JP2009131021A - Motor driving system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、多相電圧形インバータによりモータを駆動するモータ駆動装置を複数台備えたモータ駆動システムにおいて、主として回路損失を低減させるための技術に関するものである。 The present invention relates to a technique for mainly reducing circuit loss in a motor drive system including a plurality of motor drive devices that drive a motor by a multiphase voltage source inverter.
電圧形インバータによりモータを駆動するシステムは種々提供されているが、効率の向上等を目的として、回路電流を低減させるために電源の直流電圧をインバータにより昇圧してモータを駆動するシステムが知られている。 Various systems for driving motors by voltage source inverters have been provided. For the purpose of improving efficiency and the like, systems for driving motors by boosting the DC voltage of a power source using an inverter are known in order to reduce circuit current. ing.
例えば、特許文献1には、インバータによる昇圧機能を有するモータ駆動装置と、昇圧機能を持たないモータ駆動装置とを、直流母線を介して接続する技術が開示されている。
また、特許文献2には、直流電源等の個別の電源供給手段を備え、かつインバータによる昇圧機能を有する2台のモータ駆動装置を直流母線を介して接続する技術が開示されている。
更に、特許文献3には、インバータによる昇圧機能を備えたモータ駆動装置において、構成素子の損失を低減させるために、PWMキャリア周波数(スイッチング周波数)を高くして回路電流リプルを低減させる技術が開示されている。
For example,
Further, Patent Document 3 discloses a technique for reducing a circuit current ripple by increasing a PWM carrier frequency (switching frequency) in order to reduce a loss of a component in a motor driving device having a boost function by an inverter. Has been.
しかしながら、特許文献1に係る従来技術では、昇圧機能を果たすインバータが1台であり、このインバータが複数台のインバータの昇圧エネルギーを負担しなければならないため、損失が集中する。
また、特許文献2に係る従来技術では、昇圧する際に発生する損失は2台のモータ駆動装置に分散するものの、電源供給手段を蓄電池にした場合、これらの蓄電池が個別に存在するため、電力残量の影響を受け、昇圧動作を個別に設定できる自由度が少ない。その結果、複数のモータ駆動装置間における昇圧機能の責務の割合を自由に制御することができない。
また、特許文献3に記載されているように、PWMキャリア周波数を高くして電流リプルを低減させ、回路損失を低減する方式は、スイッチング素子の損失増加を招くという問題がある。
However, in the prior art according to
Moreover, in the prior art which concerns on
Further, as described in Patent Document 3, the method of increasing the PWM carrier frequency to reduce the current ripple and reducing the circuit loss has a problem of increasing the loss of the switching element.
そこで、本発明の解決課題は、個々に昇圧機能を有するモータ駆動装置の電気定数や運転状態に応じて、昇圧動作の責務を任意かつ動的に振り分けて回路損失の最小化を可能としたモータ駆動システムを提供することにある。 Therefore, the problem to be solved by the present invention is that a motor capable of minimizing circuit loss by arbitrarily and dynamically assigning the responsibility of the boosting operation according to the electric constant and the operating state of the motor driving device having the boosting function individually. It is to provide a drive system.
上記課題を解決するため、請求項1に係る発明は、多相電圧形インバータと、このインバータの直流入力端子に接続された電力蓄積手段と、前記インバータの交流出力端子に固定子巻線がスター結線されたモータと、前記固定子巻線の中性点と前記インバータの直流母線の一方との間に接続された電源と、を有し、かつ、前記電源の電圧を昇圧して前記電力蓄積手段に供給する昇圧機能を備えたモータ駆動装置を複数台備えてなるモータ駆動システムにおいて、各モータの前記中性点を共通接続すると共に、前記直流母線の正側及び負側をそれぞれ共通接続したものである。
In order to solve the above-mentioned problems, the invention according to
請求項2に係る発明は、請求項1に記載したモータ駆動システムにおいて、各モータ駆動装置の昇圧動作により各モータの中性点に流れる零相電流の分配率を決定する制御手段を備えたものである。 According to a second aspect of the present invention, in the motor drive system according to the first aspect, the motor drive system further comprises a control means for determining a distribution ratio of the zero-phase current flowing to the neutral point of each motor by the boosting operation of each motor drive device. It is.
