JP2012239358A

JP2012239358A - 制御装置

Info

Publication number: JP2012239358A
Application number: JP2011108365A
Authority: JP
Inventors: Munekimi Kimura; 統公木村; Toru Wakimoto; 亨脇本; Naohito Etsuno; 尚人越野
Original assignee: Nippon Soken Inc; Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp; Soken Inc
Priority date: 2011-05-13
Filing date: 2011-05-13
Publication date: 2012-12-06
Anticipated expiration: 2031-05-13
Also published as: JP5694046B2

Abstract

【課題】重畳するサージ電圧の大きさを抑制することである。
【解決手段】モータジェネレータ５０と電力供給線を介して接続されるインバータ回路２０に含まれるスイッチング素子をＰＷＭ制御方式によりスイッチング制御する制御装置７０であって、スイッチング素子のスイッチング間隔が三相回転電機の巻線間に発生するサージ電圧の変動周期の１／２を中心とする所定の範囲内にあるときに、スイッチング間隔が所定の範囲外となるように所定のパラメータを変更する変更部を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、制御装置に関し、特に、インバータを制御する制御装置に関する。

近年、環境に優しい車両として、ハイブリッド車や電気自動車が注目を集めている。ハイブリッド車や電気自動車に搭載された直流電源の出力は、インバータによって交流に変換されてモータに供給されている。そのため、スイッチング素子のオン・オフのタイミングでモータの巻線間に通常の交流電流で駆動する際の電圧よりも高い急峻なサージ電圧が発生することがある。そして、急峻なサージ電圧により特定のコイルに電圧が集中し、隣接するコイルとの間の電位差が大きくなり、コイル間の絶縁が劣化する場合がある。

本発明に関連する技術として、例えば、特許文献１には、バッテリのバッテリ電圧を昇圧してシステム電圧とするコンバータと、そのシステム電圧をインバータ入力電圧として受けて駆動し、回転機を駆動制御するインバータと、に対して制御を行う回転機の電圧保護制御装置が開示されている。ここでは、回転機の目標トルクを設定する目標トルク設定手段と、設定された目標トルクに応じたインバータ入力電圧を設定するインバータ入力電圧設定手段と、スイッチングによるサージ電圧がピークとなるトルク近傍において、システム電圧を低下させることでインバータ入力電圧を抑制するインバータ入力電圧抑制手段と、を備えることが述べられている。

特開２００９−７１９８２号公報

上記特許文献１に構成によれば、低トルク領域において、インバータの入力電圧を抑制することでモータの電圧保護を行うことができるが、変調率が高い高トルク領域や高回転領域において、インバータを構成するスイッチング素子の連続スイッチング時のモータに対する過大な線間電圧を低減することが困難である。

本発明に係る制御装置は、三相回転電機と電力供給線を介して接続されるインバータに含まれるスイッチング素子をＰＷＭ制御方式によりスイッチング制御する制御装置であって、三相回転電機の巻線間に発生するサージ電圧の変動周期をＴｍとした場合に、スイッチング素子のスイッチング間隔ΔｔがＴｍ／２を中心とする所定の範囲内にあるときに、スイッチング間隔Δｔが所定の範囲外となるように所定のパラメータを変更する変更部を有することを特徴とする。

また、本発明に係る制御装置において、所定の値αを０＜α≦Ｔｍ／２とした場合に、所定の範囲は、Ｔｍ／２−α＜Δｔ＜Ｔｍ／２＋αであることが好ましい。

また、本発明に係る制御装置において、変更部は、スイッチング間隔ΔｔがＴｍ／２−α又はＴｍ／２＋αのいずれかとなるように前記パラメータを変更することが好ましい。

また、本発明に係る制御装置において、前記パラメータは、ＰＷＭ制御方式における変調率であることが好ましい。

また、本発明に係る制御装置において、前記パラメータは、ＰＷＭ制御方式におけるキャリア周波数であることが好ましい。

また、本発明に係る制御装置において、前記パラメータは、スイッチング素子のスイッチング速度であることが好ましい。

本発明によれば、スイッチング素子のスイッチング間隔ΔｔがＴｍ／２を中心とする所定の範囲内にあるときに、スイッチング間隔Δｔが所定の範囲外となるように、所定のパラメータが変更される。これにより、重畳するサージ電圧の大きさを抑制することができる。

