JP2015186414A - external power supply system - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent occurrence of overcurrent in external power supply.SOLUTION: An external power supply system comprises: a power storage device 10 for outputting DC power; two inverters INV1, INV2, each of which has a plurality of inverter arms including upper and lower switch elements and converts DC power from the power storage device to AC; two motors MG1, MG2 driven by the two inverters; and a control unit 40 for controlling the two inverters. The control unit 40 supplies a drive signal to each of the two inverters; generates predetermined AC power between neutral points of the two motors by adjusting, in the drive signals, carrier frequency difference or carrier phase difference between the two inverters; and compensates DC error voltage caused by dead time error voltage generated in a dead time period in which the drive signal is supplied while the upper and lower switch elements of the respective inverter arms of the two inverters are in an OFF state.

Description

本発明は、蓄電装置から電力でモータを駆動するとともに、外部の電気負荷に電力を供給する外部給電システムに関する。   The present invention relates to an external power feeding system that drives a motor with electric power from a power storage device and supplies electric power to an external electric load.

特許文献1は、車両外部の交流電源または交流電気負荷と、車載直流電源(蓄電装置)との間で電力を授受可能な電動機駆動および動力処理装置を開示する。この装置は、直流電源と、パルス幅変調(Pulse Width Modulation、以下「PWM」とも称する。)される2つのインバータと、2つの誘導電動機と、制御ユニットと、入力/出力ポートと、EMIフィルタとを備える。各誘導電動機は、Y結線された巻線を含み、各巻線の中性点に入力/出力ポートが接続される。   Patent Document 1 discloses an electric motor drive and power processing device capable of transferring power between an AC power supply or AC electric load outside a vehicle and an in-vehicle DC power supply (power storage device). This device includes a DC power source, two inverters that are pulse width modulated (hereinafter also referred to as “PWM”), two induction motors, a control unit, an input / output port, an EMI filter, Is provided. Each induction motor includes a Y-connected winding, and an input / output port is connected to the neutral point of each winding.

この装置においては、再充電モード時、入力/出力ポートに接続される単相電源から各巻線の中性点に与えられる交流電力を直流電力に変換して直流電源を充電することができる。また、各巻線の中性点間に正弦波の調整された交流電力を発生し、その発生した交流電力を入力/出力ポートに接続される外部装置へ出力することができる。   In this device, in the recharging mode, the DC power can be charged by converting the AC power applied to the neutral point of each winding from the single-phase power connected to the input / output port into DC power. Further, it is possible to generate sine wave-adjusted AC power between the neutral points of each winding and output the generated AC power to an external device connected to the input / output port.

特許文献2は、蓄電装置と車両外部の電気負荷または電源との間で電力を授受する際に発生するコモンモードノイズを十分に抑制し、かつ、コモンモードチョークコイルを小型化することができる。その結果、車両の小型化を阻害することなく、コモンモードノイズを十分に抑制することができる。   Patent Document 2 can sufficiently suppress common mode noise generated when power is transferred between the power storage device and an electric load or power source outside the vehicle, and can reduce the size of the common mode choke coil. As a result, common mode noise can be sufficiently suppressed without hindering downsizing of the vehicle.

特開平4−295202号公報JP-A-4-295202 特開2008−154399号公報JP 2008-154399 A

特許文献1,2においては、軽負荷時にインバータのデッドタイムに起因する直流誤差電圧が発生することについて認識がない。このため、出力に絶縁トランスを接続した場合、トランスが偏磁して過電流よる過熱が発生したり、出力波形歪により電力品質が悪化する可能性がある。   In Patent Documents 1 and 2, there is no recognition that a DC error voltage is generated due to the dead time of the inverter at a light load. For this reason, when an insulation transformer is connected to the output, the transformer may be demagnetized and overheating due to overcurrent may occur, or power quality may deteriorate due to output waveform distortion.

本発明は、直流電力を出力する蓄電装置と、それぞれが上下のスイッチ素子を含む複数のインバータアームを有し、蓄電装置からの直流電力を交流にそれぞれ変換する2つのインバータと、前記2つのインバータによって駆動される2つのモータと、前記2つのインバータを制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記2つのインバータにそれぞれ駆動信号を供給し、この駆動信号において、前記2つのインバータのキャリア周波数差あるいはキャリア位相差を調整することで、前記2つのモータの中性点間に所定の交流電力を発生するとともに、前記2つのインバータにおける各インバータアームの上下のスイッチ素子がともにオフ状態で前記駆動信号が供給される期間であるデッドタイム期間に発生するデッドタイム誤差電圧による直流誤差電圧を補償する。   The present invention includes a power storage device that outputs DC power, a plurality of inverter arms each including upper and lower switch elements, two inverters that respectively convert DC power from the power storage device to AC, and the two inverters And two control units for controlling the two inverters. The control unit supplies drive signals to the two inverters, respectively. In the drive signals, the two inverters By adjusting the carrier frequency difference or the carrier phase difference, predetermined AC power is generated between the neutral points of the two motors, and the upper and lower switch elements of the inverter arms in the two inverters are both turned off. Due to a dead time error voltage generated in a dead time period in which the drive signal is supplied To compensate for the flow error voltage.

また、一実施形態では、前記制御部は、外部給電を行うか否かを判定し、外部給電を行う場合に、2つのインバータのキャリア周波数を同じに設定する。   Moreover, in one Embodiment, the said control part determines whether external power feeding is performed, and when performing external power feeding, sets the carrier frequency of two inverters to be the same.

また、他の実施形態では、前記制御部は、外部給電を行うか否かを判定し、外部給電を行う場合に、2つのインバータのキャリアを同期させるとともに、2つのインバータのキャリアの位相差を所定値に設定する。   In another embodiment, the control unit determines whether to perform external power feeding, and synchronizes the carriers of the two inverters when external power feeding is performed, and calculates the phase difference between the carriers of the two inverters. Set to a predetermined value.

デッドタイム期間の直流誤差電圧が低減され、トランス偏磁による過電流や出力波形歪を防止できる。   The DC error voltage during the dead time period is reduced, and overcurrent and output waveform distortion due to transformer bias can be prevented.

システム構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows a system configuration. 過電流の発生状態を示す図である。It is a figure which shows the generation | occurrence | production state of overcurrent. インバータの構成及びデッドタイムとPWM電圧を示す図である。It is a figure which shows the structure of an inverter, a dead time, and a PWM voltage. 中性点出力電圧に対するキャリア周波数の影響を示す図である。It is a figure which shows the influence of the carrier frequency with respect to a neutral point output voltage. 中性点出力電圧に対するキャリア位相の影響を示す図である。It is a figure which shows the influence of the carrier phase with respect to a neutral point output voltage. トランス一次電流に対するキャリア位相の影響を示す図である。It is a figure which shows the influence of the carrier phase with respect to a transformer primary current. トランス一次電流に対するキャリア周波数の影響を示す図である。It is a figure which shows the influence of the carrier frequency with respect to a transformer primary current. 制御部の内部構成を示す図である。It is a figure which shows the internal structure of a control part. キャリア周波数の制御を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows control of a carrier frequency. キャリアの位相差の制御を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows control of the phase difference of a carrier.

以下、本発明の実施形態について、図面に基づいて説明する。なお、本発明は、ここに記載される実施形態に限定されるものではない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments described herein.

