JP2010068617A - Controller of switched reluctance electric motor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複数の突極を有する回転子と、この回転子の突極に対向する複数の突極それぞれに巻線を巻き回した固定子とを有するスイッチト・リラクタンス・モータの制御装置に関する。 The present invention relates to a controller for a switched reluctance motor having a rotor having a plurality of salient poles and a stator having a winding wound around each of the salient poles opposed to the salient poles of the rotor. .
電気自動車用パワーエレクトロニクス部品に対する小型化の要求はますます高まっている。このために個々の部品の小型化だけではなく、従来は別々の場所にそれぞれ別のケースに収められていたモータとインバータを一体化する小型化構造が検討されている。 There is an increasing demand for miniaturization of power electronics components for electric vehicles. For this reason, not only miniaturization of individual parts but also a miniaturization structure in which a motor and an inverter, which are conventionally housed in different cases at different locations, are being studied.
さらに、このような一体化構造が進化した形として、モータの各巻線の直近に配置したインバータで各巻線を個別駆動するモータ・インバータ一体化構造も実用化されている。 Furthermore, as an evolution of such an integrated structure, a motor / inverter integrated structure in which each winding is individually driven by an inverter arranged in the immediate vicinity of each winding of the motor has been put into practical use.
このような一体化・小型化を実現させるためには、発熱密度が高くならないよう、モータやインバータの損失を低減させることが重要となる。 In order to realize such integration and downsizing, it is important to reduce the loss of the motor and the inverter so that the heat generation density does not increase.
モータの損失については、直流電圧をインバータのスイッチング素子を制御して擬似正弦波電圧に変換して運転するモータの場合、スイッチングによる高調波磁束がモータの磁性体内に発生し、高調波の鉄損が生じるので、これを低減する必要がある。 Regarding motor loss, in the case of a motor that operates by controlling the switching element of the inverter to convert the DC voltage into a pseudo sine wave voltage, harmonic magnetic flux due to switching is generated in the magnetic body of the motor, and harmonic iron loss occurs. Therefore, it is necessary to reduce this.
高調波鉄損を低減する技術として、例えば特許文献1記載の技術がある。この技術では、モータの固定子突極1つにつき2つの巻線を巻回し、それぞれの巻線には別々のインバータスイッチング素子が接続され、両巻線へ電圧を印加するスイッチングのタイミングをずらすことで、2つの巻線電流が生成する合成磁束の高調波成分を低減し、高調波鉄損の低減を可能としている。
しかしながら、上記従来技術では、高調波鉄損の低減は可能となるが、各巻線へ電圧を印加するスイッチングのタイミングをずらすだけでは、スイッチング損失の低減にはつながらず、モータとインバータの総合効率の向上が見込めないという問題点があった。 However, although the above-described conventional technology can reduce the harmonic iron loss, simply shifting the timing of applying the voltage to each winding does not reduce the switching loss, and the overall efficiency of the motor and the inverter is reduced. There was a problem that improvement could not be expected.
上記問題点を解決するために本発明は、スイッチト・リラクタンス・モータの制御装置において、固定子の巻線毎に接続された複数の駆動回路を備え、同じ通電相の巻線のうち少なくとも一つの巻線のヒステリシス電流波形の位相と、同じ通電相の他の巻線のヒステリシス電流波形の位相が異なっていて、ヒステリシス電流の振幅は、スイッチング素子の駆動可能上限周波数と等しい電流周波数となる振幅以上であり、電流ピーク上限値がスイッチング素子の駆動可能上限電流と等しくなる振幅以下、もしくは電流ピーク下限値が0となる振幅以下の範囲とする。 In order to solve the above problems, the present invention provides a switched reluctance motor control device comprising a plurality of drive circuits connected to each of the stator windings, and at least one of the windings of the same energized phase. The phase of the hysteresis current waveform of one winding is different from the phase of the hysteresis current waveform of other windings in the same energized phase, and the amplitude of the hysteresis current is the amplitude that makes the current frequency equal to the drivable upper limit frequency of the switching element It is above, and it is set as the range below the amplitude from which the current peak upper limit becomes equal to the drivable upper limit current of the switching element, or below the amplitude at which the current peak lower limit becomes zero.
本発明によれば、スイッチト・リラクタンス・モータ駆動回路のスイッチング損失を低減し、モータとインバータの総合効率を向上させることができるという効果がある。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, there exists an effect that the switching loss of a switched reluctance motor drive circuit can be reduced and the total efficiency of a motor and an inverter can be improved.
