JP2008148377A - Sr motor drive and its control method - Google Patents

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Tetsuya Niiguni
哲也 新国
Masahiro Tsukamoto
雅裕 塚本
Tsutomu Tanimoto
勉 谷本
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an SR motor drive control method for driving a plurality of motors by a small number of inverters. <P>SOLUTION: The SR motor drive connecting a first power supply (vdc1) and a second power supply (vdc2) with a first SR motor (SRM1) and a second SR motor (SRM2) is connected with a power supply side joint (CP1) connecting the first and second power supplies in series, and a motor side joint (CP2) connecting the coils (LU1, LV1, LW1) of the first SR motor in series with the coils (LU2, LV2, LW2) of the second SR motor. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明はSRモータ駆動装置およびその制御方法に関する。   The present invention relates to an SR motor driving device and a control method thereof.

近年、自動車の電動化が進んでいる。そのメリットには、燃費の向上以外に車両制御の多様化が挙げられる。例えば、タイヤの偏心アンバランスが生じた場合に、ボディやサスペンションなどの振動を抑制するため、自動車の4つの車輪をモータによって独立に駆動できるシステムを前提として、モータ駆動制御によって自動車の安定化を図る方法(特許文献1を参照されたい。)が提案されている。この提案技術は、具体的には図11に示した車両システムにおいて、各モータに流れる電流の電流値および電圧値の少なくとも一方に基づいて各車輪の偏心量を推定するとともに、推定された各車輪の偏心量と各車輪の回転速度とに基づいて各車輪に生じるアンバランス力をそれぞれ推定し、アンバランス力の差を打ち消すことにより車両の振動を抑制するものである。
特開2006-60913号公報
In recent years, motorization of automobiles has progressed. Advantages include diversification of vehicle control in addition to improved fuel consumption. For example, in the event of an eccentric imbalance of a tire, in order to suppress vibrations of the body, suspension, etc., the vehicle is stabilized by motor drive control on the premise of a system that can independently drive the four wheels of the vehicle by a motor. A method (see Patent Document 1) has been proposed. Specifically, the proposed technique estimates the eccentric amount of each wheel based on at least one of the current value and the voltage value of the current flowing through each motor in the vehicle system shown in FIG. The unbalance force generated in each wheel is estimated based on the amount of eccentricity and the rotational speed of each wheel, and the vibration of the vehicle is suppressed by canceling the difference in unbalance force.
Japanese Unexamined Patent Publication No. 2006-60913

しかしながら、上述した従来システムでは、4つのモータを必要とするためコスト面から普及が困難である。ところで、通常は1つのモータに対し、1つのインバータを接続するが、インバータは電子部品で構成されるため、機械的な振動に弱く設置場所が限られる。また、インバータを構成するスイッチング素子(電力変換素子)は冷却が必要であり、何らかの冷却装置(冷却器具、配管など)も必要である。従って、インバータの数を少なくすることで低コスト化を図れれば、新たな制御を取り入れた自動車の普及に貢献できるはずである。   However, since the conventional system described above requires four motors, it is difficult to spread from the viewpoint of cost. By the way, although one inverter is normally connected with respect to one motor, since an inverter is comprised with an electronic component, it is weak to a mechanical vibration and an installation place is restricted. Further, the switching elements (power conversion elements) constituting the inverter need to be cooled, and some kind of cooling device (cooling equipment, piping, etc.) is also required. Therefore, if the cost can be reduced by reducing the number of inverters, it should contribute to the spread of automobiles incorporating new controls.

本発明の目的は、少ないインバータ(電力変換装置)数で複数のモータを駆動することができるSRモータ駆動制御装置およびその方法を提供することである。即ち、インバータの数を少なくすることで、例えば、複数のモータを必要とする電気自動車の低コスト化を図ることを目的とする。   The objective of this invention is providing the SR motor drive control apparatus which can drive a several motor with few inverters (power converter device), and its method. That is, an object is to reduce the cost of an electric vehicle that requires a plurality of motors, for example, by reducing the number of inverters.

上述した諸課題を解決すべく、第1の発明によるSR(スイッチトリラクタンス)モータ駆動装置は、
第1の電源と第2の電源と、第1のSR(スイッチトリラクタンス)モータと第2のSRモータとを接続するSRモータ駆動装置(回路など)であって、
前記第1の電源と前記第2の電源を直列接続した電源側接続点と、前記第1のSRモータのコイル(ステータコイル)と前記第2のSRモータのコイルを直列接続したモータ側接続点とが接続されている、
ことを特徴とする。
In order to solve the above-described problems, an SR (switched reluctance) motor driving device according to the first invention is provided.
An SR motor driving device (circuit or the like) that connects a first power source, a second power source, a first SR (switched reluctance) motor, and a second SR motor,
A power supply side connection point in which the first power supply and the second power supply are connected in series, and a motor side connection point in which the coil (stator coil) of the first SR motor and the coil of the second SR motor are connected in series. And are connected,
It is characterized by that.

また、第2の発明によるSRモータ駆動装置は、
前記第1および第2のSRモータのうち、少なくとも1つのSRモータ内にあるすべてのコイルは、前記第1の電源により励磁され、前記第2の電源により消磁されるように接続されている、
ことを特徴とする。
The SR motor driving device according to the second invention is
Of the first and second SR motors, all the coils in at least one SR motor are connected to be excited by the first power supply and demagnetized by the second power supply.
It is characterized by that.

また、第2の発明によるSRモータ駆動装置は、
前記第1の電源の電圧と前記第2の電源の電圧とを異なる電圧値とする、
ことを特徴とする。
The SR motor driving device according to the second invention is
The voltage of the first power supply and the voltage of the second power supply are set to different voltage values.
It is characterized by that.

また、第4の発明によるSRモータ駆動装置は、
複数のスイッチング素子と、
前記複数のスイッチング素子のいずれか1つと、前記第1の電源および前記第2の電源のいずれか1つとの間に設けられる(即ち、スイッチング素子および電源に接続する)、少なくとも1つの蓄電装置(コンデンサなど)と、
をさらに備える。
An SR motor driving apparatus according to the fourth invention is
A plurality of switching elements;
At least one power storage device provided between any one of the plurality of switching elements and any one of the first power source and the second power source (that is, connected to the switching element and the power source). Capacitors)
Is further provided.

また、第5の発明によるSRモータ駆動装置は、
請求項1に記載のSRモータ駆動装置において、
前記第1および第2のSRモータのうち、少なくとも1つのSRモータ内にある一部のコイルは、当該SRモータ内の他のコイル(即ち、前記一部のコイル以外のコイル)が励磁あるいは消磁される電源とは別の電源により励磁あるいは消磁されるように接続されている、
ことを特徴とする。
An SR motor driving apparatus according to the fifth invention is
In the SR motor drive device according to claim 1,
Among the first and second SR motors, a part of the coils in at least one SR motor is excited or demagnetized by another coil in the SR motor (that is, a coil other than the part of the coils). Connected to be excited or demagnetized by a power source different from the power source to be
It is characterized by that.

また、第6の発明によるSRモータ駆動装置は、
前記第1および第2の電源の電源電圧を測定する電源電圧測定部と、
前記電源電圧測定部により測定された電源電圧が目標値に合うように前記第1および第2のSRモータの少なくとも1つを制御する電源電圧制御部(例えば、電源電圧測定値と目標値との偏差をSRモータ駆動装置内の(電圧/電流)指令値生成器などに与える、即ちフィードバック制御を行う)と、
をさらに備えることを特徴とする。
An SR motor driving apparatus according to the sixth invention is
A power supply voltage measuring unit for measuring a power supply voltage of the first and second power supplies;
A power supply voltage control unit that controls at least one of the first and second SR motors so that the power supply voltage measured by the power supply voltage measurement unit matches a target value (for example, a power supply voltage measurement value and a target value The deviation is given to a (voltage / current) command value generator in the SR motor driving device, that is, feedback control is performed),
Is further provided.

また、第7の発明によるSRモータ駆動装置は、
前記電源電圧制御部は、前記第1または第2のSRモータのステータティースとロータティースが非対向である期間に制御動作を行う、
ことを特徴とする。
An SR motor driving apparatus according to the seventh invention is
The power supply voltage control unit performs a control operation during a period in which the stator teeth and the rotor teeth of the first or second SR motor are not opposed to each other.
It is characterized by that.

また、第8の発明によるSRモータ駆動装置は、
(前記際1または第2のSRモータはロータをそれぞれ備え、)
前記電源電圧制御部は、前記際1または第2のSRモータのロータが停止しているときに制御動作を行う、
ことを特徴とする。
An SR motor driving device according to the eighth invention is
(In this case, each of the first and second SR motors includes a rotor.)
The power supply voltage control unit performs a control operation when the rotor of the first or second SR motor is stopped.
It is characterized by that.