<システム構成>
図1は、本発明の実施の形態1による外部給電システムの全体構成を示すブロック図であり、このシステムは、車載されて車両内部または外部の電気負荷に給電する。
<System configuration>
FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration of an external power feeding system according to Embodiment 1 of the present invention. This system is mounted on a vehicle and feeds an electric load inside or outside the vehicle.

直流電力を出力する蓄電装置であるバッテリ10には、オンオフスイッチであるメインリレーMrを介しコンデンサ12が並列接続されている。コンデンサ12には、昇圧コンバータ14が接続されており、バッテリ側10の昇圧前電圧VLを昇圧電圧VHに昇圧する。   A capacitor 12 is connected in parallel to a battery 10 that is a power storage device that outputs DC power via a main relay Mr that is an on / off switch. A boost converter 14 is connected to the capacitor 12 and boosts the pre-boosting voltage VL on the battery side 10 to the boosting voltage VH.

昇圧コンバータ14は、コイル16と、直列接続されたスイッチング素子18,20からなっている。スイッチング素子18,20は、IGBTなどのトランジスタとトランジスタとは逆方向電流を流すダイオードの並列接続で形成されている。   Boost converter 14 includes a coil 16 and switching elements 18 and 20 connected in series. The switching elements 18 and 20 are formed by a parallel connection of a transistor such as an IGBT and a diode that allows a reverse current to flow.

バッテリ10の正極にはコイル16の一端が接続され、コイル16の他端は直列接続したスイッチング素子18とスイッチング素子20の中間点に接続されている。すなわち、コイル16の他端がスイッチング素子18のエミッタおよびスイッチング素子20のコレクタに接続されている。スイッチング素子18のコレクタは、昇圧コンバータ14の出力である昇圧電圧VHの正側母線に接続されており、スイッチング素子20のエミッタは昇圧前電圧VLおよび昇圧前電圧VHの負側母線に接続されている。また、VHの正側母線と負側母線の間には平滑用のコンデンサ22が接続されている。   One end of the coil 16 is connected to the positive electrode of the battery 10, and the other end of the coil 16 is connected to an intermediate point between the switching element 18 and the switching element 20 connected in series. That is, the other end of the coil 16 is connected to the emitter of the switching element 18 and the collector of the switching element 20. The collector of the switching element 18 is connected to the positive bus of the boosted voltage VH that is the output of the boost converter 14, and the emitter of the switching element 20 is connected to the negative bus of the pre-boosting voltage VL and the pre-boosting voltage VH. Yes. A smoothing capacitor 22 is connected between the positive and negative buses of VH.

昇圧電圧VHは、MG1用インバータINV1およびMG2用インバータINV2に供給される。すなわち、昇圧電圧VHの正負母線はそれぞれINV1およびINV2の正負母線に接続されている。   The boosted voltage VH is supplied to the MG1 inverter INV1 and the MG2 inverter INV2. That is, the positive and negative buses of the boosted voltage VH are connected to the positive and negative buses of INV1 and INV2, respectively.

INV1,INV2は、三相の交流電流を出力するもので、それぞれ6つのスイッチング素子からなっており、同様の構成を有している。すなわち、INV1は、U相アームINV1u、V相アームINV1vおよびW相アームINV1wを含み、これらは正負母線間に並列に接続される。各相相アームは、正負母線間に直列接続されたスイッチング素子からなる。各スイッチング素子は昇圧コンバータ14のスイッチング素子と同様に、トランジスタとダイオードの並列接続で構成されている。インバータの駆動信号により、各スイッチング素子がオンオフされて、三相交流電流が出力される。   INV1 and INV2 output a three-phase alternating current, and are each composed of six switching elements and have the same configuration. That is, INV1 includes a U-phase arm INV1u, a V-phase arm INV1v, and a W-phase arm INV1w, which are connected in parallel between the positive and negative buses. Each phase arm consists of a switching element connected in series between the positive and negative buses. Each switching element is configured by a parallel connection of a transistor and a diode, like the switching element of the boost converter 14. Each switching element is turned on and off by an inverter drive signal, and a three-phase alternating current is output.

INV1,INV2の出力には、三相交流モータであるモータジェネレータMG1,MG2が接続されている。すなわち、INV1の3つのアームINV1u,INV1v,INV1wの中点には、MG1のU,V,W相コイル端、INV2の3つのアームINV2u,INV2v,INV2wの中点には、MG2のU,V,W相コイル端が接続されている。各相コイルの他端は中性点で相互に接続されている。従って、MG1,MG2がINV1,INV2から出力される三相交流電力によって駆動される。   Motor generators MG1 and MG2, which are three-phase AC motors, are connected to the outputs of INV1 and INV2. That is, the middle points of the three arms INV1u, INV1v, and INV1w are at the U, V, and W phase coil ends of MG1, and the middle points of the three arms INV2u, INV2v, and INV2w are , W phase coil ends are connected. The other end of each phase coil is mutually connected by the neutral point. Therefore, MG1 and MG2 are driven by the three-phase AC power output from INV1 and INV2.

例えば、ハイブリッド車においては、内燃機関であるエンジンが別途搭載されており、エンジンの駆動力によって、発電したり、車両の駆動力を発生する。例えば、MG1は、主としてエンジン駆動力によって発電し、MG2は主として車両の駆動力を発生する。この場合、MG1,MG2と、エンジンの出力軸を遊星歯車機構からなる動力変換機構に接続し、ここからの駆動力を車両の駆動軸を介し車輪に伝達するとよい。   For example, in a hybrid vehicle, an engine that is an internal combustion engine is separately mounted, and power is generated or driving force of the vehicle is generated by the driving force of the engine. For example, MG1 generates electricity mainly by engine driving force, and MG2 mainly generates vehicle driving force. In this case, MG1, MG2 and the output shaft of the engine may be connected to a power conversion mechanism including a planetary gear mechanism, and the driving force from here may be transmitted to the wheels via the driving shaft of the vehicle.

そして、MG1,MG2のステータコイルの中性点間には、コンデンサ28が接続されるとともに、絶縁トランス30の一次側が接続されている。この絶縁トランス30は、一次側コイルと鉄心を介して配置された二次側コイルからなり一次側からの交流電力を二次側に伝達する。特に、一次側と二次側とは磁気結合しているだけであって電気的には絶縁されている。   A capacitor 28 is connected between the neutral points of the stator coils of MG1 and MG2, and a primary side of the insulating transformer 30 is connected. The insulating transformer 30 is composed of a primary coil and a secondary coil disposed via an iron core, and transmits AC power from the primary side to the secondary side. In particular, the primary side and the secondary side are only magnetically coupled and are electrically insulated.

絶縁トランス30の二次側は、例えば、商用電源と同様の交流出力となっており、例えばコンセントが形成され、このコンセントに接続される電気負荷32に所望の交流電力を供給する。通常は、絶縁トランス30の一次側に50Hzまたは60Hzの交流電力を供給し、絶縁トランス30の二次側に商用電源と同様の50Hzまたは60Hzで100vの交流電力を得る。   The secondary side of the insulation transformer 30 has, for example, an AC output similar to that of a commercial power supply. For example, an outlet is formed, and desired AC power is supplied to the electrical load 32 connected to the outlet. Usually, AC power of 50 Hz or 60 Hz is supplied to the primary side of the insulating transformer 30, and AC power of 100 v is obtained on the secondary side of the insulating transformer 30 at 50 Hz or 60 Hz similar to the commercial power source.