次に、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。尚、以下に説明する各実施例は、3相、内側回転子構造のスイッチト・リラクタンス・モータに適用した実施例である。しかしモータの相数は、3相に限らず、2相、4相、5相等の他の相数、またモータの構造としては、内側回転子構造に限らず外側回転子構造にも本発明を適用できることは明らかである。 Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Each embodiment described below is an embodiment applied to a switched reluctance motor having a three-phase inner rotor structure. However, the number of phases of the motor is not limited to three phases, and other phases such as two phases, four phases, and five phases, and the structure of the motor is not limited to the inner rotor structure, but also to the outer rotor structure. It is clear that it can be applied.
図1は、本発明が適用されるスイッチト・リラクタンス・モータの例を示す模式断面図である。図1において、スイッチト・リラクタンス・モータ1は、固定子2(ステータ)と、固定子2の内側に回転可能に軸支された回転子5(ロータ)を備えている。 FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of a switched reluctance motor to which the present invention is applied. In FIG. 1, a switched reluctance motor 1 includes a stator 2 (stator) and a rotor 5 (rotor) that is rotatably supported inside the stator 2.
固定子2の内周部には、30°毎に12個の固定子突極3が設けられ、各固定子突極3には、それぞれ巻線4が巻回されている。各巻線4は、U相巻線(UL1〜UL4)、V相巻線(VL1〜VL4)、W相巻線(WL1〜WL4)というように、3相の通電相に相分けされている。
Twelve stator
回転子5の外周部には、45°毎に8個の回転子突極6が設けられ、360°の周上で12個の固定子突極3と、8個の回転子突極6とが対向している。回転子5の回転角度は、巻線UL1が巻回された固定子突極3と、回転子突極6の特定の1つが正対して最も磁気抵抗が小さい状態をロータ角度0とする。
Eight rotor salient poles 6 are provided on the outer peripheral portion of the rotor 5 every 45 °, and 12 stator
図2は、スイッチト・リラクタンス・モータ1を駆動するインバータ装置の構成を示す回路図である。図2において、直流電源Vdcと並列に平滑コンデンサC1、およびインバータ装置が接続されている。 FIG. 2 is a circuit diagram showing a configuration of an inverter device for driving the switched reluctance motor 1. In FIG. 2, a smoothing capacitor C1 and an inverter device are connected in parallel with the DC power supply Vdc.
インバータ装置は、それぞれ2つのスイッチング素子と2つのダイオードからなる互いに回路構成が等しい12組のハーフブリッジ回路からなる。例えば、巻線UL1へ通電するハーフブリッジ回路は、上側スイッチング素子USW1と、下側スイッチング素子USW2と、ダイオードUD1、UD2とを備えている。そして、スイッチト・リラクタンス・モータ1の12の巻線UL1〜WL4がそれぞれハーフブリッジ回路に接続され、各ハーフブリッジ回路により個別に各巻線が駆動可能となっている。 The inverter device is composed of 12 sets of half-bridge circuits each having two switching elements and two diodes having the same circuit configuration. For example, the half-bridge circuit that energizes the winding UL1 includes an upper switching element USW1, a lower switching element USW2, and diodes UD1 and UD2. The twelve windings UL1 to WL4 of the switched reluctance motor 1 are respectively connected to the half bridge circuit, and each winding can be individually driven by each half bridge circuit.
次に、図4を参照して、スイッチト・リラクタンス・モータ1の各巻線への通電方法を説明する。直流電源からチョッピングによってモータの巻線へ所望の大きさの電流を流す方法は、ソフトチョッピングと、ハードチョッピングがある。 Next, a method for energizing each winding of the switched reluctance motor 1 will be described with reference to FIG. There are soft chopping and hard chopping as a method of causing a current of a desired magnitude to flow from the DC power source to the motor winding by chopping.
図4(a)は、ハーフブリッジ回路におけるソフトチョッピングの電流経路を示す図、図4(b)は、ソフトチョッピングにおける巻線電圧及び巻線電流の波形を示す図である。図4(c)は、ハーフブリッジ回路におけるハードチョッピングの電流経路を示す図、図4(d)は、ハードチョッピングにおける巻線電圧及び巻線電流の波形を示す図である。 FIG. 4A is a diagram showing a current path of soft chopping in the half-bridge circuit, and FIG. 4B is a diagram showing waveforms of winding voltage and winding current in soft chopping. FIG. 4C is a diagram showing a current path of hard chopping in the half-bridge circuit, and FIG. 4D is a diagram showing waveforms of winding voltage and winding current in hard chopping.
