JP2013198342A - Controller for rotary machine - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To solve the problem in which the output voltage of an inverter INV decreases in precision because of restrictions for reducing electromagnetic noise generated due to an ON/OFF operation of a switching element S¥# constituting the inverter INV.SOLUTION: A PWM processing section 40 generates an operation signal g¥# for making the output voltage of an inverter INV into command voltages vu*, vv*, and vw* and outputs the operation signal g¥# to the inverter INV. Here, the generation processing of the operation signal g¥# is PWM processing. This is carried out using a carrier signal Sc of an asynchronous carrier generation section 42 or a synchronous carrier generation section 46. When a value obtained by adding an electric angular frequency to the double of a carrier frequency is a prescribed frequency in asynchronous PWM processing based upon the carrier signal Sc of the asynchronous carrier generation section 42, the processing is switched to synchronous PWM processing based upon the carrier signal SC of the synchronous carrier generation section 46 to lower the carrier frequency.

Description

本発明は、回転機の各端子と直流電圧源の正極および負極のそれぞれとの間を開閉するスイッチング素子を備える直流交流変換回路を操作することで、前記回転機の制御量を制御する回転機の制御装置に関する。   The present invention relates to a rotating machine that controls a control amount of the rotating machine by operating a DC / AC converter circuit including a switching element that opens and closes between each terminal of the rotating machine and each of a positive electrode and a negative electrode of a DC voltage source. The present invention relates to a control device.

この種の制御装置としては、直流交流変換回路(インバータ)の出力電圧を指令値とすべく、時間周期のキャリアと指令値との大小比較に応じてインバータの操作信号を生成するPWM処理を行なうものもがある。この場合、インバータの出力電圧の1周期がキャリアの1周期と比較して十分に大きくない場合、インバータの出力電圧の指令値に対する誤差が大きくなる。そこで従来、たとえば下記特許文献1に記載されているように、出力電圧の周期が短くなる状況下、キャリアの1周期を出力電圧の周期の整数分の1とする同期PWM処理に切り替えることも提案されている。   This type of control device performs PWM processing for generating an operation signal of an inverter in accordance with a magnitude comparison between a carrier and a command value in a time period so that an output voltage of a DC / AC converter circuit (inverter) is a command value. There are also things. In this case, if one cycle of the output voltage of the inverter is not sufficiently large as compared with one cycle of the carrier, an error with respect to the command value of the output voltage of the inverter becomes large. Therefore, conventionally, for example, as described in Patent Document 1 below, in a situation where the cycle of the output voltage is shortened, it is also proposed to switch to synchronous PWM processing in which one cycle of the carrier is set to 1 / integer of the cycle of the output voltage. Has been.

特許第4205157号公報Japanese Patent No. 4205157

ところで、インバータを構成するスイッチング素子のオン・オフ操作に起因して電磁ノイズが生じる。そしてこのノイズが過度に大きくなる場合には、インバータの制御装置としての信頼性を低下させる懸念が生じる。これに対し、上記装置の場合、出力電圧の制御性を向上させることはできても、電磁ノイズ対策としては必ずしも十分とはいえない。   By the way, electromagnetic noise occurs due to the on / off operation of the switching elements constituting the inverter. When this noise becomes excessively large, there is a concern that the reliability of the inverter control device is lowered. On the other hand, in the case of the above-mentioned device, although the controllability of the output voltage can be improved, it cannot be said that it is necessarily sufficient as a countermeasure against electromagnetic noise.

本発明は、上記課題を解決する過程でなされたものであり、その目的は、回転機の各端子と直流電圧源の正極および負極のそれぞれとの間を開閉するスイッチング素子を備える直流交流変換回路を操作することで、前記回転機の制御量を制御する新たな回転機の制御装置を提供することにある。   The present invention has been made in the process of solving the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a DC / AC conversion circuit including a switching element that opens and closes between each terminal of a rotating machine and each of a positive electrode and a negative electrode of a DC voltage source. Is to provide a new control device for a rotating machine that controls the control amount of the rotating machine.

以下、上記課題を解決するための手段、およびその作用効果について記載する。   Hereinafter, means for solving the above-described problems and the operation and effect thereof will be described.

請求項1記載の発明は、回転機(10)の各端子と直流電圧源(CNV)の正極および負極のそれぞれとの間を開閉するスイッチング素子を備える直流交流変換回路(INV)を操作することで、前記回転機の制御量を制御する操作手段(30)を備え、前記操作手段は、前記回転機の制御量を制御するために前記直流交流変換回路の出力電圧を操作すべく、前記出力電圧の周期に対してランダムに前記スイッチング素子のスイッチング状態を切り替える非同期制御手段と、前記非同期制御手段による前記スイッチング素子の操作に伴う電磁ノイズのうち前記出力電圧の周波数である電源角周波数に依存して極大となる周波数が、規定周波数以上となって且つその極大の値が規定値以上となることを回避する回避手段と、を備えることを特徴とする。   The invention according to claim 1 operates a DC / AC conversion circuit (INV) including a switching element that opens and closes between each terminal of the rotating machine (10) and each of the positive electrode and the negative electrode of the DC voltage source (CNV). And operating means (30) for controlling the control amount of the rotating machine, wherein the operating means controls the output voltage of the DC / AC converter circuit to control the control amount of the rotating machine. Asynchronous control means for switching a switching state of the switching element at random with respect to a voltage cycle, and depending on a power supply angular frequency that is a frequency of the output voltage among electromagnetic noises accompanying operation of the switching element by the asynchronous control means. And avoiding means for avoiding that the maximum frequency becomes a specified frequency or more and the maximum value becomes a specified value or more. To.

スイッチング素子のスイッチングに起因した電磁ノイズは、スイッチング周波数に起因するものの、厳密には、この周波数から電源角周波数に応じた周波数だけ離間して極大となる成分があることが発明者らによって見出されている。ここで、電源角周波数と比較してスイッチング周波数の方が十分に大きい場合、この成分は、スイッチング周波数とは周波数が僅かに異なるものとなる。そして、このノイズがスイッチング周波数のみに依存するものとみなす近似で、規定周波数にかからないようにしつつ出力電圧の制御性を向上させるためにスイッチング周波数を極力高周波としたとすると、実際にはこのノイズが規定周波数にかかるおそれがある。上記発明では、この点に鑑み、回避手段を設けた。   Although the electromagnetic noise caused by the switching of the switching element is caused by the switching frequency, the inventors have found that, strictly speaking, there is a component that becomes a maximum value separated from this frequency by a frequency corresponding to the power supply angular frequency. Has been. Here, when the switching frequency is sufficiently larger than the power supply angular frequency, this component is slightly different from the switching frequency. Then, it is an approximation that this noise depends only on the switching frequency. If the switching frequency is set to a high frequency as much as possible in order to improve the controllability of the output voltage while avoiding the specified frequency, this noise is actually There is a risk of applying the specified frequency. In view of this point, the above invention provides an avoidance means.

請求項8記載の発明は、回転機(10)の各端子と直流電圧源(CNV)の正極および負極のそれぞれとの間を開閉するスイッチング素子を備える直流交流変換回路(INV)を操作することで、前記回転機の制御量を制御する操作手段(30)を備え、前記操作手段は、前記回転機の制御量を制御するために前記直流交流変換回路の出力電圧を操作すべく、前記回転機の端子を流れる電流の周期に対してランダムに前記スイッチング素子のスイッチング状態を切り替える非同期制御手段と、前記回転機の制御量を制御するために前記直流交流変換回路の出力電圧を操作すべく、前記回転機の端子を流れる電流の周期またはその整数分の1の周期に同期して前記スイッチング素子のスイッチング状態を切り替える同期制御手段と、前記非同期制御手段による制御から前記同期制御手段による制御に切り替える切替手段とを備え、前記切替手段は、前記回転機のトルク、前記直流交流変換回路の出力電流、および入力電圧の少なくとも1つを入力とし、前記切り替えを行なうことを特徴とする。   The invention according to claim 8 operates a DC / AC conversion circuit (INV) including a switching element that opens and closes between each terminal of the rotating machine (10) and each of the positive electrode and the negative electrode of the DC voltage source (CNV). And operating means (30) for controlling the control amount of the rotating machine, the operating means for operating the output voltage of the DC / AC converter circuit to control the control amount of the rotating machine. Asynchronous control means for switching the switching state of the switching element at random with respect to the period of the current flowing through the terminal of the machine, and to manipulate the output voltage of the DC-AC converter circuit to control the control amount of the rotating machine, Synchronous control means for switching a switching state of the switching element in synchronization with a cycle of a current flowing through a terminal of the rotating machine or a cycle of an integer thereof; and the asynchronous Switching means for switching from control by the control means to control by the synchronous control means, the switching means receives at least one of the torque of the rotating machine, the output current of the DC / AC converter circuit, and the input voltage, The switching is performed.

