JP2011019397A - Circuit and method for controlling motor - Google Patents

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Kenji Numagata
健児 沼形
Yoshitaka Murakami
良貴 村上
Norihiko Morihara
徳彦 森原
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Tokyo R&D Co Ltd
PUES Corp
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Tokyo R&D Co Ltd
PUES Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To control regeneration power, without having to depend on controlling the performance by a controlling pattern at a regenerating period of time, when a detected value in the number of rotations in a motor exceeds a predetermined level, when the number of rotations in a three-phase motor is suddenly increased for some reason.SOLUTION: A motor-controlling circuit 1 is equipped with a battery 100, an inverter 12 to perform regeneration, and a controller 11 to control the inverter 12. In the circuit 1, the controller 11 feeds a powering time advance-angle control pattern to the inverter 12, when the three-phase motor 2 generates power at a mode over a predetermined number of rotations.

Description

本発明は、電動機の力行制御・回生制御を行なう電動機制御回路において、高回転領域にて動作する場合または何らかの原因で回転数が急上昇した場合に、電力変換器の破壊、電池の過充電を防止することができる電動機制御回路および電動機制御方法に関する。   The present invention prevents a power converter from being damaged and a battery from being overcharged when operating in a high speed region or when the rotational speed has increased rapidly for some reason in a motor control circuit that performs power running control / regenerative control of the motor. The present invention relates to a motor control circuit and a motor control method that can be performed.

従来、電気自動車(電動式の自動二輪車,自転車等の二輪車を含む)に搭載される電動機は、減速時等には発電機として動作し回生電力を発生する。図1はこの種の電動機の制御装置を示すシステム構成図である。図1において、三相モータ9を駆動する電動機制御回路8は、コントローラ81と、インバータ82と、回生時余剰電力消費用抵抗83と、 磁極位置検出回路84と、電池電圧検出回路85とを備えている。なお、図1では説明の便宜上、負荷をシンボルとして符号300で示してある。   Conventionally, an electric motor mounted on an electric vehicle (including a motorcycle such as an electric motorcycle and a bicycle) operates as a generator during deceleration and generates regenerative power. FIG. 1 is a system configuration diagram showing this type of motor control device. In FIG. 1, the motor control circuit 8 that drives the three-phase motor 9 includes a controller 81, an inverter 82, a regenerative surplus power consumption resistor 83, a magnetic pole position detection circuit 84, and a battery voltage detection circuit 85. ing. In FIG. 1, for convenience of explanation, a load is represented by a symbol 300 as a symbol.

コントローラ81は、力行制御モード(アクセルが「開」となっている場合)には、トルク指令Sおよび磁極位置検出回路84からの磁極位置信号を取得して、インバータ82に各相の電気量の実効値を決定するパルスを出力することができ、回生制御モード(アクセルが「閉」となっている場合)には三相モータ9からの電力を電池200に戻すことができる。   In the power running control mode (when the accelerator is “open”), the controller 81 acquires the torque command S and the magnetic pole position signal from the magnetic pole position detection circuit 84, and sends the electric quantity of each phase to the inverter 82. A pulse for determining an effective value can be output, and power from the three-phase motor 9 can be returned to the battery 200 in the regenerative control mode (when the accelerator is “closed”).

インバータ82は直流を交流に変換し電動機を駆動する半導体スイッチ素子からなる。磁極位置検出回路84は、ロータ位置検出センサ91からの検出信号を取得して、磁極位置信号をコントローラ81に出力し、コントローラ81は回転速度を求めることができる。
電池電圧検出回路85は、電池200の端子電圧を検出することができる。
The inverter 82 includes a semiconductor switch element that converts direct current into alternating current and drives the motor. The magnetic pole position detection circuit 84 acquires a detection signal from the rotor position detection sensor 91 and outputs the magnetic pole position signal to the controller 81, and the controller 81 can obtain the rotation speed.
The battery voltage detection circuit 85 can detect the terminal voltage of the battery 200.

図2は、力行制御モードにおけるコントローラ81による電動機制御回路8の制御原理を示す図である。図2において、横軸は三相モータ9の回転数N(rpm)を示し、縦軸はトルクを示しており、発電電力の一部は電池200に回生され、一部は回生時余剰電力消費用抵抗83により消費される。また、デューティの計算値が100%を超えてしまうときは、最大電気角を60°として進角制御を行なう。   FIG. 2 is a diagram illustrating a control principle of the motor control circuit 8 by the controller 81 in the power running control mode. In FIG. 2, the horizontal axis indicates the rotational speed N (rpm) of the three-phase motor 9, the vertical axis indicates the torque, a part of the generated power is regenerated by the battery 200, and a part of the surplus power consumption during regeneration. It is consumed by the resistor 83. If the calculated value of the duty exceeds 100%, the advance angle control is performed with the maximum electrical angle set to 60 °.