本発明に係る実施の形態において、電源装置システムを示す図である。本発明に係る実施の形態において、制御装置の構成図である。本発明に係る実施の形態において、電源装置システムにおいて、モータジェネレータの巻線間電圧が過大になることを抑制する手順を示すフローチャートである。一般的に、電源装置システムにおいて、モータジェネレータの入力端電圧と巻線間電圧の変動周期情報との関係を示す図である。一般的に、電源装置システムにおいて、モータジェネレータの入力端電圧と巻線間電圧の変動周期情報との関係を示す図である。本発明に係る実施の形態において、電源装置システムにおいて、モータジェネレータの入力端電圧と巻線間電圧の変動周期情報との関係を示す図である。本発明に係る実施の形態において、電源装置システムを示す図である。本発明に係る実施の形態において、制御装置の構成図である。本発明に係る実施の形態において、電源装置システムにおいて、モータジェネレータの巻線間電圧が過大になることを抑制する手順を示すフローチャートである。本発明に係る実施の形態において、電源装置システムを示す図である。本発明に係る実施の形態において、制御装置の構成図である。本発明に係る実施の形態において、ゲート電圧制御回路を示す図である。本発明に係る実施の形態において、電源装置システムにおいて、モータジェネレータの巻線間電圧が過大になることを抑制する手順を示すフローチャートである。一般的に、電源装置システムにおいて、モータジェネレータの入力端電圧と巻線間電圧の変動周期情報との関係を示す図である。本発明に係る実施の形態において、電源装置システムにおいて、モータジェネレータの入力端電圧と巻線間電圧の変動周期情報との関係を示す図である。本発明に係る実施の形態において、電源装置システムにおいて、モータジェネレータの入力端電圧と巻線間電圧の変動周期情報との関係を示す図である。

以下に、本発明に係る実施の形態について添付図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下では電源装置システムは、ハイブリッド車に搭載されるものとして説明するが、電気自動車に搭載されるものであってもよい。

以下では、全ての図面において同様の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、本文中の説明においては、必要に応じそれ以前に述べた符号を用いるものとする。

図１は、電源装置システム１０を示す図である。電源装置システム１０は、インバータ回路２０と、蓄電装置３０と、コンデンサ４０と、モータジェネレータ５０と、制御装置７０とを備える。なお、以下では電源装置システム１０は、内燃機関と電動機とを動力源とするハイブリッド車に搭載されるものとして説明する。

インバータ回路２０は、車両の力行時には蓄電装置３０の直流電圧を交流電圧に変換してモータジェネレータ５０に供給し、これによりモータジェネレータ５０が回転駆動される。また、インバータ回路２０は、車両の回生時にはモータジェネレータ５０で発電された交流電圧を直流電圧に変換して蓄電装置３０に供給し、これにより蓄電装置３０が充電される。

インバータ回路２０の構成要素として、正極側ライン８と負極側ライン９との間にトランジスタ２０１とトランジスタ２０４とが直列接続される。また、トランジスタ２０１にはダイオード２０２が並列に接続され、トランジスタ２０４にはダイオード２０５が並列に接続される。そして、トランジスタ２０１及びトランジスタ２０４のゲート端子には、スイッチング制御を行うためのゲート電圧制御回路２０３及びゲート電圧制御回路２０６が接続されている。ここで、ゲート電圧制御回路２０３，２０６は、それぞれ制御装置７０からの制御信号によって、トランジスタ２０１，２０４がオン／オフするようにゲート端子に与える電圧を変更する機能を有する。

インバータ回路２０の別の構成要素として、正極側ライン８と負極側ライン９との間にトランジスタ２０７とトランジスタ２１０とが直列接続される。また、トランジスタ２０７にはダイオード２０８が並列に接続され、トランジスタ２１０にはダイオード２１１が並列に接続される。そして、トランジスタ２０７及びトランジスタ２１０のゲート端子には、スイッチング制御を行うためのゲート電圧制御回路２０９及びゲート電圧制御回路２１２が接続されている。ここで、ゲート電圧制御回路２０９，２１２は、それぞれ制御装置７０からの制御信号によって、トランジスタ２０７，２１０がオン／オフするようにゲート端子に与える電圧を変更する機能を有する。