回転機のトルク、前記直流交流変換回路の出力電流、および入力電圧は、直流交流変換回路を構成するスイッチング素子のスイッチング損失やスイッチングに伴う電磁ノイズと相関を有するパラメータである。ここで、非同期制御手段による制御時にスイッチング損失や電磁ノイズが大きくなる場合、スイッチング周波数を低下させれば、スイッチング損失を低減させたり、電磁ノイズのピーク周波数を低下させたりすることができるものの、この場合、出力電圧の制御性が低下する。一方、同期制御手段を用いることで、非同期制御手段を用いた場合と比較して、スイッチング頻度を低下させつつも出力電圧の制御性の低下を緩和できる。上記発明では、この点に鑑み、非同期制御手段による制御から同期制御手段による制御への切替を、スイッチング損失と相関を有するパラメータに基づき行なう。   The torque of the rotating machine, the output current of the DC / AC converter circuit, and the input voltage are parameters that correlate with the switching loss of the switching elements constituting the DC / AC converter circuit and electromagnetic noise accompanying switching. Here, when the switching loss and electromagnetic noise increase during the control by the asynchronous control means, if the switching frequency is lowered, the switching loss can be reduced or the peak frequency of the electromagnetic noise can be reduced. In this case, the controllability of the output voltage is lowered. On the other hand, by using the synchronous control means, it is possible to alleviate the decrease in the controllability of the output voltage while reducing the switching frequency as compared with the case of using the asynchronous control means. In the above invention, in view of this point, switching from the control by the asynchronous control means to the control by the synchronous control means is performed based on the parameter having a correlation with the switching loss.

なお、本発明にかかる以下の代表的な実施形態に関する概念の拡張については、代表的な実施形態の後の「その他の実施形態」の欄に記載してある。   In addition, about the expansion of the concept regarding the following typical embodiment concerning this invention, it describes in the column of "other embodiment" after typical embodiment.

第1の実施形態にかかるシステム構成図。1 is a system configuration diagram according to a first embodiment. FIG. 同実施形態にかかるモータジェネレータの動作領域を示す図。The figure which shows the operation area | region of the motor generator concerning the embodiment. 同実施形態の非同期PWM処理によって生じる電磁ノイズを示す図。The figure which shows the electromagnetic noise produced by the asynchronous PWM process of the embodiment. 同実施形態にかかる同期PWM処理への切り替え処理の手順を示す流れ図。6 is a flowchart showing a procedure of switching processing to synchronous PWM processing according to the embodiment; 第2の実施形態にかかる同期PWM処理への切り替え処理の手順を示す流れ図。The flowchart which shows the procedure of the switching process to the synchronous PWM process concerning 2nd Embodiment. 第3の実施形態にかかる同期PWM処理への切り替え処理の手順を示す流れ図。The flowchart which shows the procedure of the switching process to the synchronous PWM process concerning 3rd Embodiment. 第4の実施形態にかかる同期PWM処理への切り替え処理の手順を示す流れ図。The flowchart which shows the procedure of the switching process to the synchronous PWM process concerning 4th Embodiment. 第5の実施形態にかかる同期PWM処理への切り替え処理の手順を示す流れ図。The flowchart which shows the procedure of the switching process to the synchronous PWM process concerning 5th Embodiment. 第6の実施形態にかかるシステム構成図。The system block diagram concerning 6th Embodiment.

<第1の実施形態>
以下、本発明にかかる回転機の制御装置を車載主機としての回転機の制御装置に適用した第1の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
<First Embodiment>
Hereinafter, a first embodiment in which a control device for a rotating machine according to the present invention is applied to a control device for a rotating machine as an in-vehicle main machine will be described with reference to the drawings.

図1に示すモータジェネレータ10は、車載主機であり、図示しない駆動輪に機械的に連結されている。モータジェネレータ10は、インバータINVおよび昇圧コンバータCNVを介して高電圧バッテリ12に接続されている。ここで、昇圧コンバータCNVは、コンデンサ16と、コンデンサ16に並列接続された一対のスイッチング素子Scp,Scnと、一対のスイッチング素子Scp,Scnの接続点と高電圧バッテリ12の正極とを接続するリアクトル14とを備えている。そして、スイッチング素子Scp,Scnのオン・オフによって、高電圧バッテリ12の電圧(例えば百V以上)を所定の電圧(例えば「666V」)を上限として昇圧するものである。   A motor generator 10 shown in FIG. 1 is an in-vehicle main machine, and is mechanically coupled to drive wheels (not shown). Motor generator 10 is connected to high voltage battery 12 via inverter INV and boost converter CNV. Here, boost converter CNV includes a capacitor 16, a pair of switching elements Scp and Scn connected in parallel to capacitor 16, and a reactor that connects a connection point between the pair of switching elements Scp and Scn and the positive electrode of high voltage battery 12. 14. The voltage of the high voltage battery 12 (for example, 100 V or more) is boosted up to a predetermined voltage (for example, “666 V”) by turning on / off the switching elements Scp, Scn.

一方、インバータINVは、スイッチング素子Sup,Sunの直列接続体と、スイッチング素子Svp,Svnの直列接続体と、スイッチング素子Swp,Swnの直列接続体とを備えており、これら各直列接続体の接続点がモータジェネレータ10のU,V,W相にそれぞれ接続されている。これらスイッチング素子S¥#(¥=u,v,w,c;#=p,n)として、本実施形態では、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(IGBT)が用いられている。そして、これらにはそれぞれ、ダイオードD¥#が逆並列に接続されている。   On the other hand, the inverter INV includes a series connection body of the switching elements Sup and Sun, a series connection body of the switching elements Svp and Svn, and a series connection body of the switching elements Swp and Swn. The points are connected to the U, V, and W phases of the motor generator 10, respectively. In the present embodiment, an insulated gate bipolar transistor (IGBT) is used as these switching elements S ¥ # (¥ = u, v, w, c; # = p, n). In addition, a diode D ¥ # is connected in antiparallel to each of these.

制御装置30は、インバータINVやコンバータCNVを操作対象とし、モータジェネレータ10の制御量を制御する装置である。図では、特に、制御装置30の行なう処理のうち、モータジェネレータ10の制御量の制御に関する処理をブロック図にて示している。   The control device 30 is a device that controls the control amount of the motor generator 10 by operating the inverter INV and the converter CNV. In the figure, among the processes performed by the control device 30, processes related to control of the control amount of the motor generator 10 are shown in a block diagram.

すなわち、指令電流設定部32では、トルク指令値Trq*に基づき、指令電流id*,iq*を設定する。ここでは、最小電流最大トルク制御を行なうための電流を指令値として設定する。一方、回転座標変換部34では、電流センサ22によって検出された相電流iu,iv,iwを、dq軸上の実電流id,iqに変換する。電流制御器36では、実電流idを指令電流id*にフィードバック制御するための操作量として、指令電圧vd*を算出するとともに、実電流iqを指令電流iq*にフィードバック制御するための操作量として、指令電圧vq*を算出する。   That is, the command current setting unit 32 sets the command currents id * and iq * based on the torque command value Trq *. Here, the current for performing the minimum current / maximum torque control is set as the command value. On the other hand, the rotating coordinate conversion unit 34 converts the phase currents iu, iv, iw detected by the current sensor 22 into actual currents id, iq on the dq axis. The current controller 36 calculates the command voltage vd * as an operation amount for feedback control of the actual current id to the command current id *, and as an operation amount for feedback control of the actual current iq to the command current iq *. The command voltage vq * is calculated.

3相固定座標変換部38では、指令電圧vd*,vq*を、3相の指令電圧vu*,vv*,vw*に変換する。   The three-phase fixed coordinate conversion unit 38 converts the command voltages vd * and vq * into three-phase command voltages vu *, vv * and vw *.