上記分配率の制御方法としては、請求項3に記載するように各モータの巻線抵抗値、請求項4に記載するように各モータの温度、請求項5に記載するように各インバータを構成する半導体スイッチング素子の温度、または、請求項6に記載するように各モータを流れる正相分電流を用いて決定することができる。 As a method of controlling the distribution ratio, the winding resistance value of each motor as described in claim 3, the temperature of each motor as described in claim 4, and each inverter as described in claim 5 are configured. The temperature can be determined using the temperature of the semiconductor switching element to be used, or the positive phase current flowing through each motor as described in claim 6.
なお、各モータ駆動装置の昇圧機能は、請求項7に記載する如く、インバータの上アームまたは下アームの全ての半導体スイッチング素子をオンさせて零相電圧を出力させ、インバータを昇圧チョッパとして動作させる機能により実現可能である。 The step-up function of each motor drive device is, as described in claim 7, turning on all semiconductor switching elements of the upper arm or lower arm of the inverter to output a zero-phase voltage and operating the inverter as a step-up chopper. It can be realized by the function.
本発明によれば、個々に昇圧機能を有する複数台のモータ駆動装置からなるモータ駆動システムにおいて、各モータ駆動装置のモータ巻線抵抗等の電気定数や、運転状態に応じたモータ温度、スイッチング素子温度、正相分電流等に応じて、昇圧動作に伴って流れる零相電流の分配率を任意かつ動的に決定することにより、モータ巻線の導通損失等の回路損失を最小化するモータ駆動システムを提供することができる。
同時に、特定のモータ駆動装置に、導通損失から生じる温度上昇が集中するのを回避することも可能である。
According to the present invention, in a motor drive system composed of a plurality of motor drive devices each having a boosting function, an electrical constant such as a motor winding resistance of each motor drive device, a motor temperature corresponding to an operating state, a switching element Motor drive that minimizes circuit losses such as conduction loss of motor windings by arbitrarily and dynamically determining the distribution ratio of the zero-phase current that flows with the boost operation according to temperature, positive phase current, etc. A system can be provided.
At the same time, it is also possible to avoid the temperature rise caused by the conduction loss from being concentrated on a specific motor drive device.
以下、図に沿って本発明の実施形態を説明する。まず、図1は本発明の第1実施形態を示す構成図である。
図1において、101,102は互いに並列接続されたモータ駆動装置であり、第1のモータ駆動装置101は、電力蓄積手段としての平滑コンデンサC1と、その両端に直流入力端子が接続され、かつIGBT等の自己消弧形スイッチング素子及び環流ダイオードからなる半導体スイッチング素子T11〜T16とを備えた三相電圧形インバータINV1と、その交流出力端子に接続された三相誘導電動機(以下、単にモータと呼ぶ)M1と、から構成されている。同様に、第2のモータ駆動装置102は、平滑コンデンサC2と半導体スイッチング素子T21〜T26とを備えた三相電圧形インバータINV2と、その交流出力端子に接続されたモータM2と、から構成されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. First, FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of the present invention.
In Figure 1, 101 and 102 are parallel-connected motor driving device to each other, a first
モータM1,M2のスター結線された固定子巻線の中性点は、電源としてのバッテリBATTの正極に共通して接続されている。また、各駆動装置101,102の直流母線は正側同士、負側同士が共通して接続されており、負側の直流母線はバッテリBATTの負極に接続されている。
なお、上記バッテリBATTに代えて、交流電源とダイオードブリッジとからなる整流電源を用いても良い。
The neutral point of the stator winding of the motors M 1 and M 2 connected in star is commonly connected to the positive electrode of the battery BATT as a power source. Further, the DC buses of the
Instead of the battery BATT, a rectified power source including an AC power source and a diode bridge may be used.
ここで、インバータINV1,INV2を備えたモータ駆動装置101,102は、例えば参考文献1(特許第3223842号公報)に記載されているように、バッテリBATTの直流電圧を昇圧して平滑コンデンサC1,C2(直流母線間)に供給する昇圧動作を行う。
以下、モータ駆動装置の昇圧動作について詳述する。
Here, the
Hereinafter, the step-up operation of the motor drive device will be described in detail.
