JP2010029023A - Power conversion apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、入力された電力を形態の異なる電力に変換する電力変換手段と、電力変換手段の出力電圧を検出する電圧検出手段とを備えた電力変換装置に関する。 The present invention relates to a power conversion device including a power conversion unit that converts input power into power having a different form and a voltage detection unit that detects an output voltage of the power conversion unit.
従来、電力変換装置として、例えば特許文献１に開示されている装置がある。この装置は、昇圧コンバータと、電圧センサと、コンバータ制御手段とから構成されている。昇圧コンバータは、直列接続された２つのトランジスタを備えている。電圧センサは、昇圧コンバータの出力端に設けられている。コンバータ制御手段は、電圧指令と、電圧センサの検出した昇圧コンバータの出力電圧とに基づいて、昇圧コンバータを構成する２つのトランジスタをオン、オフするためのＰＷＭ信号を出力する。
ところで、昇圧コンバータを構成するトランジスタがオン、オフすると、電流の変化に起因して出力電圧が過渡的に変動する。そのため、出力電圧の検出タイミングによっては、この過渡的な変動を検出してしまうことになる。この場合、コンバータ制御手段による昇圧コンバータの制御が不安定になってしまうという問題があった。これに対し、フィルタ回路を設け、過渡的な変動を除去することも考えられる。しかし、構成が複雑になるとともに、フィルタ回路の遅れにより、応答性が低下してしまうという問題があった。 By the way, when the transistors constituting the boost converter are turned on and off, the output voltage fluctuates transiently due to a change in current. Therefore, depending on the detection timing of the output voltage, this transient fluctuation is detected. In this case, there is a problem that the control of the boost converter by the converter control means becomes unstable. On the other hand, it is also conceivable to provide a filter circuit to remove transient fluctuations. However, there has been a problem that the structure becomes complicated and the responsiveness deteriorates due to the delay of the filter circuit.
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、簡素な構成で、出力電圧の過渡的な変動の検出を抑え、安定して制御できるとともに、応答性が低下しない電力変換装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and provides a power converter that has a simple configuration, suppresses detection of transient fluctuations in output voltage, can be stably controlled, and does not deteriorate responsiveness. The purpose is to do.
そこで、本発明者は、この課題を解決すべく鋭意研究し試行錯誤を重ねた結果、全てのスイッチング素子が、オン又はオフのいずれかの状態であるときに電力変換手段の出力電圧を検出することで、簡素な構成で、出力電圧の過渡的な変動の検出を抑え、安定して制御できるとともに、応答性の低下を抑えられることを思いつき、本発明を完成するに至った。 Therefore, as a result of intensive research and trial and error to solve this problem, the present inventor detects the output voltage of the power conversion means when all the switching elements are either on or off. As a result, the present invention has been completed with the idea that the detection of transient fluctuations in the output voltage can be suppressed with a simple configuration, the control can be stably performed, and the decrease in responsiveness can be suppressed.
すなわち、請求項１に記載の電力変換装置は、複数のスイッチング素子からなり、スイッチング素子をオン、オフすることで入力された電力を形態の異なる電力に変換する電力変換手段と、電力変換手段の出力電圧を検出する電圧検出手段と、電圧検出手段の検出結果に基づいてスイッチング素子をオン、オフするためのＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ信号生成手段と、を備えた電力変換装置において、電圧検出手段は、全てのスイッチング素子がオン又はオフのいずれかの状態であるときに電力変換手段の出力電圧を検出することを特徴とする。この構成によれば、電力変換手段をなす全てのスイッチング素子がオン又はオフのいずれかの状態のときに電力変換手段の出力電圧を検出する。そのため、スイッチング素子のオン、オフの状態が切替わることで発生する出力電圧の過渡的な変動の検出を抑えることができる。従って、安定して制御することができる。しかも、フィルタ回路を設ける必要もない。そのため、簡素な構成で出力電圧を検出することができる。また、フィルタ回路による遅れもないことから、応答性が低下しない。 That is, the power conversion device according to claim 1 includes a plurality of switching elements, a power conversion unit that converts input power into power having different forms by turning on and off the switching elements, and a power conversion unit. In a power converter comprising: a voltage detection unit that detects an output voltage; and a PWM signal generation unit that generates a PWM signal for turning on and off the switching element based on a detection result of the voltage detection unit. Is characterized in that the output voltage of the power conversion means is detected when all the switching elements are either on or off. According to this configuration, the output voltage of the power conversion unit is detected when all the switching elements forming the power conversion unit are in an on state or an off state. Therefore, it is possible to suppress detection of transient fluctuations in the output voltage that occur when the switching element is switched on and off. Therefore, it can be controlled stably. In addition, it is not necessary to provide a filter circuit. Therefore, the output voltage can be detected with a simple configuration. Further, since there is no delay due to the filter circuit, the responsiveness does not deteriorate.
請求項２に記載の電力変換装置は、請求項１に記載の電力変換装置において、電圧検出手段は、スイッチング素子がオンからオフ及びオフからオンに状態が切替わる前後の所定時間を除き、全てのスイッチング素子がオン又はオフのいずれかの状態であるときに電力変換手段の出力電圧を検出することを特徴とする。この構成によれば、スイッチング素子のオン、オフの状態が切替わる前後の所定時間を除いて出力電圧を検出することができる。スイッチング素子のオン、オフの状態が切替わる前後の所定時間は、過渡的な変動によって出力電圧が不安定になる。そのため、オン、オフの状態が切替わる前後の所定時間を除いて検出することで出力電圧の過渡的な変動の検出を確実に抑えることができる。
The power conversion device according to
請求項３に記載の電力変換装置は、請求項２に記載の電力変換装置において、所定時間は、スイッチング素子がオンからオフ及びオフからオンに状態が切替わることに伴って、電力変換手段の出力電圧が不安定になると予測される時間であることを特徴とする。この構成によれば、出力電圧の過渡的な変動の検出をより確実に抑えることができる。
The power conversion device according to claim 3 is the power conversion device according to
請求項４に記載の電力変換装置は、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、ＰＷＭ信号生成手段は、電圧指令と電圧検出手段の検出結果の偏差を対称三角波信号と比較することでＰＷＭ信号を生成し、電圧検出手段は、対称三角波信号の頂点のタイミングで電力変換手段の出力電圧を検出することを特徴とする。ここで、対称三角波信号とは、時間に対して増加する増加側の傾きの絶対値と、時間に対して減少する減少側の傾きの絶対値とがほぼ等しい三角波信号である。この構成によれば、対称三角波信号の頂点のタイミングは、電力変換手段をなす全てのスイッチング素子がオン又はオフのいずれかの状態となるタイミングである。より具体的には、オン期間又はオフ期間の中央のタイミングである。そのため、対称三角波信号の頂点のタイミングで検出することで全てのスイッチング素子がオン又はオフのいずれかの状態であるときに確実に検出することができる。また、オン、オフの状態が切替わる前後を除いて確実に検出することができる。 The power conversion device according to claim 4 is the power conversion device according to any one of claims 1 to 3, wherein the PWM signal generation means calculates a deviation between the voltage command and the detection result of the voltage detection means as a symmetrical triangular wave signal. The voltage detection means detects the output voltage of the power conversion means at the timing of the vertex of the symmetric triangular wave signal. Here, the symmetric triangular wave signal is a triangular wave signal in which the absolute value of the increasing slope that increases with time is substantially equal to the absolute value of the decreasing slope that decreases with time. According to this configuration, the timing of the vertex of the symmetric triangular wave signal is the timing at which all the switching elements constituting the power conversion means are in either the on state or the off state. More specifically, it is the central timing of the on period or the off period. Therefore, by detecting at the timing of the top of the symmetrical triangular wave signal, it is possible to reliably detect when all the switching elements are in either the on or off state. Further, it can be reliably detected except before and after the on / off state is switched.
