JP2010088231A - Driver circuit and its protection method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、直流チョッパ回路及びインバータから構成されたドライバ回路及びその保護方法に関する。 The present invention relates to a driver circuit including a DC chopper circuit and an inverter, and a protection method thereof.
下記特許文献1には、車両用空調装置に設けられたモータドライバの短絡事故による過電流の流入を防止すると共に、安定化電源回路のアースの確保を確実にするモータドライバ保護回路が開示されている。このモータドライバ保護回路は、安定化電源回路から供給された電力によってアクチュエータモータの駆動を制御するモータドライバを備えており、当該モータドライバの第1グランド端子は、第1アース配線によってコントロールユニットの第2グランド端子に接続され、外部の第1アース接続点にアースされるようになっている。一方、安定化電源回路では、安定化電源回路に接続する第2アース配線が上記第1アース配線に接続されることでコントロールユニットの外部のアース接続点に接続すると共に、第2アース接続点に接続するパワートランジスタユニットに上記第2アース接続点が接続し、断線回避用ダイオードが、第2アース配線とパワートランジスタユニットの間に、そのカソードがパワートランジスタユニット側となるように設けられている。このような構成によって、モータドライバに短絡が発生しても、安定化電源回路によって過電流がモータドライバへ流れることがなく、また安定化電源回路と第1アース接続点との接続が断たれても、第2アース接続点へ接続しており、安定化電源回路のアースが確保される。
ところで、上記従来技術は、安定化電源回路がモータドライバへ過電流が流れないように電流を制御し、かつ安定化電源回路と第2アース接続点との接続を確保することによって安定化電源回路の安定的な動作を確保して、モータドライバを保護している。しかしながら、このようなドライバ回路(上記安定化電源回路及びモータドライバに相当)では、電源がバッテリである場合に、モータを駆動している最中にバッテリから供給されるドライバ入力電圧が、時間とともに低下するという現象が発生する。 By the way, the above-mentioned prior art controls the stabilized power circuit by controlling the current so that no overcurrent flows to the motor driver and securing the connection between the stabilized power circuit and the second ground connection point. Ensures stable operation and protects the motor driver. However, in such a driver circuit (corresponding to the above-described stabilized power supply circuit and motor driver), when the power source is a battery, the driver input voltage supplied from the battery during driving of the motor increases with time. The phenomenon that it falls is generated.
そして、ドライバ入力電圧がドライバ運転可能範囲外まで低下してしまうと、ドライバ回路では、内部の制御機構が停止し、それに伴って電力変換処理を停止する。すると、バッテリからのドライバ入力電流が停止してしまい、ドライバ回路を構成するスイッチング素子のコネクタ電圧には、コネクタ端子が接続する配線のインダクタンス成分の影響によって大きなサージ電圧が生じる。そして、この大きなサージ電圧によってスイッチング素子が破損してしまうことがあった。このように、上記従来技術には、ドライバ入力電圧の低下により発生するサージ電圧によってスイッチング素子が破損してしまうという課題が残されている。 And if a driver input voltage falls outside a driver driving | operation possible range, an internal control mechanism will stop in a driver circuit, and a power conversion process will be stopped in connection with it. Then, the driver input current from the battery is stopped, and a large surge voltage is generated in the connector voltage of the switching element constituting the driver circuit due to the influence of the inductance component of the wiring connected to the connector terminal. Then, the switching element may be damaged by this large surge voltage. As described above, the above-described prior art still has a problem that the switching element is damaged by the surge voltage generated by the decrease in the driver input voltage.
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、不意な停止に起因するサージ電圧の増大を防ぐことによってスイッチング素子の破損を防ぐことが出来るものを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object of the present invention is to provide a device that can prevent damage to a switching element by preventing an increase in surge voltage caused by an unexpected stop.
