JP2010273444A

JP2010273444A - Motor device

Info

Publication number: JP2010273444A
Application number: JP2009122422A
Authority: JP
Inventors: Junji Yamakawa; 隼史山川; Katashige Yamada; 堅滋山田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2009-05-20
Filing date: 2009-05-20
Publication date: 2010-12-02

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress fluctuation of output torque of a motor in switching from pulse width modulation control to rectangular wave control. <P>SOLUTION: An inverter is controlled so that when PWM control is switched to rectangular wave control, an electric angle θe at a timing closest to zero cross of a voltage command out of the switching timings of a switching element of the inverter is set as a zero cross switching electric angle θe0 in the PWM control, the rectangular wave is switched in the phase of the voltage command in the switching timing closest to the zero cross of the voltage command, a voltage phase command θ* of the rectangular wave control is calculated on the basis of an electric angle θe0 in zero cross switching so as to change to the rectangular wave control, and the rectangular wave control is started at the voltage phase command θ*. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、電動機装置に関する。 The present invention relates to an electric motor device.

従来、この種の電動機装置としては、発電電圧を調整する電圧調整器を備えた発電機と、三相交流電力により駆動するモータと、発電機からの電力を三相交流電力に変換してモータを駆動するインバータと、を備え、ＰＷＭ波電圧によりモータを駆動するＰＷＭ波電圧駆動から矩形波電圧によりモータを駆動する矩形波電圧駆動へ切り替えるときには、発電電圧を小さくすると共に発電電圧が所定電圧以下になったときにＰＷＭ波電圧駆動から矩形波電圧駆動へ切り替えるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この電動機装置では、上述の制御により、ＰＷＭ波電圧駆動から矩形波電圧駆動へ切り替えたときにデューティ比が高くなってモータの出力トルクが増加することにより生じるショックを低減している。 Conventionally, as this kind of electric motor device, a generator provided with a voltage regulator for adjusting a generated voltage, a motor driven by three-phase AC power, and a motor that converts electric power from the generator into three-phase AC power When switching from PWM wave voltage driving for driving a motor with PWM wave voltage to rectangular wave voltage driving for driving a motor with rectangular wave voltage, the generated voltage is reduced and the generated voltage is equal to or lower than a predetermined voltage. In this case, switching from PWM wave voltage driving to rectangular wave voltage driving has been proposed (for example, see Patent Document 1). In this electric motor device, the above-described control reduces the shock that occurs when the duty ratio increases and the output torque of the motor increases when switching from PWM wave voltage driving to rectangular wave voltage driving.

特開２００６−１９７７９１号公報JP 2006-197791 A

しかしながら、上述の電動機装置は、ＰＷＭ波電圧駆動から矩形波電圧駆動へ切り替えるときに発電電圧が小さくなるよう調整することによりインバータへ供給される電力の電圧が小さくなるよう制御するものであるから、インバータに一定電圧が供給される電動機装置には上述の制御を適用することができない。また、矩形波電圧駆動に切り替えたときの最初のスイッチングのタイミングによってはモータの出力トルクが変動することがある。 However, the above-described electric motor device controls the voltage of power supplied to the inverter to be small by adjusting the generated voltage to be small when switching from PWM wave voltage driving to rectangular wave voltage driving. The above-described control cannot be applied to an electric motor device in which a constant voltage is supplied to the inverter. Further, the output torque of the motor may vary depending on the timing of the first switching when switching to the rectangular wave voltage drive.

本発明の電動機装置は、パルス幅変調制御から矩形波制御に切り替えたときの電動機の出力トルクの変動を抑制することを主目的とする。 The main purpose of the electric motor apparatus of the present invention is to suppress fluctuations in the output torque of the electric motor when switching from pulse width modulation control to rectangular wave control.

本発明の電動機装置は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。 The electric motor apparatus of the present invention employs the following means in order to achieve the main object described above.