請求項５に記載の電力変換装置は、それぞれ複数のスイッチング素子からなり、スイッチング素子をオン、オフすることで入力された電力を形態の異なる電力に変換する複数の電力変換手段と、各電力変換手段の出力電圧を検出する電圧検出手段と、電圧検出手段の検出結果に基づいて各電力変換手段のスイッチング素子をオン、オフするためのＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ信号生成手段と、を備えた電力変換装置において、電圧検出手段は、複数の電力変換手段の全てのスイッチング素子がオン又はオフのいずれかの状態であるときに各電力変換手段の出力電圧を検出することを特徴とする。この構成によれば、複数の電力変換手段をなす全てのスイッチング素子がオン又はオフのいずれかの状態のときに各電力変換手段の出力電圧を検出する。そのため、スイッチング素子のオン、オフの状態が切替わることで発生する出力電圧の過渡的な変動の検出を抑えることができる。従って、安定して制御することができる。しかも、フィルタ回路を設ける必要もない。そのため、簡素な構成で出力電圧を検出することができる。また、フィルタ回路による遅れもないことから、応答性が低下しない。 The power conversion device according to claim 5 is composed of a plurality of switching elements, each of which converts a plurality of power conversion means for converting the input power by turning on and off the switching elements into different forms of power, and each power conversion A voltage detection means for detecting the output voltage of the means, and a PWM signal generation means for generating a PWM signal for turning on and off the switching element of each power conversion means based on the detection result of the voltage detection means. In the conversion device, the voltage detection means detects the output voltage of each power conversion means when all the switching elements of the plurality of power conversion means are either in an on state or an off state. According to this configuration, the output voltage of each power conversion unit is detected when all the switching elements forming the plurality of power conversion units are in an on or off state. Therefore, it is possible to suppress detection of transient fluctuations in the output voltage that occur when the switching element is switched on and off. Therefore, it can be controlled stably. In addition, it is not necessary to provide a filter circuit. Therefore, the output voltage can be detected with a simple configuration. Further, since there is no delay due to the filter circuit, the responsiveness does not deteriorate.
請求項６に記載の電力変換装置は、請求項５に記載の電力変換装置において、電圧検出手段は、スイッチング素子がオンからオフ又はオフからオンに状態が切替わる前後の所定時間を除き、複数の電力変換手段の全てのスイッチング素子がオン又はオフのいずれかの状態であるときに電力変換手段の出力電圧を検出することを特徴とする。この構成によれば、スイッチング素子のオン、オフの状態が切替わる前後の所定時間を除いて出力電圧を検出することができる。スイッチング素子のオン、オフの状態が切替わる前後の所定時間は、過渡的な変動によって出力電圧が不安定になる。そのため、オン、オフの状態が切替わる前後の所定時間を除いて検出することで出力電圧の過渡的な変動の検出を確実に抑えることができる。 The power conversion device according to claim 6 is the power conversion device according to claim 5, wherein the voltage detection means includes a plurality of times except for a predetermined time before and after the switching element is switched from on to off or from off to on. The output voltage of the power conversion means is detected when all the switching elements of the power conversion means are in either the on state or the off state. According to this configuration, the output voltage can be detected except for a predetermined time before and after the switching element is switched on and off. During a predetermined time before and after the switching element is switched on and off, the output voltage becomes unstable due to transient fluctuations. Therefore, detection of transient fluctuations in the output voltage can be reliably suppressed by detecting except for a predetermined time before and after the on / off state is switched.
請求項７に記載の電力変換装置は、請求項６に記載の電力変換装置において、所定時間は、スイッチング素子がオンからオフ又はオフからオンに状態が切替わることに伴って、電力変換手段の出力電圧が不安定になると予測される時間であることを特徴とする。この構成によれば、出力電圧の過渡的な変動の検出をより確実に抑えることができる。 The power conversion device according to claim 7 is the power conversion device according to claim 6, wherein the predetermined time is determined by the power conversion means as the switching element is switched from on to off or from off to on. It is a time when the output voltage is expected to become unstable. According to this configuration, detection of transient fluctuations in the output voltage can be more reliably suppressed.
請求項８に記載の電力変換装置は、請求項５〜７のいずれか１項に記載の電力変換装置において、ＰＷＭ信号生成手段は、いずれかの頂点が互いに同期した各電力変換手段の対称三角波信号を生成するとともに、各電力変換手段に対する電圧指令と電圧検出手段の検出結果の偏差を、各電力変換手段に対する対称三角波信号と比較することで各電力変換手段のＰＷＭ信号を生成し、電圧検出手段は、各電力変換手段の対称三角波信号の同期した頂点のタイミングで各電力変換手段の出力電圧を検出することを特徴とする。ここで、対称三角波信号とは、時間に対して増加する増加側の傾きの絶対値と、時間に対して減少する減少側の傾きの絶対値とがほぼ等しい三角波信号である。この構成によれば、各電力変換手段の対称三角波信号の同期した頂点のタイミングは、複数の電力変換手段をなす全てのスイッチング素子がオン又はオフのいずれかの状態となるタイミングである。より具体的には、オン期間又はオフ期間の中央のタイミングである。そのため、各電力変換手段の対称三角波信号の同期した頂点のタイミングで検出することで、全てのスイッチング素子がオン又はオフのいずれかの状態であるときに確実に検出することができる。また、オン、オフの状態が切替わる前後を除いて確実に検出することができる。 The power conversion device according to claim 8 is the power conversion device according to any one of claims 5 to 7, wherein the PWM signal generation means is a symmetric triangular wave of each power conversion means whose vertices are synchronized with each other. A signal is generated, and a PWM signal of each power conversion unit is generated by comparing a deviation between a voltage command for each power conversion unit and a detection result of the voltage detection unit with a symmetrical triangular wave signal for each power conversion unit, and voltage detection The means is characterized in that the output voltage of each power conversion means is detected at the timing of the synchronized vertex of the symmetrical triangular wave signal of each power conversion means. Here, the symmetric triangular wave signal is a triangular wave signal in which the absolute value of the increasing slope that increases with time is substantially equal to the absolute value of the decreasing slope that decreases with time. According to this configuration, the timing of the synchronized vertex of the symmetrical triangular wave signal of each power conversion means is the timing at which all the switching elements constituting the plurality of power conversion means are turned on or off. More specifically, it is the central timing of the on period or the off period. Therefore, by detecting at the timing of the synchronized vertex of the symmetrical triangular wave signal of each power conversion means, it is possible to reliably detect when all the switching elements are in either the on state or the off state. Further, it can be reliably detected except before and after the on / off state is switched.
請求項９に記載の電力変換装置は、請求項８に記載の電力変換装置において、ＰＷＭ信号生成手段は、各電力変換手段の対称三角波信号をそれぞれ生成する複数の三角波信号生成手段と、いずれかの頂点が互いに同期した各電力変換手段の対称三角波信号を生成するように複数の三角波信号生成手段を制御する制御手段と、を有することを特徴とする。この構成によれば、いずれかの頂点が互いに同期した各電力変換手段の対称三角波信号を確実に生成することができる。 The power conversion device according to claim 9 is the power conversion device according to claim 8, wherein the PWM signal generation means includes a plurality of triangular wave signal generation means for generating a symmetrical triangular wave signal of each of the power conversion means, Control means for controlling a plurality of triangular wave signal generating means so as to generate a symmetrical triangular wave signal of each power conversion means whose vertices are synchronized with each other. According to this configuration, it is possible to reliably generate a symmetrical triangular wave signal of each power conversion unit in which any vertex is synchronized with each other.
