JP2006340599A - Control unit of rotary electric machine for vehicles - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、車両に搭載され、交流発電機および交流電動機として使用される回転電機の制御装置に関するものである。 The present invention relates to a control device for a rotating electrical machine mounted on a vehicle and used as an AC generator and an AC motor.
車両用内燃機関周辺の省スペース化とコスト低減とを目的として車両に搭載される交流発電機を内燃機関始動用電動機として活用する技術が提案されている。例えば、特許文献1にはクローポール型の三相交流発電機を電動機として使用するとき、トルクを充分に得るために、トルク電流指令値に基づいて印可電圧を算出し、印可電圧が飽和状態になったときにトルク電流指令値とは位相の異なる励磁電流を作って印可電圧を変更すると共に、フィードバックされた実トルク電流がトルク電流指令値と一致するように励磁電流を補正する技術が開示されている。
For the purpose of space saving and cost reduction around the internal combustion engine for vehicles, a technique for utilizing an AC generator mounted on the vehicle as an electric motor for starting the internal combustion engine has been proposed. For example, in
この公報を一例とするような、車両用発電機を電動機としても活用するシステムにおいては、電気自動車に使用される電動機の制御システムとは異なり、構成要素の小型・軽量化が重要視されるのが一般的である。例えば、電圧変化を抑制する平滑コンデンサも装置の小型化のために大容量のものが使用できず、そのために、制御装置としての受入可能電力が小さくなってトラブルによる電圧変化量が大きくなり、制御回路に過電圧が印可されて部品の劣化や故障につながることがあった。 In a system that uses a vehicular generator as an electric motor as an example of this publication, unlike a motor control system used in an electric vehicle, miniaturization and weight reduction of components are regarded as important. Is common. For example, a smoothing capacitor that suppresses voltage changes cannot be used with a large capacity due to the miniaturization of the device, and as a result, the power that can be received as a control device becomes smaller and the amount of voltage change due to trouble becomes larger. Overvoltage was applied to the circuit, which could lead to deterioration and failure of parts.
図11はこのような従来の車両用回転電機の制御装置における構成の一例を示すものである。図11において、指令値演算手段1は内燃機関始動時や加速時にトルク指令値を演算すると共に、回転電機11が発電機として機能するときには発電電力の指令値を演算して出力し、交流電流指令演算手段2は指令値演算手段1からのトルク指令、または、発電電力指令に基づき交流電流の指令値を演算するものである。交流電圧指令演算手段3は交流電流指令演算手段2の指令値に基づいて必要な交流電圧を演算し、電力変換装置4は回転電機11が電動機として機能するときには直流電源13からの直流電力をインバータとして交流電力に変換し、回転電機11が発電機として機能するときには整流装置として交流電力を直流電力に変換するものである。
FIG. 11 shows an example of the configuration of such a conventional control device for a vehicular rotating electrical machine. In FIG. 11, command value calculation means 1 calculates a torque command value at the time of starting or accelerating the internal combustion engine, and calculates and outputs a command value of generated power when the rotating
界磁電流指令演算手段5は指令値演算手段1の指令に基づき回転電機11の界磁コイルに必要な界磁電流を演算し、界磁電圧指令演算手段6はこの界磁電流指令値に基づき界磁電圧を演算し、さらに界磁電流制御手段7は界磁電圧指令に基づく界磁電圧を発生して回転電機11の界磁コイルに与える界磁電流を制御するものである。電圧平滑装置8は電力変換装置4が変換する直流電圧の変動を抑制し、電圧検出器9は直流電源13の電圧を検出し、回転速度・回転角演算手段10は回転電機11に設けられた回転検出器12の出力により回転角度と回転速度とを演算する。また、14と15とは制御装置と直流電源13とを接続するコネクタである。
The field current command calculating means 5 calculates a field current required for the field coil of the rotating
内燃機関の始動時には回転電機11は電動機として機能し、指令値演算手段1のトルク指令値による供給電流を交流電流指令演算手段2が演算し、この電流値に対応する供給電圧を交流電圧指令演算手段3が演算して電力変換装置4のスイッチング素子をPWM制御し、回転電機11を三相の同期電動機として内燃機関を始動する。内燃機関が始動した後、回転電機11は三相交流発電機として機能するが、直流電源13の電圧を電圧検出器9が指令値演算手段1にフィードバックすることにより、指令値演算手段1が交流電流指令演算手段2と界磁電流指令演算手段5とに指令を与え、直流電源13の放電量(負荷の量)に対して直流電源13の電圧が所定値になるように発電量を制御する。
以上の構成を持つ従来の車両用回転電機の制御装置において、回転電機が発電機として機能中、車両の振動などにより制御装置と直流電源とを接続するコネクタが外れたり、両コネクタ間に挿入された図示しない遮断器などが解放状態になると、制御回路の充電経路には急激な電圧上昇が発生する。この電圧上昇に対しては、指令値演算手段が交流電流指令演算手段と界磁電流指令演算手段5とに指令値を与え、発電電圧を低下させるように動作するが、電圧上昇が急激な場合には制御が追いつかず、大きな過電圧が発生することになる。 In the conventional control device for a rotating electrical machine for a vehicle having the above configuration, when the rotating electrical machine functions as a generator, the connector for connecting the control device and the DC power source is disconnected or inserted between the connectors due to the vibration of the vehicle. When a circuit breaker (not shown) is released, a rapid voltage increase occurs in the charging path of the control circuit. In response to this voltage increase, the command value calculation means operates to give a command value to the AC current command calculation means and the field current command calculation means 5 so as to decrease the generated voltage. In this case, control cannot catch up, and a large overvoltage occurs.