制御部40は、MG1ECU、MG2ECUの2つの独立したECUを含んでおり、MG1ECUがINV1,MG2ECUがINV2を駆動するためのPWM信号(駆動信号)を生成し、その生成したPWM信号をINV1,INV2に供給し、MG1,MG2の駆動を制御する。また、制御部40は、昇圧コンバータ14を駆動するためのPWM信号を生成し、その生成したPWM信号を昇圧コンバータ14に供給する。すなわち、アクセルペダルの踏み込み量などから目標出力トルクが決定され、MG2の目標出力が決定され、目標d,q軸電流が算出される。MG2のモータ電流、回転位相の検出結果から現在のd,q軸電流(実d,q軸電流)を算出し、この実d,q軸電流と目標d,q軸電流の誤差が小さくなるようにPWM信号(駆動信号)を生成する。また、目標出力トルクなどに基づき、目標昇圧電圧VH*を算出し、昇圧コンバータ14のスイッチング素子をPWM制御する。さらに、バッテリ10の充電状態(SOC)に基づき、エンジンの駆動を制御し、INV2の駆動を制御しMG1による発電の制御も行う。   The control unit 40 includes two independent ECUs MG1ECU and MG2ECU. The MG1ECU generates a PWM signal (drive signal) for driving the INV1 and the MG2ECU, and the generated PWM signals are used as INV1 and INV2. To control the driving of MG1 and MG2. Control unit 40 generates a PWM signal for driving boost converter 14 and supplies the generated PWM signal to boost converter 14. That is, the target output torque is determined from the amount of depression of the accelerator pedal, the target output of MG2 is determined, and the target d and q-axis currents are calculated. The current d and q axis currents (actual d and q axis currents) are calculated from the detection results of the motor current and rotation phase of MG2, and the error between the actual d and q axis currents and the target d and q axis currents is reduced. A PWM signal (drive signal) is generated. Further, the target boost voltage VH * is calculated based on the target output torque and the like, and the switching element of the boost converter 14 is PWM-controlled. Further, based on the state of charge (SOC) of the battery 10, the drive of the engine is controlled, the drive of INV2 is controlled, and the power generation by MG1 is also controlled.

ここで、本実施形態においては、上述のようなMG1,MG2の駆動制御の他に、INV1,INV2の駆動制御によって、MG1,MG2の中性点電圧を制御し、絶縁トランス30の一次側に所定の交流電流を供給する。すなわち、上側スイッチング素子のオンデューティと下側スイッチング素子のオンデューティーを変化させることで、MG1,MG2の中性点電圧を同一周期で変更し、かつ両者の位相を180度異ならせることで、所望の交流電流を絶縁トランス30の一次側に供給する。そして、絶縁トランスの二次側に商用電源と同等の交流電力を得る。   In this embodiment, in addition to the drive control of MG1 and MG2 as described above, the neutral point voltage of MG1 and MG2 is controlled by the drive control of INV1 and INV2, and the primary side of the insulation transformer 30 is controlled. A predetermined alternating current is supplied. That is, by changing the on-duty of the upper side switching element and the on-duty of the lower side switching element, the neutral point voltages of MG1 and MG2 are changed in the same cycle, and the phases of both are changed by 180 degrees. Is supplied to the primary side of the isolation transformer 30. Then, AC power equivalent to the commercial power source is obtained on the secondary side of the insulating transformer.

このために、制御部40は、出力電圧制御指令出力部50を有しており、この出力電圧制御指令出力部50が、絶縁トランス30の二次側出力が目標となるAC出力となるように制御信号を生成する。そして、この制御信号をMG1ECU,MG2ECUからのPWM信号に重畳することで、MG1,MG2の中性点電圧を制御する。さらに本実施形態では、キャリア周波数・位相制御指令出力部52を有しており、絶縁トランス30の出力が所定の条件の場合において、INV1,INV2のキャリア周波数や、キャリア位相を制御する。   For this purpose, the control unit 40 has an output voltage control command output unit 50, and the output voltage control command output unit 50 is set so that the secondary output of the insulation transformer 30 becomes a target AC output. Generate a control signal. Then, the neutral point voltage of MG1 and MG2 is controlled by superimposing this control signal on the PWM signal from MG1ECU and MG2ECU. Further, in the present embodiment, a carrier frequency / phase control command output unit 52 is provided, and the carrier frequencies and carrier phases of INV1 and INV2 are controlled when the output of the insulating transformer 30 is in a predetermined condition.

INV1,INV2をPWM制御して、絶縁トランス30の一次側に交流電流を供給する際に、PWM制御のデッドタイムに起因して直流電流が流れ、絶縁トランス30に偏磁が発生し過電流が流れる場合がある。   When PWM control of INV1 and INV2 is performed and an alternating current is supplied to the primary side of the insulation transformer 30, a direct current flows due to the dead time of the PWM control, and the insulation transformer 30 is demagnetized and an overcurrent is generated. May flow.

すなわち、図1に示すようなシステムでは、絶縁トランス30の二次側の無負荷時においてINV1,INV2における電流が変動し、両者の中性点の電圧が変動が所期のものとならず、絶縁トランス30において過電流が発生する場合がある。   That is, in the system as shown in FIG. 1, the current at INV1 and INV2 fluctuates when there is no load on the secondary side of the insulating transformer 30, and the voltage at the neutral point of both does not change as expected. An overcurrent may occur in the insulating transformer 30.

そこで、本実施形態の制御部40のキャリア周波数・位相制御指令出力部52においては、MG1ECUと、MG2ECUにおいてそれぞれ発生するPWM信号のキャリア周波数を調整したり、キャリアの位相差を制御する信号を出力し、これによってMG1,MG2の中性点電圧を制御して、過電流の発生を防止する。これらについて、以下に説明する。   Therefore, in the carrier frequency / phase control command output unit 52 of the control unit 40 of the present embodiment, a signal for adjusting the carrier frequency of the PWM signal generated in each of the MG1ECU and the MG2ECU and controlling the phase difference of the carrier is output. Thus, the neutral point voltage of MG1 and MG2 is controlled to prevent the occurrence of overcurrent. These will be described below.

<過電流の発生>
図2に過電流保護で交流出力停止した状況を示す。このように、絶縁トランス30の二次側には、所望の交流電圧が出力されている。ところが、絶縁トランス30の二次側を開放した無負荷状態にもかかわらず、一次側の電流値が徐々に大きくなる。この例では100A程度の電流が流れ、過電流保護動作が発生し、絶縁トランス30の一次側への電流供給が停止する。回路の状態と、絶縁トランス30の電圧電流波形から、絶縁トランス30の偏磁・磁気飽和により自己インダクタンスが低下し、過電流が発生していると考えられる。
<Generation of overcurrent>
Fig. 2 shows the situation where AC output is stopped due to overcurrent protection. Thus, a desired AC voltage is output to the secondary side of the insulating transformer 30. However, the current value on the primary side gradually increases in spite of the no-load state in which the secondary side of the insulating transformer 30 is open. In this example, a current of about 100 A flows, an overcurrent protection operation occurs, and the current supply to the primary side of the isolation transformer 30 is stopped. From the state of the circuit and the voltage / current waveform of the isolation transformer 30, it is considered that the self-inductance is reduced due to the demagnetization and magnetic saturation of the isolation transformer 30 and overcurrent is generated.

