JP2009038891A - Power conversion apparatus and its control method - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、電力変換装置及び電力変換装置の駆動方法に関し、特に、複数電源から出力された電力に基づき電動機を駆動する駆動電力を供給する電力変換装置及び電力変換装置の制御方法に関する。 The present invention relates to a power conversion device and a method for driving the power conversion device, and more particularly, to a power conversion device that supplies driving power for driving an electric motor based on power output from a plurality of power supplies and a control method for the power conversion device.
従来、複数電源から出力された電力に基づき電動機を駆動する駆動電力を供給する電力変換装置が知られている。
図1は、従来の電力変換装置を備えたモータ駆動システムの概略構成を示すブロック図である。図2は、従来の電力変換装置における電流及びトルクの脈動の発生をグラフで示す説明図である。
図1に示すように、従来のモータ駆動システム1は、2個の電源2a,2b、電力変換器(電力変換装置)3、及び電力制御部4を有しており、電力制御部4は、トルク制御部4a、電流制御部4b、電力制御・変調立演算部4c、パルス幅変調(Pulse Width Modulation:PWM)パルス生成部4d、及び3相/dq変換部4eを有している。
2. Description of the Related Art Conventionally, a power conversion device that supplies driving power for driving an electric motor based on power output from a plurality of power sources is known.
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a motor drive system including a conventional power converter. FIG. 2 is an explanatory diagram showing the occurrence of current and torque pulsations in a conventional power converter.
As shown in FIG. 1, the conventional motor drive system 1 has two
電力制御部4のトルク制御部4aに、トルク指令値Te*が入力することにより、PWMパルス生成部4dで生成されたPWMパルスが電力変換器3へ出力され、PWMパルスが入力することにより、電力変換器3は、2個の電源2a,2bのそれぞれから入力する電力Pa,Pbに基づきモータMに印加する電圧を生成し、モータMを駆動するのために必要な電力Pmを供給する。
When the torque command value Te * is input to the torque control unit 4a of the
このような従来の電力変換装置として、例えば、複数電源の各電源から供給する電力を任意の値に制御可能とする「モータ駆動システムの制御装置」(特許文献1参照)がある。この「モータ駆動システムの制御装置」における、複数の電源から電力を出力する電力変換装置の制御方法では、複数の電源からの電力を制御するために、モータに印加する電圧を時間分割し、分割したパルスをPWM制御によってパルス幅を変えることで、複数の電源の電力を制御している。
しかしながら、従来の「モータ駆動システムの制御装置」においては、モータの電気角一周期に一回の矩形波電圧を出力する矩形波制御モードの場合、パルスを分割しパルス幅を変えても、UVW各相の電圧ベクトルが揃わないため、図2に示すように、出力電圧が変動してしまうことが避けられなかった。
この発明の目的は、複数の電源からの電力を出力する際に、安定した矩形波状態を維持して出力電圧の変動を抑制することができる電力変換装置及び電力変換装置の駆動方法を提供することである。
However, in the conventional “motor drive system control device”, in the rectangular wave control mode in which a rectangular wave voltage is output once in one cycle of the electrical angle of the motor, even if the pulse is divided and the pulse width is changed, the UVW Since the voltage vectors of the respective phases are not uniform, it is inevitable that the output voltage fluctuates as shown in FIG.
An object of the present invention is to provide a power converter that can maintain a stable rectangular wave state and suppress fluctuations in output voltage when outputting power from a plurality of power supplies, and a method for driving the power converter. That is.
上記目的を達成するため、この発明に係る電力変換装置は、複数の電源に接続され、前記複数の電源のそれぞれの出力電圧から交流モータを駆動するための駆動電圧を生成する電力変換装置であって、前記複数の電源のそれぞれから、前記交流モータの電気角一周期を、電気角度に応じてモータ相数の2N(Nは自然数)倍の区画数に分割し、この分割区間において複数の矩形波電圧パルスを出力し、前記複数の電源の電力を分配するパルス生成部を備えたことを特徴としている。
また、この発明において、前記分割区間の数は、前記モータ相数の2倍であることが好ましい。
また、この発明において、前記分割区間の大きさは、それぞれ等しいことが好ましい。
In order to achieve the above object, a power conversion device according to the present invention is a power conversion device that is connected to a plurality of power supplies and generates a drive voltage for driving an AC motor from each output voltage of the plurality of power supplies. Then, from each of the plurality of power sources, one cycle of the electrical angle of the AC motor is divided into 2N (N is a natural number) times the number of sections of the motor phase according to the electrical angle, and a plurality of rectangles are divided in this divided section. A pulse generation unit that outputs a wave voltage pulse and distributes the power of the plurality of power supplies is provided.
Moreover, in this invention, it is preferable that the number of the said division | segmentation area is twice the said motor phase number.
In the present invention, it is preferable that the sizes of the divided sections are equal to each other.
また、この発明において、前記分割区間で出力する複数電源パルスのそれぞれの幅を可変することが好ましい。
また、この発明において、前記分割区間で出力する複数電源パルスのそれぞれの分割区間に対する位相を可変することが好ましい。
また、この発明において、前記パルス生成部は、前記交流モータに印加する電圧指令値に応じたベースパルスを生成するベースパルス生成器と、前記複数の電源から出力する電力に応じた配分パルスを生成する配分パルス生成器とを備え、前記ベースパルスと前記配分パルスの論理合成によってパルスを生成することが好ましい。
In the present invention, it is preferable that the width of each of the plurality of power supply pulses output in the divided section is variable.
In the present invention, it is preferable that the phase of each of the plurality of power supply pulses output in the divided section is varied.
In the present invention, the pulse generation unit generates a base pulse generator that generates a base pulse according to a voltage command value applied to the AC motor, and generates a distribution pulse according to the power output from the plurality of power supplies. It is preferable that a distribution pulse generator for generating a pulse is generated, and a pulse is generated by logical synthesis of the base pulse and the distribution pulse.
また、この発明において、前記電圧指令値を生成する矩形波電力制御部を有することが好ましい。
また、この発明において、前記配分パルス生成器は、前記分割区間に同期した区間同期キャリアを生成する同期キャリア生成器と、複数の電源から出力する電力を指令値通りに制御するための電力比較値を生成する電力比較値生成器とを備え、前記区間同期キャリアと前記電力比較値の比較によって前記配分パルスを生成することが好ましい。
また、この発明において、前記電力比較値生成器は、
前記モータ出力電圧指令値、前記電力指令値、及びモータ回転数からなるマップに基づいて、前記電力比較値を生成することが好ましい。
Moreover, in this invention, it is preferable to have a rectangular wave electric power control part which produces | generates the said voltage command value.
Further, in the present invention, the distribution pulse generator includes a synchronization carrier generator that generates a section synchronization carrier synchronized with the divided section, and a power comparison value for controlling power output from a plurality of power sources according to a command value. It is preferable that the distribution pulse is generated by comparing the section synchronization carrier and the power comparison value.
