JP2005102384A - Switched reluctance motor drive controller - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はスイッチト・リラクタンス・モーター(以下、SRMという)の駆動制御装置に関し、特に、モーターおよび装置の故障診断方法に関する。 The present invention relates to a drive control device for a switched reluctance motor (hereinafter referred to as SRM), and more particularly to a motor and device failure diagnosis method.
ピークホールド回路によりSRMのコイル電流のピーク値Ip1〜Ip3を検出し、いずれかのコイル電流ピーク値が他のコイル電流ピーク値に比べて異常な値であればモーター駆動制御装置の故障と判定するようにしたSRMの駆動制御装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。 Peak values Ip1 to Ip3 of the coil current of the SRM are detected by the peak hold circuit, and if any of the coil current peak values is an abnormal value compared to the other coil current peak values, it is determined that the motor drive control device has failed. An SRM drive control apparatus as described above is known (see, for example, Patent Document 1).
この出願の発明に関連する先行技術文献としては次のものがある。
しかしながら、従来のSRM駆動制御装置では、単にSRMのコイル電流ピーク値を検出して比較しているだけであるから、SRM駆動制御装置の中のどの部位が故障しているのか、またどのような故障の状態なのかを特定できないという問題がある。 However, since the conventional SRM drive control device simply detects and compares the coil current peak value of the SRM, which part of the SRM drive control device has failed, and what kind of There is a problem that it is not possible to specify whether the state is a failure.
インバーターの各相のスイッチング素子に対して複数のスイッチングパターンにしたがってスイッチングを行い、電流検出器より検出された巻線電流と電圧検出器により検出された直流電源電圧とに基づいて、インバーターおよびSRMの故障の部位と故障の状態とを診断する。 Switching is performed according to a plurality of switching patterns for the switching elements of each phase of the inverter, and based on the winding current detected by the current detector and the DC power supply voltage detected by the voltage detector, the inverter and the SRM Diagnose the location of failure and the state of failure.
本発明によれば、インバーターおよびSRMのどの部位が故障しているのか、またどのような故障の状態なのかを容易にしかも正確に診断することができる。 According to the present invention, it is possible to easily and accurately diagnose which part of the inverter and the SRM is in failure and what kind of failure state it is.
《第1の実施の形態》
第1の実施の形態では、A、B、C、D4種類のインバーターのスイッチングパターンをA、B、C、Dの順に実行し、スイッチングパターン実行結果の巻線電流もしくは直流電圧の値から、故障の部位と状態とを特定する。
<< First Embodiment >>
In the first embodiment, switching patterns of four types of inverters A, B, C, and D are executed in the order of A, B, C, and D, and the failure is determined from the value of the winding current or DC voltage as the switching pattern execution result. Identify the location and state of
図1は第1の実施の形態の構成を示す。第1の実施の形態のSRM駆動制御装置は、三相巻線のスイッチト・リラクタンス・モーター(SRM)のU相巻線1a、V相巻線1bおよびW相巻線1cに矩形波電圧を印加するSRM駆動用インバータ2と、SRM駆動用インバーター2を制御するSRM制御部5とから構成される。
FIG. 1 shows the configuration of the first embodiment. The SRM drive control device of the first embodiment applies a rectangular wave voltage to the U-phase winding 1a, V-phase winding 1b and W-phase winding 1c of the switched reluctance motor (SRM) of the three-phase winding. The
なお、スイッチト・リラクタンス・モーター(SRM)は永久磁石を用いないモーターで、突極構造の回転子と固定子とを有し、これらの回転子と固定子間の磁気抵抗(リラクタンス)が最小になるように巻線1a〜1cの励磁相を切り換えることによって、回転動力を発生する。このSRMは構造が頑強であり、高温環境下でも使用でき、高速運転に向いているなどの特徴があり、電気自動車や高速モーターへの応用が期待されている。図1では、SRMの巻線1a〜1cのみを図示し、SRMの機械的および構造的な部分に関しては本願発明に直接関係しないので図示を省略する。 A switched reluctance motor (SRM) is a motor that does not use a permanent magnet, and has a salient pole structure rotor and stator, and the magnetic reluctance (reluctance) between these rotors and stator is minimal. Rotational power is generated by switching the excitation phases of the windings 1a to 1c so that. This SRM has a robust structure, can be used even in a high temperature environment, and is suitable for high-speed driving, and is expected to be applied to electric vehicles and high-speed motors. In FIG. 1, only the windings 1a to 1c of the SRM are illustrated, and the mechanical and structural parts of the SRM are not directly related to the present invention and are not illustrated.
SRM駆動用インバーター2は、6個のスイッチング素子2a〜2fと6個のダイオード2g〜2lにより直流電源3の直流電圧を矩形波電圧に変換してSRMの3相巻線1a、1b、1cに印加する。なお、インバーター2と直流電源3の接続線をDCリンクと呼び、直流電源3の正側(P側)と負側(N側)の間にはDCリンクコンデンサー(不図示)が接続されている。また、SRMの固定子と相対回転する回転子との相対位置を検出するための角度位置センサー(不図示)が設けられている。
The
この第1の実施の形態では、6個のスイッチング素子2a〜2fを、U相上段(P側)スイッチング素子2a、V相上段(P側)スイッチング素子2b、W相上段(P側)スイッチング素子2c、U相下段(N側)スイッチング素子2d、V相下段(N側)スイッチング素子2eおよびW相下段(N側)スイッチング素子2fと呼ぶ。また、6個のダイオード2g〜2lを、U相上段(P側)ダイオード2g、V相上段(P側)ダイオード2h、W相上段(P側)ダイオード2i、U相下段(N側)ダイオード2j、V相下段(N側)ダイオード2kおよびW相下段(N側)ダイオード2lと呼ぶ。
In the first embodiment, six
また、U、V、W相の上段側(P側)スイッチング素子2a、2b、2cをまとめて“上段スイッチング素子”または“P側スイッチング素子”と呼び、U、V、W相の下段側(N側)スイッチング素子2d、2e、2fをまとめて“下段スイッチング素子”または“N側スイッチング素子”と呼ぶ。さらに、U、V、W相の上段側(P側)ダイオード2g、2h、2iをまとめて“上段ダイオード”または“P側ダイオード”と呼び、U、V、W相の下段側(N側)ダイオード2j、2k、2lをまとめて“下段ダイオード”または“N側ダイオード”と呼ぶ。
Further, the upper side (P side) switching
SRM駆動用インバーター2はまた、SRMのU相巻線1aに流れる電流を検出するU相巻線電流センサー4aと、V相巻線1bに流れる電流を検出するV相巻線電流センサー4bと、W相巻線1cに流れる電流を検出するW相巻線電流センサー4cとを備えている。
The SRM
SRM制御部5は、インバータスイッチング素子2a〜2fに駆動信号を与えるインバータ駆動信号生成部5aと、巻線電流センサー4a〜4cの出力値から巻線電流値を計算する電流サンプル部5bと、直流電源3の直流電圧を検出する直流電圧検出部5cと、電流サンプル部5bの出力値もしくは直流電圧検出部5cの出力値の少なくとも一方の値に基づいてインバーター2とSRMの故障の部位と故障の状態とを特定する故障検出部5dとを備えている。
The
次に、第1の実施の形態の4種類のスイッチングパターンA〜Dについて説明する。図2は、4種類のスイッチングパターンA、B、C、Dにおける1相分の上段と下段のスイッチング素子の駆動信号を示す。 Next, the four types of switching patterns A to D according to the first embodiment will be described. FIG. 2 shows drive signals for the upper and lower switching elements for one phase in the four types of switching patterns A, B, C, and D. FIG.
スイッチングパターンAでは、故障診断対象の相の上段(P側)スイッチング素子を所定時間tapオンし、同じ相の下段(N側)スイッチング素子はオフのままとする。スイッチングパターンBでは、故障診断対象の相の下段(N側)スイッチング素子を所定時間tbnオンし、同じ相の上段(P側)スイッチング素子はオフのままとする。 In the switching pattern A, the upper stage (P side) switching element of the phase to be diagnosed for failure is turned on for a predetermined time, and the lower stage (N side) switching element of the same phase remains off. In switching pattern B, the lower (N side) switching element of the phase to be diagnosed is turned on for a predetermined time tbn, and the upper (P side) switching element of the same phase is kept off.