図4(a)、(c)は、12組のハーフブリッジ回路のうち巻線UL1に接続されている回路のみを抜き出した図である。図4(a)、(c)において、ハーフブリッジ回路は、上側スイッチング素子USW1と、下側スイッチング素子USW2と、ダイオードUD1、UD2とを備えている。 FIGS. 4A and 4C are diagrams in which only the circuit connected to the winding UL1 is extracted from the 12 sets of half-bridge circuits. 4A and 4C, the half-bridge circuit includes an upper switching element USW1, a lower switching element USW2, and diodes UD1 and UD2.
図4(b)、(d)において、ロータ角度θが巻線UL1の通電開始角度θon_UL1に達すると通電を開始し、巻線電流が所定の上限値itと所定の下限値ibの間に保持されるようにスイッチング素子USW1、USW2のオン・オフを制御する。ロータ角度θが巻線UL1の通電終了角度θoff_UL1に達すると通電を終了する。 4B and 4D, when the rotor angle θ reaches the energization start angle θon_UL1 of the winding UL1, energization is started, and the winding current is held between the predetermined upper limit value it and the predetermined lower limit value ib. The switching elements USW1 and USW2 are turned on / off as described above. When the rotor angle θ reaches the energization end angle θoff_UL1 of the winding UL1, the energization is terminated.
図4(a)、(b)に示すように、ソフトチョッピングは、巻線電流が上限値itに達した後にスイッチング素子USW1、もしくはスイッチング素子USW2のいずれか一方をオフにし、ダイオードUD2、UD1の一方を通して巻線電流を還流させ、下限値ibに達したら再びUSW1、USW2双方のスイッチング素子をオンにするチョッピング方法である。 As shown in FIGS. 4A and 4B, soft chopping turns off either the switching element USW1 or the switching element USW2 after the winding current reaches the upper limit value it, and the diodes UD2, UD1 This is a chopping method in which the winding current is recirculated through one of them and when both the USW1 and USW2 switching elements are turned on again when the lower limit value ib is reached.
図4(c)、(d)に示すように、ハードチョッピングは、巻線電流が上限値itに達した後はUSW1、USW2双方のスイッチング素子をオフにし、ダイオードUD1、UD2の両方を通して電流を電源側へ回生させるチョッピング方法である。 As shown in FIGS. 4C and 4D, the hard chopping turns off the switching elements of both USW1 and USW2 after the winding current reaches the upper limit value it, and supplies the current through both the diodes UD1 and UD2. This is a chopping method for regeneration to the power supply side.
従来のスイッチト・リラクタンス・モータでは、同じ相の巻線、例えばU相巻線UL1〜UL4は同じ電流波形とするため、スイッチング素子USW1、USW3、USW5、USW7と、USW2、USW4、USW6、USW8はそれぞれ同じタイミングでスイッチングを行う。もしくはU相巻線UL1〜UL4を4本並列に接続し、同一のブリッジ回路(2つのスイッチング素子USW1、USW2と、2つのダイオードUD1、UD2)のみでU相巻線の電流を制御していた。このような方法では同相の巻線が全て同じタイミングでチョッピングされるので平滑コンデンサC1に大きなリプル電流が流れる。 In the conventional switched reluctance motor, the windings of the same phase, for example, the U-phase windings UL1 to UL4 have the same current waveform. Therefore, the switching elements USW1, USW3, USW5, USW7, USW2, USW4, USW6, USW8 Switch at the same timing. Alternatively, four U-phase windings UL1 to UL4 are connected in parallel, and the current of the U-phase winding is controlled only by the same bridge circuit (two switching elements USW1, USW2 and two diodes UD1, UD2). . In such a method, since all in-phase windings are chopped at the same timing, a large ripple current flows through the smoothing capacitor C1.
これに対して本実施例では、図3のように同相の巻線であっても、例えばUL1とUL3の組と、UL2とUL4の組とでチョッピングのタイミングをずらすことによって、巻線電流のリプルの位相がずれ、平滑コンデンサC1へのリプル電流振幅を低減することができるという効果がある。 On the other hand, in this embodiment, even if the windings have the same phase as shown in FIG. 3, for example, by changing the timing of chopping between the pair of UL1 and UL3 and the pair of UL2 and UL4, The ripple phase is shifted, and the ripple current amplitude to the smoothing capacitor C1 can be reduced.
チョッピングのタイミングをずらす方法の一例として、上限値it、下限値ibのほかに、ib<ia<itとなる中間値iaという指令値を備え、UL2とUL4の巻線電流にのみこの指令値を適用する方法がある。 As an example of a method of shifting the chopping timing, in addition to the upper limit value it and the lower limit value ib, a command value of an intermediate value ia satisfying ib <ia <it is provided, and this command value is applied only to the winding currents of UL2 and UL4. There are ways to apply.
