JP2010098819A - Voltage conversion device and method of controlling the same - Google Patents

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Katamasa Sakamoto
堅正 坂本
Masaki Kutsuna
正樹 沓名
Shintaro Tsujii
伸太郎 辻井
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent overheating of a reactor in a power conversion device comprising the reactor. <P>SOLUTION: A converter 12 includes IGBT elements Q1 and Q2 and the reactor L1 to which voltage switched by the IGBT elements Q1 and Q2 is applied and it voltage-converts DC voltage from a DC power supply B. The reactor L1 has a characteristic whose inductance changes in accordance with a size of reactor current IL passing the reactor L1. A controller 30 changes a carrier frequency switching the IGBT elements Q1 and Q2 and controls a boosting converter 12 in accordance with inductance of the reactor L1. The controller 30 changes the carrier frequency so that the carrier frequency becomes high as inductance of the reactor L1 becomes low. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

この発明は、電圧変換装置および電圧変換装置の制御方法に関し、より特定的には、リアクトルを構成要素とする電圧変換装置および電圧変換装置の制御方法に関する。   The present invention relates to a voltage converter and a method for controlling the voltage converter, and more specifically to a voltage converter having a reactor as a constituent element and a method for controlling the voltage converter.

電圧変換装置の1つとして、リアクトルを用いて直流電圧を変換するチョッパ回路を含んで構成されたコンバータが用いられている(たとえば特許文献1〜4参照)。このようなチョッパ回路では、スイッチングされた電圧がリアクトルに印加されて、リアクトルを流れる電流(以下、リアクトル電流とも称す)には、当該リアクトルのインダクタンスに応じた傾きの時間的変化が発生する。すなわち、リアクトル電流には、スイッチング周波数に依存した交流電流(以下、リプル電流とも称す)が重畳する。このリプル電流は、リアクトルのインダクタンスが低くなるほど大きくなる。
特開2007−300799号公報 特開2003−116280号公報 特開2004−135465号公報 特開平7−147775号公報
As one of the voltage converters, a converter configured to include a chopper circuit that converts a DC voltage using a reactor is used (see, for example, Patent Documents 1 to 4). In such a chopper circuit, a switched voltage is applied to the reactor, and a current flowing through the reactor (hereinafter also referred to as a reactor current) undergoes a temporal change in inclination according to the inductance of the reactor. That is, an alternating current (hereinafter also referred to as a ripple current) depending on the switching frequency is superimposed on the reactor current. This ripple current increases as the inductance of the reactor decreases.
JP 2007-300799 A JP 2003-116280 A JP 2004-135465 A JP-A-7-147775

上述したようなコンバータに用いられるリアクトルとしては、リアクトル電流の大きさに応じてインダクタンスが変化するものがある。一例として、金属磁性粉末(例えば、モリブデン等を主成分とした細かい磁性体粒子)を圧縮成型したダストコア(圧粉磁心)により構成されたコアを有するリアクトルにおいては、リアクトル電流が大きくなるに従ってインダクタンスが低下する特性を有するものがある。   As a reactor used in the converter as described above, there is a reactor whose inductance changes depending on the magnitude of the reactor current. As an example, in a reactor having a core composed of a dust core (powder magnetic core) formed by compression molding metal magnetic powder (for example, fine magnetic particles mainly composed of molybdenum or the like), the inductance increases as the reactor current increases. Some have reduced properties.

したがって、このようなリアクトルを含んでコンバータを構成した場合には、リアクトル電流が増大すると、リアクトルのインダクタンスが低下することから、リプル電流が大きくなる。これにより、リアクトルにおける電磁エネルギ変換に伴なってコアの発熱量が増大するため、コアが熱破壊を起こす可能性がある。また、コア発熱によるリアクトルの温度上昇により、コンバータでの電圧変換効率の低下が懸念される。   Therefore, when a converter is configured including such a reactor, when the reactor current increases, the inductance of the reactor decreases, and thus the ripple current increases. As a result, the amount of heat generated by the core increases with electromagnetic energy conversion in the reactor, which may cause thermal destruction of the core. Moreover, there is a concern that the voltage conversion efficiency in the converter may be reduced due to the temperature rise of the reactor due to the core heat generation.

それゆえ、この発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、その目的は、リアクトルを含んで構成された電圧変換装置において、リアクトルの過熱を防止することである。   Therefore, the present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to prevent overheating of the reactor in the voltage conversion device configured to include the reactor.

この発明のある局面に従えば、電圧変換装置は、スイッチング素子と該スイッチング素子によってスイッチングされた電圧が印加されるリアクトルとを含み、直流電源からの直流電圧を電圧変換する電圧変換器と、リアクトルのインダクタンスに応じて、スイッチング素子をスイッチングするキャリア周波数を変更して電圧変換器を制御する制御装置とを備える。   According to an aspect of the present invention, a voltage conversion device includes a switching element and a reactor to which a voltage switched by the switching element is applied, a voltage converter that converts a DC voltage from a DC power supply, and a reactor. And a control device for controlling the voltage converter by changing the carrier frequency for switching the switching element according to the inductance of the switching element.

好ましくは、電圧変換装置は、リアクトルを通過するリアクトル電流を検出するための電流センサをさらに備える。制御装置は、リアクトル電流とリアクトルのインダクタンスとの関係を予め保持しており、電流センサの出力に基づき、該関係を参照してインダクタンスが低くなるほどキャリア周波数が高くなるようにキャリア周波数を変更する。   Preferably, the voltage conversion device further includes a current sensor for detecting a reactor current passing through the reactor. The control device holds the relationship between the reactor current and the inductance of the reactor in advance, and changes the carrier frequency based on the output of the current sensor so that the carrier frequency increases as the inductance decreases with reference to the relationship.

好ましくは、電圧変換装置は、リアクトルを通過するリアクトル電流を検出するための電流センサと、リアクトルに印加された電圧を検出するための電圧センサとをさらに備える。制御装置は、電流センサおよび電圧センサの出力に基づき、リアクトル電流の時間的変化とリアクトルに印加された電圧とからリアクトルのインダクタンスを算出するとともに、算出したインダクタンスが低くなるほどキャリア周波数が高くなるようにキャリア周波数を変更する。   Preferably, the voltage conversion device further includes a current sensor for detecting a reactor current passing through the reactor and a voltage sensor for detecting a voltage applied to the reactor. The control device calculates the inductance of the reactor from the temporal change of the reactor current and the voltage applied to the reactor based on the outputs of the current sensor and the voltage sensor, and the carrier frequency increases as the calculated inductance decreases. Change the carrier frequency.

この発明の別の局面に従えば、スイッチング素子と該スイッチング素子によってスイッチングされた電圧が印加されるリアクトルとを含み、直流電源からの直流電圧を電圧変換する電圧変換器を備える電圧変換装置の制御方法であって、電流センサの出力に基づきリアクトルを通過するリアクトル電流を検出するステップと、リアクトル電流とリアクトルのインダクタンスとの関係を予め保持しており、検出されたリアクトル電流に基づき、該関係を参照してリアクトルのインダクタンスが低くなるほどキャリア周波数が高くなるようにキャリア周波数を変更するステップとを備える。   According to another aspect of the present invention, a control of a voltage conversion device including a switching element and a reactor to which a voltage switched by the switching element is applied, and including a voltage converter that converts a DC voltage from a DC power supply. A method of detecting a reactor current passing through a reactor based on an output of a current sensor, and a relationship between the reactor current and the inductance of the reactor is held in advance, and the relationship is determined based on the detected reactor current. And a step of changing the carrier frequency so that the carrier frequency becomes higher as the inductance of the reactor becomes lower.