スイッチングパターンCでは、故障診断対象相の上段(P側)スイッチング素子と下段(N側)スイッチング素子とを所定時間tcp、同時にオンした後、上段(P側)スイッチング素子をオフするとともに、下段(N側)スイッチング素子を引き続き所定時間tcnオンする。スイッチングパターンDでは、故障診断対象相の上段(P側)スイッチング素子と下段(N側)スイッチング素子とを所定時間tdp、同時にオンした後、下段(N側)スイッチング素子をオフするとともに、上段(P側)スイッチング素子を引き続き所定時間tdnオンする。 In the switching pattern C, the upper stage (P side) switching element and the lower stage (N side) switching element of the failure diagnosis target phase are simultaneously turned on for a predetermined time tcp, and then the upper stage (P side) switching element is turned off and the lower stage (P side) N side) The switching element is continuously turned on for a predetermined time tcn. In the switching pattern D, the upper stage (P side) switching element and the lower stage (N side) switching element of the failure diagnosis target phase are simultaneously turned on for a predetermined time tdp, and then the lower stage (N side) switching element is turned off. P side) The switching element is continuously turned on for a predetermined time tdn.
次に、スイッチングパターンをA、B、C、Dの順番にU相上下のスイッチング素子2a、2dに与えたときのU相巻線電流、U相巻線電圧、直流電圧について、故障モード別に図3〜図15を用いて説明する。図3〜図15では上から順に、各故障モードにおけるU相上段スイッチング素子2aの駆動信号、U相下段スイッチング素子2dの駆動信号、U相上段スイッチング素子2aの動作状態、U相下段スイッチング素子2dの動作状態、SRMのU相巻線1aの巻線電流、インバーター2の直流電圧の波形を示す。
Next, the U-phase winding current, U-phase winding voltage, and DC voltage when switching patterns are applied to the
まず、図3は正常時のインバーター2のU相の各部波形を示す。スイッチングパターンAおよびBでは、SRMのU相巻線1aの電圧と電流は共に0である。
First, FIG. 3 shows the waveform of each part of the U phase of the
スイッチングパターンCでは、上下段スイッチング素子2a、2dが共にオンしている時間tcpだけ、U相巻線1aに次式で表される電流iuが流れる。
iu=(1/L)・∫Edt ・・・(1)
(1)式において、LはSRMのU相巻線1aのインダクタンス、Eは直流電源3の電圧、tは上段スイッチング素子2aと下段スイッチング素子2dが同時にオンしてからの経過時間である。
In switching pattern C, current iu expressed by the following equation flows through U-phase winding 1a only during time tcp when both upper and
iu = (1 / L) · ∫Edt (1)
In the equation (1), L is the inductance of the U-phase winding 1a of the SRM, E is the voltage of the
時間tcpが経過し、上段スイッチング素子2aのみがオフすると、下側ダイオード2jを経由して巻線電流が還流し、さらに時間tcnが経過し、下段スイッチング素子2dもオフすると、上段ダイオード2gと下段ダイオード2jを経由して巻線電流が直流電源3へ回生し、電流が減衰していく。
When the time tcp elapses and only the
スイッチングパターンDでは、上下段スイッチング素子2a、2dが共にオンしている時間tdpに、SRMのU相巻線1aに上記(1)式で表される電流iuが流れる。その後、下段スイッチング素子2dだけがオフすると、上段ダイオード2gを経由して巻線電流が還流し、さらに時間tdnが経過し、上段スイッチング素子2aもオフすると、上段ダイオード2gと下段ダイオード2jを経由して巻線電流が直流電源3へ回生し、電流が減衰していく。なお、直流電圧値は、すべてのスイッチングパターンで、直流電源3の電圧値Eと同じ値を示す。
In the switching pattern D, the current iu expressed by the above equation (1) flows through the U-phase winding 1a of the SRM at the time tdp when both the upper and
図4は、U相上段スイッチング素子2aが短絡した“故障モード1”のときの各部波形を示す。スイッチングパターンAおよびDでは、図3に示す正常時と同様な巻線電流波形が現れる。
FIG. 4 shows each part waveform in the “
スイッチングパターンBでは、正常時は巻線電流が流れないのに対し、故障モード1発生時には下段スイッチング素子2dがオンしている時間tbpに、SRMのU相巻線1aに上記(1)式で表される電流iuが流れる。その後、下段スイッチング素子2dがオフすると、上段ダイオード2gを経由して巻線電流が還流し、電流が減衰していく。
In the switching pattern B, the winding current does not flow in the normal state, but at the time tbp when the lower switching element 2d is turned on when the
スイッチングパターンCでは、正常時は時間tcpの間だけ巻線電流が増加するのに対し、故障モード1発生時には下段スイッチング素子2dがオンしている時間(tcp+tcn)の間、巻線電流が増加する。その後、下段スイッチング素子2dがオフすると、上段ダイオード2gを経由して巻線電流が還流し、電流が減衰していく。なお、直流電圧値はすべてのスイッチングパターンで図3に示す正常時と同じ値を示す。
In the switching pattern C, the winding current increases only during the time tcp at the normal time, whereas the winding current increases during the time (tcp + tcn) when the lower switching element 2d is turned on when the
図5は、U相下段スイッチング素子2dが短絡した“故障モード2”のときの各部波形を示す。スイッチングパターンBおよびCでは、図3に示す正常時と同様な巻線電流波形が現れる。
FIG. 5 shows each part waveform in the “
スイッチングパターンAでは、正常時は巻線電流が流れないのに対し、故障モード2発生時には上段スイッチング素子2aがオンしている時間tapに、SRMのU相巻線1aに上記(1)式で表される電流iuが流れる。その後、上段スイッチング素子2aがオフすると、下段ダイオード2jを経由して巻線電流が還流し、電流が減衰していく。
In the switching pattern A, the winding current does not flow in the normal state, but at the time tap when the
スイッチングパターンDでは、正常時は時間tdpの間だけ巻線電流が増加するのに対し、故障モード2発生時には上段スイッチング素子2aがオンしている時間(tdp+tdn)の間、巻線電流が増加する。その後、上段スイッチング素子2aがオフすると、下段ダイオード2jを経由して巻線電流が還流し、電流が減衰していく。なお、直流電圧値はすべてのスイッチングパターンにおいて正常時と同じ値を示す。
In the switching pattern D, the winding current increases only during the time tdp in the normal state, whereas the winding current increases during the time (tdp + tdn) in which the
図6は、U相上段スイッチング素子2aが開放状態になった“故障モード3”のときの各部波形を示す。また、図7は、U相下段スイッチング素子2dが開放状態になった“故障モード4”のときの各部波形を示す。故障モード3と4では得られる波形が同じであり、すべてのスイッチングパターンで巻線電流は流れない。また、直流電圧値はすべてのスイッチングパターンにおいて正常時と同じ値を示す。
FIG. 6 shows respective waveforms in the “
図8は、U相上段ダイオード2gが短絡した“故障モード5”のときの各部波形を示す。この故障モード5では、すべてのスイッチングパターンで巻線電流は流れない。また、直流電圧値は、スイッチングパターンAでは正常時と同じ値を示し、スイッチングパターンBでは下段スイッチング素子2dがオンしている時間tbnの間ほぼ0になる。また、スイッチングパターンCおよびDでも同様に、下段スイッチング素子2dがオンしている時間(tcp+tcn)およびtdpの間、直流電圧値がほぼ0になる。
FIG. 8 shows waveforms of respective parts in the “
図9は、U相下段ダイオード2jが短絡した“故障モード6”のときの各部波形を示す。この故障モード6では、すべてのスイッチングパターンで巻線電流が流れない。また、直流電圧値は、スイッチングパターンBでは正常時と同じ値を示し、スイッチングパターンAでは、上段スイッチング素子2aがオンしている時間tapの間、ほぼ0になる。また、スイッチングパターンCおよびDでも同様に、上段スイッチング素子2aがオンしている時間tcpおよび(tdp+tdn)の間、直流電圧値がほぼ0になる。
FIG. 9 shows waveforms of respective parts in the “
図10は、U相上段ダイオード2gが開放状態になった“故障モード7”のときの各部波形を示す。スイッチングパターンA、B、Cでは、正常時と同様な巻線電流波形が現れる。一方、スイッチングパターンDでは、時間tdpの間は正常時と同様な巻線電流の波形が現れるが、時間tdp以降は、正常時に巻線電流が減衰するのに対し、故障モード7発生時には巻線電流がすぐに0になる。なお、直流電圧値はすべてのスイッチングパターンにおいて正常時と同じ値を示す。
FIG. 10 shows waveforms of respective parts in the “
図11は、U相下段ダイオード2jが開放状態になった“故障モード8”のときの各部波形を示す。スイッチングパターンA、B、Dでは、正常時と同様な巻線電流波形が現れる。一方、スイッチングパターンCでは、時間tcpの間は正常時と同様な巻線電流波形が現れるが、時間tcp以降は、正常時に巻線電流が減衰するのに対し、故障モード8発生時には巻線電流がすぐに0になる。なお、直流電圧値はすべてのスイッチングパターンにおいて正常時と同じ値を示す。
