JP2016197933A - Motor control apparatus and motor control method - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a motor control apparatus and motor control method, capable of achieving little motor loss and motor cost reduction.SOLUTION: The motor control apparatus detects a component with a percentage modulation (M) of PWM control of an inverter (100) provided with a plurality of semiconductor elements (120) for power and driving a motor (200) by PWM control, determines a percentage modulation on the basis of any of the components (V1, V2, N1, T1, I1) and sets a carrier frequency of PWM control to become higher as the percentage modulation is higher in order to reduce motor loss.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、複数の電力用半導体素子が搭載されPWM制御によりモータを駆動するインバータを備えたモータの制御装置及びモータ制御方法に関するものである。   The present invention relates to a motor control apparatus and a motor control method including an inverter that includes a plurality of power semiconductor elements and that drives a motor by PWM control.

昨今、ハイブリッド自動車(以下、HEV)やプラグインハイブリッド自動車(以下、PHEV)といった電動パワートレインを搭載した自動車が普及している。これらの自動車には、従来のガソリンエンジン車の構成に、車両を推進するためのモータとそれを駆動するためのインバータが追加で搭載され、燃費と電費を改善する技術開発が進んでいる。例えば、モータ損失を低減する手段として、モータ損失とインバータ損失を加算した合計損失が最小となるようにインバータのキャリア周波数を可変にする技術がある(例えば特許文献1参照)。   Recently, vehicles equipped with an electric power train such as a hybrid vehicle (hereinafter referred to as HEV) and a plug-in hybrid vehicle (hereinafter referred to as PHEV) have become widespread. These automobiles are additionally equipped with a motor for propelling the vehicle and an inverter for driving the vehicle in addition to the configuration of a conventional gasoline engine vehicle, and technological development is progressing to improve fuel consumption and electricity consumption. For example, as a means for reducing the motor loss, there is a technique of changing the carrier frequency of the inverter so that the total loss obtained by adding the motor loss and the inverter loss is minimized (see, for example, Patent Document 1).

これとは別に、モータとインバータに対する低コスト化・小型化の要求が厳しい。低コスト化に関して、近年はHEVやPHEVの普及で、従来のSi半導体材料から成るインバータの低コスト化が進んでいる。また、低損失な非Si半導体材料(SiC、GaN等)から成るインバータによってインバータ損失をより小さくできる状況にある。
これに対して、モータについては、主な材料は、鉄、銅、及びレアアースであり、低コスト化が顕著に進んでいない。
Apart from this, there are strict requirements for cost reduction and miniaturization of motors and inverters. Regarding cost reduction, in recent years, with the spread of HEV and PHEV, cost reduction of an inverter made of a conventional Si semiconductor material is progressing. Further, the inverter loss can be further reduced by an inverter made of a low-loss non-Si semiconductor material (SiC, GaN, etc.).
On the other hand, the main materials for motors are iron, copper, and rare earths, and the cost reduction has not remarkably advanced.

モータを低コスト化するには、モータを小型化することが必須である。例えば、モータ損失を低減することができれば、モータの冷却構造を小型化・簡素化して、低コスト化が進むことになる。   In order to reduce the cost of the motor, it is essential to reduce the size of the motor. For example, if the motor loss can be reduced, the motor cooling structure can be reduced in size and simplified, and the cost can be reduced.

特許第4605274号公報Japanese Patent No. 4605274

上記の特許文献1に記載の技術では、モータ損失とインバータ損失を加算した合計損失が最小となるようにインバータのキャリア周波数を設定しているため、モータ損失の低減効果は十分ではなく、モータ損失低減によるモータの冷却装置の小型化・簡素化での低コスト化も十分でないという課題がある。
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、モータ損失を小さくして、モータを低コスト化できるモータ制御装置及びモータ制御方法を提供することである。
In the technique described in Patent Document 1 above, since the inverter carrier frequency is set so that the total loss obtained by adding the motor loss and the inverter loss is minimized, the motor loss reduction effect is not sufficient. There is a problem that cost reduction due to reduction in size and simplification of the motor cooling device due to the reduction is not sufficient.
The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a motor control device and a motor control method that can reduce motor loss and reduce the cost of the motor.

上記の目的を達成するため、本発明に係るモータ制御装置は、複数の電力用半導体素子が搭載されPWM制御によりモータを駆動するインバータと、前記PWM制御の変調率の構成要素を検出する検出部と、前記構成要素に基づき変調率を決定する変調率決定部と、
モータ損失を低減させるために、前記変調率が高いほど前記PWM制御のキャリア周波数を高く設定するキャリア周波数設定部とを備えたものである。
In order to achieve the above object, a motor control device according to the present invention includes an inverter that includes a plurality of power semiconductor elements and drives a motor by PWM control, and a detection unit that detects components of a modulation factor of the PWM control. And a modulation rate determination unit that determines a modulation rate based on the components,
In order to reduce motor loss, a carrier frequency setting unit that sets the carrier frequency of the PWM control higher as the modulation rate is higher is provided.

