JP2005354763A - Voltage converter - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、直流電源からの直流電圧を指令電圧に変換する電圧変換装置に関するものである。 The present invention relates to a voltage converter that converts a DC voltage from a DC power source into a command voltage.
最近、環境に配慮した自動車としてハイブリッド自動車(Hybrid Vehicle)および電気自動車(Electric Vehicle)が大きな注目を集めている。そして、ハイブリッド自動車は、一部、実用化されている。 Recently, hybrid vehicles and electric vehicles have attracted a great deal of attention as environmentally friendly vehicles. Some hybrid vehicles have been put into practical use.
このハイブリッド自動車は、従来のエンジンに加え、直流電源とインバータとインバータによって駆動されるモータとを動力源とする自動車である。つまり、エンジンを駆動することにより動力源を得るとともに、直流電源からの直流電圧をインバータによって交流電圧に変換し、その変換した交流電圧によりモータを回転することによって動力源を得るものである。また、電気自動車は、直流電源とインバータとインバータによって駆動されるモータとを動力源とする自動車である。 This hybrid vehicle is a vehicle that uses a DC power source, an inverter, and a motor driven by the inverter as a power source in addition to a conventional engine. In other words, a power source is obtained by driving the engine, a DC voltage from a DC power source is converted into an AC voltage by an inverter, and a motor is rotated by the converted AC voltage to obtain a power source. An electric vehicle is a vehicle that uses a DC power source, an inverter, and a motor driven by the inverter as a power source.
このようなハイブリッド自動車または電気自動車においては、直流電源からの直流電圧を昇圧コンバータによって昇圧し、その昇圧した直流電圧をモータを駆動するインバータに供給するシステムも提案されている(特許文献1)。 In such a hybrid vehicle or electric vehicle, a system has also been proposed in which a DC voltage from a DC power source is boosted by a boost converter and the boosted DC voltage is supplied to an inverter that drives a motor (Patent Document 1).
そして、特許文献1に開示されたシステムにおいては、出力電圧が指令電圧に一致するように昇圧コンバータをフィードバック制御する場合、指令電圧と出力電圧との誤差を演算し、その演算した誤差に応じて制御ゲインを調整し、さらに、その調整した制御ゲインを用いて出力電圧が指令電圧に一致するようにフィードバック制御する。
しかし、特許文献1に開示されたフィードバック制御においては、モータを駆動するインバータの入力側に設けられたコンデンサの容量を考慮してフィードバック制御における制御ゲイン(比例ゲインおよび積分ゲイン)を決定していないため、温度の低下によってコンデンサの容量が小さくなった場合に常温で設定された制御ゲインを用いてフィードバック制御を行なうと、見かけ上、制御ゲインが高くなってしまい、出力電圧のフィードバック制御が発散するという問題がある。
However, in the feedback control disclosed in
そこで、この発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、その目的は、温度が変動しても安定したフィードバック制御が可能な電圧変換装置を提供することである。 Therefore, the present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a voltage converter capable of stable feedback control even when the temperature fluctuates.
この発明による電圧変換装置は、出力電圧が指令電圧に一致するように直流電源からの直流電圧を出力電圧に変換する電圧変換装置であって、容量素子と、電圧変換器と、制御手段とを備える。容量素子は、負荷を駆動する駆動回路の入力側に設けられる。電圧変換器は、直流電源からの直流電圧を出力電圧に変換して容量素子へ出力する。制御手段は、出力電圧が指令電圧に一致するように電圧変換器をフィードバック制御するときの制御ゲインを容量素子の温度に応じて調整し、その調整した制御ゲインを用いて出力電圧が指令電圧に一致するように電圧変換器をフィードバック制御する。 A voltage converter according to the present invention is a voltage converter that converts a DC voltage from a DC power source into an output voltage so that the output voltage matches a command voltage, and includes a capacitor, a voltage converter, and a control means. Prepare. The capacitive element is provided on the input side of the drive circuit that drives the load. The voltage converter converts a DC voltage from a DC power source into an output voltage and outputs the output voltage to the capacitive element. The control means adjusts the control gain when performing feedback control of the voltage converter so that the output voltage matches the command voltage according to the temperature of the capacitive element, and the output voltage becomes the command voltage using the adjusted control gain. The voltage converter is feedback controlled so as to match.
好ましくは、制御手段は、容量素子の温度の低下に伴って低くなるように制御ゲインを調整する。 Preferably, the control means adjusts the control gain so as to decrease as the temperature of the capacitive element decreases.
好ましくは、制御手段は、容量素子の温度変動に対して出力電圧の応答特性が好適な応答特性と略同じになるように制御ゲインを調整する。 Preferably, the control means adjusts the control gain so that the response characteristic of the output voltage with respect to the temperature variation of the capacitive element is substantially the same as a suitable response characteristic.
好ましくは、好適な応答特性は、容量素子の温度が常温であるときの出力電圧の応答特性である。 Preferably, the suitable response characteristic is a response characteristic of the output voltage when the temperature of the capacitive element is normal temperature.
好ましくは、制御手段は、容量素子の温度が常温であるときに設定される制御ゲインを好適な制御ゲインとしたとき、出力電圧の応答特性が好適な応答特性と略同じになるように容量素子の温度に応じて決定された補正係数を好適な制御ゲインに乗算することにより制御ゲインを調整する。 Preferably, the control means sets the capacitance element so that the response characteristic of the output voltage is substantially the same as the suitable response characteristic when the control gain set when the temperature of the capacitive element is normal temperature is set to a suitable control gain. The control gain is adjusted by multiplying a suitable control gain by a correction coefficient determined according to the temperature of the current.
好ましくは、制御手段は、容量素子の温度と補正係数との関係を示すマップを保持しており、容量素子の温度に対応する補正係数をマップを参照して抽出し、その抽出した補正係数を好適な制御ゲインに乗算して制御ゲインを調整する。 Preferably, the control means holds a map indicating a relationship between the temperature of the capacitive element and the correction coefficient, extracts a correction coefficient corresponding to the temperature of the capacitive element with reference to the map, and extracts the extracted correction coefficient. The control gain is adjusted by multiplying a suitable control gain.
好ましくは、好適な制御ゲインは、好適な比例ゲインと好適な積分ゲインとからなる。そして、制御手段は、補正係数を好適な比例ゲインおよび好適な積分ゲインの両方に乗算することにより制御ゲインを調整する。 Preferably, the suitable control gain comprises a suitable proportional gain and a suitable integral gain. Then, the control means adjusts the control gain by multiplying both a suitable proportional gain and a suitable integral gain by the correction coefficient.
また、この発明によれば電圧変換装置は、出力電圧が指令電圧に一致するように直流電源からの直流電圧を出力電圧に変換する電圧変換装置であって、容量素子と、電圧変換器と、制御手段とを備える。容量素子は、負荷を駆動する駆動回路の入力側に設けられる。電圧変換器は、直流電源からの直流電圧を前記出力電圧に変換して容量素子へ出力する。制御手段は、出力電圧が指令電圧に一致するように電圧変換器をフィードバック制御するときの制御ゲインを容量素子の温度および直流電源の温度に応じて調整し、その調整した制御ゲインを用いて出力電圧が指令電圧に一致するように電圧変換器をフィードバック制御する。 The voltage converter according to the present invention is a voltage converter that converts a DC voltage from a DC power source into an output voltage so that the output voltage matches the command voltage. The capacitor, a voltage converter, Control means. The capacitive element is provided on the input side of the drive circuit that drives the load. The voltage converter converts a DC voltage from a DC power source into the output voltage and outputs the output voltage to the capacitive element. The control means adjusts the control gain when feedback controlling the voltage converter so that the output voltage matches the command voltage according to the temperature of the capacitive element and the temperature of the DC power supply, and outputs using the adjusted control gain. The voltage converter is feedback controlled so that the voltage matches the command voltage.
好ましくは、制御手段は、容量素子の温度の低下に伴って低くなるように制御ゲインを調整し、直流電源の温度の低下に伴って高くなるように制御ゲインを調整する。 Preferably, the control means adjusts the control gain so as to decrease as the temperature of the capacitive element decreases, and adjusts the control gain so as to increase as the temperature of the DC power supply decreases.
好ましくは、制御手段は、容量素子および直流電源の温度変動に対して出力電圧の応答特性が好適な応答特性と略同じになるように制御ゲインを調整する。 Preferably, the control means adjusts the control gain so that the response characteristic of the output voltage with respect to the temperature variation of the capacitive element and the DC power supply becomes substantially the same as a suitable response characteristic.
好ましくは、好適な応答特性は、容量素子および直流電源の温度が常温であるときの出力電圧の応答特性である。 Preferably, the suitable response characteristic is a response characteristic of the output voltage when the temperature of the capacitive element and the DC power supply is normal temperature.
好ましくは、制御手段は、容量素子および直流電源の温度が常温であるときに設定される制御ゲインを好適な制御ゲインとしたとき、出力電圧の応答特性が好適な応答特性と略同じになるように容量素子の温度および直流電源の温度に応じてそれぞれ決定された第1および第2の補正係数を好適な制御ゲインに乗算することにより制御ゲインを調整する。 Preferably, the control means sets the response characteristic of the output voltage to be substantially the same as the suitable response characteristic when the control gain set when the temperature of the capacitive element and the DC power supply is normal temperature is set as a suitable control gain. The control gain is adjusted by multiplying a suitable control gain by the first and second correction coefficients respectively determined according to the temperature of the capacitive element and the temperature of the DC power source.
好ましくは、制御手段は、容量素子の温度と第1の補正係数との関係を示す第1のマップと直流電源の温度と第2の補正係数との関係を示す第2のマップとを保持しており、容量素子の温度に対応する第1の補正係数および直流電源の温度に対応する第2の補正係数をそれぞれ第1および第2のマップを参照して抽出し、その抽出した第1および第2の補正係数を好適な制御ゲインに乗算して制御ゲインを調整する。 Preferably, the control means holds a first map indicating a relationship between the temperature of the capacitive element and the first correction coefficient, and a second map indicating a relationship between the temperature of the DC power source and the second correction coefficient. The first correction coefficient corresponding to the temperature of the capacitive element and the second correction coefficient corresponding to the temperature of the DC power supply are extracted with reference to the first and second maps, respectively, and the extracted first and The control gain is adjusted by multiplying a suitable control gain by the second correction coefficient.