FIG. 11 shows waveforms of respective parts in the “
図12は、SRMのU相巻線が短絡した“故障モード9”のときの各部波形を示す。スイッチングパターンA、Bでは、正常時と同様な巻線電流波形が現れる。スイッチングパターンC、Dでは、スイッチング素子2a、2dが上下段共にオンしている時間tcpとtdpにおいて、大きな巻線電流が流れる。また、直流電圧値は、スイッチングパターンA、Bでは正常時と同様な巻線電流波形が現れるが、スイッチングパターンC、Dでは、スイッチング素子2a、2dが上下段共にオンしている時間tcpとtdpにおいてほぼ0になる。
FIG. 12 shows each part waveform in the “failure mode 9” in which the SRM U-phase winding is short-circuited. In the switching patterns A and B, a winding current waveform similar to that in the normal state appears. In the switching patterns C and D, a large winding current flows during the times tcp and tdp when the
図13は、モーター巻線が開放状態となった“故障モード10”のときの各部波形を示す。この故障モード10では、すべてのスイッチングパターンで巻線電流が流れない。また、直流電圧値は、すべてのスイッチングパターンで正常時と同様の値を示す。
FIG. 13 shows the waveform of each part in the “
図14は、モータ巻線の正側端子が地絡した“故障モード11”のときの各部波形を示す。スイッチングパターンBでは正常時と同様の巻線電流波形が得られる。スイッチングパターンA、C、Dでは、上段スイッチング素子がオンしている時間tap、tcpおよび(tdp+tdn)において、大きな巻線電流が流れる。また、直流電圧値は、スイッチングパターンBでは、正常時と同様の巻線電流波形が得られる。スイッチングパターンA、C、Dでは、上段スイッチング素子がオンしている時間tap、tcpおよび(tdp+tdn)において、直流電圧値がほぼ0となる。
FIG. 14 shows the waveforms of each part in the “
図15は、モーター巻線の負側端子が地絡した“故障モード12”のときの各部波形を示す。スイッチングパターンBおよびCでは、正常時と同様の巻線電流波形が得られる。スイッチングパターンAでは、正常時は巻線電流が流れないのに対して、本故障モード発生時は上段スイッチング素子2aがオンしている時間tapにおいて、巻線1aに(1)式で表される電流iuが流れる。その後、上段スイッチング素子2aがオフすると、下段ダイオード2jを経由して巻線電流が還流し、電流が減衰していく。
FIG. 15 shows each part waveform in the “
スイッチングパターンDでは、正常時は時間tdpの間だけ巻線電流が増加するのに対して、この故障モード12発生時は上段スイッチング素子2aがオンしている時間(tdp+tdn)の間、巻線電流が増加する。その後、上段スイッチング素子2aがオフすると、ダイオード2jを経由して巻線電流が還流し、電流が減衰していく。また、直流電圧値は、すべてのスイッチングパターンで、正常時と同様の値を示す。
In the switching pattern D, the winding current increases only during the time tdp in the normal state, whereas the winding current during the time (tdp + tdn) in which the
次に、故障を判断するための巻線電流、直流電圧それぞれの値をサンプリングするタイミングについて説明する。
図3から図15に示したように、スイッチングパターンAでは上段スイッチング素子がオンしてから時間tap/2が経過した時に巻線電流、直流電圧の値をサンプリングし、その値をそれぞれi1、Vdc1とする。スイッチングパターンBでは下段スイッチング素子がオンしてから時間tbn/2が経過した時に巻線電流、直流電圧の値をサンプリングし、その値をそれぞれi2、Vdc2とする。
Next, the timing for sampling the values of the winding current and the DC voltage for determining failure will be described.
As shown in FIGS. 3 to 15, in the switching pattern A, the values of the winding current and the DC voltage are sampled when the time tap / 2 has elapsed after the upper switching element is turned on, and the values are respectively i1 and Vdc1. And In switching pattern B, when the time tbn / 2 has elapsed since the lower switching element was turned on, the values of the winding current and the DC voltage are sampled, and the values are set to i2 and Vdc2, respectively.
スイッチングパターンCでは、上段スイッチング素子がオンしてから時間tcp/2が経過したときに巻線電流、直流電圧の値をサンプリングし、その値をそれぞれi3、Vdc3とする。また、上段スイッチング素子がオフする時に巻線電流の値をサンプリングし、その値をip3とする。また、上段スイッチング素子がオフしてから時間tcn/2が経過したときに巻線電流、直流電圧の値をサンプリングし、その値をそれぞれi4、Vdc4とする。 In switching pattern C, the winding current and the DC voltage are sampled when time tcp / 2 has elapsed since the upper switching element was turned on, and the values are i3 and Vdc3, respectively. Further, when the upper switching element is turned off, the value of the winding current is sampled and the value is set to ip3. Further, when the time tcn / 2 has elapsed since the upper switching element was turned off, the values of the winding current and the DC voltage are sampled, and the values are set to i4 and Vdc4, respectively.
スイッチングパターンDでは、下段スイッチング素子がオンしてから時間tdp/2が経過したときに巻線電流、直流電圧の値をサンプリングし、その値をそれぞれi5、Vdc5とする。また、下段スイッチング素子がオフする時に巻線電流の値をサンプリングし、その値をip5とする。また、下段スイッチング素子がオフしてから時間tdn/2が経過したときに巻線電流、直流電圧の値をサンプリングし、その値をそれぞれi6、Vdc6とする。 In switching pattern D, the values of the winding current and the DC voltage are sampled when time tdp / 2 has elapsed since the lower switching element is turned on, and the values are set to i5 and Vdc5, respectively. Further, when the lower switching element is turned off, the value of the winding current is sampled, and the value is set to ip5. Further, when the time tdn / 2 elapses after the lower switching element is turned off, the values of the winding current and the DC voltage are sampled, and the values are set to i6 and Vdc6, respectively.
次に、図16により故障部位と故障状態の特定方法について説明する。図16は、各スイッチングパターン実行時にサンプリングした巻線電流と直流電圧を故障モードごとにまとめた表である。この表より、i1=0、かつi2>0ならば故障モード1が発生していると判断する。i1>0、かつ、i2=0ならば故障モード2または12が発生していると判断する。
Next, a method for identifying a failure part and a failure state will be described with reference to FIG. FIG. 16 is a table in which winding currents and DC voltages sampled at the time of executing each switching pattern are summarized for each failure mode. From this table, it is determined that
i1=0、かつVdc>0、かつi2=0、かつVdc>2、かつi3=0ならば故障モード3または4または10が発生していると判断する。Vdc2=0ならば、故障モード5が発生していると判断する。i1=0、かつVdc1=0ならば故障モード6が発生している。i1=0、かつi4<ip3ならば故障モード7が発生していると判断する。i3=0、かつi4=0、かつVdc3>0ならば故障モード8が発生していると判断する。
If i1 = 0, Vdc> 0, i2 = 0, Vdc> 2, and i3 = 0, it is determined that
i5>0、かつVdc5=0、かつVdc6>0ならば故障モード9が発生していると判断する。i1>0、かつVdc1=0ならば故障モード11が発生していると判断する。なお、巻線電流センサーの誤差により、電流が流れていなくても巻線電流センサー出力値が正確に0を示すとは限らないので、故障判断のしきい値は0以外の所定の値を設けてもよい。同様の理由で、直流電圧センサー出力値にも0以外の所定のしきい値を設けてもよい。
If i5> 0, Vdc5 = 0, and Vdc6> 0, it is determined that failure mode 9 has occurred. If i1> 0 and Vdc1 = 0, it is determined that the
このように、4種類のスイッチングパターンAからDを実行することによって、故障の部位と状態とを把握することができる。 Thus, by executing the four types of switching patterns A to D, it is possible to grasp the location and state of the failure.