図3は、回生制御モードにおけるコントローラ81による電動機制御回路8の制御原理を示す図である。回生制御モードでは、過充電とならないように、発電電力の一部を図示しない抵抗等に消費させることにより回生電力を制御する必要がある。図3において、横軸は三相モータ9の回転数N(rpm)を示し、縦軸は電力を示しており、電動機制御回路8の発電電力Wmの一部は電池200に回生され(回生電力をWaとして示す)、一部は消費用抵抗83により消費される(抵抗消費電力Wrとして示す)。   FIG. 3 is a diagram illustrating a control principle of the motor control circuit 8 by the controller 81 in the regeneration control mode. In the regenerative control mode, it is necessary to control the regenerative power by consuming a part of the generated power to a resistor or the like (not shown) so as not to overcharge. In FIG. 3, the horizontal axis indicates the rotation speed N (rpm) of the three-phase motor 9 and the vertical axis indicates power, and a part of the generated power Wm of the motor control circuit 8 is regenerated in the battery 200 (regenerative power). And a part thereof are consumed by the consumption resistor 83 (shown as resistance power consumption Wr).

しかし、たとえば力行制御モードで運転中に三相モータ9の回転数が、高回転領域にて動作する場合または何らかの原因で回転数が急上昇した場合に、電圧により、インバータ82を構成するスイッチ素子が破壊されることがある。また、回生時には電池へ大電流が流れ、電池が損傷することがある。   However, for example, when the rotational speed of the three-phase motor 9 operates in a high rotational speed region during operation in the power running control mode, or when the rotational speed suddenly increases for some reason, the switching element constituting the inverter 82 is caused by the voltage. It can be destroyed. Further, during regeneration, a large current flows to the battery, and the battery may be damaged.

本発明の目的は、三相モータの回転数が何らかの原因により急上昇した場合に、電動機の回転数検出値が所定値を超えるときは、回生時制御パターンによる制御によらずに、回生電力を制限することができる電動機制御回路および電動機制御方法を提供することにある。   The object of the present invention is to limit the regenerative power without control by the regenerative control pattern when the rotational speed detection value of the motor exceeds a predetermined value when the rotational speed of the three-phase motor suddenly increases for some reason. It is an object to provide a motor control circuit and a motor control method that can be used.

本発明の電動機制御回路は、直流電源と、前記直流電源からの電力を交流電力に変換して電動機に供給するとともに、前記電動機からの発電電力の全部または一部を回生電力として前記直流電源に戻す電力変換器と、前記電力変換器を制御するコントローラとを備え、前記コントローラが、前記電動機が所定の回転数を超えて発電するときは、前記電力変換器に力行時進角制御パターンを送出する電動機制御回路において、
前記所定の回転数が、前記電動機が無負荷発電して動作させた場合においてその発電電圧が前記直流電源の電圧と釣り合う回転数であることを特徴とする。
The motor control circuit of the present invention converts a direct current power supply and electric power from the direct current power supply into alternating current power and supplies it to the electric motor, and supplies all or part of the generated power from the electric motor as regenerative power to the direct current power supply A power converter to be returned, and a controller for controlling the power converter, wherein the controller sends a power running advance angle control pattern to the power converter when the electric motor generates power exceeding a predetermined number of revolutions. In the motor control circuit
The predetermined rotational speed is a rotational speed in which the generated voltage is balanced with the voltage of the DC power supply when the electric motor is operated by generating no load power.

また、本発明の電動機制御回路では、前記コントローラは、前記電動機が前記所定の回転数以上または前記所定の回転数を超える回転数で発電するときは、前記電力変換器に力行時進角制御パターンを送出するように構成できる。また、前記コントローラは、前記電動機が所定の回転数以下または未満、かつ所定のトルク以下または未満で発電する場合において、前記直流電源の電圧が前記所定電圧以下または未満であるときは、前記電力変換器に、回転数が現回転数よりも大きいときの回生時制御パターンを送出することができる。   In the motor control circuit of the present invention, when the motor generates power at a rotational speed that is equal to or higher than the predetermined rotational speed or exceeds the predetermined rotational speed, a power running advance angle control pattern is provided to the power converter. Can be configured to send. In addition, when the electric motor generates power at or below a predetermined number of revolutions and at or below a predetermined torque, when the voltage of the DC power source is less than or less than the predetermined voltage, the controller converts the power The regeneration control pattern when the rotation speed is larger than the current rotation speed can be sent to the device.

本発明の電動機制御方法は、直流電源からの直流電力を交流電力に変換して電動機に供給するとともに、前記電動機からの発電電力の全部または一部を回生電力として前記直流電源に戻し、前記電動機が所定の回転数を超えて発電するときは、前記電力変換器を力行時進角制御パターンで動作させる電動機制御方法において、前記所定の回転数が、前記電動機が無負荷発電して動作させた場合においてその発電電圧が前記直流電源の電圧と釣り合う回転数であることを特徴とする。   The motor control method of the present invention converts DC power from a DC power source into AC power and supplies it to the motor, and returns all or part of the generated power from the motor to the DC power source as regenerative power. In the electric motor control method in which the power converter is operated with a power running advance angle control pattern when the electric power exceeds the predetermined rotational speed, the predetermined rotational speed is operated with no load generated by the electric motor. In some cases, the generated voltage is a rotational speed that is balanced with the voltage of the DC power supply.