また、この過電圧は電圧平滑装置に吸収されるべきものであるが、上記したように電圧平滑装置が小容量化されているために吸収しきれず、過電圧が制御装置に使用されている回路素子や、直流電源の負荷として接続されている各装置に印可され、劣化や破損などのトラブルにつながるものであった。 In addition, this overvoltage should be absorbed by the voltage smoothing device, but as described above, the voltage smoothing device cannot be absorbed because the capacity is reduced, and the overvoltage is used in the control device. It was applied to each device connected as a load of a DC power supply, and it led to troubles such as deterioration and breakage.
この発明は、このような課題を解決するためになされたもので、上記のようなトラブルに対して電圧上昇値を抑制すると共に、電圧上昇時間を短縮することにより、回路素子や各装置の劣化や破損を防止することが可能な車両用回転電機の制御装置を得ることを目的とするものである。 The present invention has been made to solve such a problem, and suppresses the voltage rise value for the above trouble and reduces the voltage rise time, thereby deteriorating the circuit element and each device. An object of the present invention is to obtain a control device for a rotating electrical machine for a vehicle that can prevent damage to the vehicle.
この発明に係わる車両用回転電機の制御装置は、内燃機関に結合され、電動機または発電機として機能する回転電機、
前記回転電機に電力を供給し、また、前記回転電機の出力により充電される直流電源、前記回転電機を制御する制御手段を備え、前記制御手段には、前記回転電機に電力を供給するときはインバータとして動作し、前記回転電機から前記直流電源を充電するときは整流装置として動作する電力変換装置と、前記回転電機の界磁コイルに界磁電流を供給し、制御する界磁電流制御手段と、前記回転電機の出力回路の過電圧を判定する過電圧判定手段とが含まれており、
前記過電圧判定手段が過電圧と判定したとき、前記電力変換装置が前記回転電機を相短絡状態にするものである。
A control device for a rotating electrical machine for a vehicle according to the present invention includes a rotating electrical machine that is coupled to an internal combustion engine and functions as an electric motor or a generator,
When supplying electric power to the rotating electrical machine, further comprising a DC power source charged by the output of the rotating electrical machine, and a control means for controlling the rotating electrical machine, the control means when supplying power to the rotating electrical machine A power converter that operates as an inverter and operates as a rectifier when charging the DC power supply from the rotating electrical machine, and a field current control unit that supplies and controls a field current to a field coil of the rotating electrical machine; And overvoltage determination means for determining an overvoltage of the output circuit of the rotating electrical machine,
When the overvoltage determination means determines that the voltage is overvoltage, the power converter places the rotating electrical machine in a phase short circuit state.
この発明による車両用回転電機の制御装置は、回転電機が発電中に車両の振動などにより制御装置と直流電源との間の充電回路に遮断が生じ、急激な電圧の上昇が発生しても、過電圧判定手段がこれを検知して回転電機を制御する結果、過電圧の最高値を抑制すると共に、速やかに低下させることができ、制御装置に使用する回路素子や、回転電機の負荷を過電圧による劣化や破損などから保護することが可能になるものである。 In the control device for a rotating electrical machine for a vehicle according to the present invention, even when the rotating electrical machine generates power, the charging circuit between the control device and the DC power source is interrupted due to vibration of the vehicle, etc. As a result of the overvoltage determination means detecting this and controlling the rotating electrical machine, the maximum value of the overvoltage can be suppressed and quickly reduced, and the circuit elements used for the control device and the load on the rotating electrical machine are deteriorated by the overvoltage. It is possible to protect against damage and damage.
実施の形態1.
