JP2008211926A - Power converter and its control method - Google Patents

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JP2008211926A
JP2008211926A JP2007047125A JP2007047125A JP2008211926A JP 2008211926 A JP2008211926 A JP 2008211926A JP 2007047125 A JP2007047125 A JP 2007047125A JP 2007047125 A JP2007047125 A JP 2007047125A JP 2008211926 A JP2008211926 A JP 2008211926A
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Kengo Maikawa
研吾 毎川
Yuki Nakajima
祐樹 中島
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Nissan Motor Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a power converter that reduces the occurrence of a harmonic current of an AC motor if there is a voltage difference when selecting a path between a plurality of DC power supplies and a motor, and that also reduces current ripples even in a mode in which one power supply is in power running, while the other is in regeneration. <P>SOLUTION: This power converter comprises: a means (44), which generates and synthesizes voltage pulses based on a command value of voltage pulse width using a plurality of switches; and a switch control means, which controls a plurality of the switches so as to charge at least one DC power supply, by changing over a mode 0, in which, when all switches of current flowing phases from the DC power supplies to the motor are at least in ON sate, a switch in the direction of conducting electric power from the motor to the positive electrode of the power supply is opened and the remaining DC power supplies are charged, and a mode 1, in which, when all switches of current flowing phases from the DC power supplies to the motor are at least in ON sate, a switch in the direction of conducting electric power from the motor to the positive electrode of the DC power supply concerned is turned on. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は電力変換装置およびその制御方法に関し、特に、経路選択時に電圧差が存在する場合にも、交流モータの高調波電流の発生を低減するとともに、電流リップルを低減する電力変換装置およびその制御方法に関する。   The present invention relates to a power conversion device and a control method thereof, and more particularly to a power conversion device that reduces the generation of harmonic current of an AC motor and reduces current ripple even when a voltage difference exists during path selection. Regarding the method.

DCDCコンバータを介さずに、燃料電池とバッテリーの組み合わせに限らず、複数の電源電力を利用・配分し、全体の体積・損失を低減可能な電力変換器の制御方法が提案されている(特許文献1を参照されたい)。また、この提案手法において、誘導負荷から電源母線に流れる電流を、いずれかの母線に流すかを選択する制御方法も提案されている(特許文献2を参照されたい)。
特開2006−25520号公報 特開2006−33955号公報
There is proposed a control method for a power converter that can reduce and reduce the overall volume and loss by using and distributing a plurality of power sources without using a DCDC converter, not limited to a combination of a fuel cell and a battery (Patent Literature). 1). In this proposed method, there is also proposed a control method for selecting whether a current flowing from the inductive load to the power supply bus flows through any of the buses (see Patent Document 2).
JP 2006-25520 A JP 2006-33955 A

前者の提案手法では、複数の電源電力を配分する際に、電源10a(電流値idc_a)が力行、電源10b(電流値idc_b)が回生しながらモータを運転するモードをとる際に、キャリア周波数成分の電流リップルが増加するという課題があった。図14は、従来の技術における電源10a力行、電源10b回生回生モードの電流波形(電流リップル発生)を示す図である。さらに、後者の提案手法では、電流経路を選択した場合、電圧の異なる正極が各相に接続されるために、高調波が発生するという問題があった。図15は、従来の技術における高調波の発生を示す図である。図15に示すように、図の中央部において高調波の発生が観察される。   In the former proposed method, when multiple power sources are distributed, the carrier frequency component is used when the motor 10a (current value idc_a) is in power mode and the motor 10b (current value idc_b) is operating while regenerating. There was a problem that the current ripple increased. FIG. 14 is a diagram showing a current waveform (current ripple generation) in the power supply 10a powering and power supply 10b regeneration mode in the conventional technique. Furthermore, in the latter proposed method, when a current path is selected, there is a problem in that harmonics are generated because positive electrodes having different voltages are connected to each phase. FIG. 15 is a diagram showing generation of harmonics in the conventional technique. As shown in FIG. 15, the generation of harmonics is observed at the center of the figure.

そこで、本発明の目的は、複数の直流電源と交流モータとの間の経路選択時に電圧差が存在する場合にも、交流モータの高調波電流の発生を低減するとともに、1つの電源が力行であり、他方の電源が回生であるモードにおいても電流リップルを低減する制御技法(装置および方法)を提供することである。   Therefore, an object of the present invention is to reduce the generation of harmonic current of an AC motor even when there is a voltage difference when selecting a route between a plurality of DC power supplies and an AC motor, and one power supply can be powered. It is to provide a control technique (apparatus and method) that reduces current ripple even in a mode in which the other power source is regenerative.

上述した諸課題を解決すべく、第1の発明による電力変換装置は、
複数の直流電源の出力電圧から交流モータを駆動するための電圧パルスを生成する電力変換装置であって、
複数のスイッチを用いて電圧パルス幅の指令値に基づき前記電圧パルスを生成・合成する手段(電力変換器)と、
前記複数の直流電源の中で電源電圧が他の直流電源より低いか等しい直流電源から前記交流モータへ導通する方向の各相のスイッチにおいて、少なくとも、当該直流電源から前記交流モータへ電流が流れている相のすべてのスイッチがオン状態であるときに、前記交流モータから当該直流電源の正極へ導通する方向のスイッチを開放(オフ)し、残りの直流電源を充電するモード0と、前記複数の直流電源の中で電源電圧が他の直流電源より低いか等しい直流電源から前記交流モータへ通流する方向の各相のスイッチにおいて、少なくとも、当該直流電源から前記交流モータへ電流が流れている相のスイッチがすべてオン状態であるときに、前記交流モータから当該直流電源の正極へ導通する方向のスイッチを導通させるモード1とを連続的に切り替え、前記複数の直流電源のうちの少なくとも1つの直流電源を充電するように前記複数のスイッチを制御するスイッチ制御手段と、
を具える。
In order to solve the above-described problems, the power conversion device according to the first invention provides:
A power converter that generates voltage pulses for driving an AC motor from output voltages of a plurality of DC power sources,
Means (power converter) for generating and synthesizing the voltage pulse based on the command value of the voltage pulse width using a plurality of switches;
Among the plurality of DC power supplies, in each phase switch in the direction of conduction from the DC power supply to the AC motor, the power supply voltage is lower than or equal to that of the other DC power supplies. At least current flows from the DC power supply to the AC motor. When all the switches of a certain phase are in the ON state, the switch in the direction of conducting from the AC motor to the positive electrode of the DC power supply is opened (OFF), and the remaining DC power supplies are charged in mode 0, Among the DC power supplies, in each phase switch in a direction in which the power supply voltage is lower than or equal to that of the other DC power supplies and from the DC power supply to the AC motor, at least the phase in which current flows from the DC power supply to the AC motor Mode 1 in which the switch in the direction of conducting from the AC motor to the positive electrode of the DC power source is continuously turned on when all the switches of the AC motor are in the ON state. Switching, a switch control means for controlling said plurality of switches so as to charge the at least one DC power source of said plurality of direct current power source,
With

また、第2の発明による電力変換装置は、
前記交流モータから、前記複数の直流電源の少なくとも1つの正極へ導通する方向のスイッチの開放時間(オフ時間)を規定する開放パルス幅指令値を生成する開放パルス幅指令値生成手段をさらに具え、
前記スイッチ制御手段が、
充電すべき直流電源を選択し、選択された充電すべき直流電源以外の直流電源の充電経路を前記開放パルス幅指令値生成手段により生成された開放パルス幅指令値に応じて前記正極へ導通する方向のスイッチを開放するように制御する、
ことを特徴とする。
The power converter according to the second invention is
An open pulse width command value generating means for generating an open pulse width command value for defining an open time (off time) of a switch in a direction of conducting from the AC motor to at least one positive electrode of the plurality of DC power sources;
The switch control means;
A DC power supply to be charged is selected, and a charging path of a DC power supply other than the selected DC power supply to be charged is conducted to the positive electrode according to the open pulse width command value generated by the open pulse width command value generating means. Control to open the direction switch,
It is characterized by that.

また、第3の発明による電力変換装置は、
前記交流モータから、前記複数の直流電源の少なくとも1つの正極へ導通する方向のスイッチの開放時間(オフ時間)を規定するキャリアを生成するキャリア生成手段と、
前記交流モータから、前記複数の直流電源の少なくとも1つの正極へ導通する方向のスイッチの開放時間(オフ時間)を規定する開放パルス幅指令値を生成する開放パルス幅指令値生成手段と、をさらに具え、
前記スイッチ制御手段が、
前記キャリア生成手段で生成されたキャリアと、開放パルス幅指令値生成手段で生成された開放パルス幅指令値との比較によって、前記正極へ導通する方向のスイッチの開放時間を決定し、当該決定した開放時間に応じて前記正極へ導通する方向のスイッチを開放するように制御する、
ことを特徴とする。
A power converter according to a third aspect of the invention is
Carrier generating means for generating a carrier for defining an open time (off time) of a switch in a direction of conducting from the AC motor to at least one positive electrode of the plurality of DC power sources;
An open pulse width command value generating means for generating an open pulse width command value for defining an open time (off time) of a switch in a direction of conducting from the AC motor to at least one positive electrode of the plurality of DC power sources; Prepared,
The switch control means;
By comparing the carrier generated by the carrier generating means with the open pulse width command value generated by the open pulse width command value generating means, the opening time of the switch in the direction of conducting to the positive electrode is determined, and the determined Control to open the switch in the direction of conducting to the positive electrode according to the opening time,
It is characterized by that.

また、第4の発明による電力変換装置は、
前記複数の直流電源の電圧を検出する電圧検出手段をさらに具え、
前記スイッチ制御手段が、
電圧の低いほうの充電経路にある、前記複数の直流電源の少なくとも1つの正極へ導通する方向のスイッチを開放するように制御する、
ことを特徴とする。
The power converter according to the fourth invention is
Further comprising voltage detection means for detecting voltages of the plurality of DC power supplies,
The switch control means;
Controlling to open a switch in a direction of conduction to at least one positive electrode of the plurality of DC power sources in the charging path of the lower voltage,
It is characterized by that.

また、第5の発明による電力変換装置は、
前記複数の直流電源の少なくとも1つの正極へ導通する方向のスイッチを開放する時間、および、モータ電流の符号に基づいて、電圧パルス幅指令値を修正する電圧パルス幅指令値修正手段、
をさらに具えることを特徴とする。
The power converter according to the fifth invention is
Voltage pulse width command value correcting means for correcting a voltage pulse width command value based on a time for opening a switch in a direction to conduct to at least one positive electrode of the plurality of DC power supplies and a sign of a motor current;
Is further provided.