ここでは、第1のモータ駆動装置101を例に挙げて説明する。
参考文献1に記載されているように、モータ駆動装置101の三相電圧形インバータINV1の上アームの全てのスイッチング素子T11〜T13または下アームの全てのスイッチング素子T14〜T16をオンさせると、零電圧ベクトルを出力させることができる。このときの等価回路は図2に示すようになる。
Here, the first
As described in
すなわち、モータ駆動装置101のインバータINV1を構成する3アームは、上アームの全てのスイッチング素子T11〜T13または下アームの全てのスイッチング素子T14〜T16をオンさせることで2つのスイッチング素子Tz1,Tz2からなる1つのアームとみなすことができ、参考文献1の段落[0007]に記載されている如く、スイッチング素子Tz1,Tz2のオンオフ動作によりバッテリBATTの直流電圧を昇圧して平滑コンデンサC1に供給する2象限チョッパとして動作させることが可能である。
ここで、モータM1は、漏れインダクタンスの値を持つリアクトルL1と考えることができる。
That is, the three arms constituting the inverter INV 1 of the
Here, the motor M 1 can be considered to reactor L 1 having a value of leakage inductance.
なお、上述したようにインバータINV1の零電圧ベクトルを制御することにより実現される昇圧チョッパの昇圧比は、スイッチング素子Tz1,Tz2をオンオフするデューティーを変えることで制御可能である。
従って、図1のモータ駆動装置101,102は、参考文献1に記載されている方法でインバータINV1,INV2の零相電圧を制御することにより、バッテリBATTと平滑コンデンサC1,C2との間で授受する零相電力、言い換えれば零相電流を制御することができ、これにより平滑コンデンサC1,C2の電圧を任意の値に調整することが可能である。
As described above, the step-up ratio of the step-up chopper realized by controlling the zero voltage vector of the inverter INV 1 can be controlled by changing the duty for turning on and off the switching elements T z1 and T z2 .
Therefore, the
ここで、参考文献1に記載されているように、インバータINV1,INV2から出力される零相電圧は線間電圧には現れないので、モータM1,M2の駆動動作には影響しない。従って、各インバータの正相分の等価回路は図3のようになり、モータM1,M2の駆動に関しては通常のインバータとして動作し、インバータINV1,INV2の線間電圧及び線間を流れる電流の制御によってモータM1,M2との間で交流電力を授受することになる。
Here, as described in
図1において、インバータINV1,INV2を構成するスイッチング素子T11〜T16,T21〜T26は、制御回路200により生成されたPWM信号(ゲート信号)Gu1〜Gz1,Gu2〜Gz2にて駆動される。この制御回路200はマイコン200a及び記憶装置200bを備えており、各インバータINV1,INV2に対する外部からの周波数指令f1 *,f2 *及び後述する電流検出値、電圧検出値を受けて所定の演算を行い、PWM信号を出力する機能を有する。
In FIG. 1, switching elements T 11 to T 16 and T 21 to T 26 constituting the inverters INV 1 and INV 2 are PWM signals (gate signals) G u1 to G z1 , G u2 to
モータ駆動装置101,102には、モータM1,M2の相電流iu1det,iw1det,iu2det,iw2detを検出する電流検出手段111,112と、モータM1,M2の中性点電流(零相電流)Ib1det,Ib2detを検出する電流検出手段121,122とがそれぞれ設けられ、モータ駆動装置102には、直流母線電圧Vdcdetを検出する電圧検出手段130が設けられている。これらの電流検出値iu1det,iw1det,iu2det,iw2det,Ib1det,Ib2det及び電圧検出値Vdcdetは、周波数指令f1 *,f2 *と共に前記制御回路200に入力されている。
The
次に、図4は、制御回路200において、スイッチング素子T11〜T16,T21〜T26に対するゲート信号Gu1〜Gz1,Gu2〜Gz2を生成するための回路構成を示しており、参考文献1に記載されている回路(同文献の図6)と実質的に同一である。
すなわち、図4は一般的に用いられているPWM信号生成法に基づいており、三相各相の正相分交流電圧指令値Vu *,Vv *,Vw *と零相電圧指令値V0 *とを各相について加算器210にて加算する。これらの加算値をPWM生成部220内の比較器にてキャリアとしての三角波と比較し、その出力を各相上下アームのスイッチング素子ごとに反転してゲート信号Gu1〜Gz1,Gu2〜Gz2を生成する。
これらのゲート信号Gu1〜Gz1,Gu2〜Gz2によって各スイッチング素子T11〜T16,T21〜T26を駆動すれば、各インバータINV1,INV2の直流母線電圧をバッテリBATTの電圧に対して所望の昇圧比にて昇圧しながらモータM1,M2を駆動することができる。
Next, FIG. 4 shows a circuit configuration for generating gate signals G u1 to G z1 and G u2 to G z2 for the switching elements T 11 to T 16 and T 21 to T 26 in the
That is, FIG. 4 is based on a generally used PWM signal generation method, and includes three-phase positive phase AC voltage command values V u * , V v * , V w * and zero phase voltage command values. V 0 * is added by
When the switching elements T 11 to T 16 and T 21 to T 26 are driven by these gate signals G u1 to G z1 and G u2 to G z2 , the DC bus voltage of the inverters INV 1 and INV 2 is supplied to the battery BATT. The motors M 1 and M 2 can be driven while boosting the voltage at a desired boost ratio.