なお、巻線電流と直流電圧の値をサンプリングするタイミングは上述した一実施の形態のタイミングに限定されない。さらに、直流電圧センサーを持たないシステムの場合は、巻線電流の値のみでも故障診断を実施することができる。この場合、故障モード3,4,5,6,10の区別はできないが、それ以外の故障モードについては、直流電圧を使用する場合と同じレベルまで故障の部位と状態とを特定することができる。
Note that the timing for sampling the values of the winding current and the DC voltage is not limited to the timing of the above-described embodiment. Furthermore, in the case of a system that does not have a DC voltage sensor, failure diagnosis can be performed only with the value of the winding current. In this case, the
《第2の実施の形態》
この実施の形態は、複数のスイッチングパターンを順次実行する過程において、次回のスイッチングパターンを、前回のスイッチングパターン実行時における巻線電流と直流電圧の少なくとも一方の値に応じて選択し、少ない診断回数で故障の部位と状態とを特定するものである。なお、以下では初回に実行するスイッチングパターンをCとする場合について説明する。また、この第2の実施の形態の構成は上述した図1に示す構成と同様であり、図示と説明を省略する。
<< Second Embodiment >>
In this embodiment, in the process of sequentially executing a plurality of switching patterns, the next switching pattern is selected according to at least one value of the winding current and the DC voltage at the time of the previous switching pattern execution, and the number of times of diagnosis is small. This identifies the location and state of the failure. In the following, the case where the switching pattern executed for the first time is C will be described. The configuration of the second embodiment is the same as the configuration shown in FIG. 1 described above, and illustration and description thereof are omitted.
図17は第2の実施の形態の故障診断の手順を示すフローチャートである。最初に、スイッチングパターンCを実行し、第1の実施の形態と同様のタイミングで、巻線電流i3、ip3、i4、直流電圧Vdc3、Vdc4をサンプリングする。i3>0、かつi4>ip3ならば故障モード1が発生していると判断する。i3>0、かつi4<ip3ならば故障モード2、7、12のいずれかが発生していると判断する。
FIG. 17 is a flowchart showing a failure diagnosis procedure according to the second embodiment. First, the switching pattern C is executed, and the winding currents i3, ip3, i4, and the DC voltages Vdc3, Vdc4 are sampled at the same timing as in the first embodiment. If i3> 0 and i4> ip3, it is determined that
i3>0、かつi4=0ならば故障モード8、9、11のいずれかが発生いると判断する。i3=0、かつVdc3=0、かつVdc4=0ならば故障モード5が発生していると判断する。i3=0、かつVdc3=0、かつ、Vdc4>0ならば故障モード6が発生していると判断する。i3=0、かつVdc3>0、かつVdc4>0ならば故障モード3、4、10のいずれかが発生していると判断する。
If i3> 0 and i4 = 0, it is determined that one of
次に、スイッチングパターンCを実行した結果、故障モード2,7,12のいずれかが発生していると判明した場合、さらに故障モードを絞り込むためにスイッチングパターンDを実行する。i6=0ならば故障モード7が発生していると判断する。i6>ip5ならば故障モード2と12のいずれかが発生していると判断する。
Next, as a result of executing the switching pattern C, when it is determined that one of the
また、スイッチングパターンCを実行した結果、故障モード8,9,11のいずれかが発生していると判明した場合も、さらに故障モードを絞り込むためにスイッチングパターンDを実行する。i6<ip5ならば故障モード8が発生していると判断する。i6=0ならば故障モード9が発生していると判断する。i6=ip5ならば故障モード11が発生していると判断する。
Further, when it is determined as a result of executing the switching pattern C that one of the
以上のようにスイッチングパターンCを一回実行した時点で故障判断を実行し、その時点で故障が特定できれば診断を終了する。故障モードによってはさらにスイッチングパターンDを実行して故障モードを絞り込む。したがって、スイッチングパターンの実行回数が多くても2回で済むため、短時間で故障の特定が可能である。 As described above, the failure determination is performed at the time when the switching pattern C is executed once, and the diagnosis is terminated if the failure can be identified at that time. Depending on the failure mode, the switching pattern D is further executed to narrow down the failure mode. Therefore, since the number of times of execution of the switching pattern is only two, it is possible to specify a failure in a short time.
なお、初回に実行するスイッチングパターンはCとは限らない。同様の方法でスイッチングパターンA、B、Dのいずれかを初回に実行してもよい。また、2回目以降の故障診断の手順も、この実施の形態に示したフローチャートの通りとは限らない。この実施の形態ではスイッチングパターンC、Dを実行する場合を説明したが、スイッチングパターンAもしくはBを使用する手順を構成することもできる。 The switching pattern executed for the first time is not necessarily C. Any one of the switching patterns A, B, and D may be executed for the first time in the same manner. Also, the procedure for the second and subsequent failure diagnosis is not always the same as the flowchart shown in this embodiment. In this embodiment, the case where the switching patterns C and D are executed has been described. However, a procedure using the switching patterns A or B can be configured.
《第3の実施の形態》
この第3の実施の形態は、4種類のスイッチングパターンA、B、C、Dを用いて複数の相の故障診断を同時に実施し、巻線電流と直流電圧に基づいて故障の状態と故障発生相を判断する。ここでは最初にU相とV相の診断を同時に実施し、その後、W相の診断を実施する例を示す。なお、この第3の実施の形態の構成は上述した図1に示す構成と同様であり、図示と説明を省略する。
<< Third Embodiment >>
In the third embodiment, failure diagnosis of a plurality of phases is simultaneously performed using four types of switching patterns A, B, C, and D, and the failure state and failure occurrence are based on the winding current and the DC voltage. Judge the phase. Here, an example is shown in which the diagnosis of the U phase and the V phase is first performed simultaneously, and then the diagnosis of the W phase is performed. The configuration of the third embodiment is the same as the configuration shown in FIG. 1 described above, and illustration and description thereof are omitted.
図18により、故障診断時にスイッチング素子に与えるスイッチングパターンについて説明する。図18は、まずU相とV相同時に4種類のスイッチングパターンをA、B、C、Dの順番に実行し、次にW相に対してスイッチングパターンをA、B、C、Dの順番に実行したときの、3相分の上段スイッチング素子駆動信号、下段スイッチング素子駆動信号を表している。 The switching pattern given to the switching element at the time of failure diagnosis will be described with reference to FIG. In FIG. 18, first, four types of switching patterns are executed in the order of A, B, C, and D in the order of A, B, C, and D at the same time. The upper stage switching element drive signal and the lower stage switching element drive signal for three phases when executed are shown.
スイッチングパターンAでは、いずれかの相の上段スイッチング素子を所定時間tapオンし、同じ相の下段スイッチング素子はオフのままとする。スイッチングパターンBでは、いずれかの相の下段スイッチング素子を所定時間tbnオンし、同じ相の上段スイッチング素子はオフのままとする。 In the switching pattern A, the upper switching element of any phase is turned on for a predetermined time, and the lower switching element of the same phase remains off. In the switching pattern B, the lower switching element of any phase is turned on for a predetermined time tbn, and the upper switching element of the same phase remains off.
スイッチングパターンCでは、いずれかの相の上段スイッチング素子と下段スイッチング素子とを所定時間tcp、同時にオンした後、上段スイッチング素子をオフし、下段スイッチング素子を引き続き所定時間tcnオンする。スイッチングパターンDでは、いずれかの相の上段スイッチング素子と下段スイッチング素子とを所定時間tdp、同時にオンした後、下段スイッチング素子をオフし、上段スイッチング素子を引き続き所定時間tdnオンする。 In the switching pattern C, the upper switching element and the lower switching element of any phase are simultaneously turned on for a predetermined time tcp, and then the upper switching element is turned off, and the lower switching element is continuously turned on for the predetermined time tcn. In switching pattern D, the upper switching element and the lower switching element of any phase are simultaneously turned on for a predetermined time tdp, and then the lower switching element is turned off, and the upper switching element is continuously turned on for a predetermined time tdn.