この発明の別の局面に従えば、スイッチング素子と該スイッチング素子によってスイッチングされた電圧が印加されるリアクトルとを含み、直流電源からの直流電圧を電圧変換する電圧変換器を備える電圧変換装置の制御方法であって、電流センサの出力に基づきリアクトルを通過するリアクトル電流を検出するステップと、電圧センサの出力に基づきリアクトルに印加された電圧を検出するステップと、検出されたリアクトル電流の時間的変化とリアクトルに印加された電圧とからリアクトルのインダクタンスを算出するステップと、算出したインダクタンスが低くなるほどキャリア周波数が高くなるようにキャリア周波数を変更するステップとを備える。   According to another aspect of the present invention, a control of a voltage conversion device including a switching element and a reactor to which a voltage switched by the switching element is applied, and including a voltage converter that converts a DC voltage from a DC power supply. A method of detecting a reactor current passing through a reactor based on an output of a current sensor, a step of detecting a voltage applied to the reactor based on an output of a voltage sensor, and a temporal change of the detected reactor current And a step of calculating the inductance of the reactor from the voltage applied to the reactor, and a step of changing the carrier frequency so that the carrier frequency increases as the calculated inductance decreases.

この発明によれば、リアクトルを含んで構成された電圧変換装置において、リアクトルの過熱を抑制することができる。   According to the present invention, in a voltage conversion device configured to include a reactor, overheating of the reactor can be suppressed.

以下、この発明の実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts.

図1は、この発明の実施の形態による電圧変換装置が適用されるモータ駆動装置の概略ブロック図である。   FIG. 1 is a schematic block diagram of a motor drive device to which a voltage conversion device according to an embodiment of the present invention is applied.

図1を参照して、モータ駆動装置100は、直流電源Bと、電圧センサ10,13,18と、電流センサ11,24と、システムリレーSR1,SR2と、コンデンサC1,C2と、昇圧コンバータ12と、インバータ14と、制御装置30とを備える。   Referring to FIG. 1, motor drive device 100 includes DC power supply B, voltage sensors 10, 13, 18, current sensors 11, 24, system relays SR 1, SR 2, capacitors C 1, C 2, and boost converter 12. And an inverter 14 and a control device 30.

交流モータM1は、ハイブリッド自動車または電気自動車の駆動輪を駆動するためのトルクを発生するための駆動モータである。あるいは、このモータはエンジンにて駆動される発電機の機能を持つように、そして、エンジンに対して電動機として動作し、たとえば、エンジン始動を行ない得るようなものとしてハイブリッド自動車に組み込まれるようにしてもよい。   AC motor M1 is a drive motor for generating torque for driving drive wheels of a hybrid vehicle or an electric vehicle. Alternatively, this motor has the function of a generator driven by an engine, and operates as an electric motor for the engine, for example, can be incorporated into a hybrid vehicle so that the engine can be started. Also good.

昇圧コンバータ12は、リアクトルL1と、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)素子Q1,Q2と、ダイオードD1,D2とを含む。なお、本実施の形態において、IGBT素子は、「スイッチング素子」の代表例として記載される。   Boost converter 12 includes a reactor L1, IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistor) elements Q1, Q2, and diodes D1, D2. In the present embodiment, the IGBT element is described as a representative example of the “switching element”.

リアクトルL1の一方端は直流電源Bの電源ラインに接続され、他方端はIGBT素子Q1とIGBT素子Q2との中間点、すなわち、IGBT素子Q1のエミッタとIGBT素子Q2のコレクタとの間に接続される。   Reactor L1 has one end connected to the power supply line of DC power supply B and the other end connected to the intermediate point between IGBT element Q1 and IGBT element Q2, that is, between the emitter of IGBT element Q1 and the collector of IGBT element Q2. The

IGBT素子Q1,Q2は、電源ラインとアースラインとの間に直列に接続される。そして、IGBT素子Q1のコレクタは電源ラインに接続され、IGBT素子Q2のエミッタはアースラインに接続される。また、各IGBT素子Q1,Q2のコレクタ−エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すダイオードD1,D2がそれぞれ接続されている。   IGBT elements Q1, Q2 are connected in series between the power supply line and the earth line. The collector of IGBT element Q1 is connected to the power supply line, and the emitter of IGBT element Q2 is connected to the ground line. In addition, diodes D1 and D2 that allow current to flow from the emitter side to the collector side are connected between the collector and emitter of the IGBT elements Q1 and Q2, respectively.

ここで、本実施の形態において、リアクトルL1は、リアクトルL1を流れる電流(以下、リアクトル電流とも称す)ILに応じて、インダクタンスが変化する特性を有している。一例として、金属磁性粉末を圧縮成型したダストコアにより構成されたコアを有するリアクトルにおいては、後述するように、リアクトル電流ILが大きくなるに従ってインダクタンスが低下するという特性を有するものがある。   Here, in the present embodiment, reactor L1 has a characteristic that the inductance changes in accordance with a current (hereinafter also referred to as a reactor current) IL flowing through reactor L1. As an example, a reactor having a core made of a dust core obtained by compression molding metal magnetic powder has a characteristic that the inductance decreases as the reactor current IL increases, as will be described later.

インバータ14は、U相アーム15と、V相アーム16と、W相アーム17とから成る。U相アーム15、V相アーム16、およびW相アーム17は、電源ラインとアースラインとの間に並列に設けられる。   Inverter 14 includes a U-phase arm 15, a V-phase arm 16, and a W-phase arm 17. U-phase arm 15, V-phase arm 16, and W-phase arm 17 are provided in parallel between the power supply line and the earth line.

U相アーム15は、直列接続されたIGBT素子Q3,Q4からなり、V相アーム16は、直列接続されたIGBT素子Q5,Q6から成り、W相アーム17は、直列接続されたIGBT素子Q7,Q8から成る。また、各IGBT素子Q3〜Q8のコレクタ−エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すダイオードD3〜D8がそれぞれ接続されている。   U-phase arm 15 includes IGBT elements Q3 and Q4 connected in series, V-phase arm 16 includes IGBT elements Q5 and Q6 connected in series, and W-phase arm 17 includes IGBT elements Q7 and Q7 connected in series. Consists of Q8. Further, diodes D3 to D8 that flow current from the emitter side to the collector side are connected between the collectors and emitters of the IGBT elements Q3 to Q8, respectively.

各相アームの中間点は、交流モータM1の各相コイルの各相端に接続されている。すなわち、交流モータM1は、3相の永久磁石モータであり、U,V,W相の3つのコイルの一端が中点に共通接続されて構成され、U相コイルの他端がIGBT素子Q3,Q4の中間点に、V相コイルの他端がIGBT素子Q5,Q6の中間点に、W相コイルの他端がIGBT素子Q7,Q8の中間点にそれぞれ接続されている。   An intermediate point of each phase arm is connected to each phase end of each phase coil of AC motor M1. In other words, AC motor M1 is a three-phase permanent magnet motor, and is configured such that one end of three coils of U, V, and W phases is commonly connected to the midpoint, and the other end of the U-phase coil is IGBT element Q3. The other end of the V-phase coil is connected to the intermediate point of IGBT elements Q5 and Q6, and the other end of the W-phase coil is connected to the intermediate point of IGBT elements Q7 and Q8, respectively.

