JP2004048923A - Inverter system for driving polyphase motor, and its control method - Google Patents

Inverter system for driving polyphase motor, and its control method Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To raise the switching efficiency in a high output region. <P>SOLUTION: The positive electrode of an auxiliary battery 18 is connected to the neutral point of a motor 14, and also auxiliary load 20 is connected to it. Then, the voltage in the power line to this auxiliary load 20 is detected with a voltmeter 22, and it is supplied to a control circuit 24 to control the neutral point voltage. Here, a motor 14 is provided with a resolver 26, and it detects a rotor's angle with high accuracy. Then, the control circuit 24 generates a voltage control signal of each phase current having the amplitude equal to the carrier amplitude at start, according to the output of the resolver 26, and compares it with carriers. There, a signal in the same frequency as the carrier frequency can be obtained as a gate signal to control an inverter 12, and in the switching of the inverter 12, it becomes possible to prevent a large neutral point current from being generated by reducing the period when all are on or off. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インバータにて駆動されまた発電を行う交流モータと、この交流モータの中性点に接続された電源と、を有する多相モータ駆動用インバータシステムに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、各種の機器の動力源として交流モータが広く利用されており、電気自動車や、ハイブリッド自動車などにおいても、通常はバッテリからの直流電力をインバータで所望の交流電力に変換してモータに供給するシステムが採用されている。このシステムによって、出力トルクの広範囲な制御が可能となり、また回生制動による電力をバッテリの充電に利用できるというメリットもある。
【0003】
ここで、大出力のモータの電源としては高電圧のものが効率がよく、電気自動車やハイブリッド自動車では、そのインバータの入力側に接続する主バッテリとして、数100Vという高電圧のものを利用している。一方、スター結線のモータコイルの中性点では、インバータ入力電圧の1/2の電圧が通常得られている。そこで、この中性点にバッテリを接続することで、システムから2種類の直流電圧を出力することができ、またモータコイルをチョッパ制御することなどによって2つのバッテリ間による電力の授受を制御することもできる。
【0004】
従って、ハイブリッド自動車などでは、モータを発電機としても利用することで、得られた発電電力を2つのバッテリの充電に利用して、2つの電源電圧を得るシステムが採用可能となる。特に、バッテリに代えてコンデンサを用いることもできる。このようなシステムは特開平11−178114号公報などに示されている。
【0005】
ここで、車両には、各種の電気機器が搭載されており、これらの補機バッテリとして通常12V(充電時14V)程度のものが搭載されている。上述のモータ中性点の電圧は、インバータ入力側の電圧の1/2程度であり、通常の電気自動車やハイブリッド自動車では、中性点電圧といえどもかなりの高電圧となり、補機バッテリをここに接続することは困難である。そこで、補機バッテリの充電には、別に設けたDCDCコンバータを利用している。
【0006】
一方、このようなシステムの実用的な応用例として、36V電源と12V電源を備える、いわゆる2電源システムも検討されている。この2電源システムにおいては、36V電源の充電時にはインバータ入力電圧を42V程度とし、12V電源を充電する場合には、中性点電圧を14V程度にすればよいため、モータコイルを利用して2つの電源間の電力の授受が行える。
【0007】
従って、この多相モータ駆動用インバータシステムによれば、高圧側バッテリと低圧側バッテリ間の電荷の移動をモータコイルを利用して行うことができ、DCDCコンバータが不要であるという利点が得られる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、上述の従来のシステムにおいては、通常位置センサにホールセンサを用いており、ロータの位置を60度毎にしか検出していない。そして、モータの始動時に、十分な始動トルクを得たい。このため、通常は始動時において、180度通電を行う。すなわち、図6に示すように、3相の矩形波の電圧指令(上図において、実線、破線、一点鎖線で示す)を用いて、矩形波のインバータのスイッチング制御信号(ゲート信号Su、Sv、Sw)を作成する。従って、モータ駆動電流は矩形波通電となる。3相のモータであれば、120度ずつずれた180度通電のゲート信号Su、Sv、Swが発生され、これによってモータが駆動される。そこで、2相共に、オンまたはオフという期間が電流周期の1/6の期間発生する。さらに、各相電流について、電流値が所定値になったときにその相についてオフする最大電流規制をかけると、3相ともにオンまたはオフの期間が発生することになる。