インバータ回路２０のさらに別の構成要素として、正極側ライン８と負極側ライン９との間にトランジスタ２１３とトランジスタ２１６とが直列接続される。また、トランジスタ２１３にはダイオード２１４が並列に接続され、トランジスタ２１６にはダイオード２１７が並列に接続される。そして、トランジスタ２１３及びトランジスタ２１６のゲート端子には、スイッチング制御を行うためのゲート電圧制御回路２１５及びゲート電圧制御回路２１８が接続されている。ここで、ゲート電圧制御回路２１５，２１８は、それぞれ制御装置７０からの制御信号によって、トランジスタ２１３，２１６がオン／オフするようにゲート端子に与える電圧を変更する機能を有する。

蓄電装置３０は、負荷側に対して電力を供給するためのバッテリからなる電源装置である。また、蓄電装置３０は、充放電可能な直流電源であって、例えば、炭素物質で構成された負極と、リチウムイオンが移動するための電解液と、リチウムイオンを可逆的に出し入れできる正極活物質とを有するリチウムイオン二次電池を用いることができる。蓄電装置３０は、正極側端子が正極側ライン８と接続され、負極側端子が負極側ライン９と接続される。

コンデンサ４０は、正極側ライン８と負極側ライン９との間に接続され、正極側ライン８と負極側ライン９との間の電圧変動を平滑化する平滑コンデンサである。

モータジェネレータ５０は、蓄電装置３０に接続される負荷である。モータジェネレータ５０は、Ｕ相コイル５０２とＶ相コイル５０４とＷ相コイル５０６とを含んで構成される。Ｕ相コイル５０２は、トランジスタ２０１とトランジスタ２０４との接続点と中性点５１との間に接続されるコイルである。Ｖ相コイル５０４は、トランジスタ２０７とトランジスタ２１０との接続点と中性点５１との間に接続されるコイルである。Ｗ相コイル５０６は、トランジスタ２１３とトランジスタ２１６との接続点と中性点５１との間に接続されるコイルである。

次に、制御装置７０について説明する。制御装置７０は、電源装置システム１０において、インバータ回路２０等を制御する機能を有する。ここでは、特に、制御装置７０の各機能のうち、インバータ回路２０の各トランジスタのスイッチング制御について説明する。

図２は、制御装置７０の構成図である。制御装置７０は、モータ制御用相電圧演算部７０２と、ＰＷＭ信号補正部７０４と、インバータ用ＰＷＭ信号変換部７０６とを備える。

モータ制御用相電圧演算部７０２は、外部からのトルク指令値ＴＲ、電圧センサ６２で検出されたシステム電圧Ｖｍ、電流センサ６４で検出された電流値Ｉｕ、電流センサ６６で検出された電流値Ｉｖ、レゾルバ６８からの回転角θに基づいて、公知のベクトル制御演算を実施して相電圧指令値Ｖｕ^*、Ｖｖ^*、Ｖｗ^*を求めてＰＷＭ信号補正部７０４に出力する。

ＰＷＭ信号補正部７０４は、相電圧指令値Ｖｕ^*、Ｖｖ^*、Ｖｗ^*に基づいて、変調率Ｋｕ、Ｋｖ、Ｋｗを求め、変調率Ｋｕ'、Ｋｖ'、Ｋｗ'に更新した後でインバータ用ＰＷＭ信号変換部７０６に出力する。ここで、変調率Ｋｕ、Ｋｖ、Ｋｗは、それぞれＫｕ＝Ｖｕ^*／Ｖｍ、Ｋｖ＝Ｖｖ^*／Ｖｍ、Ｋｗ＝Ｖｗ^*／Ｖｍの式を用いて求めることができる。