In the present invention, the power comparison value generator includes:
The power comparison value is preferably generated based on a map made up of the motor output voltage command value, the power command value, and the motor rotation speed.
また、この発明において、前記区間同期キャリアは三角波であることが好ましい。
また、この発明において、三角波である前記区間同期キャリアは左右非対称であることが好ましい。
また、この発明において、前記区間同期キャリアはノコギリ波であることが好ましい。
また、この発明において、前記区間同期キャリアの頂点を、前記電力指令値に基づき、電気角に対して可変することが好ましい。
また、この発明において、前記矩形波電力制御部は、前記交流モータの電流値を検出する検出手段を備え、前記検出手段により検出された前記交流モータの電流値と、前記交流モータに所望のトルクを出力させるためのモータ電流指令値とから、電圧指令値を求めることが好ましい。
In the present invention, it is preferable that the interval synchronous carrier is a triangular wave.
In the present invention, it is preferable that the section synchronization carrier which is a triangular wave is asymmetrical.
In the present invention, it is preferable that the section synchronization carrier is a sawtooth wave.
Moreover, in this invention, it is preferable to change the vertex of the said interval synchronous carrier with respect to an electrical angle based on the said electric power command value.
Also, in the present invention, the rectangular wave power control unit includes a detection unit that detects a current value of the AC motor, and a current value of the AC motor detected by the detection unit and a desired torque for the AC motor. It is preferable to obtain a voltage command value from a motor current command value for outputting.
また、この発明において、前記矩形波電力制御部は、前記交流モータのトルクを検出する検出手段を備え、前記検出手段により検出された前記交流モータのトルクと、前記交流モータに所望のトルクを出力させるためのモータトルク指令値とから、電圧指令値を求めることが好ましい。
また、この発明において、前記矩形波電力制御部は、前記交流モータの回転位置を検出する検出手段と、前記交流モータの電流値、及び前記検出手段により検出した前記交流モータの回転位置からモータトルクを演算する演算手段とを備え、モータトルク指令値とモータトルク演算値から電圧指令値を求めることが好ましい。
In the present invention, the rectangular wave power control unit includes detection means for detecting the torque of the AC motor, and outputs the torque of the AC motor detected by the detection means and a desired torque to the AC motor. It is preferable to obtain the voltage command value from the motor torque command value for the control.
According to the present invention, the rectangular wave power control unit is configured to detect a motor torque from a detection unit that detects a rotation position of the AC motor, a current value of the AC motor, and a rotation position of the AC motor detected by the detection unit. It is preferable that a voltage command value is obtained from the motor torque command value and the motor torque calculation value.
また、この発明において、前記交流モータに所望のトルクを出力するためのモータ電流値を求める手段と、前記交流モータの回転速度とトルク指令値に応じて制御モードの切替信号を生成する手段とを備え、切替信号に応じて前記電力変換器が出力する電圧パルス幅を可変するPWM制御モードと、前記電力変換器が出力する電圧位相を可変する矩形波制御モードと、一部が矩形波出力、一部がPWM出力となる過変調モードとを切り替えることが好ましい。 Further, in the present invention, means for obtaining a motor current value for outputting a desired torque to the AC motor, and means for generating a control mode switching signal according to the rotational speed and torque command value of the AC motor. A PWM control mode for varying a voltage pulse width output from the power converter according to a switching signal; a rectangular wave control mode for varying a voltage phase output from the power converter; It is preferable to switch between overmodulation modes in which part of the output is PWM.
この発明に係る電力変換装置の制御方法は、複数の電源に接続され、前記複数の電源のそれぞれの出力電圧から交流モータを駆動するための駆動電圧を生成する電力変換装置の制御方法であって、前記複数の電源のそれぞれから、前記交流モータの電気角一周期を、電気角度に応じてモータ相数の2N(Nは自然数)倍の区画数に分割する処理と、前記分割した区間において複数の矩形波電圧パルスを出力し、前記複数の電源の電力を分配する処理と、を有することを特徴としている。 A method for controlling a power converter according to the present invention is a method for controlling a power converter that is connected to a plurality of power supplies and generates a drive voltage for driving an AC motor from each output voltage of the plurality of power supplies. A process of dividing one cycle of the electrical angle of the AC motor from each of the plurality of power sources into a number of sections 2N (N is a natural number) times the number of motor phases according to the electrical angle, and a plurality of sections in the divided section. And a process of distributing the power of the plurality of power sources.
この発明によれば、複数の電源に接続され、複数の電源のそれぞれの出力電圧から交流モータを駆動するための駆動電圧を生成する電力変換装置に備えられたパルス生成部により、複数の電源のそれぞれから、交流モータの電気角一周期を、電気角度に応じてモータ相数の2N(Nは自然数)倍の区画数に分割された、この分割区間において複数の矩形波電圧パルスが出力され、複数の電源の電力が分配されるので、複数の電源からの電力を出力する際に、安定した矩形波状態を維持して出力電圧の変動を抑制することができる。 According to the present invention, the pulse generator included in the power converter that is connected to the plurality of power sources and generates the drive voltage for driving the AC motor from the output voltages of the plurality of power sources can be used. From each of them, a plurality of rectangular wave voltage pulses are output in this divided section in which one cycle of the electrical angle of the AC motor is divided into 2N (N is a natural number) times the number of motor phases according to the electrical angle. Since the power of the plurality of power sources is distributed, when outputting power from the plurality of power sources, a stable rectangular wave state can be maintained and fluctuations in the output voltage can be suppressed.
以下、この発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。
(第1実施の形態)
図3は、この発明の第1実施の形態に係る電力変換装置の構成を示すブロック図である。図4は、図3の電力変換器の回路図である。
図3に示すように、電力変換装置10は、電力変換器11、複数(この例では2個)の電源(直流電源)12a,12b、及び制御部13を有しており、電力変換器11から、モータ(多相交流モータ)Mに必要な電圧を供給する。ここで、モータMは、三相交流モータである。
The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.
(First embodiment)
FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the power conversion apparatus according to the first embodiment of the present invention. FIG. 4 is a circuit diagram of the power converter of FIG.