また、第9の発明によるSRモータ駆動装置は、
前記第1および第2のSRモータは、互いに異なる相数とする、
ことを特徴とする。
An SR motor driving device according to the ninth invention is
The first and second SR motors have different numbers of phases,
It is characterized by that.

また、第10の発明によるSRモータ駆動装置は、
前記SRモータ駆動装置が、少なくとも第3のSRモータをさらに備え、
(前記第1および第2のSRモータと、前記少なくとも第3のSRモータとは、3つ以上の独立したSRモータであって、)前記少なくとも第3のSRモータの各コイルの一端と、前記モータ側接続点とが接続されている、
ことを特徴とする。
An SR motor driving device according to the tenth invention is
The SR motor driving device further includes at least a third SR motor,
(The first and second SR motors and the at least third SR motor are three or more independent SR motors) one end of each coil of the at least third SR motor; The motor side connection point is connected.
It is characterized by that.

上述したように本発明の解決手段を装置として説明してきたが、本発明はこれらに実質的に相当する方法、プログラム、プログラムを記録した記憶媒体としても実現し得るものであり、本発明の範囲にはこれらも包含されるものと理解されたい。
例えば、本発明を方法として実現させた第11の発明による方法は、
第1の電源と第2の電源を直列接続した電源側接続点と、第1のSRモータのコイル(ステータコイル)と第2のSRモータのコイルを直列接続したモータ側接続点とが接続されているSRモータ駆動装置(回路など)の制御方法であって、
前記第1および第2の電源の電源電圧を電圧計で測定する電源電圧測定ステップと、
前記測定された電源電圧が目標値に合うように前記第1および第2のSRモータの少なくとも1つを制御する電源電圧制御ステップと、
を有することを特徴とする。
As described above, the solution of the present invention has been described as an apparatus. However, the present invention can be realized as a method, a program, and a storage medium that stores the program substantially corresponding to these, and the scope of the present invention. It should be understood that these are also included.
For example, a method according to an eleventh aspect of the present invention that realizes the present invention as a method is:
A power supply side connection point in which the first power supply and the second power supply are connected in series, and a motor side connection point in which the coil of the first SR motor (stator coil) and the coil of the second SR motor are connected in series are connected. A method of controlling an SR motor driving device (circuit, etc.),
A power supply voltage measuring step of measuring a power supply voltage of the first and second power supplies with a voltmeter;
A power supply voltage control step of controlling at least one of the first and second SR motors so that the measured power supply voltage matches a target value;
It is characterized by having.

また、第12の発明によるSRモータ駆動装置の制御方法は、
前記電源電圧制御ステップが、前記第1または第2のSRモータのステータティースとロータティースが非対向である期間に制御動作を行う、
ことを特徴とする。
The SR motor drive device control method according to the twelfth aspect of the present invention comprises:
The power supply voltage control step performs a control operation during a period in which the stator teeth and the rotor teeth of the first or second SR motor are not opposed to each other.
It is characterized by that.

また、第13の発明によるSRモータ駆動装置の制御方法は、
前記電源電圧制御ステップが、前記際1または第2のSRモータのロータが停止しているときに制御動作を行う、
ことを特徴とする。
Further, a control method of the SR motor driving device according to the thirteenth invention is as follows:
The power supply voltage control step performs a control operation when the rotor of the first or second SR motor is stopped at the time.
It is characterized by that.

第1の発明によれば、第1の電源と第2の電源と、第1のSRモータと第2のSRモータを接続するSRモータ駆動回路において、前記第1の電源と前記第2の電源を直列接続した電源側接続点と、前記第1のSRモータのコイルと前記第2のSRモータのコイルを直列接続したモータ側接続点とを接続するので、従来のSRモータ駆動回路の構成をほとんど変更せずに2つのSRモータを駆動することができ、インバータの数を減らすことができる。これにより複数のモータを必要とする自動車システムの低コスト化が図れる。   According to the first invention, in the SR motor drive circuit that connects the first power source, the second power source, and the first SR motor and the second SR motor, the first power source and the second power source. Are connected in series to the power supply side connection point and the motor side connection point in which the coil of the first SR motor and the coil of the second SR motor are connected in series. Two SR motors can be driven with almost no change, and the number of inverters can be reduced. As a result, the cost of an automobile system that requires a plurality of motors can be reduced.

第2の発明によれば、前記のSRモータのうち、少なくとも1つのSRモータ内にあるすべてのコイルは、前記第1の電源により励磁され、前記第2の電源により消磁されるように接続するので、第1の効果に加えて、すべてのコイルで励磁電圧、消磁電圧が統一されるのでトルクリップルの少ない駆動が可能となる。   According to the second invention, among the SR motors, all the coils in at least one SR motor are connected by being excited by the first power supply and demagnetized by the second power supply. Therefore, in addition to the first effect, the excitation voltage and the demagnetization voltage are unified in all the coils, so that driving with less torque ripple is possible.

第3の発明によれば、前記第1の電源の電圧と前記第2の電源の電圧は異なる電圧値とするので、2つのモータを別々の用途に用いても、それぞれ最適な電圧条件を設定することができる。具体的に一方を発電機とし、もう一方を駆動モータとして用いる場合は、発電機側を固定電圧電源とし、駆動モータ側を可変電圧電源とすることも可能であり、ハイブリッド車などへ適用できる低コストのSRモータ駆動回路を提供することができる。   According to the third invention, since the voltage of the first power supply and the voltage of the second power supply have different voltage values, optimum voltage conditions are set even when the two motors are used for different applications. can do. Specifically, when one is used as a generator and the other is used as a drive motor, the generator side can be a fixed voltage power source, and the drive motor side can be a variable voltage power source. A cost SR motor drive circuit can be provided.

第4の発明によれば、前記SRモータ駆動回路は複数のスイッチング素子で構成されたSRモータ駆動回路であって、前記電源と前記スイッチング素子の間に蓄電装置(コンデンサなど)を備えるので、例えば、前記蓄電手段をコンデンサとすればモータの回生電力を瞬時に蓄電でき、電流の応答性を高めることができる。結果としてモータの運転領域を広げることができる。   According to the fourth invention, the SR motor drive circuit is an SR motor drive circuit composed of a plurality of switching elements, and includes a power storage device (a capacitor or the like) between the power source and the switching elements. If the power storage means is a capacitor, the regenerative power of the motor can be stored instantaneously, and the current response can be improved. As a result, the operating range of the motor can be expanded.

第5の発明によれば、前記のSRモータのうち、少なくとも1つのSRモータ内にある一部のコイルは、他のコイルとは別の前記電源により励磁あるいは消磁されるように接続するので、例えばモータを左右独立駆動の電動車に適用した場合に、2つの電源間の電圧アンバランスを起こしにくくして、安定した駆動を可能とする効果が得られる。   According to the fifth invention, among the SR motors, a part of the coils in at least one SR motor is connected to be excited or demagnetized by the power source different from the other coils. For example, when the motor is applied to a left and right independently driven electric vehicle, it is difficult to cause voltage imbalance between the two power supplies, and an effect of enabling stable driving is obtained.

第6の発明によれば、前記SRモータ駆動回路は電源電圧測定装置を備えたSRモータ駆動回路であって、電源電圧が目標値に合うようにSRモータの駆動制御を行うので、例えばモータの運転領域を広げるために電源電圧を変えたい場合や、2つの電源電圧をバランス化させるために、新たに電圧安定化装置を付加する必要がないので、コストの増大を抑えることができる。   According to the sixth invention, the SR motor drive circuit is an SR motor drive circuit provided with a power supply voltage measuring device, and controls the drive of the SR motor so that the power supply voltage matches the target value. When it is desired to change the power supply voltage in order to widen the operating range, or since it is not necessary to add a new voltage stabilizing device to balance the two power supply voltages, an increase in cost can be suppressed.

第7の発明によれば、前記SRモータ駆動制御はSRモータのステータティースとロータティースが非対向である期間に行うので、第6の効果に加えて、トルクの変動を低く抑えながら電圧制御をすることができる。   According to the seventh invention, since the SR motor drive control is performed during a period in which the stator teeth and the rotor teeth of the SR motor are not opposed to each other, in addition to the sixth effect, the voltage control is performed while suppressing the fluctuation of torque. can do.