好ましくは、好適な制御ゲインは、好適な比例ゲインと好適な積分ゲインとからなる。そして、制御手段は、第1および第2の補正係数を好適な比例ゲインおよび好適な積分ゲインの両方に乗算することにより制御ゲインを調整する。 Preferably, the suitable control gain comprises a suitable proportional gain and a suitable integral gain. Then, the control means adjusts the control gain by multiplying both the suitable proportional gain and the suitable integral gain by the first and second correction coefficients.
好ましくは、容量素子は、電解コンデンサである。 Preferably, the capacitive element is an electrolytic capacitor.
この発明による電圧変換装置においては、制御手段は、出力電圧が指令電圧に一致するようにフィードバック制御するときの制御ゲインを容量素子の温度に応じて調整し、その調整した制御ゲインを用いて出力電圧が指令電圧に一致するように電圧変換器をフィードバック制御するので、容量素子の温度に適した制御ゲインを設定したフィードバック制御が行なわれる。 In the voltage conversion device according to the present invention, the control means adjusts the control gain when feedback control is performed so that the output voltage matches the command voltage according to the temperature of the capacitive element, and outputs using the adjusted control gain. Since the voltage converter is feedback controlled so that the voltage matches the command voltage, feedback control is performed in which a control gain suitable for the temperature of the capacitive element is set.
したがって、この発明によれば、容量素子の温度が変動しても安定したフィードバック制御を行なうことができる。 Therefore, according to the present invention, stable feedback control can be performed even if the temperature of the capacitive element varies.
また、この発明による電圧変換装置においては、制御手段は、出力電圧が指令電圧に一致するようにフィードバック制御するときの制御ゲインを直流電源の温度および容量素子の温度に応じて調整し、その調整した制御ゲインを用いて出力電圧が指令電圧に一致するように電圧変換器をフィードバック制御するので、直流電源の温度および容量素子の温度に適した制御ゲインを設定したフィードバック制御が行なわれる。 In the voltage converter according to the present invention, the control means adjusts the control gain when performing feedback control so that the output voltage matches the command voltage according to the temperature of the DC power supply and the temperature of the capacitive element, and the adjustment Since the voltage converter is feedback-controlled using the control gain so that the output voltage matches the command voltage, feedback control is performed in which a control gain suitable for the temperature of the DC power source and the temperature of the capacitive element is set.
したがって、この発明によれば、直流電源の温度および/または容量素子の温度が変動しても安定したフィードバック制御を行なうことができる。 Therefore, according to the present invention, stable feedback control can be performed even if the temperature of the DC power supply and / or the temperature of the capacitive element fluctuates.
本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。 Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals and description thereof will not be repeated.
[実施の形態1]
図1は、この発明の実施の形態1による電圧変換装置を備えたモータ駆動装置の概略図である。図1を参照して、実施の形態1による電圧変換装置を備えたモータ駆動装置100は、直流電源Bと、電圧センサー10,13Aと、システムリレーSR1,SR2と、コンデンサC1,C2と、昇圧コンバータ12と、温度センサー13Bと、インバータ14,31と、電流センサー24,28と、制御装置30とを備える。交流モータM1は、ハイブリッド自動車または電気自動車の駆動輪を駆動するためのトルクを発生するための駆動モータである。また、交流モータM2は、エンジンにて駆動される発電機の機能を有し、そして、エンジンに対して電動機として動作し、たとえば、エンジン始動を行ない得るようなモータである。
[Embodiment 1]
FIG. 1 is a schematic diagram of a motor drive device including a voltage conversion device according to
昇圧コンバータ12は、リアクトルL1と、NPNトランジスタQ1,Q2と、ダイオードD1,D2とを含む。リアクトルL1の一方端は直流電源Bの電源ラインに接続され、他方端はNPNトランジスタQ1とNPNトランジスタQ2との中間点、すなわち、NPNトランジスタQ1のエミッタとNPNトランジスタQ2のコレクタとの間に接続される。NPNトランジスタQ1,Q2は、電源ラインとアースラインとの間に直列に接続される。そして、NPNトランジスタQ1のコレクタは電源ラインに接続され、NPNトランジスタQ2のエミッタはアースラインに接続される。また、各NPNトランジスタQ1,Q2のコレクタ−エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すダイオードD1,D2がそれぞれ配置されている。
インバータ14は、U相アーム15と、V相アーム16と、W相アーム17とから成る。U相アーム15、V相アーム16、およびW相アーム17は、電源ラインとアースとの間に並列に設けられる。
U相アーム15は、直列接続されたNPNトランジスタQ3,Q4から成り、V相アーム16は、直列接続されたNPNトランジスタQ5,Q6から成り、W相アーム17は、直列接続されたNPNトランジスタQ7,Q8から成る。また、各NPNトランジスタQ3〜Q8のコレクタ−エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すダイオードD3〜D8がそれぞれ接続されている。
The
各相アームの中間点は、交流モータM1の各相コイルの各相端に接続されている。すなわち、交流モータM1は、3相の永久磁石モータであり、U,V,W相の3つのコイルの一端が中点に共通接続されて構成され、U相コイルの他端がNPNトランジスタQ3,Q4の中間点に、V相コイルの他端がNPNトランジスタQ5,Q6の中間点に、W相コイルの他端がNPNトランジスタQ7,Q8の中間点にそれぞれ接続されている。 An intermediate point of each phase arm is connected to each phase end of each phase coil of AC motor M1. In other words, AC motor M1 is a three-phase permanent magnet motor, and is configured such that one end of three coils of U, V, and W phases is commonly connected to the middle point, and the other end of the U-phase coil is NPN transistor Q3. The other end of the V-phase coil is connected to the intermediate point of NPN transistors Q5 and Q6, and the other end of the W-phase coil is connected to the intermediate point of NPN transistors Q7 and Q8, respectively.
インバータ31は、インバータ14と同じ構成からなる。そして、インバータ31の各相アームの中間点は、交流モータM2の各相コイルの各相端に接続されている。すなわち、交流モータM2も、3相の永久磁石モータであり、U,V,W相の3つのコイルの一端が中点に共通接続されて構成され、U相コイルの他端がインバータ31のNPNトランジスタQ3,Q4の中間点に、V相コイルの他端がインバータ31のNPNトランジスタQ5,Q6の中間点に、W相コイルの他端がインバータ31のNPNトランジスタQ7,Q8の中間点にそれぞれ接続されている。
The
直流電源Bは、ニッケル水素またはリチウムイオン等の二次電池から成る。電圧センサー10は、直流電源Bから出力される電圧Vbを検出し、その検出した電圧Vbを制御装置30へ出力する。システムリレーSR1,SR2は、制御装置30からの信号SEによりオン/オフされる。より具体的には、システムリレーSR1,SR2は、制御装置30からのH(論理ハイ)レベルの信号SEによりオンされ、制御装置30からのL(論理ロー)レベルの信号SEによりオフされる。コンデンサC1は、直流電源Bから供給された直流電圧Vbを平滑化し、その平滑化した直流電圧を昇圧コンバータ12へ供給する。
The DC power source B is composed of a secondary battery such as nickel metal hydride or lithium ion. The
昇圧コンバータ12は、コンデンサC1から供給された直流電圧を昇圧してコンデンサC2へ供給する。より具体的には、昇圧コンバータ12は、制御装置30から信号PWCを受けると、信号PWCによってNPNトランジスタQ2がオンされた期間に応じて直流電圧を昇圧してコンデンサC2に供給する。また、昇圧コンバータ12は、制御装置30から信号PWCを受けると、コンデンサC2を介してインバータ14(またはインバータ31)から供給された直流電圧を降圧して直流電源Bを充電する。
コンデンサC2は、電解コンデンサまたはフィルムコンデンサからなる。そして、コンデンサC2は、昇圧コンバータ12からの直流電圧を平滑化し、その平滑化した直流電圧をノードN1,N2を介してインバータ14,31へ供給する。電圧センサー13Aは、コンデンサC2の両端の電圧、すなわち、昇圧コンバータ12の出力電圧Vm(インバータ14,31への入力電圧に相当する。以下同じ。)を検出し、その検出した出力電圧Vmを制御装置30へ出力する。温度センサー13Bは、コンデンサC2の温度Tcを検出し、その検出した温度Tcを制御装置30へ出力する。
The capacitor C2 is composed of an electrolytic capacitor or a film capacitor. Capacitor C2 smoothes the DC voltage from
インバータ14は、コンデンサC2から直流電圧が供給されると制御装置30からの信号PWM1に基づいて直流電圧を交流電圧に変換して交流モータM1を駆動する。これにより、交流モータM1は、トルク指令値TR1によって指定されたトルクを発生するように駆動される。また、インバータ14は、モータ駆動装置100が搭載されたハイブリッド自動車または電気自動車の回生制動時、交流モータM1が発電した交流電圧を制御装置30からの信号PWM1に基づいて直流電圧に変換し、その変換した直流電圧をコンデンサC2を介して昇圧コンバータ12へ供給する。なお、ここで言う回生制動とは、ハイブリッド自動車または電気自動車を運転するドライバーによるフットブレーキ操作があった場合の回生発電を伴う制動や、フットブレーキを操作しないものの、走行中にアクセルペダルをオフすることで回生発電をさせながら車両を減速(または加速の中止)させることを含む。
When the DC voltage is supplied from the capacitor C2, the
電流センサー24は、交流モータM1に流れるモータ電流MCRT1を検出し、その検出したモータ電流MCRT1を制御装置30へ出力する。