図1ないし図4は、この発明の実施の形態1による車両用回転電機の制御装置を説明するもので、図1は、装置の構成を示すブロック図、図2ないし図4は、動作を説明する動作特性図であり、図1において、上記の従来例と同一機能部分には同一符号が付与されている。
1 to 4 illustrate a control apparatus for a rotating electrical machine for a vehicle according to
図1において、回転電機11は内燃機関に直接、または、駆動手段を介して連結され、内燃機関の始動時には電動機として内燃機関を駆動し、内燃機関の始動後には発電機として機能する、例えば、三相の同期機であり、回転電機11の回転速度と回転角度とが回転検出器12により検出される。直流電源13は内燃機関の始動時には回転電機11に電力を供給し、内燃機関の運転中には回転電機11の出力により充電されると共に、車両に搭載された各負荷に電力を供給する車載バッテリである。
In FIG. 1, a rotating
制御手段16は回転電機11が電動機として機能するときにはトルクを制御すると共に、発電機として機能するときには発電出力を制御するもので、次の各手段から構成されている。まず、指令値演算手段1は内燃機関始動時においては回転電機11のトルク指令値を演算して指令値を出力すると共に、回転電機11が発電機として機能するときには直流電源13の電圧を入力して回転電機11の発電電力を演算し、指令値として出力する。交流電流指令演算手段2は指令値演算手段1からのトルク指令値や発電電力指令値に基づき、回転電機11の電機子コイルに通電する交流電流の指令値を演算し、各相の電流指令値を、Iu*、Iv*、Iw*として出力する。
The control means 16 controls the torque when the rotating
また、交流電圧指令演算手段3は交流電流指令演算手段2の電流指令値に基づき、その電流を得るための各相の必要交流電圧を演算して電圧指令値を、Vu*、Vv*、Vw*として出力し、電力変換装置4はインバータとして電圧指令値に基づくPWM制御を行って回転電機11の電機子コイルに対する三相交流の通電制御をおこなう。また、この電力変換装置4は回転電機11が発電機として機能するときには整流装置として回転電機11の三相交流出力を整流し、直流電源13を充電する。電流検出器17は回転電機11の各相の実電流を検出して交流電流指令演算手段2にフィードバックし、交流電流指令演算手段2が実電流を電流指令値に合致させるように制御する。
The AC voltage command calculating means 3 calculates the necessary AC voltage of each phase for obtaining the current based on the current command value of the AC current command calculating means 2 to obtain the voltage command value as Vu *, Vv *, Vw. The
界磁電流指令演算手段5は指令値演算手段1の出力指令値に基づき、電動機としてのトルクを得るための界磁電流値、または、必要な発電電力を得るための界磁電流値を演算し、界磁電流指令値If*を界磁電圧指令演算手段6に与え、界磁電圧指令演算手段6はこの界磁電流指令値に基づき、界磁電流を得るための界磁電圧指令値Vf*を演算して界磁電流制御手段7に与える。そして、界磁電流制御手段7は直流電源13から電力供給を受け、界磁電圧指令値Vf*に基づき界磁電流を制御して回転電機11の界磁コイルに供給する。
Based on the output command value of the command value calculation means 1, the field current command calculation means 5 calculates the field current value for obtaining the torque as the motor or the field current value for obtaining the necessary generated power. The field current command value If * is given to the field voltage command calculation means 6, and the field voltage command calculation means 6 obtains a field current command value Vf * for obtaining a field current based on the field current command value. Is calculated and applied to the field current control means 7. The field current control means 7 receives power from the
電圧平滑装置8は電力変換装置4が変換する直流電圧の変動、特にPWM制御のスイッチング動作に起因する過渡的な電圧変動を抑制するものであり、電圧検出器9は直流電源13の電圧を検出して指令値演算手段1に与え、上記したように回転電機11の発電電力指令値を演算させるものである。回転速度・回転角演算手段10は回転検出器12の出力から回転電機11の回転角度θと回転速度Nmとを演算して回転速度Nmを指令値演算手段1に与え、また、回転角度θを交流電流指令演算手段2、および、交流電圧指令演算手段3に与えて供給電流の位相制御を行う。過電圧判定手段18は電圧検出器9が検出する電圧を入力して電圧が所定の閾値以上であれば過電圧であると判定し、判定結果を後述するように指令値演算手段1と電力変換装置4とに出力する。また、14と15とは制御手段16と直流電源13とを接続するコネクタである。
The
