JP2014054037A - One phase-modulation variable speed motor drive - Google Patents

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正一 田中
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an easy-to-control one-phase modulation variable speed motor drive.SOLUTION: Three phase current command values are calculated for a voltage type inverter supplying a three-phase current to a three-phase motor. Average output current of a step-up DC/DC converter is controlled based on a maximum phase current command value, which is a phase current command value having a largest absolute value, out of three phase currents of the three-phase motor. For example, when the detection value of the maximum phase current is larger than the maximum phase current command value, the PWM duty ratio of the upper arm switch of the step-up DC/DC converter is reduced. Similarly, when the detection value of the maximum phase current is smaller than the maximum phase current command value, the PWM duty ratio of the upper arm switch of the step-up DC/DC converter is increased.

Description

本発明は、可変速モータ駆動装置に関し、特に、一相変調法により駆動される電圧形インバータ駆動式の可変速モータ駆動装置に関する。 The present invention relates to a variable speed motor drive device, and more particularly to a voltage source inverter driven variable speed motor drive device driven by a one-phase modulation method.

トラクションモータのような用途に用いられる可変速モータは、高速回転領域で大きなバックEMFをもつ。したがって、インバータによりモータに供給可能な電流は、高速回転領域で減少する。特に、永久磁石ロータを用いる永久磁石同期モータは、大きなバックEMFをもつ。 Variable speed motors used for applications such as traction motors have a large back EMF in the high-speed rotation range. Therefore, the current that can be supplied to the motor by the inverter decreases in the high-speed rotation region. In particular, a permanent magnet synchronous motor using a permanent magnet rotor has a large back EMF.

インバータに印加されるDCリンク電圧を増加することにより、モータは、高速回転領域で有効なモータトルクを発生することができる。たとえば、日本特許3597591、3277825、3797361、4764986は、昇圧DCDCコンバータにより昇圧されたDCリンク電圧をインバータに印加する可変速モータ駆動装置を記載している。 By increasing the DC link voltage applied to the inverter, the motor can generate an effective motor torque in the high-speed rotation region. For example, Japanese Patents 3597591, 3277825, 3797361, 4746986 describe a variable speed motor drive device that applies a DC link voltage boosted by a boost DCDC converter to an inverter.

591’特許は、DCDCコンバータの昇圧動作を低速回転時に停止すること、及び、回転速度の増加に応じて昇圧電圧を増加することを記載している。日本特許3541238は、モータの電力指令値に応じてDCDCコンバータのPWMデユーティ比を決定することを記載している。361’特許は、モータの回転数及びトルク指令値の両方により決定されたDCリンク電圧に基づいてDCDCコンバータのPWMデユーティ比を決定することを記載している。 The 591 'patent describes stopping the boosting operation of the DCDC converter during low-speed rotation and increasing the boosted voltage as the rotational speed increases. Japanese Patent 3541238 describes that the PWM duty ratio of a DCDC converter is determined in accordance with the power command value of the motor. The '361' patent describes determining the PWM duty ratio of a DCDC converter based on the DC link voltage determined by both the motor speed and the torque command value.

本発明者により取得された日本特許4764986は、可変速3相モータを駆動するための一相変調法を記載している。この一相変調法によれば、昇圧DCDCコンバータのPWM制御により略3相全波整流波形をもつDCリンク電圧が3相電圧形インバータに印加される。3相電圧形インバータの一つの相レグだけがPWM制御される。DCリンク電圧は、約15%のリップル電圧をもつ。しかし、モータ回転数に比例するこのリップル電圧の周波数は、低速領域において数十Hz以下となる。 Japanese Patent 4764986, obtained by the inventor, describes a one-phase modulation method for driving a variable speed three-phase motor. According to this one-phase modulation method, a DC link voltage having a substantially three-phase full-wave rectified waveform is applied to the three-phase voltage source inverter by PWM control of the step-up DCDC converter. Only one phase leg of the three-phase voltage source inverter is PWM controlled. The DC link voltage has a ripple voltage of about 15%. However, the frequency of the ripple voltage proportional to the motor rotation speed is several tens of Hz or less in the low speed region.

986’特許のDCDCコンバータは、電圧リップルをもつDCリンク電圧を制御する。このDCリンク電圧は、モータに印加される3つの相間電圧のうち、絶対値が最も大きい最大相間電圧に等しい。DCリンク電圧の検出値と指令値との差を減らす為に、昇圧DCDCコンバータのPWMデユーティ比がフィードバック制御される。以下において、この1相変調法は、電圧制御形一相変調法と呼ばれる。しかしながら、986’特許によれば、モータコントローラの制御動作が複雑となる。 The DC / DC converter of the '986' patent controls a DC link voltage with voltage ripple. This DC link voltage is equal to the maximum interphase voltage having the largest absolute value among the three interphase voltages applied to the motor. In order to reduce the difference between the detected value of the DC link voltage and the command value, the PWM duty ratio of the step-up DCDC converter is feedback controlled. Hereinafter, this one-phase modulation method is referred to as a voltage-controlled one-phase modulation method. However, according to the 986 'patent, the control operation of the motor controller is complicated.

回転速度の増加によりDCDCコンバータのPWMデユーティ比を決定する591’特許は、モータトルクに応じたDCDCコンバータのPWMデユーティ比の制御を記載していない。モータの電力指令値に応じてDCDCコンバータのPWMデユーティ比を制御する238’特許は、回転速度に応じたDCDCコンバータのPWMデユーティ比の制御を記載していない。モータの回転数及びトルク指令値に応じて決定されたDCリンク電圧に基づいてDCDCコンバータのPWMデユーティ比を決定する361’特許は、DCリンク電圧の検出値と指令値との比較を必要とする。モータの回転角度に同期してDCリンク電圧を周期的に変動させるので、986’特許の制御は更に複雑となる。 The 591 'patent which determines the PWM duty ratio of the DCDC converter by increasing the rotational speed does not describe the control of the PWM duty ratio of the DCDC converter according to the motor torque. The 238 'patent controlling the PWM duty ratio of the DCDC converter according to the motor power command value does not describe the control of the PWM duty ratio of the DCDC converter according to the rotational speed. The 361 ′ patent that determines the PWM duty ratio of the DCDC converter based on the DC link voltage determined according to the motor speed and the torque command value requires a comparison between the detected value of the DC link voltage and the command value. . Since the DC link voltage is periodically changed in synchronization with the rotation angle of the motor, the control of the 986 'patent is further complicated.

日本特許4833156は、直流電力を3相交流電力に変換して、3相商用電力系統に送電する一相変調式の3相電流形電力変換器を記載している。この3相電流形電力変換器は、3相商用電力系統に3相交流電力を供給する3相電流形インバータと、この3相電流形インバータに直流電流を供給するDCDCコンバータとを備えている。 Japanese Patent 4833156 describes a one-phase modulation type three-phase current-type power converter that converts DC power into three-phase AC power and transmits it to a three-phase commercial power system. This three-phase current source power converter includes a three-phase current source inverter that supplies three-phase AC power to a three-phase commercial power system, and a DCDC converter that supplies DC current to the three-phase current source inverter.

しかし、156’特許は、この電流制御式の一相変調法を可変速モータ駆動装置に適用することの可能性について言及していない。更に、3相電流形インバータを必要とするため、156’特許の電流制御タイプの一相変調法は、損失、製造コスト及び重量が増加するという問題をもつ。 However, the 156 'patent does not mention the possibility of applying this current controlled single phase modulation method to a variable speed motor drive. Further, since a three-phase current source inverter is required, the current control type single-phase modulation method of the 156 'patent has the problem of increased loss, manufacturing cost and weight.