また、第6の発明による電力変換装置は、
前記電圧パルス幅指令値修正手段が、
モータ電流の符号が負である場合のみ、前記電圧パルス幅指令値を修正する、
ことを特徴とする。
The power converter according to the sixth invention is
The voltage pulse width command value correcting means is
Only when the sign of the motor current is negative, the voltage pulse width command value is corrected.
It is characterized by that.

また、第7の発明による電力変換装置は、
前記電圧パルス幅指令値修正手段が、
前記交流モータから充電する経路を持たない直流電源の電圧値と、前記交流モータから充電する経路を持つ直流電源の電圧値と、前記正極へ導通する方向のスイッチを開放する時間とに基づき、前記電圧パルス幅指令値を修正する、
ことを特徴とする。
A power converter according to a seventh aspect of the invention is
The voltage pulse width command value correcting means is
Based on the voltage value of the DC power supply that does not have a path to charge from the AC motor, the voltage value of the DC power supply that has a path to charge from the AC motor, and the time to open the switch in the direction to conduct to the positive electrode, Correct the voltage pulse width command value,
It is characterized by that.

また、第8の発明による電力変換装置は、
前記開放パルス幅指令値生成手段が、
(電圧パルス幅指令値の最低値と、前記開放パルス幅指令値生成手段で生成された前記開放パルス幅指令値とを比較し、)前記電圧パルス幅指令値の最低値以下に設定された前記開放パルス幅指令値を生成する、
ことを特徴とする。
The power converter according to the eighth invention is
The opening pulse width command value generating means
(Comparing the minimum value of the voltage pulse width command value and the open pulse width command value generated by the open pulse width command value generating means) The value set below the minimum value of the voltage pulse width command value Generate open pulse width command value,
It is characterized by that.

また、第9の発明による電力変換装置は、
前記キャリア生成手段により生成されるキャリアが、三角波である、ことを特徴とする。
また、第10の発明による電力変換装置は、
前記キャリア生成手段により生成されるキャリアが、のこぎり波である、ことを特徴とする。
The power converter according to the ninth aspect of the invention is
The carrier generated by the carrier generating means is a triangular wave.
The power conversion device according to the tenth invention is
The carrier generated by the carrier generating means is a sawtooth wave.

また、第11の発明による電力変換装置は、
前記モータ電流の符号が、モータ電流指令値の符号である、ことを特徴とする。
また、第12の発明による電力変換装置は、
モータ電流を検出する電流計測手段をさらに具え、
前記モータ電流の符号が、前記検出されたモータ電流検出値の符号である、
ことを特徴とする。
The power converter according to the eleventh invention is
The sign of the motor current is a sign of a motor current command value.
A power converter according to a twelfth aspect of the invention is
It further comprises a current measuring means for detecting the motor current,
The sign of the motor current is the sign of the detected motor current detection value.
It is characterized by that.

また、第13の発明による電力変換装置は、
充電すべき直流電源への充電指令値に基づき、開放パルス幅指令値を調整する手段、をさらに具えることを特徴とする。
A power conversion device according to a thirteenth invention is
The apparatus further comprises means for adjusting the open pulse width command value based on the charge command value for the DC power source to be charged.

また、第14の発明による電力変換装置は、
少なくともモータ電流値と前記複数の直流電源の電圧値に基づき、前記開放パルス幅指令値を演算する手段、をさらに具えることを特徴とする。
A power conversion device according to a fourteenth invention is
The apparatus further comprises means for calculating the open pulse width command value based on at least a motor current value and voltage values of the plurality of DC power supplies.

また、第15の発明による電力変換装置は、
前記開放パルス幅指令値の調整または演算は、予め作成されたマップを参照することにより実行される、ことを特徴とする。
A power converter according to the fifteenth aspect of the present invention is
The adjustment or calculation of the open pulse width command value is performed by referring to a map created in advance.

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16の発明による電力変換装置の制御方法は、
複数の直流電源の出力電圧から交流モータを駆動するための電圧パルスを生成する電力変換装置の制御方法であって、
複数のスイッチを用いて電圧パルス幅の指令値に基づき前記電圧パルスを生成・合成するステップと、
前記複数の直流電源の中で電源電圧が他の直流電源より低いか等しい直流電源から前記交流モータへ導通する方向の各相のスイッチにおいて、少なくとも、当該直流電源から前記交流モータへ電流が流れている相のすべてのスイッチがオン状態であるときに、前記交流モータから当該直流電源の正極へ導通する方向のスイッチを開放(オフ)し、残りの直流電源を充電するモード0と、前記複数の直流電源の中で電源電圧が他の直流電源より低いか等しい直流電源から前記交流モータへ通流する方向の各相のスイッチにおいて、少なくとも、当該直流電源から前記交流モータへ電流が流れている相のスイッチがすべてオン状態であるときに、前記交流モータから当該直流電源の正極へ導通する方向のスイッチを導通させるモード1とを連続的に切り替え、前記複数の直流電源のうちの少なくとも1つの直流電源を充電するように前記複数のスイッチを制御するステップと、
を有する。
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, the control method of the power converter according to the sixteenth aspect of the present invention, which is realized as a method,
A method for controlling a power converter that generates a voltage pulse for driving an AC motor from output voltages of a plurality of DC power sources,
Generating and synthesizing the voltage pulse based on the command value of the voltage pulse width using a plurality of switches;
Among the plurality of DC power supplies, in each phase switch in the direction of conduction from the DC power supply to the AC motor, the power supply voltage is lower than or equal to that of the other DC power supplies. At least current flows from the DC power supply to the AC motor. When all the switches of a certain phase are in the ON state, the switch in the direction of conducting from the AC motor to the positive electrode of the DC power supply is opened (OFF), and the remaining DC power supplies are charged in mode 0, Among the DC power supplies, in each phase switch in a direction in which the power supply voltage is lower than or equal to that of the other DC power supplies and from the DC power supply to the AC motor, at least the phase in which current flows from the DC power supply to the AC motor Mode 1 in which the switch in the direction of conducting from the AC motor to the positive electrode of the DC power source is continuously turned on when all the switches of the AC motor are in the ON state. Switching and controlling the plurality of switches so as to charge at least one of the DC power source of said plurality of direct current power source,
Have

本発明によれば、モード0とモード1を連続的に切り替えて各直流電源を充電して、複数の直流電源の充電電力を制御するように構成することによって、例えば複数の電源の電圧が等しい場合では、ひとつの直流電源からモータへ出力する方向のスイッチがすべてオン状態のときモータ相間電圧はゼロとなり、モータへ余計な電圧を印加することなく複数の直流電源の充放電を制御できる。また、各直流電源の電圧が異なる場合においても、モータへはそれぞれの電源電圧の差電圧が印加される程度で済むため、高調波は小さくて済み、その結果トルクリップルを小さくすることができる。その結果、燃料電池自動車などの複数の電源を持つ車両における電源エネルギーマネジメントができ、バッテリーの充放電コントロールを効率よく行うことができる。さらにモータ電流のキャリア周波数帯域のリップルを低減でき、モータ銅損、鉄損を低減できるため効率の良い運転が可能になる。
さらに、スイッチの連続的な切替によって、出力電圧波形が凸状になるため、急峻な電圧変化により発生するノイズを低減でき、電力変換器の信頼性を向上できる。
According to the present invention, by continuously switching between mode 0 and mode 1 to charge each DC power supply and control the charging power of the plurality of DC power supplies, for example, the voltages of the plurality of power supplies are equal. In some cases, when all the switches in the direction of output from one DC power source to the motor are in the ON state, the motor phase voltage becomes zero, and charging / discharging of a plurality of DC power sources can be controlled without applying an extra voltage to the motor. Even when the voltages of the respective DC power supplies are different, since only the difference voltage between the respective power supply voltages is applied to the motor, the harmonics can be reduced, and as a result, the torque ripple can be reduced. As a result, power source energy management in a vehicle having a plurality of power sources such as a fuel cell vehicle can be performed, and the charge / discharge control of the battery can be performed efficiently. Furthermore, since the ripple in the carrier frequency band of the motor current can be reduced and the motor copper loss and iron loss can be reduced, efficient operation becomes possible.
Furthermore, since the output voltage waveform becomes convex due to the continuous switching of the switches, noise generated by a steep voltage change can be reduced, and the reliability of the power converter can be improved.

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。
<第一の実施例>
図3は、本実施例における電力変換装置の回路図を示している。電源10aの負極と、電源10bの負極が共通負極母線15に接続されている。共通負極母線15とモータ20の各相端子間には、一般的に知られているインバータの下アームと同様に、半導体スイッチ107a,108a,109aとダイオード107b,108b,109bの組が接続される。電源10aの正極母線14と(交流)モータ20の各相端子間とは、双方向の導通を制御可能な半導体スイッチ101a/101b,102a/102b,103a/103bでそれぞれ接続する。また、電源10bの正極母線16とモータ20の各相端子間にも、双方向の導通を制御可能な半導体スイッチ104a/104b,105a/105b,106a/106bをそれぞれ接続する。電源10aの正極母線14と共通負極母線15の間には平滑コンデンサ12を設け、電源10bの正極母線16と共通負極母線15の間にも平滑コンデンサ13を設ける。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
<First embodiment>
FIG. 3 shows a circuit diagram of the power conversion device according to this embodiment. The negative electrode of the power supply 10a and the negative electrode of the power supply 10b are connected to the common negative electrode bus 15. A pair of semiconductor switches 107a, 108a, 109a and diodes 107b, 108b, 109b is connected between the common negative electrode bus 15 and each phase terminal of the motor 20 in the same manner as a generally known lower arm of an inverter. . The positive electrode bus 14 of the power supply 10a and each phase terminal of the (alternating current) motor 20 are connected by semiconductor switches 101a / 101b, 102a / 102b, 103a / 103b capable of controlling bidirectional conduction. Further, semiconductor switches 104a / 104b, 105a / 105b, and 106a / 106b that can control bidirectional conduction are also connected between the positive electrode bus 16 of the power supply 10b and each phase terminal of the motor 20. A smoothing capacitor 12 is provided between the positive electrode bus 14 and the common negative electrode bus 15 of the power source 10a, and a smoothing capacitor 13 is also provided between the positive electrode bus 16 and the common negative electrode bus 15 of the power source 10b.