本発明の電動機装置は、
三相交流により駆動する電動機と、直流電源からの電力を用いて前記電動機を駆動するインバータと、前記電動機へのトルク指令に基づいて前記直流電源からの電力をパルス幅変調による三相交流電力として前記電動機に供給するパルス幅変調制御と前記直流電源からの電力を矩形波による三相交流電力として前記電動機に供給する矩形波制御とを切り替えて三相交流電力が前記電動機に供給されるよう前記インバータを制御する制御手段と、を備える電動機装置において、
前記制御手段は、前記パルス幅変調制御から前記矩形波制御に切り替えるときには、前記パルス幅変調制御において前記インバータのスイッチング素子のスイッチングのタイミングのうち電圧指令の符号が変化したタイミングに最も近いタイミングにおける電圧指令の位相を検出し、該検出した位相で矩形波のスイッチングが行なわれて前記矩形波制御に切り替わるよう制御する手段である、
ことを特徴とする。 The electric motor device of the present invention is
An electric motor driven by three-phase alternating current, an inverter that drives the electric motor using electric power from a direct current power source, and electric power from the direct current power source as three-phase alternating current power by pulse width modulation based on a torque command to the electric motor The pulse width modulation control to be supplied to the electric motor and the rectangular wave control to supply the electric power from the DC power source to the electric motor as three-phase AC power by a rectangular wave are switched so that the three-phase AC power is supplied to the electric motor. In a motor device comprising a control means for controlling the inverter,
When the control means switches from the pulse width modulation control to the rectangular wave control, the voltage at the timing closest to the timing at which the sign of the voltage command is changed among the switching timings of the switching elements of the inverter in the pulse width modulation control. A means for detecting the phase of the command and performing control so that the rectangular wave is switched at the detected phase and switched to the rectangular wave control;
It is characterized by that.

この本発明の電動機装置では、パルス幅変調制御から矩形波制御に切り替えるときには、パルス幅変調制御においてインバータのスイッチング素子のスイッチングのタイミングのうち電圧指令の符号が変化したタイミングに最も近いタイミングにおける電圧指令の位相を検出し、検出した位相で矩形波のスイッチングが行なわれて矩形波制御に切り替わるよう制御する。これにより、パルス幅変調制御から矩形波制御に切り替えたときに、パルス幅変調制御と矩形波制御との間で電圧指令の符号が変化したタイミングの近傍で行なわれるスイッチングのタイミングが異なるために生じる電動機の出力トルクの変動を抑制することができる。 In the electric motor device of the present invention, when switching from pulse width modulation control to rectangular wave control, the voltage command at the timing closest to the timing at which the sign of the voltage command is changed among the switching timings of the switching elements of the inverter in the pulse width modulation control. And the switching of the rectangular wave is performed at the detected phase so as to switch to the rectangular wave control. As a result, when switching from pulse width modulation control to rectangular wave control, the timing of switching performed in the vicinity of the timing at which the sign of the voltage command has changed between the pulse width modulation control and the rectangular wave control occurs. Variations in the output torque of the electric motor can be suppressed.

本発明の一実施例としてのモータ装置２０の構成の概略を示す構成図である。It is a block diagram which shows the outline of a structure of the motor apparatus 20 as one Example of this invention. インバータ２４の制御をＰＷＭ制御から矩形波制御に切り替える際に電子制御ユニット３０により実行される電圧位相指令の演算処理の一例を示すフローチャートである。6 is a flowchart illustrating an example of a voltage phase command calculation process executed by the electronic control unit 30 when switching the control of the inverter 24 from PWM control to rectangular wave control. インバータ２４の制御をＰＷＭ制御から矩形波制御に切り替える際の電圧指令とスイッチング出力と電気角θｅとの関係の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of the relationship between the voltage command at the time of switching control of the inverter 24 from PWM control to rectangular wave control, switching output, and electrical angle (theta) e.

次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。 Next, the form for implementing this invention is demonstrated using an Example.