【0009】
そして、このように、インバータにおいて比較的長い期間、同じスイッチング状態が続き、かつ中性点電位と低電圧系目標電圧のずれ量が大きくなると、中性点電流が大きく変動し、低電圧系の電源ラインが大きく変動してしまうという問題があった。
【0010】
なお、特開200−324857号公報では、低電圧電源と中性点の間にリレーを配置し、始動時にリレーによって低電圧系電源ラインを中性点から切り離すことが示されている。この構成によれば、始動時における低電圧系電源ラインの電圧変動を抑制することができるが、別途リレーを設け、これをオンオフしなければならない。
【0011】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、始動時における中性点電流の大きな変動を効果的に抑制することができる多相モータ駆動用インバータシステムを提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】
本発明は、高電圧電源と、この高電圧電源が入力側に接続され、出力側に交流モータが接続されるインバータと、前記交流モータの中性点接続された低電圧電源と、を含み、インバータの駆動を制御することによって、交流モータの駆動および前記高電圧電源と低電圧電源との間における電力の移動を制御する多相モータ駆動用インバータシステムにおいて、前記インバータのスイッチングは、正弦波の電圧指令と、キャリアの比較からゲート信号を得て、このゲート信号に基づいてインバータのスイッチング素子のオンオフを制御することによって行い、前記正弦波の電圧指令をキャリア振幅から所定以内のものに限定することを特徴とする。
【0013】
このように、正弦波の電圧指令をキャリア振幅から所定以内のものに限定することによって、キャリア周波数と同一周波数のゲート信号が得られる。従って、長期間スイッチングパターンが同一となり、中性点電流として大きな電流が流れてしまうことを防止することができる。
【0014】
また、高電圧電源と、この高電圧電源が入力側に接続され、出力側に交流モータが接続されるインバータと、前記交流モータの中性点接続された低電圧電源と、を含み、インバータの駆動を制御することによって、交流モータの駆動および前記高電圧電源と低電圧電源との間における電力の移動を制御する多相モータ駆動用インバータシステムにおいて、前記交流モータの駆動制御には、少なくとも停止モードおよび発電モードがあり、これらモードの過渡状態においては中性点電圧指令にフィードフォワード要素を含めることを特徴とする。
【0015】
これによって、制御過渡期において、中性点電圧制御が遅れてしまうことを防止して、安定した制御を行うことができる。
【0016】
また、本発明は、上述のようなシステムの制御方法に関する。
【0017】
また、前記交流モータが車両用交流モータであることが好適である。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について、図面に基づいて説明する。
【0019】
図1は、実施形態に係る多相モータ駆動用インバータシステムの全体構成を示す図である。主電源である36V(充電時42V)バッテリ10には、インバータ12が接続されている。すなわち、インバータ12の正極母線、負極母線間にバッテリ10の出力である36Vが印加される。
【0020】
インバータ12は、例えば内部に正極母線、負極母線間に2つのスイッチング素子(トランジスタ)を配置したアームを3本並列して設け、各アームのトランジスタ間を3相のモータ出力端としている。
【0021】
そして、このインバータの3相モータ出力端には、3相の交流モータ14の3相モータコイル端が接続される。従って、インバータ12の1つの上側トランジスタを順次オンし、1つの上側トランジスタがオンしている間に他のアームのトランジスタを順次オンして、交流モータ14の各相コイルに120°位相の異なったモータ電流を供給する。
【0022】
また、交流モータ14の中性点には、リアクトル16を介し、補機バッテリ18の正極および各種の補機負荷20が接続されている。そして、リアクトル16より補機バッテリ18側の補機バッテリ18の電源ラインの電圧を検出する電圧計22が設けられており、この電圧計22の出力(バッテリ電圧:Vbs)は制御回路24に供給されている。
【0023】
そして、制御回路24は、通常は電圧計22の出力Vbsに基づいて、インバータ12をスイッチングを制御してモータ14への供給電流を制御することで、電圧Vbsが所望の値(例えば、14V)となるようにモータ14の発電を制御する。
【0024】
すなわち、インバータ12における上側トランジスタのオンデューティーと、下側トランジスタのオンデューティーの比を変更することで、中性点電圧を制御することができる。すなわち、両者のオン期間が同一であれば、中性点電圧はインバータ入力電圧(バッテリ10電圧)に等しくなる。一方、下側トランジスタのオン期間「1」に対し、上側電圧のオン期間が「2」であれば、中性点電圧は、バッテリ10電圧の1/3の電圧になる。
【0025】
例えば、バッテリ10電圧が36V(充電時42V)の場合に、補機バッテリ18電圧は12V(充電時14V)になる。そして、バッテリ10からの電力によって、交流モータ14を駆動して車両発進時などトルクアシストを行い、補機バッテリ18からの電力によって各種の補機負荷20を動作させる。
【0026】
また、本実施形態では、レゾルバ26を設け、モータ14の回転角を検出している。このレゾルバは、交流モータに似た構成を有し、一次コイルの回転角に応じて二次コイルに90度位相の異なる正弦波を発生する高精度角度センサである。このレゾルバ26の出力は、制御回路24に供給され、モータ14の各相電流制御に用いられるが、特に始動時においては、このレゾルバ26の出力に応じて、正弦波の各相電圧指令値を作成する。そして、この各相電圧指令値をキャリアの振幅を超えない範囲あるいは大きくは超えない所定範囲に設定する。
【0027】