第8の発明によれば、前記SRモータ駆動制御はSRモータのロータが停止しているときに行うので、第6の効果に加えて、草稿に支障をきたすことがなく電圧のアンバランスを修正して次の走行に備えることができる。   According to the eighth invention, since the SR motor drive control is performed when the SR motor rotor is stopped, in addition to the sixth effect, the voltage imbalance is corrected without causing any trouble in the draft. And you can prepare for the next run.

第9の発明によれば、前記2つのSRモータは互いに異なる相数とするので、例えば起動方向が定まらない2相モータであっても、これを発電機など連れ周りを前提とした用途に用いることでシステムが成立する。2相モータは3相よりも少ないスイッチング素子数で駆動できるので、さらにコストを低減することができる。   According to the ninth invention, since the two SR motors have different numbers of phases, for example, even a two-phase motor whose starting direction is not fixed is used for a purpose such as a generator. The system is established. Since the two-phase motor can be driven with a smaller number of switching elements than the three-phase motor, the cost can be further reduced.

第10の発明によれば、前記SRモータは、3つ以上の独立したSRモータであって、前記接続点と前記SRモータの各コイルの一端を接続するので、本発明の効果を損なうことなく3つ以上のモータを低コストで駆動することができる。   According to the tenth invention, the SR motor is three or more independent SR motors, and connects the connection point and one end of each coil of the SR motor, so that the effect of the present invention is not impaired. Three or more motors can be driven at low cost.

本発明の理解に資するため、本発明による実施例の説明に先立って従来のSRモータ駆動回路の構成および動作について説明する。図9は、従来技術による、一般に良く知られているSRモータ(3相)の駆動回路図である。図に示すように、駆動回路には、電源Vdc、平滑コンデンサC1、U相用のスイッチング素子SW1、SW2およびダイオードD1、D2、V相用のスイッチング素子SW3、SW4およびダイオードD3、D4、W相用のスイッチング素子SW5、SW6およびダイオードD5、D6を設ける。さらに、U相、V相、W相の各端子は、SRモータSRM内のコイルLU、LV、LWに接続している。   In order to contribute to an understanding of the present invention, the configuration and operation of a conventional SR motor drive circuit will be described prior to the description of the embodiments according to the present invention. FIG. 9 is a drive circuit diagram of a generally well-known SR motor (three-phase) according to the prior art. As shown in the figure, the drive circuit includes a power supply Vdc, a smoothing capacitor C1, U-phase switching elements SW1 and SW2, and diodes D1 and D2, V-phase switching elements SW3 and SW4, and diodes D3, D4, and W-phase. Switching elements SW5 and SW6 and diodes D5 and D6 are provided. Furthermore, the U-phase, V-phase, and W-phase terminals are connected to coils LU, LV, and LW in the SR motor SRM.

従来技術によるSRモータの一例として、図10(a)に、ステータに12極のティースを持ち、ロータには8極のティースを持つSRモータの断面図を示す。このSRモータSRMにはコイルがステータStの各ティースに1つずつ巻回され、合計で12個のコイルがある。3相モータであるため、1相当たり4つのコイルとなる。作図および説明の便宜上、図9では省略して描いているが、例えばU相に着目すると、4つのコイルLU1−LU4は直列か並列で互いに接続し、これらのコイルLU1−LU4全体を表す集合コイルLUとして図9の回路に接続してある。他の相についても同様に、V相には、4つのコイルLV1−LV4、これら4つのコイル全体を表す集合コイルLVがあり、同様の接続関係となっている。また、W相には、4つのコイルLW1−LW4、これら4つのコイル全体を表す集合コイルLWがあり、同様の接続関係となっている。ロータRtの中心CTRから水平方向に延びる線分X(位相開始角度)と、ロータRtの中心CTRから対象ティースTeの中心を通って延びる線分Yとでなす角度をロータ角度θとする。なお、作図および説明を簡単にするため、1つの対象ティースTeに着目して、図示および説明するが、他のティースにおいても同様である。   As an example of a conventional SR motor, FIG. 10A shows a cross-sectional view of an SR motor having 12 pole teeth in the stator and 8 pole teeth in the rotor. In this SR motor SRM, one coil is wound around each tooth of the stator St, and there are 12 coils in total. Since it is a three-phase motor, there are four coils per phase. For convenience of drawing and explanation, although omitted in FIG. 9, for example, focusing on the U phase, the four coils LU1-LU4 are connected in series or in parallel to each other, and the collective coil representing the whole of these coils LU1-LU4 The LU is connected to the circuit of FIG. Similarly for the other phases, the V phase includes four coils LV1 to LV4 and a collective coil LV representing the whole of these four coils, and has the same connection relationship. In the W phase, there are four coils LW1 to LW4 and a collective coil LW representing the whole of these four coils, which have the same connection relationship. A rotor angle θ is an angle formed by a line segment X (phase start angle) extending in the horizontal direction from the center CTR of the rotor Rt and a line segment Y extending from the center CTR of the rotor Rt through the center of the target tooth Te. In order to simplify the drawing and explanation, the illustration and explanation will be given focusing on one target tooth Te, but the same applies to other teeth.

次にモータの力行動作について説明する。ここでもU相に着目して説明する。図10(b)は、コイルLU1とロータRtのティースの一部を拡大して示した拡大図である。図10(b)に図示した励磁開始角度θonで、図9の回路のスイッチング素子SW1およびスイッチング素子SW2をオンにする。これによりコイルLU1に電流が流れ、ステータStのティースとロータRtのティースとは、コイルLU1によって発生する磁束によって互いに引き合うためリラクタンストルクが発生する。さらに、図10(c)に示すように、ステータStとロータRtの対象ティースTeがほぼ対向したとき、即ち、励磁停止角度θoffにおいてスイッチング素子SW1およびスイッチング素子SW2をオフにする。これにより対象ティースTeに発生していた磁束が消磁される。   Next, the power running operation of the motor will be described. Here, the description will be given focusing on the U phase. FIG. 10B is an enlarged view showing a part of the teeth of the coil LU1 and the rotor Rt in an enlarged manner. At the excitation start angle θon illustrated in FIG. 10B, the switching elements SW1 and SW2 of the circuit of FIG. 9 are turned on. As a result, a current flows through the coil LU1, and the teeth of the stator St and the teeth of the rotor Rt are attracted to each other by the magnetic flux generated by the coil LU1, so that reluctance torque is generated. Further, as shown in FIG. 10 (c), when the target teeth Te of the stator St and the rotor Rt are substantially opposed, that is, at the excitation stop angle θoff, the switching elements SW1 and SW2 are turned off. Thereby, the magnetic flux generated in the target tooth Te is demagnetized.

この場合、励磁時の電流と消磁時の電流とは同一方向である。しかし、コイル電圧の極性を入れ替える必要があるので、励磁時にはスイッチング素子SW1およびSW2をオンして図9のコイル上端を「+」とし、消磁時にはスイッチング素子SW1およびSW2をオフして、ダイオードD1、D2によって図9のコイル上端を「−」とする。すなわち、この例では励磁と消磁の電流を同一の電源に流す必要があるために図9のような回路構成が必要となる。他相も同じ構成にする。そして配線数は各相コイルに2本ずつ、合計6本必要となる。   In this case, the current during excitation and the current during demagnetization are in the same direction. However, since it is necessary to change the polarity of the coil voltage, the switching elements SW1 and SW2 are turned on at the time of excitation to set the upper end of the coil in FIG. 9 to “+”, and the switching elements SW1 and SW2 are turned off at the time of demagnetization. The upper end of the coil in FIG. 9 is set to “−” by D2. That is, in this example, since it is necessary to flow the excitation and demagnetization currents to the same power source, a circuit configuration as shown in FIG. 9 is required. The other phases have the same configuration. A total of six wires are required, two for each phase coil.

次に別の従来例の回路について説明する。図11は、別の従来技術によるSRモータ(4相)の駆動回路図である。ただし、この回路構成はSRモータの相数が2相、4相といった偶数相の場合には適用可能である。図に示すように、この従来技術によるSRモータ駆動回路には、第1の電源Vdc1、第2の電源Vdc1、平滑コンデンサC1、C2、スイッチング素子SW1−SW4、ダイオードD1−D4を設ける。さらに、SRモータSRMには、a相、b相、c相、d相のコイルLa、Lb、Lc、Ldが設けられている。   Next, another conventional circuit will be described. FIG. 11 is a drive circuit diagram of an SR motor (four phases) according to another conventional technique. However, this circuit configuration is applicable when the number of phases of the SR motor is an even number phase such as two phases or four phases. As shown in the figure, the SR motor driving circuit according to the prior art is provided with a first power supply Vdc1, a second power supply Vdc1, smoothing capacitors C1, C2, switching elements SW1-SW4, and diodes D1-D4. Further, the SR motor SRM is provided with a-phase, b-phase, c-phase, and d-phase coils La, Lb, Lc, and Ld.