図１は、本発明の一実施例としてのモータ装置２０の構成の概略を示す構成図である。実施例のモータ装置２０は、図示するように、例えば同期発電電動機として構成されたモータ２２と、モータ２２を駆動するためのインバータ２４と、インバータ２４に電力を供給するバッテリ２６と、バッテリ２６からインバータ２４に供給される電力の電圧を平滑する平滑コンデンサ２８と、モータ２２の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ３２からの回転位置θｍやモータ３０の３相コイルのＶ相およびＷ相を流れる電流をそれぞれ検出する電流センサ３４Ｖ，３４Ｗからの相電流ｉｖ，ｉｗ，平滑コンデンサ２８の端子間電圧を検出する電圧センサ３６からのシステム電圧ＶＨなどを入力すると共にインバータ２４を制御するための制御信号を出力する電子制御ユニット３０と、を備える。なお、電子制御ユニット３０は、回転位置検出センサ３２からの信号に基づいてモータ２２の回転子の電気角θｅやモータ２２の回転数Ｎｍも演算している。 FIG. 1 is a configuration diagram showing an outline of a configuration of a motor device 20 as an embodiment of the present invention. As shown in the drawing, the motor device 20 of the embodiment includes, for example, a motor 22 configured as a synchronous generator motor, an inverter 24 for driving the motor 22, a battery 26 for supplying power to the inverter 24, and a battery 26. The smoothing capacitor 28 for smoothing the voltage of the power supplied to the inverter 24, the rotational position θm from the rotational position detection sensor 32 for detecting the rotational position of the rotor of the motor 22, the V phase and W of the three-phase coil of the motor 30 To input the phase currents iv and iw from the current sensors 34V and 34W that detect the current flowing through the phases, the system voltage VH from the voltage sensor 36 that detects the voltage across the terminals of the smoothing capacitor 28, and the like, and to control the inverter 24 And an electronic control unit 30 that outputs the control signal. The electronic control unit 30 also calculates the electrical angle θe of the rotor of the motor 22 and the rotational speed Nm of the motor 22 based on the signal from the rotational position detection sensor 32.

実施例のモータ装置２０は、基本的には、電子制御ユニット３０によってモータ２２の回転数が比較的低いときに実行されるパルス幅変調制御（以下、ＰＷＭ制御という）とモータ２２の回転数が比較的高いときに実行される矩形波制御とを選択的に実行してモータ２２を駆動している。電子制御ユニット３０は、ＰＷＭ制御を実行するときには、モータ２２のトルク指令値Ｔｒｑ＊に応じてｄ軸電流指令値Ｉｄ＊およびｑ軸電流指令値Ｉｑ＊を演算し、回転位置検出センサ３２からの信号に基づいて演算された電気角θｅを用いて電流センサ３４Ｖ，３４Ｗからの相電流ｉｖ，ｉｗを座標変換（３相−２相変換）することによりｄ軸電流Ｉｄおよびｑ軸電流Ｉｑを演算し、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊およびｑ軸電流指令値Ｉｑ＊に対してｄ軸電流Ｉｄおよびｑ軸電流Ｉｑを用いたフィードバック制御を施してｄ軸電圧指令Ｖｄ＊とｑ軸電圧指令Ｖｑ＊とを設定し、電気角θｅを用いてｄ軸電圧指令Ｖｄ＊およびｑ軸電圧指令Ｖｑ＊とを座標変換（２相−３相変換）することによりＵ相，Ｖ相，Ｗ相の各相電圧指令Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗを演算し、各相電圧指令Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗと搬送波としての三角波電圧との比較によりインバータ２４の図示しないトランジスタのスイッチング制御を行なう。また、電子制御ユニット３０は、矩形波制御を実行するときには、電気角θｅを用いて相電流ｉｖ，ｉｗを座標変換（３相−２相変換）することによりｄ軸電流Ｉｄおよびｑ軸電流Ｉｑを演算し、ｄ軸電流Ｉｄおよびｑ軸電流Ｉｑに基づいてモータ２２の出力トルクの推定値としての推定トルクＴｒｑを演算し、モータ２２のトルク指令値Ｔｒｑ＊に対して推定トルクＴｒｑを用いたフィードバック制御を施して矩形波電圧の電圧位相指令θ＊を設定し、電圧位相指令θ＊と電気角θｅとを用いてＵ相，Ｖ相，Ｗ相の各相電圧指令Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗを設定して、各相電圧指令Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗに応じてインバータ２４の図示しないトランジスタのスイッチング制御を行なう。こうした制御により実施例のモータ装置２０は、ＰＷＭ制御と矩形波制御とを切替ながらトルク指令値Ｔｒｑ＊に基づくトルクをモータ２２から出力することができる。 The motor device 20 of the embodiment basically has a pulse width modulation control (hereinafter referred to as PWM control) executed by the electronic control unit 30 when the rotational speed of the motor 22 is relatively low, and the rotational speed of the motor 22. The motor 22 is driven by selectively executing the rectangular wave control that is executed when it is relatively high. When executing the PWM control, the electronic control unit 30 calculates the d-axis current command value Id * and the q-axis current command value Iq * according to the torque command value Trq * of the motor 22, and outputs from the rotational position detection sensor 32. The d-axis current Id and the q-axis current Iq are calculated by performing coordinate conversion (three-phase to two-phase conversion) on the phase currents iv and iw from the current sensors 34V and 34W using the electrical angle θe calculated based on the signal. Then, feedback control using the d-axis current Id and the q-axis current Iq is performed on the d-axis current command value Id * and the q-axis current command value Iq *, and the d-axis voltage command Vd * and the q-axis voltage command Vq * And using the electrical angle θe, the d-axis voltage command Vd * and the q-axis voltage command Vq * are coordinate-converted (two-phase to three-phase conversion) to thereby convert each phase of the U phase, V phase, and W phase. Voltage command Vu, Vv, Vw Calculation is performed, and switching control of transistors (not shown) of the inverter 24 is performed by comparing each phase voltage command Vu, Vv, Vw with a triangular wave voltage as a carrier wave. Further, when executing the rectangular wave control, the electronic control unit 30 performs coordinate conversion (three-phase to two-phase conversion) on the phase currents iv and iw using the electrical angle θe to thereby convert the d-axis current Id and the q-axis current Iq. And an estimated torque Trq as an estimated value of the output torque of the motor 22 is calculated based on the d-axis current Id and the q-axis current Iq, and the estimated torque Trq is used for the torque command value Trq * of the motor 22. Feedback control is performed to set the voltage phase command θ * of the rectangular wave voltage, and the U phase, V phase, and W phase voltage commands Vu, Vv, and Vw are set using the voltage phase command θ * and the electrical angle θe. By setting, switching control of a transistor (not shown) of the inverter 24 is performed in accordance with each phase voltage command Vu, Vv, Vw. By such control, the motor device 20 of the embodiment can output torque based on the torque command value Trq * from the motor 22 while switching between PWM control and rectangular wave control.

