JP2008048504A - Controller for three-phase rotary machines - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、3相回転機の出力を制御すべく、インバータのアームの上段又は下段の各スイッチング素子を流れる電流を感知する感知手段の出力を取り込むとともに、前記3相回転機の出力を所望に制御するための3相の信号波と、搬送波との比較に基づき、前記インバータをパルス幅変調によって操作する3相回転機の制御装置に関する。 In order to control the output of the three-phase rotating machine, the present invention takes in the output of the sensing means that senses the current flowing through the switching elements on the upper and lower stages of the inverter arm and makes the output of the three-phase rotating machine desired. The present invention relates to a control device for a three-phase rotating machine that operates the inverter by pulse width modulation based on a comparison between a three-phase signal wave for control and a carrier wave.
3相電動機の出力を所望に制御すべく、3相に流れる電流量をパルス幅変調(PWM)によって制御する3相電動機の制御装置が周知である。すなわち、3相の指令電圧(信号波)と三角波である搬送波との比較に基づき、インバータのスイッチング素子をオン・オフ操作することで、3相電動機に流れる電流を制御する。ここで、指令電圧は、通常、3相電動機に対する要求トルクと、3相電動機を流れる電流とに基づき逐次算出される。そして、3相電動機を流れる電流を感知するセンサとしては、通常、電流センサが用いられている。 A control device for a three-phase motor that controls the amount of current flowing in the three-phase by pulse width modulation (PWM) to control the output of the three-phase motor as desired is well known. That is, on the basis of a comparison between the three-phase command voltage (signal wave) and the triangular carrier wave, the current flowing in the three-phase motor is controlled by turning on / off the switching element of the inverter. Here, the command voltage is normally calculated sequentially based on the required torque for the three-phase motor and the current flowing through the three-phase motor. A current sensor is usually used as a sensor for sensing the current flowing through the three-phase motor.
ところで、近年、3相電動機を流れる電流を感知する手段の小型化、構造の簡素化を図るべく、インバータのアームの上段又は下段の各スイッチング素子に直列接続されたシャント抵抗を用いることが提案されている。これによれば、電流センサを用いる場合と比較して、電流を感知する手段を小型化、簡素化することができる。 By the way, in recent years, it has been proposed to use a shunt resistor connected in series to each upper or lower switching element of the inverter arm in order to reduce the size of the means for sensing the current flowing through the three-phase motor and simplify the structure. ing. According to this, as compared with the case of using a current sensor, the means for sensing current can be reduced in size and simplified.
ただし、例えばアームの下段の各スイッチング素子にシャント抵抗を直列接続させた場合、全相の下段のスッチング素子がオン状態である電圧ベクトルV0発生期間にしか3相全ての電流を感知することができないため、シャント抵抗による電圧降下量(電流相当値)を取り込むタイミングは限られたものとなる。 However, for example, when a shunt resistor is connected in series to each switching element in the lower stage of the arm, currents in all three phases can be sensed only during the generation period of the voltage vector V0 in which the lower switching elements in all phases are on. Therefore, the timing for taking in the voltage drop amount (current equivalent value) due to the shunt resistor is limited.
更に、電圧ベクトルV0発生期間とされた直後には、電流のリンギングが大きいため、シャント抵抗の電圧降下量に基づく電流の取得を適切に行うことができない。そして、指令電圧の増加に伴ってPWM制御による変調率が増加するほど電圧ベクトルV0発生期間が縮小するため、高変調率時には電圧ベクトルV0発生期間における電流の取得が特に困難なものとなる。ちなみに、シャント抵抗に基づいて電流を取得する3相回転機の制御装置としては、他にも例えば下記特許文献1に記載されたものがある。
Further, immediately after the voltage vector V0 generation period is reached, current ringing is large, so that current acquisition based on the voltage drop amount of the shunt resistor cannot be appropriately performed. Since the voltage vector V0 generation period decreases as the modulation rate by the PWM control increases as the command voltage increases, it is particularly difficult to acquire current during the voltage vector V0 generation period at a high modulation rate. Incidentally, as another control device for a three-phase rotating machine that acquires a current based on a shunt resistance, for example, there is one described in
なお、上記シャント抵抗を用いるものに限らず、インバータのアームの上段又は下段の各スイッチング素子を流れる電流を感知する感知手段の出力を取り込むことで3相回転機を流れる電流を取得するものにあっては、3相の電流を取得することが困難なこうした実情も概ね共通したものとなっている。
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、インバータのアームの上段又は下段の各スイッチング素子を流れる電流を感知する感知手段の出力を取り込むことで3相回転機を流れる電流を適切に取得することのできる3相回転機の制御装置を提供することにある。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a three-phase rotating machine by taking in an output of a sensing means for sensing a current flowing through each switching element in an upper stage or a lower stage of an inverter arm. It is an object to provide a control device for a three-phase rotating machine that can appropriately acquire the current flowing through the motor.
以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について記載する。 Hereinafter, means for solving the above-described problems and the operation and effects thereof will be described.
請求項1記載の発明は、前記インバータのスイッチング素子のうち前記感知手段側の2相がオン状態となる期間及び3相がオン状態となる期間のいずれかを選択的に拡大すべく、前記搬送波との比較対象となる前記信号波を補正することで、前記搬送波の1周期に渡って、前記信号波間の相対的な大小関係を保持しつつ前記インバータのアームの上段又は下段の1相のスイッチング素子をオン状態に固定する固定手段と、前記選択的に拡大された期間内に前記感知手段の出力を取り込むことで、前記3相回転機を流れる電流を取得する取得手段とを備えることを特徴とする。
The invention according to
上記構成において、感知手段側の3相のスイッチング素子がオン状態となる期間には、感知手段による3つの出力に基づき3相の電流を取得することができる。また、感知手段側の2相のスイッチング素子がオン状態となる期間には、感知手段による2つの出力に基づき、キルヒホッフの法則を用いることで、3相の電流を取得することができる。ただし、これらいずれの期間も、3相の信号波と搬送波との関係によっては短くなり得る。そしてこれらの期間が短いときには、上記期間の開始に伴う電流のリンギングによって、3相の電流としての適切な値を取得することが困難となる。この点、上記構成では、信号波間の相対的な大小関係を保持しつつ上記期間を拡大する。このため、回転機の各相を流れる電流を補正前の信号波によって想定される所望の電流としつつも、リンギングの十分に減衰したタイミングで感知手段の出力を取り込むことができる。したがって、3相を流れる電流として適切な値を取得することができる。 In the above configuration, during the period when the three-phase switching element on the sensing means side is in the ON state, a three-phase current can be acquired based on the three outputs from the sensing means. Further, during the period in which the two-phase switching element on the sensing means side is in the ON state, a three-phase current can be obtained by using Kirchhoff's law based on two outputs from the sensing means. However, any of these periods can be shortened depending on the relationship between the three-phase signal wave and the carrier wave. When these periods are short, it becomes difficult to obtain an appropriate value as a three-phase current due to current ringing accompanying the start of the period. In this regard, in the above configuration, the period is expanded while maintaining the relative magnitude relationship between the signal waves. For this reason, it is possible to capture the output of the sensing means at a timing when the ringing is sufficiently attenuated while the current flowing through each phase of the rotating machine is set to a desired current assumed by the signal wave before correction. Therefore, an appropriate value can be acquired as the current flowing through the three phases.
請求項2記載の発明は、請求項1記載の発明において、前記搬送波は、上昇速度及び下降速度が略等しい三角波であり、前記取得手段は、前記搬送波が上限値近傍又は下限値近傍となる都度前記感知手段の出力を取り込むことを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the carrier wave is a triangular wave having substantially the same ascending speed and descending speed, and the acquisition means is provided each time the carrier wave is near an upper limit value or a lower limit value. The output of the sensing means is captured.
上記構成では、搬送波が上限値や下限値に対して略線対称な波形となる。このため、搬送波と信号波との比較に基づき定まるスイッチング素子の操作態様が搬送波の上限値や下限値に対して略対称となる。このため、搬送波の上限値近傍又は下限値近傍において3相を流れる電流が搬送波の周期内における3相電流の平均値と略等しくなる。上記構成では、この点に着目し、搬送波の上限値近傍又は下限値近傍において感知手段の出力を取り込むことで、搬送波の周期内における電流の平均値についての情報を簡易に取得することができる。 In the above configuration, the carrier wave has a substantially line symmetrical waveform with respect to the upper limit value and the lower limit value. For this reason, the operation mode of the switching element determined based on the comparison between the carrier wave and the signal wave is substantially symmetric with respect to the upper limit value and the lower limit value of the carrier wave. For this reason, the current flowing through the three phases in the vicinity of the upper limit value or the lower limit value of the carrier wave is substantially equal to the average value of the three-phase currents in the period of the carrier wave. In the above configuration, paying attention to this point, it is possible to easily obtain information on the average value of the current within the period of the carrier wave by capturing the output of the sensing means in the vicinity of the upper limit value or the lower limit value of the carrier wave.
請求項3記載の発明は、請求項2記載の発明において、前記信号波は、前記搬送波が上限値近傍又は下限値近傍となる都度更新されるものであり、前記取得手段は、前記信号波の更新周期の中間時点近傍において前記感知手段の出力を取り込むことを特徴とする。
The invention according to
上記構成では、信号波が搬送波の上限値近傍又は下限値近傍となる都度更新されるために、搬送波と信号波との比較に基づき定まるスイッチング素子の操作態様が信号波の更新周期の中間時点に対して好適な対称性を有するものとなる。このため、信号波の更新周期の中間時点における感知手段の出力を、更新周期内における3相の電流の平均値に高精度に対応した値とすることができる。 In the above configuration, since the signal wave is updated every time the carrier wave is near the upper limit value or near the lower limit value, the operation mode of the switching element determined based on the comparison between the carrier wave and the signal wave is at the intermediate point of the signal wave update cycle. On the other hand, it has a suitable symmetry. For this reason, the output of the sensing means at the intermediate point in the update period of the signal wave can be a value corresponding to the average value of the three-phase currents in the update period with high accuracy.
請求項4記載の発明は、請求項1〜3のいずれかに記載の発明において、前記固定手段は、前記感知手段側の1相のスイッチング素子をオン状態に固定することで前記感知手段側のスイッチング素子が全相オン状態となる期間が閾値以上となる場合、前記感知手段側の1相のスイッチング素子をオン状態に固定することを特徴とすることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to third aspects, the fixing means fixes the one-phase switching element on the sensing means side to the on state, thereby fixing the one on the sensing means side. When the period during which the switching elements are in the all-phase ON state is equal to or greater than the threshold, the one-phase switching element on the sensing means side is fixed to the ON state.