絶縁トランスの偏磁要因としては、
(1)センサ誤差や、演算誤差に起因する、指令値直流誤差
(2)素子特性、駆動回路に起因する、スイッチングのばらつき
(3)MG1とMG2の電圧差に起因するデッドタイム誤差
があげられる。
As a demagnetizing factor of the insulation transformer,
(1) Command value DC error caused by sensor error or calculation error (2) Variation in switching caused by element characteristics and drive circuit (3) Dead time error caused by voltage difference between MG1 and MG2 .

ここで、(1),(2)により交流出力端に直流成分が含まれ、この直流成分が大きいと絶縁トランス30の鉄心が飽和し、励磁インダクタンスが低下するため励磁電流が急激に増加する。しかし、この(1),(2)では、無負荷時、負荷時にかかわらず、トランスの磁気飽和が発生するはずである。   Here, due to (1) and (2), a direct current component is included in the alternating current output terminal, and when this direct current component is large, the iron core of the insulating transformer 30 is saturated and the excitation inductance decreases, so that the excitation current increases rapidly. However, in (1) and (2), the magnetic saturation of the transformer should occur regardless of no load and no load.

一方、本システムでは、無負荷時に磁気飽和現象が発生し、負荷が大きい時には発生しない。これから、(1),(2)ではなく、(3)の要因で磁気飽和が発生していると考えられる。   On the other hand, in this system, a magnetic saturation phenomenon occurs when there is no load, and does not occur when the load is large. From this, it is considered that magnetic saturation occurs due to the factor (3), not (1) and (2).

本システムでは、INV1,INV2を利用し、MG1,MG2の中性点間電圧を制御して給電する。また、INV1,INV2は、制御部40内に設けられる、独立したMG1ECUと、MG2ECUで行われ、これらは通常非同期で制御される。   In this system, power is supplied by using INV1 and INV2 and controlling the voltage between neutral points of MG1 and MG2. INV1 and INV2 are performed by independent MG1ECU and MG2ECU provided in control unit 40, and these are normally controlled asynchronously.

また、INV1のPWMキャリア周波数は10kHz、INV2のPWMキャリア周波数は5kHzである。キャリア周波数は高い方が制御性が高いが、MG2は大きな駆動力を出力する必要があり、キャリア周波数をあまり高くできない。そこで、MG1,MG2の特性を考慮すると、両キャリア周波数を異ならせることが好適である。   The PWM carrier frequency of INV1 is 10 kHz, and the PWM carrier frequency of INV2 is 5 kHz. The higher the carrier frequency, the higher the controllability. However, MG2 needs to output a large driving force, and the carrier frequency cannot be increased very much. Therefore, considering the characteristics of MG1 and MG2, it is preferable to make both carrier frequencies different.

一方、本システムでは、INV1,INV2の中性点間電圧を外部給電用の絶縁トランス30へのAC出力としている。   On the other hand, in this system, the voltage between the neutral points of INV1 and INV2 is used as an AC output to the insulating transformer 30 for external power feeding.

従って、
要因i:MG1、MG2間キャリア周波数差、
要因ii:MG1、MG2間キャリア位相差、
が中性点間のAC出力電圧に影響する。
Therefore,
Factor i: carrier frequency difference between MG1 and MG2,
Factor ii: carrier phase difference between MG1 and MG2,
Affects the AC output voltage between neutral points.

要因iは、デッドタイム誤差とINV1とINV2のキャリア周波数の違いが出力電圧に影響を与える要因である。要因iiは、INV1とINV2のキャリア位相差が出力電圧に影響を与える要因である。   The factor i is a factor that affects the output voltage due to the dead time error and the difference between the carrier frequencies of INV1 and INV2. Factor ii is a factor in which the carrier phase difference between INV1 and INV2 affects the output voltage.

INV1,INV2のデッドタイムとPWM電圧の関係を図3に示す。図3(a)に示すように、インバータは各アームの上下スイッチング素子Q1,Q2を交互にON/OFFを切替えて必要な出力電圧を実現している。なお、実際は、INV1,INV2とも、3本のアームを有し、6つのスイッチング素子をスイッチングしているが、図3(a)では、上下1つずつのスイッチング素子Q1,Q2のみに簡略化して示している。   FIG. 3 shows the relationship between the dead time of INV1 and INV2 and the PWM voltage. As shown in FIG. 3A, the inverter realizes a required output voltage by alternately switching the upper and lower switching elements Q1, Q2 of each arm on and off. Actually, both INV1 and INV2 have three arms and switch six switching elements. However, in FIG. 3A, only the switching elements Q1 and Q2 are simplified to one each above and below. Show.

この上下スイッチング素子Q1,Q2の制御端(ゲート)への制御信号入力経路には、デッドタイム生成器60−1,60−2が設けられている。そして、このデッドタイム生成器60−1,60−2は、上下スイッチング素子Q1,Q2のON/OFF切替え時において双方ONによるアーム短絡防止のため、スイッチング素子Q1,Q2の両方をオフするデッドタイムを付与している。デッドタイム期間中はQ1,Q2ともにOFFとなるため、インバータ電流の極性に応じてデッドタイム誤差電圧が発生する。   Dead time generators 60-1 and 60-2 are provided in the control signal input path to the control terminals (gates) of the upper and lower switching elements Q1 and Q2. The dead time generators 60-1 and 60-2 turn off both of the switching elements Q1 and Q2 in order to prevent an arm short circuit due to both ON and OFF switching of the upper and lower switching elements Q1 and Q2. Is granted. Since both Q1 and Q2 are OFF during the dead time period, a dead time error voltage is generated according to the polarity of the inverter current.

すなわち、図3(b)の上段に示すように、インバータ出力電流が+Iaと正方向の場合、スイッチング素子Q2がオフになりスイッチング素子Q1がONになるまでのデッドタイム期間中は正方向の電流+Iaによりインバータ出力電圧が0Vのままになる。このため、マイナスのデッドタイム誤差電圧−Vdが発生する。一方、図3(b)の下段に示すように、インバータ出力電流が−Iaと負方向の場合、スイッチング素子Q1がOFFになりスイッチング素子Q2がONになる前のデッドタイム期間中はインバータ出力電圧がVdが出力され続けるため、プラスの誤差電圧+Vdが発生する。   That is, as shown in the upper part of FIG. 3B, when the inverter output current is positive and + Ia, the positive current is applied during the dead time period until the switching element Q2 is turned off and the switching element Q1 is turned on. + Ia keeps the inverter output voltage at 0V. For this reason, a negative dead time error voltage -Vd is generated. On the other hand, as shown in the lower part of FIG. 3B, when the inverter output current is negative and negative, the inverter output voltage during the dead time period before the switching element Q1 is turned off and the switching element Q2 is turned on. Since Vd continues to be output, a positive error voltage + Vd is generated.

そして、本システムの場合は、非同期で動作するINV1,INV2で出力電流を制御するため、片側のインバータのスイッチング動作でインバータ出力電流の極性が変化する。そのため、デッドタイムによる出力電圧誤差が各インバータのスイッチング動作にも依存することになる。   In the case of this system, since the output current is controlled by INV1 and INV2 that operate asynchronously, the polarity of the inverter output current changes by the switching operation of the inverter on one side. Therefore, the output voltage error due to dead time also depends on the switching operation of each inverter.

次に、上述したデッドタイムとPWM電圧の関係から、キャリア周波数の差異およびキャリア位相差の影響について回路動作により検討する。   Next, from the relationship between the dead time and the PWM voltage described above, the influence of the carrier frequency difference and the carrier phase difference is examined by circuit operation.

