JP2004274979A - Controller for three-phase ac generator/motor - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は、バッテリを用いて三相交流電動機として駆動させる際の三相インバータ回路を兼ね、三相交流発電機として駆動させたときの発電出力によってバッテリを充電させる三相整流回路として機能する制御回路の通電制御を行わせる三相交流発電動機の制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、三相交流発電動機を車両に搭載して、エンジンの始動時にはバッテリを電源に用いて三相インバータ回路を介して三相交流電動機として駆動させ、エンジンの始動後には三相交流発電機として駆動させて三相整流回路を介してバッテリの充電を行わせるようにしている。
【0003】
最近、このような三相交流発電動機を電動機として駆動するときの三相インバータ回路と三相交流発電動機を発電機として駆動するときの三相整流回路とを兼ねる制御回路にあっては、図1に示すように、U,V,W各相の制御素子にMOS・FET1〜6を用いて通電制御を行わせるようにしている。図中、M/Gは永久磁石式などによる三相交流発電動機、Battはバッテリ、DはMOS・FETの寄生ダイオードである。
【0004】
従来、このような三相交流発電動機の制御回路において、三相交流発電動機M/Gを発電機として駆動してその発電電圧によってバッテリBattの充電を行わせる場合、図示しないコントローラの制御下で、図2に示すように、各相における正電位側および負電位側ともにMOS・FET1〜6のゲートのオン、オフを行わせることによって通電制御を行わせるようにしている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
解決しようとする問題点は、バッテリを用いて三相交流発電動機を電動機として駆動するときの三相インバータ回路と三相交流発電動機を発電機として駆動してバッテリを充電するときの三相整流回路とを兼ねる制御回路における各相の制御素子にMOS・FETを用いたものにあって、バッテリ充電時の三相整流回路として機能させるに際して、各相における正電位側および負電位側のMOS・FET1〜6のゲート制御を行わせるのでは、各相におけるMOS・FET1〜6の寄生ダイオードによる整流ロスが大きくて充電効率が悪くなり、またその制御が複雑になっていることである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明は、バッテリを用いて三相交流電動機として駆動させる際の三相インバータ回路を兼ね、三相交流発電機として駆動させたときの発電出力によってバッテリを充電させる際の三相整流回路として機能する制御回路における各相の制御素子にMOS・FETを用いた三相交流発電動機の制御装置にあって、整流ロスを低減してバッテリの充電効率を向上させるとともに、制御を簡単にするべく、三相交流発電機としての駆動時にその制御回路における各相の負電位側のMOS・FETのみを用いて同期整流を行わせる手段をとるようにしている。
【0007】
【実施例】
本発明による三相交流発電動機の制御装置は、図3に示す構成にあって、三相交流発電動機M/Gを発電機として駆動してその発電電圧によってバッテリBattの充電を行わせる場合、図示しないコントローラの制御下で、制御回路1におけるU,V,W各相の負電位側のMOS・FET2、MOS・FET4、MOS・FET6のみの各ゲートをオン,オフすることによって三相整流のための通電制御を行せるようにしている。
【0008】
図4は、各相における負電位側の各MOS・FET2,4,6のオン,オフに応じた三相整流波形(a)、各MOS・FET2,4,6におけるドレインD−ソースS間の電圧波形(b)およびU相を中性点とした各相の誘起電圧波形(c)をそれぞれ示している。なお、各相における正電位側の各MOS・FET1,3,5のゲートはオフ状態に維持されている。
【0009】
図5は、各相における正電位側および負電位側の全てのMOS・FET1〜6をオフ状態にして、各寄生ダイオードDによって三相整流を行わせたときの三相整流波形(a)、各MOS・FET2,4,6におけるドレインD−ソースS間の電圧波形(b)およびU相を中性点とした各相の誘起電圧波形をそれぞれ示している。図6は、そのときの制御回路1の等価回路を示している。
【0010】
このように本発明によれば、三相交流発電動機M/Gの発電電圧によってバッテリBattを充電する際に、制御回路1におけるU,V,W各相の負電位側のMOS・FET2、MOS・FET4、MOS・FET6のみを用いて同期整流を行わせることによって、整流ロスを低減して、バッテリBattの充電効率を有効に高めることができるようになる。また、従来のように各相における正電位側および負電位側ともにMOS・FET1〜6のゲートのオン、オフ制御を行わせる場合に比して、その制御が簡単になる。
【0011】
また、本発明によれば、三相交流発電動機M/Gの発電電圧によってバッテリBattを充電する際には制御回路1における各相の正電位側のMOS・FET1,3,5のゲートをオフ状態に維持するようにしているので、三相交流発電動機M/Gが電動機として誤作動することを防止できるようになる。
【0012】
図7は、本発明によって制御回路1におけるU,V,W各相の負電位側のMOS・FET2、MOS・FET4、MOS・FET6のみを用いて同期整流を行わせたときの負荷電流に対する出力電圧の特性を示している。
【0013】
