JP2014087233A - 3相交流モータの制御装置及び制御方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】モータコントローラは、3相インバータにおける所定の一相のスイッチング素子のオンオフ状態を順番に所定期間固定する2相変調制御と、3相インバータの各相のスイッチング素子をオンオフ制御する3相変調制御とを交互に行う。3相変調制御を行う3相変調制御区間は、2相変調制御における電圧固定相が切り替えられる所定電気角の前後に設定する。3相変調制御区間では、中性点電圧が緩やかに変化するように各相のスイッチング素子をオンオフ制御する。
【選択図】図4
Description
図1に示すように、走行モータとしての3相交流モータ10の制御装置11は、3相インバータ12及び制御手段としてのモータコントローラ13を備えている。3相交流モータ10には回転子に永久磁石を使用したPMモータが使用されている。
Vu*=V2u*+Vn
Vv*=V2v*+Vn
Vw*=V2w*+Vn
PWM信号生成手段26は、3相電圧指令値演算手段25で演算されたU相の電圧指令値Vu*、V相の電圧指令値Vv*、W相の電圧指令値Vw*に対応する3相のPWM電圧信号Pu、Pv、Pwを生成する。
制御装置11は車両に搭載され、3相インバータ12の入力端子がバッテリ14に接続され、出力端子が走行モータ、即ち3相交流モータ10に接続された状態で使用される。モータコントローラ13は、3相インバータ12における所定の一相のスイッチング素子のオンオフ状態を順番に所定期間固定する2相変調制御と、3相インバータ12の各相のスイッチング素子Q1〜Q6をオンオフ制御する3相変調制御とを交互に行う。3相変調制御を行う3相変調制御区間は、2相変調制御における電圧固定相が切り替えられる所定電気角の前後に設定する。3相変調制御区間では、中性点電圧が緩やかに変化するように各相のスイッチング素子Q1〜Q6をオンオフ制御する。
モータコントローラ13は、ステップS1で、2相変調電圧指令値演算手段23によりU相、V相及びW相の各相の2相変調電圧指令値V2u*、V2v*、V2w*を演算する。詳述すると角度センサ18により検出された3相交流モータ10の回転角に基づいてモータ回転数を演算し、そのモータ回転数と入力されるトルク指令とから3相交流モータ10に流れるべき電流としてのd軸電流Id*及びq軸電流Iq*を演算する。また、2相変調電圧指令値演算手段23は、電流センサ17aにより検出されたU相の電流Iuの電流値、電流センサ17bにより検出されたW相の電流Iwの電流値からd軸電流id及びq軸電流iqを算出する。そして、電流偏差Δid、Δiqを求め、求めた電流偏差Δid、Δiqを0に収束させるべき3相電圧指令値U、V、WをPI演算により求める。そして、その3相電圧指令値U、V、Wから2相変調電圧指令値V2u*、V2v*、V2w*を演算する。
Vv*=V2v*+Vn
Vw*=V2w*+Vn
そして、モータコントローラ13は、ステップS4で、中性点電圧演算手段24により各相の電圧指令値Vu*、Vv*、Vw*をPWM信号生成手段26に出力し、PWM信号生成手段26は各相の電圧指令値Vu*、Vv*、Vw*に対応する3相のPWM電圧信号Pu、Pv、Pwを生成して、駆動回路22に出力する。即ち、3相インバータ12へ出力電圧指令値をセット(指令)する。
(1)3相交流モータ10の制御方法は、3相交流モータ10を3相インバータ12を介して駆動する際、3相インバータ12における所定の一相のスイッチング素子のオンオフ状態を順番に所定期間固定する2相変調制御と、3相インバータ12の各相のスイッチング素子をオンオフ制御する3相変調制御とを交互に行う。3相変調制御を行う3相変調制御区間は、2相変調制御における電圧固定相が切り替えられる所定電気角の前後に設定する。そして、3相変調制御区間では、中性点電圧が緩やかに変化するように各相のスイッチング素子をオンオフ制御する。したがって、3相インバータ12による2相変調制御の利点を生かしつつ、2相変調制御における電圧固定相の切り替え時の急峻な電圧変化を抑制し、トルクリプルを抑制することができる。その結果、3相交流モータ10の駆動時における振動や騒音を抑制することができる。
○ 3相変調制御区間においてステップ状に変化する電圧指令値は、各ステップ期間Sにおいて一定に保持されるようにしてもよい。この場合、電圧指令値が各ステップ期間Sにおいて緩やかに変化するように設定する場合に比べて、制御が簡単になる。
○ 3相交流モータ10は車両の走行用モータに限らず、他の電気機器に使用される3相交流モータ10の制御に適用してもよい。
Claims (6)
- 3相インバータと、前記3相インバータの各相に対応する高電位側のスイッチング素子及び低電位側のスイッチング素子のオンオフを制御する制御手段とを備えた3相交流モータの制御装置であって、
前記制御手段は、前記3相インバータにおける所定の一相のスイッチング素子のオンオフ状態を順番に所定期間固定する2相変調制御と、前記3相インバータの各相のスイッチング素子をオンオフ制御する3相変調制御とを交互に行い、
前記3相変調制御を行う3相変調制御区間は、前記2相変調制御における電圧固定相が切り替えられる所定電気角の前後に設定され、
前記3相変調制御区間では、中性点電圧が緩やかに変化するように前記各相のスイッチング素子をオンオフ制御することを特徴とする3相交流モータの制御装置。 - 前記制御手段は、前記3相変調制御区間では、中性点電圧がステップ状に変化するように各相の電圧指令値を設定する請求項1に記載の3相交流モータの制御装置。
- 前記制御手段は、前記各相の電圧指令値を、各ステップ期間における電圧指令値が緩やかに変化するように設定する請求項2に記載の3相交流モータの制御装置。
- 前記制御手段は、前記3相交流モータの運転条件に対応した前記2相変調制御と前記3相変調制御との切り替え時期や前記ステップ期間と、キャリア周波数及び電流リプルの許容量との関係を示すマップを備えており、3相交流モータの運転状態と前記マップとに基づいて前記切り替え時期や前記ステップ期間を演算する請求項2又は請求項3に記載の3相交流モータの制御装置。
- 3相インバータと、前記3相インバータの各相に対応する高電位側のスイッチング素子及び低電位側のスイッチング素子のオンオフを制御する3相交流モータの制御方法であって、
前記3相インバータにおける所定の一相のスイッチング素子のオンオフ状態を順番に所定期間固定する2相変調制御と、前記3相インバータの各相のスイッチング素子をオンオフ制御する3相変調制御とを交互に行い、
前記3相変調制御を行う3相変調制御区間は、前記2相変調制御における電圧固定相が切り替えられる所定電気角の前後に設定され、
前記3相変調制御区間では、中性点電圧が緩やかに変化するように前記各相のスイッチング素子をオンオフ制御することを特徴とする3相交流モータの制御方法。 - 前記3相変調制御区間では、中性点電圧がステップ状に変化するように各相の電圧指令値を設定する請求項5に記載の3相交流モータの制御方法。
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