すなわち、3相電流形インバータは、直列接続されたパワートランジスタ及び逆阻止ダイオードにより構成される6つのスイッチを有する。これに対して、可変速モータ駆動装置に一般的に採用される3相電圧形インバータは、これら6つの逆阻止ダイオードを必要としない。たとえば、電気自動車やハイブリッド車に用いられる3相インバータは、大きな電流を扱うため、6個の大電流逆阻止ダイオードは、大きな損失と熱とを発生する。 That is, the three-phase current source inverter has six switches including a power transistor and a reverse blocking diode connected in series. On the other hand, the three-phase voltage source inverter generally employed in the variable speed motor driving device does not require these six reverse blocking diodes. For example, since a three-phase inverter used for an electric vehicle or a hybrid vehicle handles a large current, six large current reverse blocking diodes generate a large loss and heat.

日本特許3597591Japanese Patent 3597591 日本特許3277825Japanese Patent 3277825 日本特許3541238Japanese patent 3541238 日本特許3797361Japanese Patent 3797361 日本特許4764986Japanese Patent 476986 日本特許4833156Japanese patent 4833156

本発明の目的は、制御が簡単な1相変調式の可変速モータ駆動装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide a one-phase modulation type variable speed motor driving device that is easy to control.

本発明の1相変調式可変速モータ駆動装置は、電圧形インバータと、昇圧された直流電圧をこの電圧形インバータに印加する昇圧DCDCコンバータを有する。電圧形インバータの3つのレグはそれぞれ、高電位固定レグ、低電位固定レグ及びスイッチドレグの1つを構成する。電圧形インバータに送信される3つの相電流指令値のうち、絶対値が最も大きい相電流指令値が最大相電流指令値として選択される。更に、この最大相電流指令値は、昇圧DCDCコンバータの出力電流指令値として採用される。これにより、昇圧DCDCコンバータのPWMデユーティ比を制御するために、DCリンク電圧を参照する必要が無い。言い換えると、本発明の一相変調法を採用する可変速モータ駆動装置は、電圧形インバータを用いるにもかかわらず、改善された制御レスポンスをもつことができる。 The one-phase modulation variable speed motor driving device of the present invention includes a voltage source inverter and a step-up DCDC converter that applies a boosted DC voltage to the voltage source inverter. Each of the three legs of the voltage source inverter constitutes one of a high potential fixed leg, a low potential fixed leg and a switched leg. Of the three phase current command values transmitted to the voltage source inverter, the phase current command value having the largest absolute value is selected as the maximum phase current command value. Further, this maximum phase current command value is adopted as the output current command value of the step-up DCDC converter. This eliminates the need for referring to the DC link voltage in order to control the PWM duty ratio of the step-up DCDC converter. In other words, the variable speed motor driving apparatus employing the one-phase modulation method of the present invention can have an improved control response despite using a voltage source inverter.

1つの好適態様において、電圧形インバータの最大相電流の検出値が最大相電流指令値より大きい時に、昇圧DCDCコンバータの上アームスイッチのPWMデユーティ比が減らされる。同様に、最大相電流の検出値が最大相電流指令値より小さい時に、昇圧DCDCコンバータの上アームスイッチのPWMデユーティ比が増加される。電圧形インバータの最大相電流を素早く制御することができる。 In one preferred embodiment, the PWM duty ratio of the upper arm switch of the step-up DCDC converter is reduced when the detected value of the maximum phase current of the voltage source inverter is greater than the maximum phase current command value. Similarly, when the detected value of the maximum phase current is smaller than the maximum phase current command value, the PWM duty ratio of the upper arm switch of the step-up DCDC converter is increased. The maximum phase current of the voltage source inverter can be quickly controlled.

もう1つの好適態様において、昇圧DCDCコンバータは、最大相電流指令値と発電電流との差を供給する。この発電電流は、DCリンクラインに接続される発電装置により供給される。これにより、昇圧DCDCコンバータは、発電装置が接続されるDCリンク線に素早く必要な電流を供給することができる。さらに、電圧制御形一相変調法を採用する可変速モータ駆動装置は、この態様を採用することができる。 In another preferred embodiment, the step-up DCDC converter supplies a difference between the maximum phase current command value and the generated current. This generated current is supplied by a power generator connected to the DC link line. As a result, the step-up DCDC converter can quickly supply the necessary current to the DC link line to which the power generator is connected. Furthermore, this aspect can be adopted by a variable speed motor driving apparatus that employs a voltage-controlled single-phase modulation method.

もう1つの好適態様において、発電装置は最大相電流指令値の低周波成分を主に供給し、昇圧DCDCコンバータは最大相電流指令値の高周波成分を主に供給する。これにより、発電装置は、緩慢な制御レスポンスをもつことができる。さらに、電圧制御形一相変調法を採用する可変速モータ駆動装置は、この態様を採用することができる。 In another preferred embodiment, the power generator mainly supplies a low frequency component of the maximum phase current command value, and the step-up DCDC converter mainly supplies a high frequency component of the maximum phase current command value. Thereby, the power generator can have a slow control response. Furthermore, this aspect can be adopted by a variable speed motor driving apparatus that employs a voltage-controlled single-phase modulation method.

もう1つの好適態様において、この一相変調法は、モータの低速回転領域において採用され、モータの高速回転領域において採用されない。これにより、昇圧DCDCコンバータの制御が容易となる。さらに、DCリンク電圧のリップル周波数を低減することが可能となる。さらに、電圧制御形一相変調法を採用する可変速モータ駆動装置は、この態様を採用することができる。 In another preferred embodiment, this one-phase modulation method is employed in the low-speed rotation region of the motor and is not employed in the high-speed rotation region of the motor. This facilitates control of the step-up DCDC converter. Furthermore, the ripple frequency of the DC link voltage can be reduced. Furthermore, this aspect can be adopted by a variable speed motor driving apparatus that employs a voltage-controlled single-phase modulation method.

もう1つの好適態様において、一相変調法は、大トルク領域において採用される。電圧形インバータのスイッチング損失は、大トルク領域において非常に大きいため、インバータ損失を大幅に低減することができる。さらに、電圧形インバータが発生するサージ電圧を低減することができる。さらに、電圧制御形一相変調法を採用する可変速モータ駆動装置は、この態様を採用することができる。 In another preferred embodiment, the single phase modulation method is employed in the large torque region. Since the switching loss of the voltage source inverter is very large in the large torque region, the inverter loss can be greatly reduced. Furthermore, the surge voltage generated by the voltage source inverter can be reduced. Furthermore, this aspect can be adopted by a variable speed motor driving apparatus that employs a voltage-controlled single-phase modulation method.

実施例のモータ駆動装置を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the motor drive device of an Example. モータに供給する3相電流の波形を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows the waveform of the three phase current supplied to a motor. 3相電圧形インバータに供給する供給電流の波形を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows the waveform of the supply current supplied to a three phase voltage source inverter. 3相電圧形インバータの動作状態を示す図である。It is a figure which shows the operation state of a three-phase voltage source inverter. 1相変調法の制御ルーチンを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the control routine of a 1 phase modulation method. 1相変調モードを実施する領域と、3相変調モードを実施する領域とを示す図である。It is a figure which shows the area | region which implements 1 phase modulation mode, and the area | region which implements 3 phase modulation mode. 昇圧DCDCコンバータの電流指令値を低周波成分と高周波成分とに分割する回路を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the circuit which divides | segments the electric current command value of a step-up DCDC converter into a low frequency component and a high frequency component.