この中間値iaの指令値の作用は、ロータの通電開始角度θonから通電開始後に最初に上限値itに達した後、電流が減少して中間値iaになった時に再び通電を開始するというものである。こうしてUL1とUL3の巻線電流のリプル分と、UL2とUL4の巻線電流のリプル分の位相をずらすことが可能となる。 The action of the command value of the intermediate value ia is to start energization again when the current decreases to the intermediate value ia after first reaching the upper limit value it after starting energization from the energization start angle θon of the rotor. It is. In this way, it is possible to shift the phases of the ripple currents of the UL1 and UL3 and the ripple currents of the UL2 and UL4.
また中間値iaを調整し、電流波形の位相差を180度とすることで、各巻線の高調波電流の合成値が小さくなるため駆動回路と直流電源間の電流リップルが低減され、直流電源と駆動回路の間に備わっている平滑コンデンサC1の小型化が可能となると。 Moreover, by adjusting the intermediate value ia and setting the phase difference of the current waveform to 180 degrees, the combined value of the harmonic currents of the windings is reduced, so that the current ripple between the drive circuit and the DC power supply is reduced, and the DC power supply When the smoothing capacitor C1 provided between the drive circuits can be downsized.
また、上限値itをスイッチング素子USL1〜USW4の駆動可能上限電流と等しくなる値に設定し、下限値ibを0とすることで、ヒステリシス電流の振幅を最大化すると、チョッピングの周波数が低下するので、駆動回路のスイッチング損失を低減することができる。 In addition, if the upper limit value it is set to a value that is equal to the driveable upper limit current of the switching elements USL1 to USW4 and the lower limit value ib is set to 0, the amplitude of the hysteresis current is maximized, so the chopping frequency decreases. The switching loss of the drive circuit can be reduced.
また、全ての駆動回路でハードチョッピングを選択すると、ソフトチョッピングを使った場合の電気角1周期分の駆動回路内電流の経路と比較すると、スイッチング素子よりオン抵抗が小さいダイオードのほうにより多く通電するので、オン損失を低減することができる。 In addition, when hard chopping is selected for all the drive circuits, more current is supplied to the diode having a smaller on-resistance than the switching element as compared to the current path in the drive circuit for one electrical angle cycle when soft chopping is used. Therefore, the on-loss can be reduced.
また、ロータの電気角1周期毎にソフトチョッピングとハードチョッピングを切り替えることで、定期的にチョッピング周波数の比較的低いソフトチョッピングを実行することになり、スイッチング素子の温度上昇を抑制することができる。 In addition, by switching between soft chopping and hard chopping for each electrical angle of the rotor, soft chopping with a relatively low chopping frequency is periodically performed, and an increase in temperature of the switching element can be suppressed.
また、ハードチョッピングで駆動する巻線の数とソフトチョッピングで駆動する巻線の数を等しくないように設定し、ソフトチョッピングで駆動する巻線の数を多くすることで、スイッチング素子の温度上昇を抑制することができる。 In addition, the number of windings driven by hard chopping and the number of windings driven by soft chopping are set to be not equal, and the number of windings driven by soft chopping is increased to increase the temperature of the switching element. Can be suppressed.
また、ハードチョッピングで駆動する巻線の数とソフトチョッピングで駆動する巻線の数の比を巻線電流の実効値で切り替え、低電流時はソフトチョッピングとハードチョッピングの巻線数を均等にし、大電流時はハードチョッピングの巻線数をソフトチョッピングの巻線数より多くすることで、トルクを低減させることなく、総合効率を向上させることができる。 In addition, the ratio of the number of windings driven by hard chopping and the number of windings driven by soft chopping is switched by the effective value of the winding current, and at the time of low current, the number of windings of soft chopping and hard chopping is made equal, When the current is large, the total efficiency can be improved without reducing the torque by increasing the number of hard chopping windings than the number of soft chopping windings.
また、同じ位相の(同一タイミングで励磁を開始する)複数の巻線のうち一つの巻線のヒステリシス電流のチョッピングのオン/オフ切り替えタイミングを基準とし、他の巻線のヒステリシス電流のチョッピングのオン/オフタイミングは、基準となる巻線のタイミングを反転したタイミングとすることができる。 Also, hysteresis current chopping ON / OFF switching timing of one winding of multiple windings of the same phase (excitation starts at the same timing) is used as a reference, and hysteresis current chopping ON / OFF of other windings The / off timing can be a timing obtained by inverting the timing of the reference winding.