請求項１０に記載の電力変換装置は、請求項９に記載の電力変換装置において、複数の三角波信号生成手段及び制御手段は、マイクロコンピュータ内に一体的に構成されていることを特徴とする。この構成によれば、ＰＷＭ信号生成手段を簡素化することができる。 A power conversion device according to a tenth aspect is the power conversion device according to the ninth aspect, wherein the plurality of triangular wave signal generating means and the control means are integrally formed in a microcomputer. According to this configuration, the PWM signal generation means can be simplified.
次に実施形態を挙げ、本発明をより詳しく説明する。第１実施形態では、本発明に係る電力変換装置を、昇圧コンバータ装置に適用した例を示す。また、第２実施形態では、本発明に係る電力変換装置を、２つのモータを制御するモータ制御装置に適用した例を示す。 Next, an embodiment is given and this invention is demonstrated in detail. 1st Embodiment shows the example which applied the power converter device which concerns on this invention to the step-up converter apparatus. Moreover, in 2nd Embodiment, the example which applied the power converter device which concerns on this invention to the motor control apparatus which controls two motors is shown.
（第１実施形態）
まず、図１及び図２を参照して昇圧コンバータ装置の構成について説明する。ここで、図１は、第１実施形態における昇圧コンバータ装置の回路図である。図２は、制御回路のブロック図である。
(First embodiment)
First, the configuration of the boost converter device will be described with reference to FIG. 1 and FIG. Here, FIG. 1 is a circuit diagram of the boost converter device in the first embodiment. FIG. 2 is a block diagram of the control circuit.
図１に示す昇圧コンバータ装置１（電力変換装置）は、低電圧バッテリＢ１０の出力する直流低電圧を昇圧して、充放電可能な高電圧バッテリＢ１１を充電する装置である。つまり、低電圧の直流電力を高電圧の直流電力に変換する装置である。図１に示すように、昇圧コンバータ装置１は、低電圧側平滑用コンデンサ１０と、コイル１１と、電力変換回路（電力変換手段）１２と、高電圧側平滑用コンデンサ１３と、制御回路１４とから構成されている。
A boost converter device 1 (power conversion device) shown in FIG. 1 is a device that boosts a DC low voltage output from a low voltage battery B10 and charges a chargeable / dischargeable high voltage battery B11. That is, it is a device that converts low-voltage DC power into high-voltage DC power. As shown in FIG. 1, the boost converter device 1 includes a low voltage
低電圧側平滑用コンデンサ１０は、低電圧側の直流電圧を平滑するための素子である。低電圧側平滑用コンデンサ１０の正極端子及び負極端子は低電圧バッテリＢ１０の正極端子及び負極端子にそれぞれ接続されている。
The low voltage
コイル１１は、電流が流れることでエネルギーを蓄積、放出するとともに電圧を誘起する素子である。コイル１１の一端は低電圧側平滑用コンデンサ１０の正極端子に、他端は電力変換回路１２に接続されている。
The
電力変換回路１２は、入力された低電圧の直流電力を高電圧の直流電力に変換する回路である。電力変換回路１２はＩＧＢＴ１２０、１２１によって構成されている。ＩＧＢＴ１２０、１２１は、オン、オフすることでコイル１１にエネルギーを蓄積、放出させるためのスイッチング素子である。ＩＧＢＴ１２０、１２１が所定のタイミングでオン、オフすることで、低電圧の直流電力が高電圧の直流電力に変換される。ＩＧＢＴ１２０、１２１は直列接続されている。具体的には、ＩＧＢＴ１２０のエミッタがＩＧＢＴ１２１のコレクタに接続されている。直列接続されたＩＧＢＴ１２０、１２１の直列接続点はコイル１１の他端に接続されている。また、ＩＧＢＴ１２０のコレクタは高電圧側平滑用コンデンサ１７の正極端子に、ＩＧＢＴ１２１のエミッタは低電圧側平滑用コンデンサ１０及び高電圧側平滑用コンデンサ１７の負極端子にそれぞれ接続されている。さらに、ＩＧＢＴ１２０、１２１のゲートは制御回路１４にそれぞれ接続されている。
The
高電圧側平滑用コンデンサ１３は、高電圧側の直流電圧を平滑するための素子である。高電圧側平滑用コンデンサ１３の正極端子はＩＧＢＴ１２０のコレクタに、負極端子はＩＧＢＴ１２１のエミッタにそれぞれ接続されている。また、高電圧側平滑用コンデンサ１３の正極端子及び負極端子は高電圧バッテリＢ１１の正極端子及び負極端子にそれぞれ接続されている。
The high voltage
制御回路１４は、外部から入力される電力変換回路１２に対する電圧指令と、電力変換回路１２の出力電圧である高電圧側の直流電圧とに基づいてＩＧＢＴ１２０、１２１のオン、オフを制御するための回路である。図２に示すように、制御回路１４は、電圧変換回路１４０（電圧検出手段）と、マイクロコンピュータ１４１と、ＩＧＢＴ駆動回路１４２とから構成されている。
The
電圧変換回路１４０は、電力変換回路１２の出力する高電圧側の直流電圧を、マイクロコンピュータ１４１の入力可能な電圧範囲に変換するための回路である。電圧変換回路１４０の入力端子は高電圧側平滑用コンデンサ１３の正極端子に、出力端子はマイクロコンピュータ１４１にそれぞれ接続されている。
The
マイクロコンピュータ１４１は、外部から入力される電圧指令と高電圧側の直流電圧とに基づいて、ＩＧＢＴ１２０、１２１をオン、オフするためのＰＷＭ信号を出力する素子である。マイクロコンピュータ１４１は、Ａ／Ｄ変換部１４１ａ（電圧検出手段）と、演算部１４１ｂ（ＰＷＭ信号生成手段）と、タイマー部１４１ｃ（ＰＷＭ信号生成手段）とから構成されている。なお、電圧変換回路１４０とＡ／Ｄ変換部１４１ａとが本願発明における電圧検出手段に、演算部１４１ｂとタイマー部１４１ｃとが本願発明におけるＰＷＭ信号生成手段に相当する。
The
Ａ／Ｄ変換部１４１ａは、電圧変換回路１４０によって変換された電力変換回路１２の出力する高電圧側の直流電圧のアナログ値をデジタル値に変換するブロックである。Ａ／Ｄ変換部１４１ａは、タイマー部１４１ｃから入力されるトリガに基づいて変換された高電圧側の直流電圧のアナログ値を保持し、デジタル値に変換する。Ａ／Ｄ変換部１４１ａのアナログ入力端子は電圧変換回路１４０の出力端子に接続されている。また、デジタル出力端子は演算部１４１ｂに、トリガ入力端子はタイマー部１４１ｃにそれぞれ接続されている。
The A /
演算部１４１ｂは、外部から入力される電圧指令と、Ａ／Ｄ変換部１４１ａによって変換された高電圧側の直流電圧のデジタル値との偏差に基づいてデューティ指令を演算するためのブロックである。また、タイマー部１４１ｃを起動するためのトリガを出力するブロックでもある。演算部１４１ｂのデジタル入力端子はＡ／Ｄ変換部１４１ａのデジタル出力端子に接続されている。また、演算部１４１ｂのデューティ指令出力端子及びトリガ出力端子はタイマー部１４１ｃに接続されている。
The
タイマー部１４１ｃは、演算部１４１ｂから入力されるトリガによって起動して対称三角波信号を生成し、演算部１４１ｂから入力されるデューティ指令を対称三角波信号と比較することでＩＧＢＴ１２０、１２１をオン、オフするためのＰＷＭ信号を生成するブロックである。また、対称三角波信号の山谷の頂点のタイミングで、変換された高電圧側の直流電圧のアナログ値の保持を指示するためのトリガを出力するブロックでもある。ここで、対称三角波信号とは、時間に対して増加する増加側の傾きの絶対値と、時間に対して減少する減少側の傾きの絶対値とが等しい三角波信号である。タイマー部１４１ｃのデューティ指令入力端子は演算部１４１ｂのデューティ指令出力端子に、トリガ入力端子は演算部１４１ｂのトリガ出力端子にそれぞれ接続されている。また、トリガ出力端子はＡ／Ｄ変換部１４１ａのトリガ入力端子に接続されている。さらに、ＰＷＭ信号出力端子はＩＧＢＴ駆動回路１４２に接続されている。
