JP2005117758A - モーター駆動制御装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 各スイッチング素子ごとに、各スイッチング素子をオンまたはオフする第1駆動回路23と並列に第2駆動回路24を備え、ロック検知回路25によりモーターのロック状態が検知されていないときには第1駆動回路23により各スイッチング素子のオンまたはオフを行い、ロック検知回路25によりモーターのロック状態が検知されたときには、第1駆動回路23と第2駆動回路24とを同期させて各スイッチング素子のオンまたはオフを行う。
【選択図】 図2
Description
図1は第1の実施の形態の構成を示す図である。バッテリー1はインバーター4へ直流電源を供給する。ノイズフィルター2はインバーター4のスイッチングノイズを低減する。平滑用コンデンサー3はインバーター4の直流入力電圧のリップルを平滑する。インバーター4は直流電力を三相交流電力に変換し、モーター6に交流電力を供給する。なお、この一実施の形態では三相のインバーター4と交流モーター6を例に上げて説明するが、本願発明は三相のインバーターとモーターに限定されない。スイッチング素子Q1〜Q6はモーター駆動制御回路9からのスイッチング信号にしたがってオン、オフを繰り返し、直流電力を交流電力に変換する。この一実施の形態ではスイッチング素子Q1〜Q6にIGBTを用いた例を示すが、トランジスターやSCRなどの他のスイッチング素子を用いてもよい。
P1on=V・I・t1/6 ・・・ (1)
(1)式において、Vはスイッチング素子Q1両端の電圧、Iはスイッチング素子Q1に流れる電流である。なお、他のスイッチング素子Q2〜Q6についても同様である。
P1off=V・I・t2/6 ・・・ (2)
なお、他のスイッチング素子Q2〜Q6についても同様である。
P2on=V・I・t3/6 ・・・ (3)
t3<t1であるから、損失もP2on<P1onとなり、スイッチング損失を減らすことができる。ただし、スイッチング時間が短くなった分だけスイッチング素子のオン時間が長くなり、オン損失が増える。
ΔPsw=(1/6)×300V×300A×(1μs−0.5μs)×2×10kHz=150W ・・・ (4)
ΔPon=2.5V×300A×(1μs−0.5μs)×2×10kHz=7.5W ・・・ (5)
つまり、スイッチング損失は150W減少し、オン損失は7.5W増加することになるから、スイッチング素子1個あたり損失が142.5W減少することになる。
図10は第2の実施の形態のロック検知処理を示すフローチャートである。なお、図7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。また、この第2の実施の形態の構成は図1に示す構成と同様であり、説明を省略する。モーター回転速度が所定値N1以下で、かつモーター電流指令値が所定値I1以上の場合には、ステップ7で位置センサー7によりモーター6の回転子磁極位置を検出し、続くステップ8で磁極位置における通電相、つまり通電状態にあるスイッチング素子を判別する。ステップ9では通電状態にあるスイッチング素子のみ、ロック検知回路25の出力を“1”、すなわちロック状態とする。
図12は第3の実施の形態の構成を示す。温度センサーTH1〜TH6はスイッチング素子Q1〜Q6の温度を検出する。なお、これらの温度センサーTH1〜TH6の温度検出点はジャンクション温度が理想的であるが、現在の技術では実現できないので、スイッチング素子近傍の温度を検出する。図12において、温度センサーTH1〜TH6以外の構成機器は図1に示す機器と同様であり、説明を省略する。
上述した第3の実施の形態では、温度センサーTH1〜TH6により検出したスイッチング素子Q1〜Q6の温度に基づいて温度上昇の大小を判定したが、通常、温度センサーTH1〜TH6の温度検出時定数はスイッチング素子Q1〜Q6のジャンクション温度の熱時定数より大きいため、過渡的に正確なジャンクション温度を測定できない。そこで、この場合にはジャンクション温度の推定演算を行う。これにより、過渡時のジャンクション温度を正確に求めることができ、温度上昇の大きなスイッチング素子を正確に判別できる。