また、ＰＷＭ信号補正部７０４は、モータ共振周期情報７０７等に基づいて、変調率Ｋｕ、Ｋｖ、Ｋｗを変調率Ｋｕ'、Ｋｖ'、Ｋｗ'に更新する。具体的には、ＰＷＭ信号補正部７０４は、変調率Ｋｕ、Ｋｖ、Ｋｗの値がそれぞれ−１＜Ｋｕ、Ｋｖ、Ｋｗ＜１の範囲外であれば、Ｋｕ、Ｋｖ、Ｋｗの値をそのままＫｕ'、Ｋｖ'、Ｋｗ'として出力する。そして、変調率Ｋｕ、Ｋｖ、Ｋｗの値がそれぞれ−１＜Ｋｕ、Ｋｖ、Ｋｗ＜１の範囲内であれば、スイッチング間隔Δｔｕ、Δｔｖ、Δｔｗを算出し、Ｔｍ／２−α＜Δｔｕ、Δｔｖ、Δｔｗ＜Ｔｍ／２＋αの範囲内であるか否かを判断する。ここで、モータジェネレータ５０の各相のスイッチング間隔Δｔｕ、Δｔｖ、Δｔｗとする。各スイッチング間隔Δｔｕ、Δｔｖ、Δｔｗは、キャリア信号の周期をＴｓとした場合に、それぞれΔｔｕ＝（１−｜Ｋｕ｜）＊Ｔｓ／２、Δｔｖ＝（１−｜Ｋｖ｜）＊Ｔｓ／２、Δｔｗ＝（１−｜Ｋｗ｜）＊Ｔｓ／２の式を用いて求めることができる。また、モータ共振周期情報７０７は、モータジェネレータ５０の巻線間電圧におけるサージ電圧の変動周期であり、ここでは当該変動周期をＴｍとする。なお、αの範囲は、α≦Ｔｍ／２が好ましい。

そして、ＰＷＭ信号補正部７０４は、Ｔｍ／２−α＜Δｔｕ、Δｔｖ、Δｔｗ＜Ｔｍ／２＋αの範囲外のときは、Ｋｕ、Ｋｖ、Ｋｗの値をそのままＫｕ'、Ｋｖ'、Ｋｗ'として出力する。また、ＰＷＭ信号補正部７０４は、Ｔｍ／２−α＜Δｔｕ、Δｔｖ、Δｔｗ＜Ｔｍ／２＋αの範囲内のときは、Δｔｕ、Δｔｖ、ΔｔｗがＴｍ／２±αのいずれかとなるように変調率Ｋｕ、Ｋｖ、ＫｗをそれぞれＫｕ±ｘｕ、Ｋｖ±ｘｖ、Ｋｗ±ｘｗに補正し、それらをＫｕ'、Ｋｖ'、Ｋｗ'として出力する。ここで、各ｘｕ、ｘｖ、ｘｗは、それぞれｘｕ＝１−２／Ｔｓ（Ｔｓ／２±α）−｜Ｋｕ｜、ｘｖ＝１−２／Ｔｓ（Ｔｓ／２±α）−｜Ｋｖ｜、ｘｗ＝１−２／Ｔｓ（Ｔｓ／２±α）−｜Ｋｗ｜の式を用いて求める。

インバータ用ＰＷＭ信号変換部７０６は、変調率Ｋｕ'、Ｋｖ'、Ｋｗ'とキャリア信号に基づいて、インバータ回路２０の各トランジスタをオン／オフするためのＰＷＭＵ信号、ＰＷＭＶ信号、ＰＷＭＷ信号を生成し、各信号を対応する各ゲート電圧制御回路に出力する機能を有する。

続いて、上記構成の電源装置システム１０の作用について図３を参照して説明する。図３は、電源装置システム１０において、モータジェネレータ５０の巻線間電圧が過大になることを抑制する手順を示すフローチャートである。電源装置システム１０の制御装置７０において、変調率Ｋｕ、Ｋｖ、Ｋｗを算出する（Ｓ０１）。

次に、変調率Ｋｕ、Ｋｖ、Ｋｗの値がそれぞれ−１＜Ｋｕ、Ｋｖ、Ｋｗ＜１の範囲内であるか否かを判断する（Ｓ０２）。Ｓ０２において、−１＜Ｋｕ、Ｋｖ、Ｋｗ＜１の範囲外であると判断したときは、Ｓ０６へと進む。

Ｓ０２において、−１＜Ｋｕ、Ｋｖ、Ｋｗ＜１の範囲内と判断されたときは、スイッチング間隔Δｔｕ、Δｔｖ、Δｔｗを算出する（Ｓ０３）。

Ｓ０３の後は、スイッチング間隔Δｔｕ、Δｔｖ、ΔｔｗがＴｍ／２−α＜Δｔｕ、Δｔｖ、Δｔｗ＜Ｔｍ／２＋αの範囲内であるか否かを判断する（Ｓ０４）。Ｓ０４において、Ｔｍ／２−α＜Δｔｕ、Δｔｖ、Δｔｗ＜Ｔｍ／２＋αの範囲外であると判断したときは、Ｓ０６へと進む。