例えば、U相では、4つの巻線UL1〜UL4があるが、そのうちの任意の一つ、例えば、巻線UL1のヒステリシス電流のチョッピングのオン/オフ切り替えタイミングを基準とする。他の巻線UL2〜UL4のヒステリシス電流のチョッピングのオン/オフタイミングは、巻線UL1のタイミングを反転したタイミングとする。 For example, in the U-phase, there are four windings UL1 to UL4, but any one of them, for example, on / off switching timing of hysteresis current chopping of the winding UL1 is used as a reference. The on / off timing of hysteresis current chopping of the other windings UL2 to UL4 is set to a timing obtained by inverting the timing of the winding UL1.
このようなタイミングの設定により、タイミングの基準となるスイッチング素子(USW1、USW2)の制御回路に対して、他のスイッチング素子(USW3、USW4、USW5、USW6、USW7、USW8)はその反転信号を与えるのみでよいので、制御回路のコスト低減及び小型化が可能となる。 By setting the timing as described above, the other switching elements (USW3, USW4, USW5, USW6, USW7, USW8) give the inverted signal to the control circuit of the switching elements (USW1, USW2) serving as the timing reference. Therefore, the cost and size of the control circuit can be reduced.
以上説明した本実施例によれば、同じ位相の複数の巻線のうち少なくとも一つのヒステリシス電流波形の位相と、他の巻線のヒステリシス電流波形の位相が異なっており、ヒステリシス電流の振幅は、スイッチング素子の駆動可能上限周波数と等しい電流周波数となる振幅以上であり、電流ピーク上限値がスイッチング素子の駆動可能上限電流と等しくなる振幅以下、もしくは電流ピーク下限値が0となる振幅以下の範囲であるとしたことにより、ヒステリシス電流の振幅を最大化することができ、チョッピングの周波数が低下し、駆動回路のスイッチング損失を低減することができるという効果がある。 According to the present embodiment described above, the phase of at least one of the plurality of windings having the same phase is different from the phase of the hysteresis current waveform of the other windings, and the amplitude of the hysteresis current is The amplitude is greater than or equal to the current frequency equal to the drivable upper limit frequency of the switching element, and the current peak upper limit value is equal to or smaller than the amplitude equal to the drivable upper limit current of the switching element or the current peak lower limit value is equal to or smaller than 0. As a result, the amplitude of the hysteresis current can be maximized, the chopping frequency can be lowered, and the switching loss of the drive circuit can be reduced.
また本実施例によれば、同じ位相の複数の巻線のうち、少なくとも一つのヒステリシス電流波形の位相と、他の巻線のヒステリシス電流波形の位相差は180度とするので、各巻線の高調波電流の合成値が小さくなるため、直流電源から駆動回路へ供給する電流の電流リップルが低減され、平滑コンデンサの小型化が可能となるという効果がある。 Further, according to the present embodiment, among the plurality of windings having the same phase, the phase difference between at least one hysteresis current waveform and the hysteresis current waveform of the other windings is 180 degrees. Since the composite value of the wave current is reduced, the current ripple of the current supplied from the DC power source to the drive circuit is reduced, and the smoothing capacitor can be downsized.
また本実施例によれば、ヒステリシスコンパレータ電流制御を行うチョッピング方式は全ての駆動回路でハードチョッピングを選択するので、ソフトチョッピングを使った場合の、電気角1周期分の駆動回路内電流の経路と比較すると、スイッチング素子よりオン抵抗が小さいダイオードのほうにより多く通電するので、オン損失を低減することができるという効果がある。 Further, according to the present embodiment, since the chopping method for controlling the hysteresis comparator current selects hard chopping in all the drive circuits, the path of the current in the drive circuit for one electrical angle cycle when soft chopping is used. In comparison, the diode having a smaller on-resistance than the switching element is energized more, so that the on-loss can be reduced.
また本実施例によれば、スイッチト・リラクタンス・モータの回転子の電気角1周期毎にソフトチョッピングとハードチョッピングを切り替えるので、定期的にチョッピング周波数の比較的低いソフトチョッピングが実行され、スイッチング素子の温度上昇を抑制することができるという効果がある。 Further, according to the present embodiment, since soft chopping and hard chopping are switched every electrical angle period of the rotor of the switched reluctance motor, the soft chopping with a relatively low chopping frequency is periodically executed, and the switching element There is an effect that an increase in temperature can be suppressed.