回転電機11の発電動作時においては、回転電機11の出力により直流電源13が充電されると共に、各種の負荷に対して電力が供給される。指令値演算手段1は電圧検出器9の検出する電圧が設定された目標電圧になるように発電電力を指令するもので、目標電圧と検出値との差に基づき発電電力の指令値を演算し、この指令値に基づき交流電流指令演算手段2により交流電流指令が演算され、同時に界磁電流指令演算手段5により界磁電流指令値が演算される。
During the power generation operation of the rotating
図2は、定常状態における指令値演算手段1の発電制御の状態を示すものである。図の状態は直流電源13の負荷が一定で定常発電を行っている状態を示し、電圧検出器9が検出する電圧を設定範囲に制御するために発電電力指令値は一定値を推移している。実際の走行状態においては負荷の変動があるため、電圧は設定範囲内において変動があり、この電圧を検出して発電電力指令が出力される結果、直流電圧は目標電圧に制御される。
FIG. 2 shows a state of power generation control of the command value calculation means 1 in a steady state. The state shown in the figure shows a state where the load of the
このような制御中において、車両の振動などにより制御手段16から直流電源13に至る充電回路が遮断されるような事故が発生した場合、発電電力を吸収していた直流電源13への回路が急に遮断されるため、遮断点から電力変換装置4側の回路には図3の直流電圧特性に示すような急激な電圧上昇が発生し、この電圧上昇は電圧平滑装置8に一部が吸収されるが電圧平滑装置8は容量に限界があるため図3の直流電圧特性に示すA点まで上昇する。この電圧上昇により電圧検出器9から指令値演算手段1にフィードバックがかかり、発電電力指令値と界磁電流指令値との双方が0になり、これにより交流電流指令演算手段2の指令値が0になる。しかし、界磁電流の低下は図の界磁電流特性に示すように時間がかかるため比較的長時間この異常電圧が継続することになる。
During such control, if an accident occurs in which the charging circuit from the control means 16 to the
このような事態に対し、この実施の形態においては電圧が電圧設定範囲の上限値を超える所定の閾値に達すると、あるいは、所定の閾値を超える状態が所定時間継続すると過電圧判定手段18が過電圧であると判定し、判定結果を指令値演算手段1に与え、指令値演算手段1は発電電力指令値と界磁電流指令値とを0に移行させると共に、電力変換装置4にも判定結果を与えて回転電機11を相短絡状態へ移行すべく指令する。電力変換装置4が三相フルブリッジのPWM変換装置を用いている場合には、上アームのスイッチング素子三個を全てオンとして下アームのスイッチング素子三個を全てオフとするか、あるいは、逆に上アーム素子三個をオフとして下アーム素子三個をオンとすることにより回転電機11は相短絡状態になる。
In response to such a situation, in this embodiment, when the voltage reaches a predetermined threshold value exceeding the upper limit value of the voltage setting range, or when a state exceeding the predetermined threshold value continues for a predetermined time, the overvoltage determination means 18 is overvoltage. The command value calculation means 1 shifts the generated power command value and the field current command value to 0 and also gives the
電力変換装置4をこのように動作させることにより、回転電機11の交流端子が一点で短絡された状態と等価になり、そのときの回転速度と界磁電流とで決まる短絡電流が発生する。この短絡電流は、界磁電流が0に近づくに従って小さくなり、回転電機の電機子抵抗によりジュール熱として消費され、電圧の異常上昇を抑制することができる。この特性を示したのが図4であり、o点にて回路の遮断があるとp点にて過電圧判定手段18が過電圧を検出して発電電力指令値を0にすると共に界磁電流を遮断し、また、電力変換装置4を相短絡状態とすることにより、回転電機11には図の交流電流特性に示すような短絡電流が流れ、直流電圧は電圧Bまで上昇した後に短絡電流により低下する。このB点の電圧は図3のA点電圧よりはるかに低い値である。
By operating the
以上のように、この発明の実施の形態1による車両用回転電機の制御装置においては過電圧判定手段18が、電圧が閾値を超えたことを検出して界磁電流を0にすると共に、電力変換装置4を相短絡状態に制御するので、電力変換装置4の素子と回転電機11とには回転速度と界磁電流とにより決まる短絡電流が流れることになり、素子の熱的容量を選定しておく必要があるが、動作と同時に電圧上昇を阻止して速やかに低下させることができ、過電圧に対する保護ができることになる。なお、過電圧判定手段18による過電圧の判定は、ハードウエアでもソフトウエアでも可能であり、また、制御装置16は三相電流と三相電圧の指令を出力する内容にて説明したが、三相/二相変換または、二相/三相変換を用いたベクトル制御にも適用が可能である。
As described above, in the control apparatus for a rotating electrical machine for a vehicle according to
実施の形態2.