図5は、制御回路200の内部構成を示すブロック図である。この制御回路200は、以下のように構成されている。
まず、モータ制御部231,232は、外部からの周波数指令f1 *,f2 *及び電流検出値iu1det,iw1det,iu2det,iw2detに基づき、モータM1,M2に与える所定の振幅、周波数の交流電圧指令値Vu1 *,Vv1 *,Vw1 *及びVu2 *,Vv2 *,Vw2 *を演算する。この実施形態では、モータ駆動装置101,102の2系統を独立して制御するために、2系統のモータ制御部231,232を備えている。また、インバータINV1,INV2の制御方式は、例えば参考文献2(中野孝良,「交流モータのベクトル制御」,p.138〜p.142,日刊工業新聞社,1996年発行)に記載されているV/f制御を用いているが、その具体的な内容は公知であるため、ここでは詳述を省略する。
FIG. 5 is a block diagram showing an internal configuration of the
First, the
零相電流分配制御部240は、各インバータINV1,INV2からモータM1,M2にそれぞれ流す零相電流の分配率k(0≦k≦1)を演算するものであり、この実施形態では、モータ巻線抵抗による零相電流導通損失が最小となるように、分配率kを決定する。
昇圧動作制御部250は、上記分配率kに応じた零相電流がモータM1,M2にそれぞれ流れるように、零相電流検出値Ib1det,Ib2det及び直流母線電圧検出値Vdcdetに基づいてインバータINV1,INV2に対する零相電圧指令値V01 *,V02 *を演算し、出力する。
The zero-phase current
The step-up
これらの零相電圧指令値V01 *,V02 *は、図4により説明した如く、図5の加算器211,212において交流電圧指令値Vu1 *,Vv1 *,Vw1 *及びVu2 *,Vv2 *,Vw2 *にそれぞれ加算され、その加算値がPWM生成部221,222に入力される。
PWM生成部221,222は、上記加算値と三角波との比較により、スイッチング素子T11〜T16,T21〜T26に対するゲート信号Gu1〜Gz1,Gu2〜Gz2をそれぞれ生成する。
These zero-phase voltage command values V 01 * and V 02 * are converted into AC voltage command values V u1 * , V v1 * , V w1 * and V u2 in the
The
前記零相電流分配制御部240の詳細な動作は、以下の通りである。
すなわち、モータM1,M2の駆動電力をまかなうために必要な零相電流をI0とおくと、昇圧動作制御部250は、零相電流分配制御部240から出力される分配率kと零相電流指令値I0 *とを用いて、モータM1,M2に数式1,数式2に示す指令値I01 *,I02 *どおりの零相電流が流れるように電流制御を行う。
[数式1]
I01 *=k・I0 *
[数式2]
I02 *=(1−k)・I0 *
The detailed operation of the zero-phase current
That is, assuming that the zero-phase current required to cover the drive power of the motors M 1 and M 2 is I 0 , the boosting
[Formula 1]
I 01 * = k · I 0 *
[Formula 2]
I 02 * = (1-k) · I 0 *
ここで、モータM1,M2の巻線抵抗値r1,r2を制御回路200の記憶装置200bに予め記憶しておくものとし、これらの巻線抵抗値r1,r2及び数式1,数式2から、モータM1,M2の巻線で発生する導通損失合計値を求めると、数式3となる。
[数式3]
P=k2・I0 *2・r1+(1−k)2・I0 *2・r2=(I0 *2・r1+I0 *2・r2)・k2−2・I0 *・r2・k+I0 *・r2
ここで、kを変数と考えると、数式3は下に凸な二次関数となり、その最小値を与えるkは数式4となる。
[数式4]
k={r2/(r1+r2)}
このように、本実施形態では、モータM1,M2の巻線抵抗値r1,r2に基づき、モータM1,M2の巻線で生じる導通損失が最小となるような分配率k(0≦k≦1)を演算する。
Here, it is assumed that the winding resistance values r 1 and r 2 of the motors M 1 and M 2 are stored in advance in the
[Formula 3]
P = k 2 · I 0 * 2 · r 1 + (1−k) 2 · I 0 * 2 · r 2 = (I 0 * 2 · r 1 + I 0 * 2 · r 2 ) · k 2 −2 · I 0 * · r 2 · k + I 0 * · r 2
Here, when k is considered as a variable, Equation 3 is a downward convex quadratic function, and k that gives the minimum value is Equation 4.