次に、実施例のモータ装置２０の電子制御ユニット３０によってインバータ２４の制御をＰＷＭ制御から矩形波制御に切り替える際の制御について説明する。図２は、インバータ２４の制御をＰＷＭ制御から矩形波制御に切り替える際に電子制御ユニット３０により実行される電圧位相指令の演算処理の一例を示すフローチャートである。電圧位相指令の演算処理が実行されると電子制御ユニット３０は、インバータ２４の各相のスイッチング素子のオンオフが切り替えられるスイッチング切替の発生を待って（ステップＳ１００）、スイッチング切替が発生したときには、モータ２２の回転子の電気角θｅを入力し（ステップＳ１１０）、スイッチング切替が電圧指令Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗのいずれかのゼロクロス（電圧指令Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗのいずれかの符号が変化するタイミング。以下、「電圧指令Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗのいずれか」をまとめて単に電圧指令という。）の直後に行なわれたものであるか否かを調べる（ステップＳ１２０）。スイッチング切替が電圧指令のゼロクロスの直後に行なわれたものではないときには、ステップＳ１００に戻って次のスイッチング切替の発生を待つ。一方、スイッチング切替が電圧指令のゼロクロスの直後に行なわれたものであるときには、電圧指令のゼロクロスの直後に行なわれたスイッチング切替時の電気角としてのゼロクロス直後切替時電気角θｅａに電気角θｅを設定すると共に電圧指令のゼロクロス直前に行なわれたスイッチング切替時の電気角としてのゼロクロス直前切替時電気角θｅｂに電気角θｅの前回値を設定し（ステップＳ１３０）、ゼロクロス直後切替時電気角θｅａとゼロクロス直前切替時電気角θｅｂとのうち電圧指令のゼロクロスにおける電気角としてのゼロクロス時電気角θｅｃにより近いほうの電気角を調べる(ステップＳ１４０)。ここで、ゼロクロス時電気角θｅｃは、電気角θｅと電気角θｅを用いて演算される電圧指令との相関関係から求められる。ゼロクロス直前切替時電気角θｅｂがゼロクロス直後切替時電気角θｅａよりもゼロクロス時電気角θｅｃに近いときには、電圧指令のゼロクロスに最も近いタイミングで行なわれたスイッチング切替時の電気角θｅとしてのゼロクロス切替時電気角θｅ０にゼロクロス直前切替時電気角θｅｂを設定し（ステップＳ１５０）、ゼロクロス直後切替時電気角θｅａがゼロクロス直前切替時電気角θｅｂよりもゼロクロス時電気角θｅｃに近いときには、ゼロクロス切替時電気角θｅ０にゼロクロス直後切替時電気角θｅａを設定し（ステップＳ１６０）、設定したゼロクロス切替時電気角θｅ０とスイッチング切替の遷移状態とに基づいて矩形波制御を行なう際の電圧位相指令θ＊の初期値を演算し（ステップＳ１７０）、電圧位相指令の演算処理を終了する。ここで、電圧位相指令θ＊の初期値の演算は、電圧指令のゼロクロスに最も近いタイミングで行なわれたスイッチング切替がＵ相，Ｖ相，Ｗ相のうちの何れの相で行なわれたものであるかとスイッチング出力のオンオフの切替状態と設定したゼロクロス切替時電気角θｅ０とによって演算することができ、モータ２２が正回転しているときに、Ｕ相のスイッチング出力がオンからオフに切り替えられたときには次式（１），Ｕ相のスイッチング出力がオフからオンに切り替えられたときには次式（２），Ｖ相のスイッチング出力がオンからオフに切り替えられたときには次式（３），Ｖ相のスイッチング出力がオフからオンに切り替えられたときには次式（４），Ｗ相のスイッチング出力がオンからオフに切り替えられたときには次式（５），Ｗ相のスイッチング出力がオフからオンに切り替えられたときには次式（６）により演算することができ、モータ２２が逆回転しているときに、Ｕ相のスイッチング出力がオンからオフに切り替えられたときには次式（７），Ｕ相のスイッチング出力がオフからオンに切り替えられたときには次式（８），Ｖ相のスイッチング出力がオンからオフに切り替えられたときには次式（９），Ｖ相のスイッチング出力がオフからオンに切り替えられたときには次式（１０），Ｗ相のスイッチング出力がオンからオフに切り替えられたときには次式（１１），Ｗ相のスイッチング出力がオフからオンに切り替えられたときには次式（１２）により演算することができる。こうして矩形波制御を行なう際の電圧位相指令θ＊の初期値を演算すると、電子制御ユニット３０は、演算された電圧位相指令θ＊を用いて矩形波制御を開始する。 Next, control when the control of the inverter 24 is switched from PWM control to rectangular wave control by the electronic control unit 30 of the motor device 20 of the embodiment will be described. FIG. 2 is a flowchart illustrating an example of a voltage phase command calculation process executed by the electronic control unit 30 when the control of the inverter 24 is switched from PWM control to rectangular wave control. When the calculation process of the voltage phase command is executed, the electronic control unit 30 waits for the occurrence of switching that switches on and off the switching elements of each phase of the inverter 24 (step S100). The electrical angle θe of 22 rotors is input (step S110), and switching is switched to zero crossing of any of the voltage commands Vu, Vv, Vw (timing at which any of the signs of the voltage commands Vu, Vv, Vw changes. Then, it is checked whether or not it is performed immediately after “any one of the voltage commands Vu, Vv, and Vw is simply referred to as a voltage command” (step S120). If the switching is not performed immediately after the zero crossing of the voltage command, the process returns to step S100 to wait for the next switching to occur. On the other hand, when the switching is performed immediately after the zero crossing of the voltage command, the electrical angle θe is set to the electrical angle θea at the time of switching immediately after the zero crossing as the electrical angle at the time of switching switching performed immediately after the zero crossing of the voltage command. The previous value of the electrical