本発明の好適実施例が図面を参照して説明される。図1は、この実施例のモータ駆動装置を示すブロック回路図である。以下の説明において、理解の促進のために、図面に記載される参照符号とともに、図面に記載されない参照符号も用いられる。 A preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block circuit diagram showing a motor drive device of this embodiment. In the following description, in order to facilitate understanding, reference numerals that are not described in the drawings are used together with reference numerals that are described in the drawings.

このモータ駆動装置は、バッテリ1、昇圧DCDCコンバータ2、電圧形インバータ3、平滑キャパシタ4、発電装置5及びモータコントローラ6を有している。昇圧DCDCコンバータ2は、リアクトル21、上アームスイッチ22及び下アームスイッチ23を有している。このモータ駆動装置の構成は、モータコントローラ6を除いて、従来の昇圧式3相モータ駆動装置と同じである。 The motor drive device includes a battery 1, a step-up DCDC converter 2, a voltage source inverter 3, a smoothing capacitor 4, a power generation device 5, and a motor controller 6. The step-up DCDC converter 2 includes a reactor 21, an upper arm switch 22, and a lower arm switch 23. The configuration of this motor drive device is the same as that of the conventional boost type three-phase motor drive device except for the motor controller 6.

リアクトル21の一端は、バッテリ1の正極端に接続されている。上アームスイッチ22は、高電位DCリンクライン7を通じて電圧形インバータ3の高電位DCターミナルに接続されている。下アームスイッチ23は、低電位DCリンクライン8を通じて電圧形インバータ3の低電位DCターミナルに接続されている。平滑キャパシタ4は、高電位DCリンクライン7及び低電位DCリンクライン8を接続している。 One end of the reactor 21 is connected to the positive terminal of the battery 1. The upper arm switch 22 is connected to the high potential DC terminal of the voltage source inverter 3 through the high potential DC link line 7. The lower arm switch 23 is connected to the low potential DC terminal of the voltage source inverter 3 through the low potential DC link line 8. The smoothing capacitor 4 connects a high potential DC link line 7 and a low potential DC link line 8.

昇圧DCDCコンバータ2は、バッテリ1の電圧Vbを昇圧して平滑キャパシタ4に印加する。平滑キャパシタ4の電圧であるDCリンク電圧Vxは、電圧形インバータ3に印加される。PWM制御される電圧形インバータ3は3相正弦波波形をもつ3相電流を3相モータ9に供給する。 The step-up DCDC converter 2 steps up the voltage Vb of the battery 1 and applies it to the smoothing capacitor 4. The DC link voltage Vx, which is the voltage of the smoothing capacitor 4, is applied to the voltage source inverter 3. The voltage-controlled inverter 3 that is PWM-controlled supplies a three-phase current having a three-phase sine wave waveform to the three-phase motor 9.

電圧形インバータ3は、それぞれハーフブリッジからなるU相レグ31、V相レグ32及びW相レグ33からなる。U相レグ31は、直列接続された上アームスイッチS1と下アームスイッチS2とからなる。V相レグ32は、直列接続された上アームスイッチS3と下アームスイッチS4とからなる。W相レグ33は、直列接続された上アームスイッチS5と下アームスイッチS6とからなる。各スイッチS1-S6は、パワートランジスタと、このパワートランジスタに逆並列接続されたフリーホィーリングダイオードとからなる。電圧形インバータ3のレグ31-33の各出力ターミナルは、3相モータ9のU相巻線91、V相巻線92及びW相巻線93に個別に接続されている。 The voltage source inverter 3 includes a U-phase leg 31, a V-phase leg 32, and a W-phase leg 33, each of which is a half bridge. The U-phase leg 31 includes an upper arm switch S1 and a lower arm switch S2 connected in series. The V-phase leg 32 includes an upper arm switch S3 and a lower arm switch S4 connected in series. The W-phase leg 33 includes an upper arm switch S5 and a lower arm switch S6 connected in series. Each switch S1-S6 includes a power transistor and a freewheeling diode connected in antiparallel to the power transistor. The output terminals of the legs 31-33 of the voltage source inverter 3 are individually connected to the U-phase winding 91, the V-phase winding 92 and the W-phase winding 93 of the three-phase motor 9.

発電装置5は、高電位DCリンクライン7に発電電流Igを供給する。昇圧DCDCコンバータ2は、高電位DCリンクライン7に電流Icoを供給する。平滑キャパシタ4は平滑電流Icを吸収する。したがって、電流差Ix(=Ico+Ig-Ic)が、電圧形インバータ3に供給される。しかし、一般に平滑電流Icの平均値は小さいため、平滑電流Icは以下の説明では無視される。 The power generator 5 supplies the generated current Ig to the high potential DC link line 7. The step-up DCDC converter 2 supplies a current Ico to the high potential DC link line 7. The smoothing capacitor 4 absorbs the smoothing current Ic. Therefore, the current difference Ix (= Ico + Ig−Ic) is supplied to the voltage source inverter 3. However, since the average value of the smoothing current Ic is generally small, the smoothing current Ic is ignored in the following description.

次に、この一相変調法の基本動作が図1-図4を参照して説明される。以下の説明において、各電流は平均電流であり、その高周波成分は無視される。既に説明したように、一相変調法によれば、電圧形インバータ3は、順番に切り換えられる1つの高電位固定レグと1つの低電位固定レグと1つのスイッチドレグとをもつ。高電位固定レグの上アームスイッチ及び低電位固定レグの下アームスイッチが常時オンされるので、高電位固定レグ及び低電位固定レグは、DCリンク電圧Vxを出力する。PWMスイッチングされるスイッチドレグは、DCリンク電圧Vx以下の大きさをもつ1つの相電圧を出力する。昇圧DCDCコンバータ2のPWMスイッチングにより、昇圧DCDCコンバータ2は、略3相全波整流波形をDCリンク電圧Vxに与える。したがって、DCリンク電圧Vxは、略3相全波整流波形をもつ。 Next, the basic operation of this one-phase modulation method will be described with reference to FIGS. In the following description, each current is an average current, and its high frequency component is ignored. As already described, according to the one-phase modulation method, the voltage source inverter 3 has one high-potential fixed leg, one low-potential fixed leg, and one switched leg that are sequentially switched. Since the upper arm switch of the high potential fixed leg and the lower arm switch of the low potential fixed leg are always turned on, the high potential fixed leg and the low potential fixed leg output the DC link voltage Vx. A switched leg that is PWM-switched outputs a single phase voltage having a magnitude equal to or lower than the DC link voltage Vx. Due to the PWM switching of the step-up DCDC converter 2, the step-up DCDC converter 2 gives a substantially three-phase full-wave rectified waveform to the DC link voltage Vx. Therefore, DC link voltage Vx has a substantially three-phase full-wave rectified waveform.