上記目的を達成するために、本発明では、ドライバ回路に係る第1の解決手段として、外部から供給される入力電力を変圧し、変圧した電力を出力する直流チョッパ回路と、前記直流チョッパ回路から入力された電力から交流の駆動電力を生成し、当該駆動電力を駆動対象へ出力するインバータとを有するドライバ回路であって、運転限界電圧より高い電圧に設定されたしきい値まで、前記入力電力の電圧が低下したと判断すると、前記インバータが出力する駆動電流を所定の上限値以下に制限する駆動電流制限手段とを、
具備するという手段を採用する。
In order to achieve the above object, in the present invention, as a first solution means for a driver circuit, a DC chopper circuit that transforms input power supplied from the outside and outputs the transformed power, and the DC chopper circuit, A driver circuit having an inverter that generates alternating current drive power from input power and outputs the drive power to a drive target, up to the threshold set to a voltage higher than the operation limit voltage, the input power Driving current limiting means for limiting the driving current output from the inverter to a predetermined upper limit value or less,
A means of providing is adopted.
本発明では、ドライバ回路に係る第2の解決手段として、上記第1の解決手段において、前記駆動電流制限手段は、電流操作量の最大値を制限することによって、前記インバータが出力する前記駆動電流を所定の上限値以下に制限する
という手段を採用する。
In the present invention, as the second solving means relating to the driver circuit, in the first solving means, the driving current limiting means limits the maximum value of the current manipulated variable, thereby limiting the driving current output from the inverter. The method of limiting the value to a predetermined upper limit value or less is adopted.
本発明では、ドライバ回路に係る第3の解決手段として、上記第1または第2の解決手段において、前記駆動電流制限手段は、運転限界電圧より高い電圧に設定されたしきい値まで、前記入力電力の電圧が低下したと判断すると、駆動電流を制限する旨の通知信号を外部へ出力するという手段を採用する。 In the present invention, as a third solving means related to the driver circuit, in the first or second solving means, the driving current limiting means is configured to input the input up to a threshold set to a voltage higher than an operation limit voltage. If it is determined that the power voltage has decreased, a means for outputting a notification signal for limiting the drive current to the outside is employed.
本発明では、ドライバ回路に係る第4の解決手段として、上記第1〜第3いずれかの解決手段において、前記直流チョッパ回路は、昇圧チョッパ回路、降圧チョッパ回路及び昇降圧チョッパ回路のいずれかであるこという手段を採用する。 In the present invention, as a fourth solving means relating to the driver circuit, in any one of the first to third solving means, the DC chopper circuit is any one of a step-up chopper circuit, a step-down chopper circuit, and a step-up / step-down chopper circuit. Adopt a certain means.
また、本発明では、ドライバ回路の保護方法に係る第1の解決手段として、外部から供給される直流の入力電力を変圧し、変圧した電力を出力する直流チョッパ回路と、前記直流チョッパ回路から入力された電力から交流の駆動電力を生成し、当該駆動電力を駆動対象へ出力するインバータとを有するドライバ回路の保護方法であって、運転限界電圧より高い電圧に設定されたしきい値まで、前記入力電力の電圧が低下すると、前記インバータが出力する駆動電流を所定の上限値以下に制限するという手段を採用する。 In the present invention, as a first solving means related to the protection method of the driver circuit, a DC input power supplied from the outside is transformed, and a DC chopper circuit that outputs the transformed power is input from the DC chopper circuit. A method for protecting a driver circuit having an inverter that generates AC drive power from the generated power and outputs the drive power to a drive target, up to a threshold set to a voltage higher than the operation limit voltage, When the voltage of the input power decreases, a means for limiting the drive current output from the inverter to a predetermined upper limit value or less is adopted.
本発明によれば、ドライバ回路が、運転限界電圧より高い電圧に設定されたしきい値まで、入力電力の電圧が低下したと判断すると、前記インバータが出力する駆動電流を所定の上限値以下に制限する駆動電流制限手段を具備することによって、入力電力の電圧の低下によって生じる直流チョッパ回路の制御系の停止を防ぐことが出来る。そして、直流チョッパ回路の制御系の停止を防ぐことで、サージ電圧の増大によるスイッチング素子の破損を防ぐことが出来る。 According to the present invention, when the driver circuit determines that the voltage of the input power has decreased to a threshold set to a voltage higher than the operation limit voltage, the drive current output by the inverter is set to a predetermined upper limit value or less. By providing the drive current limiting means for limiting, it is possible to prevent the control system of the DC chopper circuit from being stopped due to a decrease in the voltage of the input power. Further, by preventing the control system of the DC chopper circuit from being stopped, it is possible to prevent damage to the switching element due to an increase in surge voltage.