図7中、▲1▼は通常の通電タイミング時における特性を、▲2▼,▲3▼は通電タイミングを遅らせたときの各特性を、▲4▼,▲5▼は通電タイミングを早めたときの各特性をそれぞれ示している。また、図7中点線で示す特性は、各相における正電位側および負電位側ともにMOS・FET1〜6のゲートのオン、オフ制御を行わせたときの電流−電圧特性を示しており、▲1▼′〜▲5▼′は各相における負電位側のみを制御したときの特性▲1▼〜▲5▼にそれぞれ対応している。
【0014】
図8は、本発明によって制御回路1におけるU,V,W各相の負電位側のMOS・FET2、MOS・FET4、MOS・FET6のみを用いて同期整流を行わせたときの電流−電力特性を示している。図8中点線で示す特性は、各相における正電位側および負電位側ともにMOS・FET1〜6のゲートのオン、オフ制御を行わせたときの負荷電流に対する出力特性を示している。
【0015】
図9は、本発明によって制御回路1におけるU,V,W各相の負電位側のMOS・FET2、MOS・FET4、MOS・FET6のみを用いて同期整流を行わせたときの負荷電流に対するバッテリ充電効率の特性を示している。
【0016】
図10は、本発明によって制御回路1におけるU,V,W各相の負電位側のMOS・FET2、MOS・FET4、MOS・FET6のみを用いて同期整流を行わせたときの負荷電流に対する整流損失の特性を示している。この特性からして、本発明によれば、整流損失を常に有効に低減できることが顕著である。
【0017】
【発明の効果】
以上、本発明は、バッテリを用いて三相交流電動機として駆動させる際の三相インバータ回路を兼ね、三相交流発電機として駆動させたときの発電出力によってバッテリを充電させる際の三相整流回路として機能する制御回路における各相の制御素子にMOS・FETを用いた三相交流発電動機の制御装置にあって、三相交流発電機としての駆動時にその制御回路における各相の負電位側のMOS・FETのみを用いて同期整流を行わせる手段をとるようにしたもので、整流ロスを低減してバッテリの充電効率を向上させるとともに、制御を簡単にすることができるという利点を有している。
【図面の簡単な説明】
【図1】バッテリを電源として三相交流発電動機を電動機として駆動するときの三相インバータ回路と三相交流発電動機を発電機として駆動してバッテリを充電するときの三相整流回路とを兼ねる各相の制御素子にMOS・FETを用いた制御回路を示す図である。
【図2】図1に示す制御回略においてバッテリ充電時に三相交流発電動機の出力電圧に応じて各相における正電位側および負電位側ともにMOS・FETのゲートのオン、オフ制御を行わせたときのタイミングチャートである。
【図3】図1に示す制御回路にあって、本発明によって各相の負電位側のMOS・FETのみの各ゲートをオン,オフすることによって三相整流のための通電制御を行せたときの電流の流れを示す図である。
【図4】図1に示す制御回路にあって、本発明によって各相の負電位側のMOS・FETのみの各ゲートをオン,オフしたときの各相における負電位側の各MOS・FETのオン,オフに応じた三相整流波形(a)、各MOS・FETにおけるドレインD−ソースS間の電圧波形(b)およびU相を中性点とした各相の誘起電圧波形(c)をそれぞれ示す図である。
【図5】図1に示す制御回路にあって、各相における正電位側および負電位側の全てのMOS・FETをオフ状態にして、各寄生ダイオードDによって三相整流を行わせたときの三相整流波形(a)、各MOS・FETにおけるドレインD−ソースS間の電圧波形(b)およびU相を中性点とした各相の誘起電圧波形をそれぞれ示す図である。
【図6】図1に示す制御回路にあって、各相における正電位側および負電位側の全てのMOS・FETをオフ状態にして、各寄生ダイオードDによって三相整流を行わせたときそのときの等価回路を示す図である。
【図7】本発明によって制御回路における各相の負電位側のMOS・FETのみを用いて同期整流を行わせたときの負荷電流に対する出力電圧の特性を示す図である。
【図8】本発明によって制御回路における各相の負電位側のMOS・FETのみを用いて同期整流を行わせたときの電流−電力特性を示す図である。
【図9】本発明によって制御回路における各相の負電位側のMOS・FETのみを用いて同期整流を行わせたときの負荷電流に対するバッテリ充電効率の特性を示す図である。
【図10】本発明によって制御回路における各相の負電位側のMOS・FETのみを用いて同期整流を行わせたときの負荷電流に対する整流損失の特性を示す図である。
【符号の説明】
1 制御回路
M/G 三相交流発電動機
Batt バッテリ
D 寄生ダイオード[0001]
[Industrial applications]
The present invention relates to a control functioning as a three-phase rectifier circuit that also serves as a three-phase inverter circuit when driven as a three-phase AC motor using a battery and that charges a battery with a generated output when driven as a three-phase AC generator. The present invention relates to a control device for a three-phase alternating-current power generator for controlling power supply to a circuit.