本発明の電動機制御方法では、前記電動機が所定の回転数以上または前記回転数を超える回転数で発電するときは、前記電力変換器に力行時進角制御パターンを送出することができる。   In the electric motor control method of the present invention, when the electric motor generates power at a rotational speed that is equal to or higher than a predetermined rotational speed or exceeds the rotational speed, a power running advance angle control pattern can be sent to the power converter.

本発明の電動機制御方法では、前記電動機が前記所定の回転数以下または未満、かつ所定のトルク以下または未満で発電する場合において、前記直流電源の電圧が所定電圧以下または未満であるときは、前記電力変換器に、回転数が現回転数よりも大きいときの回生時制御パターンを送出することができる。   In the electric motor control method of the present invention, when the electric motor generates power at or below the predetermined rotational speed and at or below the predetermined torque, when the voltage of the DC power source is below or below the predetermined voltage, A regenerative control pattern when the rotational speed is larger than the current rotational speed can be sent to the power converter.

本発明は、電動機の回転数が高速となり、あるいは何らかの原因により急上昇した場合に、力行時進角制御における負のトルク領域の回転数−トルク特性を利用して電動機の回生電力を制限するので、電力変換器を構成するスイッチ素子の破壊や電源電池の過充電を防止することができる。   The present invention limits the regenerative power of the motor by utilizing the rotation speed-torque characteristic of the negative torque region in the power running advance angle control when the rotation speed of the motor becomes high speed or suddenly rises for some reason. It is possible to prevent destruction of switch elements constituting the power converter and overcharge of the power battery.

図4は、本発明の電動機制御回路の一実施形態を示すシステム構成図である。図4において、三相モータ2を駆動する電動機制御回路1は、コントローラ11と、インバータ(本発明の電力変換器)12と、磁極位置検出回路13と、電池電圧検出回路14とを備えている。なお、図4では説明の便宜上、負荷をシンボルとして符号300で示してある。   FIG. 4 is a system configuration diagram showing an embodiment of the motor control circuit of the present invention. In FIG. 4, the motor control circuit 1 that drives the three-phase motor 2 includes a controller 11, an inverter (power converter of the present invention) 12, a magnetic pole position detection circuit 13, and a battery voltage detection circuit 14. . In FIG. 4, for convenience of explanation, a load is indicated by a symbol 300 as a symbol.

コントローラ11は、力行制御モード(アクセルが「開」となっている場合)では、トルク指令Sおよび磁極位置検出回路13からの磁極位置信号を取得するとともに回転速度(回転数)を求め、インバータ12に各相の電気量の実効値を決定するパルスを出力することができ、回生制御モード(アクセルが「閉」となっている場合)では三相モータ2からの電力を電池100に戻すことができる。   In the power running control mode (when the accelerator is “open”), the controller 11 obtains the torque command S and the magnetic pole position signal from the magnetic pole position detection circuit 13 and obtains the rotational speed (the number of revolutions). In the regenerative control mode (when the accelerator is “closed”), the electric power from the three-phase motor 2 can be returned to the battery 100. it can.

インバータ12は直流を交流に変換し三相モータ2を駆動する半導体スイッチ素子からなる。磁極位置検出回路13は、ホール素子センサ21からの検出信号を取得して、前述したように磁極位置信号をコントローラ11に出力することができる。電池電圧検出回路14は、電池100の端子電圧を検出することができる。   The inverter 12 includes a semiconductor switch element that converts direct current into alternating current and drives the three-phase motor 2. The magnetic pole position detection circuit 13 can acquire the detection signal from the Hall element sensor 21 and output the magnetic pole position signal to the controller 11 as described above. The battery voltage detection circuit 14 can detect the terminal voltage of the battery 100.

図5(A)は三相モータ2による制御領域を示す図であり、本実施形態では、三相モータ2の回転数Nと駆動トルクTqの関係が、力行時制御領域(力行時電圧制御領域,力行時進角制御領域)(I)、回生時電圧補正なしの制御領域(II)、回生時電圧補正ありの制御領域(III)、回生/高回転時制御領域(IV)の何れに属するかにより、これらの領域に応じた制御が行なわれる。なお、回生時電圧補正ありの制御領域(III)は、後述するように回生時電圧補正なしの制御領域(II)の下限のラインを意味している。これらのモデルを、図5(B)に(I)〜(IV)に示す。   FIG. 5A is a diagram showing a control region by the three-phase motor 2, and in this embodiment, the relationship between the rotational speed N of the three-phase motor 2 and the drive torque Tq is a power running control region (power running voltage control region). , Power running advance angle control region) (I), control region without regenerative voltage correction (II), control region with regenerative voltage correction (III), and regenerative / high rotation control region (IV) Thus, control according to these areas is performed. Note that the control region (III) with regenerative voltage correction means the lower limit line of the control region (II) without regenerative voltage correction, as will be described later. These models are shown in (I) to (IV) in FIG.