直流電源Bは、充放電可能な二次電池であり、例えば、ニッケル水素またはリチウムイオンなどからなる。なお、これに限らず、直流電圧を生成できるもの、例えば、キャパシタ、太陽電池、燃料電池等であっても適用され得る。電圧センサ10は、直流電源Bから出力される直流電圧Vbを検出し、その検出した直流電圧Vbを制御装置30へ出力する。システムリレーSR1,SR2は、制御装置30からの信号SEによりオン/オフされる。   The DC power source B is a chargeable / dischargeable secondary battery, and is made of, for example, nickel hydride or lithium ion. Note that the present invention is not limited to this, and any device that can generate a DC voltage, for example, a capacitor, a solar cell, a fuel cell, or the like can be applied. Voltage sensor 10 detects DC voltage Vb output from DC power supply B, and outputs the detected DC voltage Vb to control device 30. System relays SR1 and SR2 are turned on / off by signal SE from control device 30.

コンデンサC1は、直流電源Bから供給された直流電圧Vbを平滑化し、その平滑化した直流電圧Vbを昇圧コンバータ12へ出力する。電流センサ11は、昇圧コンバータ12のリアクトルL1に流れるリアクトル電流ILを検出し、その検出したリアクトル電流ILを制御装置30へ出力する。   Capacitor C1 smoothes DC voltage Vb supplied from DC power supply B, and outputs the smoothed DC voltage Vb to boost converter 12. Current sensor 11 detects reactor current IL flowing through reactor L1 of boost converter 12 and outputs the detected reactor current IL to control device 30.

昇圧コンバータ12は、コンデンサC1から供給された直流電圧を昇圧してコンデンサC2へ供給する。より具体的には、昇圧コンバータ12は、制御装置30から信号PWUを受けると、信号PWUによってNPNトランジスタQ2がオンされた期間に応じて直流電圧を昇圧してコンデンサC2に供給する。   Boost converter 12 boosts the DC voltage supplied from capacitor C1 and supplies the boosted voltage to capacitor C2. More specifically, when boosting converter 12 receives signal PWU from control device 30, boosting converter 12 boosts the DC voltage according to the period during which NPN transistor Q2 is turned on by signal PWU, and supplies the boosted voltage to capacitor C2.

また、昇圧コンバータ12は、制御装置30から信号PWDを受けると、コンデンサC2を介してインバータ14から供給された直流電圧を降圧して直流電源Bを充電する。ただし、昇圧コンバータ12を昇圧機能のみを行なうような回路構成に適用してもよいことは言うまでもない。   Further, when boost converter 12 receives signal PWD from control device 30, boost converter 12 steps down the DC voltage supplied from inverter 14 via capacitor C <b> 2 and charges DC power supply B. However, it goes without saying that boost converter 12 may be applied to a circuit configuration that performs only a boost function.

コンデンサC2は、昇圧コンバータ12からの直流電圧を平滑化し、その平滑化した直流電圧をインバータ14へ供給する。電圧センサ13は、コンデンサC2の両端の電圧、すなわち、昇圧コンバータ12の出力電圧Vm(インバータ14への入力電圧に相当する。以下同じ。)を検出し、その検出した出力電圧Vmを制御装置30へ出力する。   Capacitor C <b> 2 smoothes the DC voltage from boost converter 12 and supplies the smoothed DC voltage to inverter 14. The voltage sensor 13 detects the voltage across the capacitor C2, that is, the output voltage Vm of the boost converter 12 (corresponding to the input voltage to the inverter 14, the same applies hereinafter), and the detected output voltage Vm is controlled by the control device 30. Output to.

インバータ14は、コンデンサC2から直流電圧が供給されると制御装置30からの信号PWMIに基づいて直流電圧を交流電圧に変換して交流モータM1を駆動する。これにより、交流モータM1は、トルク指令値TRによって指定されたトルクを発生するように駆動される。また、インバータ14は、モータ駆動装置100が搭載されたハイブリッド自動車または電気自動車の回生制動時、交流モータM1が発電した交流電圧を制御装置30からの信号PWMCに基づいて直流電圧に変換し、その変換した直流電圧をコンデンサC2を介して昇圧コンバータ12へ供給する。なお、ここで言う回生制動とは、ハイブリッド自動車または電気自動車を運転するドライバーによるフットブレーキ操作があった場合の回生発電を伴う制動や、フットブレーキを操作しないものの、走行中にアクセルペダルをオフすることで回生発電をさせながら車両を減速(または加速の中止)させることを含む。   When a DC voltage is supplied from the capacitor C2, the inverter 14 converts the DC voltage into an AC voltage based on the signal PWMI from the control device 30, and drives the AC motor M1. As a result, AC motor M1 is driven so as to generate torque specified by torque command value TR. Further, the inverter 14 converts the AC voltage generated by the AC motor M1 into a DC voltage based on the signal PWMC from the control device 30 during regenerative braking of the hybrid vehicle or electric vehicle on which the motor drive device 100 is mounted, The converted DC voltage is supplied to boost converter 12 via capacitor C2. Note that regenerative braking here refers to braking with regenerative power generation when the driver driving a hybrid vehicle or electric vehicle performs foot braking, or turning off the accelerator pedal while driving, although the foot brake is not operated. This includes decelerating the vehicle (or stopping acceleration) while generating regenerative power.

電流センサ24は、交流モータM1に流れるモータ電流MCRTを検出し、その検出したモータ電流MCRTを制御装置30へ出力する。   Current sensor 24 detects motor current MCRT flowing through AC motor M1 and outputs the detected motor current MCRT to control device 30.

制御装置30は、外部に設けられたECU(Electronic Control Unit)から入力されたトルク指令値TRおよびモータ回転数MRN、電圧センサ10からの直流電圧Vb、電圧センサ13からの出力電圧Vm、および電流センサ24からのモータ電流MCRTに基づいて、後述する方法により昇圧コンバータ12を駆動するための信号PWUとインバータ14を駆動するための信号PWMIとを生成し、その生成した信号PWUおよび信号PWMIをそれぞれ昇圧コンバータ12およびインバータ14へ出力する。   The control device 30 includes a torque command value TR and a motor rotational speed MRN input from an externally provided ECU (Electronic Control Unit), a DC voltage Vb from the voltage sensor 10, an output voltage Vm from the voltage sensor 13, and a current. Based on the motor current MCRT from the sensor 24, a signal PWU for driving the boost converter 12 and a signal PWMI for driving the inverter 14 are generated by a method described later, and the generated signal PWU and signal PWMI are respectively generated. Output to boost converter 12 and inverter 14.

信号PWUは、昇圧コンバータ12がコンデンサC1からの直流電圧を出力電圧Vmに変換する場合に昇圧コンバータ12を駆動するための信号である。そして、制御装置30は、昇圧コンバータ12が直流電圧Vbを出力電圧Vmに変換する場合に、出力電圧Vmをフィードバック制御し、出力電圧Vmが指令された電圧指令Vdccomになるように昇圧コンバータ12を駆動するための信号PWUを生成する。信号PWUの生成方法については後述する。   The signal PWU is a signal for driving the boost converter 12 when the boost converter 12 converts the DC voltage from the capacitor C1 into the output voltage Vm. Then, when boost converter 12 converts DC voltage Vb to output voltage Vm, control device 30 performs feedback control on output voltage Vm, and controls boost converter 12 so that output voltage Vm becomes commanded voltage command Vdccom. A signal PWU for driving is generated. A method for generating the signal PWU will be described later.