angle θe is set to the electrical angle θeb at the time of switching immediately before the zero crossing as the electrical angle at the time of switching switching performed immediately before the zero crossing of the voltage command (step S130), and the electrical angle θea at the time of switching immediately after the zero crossing The electrical angle closer to the electrical angle θec at the time of zero crossing as the electrical angle at the zero crossing of the voltage command is checked from the electrical angle θeb at the time of switching immediately before the zero crossing (step S140). Here, the electrical angle θec at the time of zero crossing is obtained from the correlation between the electrical angle θe and a voltage command calculated using the electrical angle θe. When the electrical angle θeb at the time of switching immediately before the zero crossing is closer to the electrical angle θec at the time of switching immediately after the zero crossing than the electrical angle θec at the time of switching immediately after the zero crossing, The electrical angle θeb at the time of switching immediately before the zero cross is set to the electrical angle θe0 (step S150), and when the electrical angle θea at the time of switching immediately after the zero crossing is closer to the electrical angle θec at the time of zero crossing than An electrical angle θea at the time of switching immediately after zero crossing is set to θe0 (step S160), and an initial value of the voltage phase command θ * when rectangular wave control is performed based on the set electrical angle θe0 at the time of zero crossing switching and the transition state of switching switching (Step S170), the voltage phase command calculation process To completion. Here, the calculation of the initial value of the voltage phase command θ * is performed by performing switching switching performed at the timing closest to the zero cross of the voltage command in any of the U phase, the V phase, and the W phase. The switching output ON / OFF switching state and the set zero cross switching electrical angle θe0 can be calculated, and the U-phase switching output was switched from ON to OFF when the motor 22 was rotating forward. Sometimes the following equation (1), when the U-phase switching output is switched from OFF to ON, the following equation (2), when the V-phase switching output is switched from ON to OFF, the following equation (3), When the switching output is switched from OFF to ON, the following equation (4), and when the W-phase switching output is switched from ON to OFF, the following equation (5): When the W-phase switching output is switched from OFF to ON, it can be calculated by the following equation (6). When the motor 22 is rotating in the reverse direction, the U-phase switching output is switched from ON to OFF. Sometimes the following equation (7), when the U-phase switching output is switched from OFF to ON, the following equation (8), when the V-phase switching output is switched from ON to OFF, the following equation (9), When the switching output is switched from OFF to ON, the following equation (10) is obtained, and when the W phase switching output is switched from ON to OFF, the following equation (11), the W phase switching output is switched from OFF to ON. Sometimes it can be calculated by the following equation (12). When the initial value of the voltage phase command θ * when performing rectangular wave control is calculated in this way, the electronic control unit 30 starts rectangular wave control using the calculated voltage phase command θ *.