力行電圧制御領域(I)における制御は以下のように行なわれる。
コントローラ11は、アクセル開度(トルク指令S)を受け取ると、現在の回転数を基にデューティ指示値Dfを求め、このデューティ指示値Dfを電池電圧Vbに応じて補正する。
補正後デューティ指示値Dgは、電池電圧基準値をVb0として、
Dg=Df×Vb0/Vb ・・・(1)
により求められる。
Control in the power running voltage control region (I) is performed as follows.
When the controller 11 receives the accelerator opening (torque command S), the controller 11 obtains the duty instruction value Df based on the current rotation speed, and corrects the duty instruction value Df according to the battery voltage Vb.
The corrected duty instruction value Dg has a battery voltage reference value Vb0,
Dg = Df × Vb0 / Vb (1)
Is required.

補正後デューティ指示値Dgが100%を超えているときは、コントローラ11は、インバータ12に送出する制御信号のディユーティを100%に設定し、進角制御を行なう。これにより、電池電圧Vbの所定範囲で一定の正のトルクを出力することができる。進角量φは、
φ=(Dg−100)/(P(V)×RN+Q(V))+ΔF ・・・(2)
により決定することができる。RNは無負荷回転数比、P(V),Q(V)は、電池電圧Vbの関数であり、ΔFは定数である。
When the corrected duty instruction value Dg exceeds 100%, the controller 11 sets the duty of the control signal sent to the inverter 12 to 100% and performs advance angle control. Thereby, a constant positive torque can be output within a predetermined range of the battery voltage Vb. The advance amount φ is
φ = (Dg−100) / (P (V) × RN + Q (V)) + ΔF (2)
Can be determined. RN is a no-load rotation speed ratio, P (V) and Q (V) are functions of the battery voltage Vb, and ΔF is a constant.

無負荷回転数比RNは、現在の回転数をN、無負荷回転数をN0として、
RN=N/N0 ・・・(3)
で表される。無負荷回転数N0は、三相モータ2を無負荷運転して発電動作させた場合においてその発電電圧が前記直流電源の電圧と釣り合う回転数である。
The no-load rotation speed ratio RN is set such that the current rotation speed is N and the no-load rotation speed is N0.
RN = N / N0 (3)
It is represented by The no-load rotation speed N0 is a rotation speed at which the generated voltage is balanced with the voltage of the DC power supply when the three-phase motor 2 is operated with no load to generate power.

無負荷回転数N0は、
N0=A×Vb+B ・・・(4)
で表されるものとする。A,Bは、図6に示すように、異なる電池電圧Vb1,Vb2での無負荷回転数N01,N02を求め(α1,α2参照)、2つの式、N01=A×Vb1+B,N02=A×Vb2+Bから求めることができる。
No-load speed N0 is
N0 = A × Vb + B (4)
It shall be represented by As shown in FIG. 6, A and B calculate the no-load rotational speeds N01 and N02 at different battery voltages Vb1 and Vb2 (see α1 and α2), and two equations, N01 = A × Vb1 + B, N02 = A × It can be obtained from Vb2 + B.

進角制御により、電源電圧が低下しても、進角制御(弱め界磁制御)により回転数を大きくすることができ、結果として三相モータ2のコイルを流れる電流を大きくして、負荷に応じたトルクを発生することができる。   Even if the power supply voltage decreases due to the advance angle control, the number of revolutions can be increased by the advance angle control (field weakening control). As a result, the current flowing through the coil of the three-phase motor 2 is increased, and according to the load. Torque can be generated.

回生時電圧補正なしの制御領域(II)における制御は以下のように行なわれる。
回生時には三相モータ2は発電機として動作し、発電電力が電源側に返される。このとき、電池電圧Vbが低すぎると、電池100に流入する電流が過大となり、インバータ12が破壊される危険があるため、回生電流を制限する必要がある。
Control in the control region (II) without voltage correction during regeneration is performed as follows.
At the time of regeneration, the three-phase motor 2 operates as a generator, and the generated power is returned to the power source side. At this time, if the battery voltage Vb is too low, the current flowing into the battery 100 becomes excessive, and the inverter 12 may be destroyed. Therefore, it is necessary to limit the regenerative current.

本実施形態では、回生時電圧補正なしの制御領域(II)における制御において、電源電圧Vbが所定電圧VLを超えるときは、コントローラ11は回生制御におけるスイッチ素子のオン時間を所定のマップにより求め、当該オン時間によりインバータ12を制御する。   In the present embodiment, in the control in the control region (II) without voltage correction during regeneration, when the power supply voltage Vb exceeds the predetermined voltage VL, the controller 11 obtains the ON time of the switch element in the regeneration control using a predetermined map, The inverter 12 is controlled by the ON time.

