JP2015070699A - Control circuit of switched reluctance motor - Google Patents

Control circuit of switched reluctance motor Download PDF

Info

Publication number
JP2015070699A
JP2015070699A JP2013202895A JP2013202895A JP2015070699A JP 2015070699 A JP2015070699 A JP 2015070699A JP 2013202895 A JP2013202895 A JP 2013202895A JP 2013202895 A JP2013202895 A JP 2013202895A JP 2015070699 A JP2015070699 A JP 2015070699A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
phase
leg
control circuit
neutral point
parallel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2013202895A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
英樹 大口
Hideki Oguchi
英樹 大口
泰章 古庄
Yasuaki Kosho
泰章 古庄
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Electric Co Ltd filed Critical Fuji Electric Co Ltd
Priority to JP2013202895A priority Critical patent/JP2015070699A/en
Publication of JP2015070699A publication Critical patent/JP2015070699A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To allow reduction torque ripple by current overlap operation when a high-speed operation is made by a single pulse mode, relating to a control circuit of an SR motor in which the number of legs and the number of wirings are decreased.SOLUTION: In a control circuit, legs of respective phases are connected each other in parallel, a neutral point leg and a DC power source are connected in parallel in theses parallel circuits, and windings of respective phases of an SR motor are respectively connected between a neutral point and a serial connection point of two semiconductor switching elements of respective phase legs. In a state in which a switching element Tof a one-side arm of the neutral point leg is kept ON, the switching element Tof a counter arm of an A phase leg is made to perform switching operation to electrify an A phase winding, which operation is sequentially performed for a leg of other phase.

Description

本発明は、スイッチトリラクタンスモータ(以下、SRモータともいう)の制御回路に関し、詳しくは、部品点数の削減及びトルクリプルの低減を図りつつSRモータの高速回転を実現するための技術に関するものである。   The present invention relates to a control circuit for a switched reluctance motor (hereinafter also referred to as an SR motor), and more particularly to a technique for realizing high-speed rotation of an SR motor while reducing the number of components and torque ripple. .

図3は、SRモータの制御回路の従来技術を示している。図3において、1は直流電源(電圧値をEとする)、T,T,T,T,T,TはIGBT等の半導体スイッチング素子、D,D,D,D,D,Dはダイオード、20はSRモータである。
ここで、SRモータ20の相数は三相であり、制御回路は、一相当たりそれぞれ2つのレグからなるA相レグ10A,B相レグ10B、C相レグ10Cにより合計6レグによって構成されている。
FIG. 3 shows the prior art of the control circuit of the SR motor. In FIG. 3, 1 is a DC power supply (voltage value is E d ), T u , T v , T w , T x , T y , T z are semiconductor switching elements such as IGBTs, D u , D v , D w , Dx , Dy , and Dz are diodes, and 20 is an SR motor.
Here, the number of phases of the SR motor 20 is three phases, and the control circuit is configured by a total of six legs by an A-phase leg 10A, a B-phase leg 10B, and a C-phase leg 10C each having two legs per phase. Yes.

図4は、SRモータ20の模式的な断面図であり、以下では、この図4を参照しつつSRモータ20のトルク発生原理を説明する。図4において、21は固定子、21aはその突極、22は回転子、22aはその突極、23は回転軸を示す。
いま、固定子21の突極21aと回転子22の突極22aとが一致する場合を「対向位置」、固定子21の2つの突極21aの間に回転子22の突極22aが位置する場合を「非対向位置」と定義する。
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of the SR motor 20. Hereinafter, the principle of torque generation of the SR motor 20 will be described with reference to FIG. In FIG. 4, 21 is a stator, 21a is its salient pole, 22 is a rotor, 22a is its salient pole, and 23 is a rotation axis.
Now, the case where the salient pole 21a of the stator 21 and the salient pole 22a of the rotor 22 coincide with each other is “opposing position”, and the salient pole 22a of the rotor 22 is positioned between the two salient poles 21a of the stator 21. The case is defined as “non-opposing position”.

図5は、モータ20の回転子位置θに対するインダクタンスL(θ)と駆動トルクを発生する電流(固定子巻線電流)iとの関係を、SRモータ20の一相分について示した図である。図示するように、SRモータ20のインダクタンスL(θ)は、非対向位置において最小となるため磁束が最も流れにくく、対向位置において最大となるため磁束が最も流れやすい。   FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the inductance L (θ) with respect to the rotor position θ of the motor 20 and the current (stator winding current) i that generates the driving torque for one phase of the SR motor 20. . As shown in the figure, the inductance L (θ) of the SR motor 20 is the smallest at the non-opposing position, so that the magnetic flux is most difficult to flow.