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。
図1は、本実施形態に係るドライバ回路Aの構成を示す回路図である。まず、ドライバ回路Aの回路構成について、図1を参照して、説明する。
ドライバ回路Aは、バッテリBから供給される直流のドライバ入力電力によって負荷である永久磁石同期モータCを回転駆動させるものであり、図1に示すように昇圧チョッパ回路1、インバータ2、U相電流検出部3、V相電流検出部4、W相電流検出部5、電圧センサ6及びインバータ制御部7を備えている。なお、永久磁石同期モータCには、回転位置検出部Dが設けられており、この回転位置検出部Dは、永久磁石同期モータCの回転子の回転位置を検出し、後述するドライバ回路Aの速度算出部7iへ当該回転位置を示す回転位置検出信号θを出力する。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of a driver circuit A according to the present embodiment. First, the circuit configuration of the driver circuit A will be described with reference to FIG.
The driver circuit A rotates a permanent magnet synchronous motor C, which is a load, by DC driver input power supplied from a battery B. As shown in FIG. 1, the
昇圧チョッパ回路1は、バッテリBから供給されたドライバ入力電力の電圧を昇圧してインバータ2へ供給するものであり、チョッパ入力端子1a‐1,1a‐2,チョークコイル1b、スイッチングトランジスタ1c、MOSFET1d、平滑コンデンサ1e、チョッパ出力端子1f‐1,1f‐2から構成されている。
チョッパ入力端子1a‐1,1a‐2は、昇圧チョッパ回路1へドライバ入力電力を入力するための一対の接続端子であり、一方のチョッパ入力端子1a‐1はバッテリBの正極端に接続され、他方のチョッパ入力端子1a‐2は上記バッテリBの負極端に接続されている。
The step-
The
チョークコイル1bは、一端が一方のチョッパ入力端子1a‐1に接続され、他端がスイッチングトランジスタ1cのコレクタ端子に接続されている。スイッチングトランジスタ1cは、コレクタ端子がチョークコイル1bの他端及びMOSFET1dのソース端子に接続され、エミッタ端子が他方のチョッパ入力端子1a‐2に接続されている。そして、スイッチングトランジスタ1cのベース端子は、昇圧チョッパ回路制御部(図示略)に接続され、制御信号としてのPWM信号がインバータ制御部7から入力される。
The
MOSFET1dは、ソース端子が上記チョークコイル1bの他端及びスイッチングトランジスタ1cのコレクタ端子に接続され、ドレイン端子が平滑コンデンサ1eの一端及び一方のチョッパ出力端子1f‐1に接続されている。平滑コンデンサ1eは、上述したように一端がMOSFET1dのドレイン端子及び一方のチョッパ出力端子1f‐1に接続され、他端が他方のチョッパ入力端子1a‐2及び他方のチョッパ出力端子1f‐2並びにスイッチングトランジスタ1cのエミッタ端子に接続されている。すなわち、平滑コンデンサ1eの両端はチョッパ出力端子1f‐1,1f‐2に各々接続されている。チョッパ出力端子1f‐1,1f‐2は、昇圧チョッパ回路1の出力電力をインバータ2へ出力するための一対の接続端子であり、一方のチョッパ出力端子1f‐1はインバータ2の一端に接続され、他方のチョッパ出力端子1f‐2は上記インバータ2の他端に接続されている。
The
インバータ2は、インバータ制御部7から入力されるPWM信号に基づいてU相、V相及びW相からなる3相のモータ駆動電力を生成し、当該モータ駆動電力を永久磁石同期モータCへ出力するものであり、インバータ入力端2a‐1,2a‐2、平滑コンデンサ2b、6個のスイッチングトランジスタ2c‐1〜2c‐6及び3つのインバータ出力端子2d‐1〜2d‐3から構成されている。
インバータ入力端2a‐1,2a‐2は、インバータ2へ昇圧チョッパ回路1からの出力電力を入力するための一対の接続端子であり、一方のインバータ入力端2a‐1は昇圧チョッパ回路1のチョッパ出力端子1f‐1に接続され、他方のインバータ入力端2a‐2は昇圧チョッパ回路1のチョッパ出力端子1f‐2に接続されている。
The
The
平滑コンデンサ2bは、一端が上記一方のインバータ入力端子2a‐1に接続され、他端が他方のインバータ入力端子2a‐2に接続されている。6個のスイッチングトランジスタ2c‐1〜2c‐6は、図示するように平滑コンデンサ2bに対して並列接続される第1〜第3のスイッチングアームを構成している。すなわち、6個のスイッチングトランジスタ2c‐1〜2c‐6のうち、スイッチングトランジスタ2c‐1とスイッチングトランジスタ2c‐2とは第1のスイッチングアームを、スイッチングトランジスタ2c‐3とスイッチングトランジスタ2c‐4とは第2のスイッチングアームを、またスイッチングトランジスタ2c‐5とスイッチングトランジスタ2c‐6とは第3のスイッチングアームをそれぞれ構成している。
The