回生時電圧補正ありの制御領域(III)における制御は以下のように行なわれる。
上述したように、回生時には三相モータ2は発電機として動作し、発電電力が電源側に返される。この場合、電池電圧Vbが所定電圧VLに対して低いときはもちろん高いときでも、電池100に流入する電流が過大となりインバータ12が破壊されたり電池100が過充電となり電池寿命を短くしたりする危険がある。このため、回生時電圧補正ありの制御領域(III)では、マイナストルクが大きくならないように、デューティを設定し(デューティの値は、予め作成してある所定マップから取得することができる)発電を制限する。たとえば、図7(A)に示すように、三相モータ2の回転数Nが4000〔rpm〕であるときにデューティが80パーセントで制御すると、トルクTqは、−2〔Nm〕となり、電池100に流入する電流が過大となる。したがって、この場合にはデューティをトルクTqが−1〔Nm〕となるまで低くして(ここでは、50パーセント)、電池100に流入する電流を抑えている。
Control in the control region (III) with voltage correction during regeneration is performed as follows.
As described above, at the time of regeneration, the three-phase motor 2 operates as a generator, and the generated power is returned to the power source side. In this case, even when the battery voltage Vb is low as compared with the predetermined voltage VL, the current flowing into the battery 100 is excessive, and the inverter 12 may be destroyed or the battery 100 may be overcharged to shorten the battery life. There is. For this reason, in the control region (III) with voltage correction during regeneration, the duty is set so that the negative torque does not increase (the value of the duty can be obtained from a predetermined map prepared in advance). Restrict. For example, as shown in FIG. 7A, when the rotational speed N of the three-phase motor 2 is 4000 [rpm] and the duty is controlled at 80%, the torque Tq becomes −2 [Nm], and the battery 100 The current flowing into is excessive. Therefore, in this case, the duty is lowered until the torque Tq becomes −1 [Nm] (here, 50%) to suppress the current flowing into the battery 100.

回生時電圧補正ありの制御領域(III)における制御では、コントローラ11は、三相モータ2が、所定の回転数(ここでは無負荷回転数N0)以下、かつ所定のトルク以下で発電する場合において、電源電圧Vbが所定電圧VL以下であるときは、インバータ12に、回転数が現回転数Nよりも大きいときの回生時制御パターンを送出することができる。また、回生時電圧補正ありの制御領域(III)における制御において、電源電圧Vbが所定電圧VL以下のときは、新たな回転数N′を、現在の回転数Nに、基準電池電圧Vb0と現在の電池電圧Vbとの比(Vb0/Vb)を乗じた値とする。具体的には、上記マップの参照位置を電圧比に応じてシフトさせてその値を取得する。   In the control in the control region (III) with regenerative voltage correction, the controller 11 causes the three-phase motor 2 to generate power at a predetermined rotation speed (here, no-load rotation speed N0) or less and a predetermined torque or less. When the power supply voltage Vb is equal to or lower than the predetermined voltage VL, the regeneration control pattern when the rotation speed is higher than the current rotation speed N can be sent to the inverter 12. In the control in the control region (III) with voltage correction during regeneration, when the power supply voltage Vb is equal to or lower than the predetermined voltage VL, the new rotation speed N ′ is set to the current rotation speed N, the reference battery voltage Vb0 and the current battery voltage Vb. The value is multiplied by the ratio (Vb0 / Vb) to the battery voltage Vb. Specifically, the reference position of the map is shifted according to the voltage ratio, and the value is acquired.

なお、図5(A)および図7(A)では、回生時電圧補正なしの制御領域(II)の下限値(すなわち回生時電圧補正ありの制御領域(制御ライン)(III)を示す値β)を一定値(−1〔Nm〕)としたが、回転数Nにより異なる値とすることもできる。   5A and 7A, the lower limit value of the control region (II) without regenerative voltage correction (that is, the value β indicating the control region (control line) (III) with regenerative voltage correction). ) Is a constant value (-1 [Nm]), but may be a value that varies depending on the rotational speed N.

回生/高回転時制御領域(IV)における制御は以下のように行なわれる。
たとえば、本発明の電動機制御回路が電気自動車に搭載されているものとする。この電気自動車が、下り坂を高速で走行することで回転数が高くなり、あるいは何らかの外的要因により三相モータ2の回転数が異常に高くなることがある。これにより、三相モータ2のコイルの逆起電圧が高くなり、電池100に流入する電流が過大となり、インバータ12が破壊されたり電池100が過充電となり寿命を短くしたりする危険がある。
The control in the regeneration / high-rotation control region (IV) is performed as follows.
For example, it is assumed that the electric motor control circuit of the present invention is mounted on an electric vehicle. When this electric vehicle travels downhill at a high speed, the rotational speed increases, or the rotational speed of the three-phase motor 2 may become abnormally high due to some external factor. Thereby, the counter electromotive voltage of the coil of the three-phase motor 2 becomes high, the current flowing into the battery 100 becomes excessive, and there is a risk that the inverter 12 is destroyed or the battery 100 is overcharged and the life is shortened.

このため、回生/高回転時制御領域(IV)では、高回転領域での逆起電圧からインバータ12を保護し、電池100に流れ込む回生電流を制限し、発電電力を小さくする必要がある。
本実施形態では、コントローラ11は、三相モータ2が無負荷回転数N0を超えて発電するときは(すなわち、回生モードにあるときであっても)、インバータ12に力行時進角制御パターンを送出する。これにより、発電電圧Vgを抑え、強制的にトルクが0〔Nm〕付近となるように制御することができる。
For this reason, in the regeneration / high-rotation control region (IV), it is necessary to protect the inverter 12 from the back electromotive voltage in the high-rotation region, limit the regenerative current flowing into the battery 100, and reduce the generated power.
In the present embodiment, when the three-phase motor 2 generates power exceeding the no-load rotational speed N0 (that is, even in the regenerative mode), the controller 11 sets the power running advance angle control pattern to the inverter 12. Send it out. As a result, the generated voltage Vg can be suppressed and the torque can be controlled to be forcibly close to 0 [Nm].