[Formula 4]
k = {r 2 / (r 1 + r 2 )}
Thus, in the present embodiment, the
次に、図6は昇圧動作制御部250の構成を示している。
その動作を説明すると、直流母線電圧指令値Vdc *に同検出値Vdcdetをフィードバックし、加算器251から出力される偏差を0にするようなPI調節器252の出力を零相電流指令値I0 *とする。この零相電流指令値I0 *に従って、モータM1,M2の駆動電力をまかなうため必要な零相電流I0が流れる。
Next, FIG. 6 shows the configuration of the step-up
The operation will be described. The detected value V dcdet is fed back to the DC bus voltage command value V dc *, and the output of the
次いで、前記零相電流分配制御部240から入力される分配率kに従って、乗算器253及び加算器254により各モータM1,M2に流す零相電流指令値I01 *,I02 *を算出する。そして、これらの零相電流指令値I01 *,I02 *に各モータM1,M2の零相電流検出値Ib1det,Ib2detをフィードバックし、加算器255,257から出力される偏差を0にするようなPI調節器256,258の出力を、インバータINV1,INV2に対する零相電圧指令値V01 *,V02 *とする。
これらの零相電圧指令値V01 *,V02 *を用いてスイッチング素子T11〜T16,T21〜T26に対するゲート信号Gu1〜Gz1,Gu2〜Gz2を生成する動作は、図5により説明した通りである。
Next, the zero-phase current command values I 01 * and I 02 * to be supplied to the motors M 1 and M 2 are calculated by the
The operation of generating the gate signals G u1 to G z1 and G u2 to G z2 for the switching elements T 11 to T 16 and T 21 to T 26 using these zero-phase voltage command values V 01 * and V 02 * As described with reference to FIG.
以上のように第1実施形態によれば、複数台のモータ駆動装置を構成する各インバータの直流母線電圧を任意に昇圧することができ、しかも、昇圧動作に伴って発生する導通損失を最小限にすることができる。なお、本実施形態は2台のモータ駆動装置101,102からなるモータ駆動システムであるが、モータ駆動装置の台数は何ら限定されるものではない。
また、モータM1,M2は三相誘導電動機以外の多相交流電動機であっても良く、その制御方式もV/f制御に限定されず、例えば、速度センサ付きベクトル制御等の制御方式を用いても良い。
更に、本実施形態ではバッテリBATTの正極をモータM1,M2の中性点に接続し、バッテリBATTの負極を直流母線の負側に接続してあるが、バッテリBATTの正極を直流母線の正側に接続し、バッテリBATTの負極をモータM1,M2の中性点に接続しても、本実施形態と同様な作用効果が得られる。
As described above, according to the first embodiment, it is possible to arbitrarily boost the DC bus voltage of each inverter constituting a plurality of motor drive devices, and minimize the conduction loss caused by the boost operation. Can be. In addition, although this embodiment is a motor drive system which consists of the two
The motors M 1 and M 2 may be multi-phase AC motors other than the three-phase induction motor, and the control method is not limited to V / f control. For example, a control method such as vector control with a speed sensor is used. It may be used.
Furthermore, in the present embodiment, the positive electrode of the battery BATT is connected to the neutral point of the motors M 1 and M 2 and the negative electrode of the battery BATT is connected to the negative side of the DC bus, but the positive electrode of the battery BATT is connected to the DC bus. Even if it is connected to the positive side and the negative electrode of the battery BATT is connected to the neutral point of the motors M 1 and M 2 , the same effects as those of the present embodiment can be obtained.
次に、本発明の第2実施形態を図7,図8に基づいて説明する。
この第2実施形態が第1実施形態と異なる点は、図7に示すように、モータ駆動装置101A,102Aを構成するモータM1,M2に温度検出手段NTC1,NTC2をそれぞれ取り付け、これらによる温度検出値Temp1,Temp2を用いて、零相電流分配制御部240が零相電流の分配率kを決定するようにした点であり、他の部分は第1実施形態と同様である。
以下に、本実施形態における分配率kの決定方法を説明する。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
The second embodiment is different from the first embodiment in that, as shown in FIG. 7, temperature detection means NTC 1 and NTC 2 are attached to the motors M 1 and M 2 constituting the
Below, the determination method of the distribution rate k in this embodiment is demonstrated.