The
ＩＧＢＴ駆動回路１４２は、タイマー部１４１ｃから入力されるＰＷＭ信号に基づいてＩＧＢＴ１２０、１２１を駆動するための回路である。ＩＧＢＴ駆動回路１４２のＰＷＭ信号入力端子はタイマー部１４１ｃのＰＷＭ信号出力端子に接続されている。また、駆動端子はＩＧＢＴ１２０、１２１にそれぞれ接続されている。
The
次に、図１〜図３を参照して昇圧コンバータ装置の動作について説明する。ここで、図３は、電圧検出タイミングを説明するためのタイミングチャートである。なお、ＰＷＭ信号については、電力変換回路１２を構成するＩＧＢＴ１２０、１２１のうち、一方のＩＧＢＴに対するＰＷＭ信号のみを示している。他方のＩＧＢＴに対するＰＷＭ信号は、このＰＷＭ信号を反転した信号となる。
Next, the operation of the boost converter device will be described with reference to FIGS. Here, FIG. 3 is a timing chart for explaining the voltage detection timing. As for the PWM signal, only the PWM signal for one IGBT among the
図１において、電源が供給されると、昇圧コンバータ装置１は動作を開始する。図２に示す演算部１４１ｂは、タイマー部１４１ｃを起動するためのトリガを出力する。トリガが入力されると、タイマー部１４１ｃは、図３に示すように、対称三角波信号を生成する。また、対称三角波信号の山谷の頂点のタイミングで、変換された高電圧側の直流電圧のアナログ値の保持をＡ／Ｄ変換部１４１に指示するためのトリガを出力する。
In FIG. 1, when power is supplied, boost converter device 1 starts operation. The
トリガが入力されると、図２に示すＡ／Ｄ変換部１４１ａは、電圧変換回路１４０によって変換された高電圧側の直流電圧のアナログ値を、トリガのタイミングで保持する。つまり、対称三角波信号の山谷の頂点のタイミングで保持する。そして、デジタル値に変換して演算部１４１ｂに出力する。
When the trigger is input, the A /
演算部１４１ｂは、外部から入力される電圧指令と、Ａ／Ｄ変換部１４１ａによって変換された高電圧側の直流電圧のデジタル値との偏差に基づいてデューティ指令を演算し、タイマー部１４１ｃに出力する。
The
デューティ指令が入力されると、タイマー部１４１ｃは、図３に示すように、デューティ指令を対称三角波信号と比較してＩＧＢＴ１２０、１２１をオン、オフするためのＰＷＭ信号を生成し、ＩＧＢＴ駆動回路１４２に出力する。
When the duty command is input, the
ＰＷＭ信号が入力されると、図２に示すＩＧＢＴ駆動回路１４２は、ＰＷＭ信号に基づいてＩＧＢＴ１２０、１２１をオン、オフする。これにより、低電圧バッテリＢ１０の出力する直流電圧が昇圧され、高電圧バッテリＢ１１が充電される。
When the PWM signal is input, the
最後に、具体的効果について説明する。第１実施形態によれば、デューティ指令を対称三角信号と比較することでＰＷＭ信号を生成している。図３に示すように、対称三角波信号の山谷の頂点のタイミングは、電力変換回路１２をなす全てのＩＧＢＴ１２０、１２１がオン又はオフのいずれかの状態となるタイミングである。従って、対称三角波信号の山谷の頂点のタイミングでの電力変換回路１２の出力電圧は、全てのＩＧＢＴ１２０、１２１がオン又はオフのいずれかの状態であるときの出力電圧である。そのため、対称三角波信号の山側の頂点で電力変換回路１２の出力電圧を保持することで、ＩＧＢＴ１２０、１２１のオン、オフの状態が切替わることで発生する出力電圧の過渡的な変動の検出を抑えることができ、安定して制御することができる。しかも、フィルタ回路を設ける必要もない。そのため、簡素な構成で電力変換回路１２の出力電圧を検出することができる。また、フィルタ回路による遅れもないことから、応答性が低下しない。
Finally, specific effects will be described. According to the first embodiment, the PWM signal is generated by comparing the duty command with the symmetrical triangular signal. As shown in FIG. 3, the timing of the peaks and troughs of the symmetric triangular wave signal is the timing at which all the
また、第１実施形態によれば、対称三角波信号の山谷の頂点のタイミングは、ＩＧＢＴ１２０、１２１がオン期間又はオフ期間の中央のタイミングである。そのため、オン、オフの状態が切替わる前後の所定時間ｔを除いて電力変換回路１２の出力電圧を検出することができる。ＩＧＢＴ１２０、１２１のオン、オフの状態が切替わることに伴って、電力変換回路１２の出力電圧が不安定になると予測される。そのため、オン、オフの状態が切替わる前後の所定時間ｔを除いて検出することで、電力変換回路１２の出力電圧の過渡的な変動の検出を確実に抑えることができる。
Further, according to the first embodiment, the timing of the peaks and valleys of the symmetrical triangular wave signal is the timing at which the
（第２実施形態）
まず、図４及び図５を参照してモータ制御装置の構成について説明する。ここで、図４は、第２実施形態におけるモータ制御装置の回路図である。図５は、制御回路のブロック図である。
(Second Embodiment)
First, the configuration of the motor control device will be described with reference to FIGS. 4 and 5. Here, FIG. 4 is a circuit diagram of the motor control device according to the second embodiment. FIG. 5 is a block diagram of the control circuit.
図４に示すモータ制御装置２（電力変換装置）は、バッテリＢ２０の出力する直流低電圧を昇圧するとともに、昇圧した直流電圧を３相交流電圧に変換して３相交流モータＭ２０、Ｍ２１に供給し、３相交流モータＭ２０、Ｍ２１をそれぞれ独立して駆動する装置である。つまり、低電圧の直流電圧を高電圧の直流電圧に変換するとともに、この高電圧の直流電圧をそれぞれ独立した２組の３相交流電圧に変換する装置である。
図４に示すように、モータ制御装置２は、低電圧側平滑用コンデンサ２０と、コイル２１と、電力変換回路２２（電力変換手段）と、高電圧側平滑用コンデンサ２３と、電力変換回路２４、２５（電力変換手段）と、制御回路２６とから構成されている。低電圧側平滑用コンデンサ２０、コイル２１、電力変換回路２２及び高電圧側平滑用コンデンサ２３は、第１実施形態における低電圧側平滑用コンデンサ１０、コイル１１、電力変換回路１２及び高電圧側平滑用コンデンサ１３と同一構成である。
The motor control device 2 (power conversion device) shown in FIG. 4 boosts the DC low voltage output from the battery B20, converts the boosted DC voltage into a three-phase AC voltage, and supplies it to the three-phase AC motors M20 and M21. The three-phase AC motors M20 and M21 are independently driven. That is, it is a device that converts a low-voltage DC voltage into a high-voltage DC voltage and converts the high-voltage DC voltage into two independent three-phase AC voltages.