U相上下段のスイッチング素子2a、2dにA、B、C、Dのスイッチングパターンを順番に与えたときのU相巻線電流と直流電圧については、上述した第1の実施の形態の図3に示すものと同様である。他のV相、W相についてもU相と同様の巻線電流と直流電圧が発生する。
The U-phase winding current and the DC voltage when the switching patterns A, B, C, and D are sequentially given to the U-phase upper and
図19は故障診断のためのスイッチングパターンを実行し、巻線電流と直流電圧に基づいて故障状態と故障部位を判断する処理を示す。図19により第3の実施の形態の故障の判断方法について説明する。 FIG. 19 shows a process of executing a switching pattern for failure diagnosis and determining a failure state and a failure site based on the winding current and the DC voltage. A failure determination method according to the third embodiment will be described with reference to FIG.
まず、ステップ1において今回の診断対象の相を確認する。なお、この時点で故障発生相が判明している場合には、故障発生相ではスイッチングパターンを実行せず、インバータスイッチング素子をオフにしておく。これにより、故障と判断した箇所への通電を防止しつつ他の相の診断を継続できる。この実施の形態では、まずU相とV相を診断対象相に設定する。
First, in
次に、ステップ2で所定のスイッチングパターンをU相とV相に同時に実行する。各相に対するステップ1の実行回数が1回目ならスイッチングパターンAを実行し、2回目ならスイッチングパターンBを実行し、3回目ならスイッチングパターンCを実行し、4回目ならスイッチングパターンDを実行する。
Next, in
次に、ステップ3〜4において、スイッチングパターン実行時の各相巻線電流と直流電圧に基づいて故障の状態と故障発生相の候補を決定する。故障状態と故障発生相の判断方法については上述した第1の実施の形態と同様であり、説明と図示を省略する。故障が発生していないと判断した場合はステップ10へ進み、スイッチングパターンDを実行していなければステップ2へ戻り、スイッチングパターンDを実行済みであれば診断対象相に故障が無いと判断し、ステップ8へ進む。
Next, in
一方、故障が発生していると判断した場合はステップ5へ進む。ステップ5では、ステップ3で決定した故障状態および故障発生相の候補を確認し、巻線に電流が流れない故障が2つ以上の相に発生しているかを判断する。巻線に電流が流れない故障とは、上段スイッチング素子開放、下段スイッチング素子開放、上段ダイオード短絡、下段ダイオード短絡、巻線開放の5種類の故障である。以後、この5種類の故障を合わせてグループA故障と呼ぶ。
On the other hand, if it is determined that a failure has occurred, the process proceeds to step 5. In
グループA故障が発生している相では、どのようなスイッチングパターンを実行しても巻線に電流が流れないので、グループA故障の状態をさらに分類するために、直流電圧の値を用いて判断する。したがって、グループA故障が複数の相に発生している場合には、各相のグループA故障の状態をさらに分類するためにステップ9へ進み、図20に示すサブルーチンを実行して各相単独にスイッチングパターンを実行する。図2のサブルーチンについては後述する。 In a phase in which a group A fault has occurred, no current flows through the winding no matter what switching pattern is executed. Therefore, in order to further classify the state of the group A fault, a determination is made using the value of the DC voltage. To do. Therefore, if a group A failure has occurred in multiple phases, the process proceeds to step 9 to further classify the state of group A failure in each phase, and the subroutine shown in FIG. Execute the switching pattern. The subroutine of FIG. 2 will be described later.
ステップ5で巻線に電流が流れない故障が2つ以上の相に発生していないと判断した場合は、ステップ6へ進む。ステップ6では、ステップ3で決定した故障の状態と故障発生相の候補が確定し、診断対象相に対して発生しているすべての故障状態と故障相を特定できたかを判断する。まだ故障状態と故障発生相を特定できていない故障が存在する場合には、ステップ2へ戻る。
If it is determined in
診断対象相に対して発生しているすべての故障状態と故障発生相を特定できた場合はステップ7へ進み、故障状態と故障発生相を記憶する。続くステップ8で診断を実施していない相が残っているか判断する。診断を実施していない相が残っていればステップ1へ戻り、診断未実施の相(この一実施の形態ではW相)を今回の診断対象相として設定し、ステップ2以降の処理を1回目と同様に実行する。診断を実施していない相が残っていなければ処理を終了する。
If all the failure states and failure occurrence phases that have occurred for the diagnosis target phase can be identified, the process proceeds to step 7 to store the failure state and failure occurrence phase. In the
このように複数相の故障診断を同時に行うことによって、一相ごとの故障診断に比べて短時間で故障の状態を判断できる。 Thus, by performing the failure diagnosis of a plurality of phases at the same time, the state of the failure can be determined in a shorter time than the failure diagnosis for each phase.
なお、実行するスイッチングパターンの順序はこの第3の実施の形態の順序に限定されない。また、U、V、W相のすべての相を同時に診断してもよい。この場合には、各相にはほぼ同等の電流が流れるため、比較的大きな電流を流してもモータートルクを発生させずに診断ができる。 Note that the order of the switching patterns to be executed is not limited to the order of the third embodiment. Further, all phases of the U, V, and W phases may be diagnosed simultaneously. In this case, since substantially the same current flows in each phase, diagnosis can be performed without generating motor torque even when a relatively large current is passed.
図20により、グループA故障時の状態の切り分けについて、U相とV相にグループA故障が発生している場合を例に上げて説明する。ここでは、複数の相に発生しているグループA故障を、相ごとに、上段スイッチング素子開放、下段スイッチング素子開放およびグループB故障の3通りに分類する。グループB故障とは、下段スイッチング素子短絡、巻線負側端子地絡の2種類の故障をいう。 With reference to FIG. 20, the state separation at the time of group A failure will be described by taking as an example the case where a group A failure has occurred in the U phase and the V phase. Here, group A faults occurring in a plurality of phases are classified into three types for each phase: upper switching element open, lower switching element open, and group B fault. The group B failure refers to two types of failures: a lower switching element short circuit and a winding negative terminal ground fault.
まずステップ21において、グループA故障が発生している相の一つを今回の診断相に設定する。ここではまずU相を診断対象相に設定する例を示す。次に、ステップ22で診断相のみスイッチングパターンAを実行する。この間、診断相以外の相のスイッチング素子駆動信号をオフにする。ステップ23〜24において、ステップ22実行時の直流電圧の値に基づいて診断相のグループA故障をさらに分類できるか否かを判断する。判断できない場合には、ステップ27〜29で同様の手順でスイッチングパターンBを実行し、グループA故障の分類が可能か否かを判断する。
First, in
ステップ29でもグループA故障を分類できない場合は、ステップ30〜32で同様の手順でスイッチングパターンCを実行し、グループA故障の分類が可能か否かを判断する。ステップ32でもグループA故障を分類できない場合は、ステップ33〜34で同様の手順でスイッチングパターンDを実行し、グループA故障を分類する。
If the group A failure cannot be classified in step 29, the switching pattern C is executed in the same procedure in
このように、グループA故障の分類が可能になるまでスイッチングパターンをA、B、C、Dの順で実行する。グループA故障の分類ができたらステップ26を実行し、グループA故障が発生している相のうち、診断未実施の相が残っているか否かを判断する。診断未実施の相が残っていればステップ21へ戻り、診断未実施の相(本実施例ではV相)を今回の診断対象相に設定し、ステップ22以降の処理を1回目と同様に実行する。診断未実施の相が残っていなければ処理を終了する。
In this way, the switching patterns are executed in the order of A, B, C, and D until the group A failure can be classified. When the group A failure is classified, step 26 is executed, and it is determined whether or not there is an undiagnosed phase among the phases in which the group A failure has occurred. If there is an undiagnosed phase, the process returns to step 21 to set the undiagnosed phase (phase V in this embodiment) as the current diagnosis target phase, and execute the processing after
このように、各相単独にスイッチングパターンを実行することによって、グループA故障が複数の相に発生していても相ごとの故障状態を細分化することができる。 As described above, by executing the switching pattern for each phase alone, the failure state for each phase can be subdivided even if a group A failure occurs in a plurality of phases.