また上記の目的を達成するため、本発明では、複数の電力用半導体素子が搭載されPWM制御によりモータを駆動するインバータのPWM制御の変調率の構成要素を検出し、前記構成要素に基づき変調率を決定し、モータ損失を低減させるために、前記変調率が高いほど前記PWM制御のキャリア周波数を高く設定するモータ制御方法が提供される。   In order to achieve the above object, according to the present invention, a component of a PWM control modulation factor of an inverter that includes a plurality of power semiconductor elements and drives a motor by PWM control is detected, and the modulation factor is determined based on the component. In order to reduce motor loss, a motor control method is provided in which the carrier frequency of the PWM control is set higher as the modulation factor is higher.

本発明によれば、PWM制御によりモータを駆動する際の変調率に応じて、変調率が高い場合にはキャリア周波数を高く変更するので、モータ損失を低減でき、これによりモータの冷却装置の小型化・簡素化が可能となり、モータを低コスト化できる。   According to the present invention, when the modulation rate is high, the carrier frequency is changed to a higher value according to the modulation rate when the motor is driven by PWM control, so that the motor loss can be reduced, thereby reducing the size of the motor cooling device. Can be simplified and simplified, and the cost of the motor can be reduced.

本発明の実施の形態1に係るモータ制御装置の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of the motor control apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の各実施の形態に係るモータ制御装置におけるモータ損失及びインバータ損失のキャリア周波数との関係を示したグラフ図である。It is the graph which showed the relationship with the carrier frequency of the motor loss and inverter loss in the motor control apparatus which concerns on each embodiment of this invention. 本発明の各実施の形態に係るモータ制御装置におけるモータを駆動する際の変調率とキャリア周波数に依存するモータ損失との関係を示したグラフ図である。It is the graph which showed the relationship between the modulation factor at the time of driving the motor in the motor control apparatus which concerns on each embodiment of this invention, and the motor loss depending on a carrier frequency. 本発明の各実施の形態に係るモータ制御装置におけるモータを駆動する際の変調率とキャリア周波数の設定値との関係を示したグラフ図である。It is the graph which showed the relationship between the modulation factor at the time of driving the motor in the motor control apparatus which concerns on each embodiment of this invention, and the setting value of a carrier frequency. 本発明の各実施の形態に係るモータ制御装置におけるモータを駆動する際の変調率とキャリア周波数の設定値との関係において下限値と上限値を設けた状態を示したグラフ図である。It is the graph which showed the state which provided the lower limit and the upper limit in the relationship between the modulation factor at the time of driving the motor in the motor control apparatus which concerns on each embodiment of this invention, and the setting value of a carrier frequency. 本発明の実施の形態1に係るモータ制御装置におけるインバータのキャリア周波数の設定方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the setting method of the carrier frequency of the inverter in the motor control apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態2に係るモータ制御装置の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of the motor control apparatus which concerns on Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態2に係るモータ制御装置におけるインバータのキャリア周波数の設定方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the setting method of the carrier frequency of the inverter in the motor control apparatus which concerns on Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態2に係るモータ制御装置における冷却水温度(又は実施の形態4におけるモータ巻線温度)と補正係数との関係を示したグラフ図である。It is the graph which showed the relationship between the cooling water temperature (or motor winding temperature in Embodiment 4) and the correction coefficient in the motor control apparatus which concerns on Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態2に係るモータ制御装置における冷却水温度(又は実施の形態4におけるモータ巻線温度)と、別の補正係数との関係を示したグラフ図である。It is the graph which showed the relationship between the cooling water temperature (or motor winding temperature in Embodiment 4) in the motor control apparatus which concerns on Embodiment 2 of this invention, and another correction coefficient. 本発明の実施の形態2に係るモータ制御装置における冷却水温度(又は実施の形態4におけるモータ巻線温度)と、さらに別の補正係数との関係を示したグラフ図である。It is the graph which showed the relationship between the cooling water temperature (or motor winding temperature in Embodiment 4) in the motor control apparatus which concerns on Embodiment 2 of this invention, and another correction coefficient. 本発明の実施の形態3に係るモータ制御装置の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of the motor control apparatus which concerns on Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施の形態3に係るモータ制御装置におけるインバータのキャリア周波数の設定方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the setting method of the carrier frequency of the inverter in the motor control apparatus which concerns on Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施の形態3に係るモータ制御装置におけるインバータ入力電圧と補正係数との関係を示したグラフ図である。It is the graph which showed the relationship between the inverter input voltage and the correction coefficient in the motor control apparatus which concerns on Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施の形態3に係るモータ制御装置におけるインバータ入力電圧と、別の補正係数との関係を示したグラフ図である。It is the graph which showed the relationship between the inverter input voltage in the motor control apparatus which concerns on Embodiment 3 of this invention, and another correction coefficient. 本発明の実施の形態3に係るモータ制御装置におけるインバータ入力電圧と、さらに別の補正係数との関係を示したグラフ図である。It is the graph which showed the relationship between the inverter input voltage in the motor control apparatus which concerns on Embodiment 3 of this invention, and another correction coefficient. 本発明の実施の形態4に係るモータ制御装置の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of the motor control apparatus which concerns on Embodiment 4 of this invention. 本発明の実施の形態4に係るモータ制御装置におけるインバータのキャリア周波数の設定方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the setting method of the carrier frequency of the inverter in the motor control apparatus which concerns on Embodiment 4 of this invention. 本発明の実施の形態4に係るモータ制御装置におけるモータのトルク指令値及びモータ回転数に応じた変調率を示すマップデータ図である。It is a map data figure which shows the modulation factor according to the torque command value and motor rotation speed of the motor in the motor control apparatus which concerns on Embodiment 4 of this invention. 本発明の実施の形態4に係るモータ制御装置におけるモータの相電流とモータ回転数に応じた変調率を示すマップデータ図である。It is a map data figure which shows the modulation factor according to the phase electric current and motor rotation speed in the motor control apparatus which concerns on Embodiment 4 of this invention.