図2は、電圧形インバータ3から3相モータ9に供給される3つの相電流IU、IV、IWの模式波形を示す。図3は、DCリンクライン7、8から3相モータ9に供給される最大相電流Imの波形を示す。この最大相電流Imは、3つの相電流IU、IV、IWのうち、絶対値が最も大きい相電流を示す。図4は、電圧形インバータ3を構成するスイッチS1-S6の状態を示す図である。電気角360度に等しい1モータ周期は、6つのサブ期間A-Fに分割される。サブ期間Aは電気角30度から90度である。サブ期間Bは電気角90度から150度である。サブ期間Cは電気角150度から210度である。サブ期間Dは電気角210度から270度である。サブ期間Eは電気角270度から330度である。サブ期間Fは電気角330度から30度である。 FIG. 2 shows schematic waveforms of three phase currents IU, IV and IW supplied from the voltage source inverter 3 to the three-phase motor 9. FIG. 3 shows a waveform of the maximum phase current Im supplied from the DC link lines 7 and 8 to the three-phase motor 9. The maximum phase current Im indicates a phase current having the largest absolute value among the three phase currents IU, IV, and IW. FIG. 4 is a diagram showing the states of the switches S1 to S6 constituting the voltage source inverter 3. As shown in FIG. One motor cycle equal to 360 electrical angles is divided into six sub-periods A-F. The sub period A is an electrical angle of 30 to 90 degrees. The sub period B is an electrical angle of 90 to 150 degrees. The sub period C is an electrical angle of 150 degrees to 210 degrees. The sub period D is an electrical angle of 210 degrees to 270 degrees. The sub-period E is an electrical angle of 270 degrees to 330 degrees. The sub period F is an electrical angle of 330 degrees to 30 degrees.

サブ期間Aにおいて、U相レグ31は高電位固定レグをなし、W相レグ33が低電位固定レグをなし、V相レグ32がスイッチドレグをなす。サブ期間Bにおいて、U相レグ31は高電位固定レグをなし、V相レグ32が低電位固定レグをなし、W相レグ33がスイッチドレグをなす。サブ期間Cにおいて、W相レグ33は高電位固定レグをなし、V相レグ32が低電位固定レグをなし、U相レグ31がスイッチドレグをなす。サブ期間Dにおいて、W相レグ33は高電位固定レグをなし、U相レグ31が低電位固定レグをなし、V相レグ32がスイッチドレグをなす。サブ期間Eにおいて、V相レグ32は高電位固定レグをなし、U相レグ31が低電位固定レグをなし、W相レグ33がスイッチドレグをなす。サブ期間Fにおいて、V相レグ32は高電位固定レグをなし、W相レグ33が低電位固定レグをなし、U相レグ31がスイッチドレグをなす。 In the sub-period A, the U-phase leg 31 is a high-potential fixed leg, the W-phase leg 33 is a low-potential fixed leg, and the V-phase leg 32 is a switched leg. In the sub-period B, the U-phase leg 31 is a high-potential fixed leg, the V-phase leg 32 is a low-potential fixed leg, and the W-phase leg 33 is a switched leg. In the sub-period C, the W-phase leg 33 is a high-potential fixed leg, the V-phase leg 32 is a low-potential fixed leg, and the U-phase leg 31 is a switched leg. In the sub-period D, the W-phase leg 33 forms a high potential fixed leg, the U-phase leg 31 forms a low potential fixed leg, and the V-phase leg 32 forms a switched leg. In the sub-period E, the V-phase leg 32 forms a high-potential fixed leg, the U-phase leg 31 forms a low-potential fixed leg, and the W-phase leg 33 forms a switched leg. In the sub-period F, the V-phase leg 32 forms a high-potential fixed leg, the W-phase leg 33 forms a low-potential fixed leg, and the U-phase leg 31 forms a switched leg.

サブ期間Aにおいて、V相上アームスイッチS3のPWMデユーティ比は、100%から0%へ連続的に変化する。V相下アームスイッチS4のPWMデユーティ比は、0%から100%へ連続的に変化する。サブ期間Bにおいて、W相上アームスイッチS5のPWMデユーティ比は、0%から100%へ連続的に変化する。V相下アームスイッチS6のPWMデユーティ比は、100%から0%へ連続的に変化する。 In the sub-period A, the PWM duty ratio of the V-phase upper arm switch S3 continuously changes from 100% to 0%. The PWM duty ratio of the V-phase lower arm switch S4 continuously changes from 0% to 100%. In the sub-period B, the PWM duty ratio of the W-phase upper arm switch S5 continuously changes from 0% to 100%. The PWM duty ratio of the V-phase lower arm switch S6 continuously changes from 100% to 0%.

サブ期間Cにおいて、U相上アームスイッチS1のPWMデユーティ比は、100%から0%へ連続的に変化する。U相下アームスイッチS2のPWMデユーティ比は、0%から100%へ連続的に変化する。サブ期間Dにおいて、V相上アームスイッチS3のPWMデユーティ比は、0%から100%へ連続的に変化する。V相下アームスイッチS4のPWMデユーティ比は、100%から0%へ連続的に変化する。 In the sub-period C, the PWM duty ratio of the U-phase upper arm switch S1 continuously changes from 100% to 0%. The PWM duty ratio of the U-phase lower arm switch S2 continuously changes from 0% to 100%. In the sub period D, the PWM duty ratio of the V-phase upper arm switch S3 continuously changes from 0% to 100%. The PWM duty ratio of the V-phase lower arm switch S4 continuously changes from 100% to 0%.

サブ期間Eにおいて、W相上アームスイッチS5のPWMデユーティ比は、100%から0%へ連続的に変化する。V相下アームスイッチS6のPWMデユーティ比は、0%から100%へ連続的に変化する。サブ期間Fにおいて、U相上アームスイッチS1のPWMデユーティ比は、0%から100%へ連続的に変化する。U相下アームスイッチS2のPWMデユーティ比は、100%から0%へ連続的に変化する。 In the sub-period E, the PWM duty ratio of the W-phase upper arm switch S5 continuously changes from 100% to 0%. The PWM duty ratio of the V-phase lower arm switch S6 continuously changes from 0% to 100%. In the sub-period F, the PWM duty ratio of the U-phase upper arm switch S1 continuously changes from 0% to 100%. The PWM duty ratio of the U-phase lower arm switch S2 continuously changes from 100% to 0%.

電気角360-60度の期間T1において、絶対値が最も大きい相電流である最大相電流Imは、W相電流IWである。電気角60-120度の期間T2において、最大相電流Imは、U相電流IUである。同様に、電気角120-180度の期間T3において、最大相電流Imは、V相電流IVである。電気角180-240度の期間T4において、最大相電流Imは、W相電流IWである。同様に、電気角240-300度の期間T3において、最大相電流Imは、U相電流IUである。電気角300-360度の期間T4において、最大相電流Imは、V相電流IVである。 In the period T1 with an electrical angle of 360-60 degrees, the maximum phase current Im that is the phase current having the largest absolute value is the W-phase current IW. In the period T2 with an electrical angle of 60 to 120 degrees, the maximum phase current Im is the U phase current IU. Similarly, the maximum phase current Im is the V-phase current IV in the period T3 in which the electrical angle is 120 to 180 degrees. In the period T4 with an electrical angle of 180 to 240 degrees, the maximum phase current Im is the W phase current IW. Similarly, the maximum phase current Im is the U-phase current IU in the period T3 of the electrical angle of 240 to 300 degrees. In the period T4 with an electrical angle of 300-360 degrees, the maximum phase current Im is the V-phase current IV.