図5は、この発明の実施の形態2による車両用回転電機の制御装置の構成を示すブロック図、図6は、動作を説明する動作特性図であり、この実施の形態による車両用回転電機の制御装置は、実施の形態1に対し、過電圧判定手段18の過電圧判定結果による制御手段16の制御内容を変えたものであり、図5のブロック図は、図1のブロック図に対して過電圧判定手段18による過電圧判定結果が指令値演算手段1と交流電流指令演算手段2とに与えられるようにしたものであり、それ以外は図1と同様である。
FIG. 5 is a block diagram showing the configuration of a control device for a rotating electrical machine for a vehicle according to
過電圧判定手段18が実施の形態1の場合と同様条件にて過電圧と判定した場合、この判定結果は指令値演算手段1と交流電流指令演算手段2とに与えられ、指令値演算手段1は直ちに発電電力指令と界磁電流指令とを0に移行させると共に、交流電流指令演算手段2は弱め界磁電流指令を出力する。この弱め界磁電流は、回転電機11を発電機として動作させた場合にトルク発生に寄与せず、電力発生にも寄与しない電流を、電力変換装置4により位相制御して回転電機11の電機子に与えるものである。
When the overvoltage determination means 18 determines overvoltage under the same conditions as in the first embodiment, the determination result is given to the command value calculation means 1 and the AC current command calculation means 2, and the command value calculation means 1 immediately The generated power command and the field current command are shifted to 0, and the alternating current command calculation means 2 outputs a field weakening command. This field weakening current does not contribute to torque generation when the rotating
図6に示すように、o点にて回路の遮断があり、p点にて過電圧判定手段18が過電圧と判定すると、判定結果が指令値演算手段1と交流電流指令演算手段2とに与えられ、指令値演算手段1は、発電電力指令値と界磁電流指令値とを0に移行させるべく指令を出力すると共に、交流電流指令演算手段2は演算した弱め界磁電流を回転電機11の電機子に通電させる。
As shown in FIG. 6, when the circuit is interrupted at the point o and the overvoltage determination means 18 determines that it is an overvoltage at the point p, the determination result is given to the command value calculation means 1 and the alternating current command calculation means 2. The command value calculation means 1 outputs a command to shift the generated power command value and the field current command value to 0, and the AC current command calculation means 2 outputs the calculated field weakening current to the electric machine of the rotating
このように制御することにより、余分な発電電力は回転電機11のジュール熱として消費され、出力電圧は図6の直流電圧に示すようにC点まで上昇した後に低下する。この過電圧の抑制値と持続時間とは弱め界磁の電流量と電流制御の応答性により決まり、実施の形態1の相短絡に対しては応答性が悪く、C点の電圧は図4のB点の電圧より若干高くなるが、実施の形態1の場合のように相短絡電流が流れないので、電力変換装置4のスイッチング素子に対する過電流耐性を考慮する必要がない。
By controlling in this way, excess generated electric power is consumed as Joule heat of the rotating
即ち、実施の形態2の車両用回転電機の制御装置は、電動機または発電機として機能する回転電機と、回転電機に電力を供給し、回転電機の出力により充電される直流電源と、回転電機の制御手段とを備え、制御手段には、回転電機に対して電流指令を与える交流電流指令演算手段と、回転電機に電力を供給するときにはインバータとして、回転電機から直流電源を充電するときには整流装置として動作する電力変換装置と、回転電機の出力回路の過電圧を判定する過電圧判定手段とが含まれており、過電圧判定手段が過電圧と判定したとき、交流電流指令演算手段が電力変換装置を制御して回転電機の電機子コイルに位相制御された弱め界磁電流を供給するようにしたので、さらに、位相制御された弱め界磁電流が、回転電機を発電機として機能させたときにトルク発生に寄与しない位相の電流であるようにしたので、回転電機の発電中に直流電源が開放され、過電圧状態となっても、弱め界磁電流により電圧を速やかに低下させることができ、制御装置に使用する回路素子や、回転電機の負荷を過電圧による劣化や破損などから保護することが可能になるものである。 That is, the control device for a rotating electrical machine for a vehicle according to the second embodiment includes a rotating electrical machine that functions as an electric motor or a generator, a DC power source that supplies power to the rotating electrical machine and is charged by the output of the rotating electrical machine, Control means, AC current command calculation means for giving a current command to the rotating electrical machine, an inverter when supplying power to the rotating electrical machine, and a rectifier when charging a DC power supply from the rotating electrical machine The power converter that operates and the overvoltage determination means that determines the overvoltage of the output circuit of the rotating electrical machine are included. When the overvoltage determination means determines that the voltage is overvoltage, the AC current command calculation means controls the power converter. Since the field-weakened field current is supplied to the armature coil of the rotating electrical machine, the phase-controlled field-weakening current is further supplied to the rotating electrical machine as a generator. Since the current has a phase that does not contribute to the generation of torque when functioning, even if the DC power source is opened during power generation of the rotating electrical machine and an overvoltage state occurs, the voltage is quickly reduced by the field weakening current. Therefore, it is possible to protect the circuit elements used in the control device and the load of the rotating electrical machine from deterioration or damage due to overvoltage.
実施の形態3.