Ｓ０４において、Ｔｍ／２−α＜Δｔｕ、Δｔｖ、Δｔｗ＜Ｔｍ／２＋αの範囲内であると判断したときは、変調率Ｋｕ、Ｋｖ、ＫｗをそれぞれＫｕ±ｘｕ、Ｋｖ±ｘｖ、Ｋｗ±ｘｗに補正し、それらをＫｕ'、Ｋｖ'、Ｋｗ'とする（Ｓ０５）。その後は、Ｓ０７へと進む。

Ｓ０６では、Ｋｕ、Ｋｖ、Ｋｗの値をそのままＫｕ'、Ｋｖ'、Ｋｗ'とする（Ｓ０６）。その後は、Ｓ０７へと進む。

Ｓ０７では、Ｋｕ'、Ｋｖ'、Ｋｗ'をインバータ用ＰＷＭ信号変換部７０６に対して出力する（Ｓ０７）。

一般的に、モータジェネレータ５０の入力端電圧と巻線間電圧の変動周期情報は図４に示されるような関係になる。ここで、スイッチング間隔Δｔｕ、Δｔｖ、Δｔｗを短くして、例えば、スイッチング間隔Δｔｕ、Δｔｖ、ΔｔｗをＴｍ／２とした場合には、図５に示されるように、最大のサージ電圧が重畳して巻線間電圧が最も過大となることを発明者は発見した。

しかし、本発明の実施形態である電源装置システム１０によれば、スイッチング間隔Δｔｕ、Δｔｖ、ΔｔｗがＴｍ／２−α＜Δｔｕ、Δｔｖ、Δｔｗ＜Ｔｍ／２＋αの範囲内となる場合に、Ｔｍ／２±αとなるように変調率Ｋｕ、Ｋｖ、ＫｗをそれぞれＫｕ±ｘｕ、Ｋｖ±ｘｖ、Ｋｗ±ｘｗに補正する。これにより、例えば、αをＴｍ／４としてサージ電圧の最大値となる箇所からずらすことで、図６に示されるように、巻線間電圧が過大となることを抑制することができる。

次に、電源装置システム１０の第１変形例である電源装置システム１１について説明する。図７は、電源装置システム１１を示す図である。電源装置システム１１と電源装置システム１０との相違は、制御装置７１のみであるため、その相違点を中心に説明する。

図８は、制御装置７１の構成図である。制御装置７１は、モータ制御用相電圧演算部７１２と、周波数制御部７１４と、インバータ用ＰＷＭ信号変換部７１６とを備える。ここで、制御装置７１と制御装置７０との相違は、ＰＷＭ信号補正部７０４の代わりに周波数制御部７１４を用いている点である。ここで、周波数制御部７１４とＰＷＭ信号補正部７０４とはほぼ同様の機能を有しており、以下にその相違について説明する。

ＰＷＭ信号補正部７０４では、スイッチング間隔Δｔｕ、Δｔｖ、ΔｔｗがＴｍ／２−α＜Δｔｕ、Δｔｖ、Δｔｗ＜Ｔｍ／２＋αの範囲内となる場合に、Ｔｍ／２±αとなるように変調率Ｋｕ、Ｋｖ、ＫｗをそれぞれＫｕ±ｘｕ、Ｋｖ±ｘｖ、Ｋｗ±ｘｗに補正している。一方、周波数制御部７１４では、スイッチング間隔Δｔｕ、Δｔｖ、ΔｔｗがＴｍ／２−α＜Δｔｕ、Δｔｖ、Δｔｗ＜Ｔｍ／２＋αの範囲内となる場合に、Ｔｍ／２±αとなるようにキャリア周波数ｆｃをｆｃ±ｙに補正し、ｆｃ'として出力する。

続いて、上記構成の電源装置システム１１の作用について図９を参照して説明する。図９は、電源装置システム１１において、モータジェネレータ５０の巻線間電圧が過大になることを抑制する手順を示すフローチャートである。電源装置システム１１の制御装置７１において、変調率Ｋｕ、Ｋｖ、Ｋｗを算出する（Ｓ１１）。

次に、変調率Ｋｕ、Ｋｖ、Ｋｗの値がそれぞれ−１＜Ｋｕ、Ｋｖ、Ｋｗ＜１の範囲内であるか否かを判断する（Ｓ１２）。Ｓ１２において、−１＜Ｋｕ、Ｋｖ、Ｋｗ＜１の範囲外であると判断したときは、Ｓ１６へと進む。