したがって、発電装置5、平滑キャパシタ4及び昇圧DCDCコンバータ2を含む電流供給システムが、この最大相電流Imに等しい供給電流Isを電圧形インバータ3に供給する時、電圧形インバータ3は、図2に示される3相正弦電流を3相モータ9に供給する。発電装置5の発電電流Igが0である時、昇圧DCDCコンバータ2の出力電流Icoは、図3に示される略3相全波正弦波形の最大相電流Imに等しい。 Therefore, when the current supply system including the power generation device 5, the smoothing capacitor 4, and the step-up DCDC converter 2 supplies the voltage source inverter 3 with the supply current Is equal to the maximum phase current Im, the voltage source inverter 3 is shown in FIG. The three-phase sine current shown is supplied to the three-phase motor 9. When the power generation current Ig of the power generation device 5 is 0, the output current Ico of the step-up DCDC converter 2 is equal to the maximum phase current Im of a substantially three-phase full-wave sine waveform shown in FIG.

この一相変調法によれば、電圧形インバータ3の各スイッチは、図4に示される状態をもつ。更に、昇圧DCDCコンバータ2は、電圧形インバータ3の最大相電流Imに等しい出力電流Icoを出力すればよい。発電装置5が発電電流Igを出力する時、昇圧DCDCコンバータ2は、この最大相電流Imと発電電流Igとの差を出力する。 According to this one-phase modulation method, each switch of the voltage source inverter 3 has the state shown in FIG. Further, the step-up DCDC converter 2 may output an output current Ico equal to the maximum phase current Im of the voltage source inverter 3. When the power generation device 5 outputs the generated current Ig, the step-up DCDC converter 2 outputs the difference between the maximum phase current Im and the generated current Ig.

図1に示されるモータコントローラ6は、3相変調ブロック61、1相変調ブロック62、指令値切換ブロック63、ゲート信号発生ブロック64及びモード決定ブロック65を有している。3相変調ブロック61は、従来のベクトル制御タイプの3相変調モータコントローラと同じである。図略の電流センサにより検出されたU相電流IUの検出値IUd、V相電流IVの検出値IVd及びW相電流IWの検出値IWdは、3相変調ブロック61に送信される。図略の回転角センサにより検出されたモータ9の回転角Rは、3相変調ブロック61、1相変調ブロック62及びモード決定ブロック65に送信される。さらに、トルク指令値Tiが、インバータ電流指令値発生ブロック61及びモード決定ブロック65に送信される。 The motor controller 6 shown in FIG. 1 has a three-phase modulation block 61, a one-phase modulation block 62, a command value switching block 63, a gate signal generation block 64, and a mode determination block 65. The three-phase modulation block 61 is the same as a conventional vector control type three-phase modulation motor controller. The detected value IUd of the U-phase current IU, the detected value IVd of the V-phase current IV, and the detected value IWd of the W-phase current IW detected by a current sensor (not shown) are transmitted to the three-phase modulation block 61. The rotation angle R of the motor 9 detected by a rotation angle sensor (not shown) is transmitted to the three-phase modulation block 61, the one-phase modulation block 62, and the mode determination block 65. Further, the torque command value Ti is transmitted to the inverter current command value generation block 61 and the mode determination block 65.

3相変調ブロック61は、トルク指令値Ti及び回転角Rに基づいてU相電流目標値IUx、V相電流目標値IVx及びW相電流目標値IWxを算出する。最初に、トルク指令値Ti及び回転角Rに基づいて、q軸電流指令値Iqiとd軸電流指令値Idiが決定される。トルク指令値Ti、回転角R、q軸電流指令値Iqi及びd軸電流指令値Idiの関係を示すマップが使用される。次に、q軸電流指令値Iqiとd軸電流指令値Idiと回転角Rとに基づいて、U相電流目標IUx、V相電流目標値IVx及びW相電流目標値IWxが算出される。 The three-phase modulation block 61 calculates a U-phase current target value IUx, a V-phase current target value IVx, and a W-phase current target value IWx based on the torque command value Ti and the rotation angle R. First, the q-axis current command value Iqi and the d-axis current command value Idi are determined based on the torque command value Ti and the rotation angle R. A map showing the relationship among the torque command value Ti, the rotation angle R, the q-axis current command value Iqi, and the d-axis current command value Idi is used. Next, based on the q-axis current command value Iqi, the d-axis current command value Idi, and the rotation angle R, the U-phase current target IUx, the V-phase current target value IVx, and the W-phase current target value IWx are calculated.

更に、3相変調ブロック61は、U相電流目標IUxとU相電流検出値IUdとの差に基づいてU相電流指令値IUiを算出する。同様に、V相電流指令値IViが、V相電流目標値IVxとV相電流検出値IVdとの差に基づいて算出される。さらに、W相電流指令値IWiが、W相電流目標値IWxとW相電流検出値IWdとの差に基づいて算出される。算出された3つの相電流指令値IUi、IVi及びIWiは、1相変調ブロック62及び指令値切換ブロック63に送信される。 Further, the three-phase modulation block 61 calculates the U-phase current command value IUi based on the difference between the U-phase current target IUx and the U-phase current detection value IUd. Similarly, V-phase current command value IVi is calculated based on the difference between V-phase current target value IVx and V-phase current detection value IVd. Further, W-phase current command value IWi is calculated based on the difference between W-phase current target value IWx and W-phase current detection value IWd. The calculated three phase current command values IUi, IVi, and IWi are transmitted to the one-phase modulation block 62 and the command value switching block 63.

1相変調ブロック62は、回転角Rに基づいて電圧形インバータ3の各レグ31-33に高電位固定レグ、低電位固定レグ及びスイッチドレグを別々に割り当てる。言い換えれば、1相変調ブロック62は、電圧形インバータ3の各レグの動作を指定するレグ状態指定信号を指令値切換ブロック63に送信する。 The one-phase modulation block 62 assigns a high potential fixed leg, a low potential fixed leg, and a switched leg separately to each leg 31-33 of the voltage source inverter 3 based on the rotation angle R. In other words, the one-phase modulation block 62 transmits a leg state designation signal that designates the operation of each leg of the voltage source inverter 3 to the command value switching block 63.

次に、1相変調ブロック62は、絶対値が最も大きい最大相電流指令値Imを、回転角Rに基づいて3つの相電流指令値IUi、IVi、IWiから順番に選択する。図4は、最大相電流指令Imと相電流指令値IUi、IVi、IWiとの関係を示す。更に、1相変調ブロック62は、決定された最大相電流Imと発電電流Igとの電流差Idを算出し、この電流差Idを昇圧DCDCコンバータ2の出力電流Icoの指令値として指令値切換ブロック63に送信する。 Next, the one-phase modulation block 62 selects the maximum phase current command value Im having the largest absolute value in order from the three phase current command values IUi, IVi, and IWi based on the rotation angle R. FIG. 4 shows the relationship between the maximum phase current command Im and the phase current command values IUi, IVi, and IWi. Further, the one-phase modulation block 62 calculates a current difference Id between the determined maximum phase current Im and the generated current Ig, and uses this current difference Id as a command value of the output current Ico of the step-up DCDC converter 2 as a command value switching block. 63.