PWM処理部40では、インバータINVの出力電圧を指令電圧vu*,vv*,vw*とするための操作信号g¥#を生成してインバータINVに出力する。ここでの操作信号g¥#の生成処理は、PWM処理である。これは、非同期キャリア生成部42または同期キャリア生成部46の搬送波(キャリア信号Sc)を用いて行われる。本実施形態では、キャリア信号Scを、漸増速度と漸減速度とが等しい三角波としている。   The PWM processing unit 40 generates an operation signal g ¥ # for setting the output voltage of the inverter INV to the command voltages vu *, vv *, vw * and outputs the operation signal g ¥ # to the inverter INV. The generation process of the operation signal g ¥ # here is a PWM process. This is performed using the carrier wave (carrier signal Sc) of the asynchronous carrier generation unit 42 or the synchronous carrier generation unit 46. In the present embodiment, the carrier signal Sc is a triangular wave in which the gradually increasing speed and the gradually decreasing speed are equal.

非同期キャリア生成部42では、所定時間周期のキャリア信号Scを生成する。これに対し、同期キャリア生成部46では、回転角度センサ20によって検出された回転角度θの時間微分値としての回転速度(速度算出部44の出力値)に基づき、1電気角周期がキャリア信号Scの周期の整数倍となるように、キャリア信号Scを生成する。これら非同期キャリア生成部46および同期キャリア生成部46のいずれのキャリア信号Scが用いられるかは、セレクタ48によって切り替えられる。   The asynchronous carrier generation unit 42 generates a carrier signal Sc having a predetermined time period. On the other hand, in the synchronous carrier generation unit 46, one electrical angle period is calculated based on the rotation speed (the output value of the speed calculation unit 44) as a time differential value of the rotation angle θ detected by the rotation angle sensor 20. The carrier signal Sc is generated so as to be an integral multiple of the period. Which carrier signal Sc of the asynchronous carrier generation unit 46 and the synchronous carrier generation unit 46 is used is switched by the selector 48.

PWM処理部40では、まず、指令電圧v¥*を、電圧センサ24によって検出されるインバータINVの入力電圧(電源電圧VDC)によって規格化することで、Duty信号D¥*を生成する。次に、Duty信号D¥*とキャリア信号Scとの大小比較に基づき、PWM信号g¥を生成する。そして、PWM信号g¥の立ち上がりエッジをデッドタイムだけ遅延させた信号を、上側アームの操作信号g¥pとする。また、PWM信号g¥の論理反転信号の立ち上がりエッジをデッドタイムだけ遅延させた信号を、下側アームの操作信号g¥nとする。   In the PWM processing unit 40, first, the command voltage v ¥ * is normalized by the input voltage (power supply voltage VDC) of the inverter INV detected by the voltage sensor 24, thereby generating the Duty signal D ¥ *. Next, the PWM signal g ¥ is generated based on the magnitude comparison between the duty signal D ¥ * and the carrier signal Sc. A signal obtained by delaying the rising edge of the PWM signal g ¥ by the dead time is defined as an upper arm operation signal g ¥ p. Further, a signal obtained by delaying the rising edge of the logical inversion signal of the PWM signal g ¥ by the dead time is referred to as a lower arm operation signal g ¥ n.

なお、本実施形態では、電流センサ22の検出値のサンプリング周期や指令電圧v¥#の更新周期を、キャリア信号Scの周期とする。   In the present embodiment, the sampling period of the detection value of the current sensor 22 and the update period of the command voltage v ¥ # are set as the period of the carrier signal Sc.

図2に、本実施形態にかかるモータジェネレータ10の動作領域を示す。ここでは、縦軸をトルクTrqとして且つ、横軸を電気角速度ωとしている。図示されるように、電気角速度ωが比較的低い領域では、トルクTrqの最大値が一定値とされている。この最大値は、インバータINVを構成するスイッチング素子S¥#の許容最大電流によって定まる。これに対し、電気角速度ωが高い領域では、電気角速度ωの上昇に伴ってトルクTrqが低下している。これは、インバータINVの出力可能な電圧によって生成可能なトルクTrqの最大値が電気角速度ωの上昇とともに低下することに対応している。なお、回転速度がある程度高い領域では、周知の弱め界磁制御等がなされるが、これについては、図1のブロック図としての記載を省略している。   FIG. 2 shows an operation region of the motor generator 10 according to the present embodiment. Here, the vertical axis is the torque Trq and the horizontal axis is the electrical angular velocity ω. As shown in the figure, in the region where the electrical angular velocity ω is relatively low, the maximum value of the torque Trq is a constant value. This maximum value is determined by the allowable maximum current of the switching element S ¥ # constituting the inverter INV. On the other hand, in the region where the electrical angular velocity ω is high, the torque Trq decreases as the electrical angular velocity ω increases. This corresponds to the fact that the maximum value of the torque Trq that can be generated by the voltage that can be output from the inverter INV decreases as the electrical angular velocity ω increases. In a region where the rotational speed is high to some extent, well-known field weakening control or the like is performed, but the description as a block diagram in FIG. 1 is omitted.

ここで、上記非同期キャリア生成部42のキャリア信号Scは、低回転速度領域において用いられ、同期キャリア生成部46のキャリア信号Scは、高回転速度領域において用いられる。ここで、同期キャリア生成部46のキャリア信号Scへの切替は、通常、非同期キャリア生成部42のキャリア信号Scの周期と1電気角周期との差が縮まることに起因して、操作信号g¥#が指令電圧v¥*を模擬する精度が低下する場合になされる。ただし、本実施形態では、これとは別の用途で同期キャリア生成部46のキャリア信号Scへの切り替えを行なう。以下、これについて説明する。   Here, the carrier signal Sc of the asynchronous carrier generation unit 42 is used in the low rotation speed region, and the carrier signal Sc of the synchronous carrier generation unit 46 is used in the high rotation speed region. Here, the switching to the carrier signal Sc of the synchronous carrier generation unit 46 is normally caused by the difference between the cycle of the carrier signal Sc of the asynchronous carrier generation unit 42 and one electrical angle cycle being reduced. # Is made when the accuracy of simulating the command voltage v ¥ * decreases. However, in this embodiment, the synchronous carrier generation unit 46 switches to the carrier signal Sc for a different use. This will be described below.

図3に、インバータINVを構成するスイッチング素子S¥#のオン・オフ操作によって生じる電磁ノイズの1次成分を示す。図示されるように、電磁ノイズの1次成分は、キャリア信号Scの周波数(キャリア周波数fc)よりも僅かに離れた周波数である「2・(fc−ω/2π)」と「2・(fc+ω/2π)」とにおいて極大となる成分が生じる。これは、電気角速度ωに依存して周波数「2・fc」付近に生じるノイズであり、以下では、これを速度依存ノイズという。   FIG. 3 shows a primary component of electromagnetic noise generated by the on / off operation of the switching element S ¥ # constituting the inverter INV. As shown in the figure, the primary components of the electromagnetic noise are “2 · (fc−ω / 2π)” and “2 · (fc + ω), which are frequencies slightly separated from the frequency of the carrier signal Sc (carrier frequency fc). / 2π) ”, the maximum component occurs. This is noise that occurs in the vicinity of the frequency “2 · fc” depending on the electrical angular velocity ω, and is hereinafter referred to as speed-dependent noise.

この速度依存ノイズの周波数は、キャリア周波数fcに応じた周波数「2・fc」との周波数差が非常に小さく、通常、キャリア周波数fcの十分の1以下である。しかし、ノイズ規制等、所定の周波数ノイズを規定値以下とする要請を満たす上では、速度依存ノイズが、モータジェネレータ10の制御処理の設計に際して大きな制約となり得る。   The frequency of the speed-dependent noise has a very small frequency difference from the frequency “2 · fc” corresponding to the carrier frequency fc, and is usually 1 or less of the carrier frequency fc. However, the speed-dependent noise can be a great limitation in the design of the control process of the motor generator 10 in order to satisfy the request for making the predetermined frequency noise below the specified value, such as noise regulation.