<キャリア周波数差の影響>
図4に、キャリア周波数差異の中性点出力電圧への影響を示す。図3で説明したように、デッドタイム誤差電圧は、インバータ出力電流の極性に依存する。インバータ出力電流が零付近ではINV1,INV2のスイッチング動作によって、インバータ出力電流の極性が変化するため、インバータのスイッチング動作にデッドタイム誤差電圧が影響を受ける。
<Influence of carrier frequency difference>
FIG. 4 shows the influence of the carrier frequency difference on the neutral point output voltage. As described in FIG. 3, the dead time error voltage depends on the polarity of the inverter output current. When the inverter output current is near zero, the polarity of the inverter output current changes due to the switching operation of INV1 and INV2, so that the deadtime error voltage is affected by the switching operation of the inverter.

図4(a)は、キャリア周波数(Fs1,Fs2)がINV1,INV2で等しい場合である(Fs1=Fs2)。この例では、INV1のキャリアと、INV2のキャリアの位相差は60度としている。インバータ電流として、2つのインバータINV1,INV2間の電流を示してある。2つのインバータINV1,INV2間の電流は、MG1,MG2間の中性点間の電流であり、ここで示すのは、PWMのキャリア周期レベルでの電流変化である。また、INV1ゲート、INV2ゲートは、デッドタイムを付加したPWM信号を示しており、上側のスイッチング素子の制御信号である。   FIG. 4A shows a case where the carrier frequencies (Fs1, Fs2) are equal to INV1 and INV2 (Fs1 = Fs2). In this example, the phase difference between the INV1 carrier and the INV2 carrier is 60 degrees. As the inverter current, the current between the two inverters INV1 and INV2 is shown. The current between the two inverters INV1 and INV2 is a current between neutral points between MG1 and MG2, and what is shown here is a change in current at the carrier cycle level of PWM. The INV1 gate and INV2 gate indicate PWM signals with a dead time added, and are control signals for the upper switching element.

各インバータINV1,INV2において、インバータの出力電流が負方向のときにQ1がONし、正方向のときにQ1がOFFする。このため、デッドタイム誤差電圧が発生しない。その結果、INV1出力電圧Vo1とINV2出力電圧Vo2の電圧差である中性点出力電圧に、誤差電圧は生じない。   In each inverter INV1, INV2, Q1 is turned on when the output current of the inverter is in the negative direction, and Q1 is turned off when the output current is in the positive direction. For this reason, a dead time error voltage does not occur. As a result, no error voltage occurs in the neutral point output voltage that is the voltage difference between the INV1 output voltage Vo1 and the INV2 output voltage Vo2.

図4(b)は、キャリア周波数がMG1の方がMG2より大きい場合(2倍)である(Fs1>Fs2)。また、INV1とINV2のキャリアについては30度程度の位相差がある。   FIG. 4B shows a case where the carrier frequency MG1 is greater than MG2 (twice) (Fs1> Fs2). Further, the INV1 and INV2 carriers have a phase difference of about 30 degrees.

この例では、図における最初の周期において、INV1がインバータの出力電流が正方向のときにスイッチング素子Q1がONする。このため、その際に−Vdのデッドタイム誤差電圧が発生する。その周期において、スイッチング素子Q1がオフする時はインバータの出力電流が正方向であり、デッドタイム誤差電流は生じない。また、2回目の周期では、インバータ出力電流が負方向のときにスイッチング素子Q1がONし、正方向のときにOFFする。従って、2回目の周期では、デッドタイム誤差電圧は生じず、−Vdのデッドタイム誤差電圧スイッチング素子Q1のPWMキャリア周期の2周期に一回、発生する。また、INV2はその出力電流が負方向のときにQ1がONし、正方向のときにQ1がOFFするため、デッドタイム誤差電圧が発生しない。   In this example, the switching element Q1 is turned ON when INV1 is in the positive direction of the output current of the inverter in the first cycle in the figure. Therefore, a dead time error voltage of −Vd is generated at that time. In that period, when the switching element Q1 is turned off, the output current of the inverter is in the positive direction, and no dead time error current occurs. In the second cycle, the switching element Q1 is turned on when the inverter output current is in the negative direction, and turned off when the inverter output current is in the positive direction. Therefore, in the second cycle, no dead time error voltage is generated, and is generated once every two cycles of the PWM carrier cycle of the -Vd dead time error voltage switching element Q1. In addition, since the output current of INV2 is negative when Q1 is turned on and Q1 is turned off when the output current is positive, no dead time error voltage is generated.

この結果、INV1とINV2の出力における電位差である中性点出力電圧にはマイナスの直流電圧誤差(−Vd/2)が生じる。   As a result, a negative DC voltage error (−Vd / 2) occurs in the neutral point output voltage which is a potential difference between the outputs of INV1 and INV2.

<キャリア位相差の影響>
図5に、キャリア位相差異の中性点出力電圧への影響を示す。すなわち、中性点出力電圧のデッドタイム誤差電圧は、キャリア位相差にも依存する。
<Influence of carrier phase difference>
FIG. 5 shows the influence of the carrier phase difference on the neutral point output voltage. That is, the dead time error voltage of the neutral point output voltage also depends on the carrier phase difference.

図5(a)に図4(b)の場合をもう一度記載する。INV1がINV2に対してキャリア周波数が2倍で、キャリア位相差が30度の場合である。この場合、前述したように、中性点出力電圧にマイナスのデッドタイム誤差電圧(−Vd/2)が生じる。   FIG. 5A shows the case of FIG. 4B once again. This is a case where INV1 is twice the carrier frequency relative to INV2 and the carrier phase difference is 30 degrees. In this case, as described above, a negative dead time error voltage (−Vd / 2) is generated in the neutral point output voltage.

図5(b)は、INV1とINV2のキャリア位相差が65度の場合である。この場合、最初の周期において、スイッチング素子Q1がONする際にインバータ出力電流が正方向であり、マイナスのデッドタイム誤差電圧(−Vd)が発生する。また、その周期のスイッチング素子Q1がオフする時には、インバータ出力電流の極性が反転しており、インバータ出力電流が負方向のときにスイッチング素子Q1がOFFする。このため、このスイッチング素子Q1のオフの際に、プラスのデッドタイム誤差電圧(+Vd)が発生する。また、2回目の周期では、インバータ出力電流が負方向のときにスイッチング素子Q1がONし、正方向のときにOFFする。従って、2回目の周期では、デッドタイム誤差電圧は生じない。   FIG. 5B shows a case where the carrier phase difference between INV1 and INV2 is 65 degrees. In this case, in the first cycle, when the switching element Q1 is turned ON, the inverter output current is in the positive direction, and a negative dead time error voltage (−Vd) is generated. Further, when the switching element Q1 of the cycle is turned off, the polarity of the inverter output current is reversed, and the switching element Q1 is turned off when the inverter output current is in the negative direction. Therefore, a positive dead time error voltage (+ Vd) is generated when the switching element Q1 is turned off. In the second cycle, the switching element Q1 is turned on when the inverter output current is in the negative direction, and turned off when the inverter output current is in the positive direction. Therefore, no dead time error voltage occurs in the second cycle.

一方、INV2は、図5(a)と同様に出力電流が負のときにQ1がONし、正のときにQ1がOFFするため、デッドタイム誤差電圧が発生しない。   On the other hand, in the case of INV2, Q1 is turned on when the output current is negative and Q1 is turned off when the output current is positive, so that no dead time error voltage is generated.