インバータ31は、コンデンサC2から直流電圧が供給されると制御装置30からの信号PWM2に基づいて直流電圧を交流電圧に変換して交流モータM2を駆動する。これにより、交流モータM2は、トルク指令値TR2によって指定されたトルクを発生するように駆動される。また、インバータ31は、モータ駆動装置100が搭載されたハイブリッド自動車または電気自動車の回生制動時、交流モータM2が発電した交流電圧を制御装置30からの信号PWM2に基づいて直流電圧に変換し、その変換した直流電圧をコンデンサC2を介して昇圧コンバータ12へ供給する。
When the DC voltage is supplied from the capacitor C2, the
電流センサー28は、交流モータM2に流れるモータ電流MCRT2を検出し、その検出したモータ電流MCRT2を制御装置30へ出力する。
制御装置30は、外部に設けられたECU(Electrical Control Unit)から入力されたトルク指令値TR1,2およびモータ回転数MRN1,2、電圧センサー10からの電圧Vb、電圧センサー13からの電圧Vm、電流センサー24からのモータ電流MCRT1および電流センサー28からのモータ電流MCRT2に基づいて、後述する方法により昇圧コンバータ12を駆動するための信号PWCとインバータ14(またはインバータ31)を駆動するための信号PWM1(または信号PWM2)とを生成し、その生成した信号PWCおよび信号PWM1(または信号PWM2)をそれぞれ昇圧コンバータ12およびインバータ14(またはインバータ31)へ出力する。
The
信号PWCは、昇圧コンバータ12がコンデンサC1からの直流電圧を出力電圧Vmに変換する場合に昇圧コンバータ12を駆動するための信号である。そして、制御装置30は、昇圧コンバータ12が直流電圧を出力電圧Vmに変換する場合に、出力電圧Vmをフィードバック制御し、出力電圧Vmが電圧指令Vdc_comになるように昇圧コンバータ12を駆動するための信号PWCを生成する。信号PWCの生成方法については後述する。
Signal PWC is a signal for driving
また、制御装置30は、ハイブリッド自動車または電気自動車の回生制動モードにおいて、交流モータM1(または交流モータM2)で発電された交流電圧を直流電圧に変換するための信号PWM1(または信号PWM2)を生成してインバータ14(またはインバータ31)へ出力する。この場合、インバータ14(またはインバータ31)のNPNトランジスタQ3〜Q8は、信号PWM1(または信号PWM2)によってスイッチング制御され、インバータ14(またはインバータ31)は、交流モータM1(または交流モータM2)で発電された交流電圧を直流電圧に変換して昇圧コンバータ12へ供給する。
さらに、制御装置30は、ハイブリッド自動車または電気自動車が回生制動モードにおいて、インバータ14(またはインバータ31)から供給された直流電圧を降圧するための信号PWCを生成し、その生成した信号PWCを昇圧コンバータ12へ出力する。これにより、交流モータM1(または交流モータM2)が発電した交流電圧は、直流電圧に変換され、降圧されて直流電源Bに供給される。
Further,
さらに、制御装置30は、システムリレーSR1,SR2をオン/オフするための信号SEを生成してシステムリレーSR1,SR2へ出力する。
Furthermore,
図2は、図1に示す制御装置30の機能ブロック図である。図2を参照して、制御装置30は、インバータ制御手段301と、コンバータ制御手段302とを含む。インバータ制御手段301は、モータ電流MCRT1、トルク指令値TR1および昇圧コンバータ12の出力電圧Vmに基づいて、インバータ14を駆動するための信号PWM1を後述する方法によって生成し、その生成した信号PWM1をインバータ14のNPNトランジスタQ3〜Q8へ出力する。
FIG. 2 is a functional block diagram of the
また、インバータ制御手段301は、モータ電流MCRT2、トルク指令値TR2および昇圧コンバータ12の出力電圧Vmに基づいて、インバータ31を駆動するための信号PWM2を後述する方法によって生成し、その生成した信号PWM2をインバータ31のNPNトランジスタQ3〜Q8へ出力する。
Further, inverter control means 301 generates signal PWM2 for driving
コンバータ制御手段302は、モータ回転数MRN1,2、トルク指令値TR1,2、電圧Vb,Vmおよび温度Tcに基づいて、交流モータM1(または交流モータM2)の駆動時、後述する方法により、出力電圧Vmが電圧指令Vdc_comに一致するように昇圧コンバータ12をフィードバック制御するための信号PWCを生成し、その生成した信号PWCを昇圧コンバータ12のNPNトランジスタQ1,Q2へ出力する。
The converter control means 302 outputs the AC motor M1 (or AC motor M2) according to the method described later when driving the AC motor M1 (or AC motor M2) based on the motor rotation speeds MRN1, 2, torque command values TR1, 2, Vb, Vm and temperature Tc. A signal PWC for feedback control of
この信号PWCは、直流電源Bから供給された直流電圧Vbを出力電圧Vmが電圧指令Vdc_comになるように昇圧するための信号、またはインバータ14(またはインバータ31)から供給された直流電圧を降圧するための信号である。したがって、昇圧コンバータ12は、信号PWCに応じて昇圧動作または降圧動作を行なう。このように、昇圧コンバータ12は、双方向コンバータの機能を有するものである。
This signal PWC steps down the DC voltage Vb supplied from the DC power supply B so that the output voltage Vm becomes the voltage command Vdc_com, or the DC voltage supplied from the inverter 14 (or the inverter 31). It is a signal for. Therefore, boost
図3は、図2に示すインバータ制御手段301の機能ブロック図である。図3を参照して、インバータ制御手段301は、モータ制御用相電圧演算部40と、インバータ用PWM信号変換部42とを含む。
FIG. 3 is a functional block diagram of the inverter control means 301 shown in FIG. Referring to FIG. 3, inverter control means 301 includes a motor control phase
モータ制御用相電圧演算部40は、昇圧コンバータ12の出力電圧Vm、モータ電流MCRT1およびトルク指令値TR1に基づいて交流モータM1の各相に印加する電圧を計算し、出力電圧Vm、モータ電流MCRT2、およびトルク指令値TR2に基づいて交流モータM2の各相に印加する電圧を計算する。そして、モータ制御用相電圧演算部40は、計算した交流モータM1またはM2用の電圧をインバータ用PWM信号変換部42へ出力する。
Motor control phase
インバータ用PWM信号変換部42は、モータ制御用相電圧演算部40から交流モータM1用の電圧を受けると、その受けた電圧に基づいて、実際にインバータ14の各NPNトランジスタQ3〜Q8をオン/オフする信号PWM1を生成し、その生成した信号PWM1をインバータ14の各NPNトランジスタQ3〜Q8へ出力する。また、インバータ用PWM信号変換部42は、モータ制御用相電圧演算部40から交流モータM2用の電圧を受けると、その受けた電圧に基づいて、実際にインバータ31の各NPNトランジスタQ3〜Q8をオン/オフする信号PWM2を生成し、その生成した信号PWM2をインバータ31の各NPNトランジスタQ3〜Q8へ出力する。
When receiving the voltage for AC motor M1 from motor control phase
これにより、インバータ14または31の各NPNトランジスタQ3〜Q8は、スイッチング制御され、交流モータM1またはM2が指令されたトルクを出力するように交流モータM1またはM2の各相に流す電流を制御する。このようにして、モータ駆動電流が制御され、トルク指令値TR1,2に応じたモータトルクが出力される。
Thereby, each of the NPN transistors Q3 to Q8 of the
図4は、図2に示すコンバータ制御手段302の機能ブロック図である。図4を参照して、コンバータ制御手段302は、インバータ入力電圧指令演算部50と、フィードバック電圧指令演算部52と、デューティー比変換部54とを含む。
FIG. 4 is a functional block diagram of converter control means 302 shown in FIG. Referring to FIG. 4, converter control means 302 includes an inverter input voltage
インバータ入力電圧指令演算部50は、トルク指令値TR1(またはTR2)およびモータ回転数MRN1(またはMRN2)に基づいてインバータ入力電圧の最適値(目標値)、すなわち、電圧指令Vdc_comを演算し、その演算した電圧指令Vdc_comをフィードバック電圧指令演算部52へ出力する。
The inverter input voltage
フィードバック電圧指令演算部52は、電圧センサー13Aから昇圧コンバータ12の出力電圧Vmを受け、温度センサー13BからコンデンサC2の温度Tcを受け、インバータ入力電圧指令演算部50から電圧指令Vdc_comを受ける。そして、フィードバック電圧指令演算部52は、電圧指令Vdc_comと電圧Vmとの偏差ΔVdcを演算するとともに、出力電圧Vmが電圧指令Vdc_comに一致するようにフィードバック制御するときの制御ゲインをコンデンサC2の温度Tcに応じて後述する方法により補正する。そうすると、フィードバック電圧指令演算部52は、演算した偏差ΔVdcと、補正した制御ゲインとに基づいて、後述する方法によりフィードバック電圧指令Vdc_com_fbを演算し、その演算したフィードバック電圧指令Vdc_com_fbをデューティー比変換部54へ出力する。
Feedback voltage
デューティー比変換部54は、電圧センサー10からの電圧Vbと、フィードバック電圧指令演算部52からのフィードバック電圧指令Vdc_com_fbとに基づいて、電圧センサー13Aからの出力電圧Vmを、フィードバック電圧指令演算部52からのフィードバック電圧指令Vdc_com_fbに設定するためのデューティー比を演算し、その演算したデューティー比に基づいて昇圧コンバータ12のNPNトランジスタQ1,Q2をオン/オフするための信号PWCを生成する。そして、デューティー比変換部54は、生成した信号PWCを昇圧コンバータ12のNPNトランジスタQ1,Q2へ出力する。
Based on the voltage Vb from the
なお、昇圧コンバータ12の下側のNPNトランジスタQ2のオンデューティーを大きくすることによりリアクトルL1における電力蓄積が大きくなるため、より高電圧の出力を得ることができる。一方、上側のNPNトランジスタQ1のオンデューティーを大きくすることにより電源ラインの電圧が下がる。そこで、NPNトランジスタQ1,Q2のデューティー比を制御することで、電源ラインの電圧を直流電源Bの出力電圧以上の任意の電圧に制御可能である。
Note that increasing the on-duty of the NPN transistor Q2 on the lower side of the
図5は、図4に示すフィードバック電圧指令演算部52およびデューティー比変換部54の機能ブロック図である。図5を参照して、フィードバック電圧指令演算部52は、減算器521と、ゲイン補正部522と、PI制御器523とを含む。減算器521は、インバータ入力電圧指令演算部50からの電圧指令Vdc_comと電圧センサー13Aからの出力電圧Vmとを受け、電圧指令Vdc_comから出力電圧Vmを減算する。そして、減算器521は、減算した結果を偏差ΔVdc(=Vdc_com−Vm)としてPI制御器523へ出力する。
FIG. 5 is a functional block diagram of feedback voltage
ゲイン補正部522は、コンデンサC2の温度Tcが常温であるときの制御ゲイン、すなわち、コンデンサC2の温度Tcが常温であるときの比例ゲインKpoと積分ゲインKioとを保持しており、温度センサー13BからコンデンサC2の温度Tcを受ける。
The
図6は、出力電圧Vmのタイミングチャートである。図6を参照して、比例ゲインKpoおよび積分ゲインKioが設定された場合、出力電圧Vmは、曲線k1に従って変化し、最終的に目標電圧である電圧指令Vcd_comに一致する。すなわち、出力電圧Vmの応答特性が発散したり、振動したりすることなく、出力電圧Vmが電圧指令Vdc_comにスムーズに一致する。 FIG. 6 is a timing chart of the output voltage Vm. Referring to FIG. 6, when proportional gain Kpo and integral gain Kio are set, output voltage Vm changes according to curve k1, and finally coincides with voltage command Vcd_com which is a target voltage. That is, the output voltage Vm smoothly matches the voltage command Vdc_com without causing the response characteristic of the output voltage Vm to diverge or vibrate.