この従来技術による回路構成では、電源を2つ設けて直列接続し、その接続点と各相のコイルの一端を接続してある。これにより、例えばa相のステータティースとロータティースの位置関係が図10(b)のような場合に、a相を励磁するときにはスイッチング素子SW1をオンして第1の電源Vdc1とコイルの他端を接続し、消磁するときにはスイッチング素子SW1をオフしてダイオードD2によって第2の電源Vdc2とコイルの他端を接続する。コイルの一端がすでに固定接続されているので、コイルの他端のみ切り替えればよいことから、図9の構成では、各相コイルに2本ずつ、4相では合計8本の配線が必要となるのに対し、5本で済むことになる。   In this conventional circuit configuration, two power supplies are provided and connected in series, and the connection point and one end of each phase coil are connected. Accordingly, for example, when the positional relationship between the a-phase stator teeth and the rotor teeth is as shown in FIG. 10B, when the a-phase is excited, the switching element SW1 is turned on and the first power supply Vdc1 and the other end of the coil When degaussing, the switching element SW1 is turned off and the second power supply Vdc2 and the other end of the coil are connected by the diode D2. Since one end of the coil is already fixedly connected, only the other end of the coil needs to be switched. Therefore, in the configuration of FIG. 9, two wires are required for each phase coil, and a total of eight wires are required for four phases. On the other hand, 5 is enough.

ところで、先述の通り電気自動車では複数のモータを用いることが多い。そこで、図12に示したようにエンジン回転により発電を行い、この電力によってモータを駆動するシリーズハイブリッド車に従来例を用いたことを想定して、従来技術の問題点を再度、詳細に説明する。図12は、従来技術によるSRモータを2台搭載した電動車両の構成図である。モータ・発電機ともに図11に示した4相のSRモータSRM1、SRM2を使用し、これらのモータはインバータ(駆動回路)INVにより駆動されるものとする。SRモータSRM1のロータ・シャフトはエンジンENGの出力軸と機械的に接続する。他方のSRモータSMR2は、駆動モータとしてロータ・シャフトは機械的にギアを介して車輪軸と接続する。このシステムで効率の良い運転をするには、エンジンENGを効率の良い回転数に維持するように発電機としてのSRモータSRM1を制御して発電するのが望ましい。一方の車輪軸は運転者の要求に応じて回転数を刻々と変化させる必要がある。回転数を変化させる駆動モータとしてのSRモータSRM2の電源電圧は、例えば低回転では電流の応答性は悪くても高回転よりも比較的トルクが得やすく、不必要に電圧が高いとかえってインバータの電力変換効率が低減する。従って、低回転時は必要最小限の電源電圧でモータを駆動した方が良い。ところが、高回転では逆に電流の応答性を良くしないとトルクが得られない。よって高電圧が必要となる。以上を考慮して図11の構成を見ると、2つの電源BAT1、BAT2があるにもかかわらず互いに電圧値を変えることができない。すなわち、1つの電源の電圧を固定し、もう一方を変化させたとしても、1つのモータの中で各相コイルの励磁電圧がばらばらになりトルクリップルが生じるだけでなく、上記の要求に答える効果が得られない。電圧値を変えるために更に別の電源を用意するのは非常にコストが高くなるため論外である。   By the way, as described above, an electric vehicle often uses a plurality of motors. Therefore, assuming that the conventional example is used for a series hybrid vehicle that generates electric power by rotating the engine as shown in FIG. 12 and drives the motor by this electric power, the problems of the prior art will be described again in detail. . FIG. 12 is a configuration diagram of an electric vehicle equipped with two conventional SR motors. The motor / generator uses the four-phase SR motors SRM1 and SRM2 shown in FIG. 11, and these motors are driven by an inverter (drive circuit) INV. The rotor shaft of the SR motor SRM1 is mechanically connected to the output shaft of the engine ENG. The other SR motor SMR2 is a drive motor whose rotor shaft is mechanically connected to the wheel shaft via a gear. In order to perform efficient operation with this system, it is desirable to generate power by controlling the SR motor SRM1 as a generator so as to maintain the engine ENG at an efficient rotational speed. One of the wheel shafts needs to change its rotation speed every moment according to a driver's request. The power supply voltage of the SR motor SRM2 as a drive motor for changing the number of revolutions, for example, is relatively easy to obtain a torque compared to a high rotation even if the current response is poor at a low rotation, and the voltage of the inverter is unnecessarily high. Power conversion efficiency is reduced. Therefore, it is better to drive the motor with the minimum necessary power supply voltage during low rotation. However, torque cannot be obtained unless the current response is improved at high speeds. Therefore, a high voltage is required. When the configuration of FIG. 11 is viewed in consideration of the above, the voltage values cannot be changed from each other even though there are two power supplies BAT1 and BAT2. In other words, even if the voltage of one power supply is fixed and the other is changed, not only the excitation voltage of each phase coil varies in one motor and torque ripple occurs, but also the effect of answering the above requirements Cannot be obtained. It is out of the question to prepare another power source for changing the voltage value because the cost becomes very high.

以降、諸図面を参照しながら、本発明の実施態様を詳細に説明する。なお、諸図面において同様の要素/部材には同様の参照符号を付してある。図1は、本発明の実施例1によるSRモータ駆動回路の回路図である。図に示すように、本実施例によるSRモータ駆動回路では、第1の電源Vdc1と第2の電源Vdc2を直列接続した電源側接続点CP1と、第1および第2のSRモータSRM1、SRM2の各コイルの一端同士を接続したモータ側接続点CP2とを接続している。また、SRモータSRM1、SRM2は、各モータを構成するロータ(即ち、突極/ティースの位相角度)の位置を検出するための位置センサPS(position sensor)1、PS2がそれぞれ設けられる。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, similar elements / members are denoted by the same reference numerals. FIG. 1 is a circuit diagram of an SR motor drive circuit according to Embodiment 1 of the present invention. As shown in the figure, in the SR motor driving circuit according to the present embodiment, the power supply side connection point CP1 in which the first power supply Vdc1 and the second power supply Vdc2 are connected in series, and the first and second SR motors SRM1 and SRM2 are connected. A motor-side connection point CP2 in which one end of each coil is connected is connected. The SR motors SRM1 and SRM2 are provided with position sensors PS and PS2, respectively, for detecting the position of the rotor (that is, the salient pole / tooth phase angle) constituting each motor.

このようにして、電源側接続点CP1とモータ側接続点CP2とを直接接続することによって、従来例である図9の回路をモータ2つ分用意するよりも配線数を減少でき、さらには、スイッチング素子数、ダイオード数については半減することができる。また、励磁用電源と消磁用電源は1つのモータのすべてのコイルにおいて統一する構成となっている。   In this way, by directly connecting the power supply side connection point CP1 and the motor side connection point CP2, the number of wirings can be reduced as compared with preparing the circuit of FIG. 9 as the conventional example for two motors, The number of switching elements and the number of diodes can be halved. Further, the excitation power supply and the demagnetization power supply are configured to be unified in all coils of one motor.

次に動作について説明する。第1のSRモータSRM1の各コイルLU1、LV1、LW1は、スイッチング素子SW1、SW3、SW5によって第1の電源Vdc1と接続して励磁を行い、ダイオードD2、D4、D6によって第2の電源Vdc2と接続して消磁を行う。一方、第2のSRモータSRM2の各コイルLU2、LV2、LW2は、スイッチング素子SW2、SW4、SW6によって第2の電源Vdc2と接続して励磁を行い、ダイオードD1、D3、D5によって第1の電源Vdc1と接続して消磁を行う。また、第1および第2の電源Vdcと、それぞれ並列に平滑コンデンサC1、C2が設けられている。U相駆動回路は、スイッチング素子SW1、SW2、ダイオードD2、D2からなる。また、V相駆動回路は、スイッチング素子SW3、SW4、ダイオードD3、D4からなる。さらに、W相駆動回路は、スイッチング素子SW5、SW6、ダイオードD5、D6からなる。   Next, the operation will be described. The coils LU1, LV1, and LW1 of the first SR motor SRM1 are excited by being connected to the first power supply Vdc1 by the switching elements SW1, SW3, and SW5, and the second power supply Vdc2 by the diodes D2, D4, and D6. Connect and degauss. On the other hand, the coils LU2, LV2, and LW2 of the second SR motor SRM2 are excited by being connected to the second power source Vdc2 by the switching elements SW2, SW4, and SW6, and the first power source by the diodes D1, D3, and D5. Demagnetization is performed by connecting to Vdc1. Further, smoothing capacitors C1 and C2 are provided in parallel with the first and second power sources Vdc, respectively. The U-phase driving circuit includes switching elements SW1 and SW2 and diodes D2 and D2. The V-phase drive circuit includes switching elements SW3 and SW4 and diodes D3 and D4. Further, the W-phase drive circuit includes switching elements SW5 and SW6 and diodes D5 and D6.