図7は、この発明の実施の形態3による車両用回転電機の制御装置の構成を示すブロック図、図8は、動作を説明する動作特性図であり、この実施の形態による車両用回転電機の制御装置は、実施の形態1および2に対し、過電圧判定手段18の過電圧判定結果による制御手段16の制御内容を変えたものであり、図7に示すように、過電圧判定手段18による過電圧判定結果が指令値演算手段1と界磁電流制御手段7とに与えられると共に、界磁電流制御手段7が回転電機11に対して逆方向の界磁電圧を印可するようにしたものである。
FIG. 7 is a block diagram showing the configuration of a control device for a rotating electrical machine for a vehicle according to
過電圧判定手段18が実施の形態1と同様にして過電圧を判定すると、過電圧判定結果が指令値演算手段1と界磁電流制御手段7とに与えられ、指令値演算手段1は直ちに発電電力指令と界磁電流指令とを0に移行させ、界磁電流制御手段7は界磁電圧の方向を逆転することにより速やかに界磁磁束を立ち下げる。界磁電流制御手段7が界磁電圧の方向を逆転できない構成の場合には、界磁電流の減少は界磁コイルの時定数により決まる時間をかけて徐々に0に近づくが、界磁電流制御手段7が界磁電圧の方向を逆転できる構成とすることにより、界磁磁束を速やかに0にすることができる。図8はこのときの特性を示すもので、発電電力指令値と交流電流指令とを0に移行させると共に、界磁電流を逆励磁により速やかに0とし、直流電圧の上昇を抑制するものである。
When the overvoltage determination means 18 determines an overvoltage in the same manner as in the first embodiment, the overvoltage determination result is given to the command value calculation means 1 and the field current control means 7, and the command value calculation means 1 immediately receives the generated power command. The field current command is shifted to 0, and the field current control means 7 quickly lowers the field magnetic flux by reversing the direction of the field voltage. When the field current control means 7 has a configuration in which the direction of the field voltage cannot be reversed, the decrease in the field current gradually approaches 0 over a time determined by the time constant of the field coil. By adopting a configuration in which the
このように制御し、界磁電流制御手段7を逆励磁可能に構成することにより、異常電圧の立ち上がりを図8の直流電圧特性に示すD点に抑制することができるものであり、界磁電流制御手段7を逆励磁可能に構成する必要があるが、発電電力を直ちに0とするので熱として消費することなく、電力変換装置4や回転電機11の熱的耐性に対する考慮が不必要になるものである。
By controlling in this way and configuring the field current control means 7 so as to be capable of reverse excitation, the rise of the abnormal voltage can be suppressed to the point D shown in the DC voltage characteristics of FIG. Although it is necessary to configure the control means 7 so that it can be reversely excited, since the generated power is immediately set to 0, it is not necessary to consider the thermal resistance of the
即ち、実施の形態3の車両用回転電機の制御装置は、電動機または発電機として機能する回転電機と、回転電機に電力を供給し、また、回転電機の出力により充電される直流電源と、回転電機の制御手段とを備え、制御手段には、回転電機の界磁電流を制御する界磁電流制御手段と、回転電機の出力回路の過電圧を判定する過電圧判定手段とを含み、過電圧判定手段が過電圧と判定したとき、界磁電流制御手段が回転電機に逆方向の界磁電圧を与えて消磁するようにしたので、回転電機の発電中に直流電源が開放され、急激な電圧の上昇が発生しても、回転電機の界磁が遮断された後、残存界磁磁束を打ち消すように界磁電流が通電され、界磁が速やかに消滅する結果、過電圧を抑制すると共に、速やかに低下させることができ、制御装置に使用する回路素子や、回転電機の負荷を過電圧による劣化や破損などから保護することが可能になるものである。 That is, the control device for a rotating electrical machine for a vehicle according to the third embodiment includes a rotating electrical machine that functions as an electric motor or a generator, a DC power source that supplies electric power to the rotating electrical machine and is charged by the output of the rotating electrical machine, Electric machine control means, the control means includes a field current control means for controlling the field current of the rotating electric machine, and an overvoltage determination means for judging an overvoltage of the output circuit of the rotating electric machine, When an overvoltage is determined, the field current control means applies a field voltage in the reverse direction to the rotating electrical machine so as to demagnetize the DC power supply during power generation of the rotating electrical machine, causing a sudden increase in voltage. However, after the field of the rotating electrical machine is interrupted, the field current is applied so as to cancel the residual field magnetic flux, and the field disappears quickly. As a result, the overvoltage is suppressed and quickly reduced. To the control device And circuit elements use, in which it becomes possible to protect the load of the rotary electric machine from such deterioration or damage due to overvoltage.
実施の形態4.