また、制御装置30は、昇圧コンバータ12のIGBT素子Q1,Q2をオン/オフするためのキャリア周波数の調整を行なう。キャリア周波数の調整方法については、後述する。   Control device 30 also adjusts the carrier frequency for turning on / off IGBT elements Q1, Q2 of boost converter 12. A method for adjusting the carrier frequency will be described later.

さらに、制御装置30は、ハイブリッド自動車または電気自動車が回生制動モードに入ったことを示す信号を外部のECUから受けると、交流モータM1で発電された交流電圧を直流電圧に変換するための信号PWMCを生成してインバータ14へ出力する。この場合、インバータ14のIGBT素子Q3〜Q8は信号PWMCによってスイッチング制御される。これにより、インバータ14は、交流モータM1で発電された交流電圧を直流電圧に変換して昇圧コンバータ12へ供給する。   Further, when control device 30 receives a signal indicating that the hybrid vehicle or the electric vehicle has entered the regenerative braking mode from an external ECU, signal PWMC for converting the AC voltage generated by AC motor M1 into a DC voltage. Is output to the inverter 14. In this case, the IGBT elements Q3 to Q8 of the inverter 14 are switching-controlled by the signal PWMC. Thereby, the inverter 14 converts the AC voltage generated by the AC motor M <b> 1 into a DC voltage and supplies it to the boost converter 12.

さらに、制御装置30は、ハイブリッド自動車または電気自動車が回生制動モードに入ったことを示す信号を外部のECUから受けると、インバータ14から供給された直流電圧を降圧するための信号PWDを生成し、その生成した信号PWDを昇圧コンバータ12へ出力する。これにより、交流モータM1が発電した交流電圧は、直流電圧に変換され、降圧されて直流電源Bに供給される。   Further, when receiving a signal indicating that the hybrid vehicle or the electric vehicle has entered the regenerative braking mode from the external ECU, the control device 30 generates a signal PWD for stepping down the DC voltage supplied from the inverter 14, The generated signal PWD is output to boost converter 12. As a result, the AC voltage generated by AC motor M1 is converted into a DC voltage, stepped down, and supplied to DC power supply B.

さらに、制御装置30は、システムリレーSR1,SR2をオン/オフするための信号SEを生成してシステムリレーSR1,SR2へ出力する。   Furthermore, control device 30 generates signal SE for turning on / off system relays SR1, SR2 and outputs the signal SE to system relays SR1, SR2.

図2は、図1における制御装置30の機能ブロック図である。
図2を参照して、制御装置30は、モータ制御用相電圧演算部40と、インバータ用PWM信号変換部42と、インバータ入力電圧指令演算部50と、フィードバック電圧指令演算部52と、デューティー比変換部54と、周波数調整部56とを含む。
FIG. 2 is a functional block diagram of the control device 30 in FIG.
Referring to FIG. 2, control device 30 includes a motor control phase voltage calculation unit 40, an inverter PWM signal conversion unit 42, an inverter input voltage command calculation unit 50, a feedback voltage command calculation unit 52, a duty ratio. A conversion unit 54 and a frequency adjustment unit 56 are included.

モータ制御用相電圧演算部40は、昇圧コンバータ12の出力電圧Vm、すなわち、インバータ14への入力電圧を電圧センサ13から受け、交流モータM1の各相に流れるモータ電流MCRTを電流センサ24から受け、トルク指令値TRを外部ECUから受ける。そして、モータ制御用相電圧演算部40は、これらの入力される信号に基づいて、交流モータM1の各相のコイルに印加する電圧を計算し、その計算した結果をインバータ用PWM信号変換部42へ供給する。   Motor control phase voltage calculation unit 40 receives output voltage Vm of boost converter 12, that is, an input voltage to inverter 14 from voltage sensor 13, and receives motor current MCRT flowing in each phase of AC motor M <b> 1 from current sensor 24. The torque command value TR is received from the external ECU. The motor control phase voltage calculation unit 40 calculates the voltage to be applied to the coils of each phase of the AC motor M1 based on these input signals, and the calculated result is the inverter PWM signal conversion unit 42. To supply.

インバータ用PWM信号変換部42は、モータ制御用相電圧演算部40から受けた計算結果に基づいて、実際にインバータ14の各IGBT素子Q3〜Q8をオン/オフする信号PWMIを生成し、その生成した信号PWMIをインバータ14の各IGBT素子Q3〜Q8へ出力する。   Based on the calculation result received from motor control phase voltage calculation unit 40, inverter PWM signal conversion unit 42 generates signal PWMI that actually turns on / off each IGBT element Q3-Q8 of inverter 14, and generates the signal PWMI. The signal PWMI is output to the IGBT elements Q3 to Q8 of the inverter 14.

これにより、各IGBT素子Q3〜Q8は、スイッチング制御され、交流モータM1が指令されたトルクを出すように交流モータM1の各相に流す電流を制御する。このようにして、モータ駆動電流が制御され、トルク指令値TRに応じたモータトルクが出力される。   Thereby, each IGBT element Q3-Q8 is switching-controlled, and controls the electric current sent through each phase of AC motor M1 so that AC motor M1 may output the commanded command. In this way, the motor drive current is controlled, and a motor torque corresponding to the torque command value TR is output.

一方、インバータ入力電圧指令演算部50は、トルク指令値TRおよびモータ回転数MRNに基づいてインバータ入力電圧の最適値(目標値)、すなわち、電圧指令Vdccomを演算し、その演算した電圧指令Vdccomをフィードバック電圧指令演算部52へ出力する。   On the other hand, inverter input voltage command calculation unit 50 calculates an optimum value (target value) of the inverter input voltage based on torque command value TR and motor rotational speed MRN, that is, voltage command Vdccom, and calculates the calculated voltage command Vdccom. Output to the feedback voltage command calculation unit 52.

フィードバック電圧指令演算部52は、電圧センサ13からの昇圧コンバータ12の出力電圧Vmと、インバータ入力電圧指令演算部50からの電圧指令Vdccomとに基づいて、フィードバック電圧指令Vdccom_fbを演算し、その演算したフィードバック電圧指令Vdccom_fbをデューティー比変換部54へ出力する。   Feedback voltage command calculation unit 52 calculates feedback voltage command Vdccom_fb based on output voltage Vm of boost converter 12 from voltage sensor 13 and voltage command Vdccom from inverter input voltage command calculation unit 50. Feedback voltage command Vdccom_fb is output to duty ratio converter 54.