ここで、説明を簡略化するために、インダクタンスL(θ)が回転子位置θに対して線形に変化するものとすると、SRモータ20のトルクTは、電流i、インダクタンスL(θ)及び回転子位置θを用いて、数式1によって表される。

Figure 2015070699
すなわち、∂L(θ)/∂θが正の区間に通電すれば駆動トルクが得られ、また、∂L(θ)/∂θが負の区間に通電すれば制動トルクが得られる。
よって、図6に示すように、SRモータ20のA,B,C相について、∂L(θ)/∂θが正である区間に制御回路から電流i,i,iをそれぞれ通流すれば、ほぼ一定のトルクを得ることができる。 Here, in order to simplify the description, assuming that the inductance L (θ) changes linearly with respect to the rotor position θ, the torque T of the SR motor 20 is the current i, the inductance L (θ), and the rotation. Using the child position θ, it is expressed by Equation 1.
Figure 2015070699
That is, if ∂L (θ) / ∂θ is energized in a positive section, a driving torque is obtained, and if ∂L (θ) / ∂θ is energized in a negative section, braking torque is obtained.
Therefore, as shown in FIG. 6, the currents i A , i B , and i C are passed from the control circuit to the sections where ∂L (θ) / ∂θ is positive for the A, B, and C phases of the SR motor 20, respectively. If it flows, a substantially constant torque can be obtained.

しかしながら、制御回路によって図5や図6に示すような矩形波電流を生成することは困難であるため、実際には、図7に示すごとく、理想電流を矩形波として実電流が目標値に近付くようにSRモータ20への印加電圧をチョッピング制御している。
この印加電圧には、以下の三つの電圧モードが存在し、電流のパターンに応じて図3の半導体スイッチング素子のオンオフを切り替えている。以下、図3のA相レグ10Aを例に挙げて各電圧モードを説明する。
However, since it is difficult to generate a rectangular wave current as shown in FIGS. 5 and 6 by the control circuit, in practice, the actual current approaches the target value with the ideal current as a rectangular wave as shown in FIG. In this way, the voltage applied to the SR motor 20 is controlled by chopping.
The applied voltage has the following three voltage modes, and the semiconductor switching element of FIG. 3 is switched on and off according to the current pattern. Hereinafter, each voltage mode will be described by taking the A-phase leg 10A of FIG. 3 as an example.

1)正電圧モード:A相巻線には+Edcの電圧が印加される。この時のA相レグ10Aにおける各素子のオンオフ状態を、表1に示す。

Figure 2015070699
1) Positive voltage mode: A voltage of + E dc is applied to the A-phase winding. Table 1 shows the on / off state of each element in the A-phase leg 10A at this time.
Figure 2015070699

2)零電圧モード:A相巻線の電圧は0[V]となる。この時のA相レグ10Aにおける各素子のオンオフ状態を、表2に示す。

Figure 2015070699
2) Zero voltage mode: The voltage of the A-phase winding is 0 [V]. Table 2 shows the on / off states of the elements in the A-phase leg 10A at this time.
Figure 2015070699

3)負電圧モード:A相巻線には−Edcの電圧が印加される。この時のA相レグ10Aにおける各素子のオンオフ状態を、表3に示す。

Figure 2015070699
3) Negative voltage mode: -E dc voltage is applied to the A-phase winding. Table 3 shows the on / off state of each element in the A-phase leg 10A at this time.
Figure 2015070699

なお、電流立ち上げ時には正電圧モードが、電流を一定に制御するときは正電圧モード及び零電圧モードが、電流立ち下げ時には負電圧モードが、それぞれ用いられる。   The positive voltage mode is used when the current is raised, the positive voltage mode and the zero voltage mode are used when the current is controlled to be constant, and the negative voltage mode is used when the current is lowered.

図8は、実際のA相電流i及びB相電流iの波形図である。
図8に示すように、A相電流iが立ち下がった後にB相電流iを立ち上げると、iの立ち下り時にトルクが減少し、iの立ち上がり時にトルクが増加する。すなわち、通流相の切り替わり区間Tにおいて、トルクリプルが発生することになる。
この問題を解決する方法として、図9に示すように、A相電流iが立ち下がるタイミングよりも所定の時間ΔTだけ余裕を持ってB相電流iを立ち上げ、上記のトルクリプルを低減する技術がある。この技術は、二つの相の電流がオーバーラップしていることから、電流オーバーラップと呼ばれている。
Figure 8 is a waveform diagram of an actual A-phase current i A and B-phase current i B.
As shown in FIG. 8, when launching the B-phase current i B after the fall of the A-phase current i A, the torque is reduced to fall when i A, torque increases at the rising edge of the i B. That is, in the switch interval T 1 of the flowing phase, so that the torque ripple is generated.
As a method for solving this problem, as shown in FIG. 9, the B-phase current i B is raised with a margin of a predetermined time ΔT from the timing when the A-phase current i A falls, and the torque ripple is reduced. There is technology. This technique is called current overlap because the currents of the two phases overlap.