[0002]
[Prior art]
In general, a three-phase AC generator is mounted on a vehicle, and when the engine is started, the battery is used as a power source and driven as a three-phase AC motor via a three-phase inverter circuit. When driven, the battery is charged via the three-phase rectifier circuit.
[0003]
Recently, a control circuit that functions as a three-phase inverter circuit for driving such a three-phase AC generator as a motor and a three-phase rectifier for driving the three-phase AC generator as a generator are shown in FIG. As shown in FIG. 1, the control elements of the U, V, and W phases are controlled to be energized by using MOSFETs 1-6. In the figure, M / G is a three-phase AC generator of a permanent magnet type or the like, Batt is a battery, and D is a parasitic diode of a MOS-FET.
[0004]
Conventionally, in such a control circuit of a three-phase AC generator, when the three-phase AC generator M / G is driven as a generator to charge the battery Batt with the generated voltage, the battery Batt is controlled under the control of a controller (not shown). As shown in FIG. 2, the energization control is performed by turning on and off the gates of the
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
The problems to be solved are a three-phase inverter circuit when driving a three-phase AC generator as a motor using a battery and a three-phase rectification when driving a three-phase AC generator as a generator to charge a battery. In the control circuit that also serves as a circuit, a MOS-FET is used as a control element for each phase, and when functioning as a three-phase rectifier circuit during battery charging, the MOS-FET on the positive potential side and the negative potential side in each phase is used. When the gates of the
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The present invention also functions as a three-phase inverter circuit when driven as a three-phase AC motor using a battery, and functions as a three-phase rectifier circuit when the battery is charged with a power output when driven as a three-phase AC generator. In the control device of the three-phase AC generator using a MOSFET for each phase control element in the control circuit to reduce the rectification loss and improve the charging efficiency of the battery, and to simplify the control, When driving as a three-phase AC generator, a means for performing synchronous rectification using only the MOS-FET on the negative potential side of each phase in the control circuit is employed.
[0007]
【Example】
The control device of the three-phase AC generator motor according to the present invention has the configuration shown in FIG. 3 and drives the three-phase AC generator motor M / G as a generator to charge the battery Batt with the generated voltage. Under the control of a controller (not shown), three-phase rectification is performed by turning on / off each gate of only the MOS-FET 2, MOS-FET 4, and MOS-FET 6 on the negative potential side of each of the U, V, and W phases in the
[0008]
FIG. 4 shows a three-phase rectified waveform (a) corresponding to the on / off state of each of the MOS-FETs 2, 4, and 6 on the negative potential side in each phase, between the drain D and the source S in each of the MOS-FETs 2, 4, and 6. A voltage waveform (b) and an induced voltage waveform (c) of each phase with the U phase as a neutral point are shown. Note that the gates of the MOS-
[0009]
FIG. 5 shows a three-phase rectified waveform (a) when all the
[0010]
As described above, according to the present invention, when the battery Batt is charged by the generated voltage of the three-phase AC power generator M / G, the MOS • FET2 and the MOS2 on the negative potential side of each of the U, V and W phases in the
[0011]
Further, according to the present invention, when charging the battery Batt with the generated voltage of the three-phase AC generator motor M / G, the gates of the MOS-
[0012]
FIG. 7 shows an output with respect to a load current when synchronous rectification is performed using only the MOS-FET 2, MOS-FET 4, and MOS-FET 6 on the negative potential side of each phase of U, V, and W in the
[0013]
In FIG. 7, (1) indicates the characteristics at the time of normal energization timing, (2) and (3) indicate the respective characteristics when the energization timing is delayed, and (4) and (5) indicate the characteristics when the energization timing is advanced. Are shown, respectively. 7 indicate current-voltage characteristics when the gates of the
[0014]
FIG. 8 shows current-power characteristics when synchronous rectification is performed using only the MOS-FET 2, MOS-FET 4, and MOS-FET 6 on the negative potential side of each of the U, V, and W phases in the
[0015]
FIG. 9 shows a battery with respect to a load current when synchronous rectification is performed using only the MOS.FET2, MOS.FET4, and MOS.FET6 on the negative potential side of each of the U, V, and W phases in the
[0016]
FIG. 10 shows rectification with respect to a load current when synchronous rectification is performed using only the MOS.FET2, MOS.FET4, and MOS.FET6 on the negative potential side of each phase of U, V, and W in the
[0017]
【The invention's effect】
As described above, the present invention also functions as a three-phase inverter circuit when driven as a three-phase AC motor using a battery, and a three-phase rectifier circuit when the battery is charged with a generated output when driven as a three-phase AC generator. A control device for a three-phase AC generator using a MOS-FET as a control element for each phase in a control circuit functioning as a three-phase AC generator. A means for performing synchronous rectification using only the MOS-FET is used. This has the advantage that the rectification loss is reduced, the charging efficiency of the battery is improved, and the control can be simplified. I have.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 shows a three-phase inverter circuit for driving a three-phase AC generator as a motor using a battery as a power source and a three-phase rectifier circuit for charging a battery by driving the three-phase AC generator as a generator. FIG. 3 is a diagram showing a control circuit using a MOS-FET as a control element for each phase.