従って、中性点間出力電圧の誤差電圧はプラスのデッドタイム誤差電圧とマイナスのデッドタイム誤差電圧でキャンセルされるため結局、中性点間電圧の誤差電圧の平均値は0Vとなる。   Therefore, since the error voltage of the neutral point output voltage is canceled by the positive dead time error voltage and the negative dead time error voltage, the average value of the error voltage of the neutral point voltage is eventually 0V.

このように、2つのインバータINV1,INV2においてそのキャリア周波数が異なる場合、少なくとも1:2であるには、位相差を調整することで、発生するデッドタイム誤差電圧の平均値を0にすることが可能である。   Thus, when the carrier frequencies of the two inverters INV1 and INV2 are different, the average value of the generated dead time error voltage can be set to 0 by adjusting the phase difference so that the carrier frequency is at least 1: 2. Is possible.

特に、ハイブリッド車両における2つのモータジェネレータMG1,MG2においては、上述したように、10kHz,5kHzのキャリア周波数を使用する場合がある。このような場合には、キャリア周波数の位相差を65度程度とすることが好適である。   In particular, the two motor generators MG1 and MG2 in the hybrid vehicle may use carrier frequencies of 10 kHz and 5 kHz as described above. In such a case, it is preferable to set the phase difference of the carrier frequency to about 65 degrees.

<直流電流流出のメカニズム>
キャリア周波数差、キャリア位相差によるデッドタイム誤差電圧の解析結果から直流流出のメカニズムを、実車の出力波形と対比して検討する。
<Mechanism of DC current outflow>
Based on the analysis results of dead time error voltage due to carrier frequency difference and carrier phase difference, the mechanism of DC outflow is examined in comparison with the output waveform of the actual vehicle.

図6に、無負荷時(絶縁トランス30の出力側の電気負荷32がない状態)の直流流出メカニズムと実機出力波形を示す。これらは、PWMキャリア周波数が5kHz、10kHzの2種類で、図中(a)がキャリアの位相差30度、(b)がキャリアの位相差65度、(c)がキャリア位相差100度の場合を示している。絶縁トランス30の一次側の交流の周波数は60Hzとしている。   FIG. 6 shows the DC outflow mechanism and the actual output waveform when there is no load (the state where there is no electrical load 32 on the output side of the isolation transformer 30). These are two types of PWM carrier frequencies of 5 kHz and 10 kHz, where (a) is a carrier phase difference of 30 degrees, (b) is a carrier phase difference of 65 degrees, and (c) is a carrier phase difference of 100 degrees. Is shown. The frequency of the alternating current on the primary side of the insulating transformer 30 is 60 Hz.

図から明らかなように、INV1とINV2のキャリア周波数が異なると、キャリア位相差に依存する出力電圧誤差が発生する。   As apparent from the figure, when the carrier frequencies of INV1 and INV2 are different, an output voltage error depending on the carrier phase difference occurs.

(i)キャリア位相差が30度の場合:中性点間出力電圧にマイナスのデッドタイム誤差電圧が発生するため、出力電圧にマイナスの直流電圧が発生する。   (I) When the carrier phase difference is 30 degrees: Since a negative dead time error voltage is generated in the output voltage between neutral points, a negative DC voltage is generated in the output voltage.

(ii)キャリア位相差65度の場合:プラスのデッドタイム誤差電圧とマイナスのデッドタイム誤差電圧がキャンセルされるため、出力電圧に直流電圧は発生しない。   (Ii) In the case of a carrier phase difference of 65 degrees: Since a positive dead time error voltage and a negative dead time error voltage are canceled, no DC voltage is generated in the output voltage.

(iii)キャリア位相差100度の場合:中性点間出力電圧にプラスのデッドタイム誤差電圧が発生するため、出力電圧にプラスの直流電圧が発生する。   (Iii) When carrier phase difference is 100 degrees: A positive dead time error voltage is generated in the output voltage between neutral points, and a positive DC voltage is generated in the output voltage.

このように、キャリア周波数が異なる場合には、上述したようにデッドタイム誤差電圧が発生し、キャリア位相差30,100度の場合には、絶縁トランス30の一次側電流、電圧がデッドタイム誤差電圧に基づき変動する。   Thus, when the carrier frequency is different, the dead time error voltage is generated as described above, and when the carrier phase difference is 30, 100 degrees, the primary current and voltage of the isolation transformer 30 are the dead time error voltage. Fluctuates based on

また、INV1とINV2のPWMキャリア信号が非同期なため、時間と共にINV1とINV2のキャリア位相差が変化する。システムにおける無負荷時の出力電圧は、キャリア位相差とともに直流電圧が変化し、その極性に応じてトランスの磁束レベルが変化してトランス1次側に過電流が生じる。   Further, since the PWM carrier signals of INV1 and INV2 are asynchronous, the carrier phase difference between INV1 and INV2 changes with time. The output voltage when there is no load in the system changes the DC voltage with the carrier phase difference, and the magnetic flux level of the transformer changes according to the polarity, and an overcurrent is generated on the primary side of the transformer.

図7に、キャリア周波数がINV1を10kHz、INV2を5kHzの場合(図7(a))とINV1,INV2とも5kHz(図7(b))の場合の実機出力波形を示す。INV1とINV2のキャリア周波数が等しい場合は、中性点間出力電圧に基本的にはデッドタイム誤差電圧が発生しないため、出力電圧の直流成分が17.1(V)から2.3(V)に低減され、トランス偏磁が発生していないため、出力電圧の波形歪が発生していない。   FIG. 7 shows actual machine output waveforms when the carrier frequency is 10 kHz for INV1 and 5 kHz for INV2 (FIG. 7A) and when both INV1 and INV2 are 5 kHz (FIG. 7B). When the carrier frequencies of INV1 and INV2 are equal, a dead time error voltage is not basically generated in the output voltage between neutral points, so that the DC component of the output voltage is changed from 17.1 (V) to 2.3 (V). Since the transformer is not demagnetized, the waveform distortion of the output voltage does not occur.

<本実施形態におけるトランス偏磁対策>
トランス偏磁の原因である直流誤差電圧は、交流電力出力(主に軽負荷時に発生)、キャリア周波数、キャリア位相差に依存する。そのため、特に無負荷時にキャリア周波数、キャリア位相差を直流出力誤差電圧が極力発生しない値に設定することで、トランス偏磁現象を回避できる。図8に、制御部40の具体的な構成例を示す。
<Countermeasure against transformer bias in this embodiment>
The DC error voltage that is the cause of transformer bias depends on the AC power output (mainly generated at light load), carrier frequency, and carrier phase difference. Therefore, by setting the carrier frequency and the carrier phase difference to values that do not generate the DC output error voltage as much as possible, especially when there is no load, the transformer biasing phenomenon can be avoided. FIG. 8 shows a specific configuration example of the control unit 40.