As illustrated in FIG. 3, the
図4に示すように、電力変換器11は、モータMの各相(U相、V相、W相)毎に、複数組のスイッチ手段(半導体スイッチ)を有している。電源12a(電源a)と電源12b(電源b)は、何れも負極側が、共通負極母線14に接続されており、共通負極母線14とモータMの各相端子間は、一般的なインバータの下アームと同様に、半導体スイッチ15a,16a,17aとダイオード15b,16b,17bのそれぞれの組を介して接続されている。電源12aの正極母線18とモータMの各相端子間は、双方向の導通を制御することができる2個の半導体スイッチ19a/19b,20a/20b,21a/21bの組を介して接続されている。電源12bの正極母線22とモータMの各相端子間も同様に、双方向の導通を制御することができる2個の半導体スイッチ23a/23b、24a/24b、25a/25bの組を介して接続されている。
As shown in FIG. 4, the power converter 11 has a plurality of sets of switch means (semiconductor switches) for each phase (U phase, V phase, W phase) of the motor M. The
電源12aの正極母線18と共通負極母線14の間には平滑コンデンサ26が、電源12bの正極母線22と共通負極母線14の間には平滑コンデンサ27が、それぞれ接続されている。
この電力変換器11は、共通負極母線14、電源12aの正極母線18、及び電源12bの正極母線22の3つの電位をもとに、モータMに印加する電圧を生成する直流(DC)・交流(AC)電力変換器である。モータMの各相に設けられた半導体スイッチが、モータMの各相に出力する電圧を生成するスイッチ手段であり、これらの電位の中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Mに必要な電圧を供給する。
A
The power converter 11 generates a voltage to be applied to the motor M based on the three potentials of the common
次に、制御部13の構成を説明する。
図3に示すように、制御部13は、トルク制御部28、PWM制御部29、矩形波制御部30、及び3相/dq変換部31を有している。
トルク制御部28は、外部より与えられるトルク指令値Te*とモータ回転速度ωから、モータM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。また、トルク制御部28は、モータ回転速度ω、トルク指令値Te*の状態によって、図5に示す、PWM駆動、過変調駆動、及び矩形波駆動の三種の駆動モードを切り替える切替手段でもある。図5は、PWM駆動、過変調駆動、及び矩形波駆動の各駆動モード領域をグラフで示す説明図である。
Next, the configuration of the
As shown in FIG. 3, the
The
PWM駆動は、電力変換器11から出力される電圧パルスの幅を変化させることで、出力電圧を制御する制御方法である。過変調駆動は、PWMパルスの一部が常時オン(ON)状態となるモードである。矩形波駆動は、パルスの幅は可変せず、モータの電気角に対して電力変換器11が出力する電圧位相を可変することで、モータを制御する制御モードである。 The PWM drive is a control method for controlling the output voltage by changing the width of the voltage pulse output from the power converter 11. Overmodulation driving is a mode in which a part of the PWM pulse is always on (ON). The rectangular wave driving is a control mode in which the motor is controlled by changing the voltage phase output from the power converter 11 with respect to the electrical angle of the motor without changing the pulse width.
図6は、図3に示すトルク制御部の構成を示すブロック図である。図6に示すように、トルク制御部28は、制御モード判定部32、矩形波電流指令生成部33、及びPWM電流指令生成部34を有している。トルク制御部28では、モータ回転速度ωとトルク指令値Te*に応じて、制御モード判定部32が、制御モード信号を矩形波電流指令生成部33とPWM電流指令生成部34に出力する。制御モード判定部32は、図5に示す、モータ回転速度ωとトルク指令値Te*を軸としたマップを参照して、駆動モード信号を生成する。
6 is a block diagram showing a configuration of the torque control unit shown in FIG. As shown in FIG. 6, the
図7は、PWM駆動制御モード及び過変調駆動制御モードにおける電流指令を生成するためのマップの説明図である。図7に示すように、PWM駆動制御モードが選択された場合、予め作成されたモータ回転速度ωとトルク指令値Te*を軸としたマップを参照することにより、q軸電流指令値iq*とd軸電流指令値id*を生成する。なお、過変調駆動制御モードにおいても、PWM駆動制御モードと同様の形式によるマップを参照し、電流指令値を求める。 FIG. 7 is an explanatory diagram of a map for generating a current command in the PWM drive control mode and the overmodulation drive control mode. As shown in FIG. 7, when the PWM drive control mode is selected, the q-axis current command value iq * is obtained by referring to a map that is created with the motor rotation speed ω and the torque command value Te * as axes. A d-axis current command value id * is generated. In the overmodulation drive control mode, the current command value is obtained with reference to a map in the same format as in the PWM drive control mode.
図8は、q軸電流に対するトルクをグラフで示したトルクマップの説明図である。矩形波駆動制御モードが選択された場合、図8に示す、予め作成されたモータ回転速度ω毎のトルクマップにより、q軸電流指令値iq*を生成する。q軸電流iqとトルクの関係は、あるトルクに対してq軸電流iqが一意に定まるため、q軸電流iqを制御することによってトルクを制御することができる。
つまり、電力変換装置10は、モータMに所望のトルクを出力するためのモータ電流値を求める手段と、モータMの回転速度とトルク指令値に応じて制御モードの切替信号を生成する手段とを備え、切替信号に応じて電力変換器11が出力する電圧パルス幅を可変するPWM制御モードと、電力変換器11が出力する電圧位相を可変する矩形波制御モードと、一部が矩形波出力、一部がPWM出力となる過変調モードとを切り替える。
FIG. 8 is an explanatory diagram of a torque map that graphically shows the torque with respect to the q-axis current. When the rectangular wave drive control mode is selected, a q-axis current command value iq * is generated based on a torque map for each motor rotational speed ω created in advance shown in FIG. Since the q-axis current iq and the torque are uniquely determined for a certain torque, the torque can be controlled by controlling the q-axis current iq.
That is, the
このように構成することによって、モータの回転速度とトルクに応じてトルクリップルの小さいPWM駆動制御モード、高出力の矩形波駆動制御モード、両者の中間的特性を持つ過変調駆動制御モードの何れかに切り替え、運転状態に応じた最適な制御モードを選択できるため、高出力、低トルクリップルを両立することができる。
PWM制御部29は、PWM電流制御部35、電力制御・PWM変調率演算部36、及びPWMパルス生成部37を有している。PWM電流制御部35は、トルク制御部28からd軸電流指令値id*、q軸電流指令値iq*、3相/dq変換部31からd軸電流値id、q軸電流値iq、がそれぞれ入力することにより、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、3相交流の各相の電圧指令値vu*,vv*,vw*を出力する。
By configuring in this way, either the PWM drive control mode with a small torque ripple according to the rotational speed and torque of the motor, the high output rectangular wave drive control mode, or the overmodulation drive control mode having an intermediate characteristic between the two. Since the optimum control mode can be selected according to the driving state, both high output and low torque ripple can be achieved.
The PWM control unit 29 includes a PWM
電力制御・PWM変調率演算部36は、PWM電流制御部35から3相交流の各相の電圧指令値vu*,vv*,vw*、電源12aの電圧Vdc_aと電源12bの電圧Vdc_b、電源12aが出力する電力指令値Pa*、がそれぞれ入力することにより、電力制御及びPWM変調率演算を行う。この制御及び演算により、最終的な変調率指令値mu_a_c*,mu_b_c*,mv_a_c*,mv_b_c*,mw_a_c*,mw_b_c*を出力する。
PWMパルス生成部37は、電力制御・PWM変調率演算部36から最終的な変調率指令値mu_a_c*,mu_b_c*,mv_a_c*,mv_b_c*,mw_a_c*,mw_b_c*が入力することにより、PWMパルスを生成し、生成したPWMパルスを電力変換器11へ出力する。
The power control / PWM modulation factor calculation unit 36 receives the voltage command values vu * , vv * , vw * of the three-phase AC from the PWM
The PWM pulse generation unit 37 receives the PWM pulse when the final modulation rate command values mu_a_c * , mu_b_c * , mv_a_c * , mv_b_c * , mw_a_c * , mw_b_c * are input from the power control / PWM modulation rate calculation unit 36. The generated PWM pulse is output to the power converter 11.