また本実施例によれば、ハードチョッピングで駆動する巻線の数とソフトチョッピングで駆動する巻線の数が異なるので、ソフトチョッピングで駆動する巻線の数を多くすることで、スイッチング素子の温度上昇を抑制することができるという効果がある。 In addition, according to the present embodiment, the number of windings driven by hard chopping and the number of windings driven by soft chopping are different. Therefore, by increasing the number of windings driven by soft chopping, the temperature of the switching element can be increased. There is an effect that the rise can be suppressed.
また本実施例によれば、ハードチョッピングで駆動する巻線の数とソフトチョッピングで駆動する巻線の数の比を巻線電流の実効値で切り替えるので、低電流時はソフトチョッピングとハードチョッピングの巻線数を均等にし、大電流時はハードチョッピングの巻線数を多くすることで、トルクを低減させることなく、総合効率を向上させることができるという効果がある。 Further, according to this embodiment, the ratio of the number of windings driven by hard chopping and the number of windings driven by soft chopping is switched by the effective value of the winding current, so that soft chopping and hard chopping are performed at low currents. By equalizing the number of windings and increasing the number of windings for hard chopping at large currents, there is an effect that overall efficiency can be improved without reducing torque.
さらに本実施例によれば、同じ通電相の巻線のうち、一つの巻線のヒステリシス電流のチョッピングのオン/オフ切り替えタイミングを基準とし、他の巻線のヒステリシス電流のチョッピングのオン/オフタイミングは、基準となるタイミングのオン/オフを反転したタイミングとしたので、タイミングの基準となるスイッチング素子の制御回路に対して、他のスイッチング素子はその反転信号を与えるのみでよいので、制御回路のコスト低減及び小型化が可能となるという効果がある。 Furthermore, according to the present embodiment, on / off timing of hysteresis current chopping of one winding among the windings of the same energized phase, on / off timing of hysteresis current chopping of another winding Since the on / off of the reference timing is the inverted timing, the other switching elements only need to give the inverted signal to the control circuit of the switching element that is the reference of the timing. There is an effect that the cost can be reduced and the size can be reduced.
次に、図5を参照して、本発明に係るスイッチト・リラクタンス・モータの制御装置の実施例2を説明する。本実施例は、スイッチト・リラクタンス・モータとその駆動回路をモータケース内に収容した実施例である。 Next, a second embodiment of the switched reluctance motor control apparatus according to the present invention will be described with reference to FIG. In this embodiment, a switched reluctance motor and its drive circuit are housed in a motor case.
図5は、本実施例のスイッチト・リラクタンス・モータ1の断面を示す模式断面図である。図5において、スイッチト・リラクタンス・モータ1は、図1と同形状であるが、モータケース10内に収容されている。またモータケース10には、固定子2の外周部に、それぞれハーフブリッジ回路からなる12個の駆動回路12a,12b,…,12lが配置されている。さらに、モータケース10の4隅に、それぞれ冷却構造として冷却水路11が設けられている。各駆動回路12a〜12lは、直近の固定子突極3に巻回された巻線と接続され、図2のような回路を構成している。各駆動回路12a〜12lの制御方法は、実施例1で説明した制御方法がそのまま利用できる。
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing a cross section of the switched reluctance motor 1 of the present embodiment. In FIG. 5, the switched reluctance motor 1 has the same shape as FIG. 1, but is accommodated in the motor case 10. In the motor case 10, twelve
このような構造の場合、各駆動回路各駆動回路12a〜12lは、冷却水路11までの距離がそれぞれ異なるため、全巻線に同じの電流を通電したとしても各駆動回路の温度上昇の傾向は異なる。即ち、冷却水路11までの距離が短い程、駆動回路の温度上昇は小さく、冷却水路11までの距離が長い程、駆動回路の温度上昇は大きくなる。
In the case of such a structure, the
そこで本実施例では、冷却水路11からの距離が所定の長さLより短い位置に設置されている駆動回路12b,12c,12e,12f,12h,12i,12k,12lをハードチョッピングで駆動する。そして、冷却水路11からの距離が所定の長さL以上の位置に設置されている駆動回路12a,12d,12g,12jをソフトチョッピングで駆動する。このように、冷却水路11からの距離が所定の長さLより短い位置に設置されている駆動回路のチョッピング方式をハードチョッピングとすることで、ソフトチョッピングよりチョッピング周波数の高いハードチョッピングを使用しても、冷却性能が高い部位にスイッチング素子が配置されているので、スイッチング素子の温度上昇を抑制することができる。
Therefore, in this embodiment, the
以上説明した本実施例によれば、スイッチト・リラクタンス・モータの外周に設置された冷却構造からの距離が、所定の長さより短い位置に設置されている駆動回路のみハードチョッピングで駆動するので、スイッチング素子の温度上昇を抑制するとともに、モータ・インバータ一体化構造を可能とする十分な発熱密度の低減ができるという効果がある。 According to the present embodiment described above, since the distance from the cooling structure installed on the outer periphery of the switched reluctance motor is driven by hard chopping only the drive circuit installed at a position shorter than a predetermined length, In addition to suppressing the temperature rise of the switching element, there is an effect that the heat generation density can be sufficiently reduced to enable a motor / inverter integrated structure.