Ｓ１２において、−１＜Ｋｕ、Ｋｖ、Ｋｗ＜１の範囲内と判断されたときは、スイッチング間隔Δｔｕ、Δｔｖ、Δｔｗを算出する（Ｓ１３）。

Ｓ１３の後は、スイッチング間隔Δｔｕ、Δｔｖ、ΔｔｗがＴｍ／２−α＜Δｔｕ、Δｔｖ、Δｔｗ＜Ｔｍ／２＋αの範囲内であるか否かを判断する（Ｓ１４）。Ｓ１４において、Ｔｍ／２−α＜Δｔｕ、Δｔｖ、Δｔｗ＜Ｔｍ／２＋αの範囲外であると判断したときは、Ｓ１６へと進む。

Ｓ１４において、Ｔｍ／２−α＜Δｔｕ、Δｔｖ、Δｔｗ＜Ｔｍ／２＋αの範囲内であると判断したときは、キャリア周波数ｆｃをｆｃ±ｙとする（Ｓ１５）。その後は、Ｓ１７へと進む。

Ｓ１６では、ｆｃの値をそのままｆｃ'とする（Ｓ１６）。その後は、Ｓ１７へと進む。

Ｓ１７では、ｆｃ'をインバータ用ＰＷＭ信号変換部７１６に対して出力する（Ｓ１７）。

本発明の実施形態である電源装置システム１１によれば、スイッチング間隔Δｔｕ、Δｔｖ、ΔｔｗがＴｍ／２−α＜Δｔｕ、Δｔｖ、Δｔｗ＜Ｔｍ／２＋αの範囲内となる場合に、Ｔｍ／２±αとなるようにキャリア周波数ｆｃをそれぞれｆｃ±ｙに補正する。これにより、電源装置システム１１においても、電源装置システム１０と同様に巻線間電圧が過大となることを抑制することができる。

次に、電源装置システム１０の第２変形例である電源装置システム１２について説明する。図１０は、電源装置システム１２を示す図である。電源装置システム１２と電源装置システム１０との相違は、インバータ回路２２の各ゲート電圧制御回路と制御装置７２のみであるため、その相違点を中心に説明する。

図１１は、制御装置７２の構成図である。制御装置７２は、モータ制御用相電圧演算部７２２と、ゲート抵抗変更判定部７２４と、インバータ用ＰＷＭ信号変換部７２６とを備える。ここで、制御装置７２と制御装置７０との相違は、ＰＷＭ信号補正部７０４の代わりにゲート抵抗変更判定部７２４を用いている点である。ここで、ゲート抵抗変更判定部７２４とＰＷＭ信号補正部７０４とはほぼ同様の機能を有しており、以下にその相違について説明する。

ＰＷＭ信号補正部７０４では、変調率Ｋｕ、Ｋｖ、Ｋｗの値がそれぞれ−１＜Ｋｕ、Ｋｖ、Ｋｗ＜１の範囲外、又は、スイッチング間隔Δｔｕ、Δｔｖ、ΔｔｗがＴｍ／２−α＜Δｔｕ、Δｔｖ、Δｔｗ＜Ｔｍ／２＋αの範囲外の場合に、変調率Ｋｕ、Ｋｖ、Ｋｗの値をそのままＫｕ'、Ｋｖ'、Ｋｗ'としている。一方、ゲート抵抗変更判定部７２４では、変調率Ｋｕ、Ｋｖ、Ｋｗの値がそれぞれ−１＜Ｋｕ、Ｋｖ、Ｋｗ＜１の範囲外、又は、スイッチング間隔Δｔｕ、Δｔｖ、ΔｔｗがＴｍ／２−α＜Δｔｕ、Δｔｖ、Δｔｗ＜Ｔｍ／２＋αの範囲外の場合に、ゲート抵抗選択信号ＳをＬｏｗレベルにして出力する。

また、ＰＷＭ信号補正部７０４では、スイッチング間隔Δｔｕ、Δｔｖ、ΔｔｗがＴｍ／２−α＜Δｔｕ、Δｔｖ、Δｔｗ＜Ｔｍ／２＋αの範囲内となる場合に、Ｔｍ／２±αとなるように変調率Ｋｕ、Ｋｖ、ＫｗをそれぞれＫｕ±ｘｕ、Ｋｖ±ｘｖ、Ｋｗ±ｘｗに補正している。一方、ゲート抵抗変更判定部７２４では、スイッチング間隔Δｔｕ、Δｔｖ、ΔｔｗがＴｍ／２−α＜Δｔｕ、Δｔｖ、Δｔｗ＜Ｔｍ／２＋αの範囲内となる場合に、ゲート抵抗選択信号ＳをＨｉｇｈレベルにして出力する。