図8は、零相電流分配制御部240に入力されるモータM1,M2の温度検出値Temp1,Temp2の差(Temp1−Temp2)を横軸とし、分配率kを縦軸として示した分配率特性図であり、本実施形態では、実線で示すような座標(0,0.5)を通る特性線を使用する。
FIG. 8 shows the difference (Temp 1 -Temp 2 ) between the temperature detection values Temp 1 and Temp 2 of the motors M 1 and M 2 input to the zero-phase current
図8における実線の特性線によれば、モータM1,M2の温度が等しい場合にはk=0.5となり、零相電流の分配比は1:1となる。また、モータM1の温度がモータM2の温度より高い場合、その差に応じて分配率kが減少し、モータM1に流れる零相電流を減少させると共にモータM2に流れる零相電流を増加させる。また、図8に破線で示すように特性線を上下方向に平行移動させれば、分配率kを偏らせることができると共に、特性線の傾きを変えれば、温度検出値の差(Temp1−Temp2)に対して分配率kが変化する感度を変更することもできる。 According to the solid characteristic line in FIG. 8, when the temperatures of the motors M 1 and M 2 are equal, k = 0.5, and the distribution ratio of the zero-phase current is 1: 1. Further, when the temperature of the motor M 1 is higher than the temperature of the motor M 2 , the distribution ratio k decreases according to the difference, and the zero-phase current flowing to the motor M 2 is decreased while the zero-phase current flowing to the motor M 1 is decreased. increase. Further, if the characteristic line is translated in the vertical direction as shown by a broken line in FIG. 8, the distribution ratio k can be biased, and if the inclination of the characteristic line is changed, the difference in temperature detection values (Temp 1 − It is also possible to change the sensitivity at which the distribution ratio k changes with respect to Temp 2 ).
この第2実施形態によれば、第1実施形態と同様に各インバータINV1,INV2の直流母線電圧を任意に昇圧することができると共に、昇圧動作により発生する損失によるモータM1,M2の温度上昇を最小限にすることが可能となる。
なお、本実施形態では、モータM1,M2に取り付けた温度検出手段NTC1,NTC2により温度を測定しているが、温度を直接検出せずに、モータM1,M2の電流検出値及び熱時定数から算出されるサーマル演算値を用いても良い。
According to the second embodiment, the DC bus voltage of each of the inverters INV 1 and INV 2 can be arbitrarily boosted as in the first embodiment, and the motors M 1 and M 2 due to loss generated by the boosting operation can be obtained. It is possible to minimize the temperature rise.
In the present embodiment, measures the temperature by the
次に、本発明の第3実施形態を図9に基づいて説明する。
この実施形態が第2実施形態と異なる点は、零相電流分配率kを決定するための温度検出値Temp1,Temp2を、図9のモータ駆動装置101B,102Bに示す如く各インバータINV1,INV2を構成するスイッチング素子、例えばT14,T24から得るように温度検出手段NTC1,NTC2を取り付けた点である。勿論、温度検出手段NTC1,NTC2を他のスイッチング素子に取り付けても良い。
また、図示されていないが、各インバータINV1,INV2が有する冷却フィンに温度検出手段NTC1,NTC2を取り付けて温度を検出しても良い。
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
This embodiment is different from the second embodiment in that the temperature detection values Temp 1 and Temp 2 for determining the zero-phase current distribution ratio k are represented by the inverters INV 1 as shown in the
Although not shown, the temperature detection means NTC 1 and NTC 2 may be attached to the cooling fins of the inverters INV 1 and INV 2 to detect the temperature.
この実施形態における零相電流の分配率kの決定方法は、第2実施形態と同一であるため、説明を省略する。
本実施形態によれば、第2実施形態と同様に、各インバータINV1,INV2の直流母線電圧を任意に昇圧でき、しかも昇圧動作に伴うモータM1,M2の温度上昇を最小限にできる効果がある。なお、この実施形態でも、スイッチング素子や冷却フィンの温度を直接検出せずに、モータM1,M2の電流検出値及び熱時定数から算出されるサーマル演算値を用いることができる。
Since the determination method of the zero-phase current distribution ratio k in this embodiment is the same as that in the second embodiment, the description thereof is omitted.