以下に添付図面を参照し、本発明に係るモータ制御装置の各実施の形態について説明する。   Embodiments of a motor control device according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

実施の形態1.
まず、本発明の実施の形態1に係るモータ制御装置を、図1に基づいて説明する。200は、例えば、永久磁石式交流同期モータ等の力行/回生用のモータ、300は、例えばリチウムイオン電池、ニッケル水素電池、電気二重層キャパシタ等の充放電可能な蓄電装置、100は力行時には電動機へ供給電力を直流から交流に変換し、回生時には電動機の回生電力を交流から直流に変換するインバータ、120は、例えば、IGBT、MOSFET等の電圧駆動型の電力用半導体素子、130は電力用半導体素子に逆並列接続されるダイオード、140は電力用半導体素子をスイッチング制御する制御回路、そして150は母線のリプルを除去するための平滑コンデンサである。
Embodiment 1 FIG.
First, a motor control device according to Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to FIG. Reference numeral 200 denotes a power running / regeneration motor such as a permanent magnet AC synchronous motor, 300 denotes a chargeable / dischargeable power storage device such as a lithium ion battery, nickel hydride battery, and electric double layer capacitor, and 100 denotes an electric motor during power running. An inverter that converts power supplied from DC to AC and converts the regenerative power of the motor from AC to DC during regeneration, 120 is a voltage-driven power semiconductor element such as an IGBT or MOSFET, and 130 is a power semiconductor A diode connected in antiparallel to the element, 140 is a control circuit for switching control of the power semiconductor element, and 150 is a smoothing capacitor for removing the ripple on the bus.

また、400はモータ200の線間電圧を検出する電圧センサ、401はインバータ100の蓄電装置300側の端子電圧を検出する電圧センサである。500は電圧センサ400及び401で検出した電圧に基づいて変調率を演算する変調率演算部、そして、600は変調率演算部500により演算された変調率に基づいてPWM(Pulse Width Modulation:パルス幅変調)制御のキャリア周波数を設定するキャリア周波数設定部である。   Reference numeral 400 denotes a voltage sensor that detects a line voltage of the motor 200, and 401 denotes a voltage sensor that detects a terminal voltage on the power storage device 300 side of the inverter 100. Reference numeral 500 denotes a modulation factor calculation unit that calculates a modulation factor based on the voltages detected by the voltage sensors 400 and 401. Reference numeral 600 denotes a PWM (Pulse Width Modulation: pulse width) based on the modulation factor calculated by the modulation factor calculator 500. It is a carrier frequency setting unit for setting a carrier frequency for modulation control.

次に、モータ200で発生するモータ損失とインバータ100で発生するインバータ損失を加算した合計損失とインバータ100のキャリア周波数との関係について説明する。
PWM制御によりインバータ100でモータ200を駆動する場合、モータ200の巻線に流れる、図示しない電流波形は理想的な正弦波にはならず、インバータ100のスイッチング動作により生じる高調波成分が重畳する。
Next, a relationship between the total loss obtained by adding the motor loss generated in the motor 200 and the inverter loss generated in the inverter 100 and the carrier frequency of the inverter 100 will be described.
When the motor 200 is driven by the inverter 100 by PWM control, a current waveform (not shown) flowing through the winding of the motor 200 is not an ideal sine wave, and a harmonic component generated by the switching operation of the inverter 100 is superimposed.

高調波成分はインバータ100のキャリア周波数やモータ200の巻線におけるインダクタンス、変調率等に依存する。図2に示すように、インバータ損失については、インバータ100のキャリア周波数を高くすると、スイッチング損失が増加するためインバータ損失は増加する。また、モータ損失については、インバータ100のキャリア周波数を高くすると、前記の高調波成分が小さくなり、波形全体における実効値が小さくなるためモータ損失は低減する。   The harmonic component depends on the carrier frequency of the inverter 100, the inductance in the winding of the motor 200, the modulation factor, and the like. As shown in FIG. 2, when the carrier frequency of the inverter 100 is increased, the inverter loss increases because the switching loss increases. As for the motor loss, when the carrier frequency of the inverter 100 is increased, the harmonic component is reduced, and the effective value in the entire waveform is reduced, so that the motor loss is reduced.

モータ損失とインバータ損失を加算した合計損失については、インバータ100のキャリア周波数がfc_a未満ではキャリア周波数の増加とともに合計損失は低減し、インバータ100のキャリア周波数がfc_a以上ではキャリア周波数の増加とともに合計損失が増加する傾向となる。すなわち、インバータ100のキャリア周波数をfc_aとすれば、合計損失を低減できる。   With respect to the total loss obtained by adding the motor loss and the inverter loss, the total loss decreases as the carrier frequency increases when the carrier frequency of the inverter 100 is less than fc_a, and the total loss increases as the carrier frequency increases when the carrier frequency of the inverter 100 is fc_a or higher. It tends to increase. That is, if the carrier frequency of the inverter 100 is fc_a, the total loss can be reduced.