第1のスイッチングアームを構成するスイッチングトランジスタ2c‐1は、コレクタ端子が上記一方のインバータ入力端子2a‐1に、エミッタ端子がスイッチングトランジスタ2c‐2のコレクタ端子に、ベース端子がインバータ制御部7にそれぞれ接続されている。そして、スイッチングトランジスタ2c‐2は、コレクタ端子が上述したようにスイッチングトランジスタ2c‐1のエミッタ端子に、エミッタ端子が他方のインバータ入力端子2a‐2に、ベース端子がインバータ制御部7にそれぞれ接続されている。このような第1のスイッチングアームにおいて、スイッチングトランジスタ2c‐1のエミッタ端子とスイッチングトランジスタ2c‐1のコレクタ端子との接続点は、第1のスイッチングアームの出力端である。
The
第2のスイッチングアームを構成するスイッチングトランジスタ2c‐3は、コレクタ端子が上記一方のインバータ入力端子2a‐1に、エミッタ端子がスイッチングトランジスタ2c‐4のコレクタ端子に、ベース端子がインバータ制御部7にそれぞれ接続されている。そして、スイッチングトランジスタ2c‐4は、コレクタ端子が上述したようにスイッチングトランジスタ2c‐3のエミッタ端子に、エミッタ端子が他方のインバータ入力端子2a‐2に、ベース端子がインバータ制御部7にそれぞれ接続されている。このような第2のスイッチングアームにおいて、スイッチングトランジスタ2c‐3のエミッタ端子とスイッチングトランジスタ2c‐4のコレクタ端子との接続点は、第2のスイッチングアームの出力端である。
The
第3のスイッチングアームを構成するスイッチングトランジスタ2c‐5は、コレクタ端子が上記一方のインバータ入力端子2a‐1に、エミッタ端子がスイッチングトランジスタ2c‐6のコレクタ端子に、ベース端子がインバータ制御部7にそれぞれ接続されている。そして、スイッチングトランジスタ2c‐6は、コレクタ端子が上述したようにスイッチングトランジスタ2c‐5のエミッタ端子に、エミッタ端子が他方のインバータ入力端子2a‐2に、ベース端子がインバータ制御部7にそれぞれ接続されている。このような第3のスイッチングアームにおいて、スイッチングトランジスタ2c‐5のエミッタ端子とスイッチングトランジスタ2c‐6のコレクタ端子との接続点は、第3のスイッチングアームの出力端である。
The switching
そして、各スイッチングトランジスタ2c‐1〜2c‐6のベース端子には、インバータ制御部7から制御信号としてのPWM信号が入力される。第1〜第3のスイッチングアームは、各スイッチングトランジスタ2c‐1〜2c‐6が上記PWM信号に基づいてON/OFFすることにより、各出力端に互いに位相差が120°となるU相、V相及びW相の交流のモータ駆動電力を出力する。なお、第1スイッチングアームは、U相のモータ駆動電力を出力し、第2スイッチングアームは、V相のモータ駆動電力を出力し、第3スイッチングアームは、W相のモータ駆動電力を出力する。
A PWM signal as a control signal is input from the inverter control unit 7 to the base terminals of the switching
3つのインバータ出力端子2d‐1〜2d‐3は、上記三相のモータ駆動電力を永久磁石同期モータCへ出力するための接続端子である。各インバータ出力端子2d‐1〜2d‐3のうち、第1のインバータ出力端子2d‐1は上記第1のスイッチングアームの出力端に、第2のインバータ出力端子2d‐2は上記第2のスイッチングアームの出力端に、また第3のインバータ出力端子2d‐3は上記第3のスイッチングアームの出力端にそれぞれ接続されている。このような各インバータ出力端子2d‐1〜2d‐3は、永久磁石同期モータCにそれぞれ接続されており、当該永久磁石同期モータCへU相、V相及びW相の交流のモータ駆動電力を供給する。 The three inverter output terminals 2d-1 to 2d-3 are connection terminals for outputting the three-phase motor drive power to the permanent magnet synchronous motor C. Of the inverter output terminals 2d-1 to 2d-3, the first inverter output terminal 2d-1 is the output terminal of the first switching arm, and the second inverter output terminal 2d-2 is the second switching terminal. The output terminal of the arm and the third inverter output terminal 2d-3 are connected to the output terminal of the third switching arm, respectively. Each of the inverter output terminals 2d-1 to 2d-3 is connected to the permanent magnet synchronous motor C, and U-phase, V-phase, and W-phase AC motor drive power is supplied to the permanent magnet synchronous motor C. Supply.