電力変換器30は、共通負極母線と電源10aの正極母線と電源10bの正極母線、以上の3つの電位をもとに、モータ20に印加する電圧を生成する直流-交流電力変換器である。各相に設けられた半導体スイッチが、交流モータの各相に出力する電圧を生成するスイッチ手段であり、これらの電位のなかから択一的に接続し、その接続する時間の割合を変化させることで、モータに必要な電圧を供給する。   The power converter 30 is a DC-AC power converter that generates a voltage to be applied to the motor 20 based on the above three potentials, the common negative electrode bus, the positive electrode bus of the power source 10a, and the positive electrode bus of the power source 10b. A semiconductor switch provided in each phase is a switch means for generating a voltage to be output to each phase of the AC motor, and is connected alternatively from these potentials, and the proportion of the connection time is changed. Then, the necessary voltage is supplied to the motor.

図2は、本実施例における制御装置40の構成を示すブロック図である。制御装置40は、電力変換器30に接続している。制御装置40からの指令値(パルス幅指令値)に応じて、電力変換器30は、電源部10を構成する電源10a、10bから電力を交流に変換してモータ20に供給している。制御装置40は、トルク制御手段41、電流制御手段42、電力制御・変調率演算手段43、PWMパルス生成手段44、3相/dq変換手段45、dq/3相変換手段46、補正ゲイン演算器47、帰還経路開放指令演算器48を具える。トルク制御手段41は、外部より与えられるトルク指令Te*とモータ回転速度ωから、モータ20のd軸電流の指令値id*とq軸電流の指令値iq*を演算するトルク制御手段である。トルク制御手段41は、予め作成されたトルク指令値Te*、モータ回転数ωを軸としたマップを参照し、d軸、q軸電流目標値id*、iq*を出力する。電流制御手段42では、d軸電流指令値id*、q軸電流指令値iq*とd軸電流値id、q軸電流値iqとから、これらを一致させるための電流制御を行う。この制御によって、三相交流の各相の電圧指令値vu*,vv*,vw*を出力する。   FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the control device 40 in this embodiment. The control device 40 is connected to the power converter 30. In response to a command value (pulse width command value) from the control device 40, the power converter 30 converts power from the power sources 10a and 10b constituting the power source unit 10 into alternating current and supplies it to the motor 20. The control device 40 includes a torque control means 41, a current control means 42, a power control / modulation rate calculation means 43, a PWM pulse generation means 44, a three-phase / dq conversion means 45, a dq / 3-phase conversion means 46, a correction gain calculator. 47. A feedback path opening command calculator 48 is provided. The torque control means 41 is a torque control means for calculating a d-axis current command value id * and a q-axis current command value iq * of the motor 20 from a torque command Te * and a motor rotation speed ω given from the outside. The torque control means 41 refers to a map with the torque command value Te * and the motor rotation speed ω prepared in advance as axes, and outputs d-axis and q-axis current target values id * and iq *. The current control means 42 performs current control for matching the d-axis current command value id * and q-axis current command value iq * with the d-axis current value id and q-axis current value iq. By this control, voltage command values vu *, vv *, vw * for each phase of the three-phase AC are output.

図16は、電流制御手段42の内部構成を示すブロック図である。図に示すように、電流制御手段42は、電流制御部201およびdq/3相変換器202を具える。電流制御部201では、id*、iq*にid、iqが追従するように、それぞれPI制御によるフィードバック制御を行って、d軸電圧指令値vd*、q軸電圧指令値vq*を出力する。id、iqは3相/dq変換器手段45によりU相電流iu、V相電流ivから求められる。dq/3相変換器202は、dq軸電圧を3相電圧指令に変換するdq/3相電圧変換手段であり、dq軸電圧指令値vd*、vq*を入力とし、U相電圧指令値vu*、V相電圧指令値vv*、W相電圧指令値vw*を出力する。   FIG. 16 is a block diagram showing the internal configuration of the current control means 42. As shown in the figure, the current control means 42 includes a current control unit 201 and a dq / 3-phase converter 202. The current control unit 201 performs feedback control by PI control so that id and iq follow id * and iq *, respectively, and outputs a d-axis voltage command value vd * and a q-axis voltage command value vq *. id and iq are obtained from the U-phase current iu and the V-phase current iv by the three-phase / dq converter means 45. The dq / 3-phase converter 202 is dq / 3-phase voltage conversion means for converting a dq-axis voltage into a three-phase voltage command, and receives dq-axis voltage command values vd * and vq * as inputs, and a U-phase voltage command value vu. *, V phase voltage command value vv *, W phase voltage command value vw * are output.

図2の説明に戻るが、電力制御・変調率演算手段43では、電源10aと10bから供給される電力の分配目標値(rto_pa、rto_pb)を用いて、電力制御を行う。電力の分配目標値は、補正電圧値vd_0*,vq_0*が0のときの、電源10aと電源10bの電力の比率を意味しており、電力の分配目標値rto_pa, rto_pbは次の関係をもつ。
rto_pa + rto_pb = 1
このため、一方の電力分配目標値が得られれば、上の関係から、もう一方の電力分配目標値を求めることができる。図2では、電力制御・変調率演算手段43の入力としてrto_paのみを記しており、電力制御・変調率演算手段43内部での演算によって、上式に基づいて、rto_pbを演算する。
Returning to the description of FIG. 2, the power control / modulation rate calculating means 43 performs power control using the distribution target values (rto_pa, rto_pb) of the power supplied from the power supplies 10 a and 10 b. The power distribution target value means the ratio of power between the power supply 10a and the power supply 10b when the correction voltage values vd_0 * and vq_0 * are 0. The power distribution target values rto_pa and rto_pb have the following relationship: .
rto_pa + rto_pb = 1
For this reason, if one power distribution target value is obtained, the other power distribution target value can be obtained from the above relationship. In FIG. 2, only rto_pa is shown as an input of the power control / modulation rate calculating means 43, and rto_pb is calculated based on the above equation by calculation inside the power control / modulation rate calculating means 43.

図17は、電力制御・変調率演算手段43の内部構成を示すブロック図である。乗算器203では、vu*、vv*、vw*に、それぞれrto_paを乗じて、電源10a側の電圧指令値であるvu_a,vv_a,vw_aを演算する。以下、電源10aから生成する電圧の指令を電源10a分電圧指令、電源10bから生成する電圧の指令を電源10b分電圧指令と記す。
vu_a = vu* ・ rto_pa
vv_a = vv* ・ rto_pa
vw_a = vw* ・ rto_pa
FIG. 17 is a block diagram showing an internal configuration of the power control / modulation rate calculating means 43. The multiplier 203 multiplies vu *, vv *, and vw * by rto_pa, respectively, to calculate vu_a, vv_a, and vw_a that are voltage command values on the power supply 10a side. Hereinafter, a voltage command generated from the power supply 10a is referred to as a power supply 10a divided voltage command, and a voltage command generated from the power supply 10b is referred to as a power supply 10b divided voltage command.
vu_a = vu * ・ rto_pa
vv_a = vv * ・ rto_pa
vw_a = vw * ・ rto_pa

一方、電源10b側の電圧指令値は、モータ電流制御の制御電圧から得られた電圧指令値vu*、vv*、vw*から、電源10a側の電圧指令値値vu_a*、vv_a*、vw_a*を減算器206で減算して求める。
vu_b* = vu* - vu_a*
vv_b* = vv* - vv_a*
vw_b* = vw* - vw_a*
以下の変調率演算とPWMパルス生成の説明は、U相についてのみ行うが、V相、W相についても全く同様の操作を行う。図17の変調率演算手段43aは、それぞれ電源10aの電圧Vdc_a、電源10bの電圧Vdc_bを入力し、正規格化した電圧指令である瞬時変調率指令mu_a*、mu_b*、mv_a*、mv_b*、mw_a*、mw_b*を生成する変調率演算手段である。
On the other hand, the voltage command value on the power supply 10b side is obtained from the voltage command values vu *, vv *, vw * obtained from the control voltage of the motor current control, and the voltage command value values vu_a *, vv_a *, vw_a * on the power supply 10a side. Is subtracted by a subtracter 206.
vu_b * = vu *-vu_a *
vv_b * = vv *-vv_a *
vw_b * = vw *-vw_a *
The following description of the modulation factor calculation and PWM pulse generation is performed only for the U phase, but the same operation is performed for the V phase and the W phase. 17 inputs the voltage Vdc_a of the power source 10a and the voltage Vdc_b of the power source 10b, respectively, and instantaneous modulation rate commands mu_a *, mu_b *, mv_a *, mv_b *, which are standardized voltage commands, respectively. Modulation rate calculation means for generating mw_a * and mw_b *.

<変調率演算手段43a>
図に示すにように、電力制御・変調率演算手段43は変調率演算手段43aを具え、43aは乗算器205,206によって構成されている。ここでは、U相の電源10a分電圧指令vu_a*、電源10b分電圧指令vu_b*をそれぞれの直流電圧の半分の値で正規化することで電源10a分瞬時変調率指令mu_a*、電源10b分瞬時変調率指令mu_b*を求める。
mu_a*=vu_a*/(Vdc_a/2)
mu_b*=vu_b*/(Vdc_b/2)
<Modulation rate calculating means 43a>
As shown in the figure, the power control / modulation rate calculation means 43 includes modulation rate calculation means 43a, and 43a includes multipliers 205 and 206. Here, the U-phase power supply 10a divided voltage command vu_a * and the power supply 10b divided voltage command vu_b * are normalized by half the value of each DC voltage so that the power supply 10a instantaneous modulation rate command mu_a * and the power supply 10b instantaneous A modulation factor command mu_b * is obtained.
mu_a * = vu_a * / (Vdc_a / 2)
mu_b * = vu_b * / (Vdc_b / 2)

<変調率補正手段43b>
図に示すにように、電力制御・変調率演算手段43は変調率補正手段43bを具える。変調率補正手段43bでは、得られた変調率を出力するために、PWM周期の時間幅を配分することと、補正ゲインを乗じて、最終的な変調率指令値の演算を行う。まず、変調率オフセット演算器211で、電源電圧Vdc_a、Vdc_bと、rto_paから、次の変調率オフセットma_offset0, mb_offset0を演算する。ここでrto_pbは、前述の式をもとに演算する。
rto_pb = 1 - rto_pa
得られた変調率オフセットma_offset0, mb_offset0は、加算器209と210とで、それぞれ電源10a分瞬時変調率指令mu_a*、電源10b分瞬時変調率指令mu_b*と加算する。
<Modulation rate correction means 43b>
As shown in the figure, the power control / modulation rate calculation means 43 includes modulation rate correction means 43b. The modulation rate correction means 43b calculates the final modulation rate command value by allocating the time width of the PWM cycle and multiplying by the correction gain in order to output the obtained modulation rate. First, the modulation factor offset calculator 211 calculates the next modulation factor offsets ma_offset0 and mb_offset0 from the power supply voltages Vdc_a and Vdc_b and rto_pa. Here, rto_pb is calculated based on the above formula.
rto_pb = 1-rto_pa
The obtained modulation factor offsets ma_offset0 and mb_offset0 are added by the adders 209 and 210 to the instantaneous modulation factor command mu_a * for the power supply 10a and the instantaneous modulation factor command mu_b * for the power supply 10b, respectively.