すなわち、たとえば、図3に示すように、規定周波数f1以上の電磁ノイズについてその大きさの上限値の制約が厳しいとする。以下では、規定周波数f1を、仮に「9kHz」とする。ところで、インバータINVの出力電圧を指令電圧v¥*に高精度に制御するうえでは、非同期キャリア生成部42のキャリア信号Scのキャリア周波数fcは高いほどよい。ここで、キャリア周波数fcを「4.1〜4.4kHz」とする場合、スイッチングに伴うノイズが極大となる周波数を「2・fc」とみなす近似では、上記規定周波数f1以上の電磁ノイズについての制約を満たすことが可能である。ただし、この場合であっても、周波数「2・(fc+ω/2π)」の速度依存ノイズについては、上記規定周波数f1以上の電磁ノイズについての制約を満たさないおそれがある。すなわちたとえば、非同期キャリア生成部42のキャリア信号Scを用いる領域における電気角周波数「ω/2π」がせいぜい「400Hz」以下であるとする。しかし、この場合であっても、周波数「2・(fc+ω/2π)」の速度依存ノイズについては、上記規定周波数f1以上の電磁ノイズについての制約を満たさないおそれがある。   That is, for example, as shown in FIG. 3, it is assumed that the upper limit value of the magnitude of electromagnetic noise having a specified frequency f1 or higher is severely restricted. In the following, it is assumed that the specified frequency f1 is “9 kHz”. By the way, in order to control the output voltage of the inverter INV to the command voltage v ¥ * with high accuracy, the carrier frequency fc of the carrier signal Sc of the asynchronous carrier generator 42 is preferably as high as possible. Here, when the carrier frequency fc is set to “4.1 to 4.4 kHz”, in the approximation in which the frequency at which the noise caused by switching is maximized is regarded as “2 · fc”, the electromagnetic noise having the specified frequency f1 or more is considered. It is possible to satisfy the constraints. However, even in this case, the speed-dependent noise having the frequency “2 · (fc + ω / 2π)” may not satisfy the restriction on the electromagnetic noise having the specified frequency f1 or higher. That is, for example, it is assumed that the electrical angular frequency “ω / 2π” in the region using the carrier signal Sc of the asynchronous carrier generation unit 42 is at most “400 Hz”. However, even in this case, the speed-dependent noise having the frequency “2 · (fc + ω / 2π)” may not satisfy the restriction on the electromagnetic noise having the specified frequency f1 or higher.

そこで本実施形態では、周波数「2・(fc+ω/2π)」の速度依存ノイズが規定周波数f1以上の電磁ノイズについての制約に抵触しないように、電気角速度ωに応じてキャリア周波数fcを低下させる。この際、非同期キャリア生成部42のキャリア信号Scから同期キャリア生成部46のキャリア信号Scに切り替える。これは、インバータINVの出力電圧が指令電圧v¥*を模擬する精度が低下する事態を極力抑制するための設定である。すなわち、非同期キャリア生成部42のキャリア信号Scのキャリア周波数fcを低下させる場合には、インバータINVの出力電圧が指令電圧v¥*を模擬する精度の低下を招くものの、同期キャリア生成部46のキャリア信号Scに切り替えることで、キャリア周波数fcを低下させることによる上記模擬する精度の低下を抑制することができる。   Therefore, in the present embodiment, the carrier frequency fc is reduced according to the electrical angular velocity ω so that the speed-dependent noise of the frequency “2 · (fc + ω / 2π)” does not conflict with the restriction on the electromagnetic noise of the specified frequency f1 or higher. At this time, the carrier signal Sc of the asynchronous carrier generation unit 42 is switched to the carrier signal Sc of the synchronous carrier generation unit 46. This is a setting for suppressing as much as possible the situation in which the accuracy with which the output voltage of the inverter INV simulates the command voltage v ¥ * is lowered. That is, when the carrier frequency Sc of the carrier signal Sc of the asynchronous carrier generation unit 42 is decreased, the output voltage of the inverter INV causes a decrease in accuracy of simulating the command voltage v ¥ *, but the carrier of the synchronous carrier generation unit 46 By switching to the signal Sc, it is possible to suppress a decrease in the accuracy to be simulated due to a decrease in the carrier frequency fc.

図4に、本実施形態にかかる非同期キャリア生成部42のキャリア信号Scを用いたPWM処理(非同期PWM処理)から、同期キャリア生成部46のキャリア信号Scを用いたPWM処理(同期PWM処理)への切替処理の手順を示す。この処理は、制御装置30によって、たとえば所定周期でくり返し実行される。   In FIG. 4, from PWM processing (asynchronous PWM processing) using the carrier signal Sc of the asynchronous carrier generation unit 42 according to the present embodiment, to PWM processing (synchronous PWM processing) using the carrier signal Sc of the synchronous carrier generation unit 46. The procedure of the switching process is shown. This process is repeatedly executed by the control device 30 at a predetermined cycle, for example.

この一連の処理では、まずステップS10において、非同期PWM処理がなされているか否かを判断する。そして、ステップS10において肯定判断される場合、ステップS12において、電気角速度ωが閾値速度ωth以上であるか否かを判断する。この処理は、周波数「2・(fc+ω/2π)」の速度依存ノイズが規定周波数f1以上の電磁ノイズについての制約に抵触するおそれがあるか否かを判断するためのものである。ここで、閾値速度ωthは、周波数「2・(fc+ω/2π)」が規定周波数f1となるときの電気角速度ωよりも小さい値に設定されている。   In this series of processing, first, in step S10, it is determined whether or not asynchronous PWM processing is performed. When an affirmative determination is made in step S10, it is determined in step S12 whether or not the electrical angular velocity ω is equal to or higher than the threshold velocity ωth. This process is for determining whether or not the speed-dependent noise at the frequency “2 · (fc + ω / 2π)” may violate the restriction on the electromagnetic noise having the specified frequency f1 or higher. Here, the threshold speed ωth is set to a value smaller than the electrical angular speed ω when the frequency “2 · (fc + ω / 2π)” becomes the specified frequency f1.

ステップS12において肯定判断される場合、ステップS14において同期PWM処理に切り替える。なお、ステップS14の処理が完了する場合や、ステップS10,S12において否定判断される場合には、この一連の処理を一旦終了する。   When an affirmative determination is made in step S12, switching to synchronous PWM processing is performed in step S14. When the process of step S14 is completed or when a negative determination is made in steps S10 and S12, this series of processes is temporarily terminated.

このように、本実施形態では、周波数「2・(fc+ω/2π)」の速度依存ノイズが規定周波数f1以上の電磁ノイズについての制約に抵触するおそれがあると判断される場合、同期PWM処理に切り替えてスイッチング周波数を低下させることで、抵触する事態を回避しつつもインバータINVの出力電圧の精度の低下を十分に抑制することができる。ちなみに、上記において1次のノイズのみを考慮したのは、高次のノイズは、その大きさが1次のものと比較して小さくなるためである。
<第2の実施形態>
以下、第2の実施形態について、先の第1の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
As described above, in this embodiment, when it is determined that the speed-dependent noise of the frequency “2 · (fc + ω / 2π)” may violate the restriction on the electromagnetic noise having the specified frequency f1 or more, the synchronous PWM processing is performed. By switching and lowering the switching frequency, it is possible to sufficiently suppress a decrease in the accuracy of the output voltage of the inverter INV while avoiding a conflict situation. Incidentally, the reason why only the first-order noise is considered in the above is that the magnitude of the high-order noise is smaller than that of the first-order noise.
<Second Embodiment>
Hereinafter, the second embodiment will be described with reference to the drawings with a focus on differences from the first embodiment.

図5に、本実施形態にかかる非同期PWM処理から同期PWM処理への切替処理の手順を示す。この処理は、制御装置30によって、たとえば所定周期でくり返し実行される。なお、図5において、先の図4に示した処理に対応する処理については、便宜上同一のステップ番号を付している。   FIG. 5 shows a procedure of switching processing from the asynchronous PWM processing to the synchronous PWM processing according to the present embodiment. This process is repeatedly executed by the control device 30 at a predetermined cycle, for example. In FIG. 5, processes corresponding to the processes shown in FIG. 4 are given the same step numbers for convenience.

