the input waveform is equal to or greater than the minimum value of the carrier. When the value is equal to or less than the minimum value, (c) shows an example in which the maximum value of the input waveform is equal to or less than the carrier maximum value and the minimum value of the input waveform is equal to or less than the carrier minimum value. In these three cases, the discharge rate is fastest when the maximum value of the input waveform shown in (b) is greater than or equal to the carrier maximum value and the minimum value of the input waveform is less than or equal to the carrier minimum value.
図17、図18に本実施例のパルスシフトの詳細を示す。図17に示すように、U相、W相(PWMパルスVu,Vw)ではONパルスの中心とOFFパルスの中心の位置が一致するように制御される。一方、PWMパルスVvはパルスシフトが行われ、ONパルスの中心とOFFパルスの中心がU相、V相に対して不一致となるように制御される。この制御は電動機の回転速度が所定値以下のときに行われる。また、図12ではV相でパルスシフトを行っているが、少なくとも1つの相でパルスシフトを行えば本実施例の効果を得ることができる。 17 and 18 show details of the pulse shift of this embodiment. As shown in FIG. 17, in the U-phase and W-phase (PWM pulses Vu, Vw), control is performed so that the positions of the center of the ON pulse and the center of the OFF pulse coincide. On the other hand, the PWM pulse Vv is pulse-shifted and controlled so that the center of the ON pulse and the center of the OFF pulse do not coincide with the U phase and the V phase. This control is performed when the rotational speed of the electric motor is not more than a predetermined value. In FIG. 12, the pulse shift is performed in the V phase, but the effect of this embodiment can be obtained by performing the pulse shift in at least one phase.
すなわち、電動機の回転速度が所定値以下のとき、少なくとも1つの相の上アームのパルスのオン期間の中心とオフ期間の中心の位相間隔が不等間隔となるように制御すれば良い。これにより、電動機電流を正負に通電し、平滑コンデンサの蓄積電荷を放電させることができる。 That is, when the rotation speed of the electric motor is equal to or lower than a predetermined value, control may be performed so that the phase interval between the center of the on period and the center of the off period of the upper arm pulse of at least one phase is unequal. As a result, the motor current can be passed positively and negatively, and the accumulated charge in the smoothing capacitor can be discharged.
図12はパルスシフト時のU−V相間電圧を示しており、パルスシフトにより正負の線間電圧が発生していることが分かる。なお、線間電圧波形の1周期はキャリア周期の2倍である。 FIG. 12 shows the U-V phase voltage during the pulse shift, and it can be seen that positive and negative line voltages are generated by the pulse shift. One cycle of the line voltage waveform is twice the carrier cycle.
図19はパルスシフト時の線間電圧と正弦波PWM制御時の線間電圧の例である。(a),(b)はパルスシフト時の線間電圧の例、(c)は正弦波PWM制御時の線間電圧の例を示している。(a)−(c)において線間電圧の波形の1周期はキャリア周期に等しい。この例では、1周期内でパルスのオン、オフが2回行われ、2つのパルスが現れている。1周期内において、(a)では2つのパルスの極性は一致するが、パルス幅は不一致である。(b)では2つのパルスの極性は不一致であるが、パルス幅は一致する。(c)では2つのパルスの極性、パルス幅ともに一致する。このように、パルスシフトを行うことにより、パルス極性あるいはパルス幅を不等にすることができる。 FIG. 19 is an example of the line voltage during pulse shift and the line voltage during sine wave PWM control. (A), (b) has shown the example of the line voltage at the time of pulse shift, (c) has shown the example of the line voltage at the time of sine wave PWM control. In (a)-(c), one period of the waveform of the line voltage is equal to the carrier period. In this example, the pulse is turned on and off twice in one cycle, and two pulses appear. Within one period, in (a), the two pulses have the same polarity, but the pulse widths do not match. In (b), the polarities of the two pulses do not match, but the pulse widths match. In (c), the polarity and pulse width of the two pulses are identical. Thus, by performing the pulse shift, the pulse polarity or the pulse width can be made unequal.
以上説明した実施例および奏する作用効果はあくまで一例であり、本発明は上記の実施例の構成に何ら限定されるものではない。 The above-described embodiments and operational effects are merely examples, and the present invention is not limited to the configurations of the above-described embodiments.