上記構成では、信号波を補正したときに感知手段側のスイッチング素子の3相がオン状態となる期間が閾値以上となる場合、3相がオン状態となる期間を拡大する。これにより、感知手段側の3相がオン状態となるときに感知手段の出力を取り込む場合について、同3相がオン状態となることで生じるリンギングの上記出力への影響が十分に抑制されるのに要する時間を、閾値によって定量化することができる。 In the above configuration, when the period in which the three phases of the switching element on the sensing means side are in the ON state is equal to or greater than the threshold when the signal wave is corrected, the period in which the three phases are in the ON state is expanded. As a result, in the case of capturing the output of the sensing means when the three phases on the sensing means side are turned on, the influence of ringing caused by the three phases being turned on is sufficiently suppressed. Can be quantified by a threshold.
請求項5記載の発明は、請求項4記載の発明において、前記固定手段は、補正対象となる信号波と前記搬送波との比較によって定まる前記感知手段側の3相がオン状態となる期間及びオフ状態となる期間についての前記搬送波の1周期内の和が閾値以上であるときには、前記感知手段側の1相のスイッチング素子をオン状態に固定し、前記和が閾値未満であるときには、前記感知手段側でない方の1相のスイッチング素子をオン状態に固定することを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, in the fourth aspect of the present invention, the fixing means includes a period in which the three phases on the sensing means side determined by a comparison between a signal wave to be corrected and the carrier wave are in an on state and an off state. When the sum in one period of the carrier wave for a period to be in a state is equal to or greater than a threshold value, the one-phase switching element on the sensing means side is fixed to the on state, and when the sum is less than the threshold value, the sensing means The one-phase switching element which is not on the side is fixed in the ON state.
感知手段側の1相のスイッチング素子をオン状態に固定することで、搬送波の1周期内において感知手段側のスイッチング素子が全相オン状態となる期間は、補正対象となる信号波と搬送波との比較によって定まる感知手段側の3相がオン状態となる期間及び同比較によって定まるオフ状態となる期間の和となる。上記構成では、この点に着目し、上記和に基づき、感知手段側の1相のスイッチング素子をオン状態に固定することで搬送波の1周期内において感知手段側のスイッチング素子が全相オン状態となる期間と、閾値とを比較することができる。 By fixing the one-phase switching element on the sensing means side to the ON state, the signal wave to be corrected and the carrier wave are in a period during which the switching element on the sensing means side is in the ON state in one cycle of the carrier wave. It is the sum of the period when the three phases on the sensing means side determined by the comparison are in the on state and the period when the three phases are determined by the comparison. In the above configuration, paying attention to this point, based on the above sum, the one-phase switching element on the sensing means side is fixed to the on state, so that the switching element on the sensing means side is in the all-phase on state within one cycle of the carrier wave. And a threshold value can be compared.
そして、閾値との比較に基づき、感知手段側の1相のスイッチング素子又は感知手段側でない1相のスイッチング素子をオン状態に固定することで、感知手段側の3相又は2相のスイッチング素子がオン状態となる期間を拡大することができる。 Then, based on the comparison with the threshold value, the one-phase switching element on the sensing means side or the one-phase switching element not on the sensing means side is fixed to the on state, so that the three-phase or two-phase switching element on the sensing means side is The period during which the on state is maintained can be extended.
請求項6記載の発明は、請求項4又は5記載の発明において、前記閾値が、補正対象となる信号波と前記搬送波との比較によって定まる前記感知手段側の2相がオン状態となる期間であることを特徴とする。 According to a sixth aspect of the present invention, in the invention according to the fourth or fifth aspect, the threshold value is a period in which the two phases on the sensing means side determined by a comparison between the signal wave to be corrected and the carrier wave are in an ON state. It is characterized by being.
上記構成では、信号波の補正をしないとの想定の下での前記感知手段側の2相がオン状態となる期間を閾値とする。このため、感知手段側の1相のスイッチング素子をオン状態に固定することで搬送波の1周期内において感知手段側のスイッチング素子が全相オン状態となる期間が閾値以下となるときには、信号波の補正をしないとの想定の下での前記感知手段側の2相がオン状態となる期間よりも短いために、3相がオン状態となる期間において感知手段の出力を取り込むことはリンギングの影響の抑制の観点からは望ましくないと判断できる。このため、上記構成では、リンギングの影響を極力抑制しつつも3相がオン状態となる期間を優先して用いて感知手段の出力を取り込むことができる。 In the above configuration, the threshold value is a period in which the two phases on the sensing means side are in the ON state under the assumption that the signal wave is not corrected. Therefore, by fixing the one-phase switching element on the sensing means side to the ON state, when the period during which the switching element on the sensing means side is in the ON state is less than the threshold value within one cycle of the carrier wave, Taking in the output of the sensing means during the period in which the three phases are in the on state is shorter than the period in which the two phases on the sensing means side are in the on state under the assumption that no correction is performed. It can be judged that it is not desirable from the viewpoint of suppression. For this reason, in the above configuration, it is possible to capture the output of the sensing means by preferentially using the period in which the three phases are turned on while suppressing the influence of ringing as much as possible.
請求項7記載の発明は、請求項4又は5記載の発明において、前記閾値が、前記感知手段側の3相のスイッチング素子がオン状態となるのに伴い生じる前記3相を流れる電流のリンギングについての整定時間以上に設定されてなることを特徴とする。 According to a seventh aspect of the present invention, in the invention according to the fourth or fifth aspect, the threshold value is a ringing of a current flowing through the three phases generated when the three-phase switching element on the sensing means side is turned on. It is characterized by being set to be longer than the settling time.
上記構成では、感知手段側の3相がオン状態となる期間内において、3相がオン状態となることに伴うリンギングが十分に減衰する。このため、3相がオン状態となる期間において感知手段の出力を取り込むに際し、リンギングの影響を極力抑制することができる。 In the above configuration, the ringing associated with the three phases being turned on is sufficiently attenuated during the period in which the three phases on the sensing means side are turned on. For this reason, the influence of ringing can be suppressed as much as possible when capturing the output of the sensing means during the period in which the three phases are in the ON state.
請求項8記載の発明は、請求項1〜7のいずれかに記載の発明において、前記固定手段による補正対象となる3相の信号波のうち前記感知手段側のスイッチング素子をオン状態とする期間が最も短い相の信号波の値に基づき、前記固定手段による前記信号波の補正を行うか否かを判断する判断手段を更に備え、前記取得手段は、前記補正がなされないとき、前記インバータのスイッチング素子のうち前記感知手段側の2相がオン状態となる期間及び3相がオン状態となる期間のいずれかに前記感知手段の出力を取り込むことを特徴とする。 According to an eighth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to seventh aspects, a period during which the sensing element side switching element is turned on in the three-phase signal waves to be corrected by the fixing means. Based on the value of the signal wave of the shortest phase, further comprising a determination means for determining whether or not to correct the signal wave by the fixing means, the acquisition means when the correction is not made, Of the switching elements, the output of the sensing means is taken in either the period in which the two phases on the sensing means side are in the on state or the period in which the three phases are in the on state.
上記固定手段によって搬送波の1周期に渡って1相のスイッチング素子が固定される場合、搬送波の1周期内におけるスイッチング素子のオン・オフ操作の回数が減少する。このため、固定手段による固定を行わない場合と比較して、3相を流れる電流の変動量が大きくなる。 When the one-phase switching element is fixed over one period of the carrier by the fixing means, the number of ON / OFF operations of the switching element within one period of the carrier is reduced. For this reason, compared with the case where it does not fix by a fixing means, the fluctuation amount of the electric current which flows through 3 phases becomes large.
一方、補正対象となる3相の信号波のうち感知手段側のスイッチング素子をオン状態とする期間が最も短い相の信号波の値によって、補正がない場合に3相がオン状態となる期間を把握することができる。このため、上記信号波の値によって、補正がない場合に3相がオン状態となる期間が、感知手段の出力を取り込む際のリンギングの影響を十分に抑制することのできるものであるか否かを判断することができる。そして、上記構成では、上記リンギングの影響を十分に抑制することのできるものであるときには、固定手段によるスイッチング素子の固定を行わないことで、感知手段の出力を取り込む際のリンギングの影響を抑制しつつも3相を流れる電流の変動量を極力抑制することができる。 On the other hand, among the three-phase signal waves to be corrected, the period in which the three-phase is turned on when there is no correction is determined by the value of the signal wave of the shortest phase in which the switching element on the sensing means side is turned on. I can grasp it. For this reason, whether or not the period during which the three phases are in the ON state when there is no correction can sufficiently suppress the influence of ringing when capturing the output of the sensing means, depending on the value of the signal wave. Can be judged. In the above configuration, when the influence of the ringing can be sufficiently suppressed, the influence of the ringing at the time of taking in the output of the sensing means is suppressed by not fixing the switching element by the fixing means. However, the fluctuation amount of the current flowing through the three phases can be suppressed as much as possible.
請求項9記載の発明は、請求項8記載の発明において、前記判断手段は、前記最も短い相における前記感知手段側のスイッチング素子をオン状態とする期間が、前記感知手段側の3相のスイッチング素子がオン状態となるのに伴い生じる前記3相を流れる電流のリンギングについての整定時間以下であるとき、前記補正を行う旨の判断をすることを特徴とする。 According to a ninth aspect of the present invention, in the invention according to the eighth aspect of the present invention, the determination means performs a three-phase switching on the sensing means side during a period in which the switching element on the sensing means side in the shortest phase is turned on. It is determined that the correction is performed when it is less than a settling time for ringing of the current flowing through the three phases that occurs when the element is turned on.
上述したように、最も短い相における前記感知手段側のスイッチング素子をオン状態とする期間から、補正をしないことで感知手段側の3相のスイッチング素子がオン状態となる期間を把握することができる。そして、最も短い相における前記感知手段側のスイッチング素子をオン状態とする期間が、上記整定時間以下であるときには補正を行うことで、補正を行わないために3相がオン状態となる期間に感知手段の出力を取り込む際にも、リンギングの影響が大きくなることを回避することができる。 As described above, it is possible to grasp the period in which the three-phase switching element on the sensing means side is turned on by performing no correction from the period in which the switching element on the sensing means side is turned on in the shortest phase. . Then, when the period during which the switching element on the sensing means side in the shortest phase is in the ON state is equal to or shorter than the settling time, the correction is performed, and the detection is performed during the period in which the three phases are in the ON state because no correction is performed. Even when the output of the means is taken in, the influence of ringing can be avoided.
(第1の実施形態)
以下、本発明にかかる3相回転機の制御装置をハイブリッド車に搭載される3相回転機の制御装置に適用した第1の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment in which a control device for a three-phase rotating machine according to the present invention is applied to a control device for a three-phase rotating machine mounted on a hybrid vehicle will be described with reference to the drawings.