この一連の処理では、ステップS10において肯定判断される場合、ステップS20において、指令電流id*,iq*のベクトルノルムが規定値Ith以上であるか否かを判断する。この処理は、上記周波数「2・(fc+ω/2π)」の速度依存ノイズの大きさが規定値以上となるか否かを判断するためのものである。これは、上記速度依存ノイズの大きさが、スイッチング素子S¥#のオン・オフによって遮断される電流の大きさに依存することに鑑みたものである。上記規定値Ithは、周波数「2・(fc+ω/2π)」の速度依存ノイズの大きさが規定値以上となる下限値以下に設定される。   In this series of processes, if an affirmative determination is made in step S10, it is determined in step S20 whether or not the vector norm of the command currents id * and iq * is equal to or greater than a specified value Ith. This process is for determining whether or not the magnitude of the speed-dependent noise at the frequency “2 · (fc + ω / 2π)” is equal to or greater than a specified value. This is in view of the fact that the magnitude of the speed-dependent noise depends on the magnitude of the current cut off by turning on / off the switching element S ¥ #. The specified value Ith is set to be equal to or lower than a lower limit value at which the magnitude of the speed-dependent noise at the frequency “2 · (fc + ω / 2π)” is equal to or higher than the specified value.

ステップS20において否定判断される場合、ステップS22において、電源電圧VDCが閾値電圧Vth以上であるか否かを判断する。この処理は、上記周波数「2・(fc+ω/2π)」の速度依存ノイズの大きさが規定値以上となるか否かを判断するためのものである。これは、上記速度依存ノイズの大きさが、スイッチング素子S¥#のスイッチング状態の切り替えに際してその流通経路の端部(コレクタおよびエミッタ)間に印加される電圧の大きさに依存することに鑑みたものである。上記閾値電圧Vthは、周波数「2・(fc+ω/2π)」の速度依存ノイズの大きさが規定値以上となる下限値以下に設定される。   If a negative determination is made in step S20, it is determined in step S22 whether the power supply voltage VDC is equal to or higher than the threshold voltage Vth. This process is for determining whether or not the magnitude of the speed-dependent noise at the frequency “2 · (fc + ω / 2π)” is equal to or greater than a specified value. This is because the magnitude of the speed-dependent noise depends on the magnitude of the voltage applied between the ends (collector and emitter) of the flow path when switching the switching state of the switching element S ¥ #. Is. The threshold voltage Vth is set to be equal to or lower than a lower limit value at which the magnitude of the speed-dependent noise at the frequency “2 · (fc + ω / 2π)” is equal to or higher than a specified value.

上記ステップS20またはステップS22において肯定判断される場合、ステップS12に移行し、ステップS12において肯定判断される場合にステップS14に移行する。そして、ステップS14の処理が完了する場合や、ステップS10、S12,S22において否定判断される場合には、この一連の処理を一旦終了する。   If an affirmative determination is made in step S20 or step S22, the process proceeds to step S12. If an affirmative determination is made in step S12, the process proceeds to step S14. And when the process of step S14 is completed, or when negative determination is made in step S10, S12, S22, this series of processes is once complete | finished.

このように、本実施形態では、スイッチング素子S¥#によって遮断される電力の大きさに基づき、周波数「2・(fc+ω/2π)」の速度依存ノイズの大きさが規定値以上となるか否かを判断することで(ステップS20,S22)、電磁ノイズを抑制する観点にとって同期PWM処理への不必要な切り替えを回避することができる。
<第3の実施形態>
以下、第3の実施形態について、先の第2の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
Thus, in the present embodiment, whether or not the magnitude of the speed-dependent noise at the frequency “2 · (fc + ω / 2π)” is equal to or greater than the specified value based on the magnitude of the power cut off by the switching element S ¥ #. By determining whether or not (steps S20 and S22), unnecessary switching to the synchronous PWM processing can be avoided from the viewpoint of suppressing electromagnetic noise.
<Third Embodiment>
Hereinafter, the third embodiment will be described with reference to the drawings with a focus on differences from the second embodiment.

図6に、本実施形態にかかる非同期PWM処理から同期PWM処理への切替処理の手順を示す。この処理は、制御装置30によって、たとえば所定周期でくり返し実行される。なお、図6において、先の図5に示した処理に対応する処理については、便宜上同一のステップ番号を付している。   FIG. 6 shows the procedure of the switching process from the asynchronous PWM process to the synchronous PWM process according to the present embodiment. This process is repeatedly executed by the control device 30 at a predetermined cycle, for example. In FIG. 6, processes corresponding to the processes shown in FIG. 5 are given the same step numbers for convenience.

図示されるように、本実施形態では、ステップS20またはステップS22において肯定判断される場合、ステップS14において、同期PWM処理に切り替える。すなわち、本実施形態では、周波数「2・(fc+ω/2π)」の速度依存ノイズの周波数帯域の判断をすることなく、その大きさが規定値以上となると判断される場合に、同期PWM処理に切り替える。ここで、同期PWM処理におけるキャリア周波数fcは、同期PWM処理のなされる領域における電気角速度ωの最大値となったとしても、周波数「2・(fc+ω/2π)」が規定周波数f1未満となるように設定する。
<第4の実施形態>
以下、第4の実施形態について、先の第3の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
As shown in the figure, in this embodiment, when an affirmative determination is made in step S20 or step S22, the process switches to synchronous PWM processing in step S14. That is, in the present embodiment, when it is determined that the magnitude of the frequency “2 · (fc + ω / 2π)” is greater than the specified value without determining the frequency band of the speed-dependent noise, the synchronous PWM processing is performed. Switch. Here, even if the carrier frequency fc in the synchronous PWM processing becomes the maximum value of the electrical angular velocity ω in the region where the synchronous PWM processing is performed, the frequency “2 · (fc + ω / 2π)” is less than the specified frequency f1. Set to.
<Fourth Embodiment>
Hereinafter, the fourth embodiment will be described with reference to the drawings with a focus on differences from the third embodiment.

図7に、本実施形態にかかる非同期PWM処理から同期PWM処理への切替処理の手順を示す。この処理は、制御装置30によって、たとえば所定周期でくり返し実行される。なお、図7において、先の図6に示した処理に対応する処理については、便宜上同一のステップ番号を付している。   FIG. 7 shows the procedure of the switching process from the asynchronous PWM process to the synchronous PWM process according to this embodiment. This process is repeatedly executed by the control device 30 at a predetermined cycle, for example. In FIG. 7, processes corresponding to the processes shown in FIG. 6 are given the same step numbers for convenience.

図示されるように、本実施形態では、ステップS20において肯定判断される場合、ステップS14において、同期PWM処理に切り替える。すなわち、本実施形態においても、周波数「2・(fc+ω/2π)」の速度依存ノイズの周波数帯域の判断をすることなく、その大きさが規定値以上となると判断される場合に、同期PWM処理に切り替える。ここで、同期PWM処理におけるキャリア周波数fcは、同期PWM処理のなされる領域における電気角速度ωの最大値となったとしても、周波数「2・(fc+ω/2π)」が規定周波数f1未満となるように設定する。
<第5の実施形態>
以下、第5の実施形態について、先の第3の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
As shown in the figure, in this embodiment, when an affirmative determination is made in step S20, switching to synchronous PWM processing is performed in step S14. That is, also in the present embodiment, the synchronous PWM processing is performed when it is determined that the magnitude is equal to or greater than the predetermined value without determining the frequency band of the speed-dependent noise having the frequency “2 · (fc + ω / 2π)”. Switch to. Here, even if the carrier frequency fc in the synchronous PWM processing becomes the maximum value of the electrical angular velocity ω in the region where the synchronous PWM processing is performed, the frequency “2 · (fc + ω / 2π)” is less than the specified frequency f1. Set to.
<Fifth Embodiment>
Hereinafter, the fifth embodiment will be described with reference to the drawings with a focus on differences from the third embodiment.

図8に、本実施形態にかかる非同期PWM処理から同期PWM処理への切替処理の手順を示す。この処理は、制御装置30によって、たとえば所定周期でくり返し実行される。なお、図8において、先の図6に示した処理に対応する処理については、便宜上同一のステップ番号を付している。   FIG. 8 shows a procedure of switching processing from the asynchronous PWM processing to the synchronous PWM processing according to the present embodiment. This process is repeatedly executed by the control device 30 at a predetermined cycle, for example. In FIG. 8, processes corresponding to the processes shown in FIG. 6 are given the same step numbers for convenience.