ところで、回路構成の簡略化を目的としたSRモータ20の制御回路として、特許文献1に記載された従来技術が知られている。
図10は、特許文献1に記載された制御回路を示している。この制御回路では、ダイオードが逆並列に接続されたIGBT等の半導体スイッチング素子T,T,T,T,T,Tを2個ずつ用いてA相レグ10A’、B相レグ10B’、C相レグ10C’を構成すると共に、これらのレグ10A’,10B’,10C’の並列回路に、同じくダイオードが逆並列に接続された半導体スイッチング素子T,Tからなる中性点レグ10Dを並列に接続して構成されている。ここで、ダイオードD,D,D,D,D,D,D,Dとしては、各スイッチング素子にそれぞれ内蔵されたものが用いられる。
CA,CB,CCはSRモータ20の固定子のA相,B相,C相巻線であり、Mは、各相巻線CA,CB,CCの一端が共通に接続された中性点である。
By the way, as a control circuit of the SR motor 20 for the purpose of simplifying the circuit configuration, a conventional technique described in Patent Document 1 is known.
FIG. 10 shows a control circuit described in Patent Document 1. In this control circuit, two semiconductor switching elements T u , T x , T v , T y , T w , T z such as IGBTs each having a diode connected in anti-parallel are used for each of the A-phase leg 10A ′ and the B-phase. A leg 10B ′ and a C-phase leg 10C ′ are formed, and a parallel circuit of these legs 10A ′, 10B ′, and 10C ′ includes semiconductor switching elements T m and T n each having a diode connected in antiparallel. The sex point leg 10D is connected in parallel. Here, the diode D u, D x, D v , D y, D w, D z, D m, as the D n, those built to each switching element is used.
CA, CB and CC are the A-phase, B-phase and C-phase windings of the stator of the SR motor 20, and M is a neutral point where one end of each phase winding CA, CB and CC is connected in common. is there.

この従来技術によれば、図3の回路に比べて素子の数が12個から8個になり、また、レグの数も6個(図3では、各相レグがそれぞれ2個のレグにより構成されるため、合計6個)から4個に減少する。
更に、各相巻線CA,CB,CCの一端をスター結線してその中性点Mをスイッチング素子T,Tの直列接続点に接続し、各相巻線CA,CB,CCの他端を、A相レグ10A’のスイッチング素子T,Tの直列接続点、B相レグ10B’の同T,Tの直列接続点、C相レグ10C’の同T,Tの直列接続点にそれぞれ接続することにより、制御回路と各相巻線CA,CB,CCとの間の配線数も図3の6本から4本に減少する。
これらの理由により、特許文献1では、図3の回路よりも構成を簡略化することができる。
According to this prior art, the number of elements is reduced from 12 to 8 compared to the circuit of FIG. 3, and the number of legs is also 6 (in FIG. 3, each phase leg is composed of 2 legs. Therefore, the total is reduced from 6) to 4.
Furthermore, one end of each phase winding CA, CB, CC is star-connected, and its neutral point M is connected to the series connection point of the switching elements T m , T n , and other than each phase winding CA, CB, CC. end, 'the series connection point of the switching elements T u, T x of, B-phase leg 10B' a phase leg 10A the T v of the series connection point of T y, the T w C-phase leg 10C ', T z The number of wires between the control circuit and each of the phase windings CA, CB, CC is reduced from 6 to 4 in FIG.
For these reasons, the configuration of Patent Document 1 can be simplified compared to the circuit of FIG.

なお、図10における各素子のオンオフ状態は、以下の表4〜表7に示す通りとなる。ただし、これらのオンオフ状態は、制御回路によるA相巻線CAへの通流からB相巻線CBへの通流までの区間に関するものである。   In addition, the on / off state of each element in FIG. 10 is as shown in Tables 4 to 7 below. However, these on / off states relate to a section from the flow to the A-phase winding CA to the flow to the B-phase winding CB by the control circuit.

1)A相巻線正電圧モード

Figure 2015070699
1) A phase winding positive voltage mode
Figure 2015070699

2)A相巻線零電圧モード

Figure 2015070699
2) Phase A winding zero voltage mode
Figure 2015070699

3)A相巻線負電圧モード、B相巻線正電圧モード
このモードでは、A相電流iとB相電流iとの大小関係により、第4レグ10Dのスイッチング素子T及びダイオードDのON,OFFが決まる。

Figure 2015070699
3) A-phase winding negative voltage mode, B-phase winding positive voltage mode In this mode, the switching element T n and diode D of the fourth leg 10D are determined by the magnitude relationship between the A-phase current i A and the B-phase current i B. n is turned on and off.
Figure 2015070699

4)A相巻線負電圧モード、B相巻線零電圧モード
このモードでは、A相電流iとB相電流iとの大小関係により、第4レグ10DのダイオードD,DのON,OFFが決まる。

Figure 2015070699
4) A-phase winding negative voltage mode, B-phase winding zero-voltage mode In this mode, the diodes D m and D n of the fourth leg 10D are determined by the magnitude relationship between the A-phase current i A and the B-phase current i B. ON and OFF are determined.
Figure 2015070699