したがって、比例ゲインKpoおよび積分ゲインKioは、出力電圧Vmが電圧指令Vdc_comに一致するようにフィードバック制御するときに、出力電圧Vmの応答特性が良好になるように(すなわち、出力電圧Vmの応答特性が発散したり、振動したりすることなく、出力電圧Vmが電圧指令Vdc_comにスムーズに一致するように)決定されたゲインである。 Therefore, the proportional gain Kpo and the integral gain Kio are set so that the response characteristic of the output voltage Vm becomes good (that is, the response characteristic of the output voltage Vm) when feedback control is performed so that the output voltage Vm matches the voltage command Vdc_com. Is a gain determined such that the output voltage Vm smoothly matches the voltage command Vdc_com without divergence or vibration.
そして、ゲイン補正部522は、比例ゲインKpoおよび積分ゲインKioを温度Tcに応じて補正し、その補正した比例ゲインKp1および積分ゲインKi1をPI制御器523へ出力する。
Then, the
図7は、補正係数KcとコンデンサC2の温度Tcとの関係を示す図である。補正係数Kcは、コンデンサC2の温度Tcに応じて、常温時の比例ゲインKpoおよび積分ゲインKioを補正するための補正係数である。 FIG. 7 is a graph showing the relationship between the correction coefficient Kc and the temperature Tc of the capacitor C2. The correction coefficient Kc is a correction coefficient for correcting the proportional gain Kpo and the integral gain Kio at normal temperature according to the temperature Tc of the capacitor C2.
図7を参照して、補正係数Kcは、コンデンサC2の温度Tcに対して曲線k2に従って変化する。より具体的には、コンデンサC2の温度Tcが臨界温度Tc_b以上の領域では、補正係数Kcは、コンデンサC2の温度Tcの低下に伴ってほぼ直線状に徐々に小さくなり、コンデンサC2の温度Tcが臨界温度Tc_bよりも低い領域では、補正係数Kcは、コンデンサC2の温度Tcの低下に伴って急激に小さくなる。そして、コンデンサC2の温度Tcが常温Tc_nmlであるとき、補正係数Kcは、”1”である。また、コンデンサC2の温度Tcが常温Tc_nml以外であるときの補正係数Kcは、常温Tc_nml以外の温度における出力電圧Vmの応答特性が常温Tc_nmlにおける出力電圧Vmの応答特性(すなわち、図6の曲線k1によって示される応答特性)に略一致するように比例ゲインKpoおよび積分ゲインKioを補正するための補正係数である。 Referring to FIG. 7, correction coefficient Kc changes according to curve k2 with respect to temperature Tc of capacitor C2. More specifically, in the region where the temperature Tc of the capacitor C2 is equal to or higher than the critical temperature Tc_b, the correction coefficient Kc gradually decreases substantially linearly as the temperature Tc of the capacitor C2 decreases, and the temperature Tc of the capacitor C2 is reduced. In the region lower than the critical temperature Tc_b, the correction coefficient Kc decreases rapidly as the temperature Tc of the capacitor C2 decreases. When the temperature Tc of the capacitor C2 is normal temperature Tc_nml, the correction coefficient Kc is “1”. The correction coefficient Kc when the temperature Tc of the capacitor C2 is other than the room temperature Tc_nml is such that the response characteristic of the output voltage Vm at a temperature other than the room temperature Tc_nml is the response characteristic of the output voltage Vm at the room temperature Tc_nml (ie, the curve k1 in FIG. 6). This is a correction coefficient for correcting the proportional gain Kpo and the integral gain Kio so as to substantially coincide with the response characteristic indicated by.
再び、図5を参照して、ゲイン補正部522は、図7に示す曲線k2を補正係数Kcと温度Tcとの関係を示すマップとして保持しており、温度センサー13BからコンデンサC2の温度Tcを受けると、その受けた温度Tcに対応する補正係数Kcをマップ(図7に示す曲線k2)を参照して抽出し、その抽出した補正係数Kcを比例ゲインKpoおよび積分ゲインKioにそれぞれ乗算することにより、出力電圧Vmのフィードバック制御に用いられる比例ゲインKp1および積分ゲインKi1を決定する。すなわち、ゲイン補正部522は、次の式(1)および(2)によってそれぞれ比例ゲインKp1および積分ゲインKi1を決定する。
Referring to FIG. 5 again, the
Kp1=Kc×Kpo・・・(1)
Ki1=Kc×Kio・・・(2)
このように、ゲイン補正部522は、コンデンサC2の温度Tcに応じて決定された補正係数Kcを乗算することによりコンデンサC2の温度Tcが常温Tc_nmlであるときの比例ゲインKpoおよび積分ゲインKioを補正する。
Kp1 = Kc × Kpo (1)
Ki1 = Kc × Kio (2)
In this way, the
補正係数Kcは、図7に示すようにコンデンサC2の温度Tcの低下に伴って小さくなるので、ゲイン補正部522は、概略的には、コンデンサC2の温度Tcの低下に伴って比例ゲインKp1および積分ゲインKi1を低く設定する。つまり、ゲイン補正部522は、コンデンサC2の温度Tcの低下に伴って値が低くなるように比例ゲインおよび積分ゲインを調整する。
Since the correction coefficient Kc becomes smaller as the temperature Tc of the capacitor C2 decreases as shown in FIG. 7, the
そして、より詳細には、ゲイン補正部522は、次のように比例ゲインおよび積分ゲインを調整する。
In more detail, the
上述したように、コンデンサC2の温度Tcが常温Tc_nmlであるとき、補正係数Kcは、”1”であるので、ゲイン補正部522は、常温Tc_nmlにおける比例ゲインKpoおよび積分ゲインKioをそれぞれ比例ゲインKp1および積分ゲインKi1としてPI制御器523へ出力する。つまり、ゲイン補正部522は、コンデンサC2の温度Tcが常温Tc_nmlであるとき、出力電圧Vmが図6の曲線k1に従って電圧指令Vdc_comにスムーズに一致するように予め決定された比例ゲインKpoおよび積分ゲインKioをPI制御器523へ出力する。
As described above, since the correction coefficient Kc is “1” when the temperature Tc of the capacitor C2 is the normal temperature Tc_nml, the
また、コンデンサC2の温度Tcが常温Tc_nmlよりも低下すると、補正係数Kcは、その温度Tcの低下に伴って小さくなるので、ゲイン補正部522は、温度Tcの低下に伴って、常温Tc_nml時の比例ゲインKpoおよび積分ゲインKioよりもそれぞれ小さい比例ゲインKp1および積分ゲインKi1をPI制御器523へ出力する。
Further, when the temperature Tc of the capacitor C2 is lower than the normal temperature Tc_nml, the correction coefficient Kc becomes smaller as the temperature Tc decreases, so that the
さらに、コンデンサC2の温度Tcが常温Tc_nmlよりも高くなると、補正係数Kcは、その温度Tcの上昇に伴って大きくなるので、ゲイン補正部522は、温度Tcの上昇に伴って、常温Tc_nml時の比例ゲインKpoおよび積分ゲインKioよりもそれぞれ大きい比例ゲインKp1および積分ゲインKi1をPI制御器523へ出力する。
Further, when the temperature Tc of the capacitor C2 becomes higher than the normal temperature Tc_nml, the correction coefficient Kc increases as the temperature Tc increases. Therefore, the
そして、上述したように、コンデンサC2の温度Tcが常温Tc_nml以外であるときの補正係数Kcは、常温Tc_nml以外の温度における出力電圧Vmの応答特性が常温Tc_nmlにおける出力電圧Vmの応答特性(すなわち、図6の曲線k1によって示される応答特性)に略一致するように比例ゲインKpoおよび積分ゲインKioを補正するための補正係数である。 As described above, the correction coefficient Kc when the temperature Tc of the capacitor C2 is other than the room temperature Tc_nml is such that the response characteristic of the output voltage Vm at a temperature other than the room temperature Tc_nml is the response characteristic of the output voltage Vm at the room temperature Tc_nml (that is, This is a correction coefficient for correcting the proportional gain Kpo and the integral gain Kio so as to substantially match the response characteristic indicated by the curve k1 in FIG.