図7(B)は、回生/高回転時制御領域(IV)での回転数−トルクの特性を示す説明図である。この制御領域では進角制御を上述した(2)式により求める。
また、この制御領域では、進角量下限値というパラメータによって、たとえば進角量の計算値が小さい場合であっても、積極的に進角制御を行なうべく進角量が大きくなるように設定をし直して、起電圧相殺処理を行なうことができる。すなわち、現在の回転数が無負荷回転数よりも大きい場合において、進角量計算値が進角量下限値φLよりも小さいときは、進角量φを進角量下限値φLにセットする。
FIG. 7B is an explanatory diagram showing the rotational speed-torque characteristics in the regeneration / high-rotation control region (IV). In this control region, the advance angle control is obtained by the above-described equation (2).
Also, in this control region, the parameter of the advance amount lower limit value is set so that the advance amount is increased so that the advance angle control is positively performed even if the calculated advance amount is small, for example. The electromotive force canceling process can be performed again. That is, when the current rotational speed is larger than the no-load rotational speed, if the advance amount calculation value is smaller than the advance amount lower limit value φL, the advance amount φ is set to the advance amount lower limit value φL.

ここで、進角量下限値φLは、図8に示すように、回転数Nごとのマップ形式になっている。現在の回転数Nに電圧比(基準電圧Vb0/現在の電池電圧値Vb)を乗算して得られる回転数(下限値参照回転数)NL(NL/N=Vb0/Vb)を使用してマップの参照位置をずらし、電池電圧に応じた値を取得できるように構成されている。なお、回生/高回転時制御領域(IV)では、トルクの値が−1〔Nm〕となるように、進角量φを所定のマップを参照して制御するようにもできる。また、回生/高回転時制御領域(制御ライン)(IV)を一定値(−1〔Nm〕)とせずに、回転数Nにより異なる値とすることもできる。   Here, the advance amount lower limit value φL is in a map format for each rotation speed N as shown in FIG. Map using the rotation speed (lower limit value reference rotation speed) NL (NL / N = Vb0 / Vb) obtained by multiplying the current rotation speed N by the voltage ratio (reference voltage Vb0 / current battery voltage value Vb). The reference position is shifted, and a value corresponding to the battery voltage can be acquired. In the regenerative / high-rotation control region (IV), the advance amount φ can be controlled with reference to a predetermined map so that the torque value becomes −1 [Nm]. Further, the regenerative / high-rotation control region (control line) (IV) may be set to a different value depending on the rotational speed N without setting the constant value (−1 [Nm]).

本実施形態では、モータの速度変動があったときに即応できるように、全てのモードについてモータ制御に必要なパラメータを逐次演算している。図9および図10のフローチャートにより、本実施形態で使用するパラメータの導出方法を説明する。   In the present embodiment, parameters necessary for motor control are sequentially calculated for all modes so as to be able to respond immediately when there is a fluctuation in the speed of the motor. The parameter derivation method used in this embodiment will be described with reference to the flowcharts of FIGS.

コントローラ11は電池電圧検出回路14から電池電圧Vbを、磁極位置検出回路13から回転数Nを取得し(S101,S102)、無負荷回転数N0(=電池電圧Vb×A+B:(4)式参照)を算出する(S103)。本実施形態では、制御モードを遷移させる無負荷回転数N0に補正を加え(S104)、この補正した回転数を制御遷移回転数Nt(無負荷回転数N0+C)としている。つぎに回転数比Rr(回転数N÷無負荷回転数N0)を算出し(S105)、マップを参照して回転数Nに対応するデューティ上限値DMを取得する(S106)。   The controller 11 acquires the battery voltage Vb from the battery voltage detection circuit 14 and the rotation speed N from the magnetic pole position detection circuit 13 (S101, S102), and the no-load rotation speed N0 (= battery voltage Vb × A + B: see equation (4). ) Is calculated (S103). In the present embodiment, correction is made to the no-load rotation speed N0 for changing the control mode (S104), and this corrected rotation speed is set as the control transition rotation speed Nt (no-load rotation speed N0 + C). Next, the rotational speed ratio Rr (the rotational speed N ÷ the no-load rotational speed N0) is calculated (S105), and the duty upper limit DM corresponding to the rotational speed N is acquired with reference to the map (S106).

そして、補正後回転数N′=回転数N×Vb0÷電池電圧Vbを求め、マップを参照して補正後回転数N′に対応する進角量下限値φL、および回生デューティDrを取得する(S107,S108)。   Then, the corrected rotation speed N ′ = rotation speed N × Vb0 ÷ battery voltage Vb is obtained, and the advance amount lower limit φL and the regenerative duty Dr corresponding to the corrected rotation speed N ′ are obtained with reference to the map ( S107, S108).