次に、インバータ回路２２のゲート電圧制御回路２２３〜２３８について説明する。ここで、ゲート電圧制御回路２２３〜２３８は、それぞれ同じ回路であるため、以下ではゲート電圧制御回路２２３を用いて説明する。図１２は、ゲート電圧制御回路２２３を示す図である。ゲート電圧制御回路２２３は、ゲートドライバ回路２２３ａと、ゲート抵抗選択回路２２３ｂと、スイッチ回路２２３ｃと、抵抗素子２２３ｄ，２２３ｅとを備える。

抵抗素子２２３ｅの抵抗値は、抵抗素子２２３ｄの抵抗値に比べて大きい。そして、抵抗素子２２３ｄ，２２３ｅの一方側端子はそれぞれトランジスタ２０１のゲート端子に接続され、他方側端子はそれぞれスイッチ回路２２３ｃに接続される。ゲートドライバ回路２２３ａは、制御装置７０からの制御信号であるＰＷＭＵ信号によって、トランジスタ２０１がオン／オフするようにゲート端子に与える電圧を変更する機能を有する。

スイッチ回路２２３ｃは、ゲート抵抗選択回路２２３ｂからの切替制御によって、ゲートドライバ回路２２３ａの接続先を抵抗素子２２３ｄ，２２３ｅのいずれかに切り替える機能を有する。ゲート抵抗選択回路２２３ｂは、ゲート抵抗選択信号ＳがＨｉｇｈレベルのときはゲートドライバ回路２２３ａの接続先が抵抗素子２２３ｅとなるようにし、ゲート抵抗選択信号ＳがＬｏｗレベルのときはゲートドライバ回路２２３ａの接続先を抵抗素子２２３ｄとする。

続いて、上記構成の電源装置システム１２の作用について図１３を参照して説明する。図１３は、電源装置システム１２において、モータジェネレータ５０の巻線間電圧が過大になることを抑制する手順を示すフローチャートである。電源装置システム１２の制御装置７２において、変調率Ｋｕ、Ｋｖ、Ｋｗを算出する（Ｓ２１）。

次に、変調率Ｋｕ、Ｋｖ、Ｋｗの値がそれぞれ−１＜Ｋｕ、Ｋｖ、Ｋｗ＜１の範囲内であるか否かを判断する（Ｓ２２）。Ｓ２２において、−１＜Ｋｕ、Ｋｖ、Ｋｗ＜１の範囲外であると判断したときは、Ｓ２６へと進む。

Ｓ２２において、−１＜Ｋｕ、Ｋｖ、Ｋｗ＜１の範囲内と判断されたときは、スイッチング間隔Δｔｕ、Δｔｖ、Δｔｗを算出する（Ｓ２３）。

Ｓ２３の後は、スイッチング間隔Δｔｕ、Δｔｖ、ΔｔｗがＴｍ／２−α＜Δｔｕ、Δｔｖ、Δｔｗ＜Ｔｍ／２＋αの範囲内であるか否かを判断する（Ｓ２４）。Ｓ２４において、Ｔｍ／２−α＜Δｔｕ、Δｔｖ、Δｔｗ＜Ｔｍ／２＋αの範囲外であると判断したときは、Ｓ２６へと進む。

Ｓ２４において、Ｔｍ／２−α＜Δｔｕ、Δｔｖ、Δｔｗ＜Ｔｍ／２＋αの範囲内であると判断したときは、ゲート抵抗選択信号ＳをＨｉｇｈレベルとする（Ｓ２５）。その後は、Ｓ２７へと進む。

Ｓ２６では、ゲート抵抗選択信号ＳをＬｏｗレベルとする（Ｓ２６）。その後は、Ｓ２７へと進む。

Ｓ２７では、ゲート抵抗選択信号Ｓをインバータ回路２０の各ゲート電圧制御回路に対して出力する（Ｓ２７）。

一般的に、モータジェネレータ５０の入力端電圧と巻線間電圧の変動周期情報は図１４に示されるような関係になる。ここで、スイッチング間隔Δｔｕ、Δｔｖ、Δｔｗを短くして、Ｔｍ／２としたときに、ゲート抵抗選択回路２２３ｂによるスイッチ回路２２３ｃの切替がない場合は、最大のサージ電圧が重畳して巻線間電圧が最も過大となることが分かる。