例えば、図2に示すように、各相電圧指令値がキャリア振幅より若干小さい値に設定される。これによって、キャリア周波数と同一周波数のゲート信号が得られる。従って、長期間スイッチングパターンが同一となり、中性点電流として大きな電流が流れてしまうことを防止することができる。
【0028】
なお、中性点電位は、各相電圧指令値の平均値であり、平均値を目標中性点電圧に設定することで、中性点電圧を目標値に制御することができる。図2においては、便宜的に中性点電圧がインバータ入力電圧の1/2にある例を示したが、1/3の場合でも基本的に異なることはなく、キャリア周波数でオンオフするゲート信号が発生できるように、各相電圧指令の振幅を調整すればよい。
【0029】
図3には、制御回路24内のゲート信号作成のための回路が示されている。トルク指令Tmg*、各相電流Iu、Iv、Iw、レゾルバ位置信号θは電圧指令演算部30に供給される。この電圧指令演算部30は、図2における互いに120度位相がずれかつ振幅が三角波のキャリアの振幅と同等の各相電圧指令Vu、Vv、Vwを演算算出し、これを補正回路32に供給する。
【0030】
この補正回路32には、中性点電圧指令Vn*と、バッテリ10電圧Vbmが供給されている。中性点電圧指令Vn*は、補機バッテリ18の電源ライン電圧Vbsと、その目標電圧値Vbs*の差からフィードバック(F/B)部34が算出したものである。そして、補正回路32は供給されるVn*とVbmとから各相電圧指令Vu、Vv、Vwの平均値をVn*に合わせるとともに、Vbmがその目標値Vbm*に一致するように出力トルクTmg*を補正する。これによって、補正された各相電圧指令Vu’、Vv’、Vw’が補正回路32から出力され、キャリア比較回路36に供給される。
【0031】
キャリア比較回路36には、キャリアである三角波が供給されており、ここで各相電圧指令Vu’、Vv’、Vw’とキャリアが比較され、図2に示すゲート信号Su、Sv、Swが出力される。
【0032】
ここで、本実施形態では、電圧指令演算部30における演算によって、各相電圧指令の振幅が所定値以内に抑制されている。そこで、ゲート信号Su、Sv、Swがキャリア周波数でオンオフを繰り返す信号となり、これによって中性点電圧が大きく変動することを防止することができる。
【0033】
図4には、他の実施形態の構成が示されている。この実施形態では、中性点電流Inを計測する電流計28を有している。そして、制御回路24がこの中性電流Inを用いて、制御モードの切替時において、中性点電圧指令をフィードフォワード的に制御する。
【0034】
本システムにおいて、モータ14の制御モードとしては、停止モード、始動モード、発電モードなどがあり、停止モードから始動モードへの移行、発電モードから停止モードへの移行など制御モードの切り替わりによる制御の過渡状態においては、中性点電圧を目標電電圧に制御するフィードバック制御が追いつかず、過渡的に補機電源ライン目標電圧からずれ、同時に中性点電流も変動してしまう。
【0035】
図5には、この実施形態における制御回路24の構成が示されている。このように、本実施形態では、この構成では、Vn演算部38を有しており、ここでリアクトルによる電圧降下分を考慮して、補機電源ラインの目標電圧Vbs*、中性点電流Inより、Vn*=Vbs*+RI×Inにより中性点電圧指令Vn*を算出する。
【0036】
そして、このVn演算部38の出力であるVn*と、フィードバック(F/B)部34の出力であるVn*の両方を切替部40に入力し、ここで始動時はVn演算部38の出力を選択し、始動後はフィードバック(F/B)部36の出力を選択し、選択されたVn*を補正回路32に供給する。
【0037】
これによって、フィードバックされるのはInだけであり、Vbs*は常に正しい目標値を用いることができ、フィードフォワード要素の入ったフィードフォワード的な中性点電圧制御を行うことができる。これによって、中性点電圧が、Vbs*から大きく変動することを有効に防止することができ、制御過渡期において、安定した制御を行うことができる。
【0038】
このような制御は、停止モードから発電モードに移る始動時だけでなく、発電モードから停止モードに移る時にも有効である。
【0039】
また、この制御は、上述の各相電圧指令をキャリアの振幅に合わせて調整する制御と組み合わせて行うことが好適である。
【0040】
ここで、本実施形態の交流モータ14は、車両に搭載される車両用のものであることが好適である。補機負荷20は車両に搭載される各種の補機が挙げられる。また、車載される交流モータ14としては、特開2002−155773号公報に記載されたエコランシステム用のモータジェネレータなどが好適である。
【0041】
すなわち、このモータジェネレータは、(i)車両停止中にエンジンを停止するアイドルストップ制御を行った後の発進時におけるエンジンを自動始動しながらの車両走行、(ii)車両減速時に駆動系を介して車輪の回転が伝達されることにより行われる回生発電、(iii)車両停止によるエンジン停止時におけるエアコン用コンプレッサやパワーステアリングようポンプなどの駆動、(iv)エンジン駆動時における発電、(v)運転を停止したエンジンの回転制御を行いエンジン停止時の振動発生を抑制する制御、(vi)減速時にエンジンへの燃料供給をカットし、その後燃料供給を開始した際にエンジン回転数を回復させるエンジンストール防止、などに利用される。
【0042】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、正弦波の電圧指令をキャリア振幅から所定以内のものに限定することによって、キャリア周波数と同一周波数のゲート信号が得られる。従って、長期間スイッチングパターンが同一となり、中性点電流として大きな電流が流れてしまうことを防止することができる。
【0043】
また、本発明によれば、モードの過渡状態においては中性点電圧指令にフィードフォワード要素を含めることで、中性点電圧制御が遅れてしまうことを防止して、安定した制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施形態に係るシステムの構成を示す図である。
【図2】同実施形態のキャリア比較の動作を示す図である。
【図3】同実施形態の制御回路の構成を示す図である。
【図4】他の実施形態に係るシステムの構成を示す図である。
【図5】同実施形態の制御回路の構成を示す図である。
【図6】従来例のキャリア比較の動作を示す図である。