図1に、上記ハイブリッド車に搭載される電動機及びその制御システムの全体構成を示す。 FIG. 1 shows the overall configuration of an electric motor and its control system mounted on the hybrid vehicle.
図示されるように、電動機4の3つの相(U相、V相、W相)には、インバータ10が接続されている。このインバータ10は、3相インバータであり、3つの相のそれぞれとバッテリ7の正極側又は負極側とを導通させるべく、スイッチング素子12,14(U相アーム)とスイッチング素子16,18(V相アーム)とスイッチング素子20,22(W相アーム)との並列接続体を備えている。更に、インバータ10は、各スイッチング素子12〜22に逆並列に接続されたフライホイールダイオード24〜34を備えている。そして、スイッチング素子12及びスイッチング素子14を直列接続する接続点が電動機4のU相と接続されている。また、スイッチング素子16及びスイッチング素子18を直列接続する接続点が電動機4のV相と接続されている。更に、スイッチング素子20及びスイッチング素子22を直列接続する接続点が電動機4のW相と接続されている。ちなみに、これらスイッチング素子12〜22は、本実施形態では、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(IGBT)によって構成されている。
As illustrated, an
インバータ10の各1組のスイッチング素子12,14とスイッチング素子16,18とスイッチング素子20,22との両端には、平滑コンデンサ40が接続されている。
A smoothing
上記電動機4には、その出力軸の回転角度θを検出する位置センサ42が設けられている。一方、バッテリ7の低電位側とスイッチング素子14との間には、スイッチング素子14に直列に、同スイッチング素子14を流れる電流を感知するシャント抵抗Ruが接続されている。また、バッテリ7の低電位側とスイッチング素子18との間には、スイッチング素子18に直列に、同スイッチング素子18を流れる電流を感知するシャント抵抗Rvが接続されている。更に、バッテリ7の低電位側とスイッチング素子22との間には、スイッチング素子22に直列に、同スイッチング素子22を流れる電流を感知するシャント抵抗Rwが接続されている。
The electric motor 4 is provided with a
一方、マイクロコンピュータ(マイコン50)は、上記位置センサ42や、シャント抵抗Ru,Rv,Rwの出力(シャント抵抗Ru,Rv,Rwによる電圧降下量)を取り込む。そして、マイコン50は、上記電動機4の出力軸の回転角度や3つの相を流れるそれぞれの電流等に基づき、ゲート駆動回路60〜70を介してスイッチング素子12〜22を操作する。
On the other hand, the microcomputer (microcomputer 50) takes in the output of the
図2に、マイコン50の行なう処理についてのブロック線図を示す。本実施形態では、基本的には、三角波パルス幅変調(PWM)制御によって、電動機4の負荷トルクを要求トルクに制御する。
FIG. 2 shows a block diagram of processing performed by the
電流取得部80は、シャント抵抗Ru,Rv,Rwの出力(電圧降下量ru、rv、rw)を取り込み、これに基づき電動機4の各相を流れる実電流iu,iv,iwを算出する部分である。2相変換部82は、実電流iu,iv,iwを、dq軸に座標変換して実電流id及び実電流iqを生成する部分である。ちなみに、この座標変換に際しては、電動機4の回転角度が用いられるために、2相変換部82には、位置センサ42によって検出される回転角度θが入力される。
The
一方、指令電流生成部84は、要求トルクや回転角度θの時間微分値としての回転速度Nm等に応じて指令電流iqc,idcを生成する部分である。これら指令電流iqc,idcは、dq軸上での指令値となっている。
On the other hand, the command
指令電圧生成部86は、指令電流idcと実電流idとの差に基づき、d軸の指令電圧vdcを算出し、且つ指令電流iqcと実電流iqとの差に基づき、q軸の指令電圧vqcを算出する部分である。
The
3相変換部88は、d軸の指令電圧vdcとq軸の指令電圧vqcとを、U相の指令電圧基本値vubと、V相の指令電圧基本値vvbと、W相の指令電圧基本値vwbとに変換する部分である。これら指令電圧基本値vub,vvb,vwbは、電動機4の各相に指令電流を流すときに各相に印加すべき電圧となっている。これら指令電圧基本値vub,vvb,vwbは、正弦波となって且つその電圧の中心がゼロとなっている。ちなみに、この座標変換に際しては、電動機4の回転角度が用いられるために、3相変換部88には、位置センサ42によって検出される回転角度θが入力される。
The three-
3相変調部90は、電動機4の各相に指令電圧基本値vub,vvb,vwbが実際に印加されることを保証すべく、指令電圧基本値vub,vvb,vwbを変調する部分である。詳しくは、図3に示すように、指令電圧基本値vub,vvb,vwbにそれぞれ「2/√3」を乗算することで、指令電圧vucb,vvcb,vwcbを算出する。
The three-
変調法変更部92は、後述する理由により、回転角度θに基づき、指令電圧vucb,vvcb,vwcbを補正して最終的な指令電圧vuc.vvc.vwcを算出する。これら最終的な指令電圧vuc,vvc,vwcは、各々比較器96,98,100の非反転入力端子に印加される。比較器96,98,100では、指令電圧vuc,vvc,vwcと、三角波生成部102によって生成される三角形状の搬送波(キャリア)との大小が比較される。そして、これら各比較器96、98、100の出力信号gu、gv、gwは、指令電圧vuc,vvc,vwcを各々パルス幅変調(PWM)したものとなる。すなわち、上記最終的な指令電圧vuc,vvc,vwcが、PWM制御におけるキャリアとの比較対象となる信号波である。
The modulation
出力信号gu,gv,gw及びインバータ104,106,108によるそれらの反転信号が、Deadtime生成部110に取り込まれる。Deadtime生成部110では、上記出力される各信号とこれに対応する上記反転信号とを、これらのエッジ部分同士のタイミングの重なりを避けるように波形整形する。そして、波形整形された信号は、U相のスイッチング素子12を操作する操作信号gup、U相のスイッチング素子14を操作する操作信号gun、V相のスイッチング素子16を操作する操作信号gvp、V相のスイッチング素子18を操作する操作信号gvn、W相のスイッチング素子20を操作する操作信号gwp、W相のスイッチング素子22を操作する操作信号gwnとなる。
The output signals gu, gv, gw and their inverted signals by the
本実施形態では、図4に示すように、上記指令電圧vuc,vvc,vwcの算出や、電圧降下量ru,rv,rwの取り込みを、キャリアの周期に同期して行う。図4(a)に、本実施形態にかかるキャリアを示し、図4(b)に、指令電圧vuc,vvc,vwcの算出タイミング(サンプリングタイミング)を示し、図4(c)に、電圧降下量ru,rv,rwの取り込みタイミング(サンプリングタイミング)を示す。図示されるように、本実施形態にかかるキャリアは、上昇速度及び下降速度が互いに等しい2等辺三角形状の信号である。そして、キャリアが下限値となる都度、指令電圧vuc,vvc,vwcが算出される。また、キャリアが上限値となる都度、電圧降下量ru,rv,rwが取り込まれる。これにより、電圧降下量ru,rv,rwを、キャリアが下限値となってから次の下限値となるまでの間の期間における3相の電流の平均値に対応した量とすることができる。これは、以下に示す理由による。 In this embodiment, as shown in FIG. 4, the calculation of the command voltages vuc, vvc, vwc and the acquisition of the voltage drop amounts ru, rv, rw are performed in synchronization with the carrier cycle. 4A shows the carrier according to the present embodiment, FIG. 4B shows the calculation timing (sampling timing) of the command voltages vuc, vvc, and vwc, and FIG. 4C shows the voltage drop amount. The capture timing (sampling timing) of ru, rv, and rw is shown. As shown in the drawing, the carrier according to the present embodiment is an isosceles triangular signal having the same ascending speed and descending speed. The command voltages vuc, vvc, vwc are calculated every time the carrier becomes the lower limit value. Further, each time the carrier becomes the upper limit value, the voltage drop amounts ru, rv, rw are taken. As a result, the voltage drop amounts ru, rv, rw can be amounts corresponding to the average value of the three-phase currents during the period from when the carrier reaches the lower limit value until it reaches the next lower limit value. This is due to the following reason.