次に、図6を参照して、本発明に係るスイッチト・リラクタンス・モータの制御装置の実施例3を説明する。実施例3では、銅損Pc、鉄損Pe、及びインバータ損失Piを合わせた総合損失Pt=Pc+Pe+Piが最小となるように、言い換えれば、総合効率が最高となるように、スイッチト・リラクタンス・モータの制御装置を制御するシステムについて説明する。 Next, a third embodiment of the switched reluctance motor control apparatus according to the present invention will be described with reference to FIG. In the third embodiment, the switched reluctance motor is set so that the total loss Pt = Pc + Pe + Pi including the copper loss Pc, the iron loss Pe, and the inverter loss Pi is minimized, in other words, the overall efficiency is maximized. A system for controlling the control device will be described.
図6は、本実施例のスイッチト・リラクタンス・モータの制御装置を備えたモータ駆動システムの構成を示すシステム構成図である。図6において、モータ駆動システムは、電流指令値生成部101と、インバータ駆動信号生成部102と、インバータ103と、スイッチト・リラクタンス・モータ1の各相電流を検出する電流センサ104と、スイッチト・リラクタンス・モータ1と、スイッチト・リラクタンス・モータ1のロータ角度を検出する回転子角度センサ106と、インバータ103に電源を供給する直流電源107とを備えている。
FIG. 6 is a system configuration diagram showing a configuration of a motor drive system provided with a switched reluctance motor control device of the present embodiment. 6, the motor drive system includes a current command
スイッチト・リラクタンス・モータ1は、図1に示したスイッチト・リラクタンス・モータ1と同様のモータである。 The switched reluctance motor 1 is the same motor as the switched reluctance motor 1 shown in FIG.
電流指令値生成部101は、トルク指令値T*、3相巻線電流値iu、iv、iw、ロータ角度θ、及びインバータ損失Piに基づいて、通電開始角度指令値θon*、通電終了角度指令値θoff*、電流上限指令値it*、電流下限指令値ib*、及び電流中央指令値ia*を出力する。
Based on the torque command value T *, the three-phase winding current values iu, iv, iw, the rotor angle θ, and the inverter loss Pi, the current command
インバータ駆動信号生成部102は、3相巻線電流値iu、iv、iw、ロータ角度θ、通電開始角度指令値θon*、通電終了角度指令値θoff*、電流上限指令値it*、電流下限指令値ib*、及び電流中央指令値ia*に基づいて、インバータ103の各スイッチング素子の駆動信号とインバータ損失Piを出力する。
The inverter drive
また電流指令値生成部101は、3相巻線電流値iu、iv、iw、及びロータ角度θに基づいて、モータ損失(銅損Pc、鉄損Pe)の推定値を計算する。この推定値は理論式、もしくは予め記憶させた損失マップ等を持ちいて算出される。さらにインバータ駆動信号生成部102で算出されたインバータ損失Piと合わせた総合損失Pt(=Pc+Pe+Pi)が最小となるように、通電開始角度指令値θon*、通電終了角度指令値θoff*、電流上限指令値it*、電流下限指令値ib*、及び電流中央指令値ia*を決定する。
The current command
これらの指令値は実施例1で示したような制御方法が行えるように設定される。総合損失と指令値の関係については、予め実験により求めたマップ等を用いて関連付けられている。 These command values are set so that the control method as shown in the first embodiment can be performed. The relationship between the total loss and the command value is related using a map or the like obtained in advance through experiments.
またインバータ駆動信号生成部2におけるインバータ損失Piの算出も理論式や予め実験的に求めたマップ等を用いて行われる。 Further, the inverter loss Pi in the inverter drive signal generator 2 is also calculated using a theoretical formula, a map obtained experimentally in advance, or the like.