According to the present embodiment, as in the second embodiment, the DC bus voltage of each inverter INV 1 , INV 2 can be arbitrarily boosted, and the temperature rise of the motors M 1 , M 2 associated with the boost operation is minimized. There is an effect that can be done. In this embodiment, the thermal calculation value calculated from the current detection values of the motors M 1 and M 2 and the thermal time constant can be used without directly detecting the temperatures of the switching elements and the cooling fins.
次いで、本発明の第4実施形態を図10,図11に基づいて説明する。
この実施形態の回路構成は第1実施形態(図1)と同様であり、第1〜第3実施形態と異なるのは零相電流分配制御部240における零相電流の分配率kの決定方法にある。
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
The circuit configuration of this embodiment is the same as that of the first embodiment (FIG. 1). The difference from the first to third embodiments is the method for determining the zero-phase current distribution ratio k in the zero-phase current
本実施形態では、例えば後述する方法でモータM1,M2を流れる電流の正相分電流振幅I1,I2を求める。そして、図10に示すように、モータM1,M2の正相分電流振幅I1,I2の差(I1−I2)を横軸とし、零相電流の分配率kを縦軸とした平面上で、座標(0,0.5)を通る実線の直線を分配率特性とする。 In the present embodiment, for example, current amplitudes I 1 and I 2 corresponding to positive phases of currents flowing through the motors M 1 and M 2 are obtained by a method described later. As shown in FIG. 10, the horizontal axis represents the difference (I 1 -I 2 ) between the positive phase current amplitudes I 1 and I 2 of the motors M 1 and M 2 , and the zero phase current distribution ratio k represents the vertical axis. A solid line passing through the coordinates (0, 0.5) on the plane is defined as a distribution rate characteristic.
例えば、モータM1,M2の正相分電流振幅が等しい場合にはk=0.5となり、零相電流の分配比は1:1となる。また、モータM1の正相分電流振幅がモータM2の正相分電流振幅より大きい場合、その差に応じて分配率kが減少し、モータM1に流れる零相電流を減少させると共にモータM2に流れる零相電流を増加させる。この特性線を破線に示すように上下方向に平行移動させれば、分配率kを偏らせることができ、特性線の傾きを変えれば、モータM1,M2の正相分電流振幅の差(I1−I2)に対して分配率kが変化する感度を変更することもできる。 For example, when the current amplitudes of the positive phases of the motors M 1 and M 2 are equal, k = 0.5, and the zero-phase current distribution ratio is 1: 1. The motor with the positive phase current amplitude of the motor M 1 is greater than the positive phase current amplitude of the motor M 2, the distribution ratio k decreases in accordance with the difference, to reduce the zero-phase current flowing through the motor M 1 increasing the zero-phase current flowing through the M 2. If the characteristic line is translated in the vertical direction as shown by the broken line, the distribution ratio k can be biased. If the inclination of the characteristic line is changed, the difference in current amplitude between the positive phases of the motors M 1 and M 2 can be obtained. The sensitivity at which the distribution ratio k changes with respect to (I 1 -I 2 ) can also be changed.
なお、モータM1,M2の正相分電流振幅I1,I2は、図11に示す演算手段により算出可能である。
すなわち、モータM1,M2の零相電流検出値Ib1det,Ib2detに乗算器261a,262aにて1/3を乗じた値を、加算器261b,261c及び262b,262cにて電流検出値iu1det,iw1det及びiu2det,iw2detからそれぞれ減算し、その結果と加算器261d,262dの出力とにより、各モータの電流検出値から零相分を除去した3相の正相分電流を得る。
The positive phase current amplitudes I 1 and I 2 of the motors M 1 and M 2 can be calculated by the calculation means shown in FIG.
That is, a value obtained by multiplying the zero-phase current detection values I b1det and I b2det of the motors M 1 and M 2 by 1/3 by the
正相分の電流振幅を求めるため、上述した3相の正相分電流を3相/2相変換器261e,262e及び座標変換器261f,262fに順次加え、d−q座標系における電流値id1,iq1及びid2,iq2を求める。次に、振幅演算器261g,262gによりこれらの電流値の2乗和の平方根を求めることにより、モータM1,M2の正相電流振幅I1,I2を得ることができる。
In order to obtain the current amplitude of the positive phase, the above-described three-phase positive phase currents are sequentially added to the three-phase / two-
以上のようにこの第4実施形態によれば、インバータ直流母線電圧を任意に昇圧できると共に、各モータ電流の正相分と零相分との和を最小にできるので、モータM1,M2の温度上昇を最小限にすることが可能となる。 As described above, according to the fourth embodiment, the inverter DC bus voltage can be arbitrarily boosted, and the sum of the positive phase component and the zero phase component of each motor current can be minimized. Therefore, the motors M 1 and M 2 can be minimized. It is possible to minimize the temperature rise.