上記の特許文献1等の従来の方法では、モータの回転数やトルクごとに合計損失が最小となるキャリア周波数を実験や演算によって導出し、モータの回転数やトルクに対する最適なキャリア周波数のマップデータを設定して、図示しないコントローラに予め記憶していた。   In the conventional method such as Patent Document 1 described above, the carrier frequency that minimizes the total loss for each motor speed and torque is derived by experiment and calculation, and the optimum carrier frequency map data for the motor speed and torque is obtained. Was previously stored in a controller (not shown).

しかしながら、この方法を取ると、モータの回転数やトルクごとに実験や演算を行う必要があり、工数が膨大となる。
本実施の形態では、図3に示すモータを駆動する際の変調率とキャリア周波数に依存するモータ損失の関係を用いて、合計損失を低減するものであり、これを以下に説明する。
However, when this method is adopted, it is necessary to perform experiments and calculations for each rotation speed and torque of the motor, resulting in a huge man-hour.
In the present embodiment, the total loss is reduced by using the relationship between the modulation factor when driving the motor shown in FIG. 3 and the motor loss depending on the carrier frequency, which will be described below.

図3はモータを駆動する際の変調率とキャリア周波数に依存するモータ損失との関係の一例を示している。図示のように、モータを駆動する際の変調率が大きいほど高調波成分が大きくなりモータ損失は増加する。キャリア周波数が低い場合はキャリア周波数が高い場合と比較してモータ損失が大きくなる傾向にある。
このことから、モータを駆動する際の変調率が高い場合には、例えば図4に示すように変調率に応じてキャリア周波数を高めてモータ損失を低減することが有効である。
FIG. 3 shows an example of the relationship between the modulation factor when driving the motor and the motor loss depending on the carrier frequency. As shown in the figure, the higher the modulation factor when driving the motor, the higher the harmonic component and the motor loss. When the carrier frequency is low, the motor loss tends to be larger than when the carrier frequency is high.
For this reason, when the modulation rate at the time of driving the motor is high, it is effective to increase the carrier frequency according to the modulation rate and reduce the motor loss as shown in FIG. 4, for example.

但し、図2に示したように、キャリア周波数を高くするとインバータ損失は増加するため、合計損失が増加しないよう、例えば図5に示すようにキャリア周波数に上限fc_maxを設けておくことが好ましい。キャリア周波数の上限fc_maxを設定する方法としては、例えば、モータの回転数やトルク、各種センサ(電流センサ、電圧センサ、温度センサ)等からの検出値に基づいてキャリア周波数ごとのインバータ損失を推定し、インバータ損失が所定値以下となるキャリア周波数をキャリア周波数の上限fc_maxとする方法等がある。   However, as shown in FIG. 2, if the carrier frequency is increased, the inverter loss increases. Therefore, for example, as shown in FIG. 5, an upper limit fc_max is preferably provided for the carrier frequency so that the total loss does not increase. As a method of setting the upper limit fc_max of the carrier frequency, for example, the inverter loss for each carrier frequency is estimated based on the detected value from the rotational speed and torque of the motor, various sensors (current sensor, voltage sensor, temperature sensor) and the like. There is a method of setting the carrier frequency at which the inverter loss is a predetermined value or less as the upper limit fc_max of the carrier frequency.

加えて、キャリア周波数が低くし過ぎるとモータの動作が不安定になる上、騒音も問題となるため、例えば図5に示すようにキャリア周波数の下限fc_minを設けておくことが好ましい。
なお、上述した図2〜5は、本発明の各実施の形態に共通の概念である。
In addition, if the carrier frequency is too low, the operation of the motor becomes unstable and noise becomes a problem. For example, it is preferable to provide a lower limit fc_min of the carrier frequency as shown in FIG.
The above-described FIGS. 2 to 5 are concepts common to the embodiments of the present invention.

次に、本発明の実施の形態1に係るモータを駆動する際の変調率に応じたキャリア周波数の可変処理について、図6のフローチャートを用いて説明する。
ステップS601では、電圧センサ401によって検出されたインバータ100の蓄電装置300側の端子電圧V1を取得する。
ステップS602では、電圧センサ400によって検出されたモータ200の線間電圧V2を取得する。
なお、これらの電圧V1及びV2は、本発明における変調率の構成要素である。
Next, variable processing of the carrier frequency according to the modulation rate when driving the motor according to Embodiment 1 of the present invention will be described using the flowchart of FIG.
In step S601, the terminal voltage V1 on the power storage device 300 side of the inverter 100 detected by the voltage sensor 401 is acquired.
In step S602, the line voltage V2 of the motor 200 detected by the voltage sensor 400 is acquired.
These voltages V1 and V2 are components of the modulation rate in the present invention.