矩形波制御部30は、矩形波電流制御部38、矩形波電力制御部39、及び矩形パルス生成部40を有している。
矩形波電流制御部38は、q軸電流指令値iq*とq軸電流値iqから、これらを一致させるための電流制御を行って、モータMに印加する電圧位相指令値δ*を求める。この矩形波電流制御部38では、q軸電流指令値iq*にq軸電流値iqが追従するように、P(比例)I(積分)制御によるフィードバック制御を行って、矩形波の電圧位相指令値δ*を出力する。所望のq軸電流値iqを得るための電圧位相指令値δ*は、図9に示す、電圧位相δ[deg]に対するq軸電流値iqの関係性から、電圧位相δを定めることができる。図9は、電圧位相δに対するq軸電流iqをグラフで示す説明図である。
The rectangular
The rectangular wave current control unit 38 obtains a voltage phase command value δ * to be applied to the motor M by performing current control for matching these from the q-axis current command value iq * and the q-axis current value iq. The rectangular wave current control unit 38 performs feedback control by P (proportional) I (integral) control so that the q-axis current value iq follows the q-axis current command value iq * , thereby generating a rectangular wave voltage phase command. The value δ * is output. The voltage phase command value δ * for obtaining a desired q-axis current value iq can determine the voltage phase δ from the relationship of the q-axis current value iq to the voltage phase δ [deg] shown in FIG. FIG. 9 is an explanatory diagram illustrating the q-axis current iq with respect to the voltage phase δ.
また、モータトルクを検出するトルク検出器を使用する場合は、モータトルクとトルク指令値からフィードバック制御を行って電圧位相指令値δ*を求めても良い。この場合、図10に示すように、電圧位相δ[deg]に対するモータトルク[Nm]の関係から適切な電圧位相δを求める。図10は、電圧位相に対するモータトルクをグラフで示す説明図である。
また、モータMの電流値からモータトルクを演算し、演算したトルク値とトルク指令値から電圧位相δ*を求めても良い。
When a torque detector that detects motor torque is used, the voltage phase command value δ * may be obtained by performing feedback control from the motor torque and the torque command value. In this case, as shown in FIG. 10, an appropriate voltage phase δ is obtained from the relationship of the motor torque [Nm] with respect to the voltage phase δ [deg]. FIG. 10 is an explanatory diagram showing the motor torque with respect to the voltage phase in a graph.
Alternatively, the motor torque may be calculated from the current value of the motor M, and the voltage phase δ * may be obtained from the calculated torque value and the torque command value.
つまり、矩形波電力制御部38は、モータMの電流値を検出する検出手段を備え、検出手段により検出されたモータMの電流値と、モータMに所望のトルクを出力させるためのモータ電流指令値とから、電圧指令値を求める。また、矩形波電力制御部38は、モータMのトルクを検出する検出手段を備え、検出手段により検出されたモータMのトルクと、モータMに所望のトルクを出力させるためのモータトルク指令値とから、電圧指令値を求める。また、矩形波電力制御部38は、モータMの回転位置を検出する検出手段と、モータMの電流値、及び検出手段により検出したモータMの回転位置からモータトルクを演算する演算手段とを備え、モータトルク指令値とモータトルク演算値から電圧指令値を求める。 That is, the rectangular wave power control unit 38 includes a detection unit that detects a current value of the motor M, and a motor current command for causing the motor M to output a desired torque and a current value detected by the detection unit. The voltage command value is obtained from the value. Further, the rectangular wave power control unit 38 includes detection means for detecting the torque of the motor M, and the torque of the motor M detected by the detection means and a motor torque command value for causing the motor M to output a desired torque. From this, the voltage command value is obtained. The rectangular wave power control unit 38 includes detection means for detecting the rotation position of the motor M, and calculation means for calculating motor torque from the current value of the motor M and the rotation position of the motor M detected by the detection means. The voltage command value is obtained from the motor torque command value and the motor torque calculation value.
このように構成することで、モータ電流を検出して電圧指令値を生成するため、所望のトルクを正確に出力することができる。
また、トルク検出値とモータトルク指令値に基づいて電圧指令値を求める場合は、モータ電流を検出する手段や、モータ電流をd,q軸に変換する等の手段を必要としないため、制御系を簡易、且つ、安価に構成することができる。
また、検出した電流値からモータトルクを演算する場合は、トルク検出器を必要とせず、電流制御器も必要としないため、制御器を簡易、且つ、安価に構成することができる。
With this configuration, the motor current is detected and the voltage command value is generated, so that a desired torque can be accurately output.
Further, when the voltage command value is obtained based on the torque detection value and the motor torque command value, no means for detecting the motor current or means for converting the motor current to the d and q axes is required. Can be configured simply and inexpensively.
Further, when the motor torque is calculated from the detected current value, a torque detector is not required and a current controller is not required, so that the controller can be configured simply and inexpensively.
次に、矩形波電力制御部39について説明する。矩形波電力制御部39は、電源12aが出力する電力指令値Pa*と、モータ電圧位相指令値δ*と、電源12a、電源12bの電圧を入力し、電源12aの出力電力が電力指令値Pa*に一致するような電力比較値rto_a*を生成すると共に、U相アームがスイッチングするタイミングを示すU相電圧位相指令値δu*を生成する。なお、モータ電圧位相指令値δ*とU相電圧位相指令値δu*は等価の関係であるが、説明の便宜上、U相のスイッチングタイミングを決めているものをδu*、モータMに印加する電圧全体の位相をδ*と定義する。
次に、矩形波電力制御方法を詳細に説明する。
Next, the rectangular wave
Next, the rectangular wave power control method will be described in detail.
図11は、パルス生成ロジックをグラフで示す説明図である。ここで、横軸は時間を示し、モータMは一定速度で回転している。図11に示すように、モータ電気角θ[deg]は、モータMの回転に応じて0〜360度の範囲で周期的に時間変化する。このモータ電気角θに対し、U相電圧位相指令値δu*のタイミングでモータMのU相に電源12aまたは電源12bの電圧を印加する。
FIG. 11 is an explanatory diagram showing the pulse generation logic in a graph. Here, the horizontal axis indicates time, and the motor M rotates at a constant speed. As shown in FIG. 11, the motor electrical angle θ [deg] periodically changes over time in the range of 0 to 360 degrees according to the rotation of the motor M. With respect to the motor electrical angle θ, the voltage of the
V相、W相については、
V相:U相から−120度のタイミング
W相:U相から+120度のタイミング
でそれぞれ電圧を印加する。このタイミングを示したものが、U相、V相、W相の各ベースパルスである。このように構成し、U相電圧位相指令値δu*を可変することによって、モータ電圧位相指令値δ*が変化し、図10に示すように、トルクを制御することができる。
次に、各電源の電力制御について説明する。
For V phase and W phase,
V phase: -120 degree timing from U phase W phase: Each voltage is applied at a timing of +120 degree from U phase. This timing is indicated by the U-phase, V-phase, and W-phase base pulses. By configuring in this way and varying the U-phase voltage phase command value δu * , the motor voltage phase command value δ * changes, and the torque can be controlled as shown in FIG.