図5(a)にキャリアを拡大したものを示し、また、図5(b)に比較器96の出力信号guの推移を示し、図5(c)に、比較器98の出力信号gvの推移を示し、図5(d)に、比較器100の出力信号gwの推移を示す。図示されるように、指令電圧vuc,vvc,vwcは、キャリアが下限値から次の下限値となるまでの1周期に渡って変化しない。このため、キャリアと指令電圧vuc,vvc,vwcとの大小関係は、キャリアが上限値となるタイミングに対して線対称となる。したがって、出力信号gu,gv,gwもキャリアが上限値となるタイミングに対して線対称となり、ひいては、スイッチング素子12〜22の操作態様もキャリアが上限値となるタイミングに対して線対称となる。このため、電動機4の各相を流れる電流は、それぞれキャリアが上限値となるタイミングに対して線対称となるため、キャリアが上限値となるタイミングにおける各相の電流は、そのキャリア周期内の電流の平均値となる。
FIG. 5A shows an expanded carrier, FIG. 5B shows the transition of the output signal gu of the
先の図2に示した電流取得部80は、スイッチング素子12〜22の操作態様に応じて、実電流iu,iv,iwの算出手法を可変とする。以下、これについて説明する。
The
スイッチング素子12〜22の操作態様は、図6に示す8個の電圧ベクトルによって表される。ここで、電圧ベクトルV0は、各相のアームのうちの下段のスイッチング素子14,18,22の全てがオン状態であることを表現する。また、奇数電圧ベクトルV1,V3,V5は、1相のアームのみ上段のスイッチング素子がオン状態であることを表現する。また、偶数電圧ベクトルV2,V4,V6は、1相のアームのみ下段のスイッチング素子がオン状態であることを表現する。そして、電圧ベクトルV7は、全ての相のアームの上段のスイッチング素子12,16,20がオン状態である状態を表現する。
The operation modes of the switching
ここで、電圧ベクトルV0においては、スイッチング素子14,18,22に電流が流れるために、シャント抵抗Ru,Rv,Rwの電圧降下量は、電動機4の各相を流れる電流を表現する。また、奇数電圧ベクトルV1,V3,V5においては、2相のアームにおいて下段のスイッチング素子がオン状態であるために、これらの相については、シャント抵抗Ru,Rv,Rwの電圧降下量が、電動機4を流れる電流量を表現する。そして、残り1相については、キルヒホッフの法則に基づき、推定することができる。すなわち、例えば電圧ベクトルV1においては、U相のアームにおいては、下段のスイッチング素子14がオフ状態であるため、シャント抵抗Rv,Rwの電圧降下量から算出される実電流iv,iwに基づき、実電流iuを推定することができる。
Here, in the voltage vector V <b> 0, current flows through the switching
このように、電圧ベクトルV0又は奇数電圧ベクトルV1、V3,V5において、電動機4に流れる3相の電流を取得することができる。そして、電圧ベクトルに応じて、実電流iu,iv,iwの算出手法を可変とすべく、先の図2に示した変調法変更部92では、指令電圧vucb、vvcb、vwcbに基づき、いずれの算出手法を用いるかを指示するフラグを出力する。すなわち、3相ともにシャント抵抗Ru,Rv,Rwの電圧降下量ru,rv,rwを用いる旨を指示する3相検出Flagか、1相を推定する旨を指示するU相推定Flag、V相推定Flag、W相推定Flagのいずれかを出力する。
In this way, the three-phase current flowing through the electric motor 4 can be acquired in the voltage vector V0 or the odd voltage vectors V1, V3, and V5. Then, in order to make the calculation method of the actual currents iu, iv, and iw variable according to the voltage vector, the modulation
この出力は、先の図2に示したメモリ112に記憶される。すなわち、メモリ112では、図7に示すように、上記変調法変更部92から出力されたフラグを記憶する。そして、先の図2に示した電流取得部80では、メモリ112に記憶されたフラグに基づき、算出手法を可変設定する。
This output is stored in the
図8に、電流取得部80による電流の算出処理の手順を示す。この処理は、マイコン50によって、例えば所定周期で繰り返し実行される。
FIG. 8 shows a procedure of current calculation processing by the
すなわち、3相検出Flagがオン状態であるなら(ステップS10:YES)、シャント抵抗Ru,Rv,Rwの電圧降下量ru,rv,rwに基づき、実電流iu,iv,iwを算出する。また、U相推定フラグ、V相推定フラグ、W相推定フラグのいずれかがオン状態なら(ステップS14、S20,S26のいずれかでYES)、該当する相以外についてはシャント抵抗の電圧降下量を用い(ステップS16,S22,S28)、該当する相については推定する(ステップS18、S24,S30)。 That is, if the three-phase detection flag is on (step S10: YES), the actual currents iu, iv, iw are calculated based on the voltage drop amounts ru, rv, rw of the shunt resistors Ru, Rv, Rw. Further, if any of the U-phase estimation flag, the V-phase estimation flag, and the W-phase estimation flag is on (YES in any of steps S14, S20, and S26), the voltage drop amount of the shunt resistor is set for the other phases. Use (steps S16, S22, S28) and estimate the corresponding phase (steps S18, S24, S30).
ところで、スイッチング素子12〜22の操作に伴い、電動機4の各相を流れる電流には、リンギングノイズが重畳する。このため、上記電圧降下量ru,rv,rwの取り込みタイミングにおいてリンギングノイズが十分に減衰していないなら、取り込まれる電圧降下量ru,rv,rwは、キャリアの1周期内の電流の平均値として適切な値にならない。一方、キャリアの振幅に対する指令電圧vuc,vvc,vwcの振幅の百分率である変調率が大きい領域においては、キャリアよりも指令電圧vuc,vvc,vwcが大きくなる機会が多いために、電圧ベクトルV0の期間が短くなりやすい。
By the way, with the operation of the switching
図9<A>に、変調率が「96%」であるときの指令電圧vuc,vvc,vwc(指令電圧vucb,vvcb,vwcbに3次高調波を重畳したもの)の推移を示す。図9<A>において、指令電圧vuc,vvc,vwcの最大値MAXは、キャリアの上限値と一致しており、これは、バッテリ7の電圧に対応している。この場合、電気角120°における指令電圧vuc,vvc,vwcは、図9(a)となり、出力信号gu,gv,gwは図9(b)〜図9(d)となる。また、このときの電圧ベクトルパターンは、図9(e)となる。また、このときの電動機4の各相の誘起電圧は、図9(f)となる。ちなみに、図9(f)中、破線は、各相の電圧がゼロである点を示している。また、このときに電動機4の各相を流れる電流(正確にはリンギングを除いた直流成分)は、図9(g)のようになる。この例では、電圧ベクトルV0の発生期間が短期間であるため、この期間内においては、図9<B>にW相の実電流iwについて例示するように、電圧ベクトルV0発生期間の中間時点において、リンギングノイズが十分に減衰していない。このため、キャリアが上限値となるタイミングであるV0ベクトルの発生期間の中間時点における電圧降下量ru,rv,rwは、キャリアの1周期における電流の平均値として適切な値とはならない。
FIG. 9 <A> shows the transition of the command voltages vuc, vvc, vwc (in which the third harmonic is superimposed on the command voltages vucb, vvcb, vwcb) when the modulation factor is “96%”. In FIG. 9 <A>, the maximum value MAX of the command voltages vuc, vvc, vwc matches the upper limit value of the carrier, which corresponds to the voltage of the
ここで、電圧ベクトルV0又は電圧ベクトルV1,V3,V5の期間が十分に長くなる条件について考察する。 Here, a condition in which the period of the voltage vector V0 or the voltage vectors V1, V3, and V5 is sufficiently long will be considered.
例えば図10<A>において、指令電圧vvcが最小値MINとなるときには、キャリアの1周期の間、図10<B>に示すように、V相アームの下段のスイッチング素子18がオン状態に固定される。このため、先の図9(a)〜(g)に対応する図10(a)〜図10(g)に示されるように、電圧ベクトルV0の発生期間が長期化する。
For example, in FIG. 10 <A>, when the command voltage vvc becomes the minimum value MIN, the switching
また、例えば図11<A>において、指令電圧vucが最大値MAXとなるときには、キャリアの1周期の間、図11<B>に示すように、U相アームの上段のスイッチング素子12がオン状態に固定される。このため、先の図9(a)〜(g)に対応する図11(a)〜図11(g)に示されるように、電圧ベクトルV1の発生期間が長期化して且つ、電圧ベクトルV1の発生期間がキャリアが上限値となるタイミングを包含している。
Further, for example, in FIG. 11 <A>, when the command voltage vuc reaches the maximum value MAX, the switching
上記に鑑み、本実施形態では、キャリアの上限値となるタイミングにおける電圧ベクトルV0の発生期間又は奇数電圧ベクトルV1,V3,V5の発生期間を拡大すべく、先の図2の3相変調部90の出力する指令電圧vucb,vvcb,vwcbを補正する。
In view of the above, in the present embodiment, the three-
具体的には、電圧ベクトルV0の発生期間を拡大すべく、上記指令電圧vucb,vvcb,vwcbの相対的な大小関係を保持しつつアームの下段のスイッチング素子14,18,22のいずれかをキャリアの1周期に渡ってオン状態に固定するように指令電圧vucb,vvcb,vwcbを補正する。これにより、最終的な指令電圧vuc,vvc,vwcによって定まる各相間電圧は、指令電圧vucb,vvcb,vwcbによって定まる相間電圧と等しくなるため、電動機4に流れる電流を指令電流idc,iqcに高精度に近似させることができる。しかも、アームの下段のスイッチング素子14,18,22のいずれかを固定することで、電圧ベクトルV0の発生期間を拡大することができる。
Specifically, in order to extend the generation period of the voltage vector V0, any one of the switching
また、上記処理によっても電圧ベクトルV0の発生期間を十分に拡大できないときには、奇数電圧ベクトルV1,V3,V5を拡大する。すなわち、上記指令電圧vucb,vvcb,vwcbの相対的な大小関係を保持しつつアームの上段のスイッチング素子12,16,20のいずれかをキャリアの1周期に渡ってオン状態に固定するように指令電圧vucb,vvcb,vwcbを補正する。これにより、最終的な指令電圧vuc,vvc,vwcによって定まる各相間電圧は、指令電圧vucb,vvcb,vwcbによって定まる相間電圧と等しくなるため、電動機4に流れる電流を指令電流idc,iqcに高精度に近似させることができる。しかも、アームの上段のスイッチング素子12,16,20のいずれかを固定することで、電圧ベクトルV1、V3,V5の発生期間を拡大することができる。
Further, when the generation period of the voltage vector V0 cannot be sufficiently expanded by the above processing, the odd voltage vectors V1, V3, and V5 are expanded. That is, the command to fix one of the switching
図12に、上記変調法変更部92の処理の手順を示す。この処理は、マイコン50により、キャリアの周期に同期して繰り返し実行される。
FIG. 12 shows a processing procedure of the modulation
この一連の処理では、まずステップS30において、指令電圧vucb,vvcb,vwcbに基づき、キャリアの1周期内において、電圧ベクトルV0と電圧ベクトルV7とからなるゼロ電圧ベクトルの発生期間と、奇数電圧ベクトルV1,V3,V5の発生期間とを算出する。ここで、奇数電圧ベクトルV1,V3,V5の発生期間は、指令電圧vucb,vvcb,vwcbの値に基づき、これらのうち任意の1つがキャリアよりも大きくなる期間として算出される。 In this series of processing, first, in step S30, based on the command voltages vucb, vvcb, and vwcb, the generation period of the zero voltage vector composed of the voltage vector V0 and the voltage vector V7 and the odd voltage vector V1 within one cycle of the carrier. , V3, V5 generation period. Here, the generation period of the odd voltage vectors V1, V3, V5 is calculated as a period in which any one of them is larger than the carrier based on the values of the command voltages vucb, vvcb, vwcb.