136 バッテリ
138 直流コネクタ
140 インバータ回路
144 パワースイッチング回路
150 上下アームの直列回路
153,163 コレクタ電極
154,164 ゲート電極
155 エミッタ電極
156,166 ダイオ−ド
157 正極端子(P端子)
158 負極端子(N端子)
159 交流端子
164 ゲート電極
165 エミッタ電極
169 接続点
170 制御部
172 制御回路
174 ドライバ回路
180 電流センサ
186 交流電力線
188 交流コネクタ
192,194 モータジェネレータ
193 回転磁極センサ
200 電力変換装置
210 トルク指令・電流指令変換器
220 電流制御器(ACR)
230 パルス変調器
260 角速度演算器
328,330 IGBT
500 コンデンサモジュール
136 Battery 138 DC connector 140 Inverter circuit 144 Power switching circuit 150 Series circuit of upper and lower arms 153 and 163 Collector electrode 154 and 164 Gate electrode 155 Emitter electrode 156 and 166 Diode 157 Positive terminal (P terminal)
158 Negative terminal (N terminal)
159 AC terminal 164 Gate electrode 165 Emitter electrode 169 Connection point 170 Control unit 172 Control circuit 174 Driver circuit 180 Current sensor 186 AC power line 188 AC connector 192, 194 Motor generator 193 Rotating magnetic pole sensor 200 Power converter 210 Torque command / current command conversion 220 Current Controller (ACR)
230 Pulse modulator 260 Angular velocity calculator 328, 330 IGBT
500 Capacitor module
Claims (5)
メインリレーのカットによりバッテリからインバータへの電源供給が遮断された状態であって電動機の回転速度が所定値以下の場合に、少なくとも1つの相の制御パルスの周期をキャリア周期の2倍相当に変化させることで、前記キャリア周期の2倍に相当する周期の交番電流が電動機に通電され、前記交番電流によって平滑コンデンサの蓄積電荷を放電させる機能を有する電力変換装置。 It has a plurality of series circuits in which a switching element for the upper arm and a switching element for the lower arm are connected in series, and includes a power switching circuit that generates AC power by receiving DC power,
When the rotational speed of a state in which the power supply from the battery by cutting the main relay to the inverter is interrupted electric motor is below a predetermined value, changes the cycle of the control pulses of at least one phase twice equivalent carrier period in Rukoto is, the alternating current having a period corresponding to twice the carrier period is supplied to the electric motor, the power converter having a function of discharging charges accumulated in the smoothing capacitor by the alternating current.
一のキャリア周期ではキャリアの山から遠ざけるように前記制御パルスの位相を変位させ、次のキャリア周期ではキャリアの山に集中させるように前記制御パルスの位相を変位させることにより、前記制御パルスの周期を前記キャリア周期の2倍相当に変化させる電力変換装置。 The power conversion device according to claim 1,
In one carrier period displaces the control pulses of the phase so away from the mountain of the carrier, by the next carrier period to displace the control pulses of the phase so as to concentrate the mountain of the carrier, the period of the control pulse a power conversion device for varying the equivalent to twice the carrier period.
メインリレーのカットによりバッテリからインバータへの電源供給が遮断された状態であって電動機の回転速度が所定値以下の場合に、少なくとも1つの相の制御パルスの幅をキャリア周期毎に変化させることで、前記キャリア周期の2倍に相当する周期の交番電流が電動機に通電され、前記交番電流によって平滑コンデンサの蓄積電荷を放電させる機能を有する電力変換装置。 It has a plurality of series circuits in which a switching element for the upper arm and a switching element for the lower arm are connected in series, and includes a power switching circuit that generates AC power by receiving DC power,
When the rotational speed of a state in which the power supply from the battery by cutting the main relay to the inverter is interrupted electric motor is below a predetermined value, by changing the width of the control pulses of at least one phase for each carrier period Rukoto A power converter having a function of passing an alternating current having a period corresponding to twice the carrier period to the motor and discharging the accumulated charge of the smoothing capacitor by the alternating current .
一のキャリア周期ではパルスの幅を増大させるように前記制御パルスを変化させ、次のキャリア周期では前記制御パルスの幅を減少させるように前記制御パルスを変化させることにより、前記制御パルスの幅を前記キャリア周期毎に変化させる電力変換装置。 The power conversion device according to claim 3,
In one carrier period alters the control pulse to increase the width of the pulses, by the next carrier period changing the control pulse so as to reduce the width of the control pulses, the width of the control pulse power converter that changes for each of the carrier cycle.
電動機の回転速度が所定値以下のとき、少なくとも1つの相の上アームの制御パルスのオン期間の中心とオフ期間の中心の位相間隔が不等間隔となるようにパルスシフト制御を行うことで、キャリア周期の2倍に相当する周期の交番電流が電動機に通電され、前記交番電流によって、平滑コンデンサの蓄積電荷を放電させる機能を有する電力変換装置。 It has a plurality of series circuits in which a switching element for the upper arm and a switching element for the lower arm are connected in series, and includes a power switching circuit that generates AC power by receiving DC power,
When the rotational speed of the motor is below a predetermined value, by performing a pulse shift control in so that a phase interval unequal of centers of OFF period of the ON period of the control pulse of the upper arm of at least one phase A power conversion device having a function of passing an alternating current having a period corresponding to twice the carrier period to the motor and discharging the accumulated charge of the smoothing capacitor by the alternating current .
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