MG1ECU,MG2ECUは、それぞれ制御指令出力部と、PWM変調部を有している。制御指令出力部が、電圧指令を生成し、これをPWM変調部に供給し、PWM変調部から出力されるPWM信号によってINV1,INV2のスイッチングが制御される。ここで、本実施形態では、MG1,MG2のステータコイル中性点電圧をINV1とINV2の零相電圧(中性点電圧)を制御することにより、MG1,MG2の中性点間に所望のAC電圧を発生させて、これを出力する。   Each of MG1ECU and MG2ECU has a control command output unit and a PWM modulation unit. The control command output unit generates a voltage command, supplies the voltage command to the PWM modulation unit, and switching of INV1 and INV2 is controlled by the PWM signal output from the PWM modulation unit. Here, in the present embodiment, by controlling the neutral point voltage of the stator coils of MG1 and MG2 to the zero-phase voltage (neutral point voltage) of INV1 and INV2, a desired AC voltage is set between the neutral points of MG1 and MG2. Generate a voltage and output it.

そこで、出力電圧制御指令出力部50は、出力電圧指令値Vsrと出力電圧検出値Vsを比較し、出力電圧が出力電圧指令値に追従するための制御指令を出力する。その制御指令は発電機イオンバータと電動機インバータ制御指令の零相分にある比率(MG1についてk倍、MG2について(1−k)倍)で分配されて、制御指令出力部からの電圧指令にそれぞれ加算される。   Therefore, the output voltage control command output unit 50 compares the output voltage command value Vsr and the output voltage detection value Vs, and outputs a control command for the output voltage to follow the output voltage command value. The control command is distributed at a ratio (k times for MG1 and (1-k) times for MG2) in the zero phase of the generator ion barter and motor inverter control command, and each of the voltage commands from the control command output unit Is added.

そして、キャリア周波数・位相制御指令出力部52は、出力トランス偏磁の原因となる直流出力誤差電圧を低減するための制御部であり、AC発電指令およびMG1およびMG2の動作状態から、INV1,INV2における、PWMキャリア周波数、キャリア位相差を制御する。すなわち、制御部40におけるキャリア周波数・位相制御指令出力部52がAC電圧出力に対する負荷が軽負荷または無負荷である場合において、INV1,INV2のキャリア周波数を同一にするか、または両者の位相差を適切なものに制御する。   The carrier frequency / phase control command output unit 52 is a control unit for reducing the DC output error voltage that causes the output transformer bias. From the AC power generation command and the operating states of MG1 and MG2, INV1, INV2 The PWM carrier frequency and the carrier phase difference are controlled. That is, in the case where the carrier frequency / phase control command output unit 52 in the control unit 40 has a light load or no load on the AC voltage output, the carrier frequencies of INV1 and INV2 are made the same or the phase difference between the two is set. Control it appropriately.

上述したように、MG1は発電用であり、MG2は駆動用であり、MG2の方が出力が大きい。そこで、INV2のPWMキャリア周波数が、INV1のキャリア周波数より小さい。実施形態では、INV2のPWMキャリア周波数が5kHz、INV1のPWMキャリア周波数が10kHzである。   As described above, MG1 is for power generation, MG2 is for driving, and MG2 has a larger output. Therefore, the PWM carrier frequency of INV2 is smaller than the carrier frequency of INV1. In the embodiment, the PWM carrier frequency of INV2 is 5 kHz, and the PWM carrier frequency of INV1 is 10 kHz.

このように、キャリア周波数が異なると、上述したように絶縁トランス30の一次コイルに偏磁による過大電流が流れる可能性がある。本実施形態では、制御部40のキャリア周波数・位相制御指令出力部52が次のような処理を行う。   As described above, when the carrier frequency is different, an excessive current due to bias may flow through the primary coil of the insulating transformer 30 as described above. In the present embodiment, the carrier frequency / phase control command output unit 52 of the control unit 40 performs the following processing.

図9(A),(B)では、キャリア周波数を変更する。   9A and 9B, the carrier frequency is changed.

図9(A)では、まずAC出力を行うかを判定する(S11)。この判定でNOの場合には処理を終了する。S11の判定でYESの場合には、INV1およびINV2のキャリア周波数を同一にする(S12)。ここで、MG2の出力が大きいときには、INV1のキャリア周波数を5kHz等に下げ、MG2の出力が比較的小さいときにはINV2のキャリア周波数を10kHzにあげることが好適である。   In FIG. 9A, it is first determined whether or not AC output is performed (S11). If this determination is NO, the process ends. When the determination in S11 is YES, the carrier frequencies of INV1 and INV2 are made the same (S12). Here, when the output of MG2 is large, the carrier frequency of INV1 is preferably lowered to 5 kHz or the like, and when the output of MG2 is relatively small, the carrier frequency of INV2 is preferably raised to 10 kHz.

この例では、INV1とINV2のキャリア周波数が同等であれば直流出力誤差電圧が小さいため、AC発電モード時はINV1とINV2のキャリア周波数が同等になるよう切替える。   In this example, if the carrier frequencies of INV1 and INV2 are the same, the DC output error voltage is small. Therefore, in the AC power generation mode, switching is performed so that the carrier frequencies of INV1 and INV2 are the same.

図9(B)では、まずAC出力を行うかを判定する(S21)。S21の判定でYESの場合には、AC出力の負荷が軽負荷かを判定する(S22)。軽負荷かどうかの判定は、負荷が所定の閾値以下かにより行い、この閾値は、偏磁による過電流が発生する可能性があるかで決定すればよい。S22の判定でYESの場合には、INV1およびINV2のキャリア周波数を同一にする(S23)。なお、S21,S22の判定でNOの場合にはそのまま処理を終了する。   In FIG. 9B, it is first determined whether or not AC output is performed (S21). If the determination in S21 is YES, it is determined whether the load of the AC output is light (S22). Whether or not the load is light is determined based on whether or not the load is equal to or less than a predetermined threshold value, and this threshold value may be determined based on the possibility of occurrence of an overcurrent due to magnetic bias. If the determination at S22 is YES, the carrier frequencies of INV1 and INV2 are made the same (S23). If the determinations at S21 and S22 are NO, the process is terminated as it is.

特に、軽負荷時に直流出力誤差電圧が発生するため、AC発電モード時で、さらに軽負荷時であればINV1とINV2のキャリア周波数が同等になるよう切替える。   In particular, since a DC output error voltage is generated at a light load, switching is performed so that the carrier frequencies of INV1 and INV2 are equal in the AC power generation mode and at a light load.

図10(A),(B)では、キャリア周波数は変更せず、キャリアの位相差を変更する。   10A and 10B, the carrier frequency is not changed, but the carrier phase difference is changed.

図10(A)では、まずAC出力を行うかを判定する(S31)。この判定でNOの場合には処理を終了する。S31の判定でYESの場合には、INV1およびINV2のキャリアの位相差を所定値に設定する(S32)。上述したように、キャリア周波数が10kHz,5kHzの場合には、位相差を65度程度に設定することで、偏磁による過大電流の発生を防止できる。INV1,INV2のキャリア周波数は、予め設定された値であり、その場合において位相差をどのように設定すればよいかは予めわかっている。従って、AC電圧を出力する際には、INV1,INV2のキャリアの位相差を予め設定されている値になるようにPWM信号を制御することで、偏磁による過電流を防止することができる。   In FIG. 10A, it is first determined whether or not AC output is performed (S31). If this determination is NO, the process ends. If the determination in S31 is YES, the carrier phase difference between INV1 and INV2 is set to a predetermined value (S32). As described above, when the carrier frequency is 10 kHz or 5 kHz, it is possible to prevent the generation of an excessive current due to the demagnetization by setting the phase difference to about 65 degrees. The carrier frequencies of INV1 and INV2 are preset values, and it is known in advance how to set the phase difference in that case. Therefore, when outputting the AC voltage, the PWM signal is controlled so that the phase difference between the carriers of INV1 and INV2 becomes a preset value, thereby preventing an overcurrent due to biasing.