デューティー比変換部54は、電圧センサ10からのバッテリ電圧Vbと、電圧センサ13からの出力電圧Vmと、フィードバック電圧指令演算部52からのフィードバック電圧指令Vdccom_fbとに基づいて、電圧センサ13からの出力電圧Vmを、フィードバック電圧指令演算部52からのフィードバック電圧指令Vdccom_fbに設定するためのデューティー比DRを演算し、その演算したデューティー比DRを周波数調整部56へ出力する。そして、デューティー比変換部54は、演算したデューティー比DRと、周波数調整部56からのキャリア周波数fcとに基づいて昇圧コンバータ12のIGBT素子Q1,Q2をオン/オフするための信号PWUを生成し、その生成した信号PWUを昇圧コンバータ12のIGBT素子Q1,Q2へ出力する。   The duty ratio conversion unit 54 outputs from the voltage sensor 13 based on the battery voltage Vb from the voltage sensor 10, the output voltage Vm from the voltage sensor 13, and the feedback voltage command Vdccom_fb from the feedback voltage command calculation unit 52. The duty ratio DR for setting the voltage Vm to the feedback voltage command Vdccom_fb from the feedback voltage command calculation unit 52 is calculated, and the calculated duty ratio DR is output to the frequency adjustment unit 56. Then, duty ratio conversion unit 54 generates a signal PWU for turning on / off IGBT elements Q1, Q2 of boost converter 12 based on calculated duty ratio DR and carrier frequency fc from frequency adjustment unit 56. The generated signal PWU is output to IGBT elements Q1 and Q2 of boost converter 12.

なお、昇圧コンバータ12の下側のIGBT素子Q2のオンデューティーを大きくすることによりリアクトルL1における電力蓄積が大きくなるため、より高電圧の出力を得ることができる。一方、上側のIGBT素子Q1のオンデューティーを大きくすることにより電源ラインの電圧が下がる。そこで、IGBT素子Q1,Q2のデューティー比を制御することで、電源ラインの電圧を直流電源Bの出力電圧以上の任意の電圧に制御可能である。   Note that increasing the on-duty of IGBT element Q2 on the lower side of boost converter 12 increases the power storage in reactor L1, so that a higher voltage output can be obtained. On the other hand, increasing the on-duty of the upper IGBT element Q1 lowers the voltage of the power supply line. Therefore, the voltage of the power supply line can be controlled to an arbitrary voltage equal to or higher than the output voltage of the DC power supply B by controlling the duty ratio of the IGBT elements Q1 and Q2.

周波数調整部56は、電流センサ11からのリアクトル電流ILに応じて、キャリア周波数fcを可変に設定する。これは、リアクトル電流ILが通過するリアクトルL1のインダクタンスLが、リアクトル電流ILの大きさに応じて変化することを考慮したものである。以下では、図3〜図5を参照して、本実施の形態に従う周波数調整部56におけるキャリア周波数fcの設定動作について説明する。   The frequency adjustment unit 56 variably sets the carrier frequency fc according to the reactor current IL from the current sensor 11. This is because the inductance L of the reactor L1 through which the reactor current IL passes changes in accordance with the magnitude of the reactor current IL. Hereinafter, setting operation of carrier frequency fc in frequency adjusting unit 56 according to the present embodiment will be described with reference to FIGS.

(キャリア周波数の設定方法)
図3は、リアクトルL1のインダクタンスLとリアクトル電流ILとの関係を示す図である。
(Carrier frequency setting method)
FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the inductance L of the reactor L1 and the reactor current IL.

図3を参照して、リアクトルL1のインダクタンスLは、リアクトル電流ILが大きくなるに従って低下する特性を示している。このような特性に起因して、リアクトル電流ILに重畳される交流電流(以下、リプル電流とも称する)の大きさは、リアクトル電流ILの大きさに応じて変化する。   Referring to FIG. 3, the inductance L of reactor L1 shows a characteristic that decreases as reactor current IL increases. Due to such characteristics, the magnitude of the alternating current (hereinafter also referred to as ripple current) superimposed on the reactor current IL changes according to the magnitude of the reactor current IL.

詳細には、昇圧コンバータ12(図1)のIGBT素子Q1,Q2のスイッチング制御を行なうことにより、リアクトル電流ILには、周期的に増減するリプル電流Irpが重畳する。このリプル電流Irpが増減する周期は、昇圧コンバータ12の制御周期に一致している。なお、昇圧コンバータ12の制御周期は、IGBT素子Q1,Q2をオン/オフするためのキャリア周波数fcから求めることができる。   Specifically, by performing switching control of IGBT elements Q1 and Q2 of boost converter 12 (FIG. 1), ripple current Irp that periodically increases and decreases is superimposed on reactor current IL. The period in which the ripple current Irp increases or decreases coincides with the control period of the boost converter 12. The control cycle of boost converter 12 can be obtained from carrier frequency fc for turning on / off IGBT elements Q1, Q2.

このリプル電流Irpのピークピーク値をΔIrpとすると、ΔIrpは下記(1)式で示されることが知られている。   When the peak peak value of the ripple current Irp is ΔIrp, it is known that ΔIrp is expressed by the following equation (1).

VL=L・(ΔIrp/Δt) …(1)
ただし、VLはリアクトルL1の両端に印加される、IGBT素子Q1,Q2によってスイッチングされた電圧(以下、リアクトル電圧とも称す)であり、Δtはリプル電流Irpが増減する周期、すなわち昇圧コンバータ12の制御周期である。
VL = L · (ΔIrp / Δt) (1)
However, VL is a voltage switched by IGBT elements Q1 and Q2 (hereinafter also referred to as reactor voltage) applied to both ends of reactor L1, and Δt is a cycle in which ripple current Irp increases or decreases, that is, control of boost converter 12 It is a period.

そして、上記(1)式において、ΔIrpとリアクトルL1のインダクタンスLとの間には下記(2)式の関係が成立している。   In the above equation (1), the relationship of the following equation (2) is established between ΔIrp and the inductance L of the reactor L1.

ΔIrp=VL/L・Δt …(2)
この(2)式から分かるように、リアクトル電圧VLが一定である場合には、リプル電流のピークピーク値ΔIrpは、インダクタンスLが低くなるほど大きくなる。そして、リプル電流のピークピーク値ΔIrpが大きくなると、リアクトルL1における電磁エネルギ変換に伴なってコアの発熱量が増大する。これにより、コアが熱破壊を起こす可能性がある。また、コア発熱によるリアクトルの温度上昇により、昇圧コンバータでの電圧変換効率が低下する可能性がある。
ΔIrp = VL / L · Δt (2)
As can be seen from the equation (2), when the reactor voltage VL is constant, the peak peak value ΔIrp of the ripple current increases as the inductance L decreases. When the peak peak value ΔIrp of the ripple current increases, the amount of heat generated by the core increases with electromagnetic energy conversion in the reactor L1. This can cause the core to undergo thermal destruction. Moreover, the voltage conversion efficiency in a boost converter may fall by the temperature rise of the reactor by core heat_generation | fever.

そこで、リプル電流のピークピーク値ΔIrpを低減するための手段として、本実施の形態においては、インダクタンスLが低くなるほど昇圧コンバータ12の制御周期Δtが短くなるように、インダクタンスLに応じてキャリア周波数fcを切替える構成とする。   Therefore, as a means for reducing the peak peak value ΔIrp of the ripple current, in the present embodiment, the carrier frequency fc according to the inductance L so that the control period Δt of the boost converter 12 becomes shorter as the inductance L becomes lower. It is set as the structure which switches.