《第4の実施の形態》
第4の実施の形態は、SRM制御部5の電流サンプル部5bにおいて、巻線電流センサー4a〜4cの出力を同時にサンプリングできる相数が診断対象の相数より少ない場合に、相ごとにスイッチングパターンの実行タイミングをずらして故障診断を実行するものである。ここでは、同時にサンプリングできる相数を2個とする。なお、この第4の実施の形態の構成は図1に示す構成と同様であり、図示と説明を省略する。
<< Fourth Embodiment >>
In the fourth embodiment, in the current sampling unit 5b of the
図21に相ごとにずらしたスイッチングパターンを示す。まず、U相とV相に対してスイッチングパターンAを実行し、これら2相の巻線電流センサー4a、4bの出力をサンプリングする。その間、W相のスイッチング素子駆動信号はオフのままとする。次に、W相に対してスイッチングパターンAを実行するとともに、U相に対してスイッチングパターンBを実行し、その間、V相のスイッチング素子駆動信号はオフのままとする。引き続きV相とW相に対してスイッチングパターンBを実行し、これら2相の巻線電流センサー4b、4cの出力をサンプリングする。その間、U相のスイッチング素子駆動信号はオフのままとする。以後、同様の処理をスイッチングパターンC、Dでも実行する。
FIG. 21 shows a switching pattern shifted for each phase. First, the switching pattern A is executed for the U phase and the V phase, and the outputs of the two-phase winding
図22は第4の実施の形態の動作を示すフローチャートである。なお、図19に示す処理と同様な処理を行うステップに対しては同一のステップ番号を付して相違点を中心に説明する。ステップ41において、スイッチングパターン実行相を設定する。ステップ41の実行回数が1回目または4回目の場合はU相とV相に対してスイッチングパターンを実行し、2回目または5回目の場合はW相とU相に対してスイッチングパターンを実行し、3回目または6回目の場合はV相とW相に対してスイッチングパターンを実行する。 FIG. 22 is a flowchart showing the operation of the fourth embodiment. Note that steps that perform the same processing as the processing shown in FIG. 19 are denoted by the same step numbers, and differences will be mainly described. In step 41, a switching pattern execution phase is set. When the number of executions of step 41 is the first or fourth time, the switching pattern is executed for the U phase and the V phase, and when the second time or the fifth time, the switching pattern is executed for the W phase and the U phase. In the third or sixth time, a switching pattern is executed for the V phase and the W phase.
次に、ステップ42においてスイッチングパターン実行相に対して所定のスイッチングパターンを同時に実行する。各相のスイッチングパターンの実行回数が1回目ならスイッチングパターンAを、2回目ならスイッチングパターンBを、3回目ならスイッチングパターンCを、4回目ならスイッチングパターンDを実行する。ステップ43ではスイッチングパターン実行相の巻線電流と直流電圧を読み取る。 Next, in step 42, a predetermined switching pattern is simultaneously executed for the switching pattern execution phase. If the number of executions of the switching pattern of each phase is the first time, the switching pattern A is executed, the switching pattern B is executed if it is the second time, the switching pattern C is executed if it is the third time, and the switching pattern D is executed if it is the fourth time. In step 43, the winding current and DC voltage of the switching pattern execution phase are read.
このように、同時にサンプリング可能な相数だけ実際にサンプリングを実行することによって、同時にサンプリング可能な相数が少ないシステムにおいても、複数相の故障診断が可能となる。 In this way, by actually performing sampling for the number of phases that can be sampled at the same time, even in a system with a small number of phases that can be sampled simultaneously, it is possible to diagnose a failure of a plurality of phases.
《第5の実施の形態》
第4の実施の形態は、SRM制御部5の電流サンプル部5bにおいて、巻線電流センサー4a〜4cの出力を同時にサンプリングできる相数が診断対象の相数より少ない場合に、相ごとに巻線電流センサー4a〜4cの出力のサンプリングタイミングをずらして故障診断を実行するものである。モータ制御用の汎用CPUでは、同時サンプル数が2個であるものが多く、ここでは同時にサンプリングできる相数を2個とする例を示す。なお、この第5の実施の形態の構成は図1に示す構成と同様であり、図示と説明を省略する。
<< Fifth Embodiment >>
In the fourth embodiment, in the current sample unit 5b of the
図23に各相の診断スイッチングパターンとサンプルタイミングを示す。まず3相同時にスイッチングパターンAを実行し、U相巻線電流値iu1とV相巻線電流値iv1をサンプリングする。その後、所定の時間tadが経過したらW相巻線電流iw1と直流電圧値Vdc1をサンプリングし、スイッチングパターンAを終了する。スイッチングパターンB、C、Dについても、同様の方法で2個ずつ同時にサンプリングを実行する。 FIG. 23 shows the diagnostic switching pattern and sample timing of each phase. First, the switching pattern A is executed simultaneously for the three phases, and the U-phase winding current value iu1 and the V-phase winding current value iv1 are sampled. Thereafter, when a predetermined time tad has elapsed, the W-phase winding current iw1 and the DC voltage value Vdc1 are sampled, and the switching pattern A is terminated. The switching patterns B, C, and D are also sampled two by two at the same time using the same method.
また、この第5の実施の形態で示した巻線電流サンプリング方法を用いた場合の、故障状態と故障発生相を特定する処理は図19に示す第3の実施の形態の処理と同様である。 Further, the process of specifying the fault state and the fault occurrence phase when using the winding current sampling method shown in the fifth embodiment is the same as the process of the third embodiment shown in FIG. .
この故障診断の方式は、電流が流れているか否かの1・0情報により故障を判断するので、この第5の実施の形態のように同一のスイッチング信号内でサンプルタイミングをずらすことが可能である。 In this failure diagnosis method, the failure is determined based on the 1 · 0 information indicating whether or not current is flowing. Therefore, the sample timing can be shifted within the same switching signal as in the fifth embodiment. is there.
なお、所定の時間tadはシステムのAD変換時間を考慮して決定するとよい。また、この第5の実施の形態では、所定の時間tadをすべてのスイッチングパターンで同じ値としたが、この限りではなく、スイッチングパターンごとに所定時間を異なる時間としてもよい。 The predetermined time tad may be determined in consideration of the AD conversion time of the system. In the fifth embodiment, the predetermined time tad is set to the same value for all switching patterns. However, the present invention is not limited to this, and the predetermined time may be different for each switching pattern.
このように一実施の形態によれば、相ごとにP側とN側のスイッチング素子およびP側とN側のダイオードから構成され、直流電源電圧を矩形波電圧に変換して3相のスイッチト・リラクタンス・モーター(SRM)に印加するSRM駆動用インバーター2と、SRMの各相巻線1a〜1cに流れる電流を検出する巻線電流センサー4a〜4cと、インバーター2の直流電源電圧を検出する直流電圧検出部5cとを備えたSRM駆動制御装置において、インバーター2の各相のスイッチング素子に対して複数のスイッチングパターンにしたがってスイッチングを行い、巻線電流センサー4a〜4cにより検出された巻線電流と直流電圧検出部5cにより検出された直流電源電圧とに基づいて、インバーター2およびSRMの故障の部位と故障の状態とを診断するSRM制御部5を備えたことにより、特別の故障診断装置を必要とせず、簡単な方法でインバーター2およびSRMのどの部位が故障しているのか、またどのような故障の状態なのかを容易にしかも正確に診断することができる。
As described above, according to one embodiment, each phase is composed of P-side and N-side switching elements and P-side and N-side diodes, and converts a DC power supply voltage into a rectangular wave voltage to switch a three-phase switch.