したがって、ゲイン補正部522は、コンデンサC2の温度Tcが常温Tc_nmlからずれると、各温度における出力電圧Vmの応答特性が常温Tc_nmlにおける出力電圧Vmの応答特性(図6の曲線k1によって示される応答特性)に略一致するように比例ゲインKp1および積分ゲインKi1を調整する。
Accordingly, when the temperature Tc of the capacitor C2 deviates from the normal temperature Tc_nml, the
PI制御器523は、減算器521から偏差ΔVdcを受け、ゲイン補正部522から比例ゲインKp1および積分ゲインKi1を受ける。そして、PI制御器523は、偏差ΔVdc、比例ゲインKp1および積分ゲインKi1を次式に代入してフィードバック電圧指令Vdc_com_fbを演算し、その演算したフィードバック電圧指令Vdc_com_fbをデューティー比変換部54へ出力する。
Vdc_com_fb=Kp1×ΔVdc+Ki1×ΣΔVdc・・・(3)
デューティー比変換部54は、コンバータ用デューティー比演算部541と、コンバータ用PWM信号変換部542とを含む。コンバータ用デューティー比演算部541は、電圧センサー10からの電圧Vbと、PI制御器523からのフィードバック電圧指令Vdc_com_fbとに基づいて、電圧センサー13Aからの出力電圧Vmを、フィードバック電圧指令Vdc_com_fbに設定するためのデューティー比を演算する。コンバータ用PWM信号変換部542は、コンバータ用デューティー比演算部541からのデューティー比に基づいて昇圧コンバータ12のNPNトランジスタQ1,Q2をオン/オフするための信号PWCを生成する。そして、コンバータ用PWM信号変換部542は、生成した信号PWCを昇圧コンバータ12のNPNトランジスタQ1,Q2へ出力する。そして、昇圧コンバータ12のNPNトランジスタQ1,Q2は、信号PWCに基づいてオン/オフされる。これによって、昇圧コンバータ12は、出力電圧Vmが電圧指令Vdc_comに一致するように直流電圧を出力電圧Vmに変換する。
Vdc_com_fb = Kp1 × ΔVdc + Ki1 × ΣΔVdc (3)
このように、制御装置30のコンバータ制御手段302は、温度センサー13BからコンデンサC2の温度Tcを受けると、コンデンサC2の温度Tcに応じて出力電圧Vmのフィードバック制御における比例ゲインKp1および積分ゲインKi1を調整し、その調整した比例ゲインKp1および積分ゲインKi1を用いて、昇圧コンバータ12の出力電圧Vmがトルク指令値TR1(またはTR2)に基づいて演算された電圧指令Vdc_comに一致するように直流電圧Vbから出力電圧Vmへの昇圧コンバータ12における電圧変換をフィードバック制御する。これにより、昇圧コンバータ12は、コンデンサC2の温度Tcが変動しても出力電圧Vmが電圧指令Vdc_comにスムーズに一致するように直流電源Bからの直流電圧Vbを出力電圧Vmに変換する。
As described above, when the converter control means 302 of the
図8は、電解コンデンサにおける静電容量と温度Tcとの関係を示す図である。また、図9は、フィルムコンデンサにおける静電容量と温度Tcとの関係を示す図である。図8および図9を参照して、静電容量Cは、コンデンサの温度Tcが低下するに伴って小さくなる。したがって、コンデンサの温度Tcが常温Tc_nmlよりも低下すると、静電容量Cは、常温Tc_nml時の値よりも小さくなるので、フィードバック制御における比例ゲインKp1および積分ゲインKi1を常温Tc_nmlにおける比例ゲインKpoおよび積分ゲインKioに保持すると、見かけ上、高い比例ゲインおよび積分ゲインが設定されたことになり、出力電圧Vmのフィードバック制御が発散することになる。また、コンデンサの温度Tcが常温Tc_nmlよりも上昇すると、静電容量Cは、常温Tc_nml時の値よりも大きくなるので、フィードバック制御における比例ゲインKp1および積分ゲインKi1を常温Tc_nmlにおける比例ゲインKpoおよび積分ゲインKioに保持すると、見かけ上、低い比例ゲインおよび積分ゲインが設定されたことになり、出力電圧Vmが電圧指令Vdc_comに到達し難くなる。 FIG. 8 is a diagram illustrating the relationship between the capacitance and the temperature Tc in the electrolytic capacitor. FIG. 9 is a diagram showing the relationship between the capacitance of the film capacitor and the temperature Tc. Referring to FIGS. 8 and 9, the capacitance C decreases as the capacitor temperature Tc decreases. Therefore, when the capacitor temperature Tc is lower than the normal temperature Tc_nml, the capacitance C becomes smaller than the value at the normal temperature Tc_nml. Therefore, the proportional gain Kp1 and the integral gain Ki1 in the feedback control are changed to the proportional gain Kpo and the integral at the normal temperature Tc_nml. When the gain is kept at Kio, a high proportional gain and integral gain are apparently set, and feedback control of the output voltage Vm diverges. Further, when the capacitor temperature Tc rises above the room temperature Tc_nml, the capacitance C becomes larger than the value at the room temperature Tc_nml. Therefore, the proportional gain Kp1 and the integral gain Ki1 in the feedback control are changed to the proportional gain Kpo and the integral at the room temperature Tc_nml. When the gain is kept at Kio, a low proportional gain and integral gain are apparently set, and the output voltage Vm hardly reaches the voltage command Vdc_com.
そこで、この発明においては、コンデンサの温度Tcが常温Tc_nmlよりも低下し、静電容量Cが常温Tc_nml時の値よりも小さくなると、それぞれ式(1)および(2)を用いて、比例ゲインKp1および積分ゲインKi1を常温Tc_nml時の比例ゲインKpoおよび積分ゲインKioよりも小さくして出力電圧Vmの応答特性が常温Tc_nmlにおける出力電圧Vmの応答特性(図6の曲線k1によって示される応答特性)と略同じになるように比例ゲインおよび積分ゲインを調整し、コンデンサの温度Tcが常温Tc_nmlよりも上昇し、静電容量Cが常温Tc_nml時の値よりも大きくなると、それぞれ式(1)および(2)を用いて、比例ゲインKp1および積分ゲインKi1を常温Tc_nml時の比例ゲインKpoおよび積分ゲインKioよりも大きくして出力電圧Vmの応答特性が常温Tc_nmlにおける出力電圧Vmの応答特性(図6の曲線k1によって示される応答特性)と略同じになるように比例ゲインおよび積分ゲインを調整することにしたものである。 Therefore, in the present invention, when the capacitor temperature Tc is lower than the room temperature Tc_nml and the capacitance C is smaller than the value at the room temperature Tc_nml, the proportional gain Kp1 is obtained using the equations (1) and (2), respectively. And the integral gain Ki1 is made smaller than the proportional gain Kpo and integral gain Kio at room temperature Tc_nml, and the response characteristic of the output voltage Vm is the response characteristic of the output voltage Vm at room temperature Tc_nml (response characteristic shown by the curve k1 in FIG. 6). When the proportional gain and the integral gain are adjusted so as to be substantially the same, the capacitor temperature Tc rises above the room temperature Tc_nml, and the capacitance C becomes larger than the value at the room temperature Tc_nml, the equations (1) and (2 ) Is used to set the proportional gain Kp1 and the integral gain Ki1 to the proportional gain at room temperature Tc_nml. The proportional gain and the integral gain are set so that the response characteristic of the output voltage Vm is substantially the same as the response characteristic of the output voltage Vm at room temperature Tc_nml (the response characteristic indicated by the curve k1 in FIG. 6), which is larger than Kpo and the integral gain Kio. Will be adjusted.
その結果、式(1)および(2)を用いてそれぞれ比例ゲインKp1および積分ゲインKi1を補正することにより、コンデンサC2の温度Tcが変動しても、出力電圧Vmの応答特性を常温Tc_nmlにおける出力電圧Vmの応答特性(図6の曲線k1によって示される応答特性)に略一致させることができ、出力電圧Vmが電圧指令Vdc_comにスムーズに一致するようにフィードバック制御できる。 As a result, by correcting the proportional gain Kp1 and the integral gain Ki1 using the equations (1) and (2), respectively, even if the temperature Tc of the capacitor C2 fluctuates, the response characteristic of the output voltage Vm is output at the normal temperature Tc_nml. The response characteristic of the voltage Vm (response characteristic indicated by the curve k1 in FIG. 6) can be substantially matched, and feedback control can be performed so that the output voltage Vm smoothly matches the voltage command Vdc_com.
電解コンデンサは、図8に示すように温度Tcの低下によって静電容量Cが低下する割合がフィルムコンデンサの場合よりも大きい。例えば、電解コンデンサは、氷点下において、静電容量Cが常温Tc_nml時の値の約半分になる。 As shown in FIG. 8, in the electrolytic capacitor, the rate at which the capacitance C decreases due to the decrease in temperature Tc is larger than that in the case of a film capacitor. For example, in the electrolytic capacitor, the capacitance C is about half of the value at room temperature Tc_nml below the freezing point.
したがって、コンデンサの温度変動に対して、出力電圧Vmのフィードバック制御を安定させるには、温度変化に対して静電容量Cが大きく変化する電解コンデンサを使用するよりも温度変化に対する静電容量Cの変化割合が小さいフィルムコンデンサを使用する方が好ましい。 Therefore, in order to stabilize the feedback control of the output voltage Vm with respect to the temperature variation of the capacitor, the capacitance C with respect to the temperature change is used rather than using an electrolytic capacitor in which the capacitance C greatly varies with the temperature change. It is preferable to use a film capacitor having a small change rate.
しかし、電解コンデンサは、フィルムコンデンサに比べ、低コストであり、常温Tc_nmlにおける静電容量Cが大きいという特徴を有する。一方、電動機として用いられる交流モータM1のトルク指令値TR1が急激に増加した場合にも交流モータM1を安定して駆動させるには、コンデンサC2の容量を大きくする必要がある。 However, the electrolytic capacitor is characterized in that it is cheaper than the film capacitor and has a large capacitance C at room temperature Tc_nml. On the other hand, in order to drive the AC motor M1 stably even when the torque command value TR1 of the AC motor M1 used as an electric motor increases rapidly, it is necessary to increase the capacity of the capacitor C2.
したがって、低コストであり、かつ、常温Tc_nmlにおける静電容量Cが大きい電解コンデンサの方が実用化に適している。そして、温度変動による電解コンデンサの静電容量Cの変化によって発生する出力電圧Vmのフィードバック制御の不安定化は、この発明によってコンデンサの温度Tcに応じてフィードバック制御の制御ゲイン(比例ゲインKp1および積分ゲインKi1)を補正することにより解消される。その結果、電解コンデンサは、低コスト化、交流モータM1の安定駆動および出力電圧Vmのフィードバック制御の安定化を実現可能なコンデンサになる。 Therefore, an electrolytic capacitor that is low in cost and has a large capacitance C at room temperature Tc_nml is more suitable for practical use. The instability of the feedback control of the output voltage Vm generated by the change in the capacitance C of the electrolytic capacitor due to the temperature fluctuation is controlled by the control gain (proportional gain Kp1 and integral) of the feedback control according to the temperature Tc of the capacitor according to the present invention. It is eliminated by correcting the gain Ki1). As a result, the electrolytic capacitor is a capacitor capable of realizing cost reduction, stable driving of AC motor M1, and stabilization of feedback control of output voltage Vm.
したがって、この発明においては、好ましくは、コンデンサC2として電解コンデンサを用いる。 Therefore, in the present invention, an electrolytic capacitor is preferably used as the capacitor C2.
図10は、出力電圧Vmのフィードバック制御における比例ゲインKp1および積分ゲインKi1を補正する動作を説明するためのフローチャートである。図10を参照して、一連の動作が開始されると、ゲイン補正部522は、初期の制御ゲイン、すなわち、常温Tc_nmlにおける比例ゲインKpoおよび積分ゲインKioを設定する(ステップS1)。そして、ゲイン補正部522は、温度センサー13BからコンデンサC2の温度Tcを受け、その受けた温度Tcに応じた補正係数Kcを図7に示す曲線k2を用いて決定する(ステップS2)。その後、ゲイン補正部522は、比例ゲインKpoおよび積分ゲインKioにそれぞれ補正係数Kcを乗算して比例ゲインKpoおよび積分ゲインKioを補正し、最終的な比例ゲインKp1および積分ゲインKi1を決定する(ステップS3)。これにより、一連の動作は終了する。
FIG. 10 is a flowchart for explaining an operation of correcting the proportional gain Kp1 and the integral gain Ki1 in the feedback control of the output voltage Vm. Referring to FIG. 10, when a series of operations is started, gain
なお、比例ゲインKp1および積分ゲインKi1は、「制御ゲイン」を構成する。 The proportional gain Kp1 and the integral gain Ki1 constitute a “control gain”.