図4には、キャリア周波数fcの切替え前後におけるリアクトル電流ILの時間的変化が示される。図中のラインk1は、キャリア周波数fcの切替え前のリアクトル電流ILを示し、図中のラインk2は、キャリア周波数fcの切替え後のリアクトル電流ILを示す。   FIG. 4 shows temporal changes in reactor current IL before and after switching of carrier frequency fc. The line k1 in the figure shows the reactor current IL before switching of the carrier frequency fc, and the line k2 in the figure shows the reactor current IL after switching of the carrier frequency fc.

キャリア周波数fcの切替えは、IGBT素子Q1,Q2のスイッチング制御におけるデューティー比を維持して、キャリア周波数fcをより低い周波数に変更することによって行なわれる。これにより、キャリア周波数fcが相対的に高い場合(ラインk1)と比較して、キャリア周波数fcが相対的に低い場合(ラインk2)では、リプル電流のピークピーク値ΔIrpを低減できている。   The carrier frequency fc is switched by changing the carrier frequency fc to a lower frequency while maintaining the duty ratio in the switching control of the IGBT elements Q1 and Q2. As a result, the peak peak value ΔIrp of the ripple current can be reduced when the carrier frequency fc is relatively low (line k2) compared to when the carrier frequency fc is relatively high (line k1).

このように、本実施の形態においては、リアクトルL1のインダクタンスLに応じてキャリア周波数fcを切替える構成とすることにより、リアクトル電流ILの大きさに応じてインダクタンスLが低下した場合においても、リアクトルL1のコアが過熱されるのを防止することができる。   Thus, in the present embodiment, by adopting a configuration in which the carrier frequency fc is switched according to the inductance L of the reactor L1, even when the inductance L decreases according to the magnitude of the reactor current IL, the reactor L1. It is possible to prevent the core from being overheated.

図5は、リアクトル電流ILとキャリア周波数fcとの関係を示す図である。図5の関係は、図3に示すインダクタンスLとリアクトル電流ILとの関係に基づき、キャリア周波数ごとに、リアクトルL1に通流可能なリアクトル電流ILの上限値を算出することによって得られたものである。詳細には、予め設定されているリアクトルL1に通流可能なリプル電流のピークピーク値ΔIrpの上限値に従って、キャリア周波数ごとに許容されるインダクタンスLの下限値L1,L2、すなわち、許容されるリアクトル電流ILの上限値I1,I2を導出したものである。   FIG. 5 is a diagram showing the relationship between reactor current IL and carrier frequency fc. The relationship of FIG. 5 is obtained by calculating the upper limit value of the reactor current IL that can be passed through the reactor L1 for each carrier frequency based on the relationship between the inductance L and the reactor current IL shown in FIG. is there. Specifically, in accordance with the upper limit value of the peak peak value ΔIrp of the ripple current that can be passed through the preset reactor L1, the lower limit values L1, L2 of the inductance L allowed for each carrier frequency, that is, the allowed reactors The upper limit values I1 and I2 of the current IL are derived.

図5を参照して、キャリア周波数fcは、リアクトル電流ILが高くなるに従って高くなるように設定される。詳細には、リアクトル電流ILがI1を下回る場合にはキャリア周波数fcはf0に設定され、リアクトル電流ILがI1以上かつI2未満となる場合には、キャリア周波数fcはf0よりも高い周波数f1(>f0)に設定され、リアクトル電流ILがI2以上となる場合には、キャリア周波数fcはf1よりも高い周波数f2(>f1>f0)に設定される。したがって、インダクタンスLの低下に伴なってキャリア周波数fcが高くなることから、リプル電流のピークピーク値ΔIrpが増加するのを抑制することができる。   Referring to FIG. 5, carrier frequency fc is set to increase as reactor current IL increases. Specifically, when the reactor current IL is less than I1, the carrier frequency fc is set to f0, and when the reactor current IL is equal to or greater than I1 and less than I2, the carrier frequency fc is a frequency f1 higher than f0 (> When the reactor current IL is equal to or greater than I2, the carrier frequency fc is set to a frequency f2 (> f1> f0) higher than f1. Therefore, since the carrier frequency fc increases as the inductance L decreases, it is possible to suppress an increase in the peak peak value ΔIrp of the ripple current.

周波数調整部56(図2)は、図5に示すリアクトル電流ILとキャリア周波数fcとの関係をキャリア周波数マップとして図示しないROM(Read Only Memory)に格納しておき、電流センサ11からのリアクトル電流ILに応じて、ROMから読出したきゃリア周波数マップを用いてキャリア周波数fcを切替える。   The frequency adjusting unit 56 (FIG. 2) stores the relationship between the reactor current IL and the carrier frequency fc shown in FIG. 5 in a ROM (Read Only Memory) (not shown) as a carrier frequency map, and the reactor current from the current sensor 11 is stored. If read from the ROM, the carrier frequency fc is switched using the rear frequency map according to IL.

なお、図5におけるキャリア周波数f0,f1,f2はそれぞれ、キャリア周波数fcが高いほどリプル電流のピークピーク値ΔIrpを低減できる一方で、昇圧コンバータ12の損失(スイッチング損失)が増加することを考慮して、昇圧コンバータ12の損失とリアクトルL1の損失との合計を増加させない周波数に設定される。   Note that the carrier frequencies f0, f1, and f2 in FIG. 5 take into account that the higher the carrier frequency fc, the more the peak peak value ΔIrp of the ripple current can be reduced, while the loss (switching loss) of the boost converter 12 increases. Thus, the frequency is set such that the sum of the loss of boost converter 12 and the loss of reactor L1 is not increased.

また、図5の例では、リアクトル電流ILに応じてキャリア周波数fcを段階的に変化させる構成としたが、リアクトル電流ILに応じてキャリア周波数fcを連続的に変化させる構成とすることも可能である。   In the example of FIG. 5, the carrier frequency fc is changed stepwise according to the reactor current IL. However, the carrier frequency fc can be changed continuously according to the reactor current IL. is there.

図6は、図1の制御装置30におけるキャリア周波数fcの切替えに係る制御のフローチャートである。図6に示されたフローチャートによる一連の制御処理は、制御装置30に予め記憶されたプログラムを所定周期で実行することにより実現される。   FIG. 6 is a flowchart of control related to switching of the carrier frequency fc in the control device 30 of FIG. A series of control processing according to the flowchart shown in FIG. 6 is realized by executing a program stored in advance in the control device 30 at a predetermined cycle.

図6を参照して、制御装置30の周波数調整部56は、電流センサ11(図1)からリアクトル電流ILを受けると(ステップS01)、ROMからキャリア周波数マップ(図5)を読出し、読出したキャリア周波数マップを用いてリアクトル電流ILに応じてキャリア周波数fcを設定する。   Referring to FIG. 6, when frequency reactor 56 of control device 30 receives reactor current IL from current sensor 11 (FIG. 1) (step S01), carrier frequency map (FIG. 5) is read from ROM and read. The carrier frequency fc is set according to the reactor current IL using the carrier frequency map.

具体的には、周波数調整部56は、リアクトル電流ILが所定の第1の閾値I1以上であるか否かを判断する(ステップS02)。リアクトル電流ILが第1の閾値I1を下回る場合(ステップS02においてNOの場合)には、周波数調整部56は、キャリア周波数fcを所定の周波数f0に設定する(ステップS04)。   Specifically, the frequency adjustment unit 56 determines whether or not the reactor current IL is greater than or equal to a predetermined first threshold value I1 (step S02). When reactor current IL is lower than first threshold value I1 (NO in step S02), frequency adjustment unit 56 sets carrier frequency fc to a predetermined frequency f0 (step S04).