<入力電圧指令修正手段49>
図17における入力電圧指令修正手段49は、モータの還流経路の開放によって発生する出力電圧誤差を補正するための電圧指令値修正手段である。入力電圧指令修正手段49は、電圧指令値Vu*、Vv*、Vw*に各相の電圧指令値修正値Vu_comp、Vv_comp、Vw_compをそれぞれ加算することによって電圧指令値を修正する。電圧指令値修正値は、電圧指令値修正値演算器213によって以下のように演算する。
Vu_comp = 0 (iu ≧ 0)
Vu_comp = (Vdc_b - Vdc_a) * m_R* / 4 (iu < 0)
Vv_comp = 0 (iv ≧ 0)
Vv_comp = (Vdc_b - Vdc_a) * m_R* / 4 (iv < 0)
Vw_comp = 0 (iw ≧ 0)
Vw_comp = (Vdc_b - Vdc_a) * m_R* / 4 (-iu-iv < 0)
ここで、iu、ivは電流検出値を用いても良く、電流指令値を用いても良い。なお、m_R*は還流経路を段階的に開放するための指令値であり、後述する。
<Input voltage command correction means 49>
The input voltage command correcting means 49 in FIG. 17 is a voltage command value correcting means for correcting an output voltage error that occurs due to the opening of the return path of the motor. The input voltage command correction means 49 corrects the voltage command value by adding the voltage command value correction values Vu_comp, Vv_comp, and Vw_comp of each phase to the voltage command values Vu *, Vv *, and Vw *, respectively. The voltage command value correction value is calculated by the voltage command value correction value calculator 213 as follows.
Vu_comp = 0 (iu ≥ 0)
Vu_comp = (Vdc_b-Vdc_a) * m_R * / 4 (iu <0)
Vv_comp = 0 (iv ≥ 0)
Vv_comp = (Vdc_b-Vdc_a) * m_R * / 4 (iv <0)
Vw_comp = 0 (iw ≥ 0)
Vw_comp = (Vdc_b-Vdc_a) * m_R * / 4 (-iu-iv <0)
Here, iu and iv may be current detection values or current command values. Note that m_R * is a command value for opening the reflux path in stages, which will be described later.

上記の入力電圧指令修正手段により、モータの電流符号から、モータの電流経路を推定し、出力される電圧パルスの誤差を修正することによって、電圧指令値に相当する適切な電圧パルスをモータに印加することが可能になり、モータ相電流の高調波電流の発生を抑制することが可能になる。この結果、モータの損失の低減でき、本構成を燃料電池電気自動車に適用すれば、燃料電池電気自動車の燃費を向上することができる。また、不要な高調波電流の発生を抑えることで、トルクリプルが低減し、車両の乗り心地が向上する。
さらに、モータ電流の符号が負であるときにのみ、パルス幅の修正を行うことで、モータ電流の符号が正であるときには、不要な修正を行わず、必要な電流状態において、パルス幅の修正によって、高調波電流の発生を抑制することができる。
Apply the appropriate voltage pulse corresponding to the voltage command value to the motor by estimating the motor current path from the motor current sign and correcting the error of the output voltage pulse by the above input voltage command correction means. It becomes possible to suppress the generation of harmonic current of the motor phase current. As a result, the loss of the motor can be reduced, and if this configuration is applied to a fuel cell electric vehicle, the fuel efficiency of the fuel cell electric vehicle can be improved. Further, by suppressing the generation of unnecessary harmonic current, torque ripple is reduced and the ride comfort of the vehicle is improved.
Furthermore, the pulse width is corrected only when the sign of the motor current is negative. When the sign of the motor current is positive, unnecessary correction is not performed, and the pulse width is corrected in the necessary current state. Therefore, generation of harmonic current can be suppressed.

さらに、モータから充電する経路を持たない電源の電源電圧値と、モータから充電する経路を持つ電源の電圧値と、前記開放時間とから、変調率指令値を修正することで、パルス幅の修正を精度良く行うことができ、高調波電流の発生を抑制することができる。さらに、モータ電流の符号の判別にモータ電流指令値を用いることで、モータ電流のノイズに影響されること無く、電流符号の判別を行うことができる。このように、精度良く電流符号の判別を行う事で、パルス幅の修正を精度良く行うことができ、高調波電流の発生を抑制することができる。   Furthermore, the pulse width can be corrected by correcting the modulation factor command value from the power supply voltage value of the power supply that does not have a path for charging from the motor, the voltage value of the power supply having the path for charging from the motor, and the open time. Can be performed with high accuracy, and generation of harmonic current can be suppressed. Furthermore, by using the motor current command value for the determination of the sign of the motor current, it is possible to determine the current sign without being affected by the noise of the motor current. Thus, by accurately determining the current code, the pulse width can be corrected with high accuracy, and the generation of harmonic current can be suppressed.

さらに、モータ電流の符号の判別に、モータに設けた電流検出手段によって測定されるモータ電流検出値を用いることで、モータ電流の指令値への追従が遅い場合などでも、実際の電流経路に基づいた電流符号の判別を行うことができる。この符号判別を用いて、電流の経路によって生じる出力電圧パルスの誤差に対するパルス幅の修正を行って、高調波電流の発生を抑制することができる。   Furthermore, by using the motor current detection value measured by the current detection means provided in the motor to determine the sign of the motor current, even when the follow-up to the command value of the motor current is slow, it is based on the actual current path. The current code can be discriminated. Using this sign discrimination, the pulse width can be corrected for the error of the output voltage pulse caused by the current path, and the generation of harmonic current can be suppressed.

<PWMパルス生成手段44>
図5にPWMパルス生成手段で用いる三角波を示す。図に示すように、電源10a用キャリアは、電源10aの電圧Vdc_aから電圧パルスを出力するために、各スイッチ(図4のA,B,C,D,E、或いは、図1の半導体スイッチ101a/101b/107a/104a/104bなど)を駆動するPWMパルスを生成するための三角波キャリアであり、同様に、電源10b用キャリアとして三角波を設ける。これら二つの三角波キャリアは、上限+1、下限―1の値をとり、180度の位相差を持つ。なお、本実施例ではキャリアを三角波としているが、図6のような「のこぎり波」を用いても良い。
<PWM pulse generating means 44>
FIG. 5 shows a triangular wave used in the PWM pulse generating means. As shown in the figure, the carrier for the power source 10a is supplied with each switch (A, B, C, D, E in FIG. 4 or the semiconductor switch 101a in FIG. 1) in order to output a voltage pulse from the voltage Vdc_a of the power source 10a. / 101b / 107a / 104a / 104b, etc.) for generating a PWM pulse. Similarly, a triangular wave is provided as a carrier for the power supply 10b. These two triangular wave carriers have values of an upper limit of +1 and a lower limit of -1, and have a phase difference of 180 degrees. In this embodiment, the carrier is a triangular wave, but a “sawtooth wave” as shown in FIG. 6 may be used.

図7に、図3からU相のみを抜き出した構成図を示す。ここでは、U相の各スイッチを駆動する駆動信号を、図7をもとに次のようにおく。
駆動信号A:電源10aから出力端子の方向へ導通するスイッチ(101a)の駆動信号
駆動信号B:出力端子から負極の方向へ導通するスイッチ(107a)の駆動信号
駆動信号C:出力端子から電源10aの方向へ導通するスイッチ(101b)の駆動信号
駆動信号D:電源10bから出力端子の方向へ導通するスイッチ(104a)の駆動信号
駆動信号E:出力端子から電源10bの方向へ導通するスイッチ(104b)の駆動信号
FIG. 7 shows a configuration diagram in which only the U phase is extracted from FIG. Here, drive signals for driving the U-phase switches are set as follows based on FIG.
Drive signal A: Drive signal of the switch (101a) conducting from the power source 10a to the output terminal Drive signal B: Drive signal of the switch (107a) conducting from the output terminal to the negative electrode Drive signal C: Power source 10a from the output terminal Drive signal for switch (101b) that conducts in the direction of the drive signal D: Drive signal for switch (104a) that conducts in the direction from the power supply 10b to the output terminal Drive signal E: Switch (104b that conducts in the direction from the output terminal to the power supply 10b ) Drive signal

まず、電源10aから電圧パルスを出力する際のパルス生成方法について述べる。電源10aからPWMパルスを出力する際に、Aをオンする必要がある。正極と正極の間に電位差があり、Vdc_a>Vdc_bである時、AとEがともにオンすると、正極間を短絡する電流が流れることになる。例えば、同時にAをオンからオフへ、Eをオフからオンへ信号を切り替えた場合に、Aが完全にオフするまでに時間を要するため、Eのオン時と重なり、ともにオンする時間が生じ、短絡電流が流れ、この経路に設置された半導体スイッチの発熱量が増加する。このような発熱の増加を予防するために、駆動信号AとEがともにオフする時間を経過した後に、A、Eをオフからオンへ切り替えるようにする。このように駆動信号に短絡防止時間(デッドタイム)付加したパルス生成を行う。このAとEの駆動信号にデッドタイムを付加するのと同様に、EとCにデッドタイムを付加し、さらに、正極と負極の短絡防止のためには、AとB、EとBにデッドタイムを付加する。   First, a pulse generation method when a voltage pulse is output from the power supply 10a will be described. When outputting a PWM pulse from the power supply 10a, it is necessary to turn on A. When there is a potential difference between the positive electrode and the positive electrode and Vdc_a> Vdc_b, when both A and E are turned on, a current that short-circuits between the positive electrodes flows. For example, when A is switched from on to off at the same time and E is switched from off to on, it takes time for A to completely turn off. A short-circuit current flows, and the amount of heat generated by the semiconductor switch installed in this path increases. In order to prevent such an increase in heat generation, A and E are switched from OFF to ON after a time during which both the drive signals A and E are turned off. In this way, pulse generation is performed by adding a short-circuit prevention time (dead time) to the drive signal. Similar to adding dead time to the driving signals of A and E, dead time is added to E and C, and in order to prevent a short circuit between the positive and negative electrodes, dead to A and B and E and B. Add time.