また、図6の曲線k1によって示される出力電圧Vmの応答特性は、「好適な応答特性」を構成する。 Further, the response characteristic of the output voltage Vm indicated by the curve k1 in FIG. 6 constitutes a “preferred response characteristic”.
さらに、常温Tc_nmlにおける比例ゲインKpoおよび積分ゲインKioは、「好適な制御ゲイン」を構成する。 Further, the proportional gain Kpo and the integral gain Kio at room temperature Tc_nml constitute a “preferred control gain”.
さらに、比例ゲインKpoは、「好適な比例ゲイン」を構成し、積分ゲインKioは、「好適な積分ゲイン」を構成する。 Further, the proportional gain Kpo constitutes a “preferred proportional gain”, and the integral gain Kio constitutes a “preferred integral gain”.
さらに、昇圧コンバータ12は、「電圧変換器」を構成し、交流モータM1または交流モータM2は、「負荷」を構成し、インバータ14またはインバータ31は、負荷を駆動する「駆動回路」を構成する。
Further, boost
さらに、コンバータ制御手段302は、出力電圧Vmが電圧指令Vdc_comになるように昇圧コンバータ12をフィードバック制御するときの制御ゲイン(比例ゲインKp1および積分ゲインKi1)をコンデンサC2の温度Tcに応じて調整し、その調整した制御ゲインを用いて出力電圧Vmが電圧指令Vdc_comになるように昇圧コンバータ12をフィードバック制御する「制御手段」を構成する。
Furthermore, converter control means 302 adjusts the control gain (proportional gain Kp1 and integral gain Ki1) when feedback controlling
さらに、電圧センサー10,13A、昇圧コンバータ12、温度センサー13B、電流センサー24,28およびコンバータ制御手段302は、「電圧変換装置」を構成する。
Furthermore,
[実施の形態2]
図11は、実施の形態2による電圧変換装置を備えたモータ駆動装置の概略図である。図11を参照して、実施の形態2による電圧変換装置を備えたモータ駆動装置100Aは、図1に示すモータ駆動装置100の電圧センサー10および制御装置30をそれぞれ電圧センサー10Aおよび制御装置30Aに代え、温度センサー10Bを追加したものであり、その他は、モータ駆動装置100と同じである。
[Embodiment 2]
FIG. 11 is a schematic diagram of a motor drive device including the voltage conversion device according to the second embodiment. Referring to FIG. 11,
モータ駆動装置100Aにおいては、電圧センサー10Aが直流電源Bから出力される直流電圧Vbを検出し、その検出した直流電圧Vbを制御装置30Aへ出力する。
In
温度センサー10Bは、直流電源Bの温度Tbを検出し、その検出した温度Tbを制御装置30Aへ出力する。制御装置30Aは、温度センサー10Bからの直流電源Bの温度Tbと、温度センサー13BからのコンデンサC2の温度Tcとに基づいて、後述する方法によって、出力電圧Vmのフィードバック制御における制御ゲイン(比例ゲインおよび積分ゲイン)を調整し、その調整した制御ゲインを用いて出力電圧Vmが電圧指令Vdc_comに一致するように昇圧コンバータ12をフィードバック制御する。
The
制御装置30Aは、その他、制御装置30と同じ機能を果たす。
The
図12は、図11に示す制御装置30Aの機能ブロック図である。図12を参照して、制御装置30Aは、図2に示す制御装置30のコンバータ制御手段302をコンバータ制御手段302Aに代えたものであり、その他は、制御装置30と同じである。
FIG. 12 is a functional block diagram of
コンバータ制御手段302Aは、外部ECUからモータ回転数MRN1,2およびトルク指令値TR1,2を受け、電圧センサー10Aから電圧Vbを受け、電圧センサー13Aから電圧Vmを受け、温度センサー10Bから温度Tbを受け、温度センサー13Bから温度Tcを受ける。
Converter control means 302A receives motor rotational speeds MRN1, 2 and torque command values TR1, 2 from an external ECU, receives voltage Vb from
そして、コンバータ制御手段302Aは、モータ回転数MRN1,2、トルク指令値TR1,2、電圧Vb,Vmおよび温度Tb,Tcに基づいて、交流モータM1(または交流モータM2)の駆動時、後述する方法により、出力電圧Vmが電圧指令Vdc_comに一致するように昇圧コンバータ12をフィードバック制御するための信号PWCを生成し、その生成した信号PWCを昇圧コンバータ12のNPNトランジスタQ1,Q2へ出力する。
Converter control means 302A will be described later when AC motor M1 (or AC motor M2) is driven based on motor rotational speeds MRN1, 2 and torque command values TR1, 2, voltages Vb, Vm and temperatures Tb, Tc. By the method, a signal PWC for feedback controlling the
図13は、図12に示すコンバータ制御手段302Aの機能ブロック図である。図13を参照して、コンバータ制御手段302Aは、図4に示すコンバータ制御手段302のフィードバック電圧指令演算部52をフィードバック電圧指令演算部52Aに代えたものであり、その他は、コンバータ制御手段302と同じである。
FIG. 13 is a functional block diagram of converter control means 302A shown in FIG. Referring to FIG. 13, converter control means 302A is obtained by replacing feedback voltage
フィードバック電圧指令演算部52Aは、電圧センサー13Aから昇圧コンバータ12の出力電圧Vmを受け、温度センサー10Bから直流電源Bの温度Tbを受け、温度センサー13BからコンデンサC2の温度Tcを受け、インバータ入力電圧指令演算部50から電圧指令Vdc_comを受ける。そして、フィードバック電圧指令演算部52Aは、電圧指令Vdc_comと電圧Vmとの偏差ΔVdcを演算するとともに、出力電圧Vmが電圧指令Vdc_comに一致するようにフィードバック制御するときの制御ゲインを直流電源Bの温度TbおよびコンデンサC2の温度Tcに応じて後述する方法により補正する。そうすると、フィードバック電圧指令演算部52Aは、演算した偏差ΔVdcと、補正した制御ゲインとに基づいて、上述した方法によりフィードバック電圧指令Vdc_com_fbを演算し、その演算したフィードバック電圧指令Vdc_com_fbをデューティー比変換部54へ出力する。
Feedback voltage
図14は、図13に示すフィードバック電圧指令演算部52Aおよびデューティー比変換部54の機能ブロック図である。図14を参照して、フィードバック電圧指令演算部52Aは、図5に示すフィードバック電圧指令演算部52のゲイン補正部522をゲイン補正部522Aに代えたものであり、その他は、フィードバック電圧指令演算部52と同じである。
FIG. 14 is a functional block diagram of feedback voltage
ゲイン補正部522Aは、直流電源Bの温度TbおよびコンデンサC2の温度Tcが常温であるときの制御ゲイン、すなわち、直流電源Bの温度TbおよびコンデンサC2の温度Tcが常温であるときの比例ゲインKpoと積分ゲインKioとを保持しており、温度センサー10Bから直流電源Bの温度Tbを受け、温度センサー13BからコンデンサC2の温度Tcを受ける。
The
そして、ゲイン補正部522Aは、比例ゲインKpoおよび積分ゲインKioを温度TbおよびTcに応じて補正し、その補正した比例ゲインKp2および積分ゲインKi2をPI制御器523へ出力する。
Then, the
図15は、補正係数Kbと直流電源Bの温度Tbとの関係を示す図である。補正係数Kbは、直流電源Bの温度Tbに応じて、常温時の比例ゲインKpoおよび積分ゲインKioを補正するための補正係数である。 FIG. 15 is a diagram showing the relationship between the correction coefficient Kb and the temperature Tb of the DC power supply B. The correction coefficient Kb is a correction coefficient for correcting the proportional gain Kpo and the integral gain Kio at normal temperature according to the temperature Tb of the DC power supply B.
図15を参照して、補正係数Kbは、直流電源Bの温度Tbに対して曲線k3に従って変化する。より具体的には、補正係数Kbは、直流電源Bの温度Tbの低下に伴って大きくなる。そして、直流電源Bの温度Tbが常温Tc_nmlであるとき、補正係数Kbは、”1”である。また、直流電源Bの温度Tbが常温Tc_nml以外であるときの補正係数Kbは、常温Tc_nml以外の温度における出力電圧Vmの応答特性が常温Tc_nmlにおける出力電圧Vmの応答特性(すなわち、図6の曲線k1によって示される応答特性)に略一致するように比例ゲインKpoおよび積分ゲインKioを補正するための補正係数である。 Referring to FIG. 15, correction coefficient Kb changes according to curve k3 with respect to temperature Tb of DC power supply B. More specifically, the correction coefficient Kb increases as the temperature Tb of the DC power supply B decreases. When the temperature Tb of the DC power supply B is the normal temperature Tc_nml, the correction coefficient Kb is “1”. The correction coefficient Kb when the temperature Tb of the DC power supply B is other than the room temperature Tc_nml is the response characteristic of the output voltage Vm at a temperature other than the room temperature Tc_nml, that is, the response characteristic of the output voltage Vm at the room temperature Tc_nml (ie, the curve in FIG. 6). This is a correction coefficient for correcting the proportional gain Kpo and the integral gain Kio so as to substantially match the response characteristic indicated by k1.