これに対して、リアクトル電流ILが第1の閾値I1以上である場合(ステップS02においてYESの場合)には、周波数調整部56は、リアクトル電流ILが所定の第2の閾値I2以上であるか否かを判断する(ステップS03)。リアクトル電流ILが第2の閾値I2を下回る場合(ステップS03においてNOの場合)には、周波数調整部56は、キャリア周波数fcを所定の周波数f0よりも高い周波数f1に設定する(ステップS05)。   In contrast, when reactor current IL is equal to or greater than first threshold value I1 (YES in step S02), frequency adjustment unit 56 determines whether reactor current IL is equal to or greater than a predetermined second threshold value I2. It is determined whether or not (step S03). When reactor current IL is lower than second threshold I2 (NO in step S03), frequency adjustment unit 56 sets carrier frequency fc to a frequency f1 higher than predetermined frequency f0 (step S05).

これに対して、リアクトル電流ILが第2の閾値I2以上である場合(ステップS03においてYESの場合)には、周波数調整部56は、周波数調整部56は、キャリア周波数fcを周波数f1よりも高い周波数f2に設定する(ステップS06)。   On the other hand, when reactor current IL is greater than or equal to second threshold value I2 (YES in step S03), frequency adjustment unit 56 causes frequency adjustment unit 56 to set carrier frequency fc higher than frequency f1. The frequency is set to f2 (step S06).

(変更例)
周波数調整部56におけるキャリア周波数fcの切替え動作については、上述したように、予め保持しているインダクタンスLとリアクトル電流ILとの関係を用いて、リアクトル電流ILに応じてキャリア周波数fcを切替える構成とする以外にも、本変更例で説明するように、リアクトルL1のインダクタンスLを算出し、その算出したインダクタンスLに応じてキャリア周波数fcを切替える構成とすることも可能である。
(Example of change)
Regarding the switching operation of the carrier frequency fc in the frequency adjustment unit 56, as described above, the carrier frequency fc is switched according to the reactor current IL using the relationship between the inductance L and the reactor current IL held in advance. In addition to this, as described in the present modification, it is also possible to calculate the inductance L of the reactor L1 and switch the carrier frequency fc in accordance with the calculated inductance L.

図7は、図1の制御装置30におけるキャリア周波数fcの切替えに係る制御のフローチャートである。図7に示されたフローチャートによる一連の制御処理は、制御装置30に予め記憶されたプログラムを所定周期で実行することにより実現される。   FIG. 7 is a flowchart of control related to switching of the carrier frequency fc in the control device 30 of FIG. A series of control processing according to the flowchart shown in FIG. 7 is realized by executing a program stored in advance in the control device 30 at a predetermined cycle.

図7を参照して、制御装置30の周波数調整部56は、電流センサ11(図1)からリアクトル電流ILを受けるとともに(ステップS11)、電圧センサ18(図1)からリアクトル電圧VLを受ける(ステップS12)。なお、リアクトル電圧VLは、リアクトルL1の両端の電圧差を測定するように配置された電圧センサ18(図1)の出力により検出可能である。   Referring to FIG. 7, frequency adjustment unit 56 of control device 30 receives reactor current IL from current sensor 11 (FIG. 1) (step S11), and also receives reactor voltage VL from voltage sensor 18 (FIG. 1) ( Step S12). Reactor voltage VL can be detected by the output of voltage sensor 18 (FIG. 1) arranged to measure the voltage difference between both ends of reactor L1.

そして、周波数調整部56は、前回のプログラム実行時におけるリアクトル電流ILとステップS11で入力されたリアクトル電流ILとの差分に基づき、リアクトル電流ILの時間的変化dIL/dtを求める。   Then, frequency adjustment unit 56 obtains temporal change dIL / dt of reactor current IL based on the difference between reactor current IL at the previous program execution and reactor current IL input in step S11.

さらに、周波数調整部56は、ステップS12で入力されたリアクトル電圧VLとリアクトル電流ILの時間的変化dIL/dtとから、インダクタンスLを(3)式に従って算出する(ステップS13)。   Further, the frequency adjusting unit 56 calculates the inductance L according to the equation (3) from the reactor voltage VL input in step S12 and the temporal change dIL / dt of the reactor current IL (step S13).

L=VL・(dt/dIL) …(3)
そして、周波数調整部56は、算出したインダクタンスLが所定の第1の閾値L1を上回っているか否かを判断する(ステップS14)。インダクタンスLが第1の閾値L1を上回っている場合(ステップS14においてYESの場合)には、周波数調整部56は、キャリア周波数fcを所定の周波数f0に設定する(ステップS16)。
L = VL · (dt / dIL) (3)
Then, the frequency adjustment unit 56 determines whether or not the calculated inductance L exceeds a predetermined first threshold value L1 (step S14). If inductance L exceeds first threshold value L1 (YES in step S14), frequency adjustment unit 56 sets carrier frequency fc to a predetermined frequency f0 (step S16).

これに対して、インダクタンスLが第1の閾値L1以下である場合(ステップS14においてNOの場合)には、周波数調整部56は、インダクタンスLが所定の第2の閾値L2を上回るか否かを判断する(ステップS15)。インダクタンスLが第2の閾値L2を上回る場合(ステップS15においてYESの場合)には、周波数調整部56は、キャリア周波数fcを所定の周波数f0よりも高い周波数f1に設定する(ステップS17)。   On the other hand, when the inductance L is equal to or less than the first threshold L1 (in the case of NO in step S14), the frequency adjustment unit 56 determines whether the inductance L exceeds a predetermined second threshold L2. Judgment is made (step S15). When the inductance L exceeds the second threshold L2 (YES in step S15), the frequency adjustment unit 56 sets the carrier frequency fc to a frequency f1 higher than the predetermined frequency f0 (step S17).

これに対して、インダクタンスLが第2の閾値L2以下である場合(ステップS15においてNOの場合)には、周波数調整部56は、周波数調整部56は、キャリア周波数fcを周波数f1よりも高い周波数f2に設定する(ステップS18)。   On the other hand, when the inductance L is less than or equal to the second threshold L2 (NO in step S15), the frequency adjusting unit 56, the frequency adjusting unit 56, the carrier frequency fc is higher than the frequency f1. f2 is set (step S18).

なお、本実施の形態と本発明の構成との対応関係については、昇圧コンバータ12が本発明での「電圧変換器」に対応し、電流センサ11が本発明での「電流センサ」に対応し、電圧センサ18が本発明での「電圧センサ」に対応し、制御装置30が本発明での「制御装置」に対応する。   Regarding the correspondence between the present embodiment and the configuration of the present invention, the boost converter 12 corresponds to the “voltage converter” in the present invention, and the current sensor 11 corresponds to the “current sensor” in the present invention. The voltage sensor 18 corresponds to the “voltage sensor” in the present invention, and the control device 30 corresponds to the “control device” in the present invention.