図9は、この発明の実施の形態4による車両用回転電機の制御装置の構成を示すブロック図、図10は、動作を説明する動作特性図であり、この実施の形態による車両用回転電機の制御装置は、過電圧判定手段18が過電圧と判定した場合に、実施の形態1と同様に電力変換装置4を相短絡状態とすると共に、実施の形態3と同様に界磁電流制御手段7が回転電機11に対して逆方向の界磁電圧を印可するようにしたものである。
FIG. 9 is a block diagram showing the configuration of a control apparatus for a rotating electrical machine for a vehicle according to
過電圧判定手段18が実施の形態1と同様にして過電圧を判定すると、過電圧判定結果は、指令値演算手段1と、界磁電流制御手段7と、電力変換装置4とに与えられる。指令値演算手段1は直ちに発電電力指令と界磁電流指令とを0に移行させると共に、界磁電流制御手段7は界磁電圧の方向を逆転することにより速やかに界磁磁束を立ち下げる。一方、電力変換装置4は、回転電機11を相短絡状態に移行させ、回転電機11の交流端子が一点で短絡された状態とする。
When the
図9は、このような制御を行ったときの特性を示すもので、発電電力指令値が0になると共に、界磁電流は逆励磁により速やかに0となり、回転電機11は相短絡の状態となって短絡電流が流れるが、界磁が速やかに立ち下がるので、短絡電流も速やかに減衰する。このように制御することにより、直流電圧は図のE点まで上昇した後に速やかに低下することになり、過電圧を最小限に抑制することができるものである。
FIG. 9 shows characteristics when such control is performed. The generated power command value becomes 0, the field current quickly becomes 0 by reverse excitation, and the rotating
また、電動機または発電機として機能する回転電機と、回転電機に電力を供給し、また、回転電機の出力により充電される直流電源と、回転電機の制御手段とを備え、制御手段には、回転電機に電力を供給するときはインバータとして、回転電機から直流電源を充電するときは整流装置として動作する電力変換装置と、回転電機の界磁電流を制御する界磁電流制御手段と、回転電機の出力回路の過電圧を判定する過電圧判定手段とを含み、過電圧判定手段が過電圧と判定したとき、界磁電流制御手段が回転電機に逆方向の界磁電圧を与えて消磁すると共に、電力変換装置が回転電機を相短絡状態にするので、回転電機の発電中に直流電源が開放され、急激な電圧の上昇が発生しても、回転電機の界磁が遮断された後、残存界磁磁束を速やかに消滅すると共に、回転電機を相短絡状態に制御する結果、過電圧を最小限にとどめることができ、制御装置に使用する回路素子や、回転電機の負荷を過電圧による劣化や破損などから保護することが可能になるものである。 The rotating electrical machine functions as an electric motor or a generator, the rotating electrical machine is supplied with electric power, and is charged by the output of the rotating electrical machine, and the rotating electrical machine control means. An electric power converter that operates as an inverter when supplying electric power to the electric machine, and a rectifier when charging a DC power supply from the rotating electric machine, a field current control means that controls the field current of the rotating electric machine, An overvoltage determination means for determining an overvoltage of the output circuit. When the overvoltage determination means determines that the overvoltage is present, the field current control means applies a field voltage in the reverse direction to the rotating electrical machine and demagnetizes the power converter. Since the rotating electrical machine is put into a phase short-circuit state, even if the DC power source is opened during power generation of the rotating electrical machine and a sudden voltage increase occurs, the field magnetic field of the rotating electrical machine is shut off and the residual field magnetic flux is quickly removed. In As a result of controlling the rotating electrical machine to the phase short-circuit state, the overvoltage can be minimized, and the circuit elements used in the control device and the load of the rotating electrical machine can be protected from deterioration or damage due to the overvoltage. It will be.
1 指令値演算手段、2 交流電流指令演算手段、
3 交流電圧指令演算手段、4 電力変換装置、
5 界磁電流指令演算手段、6 界磁電圧指令演算手段、
7 界磁電流制御手段、8 電圧平滑装置、9 電圧検出器、
10 回転速度・角度演算部、11 回転電機、12 回転検出器、
13 直流電源、14、15 コネクタ、16 制御手段、
17 電流検出器、18 過電圧判定手段。
1 command value calculation means, 2 AC current command calculation means,
3 AC voltage command calculation means, 4 power converter,
5 field current command calculation means, 6 field voltage command calculation means,
7 field current control means, 8 voltage smoothing device, 9 voltage detector,
10 rotation speed / angle calculation unit, 11 rotating electric machine, 12 rotation detector,
13 DC power supply, 14, 15 connector, 16 control means,
17 Current detector, 18 Overvoltage determination means.
Claims (5)
前記回転電機に電力を供給し、また、前記回転電機の出力により充電される直流電源、前記回転電機を制御する制御手段を備え、前記制御手段には、前記回転電機に電力を供給するときはインバータとして動作し、前記回転電機から前記直流電源を充電するときは整流装置として動作する電力変換装置と、前記回転電機の界磁コイルに界磁電流を供給し、制御する界磁電流制御手段と、前記回転電機の出力回路の過電圧を判定する過電圧判定手段とが含まれており、
前記過電圧判定手段が過電圧と判定したとき、前記電力変換装置が前記回転電機を相短絡状態にすることを特徴とする車両用回転電機の制御装置。 A rotating electrical machine coupled to an internal combustion engine and functioning as an electric motor or generator;
When supplying electric power to the rotating electrical machine, further comprising a DC power source charged by the output of the rotating electrical machine, and a control means for controlling the rotating electrical machine, the control means when supplying power to the rotating electrical machine A power converter that operates as an inverter and operates as a rectifier when charging the DC power supply from the rotating electrical machine, and a field current control unit that supplies and controls a field current to a field coil of the rotating electrical machine; And overvoltage determination means for determining an overvoltage of the output circuit of the rotating electrical machine,
The control apparatus for a rotating electrical machine for a vehicle, wherein when the overvoltage determining means determines an overvoltage, the power conversion device puts the rotating electrical machine into a phase short circuit state.