【符号の説明】
10 主バッテリ、12 インバータ、14 交流モータ、16 リアクトル、18 補機バッテリ、20 補機負荷、22 電圧計、24 制御回路、26レゾルバ、28 電流計、30電圧指令演算部、32 補正回路、34 切替部、36 キャリア比較回路。
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an inverter system for driving a multi-phase motor including an AC motor driven by an inverter and generating power, and a power supply connected to a neutral point of the AC motor.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, AC motors have been widely used as a power source for various devices. Even in electric vehicles and hybrid vehicles, normally, DC power from a battery is converted into desired AC power by an inverter and supplied to the motor. System is adopted. This system has the advantage that the output torque can be controlled over a wide range and the electric power by regenerative braking can be used for charging the battery.
[0003]
Here, a high-voltage motor is highly efficient as a power source for a high-output motor. For an electric vehicle or a hybrid vehicle, a high-voltage battery of several hundred volts is used as a main battery connected to the input side of the inverter. I have. On the other hand, at the neutral point of the star-connected motor coil, a voltage half of the inverter input voltage is normally obtained. Therefore, by connecting a battery to this neutral point, it is possible to output two types of DC voltage from the system, and to control the transfer of power between the two batteries by, for example, chopper controlling the motor coil. You can also.
[0004]
Therefore, in a hybrid vehicle or the like, by using the motor as a generator, a system for obtaining two power supply voltages by using the generated power to charge two batteries can be adopted. In particular, a capacitor can be used instead of a battery. Such a system is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-178114.
[0005]
Here, various electric devices are mounted on the vehicle, and about 12 V (about 14 V at the time of charging) of these auxiliary batteries is usually mounted. The voltage at the motor neutral point described above is about one half of the voltage at the inverter input side, and in a normal electric vehicle or hybrid vehicle, even a neutral point voltage becomes a considerably high voltage. It is difficult to connect to. Therefore, a DCDC converter provided separately is used to charge the auxiliary battery.
[0006]
On the other hand, as a practical application example of such a system, a so-called dual power supply system having a 36V power supply and a 12V power supply has been studied. In this two-power supply system, the inverter input voltage is set to about 42 V when charging the 36 V power supply, and the neutral point voltage may be set to about 14 V when charging the 12 V power supply. Power can be transferred between power sources.