しかし、本発明の実施形態である電源装置システム１２によれば、スイッチング間隔Δｔｕ、Δｔｖ、ΔｔｗがＴｍ／２−α＜Δｔｕ、Δｔｖ、Δｔｗ＜Ｔｍ／２＋αの範囲内となる場合に、ゲート抵抗選択信号ＳをＨｉｇｈレベルにして出力する。これにより、スイッチ回路２２３ｃにおいて抵抗値が大きい抵抗素子２２３ｅが接続される。なお、その他のスイッチ回路２２６〜２３８においても抵抗値の大きい側の抵抗素子２２６ｅ〜２３８ｅが接続される。これにより、インバータ回路２０の各トランジスタへの入力電圧が変化する傾きを小さくする。これにより、図１５に示されるように、各トランジスタのスイッチング速度を低下させて、巻線間電圧を低減することができる。なお、図１５に示されるように、トランジスタ２０１のオン／オフのスイッチングのうち、オフ側のスイッチング速度が遅くなるように抵抗素子の値を調整しているが、図１６に示されるように、オン側のスイッチング速度が遅くなるように抵抗素子の値を調整することで、巻線間電圧を低減することも可能である。

８正極側ライン、９負極側ライン、１０，１１，１２電源装置システム、２０、２２インバータ回路、３０蓄電装置、４０コンデンサ、５０モータジェネレータ、５１中性点、６２電圧センサ、６４，６６電流センサ、６８レゾルバ、７０，７１，７２制御装置、２０１，２０４，２０７，２１０，２１３，２１６トランジスタ、２０２，２０５，２０８，２１１，２１４，２１７ダイオード、２０３，２０６，２０９，２１２，２１５，２１８，２２３，２２６，２２９，２３２，２３５，２３８ゲート電圧制御回路、２２３ａゲートドライバ回路、２２３ｂゲート抵抗選択回路、２２３ｃスイッチ回路、２２３ｄ，２２３ｅ抵抗素子、５０２Ｕ相コイル、５０４Ｖ相コイル、５０６Ｗ相コイル、７０２モータ制御用相電圧演算部、７０４ＰＷＭ信号補正部、７０６インバータ用ＰＷＭ信号変換部、７０７モータ共振周期情報、７１２モータ制御用相電圧演算部、７１４周波数制御部、７１６インバータ用ＰＷＭ信号変換部、７２２モータ制御用相電圧演算部、７２４ゲート抵抗変更判定部、７２６インバータ用ＰＷＭ信号変換部。

Claims

三相回転電機と電力供給線を介して接続されるインバータに含まれるスイッチング素子をＰＷＭ制御方式によりスイッチング制御する制御装置であって、
三相回転電機の巻線間に発生するサージ電圧の変動周期をＴｍとした場合に、
スイッチング素子のスイッチング間隔ΔｔがＴｍ／２を中心とする所定の範囲内にあるときに、スイッチング間隔Δｔが所定の範囲外となるように所定のパラメータを変更する変更部を有することを特徴とする制御装置。
請求項１に記載の制御装置において、
所定の値αを０＜α≦Ｔｍ／２とした場合に、
所定の範囲は、Ｔｍ／２−α＜Δｔ＜Ｔｍ／２＋αであることを特徴とする制御装置。
請求項１または請求項２に記載の制御装置において、
変更部は、
スイッチング間隔ΔｔがＴｍ／２−α又はＴｍ／２＋αのいずれかとなるように前記パラメータを変更することを特徴とする制御装置。
請求項１から請求項３のいずれか１に記載の制御装置において、
前記パラメータは、ＰＷＭ制御方式における変調率であることを特徴とする制御装置。
請求項１から請求項３のいずれか１に記載の制御装置において、
前記パラメータは、ＰＷＭ制御方式におけるキャリア周波数であることを特徴とする制御装置。
請求項１から請求項３のいずれか１に記載の制御装置において、
前記パラメータは、スイッチング素子のスイッチング速度であることを特徴とする制御装置。