As shown in FIG. 4, the
電力変換回路２４は、電力変換回路２２によって変換された高電圧の直流電圧を３相交流電圧に変換し、３相交流モータＭ２に供給する回路である。電力変換回路２４はＩＧＢＴ２４０〜２４５によって構成されている。
The
ＩＧＢＴ２４０〜２４５は、オン、オフすることで高電圧の直流電圧を３相交流電圧に変換するためのスイッチング素子である。ＩＧＢＴ２４０、２４３、ＩＧＢＴ２４１、２４４及びＩＧＢＴ２４２、２４５はそれぞれ直列接続されている。具体的には、ＩＧＢＴ２４０〜２４２のエミッタがＩＧＢＴ２４３〜２４５のコレクタにそれぞれ接続されている。直列接続された３組のＩＧＢＴ２４０、２４３、ＩＧＢＴ２４１、２４４及びＩＧＢＴ２４２、２４５は並列接続されている。３つのＩＧＢＴ２４０〜２４２のコレクタは高電圧側平滑用コンデンサ１３の正極端子に、３つのＩＧＢＴ２４３〜２４５のエミッタは高電圧側平滑用コンデンサ１３の負極端子にそれぞれ接続されている。ＩＧＢＴ２４０〜２４５のゲートは制御回路２６にそれぞれ接続されている。また、直列接続されたＩＧＢＴ２４０、２４３、ＩＧＢＴ２４１、２４４及びＩＧＢＴ２４２、２４５の直列接続点に形成されるＵ、Ｖ、Ｗ相端子は、３相交流モータＭ２０及び制御回路２６にそれぞれ接続されている。
The
電力変換回路２５は、電力変換回路２２によって変換された高電圧の直流電圧を、電力変換回路２４とは独立して３相交流電圧に変換し、３相交流モータＭ２１に供給する回路である。電力変換回路２５はＩＧＢＴ２５０〜２５５によって構成されている。ＩＧＢＴ２５０〜２５５はＩＧＢＴ２４０〜２４５同一構成である。３つのＩＧＢＴ２５０〜２５２のコレクタは高電圧側平滑用コンデンサ１３の正極端子に、３つのＩＧＢＴ２５３〜２５５のエミッタは高電圧側平滑用コンデンサ１３の負極端子にそれぞれ接続されている。ＩＧＢＴ２５０〜２５５のゲートは制御回路２６にそれぞれ接続されている。また、直列接続されたＩＧＢＴ２５０、２５３、ＩＧＢＴ２５１、２５４及びＩＧＢＴ２５２、２５５の直列接続点に形成されるＵ、Ｖ、Ｗ相端子は、３相交流モータＭ２１及び制御回路２６にそれぞれ接続されている。
The
制御回路２６は、外部から入力される電力変換回路２２に対する電圧指令と、電力変換回路２２の出力電圧である高電圧側の直流電圧とに基づいてＩＧＢＴ１２０、１２１のオン、オフを制御するための回路である。また、外部から入力される電力変換回路２４に対する電圧指令と、電力変換回路２４の出力電圧である３相交流電圧とに基づいてＩＧＢＴ２４０〜２４５のオン、オフを制御するための回路である。さらに、外部から入力される電力変換回路２５に対する電圧指令と、電力変換回路２５の出力電圧である３相交流電圧とに基づいてＩＧＢＴ２５０〜２５５のオン、オフを制御するための回路である。図５に示すように、制御回路２６は、電圧変換回路２６０〜２６２（電圧検出手段）と、マイクロコンピュータ２６３と、ＩＧＢＴ駆動回路２６４〜２６６とから構成されている。
The
電圧変換回路２６０は、電力変換回路２２の出力する高電圧側の直流電圧を、マイクロコンピュータ２６１の入力可能な電圧範囲に変換するための回路である。電圧変換回路２６０の入力端子は高電圧側平滑用コンデンサ１３の正極端子に接続されている。また、出力端子はマイクロコンピュータ２６３に接続されている。
The
電圧変換回路２６１は、電力変換回路２４の出力する３相交流電圧を、マイクロコンピュータ２６３の入力可能な電圧範囲に変換するための回路である。電圧変換回路２６１の入力端子は電力変換回路２４のＵ、Ｖ、Ｗ相端子に接続されている。また、出力端子はマイクロコンピュータ２６３に接続されている。
The
電圧変換回路２６２は、電力変換回路２５の出力する３相交流電圧を、マイクロコンピュータ２６３の入力可能な電圧範囲に変換するための回路である。電圧変換回路２６２の入力端子は電力変換回路２５のＵ、Ｖ、Ｗ相端子に接続されている。また、出力端子はマイクロコンピュータ２６３に接続されている。
The
マイクロコンピュータ２６３は、外部から入力される電力変換回路２２に対する電圧指令と、電力変換回路２２の出力電圧である高電圧側の直流電圧とに基づいてＩＧＢＴ１２０、１２１をオン、オフするためのＰＷＭ信号を出力する素子である。また、外部から入力される電力変換回路２４に対する電圧指令と、電力変換回路２４の出力電圧である３相交流電圧とに基づいてＩＧＢＴ２４０〜２４５をオン、オフするためのＰＷＭ信号を出力する素子でもある。さらに、外部から入力される電力変換回路２５に対する電圧指令と、電力変換回路２５の出力電圧である３相交流電圧とに基づいてＩＧＢＴ２５０〜２５５をオン、オフするためのＰＷＭ信号を出力する素子でもある。マイクロコンピュータ２６３は、Ａ／Ｄ変換部２６３ａ〜２６３ｃ（電圧検出手段）と、演算部２６３ｄｂ（ＰＷＭ信号生成手段）と、タイマー部２６３ｅ〜２６３ｇ（ＰＷＭ信号生成手段）とから構成されている。つまり、Ａ／Ｄ変換部２６３ａ〜２６３ｃ、演算部２６３ｄ及びタイマー部２６３ｅ〜２６３ｇはマイクロコンピュータ２６３内に一体的に構成されている。なお、電圧変換回路２６０〜２６２とＡ／Ｄ変換部２６３ａ〜２６３ｃとが本願発明における電圧検出手段に、演算部２６３ｄとタイマー部２６３ｅ〜２６３ｇとが本願発明におけるＰＷＭ信号生成手段に相当する。
The
Ａ／Ｄ変換部２６３ａは、電圧変換回路２６０によって変換された電力変換回路２２の出力する高電圧側の直流電圧のアナログ値をデジタル値に変換するブロックである。Ａ／Ｄ変換部２６３ａは、タイマー部２６３ｃから入力されるトリガに基づいて、変換された高電圧側の直流電圧のアナログ値を保持し、デジタル値に変換する。Ａ／Ｄ変換部２６３ａのアナログ入力端子は電圧変換回路２６０の出力端子に接続されている。また、デジタル出力端子は演算部２６３ｄに、トリガ入力端子はタイマー部２６３ｅにそれぞれ接続されている。
The A /
Ａ／Ｄ変換部２６３ｂは、電圧変換回路２６１によって変換された電力変換回路２４の出力する３相交流電圧のアナログ値をデジタル値に変換するブロックである。Ａ／Ｄ変換部２６３ｂは、タイマー部２６３ｆから入力されるトリガに基づいて、変換された３相交流電圧のアナログ値を保持し、デジタル値に変換する。Ａ／Ｄ変換部２６３ｂのアナログ入力端子は電圧変換回路２６１の出力端子に接続されている。また、デジタル出力端子は演算部２６３ｄに、トリガ入力端子はタイマー部２６３ｆにそれぞれ接続されている。
The A /
Ａ／Ｄ変換部２６３ｃは、電圧変換回路２６２によって変換された電力変換回路２５の出力する３相交流電圧のアナログ値をデジタル値に変換するブロックである。Ａ／Ｄ変換部２６３ｃは、タイマー部２６３ｇから入力されるトリガに基づいて、変換された３相交流電圧のアナログ値を保持し、デジタル値に変換する。Ａ／Ｄ変換部２６３ｃのアナログ入力端子は電圧変換回路２６２の出力端子に接続されている。また、デジタル出力端子は演算部２６３ｄに、トリガ入力端子はタイマー部２６３ｇにそれぞれ接続されている。
The A /
演算部２６３ｄは、外部から入力される電力変換回路２２、２４、２５に対する電圧指令と、Ａ／Ｄ変換部２６３ａ〜２６３ｃによって変換された電力変換回路２２、２４、２５に対する高電圧側の直流電圧及び３相交流電圧のデジタル値との偏差に基づいて、電力変換回路２２、２４、２５にデューティ指令を演算するためのブロックである。また、タイマー部２６３ｅ〜２６３ｇを起動するための共通のトリガを出力するブロックでもある。演算部２６３ｄのデジタル入力端子はＡ／Ｄ変換部２６３ａ〜２６３ｃのデジタル出力端子にそれぞれ接続されている。また、演算部２６３ｄのデューティ指令出力端子はタイマー部２６３ｅ〜２６３ｇにそれぞれ接続されている。トリガ出力端子はタイマー部２６３ｅ〜２６３ｇに接続されている。
The
タイマー部２６３ｅは、演算部２６３ｄから入力されるトリガによって起動して、図３に示すように、対称三角波信号を生成するブロックである。また、演算部２６３ｄから入力されるデューティ指令を対称三角波信号と比較することで、ＩＧＢＴ２２０、２２１をオン、オフするためのＰＷＭ信号を生成するブロックでもある。さらに、対称三角波信号の山谷の頂点のタイミングで、変換された高電圧側の直流電圧のアナログ値の保持を指示するためのトリガを出力するブロックでもある。ここで、対称三角波信号とは、時間に対して増加する増加側の傾きの絶対値と、時間に対して減少する減少側の傾きの絶対値とが等しい三角波信号である。タイマー部２６３ｅのデューティ指令入力端子は演算部２６３ｄの電力変換回路２２に対するデューティ指令出力端子に、トリガ入力端子は演算部２６３ｄのトリガ出力端子にそれぞれ接続されている。また、トリガ出力端子はＡ／Ｄ変換部２６３ａのトリガ入力端子に接続されている。さらに、ＰＷＭ信号出力端子はＩＧＢＴ駆動回路２６４に接続されている。