Next, power control of each power source will be described.
図11に示すように、電気角に対して6倍の周期で変化する位相同期キャリアを生成し、位相同期キャリアと電力比較値rto_a*の比較から配分パルスを生成する。この配分パルスとU相ベースパルスの論理積によって、U相電源aパルスを生成する。また、配分パルスの否定とU相ベースパルスの論理積によってU相電源bパルスを生成する。V相、W相についてもそれぞれ同様に構成する。
このロジックは、図12に示すような回路によって生成することができる。
As shown in FIG. 11, to generate a phase synchronization carrier that varies with a period of 6 times the electrical angle, to produce a distribution pulses from the comparison of the phase carrier synchronization and power comparison value rto_a *. A U-phase power source a pulse is generated by the logical product of the distribution pulse and the U-phase base pulse. Further, a U-phase power supply b pulse is generated by the logical product of the negation of the distribution pulse and the U-phase base pulse. The V phase and the W phase are similarly configured.
This logic can be generated by a circuit as shown in FIG.
図12は、パルスを生成するパルス生成部を示し、(a)はパルス生成器とロジック回路の構成説明図、(b)は(a)の配分パルス生成器の構成ブロック図である。図12に示すように、ベースパルス生成器41は、モータ電気角θと電圧位相指令値δ*を入力し、両者の比較によってベースパルスを生成する。一方、配分パルス生成器42は、モータ電気角θと電圧位相指令値δ*と電力比較値rto_a*を入力して、モータ電気角θと電圧位相指令値δ*に応じたキャリアを生成し、キャリアと電力比較値rto_a*の比較によって配分パルスを生成する((a)参照)。
12A and 12B show a pulse generation unit that generates a pulse. FIG. 12A is a configuration explanatory diagram of a pulse generator and a logic circuit, and FIG. 12B is a configuration block diagram of the distributed pulse generator of FIG. As shown in FIG. 12, the
両パルス生成器41,42からの出力が、AND(論理積)回路43に入力し論理合成されてU相電源aパルスを出力する。また、ベースパルス生成器41からの出力と、配分パルス生成器42からの出力が入力したNOT(否定論理)回路44からの出力が、AND回路45に入力し論理合成されてU相電源bパルスを出力する。つまり、両パルス生成器41,42からの出力が論理合成され、最終的な各電源12a,12bからのパルスを生成する。なお、V相、W相についても同様に構成する。
次に、上記構成を有する電力変換器による作用について空間電圧ベクトルを用いて説明する。
Outputs from both
Next, the effect | action by the power converter which has the said structure is demonstrated using a spatial voltage vector.
図13は、第1実施の形態の電力変換器が出力する電圧ベクトル、電流ベクトルの説明図である。図13に示すように、通常の三相インバータの矩形波駆動モードにおける出力電圧は6パターンであるが、本構成の電力変換器11においては二つの電源を有しているため、出力電圧は12パターンである。
図中の記号、例えば、「Va1(1,0,0)」において、Va1は、電源aに、(1,0,0)は左側から順番にU相、V相、W相に、それぞれ対応している。即ち、「Va1(1,0,0)」の場合、電源aがベクトル1を出力し、電源aのU相上アームがオン(ON)、V相、W相はオフ(OFF)であることを示す。なお、ベクトル1とは、U相方向ベクトルであり、時計回りの方向に順に2,3と番号を振っている。また、図中、太線がモータに流れる電流ベクトルであり、同期モータの場合、モータの回転角度に同期して図中矢印のようにベクトルの方向が変化する。
FIG. 13 is an explanatory diagram of a voltage vector and a current vector output from the power converter according to the first embodiment. As shown in FIG. 13, the output voltage in the rectangular wave drive mode of a normal three-phase inverter is 6 patterns. However, since the power converter 11 of this configuration has two power supplies, the output voltage is 12 It is a pattern.
In the symbols in the figure, for example, “Va1 (1, 0, 0)”, Va1 corresponds to the power source a, and (1, 0, 0) corresponds to the U phase, V phase, and W phase in order from the left side. is doing. That is, in the case of “Va1 (1, 0, 0)”, the power source a outputs the vector 1, the U-phase upper arm of the power source a is on (ON), and the V phase and W phase are off (OFF). Indicates. The vector 1 is a U-phase direction vector, which is numbered 2 and 3 in the clockwise direction. Further, in the figure, a bold line is a current vector flowing through the motor. In the case of a synchronous motor, the direction of the vector changes as indicated by an arrow in the figure in synchronization with the rotation angle of the motor.
ここで、図11のようなパルス生成を行うと、図11中、下部に示すように、電流ベクトルの変化に同期して規則正しく、電源12a、電源12bから電圧ベクトルが出力される。
上述したように、複数の電源12a,12bに接続された電力変換装置10は、モータMの電気角一周期を、電気角度(例えば、0度〜60度、60度〜120度等)に応じてモータ相数の2N(Nは自然数)倍の区画数に分割し、この分割区間において複数の矩形波電圧パルスを出力し、複数の電源12a,12bの電力を分配するパルス生成部(矩形パルス生成部40)を備えている。つまり、分割区間で電力分配を行って、複数の電源12a,12bのそれぞれの出力電圧からモータMを駆動するための駆動電圧を生成する。
When pulse generation as shown in FIG. 11 is performed, voltage vectors are regularly output from the
As described above, the
この分割区間の数は、モータ相数の2倍であり、分割区間の大きさは、それぞれ均等である。また、分割区間で出力する複数電源パルスのそれぞれの幅を可変する。
また、パルス生成部は、モータMに印加する電圧指令値に応じたベースパルスを生成するベースパルス生成器41と、複数の電源12a,12bから出力する電力に応じた配分パルスを生成する配分パルス生成器42とを備え、ベースパルスと配分パルスの論理合成によって最終的にスイッチ手段を駆動するパルスを生成する。電圧指令値は、矩形波電力制御部39により生成される。
The number of divided sections is twice the number of motor phases, and the sizes of the divided sections are equal to each other. Further, the width of each of the plurality of power supply pulses output in the divided section is varied.