モード決定ブロック65は、回転角Rから求めたモータ回転数Nとトルク指令値Tiとから変調モードを決定し、決定された変調モードを指令値切換ブロック63に出力する。この実施例では、モータ回転数が所定しきい値未満であり、かつ、トルク指令値Tiが所定しきい値未満である時に1相変調モードを選択し、他の条件下において3相変調モードを採用する。図6は、最大トルクを示す実線100により囲まれるモータ運転領域を示す図である。領域Aにおいて、一相変調モードが実行され、領域Bにおいて3相変調モードが実行され、領域Cにおいてワンパルスモードが実行される。 The mode determination block 65 determines a modulation mode from the motor rotation speed N obtained from the rotation angle R and the torque command value Ti, and outputs the determined modulation mode to the command value switching block 63. In this embodiment, the one-phase modulation mode is selected when the motor speed is less than a predetermined threshold value and the torque command value Ti is less than the predetermined threshold value, and the three-phase modulation mode is selected under other conditions. adopt. FIG. 6 is a diagram illustrating a motor operation region surrounded by a solid line 100 indicating the maximum torque. In region A, the one-phase modulation mode is executed, in region B the three-phase modulation mode is executed, and in region C the one-pulse mode is executed.

モード決定ブロック65が指令値切換ブロック63に3相変調モードを指令する時、指令値切換ブロック63は、3相変調ブロック61から受信した3つの相電流指令値IUi、IVi、IWiを、ゲート信号発生ブロック64に送信する。ゲート信号発生ブロック64は、相電流指令値IUi、IVi、IWiに基づいて、電圧形インバータ3の6つのスイッチS1ーS6に含まれる各パワートランジスタのゲート信号のPWMデユーティ比を決定し、ゲート信号発生ブロック64に送信する。 When the mode determination block 65 commands the command value switching block 63 to the three-phase modulation mode, the command value switching block 63 uses the three phase current command values IUi, IVi, IWi received from the three-phase modulation block 61 as gate signals. Transmit to generation block 64. The gate signal generation block 64 determines the PWM duty ratio of the gate signal of each power transistor included in the six switches S1 to S6 of the voltage source inverter 3 based on the phase current command values IUi, IVi, and IWi. Transmit to generation block 64.

更に、DCリンク電圧Vxを所定の目標値に維持するために、ゲート信号発生ブロック64は、昇圧DCDCコンバータ2のスイッチ22、23をフィードバック制御する。言い換えれば、ゲート信号発生ブロック64は、DCリンク電圧Vxの検出値と所定の目標値との差に基づいてスイッチ22、23のPWMデユーティ比を決定し、昇圧DCDCコンバータ2に送信する。 Further, in order to maintain the DC link voltage Vx at a predetermined target value, the gate signal generation block 64 performs feedback control of the switches 22 and 23 of the step-up DCDC converter 2. In other words, the gate signal generation block 64 determines the PWM duty ratio of the switches 22 and 23 based on the difference between the detected value of the DC link voltage Vx and the predetermined target value, and transmits it to the boost DCDC converter 2.

モード決定ブロック65が指令値切換ブロック63に1相変調モードを送信する時、指令値切換ブロック63は、1相変調ブロック62から受け取った上記レグ状態指定信号に基づいて、電圧形インバータ3の各レグの状態を指定する。図4は、このレグ状態指定信号により指定されるスイッチS1-S6の状態を示す。3つのレグ31-33のうちの1つのレグがスイッチドレグとして動作する時、このスイッチドレグの上アームスイッチ及び下アームスイッチのPWMデユーティ比は、回転角とマップとにより決定される。このマップは、スイッチドレグの上アームスイッチ及び下アームスイッチのPWMデユーティ比と回転角との関係を示す。回転角に応じたPWMデユーティ比の変化の一例が、図2に示されている。 When the mode determination block 65 transmits the one-phase modulation mode to the command value switching block 63, the command value switching block 63 determines each of the voltage source inverters 3 based on the leg state designation signal received from the one-phase modulation block 62. Specifies the state of the leg. FIG. 4 shows the states of the switches S1-S6 designated by the leg state designation signal. When one leg of the three legs 31-33 operates as a switched leg, the PWM duty ratio of the upper arm switch and the lower arm switch of this switched leg is determined by the rotation angle and the map. This map shows the relationship between the PWM duty ratio and the rotation angle of the upper arm switch and the lower arm switch of the switch leg. An example of the change in PWM duty ratio according to the rotation angle is shown in FIG.

次に、モード決定ブロック65が指令値切換ブロック63に1相変調モードを送信する時、指令値切換ブロック63は、1相変調ブロック62から受け取った昇圧DCDCコンバータ2の出力電流Icoの指令値を、ゲート信号発生ブロック64に送信する。、ゲート信号発生ブロック64は、受信した出力電流Icoの指令値に基づいて、昇圧DCDCコンバータ2のスイッチ22、23のPWMデユーティ比を決定し、昇圧DCDCコンバータ2に送信する。 Next, when the mode determination block 65 transmits the one-phase modulation mode to the command value switching block 63, the command value switching block 63 receives the command value of the output current Ico of the step-up DCDC converter 2 received from the one-phase modulation block 62. , To the gate signal generation block 64. The gate signal generation block 64 determines the PWM duty ratio of the switches 22 and 23 of the step-up DCDC converter 2 based on the received command value of the output current Ico, and transmits it to the step-up DCDC converter 2.

これにより、3相モータ9の運転条件に応じて、3相変調モードと1相変調モードとを切り換えることができる。さらに、1相変調モードの実行により、3相正弦電流を3相モータ9に供給することができる(図2参照)。さらに、この1相変調モードにおいて、昇圧DCDCコンバータ2のPWMデユーティ比は、3相変調のために算出された3つの相電流指令値IUi、IVi、IWiを順番に選択することにより決定された最大相電流指令値に基づいて決定されることができる。 Thereby, it is possible to switch between the three-phase modulation mode and the one-phase modulation mode according to the operating conditions of the three-phase motor 9. Furthermore, the three-phase sine current can be supplied to the three-phase motor 9 by executing the one-phase modulation mode (see FIG. 2). Further, in this one-phase modulation mode, the PWM duty ratio of the step-up DCDC converter 2 is the maximum determined by sequentially selecting the three phase current command values IUi, IVi, and IWi calculated for the three-phase modulation. It can be determined based on the phase current command value.

もう1つの一相変調法の実施形態として、この1相変調動作をソフトウエアにより実行するための制御ルーチンが、図5に示されるフローチャートを参照して説明される。まず、ステップS10にて、U相電流IUの検出値IUd、V相電流IVの検出値IVd及びW相電流IWの検出値IWd、トルク指令値Ti、ロータの回転角R及び発電電流Igが読み込まれる。更に、回転角Rに基づいて回転数Nが算出される。 As another embodiment of the one-phase modulation method, a control routine for executing this one-phase modulation operation by software will be described with reference to a flowchart shown in FIG. First, in step S10, the detected value IUd of the U-phase current IU, the detected value IVd of the V-phase current IV, the detected value IWd of the W-phase current IW, the torque command value Ti, the rotation angle R of the rotor, and the generated current Ig are read. It is. Further, the rotation speed N is calculated based on the rotation angle R.

次のステップS12にて、トルク指令値Ti、回転角R及び回転数Nに基づいてq軸電流指令値Iqi及びd軸電流指令値Idiが決定される。トルク指令値Ti、回転角R及び回転数N、q軸電流指令値Iqi及びd軸電流指令値Idiの関係を示すマップが用いられる。モータコントローラ6は、複数の回転座標系上のマップを有しており、車両の運転状況に応じて1つのマップが選択される。 In the next step S12, the q-axis current command value Iqi and the d-axis current command value Idi are determined based on the torque command value Ti, the rotation angle R, and the rotation speed N. A map showing the relationship among the torque command value Ti, the rotation angle R and the rotation speed N, the q-axis current command value Iqi, and the d-axis current command value Idi is used. The motor controller 6 has maps on a plurality of rotational coordinate systems, and one map is selected according to the driving situation of the vehicle.