The
タイマー部２６３ｆは、演算部２６３ｄから入力されるトリガによって起動して、図３に示すように、タイマー部２６３ｅの対称三角波信号と同一周波数であって、山谷の頂点がタイマー部２６３ｅの対称三角波信号の山谷の頂点と同期した対称三角波信号を生成するブロックである。また、演算部２６３ｄから入力されるデューティ指令を対称三角波信号と比較することで、ＩＧＢＴ２４０〜２４５をオン、オフするためのＰＷＭ信号を生成するブロックでもある。さらに、対称三角波信号の山谷の頂点のタイミングで、変換された高電圧側の直流電圧のアナログ値の保持を指示するためのトリガを出力するブロックでもある。タイマー部２６３ｆのデューティ指令入力端子は演算部２６３ｄの電力変換回路２４に対するデューティ指令出力端子に、トリガ入力端子は演算部２６３ｄのトリガ出力端子にそれぞれ接続されている。また、トリガ出力端子はＡ／Ｄ変換部２６３ｂのトリガ入力端子に接続されている。さらに、ＰＷＭ信号出力端子はＩＧＢＴ駆動回路２６５に接続されている。
The
タイマー部２６３ｇは、演算部２６３ｄから入力されるトリガによって起動して、図３に示すように、タイマー部２６３ｅの対称三角波信号と同一周波数であって、山谷の頂点がタイマー部２６３ｅの対称三角波信号の谷山の頂点と同期した、１８０度位相がずれた対称三角波信号を生成するブロックである。また、演算部２６３ｄから入力されるデューティ指令を対称三角波信号と比較することで、ＩＧＢＴ２５０〜２５５をオン、オフするためのＰＷＭ信号を生成するブロックでもある。さらに、対称三角波信号の山谷の頂点のタイミングで、変換された高電圧側の直流電圧のアナログ値の保持を指示するためのトリガを出力するブロックでもある。タイマー部２６３ｇのデューティ指令入力端子は演算部２６３ｄの電力変換回路２５に対するデューティ指令出力端子に、トリガ入力端子は演算部２６３ｄのトリガ出力端子にそれぞれ接続されている。また、トリガ出力端子はＡ／Ｄ変換部２６３ｃのトリガ入力端子に接続されている。さらに、ＰＷＭ信号出力端子はＩＧＢＴ駆動回路２６６に接続されている。
The
これにより、図３に示すように、タイマー部２６３ｅ及びタイマー部２６３ｆの対称三角波信号の山谷の頂点と、タイマー部２６３ｇの対称三角波信号の谷山の頂点とがそれぞれ同期することとなる。
As a result, as shown in FIG. 3, the peaks of the valleys of the symmetrical triangular wave signals of the
ＩＧＢＴ駆動回路２６４は、タイマー部２６３ｅから入力されるＰＷＭ信号に基づいてＩＧＢＴ２２０、２２１を駆動するための回路である。ＩＧＢＴ駆動回路２６４のＰＷＭ信号入力端子はタイマー部２６３ｅのＰＷＭ信号出力端子に接続されている。また、駆動端子はＩＧＢＴ２２０、２２１にそれぞれ接続されている。
The
ＩＧＢＴ駆動回路２６５は、タイマー部２６３ｆから入力されるＰＷＭ信号に基づいてＩＧＢＴ２４０〜２４５を駆動するための回路である。ＩＧＢＴ駆動回路２６５のＰＷＭ信号入力端子はタイマー部２６３ｆのＰＷＭ信号出力端子に接続されている。また、駆動端子はＩＧＢＴ２４０〜２４５にそれぞれ接続されている。
The
ＩＧＢＴ駆動回路２６６は、タイマー部２６３ｇから入力されるＰＷＭ信号に基づいてＩＧＢＴ２５０〜２５５を駆動するための回路である。ＩＧＢＴ駆動回路２６６のＰＷＭ信号入力端子はタイマー部２６３ｇのＰＷＭ信号出力端子に接続されている。また、駆動端子はＩＧＢＴ２５０〜２５５にそれぞれ接続されている。
The
次に、図４〜図６を参照してモータ制御装置の動作について説明する。ここで、図６は、電圧検出タイミングを説明するためのタイミングチャートである。なお、ＰＷＭ信号については、電力変換回路２２を構成するＩＧＢＴ２２０、２２１のうち、一方のＩＧＢＴに対するＰＷＭ信号のみを示している。また、電力変換回路２４、２５を構成するＩＧＢＴ２４０〜２４５、２５０〜２５５のうち、Ｕ、Ｖ、Ｗ相の一方のＩＧＢＴに対するＰＷＭ信号のみをそれぞれ示している。それぞれの他方のＩＧＢＴに対するＰＷＭ信号は、これらのＰＷＭ信号を反転した信号となる。
Next, the operation of the motor control device will be described with reference to FIGS. Here, FIG. 6 is a timing chart for explaining the voltage detection timing. As for the PWM signal, only the PWM signal for one of the
図４において、電源が供給されると、モータ駆動装置２は動作を開始する。図６に示す演算部２６３ｄは、タイマー部２６３ｅ〜２６３ｇを起動するための共通のトリガを出力する。共通のトリガが入力されると、タイマー部２６３ｅは、図６に示すように、対称三角波信号を生成する。また、対称三角波信号の山谷の頂点のタイミングで、変換された高電圧側の直流電圧のアナログ値の保持をＡ／Ｄ変換部２６３ａに指示するためのトリガを出力する。タイマー部２６３ｆは、タイマー部２６３ｅの対称三角波信号と同一周波数であって、山谷の頂点がタイマー部２６３ｅの対称三角波信号の山谷の頂点と同期した対称三角波信号を生成する。また、対称三角波信号の山谷の頂点のタイミングで、変換された３相交流電圧のアナログ値の保持をＡ／Ｄ変換部２６３ｂに指示するためのトリガを出力する。タイマー部２６３ｇは、タイマー部２６３ｅの対称三角波信号と同一周波数であって、山谷の頂点がタイマー部２６３ｅの対称三角波信号の谷山の頂点と同期した、１８０度位相がずれた対称三角波信号を生成する。また、対称三角波信号の山谷の頂点のタイミングで、変換された３相交流電圧のアナログ値の保持をＡ／Ｄ変換部２６３ｃに指示するためのトリガを出力する。
In FIG. 4, when power is supplied, the
トリガが入力されると、図５に示すＡ／Ｄ変換部２６３ａは、電圧変換回路２６０によって変換された高電圧側の直流電圧のアナログ値をトリガのタイミングで保持する。つまり、対称三角波信号の山谷の頂点のタイミングで保持する。また、Ａ／Ｄ変換部２６３ｂは、電圧変換回路２６１によって変換された電力変換回路２４の出力する３相交流電圧のアナログ値をトリガのタイミングで保持する。つまり、対称三角波信号の山谷の頂点のタイミングで保持する。さらに、Ａ／Ｄ変換部２６３ｃは、電圧変換回路２６２によって変換された電力変換回路２５の出力する３相交流電圧のアナログ値をトリガのタイミングで保持する。つまり、対称三角波信号の山谷の頂点のタイミングで保持する。そして、デジタル値に変換して演算部２６３ｄにそれぞれ出力する。
When the trigger is input, the A /
演算部２６３ｄは、外部から入力される電力変換回路２２、２４、２５に対する電圧指令と、Ａ／Ｄ変換部２６３ａ〜２６３ｃによって変換された電力変換回路２２、２４、２５に対する高電圧側の直流電圧及び３相交流電圧のデジタル値との偏差に基づいて電力変換回路２２、２４、２５にデューティ指令を演算し、タイマー部２６３ｅ〜２６３ｇにそれぞれ出力する。
The
デューティ指令が入力されると、タイマー部２６３ｅは、図６に示すように、電力変換回路２２に対するデューティ指令を対称三角波信号と比較してＩＧＢＴ２２０、２２１をオン、オフするためのＰＷＭ信号を生成し、ＩＧＢＴ駆動回路２６４に出力する。また、タイマー部２６３ｆは、電力変換回路２４に対するデューティ指令を対称三角波信号と比較してＩＧＢＴ２４０〜２４５をオン、オフするためのＰＷＭ信号を生成し、ＩＧＢＴ駆動回路２６５に出力する。さらに、タイマー部２６３ｇは、電力変換回路２５に対するデューティ指令を対称三角波信号と比較してＩＧＢＴ２５０〜２５５をオン、オフするためのＰＷＭ信号を生成し、ＩＧＢＴ駆動回路２６６に出力する。
When the duty command is input, the
ＰＷＭ信号が入力されると、図５に示すＩＧＢＴ駆動回路２６４は、ＰＷＭ信号に基づいてＩＧＢＴ２２０、２２１をオン、オフする。これにより、低電圧バッテリＢ１０の出力する直流電圧が昇圧され、高電圧側平滑用コンデンサ２３が充電される。また、ＩＧＢＴ駆動回路２６５は、ＰＷＭ信号に基づいてＩＧＢＴ２４０〜２４５をオン、オフする。これにより、高電圧側平滑用コンデンサ２３に充電された高電圧の直流電圧が３相交流電圧に変換され、３相交流モータＭ１に供給される。さらに、ＩＧＢＴ駆動回路２６６は、ＰＷＭ信号に基づいてＩＧＢＴ２５０〜２５５をオン、オフする。これにより、高電圧側平滑用コンデンサ２３に充電された高電圧の直流電圧が３相交流電圧に変換され、３相交流モータＭ２に供給される。