ステップS603では、ステップS601及びステップS602でそれぞれ取得したV1及びV2を用いて、例えば次式(1)に示すように変調率Mを演算する。
M=V2/(V1×0.612)・・・・・・・式(1)
In step S603, using the V1 and V2 obtained in steps S601 and S602, respectively, for example, the modulation factor M is calculated as shown in the following equation (1).
M = V2 / (V1 × 0.612)... Formula (1)

ステップS604では、ステップS603で導出された変調率Mを変調率演算部500から受けたキャリア周波数設定部602が、図4又は図5に示す関係に従って、キャリア周波数を設定するための信号を制御回路140に送る。図4及び図5の詳細については上述しているため、ここでは説明を割愛する。
ステップS605では、ステップS604で設定されたキャリア周波数の駆動信号を受けた制御回路140が、電力用半導体素子120をスイッチング制御する。
以上説明した本実施の形態1によれば、変調率に応じてキャリア周波数の可変処理を行うことで、モータ損失とインバータ損失の合計損失を低減することができる。
In step S604, the carrier frequency setting unit 602 that has received the modulation factor M derived in step S603 from the modulation factor calculation unit 500 transmits a signal for setting the carrier frequency in accordance with the relationship shown in FIG. 4 or FIG. 140. Since details of FIGS. 4 and 5 have been described above, description thereof is omitted here.
In step S605, the control circuit 140 that has received the drive signal having the carrier frequency set in step S604 performs switching control of the power semiconductor element 120.
According to the first embodiment described above, the total loss of the motor loss and the inverter loss can be reduced by performing the variable processing of the carrier frequency according to the modulation rate.

実施の形態2.
本発明の実施の形態2によるモータ制御装置を図7について説明する。200は、例えば永久磁石式交流同期モータ等の力行/回生用のモータ、300は、例えばリチウムイオン電池、ニッケル水素電池、電気二重層キャパシタ等の充放電可能な蓄電装置、100は力行時には電動機へ供給電力を直流から交流に変換し、回生時には電動機の回生電力を交流から直流に変換するインバータ、120は、例えばIGBT、MOSFET等の電圧駆動型の電力用半導体素子、130は電力用半導体素子に逆並列接続されるダイオード、140は電力用半導体素子をスイッチング制御する制御回路、そして、150は母線のリプルを除去するための平滑コンデンサである。
Embodiment 2. FIG.
A motor control apparatus according to Embodiment 2 of the present invention will be described with reference to FIG. Reference numeral 200 denotes a power running / regeneration motor such as a permanent magnet AC synchronous motor, 300 denotes a chargeable / dischargeable power storage device such as a lithium ion battery, nickel metal hydride battery, and electric double layer capacitor, and 100 denotes an electric motor during power running. An inverter that converts supply power from direct current to alternating current and converts the regenerative power of the motor from alternating current to direct current during regeneration, 120 is a voltage-driven power semiconductor element such as an IGBT or MOSFET, and 130 is a power semiconductor element A diode connected in antiparallel, 140 is a control circuit for switching control of the power semiconductor element, and 150 is a smoothing capacitor for removing ripples on the bus.

また、700は、例えば水冷冷却装置、油冷冷却装置等のモータの冷却装置、400はモータ200の線間電圧を検出する電圧センサ、401はインバータ100の蓄電装置側の端子電圧を検出する電圧センサ、405はモータ200の冷却装置700に搭載され、冷却水や冷却油等の冷媒の温度を検出する温度センサ、500は電圧センサ400及び401で検出した電圧に基づいて変調率を演算する変調率演算部、602は変調率演算部500により演算された変調率に基づいてPWM制御のキャリア周波数を設定し、かつ温度センサ405で検出したモータ200の巻線温度に基づいてキャリア周波数を補正するキャリア周波数設定部である。
なお、温度センサ405は、冷却装置700の出口側に設けられているが、入口側に設けてもよい。
700 is a motor cooling device such as a water cooling device or an oil cooling device, 400 is a voltage sensor that detects the line voltage of the motor 200, and 401 is a voltage that detects the terminal voltage on the power storage device side of the inverter 100. A sensor 405 is mounted on the cooling device 700 of the motor 200 and detects the temperature of a coolant such as cooling water or cooling oil. A modulation 500 calculates a modulation factor based on the voltages detected by the voltage sensors 400 and 401. A rate calculation unit 602 sets a carrier frequency for PWM control based on the modulation rate calculated by the modulation rate calculation unit 500 and corrects the carrier frequency based on the winding temperature of the motor 200 detected by the temperature sensor 405. It is a carrier frequency setting part.
The temperature sensor 405 is provided on the outlet side of the cooling device 700, but may be provided on the inlet side.

次に、本発明の実施の形態2に係るモータを駆動する際の変調率に応じたキャリア周波数の可変処理について、図8のフローチャートを用いて説明する。なお、ステップS1501〜ステップS1503は、ぞれぞれ、上述した図6のステップS601〜ステップS603と同様の処理のため説明を省略する。
ステップS1504では、温度センサ405によって検出された冷却装置700の冷却水流路出口側の冷却水温度F1を取得する。
なお、温度センサを冷却装置700の出口側と入口側の双方に設けた場合には、両センサの温度差を冷却水温度F1とすればよい。
Next, a variable process of the carrier frequency according to the modulation rate when driving the motor according to the second embodiment of the present invention will be described using the flowchart of FIG. Steps S1501 to S1503 are the same as steps S601 to S603 in FIG.
In step S1504, the coolant temperature F1 on the coolant channel outlet side of the cooling device 700 detected by the temperature sensor 405 is acquired.
In the case where the temperature sensor is provided on both the outlet side and the inlet side of the cooling device 700, the temperature difference between the two sensors may be the cooling water temperature F1.