従来技術の説明と同様なシリーズハイブリッドに本発明を用いたことを想定して改善点を説明する。第1のSRモータSRMを発電機として用い、第2のSRモータSRM2を駆動モータとして使用したとする。第1のSRモータSRM1と接続される第1の電源Vdc1の電圧は、エンジンの最大効率点に合致する回転数で都合の良い電圧値に固定する。もう一方のSRモータSRM2に接続される第2の電源Vdc2は、SRモータSRM2の回転数を変化させるために電圧を可変とする。このような場合でも、本実施例による回路では、各相コイルの励磁電圧および消磁電圧が1つのモータにあるすべてのコイルで均一となるので、トルクリップルは低く抑えられ、スイッチング素子の制御も簡単である。従って品質を落とさずに配線数、スイッチング素子数、ダイオード数を減らすことによるコスト低減が実現できる。   An improvement point is demonstrated supposing that this invention was used for the series hybrid similar to description of a prior art. It is assumed that the first SR motor SRM is used as a generator and the second SR motor SRM2 is used as a drive motor. The voltage of the first power supply Vdc1 connected to the first SR motor SRM1 is fixed at a convenient voltage value at a rotational speed that matches the maximum efficiency point of the engine. The second power supply Vdc2 connected to the other SR motor SRM2 makes the voltage variable in order to change the rotational speed of the SR motor SRM2. Even in such a case, in the circuit according to the present embodiment, the excitation voltage and the demagnetization voltage of each phase coil are uniform for all the coils in one motor, so that the torque ripple is kept low and the switching element is easily controlled. It is. Therefore, cost reduction can be realized by reducing the number of wirings, the number of switching elements, and the number of diodes without degrading quality.

上述したように、本実施態様では、従来のSRモータ駆動回路の構成をほとんど変更せずに2つのSRモータSRM1、SRM2を駆動できるので、インバータの数(スイッチング素子やダイオードなど)を減らすことができ、コストを低減することができる。また第1の電源Vdc1の電圧と第2の電源Vdc2の電圧とは、異なる電圧値とするので、2つのモータを別の用途に用いても、それぞれ最適な電圧条件を設定することができるので、ハイブリッド車などへ適用できる低コストのSRモータ駆動回路を提供することができる。さらに第1のSRモータSRM1内にあるすべてのコイルLU1、LV1、LW1は、第1の電源Vdc1により励磁され、第2の電源Vdc2により消磁されるように接続する。一方、第2のSRモータSRM2内では、励磁と消磁の関係は逆になる。従って、第1の発明の効果に加えて、すべてのコイルで励磁電圧、消磁電圧が統一されるのでトルクリップルの少ない駆動が可能となる。   As described above, in this embodiment, since the two SR motors SRM1 and SRM2 can be driven with almost no change in the configuration of the conventional SR motor drive circuit, the number of inverters (such as switching elements and diodes) can be reduced. And cost can be reduced. In addition, since the voltage of the first power supply Vdc1 and the voltage of the second power supply Vdc2 are different from each other, optimum voltage conditions can be set even if the two motors are used for different applications. It is possible to provide a low-cost SR motor drive circuit applicable to a hybrid vehicle or the like. Further, all the coils LU1, LV1, and LW1 in the first SR motor SRM1 are connected so that they are excited by the first power supply Vdc1 and demagnetized by the second power supply Vdc2. On the other hand, in the second SR motor SRM2, the relationship between excitation and demagnetization is reversed. Therefore, in addition to the effect of the first invention, the excitation voltage and the demagnetization voltage are unified in all coils, so that it is possible to drive with less torque ripple.

図2は、実施例2によるSRモータ駆動回路の回路図である。本実施例は、上述した実施例1のSRモータ駆動回路に改善を施したものである。図2において、図1と同じ参照符号は図1のそれと同様の構成要素を示す。本実施例によるSRモータ駆動回路では、実施例1と同様に、図1の回路における第1のSRモータSRM1を発電機として用い、第2のSRモータSRM2を駆動モータとして使用したとする。このシステムにおいて、第2のSRモータSRM2を高回転数で使用するとき、第1の電源Vdc1の電圧を高くするが、第2の電源Vdc2の電圧が、発電機として動作する第1のSRモータSRM1に都合のよい電圧に設定されているため、駆動モータとして動作している第2のSRモータSRM2にとっては、消磁電圧が低すぎて電流の応答性が悪くなりトルクが低下する恐れがある。   FIG. 2 is a circuit diagram of an SR motor drive circuit according to the second embodiment. In the present embodiment, the SR motor drive circuit of the first embodiment is improved. 2, the same reference numerals as those in FIG. 1 denote the same components as those in FIG. In the SR motor drive circuit according to the present embodiment, the first SR motor SRM1 in the circuit of FIG. 1 is used as a generator and the second SR motor SRM2 is used as a drive motor as in the first embodiment. In this system, when the second SR motor SRM2 is used at a high rotational speed, the voltage of the first power supply Vdc1 is increased, but the voltage of the second power supply Vdc2 operates as a generator. Since the voltage is set to be convenient for the SRM1, the demagnetizing voltage is too low for the second SR motor SRM2 operating as the drive motor, and the current responsiveness may be deteriorated and the torque may be reduced.

この対策として、本実施例では図2に示すように、平滑コンデンサC1と並列に接続される比較的小容量の平滑コンデンサC3を設ける。さらに、平滑コンデンサC1とC3とを結ぶ配線途中、即ち、共通の正極母線Pbに設けられるスイッチング素子であって平滑コンデンサC3への電荷の蓄積/放出を切り替えるスイッチング素子SW7、および、このスイッチング素子SW7のオン/オフを制御する制御回路3を設ける。平滑コンデンサC3には、第2のSRモータSRM2の消磁電流が流れる。スイッチング素子SW7がオフしていれば電流の流入量に応じて平滑コンデンサC3の電圧が上がり消磁電流を早期に消滅させることができる。しかし、これを繰り返し行うと、平滑コンデンサC3の電圧が際限なく上昇する。これを防ぐために本実施例では下記の制御を行う。   As a countermeasure, in this embodiment, as shown in FIG. 2, a relatively small-capacity smoothing capacitor C3 connected in parallel with the smoothing capacitor C1 is provided. Further, a switching element SW7 provided in the middle of wiring connecting the smoothing capacitors C1 and C3, that is, the common positive electrode bus Pb, for switching charge accumulation / discharge to the smoothing capacitor C3, and the switching element SW7 Is provided with a control circuit 3 for controlling on / off. The demagnetizing current of the second SR motor SRM2 flows through the smoothing capacitor C3. If the switching element SW7 is turned off, the voltage of the smoothing capacitor C3 rises according to the amount of current flowing in, and the demagnetizing current can be extinguished quickly. However, if this is repeated, the voltage of the smoothing capacitor C3 will rise without limit. In order to prevent this, the following control is performed in this embodiment.

図3は、本発明の実施例2に用いるスイッチング素子の動作タイミングを示すタイミングチャートである。図3には、第1のSRモータSRM1を低回転、SRM2を高回転で使用したときの、第2のSRモータSRM2の電流立下りの時間を短縮するための各スイッチング素子の動作タイミングを示してある。まず、第2のSRモータSRM2のU相のコイルLU2のインダクタンスであるが、高回転のためインダクタンスのピークが短い周期で現れている。一方、第1のSRモータSRM1のU相およびV相のコイルLU1、LV1のインダクタンスのピークはLU2と比べて長い周期で現れている。   FIG. 3 is a timing chart showing the operation timing of the switching element used in Embodiment 2 of the present invention. FIG. 3 shows the operation timing of each switching element for shortening the current falling time of the second SR motor SRM2 when the first SR motor SRM1 is used at a low rotation and the SRM2 is used at a high rotation. It is. First, regarding the inductance of the U-phase coil LU2 of the second SR motor SRM2, the peak of the inductance appears in a short cycle due to high rotation. On the other hand, the inductance peaks of the U-phase and V-phase coils LU1 and LV1 of the first SR motor SRM1 appear in a longer cycle than LU2.