U相電流検出部3は、インバータ2のインバータ出力端子2d‐1と永久磁石同期モータCのU相固定子巻線とを接続するU相駆動信号線に設けられており、インバータ出力端子2d‐1からU相固定子巻線へ流れるモータ駆動電流Iuを検出してインバータ制御部7へ出力する。V相電流検出部4は、インバータ2のインバータ出力端子2d‐2と永久磁石同期モータCのV相固定子巻線とを接続するV相駆動信号線に設けられており、インバータ出力端子2d‐2からV相固定子巻線へ流れるモータ駆動電流Ivを検出してインバータ制御部7へ出力する。W相電流検出部5は、インバータ2のインバータ出力端子2d‐3と永久磁石同期モータCのW相固定子巻線とを接続するW相駆動信号線に設けられており、インバータ出力端子2d‐3からW相固定子巻線へ流れるモータ駆動電流Iwを検出してインバータ制御部7へ出力する。
The U-phase
電圧センサ6は、一方の端子がバッテリBの正極端及びチョッパ入力端子1a‐1に接続し、他方の端子がバッテリBの負極端及びチョッパ入力端子1a‐2に接続している。この電圧センサ6は、入力電圧を示す検出信号Svをインバータ制御部7へ出力する。
The
図2は、本実施形態に係るドライバ回路Aのインバータ制御部7の機能構成を示す機能ブロック図である。インバータ制御部7は、上記インバータ2をPWM制御することによって永久磁石同期モータCの回転を制御するものであり、図2に示すように、3相/2相変換部7a、減算部7b、速度制御部7c、リミッタ7d、q軸電流制御部7e、d軸電流制御部7f、2相/3相変換部7g、PWM信号発生部7h、速度算出部7i及び制限値制御部7j、q軸電圧リミッタ7k及びd軸電圧リミッタ7lから構成されている。なお、電圧センサ6、制限値制御部7j及びリミッタ7dは、本実施形態における駆動電流制限手段を構成している。
FIG. 2 is a functional block diagram showing a functional configuration of the inverter control unit 7 of the driver circuit A according to the present embodiment. The inverter control unit 7 controls the rotation of the permanent magnet synchronous motor C by PWM control of the
3相/2相変換部7aは、U相電流検出部3、V相電流検出部4、W相電流検出部5によって各々検出されたU相、V相、W相のモータ駆動電流Iu、Iv、Iwに基づいて永久磁石同期モータCの回転子上に固定された2次元座標系(q軸とd軸とからなる座標系)上におけるq軸駆動電流検出量Iqとd軸駆動電流検出量Idとを算出し、q軸駆動電流検出量Iqをq軸電流制御部7eへ出力し、d軸駆動電流検出量Idをd軸電流制御部7fへ出力する。
The three-phase / two-
より詳細には、3相/2相変換部7aは、U相、V相及びW相からなる3次元座標系上のモータ駆動電流Iu、Iv、Iwに所定の座標変換を施すことにより上記2次元座標系上のq軸駆動電流検出量Iqとd軸駆動電流検出量Idを算出する。上記q軸は、回転子の回転面上において永久磁石のS極とN極との対向方向に設定された座標軸であり、d軸は、上述したq軸に直交する座標軸である。
More specifically, the three-phase / two-
減算部7bは、上位制御装置であるECU(Engine Control Units)から供給される角速度指令値ω0と速度算出部7iから供給される永久磁石同期モータCの回転子の角速度ωkとの差分を速度誤差Δωとして演算し、速度制御部7cへ出力する。
速度制御部7cは、一種のPID制御部であり、上記速度誤差Δωに所定の比例積分・微分演算を施すことにより速度誤差Δωに対応するq軸電流操作量Iqsを算出し、当該q軸電流操作量Iqsをリミッタ7dへ出力する。
The
The
リミッタ7dは、上記q軸電流操作量Iqsの最大値を制限値制御部7jから入力される制限値以下に制限し、q軸電流制御部7eへ出力する。