When the PWM signal is input, the
最後に、具体的効果について説明する。第２実施形態によれば、電力変換回路２２、２４、２５に、デューティ指令を対称三角波信号と比較することでＰＷＭ信号を生成している。しかも、電力変換回路２２、２４、２５の対称三角波信号の山谷の頂点が同期するように設定されている。図６に示すように、対称三角波信号の山谷の頂点のタイミングは、電力変換回路２２、２４、２５をなす全てのＩＧＢＴ２２０、２２１、２４０〜２４５、２５０〜２５５がオン又はオフのいずれかの状態となるタイミングである。従って、対称三角波信号の山谷の頂点のタイミングでの電力変換回路２２、２４、２５の出力電圧は、全てのＩＧＢＴ２２０、２２１、２４０〜２４５、２５０〜２５５がオン又はオフのいずれかの状態であるときの出力電圧である。そのため、対称三角波信号の山谷の頂点のタイミングでの電力変換回路２２、２４、２５の出力電圧を保持することで、ＩＧＢＴ２２０、２２１、２４０〜２４５、２５０〜２５５のオン、オフの状態が切替わることで発生する出力電圧の過渡的な変動の検出を抑えることができ、安定して制御することができる。しかも、フィルタ回路を設ける必要もない。そのため、簡素な構成で電力変換回路２２、２４、２５の出力電圧を検出することができる。また、フィルタ回路による遅れもないことから、応答性が低下しない。
Finally, specific effects will be described. According to the second embodiment, the PWM signal is generated in the
また、第２実施形態によれば、対称三角波信号の山谷の頂点のタイミングは、ＩＧＢＴ２２０、２２１、２４０〜２４５、２５０〜２５５がオン期間又はオフ期間の中央のタイミングである。そのため、第１実施形態と同様に、オン、オフの状態が切替わる前後の所定時間を除いて電力変換回路２２、２４、２５の出力電圧を検出することができる。より具体的には、オン、オフの状態が切替わることに伴って、電力変換回路２２、２４、２５の出力電圧が不安定になると予測される。そのため、オン、オフの状態が切替わる前後の所定時間を除いて検出することで、電力変換回路２２、２４、２５の出力電圧の過渡的な変動の検出を確実に抑えることができる。
In addition, according to the second embodiment, the timing of the peaks and valleys of the symmetrical triangular wave signal is the timing at which the
さらに、第２実施形態によれば、タイマー部２６３ｅ〜２６３ｇは、電力変換回路２２、２４、２５の対称三角波信号をそれぞれ生成する。また、タイマー部２６３ｅ〜２６３ｇは、演算部２６３ｄから出力される共通のトリガによって起動する。そのため、山谷の頂点が同期した電力変換回路２２、２４、２５の対称三角波信号を
確実に生成することができる。
Further, according to the second embodiment, the
加えて、第２実施形態によれば、演算部２３６ｄ及びタイマー部２６３ｅ〜２６３ｇはマイクロコンピュータ２６３内に一体的に構成されている。さらに、Ａ／Ｄ変換部２６３ａ〜２６３ｃもマイクロコンピュータ２６３内に一体的に構成されている。そのため、構成を簡素化することができる。
In addition, according to the second embodiment, the calculation unit 236d and the
なお、第２実施形態では、タイマー部２６３ｅ〜２６３ｇの対称三角波信号の山谷の頂点のタイミングで電力変換回路２２、２４、２５の出力電圧を検出する例を挙げているが、これに限られるものではない。ＰＷＭ信号に基づいて全てのＩＧＢＴ２２０、２２１、２４０〜２４５、２５０〜２５５がオン又はオフのいずれかの状態であるときを判定し、そのタイミングで検出してもよい。
In the second embodiment, an example is given in which the output voltages of the
また、第２実施形態では、タイマー部２６３ｅ〜２６３ｇの対称三角波信号の周波数が同一である例を挙げているが、これに限られるものではない。例えば、図７に示すように、タイマー部２６３ｅの対称三角波信号の周波数が他のタイマー部２６３ｆ、２６３ｇの対称三角波信号の周波数の２倍であってもよい。対称三角波信号の頂点のいずれかが同期していれば、その同期した頂点のタイミングで各電力変換回路の出力電圧を検出することで同様の効果を得ることができる。同様に、対称三角波信号の周波数が互いに整数倍の関係にあれば、適応が可能である。
In the second embodiment, an example is given in which the frequencies of the symmetrical triangular wave signals of the
１・・・昇降圧コンバータ装置（電力変換装置）、１０、２０・・・低電圧側平滑用コンデンサ、１１、２１・・・コイル、１２、２２、２４、２５・・・電力変換回路（電力変換手段）、１２０、１２１、２２０、２２１、２４０〜２４５、２５０〜２５５・・・ＩＧＢＴ、１３、２３・・・高電圧側平滑用コンデンサ、１４、２６・・・制御回路、１４０、２６０〜２６２・・・電圧変換回路（電圧検出手段）、１４１、２６３・・・マイクロコンピュータ、１４１ａ、２６３ａ〜２６３ｃ・・・Ａ／Ｄ変換部（電圧検出手段）、１４１ｂ・・・演算部（ＰＷＭ信号生成手段）、１４１ｃ・・・タイマー部（ＰＷＭ信号生成手段）、１４２、２６４〜２６６・・・ＩＧＢＴ駆動回路、Ｂ１０、Ｂ２０・・・低電圧バッテリ、Ｂ１１・・・高電圧バッテリ、２・・・モータ制御装置（電力変換装置）、２６３ｄ・・・演算部（ＰＷＭ信号生成手段、制御手段）、２６３ｅ〜２６３ｇ・・・タイマー部（ＰＷＭ信号生成部、三角波信号生成手段）、Ｍ２０、Ｍ２１・・・３相交流モータ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Buck-boost converter apparatus (power converter device) 10, 20 ... Low voltage side smoothing capacitor, 11, 21 ... Coil, 12, 22, 24, 25 ... Power converter circuit (power Conversion means), 120, 121, 220, 221, 240 to 245, 250 to 255... IGBT, 13, 23... High voltage side smoothing capacitor, 14, 26... Control circuit, 140, 260 to 262 ... Voltage conversion circuit (voltage detection means), 141, 263 ... Microcomputer, 141a, 263a to 263c ... A / D conversion section (voltage detection means), 141b ... Calculation section (PWM signal) Generating means), 141c... Timer section (PWM signal generating means), 142, 264 to 266... IGBT driving circuit, B10, B20... Low voltage battery, B11. Voltage battery, 2... Motor control device (power conversion device), 263 d... Arithmetic unit (PWM signal generation means, control means), 263 e to 263 g... Timer part (PWM signal generation unit, triangular wave signal generation means) ), M20, M21 ... three-phase AC motor
Claims (10)
前記電力変換手段の出力電圧を検出する電圧検出手段と、