更に、他の従来技術として、特許文献2に記載された図11の制御回路が知られている。
図11において、図10と同一の機能を有するものには同一の参照符号を付してある。また、11,12は、A相レグ10A’とB相レグ10B’との間、及び、B相レグ10B’とC相レグ10C’との間に接続された均圧線を示している。
この従来技術では、隣接する二相間を均圧線にて接続すると共に半導体スイッチング素子を駆動するPWM信号を工夫することにより、制御回路(インバータ)とSRモータとの間の配線数を、特許文献1と同様に4本に減少させている。
Furthermore, the control circuit of FIG. 11 described in Patent Document 2 is known as another conventional technique.
In FIG. 11, components having the same functions as those in FIG. Reference numerals 11 and 12 denote pressure equalization lines connected between the A-phase leg 10A ′ and the B-phase leg 10B ′ and between the B-phase leg 10B ′ and the C-phase leg 10C ′.
In this prior art, the number of wires between the control circuit (inverter) and the SR motor is determined by connecting the adjacent two phases with a pressure equalizing line and devising a PWM signal for driving the semiconductor switching element. Similar to 1, the number is reduced to 4.

また、SRモータの励磁方法として、特許文献3が公知になっている。
この特許文献3には、前述したように電流オーバーラップによってSRモータのトルクリプルを低減させることが記載されている。更に、SRモータを高速運転する場合には、各相の巻線にパルス状の電圧を印加し、その電圧の一周期内で、相電流が0[A]から所定のピーク値まで増加してその後に0[A]に減少するような単一パルスモードで駆動することが望ましい旨、記載されている。なお、この特許文献3において、例えば配線数を減少させて回路構成を簡略化させる技術については、特に言及されていない。
Patent Document 3 is known as an SR motor excitation method.
This Patent Document 3 describes that the torque ripple of the SR motor is reduced by current overlap as described above. Furthermore, when the SR motor is operated at high speed, a pulse voltage is applied to the windings of each phase, and the phase current increases from 0 [A] to a predetermined peak value within one cycle of the voltage. Then, it is described that it is desirable to drive in a single pulse mode that decreases to 0 [A]. In Patent Document 3, for example, a technique for simplifying the circuit configuration by reducing the number of wirings is not particularly mentioned.

特開2007−28866号公報(段落[0019]〜[0013]、図1等)JP 2007-28866 A (paragraphs [0019] to [0013], FIG. 1 etc.) 特開2000−295891号公報(段落[0042]〜[0046]、図1等)JP 2000-295891 A (paragraphs [0042] to [0046], FIG. 1 etc.) 特許第4141743号公報(段落[0005],[0006],[0010],[0039]、図3,図9等)Japanese Patent No. 4141743 (paragraphs [0005], [0006], [0010], [0039], FIG. 3, FIG. 9 etc.)

前述した特許文献1,2によれば、回路構成の簡略化が可能である。しかし、これらの従来技術のように構成を簡略化した制御回路を用いて、特許文献3に記載されているような単一パルスモードにてSRモータを運転するための制御方法については、何れの従来技術にも開示されていない。
そこで、本発明の解決課題は、レグ数及び配線数を少なくしたSRモータの制御回路において、単一パルスモードにより高速運転を行う際に電流オーバーラップ動作によりトルクリプルを低減可能とした制御回路を提供することにある。
According to Patent Documents 1 and 2 described above, the circuit configuration can be simplified. However, with respect to the control method for operating the SR motor in the single pulse mode as described in Patent Document 3 using a control circuit having a simplified configuration as in these conventional techniques, Neither is disclosed in the prior art.
Therefore, the problem to be solved by the present invention is to provide a control circuit capable of reducing torque ripple by current overlap operation when performing high-speed operation in a single pulse mode in a control circuit for an SR motor with a reduced number of legs and wires. There is to do.

上記課題を解決するため、請求項1に係る発明は、ダイオードが逆並列に接続された半導体スイッチング素子を2個直列に接続してなる一相分のレグをn(nは3以上の整数)相分、互いに並列に接続し、かつ、これらのn相分のレグの並列回路に、前記一相分のレグと同一構成の中性点レグを並列に接続すると共に、前記中性点レグに並列に直流電源を接続し、前記中性点レグを構成する2個の半導体スイッチング素子の直列接続点である中性点と、前記n相分のレグを構成する2個の半導体スイッチング素子の直列接続点との間に、スイッチトリラクタンスモータの各相の巻線をそれぞれ接続して構成された、スイッチトリラクタンスモータの制御回路において、
前記中性点レグの片側アームの半導体スイッチング素子を常にONさせた状態で、前記n相分のレグのうち一相分のレグの前記片側アームとは反対側に位置する対向アームの半導体スイッチング素子をスイッチング動作させて当該相の巻線に通流する動作を、前記n相分のレグに対して順次実行し、前記スイッチトリラクタンスモータのトルクを連続的に制御するものである。
In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to claim 1 is characterized in that a leg for one phase formed by connecting two semiconductor switching elements each having a diode connected in antiparallel in series is n (n is an integer of 3 or more). A neutral point leg having the same configuration as that of the one-phase leg is connected in parallel to the n-phase leg parallel circuit and connected to each other in parallel. A neutral point which is a series connection point of two semiconductor switching elements constituting the neutral point leg by connecting a DC power supply in parallel and a series of two semiconductor switching elements constituting the n-phase leg. In the control circuit of the switched reluctance motor, which is configured by connecting the windings of each phase of the switched reluctance motor between the connection points,
The semiconductor switching element of the opposite arm located on the opposite side of the one-phase leg of the n-phase leg in the state where the semiconductor switching element of the one-side arm of the neutral point leg is always turned on The switching operation is performed on the legs of the n-phase in order, and the torque of the switched reluctance motor is continuously controlled.