Tf0=Ts+K1,
Tj0=Tf0+K2 ・・・(6)
(6)式において、K1、K2は定数であり、各スイッチング素子Q1〜Q6に対して最適値を設定する。
Tfs[n]=(Ts−K3・I−Tfs[n−1])・Δt/K4+Tfs[n−1],
Tjs[n]=(Tfs[n]−K5・I−Tjs[n−1]・Δt/K6+Tjs[n−1]
・・・ (7)
(7)式において、Iはインバーター4の三相出力電流Iu、Iv、Iwである。また、K3〜K6は定数であり、各スイッチング素子Q1〜Q6に対して最適値を設定する。なお、記号[n]は今回の演算値を表し、記号[n−1]は前回の演算値を表す。モーター6がロック状態に入った直後の演算では、Tfs[n−1]に初期値Tf0を、Tjs[n−1]には初期値Tj0をそれぞれ設定する。
2 ノイズフィルター
3 平滑用コンデンサー
4 インバーター
5a〜5c 電流センサー
6 モーター
7 位置センサー
8 速度センサー
9 モーター駆動制御回路
21 スイッチングパターン信号
22 絶縁回路
23 第1ゲートドライバー
23a 抵抗器
24 第2ゲートドライバー
24a 抵抗器
25 ロック検知回路
26 論理積回路
Q1〜Q6 スイッチング素子
TH0〜TH6 温度センサー
Claims (5)
- 複数のスイッチング素子により直流電力を交流電力に変換してモーターに供給するモーター駆動制御装置において、
モーターのロック状態を検知するロック検知回路と、
前記各スイッチング素子ごとに設けられ、前記各スイッチング素子をオンまたはオフする複数の第1駆動回路と、
前記各第1駆動回路と並列に接続され、前記各スイッチング素子をオンまたはオフする複数の第2駆動回路と、
前記ロック検知回路によりモーターのロック状態が検知されていないときには前記第1駆動回路により前記各スイッチング素子のオンまたはオフを行い、前記ロック検知回路によりモーターのロック状態が検知されたときには、前記第1駆動回路と前記第2駆動回路とを同期させて前記各スイッチング素子のオンまたはオフを行う制御回路とを備えることを特徴とするモーター駆動制御装置。 - 請求項1の記載のモーター駆動制御装置において、
モーターの回転速度を検出する速度検出回路と、
モーターに流れる電流を検出する電流検出回路とを備え、
前記ロック検知回路は、モーターの回転速度が所定値以下で、かつモーターに流れる電流が所定値以上の場合に、モーターがロック状態であると判定することを特徴とするモーター駆動制御装置。 - 請求項1または請求項2に記載のモーター駆動制御装置において、
モーターの回転子磁極位置を検出する磁極位置検出回路を備え、
前記制御回路は、前記磁極位置検出回路による検出結果に基づいて通電状態にあるスイッチング素子を判別し、前記ロック検知回路によりモーターのロック状態が検知されたときには、前記通電状態にあるスイッチング素子のみ、前記第1駆動回路と前記第2駆動回路とを同期させてオンまたはオフを行うことを特徴とするモーター駆動制御装置。 - 請求項1または請求項2に記載のモーター駆動制御装置において、
前記各スイッチング素子の温度を検出する温度検出回路を備え、
前記制御回路は、前記ロック検知回路によりモーターのロック状態が検知されたときには、前記温度検出回路により検出された温度が所定値より高いスイッチング素子のみ、前記第1駆動回路と前記第2駆動回路とを同期させてオンまたはオフを行うことを特徴とするモーター駆動制御装置。 - 請求項4に記載のモーター駆動制御装置において、
前記ロック検知回路によりモーターのロック状態が検知された時点における前記温度検出手段により検出された温度に基づいて、前記各スイッチング素子のジャンクション温度を推定する温度推定回路を備え、
前記制御回路は、前記ロック検知回路によりモーターのロック状態が検知されたときには、前記温度推定回路により推定されたジャンクション温度が所定値より高いスイッチング素子のみ、前記第1駆動回路と前記第2駆動回路とを同期させてオンまたはオフを行うことを特徴とするモーター駆動制御装置。
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