また、ゼロ電圧ベクトルの発生期間は、指令電圧vucb,vvcb,vwcbの値に基づき、キャリアの1周期内において、これら全てがキャリアよりも大きくなる期間と、全てがキャリアよりも小さくなる期間との和として算出される。ここで、ゼロ電圧ベクトル発生期間は、アームの下段のスイッチング素子14,18,22のいずれかをオン状態に固定することで実現される電圧ベクトルV0の発生期間となる。すなわち、例えば先の図9においてW相の指令電圧vwcを最小値MINに固定することで、図9(e)に示した電圧ベクトルV0発生期間が拡大し、電圧ベクトルV7の発生期間が消失する。そして、電圧ベクトルV0の拡大量は、消失した電圧ベクトルV7発生期間となる。
In addition, the generation period of the zero voltage vector is based on the values of the command voltages vucb, vvcb, and vwcb, and is a period in which all of these are larger than the carrier and a period in which all of them are smaller than the carrier. Calculated as the sum. Here, the zero voltage vector generation period is a generation period of the voltage vector V0 realized by fixing any of the switching
続くステップS32においては、ゼロ電圧ベクトル発生期間が、奇数電圧発生期間以上であるか否かを判断する。この処理は、電圧ベクトルV0の発生期間を拡大するか否かを判断するものである。ここで、奇数電圧ベクトル発生期間は、スイッチング素子14,18,22のいずれか1相をオン状態に固定することで、電圧ベクトルV0の発生期間が十分に長い期間となるか否かを判断する閾値となっている。すなわち、電圧ベクトルV0の発生期間を拡大しても奇数電圧ベクトルV1,V3,V5の発生期間よりも短いなら、奇数電圧ベクトルV1,V3,V5において電圧降下量ru,rv,rwを取り込んだ方がリンギングノイズの影響が少ないと判断できる。
In subsequent step S32, it is determined whether or not the zero voltage vector generation period is equal to or longer than the odd voltage generation period. This process determines whether or not to extend the generation period of the voltage vector V0. Here, in the odd voltage vector generation period, it is determined whether or not the generation period of the voltage vector V0 is sufficiently long by fixing any one of the switching
そして、奇数電圧発生期間以上であると判断されるときには、電圧ベクトルV0の発生期間を拡大すべく、ステップS34に移行する。ステップS34では、3検出Flagをオンとする。これは、電圧ベクトルV0の発生期間を拡大すべくアームの下段のスイッチング素子14,18,22のいずれか1つをオン状態に固定する場合、キャリアが上限値となるタイミングが、電圧ベクトルV0の発生期間に包含されるからである。
When it is determined that the period is equal to or longer than the odd voltage generation period, the process proceeds to step S34 in order to extend the generation period of the voltage vector V0. In step S34, the 3 detection flag is turned on. This is because when any one of the switching
続くステップS36では、指令電圧vucb,vvcb,vwcbを補正する処理を行う。ここでは、これら指令電圧vucb,vvcb,vwcbのうち最小となる相ものを最小値MINに固定する。そして、残りの2つについては、最小となる相を最小値MINとすることによる電圧の補正量Δだけ、減少補正する。これにより、指令電圧vuc,vvc,vwcによって定まる相間電圧を、指令電圧vucb,vvcb,vwcbによって定まる相間電圧と等しくすることができるとともに、下段のスイッチング素子14,18,22のいずれか1相をオン状態に固定することができる。
In the subsequent step S36, processing for correcting the command voltages vucb, vvcb, vwcb is performed. Here, among the command voltages vucb, vvcb, and vwcb, the minimum phase is fixed at the minimum value MIN. Then, the remaining two are corrected for decrease by a voltage correction amount Δ by setting the minimum phase to the minimum value MIN. Thereby, the interphase voltage determined by the command voltages vuc, vvc, and vwc can be made equal to the interphase voltage determined by the command voltages vucb, vvcb, and vwcb, and any one phase of the
一方、ステップS32において、奇数電圧ベクトル発生期間未満であると判断されるときには、奇数電圧ベクトルV1,V3,V5の発生期間を拡大すべく、ステップS38に移行する。ここで、奇数電圧ベクトルV1,V3,V5の発生期間を拡大するのは、指令電圧vucb,vvcb,vwcbをそのまま用いたのでは、キャリアが上限値となるタイミングが電圧ベクトルV0に包含されるおそれがあるからである。そして、ステップS38においては、3相検出フラグをオフとする。これは、奇数電圧ベクトルV1,V3,V5を拡大すべく上段のスイッチング素子12,16,20のいずれか1相をオン状態に固定する場合、キャリアが上限値となるタイミングが、奇数電圧ベクトルV1、V3,V5の発生期間に包含されるからである。
On the other hand, when it is determined in step S32 that the period is less than the odd voltage vector generation period, the process proceeds to step S38 in order to extend the generation period of the odd voltage vectors V1, V3, and V5. Here, the generation period of the odd-numbered voltage vectors V1, V3, V5 is expanded because if the command voltages vucb, vvcb, vwcb are used as they are, the timing at which the carrier becomes the upper limit value may be included in the voltage vector V0. Because there is. In step S38, the three-phase detection flag is turned off. This is because when any one of the
続くステップS40では、指令電圧vucb,vvcb,vwcbを補正する処理を行う。ここでは、これら指令電圧vucb,vvcb,vwcbのうち最大となる相ものを最大値MAXに固定する。そして、残りの2つについては、最大となる相を最大値MAXとすることによる電圧の補正量Δだけ、増加補正する。これにより、指令電圧vuc,vvc,vwcによって定まる相間電圧を、指令電圧vucb,vvcb,vwcbによって定まる相間電圧と等しくすることができるとともに、上段のスイッチング素子12,16,20のいずれか1相をオン状態に固定することができる。
In the subsequent step S40, processing for correcting the command voltages vucb, vvcb, vwcb is performed. Here, among these command voltages vucb, vvcb, and vwcb, the maximum phase is fixed at the maximum value MAX. Then, the remaining two are increased and corrected by a voltage correction amount Δ by setting the maximum phase to the maximum value MAX. As a result, the interphase voltage determined by the command voltages vuc, vvc, and vwc can be made equal to the interphase voltage determined by the command voltages vucb, vvcb, and vwcb, and any one of the switching
続くステップS42〜S58においては、オン状態に固定される相の電流を推定する旨の指示をすべく、U相推定Flag,V相推定Flag、W相推定Flagのいずれかをオンとする処理を行う。 In subsequent steps S42 to S58, processing for turning on any of the U-phase estimation flag, the V-phase estimation flag, and the W-phase estimation flag is performed in order to give an instruction to estimate the current of the phase fixed in the on state. Do.
上記処理によれば、キャリアが上限値となるタイミングが、奇数電圧ベクトルV1,V3,V5又は、電圧ベクトルV0に包含されて且つ、上限値となるタイミングを包含する期間を拡大することができる。 According to the above processing, the period in which the timing at which the carrier reaches the upper limit value is included in the odd voltage vectors V1, V3, V5 or the voltage vector V0 and includes the timing at which the upper limit value is reached can be extended.
図13に、上記処理による電圧ベクトルV0の発生期間の最小値(最小パルス幅)と変調率(指令電圧vucb,vvcb,vwcbの変調率)との関係を示す。図示されるように、指令電圧vucb,vvcb,vwcbを補正することで、図中一点鎖線にて従来方式として示す補正のない場合と比較して、最小パルス幅を拡大することができる。 FIG. 13 shows the relationship between the minimum value (minimum pulse width) of the generation period of the voltage vector V0 and the modulation rate (modulation rates of the command voltages vucb, vvcb, and vwcb) by the above processing. As shown in the figure, by correcting the command voltages vucb, vvcb, and vwcb, the minimum pulse width can be expanded as compared with the case where there is no correction shown as a conventional method by a one-dot chain line in the figure.
図14(a1)に、指令電圧vucb,vvcb,vwcbの変調率が96%であるときの本実施形態の指令電圧vuc,vvc,vwcの推移を示し、図14(b1)に、そのときの電圧ベクトルV0、奇数電圧ベクトルのそれぞれの発生期間を示す。図示されるように、この場合、電圧ベクトルV0が発生するとき(ゼロでないとき)、その発生期間の最小値を6μsec程度とすることができる。これに対し、図14(a2)に、指令電圧vucb,vvcb,vwcbの補正のなされない場合(より正確には、指令電圧vucb,vvcb,vwcbに3次高調波を重畳したもの)を示す。この場合、図14(b2)に示すように、電圧ベクトルV0が発生するときの発生期間の最小値が1μsec程度となる。そして、電圧ベクトルV0が発生する限り、キャリアが上限値となるタイミングは、電圧ベクトルV0によって包含される。このため、電圧降下量ru,rv,rwを取り込むに際し、リンギングの影響を大きく受けることとなる。 FIG. 14 (a1) shows the transition of the command voltages vuc, vvc, vwc of this embodiment when the modulation rate of the command voltages vucb, vvcb, vwcb is 96%, and FIG. 14 (b1) shows the transition at that time. The generation periods of the voltage vector V0 and the odd voltage vector are shown. As shown in the figure, in this case, when the voltage vector V0 is generated (when it is not zero), the minimum value of the generation period can be set to about 6 μsec. On the other hand, FIG. 14A2 shows a case where the command voltages vucb, vvcb, and vwcb are not corrected (more precisely, the third harmonic is superimposed on the command voltages vucb, vvcb, and vwcb). In this case, as shown in FIG. 14 (b2), the minimum value of the generation period when the voltage vector V0 is generated is about 1 μsec. As long as the voltage vector V0 is generated, the timing at which the carrier reaches the upper limit value is included by the voltage vector V0. For this reason, when the voltage drop amounts ru, rv, rw are taken in, the influence of ringing is greatly affected.
図15には、指令電圧vucb,vvcb,vwcbの相対的な大小関係を保持しつつ電気角60°毎にスイッチング素子12〜22のいずれかを固定するように指令電圧vucb,vvcb,vwcbを補正する従来の2相変調法と、本実施形態を対比して示す。なお、図15(a1)、図15(b1)は、先の図14(a1),図14(b1)と同一である。図15(b2)に示すように、60°毎の2相変調をする場合には、電圧ベクトルV0が発生する際、その最小間隔が3μsec程度となり、本実施形態のようには電圧ベクトルV0の発生期間を拡大できない。
In FIG. 15, the command voltages vucb, vvcb, and vwcb are corrected so that any of the switching
以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。 According to the embodiment described in detail above, the following effects can be obtained.
(1)キャリアの1周期に渡ってスイッチング素子12〜22のいずれか1つを固定することで、電圧ベクトルV0発生期間又は奇数電圧ベクトル発生期間を拡大し、拡大された期間において、シャント抵抗Ru,Rv,Rwによる電圧降下量ru,rv,rwを取り込んだ。これにより、リンギングの十分に減衰したタイミングで電圧降下量ru,rv,rwを取り込むことができる。
(1) The voltage vector V0 generation period or the odd voltage vector generation period is expanded by fixing any one of the switching
(2)キャリアを、上昇速度及び下降速度が等しい三角波として且つ、キャリアが上限値となる都度、電圧降下量ru,rv,rwを取り込んだ。これにより、キャリアの周期内における電流の平均値についての情報を簡易に取得することができる。 (2) Voltage drops ru, rv, and rw were captured each time the carrier was a triangular wave having the same ascending speed and descending speed and the carrier reached the upper limit. Thereby, the information about the average value of the current within the carrier cycle can be easily obtained.