請求項2に係る発明は、請求項1に記載したスイッチトリラクタンスモータの制御回路において、前記n相分のレグの半導体スイッチング素子を、一周期内に単一のパルス状電圧を印加する単一パルスモードにより制御し、かつ、各相の前記巻線に流れる電流が一部の期間でオーバーラップするように制御するものである。   According to a second aspect of the present invention, in the control circuit of the switched reluctance motor according to the first aspect, a single pulse voltage is applied to the semiconductor switching element of the n-phase leg within one cycle. Control is performed in a pulse mode, and control is performed so that the currents flowing in the windings of each phase overlap in a part of the period.

本発明によれば、レグ数及び配線数を少なくしたSRモータの制御回路において、単一パルスモード運転及び電流オーバーラップ動作により、トルクリプルを低減して安定した高速運転を行うことができる。   According to the present invention, in a SR motor control circuit with a reduced number of legs and wires, a single pulse mode operation and a current overlap operation can reduce torque ripple and perform stable high-speed operation.

本発明の実施形態の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows operation | movement of embodiment of this invention. 本発明の実施形態における各相の電流及び電圧の波形図である。It is a waveform diagram of the current and voltage of each phase in the embodiment of the present invention. SRモータの制御回路の従来技術を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the prior art of the control circuit of SR motor. SRモータの模式的な断面図である。It is a typical sectional view of an SR motor. SRモータの回転子位置に対するインダクタンス及び電流の関係を一相分について示した図である。It is the figure which showed the relationship of the inductance and electric current with respect to the rotor position of SR motor about one phase. SRモータの各相電流の波形図である。It is a wave form diagram of each phase current of SR motor. SRモータの電流及び印加電圧の波形図である。It is a waveform diagram of the current and applied voltage of the SR motor. SRモータの実際のA相電流及びB相電流の波形図である。It is a waveform diagram of the actual A phase current and B phase current of the SR motor. 電流オーバーラップ時のSRモータのA相電流及びB相電流の波形図である。It is a wave form diagram of A phase current and B phase current of SR motor at the time of current overlap. 特許文献1に記載された従来技術を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the prior art described in patent document 1. 特許文献2に記載された従来技術を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the prior art described in patent document 2.

以下、図に沿って本発明の実施形態を説明する。
まず、この実施形態に係る制御回路の構成は、前述した図10と同一である。すなわち、図10に示すように、直流電源1(電圧値をEとする)の両端には、IGBT等の半導体スイッチング素子T,Tが直列に接続されたA相レグ10A’と、半導体スイッチング素子T,Tが直列に接続されたB相レグ10B’と、半導体スイッチング素子T,Tが直列に接続されたC相レグ10C’とが互いに並列に接続されている。そして、これらA相レグ10A’、B相レグ10B’、C相レグ10C’の並列回路に、半導体スイッチング素子T,Tが直列に接続された中性点レグ10Dが並列に接続されている。なお、D,D,D,D,D,D,D,Dは各スイッチング素子にそれぞれ逆並列に接続されたダイオード、CA,CB,CCはSRモータの固定子のA相,B相,C相巻線であり、Mは中性点である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
First, the configuration of the control circuit according to this embodiment is the same as that shown in FIG. That is, as shown in FIG. 10, an A-phase leg 10A ′ in which semiconductor switching elements T u and T x such as IGBTs are connected in series at both ends of a DC power source 1 (voltage value is E d ), A B-phase leg 10B ′ in which the semiconductor switching elements T v and T y are connected in series and a C-phase leg 10C ′ in which the semiconductor switching elements T w and T z are connected in series are connected in parallel to each other. Then, these A phase leg 10A ', B phase leg 10B', the parallel circuit of C-phase leg 10C ', the semiconductor switching element T m, T n is the neutral point leg 10D connected in series is connected in parallel Yes. D u , D x , D v , D y , D w , D z , D m , and D n are diodes connected in antiparallel to the respective switching elements, and CA, CB, and CC are stators of the SR motor. A-phase, B-phase, and C-phase windings, and M is a neutral point.