ところで、SRモータではステータティースとロータティースが非対向の時はインダクタンスは低くなり、図3に示した各インダクタンス曲線における平坦部のようになる。ステータティースとロータティースとが、このような位置関係にあるときには、コイルに通電してもトルクは有効に発生しない。この期間において、平滑コンデンサC3の電荷を第2の電源Vdc2に戻すことが本制御の特徴である。具体的には、発電機として動作している第1のSRモータSRM1のステータティースとロータティースが非対向位置にあるときに、使用していないスイッチング素子SW1、SW3をオンさせて平滑コンデンサC3の電荷を第2の電源Vdc2に戻す。図3に示すように、時間間隔t1の間に平滑コンデンサC3には、電荷が蓄積されていき、時間間隔t2の間にスイッチング素子SW1のゲート(図示せず)にオン信号を与えられてスイッチング素子SW1がオンになり、蓄積されていた平滑コンデンサC3の電荷が第2の電源Vdc2に流れる。以上の方法を用いれば実施例1で説明した効果に加えて、電流応答性を改善できるので高回転においてトルクを有効に発生できる。このように平滑コンデンサC3は、平滑用のみならず、複数の電源間で電荷を移動するための蓄電手段としても機能する。   By the way, in the SR motor, when the stator teeth and the rotor teeth are not opposed to each other, the inductance becomes low, and becomes a flat portion in each inductance curve shown in FIG. When the stator teeth and the rotor teeth are in such a positional relationship, torque is not effectively generated even if the coil is energized. A characteristic of this control is that the charge of the smoothing capacitor C3 is returned to the second power supply Vdc2 during this period. Specifically, when the stator teeth and the rotor teeth of the first SR motor SRM1 operating as a generator are in the non-opposing positions, the switching elements SW1 and SW3 that are not used are turned on to turn on the smoothing capacitor C3. The charge is returned to the second power supply Vdc2. As shown in FIG. 3, charges are accumulated in the smoothing capacitor C3 during the time interval t1, and switching is performed by applying an ON signal to the gate (not shown) of the switching element SW1 during the time interval t2. The element SW1 is turned on, and the stored charge of the smoothing capacitor C3 flows to the second power supply Vdc2. If the above method is used, in addition to the effects described in the first embodiment, the current response can be improved, so that torque can be effectively generated at high rotation. As described above, the smoothing capacitor C3 functions not only for smoothing but also as a power storage means for moving charges between a plurality of power sources.

なお、スイッチング素子SW7は、一般に高価であるIGBTなどの半導体素子よりも安価なダイオードであっても良い。ダイオードの場合は制御が不要なので(即ち、制御回路3が不要になる)、上記の効果をより簡単に実現することができる。以上、本実施例によれば、SRモータ駆動回路は複数のスイッチング素子で構成されたSRモータ駆動回路であって、前記電源と前記スイッチング素子の間に蓄電装置を備えるので、例えば前記蓄電手段をコンデンサとすればモータの回生電力を瞬間に一時保管でき、電流の応答性を高めることができる。従ってモータの運転領域を広げることができると言う効果が得られる。さらにモータ駆動回路のスイッチングにより電圧制御ができるので、平滑コンデンサC3の電圧を上げすぎないようにするための別の装置を用いる必要が無い。   The switching element SW7 may be a diode that is cheaper than a semiconductor element such as an IGBT that is generally expensive. In the case of a diode, since the control is unnecessary (that is, the control circuit 3 is not required), the above effect can be realized more easily. As described above, according to the present embodiment, the SR motor drive circuit is an SR motor drive circuit composed of a plurality of switching elements, and includes a power storage device between the power source and the switching elements. If a capacitor is used, the regenerative power of the motor can be temporarily stored and the current response can be improved. Therefore, an effect that the operating range of the motor can be expanded is obtained. Furthermore, since voltage control can be performed by switching of the motor drive circuit, it is not necessary to use another device for preventing the voltage of the smoothing capacitor C3 from being raised excessively.

実施例1、2では、2つのモータを異なる用途に用いる例について説明してきた。図4は、本発明によるモータ駆動装置の搭載に適した左右独立駆動システムの構成図である。図に示すように、本発明を左右独立駆動システムに適用した場合を説明する。基本的な回路構成は図1と変わらない。左右独立駆動の場合は、両電源Vdc1、Vdc2の電圧を同等にするべきであるが、路上の摩擦係数が左右で異なる状態、路面の凹凸などの状態、あるいは一方向の転回によって、2つSRモータSRM1、SRM2へ供給する電源電圧が不均等になることが考えられる。ここでは本発明によって両電源電圧を均等化するための方策について説明する。   In the first and second embodiments, examples in which two motors are used for different applications have been described. FIG. 4 is a configuration diagram of a left and right independent drive system suitable for mounting a motor drive device according to the present invention. As shown in the figure, the case where the present invention is applied to a left and right independent drive system will be described. The basic circuit configuration is the same as in FIG. In the case of left and right independent drive, the voltages of both power sources Vdc1 and Vdc2 should be equal, but two SRs can be obtained depending on whether the friction coefficient on the road is different between right and left, road surface unevenness, or one-way turning. It is conceivable that the power supply voltage supplied to the motors SRM1 and SRM2 becomes uneven. Here, a method for equalizing both power supply voltages according to the present invention will be described.

図5は、本発明による実施例3で用いる相電流波形例を示す図である。図5(a)には、SRモータ駆動回路による1つのコイルのインダクタンスを、図5(b)には、コイルの相電流の例を示した。また、図1に示したように第1および第2の電源Vdc1、Vdc2には電圧計V1、V2を接続し、これにより測定された電圧v1、v2の電位差を制御装置1、2によって監視する。2つの電源間で電圧差が生じていなければ、SRモータの駆動は最大効率が得られる運転条件で駆動する。しかし電圧差が生じていれば、電源間の電圧差を是正するように1方のモータの励磁開始角度、励磁停止角度、電流最大値などを最大効率動作点からずらす。具体的には、図5において最大効率が得られる運転条件として励磁開始角度、励磁停止角度、電流最大値をそれぞれθon0、θoff0、Ip0とする場合に、コイルからの電流を増やすために動作点をθon1、θoff1、Ip1に変更する。図5では、コイルの消磁電流に加えインダクタンスの時間変化dL/dtがマイナスとなる領域で通電し、発電電流を得ている。これにより負のトルクが発生するが、dL/dtがプラスの領域で通電電流を増やし正トルクを上げており、平均トルクが動作点変更前と変わらないようにしている。   FIG. 5 is a diagram showing an example of a phase current waveform used in Example 3 according to the present invention. FIG. 5A shows an example of the inductance of one coil by the SR motor driving circuit, and FIG. 5B shows an example of the phase current of the coil. Further, as shown in FIG. 1, voltmeters V1 and V2 are connected to the first and second power sources Vdc1 and Vdc2, and the potential difference between the measured voltages v1 and v2 is monitored by the control devices 1 and 2. . If there is no voltage difference between the two power supplies, the SR motor is driven under operating conditions that provide maximum efficiency. However, if there is a voltage difference, the excitation start angle, excitation stop angle, maximum current value, etc. of one motor are shifted from the maximum efficiency operating point so as to correct the voltage difference between the power supplies. Specifically, in FIG. 5, when the excitation start angle, the excitation stop angle, and the maximum current value are θon0, θoff0, and Ip0, respectively, as operating conditions for obtaining the maximum efficiency, the operating point is set to increase the current from the coil. Change to θon1, θoff1, and Ip1. In FIG. 5, in addition to the degaussing current of the coil, current is supplied in a region where the time change dL / dt of the inductance is negative to obtain a generated current. As a result, negative torque is generated, but the energizing current is increased and the positive torque is increased in the region where dL / dt is positive, so that the average torque remains the same as before the operating point is changed.

以上の制御は、例えば、図1の回路を左右独立駆動に適用した場合には、v1>v2であれば制御回路1により、第1のSRモータSRM1の動作点を変更して、第2の電源Vdc2に多くの電流が流れるようにする。逆にv1<v2であれば制御回路2により、第2のSRモータSRM2の動作点を変更して、第1の電源Vdc1に多くの電流が流れるようにする。   For example, when the circuit of FIG. 1 is applied to the left and right independent drive, if v1> v2, the control circuit 1 changes the operating point of the first SR motor SRM1 and the second control is performed. A large amount of current is allowed to flow through the power supply Vdc2. Conversely, if v1 <v2, the control circuit 2 changes the operating point of the second SR motor SRM2 so that a large amount of current flows through the first power supply Vdc1.