前記回転電機に電力を供給し、また、前記回転電機の出力により充電される直流電源、前記回転電機を制御する制御手段を備え、前記制御手段には、前記回転電機に対して電流指令を与える交流電流指令演算手段と、前記回転電機に電力を供給するときはインバータとして動作し、前記回転電機から前記直流電源を充電するときは整流装置として動作する電力変換装置と、前記回転電機の界磁コイルに界磁電流を供給し、制御する界磁電流制御手段と、前記回転電機の出力回路の過電圧を判定する過電圧判定手段とが含まれており、
前記過電圧判定手段が過電圧と判定したとき、前記交流電流指令演算手段が前記電力変換装置を制御して前記回転電機の電機子コイルに位相制御された弱め界磁電流を供給することを特徴とする車両用回転電機の制御装置。 A rotating electrical machine coupled to an internal combustion engine and functioning as an electric motor or generator;
The rotating electric machine is supplied with electric power, and is provided with a DC power source charged by the output of the rotating electric machine, and a control means for controlling the rotating electric machine, and gives a current command to the rotating electric machine. AC current command calculation means, a power converter that operates as an inverter when supplying electric power to the rotating electrical machine, and operates as a rectifier when charging the DC power source from the rotating electrical machine, and a field of the rotating electrical machine Field current control means for supplying and controlling field current to the coil, and overvoltage determination means for determining an overvoltage of the output circuit of the rotating electrical machine,
When the overvoltage determining means determines that the voltage is an overvoltage, the AC current command calculating means controls the power converter to supply a phase-weakened field current to the armature coil of the rotating electrical machine. A control device for a rotating electrical machine for a vehicle.
前記回転電機に電力を供給し、また、前記回転電機の出力により充電される直流電源、前記回転電機を制御する制御手段を備え、前記制御手段には、前記回転電機の界磁コイルに界磁電流を供給し、制御する界磁電流制御手段と、前記回転電機の出力回路の過電圧を判定する過電圧判定手段とが含まれており、前記過電圧判定手段が過電圧と判定したとき、前記界磁電流制御手段が前記回転電機に逆方向の界磁電圧を与えて消磁することを特徴とする車両用回転電機の制御装置。 A rotating electrical machine coupled to an internal combustion engine and functioning as an electric motor or generator;
The rotating electrical machine is supplied with electric power, and is provided with a DC power source charged by the output of the rotating electrical machine, and a control means for controlling the rotating electrical machine. The control means includes a field coil in the rotating electrical machine. A field current control means for supplying and controlling current and an overvoltage determination means for determining an overvoltage of the output circuit of the rotating electrical machine, and when the overvoltage determination means determines that the overvoltage, the field current A control device for a vehicular rotating electrical machine, wherein the control means applies a field voltage in a reverse direction to the rotating electrical machine to demagnetize.
前記回転電機に電力を供給し、また、前記回転電機の出力により充電される直流電源、前記回転電機を制御する制御手段を備え、前記制御手段には、前記回転電機に電力を供給するときはインバータとして動作し、前記回転電機から前記直流電源を充電するときは整流装置として動作する電力変換装置と、前記回転電機の界磁コイルに界磁電流を供給し、制御する界磁電流制御手段と、前記回転電機の出力回路の過電圧を判定する過電圧判定手段とが含まれており、前記過電圧判定手段が過電圧と判定したとき、前記界磁電流制御手段が前記回転電機に逆方向の界磁電圧を与えて消磁すると共に、前記電力変換装置が前記回転電機を相短絡状態にすることを特徴とする車両用回転電機の制御装置。 A rotating electrical machine coupled to an internal combustion engine and functioning as an electric motor or generator;
When supplying electric power to the rotating electrical machine, further comprising a DC power source charged by the output of the rotating electrical machine, and a control means for controlling the rotating electrical machine, the control means when supplying power to the rotating electrical machine A power converter that operates as an inverter and operates as a rectifier when charging the DC power supply from the rotating electrical machine, and a field current control unit that supplies and controls a field current to a field coil of the rotating electrical machine; And an overvoltage determining means for determining an overvoltage of the output circuit of the rotating electrical machine, and when the overvoltage determining means determines an overvoltage, the field current control means applies a field voltage in a reverse direction to the rotating electrical machine. And the power conversion device puts the rotating electrical machine into a phase short circuit state.
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