ここで、半導体スイッチング素子T,T,T,T,T,T,T,Tとしては、IGBT以外にMOSFETを用いても良い。また、ダイオードD,D,D,D,D,D,D,Dには、IGBTやMOSFET等の内蔵ダイオードを用いることが望ましい。 Here, the semiconductor switching element T u, T v, T w , T x, T y, T z, T m, as the T n, may be used MOSFET in addition IGBT. The diode D u, D v, D w , D x, D y, D z, D m, the D n, it is desirable to use the built-in diode such as an IGBT or MOSFET.

次に、この制御回路の動作を、図1のフローチャート及び図2の波形図を参照しつつ説明する。
図1に示すように、図10に示した中性点レグ10Dの下アームのスイッチング素子Tを常にONさせておく(図1のステップS1)。まず、A相巻線CAへの通流時には、A相レグ10A’の上アームのスイッチング素子TをONする(ステップS2)。これにより、A相巻線CAは正電圧モードとなり、A相電流iが直流電源1→スイッチング素子T→A相巻線CA→中性点M→スイッチング素子T→直流電源1の経路で流れる。
Next, the operation of this control circuit will be described with reference to the flowchart of FIG. 1 and the waveform diagram of FIG.
As shown in FIG. 1, previously always ON the switching element T n of the lower arm of the neutral leg 10D shown in FIG. 10 (step S1 in FIG. 1). First, at the time of flow of the A-phase winding CA, turning ON the switching element T u of the upper arm of the A-phase leg 10A '(step S2). As a result, the A-phase winding CA enters the positive voltage mode, and the A-phase current i A is a path of the DC power source 1 → the switching element Tu → the A-phase winding CA → the neutral point M → the switching element T n → the DC power source 1. It flows in.

A相巻線CAへの通流以前にC相巻線CCに通流されていた場合には、スイッチング素子TをONした後でC相レグ10C’の上アームのスイッチング素子TをOFFする(ステップS3)。なお、図2の波形図は、A相巻線CAへの通流以前にはC相巻線CCに通流されていない例を示してある。 If that was flowed through the C phase winding CC in flowing prior to the A-phase winding CA is, OFF the switching element T w of the upper arm of the C-phase leg 10C 'after ON the switching element T u (Step S3). The waveform diagram of FIG. 2 shows an example in which the current is not passed through the C-phase winding CC before the current is passed through the A-phase winding CA.

次いで、A相電流iを遮断する前に、B相レグ10B’の上アームのスイッチング素子TをONする(ステップS4)。これにより、B相巻線CBは正電圧モードとなり、B相電流iが直流電源1→スイッチング素子T→B相巻線CB→中性点M→スイッチング素子T→直流電源1の経路で流れ始める。
その後、A相電流iを遮断する場合には、A相レグ10A’の上アームのスイッチング素子TをOFFする(ステップS5)。これにより、A相巻線CAは零電圧モードとなり、A相電流iはA相巻線CA→中性点M→スイッチング素子T→ダイオードDの経路で還流し、やがて零になる。
Then, before interrupting the A-phase current i A, turning ON the switching element T v of the upper arm of the phase B leg 10B '(step S4). As a result, the B-phase winding CB enters the positive voltage mode, and the B-phase current i B is changed from the DC power source 1 to the switching element T v → the B-phase winding CB → the neutral point M → the switching element T n → the DC power source 1. Begins to flow.
Thereafter, when interrupting the A-phase current i A is OFF the switching element T u of the upper arm of the A-phase leg 10A '(step S5). As a result, the A-phase winding CA enters the zero voltage mode, and the A-phase current i A circulates through the path of the A-phase winding CA → the neutral point M → the switching element T n → the diode D x and eventually becomes zero.

同様に、B相電流iを遮断する前に、C相レグ10C’の上アームのスイッチング素子TをONする(ステップS6)。これにより、C相巻線CCは正電圧モードとなり、C相電流iが直流電源1→スイッチング素子T→C相巻線CC→中性点M→スイッチング素子T→直流電源1の経路で流れ始める。
その後、B相電流iを遮断する場合には、でB相レグ10B’の上アームのスイッチング素子TをOFFする(ステップS7)。これにより、B相巻線CBは零電圧モードとなり、B相電流iはB相巻線CB→中性点M→スイッチング素子T→ダイオードDの経路で還流し、やがて零になる。
Similarly, prior to shutting off the B-phase current i B, turning ON the switching element T w of the upper arm of the C-phase leg 10C '(step S6). Thus, C-phase winding CC is positive voltage mode, C-phase current i C is the DC power source 1 → switching element T w → C phase winding CC → neutral point M → path of the switching element T nDC power source 1 Begins to flow.
Thereafter, when interrupting the B-phase current i B is in turns OFF the switching element T v of the upper arm of the phase B leg 10B '(step S7). As a result, the B-phase winding CB enters the zero voltage mode, and the B-phase current i B circulates through the path of the B-phase winding CB → the neutral point M → the switching element T n → the diode D y and eventually becomes zero.