なお、本実施の形態では電圧変換装置を車両に搭載した構成例について説明したが、本発明の適用はこのような場合に限定されるものではない。すなわち、適用される機器やシステム等の種類を問わず、また、リアクトルを含んだ構成であれば、電圧変換装置の構成を特に限定することなく本発明の適用が可能である点について確認的に記載する。   In the present embodiment, the configuration example in which the voltage conversion device is mounted on the vehicle has been described. However, the application of the present invention is not limited to such a case. In other words, regardless of the type of equipment or system to be applied, and as long as the configuration includes a reactor, the configuration of the voltage conversion device is not particularly limited, and it can be confirmed that the present invention can be applied. Describe.

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

この発明の実施の形態による電圧変換装置を備えたモータ駆動装置の概略ブロック図である。It is a schematic block diagram of the motor drive device provided with the voltage converter by embodiment of this invention. 図1に示す制御装置の機能ブロック図である。It is a functional block diagram of the control apparatus shown in FIG. リアクトルL1のインダクタンスLとリアクトル電流ILとの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the inductance L of the reactor L1, and the reactor current IL. キャリア周波数fcの切替え前後におけるリアクトル電流ILの時間的変化を示す図である。It is a figure which shows the time change of the reactor current IL before and behind switching of the carrier frequency fc. リアクトル電流ILとキャリア周波数fcとの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between reactor current IL and carrier frequency fc. 図1の制御装置におけるキャリア周波数fcの切替えに係る制御のフローチャートである。2 is a flowchart of control related to switching of a carrier frequency fc in the control device of FIG. 1. 図1の制御装置におけるキャリア周波数fcの切替えに係る制御のフローチャートである。2 is a flowchart of control related to switching of a carrier frequency fc in the control device of FIG. 1.

符号の説明Explanation of symbols

10,13,18 電圧センサ、11,24 電流センサ、12 昇圧コンバータ、14 インバータ、15 U相アーム、16 V相アーム、17 W相アーム、30 制御装置、40 モータ制御用相電圧演算部、42 PWM信号変換部、50 インバータ入力電圧指令演算部、52 フィードバック電圧指令演算部、54 デューティー比変換部、56 周波数制御部、100 モータ駆動装置、B 直流電源、C1,C2 コンデンサ、D1〜D8 ダイオード、L1 リアクトル、M1 交流モータ、Q1〜Q8 IGBT素子、SR1,SR2 システムリレー。   10, 13, 18 Voltage sensor, 11, 24 Current sensor, 12 Boost converter, 14 Inverter, 15 U-phase arm, 16 V-phase arm, 17 W-phase arm, 30 Controller, 40 Motor control phase voltage calculation unit, 42 PWM signal conversion unit, 50 inverter input voltage command calculation unit, 52 feedback voltage command calculation unit, 54 duty ratio conversion unit, 56 frequency control unit, 100 motor drive device, B DC power supply, C1, C2 capacitor, D1-D8 diode, L1 reactor, M1 AC motor, Q1-Q8 IGBT element, SR1, SR2 System relay.

Claims (5)

スイッチング素子と該スイッチング素子によってスイッチングされた電圧が印加されるリアクトルとを含み、直流電源からの直流電圧を電圧変換する電圧変換器と、
前記リアクトルのインダクタンスに応じて、前記スイッチング素子をスイッチングするキャリア周波数を変更して前記電圧変換器を制御する制御装置とを備える、電圧変換装置。
A voltage converter that includes a switching element and a reactor to which a voltage switched by the switching element is applied, and converts a DC voltage from a DC power supply;
A voltage conversion device comprising: a control device that controls the voltage converter by changing a carrier frequency for switching the switching element according to the inductance of the reactor.
前記リアクトルを通過するリアクトル電流を検出するための電流センサをさらに備え、
前記制御装置は、前記リアクトル電流と前記リアクトルのインダクタンスとの関係を予め保持しており、前記電流センサの出力に基づき、該関係を参照してインダクタンスが低くなるほど前記キャリア周波数が高くなるように前記キャリア周波数を変更する、請求項1に記載の電圧変換装置。
A current sensor for detecting a reactor current passing through the reactor;
The control device holds a relationship between the reactor current and the inductance of the reactor in advance, and based on the output of the current sensor, the carrier frequency is increased as the inductance decreases with reference to the relationship. The voltage conversion apparatus according to claim 1, wherein the carrier frequency is changed.
前記リアクトルを通過するリアクトル電流を検出するための電流センサと、
前記リアクトルに印加された電圧を検出するための電圧センサとをさらに備え、
前記制御装置は、前記電流センサおよび前記電圧センサの出力に基づき、前記リアクトル電流の時間的変化と前記リアクトルに印加された電圧とから前記リアクトルのインダクタンスを算出するとともに、算出したインダクタンスが低くなるほど前記キャリア周波数が高くなるように前記キャリア周波数を変更する、請求項1に記載の電圧変換装置。
A current sensor for detecting a reactor current passing through the reactor;
A voltage sensor for detecting a voltage applied to the reactor,
The control device calculates the inductance of the reactor from the temporal change of the reactor current and the voltage applied to the reactor based on the outputs of the current sensor and the voltage sensor, and the calculated inductance decreases as the calculated inductance decreases. The voltage conversion device according to claim 1, wherein the carrier frequency is changed so that the carrier frequency becomes higher.
スイッチング素子と該スイッチング素子によってスイッチングされた電圧が印加されるリアクトルとを含み、直流電源からの直流電圧を電圧変換する電圧変換器を備える電圧変換装置の制御方法であって、
電流センサの出力に基づき前記リアクトルを通過するリアクトル電流を検出するステップと、
前記リアクトル電流と前記リアクトルのインダクタンスとの関係を予め保持しており、検出された前記リアクトル電流に基づき、該関係を参照して前記リアクトルのインダクタンスが低くなるほど前記キャリア周波数が高くなるように前記キャリア周波数を変更するステップとを備える、電圧変換装置の制御方法。
A control method for a voltage conversion device including a switching element and a reactor to which a voltage switched by the switching element is applied, and including a voltage converter that converts a DC voltage from a DC power source,
Detecting a reactor current passing through the reactor based on an output of a current sensor;
A relationship between the reactor current and the inductance of the reactor is held in advance, and the carrier frequency is increased based on the detected reactor current so that the carrier frequency increases as the inductance of the reactor decreases with reference to the relationship. And a step of changing the frequency.
スイッチング素子と該スイッチング素子によってスイッチングされた電圧が印加されるリアクトルとを含み、直流電源からの直流電圧を電圧変換する電圧変換器を備える電圧変換装置の制御方法であって、
電流センサの出力に基づき前記リアクトルを通過するリアクトル電流を検出するステップと、
電圧センサの出力に基づき前記リアクトルに印加された電圧を検出するステップと、
検出された前記リアクトル電流の時間的変化と前記リアクトルに印加された電圧とから前記リアクトルのインダクタンスを算出するステップと、
算出したインダクタンスが低くなるほど前記キャリア周波数が高くなるように前記キャリア周波数を変更するステップとを備える、電圧変換装置の制御方法。
A control method for a voltage conversion device including a switching element and a reactor to which a voltage switched by the switching element is applied, and including a voltage converter that converts a DC voltage from a DC power source,
Detecting a reactor current passing through the reactor based on an output of a current sensor;
Detecting a voltage applied to the reactor based on an output of a voltage sensor;
Calculating the inductance of the reactor from the detected temporal change of the reactor current and the voltage applied to the reactor;
And a step of changing the carrier frequency so that the carrier frequency becomes higher as the calculated inductance becomes lower.
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