図示されるように、本実施形態では、ステップS20またはステップS12において肯定判断される場合、ステップS14において、同期PWM処理に切り替える。ここで、ステップS12において否定判断される状況であっても、ステップS20において肯定判断されることで同期PWM処理に移行し、スイッチング周波数(キャリア周波数fc)を低下させるのは、スイッチング損失を低減するためである。すなわち、スイッチング素子S¥#が遮断する電流が大きい場合、速度依存ノイズが大きくなるのみならず、スイッチング損失が増大する。このため、スイッチング損失を低減するうえでも、ステップS20において肯定判断される場合には、ステップS14において同期PWM処理に切り替える。
<第6の実施形態>
以下、第6の実施形態について、先の第1の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
As shown in the figure, in the present embodiment, when an affirmative determination is made in step S20 or step S12, switching to synchronous PWM processing is performed in step S14. Here, even in a situation in which a negative determination is made in step S12, shifting to the synchronous PWM process when an affirmative determination is made in step S20 and reducing the switching frequency (carrier frequency fc) reduce the switching loss. Because. That is, when the current cut off by the switching element S ¥ # is large, not only the speed-dependent noise increases but also the switching loss increases. For this reason, in order to reduce the switching loss, if an affirmative determination is made in step S20, the process switches to synchronous PWM processing in step S14.
<Sixth Embodiment>
Hereinafter, the sixth embodiment will be described with reference to the drawings with a focus on differences from the first embodiment.

図9に、本実施形態にかかるシステム構成を示す。なお、図9において、先の図1に示した部材や処理に対応するものについては、便宜上、同一の符号を付している。   FIG. 9 shows a system configuration according to the present embodiment. In FIG. 9, the same reference numerals are given for the sake of convenience for members and processes corresponding to those shown in FIG. 1.

ノルム設定部50では、トルク指令値Trq*および電気角速度ωとインバータINVの出力電圧ベクトルのノルムVnとの関係を記憶したマップを用い、トルク指令値Trq*および電気角速度ωを入力としてノルムVnを設定する。ここで、ベクトルのノルムは、ベクトルの各成分の2乗の和の平方根によって定義される。なお、ここでのノルムVnは、指令電流設定部32によって設定される指令電流id*,iq*と同一の要求事項を満たすように設計されている。すなわち、最小電流最大トルク制御を実現可能なように設計されている。   The norm setting unit 50 uses a map storing the relationship between the torque command value Trq * and the electrical angular velocity ω and the norm Vn of the output voltage vector of the inverter INV, and inputs the torque command value Trq * and the electrical angular velocity ω to obtain the norm Vn. Set. Here, the norm of the vector is defined by the square root of the sum of the squares of the components of the vector. The norm Vn here is designed to satisfy the same requirements as the command currents id * and iq * set by the command current setting unit 32. That is, it is designed so that minimum current maximum torque control can be realized.

偏差算出部52では、q軸の実電流iqと指令電流iq*との差を算出する。   The deviation calculation unit 52 calculates the difference between the q-axis actual current iq and the command current iq *.

位相設定部54では、偏差算出部52の出力値に基づき、q軸の実電流iqを指令電流iq*にフィードバック制御するための操作量として位相δを算出する。この位相δは、実電流iqと指令電流iq*との差を入力とする比例要素と積分要素との各出力の和として算出されるものである。   The phase setting unit 54 calculates the phase δ as an operation amount for performing feedback control of the q-axis actual current iq to the command current iq * based on the output value of the deviation calculation unit 52. This phase δ is calculated as the sum of the outputs of the proportional element and the integral element, which receives the difference between the actual current iq and the command current iq *.

そして、パターン操作部56では、上記位相設定部54の設定する位相δと、ノルム設定部50の出力するノルムVnと、電源電圧VDCと、回転角度θとに基づき、操作信号gup,gun,gvp,gvn,gwp,gwnを生成する。詳しくは、パターン操作部56は、変調率毎に、電気角の1回転周期分の操作信号波形をマップデータとして記憶している。   Then, in the pattern operation unit 56, based on the phase δ set by the phase setting unit 54, the norm Vn output by the norm setting unit 50, the power supply voltage VDC, and the rotation angle θ, the operation signals gup, gun, gvp , Gvn, gwp, and gwn. Specifically, the pattern operation unit 56 stores an operation signal waveform for one rotation period of the electrical angle as map data for each modulation rate.

パターン操作部56では、電源電圧VDCとノルムVnとに基づき、変調率を算出し、これに応じて、該当する操作信号波形を選択する。ここで、上記変調率の上限は、矩形波制御時の変調率である「1.27」とされている。このため、変調率が最大値「1.27」となる場合には、操作信号波形として、矩形波制御時の波形である電気角の1回転周期に高電位側のスイッチング素子Sup,Svp,Swpがオン状態とされる期間と低電位側のスイッチング素子Sun,Svn,Swnがオン状態とされる期間との一対の期間について、それらが1回ずつ生じる波形(1パルス波形)が選択される。   The pattern operation unit 56 calculates a modulation rate based on the power supply voltage VDC and the norm Vn, and selects a corresponding operation signal waveform accordingly. Here, the upper limit of the modulation rate is set to “1.27”, which is the modulation rate during rectangular wave control. For this reason, when the modulation factor becomes the maximum value “1.27”, the switching element Sup, Svp, Swp on the high potential side is used as the operation signal waveform in one rotation period of the electrical angle that is the waveform at the time of the rectangular wave control. A waveform (one pulse waveform) that occurs once each is selected for a pair of periods of a period in which the switching element Sun, Svn, Swn on the low potential side is turned on and a period in which the switching element Sun, Svn, Swn is turned on.

こうして操作信号波形が選択されると、パターン操作部56では、この波形の出力タイミングを上記位相設定部54の設定する位相δに基づき設定することで、操作信号を生成する。   When the operation signal waveform is selected in this way, the pattern operation unit 56 generates an operation signal by setting the output timing of this waveform based on the phase δ set by the phase setting unit 54.

切替部58では、PWM処理部40の操作信号g¥#とパターン操作部56の操作信号g¥#とのいずれを用いるかを切り替える。   The switching unit 58 switches between using the operation signal g ¥ # of the PWM processing unit 40 and the operation signal g ¥ # of the pattern operation unit 56.

こうした構成において、本実施形態では、先の図4のステップS12において肯定判断される場合、PWM処理部40の操作信号g¥#からパターン操作部56の操作信号g¥#へと切り替える。ここで、パターン操作部56が記憶する操作信号波形は、電磁ノイズが規定周波数f1以上となる成分についてその大きさを低減することができるように、予め適合されている。
<その他の実施形態>
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
In such a configuration, in this embodiment, when an affirmative determination is made in step S12 of FIG. 4, the operation signal g ¥ # of the PWM processing unit 40 is switched to the operation signal g ¥ # of the pattern operation unit 56. Here, the operation signal waveform stored in the pattern operation unit 56 is preliminarily adapted so that the magnitude of the component in which the electromagnetic noise is equal to or higher than the specified frequency f1 can be reduced.
<Other embodiments>
Each of the above embodiments may be modified as follows.

「切替手段について」
電源角周波数と相関を有するパラメータとしては、同期機の電気角速度ωに限らず、たとえばインバータINVの出力電圧ベクトル(vd*,vq*)のノルムであってもよい。これは、電気角速度ωが大きいほど誘起電圧が大きくなるために、出力電圧ベクトルのノルムが大きくなることに鑑みたものである。
About switching means
The parameter having a correlation with the power supply angular frequency is not limited to the electrical angular velocity ω of the synchronous machine, and may be, for example, the norm of the output voltage vector (vd *, vq *) of the inverter INV. This is because the norm of the output voltage vector increases because the induced voltage increases as the electrical angular velocity ω increases.

先の第2の実施形態(図5)において、ステップS20,S22,S12の処理のいずれかで肯定判断される場合に、ステップS14に移行し同期PWM処理に切り替えるものであってもよい。ただしこの場合、ステップS20,S22で肯定判断されることは、スイッチング損失が増大すると判断されることを意味する。   In the previous second embodiment (FIG. 5), when an affirmative determination is made in any of steps S20, S22, and S12, the process may move to step S14 and be switched to synchronous PWM processing. However, in this case, the positive determination in steps S20 and S22 means that the switching loss is determined to increase.