The pulse generation unit generates a base pulse according to the voltage command value applied to the motor M, and a distribution pulse that generates a distribution pulse according to the power output from the plurality of
配分パルス生成器42は、分割区間に同期した区間同期キャリアを生成する同期キャリア生成器42aと、複数の電源12a,12bから出力する電力を指令値通りに制御するための電力比較値を生成する電力比較値生成器42bとを備え(図12(b)参照)、区間同期キャリアと電力比較値の比較によって配分パルスを生成する。この区間同期キャリアはノコギリ波である。
矩形波電力制御部39は、モータMの電流値を検出する検出手段を備え、この検出手段により検出されたモータMの電流値と、モータMに所望のトルクを出力させるためのモータ電流指令値とから、電圧指令値を求める。また、矩形波電力制御部39は、モータMのトルクを検出する検出手段を備え、この検出手段により検出されたモータMのトルクと、モータMに所望のトルクを出力させるためのモータトルク指令値とから、電圧指令値を求める。
The
The rectangular wave
また、矩形波電力制御部39は、モータMの回転位置を検出する検出手段と、モータMの電流値、及び検出手段により検出したモータMの回転位置からモータトルクを演算する演算手段とを備え、モータトルク指令値とモータトルク演算値から電圧指令値を求める。
このように構成することで、相電流一周期を分割し、その分割区間の中で複数パルスを出力することにより、矩形波状態での電力変換器の出力電圧ベクトルに対応して複数のパルスを出力することができる。このため、電力の脈動とトルクの脈動を少なく抑えることができ、モータ振動抑制、効率向上等に効果がある。
The rectangular wave
With this configuration, one cycle of the phase current is divided, and a plurality of pulses are output in the divided section, so that a plurality of pulses can be generated corresponding to the output voltage vector of the power converter in the rectangular wave state. Can be output. For this reason, pulsation of electric power and torque can be suppressed to a small extent, which is effective in suppressing motor vibration and improving efficiency.
つまり、一般的に、矩形波制御というものが、SW損失が少ないということで公知であるが、公知の矩形波制御は、あくまでも、一つの電源で一つのモータを駆動する場合の制御方法であって、複数電源から出力された電力に基づき電動機を駆動する駆動電力を供給する電力変換装置(D−EPC)における、複数の電源で一つのモータを駆動する場合の制御方法については検討の余地がある。
D−EPCにおいては、複数の電源からの電力を制御するために、モータに印加する電圧を時間分割し、分割したパルスをPWM変調によってパルス幅を変えることで、不磨数の電源の電力を制御している。このようなD−EPCに、単純に矩形波制御を適用しようとしても、モータの電気角一周期に一回の矩形波電圧を出力する矩形波制御においては、パルスを分割しパルス幅を変えても、UVW各相の電圧ベクトルが揃わないため、出力電圧が変動することが避けられなかった。
That is, in general, rectangular wave control is known because SW loss is small, but known rectangular wave control is a control method in the case of driving one motor with one power source. Thus, in a power conversion device (D-EPC) that supplies driving power for driving an electric motor based on electric power output from a plurality of power sources, there is room for examination when a single motor is driven by a plurality of power sources. is there.
In D-EPC, in order to control the power from a plurality of power supplies, the voltage applied to the motor is time-divided, and the pulse width of the divided pulses is changed by PWM modulation. I have control. Even if the rectangular wave control is simply applied to such D-EPC, in the rectangular wave control that outputs a rectangular wave voltage once per electrical angle of the motor, the pulse is divided and the pulse width is changed. However, since the voltage vectors of the UVW phases are not uniform, it is inevitable that the output voltage fluctuates.
次に、第1実施の形態の電力変換器により得られる効果について説明する。
図14は、第1実施の形態の電力変換装置における電流及びトルクの脈動の発生をグラフで示す説明図である。図14には、モータMのq軸電流iq、d軸電流id、U相電流iu、V相電流ivと、U相ベースパルス及びそれに対応する電源12a、電源12bのパルスと、電源12a、電源12bの直流母線電流出力とを示した。直流母線電流を平滑化したものが電源12a、電源12bから出力される電力となる。ここでは、時間50m[sec]で電力配分動作を行っている。
Next, effects obtained by the power converter according to the first embodiment will be described.
FIG. 14 is an explanatory diagram illustrating, in a graph, the occurrence of current and torque pulsations in the power conversion device according to the first embodiment. FIG. 14 shows q-axis current iq, d-axis current id, U-phase current iu, V-phase current iv of motor M, U-phase base pulse and pulses of
図14から読み取れるように、モータMの電流に大きな変動なく、電源12a、電源12bの各電力を配分することができる。従って、電力の脈動とトルクの脈動を少なく抑えることができ、モータ振動抑制、効率向上等に効果を得ることができる。
また、簡単な構成で配分パルスを出力することができるため、制御装置を安価に構成することができる。
また、分割区間のなかで出力される複数の電圧パルスの幅を可変することができる。複数の電源電圧が異なる場合、電圧パルスの幅を可変することによって、分割区間の中で出力する平均電圧を可変することができるため、自由度を一つ増やすことができる。従って、モータMに出力する電圧をより細かく制御することができるため、制御性が良く、効率が良い。
As can be seen from FIG. 14, each power of the
In addition, since the distribution pulse can be output with a simple configuration, the control device can be configured at low cost.
Further, the width of the plurality of voltage pulses output in the divided section can be varied. When a plurality of power supply voltages are different, the average voltage output in the divided section can be varied by varying the width of the voltage pulse, so that the degree of freedom can be increased by one. Therefore, since the voltage output to the motor M can be controlled more finely, the controllability is good and the efficiency is good.
また、電力比較値は、電源12a側の電力指令値Pa*、電圧位相指令値δ*、モータ回転数のマップから求める。即ち、電力比較値生成器42bは、モータ出力電圧指令値、電力指令値、及びモータ回転数からなるマップに基づいて、電力比較値を生成する。
図15は、電力比較値を生成するためのマップである。図15に示す、モータ回転数(例えば、300rpm)に対応する電源a側の電力指令値Pa*と電圧位相指令値δ*の関係を示すマップにより、モータ出力電圧指令値が変化する場合や、モータ回転数が変化した場合に、モータMが出力する電力が変化しても、電力指令値に対応した適切な配分パルスを生成することができるため、複数電源の電力制御を安定して行うことができる。
次に、矩形パルス生成部40について説明する。
The power comparison value is obtained from a power command value Pa * , voltage phase command value δ * , and motor rotation speed map on the
FIG. 15 is a map for generating a power comparison value. When the motor output voltage command value changes according to the map showing the relationship between the power command value Pa * on the power source a side and the voltage phase command value δ * corresponding to the motor rotation speed (for example, 300 rpm) shown in FIG. When the motor rotation speed changes, even if the power output from the motor M changes, an appropriate distribution pulse corresponding to the power command value can be generated, so that power control of a plurality of power supplies can be performed stably. Can do.
Next, the rectangular pulse generator 40 will be described.