また、一実施の形態によれば、故障診断対象相のP側スイッチング素子を所定時間tapオンし、同じ相のN側スイッチング素子をオフのままとするスイッチングパターンAと、故障診断対象相のN側スイッチング素子を所定時間tbnオンし、同じ相のP側スイッチング素子をオフのままとするスイッチングパターンBと、故障診断対象相のP側スイッチング素子とN側スイッチング素子とを所定時間tcp同時にオンした後、P側スイッチング素子をオフするとともに、N側スイッチング素子を引き続き所定時間tcnオンするスイッチングパターンCと、故障診断対象相のP側スイッチング素子とN側スイッチング素子とを所定時間tdp同時にオンした後、N側スイッチング素子をオフするとともに、P側スイッチング素子を引き続き所定時間tdnオンするスイッチングパターンDとから成るスイッチングパターンを順番に実行し、インバーター2とSRMの故障を診断するので、特別の故障診断装置を必要とせず、簡単な方法でインバーター2およびSRMのどの部位が故障しているのか、またどのような故障の状態なのかを容易にしかも正確に診断することができる。
Further, according to the embodiment, the switching pattern A in which the P-side switching element of the failure diagnosis target phase is turned on for a predetermined time and the N-side switching element of the same phase is kept off, and the N of the failure diagnosis target phase The side switching element is turned on for a predetermined time tbn, and the switching pattern B in which the P side switching element of the same phase remains off and the P side switching element and the N side switching element of the failure diagnosis target phase are simultaneously turned on for the predetermined time tcp. Thereafter, the P-side switching element is turned off, the switching pattern C in which the N-side switching element is continuously turned on for a predetermined time tcn, and the failure diagnosis target phase P-side switching element and the N-side switching element are simultaneously turned on for a predetermined time tdp. , The N-side switching element is turned off and the P-side switching element is continued for a predetermined time tdn. In order to diagnose the failure of the
一実施の形態によれば、4種類のスイッチングパターンA、B、C、Dの内の少なくとも2つ以上のスイッチングパターンを実行してインバーター2およびSRMの故障の部位と故障の状態とを診断するようにしたので、少ない診断工数で短時間に故障の部位と状態とを特定することができる。
According to one embodiment, at least two of the four types of switching patterns A, B, C, and D are executed to diagnose the failure part and the failure state of the
一実施の形態によれば、前回のスイッチングパターン実行時における巻線電流センサー4a〜4cの巻線電流または直流電圧検出部5cの直流電源電圧に基づいて、次回のスイッチングパターンを選択するようにしたので、少ない診断工数で短時間に故障の部位と状態とを特定することができる。
According to the embodiment, the next switching pattern is selected based on the winding current of the winding
一実施の形態によれば、4種類のスイッチングパターンA、B、C、Dの内の少なくとも2つ以上のスイッチングパターンを複数の相に対して同時に実行して診断するようにしたので、1相ごとの故障診断に比べて短時間で故障の部位と状態とを特定できる。したがって、正常時においては通常運転に移行するタイムラグを少なくでき、ユーザーにとって違和感のない立ち上がりを実現できる。 According to one embodiment, since at least two of the four types of switching patterns A, B, C, and D are simultaneously executed for a plurality of phases and diagnosed, one phase It is possible to identify the location and state of the failure in a short time compared to the failure diagnosis for each. Therefore, the time lag for shifting to the normal operation can be reduced at the normal time, and it is possible to realize a stand-up that does not make the user feel uncomfortable.
一実施の形態によれば、巻線電流センサー4a〜4cにおいてSRMの巻線電流を同時に検出可能な相数が限られている場合には、スイッチングパターンによる故障診断をSRMの巻線電流を同時に検出可能な相数ずつ同時に実行するようにしたので、すべての相の巻線電流を同時に検出するための高価で複雑な電流サンプル部が不要となり、装置を安価に構成できる。
According to one embodiment, when the number of phases that can simultaneously detect the SRM winding current is limited in the winding
一実施の形態によれば、4種類のスイッチングパターンA、B、C、Dの内の少なくとも2つ以上のスイッチングパターンをすべての相に対して同時に実行して診断するようにしたので、各相にはほぼ同じ値の電流が流れることになり、比較的大きな電流を流してもモータートルクを発生させずに故障診断を行うことができる。 According to one embodiment, since at least two of the four types of switching patterns A, B, C, and D are simultaneously executed for all phases for diagnosis, each phase is diagnosed. As a result, substantially the same value of current flows through the motor, and even if a relatively large current flows, a fault diagnosis can be performed without generating motor torque.
一実施の形態によれば、巻線電流センサー4a〜4cにおいてSRMの巻線電流を同時に検出可能な相数が限られている場合には、巻線電流センサー4a〜4cによる各巻線の電流検出タイミングをずらすようにしたので、すべての相の巻線電流を同時に検出するための高価で複雑な電流サンプル部が不要となり、装置を安価に構成できる。
According to one embodiment, when the number of phases that can simultaneously detect the winding current of the SRM is limited in the winding
一実施の形態によれば、スイッチングパターンによる故障診断途中でいずれかの相の故障発生が診断された場合には、当該相に対する故障診断を中止して他の相の故障診断を継続するようにしたので、故障と判断した時点でその相への通電を停止することができ、故障部位の拡大を防止しながら、他の相の診断を継続することができる。 According to one embodiment, when a failure occurrence of any phase is diagnosed during the failure diagnosis by the switching pattern, the failure diagnosis for the phase is stopped and the failure diagnosis of the other phase is continued. Therefore, when it is determined that there is a failure, the current supply to the phase can be stopped, and the diagnosis of other phases can be continued while preventing the expansion of the failure part.
一実施の形態によれば、SRMの巻線に電流が流れない故障が2つ以上の相に発生していると診断された場合には、各相単独にスイッチングパターンによる故障診断を行い、直流電圧検出部5cで検出される直流電源電圧に基づいてインバーター2およびSRMの故障の部位と故障の状態とを診断するようにしたので、巻線電流が流れない故障が複数の相に発生していても、相ごとの故障状態を診断することができる。
According to one embodiment, when it is diagnosed that a failure in which no current flows in the winding of the SRM has occurred in two or more phases, a fault diagnosis is performed for each phase using a switching pattern, and Since the failure part and the failure state of the
特許請求の範囲の構成要素と一実施例の構成要素との対応関係は次の通りである。すなわち、巻線電流センサー4a〜4cが電流検出器を、直流電圧検出部5cが電圧検出器を、SRM制御部5が故障診断回路をそれぞれ構成する。なお、本発明の特徴的な機能を損なわない限り、各構成要素は上記構成に限定されるものではない。
The correspondence between the constituent elements of the claims and the constituent elements of one embodiment is as follows. That is, the winding
なお、上述した一実施の形態では3相SRMを例に上げて説明したが、SRMの相数は3相に限定されない。 In the above-described embodiment, the three-phase SRM has been described as an example, but the number of phases of the SRM is not limited to three.
1a〜1c SRM巻線
2 SRM駆動用インバーター
2a〜2f スイッチング素子
2g〜2l ダイオード
3 直流電源
4a〜4c 巻線電流センサー
5 SRM制御部
5a インバーター駆動信号生成部
5b 電流サンプル部
5c 直流電圧検出部
5d 故障検出部
1a to 1c SRM winding 2
Claims (11)
前記SRMの各相巻線に流れる電流を検出する電流検出器と、
前記インバーターの直流電源電圧を検出する電圧検出器とを備えたSRM駆動制御装置において、
前記インバーターの各相のスイッチング素子に対して複数のスイッチングパターンにしたがってスイッチングを行い、前記電流検出器より検出された巻線電流と前記電圧検出器により検出された直流電源電圧とに基づいて、前記インバーターおよび前記SRMの故障の部位と故障の状態とを診断する故障診断回路を備えることを特徴とするSRM駆動制御装置。 Each phase is composed of P-side and N-side switching elements and P-side and N-side diodes, and converts a DC power supply voltage into a rectangular wave voltage to provide a multi-phase switched reluctance motor (hereinafter referred to as SRM). An inverter applied to the
A current detector for detecting a current flowing in each phase winding of the SRM;
A SRM drive control device comprising a voltage detector for detecting a DC power supply voltage of the inverter;
Switching according to a plurality of switching patterns for the switching elements of each phase of the inverter, based on the winding current detected by the current detector and the DC power supply voltage detected by the voltage detector, An SRM drive control device comprising a failure diagnosis circuit for diagnosing an inverter and a failure part and a failure state of the SRM.