q軸電流制御部7eは、一種のPID制御部であり、リミッタ7dによって最大値が制限されたq軸電流操作量Iqsと、3相/2相変換部7aから供給されるq軸駆動電流検出量Iqとの差分として誤差電流ΔIqを算出し、当該誤差電流ΔIqに所定の比例積分・微分演算を各々施することにより電圧操作量Vqを算出し、当該電圧操作量Vqをq軸電圧リミッタ7kへ出力する。
The
The q-axis
d軸電流制御部7fは、ECUから供給されるd軸電流操作量Idsと、3相/2相変換部7aから入力されるd軸駆動電流検出量Idとに基づいてd軸電流操作量Idsに対応するd軸電圧操作量Vdを算出し、当該d軸電圧操作量Vdをd軸電圧リミッタ7lへ出力する。
q軸電圧リミッタ7kは、上記電圧操作量Vqの最大値を所定の制限値以下になるように制限し、2相/3相変換部7gへ出力する。
d軸電圧リミッタ7lは、上記電圧操作量Vdの最大値を所定の制限値以下になるように制限し、2相/3相変換部7gへ出力する。
The d-axis
The q-
The d-axis voltage limiter 7l limits the maximum value of the voltage manipulated variable Vd to be equal to or less than a predetermined limit value, and outputs the limit to the two-phase / three-phase converter 7g.
2相/3相変換部7gは、q軸電流制御部7eから入力されたq軸電圧操作量Vqと、d軸電流制御部7fから入力されたd軸電圧操作量Vdとを、U相、V相及びW相からなる3次元座標系上の電圧操作量Vu,Vv,Vwに変換し、当該電圧操作量Vu,Vv,VwをPWM信号発生部7hへ出力する。
The 2-phase / 3-phase converter 7g converts the q-axis voltage manipulated variable Vq input from the q-
PWM信号発生部7hは、上記電圧操作量Vu,Vv,Vwに基づいてインバータ2をスイッチング動作させるためのPWM信号を生成してインバータ2へ出力する。インバータ制御部7は、正弦波通電方式に基づいて動作するものであり、したがってPWM信号発生部7hは、インバータ2が永久磁石同期モータCの全回転角(360°)に亘ってモータ駆動信号を出力するようにPWM信号を出力する。
The
速度算出部7iは、回転位置検出部Dから入力される回転位置検出信号θを微分処理することにより、永久磁石同期モータCの回転状態値として角速度ωkを算出し、当該角速度ωkを減算部7bに出力する。
制限値制御部7jは、電圧センサ6から入力された検出信号Svに基づいてドライバ入力電圧が所定のしきい値まで低下したか否か判断し、ドライバ入力電圧がしきい値まで低下すると、所定の上限値まで制限値を下げ、当該制限値をリミッタ7dへ出力する。
The speed calculation unit 7i differentiates the rotational position detection signal θ input from the rotational position detection unit D, thereby calculating the angular speed ωk as the rotational state value of the permanent magnet synchronous motor C, and subtracts the angular speed ωk from the angular speed ωk. Output to.
The limit
次に、このように構成されたドライバ回路Aの動作について、図3を参照して詳しく説明する。
図3は、ドライバ入力電圧、ドライバ入力電力の電流(ドライバ入力電流)及びスイッチングトランジスタ1c並びにスイッチングトランジスタ2c‐1〜2c‐6のコレクタ電圧を示す波形図である。そして、図3の(a)の点線の波形は、ドライバ入力電圧がドライバ運転限界電圧まで低下した場合のドライバ入力電圧を示し、実線の波形は、本実施形態のドライバ入力電圧を示す。
Next, the operation of the driver circuit A configured as described above will be described in detail with reference to FIG.