(3)指令電圧vuc,vvc,vwcを、キャリアが下限値となる都度更新した。これにより、キャリアが上限値となるタイミングにおける電圧降下量ru,rv,rwを、キャリアの周期内における3相の電流の平均値に高精度に対応した値とすることができる。 (3) The command voltages vuc, vvc, vwc are updated each time the carrier becomes the lower limit value. As a result, the voltage drop amounts ru, rv, rw at the timing when the carrier reaches the upper limit value can be set to a value corresponding to the average value of the three-phase currents within the carrier cycle with high accuracy.
(4)スイッチング素子14,18,22のいずれか1つをオン状態に固定することで電圧ベクトルV0の発生期間が閾値以上となる場合、上記いずれか1つをオン状態に固定した。これにより、電圧ベクトルV0の発生に伴い生じるリンギングが抑制されたタイミングにて電圧降下量ru,rv,rwを取り込むことができるか否かを、閾値によって定量化することができる。
(4) When any one of the switching
(5)ゼロ電圧ベクトルの発生期間が閾値以上であるときに、スイッチング素子14,18,22のいずれか1つをオン状態に固定した。これにより、キャリアの1周期内においてスイッチング素子14,18,22の全てがオン状態となる期間と、閾値とを比較することができる。
(5) When the generation period of the zero voltage vector is equal to or greater than the threshold value, any one of the switching
(6)上記閾値を、指令電圧vucb,vvcb,vwcbとキャリアとの比較によって定まる奇数電圧発生期間とした。これにより、リンギングの影響を極力抑制しつつも3相がオン状態となる期間を優先して用いて電圧降下量ru,rv,rwを取り込むことができる。このため、1相の電流を他の2相の電流から推定する処理を極力回避することができ、ひいては、演算の最小単位(LSB)等に起因する推定誤差を抑制することができる。 (6) The threshold value is an odd voltage generation period determined by comparison of the command voltages vucb, vvcb, and vwcb with the carrier. As a result, the voltage drop amounts ru, rv, and rw can be taken in with priority given to the period in which the three phases are turned on while suppressing the influence of ringing as much as possible. For this reason, it is possible to avoid the process of estimating the current of one phase from the currents of the other two phases as much as possible, and as a result, it is possible to suppress the estimation error caused by the minimum unit (LSB) of calculation.
(第2の実施形態)
以下、第2の実施形態について、先の第1の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
(Second Embodiment)
Hereinafter, the second embodiment will be described with reference to the drawings with a focus on differences from the first embodiment.
本実施形態では、電圧ベクトルV0発生期間を拡大するか否かの判断に用いる閾値を、図16に示される整定時間とする。図16(a)は、電圧ベクトルV0の発生期間を示し、図16(b)は、電動機4を流れる電流(電圧降下量ru,rv,rw)のリンギングの発生態様を示す。図16(b)においては、電動機4を流れる電流についてリンギングがないとしたときの値を1として示している。そして、整定時間は、リンギングによる電流の変動幅が±5%内となる時間として定義されている。 In the present embodiment, the threshold value used for determining whether or not to expand the voltage vector V0 generation period is settling time shown in FIG. FIG. 16A shows the generation period of the voltage vector V0, and FIG. 16B shows how ringing of the current (voltage drop amounts ru, rv, rw) flowing through the electric motor 4 occurs. In FIG. 16B, the value when there is no ringing for the current flowing through the electric motor 4 is shown as 1. The settling time is defined as the time during which the fluctuation range of the current due to ringing is within ± 5%.
閾値を整定時間とすることで、電圧ベクトルV0の発生期間内において電圧降下量ru,rv,rwを取り込む場合、電圧ベクトルV0の発生後、少なくとも整定時間の「1/2」の時間の経過後に電圧降下量ru,rv,rwを取り込むこととなる。このため、リンギングの影響を好適に抑制することができる。 By setting the threshold value as the settling time, when the voltage drop amounts ru, rv, rw are captured within the generation period of the voltage vector V0, after the voltage vector V0 is generated, at least “½” of the settling time has elapsed. The voltage drop amounts ru, rv, rw are taken in. For this reason, the influence of ringing can be suppressed suitably.
図17(a1)に、本実施形態にかかる指令電圧vuc,vvc,vwcの推移を示し、図17(b1)に、電圧ベクトルV0と奇数電圧ベクトルとの発生期間を示す。なお、図17(a2)と図17(b2)とは、先の図15(a2)と図15(b2)と同一であり、対比のために記載した。図示されるように、本実施形態においても電圧ベクトルV0が発生する際、図中、2点鎖線にて示すその最小期間を、図17(a2)と図17(b2)に示す例と比較して拡大することができる。 FIG. 17A1 shows the transition of the command voltages vuc, vvc, and vwc according to the present embodiment, and FIG. 17B1 shows the generation periods of the voltage vector V0 and the odd voltage vector. Note that FIG. 17 (a2) and FIG. 17 (b2) are the same as FIG. 15 (a2) and FIG. 15 (b2), and are shown for comparison. As shown in the figure, when the voltage vector V0 is generated also in this embodiment, the minimum period indicated by a two-dot chain line in the figure is compared with the examples shown in FIGS. 17 (a2) and 17 (b2). Can be enlarged.
以上説明した本実施形態によれば、先の第1の実施形態の上記(1)〜(5)の効果に加えて、更に以下の効果が得られるようになる。 According to this embodiment described above, in addition to the effects (1) to (5) of the first embodiment, the following effects can be obtained.
(7)閾値を、電圧ベクトルV0の発生に伴い生じる電流のリンギングについての整定時間に設定した。これにより、電圧ベクトルV0発生期間内に電圧降下量ru,rv,rwを取り込むに際し、リンギングの影響を極力抑制することができる。 (7) The threshold is set to the settling time for the ringing of the current that occurs with the generation of the voltage vector V0. As a result, the influence of ringing can be suppressed as much as possible when the voltage drop amounts ru, rv, rw are taken in the generation period of the voltage vector V0.
(第3の実施形態)
以下、第3の実施形態について、先の第1の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
(Third embodiment)
Hereinafter, the third embodiment will be described with reference to the drawings with a focus on differences from the first embodiment.
指令電圧vucb,vvcb,vwcbを上述した態様にて補正すると、指令電圧vucb,vvcb,vwcbを補正しない場合と比較して、キャリアの1周期内のスイッチング回数が減少する。このため、指令電圧vucb,vvcb,vwcbを補正すると、補正しないときと比較して、電動機4を流れる電流の変動量が大きくなる。そして、電流の変動量が大きくなると、電動機4の出力トルクの変動量も大きくなる。このため、出力トルクの変動抑制の観点からは、指令電圧vucb,vvcb,vwcbの上記補正を行わないことが望ましい。 When the command voltages vucb, vvcb, and vwcb are corrected in the above-described manner, the number of times of switching within one cycle of the carrier is reduced as compared with the case where the command voltages vucb, vvcb, and vwcb are not corrected. For this reason, when the command voltages vucb, vvcb, and vwcb are corrected, the amount of fluctuation of the current flowing through the motor 4 becomes larger than when the command voltages are not corrected. When the current fluctuation amount increases, the output torque fluctuation amount of the electric motor 4 also increases. For this reason, it is desirable not to perform the correction of the command voltages vucb, vvcb, and vwcb from the viewpoint of suppressing fluctuations in output torque.
そこで本実施形態では、指令電圧vucb,vvcb,vwcbのうち最も大きい値を有するものに基づき、補正を行うか否かを判断する。これは、図18に示すように、最も大きい値を有するものによって、電圧ベクトルV0の発生期間が定まるからである。このため、本実施形態では、指令電圧vucb,vvcb,vwcbのうち、最も大きいものの値が閾値β以上となるときに、上記補正を行う。ここで、閾値βは、キャリアが上限値となるタイミングが電圧ベクトルV0発生期間に包含されるとき、電圧ベクトルV0の発生に伴うリンギングの影響をキャリアが上限値となるタイミングにおいて十分に抑制することができると想定される値に設定される。 Therefore, in the present embodiment, it is determined whether or not to perform correction based on the command voltages vucb, vvcb, and vwcb having the largest value. This is because the generation period of the voltage vector V0 is determined by the one having the largest value as shown in FIG. For this reason, in the present embodiment, the correction is performed when the largest value of the command voltages vucb, vvcb, and vwcb is equal to or greater than the threshold value β. Here, when the timing at which the carrier reaches the upper limit value is included in the voltage vector V0 generation period, the threshold value β sufficiently suppresses the influence of ringing associated with the generation of the voltage vector V0 at the timing at which the carrier reaches the upper limit value. It is set to a value that is assumed to be possible.
図19に、本実施形態にかかるマイコン50の行なう処理についてのブロック線図を示す。なお、図19において、先の図2に示したブロックと対応するブロックについては、便宜上、同一の符号を付している。
FIG. 19 is a block diagram showing processing performed by the
図示されるように、本実施形態では、変調法切替判定部120を備える。図20に、変調法切替判定部120の行う処理の手順を示す。この処理は、マイコン50により、キャリアの周期と同一の周期で繰り返し実行される。
As illustrated, the present embodiment includes a modulation method switching
この一連の処理では、ステップS60において、指令電圧vucb,vvcb,vwcbのうち最も大きいものが閾値β以上であるか否かを判断する。そして、閾値β以上であると判断されるときには、指令電圧vucb,vvcb,vwcbの補正を行う旨を指示すべく、ステップS62において、補正Flagをオンとする。一方、閾値β未満となる場合には、指令電圧vucb,vvcb,vwcbの補正を行わない旨の指示をすべく、ステップS64において、補正Flagをオフとする。 In this series of processing, in step S60, it is determined whether or not the largest one of the command voltages vucb, vvcb, and vwcb is greater than or equal to the threshold value β. When it is determined that the value is equal to or greater than the threshold value β, the correction flag is turned on in step S62 to indicate that the command voltages vucb, vvcb, and vwcb are to be corrected. On the other hand, if it is less than the threshold value β, the correction flag is turned off in step S64 to give an instruction not to correct the command voltages vucb, vvcb, and vwcb.
図21に、本実施形態において、変調法変更部92が行う処理の手順を示す。この処理は、マイコン50により、キャリアの周期と同一の周期で繰り返し実行される。なお、図21において、先の図12に示した処理と同一の処理については、便宜上、同一のステップ番号を付している。
FIG. 21 shows a procedure of processing performed by the modulation
この一連の処理では、ステップS70において、補正Flagがオフであるか否かを判断する。そして、補正Flagがオフである場合には、ステップS72において、3検出Flagをオンとする。続いて、ステップS74においては、指令電圧vucb,vvcb,vwcbに3次高調波を重畳させ、この一連の処理を一旦終了する。一方、補正Flagがオフでないと判断されると、先の図12のステップS30〜S58の処理を行う。 In this series of processing, it is determined in step S70 whether or not the correction flag is off. If the correction flag is off, the 3 detection flag is turned on in step S72. Subsequently, in step S74, the third-order harmonic is superimposed on the command voltages vucb, vvcb, and vwcb, and this series of processes is temporarily terminated. On the other hand, if it is determined that the correction flag is not OFF, the processes of steps S30 to S58 in FIG. 12 are performed.