前記電圧検出手段の検出結果に基づいて前記スイッチング素子をオン、オフするためのＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ信号生成手段と、
を備えた電力変換装置において、
前記電圧検出手段は、全ての前記スイッチング素子がオン又はオフのいずれかの状態であるときに前記電力変換手段の出力電圧を検出することを特徴とする電力変換装置。 Power conversion means comprising a plurality of switching elements, and converts the input power by turning on and off the switching elements into different forms of power,
Voltage detection means for detecting an output voltage of the power conversion means;
PWM signal generation means for generating a PWM signal for turning on and off the switching element based on the detection result of the voltage detection means;
In a power conversion device comprising:
The voltage detection unit detects an output voltage of the power conversion unit when all the switching elements are in an on state or an off state.
前記電圧検出手段は、前記対称三角波信号の頂点のタイミングで前記電力変換手段の出力電圧を検出することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電力変換装置。 The PWM signal generation means generates a PWM signal by comparing a deviation between a voltage command and a detection result of the voltage detection means with a symmetrical triangular wave signal,
The power conversion device according to claim 1, wherein the voltage detection unit detects an output voltage of the power conversion unit at a timing of a vertex of the symmetric triangular wave signal.
各前記電力変換手段の出力電圧を検出する電圧検出手段と、
前記電圧検出手段の検出結果に基づいて各前記電力変換手段の前記スイッチング素子をオン、オフするためのＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ信号生成手段と、
を備えた電力変換装置において、
前記電圧検出手段は、複数の前記電力変換手段の全ての前記スイッチング素子がオン又はオフのいずれかの状態であるときに各前記電力変換手段の出力電圧を検出することを特徴とする電力変換装置。 Each of the plurality of switching elements, and a plurality of power conversion means for converting the input power by turning on and off the switching elements into different forms of power,
Voltage detection means for detecting an output voltage of each of the power conversion means;
PWM signal generation means for generating a PWM signal for turning on and off the switching element of each power conversion means based on the detection result of the voltage detection means;
In a power conversion device comprising:
The voltage detection unit detects an output voltage of each of the power conversion units when all the switching elements of the plurality of power conversion units are in an on state or an off state. .
前記電圧検出手段は、各前記電力変換手段の前記対称三角波信号の同期した頂点のタイミングで各前記電力変換手段の出力電圧を検出することを特徴とする請求項５〜７のいずれか１項に記載の電力変換装置。 The PWM signal generating means generates a symmetric triangular wave signal of each of the power conversion means whose one of the vertices is synchronized with each other, and the deviation between the voltage command for each of the power conversion means and the detection result of the voltage detection means, Generate a PWM signal for each of the power conversion means by comparing with the symmetric triangular wave signal for the power conversion means,
The said voltage detection means detects the output voltage of each said power conversion means at the timing of the vertex which synchronized the said symmetrical triangular wave signal of each said power conversion means, The any one of Claims 5-7 characterized by the above-mentioned. The power converter described.
いずれかの頂点が互いに同期した各前記電力変換手段の前記対称三角波信号を生成するように複数の前記三角波信号生成手段を制御する制御手段と、
を有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 PWM signal generation means includes a plurality of triangular wave signal generation means for generating the symmetric triangular wave signal of each of the power conversion means,
Control means for controlling the plurality of triangular wave signal generation means so as to generate the symmetric triangular wave signal of each of the power conversion means whose vertices are synchronized with each other;
The power conversion device according to claim 8, comprising:
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