[0007]
Therefore, according to the multi-phase motor driving inverter system, the electric charge can be transferred between the high-voltage side battery and the low-voltage side battery by using the motor coil, and an advantage that a DCDC converter is unnecessary is obtained.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
Here, in the above-mentioned conventional system, a hall sensor is usually used as the position sensor, and the position of the rotor is detected only every 60 degrees. Then, when starting the motor, it is desired to obtain a sufficient starting torque. For this reason, 180-degree energization is normally performed at the time of startup. That is, as shown in FIG. 6, a switching control signal (gate signal Su, Sv, gate signal Su, Sv, Sw). Therefore, the motor drive current is rectangular wave conduction. In the case of a three-phase motor, gate signals Su, Sv, Sw of 180-degree conduction deviated by 120 degrees are generated, and the motor is driven by this. Therefore, in both phases, a period of ON or OFF occurs during a period of 1/6 of the current cycle. Furthermore, if the maximum current regulation that turns off the phase when the current value reaches a predetermined value is applied to each phase current, an ON or OFF period occurs for all three phases.
[0009]
As described above, when the same switching state continues for a relatively long period in the inverter and the amount of deviation between the neutral point potential and the low-voltage target voltage increases, the neutral point current greatly fluctuates, and the low-voltage system There is a problem that the power supply line fluctuates greatly.
[0010]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 200-324857 discloses that a relay is arranged between a low-voltage power supply and a neutral point, and the low-voltage power supply line is separated from the neutral point by the relay at the time of starting. According to this configuration, it is possible to suppress the voltage fluctuation of the low-voltage power supply line at the time of starting, but a separate relay must be provided and turned on and off.
[0011]
The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to provide a multi-phase motor driving inverter system that can effectively suppress a large change in neutral point current at the time of starting.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
The present invention includes a high-voltage power supply, an inverter in which the high-voltage power supply is connected to an input side, and an AC motor connected to an output side, and a low-voltage power supply connected to a neutral point of the AC motor, In a multi-phase motor driving inverter system that controls the driving of an AC motor and the movement of electric power between the high-voltage power supply and the low-voltage power supply by controlling the driving of the inverter, the switching of the inverter has a sine wave. A voltage signal and a gate signal are obtained from a comparison of the carrier, and the on / off of the switching element of the inverter is controlled based on the gate signal, thereby limiting the voltage command of the sine wave to a value within a predetermined range from the carrier amplitude. It is characterized by the following.
[0013]
As described above, by limiting the sine wave voltage command to one within a predetermined range from the carrier amplitude, a gate signal having the same frequency as the carrier frequency can be obtained. Therefore, the switching pattern becomes the same for a long time, and it is possible to prevent a large current from flowing as a neutral point current.
[0014]
Further, a high-voltage power supply, an inverter in which the high-voltage power supply is connected to the input side and an AC motor is connected to the output side, and a low-voltage power supply connected to a neutral point of the AC motor, In a multi-phase motor drive inverter system for controlling the driving of the AC motor and controlling the movement of electric power between the high-voltage power supply and the low-voltage power supply by controlling the driving, the drive control of the AC motor includes at least a stop. There is a power generation mode and a power generation mode. In a transient state of these modes, a feedforward element is included in the neutral point voltage command.
[0015]
Thereby, it is possible to prevent the neutral point voltage control from being delayed in the control transition period, and to perform stable control.
[0016]
The present invention also relates to a control method for the system as described above.
[0017]
Preferably, the AC motor is a vehicle AC motor.
[0018]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0019]
FIG. 1 is a diagram illustrating an overall configuration of an inverter system for driving a multiphase motor according to an embodiment. An inverter 12 is connected to a 36 V (42 V at charging) battery 10 that is a main power supply. That is, 36 V which is the output of the battery 10 is applied between the positive bus and the negative bus of the inverter 12.
[0020]
The inverter 12 has, for example, three arms in which two switching elements (transistors) are arranged in parallel between a positive bus and a negative bus, and a three-phase motor output terminal is provided between the transistors of each arm.
[0021]
The three-phase motor output terminal of this inverter is connected to the three-phase motor coil terminal of the three-phase AC motor 14. Therefore, one upper transistor of the inverter 12 is sequentially turned on, and while the one upper transistor is turned on, the transistors of the other arm are sequentially turned on. Supply motor current.
[0022]
A positive electrode of an auxiliary battery 18 and various auxiliary loads 20 are connected to a neutral point of the AC motor 14 via a reactor 16. A voltmeter 22 for detecting the voltage of the power supply line of the auxiliary battery 18 on the auxiliary battery 18 side from the reactor 16 is provided, and the output of the voltmeter 22 (battery voltage: Vbs) is supplied to the control circuit 24. Have been.