次のステップS14にて、q軸電流指令値Iqi及びd軸電流指令値Idi、回転角R及び回転数Nに基づいて、U相電流指令値IUi、V相電流指令値IVi及びW相電流指令値IWiが決定される。各相電流指令値IUi、IVi及びIWiと回転角Rと回転数Nとの関係を示すマップが用いられる。 In the next step S14, based on the q-axis current command value Iqi, the d-axis current command value Idi, the rotation angle R, and the rotation speed N, the U-phase current command value IUi, the V-phase current command value IVi, and the W-phase current command The value IWi is determined. A map showing the relationship among each phase current command value IUi, IVi, and IWi, rotation angle R, and rotation speed N is used.

次のステップS16にて、トルク指令値Ti及び回転数Nに基づいて1相変調モードを選択するか否かが決定される。トルク指令値Tiと回転数Nと変調モードとの関係を示すマップ(図6参照)が用いられる。このルーチンでは、回転数Nが所定値未満であり、かつ、トルク指令値Tiが所定値未満であれば、1相変調モードが採用される。1相変調モードが採用される時、ステップS18が実行される。ワンパルスモード及び3相変調モードは周知のモータ制御動作であるので、それらの説明は省略される。 In the next step S16, it is determined whether or not to select the one-phase modulation mode based on the torque command value Ti and the rotation speed N. A map (see FIG. 6) showing the relationship among the torque command value Ti, the rotational speed N, and the modulation mode is used. In this routine, if the rotation speed N is less than a predetermined value and the torque command value Ti is less than a predetermined value, the one-phase modulation mode is adopted. When the one-phase modulation mode is adopted, step S18 is executed. Since the one-pulse mode and the three-phase modulation mode are well-known motor control operations, description thereof is omitted.

ステップS18にて、ロータの回転角Rに基づいて、高電位固定レグ、低電位固定レグ及びスイッチドレグが決定される。この決定は、図4に示されるマップが用いられる。高電位固定レグである電圧形インバータ3の1つのレグは、ターンオンされた上アームスイッチと、ターンオフされた下アームスイッチとをもつ。低電位固定レグである電圧形インバータ3のもう1つのレグは、ターンオフされた上アームスイッチと、ターンオンされた下アームスイッチとをもつ。スイッチドレグである電圧形インバータ3のもう1つのレグは、PWMスイッチングされる。 In step S18, a high potential fixed leg, a low potential fixed leg, and a switched leg are determined based on the rotation angle R of the rotor. This determination uses the map shown in FIG. One leg of the voltage source inverter 3, which is a high potential fixed leg, has an upper arm switch that is turned on and a lower arm switch that is turned off. Another leg of the voltage source inverter 3, which is a low potential fixed leg, has an upper arm switch that is turned off and a lower arm switch that is turned on. The other leg of the voltage source inverter 3 which is a switched leg is PWM-switched.

図4は、スイッチドレグの上アームスイッチのPWMデユーティ比を示す。スイッチドレグのPWMデユーティ比が、回転角R及びマップに基づいて決定される。このマップは、回転角Rとスイッチドレグの上アームスイッチ及び下アームスイッチのPWMデユーティ比との関係を示す。モータコントローラ6は、決定されたPWMデユーティ比に基づいてスイッチドレグをPWM制御する。 FIG. 4 shows the PWM duty ratio of the upper arm switch of the switch leg. The PWM duty ratio of the switched leg is determined based on the rotation angle R and the map. This map shows the relationship between the rotation angle R and the PWM duty ratio of the upper arm switch and the lower arm switch of the switch leg. The motor controller 6 performs PWM control of the switched leg based on the determined PWM duty ratio.

次のステップS20にて、発電電流Igと昇圧DCDCコンバータ2の出力電流Icoの和である供給電流Isが決定される。平滑キャパシタ4の電流は無視される。モータコントローラ6は、回転角Rとマップとに基づいて、U相電流指令値IUi、V相電流指令値IVi及びW相電流指令値IWiの1つを順番に選択することにより、供給電流Isの指令値Isiを決定する。 In the next step S20, a supply current Is that is the sum of the generated current Ig and the output current Ico of the step-up DCDC converter 2 is determined. The current of the smoothing capacitor 4 is ignored. The motor controller 6 selects one of the U-phase current command value IUi, the V-phase current command value IVi, and the W-phase current command value IWi in turn based on the rotation angle R and the map, so that the supply current Is Determine the command value Isi.

図4に示されるように、供給電流Isの指令値Isiは、電気角60-120度の範囲においてU相電流指令値IUiの絶対値である。指令値Isiは、電気角120-180度の範囲においてV相電流指令値IViの絶対値である。指令値Isiは、電気角180-240度の範囲においてW相電流指令値IViの絶対値である。指令値Isiは、電気角240-300度の範囲においてU相電流指令値IUiの絶対値である。指令値Isiは、電気角300-360度の範囲においてV相電流指令値IViの絶対値である。指令値Isiは、電気角360-60度の範囲においてW相電流指令値IViの絶対値である。 As shown in FIG. 4, the command value Isi of the supply current Is is an absolute value of the U-phase current command value IUi in the range of an electrical angle of 60 to 120 degrees. The command value Isi is an absolute value of the V-phase current command value IVi in the electric angle range of 120 to 180 degrees. The command value Isi is an absolute value of the W-phase current command value IVi in the electric angle range of 180 to 240 degrees. The command value Isi is an absolute value of the U-phase current command value IUi in the electrical angle range of 240 to 300 degrees. The command value Isi is an absolute value of the V-phase current command value IVi in the electrical angle range of 300-360 degrees. The command value Isi is an absolute value of the W-phase current command value IVi in the electrical angle range of 360-60 degrees.

次のステップS22にて、昇圧DCDCコンバータ2の電流指令値Icoiが決定される。昇圧DCDCコンバータ2の電流指令値Icoiは、供給電流Isの指令値Isiと発電電流Igとの差に等しい。次に、決定された電流指令値Icoi及びマップに基づいて、昇圧DCDCコンバータ2の上アームスイッチ22及び下アームスイッチ23のPWMデユーティ比が決定される。このマップは、これらのPWMデユーティ比と電流指令値Icoiとの関係を示す。このマップは、回転角R、トルク指令値Ti、回転数Nを含むことができる。モータコントローラ6は、決定されたPWMデユーティ比に基づいて昇圧DCDCコンバータ2をPWM制御する。 In the next step S22, the current command value Icoi of the step-up DCDC converter 2 is determined. The current command value Icoi of the step-up DCDC converter 2 is equal to the difference between the command value Isi of the supply current Is and the generated current Ig. Next, the PWM duty ratio of the upper arm switch 22 and the lower arm switch 23 of the step-up DCDC converter 2 is determined based on the determined current command value Icoi and the map. This map shows the relationship between the PWM duty ratio and the current command value Icoi. This map can include a rotation angle R, a torque command value Ti, and a rotation speed N. The motor controller 6 performs PWM control of the step-up DCDC converter 2 based on the determined PWM duty ratio.