同期PWM処理によってスイッチング損失が大きくなるか否かを判断する判断手段としては、先の第5の実施形態(図8)で例示したもの等に限らない。たとえば、指令電流ベクトル(id*,iq*)のノルムが規定値以上であることと、電源電圧VDCが規定電圧以上であることとの論理積が真である場合に、スイッチング損失が大きくなると判断するものであってもよい。なお、出力電流のベクトルノルムに関する情報を取得するうえでの入力パラメータとしては、指令電流id*,iq*に限らず、たとえば実電流id,iqであってもよい。さらに、出力電流ベクトルのq軸成分の絶対値やd軸成分の絶対値と、出力電流の絶対値との間には正の相関があることに鑑みれば、q軸電流の大きさやd軸電流の大きさであってもよい。ただし、回転機として表面磁石同期機(SPMSM)を用いて最小電流最大トルク制御を行なう場合等、出力電流ベクトルのd軸成分の絶対値と出力電流の絶対値との間に正の相関がない場合には、d軸電流の大きさを用いることは回避する。また、出力電流ベクトルノルムと、モータジェネレータ10のトルクとの間にも正の相関があることから、トルク指令値Trq*や、電流に基づき推定される推定トルクを用いてもよい。   The determination means for determining whether or not the switching loss is increased by the synchronous PWM processing is not limited to the one exemplified in the fifth embodiment (FIG. 8). For example, when the logical product of the norm of the command current vector (id *, iq *) being equal to or greater than a specified value and the power supply voltage VDC being equal to or greater than the specified voltage is true, it is determined that the switching loss is increased. You may do. Note that the input parameters for obtaining information on the vector norm of the output current are not limited to the command currents id * and iq *, but may be actual currents id and iq, for example. Further, in view of the positive correlation between the absolute value of the q-axis component and the d-axis component of the output current vector and the absolute value of the output current, the magnitude of the q-axis current and the d-axis current May be the size. However, there is no positive correlation between the absolute value of the d-axis component of the output current vector and the absolute value of the output current, such as when performing minimum current maximum torque control using a surface magnet synchronous machine (SPMSM) as the rotating machine. In some cases, use of the magnitude of the d-axis current is avoided. Since there is also a positive correlation between the output current vector norm and the torque of motor generator 10, torque command value Trq * or estimated torque estimated based on current may be used.

上記第5の実施形態(図8)のステップS20の処理は、規定周波数f1のノイズ対策とは独立に、スイッチング損失が大きくなるか否かを判断する手段である。そして、スイッチング損失の増大を抑制する目的が、スイッチング素子S¥#の温度上昇を制限することにあることに鑑みれば、ステップS20において肯定判断された場合であっても、スイッチング素子S¥#の温度が低い場合には、同期PWM処理への切替を行なわない変更も可能である。   The process of step S20 of the fifth embodiment (FIG. 8) is a means for determining whether or not the switching loss is increased independently of the noise countermeasure of the specified frequency f1. Considering that the purpose of suppressing the increase in the switching loss is to limit the temperature rise of the switching element S ¥ #, even if an affirmative determination is made in step S20, the switching element S ¥ # When the temperature is low, a change without switching to the synchronous PWM processing is also possible.

上述した切替手段の実施形態では、規定周波数f1のノイズ対策とは独立に、スイッチング損失低減の目的で同期PWM処理に切り替えスイッチング頻度を低下させるものを記載した。これからわかるように、切替手段としては、規定周波数f1のノイズ対策と無関係に、損失低減の目的で同期PWM処理に切り替える処理のみを行なう手段を構成可能であることも明らかである。この場合、同期PWM処理に切り替えるものに限らず、スイッチング損失を低減できるものであればよい。ただし、切替によって出力電圧の制御性が低下するなら、スイッチング素子S¥#の温度が過度に高くない場合には、指令電流ベクトル(id*,iq*)のノルムが規定値以上であったり、電源電圧VDCが規定電圧以上であったりしても、電気角速度が高い場合には、同期PWM処理への切替を禁止することが望ましい。   In the embodiment of the switching means described above, the switching frequency is switched to the synchronous PWM processing for the purpose of reducing the switching loss independently of the noise countermeasure of the specified frequency f1. As can be seen, it is apparent that the switching means can be configured to perform only the process of switching to the synchronous PWM process for the purpose of reducing the loss regardless of the noise countermeasure of the specified frequency f1. In this case, the switching is not limited to the synchronous PWM processing, and any switching loss can be used. However, if the controllability of the output voltage is reduced by switching, if the temperature of the switching element S ¥ # is not excessively high, the norm of the command current vector (id *, iq *) is not less than a specified value, Even if the power supply voltage VDC is equal to or higher than the specified voltage, it is desirable to prohibit switching to the synchronous PWM process when the electrical angular velocity is high.

「非同期制御手段について」
指令電圧v¥#(¥=u,v,w;#=p,n)の更新周期とキャリア信号Scの更新周期とを一致させるものに限らない。たとえば、キャリア信号Scの更新周期よりも指令電圧v¥#の更新周期の方が短いものであってもよい。
"Asynchronous control means"
The update cycle of the command voltage v ¥ # (¥ = u, v, w; # = p, n) and the update cycle of the carrier signal Sc are not limited. For example, the update cycle of the command voltage v ¥ # may be shorter than the update cycle of the carrier signal Sc.

基本波電圧としての指令電圧v¥#とキャリア信号Scとの大小比較を行なうものに限らない。たとえば、基本波電圧としての指令電圧v¥#を2相変調したものや、基本波電圧としての指令電圧v¥#に3次高調波を重畳したものとキャリア信号Scとの大小比較を行なうものであってもよい。   The present invention is not limited to the comparison between the command voltage v ¥ # as the fundamental wave voltage and the carrier signal Sc. For example, the carrier signal Sc is compared in magnitude with the two-phase modulated command voltage v ¥ # as the fundamental wave voltage, or the third harmonic wave superimposed on the command voltage v ¥ # as the fundamental voltage It may be.

「同期PWM処理手段について」
指令電圧v¥#(¥=u,v,w;#=p,n)の更新周期とキャリア信号Scの更新周期とを一致させるものに限らない。たとえば、キャリア信号Scの更新周期よりも指令電圧v¥#の更新周期の方が短いものであってもよい。
"Synchronous PWM processing means"
The update cycle of the command voltage v ¥ # (¥ = u, v, w; # = p, n) and the update cycle of the carrier signal Sc are not limited. For example, the update cycle of the command voltage v ¥ # may be shorter than the update cycle of the carrier signal Sc.

基本波電圧としての指令電圧v¥#とキャリア信号Scとの大小比較を行なうものに限らない。たとえば、基本波電圧としての指令電圧v¥#を2相変調したものや、基本波電圧としての指令電圧v¥#に3次高調波を重畳したものとキャリア信号Scとの大小比較を行なうものであってもよい。   The present invention is not limited to the comparison between the command voltage v ¥ # as the fundamental wave voltage and the carrier signal Sc. For example, the carrier signal Sc is compared in magnitude with the two-phase modulated command voltage v ¥ # as the fundamental wave voltage, or the third harmonic wave superimposed on the command voltage v ¥ # as the fundamental voltage It may be.

「パターン波形制御手段について」
q軸の実電流idを指令電流iq*にフィードバック制御すべく、インバータINVの出力電圧の位相δを操作するものに限らない。たとえば、実電流id,iqによって推定されるトルク(推定トルクTrq)をトルク指令値Trq*にフィードバック制御すべく、インバータINVの出力電圧の位相δを操作するものであってもよい。
"About pattern waveform control means"
The present invention is not limited to operating the phase δ of the output voltage of the inverter INV in order to feedback control the actual current id on the q axis to the command current iq *. For example, the phase δ of the output voltage of the inverter INV may be manipulated so that the torque (estimated torque Trq) estimated by the actual currents id and iq is feedback-controlled to the torque command value Trq *.

「回転機について」
IPMSMに限らないことについては、「切替手段について」の欄に記載したとおりである。
"About rotating machines"
What is not limited to the IPMSM is as described in the section “Switching means”.

また、同期機にも限らない。ただし、誘導機に適用する場合、回避手段が問題とすべきノイズは、キャリア周波数fcよりも電源角周波数だけ高いノイズであって、電気角周波数だけ高いノイズとはならないことに留意する。ちなみに、同期機では、電気角周波数と電源角周波数とが一致する。   Moreover, it is not restricted to a synchronous machine. However, when applied to an induction machine, it should be noted that the noise that should be avoided by the avoiding means is noise that is higher than the carrier frequency fc by the power supply angular frequency and not higher than the electrical angular frequency. Incidentally, in the synchronous machine, the electrical angular frequency and the power source angular frequency coincide.