以上説明した本実施例によれば、トルク指令値と、スイッチト・リラクタンス・モータの回転子の回転速度と、巻線電流と、巻線電圧を入力し、各入力値から銅損、鉄損、スイッチング損を推定し、各損失の和が最小になるようにヒステリシス電流の振幅を決定するので、トルクやトルクリップルを悪化させずに最高総合効率の運転が可能となるという効果がある。 According to the embodiment described above, the torque command value, the rotational speed of the rotor of the switched reluctance motor, the winding current, and the winding voltage are input, and the copper loss and iron loss are calculated from each input value. Since the switching loss is estimated and the amplitude of the hysteresis current is determined so that the sum of the respective losses is minimized, there is an effect that the operation with the highest overall efficiency can be performed without deteriorating the torque and the torque ripple.
1…スイッチト・リラクタンス・モータ、2…固定子、3…固定子突極、4…巻線、5…回転子、6…回転子突極、10…モータケース、11…冷却水路(冷却構造)、12a〜12l…駆動回路。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Switched reluctance motor, 2 ... Stator, 3 ... Stator salient pole, 4 ... Winding, 5 ... Rotor, 6 ... Rotor salient pole, 10 ... Motor case, 11 ... Cooling water channel (cooling structure) ), 12a to 12l... Drive circuit.
Claims (9)
前記各巻線毎に接続され、複数の通電相毎に複数の巻線を同一タイミングで励磁を開始する複数の駆動回路を備え、
同じ通電相の巻線のうち少なくとも一つの巻線のヒステリシス電流波形の位相と、同じ通電相の他の巻線のヒステリシス電流波形の位相が異なっており、
ヒステリシス電流の振幅は、スイッチング素子の駆動可能上限周波数と等しい電流周波数となる振幅以上であり、電流ピーク上限値がスイッチング素子の駆動可能上限電流と等しくなる振幅以下、もしくは電流ピーク下限値が0となる振幅以下の範囲であることを特徴とするスイッチト・リラクタンス・モータの制御装置。 In a control device for a switched reluctance motor having a rotor having a plurality of salient poles and a stator having a winding wound around each of the plurality of salient poles facing the salient poles of the rotor,
A plurality of drive circuits connected to each of the windings, and starting a plurality of windings for each of a plurality of energized phases at the same timing;
The phase of the hysteresis current waveform of at least one of the windings of the same energized phase is different from the phase of the hysteresis current waveform of other windings of the same energized phase,
The amplitude of the hysteresis current is equal to or greater than the amplitude at which the current frequency equal to the drivable upper limit frequency of the switching element, and the current peak upper limit value is equal to or smaller than the amplitude at which the drivable upper limit current of the switching element is equal, or the current peak lower limit value is 0. Switched reluctance motor control device, characterized in that the amplitude is within a range of
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Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103095192A (en) * | 2011-10-31 | 2013-05-08 | 三星电机株式会社 | Apparatus and method of driving switched reluctance motor |
JP2013099240A (en) * | 2011-10-31 | 2013-05-20 | Samsung Electro-Mechanics Co Ltd | Apparatus and method for driving switched reluctance motor |
JP2014135795A (en) * | 2013-01-08 | 2014-07-24 | Ihi Corp | Motor apparatus |
JP2014200147A (en) * | 2013-03-29 | 2014-10-23 | 株式会社デンソー | Controller for switched reluctance motor |
CN109496391A (en) * | 2016-06-14 | 2019-03-19 | Arm有限公司 | Method and apparatus for operating motor |
CN113922709A (en) * | 2020-07-10 | 2022-01-11 | 丁金龙 | Control method and device for switched reluctance motor |
-
2008
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Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103095192A (en) * | 2011-10-31 | 2013-05-08 | 三星电机株式会社 | Apparatus and method of driving switched reluctance motor |
JP2013099240A (en) * | 2011-10-31 | 2013-05-20 | Samsung Electro-Mechanics Co Ltd | Apparatus and method for driving switched reluctance motor |
JP2013099241A (en) * | 2011-10-31 | 2013-05-20 | Samsung Electro-Mechanics Co Ltd | Apparatus and method for driving switched reluctance motor |
KR101321307B1 (en) * | 2011-10-31 | 2013-10-28 | 삼성전기주식회사 | Drive apparatus for switched reluctance motor and method thereof |
JP2014135795A (en) * | 2013-01-08 | 2014-07-24 | Ihi Corp | Motor apparatus |
JP2014200147A (en) * | 2013-03-29 | 2014-10-23 | 株式会社デンソー | Controller for switched reluctance motor |
CN109496391A (en) * | 2016-06-14 | 2019-03-19 | Arm有限公司 | Method and apparatus for operating motor |
CN109496391B (en) * | 2016-06-14 | 2021-02-12 | Arm有限公司 | Method and device for operating an electric motor |
CN113922709A (en) * | 2020-07-10 | 2022-01-11 | 丁金龙 | Control method and device for switched reluctance motor |
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