θ*=90-θｅ０[deg] (1)
θ*=270-θｅ０[deg] (2)
θ*=210-θｅ０[deg] (3)
θ*=30-θｅ０[deg] (4)
θ*=330-θｅ０[deg] (5)
θ*=150-θｅ０[deg] (6)
θ*=270-θｅ０[deg] (7)
θ*=90-θｅ０[deg] (8)
θ*=30-θｅ０[deg] (9)
θ*=210-θｅ０[deg] (10)
θ*=150-θｅ０[deg] (11)
θ*=330-θｅ０[deg] (12) θ * = 90-θe0 [deg] (1)
θ * = 270-θe0 [deg] (2)
θ * = 210-θe0 [deg] (3)
θ * = 30-θe0 [deg] (4)
θ * = 330-θe0 [deg] (5)
θ * = 150-θe0 [deg] (6)
θ * = 270-θe0 [deg] (7)
θ * = 90-θe0 [deg] (8)
θ * = 30-θe0 [deg] (9)
θ * = 210-θe0 [deg] (10)
θ * = 150-θe0 [deg] (11)
θ * = 330-θe0 [deg] (12)

図３に、インバータ２４の制御をＰＷＭ制御から矩形波制御に切り替える際の電圧指令とスイッチング出力と電気角θｅとの関係の一例を示す。なお、見やすさを考慮して、図３中、ＰＷＭ制御中におけるスイッチング切替については一部を省略した。図示するように、実施例のモータ装置２０は、ＰＷＭ制御から矩形波制御に切り替えるときには、電圧位相指令の演算処理により、ＰＷＭ制御において電圧指令のゼロクロス直後のスイッチング切替時の電気角θｅがゼロクロス直後切替時電気角θｅａとして設定され、電圧指令のゼロクロスの直前のスイッチング切替時の電気角θｅがゼロクロス直前切替時電気角θｅｂとして設定され、ゼロクロス直後切替時電気角θｅａとゼロクロス直前切替時電気角θｅｂとのうちゼロクロス時電気角θｅｃに近い方の電気角（図３では、ゼロクロス直後切替時電気角θｅａ）がゼロクロス切替時電気角θｅ０として設定され、ゼロクロス切替時電気角θｅ０における電圧指令の位相で矩形波のスイッチングが行なわれて矩形波制御に切り替えられるようインバータ２４を制御する。ＰＷＭ制御から矩形波制御に切り替えるときに電圧指令に基づいて矩形波電圧のスイッチングを開始すると制御の切替前後で電圧指令のゼロクロスの近傍で行なわれるスイッチングのタイミングが異なることがある。このため、ＰＷＭ制御から矩形波制御に切り替えるときに、電圧指令上はモータ２２の出力トルクが変化しないように矩形波制御に切り替えていてもスイッチングのタイミングが異なることによりモータ２２の出力トルクが変動することがある。そこで、実施例のモータ装置２０では、ＰＷＭ制御から矩形波制御に切り替えるときには、制御の違いなどを要因とするスイッチングのタイミングの差異の影響を受けないようＰＷＭ制御のときのスイッチングのタイミングとしてのゼロクロス切替時電気角θｅ０に基づいて矩形波制御における電圧位相指令θ＊を演算し、演算した電圧位相指令θ＊を用いて矩形波制御を開始するものとした。これにより、ＰＷＭ制御のときの電圧指令の位相で矩形波のスイッチングを行なって矩形波制御に切り替えることができ、ＰＷＭ制御から矩形波制御に切り替えたときのモータ２２の出力トルクの変動を抑制することができる。 FIG. 3 shows an example of the relationship between the voltage command, the switching output, and the electrical angle θe when switching the control of the inverter 24 from PWM control to rectangular wave control. For ease of viewing, a part of switching switching during PWM control is omitted in FIG. As shown in the figure, when the motor device 20 of the embodiment is switched from PWM control to rectangular wave control, the electrical angle θe at the time of switching switching immediately after the zero crossing of the voltage command in the PWM control is immediately after the zero crossing by the calculation process of the voltage phase command. The electrical angle θe at the time of switching immediately before the zero cross of the voltage command is set as the electrical angle θeb at the time of switching immediately before the zero cross, and the electrical angle θea at the time of switching immediately after the zero cross and the electrical angle θeb at the time of switching immediately before the zero cross. The electrical angle closer to the zero-crossing electrical angle θec (in FIG. 3, the electrical angle θea at the time of switching immediately after the zero-crossing) is set as the electrical angle θe0 at the time of zero-crossing switching. In order to switch to rectangular wave control by switching the rectangular wave To control the converter 24. If switching of rectangular wave voltage is started based on a voltage command when switching from PWM control to rectangular wave control, the timing of switching performed near the zero cross of the voltage command before and after the control switching may be different. For this reason, when switching from PWM control to rectangular wave control, the output torque of the motor 22 fluctuates due to the switching timing being different even when switching to the rectangular wave control so that the output torque of the motor 22 does not change on the voltage command. There are things to do. Therefore, in the motor device 20 of the embodiment, when switching from PWM control to rectangular wave control, zero crossing as the switching timing in PWM control is not affected by the difference in switching timing due to the difference in control or the like. The voltage phase command θ * in the rectangular wave control is calculated based on the switching electrical angle θe0, and the rectangular wave control is started using the calculated voltage phase command θ *. As a result, the switching of the rectangular wave can be performed by switching the rectangular wave at the phase of the voltage command during the PWM control, and the fluctuation of the output torque of the motor 22 when the PWM control is switched to the rectangular wave control is suppressed. be able to.