図8に、三角波比較によるAとEのパルス生成を示す。この図8を用いて、AとEの駆動信号にデッドタイムを付加する方法を以下に説明する。デッドタイムを付加した駆動信号生成を行うため、mu_a_c*からデッドタイム分オフセットしたmu_a_c_up*,mu_a_c_down*を次のように求める。
mu_a_c_up* = mu_a_c* + Hd
mu_a_c_down* = mu_a_c* − Hd
ここで、Hdは三角波の振幅(底辺から頂点まで)Htrと周期Ttr、デッドタイムTdから次のように求める。
Hd = 2Td・Htr/Ttr
キャリアとmu_a_c*,mu_a_c_up*,mu_a_c_down*の比較を行って、AとEのスイッチの駆動信号を次のルールに従って求める。
mu_a_c_down* ≧電源10a用キャリア ならば A = オン
mu_a_c* ≦電源10a用キャリア ならば A = オフ
mu_a_c* ≧電源10a用キャリア ならば E = オフ
mu_a_c_up* ≦電源10a用キャリア ならば E = オン
このように、駆動信号を生成することで、AとEの間にはTdのデッドタイムを設けることができ、正極間の短絡を防止することができる。また、電源10bから電圧パルスを出力する際のパルス生成方法は、電源10aの場合と同様であり、次のmu_b_c_up*,mu_b_c_down*を求め、電源10b用キャリアとの比較を行う。図9に、三角波比較によるDとCのパルス生成を示す。
mu_b_c_up* = mu_b_c* + Hd
mu_b_c_down* = mu_b_c* − Hd
FIG. 8 shows A and E pulse generation by triangular wave comparison. A method of adding dead time to the A and E drive signals will be described below with reference to FIG. In order to generate a drive signal with a dead time added, mu_a_c_up * and mu_a_c_down * offset from the mu_a_c * by the dead time are obtained as follows.
mu_a_c_up * = mu_a_c * + Hd
mu_a_c_down * = mu_a_c * − Hd
Here, Hd is obtained from the amplitude of the triangular wave (from the base to the apex) Htr, the period Ttr, and the dead time Td as follows.
Hd = 2Td · Htr / Ttr
The carrier and mu_a_c *, mu_a_c_up *, mu_a_c_down * are compared, and the drive signals for the A and E switches are obtained according to the following rules.
If mu_a_c_down * ≥ carrier for power supply 10a, A = on mu_a_c * ≤ A if carrier for power supply 10a A = off mu_a_c * ≥ If carrier for power supply 10a E = off mu_a_c_up * ≤ carrier for power supply 10a E = on In addition, by generating the drive signal, a dead time of Td can be provided between A and E, and a short circuit between the positive electrodes can be prevented. The pulse generation method for outputting voltage pulses from the power supply 10b is the same as that of the power supply 10a, and the following mu_b_c_up * and mu_b_c_down * are obtained and compared with the carrier for the power supply 10b. FIG. 9 shows pulse generation of D and C by the triangular wave comparison.
mu_b_c_up * = mu_b_c * + Hd
mu_b_c_down * = mu_b_c * − Hd

駆動信号D、Cを次のルールに従って求める。
mu_b_c_down* ≧電源10b用キャリア ならば D = オン
mu_b_c* ≦電源10b用キャリア ならば D = オフ
mu_b_c* ≧電源10b用キャリア ならば C = オフ
mu_b_c_up* ≦電源10b用キャリア ならば C = オン
このようにして、DとCの間にもTdのデッドタイムを設けることができ、正極間の短絡を防止することができる。
The drive signals D and C are obtained according to the following rules.
If mu_b_c_down * ≥ carrier for power supply 10b, D = on mu_b_c * ≤ D for carrier for power supply 10b, D = off mu_b_c * ≥ If carrier for power supply 10b, C = off mu = b_c_up * ≤ carrier for power supply 10b, C = on Thus, a dead time of Td can also be provided between D and C, and a short circuit between the positive electrodes can be prevented.

駆動信号Bは、生成された駆動信号EとCのAND(論理積)から生成する。
B=E・C
EはAとの間にデッドタイムが付加した駆動信号であり、CはDとの間にデッドタイムが付加した駆動信号である。このため、BをEとCのANDから生成することで、BとA、BとEにもデッドタイムを生成することができる。図10に、デッドタイムが付加されたパルス生成の例を示す。このようにして生成されたPWMパルスをもとに、電力変換器の各スイッチをオン/オフ駆動し、出力電圧パルスを生成する。周期毎に、電源10aの電圧Vdc_aから生成された電圧パルスと、電源10bの電圧Vdc_bから生成された電圧パルスとの平均をとると、元の3相電圧指令値vu*、vv*、vw*を実現する電圧パルスが生成されていることになる。
The drive signal B is generated from AND (logical product) of the generated drive signals E and C.
B = E ・ C
E is a drive signal with a dead time added to A, and C is a drive signal with a dead time added to D. Therefore, by generating B from the AND of E and C, it is possible to generate dead time for B and A and B and E as well. FIG. 10 shows an example of pulse generation with a dead time added. Based on the PWM pulse generated in this way, each switch of the power converter is turned on / off to generate an output voltage pulse. Taking the average of the voltage pulse generated from the voltage Vdc_a of the power supply 10a and the voltage pulse generated from the voltage Vdc_b of the power supply 10b for each period, the original three-phase voltage command values vu *, vv *, vw * Thus, a voltage pulse that realizes is generated.

<充電経路の段階的切替>
ここで、図11、12を用いて、モータの還流電流の経路を連続的に開放する方法について述べる。なお、図11、12は、説明を簡単にするためにデッドタイムを示していないが、デッドタイムは考慮されているものとする。図11は、電源10b側の電力の分配目標値が0の状態を示している。図中のA,B,C,D,Eは、図4に示した各スイッチを示す。この状態においては、スイッチD、Eには通流せず、電源10bからの電力分配は行われない。この場合、スイッチングのモード(スイッチ素子の状態)は全部で4種類(モード)あり、図11の上に示したようなスイッチングモード1,2,3,4が現れる。
<Stepwise switching of charging path>
Here, a method of continuously opening the return current path of the motor will be described with reference to FIGS. 11 and 12 do not show the dead time for the sake of simplicity, it is assumed that the dead time is taken into account. FIG. 11 shows a state where the power distribution target value on the power supply 10b side is zero. A, B, C, D, and E in the figure indicate the switches shown in FIG. In this state, the switches D and E are not passed, and power distribution from the power source 10b is not performed. In this case, there are a total of four switching modes (switch element states), and switching modes 1, 2, 3, and 4 as shown in FIG. 11 appear.

ここで、図12のように還流経路開放指令m_R*を用いて、電源10aへの還流経路を切り替える。すなわち、以下のようにスイッチングを行う。
Vdc_b ≧ Vdc_a の場合
電源10a用キャリア < m_R* ならば Eをオン、Cをオフ
電源10a用キャリア ≧ m_R* ならば Eをオフ、Cをオン
Vdc_b < Vdc_a の場合
電源10b用キャリア < m_R* ならば Eをオフ、Cをオン
電源10b用キャリア ≧ m_R* ならば Eをオンオン、Cをオフ
このようにスイッチングすることでスイッチングモード0に設定し、モータ電流が負の相において、電圧が高いほうの電源を充電するようにスイッチングする。なお、スイッチEとCの切替時には、モータ電流経路を遮断しないためのオーバーラップタイムを設定する。
Here, the return path to the power source 10a is switched using the return path open command m_R * as shown in FIG. That is, switching is performed as follows.
If Vdc_b ≥ Vdc_a, if power carrier 10a <m_R *, turn on E, turn off C If power carrier 10a carrier ≥ m_R *, turn off E, turn on C
When Vdc_b <Vdc_a <br /> If power carrier 10b <m_R *, turn off E, turn on C If power carrier 10b ≥ m_R *, turn on E, turn off C Switching mode by switching in this way It is set to 0, and switching is performed so as to charge the power supply having the higher voltage in the negative phase of the motor current. Note that when switching between the switches E and C, an overlap time is set so as not to interrupt the motor current path.

また、キャリアにノコギリ波を使う場合は、図13のようなスイッチングとなる。また、還流経路開放指令m_R*は、変調率指令mu_a_c*、変調率指令mv_a_c*、変調率指令mw_a_c*のうち最も小さいもの同じか、小さい値をとるように設定する。   When a sawtooth wave is used for the carrier, the switching is as shown in FIG. Further, the return path opening command m_R * is set so that the smallest one of the modulation rate command mu_a_c *, the modulation rate command mv_a_c *, and the modulation rate command mw_a_c * is the same or a small value.

Vb≧Vaにおいて、このように構成した場合における各相の電流の流れ、即ち、各相の電流の流れを示す状態遷移図を図4に示す。スイッチングモード0(Mode_0)においては、モータ電流が正であるU相だけ電源10aが出力し、モータ電流が負の相であるV相、W相から電源10bを充電する。この動作モードによって、電源10aは放電、電源10bは充電される。スイッチングモード0〜5(Mode_1〜Mode_5)では、通常の三相インバータと同様のスイッチングが行われ、モータの各相に必要な電圧が印加される。なお、モータの電流状態は、U相が正、V、W相が負であるが、モータ電流の正、負が入れ替わった場合においても同様である。   FIG. 4 shows a state transition diagram showing the current flow of each phase in the case of such a configuration when Vb ≧ Va, that is, the current flow of each phase. In switching mode 0 (Mode_0), the power source 10a outputs only the U phase where the motor current is positive, and the power source 10b is charged from the V phase and W phase where the motor current is negative. In this operation mode, the power supply 10a is discharged and the power supply 10b is charged. In the switching modes 0 to 5 (Mode_1 to Mode_5), the same switching as that of a normal three-phase inverter is performed, and a necessary voltage is applied to each phase of the motor. The current state of the motor is positive in the U phase, negative in the V and W phases, but the same is true when the positive and negative motor currents are switched.

さらに、モータ電流が負の相における出力電圧波形を図1に示す。図1(a)に示すように、モータ電流が負の相においては、107aがオフで101b、104bがともにオンである場合、電圧の低いほうの電源10aに電流が流れるため、出力電圧はVdc_aにクランプされる。さらに、この状態から101bをオフとすると、モータ電流は電源10bに流れるため、出力電圧はVdc_bにクランプされる。この結果、出力電圧は図1(b)に示すような凸波形となる。   Furthermore, FIG. 1 shows an output voltage waveform in a phase where the motor current is negative. As shown in FIG. 1A, in the phase where the motor current is negative, when 107a is off and both 101b and 104b are on, the current flows to the power source 10a having the lower voltage, so the output voltage is Vdc_a To be clamped. Further, when 101b is turned off from this state, the motor current flows to the power supply 10b, so that the output voltage is clamped to Vdc_b. As a result, the output voltage has a convex waveform as shown in FIG.