ステップS1505では、ステップS1504で取得した冷却水温度F1から、補正係数Kを導出する。補正係数Kは、例えば図9に示すように、冷却水温度F1が高いほど、補正係数Kも大きくなるように設定する。その理由は、冷却水温度F1が高いとモータ損失が高くなっていると想定されるため、ステップS1503で導出された変調率Mに基づいて設定されるキャリア周波数に補正係数Kを乗算または加算して、更に高いキャリア周波数に設定することで、モータの高調波成分による損失を低減するためである。
ここで、補正係数Kの決め方は、図10及び図11に示すように、冷却水温度F1が所定値より大きい場合に補正係数Kを大きくしても構わない。
In step S1505, the correction coefficient K is derived from the coolant temperature F1 acquired in step S1504. For example, as shown in FIG. 9, the correction coefficient K is set such that the correction coefficient K increases as the cooling water temperature F1 increases. The reason is that if the cooling water temperature F1 is high, it is assumed that the motor loss is high. Therefore, the carrier frequency set based on the modulation factor M derived in step S1503 is multiplied or added by the correction coefficient K. This is because the loss due to the harmonic component of the motor is reduced by setting a higher carrier frequency.
Here, as to how to determine the correction coefficient K, as shown in FIGS. 10 and 11, the correction coefficient K may be increased when the coolant temperature F1 is higher than a predetermined value.

ステップS1506では、キャリア周波数設定部602が、ステップS1505で設定されたキャリア周波数の駆動信号を、電力用半導体素子120をスイッチング制御する制御回路140へ出力する。   In step S1506, the carrier frequency setting unit 602 outputs the drive signal having the carrier frequency set in step S1505 to the control circuit 140 that controls the switching of the power semiconductor element 120.

なお、上記の説明ではモータの冷却装置700を水冷冷却装置としたが、冷媒として油を使用して、これを油冷冷却装置としても良い。
以上説明した本実施の形態2によれば、変調率に応じてキャリア周波数の可変処理を行うことで、モータ損失とインバータ損失の合計損失を低減することができる。
In the above description, the motor cooling device 700 is a water-cooled cooling device. However, oil may be used as a refrigerant, and this may be used as an oil-cooled cooling device.
According to the second embodiment described above, the total loss of the motor loss and the inverter loss can be reduced by performing the variable processing of the carrier frequency according to the modulation rate.

実施の形態3.
本発明の実施の形態3によるモータ制御装置を図12について説明する。200は、例えば永久磁石式交流同期モータ等力行/回生用のモータ、300は、例えばリチウムイオン電池、ニッケル水素電池、電気二重層キャパシタ等の充放電可能な蓄電装置、100は力行時には電動機へ供給電力を直流から交流に変換し、回生時には電動機の回生電力を交流から直流に変換するインバータ、120は、例えばIGBT、MOSFET等の電圧駆動型の電力用半導体素子、130は電力用半導体素子に逆並列接続されるダイオード、140は電力用半導体素子をスイッチング制御する制御回路、150は母線のリプルを除去するための平滑コンデンサである。
Embodiment 3 FIG.
A motor control apparatus according to Embodiment 3 of the present invention will be described with reference to FIG. 200 is a power running / regeneration motor such as a permanent magnet AC synchronous motor, 300 is a chargeable / dischargeable power storage device such as a lithium ion battery, nickel metal hydride battery, and electric double layer capacitor, and 100 is supplied to an electric motor during power running. An inverter that converts electric power from direct current to alternating current and converts the regenerative power of the motor from alternating current to direct current during regeneration, 120 is a voltage-driven power semiconductor element such as an IGBT or MOSFET, and 130 is reverse to the power semiconductor element. A diode connected in parallel, 140 is a control circuit that controls switching of the power semiconductor element, and 150 is a smoothing capacitor for removing ripples on the bus.

また、400はモータ200の線間電圧を検出する電圧センサ、401はインバータ100の蓄電装置側の端子電圧を検出する電圧センサである。500は電圧センサ400、401で検出した電圧に基づいて変調率を演算する変調率演算部、603は変調率演算部500により演算された変調率に基づいてPWM制御のキャリア周波数を設定し、かつ、電圧センサ401で検出した電圧に基づいてキャリア周波数を補正するキャリア周波数設定部である。   Reference numeral 400 denotes a voltage sensor that detects a line voltage of the motor 200, and 401 denotes a voltage sensor that detects a terminal voltage on the power storage device side of the inverter 100. 500 is a modulation factor calculation unit that calculates the modulation factor based on the voltages detected by the voltage sensors 400 and 401, 603 sets a carrier frequency for PWM control based on the modulation factor calculated by the modulation factor calculation unit 500, and The carrier frequency setting unit corrects the carrier frequency based on the voltage detected by the voltage sensor 401.

次に、この実施の形態3に係るモータを駆動する際の変調率に応じたキャリア周波数の可変処理について、図13のフローチャートを用いて説明する。なお、ステップS1701〜ステップS1703は、ぞれぞれ、ステップS601〜ステップS603と同様の処理のため説明を省略する。   Next, the carrier frequency variable process according to the modulation rate when driving the motor according to the third embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG. Steps S1701 to S1703 are the same processes as steps S601 to S603, respectively, and thus description thereof is omitted.