また、動作点の変更方法としてステータティースとロータティースが非対向でトルクが発生しにくい期間で積極的に通電する方法もあるが、これを図6を参照して説明する。図6は、本発明による実施例3で用いる別の相電流波形例を示す図である。図6(a)には、SRモータ駆動回路による1つのコイルのインダクタンスを、図6(b)には、コイルの相電流の例を示した。図6では励磁停止角度θoff0を変更せずに、励磁開始角度を進角してθon1とする。さらに電流を増やすには電流最大値を大きくしてIp1とする。これにより2つの電源電圧のバランス化を行う。   Further, as a method of changing the operating point, there is a method of energizing positively during a period in which the stator teeth and the rotor teeth are not opposed to each other and torque is difficult to generate. This will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a diagram showing another phase current waveform example used in the third embodiment of the present invention. FIG. 6A shows an example of the inductance of one coil by the SR motor driving circuit, and FIG. 6B shows an example of the phase current of the coil. In FIG. 6, without changing the excitation stop angle θoff0, the excitation start angle is advanced to θon1. To further increase the current, the maximum current value is increased to Ip1. This balances the two power supply voltages.

以上、本発明によれば、2つの電源電圧をバランスさせるために、新たに電圧安定化装置を付加する必要がないので、コストを上げずに運転領域を広げることができる。さらに、SRモータのステータティースとロータティースが非対向である期間に電圧安定化制御を行えばトルクには影響しないため、トルクリップルを起こさずに電圧制御ができる。なお、2つの電源間の電位差が走行に大きな影響を与えない程度であれば、車両のパーキング時やブレーキ作動時に電圧安定化制御を行ってもよい。   As described above, according to the present invention, since it is not necessary to newly add a voltage stabilizing device in order to balance the two power supply voltages, the operating range can be expanded without increasing the cost. Further, if voltage stabilization control is performed during a period in which the stator teeth and rotor teeth of the SR motor are not opposed to each other, the torque is not affected, and therefore voltage control can be performed without causing torque ripple. Note that voltage stabilization control may be performed when the vehicle is parked or when the brake is operated as long as the potential difference between the two power supplies does not significantly affect traveling.

次に本発明による別の実施例について説明する。図7は、本発明の実施例4によるSRモータ駆動回路の回路図である。図7では、第1のSRモータSRM1と第2のSRモータSRM2のコイルのV相のみを入れ替えた配線を示した。即ち、V相では、上側アームのスイッチング素子SW3が第2のSRモータSRM2のコイルLV2の導通を制御し、下側アームのスイッチング素子SW4が第1のSRモータSRM1のコイルLV1の導通を制御すえる。図7のような回路では、例えば路面の状態が悪く片輪のみ負荷が軽くなる場合、この軽負荷側のモータの回転が増大し電流が想定よりも流れなくなる可能性がある。このときには、図7のように2モータ間でコイルが入れ替わっているため電力の余剰分を反対側の大きな負荷を抱えているモータに注入することができる。これにより電源電圧のバランス化をより簡単に行える。また、どちらかの電源が故障した場合にも図7の構成であれば両モータに通電できるので、完全に片輪が使用不能になる場合よりも走行が安定する。以上、本実施態様によれば、左右独立駆動の電動車に適用した場合に、2つの電源間の電圧アンバランスを起こしにくくして、安定した駆動を可能とする効果が得られる。   Next, another embodiment according to the present invention will be described. FIG. 7 is a circuit diagram of an SR motor drive circuit according to Embodiment 4 of the present invention. FIG. 7 shows wiring in which only the V phase of the coils of the first SR motor SRM1 and the second SR motor SRM2 is exchanged. That is, in the V phase, the switching element SW3 of the upper arm controls the conduction of the coil LV2 of the second SR motor SRM2, and the switching element SW4 of the lower arm controls the conduction of the coil LV1 of the first SR motor SRM1. . In the circuit as shown in FIG. 7, for example, when the road surface is bad and the load is reduced only on one wheel, the rotation of the motor on the light load side may increase and current may not flow as expected. At this time, since the coils are interchanged between the two motors as shown in FIG. 7, surplus power can be injected into the motor having a large load on the opposite side. This makes it easier to balance the power supply voltages. Further, even if one of the power supplies fails, the configuration shown in FIG. 7 can energize both motors, so that the running is more stable than when one wheel is completely unusable. As described above, according to the present embodiment, when applied to a left and right independently driven electric vehicle, it is difficult to cause voltage imbalance between the two power supplies, and an effect of enabling stable driving is obtained.

次に本発明による別の実施例について説明する。図8は、本発明の実施例5によるSRモータ駆動回路の回路図である。図8では、2つのモータの間で相数が異なる例について説明する。動作などについてはこれまでに述べてきたシステムと同様であるが、2相モータはインバータのスイッチング素子数が減ると言うメリットがある半面、起動方向が定まらないと言う問題がある。しかし、2相モータであるSRM2を駆動モータとしてでなく、発電機や他の駆動モータによって連れ回される補助モータとしての利用すれば2相のモータで起動方向を定める必要は無い。従って、この実施例はコスト低減の1方策となる。以上、本実施例では前記2つのSRモータSRM1、SRM2は互いに異なる相数とするので、片方のモータの相数を減らしてさらにコストが低減できる。   Next, another embodiment according to the present invention will be described. FIG. 8 is a circuit diagram of an SR motor drive circuit according to Embodiment 5 of the present invention. FIG. 8 illustrates an example in which the number of phases differs between two motors. Although the operation and the like are the same as those of the system described so far, the two-phase motor has a merit that the number of switching elements of the inverter is reduced, but there is a problem that the starting direction is not determined. However, if the SRM2, which is a two-phase motor, is used not as a drive motor but as an auxiliary motor driven by a generator or another drive motor, there is no need to determine the starting direction with a two-phase motor. Therefore, this embodiment is one measure for reducing the cost. As described above, in the present embodiment, the two SR motors SRM1 and SRM2 have different numbers of phases, so that the cost can be further reduced by reducing the number of phases of one of the motors.

本発明を諸図面や実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形や修正を行うことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形や修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各部、各手段、各ステップなどに含まれる機能などは論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の部、手段、ステップなどを1つに組み合わせたり或いは分割したりすることが可能である。実施例では、2つのモータについて説明したが、本発明は3つ以上のモータに対しても適応できることに注意されたい。   Although the present invention has been described based on the drawings and examples, it should be noted that those skilled in the art can easily make various modifications and corrections based on the present disclosure. Therefore, it should be noted that these variations and modifications are included in the scope of the present invention. For example, the functions included in each part, each means, each step, etc. can be rearranged so as not to be logically contradictory, and a plurality of parts, means, steps, etc. can be combined or divided into one. Is possible. Although the embodiments have been described with respect to two motors, it should be noted that the present invention is applicable to more than two motors.

本発明の実施例1によるSRモータ駆動回路の回路図である。It is a circuit diagram of the SR motor drive circuit by Example 1 of this invention. 本発明の実施例2によるSRモータ駆動回路の回路図である。It is a circuit diagram of the SR motor drive circuit by Example 2 of this invention. 本発明の実施例2に用いるスイッチング素子の動作タイミングを示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows the operation timing of the switching element used for Example 2 of the present invention. 本発明によるモータ駆動装置の搭載に適した左右独立駆動システムの構成図である。It is a block diagram of the left-right independent drive system suitable for mounting of the motor drive device by this invention. 本発明による実施例3で用いる相電流波形例を示す図である。It is a figure which shows the example of a phase current waveform used in Example 3 by this invention. 本発明による実施例3で用いる別の相電流波形例を示す図である。It is a figure which shows another example of a phase current waveform used in Example 3 by this invention. 本発明の実施例4によるSRモータ駆動回路の回路図である。It is a circuit diagram of the SR motor drive circuit by Example 4 of this invention. 本発明の実施例5によるSRモータ駆動回路の回路図である。It is a circuit diagram of the SR motor drive circuit by Example 5 of this invention. 従来技術によるSRモータ(3相)の駆動回路図である。It is a drive circuit diagram of SR motor (three phases) by a prior art. 従来技術によるSRモータの断面図である。It is sectional drawing of the SR motor by a prior art. 別の従来技術によるSRモータ(4相)の駆動回路図である。It is a drive circuit diagram of SR motor (4 phases) by another prior art. 従来技術によるSRモータを2台搭載した電動車両の構成図である。It is a block diagram of the electric vehicle carrying two SR motors by a prior art.