INV1,INV2のキャリア周波数によっては、キャリアの適切な位相差が存在しない場合もある。その場合には、キャリア周波数を同一にしたり、適切な位相差が存在するキャリア周波数に変更し、キャリアの位相差を設定することが好適である。   Depending on the carrier frequencies of INV1 and INV2, there may be cases where there is no appropriate phase difference between carriers. In that case, it is preferable to set the carrier phase difference by making the carrier frequency the same or changing to a carrier frequency having an appropriate phase difference.

直流出力誤差電圧はキャリア周波数の他に、INV1とINV2のキャリア位相差にも依存することから、AC発電モード時は、INV1とINV2のキャリア位相を同期し、INV1とINV2のキャリア位相を直流出力誤差電圧が小さい値に設定する。   Since the DC output error voltage depends not only on the carrier frequency but also on the carrier phase difference between INV1 and INV2, in the AC power generation mode, the carrier phases of INV1 and INV2 are synchronized, and the carrier phases of INV1 and INV2 are DC output Set the error voltage to a small value.

図10(B)では、まずAC出力を行うかを判定する(S41)。S41の判定でYESの場合には、AC出力の負荷が軽負荷かを判定する(S42)。S42でYESの場合には、INV1およびINV2のキャリアを同期させるとともにその位相差を所定値に設定する(S43)。なお、S41,S42の判定でNOの場合にはそのまま処理を終了する。   In FIG. 10B, it is first determined whether or not AC output is performed (S41). If the determination in S41 is YES, it is determined whether the load of the AC output is light (S42). If YES in S42, the INV1 and INV2 carriers are synchronized and the phase difference is set to a predetermined value (S43). Note that if the determinations in S41 and S42 are NO, the process ends.

特に、軽負荷時に直流出力誤差電圧が発生するため、AC電圧出力モード時で、さらに軽負荷時であればINV1とINV2のキャリア位相を同期し、INV1とINV2のキャリア位相を直流出力誤差電圧が小さい値に設定する。   In particular, since a DC output error voltage is generated at a light load, the carrier phases of INV1 and INV2 are synchronized in the AC voltage output mode and at a light load, and the carrier phases of INV1 and INV2 are Set to a smaller value.

図10(C)では、まずAC出力を行うかを判定する(S51)。S51の判定でYESの場合には、クランキング時か否かを判定する(S52)。S52でYESの場合には、INV1およびINV2のキャリアを同期させるとともにその位相差を所定値に設定する(S53)。なお、S51,S52の判定でNOの場合にはそのまま処理を終了する。   In FIG. 10C, it is first determined whether or not AC output is performed (S51). If the determination in S51 is YES, it is determined whether or not it is during cranking (S52). If YES in S52, the carriers of INV1 and INV2 are synchronized and the phase difference is set to a predetermined value (S53). Note that if the determinations in S51 and S52 are NO, the process ends.

MG1は、エンジンの始動(クランキング)に用いられる。クランキング時は、MG1が駆動力を出力するがエンジンの始動時には出力の変動が大きく、インバータ電流の過渡変動により、絶縁トランス30へのAC出力において直流成分が生じやすくなる。本実施形態では、このようなクランキング期間において、キャリアの位相を所定のものに設定することで、絶縁トランス30の偏磁を防止することができる。   MG1 is used for engine start (cranking). At the time of cranking, MG1 outputs a driving force, but when the engine is started, the output fluctuates greatly. Due to the transient fluctuation of the inverter current, a direct current component tends to be generated in the AC output to the insulation transformer 30. In the present embodiment, in such a cranking period, the magnetic phase of the insulating transformer 30 can be prevented by setting the carrier phase to a predetermined one.

このように、本実施形態の外部給電システムでは、2つのインバータINV1,INV2による出力電圧にデッドタイム期間にデッドタイム誤差電圧が発生しない、あるいはデッドタイム誤差電圧が直流とならないため、出力の絶縁トランスの偏磁現象が発生せず、過電流や出力波形歪を防止できる。   As described above, in the external power feeding system of this embodiment, the output voltage of the two inverters INV1 and INV2 does not generate a dead time error voltage during the dead time period, or the dead time error voltage does not become direct current. Therefore, overcurrent and output waveform distortion can be prevented.

10 バッテリ、12,22,28 コンデンサ、14 昇圧コンバータ、16 コイル、18,20 スイッチング素子、30 絶縁トランス、32 電気負荷、40 制御部、50 出力電圧制御指令出力部、52 キャリア周波数・位相制御指令出力部、60 デッドタイム生成器。
10 Battery, 12, 22, 28 Capacitor, 14 Boost converter, 16 Coil, 18, 20 Switching element, 30 Isolation transformer, 32 Electrical load, 40 Control unit, 50 Output voltage control command output unit, 52 Carrier frequency / phase control command Output unit, 60 dead time generator.

Claims (3)

直流電力を出力する蓄電装置と、
それぞれが上下のスイッチ素子を含む複数のインバータアームを有し、蓄電装置からの直流電力を交流にそれぞれ変換する2つのインバータと、
前記2つのインバータによって駆動される2つのモータと、
前記2つのインバータを制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記2つのインバータにそれぞれ駆動信号を供給し、
この駆動信号において、前記2つのインバータのキャリア周波数差あるいはキャリア位相差を調整することで、前記2つのモータの中性点間に所定の交流電力を発生するとともに、
前記2つのインバータにおける各インバータアームの上下のスイッチ素子がともにオフ状態で前記駆動信号が供給される期間であるデッドタイム期間に発生するデッドタイム誤差電圧による直流誤差電圧を補償する、外部給電システム。
A power storage device that outputs DC power;
Two inverters each having a plurality of inverter arms including upper and lower switch elements, each for converting DC power from the power storage device into AC;
Two motors driven by the two inverters;
A control unit for controlling the two inverters;
With
The controller is
Supplying a drive signal to each of the two inverters;
In this drive signal, by adjusting the carrier frequency difference or carrier phase difference between the two inverters, a predetermined AC power is generated between the neutral points of the two motors,
An external power feeding system that compensates for a DC error voltage due to a dead time error voltage that occurs during a dead time period in which the drive signals are supplied when the upper and lower switch elements of each inverter arm in the two inverters are both off.
請求項1に記載の外部給電システムにおいて、
前記制御部は、
外部給電を行うか否かを判定し、外部給電を行う場合に、2つのインバータのキャリア周波数を同じに設定する、
外部給電システム。
The external power feeding system according to claim 1,
The controller is
It is determined whether or not external power feeding is performed, and when external power feeding is performed, the carrier frequencies of the two inverters are set to be the same.
External power supply system.
請求項1に記載の外部給電システムにおいて、
前記制御部は、
外部給電を行うか否かを判定し、外部給電を行う場合に、2つのインバータのキャリアを同期させるとともに、2つのインバータのキャリアの位相差を所定値に設定する、
外部給電システム。
The external power feeding system according to claim 1,
The controller is
It is determined whether or not external power feeding is performed, and when external power feeding is performed, the carriers of the two inverters are synchronized and the phase difference between the carriers of the two inverters is set to a predetermined value.
External power supply system.
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JP2008193788A (en) * 2007-02-02 2008-08-21 Tokyo Institute Of Technology Power controller and vehicle equipped with it

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