以上説明した実施例のモータ装置２０によれば、ＰＷＭ制御から矩形波制御に切り替えるときには、ＰＷＭ制御においてインバータ２４のスイッチング素子のスイッチングのタイミングのうち電圧指令のゼロクロスに最も近いスイッチングのタイミングにおける電気角θｅをゼロクロス切替時電気角θｅ０として設定し、電圧指令のゼロクロスに最も近いスイッチングのタイミングにおける電圧指令の位相で矩形波のスイッチングが行なわれて矩形波制御に切り替わるようゼロクロス切替時電気角θｅ０に基づいて矩形波制御の電圧位相指令θ＊を演算し、電圧位相指令θ＊で矩形波制御を開始するようインバータ２４を制御するから、ＰＷＭ制御から矩形波制御に切り替えたときの出力トルクの変動を抑制することができる。 According to the motor device 20 of the embodiment described above, when switching from PWM control to rectangular wave control, the electrical angle at the switching timing closest to the zero cross of the voltage command among the switching timings of the switching elements of the inverter 24 in the PWM control. Based on the electrical angle θe0 at the time of zero cross switching so that the rectangular wave is switched at the phase of the voltage command at the switching timing closest to the zero cross of the voltage command so that the switching is made to the rectangular wave control. Thus, the voltage phase command θ * of the rectangular wave control is calculated, and the inverter 24 is controlled to start the rectangular wave control with the voltage phase command θ *. Therefore, the fluctuation of the output torque when switching from the PWM control to the rectangular wave control is controlled. Can be suppressed.