符号の説明Explanation of symbols

1、2、3、4 制御装置
BAT1、BAT2 電源
C1、C2、C3 平滑コンデンサ
CP1 電源側接続点
CP2 モータ側接続点
D1−D6 ダイオード
ENG エンジン
INV インバータ
La、Lb、Lc、Ld コイル
SRM1 第1のSRモータ
SMR2 第2のSRモータ
LU1−LU4 コイル
LV1−LV4 コイル
LW1−LW4 コイル
LU、LV、LW 集合コイル
PS1、PS2 位置センサ
Rt ロータ
CTR 中心
St ステータ
Te 対象ティース
SW1−SW7 スイッチング素子
Pb 正極母線
V1、V2 電圧計
Vdc 電源
Vdc1 第1の電源
Vdc2 第2の電源
X、Y 線分
θ ロータ角度
θon 励磁開始角度
θoff 励磁停止角度
θOFF 励磁停止角度
θoff0 励磁停止角度
1, 2, 3, 4 Control device BAT1, BAT2 Power supply C1, C2, C3 Smoothing capacitor CP1 Power supply side connection point CP2 Motor side connection point D1-D6 Diode ENG Engine INV Inverter La, Lb, Lc, Ld Coil SRM1 First SR motor SMR2 Second SR motor LU1-LU4 Coil LV1-LV4 Coil LW1-LW4 Coil LU, LV, LW Collective coil PS1, PS2 Position sensor Rt Rotor CTR Center St Stator Te Target teeth SW1-SW7 Switching element Pb Positive electrode bus V1 , V2 Voltmeter Vdc power supply Vdc1 first power supply Vdc2 second power supply X, Y line segment θ rotor angle θon excitation start angle θoff excitation stop angle θ OFF excitation stop angle θoff0 excitation stop angle

Claims (13)

第1の電源と第2の電源と、第1のSRモータと第2のSRモータとを接続するSRモータ駆動装置であって、
前記第1の電源と前記第2の電源を直列接続した電源側接続点と、前記第1のSRモータのコイルと前記第2のSRモータのコイルを直列接続したモータ側接続点とが接続されている、
ことを特徴とするSRモータ駆動装置。
An SR motor driving device for connecting a first power source, a second power source, a first SR motor, and a second SR motor,
A power supply side connection point in which the first power supply and the second power supply are connected in series, and a motor side connection point in which the coil of the first SR motor and the coil of the second SR motor are connected in series are connected. ing,
SR motor drive device characterized by that.
請求項1に記載のSRモータ駆動装置において、
前記第1および第2のSRモータのうち、少なくとも1つのSRモータ内にあるすべてのコイルは、前記第1の電源により励磁され、前記第2の電源により消磁されるように接続されている、
ことを特徴とするSRモータ駆動装置。
In the SR motor drive device according to claim 1,
Of the first and second SR motors, all the coils in at least one SR motor are connected to be excited by the first power supply and demagnetized by the second power supply.
SR motor drive device characterized by that.
請求項1または2に記載のスイッチトリラクタンスモータ駆動装置において、
前記第1の電源の電圧と前記第2の電源の電圧とを異なる電圧値とする、
ことを特徴とするSRモータ駆動装置。
In the switched reluctance motor drive device according to claim 1 or 2,
The voltage of the first power supply and the voltage of the second power supply are set to different voltage values.
SR motor drive device characterized by that.
請求項1〜3のいずれか1項に記載のSRモータ駆動装置において、
複数のスイッチング素子と、
前記複数のスイッチング素子のいずれか1つと、前記第1の電源および前記第2の電源のいずれか1つとの間に設けられる、少なくとも1つの蓄電装置と、
をさらに備えることを特徴とするSRモータ駆動装置。
In the SR motor drive device according to any one of claims 1 to 3,
A plurality of switching elements;
At least one power storage device provided between any one of the plurality of switching elements and any one of the first power source and the second power source;
An SR motor drive device further comprising:
請求項1に記載のSRモータ駆動装置において、
前記第1および第2のSRモータのうち、少なくとも1つのSRモータ内にある一部のコイルは、当該SRモータ内の他のコイルが励磁あるいは消磁される電源とは別の電源により励磁あるいは消磁されるように接続されている、
ことを特徴とするSRモータ駆動装置。
In the SR motor drive device according to claim 1,
Among the first and second SR motors, some coils in at least one SR motor are excited or demagnetized by a power source different from a power source in which other coils in the SR motor are excited or demagnetized. Connected to be
SR motor drive device characterized by that.
請求項1〜5のいずれか1項に記載のSRモータ駆動装置において、
前記第1および第2の電源の電源電圧を測定する電源電圧測定部と、
前記電源電圧測定部により測定された電源電圧が目標値に合うように前記第1および第2のSRモータの少なくとも1つを制御する電源電圧制御部と、
をさらに備えることを特徴とするSRモータ駆動装置。
In the SR motor drive device according to any one of claims 1 to 5,
A power supply voltage measuring unit for measuring a power supply voltage of the first and second power supplies;
A power supply voltage control unit that controls at least one of the first and second SR motors so that the power supply voltage measured by the power supply voltage measurement unit matches a target value;
An SR motor drive device further comprising:
請求項6に記載のSRモータ駆動装置において、
前記電源電圧制御部は、前記第1または第2のSRモータのステータティースとロータティースが非対向である期間に制御動作を行う、
ことを特徴とするSRモータ駆動装置。
In the SR motor drive device according to claim 6,
The power supply voltage control unit performs a control operation during a period in which the stator teeth and the rotor teeth of the first or second SR motor are not opposed to each other.
SR motor drive device characterized by that.
請求項6に記載のSRモータ駆動装置において、
前記電源電圧制御部は、前記際1または第2のSRモータのロータが停止しているときに制御動作を行う、
ことを特徴とするSRモータ駆動装置。
In the SR motor drive device according to claim 6,
The power supply voltage control unit performs a control operation when the rotor of the first or second SR motor is stopped.
SR motor drive device characterized by that.
請求項1〜3のいずれか1項に記載のSRモータ駆動装置において、
前記第1および第2のSRモータは、互いに異なる相数とする、
ことを特徴とするSRモータ駆動装置。
In the SR motor drive device according to any one of claims 1 to 3,
The first and second SR motors have different numbers of phases,
SR motor drive device characterized by that.
請求項1〜3のいずれか1項に記載のSRモータ駆動装置において、
前記SRモータ駆動装置が、少なくとも第3のSRモータをさらに備え、
前記少なくとも第3のSRモータの各コイルの一端と、前記モータ側接続点とが接続されている、
ことを特徴とするSRモータ駆動装置。
In the SR motor drive device according to any one of claims 1 to 3,
The SR motor driving device further includes at least a third SR motor,
One end of each coil of the at least third SR motor and the motor side connection point are connected,
SR motor drive device characterized by that.
第1の電源と第2の電源を直列接続した電源側接続点と、第1のSRモータのコイルと第2のSRモータのコイルを直列接続したモータ側接続点とが接続されているSRモータ駆動装置の制御方法であって、
前記第1および第2の電源の電源電圧を電圧計で測定する電源電圧測定ステップと、
前記測定された電源電圧が目標値に合うように前記第1および第2のSRモータの少なくとも1つを制御する電源電圧制御ステップと、
を有することを特徴とするSRモータ駆動装置の制御方法。
An SR motor to which a power supply side connection point in which a first power supply and a second power supply are connected in series, and a motor side connection point in which a coil of a first SR motor and a coil of a second SR motor are connected in series are connected A method for controlling a drive device, comprising:
A power supply voltage measuring step of measuring a power supply voltage of the first and second power supplies with a voltmeter;
A power supply voltage control step of controlling at least one of the first and second SR motors so that the measured power supply voltage matches a target value;
A control method for an SR motor drive device, comprising:
請求項11に記載のSRモータ駆動装置の制御方法において、
前記電源電圧制御ステップが、前記第1または第2のSRモータのステータティースとロータティースが非対向である期間に制御動作を行う、
ことを特徴とするSRモータ駆動装置の制御方法。
In the control method of the SR motor drive device according to claim 11,
The power supply voltage control step performs a control operation during a period in which the stator teeth and the rotor teeth of the first or second SR motor are not opposed to each other.
A control method for an SR motor driving device.
請求項11に記載のSRモータ駆動装置の制御方法において、
前記電源電圧制御ステップが、前記際1または第2のSRモータのロータが停止しているときに制御動作を行う、
ことを特徴とするSRモータ駆動装置の制御方法。
In the control method of the SR motor drive device according to claim 11,
The power supply voltage control step performs a control operation when the rotor of the first or second SR motor is stopped at the time.
A control method for an SR motor driving device.
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WO2022091339A1 (en) * 2020-10-30 2022-05-05 三菱電機株式会社 Driving system

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