[0023]
The control circuit 24 normally controls the switching of the inverter 12 based on the output Vbs of the voltmeter 22 to control the current supplied to the motor 14, so that the voltage Vbs becomes a desired value (for example, 14 V). The power generation of the motor 14 is controlled so that
[0024]
That is, the neutral point voltage can be controlled by changing the ratio of the on-duty of the upper transistor to the on-duty of the lower transistor in the inverter 12. That is, if both ON periods are the same, the neutral point voltage becomes equal to the inverter input voltage (battery 10 voltage). On the other hand, if the ON period of the upper transistor is “2” with respect to the ON period of the lower transistor “1”, the neutral point voltage is 1 / of the voltage of the battery 10.
[0025]
For example, when the voltage of the battery 10 is 36 V (42 V at the time of charging), the voltage of the auxiliary battery 18 is 12 V (14 V at the time of charging). Then, the AC motor 14 is driven by the electric power from the battery 10 to perform torque assist such as when starting the vehicle, and the various auxiliary loads 20 are operated by the electric power from the auxiliary battery 18.
[0026]
In the present embodiment, the resolver 26 is provided to detect the rotation angle of the motor 14. This resolver is a high-precision angle sensor that has a configuration similar to that of an AC motor and generates sine waves having phases different from each other by 90 degrees in a secondary coil according to the rotation angle of a primary coil. The output of the resolver 26 is supplied to the control circuit 24 and is used for controlling each phase current of the motor 14. In particular, at the time of starting, the sine wave phase voltage command value is changed according to the output of the resolver 26. create. Then, the phase voltage command values are set to a range not exceeding the amplitude of the carrier or a predetermined range not exceeding the amplitude.
[0027]
For example, as shown in FIG. 2, each phase voltage command value is set to a value slightly smaller than the carrier amplitude. As a result, a gate signal having the same frequency as the carrier frequency is obtained. Therefore, the switching pattern becomes the same for a long time, and it is possible to prevent a large current from flowing as a neutral point current.
[0028]
The neutral point potential is an average value of the phase voltage command values, and the neutral point voltage can be controlled to the target value by setting the average value to the target neutral point voltage. FIG. 2 shows an example in which the neutral point voltage is half of the inverter input voltage for the sake of convenience. However, even when the neutral point voltage is 1/3, there is basically no difference. The amplitude of each phase voltage command may be adjusted so that it can be generated.
[0029]
FIG. 3 shows a circuit for creating a gate signal in the control circuit 24. The torque command Tmg *, the phase currents Iu, Iv, Iw, and the resolver position signal θ are supplied to the voltage command calculation unit 30. The voltage command calculation unit 30 calculates and calculates each phase voltage command Vu, Vv, Vw having a phase shift of 120 degrees from each other in FIG. 2 and an amplitude equal to the amplitude of the carrier of the triangular wave, and supplies this to the correction circuit 32. .
[0030]
This correction circuit 32 is supplied with a neutral point voltage command Vn * and a battery 10 voltage Vbm. The neutral point voltage command Vn * is calculated by the feedback (F / B) unit 34 from the difference between the power supply line voltage Vbs of the auxiliary battery 18 and its target voltage value Vbs *. Then, the correction circuit 32 adjusts the average value of the phase voltage commands Vu, Vv, Vw to Vn * from the supplied Vn * and Vbm, and outputs torque Tmg * such that Vbm matches its target value Vbm *. Is corrected. Thus, the corrected phase voltage commands Vu ', Vv', Vw 'are output from the correction circuit 32 and supplied to the carrier comparison circuit 36.
[0031]
The carrier comparison circuit 36 is supplied with a triangular wave as a carrier. Here, each phase voltage command Vu ′, Vv ′, Vw ′ is compared with the carrier, and the gate signals Su, Sv, Sw shown in FIG. 2 are output. Is done.
[0032]
Here, in the present embodiment, the amplitude of each phase voltage command is suppressed within a predetermined value by the calculation in the voltage command calculation unit 30. Therefore, the gate signals Su, Sv, Sw become signals that repeatedly turn on and off at the carrier frequency, thereby preventing a large change in the neutral point voltage.
[0033]
FIG. 4 shows the configuration of another embodiment. In this embodiment, an ammeter 28 for measuring the neutral point current In is provided. Then, the control circuit 24 uses the neutral current In to control the neutral point voltage command in a feedforward manner when switching the control mode.