実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、同期発電電動機として構成されたモータ２２が「電動機」に相当し、バッテリ２６からの電力を用いてモータ２２を駆動するインバータ２４が「インバータ」に相当し、ＰＷＭ制御と矩形波制御とを切り替えて三相交流電力がモータ２２に供給されるようインバータ２４を制御し、ＰＷＭ制御から矩形波制御に切り替えるときには、ＰＷＭ制御においてインバータ２４のスイッチング素子のスイッチングのタイミングのうち電圧指令のゼロクロスに最も近いタイミングにおける電気角θｅをゼロクロス切替時電気角θｅ０として設定し、電圧指令のゼロクロスに最も近いスイッチングのタイミングにおける電圧指令の位相で矩形波のスイッチングが行なわれて矩形波制御に切り替わるようゼロクロス切替時電気角θｅ０に基づいて矩形波制御の電圧位相指令θ＊を演算し、電圧位相指令θ＊で矩形波制御を開始するようインバータ２４を制御する電子制御ユニット３０が「制御手段」に相当する。 The correspondence between the main elements of the embodiment and the main elements of the invention described in the column of means for solving the problems will be described. In the embodiment, the motor 22 configured as a synchronous generator motor corresponds to the “motor”, the inverter 24 that drives the motor 22 using the electric power from the battery 26 corresponds to the “inverter”, and PWM control and rectangular wave control When the inverter 24 is controlled so that three-phase AC power is supplied to the motor 22 and switched from PWM control to rectangular wave control, the zero crossing of the voltage command is included in the switching timing of the switching element of the inverter 24 in PWM control. The electrical angle θe at the timing closest to is set as the electrical angle θe0 at the time of zero-cross switching, and the zero-crossing is performed so that the rectangular wave is switched at the phase of the voltage command at the switching timing closest to the zero-crossing of the voltage command to switch to the rectangular wave control. Based on switching electrical angle θe0 It calculates the square wave control voltage phase command theta *, the electronic control unit 30 for controlling the inverter 24 to start square wave control voltage phase command theta * corresponds to the "control means".

以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。 As mentioned above, although the form for implementing this invention was demonstrated using the Example, this invention is not limited at all to such an Example, In the range which does not deviate from the summary of this invention, it is with various forms. Of course, it can be implemented.

本発明は、電動機装置の製造産業等に利用可能である。 The present invention is applicable to the manufacturing industry of electric motor devices.

２０モータ装置、２２モータ、２４インバータ、２６バッテリ、２８平滑コンデンサ、３０電子制御ユニット、３２回転位置検出センサ、３４ｖ，３４ｗ電流センサ、３６電圧センサ。 20 motor device, 22 motor, 24 inverter, 26 battery, 28 smoothing capacitor, 30 electronic control unit, 32 rotational position detection sensor, 34v, 34w current sensor, 36 voltage sensor.

Claims

An electric motor driven by three-phase alternating current, an inverter that drives the electric motor using electric power from a direct current power source, and electric power from the direct current power source as three-phase alternating current power by pulse width modulation based on a torque command to the electric motor The pulse width modulation control to be supplied to the electric motor and the rectangular wave control to supply the electric power from the DC power source to the electric motor as three-phase AC power by a rectangular wave are switched so that the three-phase AC power is supplied to the electric motor. In a motor device comprising a control means for controlling the inverter,
When the control means switches from the pulse width modulation control to the rectangular wave control, the voltage at the timing closest to the timing at which the sign of the voltage command is changed among the switching timings of the switching elements of the inverter in the pulse width modulation control. A means for detecting the phase of the command and performing control so that the rectangular wave is switched at the detected phase and switched to the rectangular wave control;
An electric motor device characterized by that.