なお、車載主機にも限らず、たとえば車載空調装置内のコンプレッサに内蔵される電動機であってもよい。また、3相回転機にも限らず、5相回転機等であってもよい。   In addition, it is not restricted to a vehicle-mounted main machine, For example, the electric motor incorporated in the compressor in a vehicle-mounted air conditioner may be sufficient. Moreover, not only a three-phase rotating machine but a five-phase rotating machine may be used.

「直流交流変換回路(INV)について」
スイッチング素子S¥#としては、IGBTに限らず、たとえばMOS電界効果トランジスタ等であってもよい。また、コンバータCNVを直流電圧源とするものに限らず、高電圧バッテリ12を直流電圧源とするものであってもよい。
“About DC to AC converter (INV)”
Switching element S ¥ # is not limited to IGBT, and may be, for example, a MOS field effect transistor or the like. Further, the converter CNV is not limited to a DC voltage source, and the high voltage battery 12 may be a DC voltage source.

「そのほか」
電流の指令値としては、最小電流最大トルク制御を実現するためのものに限らない。
"others"
The current command value is not limited to that for realizing the minimum current maximum torque control.

10…モータジェネレータ、42…非同期キャリア生成部、46…同期キャリア生成部、INV…インバータ。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Motor generator, 42 ... Asynchronous carrier production | generation part, 46 ... Synchronous carrier production | generation part, INV ... Inverter.

Claims (8)

回転機(10)の各端子と直流電圧源(CNV)の正極および負極のそれぞれとの間を開閉するスイッチング素子を備える直流交流変換回路(INV)を操作することで、前記回転機の制御量を制御する操作手段(30)を備え、
前記操作手段は、
前記回転機の制御量を制御するために前記直流交流変換回路の出力電圧を操作すべく、前記出力電圧の周期に対してランダムに前記スイッチング素子のスイッチング状態を切り替える非同期制御手段と、
前記非同期制御手段による前記スイッチング素子の操作に伴う電磁ノイズのうち前記出力電圧の周波数である電源角周波数に依存して極大となる周波数が、規定周波数以上となって且つその極大の値が規定値以上となることを回避する回避手段と、
を備えることを特徴とする回転機の制御装置。
By operating a DC / AC converter circuit (INV) including a switching element that opens and closes between each terminal of the rotating machine (10) and the positive electrode and the negative electrode of the DC voltage source (CNV), the control amount of the rotating machine Operating means (30) for controlling
The operation means includes
Asynchronous control means for switching the switching state of the switching element at random with respect to the period of the output voltage in order to manipulate the output voltage of the DC / AC converter circuit in order to control the control amount of the rotating machine;
Of the electromagnetic noise associated with the operation of the switching element by the asynchronous control means, the frequency that becomes maximum depending on the power supply angular frequency that is the frequency of the output voltage is equal to or higher than the specified frequency, and the maximum value is the specified value. Avoidance means to avoid the above,
A control device for a rotating machine.
前記非同期制御手段は、前記スイッチング素子の操作をPWM処理にて行なうものであり、
前記極大となる周波数が、前記PWM処理のキャリア周波数に前記電源角周波数を加算した値の2倍であることを特徴とする請求項1記載の回転機の制御装置。
The asynchronous control means performs the operation of the switching element by PWM processing,
2. The rotating machine control device according to claim 1, wherein the maximum frequency is twice the value obtained by adding the power source angular frequency to the carrier frequency of the PWM processing.
前記回避手段は、
前記回転機の制御量を制御するために前記直流交流変換回路の出力電圧を操作すべく、前記出力電圧の周期またはその整数分の1の周期に同期して前記スイッチング素子のスイッチング状態を切り替える同期制御手段と、
前記非同期制御手段による制御から前記同期制御手段による制御に切り替える切替手段とを備え、
前記非同期制御手段による制御から前記同期制御手段による制御に切り替えることで、前記回避を行なうことを特徴とする請求項1または2記載の回転機の制御装置。
The avoiding means is:
Synchronizing to switch the switching state of the switching element in synchronization with the period of the output voltage or a period of 1 / integer thereof in order to manipulate the output voltage of the DC / AC converter circuit to control the control amount of the rotating machine Control means;
Switching means for switching from control by the asynchronous control means to control by the synchronous control means,
3. The rotating machine control device according to claim 1, wherein the avoidance is performed by switching from control by the asynchronous control means to control by the synchronous control means.
前記切替手段は、前記回転機のトルク、前記直流交流変換回路の出力電流、および入力電圧の少なくとも1つを入力とし、前記切り替えを行なうことを特徴とする請求項3記載の回転機の制御装置。   4. The control device for a rotating machine according to claim 3, wherein the switching means performs at least one of torque of the rotating machine, an output current of the DC / AC converter circuit, and an input voltage as input. . 前記切替手段は、前記直流交流変換回路の出力電圧の周波数および前記出力電圧の大きさの少なくとも一方を入力とし、前記切り替えを行なうことを特徴とする請求項3または4記載の回転機の制御装置。   5. The rotating machine control device according to claim 3, wherein the switching unit performs the switching by inputting at least one of a frequency of an output voltage of the DC-AC converter circuit and a magnitude of the output voltage. 6. . 前記同期制御手段は、前記スイッチング素子のスイッチング状態の切り替えタイミングを前記回転機の電気角に応じて定めるパターン波形制御手段(56)であることを特徴とする請求項3〜5のいずれか1項に記載の回転機の制御装置。   The said synchronous control means is a pattern waveform control means (56) which determines the switching timing of the switching state of the said switching element according to the electrical angle of the said rotary machine, The any one of Claims 3-5 characterized by the above-mentioned. The control apparatus of the rotary machine as described in 2. 前記同期制御手段は、前記出力電圧の周期の整数分の1の周期を有する搬送波と、前記制御量に制御するための操作量としての指令電圧との大小比較に基づき前記スイッチング素子を操作する同期PWM処理手段(40)であることを特徴とする請求項3〜5のいずれか1項に記載の回転機の制御装置。   The synchronization control means operates the switching element based on a magnitude comparison between a carrier wave having a period of 1 / integer of the period of the output voltage and a command voltage as an operation amount for controlling the control amount. The control device for a rotating machine according to any one of claims 3 to 5, wherein the control device is PWM processing means (40). 回転機(10)の各端子と直流電圧源(CNV)の正極および負極のそれぞれとの間を開閉するスイッチング素子を備える直流交流変換回路(INV)を操作することで、前記回転機の制御量を制御する操作手段(30)を備え、
前記操作手段は、
前記回転機の制御量を制御するために前記直流交流変換回路の出力電圧を操作すべく、前記出力電圧の周期に対してランダムに前記スイッチング素子のスイッチング状態を切り替える非同期制御手段と、
前記回転機の制御量を制御するために前記直流交流変換回路の出力電圧を操作すべく、前記出力電圧の周期またはその整数分の1の周期に同期して前記スイッチング素子のスイッチング状態を切り替える同期制御手段と、
前記非同期制御手段による制御から前記同期制御手段による制御に切り替える切替手段とを備え、
前記切替手段は、前記回転機のトルク、前記直流交流変換回路の出力電流、および入力電圧の少なくとも1つを入力とし、前記切り替えを行なうことを特徴とする回転機の制御装置。
By operating a DC / AC converter circuit (INV) including a switching element that opens and closes between each terminal of the rotating machine (10) and the positive electrode and the negative electrode of the DC voltage source (CNV), the control amount of the rotating machine Operating means (30) for controlling
The operation means includes
Asynchronous control means for switching the switching state of the switching element at random with respect to the period of the output voltage in order to manipulate the output voltage of the DC / AC converter circuit in order to control the control amount of the rotating machine;
Synchronizing to switch the switching state of the switching element in synchronization with the period of the output voltage or a period of 1 / integer thereof in order to manipulate the output voltage of the DC / AC converter circuit to control the control amount of the rotating machine Control means;
Switching means for switching from control by the asynchronous control means to control by the synchronous control means,
The control device for a rotating machine, wherein the switching means performs at least one of torque of the rotating machine, an output current of the DC / AC converter circuit, and an input voltage as input.
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