再び、図14を参照して、ゲイン補正部522Aは、図7に示す曲線k2を補正係数Kcと温度Tcとの関係を示すマップとして保持し、図15に示す曲線k3を補正係数Kbと温度Tbとの関係を示すマップとして保持しており、温度センサー10B,13Bからそれぞれ直流電源Bの温度TbおよびコンデンサC2の温度Tcを受けると、その受けた温度Tcに対応する補正係数Kcをマップ(図7に示す曲線k2)を参照して抽出し、その受けた温度Tbに対応する補正係数Kbをマップ(図15に示す曲線k3)を参照して抽出し、その抽出した補正係数KbおよびKcを比例ゲインKpoおよび積分ゲインKioにそれぞれ乗算することにより、出力電圧Vmのフィードバック制御に用いられる比例ゲインKp2および積分ゲインKi2を決定する。すなわち、ゲイン補正部522Aは、次の式(4)および(5)によってそれぞれ比例ゲインKp2および積分ゲインKi2を決定する。
Referring to FIG. 14 again, gain
Kp2=Kb×Kc×Kpo・・・(4)
Ki2=Kb×Kc×Kio・・・(5)
このように、ゲイン補正部522Aは、直流電源Bの温度Tbに応じて決定された補正係数KbとコンデンサC2の温度Tcに応じて決定された補正係数Kcとを乗算することにより直流電源Bの温度TbおよびコンデンサC2の温度Tcが常温Tc_nmlであるときの比例ゲインKpoおよび積分ゲインKioを補正する。
Kp2 = Kb × Kc × Kpo (4)
Ki2 = Kb × Kc × Kio (5)
As described above, the
補正係数Kcは、図7に示すようにコンデンサC2の温度Tcの低下に伴って小さくなり、補正係数Kbは、図15に示すように直流電源Bの温度Tbの低下に伴って大きくなるので、ゲイン補正部522Aは、コンデンサC2の温度Tcが低下すれば、コンデンサC2の温度Tcの低下に伴って比例ゲインKp2および積分ゲインKi2を低く設定し、直流電源Bの温度Tbが低下すれば、直流電源Bの温度Tbの低下に伴って比例ゲインKp2および積分ゲインKi2を高く設定する。つまり、ゲイン補正部522Aは、直流電源Bの温度TbおよびコンデンサC2の温度Tcのそれぞれに応じて、比例ゲインおよび積分ゲインを調整する。
The correction coefficient Kc decreases as the temperature Tc of the capacitor C2 decreases as shown in FIG. 7, and the correction coefficient Kb increases as the temperature Tb of the DC power source B decreases as shown in FIG. The
モータ駆動装置100Aがハイブリッド自動車または電気自動車に搭載される場合、直流電源BおよびコンデンサC2は、相互に異なる位置に配置されることもある。したがって、直流電源Bの温度Tbは、コンデンサC2の温度Tcと同じであるとは限らず、直流電源Bの温度TbおよびコンデンサC2の温度Tcのいずれか一方が常温Tc_nmlであり、他方が常温Tc_nmlよりも低下していることも想定される。したがって、ゲイン補正部522Aは、直流電源Bの温度TbおよびコンデンサC2の温度Tcのそれぞれに応じて比例ゲインおよび積分ゲインを調整することにしたものである。
When
そして、より詳細には、ゲイン補正部522Aは、次のように比例ゲインおよび積分ゲインを調整する。
In more detail, the
ゲイン補正部522Aは、直流電源Bの温度Tbが常温Tc_nmlであるとき、コンデンサC2の温度Tcに応じて、実施の形態1で説明したように比例ゲインおよび積分ゲインを調整する。
When the temperature Tb of the DC power supply B is normal temperature Tc_nml, the
また、ゲイン補正部522Aは、コンデンサC2の温度Tcが常温Tc_nmlであるとき、直流電源Bの温度Tbに応じて、次のように比例ゲインおよび積分ゲインを調整する。
Further, when the temperature Tc of the capacitor C2 is the normal temperature Tc_nml, the
上述したように、直流電源Bの温度Tbが常温Tc_nmlであるとき、補正係数Kbは、”1”であるので、ゲイン補正部522Aは、常温Tc_nmlにおける比例ゲインKpoおよび積分ゲインKioをそれぞれ比例ゲインKp2および積分ゲインKi2としてPI制御器523へ出力する。つまり、ゲイン補正部522Aは、直流電源Bの温度Tbが常温Tc_nmlであるとき、出力電圧Vmが図6の曲線k1に従って電圧指令Vdc_comにスムーズに一致するように予め決定された比例ゲインKpoおよび積分ゲインKioをPI制御器523へ出力する。
As described above, since the correction coefficient Kb is “1” when the temperature Tb of the DC power supply B is the room temperature Tc_nml, the
また、直流電源Bの温度Tbが常温Tc_nmlよりも低下すると、補正係数Kbは、その温度Tbの低下に伴って大きくなるので、ゲイン補正部522Aは、温度Tbの低下に伴って、常温Tc_nml時の比例ゲインKpoおよび積分ゲインKioよりもそれぞれ大きい比例ゲインKp2および積分ゲインKi2をPI制御器523へ出力する。
When the temperature Tb of the DC power source B is lower than the normal temperature Tc_nml, the correction coefficient Kb increases with the decrease in the temperature Tb. Therefore, the
さらに、直流電源Bの温度Tbが常温Tc_nmlよりも高くなると、補正係数Kbは、その温度Tbの上昇に伴って小さくなるので、ゲイン補正部522Aは、温度Tbの上昇に伴って、常温Tc_nml時の比例ゲインKpoおよび積分ゲインKioよりもそれぞれ小さい比例ゲインKp2および積分ゲインKi2をPI制御器523へ出力する。
Further, when the temperature Tb of the DC power supply B becomes higher than the normal temperature Tc_nml, the correction coefficient Kb decreases as the temperature Tb increases. Therefore, the
そして、上述したように、直流電源Bの温度Tbが常温Tc_nml以外であるときの補正係数Kbは、常温Tc_nml以外の温度における出力電圧Vmの応答特性が常温Tc_nmlにおける出力電圧Vmの応答特性(すなわち、図6の曲線k1によって示される応答特性)に略一致するように比例ゲインKpoおよび積分ゲインKioを補正するための補正係数である。 As described above, the correction coefficient Kb when the temperature Tb of the DC power supply B is other than the room temperature Tc_nml is the response characteristic of the output voltage Vm at a temperature other than the room temperature Tc_nml. FIG. 6 is a correction coefficient for correcting the proportional gain Kpo and the integral gain Kio so as to substantially match the response characteristic indicated by the curve k1 in FIG.
したがって、ゲイン補正部522Aは、コンデンサC2の温度Tcが常温Tc_nmlであるときに、直流電源Bの温度Tbが常温Tc_nmlからずれると、各温度における出力電圧Vmの応答特性が常温Tc_nmlにおける出力電圧Vmの応答特性(図6の曲線k1によって示される応答特性)に略一致するように比例ゲインKp2および積分ゲインKi2を調整する。
Therefore, when the temperature Tc of the capacitor C2 is normal temperature Tc_nml and the temperature Tb of the DC power source B deviates from the normal temperature Tc_nml, the
また、ゲイン補正部522Aは、直流電源Bの温度TbおよびコンデンサC2の温度Tcが同時に変化した場合、補正係数Kbと補正係数Kcとの乗算結果により比例ゲインKp2および積分ゲインKi2を調整する。すなわち、ゲイン補正部522Aは、直流電源Bの温度TbおよびコンデンサC2の温度Tcが同時に変化した場合、直流電源Bの温度Tbの低下に伴って高くなるように比例ゲインKp2および積分ゲインKi2を調整し、コンデンサC2の温度Tcの低下に伴って低くなるように比例ゲインKp2および積分ゲインKi2を調整する。
Further, when the temperature Tb of the DC power supply B and the temperature Tc of the capacitor C2 change simultaneously, the
なお、実施の形態2においては、PI制御器523は、減算器521からの偏差ΔVdcとゲイン補正部522Aからの比例ゲインKp2および積分ゲインKi2とを式(3)に代入してフィードバック電圧指令Vdc_com_fbを演算する。
In the second embodiment,
図16は、直流電源Bにおける内部抵抗と温度Tbとの関係を示す図である。図16を参照して、内部抵抗は、直流電源Bの温度Tbが低下するに伴って高くなる。したがって、直流電源Bの温度Tbが常温Tc_nmlよりも低下すると、内部抵抗は、常温Tc_nml時の値よりも高くなるので、フィードバック制御における比例ゲインKp2および積分ゲインKi2を常温Tc_nmlにおける比例ゲインKpoおよび積分ゲインKioに保持すると、見かけ上、低い比例ゲインおよび積分ゲインが設定されたことになり、出力電圧Vmが電圧指令Vdc_comに到達し難くなる。また、直流電源Bの温度Tbが常温Tc_nmlよりも上昇すると、内部抵抗は、常温Tc_nml時の値よりも低くなるので、フィードバック制御における比例ゲインKp2および積分ゲインKi2を常温Tc_nmlにおける比例ゲインKpoおよび積分ゲインKioに保持すると、見かけ上、高い比例ゲインおよび積分ゲインが設定されたことになり、出力電圧Vmのフィードバック制御が発散することになる。 FIG. 16 is a diagram showing the relationship between the internal resistance and the temperature Tb in the DC power supply B. Referring to FIG. 16, the internal resistance increases as temperature Tb of DC power supply B decreases. Therefore, when the temperature Tb of the DC power supply B is lower than the normal temperature Tc_nml, the internal resistance becomes higher than the value at the normal temperature Tc_nml. Therefore, the proportional gain Kp2 and the integral gain Ki2 in the feedback control are changed to the proportional gain Kpo and the integral at the normal temperature Tc_nml. When the gain is kept at Kio, the low proportional gain and integral gain are apparently set, and the output voltage Vm hardly reaches the voltage command Vdc_com. Further, when the temperature Tb of the DC power supply B rises above the normal temperature Tc_nml, the internal resistance becomes lower than the value at the normal temperature Tc_nml, so that the proportional gain Kp2 and the integral gain Ki2 in the feedback control are changed to the proportional gain Kpo and the integral at the normal temperature Tc_nml. When the gain is kept at Kio, a high proportional gain and integral gain are apparently set, and feedback control of the output voltage Vm diverges.
そこで、この発明においては、直流電源Bの温度Tbが常温Tc_nmlよりも低下し、内部抵抗が常温Tc_nml時の値よりも高くなると、それぞれ式(4)および(5)を用いて、比例ゲインKp2および積分ゲインKi2を常温Tc_nml時の比例ゲインKpoおよび積分ゲインKioよりも高くして出力電圧Vmの応答特性が常温Tc_nmlにおける出力電圧Vmの応答特性(図6の曲線k1によって示される応答特性)と略同じになるように比例ゲインおよび積分ゲインを調整し、直流電源Bの温度Tbが常温Tc_nmlよりも上昇し、内部抵抗が常温Tc_nml時の値よりも低くなると、それぞれ式(4)および(5)を用いて、比例ゲインKp2および積分ゲインKi2を常温Tc_nml時の比例ゲインKpoおよび積分ゲインKioよりも低くして出力電圧Vmの応答特性が常温Tc_nmlにおける出力電圧Vmの応答特性(図6の曲線k1によって示される応答特性)と略同じになるように比例ゲインおよび積分ゲインを調整することにしたものである。 Therefore, in the present invention, when the temperature Tb of the DC power supply B is lower than the normal temperature Tc_nml and the internal resistance is higher than the value at the normal temperature Tc_nml, the proportional gain Kp2 is obtained using the equations (4) and (5), respectively. And the integral gain Ki2 is higher than the proportional gain Kpo and integral gain Kio at room temperature Tc_nml, and the response characteristic of the output voltage Vm is the response characteristic of the output voltage Vm at room temperature Tc_nml (response characteristic indicated by the curve k1 in FIG. 6). When the proportional gain and the integral gain are adjusted so as to be substantially the same, the temperature Tb of the DC power supply B rises above the normal temperature Tc_nml, and the internal resistance becomes lower than the value at the normal temperature Tc_nml, the equations (4) and (5) ) To set the proportional gain Kp2 and the integral gain Ki2 to the proportional gain Kpo at room temperature Tc_nml. The proportional gain and the integral gain are set so that the response characteristic of the output voltage Vm is substantially the same as the response characteristic of the output voltage Vm at room temperature Tc_nml (the response characteristic indicated by the curve k1 in FIG. 6). I decided to adjust it.