[0034]
In the present system, the control mode of the motor 14 includes a stop mode, a start mode, a power generation mode, and the like. A control transition caused by switching of the control mode such as a transition from the stop mode to the start mode, a transition from the power generation mode to the stop mode, and the like. In this state, the feedback control for controlling the neutral point voltage to the target voltage cannot catch up, transiently deviating from the auxiliary power supply line target voltage, and at the same time the neutral point current fluctuates.
[0035]
FIG. 5 shows the configuration of the control circuit 24 in this embodiment. As described above, in the present embodiment, in this configuration, the Vn calculation unit 38 is provided, and the target voltage Vbs * of the auxiliary power supply line and the neutral point current In are considered in consideration of the voltage drop due to the reactor. Thus, the neutral point voltage command Vn * is calculated from Vn * = Vbs * + RI × In.
[0036]
Then, both the output Vn * of the Vn operation unit 38 and the output Vn * of the feedback (F / B) unit 34 are input to the switching unit 40. Here, the output of the Vn operation unit 38 at the time of starting is output. After the start, the output of the feedback (F / B) unit 36 is selected, and the selected Vn * is supplied to the correction circuit 32.
[0037]
As a result, only In is fed back, Vbs * can always use a correct target value, and feedforward neutral point voltage control including a feedforward element can be performed. As a result, it is possible to effectively prevent the neutral point voltage from greatly fluctuating from Vbs *, and to perform stable control during the control transition period.
[0038]
Such control is effective not only at the time of start-up when shifting from the stop mode to the power generation mode, but also at the time of shifting from the power generation mode to the stop mode.
[0039]
This control is preferably performed in combination with the above-described control for adjusting each phase voltage command in accordance with the amplitude of the carrier.
[0040]
Here, it is preferable that the AC motor 14 of the present embodiment is for a vehicle mounted on a vehicle. The accessory load 20 includes various accessories mounted on the vehicle. Further, as the AC motor 14 mounted on a vehicle, a motor generator for an eco-run system described in JP-A-2002-155773 is suitable.
[0041]
That is, the motor generator runs (i) the vehicle running while automatically starting the engine at the time of starting after performing idle stop control for stopping the engine while the vehicle is stopped, and (ii) via the drive system at the time of vehicle deceleration. Regenerative power generation performed by transmitting the rotation of wheels, (iii) driving of an air conditioner compressor or a power steering pump when the engine is stopped due to vehicle stop, (iv) power generation when the engine is driven, and (v) operation. Control to suppress the generation of vibration when the engine is stopped by controlling the rotation of the stopped engine. (Vi) Prevent engine stall that cuts fuel supply to the engine during deceleration and then recovers the engine speed when fuel supply is started. Used for, for example.
[0042]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the gate signal having the same frequency as the carrier frequency can be obtained by limiting the voltage command of the sine wave to within a predetermined range from the carrier amplitude. Therefore, the switching pattern becomes the same for a long time, and it is possible to prevent a large current from flowing as a neutral point current.
[0043]
Further, according to the present invention, in the transient state of the mode, by including the feedforward element in the neutral point voltage command, it is possible to prevent the neutral point voltage control from being delayed and to perform stable control. it can.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a system according to an embodiment.
FIG. 2 is a diagram showing an operation of carrier comparison of the embodiment.
FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a control circuit of the embodiment.
FIG. 4 is a diagram showing a configuration of a system according to another embodiment.
FIG. 5 is a diagram showing a configuration of a control circuit of the embodiment.
FIG. 6 is a diagram showing an operation of a conventional carrier comparison.
[Explanation of symbols]
Reference Signs List 10 main battery, 12 inverter, 14 AC motor, 16 reactor, 18 auxiliary battery, 20 auxiliary load, 22 voltmeter, 24 control circuit, 26 resolver, 28 ammeter, 30 voltage command calculator, 32 correction circuit, 34 Switching unit, 36 carrier comparison circuit.