<充電経路の段階的切替の効果>
このように構成することによって、モード0とモード1を連続的に切り替えて電源を充電するため、複数の電源の充電電力を制御することができる。このように構成することによって、例えば複数の電源の電圧が等しい場合では、ひとつの電源からモータへ出力する方向のスイッチがすべてオン状態のときモータ相間電圧はゼロとなり、モータへ余計な電圧を印加することなく複数の電源の充放電をコントロールできる。また、複数の電源電圧が異なる場合においても、モータへはそれぞれの電源電圧の差電圧が印加される程度で済むため、高調波は小さくて済み、その結果トルクリップルを小さくすることができる。その結果、燃料電池自動車などの複数の電源を持つ車両における電源エネルギーマネジメントができ、バッテリーの充放電コントロールを効率よく行うことができる。さらに、従来の技術の課題であったモータ電流のキャリア周波数帯域のリップルを低減でき、モータ銅損、鉄損を低減できるため効率の良い運転が可能になる。さらに、スイッチの連続的な切替によって、出力電圧波形が凸状になるため、急峻な電圧変化により発生するノイズを低減でき、電力変換器の信頼性を向上できる。さらに、充電する電源以外の電源のへの充電経路をある時間開放することによって、充電する電源の電力をコントロールすることが可能になる。従って、開放時間のコントロールによって容易に複数の電源の充放電をコントロールすることができる。さらに、電源電圧を検出し、電源電圧の低いほうの充電経路を開放する。従って、電源電圧の大小関係が入れ替わった場合においても適切に充電経路の開放を行うことができる。また、キャリアは三角波やノコギリ波といった単純なものであるため、制御装置を安価に構成できる。
<Effect of stepwise switching of charging path>
With this configuration, the power supply is charged by continuously switching between mode 0 and mode 1, so that the charging power of a plurality of power supplies can be controlled. By configuring in this way, for example, when the voltages of multiple power supplies are equal, the motor phase voltage becomes zero when all switches in the direction of output from one power supply to the motor are on, and an extra voltage is applied to the motor. It is possible to control charging / discharging of multiple power supplies without having to do so. Even when a plurality of power supply voltages are different, only a difference voltage between the respective power supply voltages is applied to the motor, so that the harmonics can be reduced, and as a result, the torque ripple can be reduced. As a result, power source energy management in a vehicle having a plurality of power sources such as a fuel cell vehicle can be performed, and the charge / discharge control of the battery can be performed efficiently. Furthermore, the ripple in the carrier frequency band of the motor current, which has been a problem of the prior art, can be reduced, and the motor copper loss and iron loss can be reduced, so that efficient operation is possible. Furthermore, since the output voltage waveform becomes convex due to the continuous switching of the switches, noise generated by a steep voltage change can be reduced, and the reliability of the power converter can be improved. Furthermore, the power of the power source to be charged can be controlled by opening a charging path to a power source other than the power source to be charged for a certain period of time. Therefore, charging / discharging of a plurality of power supplies can be easily controlled by controlling the open time. Further, the power supply voltage is detected, and the charging path with the lower power supply voltage is opened. Therefore, even when the magnitude relation of the power supply voltage is switched, the charging path can be appropriately opened. Further, since the carrier is a simple one such as a triangular wave or a sawtooth wave, the control device can be configured at low cost.

図15は、電源10bの配分目標値を負として、電源10bを充電したシミュレーションを行った際のモータ相電流iu、iv、dq軸電流id、iq、電源電流idc_a、idc_bを示している。電源10b充電モードを開始後、モータ高調波を低減する修正を行うことで歪みの少ない電流を出力することができる。   FIG. 15 shows motor phase currents iu and iv, dq axis currents id and iq, and power source currents idc_a and idc_b when a simulation of charging the power source 10b is performed with the distribution target value of the power source 10b being negative. After starting the power supply 10b charging mode, it is possible to output a current with less distortion by performing correction to reduce the motor harmonics.

<還流経路開放指令演算部48>
次に、還流経路開放指令演算部48の演算方法と、その効果について説明する。還流経路の段階的切替を行う場合には、前述のように、電源10b側の電力の分配目標値が0あっても、電源10bを充電することが可能になる。すなわち、電力配分目標値と、実際の電力の配分に差が生じる。本構成では、電源10b側の電力量を指令値Pb*どおりにコントロールするために、還流経路開放指令演算部48を用いる。なお、説明はVdc_b≧Vdc_aとして、電源10b側への充電を前提として行うが、電圧の大小関係が変わり、電源10aへの充電をする際にも同様の手法で充電することができる。
<Reflux path opening command calculation unit 48>
Next, a calculation method of the reflux path opening command calculation unit 48 and its effect will be described. When performing stepwise switching of the return path, as described above, the power supply 10b can be charged even if the power distribution target value on the power supply 10b side is zero. That is, there is a difference between the power distribution target value and the actual power distribution. In this configuration, the return path opening command calculation unit 48 is used to control the amount of power on the power supply 10b side in accordance with the command value Pb *. The description will be made assuming that Vdc_b ≧ Vdc_a, and charging to the power supply 10b side. However, the magnitude relationship of the voltage changes, and the same method can be used when charging the power supply 10a.

還流経路開放指令演算部(電力指令生成部)48は、id,iq,Vdc_a, Vdc_b, 電源10bの電力指令値Pb*を入力として、以下の演算を行い、還流経路開放指令m_R*を演算する。この還流経路開放指令演算部48の演算によって、還流経路開放指令を求め、電源10bの電力をコントロールする。また、m_R*をオンラインで計算せず、あらかじめ計算しておき、制御器にマップとして組み込んでもよい。   The return path open command calculation unit (power command generation unit) 48 receives the power command value Pb * of id, iq, Vdc_a, Vdc_b, and the power supply 10b as input, and calculates the return path open command m_R *. . A reflux path opening command is obtained by the calculation of the reflux path opening command calculation unit 48, and the power of the power source 10b is controlled. Also, m_R * may not be calculated online, but may be calculated in advance and incorporated into the controller as a map.

<電力指令生成部による効果>
還流経路開放指令演算部をこのように構成することによって、電源に必要な電力量に応じて、開放時間を調整することによって、電源の電力指令値どおりの電力量を充電することができる。さらに、前記開放パルス幅指令値をモータ電流と電源電圧から求めるため、モータや電源の出力を検出するセンサなどを用いることがないため、安価な制御装置で構成できる。また、開放パルス幅指令値の演算を予め作成されたマップを参照するだけ行う。従って、演算時間を短縮することができる。本発明の制御をマイコンによって演算する場合には、演算時間の短縮によって、安価なマイコンを利用することができるようになる。
<Effects of power command generator>
By configuring the reflux path opening command calculation unit in this way, it is possible to charge the power amount according to the power command value of the power source by adjusting the opening time according to the power amount required for the power source. Further, since the open pulse width command value is obtained from the motor current and the power supply voltage, a sensor or the like for detecting the output of the motor or the power supply is not used, so that an inexpensive control device can be configured. Further, the calculation of the open pulse width command value is performed only by referring to a previously created map. Therefore, the calculation time can be shortened. When the control of the present invention is calculated by a microcomputer, an inexpensive microcomputer can be used by shortening the calculation time.

本発明の利点をまとめると以下のようにになる。まず、本発明によれば、モード0とモード1を連続的に切り替えて各直流電源を充電して、複数の直流電源の充電電力を制御するように構成することによって、例えば複数の電源の電圧が等しい場合では、ひとつの直流電源からモータへ出力する方向のスイッチがすべてオン状態のときモータ相間電圧はゼロとなり、モータへ余計な電圧を印加することなく複数の直流電源の充放電を制御できる。   The advantages of the present invention are summarized as follows. First, according to the present invention, for example, the voltage of a plurality of power supplies is controlled by charging each DC power supply by continuously switching between mode 0 and mode 1 and controlling the charging power of the plurality of DC power supplies. If the switches are in the ON state, the motor phase voltage is zero, and charging / discharging of multiple DC power supplies can be controlled without applying extra voltage to the motor. .

さらに、本発明の各実施態様(第2〜15の発明)によれば以下のような利点がある。第2の発明によれば、充電する電源以外の電源のへの充電経路を所定の時間開放することによって、充電する電源の電力をコントロールすることが可能になる。従って、開放時間のコントロールによって容易に複数の電源の充放電をコントロールすることができる。また、第3の発明によれば、開放時間は、キャリアと開放パルス幅指令値との比較によって生成する。従って、安価な制御装置で構成することができる。また、第4の発明によれば、電源電圧を検出し、電源電圧の低いほうの充電経路を開放する。従って、電源電圧の大小関係が入れ替わった場合においても適切に充電経路の開放を行うことができる。また、第5の発明によれば、モータの電流符号から、モータの電流経路を推定し、出力される電圧パルスの誤差を修正することによって、電圧指令値に相当する適切な電圧パルスをモータに印加することが可能になり、モータ相電流の高調波電流の発生を抑制することが可能になる。この結果、モータの損失の低減でき、本発明を燃料電池電気自動車に適用すれば、燃料電池電気自動車の燃費を向上することができる。また、不要な高調波電流の発生を抑えることで、トルクリプルが低減し、車両の乗り心地が向上する。   Furthermore, according to the embodiments of the present invention (the second to fifteenth inventions), there are the following advantages. According to the second aspect of the present invention, it is possible to control the power of the power source to be charged by opening a charging path to a power source other than the power source to be charged for a predetermined time. Therefore, charging / discharging of a plurality of power supplies can be easily controlled by controlling the open time. According to the third invention, the release time is generated by comparing the carrier and the release pulse width command value. Therefore, it can be configured with an inexpensive control device. According to the fourth invention, the power supply voltage is detected, and the charging path with the lower power supply voltage is opened. Therefore, even when the magnitude relation of the power supply voltage is switched, the charging path can be appropriately opened. According to the fifth aspect of the present invention, the motor current path is estimated from the motor current code, and the error of the output voltage pulse is corrected, whereby an appropriate voltage pulse corresponding to the voltage command value is applied to the motor. It becomes possible to apply, and it becomes possible to suppress generation | occurrence | production of the harmonic current of a motor phase current. As a result, the loss of the motor can be reduced, and if the present invention is applied to a fuel cell electric vehicle, the fuel efficiency of the fuel cell electric vehicle can be improved. Further, by suppressing the generation of unnecessary harmonic current, torque ripple is reduced and the ride comfort of the vehicle is improved.