以上説明した本実施形態によれば、先の第1の実施形態の上記(1)〜(6)の効果に加えて、更に以下の効果が得られるようになる。 According to this embodiment described above, the following effects can be obtained in addition to the effects (1) to (6) of the first embodiment.
(8)指令電圧vucb,vvcb,vwcbのうち最も大きい値に基づき、同指令電圧vucb,vvcb,vwcbの補正を行うか否かを判断した。これにより、電圧降下量ru,rv,rwを取り込む際のリンギングの影響を抑制しつつも3相を流れる電流の変動量を極力抑制することができる。 (8) Based on the largest value among the command voltages vucb, vvcb, and vwcb, it was determined whether or not to correct the command voltages vucb, vvcb, and vwcb. Thereby, the fluctuation amount of the current flowing through the three phases can be suppressed as much as possible while suppressing the influence of ringing when the voltage drop amounts ru, rv, rw are taken.
(第4の実施形態)
以下、第4の実施形態について、先の第3の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
(Fourth embodiment)
Hereinafter, the fourth embodiment will be described with reference to the drawings with a focus on differences from the third embodiment.
本実施形態では、上記閾値βを、電圧ベクトルV0の発生に伴うリンギングの整定時間とする。図22(a)及び図22(b)は、先の図16(a)及び図16(b)と同様である。これにより、本実施形態によっても、電圧ベクトルV0が発生するとき、その発生期間を十分に確保しつつも、3相を流れる電流の変動量を極力抑制することができる。 In the present embodiment, the threshold value β is set as a ringing settling time accompanying the generation of the voltage vector V0. 22 (a) and 22 (b) are the same as FIGS. 16 (a) and 16 (b). Thereby, also by this embodiment, when the voltage vector V0 generate | occur | produces, the fluctuation amount of the electric current which flows through 3 phases can be suppressed as much as possible, ensuring the generation | occurrence | production period enough.
(第5の実施形態)
以下、第5の実施形態について、先の第3の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
(Fifth embodiment)
Hereinafter, the fifth embodiment will be described with reference to the drawings with a focus on differences from the third embodiment.
図23に、本実施形態にかかる電動機4及びその制御システムの全体構成を示す。なお、図23において、先の図1に示した部材と対応する部材については、便宜上同一の符号を付している。 FIG. 23 shows the overall configuration of the electric motor 4 and its control system according to the present embodiment. In FIG. 23, members corresponding to those shown in FIG. 1 are given the same reference numerals for convenience.
図示されるように、本実施形態では、スイッチング素子12,16,20に直列に、これらスイッチング素子12,16,20を流れる電流を検出するシャント抵抗Ru,Rv,Rwを設ける。すなわち、バッテリ7及びスイッチング素子12間に、スイッチング素子12を流れる電流を感知するシャント抵抗Ruを直列接続する。また、バッテリ7及びスイッチング素子16間に、スイッチング素子16を流れる電流を感知するシャント抵抗Rvを直列接続する。更に、バッテリ7及びスイッチング素子20間に、スイッチング素子20を流れる電流を感知するシャント抵抗Rwを直列接続する。この場合、電圧ベクトルV7又は偶数電圧ベクトルV2,V4,V6の発生期間において、電圧降下量ru,rv、rwに基づき、電動機4を流れる電流を算出することが可能となる。
As shown in the figure, in this embodiment, shunt resistors Ru, Rv, and Rw that detect currents flowing through the switching
そこで本実施形態では、図24に示すように、指令電圧vuc,vvc,vwcのサンプリングタイミングを、キャリアが上限値となるタイミングとして且つ、電圧降下量ru,rv,rwのサンプリングタイミングを、キャリアが下限値となるタイミングとする。また、図25に示すように、指令電圧vucb,vvcb,vwcbのうち最も小さいものが閾値β以下となるとき、電圧ベクトルV7又は偶数電圧ベクトルV2,V4,V6の発生期間を拡大すべく、指令電圧vucb,vvcb,vwcbを補正する。これは、本実施形態では、電圧ベクトルV7の発生期間が、指令電圧vucb,vvcb,vwcbbのうち最も小さいものの値によって定まるからである。なお、電圧ベクトルV7の発生期間は、指令電圧vucb,vvcb,vwcbのうち最も小さいものの値が小さいほど短くなることに鑑み、閾値βは、先の図18に示したものと比較して小さい値に設定されている。 Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 24, the sampling timing of the command voltages vuc, vvc, vwc is set as the timing at which the carrier reaches the upper limit value, and the sampling timing of the voltage drop amounts ru, rv, rw is set at the carrier. The timing is the lower limit. Further, as shown in FIG. 25, when the smallest one of the command voltages vucb, vvcb, and vwcb is equal to or less than the threshold value β, the command is generated to extend the generation period of the voltage vector V7 or the even voltage vectors V2, V4, and V6. The voltages vucb, vvcb, and vwcb are corrected. This is because in the present embodiment, the generation period of the voltage vector V7 is determined by the value of the smallest one of the command voltages vucb, vvcb, and vwcbb. In consideration of the fact that the generation period of the voltage vector V7 becomes shorter as the value of the smallest one of the command voltages vucb, vvcb, and vwcb is smaller, the threshold β is smaller than that shown in FIG. Is set to
図26に、本実施形態における変調法切替判定部120の処理手順を示す。なお、図26において、先の図20に示した処理と同一の処理については、便宜上、同一のステップ番号を付している。本実施形態では、ステップS60aにおいて、指令電圧vucb,vvcb,vwcbのうち最も小さいものの値が閾値β以下であるか否かを判断する。そして、閾値β以下であるときには、ステップS62に移行し、閾値βよりも大きいときには、ステップS64に移行する。
FIG. 26 shows a processing procedure of the modulation method switching
図27に、本実施形態における変調法変更部92の処理の手順を示す。なお、図27において、先の図21に示した処理と同一の処理については、便宜上同一のステップ番号を付している。
FIG. 27 shows a processing procedure of the modulation
この一連の処理では、ステップS30aにおいて、指令電圧vucb,vvcb,vwcbに基づき、ゼロ電圧ベクトルの発生期間と、偶数電圧ベクトルV2,V4,V6の発生期間を算出する。偶数電圧ベクトルの発生期間は、キャリアの1周期内において指令電圧vucb,vvcb,vwcbのうちの2つがキャリアよりも大きくなる期間として算出すればよい。そして、ステップS32aにおいては、ゼロ電圧ベクトルの発生期間が偶数電圧ベクトルの発生期間以上であるか否かを判断する。 In this series of processing, in step S30a, based on the command voltages vucb, vvcb, and vwcb, the generation period of the zero voltage vector and the generation periods of the even voltage vectors V2, V4, and V6 are calculated. The generation period of the even voltage vector may be calculated as a period in which two of the command voltages vucb, vvcb, and vwcb are larger than the carrier in one cycle of the carrier. In step S32a, it is determined whether the generation period of the zero voltage vector is equal to or longer than the generation period of the even voltage vector.
そして偶数電圧ベクトルの発生期間以上であると判断されるときには、ステップS34を経て、ステップS36aに移行する。ステップS36aでは、指令電圧vucb,vvcb,vwcbのうち最大のものを、指令電圧の最大値MAXに固定する。そして、最大のものの値を最大値MAXから減算した値を補正量Δとして、他の2相の指令電圧を増加補正する。一方、偶数電圧ベクトルの発生期間よりも小さいと判断されるときには、ステップS38を経て、ステップS40aに移行する。ステップS40aでは、指令電圧vucb,vvcb,vwcbのうち最も小さい値を、指令電圧の最小値MINに固定する。そして、最も小さいものの値から最小値MINを減算した量を補正量Δとして、他の2相の指令電圧を、補正量Δだけ減少補正する。 If it is determined that the generation period of the even voltage vector is longer than the generation period, the process proceeds to step S36a through step S34. In step S36a, the maximum command voltage vucb, vvcb, vwcb is fixed to the maximum value MAX of the command voltage. Then, the value obtained by subtracting the maximum value from the maximum value MAX is set as a correction amount Δ, and the other two-phase command voltages are increased and corrected. On the other hand, when it is determined that it is shorter than the generation period of the even voltage vector, the process proceeds to step S40a through step S38. In step S40a, the smallest value among the command voltages vucb, vvcb, vwcb is fixed to the minimum value MIN of the command voltage. Then, the amount obtained by subtracting the minimum value MIN from the smallest value is used as the correction amount Δ, and the other two-phase command voltages are corrected to decrease by the correction amount Δ.
以上説明した本実施形態によれば、先の第3の実施形態と同様の効果を得ることができる。 According to the present embodiment described above, the same effect as in the third embodiment can be obtained.
(その他の実施形態)
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
(Other embodiments)
Each of the above embodiments may be modified as follows.
・第2の実施形態において、閾値αを、整定時間の2倍としてもよい。これにより、電圧ベクトルV0の発生期間に電圧降下量ru,rv,rwを取り込むときには、電圧ベクトルV0の発生から既に整定時間が経過していることとなる。このため、電圧降下量ru,rv,rwへのリンギングノイズの影響を5%未満とすることができる。また、閾値αの設定は、これに限らず、適宜変更してよい。 In the second embodiment, the threshold value α may be twice the settling time. As a result, when the voltage drop amounts ru, rv, rw are captured during the generation period of the voltage vector V0, the settling time has already elapsed since the generation of the voltage vector V0. For this reason, the influence of ringing noise on the voltage drop amounts ru, rv, rw can be less than 5%. The setting of the threshold value α is not limited to this, and may be changed as appropriate.
・先の図1に示した構成の場合、変調率が高いほど電圧ベクトルV0の発生期間が短くなりやすく、先の図23に示した構成の場合、変調率が高いほど電圧ベクトルV7の発生期間が短くなりやすいことに鑑み、指令電圧vucb、vvcb、vwcbの補正を行うか否かの判断を、変調率に応じて行ってもよい。 In the configuration shown in FIG. 1, the generation period of the voltage vector V0 tends to be shorter as the modulation rate is higher. In the configuration shown in FIG. 23, the generation period of the voltage vector V7 is higher as the modulation rate is higher. In view of the fact that the voltage tends to be short, it may be determined whether to correct the command voltages vucb, vvcb, and vwcb according to the modulation rate.