Claims (5)

高電圧電源と、この高電圧電源が入力側に接続され、出力側に交流モータが接続されるインバータと、前記交流モータの中性点接続された低電圧電源と、を含み、インバータの駆動を制御することによって、交流モータの駆動および前記高電圧電源と低電圧電源との間における電力の移動を制御する多相モータ駆動用インバータシステムにおいて、
前記インバータのスイッチングは、正弦波の電圧指令と、キャリアの比較からゲート信号を得て、このゲート信号に基づいてインバータのスイッチング素子のオンオフを制御することによって行い、前記正弦波の電圧指令をキャリア振幅から所定以内のものに限定することを特徴とする多相モータ駆動用インバータシステム。
A high-voltage power supply, including an inverter in which the high-voltage power supply is connected to the input side and an AC motor connected to the output side, and a low-voltage power supply connected to the neutral point of the AC motor, and By controlling, in a multi-phase motor drive inverter system that controls the drive of the AC motor and the movement of power between the high-voltage power supply and the low-voltage power supply,
The switching of the inverter is performed by obtaining a gate signal from a comparison between a sine wave voltage command and a carrier, and controlling ON / OFF of a switching element of the inverter based on the gate signal. An inverter system for driving a multiphase motor, wherein the inverter is limited to a predetermined amplitude or less.
高電圧電源と、この高電圧電源が入力側に接続され、出力側に交流モータが接続されるインバータと、前記交流モータの中性点接続された低電圧電源と、を含み、インバータの駆動を制御することによって、交流モータの駆動および前記高電圧電源と低電圧電源との間における電力の移動を制御する多相モータ駆動用インバータシステムにおいて、
前記交流モータの駆動制御には、少なくとも停止モードおよび発電モードがあり、これらモードの過渡状態においては中性点電圧指令にフィードフォワード要素を含めることを特徴とする多相モータ駆動用インバータシステム。
A high-voltage power supply, including an inverter in which the high-voltage power supply is connected to the input side and an AC motor connected to the output side, and a low-voltage power supply connected to the neutral point of the AC motor, and By controlling, in a multi-phase motor drive inverter system that controls the drive of the AC motor and the movement of power between the high-voltage power supply and the low-voltage power supply,
The drive control of the AC motor includes at least a stop mode and a power generation mode, and in a transient state of these modes, a neutral point voltage command includes a feedforward element in a multi-phase motor drive inverter system.
高電圧電源と、この高電圧電源が入力側に接続され、出力側に交流モータが接続されるインバータと、前記交流モータの中性点接続された低電圧電源と、を含み、インバータの駆動を制御することによって、交流モータの駆動および前記高電圧電源と低電圧電源との間における電力の移動を制御する多相モータ駆動用インバータシステムの制御方法において、
前記インバータのスイッチングは、正弦波の電圧指令と、キャリアの比較からゲート信号を得て、このゲート信号に基づいてインバータのスイッチング素子のオンオフを制御することによって行い、前記正弦波の電圧指令をキャリア振幅から所定以内のものに限定することを特徴とする多相モータ駆動用インバータシステムの制御方法。
A high-voltage power supply, including an inverter in which the high-voltage power supply is connected to the input side and an AC motor connected to the output side, and a low-voltage power supply connected to the neutral point of the AC motor, and Controlling the movement of the AC motor and the movement of power between the high-voltage power supply and the low-voltage power supply.
The switching of the inverter is performed by obtaining a gate signal from a comparison between a sine wave voltage command and a carrier, and controlling ON / OFF of a switching element of the inverter based on the gate signal. A method of controlling an inverter system for driving a polyphase motor, wherein the control is limited to a predetermined amplitude or less.
高電圧電源と、この高電圧電源が入力側に接続され、出力側に交流モータが接続されるインバータと、前記交流モータの中性点接続された低電圧電源と、を含み、インバータの駆動を制御することによって、交流モータの駆動および前記高電圧電源と低電圧電源との間における電力の移動を制御する多相モータ駆動用インバータシステムの制御方法において、
前記交流モータの駆動制御には、少なくとも停止モードおよび発電モードがあり、これらモードの過渡状態においては中性点電圧指令にフィードフォワード要素を含めることを特徴とする多相モータ駆動用インバータシステムの制御方法。
A high-voltage power supply, including an inverter in which the high-voltage power supply is connected to the input side and an AC motor connected to the output side, and a low-voltage power supply connected to the neutral point of the AC motor, and Controlling the movement of the AC motor and the movement of power between the high-voltage power supply and the low-voltage power supply.
The drive control of the AC motor includes at least a stop mode and a power generation mode. In a transition state of these modes, a neutral point voltage command includes a feedforward element in the control of the inverter system for driving a multiphase motor. Method.
請求項1〜4のいずれか1つに記載のシステムまたは方法において、
前記交流モータが車両用交流モータである多相モータ駆動用インバータシステムまたは多相モータ駆動用インバータの制御方法。
The system or method according to any one of claims 1 to 4,
A method for controlling a polyphase motor driving inverter system or a polyphase motor driving inverter, wherein the AC motor is a vehicle AC motor.
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