前記複数のスイッチングパターンは、故障診断対象相のP側スイッチング素子を所定時間tapオンし、同じ相のN側スイッチング素子をオフのままとするスイッチングパターンAと、
故障診断対象相のN側スイッチング素子を所定時間tbnオンし、同じ相のP側スイッチング素子をオフのままとするスイッチングパターンBと、
故障診断対象相のP側スイッチング素子とN側スイッチング素子とを所定時間tcp同時にオンした後、P側スイッチング素子をオフするとともに、N側スイッチング素子を引き続き所定時間tcnオンするスイッチングパターンCと、
故障診断対象相のP側スイッチング素子とN側スイッチング素子とを所定時間tdp同時にオンした後、N側スイッチング素子をオフするとともに、P側スイッチング素子を引き続き所定時間tdnオンするスイッチングパターンDとから成ることを特徴とするSRM駆動制御装置。 The SRM drive control device according to claim 1,
The plurality of switching patterns include a switching pattern A in which the P-side switching element of the failure diagnosis target phase is turned on for a predetermined time and the N-side switching element of the same phase is kept off,
A switching pattern B in which the N-side switching element of the failure diagnosis target phase is turned on for a predetermined time tbn and the P-side switching element of the same phase is kept off;
A switching pattern C in which the P-side switching element and the N-side switching element of the failure diagnosis target phase are simultaneously turned on for a predetermined time tcp, and then the P-side switching element is turned off and the N-side switching element is continuously turned on for a predetermined time tcn;
After the P-side switching element and the N-side switching element of the failure diagnosis target phase are simultaneously turned on for a predetermined time tdp, the N-side switching element is turned off, and the P-side switching element is continuously turned on for a predetermined time tdn. The SRM drive control apparatus characterized by the above-mentioned.
前記故障診断回路は、4種類の前記スイッチングパターンA、B、C、Dを順番に実行して前記インバーターおよび前記SRMの故障の部位と故障の状態とを診断することを特徴とするSRM駆動制御装置。 The SRM drive control device according to claim 2,
The fault diagnosis circuit performs four types of the switching patterns A, B, C, and D in order to diagnose a fault site and a fault status of the inverter and the SRM, and performs SRM drive control. apparatus.
前記故障診断回路は、4種類の前記スイッチングパターンA、B、C、Dの内の少なくとも2つ以上のスイッチングパターンを実行して前記インバーターおよび前記SRMの故障の部位と故障の状態とを診断することを特徴とするSRM駆動制御装置。 The SRM drive control device according to claim 2,
The failure diagnosis circuit executes at least two switching patterns of the four types of switching patterns A, B, C, and D to diagnose a failure part and a failure state of the inverter and the SRM. The SRM drive control apparatus characterized by the above-mentioned.
前記故障診断回路は、前回のスイッチングパターン実行時における前記電流検出器の巻線電流または前記電圧検出器の直流電源電圧に基づいて、次回のスイッチングパターンを選択することを特徴とするSRM駆動制御装置。 The SRM drive control device according to claim 4, wherein
The fault diagnosis circuit selects a next switching pattern based on a winding current of the current detector or a DC power supply voltage of the voltage detector at the time of the previous switching pattern execution. .
前記故障診断回路は、4種類の前記スイッチングパターンA、B、C、Dの内の少なくとも2つ以上のスイッチングパターンを複数の相に対して同時に実行して診断することを特徴とするSRM駆動制御装置。 The SRM drive control device according to claim 2,
The fault diagnosis circuit performs diagnosis by simultaneously executing at least two switching patterns of the four types of switching patterns A, B, C, and D for a plurality of phases. apparatus.
前記故障診断回路は、前記電流検出器において前記SRMの巻線電流を同時に検出可能な相数が限られている場合には、スイッチングパターンによる故障診断を前記SRMの巻線電流を同時に検出可能な相数ずつ同時に実行することを特徴とするSRM駆動制御装置。 The SRM drive control device according to claim 6,
The fault diagnosis circuit can simultaneously detect the SRM winding current by performing a fault diagnosis based on a switching pattern when the number of phases that can simultaneously detect the SRM winding current is limited in the current detector. An SRM drive control device that executes the number of phases simultaneously.
前記故障診断回路は、4種類の前記スイッチングパターンA、B、C、Dの内の少なくとも2つ以上のスイッチングパターンをすべての相に対して同時に実行して診断することを特徴とするSRM駆動制御装置。 The SRM drive control device according to claim 2,
The fault diagnosis circuit performs diagnosis by simultaneously executing at least two switching patterns of the four types of switching patterns A, B, C, and D for all phases. apparatus.
前記故障診断回路は、前記電流検出器において前記SRMの巻線電流を同時に検出可能な相数が限られている場合には、前記電流検出器による各巻線の電流検出タイミングをずらすことを特徴とするSRM駆動制御装置。 In the SRM drive control device according to claim 6 or 8,
The fault diagnosis circuit shifts the current detection timing of each winding by the current detector when the number of phases capable of simultaneously detecting the winding current of the SRM is limited in the current detector. SRM drive control device.
前記故障診断回路は、スイッチングパターンによる故障診断途中でいずれかの相の故障発生が診断された場合には、当該相に対する故障診断を中止して他の相の故障診断を継続することを特徴とするSRM駆動制御装置。 In the SRM drive control device according to any one of claims 6 to 9,
The failure diagnosis circuit is characterized in that when a failure occurrence of any phase is diagnosed during failure diagnosis by a switching pattern, the failure diagnosis for the phase is stopped and the failure diagnosis of another phase is continued. SRM drive control device.
前記故障診断回路は、前記SRMの巻線に電流が流れない故障が2つ以上の相に発生していると診断された場合には、各相単独にスイッチングパターンによる故障診断を行い、前記電圧検出器で検出される直流電源電圧に基づいて前記インバーターおよび前記SRMの故障の部位と故障の状態とを診断することを特徴とするSRM駆動制御装置。
In the SRM drive control device according to any one of claims 6 to 9,
When it is diagnosed that a failure in which no current flows in the winding of the SRM has occurred in two or more phases, the failure diagnosis circuit performs a failure diagnosis using a switching pattern for each phase alone, and the voltage An SRM drive control device characterized by diagnosing a failure part and a failure state of the inverter and the SRM based on a DC power supply voltage detected by a detector.
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Cited By (4)
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---|---|---|---|---|
CN103105559A (en) * | 2013-02-05 | 2013-05-15 | 中国矿业大学 | Failure node energy diagnosing method of switch reluctance motor double-switch power converter |
CN105207439A (en) * | 2015-08-31 | 2015-12-30 | 浙江大学 | Phase splitting tap-based switched reluctance motor system with fault tolerance function and fault diagnosis method of system |
EP3160038A3 (en) * | 2015-10-23 | 2017-06-14 | Nidec SR Drives Ltd. | Method of operating a switched reluctance machine |
RU2637379C1 (en) * | 2013-11-19 | 2017-12-04 | Чайна Юниверсити Оф Майнинг Энд Текнолоджи | Method for diagnostics of short-circuit in power converter circuit of ac jet motor by bus current |
-
2003
- 2003-09-24 JP JP2003331470A patent/JP2005102384A/en active Pending
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103105559A (en) * | 2013-02-05 | 2013-05-15 | 中国矿业大学 | Failure node energy diagnosing method of switch reluctance motor double-switch power converter |
WO2014121557A1 (en) * | 2013-02-05 | 2014-08-14 | 中国矿业大学 | Node energy diagnosis method for fault of switched reluctance motor double-switch power converter |
US9823307B2 (en) | 2013-02-05 | 2017-11-21 | China University Of Mining And Technology | Switched reluctance motor double-switch power converter that identifies fault of a node using node energy analysis |
RU2637379C1 (en) * | 2013-11-19 | 2017-12-04 | Чайна Юниверсити Оф Майнинг Энд Текнолоджи | Method for diagnostics of short-circuit in power converter circuit of ac jet motor by bus current |
CN105207439A (en) * | 2015-08-31 | 2015-12-30 | 浙江大学 | Phase splitting tap-based switched reluctance motor system with fault tolerance function and fault diagnosis method of system |
EP3160038A3 (en) * | 2015-10-23 | 2017-06-14 | Nidec SR Drives Ltd. | Method of operating a switched reluctance machine |
US9887657B2 (en) | 2015-10-23 | 2018-02-06 | Nidec Sr Drives, Ltd | Method of operating a switched reluctance machine |
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