また、アクセルacc・回転数N・所定の係数から、デューティ計算値Dcを算出し(S109)、デューティ計算値Dcがデューティ制限値Dsを超えているか否かを判断し(S111)、超えていないときは、デューティ計算値Dcをデューティ指示値Dfとし(S112)、超えているときはデューティ制限値Dsをデューティ指示値Dfとする(S113)。そして、デューティ指示値Dfを電圧補正し、補正後デューティ指示値Dfを、デューティ制限値Ds×Vb0÷電池電圧Vbとして求める(S114)。   Also, the duty calculation value Dc is calculated from the accelerator acc, the rotational speed N, and a predetermined coefficient (S109), and it is determined whether the duty calculation value Dc exceeds the duty limit value Ds (S111). At this time, the duty calculation value Dc is set as the duty instruction value Df (S112), and when it exceeds, the duty limit value Ds is set as the duty instruction value Df (S113). Then, the duty instruction value Df is subjected to voltage correction, and the corrected duty instruction value Df is obtained as duty limit value Ds × Vb0 ÷ battery voltage Vb (S114).

つぎに、回転数比が1.0を超えたか否か(すなわち回転数Nが無負荷回転数Nnを超えたか否か)を判断し(S115)、超えていないときはそのデューティ指示値Dfをデューティ値Dとし、超えているときはデューティ指示値Dfを100%とした値をデューティ値Dとする(S116)。
そして、デューティ指示値が100%を超えているか否かを判断し(S117)、超えていないときは進角指示値φfを0とし(S118)、超えているときは進角指示値φfを計算する(S119)。そして、進角指示値が最大値(60°)以下か否かを判断し(S120)、60°を超えているときは進角値指示値φfを60°とし(S121)、60°未満であるときはその進角指示値φfをそのまま維持する。
Next, it is determined whether or not the rotation speed ratio exceeds 1.0 (that is, whether or not the rotation speed N exceeds the no-load rotation speed Nn) (S115). If not, the duty instruction value Df is set. The duty value D is set, and when the duty value D is exceeded, the duty value D is set to 100% as the duty instruction value Df (S116).
Then, it is determined whether or not the duty instruction value exceeds 100% (S117). If not, the advance angle instruction value φf is set to 0 (S118), and if it exceeds, the advance angle instruction value φf is calculated. (S119). Then, it is determined whether or not the advance angle instruction value is equal to or less than the maximum value (60 °) (S120). If it exceeds 60 °, the advance angle instruction value φf is set to 60 ° (S121) and less than 60 °. If there is, the advance angle instruction value φf is maintained as it is.

次に、回転数比<1.0か(無負荷回転数N0以上かを判断し(S122)、1.0を超えているときはφfを現在の値に確定する(S125)。回転数比が1.0未満であるときは、現在の進角指示値φfが進角下限値φL未満であるかを判断し(S123)比較し、進角指示値φfが進角下限値φL以上であるときはφfを現在の値に確定し(S125)、未満であるときは進角指示値φfを進角下限値φLとして(S124)、φfを確定する(S125)。   Next, it is determined whether the rotation speed ratio is less than 1.0 (no-load rotation speed N0 or more (S122), and if it exceeds 1.0, φf is fixed to the current value (S125). Is less than 1.0, it is determined whether or not the current advance angle instruction value φf is less than the advance angle lower limit value φL (S123), and the advance angle instruction value φf is greater than or equal to the advance angle lower limit value φL. If it is, φf is fixed at the current value (S125), and if it is less, the advance angle instruction value φf is set as the advance angle lower limit value φL (S124), and φf is determined (S125).

従来の電動機制御回路を示すシステム構成図である。It is a system block diagram which shows the conventional motor control circuit. 図1の電動機制御回路の力行制御モードにおける制御原理を示す図である。It is a figure which shows the control principle in the power running control mode of the electric motor control circuit of FIG. 図1の電動機制御回路の回生制御モードにおける制御原理を示す図である。It is a figure which shows the control principle in the regeneration control mode of the electric motor control circuit of FIG. 本発明の電動機制御回路の一実施形態を示すシステム構成図である。It is a system configuration figure showing one embodiment of an electric motor control circuit of the present invention. (A)は図4の電動機制御回路による制御領域を示す図、(B)は各領域のインバータが授受する電力を示すモデルである。(A) is a figure which shows the control area | region by the motor control circuit of FIG. 4, (B) is a model which shows the electric power which the inverter of each area | region delivers. 無負荷回転数を決定するための係数を求めるための回転数−トルクの負荷時の特性を示す図である。It is a figure which shows the characteristic at the time of load of the rotation speed-torque for calculating | requiring the coefficient for determining a no-load rotation speed. (A)は図5(A)の回生時電圧補正ありの制御領域における動作を説明するための回転数−トルク特性図、(B)は図5(A)の回生/高回転時制御領域における動作を説明するための回転数−トルク特性図である。FIG. 5A is a rotational speed-torque characteristic diagram for explaining the operation in the control region with voltage correction during regeneration in FIG. 5A, and FIG. 5B is the control region during regeneration / high rotation in FIG. It is a rotation speed-torque characteristic diagram for explaining the operation. 回転数Nと進角下限値φLとの関係を示すマップである。It is a map which shows the relationship between the rotation speed N and the advance angle lower limit φL. 本実施形態で使用するパラメータの導出方法を説明するためのフローチャートの前半を示す図である。It is a figure which shows the first half of the flowchart for demonstrating the derivation method of the parameter used by this embodiment. 本実施形態で使用するパラメータの導出方法を説明するためのフローチャートの後半を示す図である。It is a figure which shows the second half of the flowchart for demonstrating the derivation method of the parameter used by this embodiment.