また、第6の発明によれば、モータ電流の符号が負であるときにのみ、パルス幅の修正を行うことで、モータ電流の符号が正であるときには、不要な修正を行わず、必要な電流状態において、パルス幅の修正によって、高調波電流の発生を抑制することができる。   According to the sixth aspect of the invention, the pulse width is corrected only when the sign of the motor current is negative. When the sign of the motor current is positive, unnecessary correction is not performed. In the current state, the generation of the harmonic current can be suppressed by correcting the pulse width.

また、第7の発明によれば、モータから充電する経路を持たない電源の電源電圧値と、モータから充電する経路を持つ電源の電圧値と、前記開放時間とから、変調率指令値を修正することで、パルス幅の修正を精度良く行うことができ、高調波電流の発生を抑制することができる。   According to the seventh aspect of the invention, the modulation factor command value is corrected from the power supply voltage value of the power supply not having a path for charging from the motor, the voltage value of the power supply having a path of charging from the motor, and the open time. By doing so, the pulse width can be corrected with high accuracy, and the generation of harmonic current can be suppressed.

また、第8の発明によれば、開放パルス幅指令値を出力パルス幅指令値の最低値以下とする。この結果、開放パルス幅が出力パルス幅よりも広くならないため、高調波の原因となる電圧の発生を抑制できるためトルクリップルを低減することができる。また、第9の発明によれば、キャリアを三角波とする。従って、安価な制御装置で構成することができる。第10の発明によれば、キャリアをノコギリ波とする。従って、安価な制御装置で構成することができる。また、第11の発明によれば、モータ電流の符号の判別にモータ電流指令値を用いることで、モータ電流のノイズに影響されること無く、電流符号の判別を行うことができる。このように、精度良く電流符号の判別を行う事で、パルス幅の修正を精度良く行うことができ、高調波電流の発生を抑制することができる。また、第12の発明によれば、モータ電流の符号の判別にモータ電流の検出値を用いることで、モータ電流の指令値への追従が遅い場合などでも、実際の電流経路に基づいた電流符号の判別を行うことができる。この符号判別を用いて、電流の経路によって生じる出力電圧パルスの誤差に対するパルス幅の修正を行って、高調波電流の発生を抑制することができる。   According to the eighth aspect of the invention, the open pulse width command value is set to be equal to or smaller than the minimum value of the output pulse width command value. As a result, since the open pulse width is not wider than the output pulse width, generation of voltage that causes harmonics can be suppressed, and torque ripple can be reduced. According to the ninth invention, the carrier is a triangular wave. Therefore, it can be configured with an inexpensive control device. According to the tenth aspect, the carrier is a sawtooth wave. Therefore, it can be configured with an inexpensive control device. Further, according to the eleventh aspect, by using the motor current command value for determining the sign of the motor current, it is possible to determine the current sign without being affected by the noise of the motor current. Thus, by accurately determining the current code, the pulse width can be corrected with high accuracy, and the generation of harmonic current can be suppressed. Further, according to the twelfth aspect, by using the detected value of the motor current to determine the sign of the motor current, the current sign based on the actual current path can be obtained even when the follow-up to the command value of the motor current is slow. Can be determined. Using this sign discrimination, the pulse width can be corrected for the error of the output voltage pulse caused by the current path, and the generation of harmonic current can be suppressed.

また、第13の発明によれば、電源に必要な電力量に応じて、開放時間を調整することによって、電源の電力指令値どおりの電力量を充電することができる。また、第14の発明によれば、前記開放パルス幅指令値をモータ電流と電源電圧から求めるため、モータや電源の出力を検出するセンサなどを用いることがないため、安価な制御装置で構成できる。また、第15の発明によれば、開放パルス幅指令値の演算を予め作成されたマップを参照するだけ行う。従って、演算時間を短縮することができる。本制御をマイコンなどのプロセッサによって演算する場合には、演算時間の短縮によって、安価なプロセッサを利用することができるようになる。   Further, according to the thirteenth aspect, by adjusting the open time according to the amount of power required for the power source, the amount of power according to the power command value of the power source can be charged. According to the fourteenth aspect of the invention, since the open pulse width command value is obtained from the motor current and the power supply voltage, a motor or a sensor for detecting the output of the power supply is not used. . According to the fifteenth aspect of the invention, the calculation of the open pulse width command value is performed only by referring to a previously created map. Therefore, the calculation time can be shortened. When this control is calculated by a processor such as a microcomputer, an inexpensive processor can be used by reducing the calculation time.

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、複数の部材、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。   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 means, each step, etc. can be rearranged so as not to be logically contradictory, and a plurality of members, means, steps, etc. can be combined or divided into one. is there.

実施例1の出力電圧波形を示す模式図である。FIG. 3 is a schematic diagram showing an output voltage waveform of Example 1. 制御装置40の構成を示すブロック図である。3 is a block diagram showing a configuration of a control device 40. FIG. 電力変換装置の回路図を示している。The circuit diagram of the power converter device is shown. 各相の電流の流れを示す状態遷移図である。It is a state transition diagram which shows the flow of the electric current of each phase. PWMパルス生成手段で用いる三角波を示す図である。It is a figure which shows the triangular wave used with a PWM pulse production | generation means. PWMパルス生成手段で用いるのこぎり波を示す図である。It is a figure which shows the sawtooth wave used with a PWM pulse production | generation means. 図3からU相のみを抜き出した構成図である。It is the block diagram which extracted only the U phase from FIG. 三角波比較によるAとEのパルス生成を示す図である。It is a figure which shows the pulse generation of A and E by a triangular wave comparison. 三角波比較によるDとCのパルス生成を示す図である。It is a figure which shows the pulse generation of D and C by a triangular wave comparison. デッドタイムが付加されたパルス生成の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the pulse generation to which the dead time was added. 三相分のスイッチングパターン(デッドタイムは省略)を示す図である。It is a figure which shows the switching pattern (The dead time is abbreviate | omitted) for three phases. 実施例1のスイッチングパターン(三角波)を示す図である。It is a figure which shows the switching pattern (triangular wave) of Example 1. FIG. 実施例1のスイッチングパターン(のこぎり波)を示す図である。It is a figure which shows the switching pattern (sawtooth wave) of Example 1. FIG. 従来の技術における電源10a力行、電源10b回生回生モードの電流波形を示す図である。It is a figure which shows the current waveform of the power supply 10a powering and the power supply 10b regeneration mode in the prior art. 従来の技術における高調波の発生を示す図である。It is a figure which shows generation | occurrence | production of the harmonic in a prior art. 電流制御手段42の内部構成を示すブロック図である3 is a block diagram showing an internal configuration of current control means 42. FIG. 電力制御・変調率演算手段43の内部構成を示すブロック図である。4 is a block diagram showing an internal configuration of a power control / modulation rate calculating means 43. FIG.

符号の説明Explanation of symbols

101a/101b/107a/104a/104b 半導体スイッチ
102a/102b/108a/105a/105b 半導体スイッチ
103a/103b/109a/106a/106b 半導体スイッチ
107b/180b/109b ダイオード
10a,10b 電源
12,13 平滑コンデンサ
14 正極母線
15 共通負極母線
16 正極母線
20 モータ
30 電力変換器
40 制御装置
41 トルク制御手段
42 電流制御手段
43 電力制御・変調率演算手段
43a 変調率演算手段
43b 変調率補正手段
44 パルス生成手段
45 3相/dq変換手段
46 dq/3相変換手段
47 補正ゲイン演算器
48 帰還経路開放指令演算器
49 入力電圧指令修正手段
A,B,C,D,E スイッチ
201 電流制御部
202 dq/3相変換器
203,205 乗算器
206 減算器
209 加算器
211 変調率オフセット演算器
213 電圧指令値修正値演算器
101a / 101b / 107a / 104a / 104b semiconductor switch
102a / 102b / 108a / 105a / 105b semiconductor switch
103a / 103b / 109a / 106a / 106b semiconductor switch
107b / 180b / 109b diode
10a, 10b power supply
12,13 Smoothing capacitor
14 Positive bus
15 Common negative electrode bus
16 Positive bus
20 Motor
30 Power converter
40 Control unit
41 Torque control means
42 Current control means
43 Power control / modulation rate calculation means
43a Modulation rate calculation means
43b Modulation rate correction means
44 Pulse generation means
45 Three-phase / dq conversion means
46 dq / 3-phase conversion means
47 Correction gain calculator
48 Feedback path open command calculator
49 Input voltage command correction means
A, B, C, D, E switch
201 Current controller
202 dq / 3 phase converter
203,205 multiplier
206 Subtractor
209 Adder
211 Modulation rate offset calculator
213 Voltage command value correction value calculator

Claims (16)