以後は、上述したステップS2〜S7を繰り返すことにより、各相電流が順次流れて回転子を連続的に回転させることができる。なお、図2におけるθ〜θは、各相のスイッチング素子をON,OFFするタイミングに相当する角度、及び、各相電流が零になるタイミングに相当する角度である。 Thereafter, by repeating steps S2 to S7 described above, each phase current flows sequentially, and the rotor can be rotated continuously. Note that θ 1 to θ 9 in FIG. 2 are angles corresponding to timings at which the switching elements of the respective phases are turned on and off, and angles corresponding to timings at which the respective phase currents become zero.

上記のように、この実施形態によれば、図10に示すように、レグ数とSRモータの各相巻線との間の配線数を少なくして構成を簡略化した制御回路において、単一パルスモードにより高速運転を行う際に、図2に示すごとく、各相電流を一部の期間でオーバーラップさせる電流オーバーラップ動作を行わせてトルクリプルを低減することが可能になる。   As described above, according to this embodiment, as shown in FIG. 10, in the control circuit in which the configuration is simplified by reducing the number of wires between the number of legs and each phase winding of the SR motor, When performing high-speed operation in the pulse mode, as shown in FIG. 2, it is possible to reduce torque ripple by performing a current overlap operation in which each phase current is overlapped in a partial period.

なお、各相巻線に流れる電流の方向は逆になるが、中性点レグ10Dの上アームのスイッチング素子Tを常にONさせておき、A相巻線CAへの通流、遮断時にはA相レグ10A’の下アームのスイッチング素子TをON,OFFし、B相巻線CBへの通流、遮断時にはB相レグ10B’の下アームのスイッチング素子TをON,OFFし、C相巻線CCへの通流、遮断時にはC相レグ10C’の下アームのスイッチング素子TをON,OFFさせても良い。 Although the direction of the current flowing in each phase winding is reversed, advance constantly ON the switching element T m of a upper arm of the neutral leg 10D, flow of the A-phase winding CA, at the time of shut-off A phase leg 10A 'oN the switching element T x of the lower arm of, and OFF, flows into the B-phase winding CB, the B-phase leg 10B at blocking' to oN, OFF the switching element T y of the lower arm of, C The switching element T z of the lower arm of the C-phase leg 10C ′ may be turned ON / OFF when the phase winding CC is turned on and off.

更に、上記実施形態では、三相のSRモータを駆動するために、各相レグ10A’,10B’,10C’と中性点レグ10Dとを直流電源1に並列に接続した例を説明したが、本発明は、一般にn(nは3以上の整数)相のSRモータを駆動するために同一構成の(n+1)相のレグを備え、そのうちの一相分を中性点レグとして使用する制御回路に適用することができる。   Furthermore, in the above-described embodiment, the example in which the respective phase legs 10A ′, 10B ′, 10C ′ and the neutral point leg 10D are connected to the DC power supply 1 in parallel to drive the three-phase SR motor has been described. The present invention generally includes an (n + 1) -phase leg of the same configuration for driving an SR motor of n (n is an integer of 3 or more) phase, and uses one phase as a neutral point leg. It can be applied to a circuit.

1:直流電源
10A’:A相レグ
10B’:B相レグ
10C’:C相レグ
10D:中性点レグ
20:スイッチトリラクタンスモータ(SRモータ)
21:固定子
21a:突極
22:回転子
22a:突極
23:回転軸
,T,T,T,T,T,T,T:半導体スイッチング素子
,D,D,D,D,D,D,D:ダイオード
CA:A相巻線
CB:B相巻線
CC:C相巻線
M:中性点
1: DC power supply 10A ': A phase leg 10B': B phase leg 10C ': C phase leg 10D: Neutral point leg 20: Switched reluctance motor (SR motor)
21: Stator 21a: Salient pole 22: Rotor 22a: Salient pole 23: Rotating axis T u , T v , T w , T x , T y , T z , T m , T n : Semiconductor switching element D u , D v, D w, D x , D y, D z, D m, D n: diode CA: A phase winding CB: B-phase winding CC: C phase winding M: neutral

Claims (2)