FIG. 3 is a waveform diagram showing the driver input voltage, the current of the driver input power (driver input current), and the collector voltage of the switching transistor 1c and the switching
また、図3の(b)の点線の波形は、ドライバ入力電圧がドライバ運転限界電圧まで低下した場合のドライバ入力電流を示し、実線の波形は、本実施形態の入力電圧を示す。さらに、図3の(c)の点線の波形は、ドライバ入力電圧がドライバ運転限界電圧まで低下した場合のスイッチングトランジスタ1c及びスイッチングトランジスタ2c‐1〜2c‐6のコレクタ電圧を示し、実線の波形は、本実施形態のコレクタ電圧を示す。なお、図3の(a)におけるドライバ運転限界電圧とは、昇圧チョッパ回路1の制御系の動作が電圧不足によって停止してしまうドライバ入力電圧であり、ドライバ運転制限電圧とは、制限値制御部7jが制限値を下げるか否か判断する際に判断基準となる上記しきい値である。
Also, the dotted waveform in FIG. 3B indicates the driver input current when the driver input voltage is reduced to the driver operation limit voltage, and the solid waveform indicates the input voltage of the present embodiment. Further, the dotted waveform in FIG. 3C shows the collector voltage of the switching transistor 1c and the switching
ドライバ回路Aでは、バッテリBから供給されたドライバ入力電力が昇圧チョッパ回路1によって所定電圧まで昇圧され、当該昇圧された直流電力はインバータ2によって三相のモータ駆動電力に変換されて永久磁石同期モータCへ供給される。
このドライバ回路Aにおいて、電圧センサ6は、常に検出信号Scをインバータ制御部7の制限値制御部7jへ出力する。
In the driver circuit A, the driver input power supplied from the battery B is boosted to a predetermined voltage by the
In the driver circuit A, the
そして、ドライバ入力電圧は、バッテリBが有する電荷が有限である為に、図3の(a)に示すように時間が経つとともに下がっていく。
制限値制御部7jでは、ドライバ入力電圧が図3の(a)に示すドライバ運転制限電圧まで低下すると、所定の上限値まで制限値を下げ、当該制限値をリミッタ7dへ出力する。リミッタ7dでは、q軸電流操作量Iqsの最大値を制限値制御部7jから入力された制限値以下になるように制限し、q軸電流制御部7eへ出力する。
And since the electric charge which the battery B has is finite, as shown to (a) of FIG. 3, driver input voltage falls with time.
When the driver input voltage decreases to the driver operation limit voltage shown in FIG. 3A, the limit
そして、リミッタ7dがq軸電流操作量Iqsを制限することによって、インバータ2は、永久磁石同期モータCへ出力されるモータ駆動電力の電流を所定の上限値以下にする。これにより、ドライバ入力電流は、図3の(b)の実線に示すように低下していく。さらに、これによって、ドライバ入力電圧は、図3の(a)の実線に示すようにドライバ運転制限電圧の下まで低下しない。そして、ドライバ回路Aは、ドライバ入力電圧がドライバ運転可能電圧以下まで低下しない為、昇圧チョッパ回路1の制御系が停止することなく、継続して動作することが出来る。
Then, the
従来のようにリミッタの制限値を下げない場合には、図3の(a)の点線に示すように、ドライバ入力電圧はドライバ運転限界電圧を下回ってしまう為、昇圧チョッパ回路1の制御系(図示略)が停止してしまう。これによって、ドライバ入力電流は、図3の(b)の点線に示すように急激に低下する。そして、スイッチングトランジスタ1c及びスイッチングトランジスタ2c‐1〜2c‐6のコレクタ端子には、急激なドライバ入力電流の低下及び接続する配線のインダクタンス成分によって大きな起電力が発生して、図3の(c)の点線に示すようにコレクタ電圧に大きなサージ電圧が生してしまう。そして、この大きなサージ電圧によって、スイッチングトランジスタ1c及びスイッチングトランジスタ2c‐1〜2c‐6が破損してしまう。
When the limit value of the limiter is not lowered as in the prior art, the driver input voltage falls below the driver operation limit voltage as shown by the dotted line in FIG. (Not shown) stops. As a result, the driver input current rapidly decreases as shown by the dotted line in FIG. A large electromotive force is generated at the collector terminals of the switching transistor 1c and the switching
しかしながら、ドライバ回路Aでは、昇圧チョッパ回路1の制御系が停止しない為、図3の(c)の実線に示すようにコレクタ電圧に生じるサージ電圧を低く抑え、スイッチングトランジスタ1c及びスイッチングトランジスタ2c‐1〜2c‐6の破損を防ぐことが出来る。
However, in the driver circuit A, since the control system of the step-up
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されることなく、例えば以下のような変形が考えられる。
(1)上記実施形態では昇圧チョッパ回路1を備えたドライバ回路Aについて説明したが、本発明における昇圧チョッパ回路はこれに限定されるものではない。直流チョッパ回路には、昇圧チョッパ回路の他に降圧チョッパ回路や昇降圧チョッパ回路があり、本発明における昇圧チョッパ回路には、このような降圧チョッパ回路や昇降圧チョッパ回路にも適用可能である。
As mentioned above, although one Embodiment of this invention was described, this invention is not limited to the said embodiment, For example, the following modifications can be considered.