1 電動機制御回路
2 三相モータ
11 コントローラ
12 インバータ
13 磁極位置検出回路
14 電池電圧検出回路
21 ホール素子センサ
100 電池
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Motor control circuit 2 Three-phase motor 11 Controller 12 Inverter 13 Magnetic pole position detection circuit 14 Battery voltage detection circuit 21 Hall element sensor 100 Battery

Claims (6)

直流電源と、
前記直流電源からの電力を交流電力に変換して電動機に供給するとともに、前記電動機からの発電電力の全部または一部を回生電力として前記直流電源に戻す電力変換器と、
前記電力変換器を制御するコントローラとを備え、
前記コントローラが、前記電動機が所定の回転数を超えて発電するときは、前記電力変換器に力行時進角制御パターンを送出する電動機制御回路において、
前記所定の回転数が、前記電動機が無負荷発電して動作させた場合においてその発電電圧が前記直流電源の電圧と釣り合う回転数であることを特徴とする電動機制御回路。
DC power supply,
A power converter that converts power from the DC power source into AC power and supplies it to the motor, and returns all or part of the generated power from the motor to the DC power source as regenerative power;
A controller for controlling the power converter,
In the motor control circuit for sending a power running advance angle control pattern to the power converter when the controller generates power exceeding the predetermined number of revolutions,
The motor control circuit according to claim 1, wherein the predetermined rotational speed is a rotational speed in which the generated voltage is balanced with the voltage of the DC power source when the electric motor is operated by generating no-load power.
前記コントローラは、前記電動機が前記所定の回転数以上または前記所定の回転数を超える回転数で発電するときは、前記電力変換器に力行時進角制御パターンを送出することを特徴とする請求項1に記載の電動機制御回路。   The controller is configured to send a power running advance angle control pattern to the power converter when the electric motor generates electric power at a rotational speed equal to or higher than the predetermined rotational speed or exceeding the predetermined rotational speed. The electric motor control circuit according to 1. 前記コントローラは、前記電動機が前記所定の回転数以下または未満、かつ所定のトルク以下または未満で発電する場合において、前記直流電源の電圧が所定電圧以下または未満であるときは、前記電力変換器に、回転数が現回転数よりも大きいときの回生時制御パターンを送出することを特徴とする請求項1または2に記載の電動機制御回路。   In the case where the electric motor generates power at or below the predetermined rotation speed and at or below a predetermined torque, when the voltage of the DC power source is equal to or less than a predetermined voltage, the controller The motor control circuit according to claim 1 or 2, wherein a regenerative control pattern is sent when the rotational speed is larger than the current rotational speed. 直流電源からの直流電力を交流電力に変換して電動機に供給するとともに、前記電動機からの発電電力の全部または一部を回生電力として前記直流電源に戻し、
前記電動機が所定の回転数を超えて発電するときは、前記電力変換器を力行時進角制御パターンで動作させる電動機制御方法において、
前記所定の回転数が、前記電動機が無負荷発電して動作させた場合においてその発電電圧が前記直流電源の電圧と釣り合う回転数であることを特徴とする電動機制御方法。
Converting DC power from a DC power source into AC power and supplying it to the motor, and returning all or part of the generated power from the motor to the DC power source as regenerative power,
When the electric motor generates electric power exceeding a predetermined number of revolutions, in the electric motor control method of operating the power converter with a power running advance angle control pattern,
The motor control method according to claim 1, wherein the predetermined rotational speed is a rotational speed at which the generated voltage is balanced with the voltage of the DC power supply when the electric motor is operated by generating no load power.
前記電動機が前記所定の回転数以上または前記所定の回転数を超える回転数で発電するときは、前記電力変換器に力行時進角制御パターンを送出することを特徴とする請求項4に記載の電動機制御方法。   5. The power running advance angle control pattern is sent to the power converter when the electric motor generates power at a rotational speed that is equal to or higher than the predetermined rotational speed or exceeds the predetermined rotational speed. Electric motor control method. 前記電動機が前記所定の回転数以下または未満、かつ所定のトルク以下または未満で発電する場合において、前記直流電源の電圧が所定電圧以下または未満であるときは、前記電力変換器に、回転数が現回転数よりも大きいときの回生時制御パターンを送出することを特徴とする請求項4または5に記載の電動機制御方法。   When the electric motor generates power at or below the predetermined rotational speed and at or below the predetermined torque, when the voltage of the DC power source is below or below the predetermined voltage, the power converter has a rotational speed. 6. The electric motor control method according to claim 4, wherein a regeneration control pattern when the rotational speed is greater than the current rotational speed is sent out.
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