ダイオードが逆並列に接続された半導体スイッチング素子を2個直列に接続してなる一相分のレグをn(nは3以上の整数)相分、互いに並列に接続し、かつ、これらのn相分のレグの並列回路に、前記一相分のレグと同一構成の中性点レグを並列に接続すると共に、前記中性点レグに並列に直流電源を接続し、前記中性点レグを構成する2個の半導体スイッチング素子の直列接続点である中性点と、前記n相分のレグを構成する2個の半導体スイッチング素子の直列接続点との間に、スイッチトリラクタンスモータの各相の巻線をそれぞれ接続して構成された、スイッチトリラクタンスモータの制御回路において、
前記中性点レグの片側アームの半導体スイッチング素子を常にONさせた状態で、前記n相分のレグのうち一相分のレグの前記片側アームとは反対側に位置する対向アームの半導体スイッチング素子をスイッチング動作させて当該相の巻線に通流する動作を、前記n相分のレグに対して順次実行し、前記スイッチトリラクタンスモータのトルクを連続的に制御することを特徴とするスイッチトリラクタンスモータの制御回路。
Legs for one phase formed by connecting two semiconductor switching elements having diodes connected in anti-parallel are connected in parallel for n (n is an integer of 3 or more) phases, and these n phases A neutral point leg having the same configuration as that of the one-phase leg is connected in parallel to a parallel circuit of the minute leg, and a DC power source is connected in parallel to the neutral point leg to constitute the neutral point leg. Between each of the phases of the switched reluctance motor between a neutral point that is a series connection point of the two semiconductor switching elements and a series connection point of the two semiconductor switching elements constituting the leg for the n phase. In the control circuit of the switched reluctance motor configured by connecting the windings,
The semiconductor switching element of the opposite arm located on the opposite side of the one-phase leg of the n-phase leg in the state where the semiconductor switching element of the one-side arm of the neutral point leg is always turned on Switching operation is performed sequentially on the n-phase legs, and the torque of the switched reluctance motor is continuously controlled. Control circuit for reluctance motor.
請求項1に記載したスイッチトリラクタンスモータの制御回路において、
前記n相分のレグの半導体スイッチング素子を、一周期内に単一のパルス状電圧を印加する単一パルスモードにより制御し、かつ、各相の前記巻線に流れる電流が一部の期間でオーバーラップするように制御することを特徴とするスイッチトリラクタンスモータの制御回路。
In the control circuit of the switched reluctance motor according to claim 1,
The n-phase leg semiconductor switching elements are controlled by a single pulse mode in which a single pulse voltage is applied within one period, and the current flowing through the windings of each phase is limited during a certain period. A control circuit for a switched reluctance motor, characterized by being controlled to overlap.
JP2013202895A 2013-09-30 2013-09-30 Control circuit of switched reluctance motor Pending JP2015070699A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013202895A JP2015070699A (en) 2013-09-30 2013-09-30 Control circuit of switched reluctance motor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013202895A JP2015070699A (en) 2013-09-30 2013-09-30 Control circuit of switched reluctance motor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2015070699A true JP2015070699A (en) 2015-04-13

Family

ID=52836900

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013202895A Pending JP2015070699A (en) 2013-09-30 2013-09-30 Control circuit of switched reluctance motor

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2015070699A (en)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010093889A (en) * 2008-10-06 2010-04-22 Mitsuba Corp Device for controlling switched reluctance motor
US20120234124A1 (en) * 2009-10-30 2012-09-20 Yoshinobu Nozaki Shift switching control device of vehicle

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010093889A (en) * 2008-10-06 2010-04-22 Mitsuba Corp Device for controlling switched reluctance motor
US20120234124A1 (en) * 2009-10-30 2012-09-20 Yoshinobu Nozaki Shift switching control device of vehicle
JP5035475B2 (en) * 2009-10-30 2012-09-26 トヨタ自動車株式会社 Vehicle shift switching control device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6394030B2 (en) Inverter control device
JP2009303298A (en) Ac motor device
US20140062267A1 (en) Design Improvements for Flux Switching Machines
US9379597B2 (en) System for driving electromagnetic appliance and motor driven vehicle
Suppharangsan et al. Experimental validation of a new switching technique for DC-link capacitor minimization in switched reluctance machine drives
JP4302470B2 (en) Circuits used with switched reluctance machines
JP2019509706A (en) Multi-level high speed variable speed drive
US10193485B2 (en) Method and apparatus for control of switched reluctance motors
Wei et al. Investigation of a fault-tolerant control method for a multiport dual-stator doubly salient electromagnetic machine drive
JP2015198463A (en) Inverter controller
CN103236813A (en) Control system of permanent magnet brushless direct current motor
Villani et al. Fault-tolerant PM brushless DC drive for aerospace application
JP2010068617A (en) Controller of switched reluctance electric motor
Shin et al. Fault diagnosis method for power transistors in switched reluctance machine drive system
JP6287602B2 (en) Switched reluctance motor control system
JP2014039446A (en) Pole change motor device
JP2020102933A (en) Switching power supply device and method for controlling the same
TWI356578B (en)
JP6203418B2 (en) POWER CONVERTER AND ITS CONTROL METHOD, ELECTRIC POWER STEERING CONTROL DEVICE
JP2015070699A (en) Control circuit of switched reluctance motor
JP2003324986A (en) Control method for three-phase brushless dc motor
Hensley et al. Comparative analysis of conventional switched reluctance machines and mutually coupled switched reluctance machines
JP6590457B2 (en) Vehicle drive control device and vehicle drive control method
JP2003033042A (en) Two-phase modulation control type inverter
WO2018142635A1 (en) Inverter-driven six-phase motor device

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20160215

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20161121

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20161124

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20170530