・第3〜第5の実施形態にかかる閾値βの設定手法は、これら実施形態に例示したものに限らない。例えば、第5の実施形態における閾値βの設定態様を、先の第4の実施形態と同様、電圧ベクトルV7の発生期間が、同電圧ベクトルV7の発生に伴う電流のリンギングの整定時間としてもよい。閾値βは、電圧ベクトルV0や電圧ベクトルV7の発生期間内に電圧降下量ru,rv,rwを取り込むに際し、指令電圧vucb、vvcb、vwcbの補正を行わなくても、リンギングの影響が十分に抑制されたものとなるか否かを判断できる値に設定すればよい。 The threshold value β setting method according to the third to fifth embodiments is not limited to those exemplified in these embodiments. For example, the threshold β in the fifth embodiment may be set such that the generation period of the voltage vector V7 is the settling time of the ringing of the current accompanying the generation of the voltage vector V7, as in the fourth embodiment. . The threshold β sufficiently suppresses the influence of ringing without correcting the command voltages vucb, vvcb, and vwcb when the voltage drops ru, rv, and rw are taken in the generation period of the voltage vector V0 and the voltage vector V7. What is necessary is just to set to the value which can judge whether it will be what was done.
・先の図23に示す構成において、先の第1の実施形態を適用してもよい。これは、先の図27におけるステップS30a〜S58の処理によって実現することができる。 In the configuration shown in FIG. 23, the first embodiment may be applied. This can be realized by the processing of steps S30a to S58 in FIG.
・先の図23に示す構成において、先の第1の実施形態を適用してもよい。これは、先の図27におけるステップS30a〜S58の処理を行って且つ、ステップS32aに代えて、ゼロ電圧ベクトル発生期間と比較する閾値αを、電圧ベクトルV7の発生に伴う電流のリンギングの整定時間とすればよい。また、この閾値αを、例えば整定時間の2倍とするなら、電圧ベクトルV7の発生期間において電圧降下量ru,rv,rwを取り込むときには、電圧ベクトルV7の発生から既に整定時間が経過していることとなる。このため、電圧降下量ru,rv,rwへのリンギングの影響を5%以下とすることができる。 In the configuration shown in FIG. 23, the first embodiment may be applied. This is because the processing of steps S30a to S58 in FIG. 27 is performed and, instead of step S32a, the threshold value α to be compared with the zero voltage vector generation period is set as the ringing time of the current ringing accompanying the generation of the voltage vector V7. And it is sufficient. If the threshold value α is set to, for example, twice the settling time, the settling time has already elapsed from the generation of the voltage vector V7 when the voltage drop amounts ru, rv, rw are taken in the generation period of the voltage vector V7. It will be. For this reason, the influence of ringing on the voltage drops ru, rv, rw can be reduced to 5% or less.
・上記各実施形態では、ゼロ電圧ベクトル発生期間を閾値α(又は偶数電圧ベクトル発生期間、奇数電圧ベクトル発生期間)と比較したが、これに限らない。例えば先の第1〜第4の実施形態において、電圧ベクトルV0の発生期間と閾値αとを比較してもよい。また、例えば第5の実施形態において、電圧ベクトルV7の発生期間と、閾値αとを比較してもよい。 In each of the above embodiments, the zero voltage vector generation period is compared with the threshold value α (or even voltage vector generation period, odd voltage vector generation period), but the present invention is not limited to this. For example, in the first to fourth embodiments, the generation period of the voltage vector V0 and the threshold value α may be compared. For example, in the fifth embodiment, the generation period of the voltage vector V7 may be compared with the threshold value α.
・上記各実施形態では、指令電圧よりもキャリアが大きいときにアーム下段のスイッチング素子14,18,22をオン状態としたが、これに限らず、指令電圧よりもキャリアが小さいときにアーム下段のスイッチング素子14,18,22をオン状態としてもよい。この場合、先の第1〜第4の実施形態では、キャリアが上限値となる都度指令電圧を算出し、キャリアが下限値となる都度電圧降下量を取り込むことが望ましい。また、第5の実施形態では、キャリアが上限値となる都度電圧降下量を取り込み、キャリアが下限値となる都度指令電圧を算出することが望ましい。
In each of the above embodiments, the switching
・指令電圧の算出タイミングを上記各実施形態やその変形例と同一としなくても、キャリアの1周期内における指令電圧の変化が小さいなら、上記各実施形態と同様の効果を得ることはできる。すなわち、例えば先の図5において、キャリアが上限値となる都度指令電圧を算出するとしても、その変化が小さいなら、出力信号gu,gv,gwは、キャリアが上限値となるタイミングに対して略線対称となるため、キャリアが上限値となるタイミングにおいて電動機4を流れる電流を、キャリアの1周期内の平均値程度とすることができる。 Even if the command voltage calculation timing is not the same as that in each of the above embodiments and the modifications thereof, the same effect as in each of the above embodiments can be obtained as long as the change in the command voltage within one carrier cycle is small. That is, for example, in FIG. 5, even if the command voltage is calculated every time the carrier reaches the upper limit value, if the change is small, the output signals gu, gv, and gw are substantially the same as the timing at which the carrier reaches the upper limit value. Since it becomes line symmetrical, the current flowing through the electric motor 4 at the timing when the carrier becomes the upper limit value can be set to about the average value within one cycle of the carrier.
・キャリアは、上昇速度と下降速度とが互いに等しい2等辺三角形形状であるものに限らない。例えば鋸波形状であってもよい。この場合であっても、電圧ベクトルV0や電圧ベクトルV7の発生期間を拡大することは、電圧ベクトルV0や電圧ベクトルV7の発生期間において電圧降下量を取り込む際のリンギングの影響を抑制する上では有効である。 The carrier is not limited to an isosceles triangle shape in which the rising speed and the falling speed are the same. For example, a sawtooth shape may be used. Even in this case, expanding the generation period of the voltage vector V0 and the voltage vector V7 is effective in suppressing the influence of ringing when the voltage drop amount is taken in the generation period of the voltage vector V0 and the voltage vector V7. It is.
・電動機4の制御装置としては、dq変換を行なうものに限らない。また、上記各実施形態において例示した処理をマイコン50のソフトウェア処理によって実現するものにも限らず、専用のハードウェア手段によって実現するものであってもよい。
The control device for the electric motor 4 is not limited to one that performs dq conversion. Further, the processes exemplified in the above embodiments are not limited to those realized by software processing of the
・インバータ10の上段又は下段の各スイッチング素子を流れる電流を感知する感知手段としては、上記シャント抵抗Ru,Rv,Rwに限らず、例えば電流センサであってもよい。
The sensing means for sensing the current flowing through the upper and lower switching elements of the
・本実施形態では、回転機として電動機4を適用したが、これに限らず、発電機であってもよい。また、ハイブリッド車に搭載される回転機の制御装置に限らず、電気自動車に搭載される回転機の制御装置に本発明を適用してもよい。 -In this embodiment, although the electric motor 4 was applied as a rotary machine, not only this but a generator may be sufficient. Further, the present invention may be applied not only to a control device for a rotating machine mounted on a hybrid vehicle but also to a control device for a rotating machine mounted on an electric vehicle.
4…電動機(3相回転機の一実施形態)、10…インバータ、50…マイコン(3相回転機の制御装置の一実施形態)、80…電流取得部(取得手段の一実施形態)、92…変調法変更部(固定手段の一実施形態)。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 4 ... Electric motor (one embodiment of a three-phase rotating machine), 10 ... Inverter, 50 ... Microcomputer (one embodiment of a control apparatus of a three-phase rotating machine), 80 ... Current acquisition part (one embodiment of an acquisition means), 92 ... Modulation method changing section (one embodiment of fixing means).
Claims (9)
前記インバータのスイッチング素子のうち前記感知手段側の2相がオン状態となる期間及び3相がオン状態となる期間のいずれかを選択的に拡大すべく、前記搬送波との比較対象となる前記信号波を補正することで、前記搬送波の1周期に渡って、前記信号波間の相対的な大小関係を保持しつつ前記インバータのアームの上段又は下段の1相のスイッチング素子をオン状態に固定する固定手段と、
前記選択的に拡大された期間内に前記感知手段の出力を取り込むことで、前記3相回転機を流れる電流を取得する取得手段とを備えることを特徴とする3相回転機の制御装置。 In order to control the output of the three-phase rotating machine, the output of the sensing means for sensing the current flowing through the upper and lower switching elements of the inverter arm is taken in, and the output of the three-phase rotating machine is controlled as desired. In a control device for a three-phase rotating machine that operates the inverter by pulse width modulation based on a comparison between a three-phase signal wave and a carrier wave,
The signal to be compared with the carrier wave in order to selectively expand either the period in which the two-phase on the sensing means side of the switching element of the inverter is on or the period in which the three-phase is on. Fixed to fix the on-state one-phase switching element of the upper or lower stage of the inverter arm while maintaining the relative magnitude relationship between the signal waves over one period of the carrier by correcting the wave Means,
3. A control device for a three-phase rotating machine, comprising: an acquisition unit that acquires an electric current flowing through the three-phase rotating machine by capturing an output of the sensing unit within the selectively expanded period.
前記取得手段は、前記搬送波が上限値近傍又は下限値近傍となる都度前記感知手段の出力を取り込むことを特徴とする請求項1記載の3相回転機の制御装置。 The carrier wave is a triangular wave having substantially the same rising speed and falling speed,
2. The control device for a three-phase rotating machine according to claim 1, wherein the acquisition unit captures the output of the sensing unit each time the carrier wave is in the vicinity of the upper limit value or the lower limit value.
前記取得手段は、前記信号波の更新周期の中間時点近傍において前記感知手段の出力を取り込むことを特徴とする請求項2記載の3相回転機の制御装置。 The signal wave is updated each time the carrier wave is near the upper limit value or the lower limit value,
3. The control device for a three-phase rotating machine according to claim 2, wherein the acquisition unit captures the output of the sensing unit in the vicinity of an intermediate point in the update period of the signal wave.
前記取得手段は、前記補正がなされないとき、前記インバータのスイッチング素子のうち前記感知手段側の2相がオン状態となる期間及び3相がオン状態となる期間のいずれかに前記感知手段の出力を取り込むことを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の3相回転機の制御装置。 Based on the value of the signal wave having the shortest period during which the switching element on the sensing means side is turned on among the three-phase signal waves to be corrected by the fixing means, the signal waves are corrected by the fixing means. A judgment means for judging whether or not to perform,
When the correction is not performed, the acquisition means outputs the output of the sensing means during either the period when the two phases on the sensing means side of the switching elements of the inverter are in the on state or the period when the three phases are in the on state. The control device for a three-phase rotating machine according to any one of claims 1 to 7, wherein
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