ステップS1704では、ステップS1702で取得した電圧V1から、補正係数Kを導出する。補正係数Kは、例えば図14に示すように、インバータ入力電圧V1が低いほど、補正係数Kが大きくなるように設定する。その理由は、同動作点(モータトルク、回転数)、同相電流の場合、インバータ入力電圧V1が低いとモータ線間電圧が高くなるため変調率は大きくなり、モータ損失が高くなっていると想定されるためである。ステップS1703で導出された変調率Mに基づいて設定されるキャリア周波数に補正係数Kを乗算または加算して、更に高いキャリア周波数に設定することで、モータの高調波成分による損失を低減するためである。   In step S1704, the correction coefficient K is derived from the voltage V1 acquired in step S1702. For example, as illustrated in FIG. 14, the correction coefficient K is set such that the correction coefficient K increases as the inverter input voltage V1 decreases. The reason is that, in the case of the same operating point (motor torque, rotation speed) and common-mode current, if the inverter input voltage V1 is low, the motor line voltage becomes high, so that the modulation rate becomes large and the motor loss is high. It is to be done. In order to reduce the loss due to the harmonic components of the motor by multiplying or adding the correction coefficient K to the carrier frequency set based on the modulation factor M derived in step S1703 and setting it to a higher carrier frequency. is there.

ここで、補正係数Kの決め方は、図15及び図16に示すようにインバータ入力電圧V1が所定値より小さい場合に補正係数Kを大きくするようにしても構わない。
ステップS1705では、ステップS1704で設定されたキャリア周波数の駆動信号を、電力用半導体素子をスイッチング制御する制御回路140へ出力する。
Here, the correction coefficient K may be determined by increasing the correction coefficient K when the inverter input voltage V1 is smaller than a predetermined value as shown in FIGS.
In step S1705, the drive signal having the carrier frequency set in step S1704 is output to the control circuit 140 that performs switching control of the power semiconductor element.

インバータ入力電圧V1は、蓄電装置300の充電状態や内部抵抗による電圧降下等で変動する。また、蓄電装置300とインバータ100の間に、蓄電装置300の電圧を昇降圧するコンバータが接続された場合にも、インバータ入力電圧V1は変動するため、本実施の形態3で示した発明は有効である。
以上説明した本実施の形態3によれば、変調率に応じてキャリア周波数の可変処理を行うことで、モータ損失とインバータ損失の合計損失を低減することができる。
Inverter input voltage V <b> 1 varies depending on the state of charge of power storage device 300 and a voltage drop due to internal resistance. Even when a converter that steps up and down the voltage of power storage device 300 is connected between power storage device 300 and inverter 100, inverter input voltage V1 fluctuates. is there.
According to the third embodiment described above, the total loss of the motor loss and the inverter loss can be reduced by performing the carrier frequency variable process according to the modulation rate.

実施の形態4.
本発明の実施の形態4によるモータ制御装置を図17について説明する。200は、例えば永久磁石式交流同期モータ、界磁巻線式同期モータ等の力行/回生用のモータ、300は、例えばリチウムイオン電池、ニッケル水素電池、電気二重層キャパシタ等の充放電可能な蓄電装置、100は力行時には電動機へ供給電力を直流から交流に変換し、回生時には電動機の回生電力を交流から直流に変換するインバータ、120は、例えばIGBT、MOSFET等の電圧駆動型の電力用半導体素子、130は電力用半導体素子に逆並列接続されるダイオード、140は電力用半導体素子をスイッチング制御する制御回路、そして、150は母線のリプルを除去するための平滑コンデンサである。
Embodiment 4 FIG.
A motor control apparatus according to Embodiment 4 of the present invention will be described with reference to FIG. Reference numeral 200 denotes a power running / regeneration motor such as a permanent magnet AC synchronous motor or a field winding synchronous motor. Reference numeral 300 denotes a chargeable / dischargeable power storage such as a lithium ion battery, a nickel metal hydride battery, or an electric double layer capacitor. The apparatus, 100 is an inverter that converts electric power supplied to the motor from direct current to alternating current during power running, and the regenerative power of the motor is converted from alternating current to direct current during regeneration, and 120 is a voltage-driven power semiconductor element such as an IGBT or MOSFET , 130 is a diode connected in reverse parallel to the power semiconductor element, 140 is a control circuit for switching control of the power semiconductor element, and 150 is a smoothing capacitor for removing ripples on the bus.

また、402はモータの回転数を検出する回転数センサ、403は、例えばステータ巻線、モータが界磁巻線式同期モータの場合は界磁巻線やロータ巻線等のモータ200の巻線の温度を検出する温度センサ、404はモータ200の相電流を検出する電流センサである。501は少なくとも回転数センサ402で検出した回転数、又は図示しない上位コントローラからのトルク指令値、又は電流センサ404で検出した相電流に基づいて変調率を推定する変調率推定部、そして、600は変調率推定部501により推定された変調率に基づいてPWM制御のキャリア周波数を設定し、かつ温度センサ403で検出したモータ200の巻線温度に基づいてキャリア周波数を補正するキャリア周波数設定部である。   Reference numeral 402 denotes a rotational speed sensor that detects the rotational speed of the motor. Reference numeral 403 denotes, for example, a stator winding. When the motor is a field winding type synchronous motor, the winding of the motor 200 such as a field winding or a rotor winding. A temperature sensor 404 detects the temperature of the current, and a current sensor 404 detects the phase current of the motor 200. Reference numeral 501 denotes a modulation rate estimation unit that estimates a modulation rate based on at least the rotation speed detected by the rotation speed sensor 402, a torque command value from a host controller (not shown), or a phase current detected by the current sensor 404, and 600 denotes This is a carrier frequency setting unit that sets a carrier frequency for PWM control based on the modulation factor estimated by the modulation factor estimation unit 501 and corrects the carrier frequency based on the winding temperature of the motor 200 detected by the temperature sensor 403. .