図16は、図4のU相についての回路図である。図16に示す、主電力変換器のスイッチ構成において、U相の各スイッチ手段を駆動する信号A〜Eを、次のようにする。
A:電源12aから出力端子の方向へ導通するスイッチ手段を駆動する信号
B:出力端子から負極の方向へ導通するスイッチ手段を駆動する信号
C:出力端子から電源12aの方向へ導通するスイッチ手段を駆動する信号
D:電源12bから出力端子の方向へ導通するスイッチ手段を駆動する信号
E:出力端子から電源12bの方向へ導通するスイッチ手段を駆動する信号
FIG. 16 is a circuit diagram for the U phase of FIG. In the switch configuration of the main power converter shown in FIG. 16, signals A to E for driving the U-phase switch means are set as follows.
A: A signal for driving switch means conducting from the
先ず、電源12a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12aからPWMパルスを出力する際に、駆動信号Aをオン(ON)状態にする必要がある。電源12aの正極と電源12bの正極の間に電位差があり、電源12aの電源電圧Vdc_aが電源12bの電源電圧Vdc_bより大きい(Vdc_a>Vdc_b)とき、駆動信号Aと駆動信号Eが共にオン状態になると、両正極間を短絡する電流が流れることになる。
例えば、同時に駆動信号Aをオン状態からオフ(OFF)状態へ、駆動信号Eをオフ状態からオン状態へ切り換えた場合、駆動信号Aが完全にオフ状態になる迄に時間を要するため、駆動信号Eのオン状態時と重なり、共にオン状態になる時間が生じて、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。
First, a pulse generation method when a voltage pulse is output from the
For example, when the drive signal A is simultaneously switched from the on state to the off state (OFF) and the drive signal E is switched from the off state to the on state, it takes time until the drive signal A is completely turned off. Overlap with the ON state of E, a time for both to be ON occurs, a short-circuit current flows, and the amount of heat generated by the semiconductor switch installed in this path increases.
このような発熱の増加を予防するために、駆動信号Aと駆動信号Eが共にオフ状態になる時間を経過した後に、駆動信号Aと駆動信号Eをオフ状態からオン状態へ切り換えるようにする。このように駆動信号に短絡防止時間(デッドタイム)を付加したパルス生成を行う。
この駆動信号Aと駆動信号Eにデッドタイムを付加するのと同様に、駆動信号Eと駆動信号Cにデッドタイムを付加し、更に、正極と負極の短絡防止のためには、駆動信号Aと駆動信号B、駆動信号Eと駆動信号Bにデッドタイムを付加する。
次に、図11のパルス生成ロジックとスイッチ手段の対応について説明する。
U相電源aパルス:駆動信号A
U相電源bパルス:駆動信号D
In order to prevent such an increase in heat generation, the drive signal A and the drive signal E are switched from the off state to the on state after a time when both the drive signal A and the drive signal E are off. In this way, pulse generation is performed by adding a short-circuit prevention time (dead time) to the drive signal.
Similarly to adding a dead time to the drive signal A and the drive signal E, a dead time is added to the drive signal E and the drive signal C, and in order to prevent a short circuit between the positive electrode and the negative electrode, A dead time is added to the drive signal B, the drive signal E, and the drive signal B.
Next, the correspondence between the pulse generation logic of FIG. 11 and the switch means will be described.
U-phase power supply a pulse: drive signal A
U-phase power supply b pulse: drive signal D
パルスの対応は上記のようになっており、残りの駆動信号B、駆動信号C、駆動信号Eについては、上述したデッドタイムを考慮しつつ、以下のロジックにより生成する。
E=A
C=D
B=E・C
このようにして生成されたスイッチ信号を基に、電力変換器11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。
(第2実施の形態)
The correspondence of the pulses is as described above, and the remaining drive signal B, drive signal C, and drive signal E are generated by the following logic in consideration of the above-described dead time.
E = A
C = D
B = E ・ C
Based on the switch signal generated in this way, each switch of the power converter 11 is turned on / off to generate an output voltage pulse.
(Second Embodiment)
図17は、この発明の第2実施の形態に係る矩形波電力制御方法におけるパルス生成ロジックをグラフで示す説明図である。
第2実施の形態に係る矩形波電力制御方法は、配分パルスを生成する方法が第1実施の形態と異なっており、位相同期キャリアとして、変形三角キャリア(図17参照)を用いることにより配分パルスを生成すると共に、変形三角キャリアの頂点の位置を、電源電力指令値に基づいて左右に変化させている。その他の構成及び作用は、第1実施の形態と同様である。
つまり、分割区間で出力する複数電源パルスは、それぞれの分割区間に対する位相を可変する。区間同期キャリアは、三角波、特に、左右非対称の三角波であり、この区間同期キャリアの頂点を、電力指令値に基づき、電気角に対して可変する。
FIG. 17 is an explanatory diagram showing, in a graph, pulse generation logic in the rectangular wave power control method according to the second embodiment of the present invention.
The rectangular wave power control method according to the second embodiment is different from the first embodiment in the method of generating the distribution pulse, and the distribution pulse is obtained by using a modified triangular carrier (see FIG. 17) as the phase synchronization carrier. , And the position of the apex of the deformed triangular carrier is changed to the left and right based on the power supply command value. Other configurations and operations are the same as those in the first embodiment.
That is, the plurality of power supply pulses output in the divided sections vary the phase for each divided section. The interval synchronization carrier is a triangular wave, in particular, an asymmetric triangle wave, and the apex of the interval synchronization carrier is varied with respect to the electrical angle based on the power command value.
このように構成することによって、分割区間のなかで出力する複数の電圧パルスの位相を可変することができる。矩形波制御モードにおいては、モータMに出力している電圧は、三相モータであれば6通りであり、6通りの内の一つの電圧パターンを出力しているときは一定の電圧が出力される。これに対して、モータMの電流は連続して変化するため、電力変換器の電力は分割区間の中で変化する。これに対して、複数電圧パルスの内の一つの電圧パルスの幅を変えずに位相を可変することによって、分割区間の中での平均電圧は維持しつつ、複数の電源からの電力を配分することができる。 By configuring in this way, it is possible to vary the phases of the plurality of voltage pulses output in the divided section. In the rectangular wave control mode, the voltage output to the motor M is six for a three-phase motor, and a constant voltage is output when one of the six voltage patterns is output. The On the other hand, since the current of the motor M changes continuously, the power of the power converter changes in the divided section. On the other hand, by varying the phase without changing the width of one voltage pulse among the plurality of voltage pulses, the power from the plurality of power sources is distributed while maintaining the average voltage in the divided section. be able to.
従って、複数の電源の出力制御を要求される燃料電池、バッテリによる燃料電池車や、コンデンサ、バッテリによる複数電源を持つ車両等でDC−DCコンバータを用いずに両者の電力を制御できるため、DC−DCコンバータ分のコストや効率の面で効果がある。また、アップダウン、ダウンカウンタによる簡単な構成で三角キャリアを生成できるため、制御装置を安価に構成することができる。 Therefore, it is possible to control the power of both without using a DC-DC converter in a fuel cell that requires output control of a plurality of power sources, a fuel cell vehicle with a battery, a vehicle with a plurality of power sources with a capacitor, a battery, etc. -It is effective in terms of cost and efficiency for a DC converter. In addition, since the triangular carrier can be generated with a simple configuration using up / down and down counters, the control device can be configured at low cost.