(1) Although the driver circuit A provided with the
(2)上記実施形態では、前記制限値制御部は、制限値を下げ、モータ駆動電流を低下させたが、この永久磁石同期モータCへのモータ駆動電流を制限する旨の通知信号をECUへ出力し、ECUが表示部等によって外部へ報知するようにしてもよい。 (2) In the above embodiment, the limit value control unit lowers the limit value and decreases the motor drive current. However, the ECU notifies the ECU of a notification signal to limit the motor drive current to the permanent magnet synchronous motor C. It may be outputted and the ECU may notify the outside by a display unit or the like.
A…ドライバ回路、B…バッテリ、C…永久磁石同期モータ、D…回転位置検出部、1…昇圧チョッパ回路、1a‐1,1a‐2…チョッパ入力端子、1b…チョークコイル、1c…スイッチングトランジスタ、1d…MOSFET、1e…平滑コンデンサ、1f‐1,1f‐2…チョッパ出力端子、2…インバータ、2a‐1,2a‐2…インバータ入力端子、2b…平滑コンデンサ、2c‐1〜2c‐6…スイッチングトランジスタ、2d‐1〜2d‐3…インバータ出力端子、3…U相電流検出部、4…V相電流検出部、5…W相電流検出部、6…電圧センサ、7…インバータ制御部、7a…3相/2相変換部、7b…減算部、7c…速度制御部、7d…リミッタ、7e…q軸電流制御部、7f…d軸電流制御部、7g…2相/3相変換部、7h…PWM信号発生部、7i…速度算出部、7j…制限値制御部、7k…q軸電圧リミッタ、7l…d軸電圧リミッタ
DESCRIPTION OF SYMBOLS A ... Driver circuit, B ... Battery, C ... Permanent magnet synchronous motor, D ... Rotation position detection part, 1 ... Boost chopper circuit, 1a-1, 1a-2 ... Chopper input terminal, 1b ... Choke coil, 1c ...
Claims (5)
運転限界電圧より高い電圧に設定されたしきい値まで、前記入力電力の電圧が低下したと判断すると、前記インバータが出力する駆動電流を所定の上限値以下に制限する駆動電流制限手段とを、
具備することを特徴とするドライバ回路。 A DC chopper circuit that transforms DC input power supplied from the outside, outputs the transformed power, and generates AC drive power from the power input from the DC chopper circuit, and outputs the drive power to the drive target A driver circuit having an inverter to
When it is determined that the voltage of the input power has decreased to a threshold set to a voltage higher than the operation limit voltage, drive current limiting means for limiting the drive current output by the inverter to a predetermined upper limit value or less,
A driver circuit comprising the driver circuit.
運転限界電圧より高い電圧に設定されたしきい値まで、前記入力電力の電圧が低下すると、前記インバータが出力する駆動電流を所定の上限値以下に制限することを特徴とするドライバ回路の保護方法。
A DC chopper circuit that transforms DC input power supplied from the outside, outputs the transformed power, and generates AC drive power from the power input from the DC chopper circuit, and outputs the drive power to the drive target A method of protecting a driver circuit having an inverter that includes:
A method for protecting a driver circuit, wherein when the input power voltage drops to a threshold value set to a voltage higher than an operation limit voltage, the drive current output from the inverter is limited to a predetermined upper limit value or less. .
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