その結果、式(4)および(5)を用いてそれぞれ比例ゲインKp2および積分ゲインKi2を補正することにより、直流電源Bの温度TbおよびコンデンサC2の温度Tcが変動しても、出力電圧Vmの応答特性を常温Tc_nmlにおける出力電圧Vmの応答特性(図6の曲線k1によって示される応答特性)に略一致させることができ、出力電圧Vmが電圧指令Vdc_comにスムーズに一致するようにフィードバック制御できる。 As a result, by correcting the proportional gain Kp2 and the integral gain Ki2 using equations (4) and (5), respectively, even if the temperature Tb of the DC power supply B and the temperature Tc of the capacitor C2 vary, the output voltage Vm The response characteristic can be made to substantially match the response characteristic of the output voltage Vm at normal temperature Tc_nml (the response characteristic indicated by the curve k1 in FIG. 6), and feedback control can be performed so that the output voltage Vm smoothly matches the voltage command Vdc_com.
図17は、出力電圧Vmのフィードバック制御における比例ゲインKp2および積分ゲインKi2を補正する動作を説明するための他のフローチャートである。図17を参照して、一連の動作が開始されると、ゲイン補正部522Aは、初期の制御ゲイン、すなわち、常温Tc_nmlにおける比例ゲインKpoおよび積分ゲインKioを設定する(ステップS11)。そして、ゲイン補正部522Aは、温度センサー10Bから直流電源Bの温度Tbを受け、温度センサー13BからコンデンサC2の温度Tcを受ける。そうすると、ゲイン補正部522Aは、その受けたコンデンサC2の温度Tcに応じた補正係数Kcを図7に示す曲線k2を用いて決定し(ステップS12)、その受けた直流電源Bの温度Tbに応じた補正係数Kbを図15に示す曲線k3を用いて決定する(ステップS13)。その後、ゲイン補正部522Aは、比例ゲインKpoおよび積分ゲインKioにそれぞれ補正係数KbおよびKcを乗算して比例ゲインKpoおよび積分ゲインKioを補正し、最終的な比例ゲインKp2および積分ゲインKi2を決定する(ステップS14)。これにより、一連の動作は終了する。
FIG. 17 is another flowchart for explaining an operation of correcting the proportional gain Kp2 and the integral gain Ki2 in the feedback control of the output voltage Vm. Referring to FIG. 17, when a series of operations is started, gain
なお、比例ゲインKp2および積分ゲインKi2は、「制御ゲイン」を構成する。 The proportional gain Kp2 and the integral gain Ki2 constitute a “control gain”.
また、コンバータ制御手段302Aは、出力電圧Vmが電圧指令Vdc_comになるように昇圧コンバータ12をフィードバック制御するときの制御ゲイン(比例ゲインKp2および積分ゲインKi2)を直流電源Bの温度TbおよびコンデンサC2の温度Tcに応じて調整し、その調整した制御ゲインを用いて出力電圧Vmが電圧指令Vdc_comに一致するように昇圧コンバータ12をフィードバック制御する「制御手段」を構成する。
Further, converter control means 302A uses control gain (proportional gain Kp2 and integral gain Ki2) for feedback control of
さらに、電圧センサー10A,13A、昇圧コンバータ12、温度センサー10B,13B、電流センサー24,28およびコンバータ制御手段302Aは、「電圧変換装置」を構成する。
Furthermore,
その他は、実施の形態1と同じである。 Others are the same as in the first embodiment.
この発明においては、「常温」とは、モータ駆動装置100,100Aが採り得る温度のうち、最も安定した温度を言う。そして、最も安定した温度において、出力電圧Vmの応答特性が図6に示す曲線k1になるように比例ゲインKpoおよび積分ゲインKioが予め決定され、その決定された比例ゲインKpoおよび積分ゲインKioをゲイン補正部522,522Aが保持する。
In the present invention, “normal temperature” refers to the most stable temperature among the temperatures that the
このようにすることによって、モータ駆動装置100,100Aが搭載されるハイブリッド自動車または電気自動車の使用環境がどのように変化しても、出力電圧Vmのフィードバック制御を安定して行なうことができる。
By doing so, feedback control of the output voltage Vm can be stably performed regardless of how the usage environment of the hybrid vehicle or electric vehicle on which the
すなわち、各使用環境における最も安定した温度を抽出し、その抽出した最も安定した温度において、出力電圧Vmの応答特性が図6に示す曲線k1になるように比例ゲインKpoおよび積分ゲインKioを予め決定するようにすれば、モータ駆動装置100,100Aの使用温度が最も安定した温度からずれても、出力電圧Vmのフィードバック制御を安定して行なうことができる。
That is, the most stable temperature in each use environment is extracted, and the proportional gain Kpo and the integral gain Kio are determined in advance so that the response characteristic of the output voltage Vm becomes the curve k1 shown in FIG. 6 at the extracted most stable temperature. By doing so, the feedback control of the output voltage Vm can be performed stably even if the operating temperature of the
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is shown not by the above description of the embodiments but by the scope of claims for patent, and is intended to include meanings equivalent to the scope of claims for patent and all modifications within the scope.
この発明は、温度が変動しても安定したフィードバック制御が可能な電圧変換装置に適用される。 The present invention is applied to a voltage converter capable of stable feedback control even when the temperature fluctuates.
10,10A,13A 電圧センサー、10B,13B 温度センサー、12 昇圧コンバータ、14,31 インバータ、15 U相アーム、16 V相アーム、17 W相アーム、24,28 電流センサー、30,30A 制御装置、40 モータ制御用相電圧演算部、42 インバータ用PWM信号変換部、50 インバータ入力電圧指令演算部、52,52A フィードバック電圧指令演算部、54 デューティー比変換部、100,100A モータ駆動装置、301 インバータ制御手段、302,302A コンバータ制御手段、521 減算器、522,522A ゲイン補正部、523 PI制御器、541 コンバータ用デューティー比演算部、542 コンバータ用PWM信号変換部、B 直流電源、SR1,SR2 システムリレー、C1,C2 コンデンサ、Q1〜Q8 NPNトランジスタ、D1〜D8 ダイオード、L1 リアクトル、M1,M2 交流モータ。 10, 10A, 13A voltage sensor, 10B, 13B temperature sensor, 12 step-up converter, 14, 31 inverter, 15 U-phase arm, 16 V-phase arm, 17 W-phase arm, 24, 28 current sensor, 30, 30A control device, 40 motor control phase voltage calculation unit, 42 inverter PWM signal conversion unit, 50 inverter input voltage command calculation unit, 52, 52A feedback voltage command calculation unit, 54 duty ratio conversion unit, 100, 100A motor drive device, 301 inverter control Means, 302, 302A converter control means, 521 subtractor, 522, 522A gain correction section, 523 PI controller, 541 converter duty ratio calculation section, 542 converter PWM signal conversion section, B DC power supply, SR1, SR2 system relay , C1, C2 capacitor, Q1 to Q8 NPN transistor, D1 to D8 diode, L1 reactor, M1, M2 AC motor.
Claims (15)
負荷を駆動する駆動回路の入力側に設けられた容量素子と、
前記直流電源からの直流電圧を前記出力電圧に変換して前記容量素子へ出力する電圧変換器と、
前記出力電圧が前記指令電圧に一致するように前記電圧変換器をフィードバック制御するときの制御ゲインを前記容量素子の温度に応じて調整し、その調整した制御ゲインを用いて前記出力電圧が前記指令電圧に一致するように前記電圧変換器をフィードバック制御する制御手段とを備える電圧変換装置。 A voltage converter that converts a DC voltage from a DC power source into the output voltage so that the output voltage matches the command voltage,
A capacitive element provided on the input side of the drive circuit for driving the load;
A voltage converter that converts a DC voltage from the DC power source into the output voltage and outputs the converted voltage to the capacitive element;
A control gain when performing feedback control of the voltage converter so that the output voltage matches the command voltage is adjusted according to the temperature of the capacitive element, and the output voltage is adjusted using the adjusted control gain. And a control means for feedback-controlling the voltage converter so as to match the voltage.
前記制御手段は、前記補正係数を前記好適な比例ゲインおよび前記好適な積分ゲインの両方に乗算することにより前記制御ゲインを調整する、請求項5または請求項6に記載の電圧変換装置。 The suitable control gain comprises a suitable proportional gain and a suitable integral gain,
The voltage converter according to claim 5, wherein the control unit adjusts the control gain by multiplying both the preferable proportional gain and the preferable integral gain by the correction coefficient.
負荷を駆動する駆動回路の入力側に設けられた容量素子と、
前記直流電源からの直流電圧を前記出力電圧に変換して前記容量素子へ出力する電圧変換器と、
前記出力電圧が前記指令電圧に一致するように前記電圧変換器をフィードバック制御するときの制御ゲインを前記容量素子の温度および前記直流電源の温度に応じて調整し、その調整した制御ゲインを用いて前記出力電圧が前記指令電圧に一致するように前記電圧変換器をフィードバック制御する制御手段とを備える電圧変換装置。 A voltage converter for converting a DC voltage from a DC power source into the output voltage so that the output voltage matches the command voltage,
A capacitive element provided on the input side of the drive circuit for driving the load;
A voltage converter that converts a DC voltage from the DC power source into the output voltage and outputs the output voltage to the capacitive element;
A control gain when feedback controlling the voltage converter so that the output voltage matches the command voltage is adjusted according to the temperature of the capacitive element and the temperature of the DC power supply, and the adjusted control gain is used. A voltage converter comprising: control means for feedback-controlling the voltage converter so that the output voltage matches the command voltage.
前記制御手段は、前記第1および第2の補正係数を前記好適な比例ゲインおよび前記好適な積分ゲインの両方に乗算することにより前記制御ゲインを調整する、請求項12または請求項13に記載の電圧変換装置。 The suitable control gain comprises a suitable proportional gain and a suitable integral gain,
14. The control unit according to claim 12 or 13, wherein the control unit adjusts the control gain by multiplying both the suitable proportional gain and the suitable integral gain by the first and second correction factors. Voltage converter.
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