10 電力変換装置
11 電力変換器
12a,12b 電源
13 制御部
14 共通負極母線
15a,16a,17a,19a,19b,20a,20b,21a,21b,23a,23b,24a,24b,25a,25b 半導体スイッチ
15b,16b,17b ダイオード
18,22 正極母線
26,27 平滑コンデンサ
28 トルク制御部
29 PWM制御部
30 矩形波制御部
31 3相/dq変換部
32 制御モード判定部
33 矩形波電流指令生成部
34 PWM電流指令生成部
35 PWM電流制御部
36 電力制御・PWM変調率演算部
37 PWMパルス生成部
38 矩形波電流制御部
39 矩形波電力制御部
40 矩形パルス生成部
41 ベースパルス生成器
42 配分パルス生成器
42a 同期キャリア生成器
42b 電力比較値生成器
43,45 AND回路
44 NOT回路
M モータ
DESCRIPTION OF
Claims (18)
前記複数の電源のそれぞれから、前記交流モータの電気角一周期を、電気角度に応じてモータ相数の2N(Nは自然数)倍の区画数に分割し、この分割区間において複数の矩形波電圧パルスを出力し、前記複数の電源の電力を分配するパルス生成部を備えたことを特徴とする電力変換装置。 A power converter that is connected to a plurality of power supplies and generates a drive voltage for driving an AC motor from output voltages of the plurality of power supplies,
From each of the plurality of power sources, one cycle of the electrical angle of the AC motor is divided into 2N (N is a natural number) times the number of motor phases according to the electrical angle, and a plurality of rectangular wave voltages in this divided section A power conversion device comprising a pulse generation unit that outputs a pulse and distributes power of the plurality of power supplies.
前記交流モータに印加する電圧指令値に応じたベースパルスを生成するベースパルス生成器と、
前記複数の電源から出力する電力に応じた配分パルスを生成する配分パルス生成器とを備え、
前記ベースパルスと前記配分パルスの論理合成によってパルスを生成することを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の電力変換装置。 The pulse generator is
A base pulse generator for generating a base pulse according to a voltage command value applied to the AC motor;
A distribution pulse generator for generating a distribution pulse according to the power output from the plurality of power supplies,
The power conversion device according to claim 1, wherein a pulse is generated by logical synthesis of the base pulse and the distribution pulse.
前記分割区間に同期した区間同期キャリアを生成する同期キャリア生成器と、
複数の電源から出力する電力を指令値通りに制御するための電力比較値を生成する電力比較値生成器とを備え、
前記区間同期キャリアと前記電力比較値の比較によって前記配分パルスを生成することを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項に記載の電力変換装置。 The distributed pulse generator is
A synchronization carrier generator for generating a section synchronization carrier synchronized with the divided section;
A power comparison value generator for generating a power comparison value for controlling the power output from the plurality of power sources according to the command value;
The power conversion device according to any one of claims 1 to 7, wherein the distribution pulse is generated by comparing the section synchronization carrier and the power comparison value.
前記モータ出力電圧指令値、前記電力指令値、及びモータ回転数からなるマップに基づいて、前記電力比較値を生成することを特徴とする請求項8に記載の電力変換装置。 The power comparison value generator
The power conversion apparatus according to claim 8, wherein the power comparison value is generated based on a map including the motor output voltage command value, the power command value, and a motor rotation speed.
前記交流モータの電流値を検出する検出手段を備え、
前記検出手段により検出された前記交流モータの電流値と、前記交流モータに所望のトルクを出力させるためのモータ電流指令値とから、電圧指令値を求めることを特徴とする請求項7〜13のいずれか一項に記載の電力変換装置。 The rectangular wave power control unit
A detecting means for detecting a current value of the AC motor;
14. The voltage command value is obtained from the current value of the AC motor detected by the detection means and a motor current command value for causing the AC motor to output a desired torque. The power converter device as described in any one.
前記交流モータのトルクを検出する検出手段を備え、
前記検出手段により検出された前記交流モータのトルクと、前記交流モータに所望のトルクを出力させるためのモータトルク指令値とから、電圧指令値を求めることを特徴とする請求項7〜13のいずれか一項に記載の電力変換装置。 The rectangular wave power control unit
A detecting means for detecting the torque of the AC motor;
The voltage command value is obtained from the torque of the AC motor detected by the detection means and a motor torque command value for causing the AC motor to output a desired torque. The power conversion device according to claim 1.
前記交流モータの回転位置を検出する検出手段と、
前記交流モータの電流値、及び前記検出手段により検出した前記交流モータの回転位置からモータトルクを演算する演算手段とを備え、
モータトルク指令値とモータトルク演算値から電圧指令値を求めることを特徴とする請求項14に記載の電力変換装置。 The rectangular wave power control unit
Detecting means for detecting the rotational position of the AC motor;
A calculation means for calculating a motor torque from the current value of the AC motor and the rotational position of the AC motor detected by the detection means;
The power conversion device according to claim 14, wherein a voltage command value is obtained from a motor torque command value and a motor torque calculation value.
前記交流モータの回転速度とトルク指令値に応じて制御モードの切替信号を生成する手段とを備え、
切替信号に応じて前記電力変換器が出力する電圧パルス幅を可変するPWM制御モードと、前記電力変換器が出力する電圧位相を可変する矩形波制御モードと、一部が矩形波出力、一部がPWM出力となる過変調モードとを切り替えることを特徴とする請求項14に記載の電力変換装置。 Means for obtaining a motor current value for outputting a desired torque to the AC motor;
Means for generating a control mode switching signal in accordance with the rotational speed of the AC motor and a torque command value;
PWM control mode for changing the voltage pulse width output from the power converter according to the switching signal, rectangular wave control mode for changing the voltage phase output from the power converter, partly rectangular wave output, partly The power conversion device according to claim 14, wherein the power conversion device is switched to an overmodulation mode in which becomes a PWM output.
前記複数の電源のそれぞれから、前記交流モータの電気角一周期を、電気角度に応じてモータ相数の2N(Nは自然数)倍の区画数に分割する処理と、
前記分割した区間において複数の矩形波電圧パルスを出力し、前記複数の電源の電力を分配する処理と、を有することを特徴とする電力変換装置の制御方法。 A control method for a power conversion device that is connected to a plurality of power supplies and generates a drive voltage for driving an AC motor from output voltages of the plurality of power supplies,
A process of dividing one cycle of the electrical angle of the AC motor from each of the plurality of power sources into 2N (N is a natural number) times the number of sections according to the electrical angle;
And a process of outputting a plurality of rectangular wave voltage pulses in the divided section and distributing the power of the plurality of power sources.
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