複数の直流電源の出力電圧から交流モータを駆動するための電圧パルスを生成する電力変換装置であって、
複数のスイッチを用いて電圧パルス幅の指令値に基づき前記電圧パルスを生成・合成する手段と、
前記複数の直流電源の中で電源電圧が他の直流電源より低いか等しい直流電源から前記交流モータへ導通する方向の各相のスイッチにおいて、少なくとも当該直流電源から前記交流モータへ電流が流れている相のすべてのスイッチがオン状態であるときに、前記交流モータから当該直流電源の正極へ導通する方向のスイッチを開放し、残りの直流電源を充電するモード0と、前記複数の直流電源の中で電源電圧が他の直流電源より低いか等しい直流電源から前記交流モータへ通流する方向の各相のスイッチにおいて、少なくとも、当該直流電源から前記交流モータへ電流が流れている相のスイッチがすべてオン状態であるときに、前記交流モータから当該直流電源の正極へ導通する方向のスイッチを導通させるモード1とを連続的に切り替え、前記複数の直流電源のうちの少なくとも1つの直流電源を充電するように前記複数のスイッチを制御するスイッチ制御手段と、
を具える電力変換装置。
A power converter that generates voltage pulses for driving an AC motor from output voltages of a plurality of DC power sources,
Means for generating and synthesizing the voltage pulse based on the command value of the voltage pulse width using a plurality of switches;
Among the plurality of DC power supplies, a current flows at least from the DC power supply to the AC motor in each phase switch in a direction in which the power supply voltage is lower than or equal to other DC power supplies to the AC motor. When all the switches of the phase are in the ON state, the switch in the direction of conduction from the AC motor to the positive electrode of the DC power supply is opened, and the mode 0 in which the remaining DC power supplies are charged, and among the plurality of DC power supplies In the switches of the respective phases in the direction in which the power supply voltage is lower than or equal to that of the other DC power supply and from the DC power supply to the AC motor, at least all of the phase switches in which current flows from the DC power supply to the AC motor are all. When in the ON state, the mode is continuously switched to mode 1 in which the switch in the direction of conducting from the AC motor to the positive electrode of the DC power source is conducted. A switch control means for controlling said plurality of switches so as to charge the at least one DC power source of said plurality of direct current power source,
A power conversion device comprising:
請求項1に記載の電力変換装置において、
前記交流モータから、前記複数の直流電源の少なくとも1つの正極へ導通する方向のスイッチの開放時間を規定する開放パルス幅指令値を生成する開放パルス幅指令値生成手段をさらに具え、
前記スイッチ制御手段が、
充電すべき直流電源を選択し、選択された充電すべき直流電源以外の直流電源の充電経路を前記開放パルス幅指令値生成手段により生成された開放パルス幅指令値に応じて前記正極へ導通する方向のスイッチを開放するように制御する、
ことを特徴とする電力変換装置。
The power conversion device according to claim 1,
An open pulse width command value generating means for generating an open pulse width command value for defining an open time of a switch in a direction of conducting from the AC motor to at least one positive electrode of the plurality of DC power supplies;
The switch control means;
A DC power supply to be charged is selected, and a charging path of a DC power supply other than the selected DC power supply to be charged is conducted to the positive electrode according to the open pulse width command value generated by the open pulse width command value generating means. Control to open the direction switch,
The power converter characterized by the above-mentioned.
請求項1に記載の電力変換装置において、
前記交流モータから、前記複数の直流電源の少なくとも1つの正極へ導通する方向のスイッチの開放時間を規定するキャリアを生成するキャリア生成手段と、
前記交流モータから、前記複数の直流電源の少なくとも1つの正極へ導通する方向のスイッチの開放時間を規定する開放パルス幅指令値を生成する開放パルス幅指令値生成手段と、をさらに具え、
前記スイッチ制御手段が、
前記キャリア生成手段で生成されたキャリアと、開放パルス幅指令値生成手段で生成された開放パルス幅指令値との比較によって、前記正極へ導通する方向のスイッチの開放時間を決定し、当該決定した開放時間に応じて前記正極へ導通する方向のスイッチを開放するように制御する、
ことを特徴とする電力変換装置。
The power conversion device according to claim 1,
Carrier generating means for generating a carrier for defining an opening time of a switch in a direction of conducting from the AC motor to at least one positive electrode of the plurality of DC power sources;
An open pulse width command value generating means for generating an open pulse width command value for defining an open time of a switch in a direction of conducting from the AC motor to at least one positive electrode of the plurality of DC power sources;
The switch control means;
By comparing the carrier generated by the carrier generating means with the open pulse width command value generated by the open pulse width command value generating means, the opening time of the switch in the direction of conducting to the positive electrode is determined, and the determined Control to open the switch in the direction of conducting to the positive electrode according to the opening time,
The power converter characterized by the above-mentioned.
請求項1〜3のいずれか1項に記載の電力変換装置において、
前記複数の直流電源の電圧を検出する電圧検出手段をさらに具え、
前記スイッチ制御手段が、
電圧の低いほうの充電経路にある、前記複数の直流電源の少なくとも1つの正極へ導通する方向のスイッチを開放するように制御する、
ことを特徴とする電力変換装置。
In the power converter device according to any one of claims 1 to 3,
Further comprising voltage detection means for detecting voltages of the plurality of DC power supplies,
The switch control means;
Controlling to open a switch in a direction of conduction to at least one positive electrode of the plurality of DC power sources in the charging path of the lower voltage,
The power converter characterized by the above-mentioned.
請求項1〜4のいずれか1項に記載の電力変換装置において、
前記複数の直流電源の少なくとも1つの正極へ導通する方向のスイッチを開放する時間、および、モータ電流の符号に基づいて、電圧パルス幅指令値を修正する電圧パルス幅指令値修正手段、
をさらに具えることを特徴とする電力変換装置。
In the power converter device according to any one of claims 1 to 4,
Voltage pulse width command value correcting means for correcting a voltage pulse width command value based on a time for opening a switch in a direction to conduct to at least one positive electrode of the plurality of DC power supplies and a sign of a motor current;
The power converter characterized by further comprising.
請求項5に記載の電力変換装置において、
前記電圧パルス幅指令値修正手段が、
モータ電流の符号が負である場合のみ、前記電圧パルス幅指令値を修正する、
ことを特徴とする電力変換装置。
The power conversion device according to claim 5,
The voltage pulse width command value correcting means is
Only when the sign of the motor current is negative, the voltage pulse width command value is corrected.
The power converter characterized by the above-mentioned.
請求項5または6に記載の電力変換装置において、
前記電圧パルス幅指令値修正手段が、
前記交流モータから充電する経路を持たない直流電源の電圧値と、前記交流モータから充電する経路を持つ直流電源の電圧値と、前記正極へ導通する方向のスイッチを開放する時間とに基づき、前記電圧パルス幅指令値を修正する、
ことを特徴とする電力変換装置。
In the power converter of Claim 5 or 6,
The voltage pulse width command value correcting means is
Based on the voltage value of the DC power supply that does not have a path to charge from the AC motor, the voltage value of the DC power supply that has a path to charge from the AC motor, and the time to open the switch in the direction to conduct to the positive electrode, Correct the voltage pulse width command value,
The power converter characterized by the above-mentioned.
請求項2または3に記載の電力変換装置において、
前記開放パルス幅指令値生成手段が、
前記電圧パルス幅指令値の最低値以下に設定された前記開放パルス幅指令値を生成する、
ことを特徴とする電力変換装置。
In the power converter device according to claim 2 or 3,
The opening pulse width command value generating means
Generating the open pulse width command value set below the minimum value of the voltage pulse width command value;
The power converter characterized by the above-mentioned.
請求項3に記載の電力変換装置において、
前記キャリア生成手段により生成されるキャリアが、三角波である、
ことを特徴とする電力変換装置。
The power conversion device according to claim 3,
The carrier generated by the carrier generation means is a triangular wave.
The power converter characterized by the above-mentioned.
請求項3に記載の電力変換装置において、
前記キャリア生成手段により生成されるキャリアが、のこぎり波である、
ことを特徴とする電力変換装置。
The power conversion device according to claim 3,
The carrier generated by the carrier generating means is a sawtooth wave,
The power converter characterized by the above-mentioned.
請求項5、6、7いずれか1項に記載の電力変換装置において、
前記モータ電流の符号は、モータ電流指令値の符号である、
ことを特徴とする電力変換装置。
The power converter according to any one of claims 5, 6, and 7,
The sign of the motor current is a sign of a motor current command value.
The power converter characterized by the above-mentioned.
請求項5、6、7いずれか1項に記載の電力変換装置において、
モータ電流を検出する電流計測手段をさらに具え、
前記モータ電流の符号が、前記検出されたモータ電流検出値の符号である、
ことを特徴とする電力変換装置。
The power converter according to any one of claims 5, 6, and 7,
It further comprises a current measuring means for detecting the motor current,
The sign of the motor current is the sign of the detected motor current detection value.
The power converter characterized by the above-mentioned.
請求項1〜12のいずれか1項に記載の電力変換装置において、
充電すべき直流電源への充電指令値に基づき、開放パルス幅指令値を調整する手段、
をさらに具えることを特徴とする電力変換装置。
In the power converter device according to any one of claims 1 to 12,
Means for adjusting the open pulse width command value based on the charge command value to the DC power source to be charged;
The power converter characterized by further comprising.
請求項13に記載の電力変換装置において、
少なくともモータ電流値と前記複数の直流電源の電圧値に基づき、前記開放パルス幅指令値を演算する手段、
をさらに具えることを特徴とする電力変換装置。
The power conversion device according to claim 13,
Means for calculating the open pulse width command value based on at least the motor current value and the voltage values of the plurality of DC power supplies;
The power converter characterized by further comprising.
請求項13または14に記載の電力変換装置において、
前記開放パルス幅指令値の調整または演算は、予め作成されたマップを参照することにより実行される、
ことを特徴とする電力変換装置。
The power conversion device according to claim 13 or 14,
The adjustment or calculation of the opening pulse width command value is executed by referring to a map created in advance.
The power converter characterized by the above-mentioned.
複数の直流電源の出力電圧から交流モータを駆動するための電圧パルスを生成する電力変換装置の制御方法であって、
複数のスイッチを用いて電圧パルス幅の指令値に基づき前記電圧パルスを生成・合成するステップと、
前記複数の直流電源の中で電源電圧が他の直流電源より低いか等しい直流電源から前記交流モータへ導通する方向の各相のスイッチにおいて、少なくとも、当該直流電源から前記交流モータへ電流が流れている相のすべてのスイッチがオン状態であるときに、前記交流モータから当該直流電源の正極へ導通する方向のスイッチを開放し、残りの直流電源を充電するモード0と、前記複数の直流電源の中で電源電圧が他の直流電源より低いか等しい直流電源から前記交流モータへ通流する方向の各相のスイッチにおいて、少なくとも、当該直流電源から前記交流モータへ電流が流れている相のスイッチがすべてオン状態であるときに、前記交流モータから当該直流電源の正極へ導通する方向のスイッチを導通させるモード1とを連続的に切り替え、前記複数の直流電源のうちの少なくとも1つの直流電源を充電するように前記複数のスイッチを制御するステップと、
を有する電力変換装置の制御方法。
A method for controlling a power converter that generates a voltage pulse for driving an AC motor from output voltages of a plurality of DC power sources,
Generating and synthesizing the voltage pulse based on the command value of the voltage pulse width using a plurality of switches;
Among the plurality of DC power supplies, in each phase switch in the direction of conduction from the DC power supply to the AC motor, the power supply voltage is lower than or equal to that of the other DC power supplies. At least current flows from the DC power supply to the AC motor. When all the switches of a certain phase are in the ON state, the switch in the direction of conduction from the AC motor to the positive electrode of the DC power supply is opened, and the mode 0 for charging the remaining DC power supplies, and the plurality of DC power supplies Among the switches in each phase in the direction of flowing from the DC power supply to the AC motor, the power supply voltage is lower than or equal to the other DC power supply, and at least the phase switch in which current flows from the DC power supply to the AC motor. When all the switches are in the ON state, the mode is switched continuously to the mode 1 in which the switch in the direction of conducting from the AC motor to the positive electrode of the DC power supply is conducted. And controlling the plurality of switches so as to charge at least one of the DC power source of said plurality of direct current power source,
A control method for a power conversion device having
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