FIG. 2 shows the control circuit shown in FIG. 1 in which the ON / OFF control of the gate of the MOSFET is performed on both the positive potential side and the negative potential side in each phase according to the output voltage of the three-phase AC generator during battery charging. It is a timing chart at the time of.
FIG. 3 is a circuit diagram showing the control circuit shown in FIG. 1. According to the present invention, the energization control for three-phase rectification can be performed by turning on / off each gate of only the MOS-FET on the negative potential side of each phase. FIG. 9 is a diagram showing a current flow at the time.
FIG. 4 is a circuit diagram of the control circuit shown in FIG. 1 in which the gates of only the MOS-FETs on the negative potential side of each phase are turned on and off according to the present invention; The three-phase rectified waveform (a) according to ON / OFF, the voltage waveform (b) between the drain D and the source S in each MOS • FET, and the induced voltage waveform (c) of each phase with the U phase as a neutral point are shown. FIG.
FIG. 5 is a diagram illustrating the control circuit shown in FIG. 1 in which all the MOSFETs on the positive potential side and the negative potential side in each phase are turned off, and three-phase rectification is performed by each parasitic diode D; It is a figure which shows the three-phase rectification waveform (a), the voltage waveform (b) between drain D-source S in each MOS.FET, and the induced voltage waveform of each phase which made U phase a neutral point.
FIG. 6 is a circuit diagram showing the control circuit shown in FIG. 1 in which all the MOSFETs on the positive potential side and the negative potential side in each phase are turned off and three-phase rectification is performed by each parasitic diode D; FIG. 9 is a diagram showing an equivalent circuit at the time.
FIG. 7 is a diagram showing a characteristic of an output voltage with respect to a load current when synchronous rectification is performed using only a MOS-FET on the negative potential side of each phase in a control circuit according to the present invention.
FIG. 8 is a diagram showing a current-power characteristic when synchronous rectification is performed using only the MOS-FET on the negative potential side of each phase in the control circuit according to the present invention.
FIG. 9 is a diagram illustrating characteristics of battery charging efficiency with respect to load current when synchronous rectification is performed using only the MOS-FET on the negative potential side of each phase in the control circuit according to the present invention.
FIG. 10 is a diagram showing characteristics of rectification loss with respect to load current when synchronous rectification is performed using only the MOS-FET on the negative potential side of each phase in the control circuit according to the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Control circuit M / G Three-phase AC generator motor Batt Battery D Parasitic diode
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003107101A JP2004274979A (en) | 2003-03-06 | 2003-03-06 | Controller for three-phase ac generator/motor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003107101A JP2004274979A (en) | 2003-03-06 | 2003-03-06 | Controller for three-phase ac generator/motor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004274979A true JP2004274979A (en) | 2004-09-30 |
Family
ID=33127957
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2003107101A Pending JP2004274979A (en) | 2003-03-06 | 2003-03-06 | Controller for three-phase ac generator/motor |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2004274979A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007534284A (en) * | 2003-09-24 | 2007-11-22 | ジョンソン コントロールズ オートモティブ エレクトロニクス | Synchronous rectifier device and synchronous electric machine running the device |
-
2003
- 2003-03-06 JP JP2003107101A patent/JP2004274979A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2007534284A (en) * | 2003-09-24 | 2007-11-22 | ジョンソン コントロールズ オートモティブ エレクトロニクス | Synchronous rectifier device and synchronous electric machine running the device |
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