なお、上述した各実施形態ではモータの正相分電流検出値を用いて種々の演算を行っているが、その代わりに正相分電流指令値またはトルク指令値を用いてもよい。 In each of the above-described embodiments, various calculations are performed using the detected current value of the positive phase of the motor, but a positive phase current command value or a torque command value may be used instead.
101,101A,101B,102,102A,102B モータ駆動装置
111,112,121,122 電流検出手段
130 電圧検出手段
200,200A,200B 制御回路
200a マイコン
200b 記憶装置
210,211,212 加算器
220,221,222 PWM生成部
231,232 モータ制御部
240 零相電流分配制御部
250 昇圧動作制御部
251,254,255,257 加算器
252,256,258 PI調節器
253 乗算器
261a,262a 乗算器
261b,261c,261d,262b,262c,262d 加算器
261e,262e 3相/2相変換器
261f,262f 座標変換器
261g,262g 振幅演算器
C1,C2 平滑コンデンサ
INV1,INV2 インバータ
T11〜T16,T21〜T26,TZ1,TZ2 半導体スイッチング素子
M1,M2 モータ
L1 リアクタンス
BATT バッテリ
NTC1,NTC2 温度検出手段
101, 101A, 101B, 102, 102A, 102B
Claims (7)
各モータの前記中性点を共通接続すると共に、前記直流母線の正側及び負側をそれぞれ共通接続したことを特徴とするモータ駆動システム。 A multiphase voltage source inverter; power storage means connected to the DC input terminal of the inverter; a motor in which a stator winding is star-connected to the AC output terminal of the inverter; and a neutral point of the stator winding And a power supply connected between one of the DC buses of the inverter and a plurality of motor drive devices having a boosting function for boosting the voltage of the power supply and supplying the boosted voltage to the power storage means In the motor drive system provided,
A motor drive system characterized in that the neutral points of the motors are connected in common and the positive side and the negative side of the DC bus are connected in common.
各モータ駆動装置の昇圧動作により各モータの前記中性点に流れる零相電流の分配率を決定する制御手段を備えたことを特徴とするモータ駆動システム。 In the motor drive system according to claim 1,
A motor drive system comprising control means for determining a distribution ratio of a zero-phase current flowing through the neutral point of each motor by a boost operation of each motor drive device.
前記制御手段は、各モータ駆動装置の前記モータの巻線抵抗値を用いて前記分配率を決定することを特徴とするモータ駆動システム。 In the motor drive system according to claim 2,
The motor drive system characterized in that the control means determines the distribution ratio using a winding resistance value of the motor of each motor drive device.
前記制御手段は、各モータ駆動装置の前記モータの温度を用いて前記分配率を決定することを特徴とするモータ駆動システム。 In the motor drive system according to claim 2,
The motor drive system characterized in that the control means determines the distribution ratio using the temperature of the motor of each motor drive device.
前記制御手段は、各モータ駆動装置の前記インバータを構成する半導体スイッチング素子の温度を用いて前記分配率を決定することを特徴とするモータ駆動システム。 In the motor drive system according to claim 2,
The motor drive system characterized in that the control means determines the distribution ratio using the temperature of a semiconductor switching element constituting the inverter of each motor drive device.
前記制御手段は、各モータ駆動装置の前記モータを流れる正相分電流を用いて前記分配率を決定することを特徴とするモータ駆動システム。 In the motor drive system according to claim 2,
The motor drive system characterized in that the control means determines the distribution ratio using a positive phase current flowing through the motor of each motor drive device.
各モータ駆動装置が有する昇圧機能は、前記インバータの上アームまたは下アームの全ての半導体スイッチング素子をオンさせて零相電圧を出力させ、前記インバータを昇圧チョッパとして動作させる機能であることを特徴とするモータ駆動システム。 In the motor drive system according to any one of claims 1 to 6,
The step-up function of each motor drive device is a function that turns on all semiconductor switching elements of the upper arm or lower arm of the inverter to output a zero-phase voltage and operates the inverter as a step-up chopper. Motor drive system.
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