変形態様によれば、発電装置5は、供給電流Isの指令値Isiの緩慢な変化に応じて発電電流Igを制御することができる。言い換えれば、発電装置5及び昇圧DCDCコンバータ2を含む電流供給システムが電圧形インバータ3に供給する供給電流Isの指令値Isiは、低周波成分と高周波成分とからなる。図7に示すように、最大相電流指令値Imに等しい供給電流指令値Isiは、フィルタ200により低周波成分である発電電流指令値Igiと、高周波成分である昇圧DCDCコンバータの出力電流指令値Icoiとに分割される。出力電流指令値Icoiは、減算器400により供給電流指令値Isiから発電電流指令値Igiを差し引くことにより得られる。これにより、発電装置5は、低周波の発電電流Igを供給することができる。発電装置5が停止している時、昇圧DCDCコンバータ2は、供給電流指令値Isiに相当する電流を供給する。 According to the modification, the power generation device 5 can control the generated current Ig according to a gradual change in the command value Isi of the supply current Is. In other words, the command value Isi of the supply current Is supplied to the voltage source inverter 3 by the current supply system including the power generation device 5 and the step-up DCDC converter 2 includes a low frequency component and a high frequency component. As shown in FIG. 7, the supply current command value Isi equal to the maximum phase current command value Im is generated by the filter 200 using the generated current command value Igi, which is a low frequency component, and the output current command value Icoi of the step-up DCDC converter, which is a high frequency component. And divided. The output current command value Icoi is obtained by subtracting the generated current command value Igi from the supply current command value Isi by the subtractor 400. Thereby, the electric power generating apparatus 5 can supply the low frequency generated electric current Ig. When the power generation device 5 is stopped, the step-up DCDC converter 2 supplies a current corresponding to the supply current command value Isi.

Claims (6)

多相モータを駆動する多相の電圧形インバータと、高電位DCリンク線及び低電位DCリンク線を通じて前記電圧形インバータにDCリンク電圧を印加する昇圧DCDCコンバータと、前記電圧形インバータ及び前記昇圧DCDCコンバータを制御するモータコントローラとを備え、
前記電圧形インバータは、前記モータにU相電流を供給するU相レグと、前記モータにV相電流を供給するV相レグと、前記モータにW相電流を供給するW相レグとを有し、
前記電圧形インバータは、高電位DCリンク線に接続される高電位固定レグ、低電位DCリンク線に接続される低電位固定レグ、及び、高速でスイッチングされるスイッチドレグを、前記モータの回転角度に応じて前記U相レグ、V相レグ及びW相レグに別々に割り当て、
前記昇圧DCDCコンバータは、前記モータの回転角度に応じて周期的に変化する平均振幅をもつ電力を前記電圧形インバータに供給し、
前記モータコントローラは、前記U相電流、V相電流及びW相電流を制御するために、U相電流指令値、V相電流指令値及びW相電流指令値を前記電圧形インバータに算出する一相変調式の可変速モータ駆動装置において、
前記モータコントローラは、前記U相電流指令値、V相電流指令値及びW相電流指令値から選択され、かつ、絶対値が最大である相電流指令値により構成される最大相電流指令値に基づいて、前記昇圧DCDCコンバータを制御することを特徴とする一相変調式の可変速モータ駆動装置。
A multi-phase voltage source inverter for driving a multi-phase motor, a step-up DCDC converter for applying a DC link voltage to the voltage source inverter through a high potential DC link line and a low potential DC link line, the voltage source inverter and the boost DCDC A motor controller for controlling the converter,
The voltage source inverter includes a U-phase leg that supplies a U-phase current to the motor, a V-phase leg that supplies a V-phase current to the motor, and a W-phase leg that supplies a W-phase current to the motor. ,
The voltage source inverter includes a high-potential fixed leg connected to a high-potential DC link line, a low-potential fixed leg connected to a low-potential DC link line, and a switched leg that is switched at high speed to the rotation angle of the motor. Depending on the U phase leg, V phase leg and W phase leg separately,
The step-up DCDC converter supplies power having an average amplitude that periodically changes according to the rotation angle of the motor to the voltage source inverter.
The motor controller calculates a U-phase current command value, a V-phase current command value, and a W-phase current command value to the voltage source inverter to control the U-phase current, V-phase current, and W-phase current. In the modulation type variable speed motor drive device,
The motor controller is selected from the U-phase current command value, the V-phase current command value, and the W-phase current command value, and is based on a maximum phase current command value constituted by a phase current command value having a maximum absolute value. And a step-up DCDC converter for controlling the step-up DCDC converter.
前記モータコントローラは、前記最大相電流の検出値が前記最大相電流の指令値よりも大きい時に前記昇圧DCDCコンバータの出力電流を減らし、かつ、前記最大相電流の検出値が前記最大相電流の指令値よりも小さい時に前記昇圧DCDCコンバータの出力電流を増加する請求項1記載の一相変調式の可変速モータ駆動装置。   The motor controller reduces the output current of the step-up DCDC converter when the detected value of the maximum phase current is larger than the command value of the maximum phase current, and the detected value of the maximum phase current is a command of the maximum phase current The single-phase modulation type variable speed motor drive device according to claim 1, wherein the output current of the step-up DCDC converter is increased when the value is smaller than the value. 前記高電位DCリンク線及び前記低電位DCリンク線を通じて発電電流を前記電圧形インバータに供給する発電装置を有し、
前記発電装置及び前記昇圧DCDCコンバータは、前記最大相電流指令値に本質的に等しい電流を前記電圧形インバータに供給する請求項1記載の一相変調式の可変速モータ駆動装置。
A power generator that supplies a power generation current to the voltage source inverter through the high potential DC link line and the low potential DC link line;
2. The one-phase modulation variable speed motor driving device according to claim 1, wherein the power generation device and the step-up DCDC converter supply a current substantially equal to the maximum phase current command value to the voltage source inverter.
前記発電装置は、前記最大相電流指令値の低周波成分を前記電圧形インバータに供給し、
前記昇圧DCDCコンバータは、前記最大相電流指令値の少なくとも高周波成分を前記電圧形インバータに供給する請求項3記載の一相変調式の可変速モータ駆動装置。
The power generator supplies a low frequency component of the maximum phase current command value to the voltage source inverter,
4. The one-phase modulation type variable speed motor driving apparatus according to claim 3, wherein the step-up DCDC converter supplies at least a high-frequency component of the maximum phase current command value to the voltage source inverter.
前記モータコントローラは、3相変調モードと1相変調モードとを有し、
前記3相変調モードは、前記モータの低速回転領域において採用される請求項1記載の一相変調式の可変速モータ駆動装置。
The motor controller has a three-phase modulation mode and a one-phase modulation mode,
The single-phase modulation type variable speed motor driving device according to claim 1, wherein the three-phase modulation mode is adopted in a low-speed rotation region of the motor.
前記モータコントローラは、3相変調モードと1相変調モードとを有し、
前記3相変調モードは、前記モータが大きなモータトルクを発生する大トルク領域において採用される請求項1記載の一相変調式の可変速モータ駆動装置置。
The motor controller has a three-phase modulation mode and a one-phase modulation mode,
2. The one-phase modulation type variable speed motor drive apparatus according to claim 1, wherein the three-phase modulation mode is employed in a large torque region where the motor generates a large motor torque.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018043480A1 (en) * 2016-09-01 2018-03-08 国立大学法人筑波大学 Load driving circuit, load driving system, and load driving method

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