次に、本発明の実施の形態4に係るモータ制御装置におけるモータを駆動する際の変調率に応じたキャリア周波数の可変処理について、図18のフローチャートを用いて説明する。   Next, the carrier frequency variable process according to the modulation rate when driving the motor in the motor control apparatus according to Embodiment 4 of the present invention will be described with reference to the flowchart of FIG.

ステップS801では、回転数センサ402によって検出されたモータ200の回転数N1を取得する。
ステップS802では、上位コントローラ(図示なし)からのトルク指令値T1を取得する。
ステップS803では、電流センサ404によって検出されたモータ200の相電流I1を取得する。
なお、これらN1,T1,I1は、本発明における変調率の構成要素である。
In step S801, the rotational speed N1 of the motor 200 detected by the rotational speed sensor 402 is acquired.
In step S802, a torque command value T1 from a host controller (not shown) is acquired.
In step S803, the phase current I1 of the motor 200 detected by the current sensor 404 is acquired.
These N1, T1, and I1 are components of the modulation rate in the present invention.

ステップS804では、ステップS801及びステップS802でそれぞれ取得したモータ回転数N1及びトルク指令値T1を用いて、例えば図19に示すようなモータのトルクと回転数に応じたマップデータを用いて変調率Mを推定する。図19の変調率M11〜M33は、モータの特性から、各動作点(モータトルク、回転数)での変調率を予め演算して設定しているものである。また、モータトルクと相電流には相関関係があるため、ステップS801及びステップS803でそれぞれ取得したモータ回転数N1及びモータ相電流I1を用いて、例えば図20のようなモータ相電流と回転数に応じたマップデータを用いて変調率Mを推定しても良い。   In step S804, using the motor rotation speed N1 and the torque command value T1 acquired in steps S801 and S802, respectively, for example, using the map data corresponding to the motor torque and rotation speed as shown in FIG. Is estimated. The modulation factors M11 to M33 in FIG. 19 are set by calculating in advance the modulation factor at each operating point (motor torque, rotation speed) from the characteristics of the motor. Further, since there is a correlation between the motor torque and the phase current, the motor phase current and the rotational speed as shown in FIG. 20, for example, are obtained by using the motor rotational speed N1 and the motor phase current I1 acquired in steps S801 and S803, respectively. The modulation factor M may be estimated using the corresponding map data.

また、図19及び図20ではマップデータを用いて変調率を離散的に設定するようにしているが、連続的に設定するようにしても構わない。その場合、マップデータを用いるのは困難なので、例えばステップS801、S802、S803でそれぞれ取得したN1、T1、I1に基づいて変調率を演算して求める等の手段が考えられる。   In FIGS. 19 and 20, the modulation rate is discretely set using map data, but may be set continuously. In this case, since it is difficult to use map data, for example, means for calculating and calculating the modulation rate based on N1, T1, and I1 acquired in steps S801, S802, and S803, respectively, can be considered.

ステップS805では、温度センサ403によって検出されたモータ巻線温度F1を取得する。
ステップS806では、ステップS805で取得したモータ巻線温度F1から、補正係数Kを導出する。補正係数Kは、例えば上述した図9に示すように、モータ巻線温度F2が高いほど、補正係数Kも大きくなるように設定する。その理由は、モータ巻線温度が高いとモータ損失が高くなっていると想定されるため、ステップS804で導出された変調率Mに基づいて設定されるキャリア周波数に補正係数Kを乗算して、更に高いキャリア周波数に設定することで、モータの高調波成分による損失を低減するためである。
In step S805, the motor winding temperature F1 detected by the temperature sensor 403 is acquired.
In step S806, a correction coefficient K is derived from the motor winding temperature F1 acquired in step S805. For example, as shown in FIG. 9 described above, the correction coefficient K is set such that the correction coefficient K increases as the motor winding temperature F2 increases. The reason is that if the motor winding temperature is high, the motor loss is assumed to be high, so the carrier frequency set based on the modulation factor M derived in step S804 is multiplied by the correction coefficient K, This is because the loss due to the harmonic component of the motor is reduced by setting the carrier frequency higher.

ここで、補正係数Kの決め方は、図10及び図11に示すようにモータ巻線温度F2が所定値より大きい場合に補正係数Kを大きくしても構わない。
ステップS807では、ステップS806で設定されたキャリア周波数の駆動信号を、電力用半導体素子をスイッチング制御する制御回路140へ出力する。
Here, as to how to determine the correction coefficient K, as shown in FIGS. 10 and 11, the correction coefficient K may be increased when the motor winding temperature F2 is higher than a predetermined value.
In step S807, the drive signal having the carrier frequency set in step S806 is output to the control circuit 140 that controls the switching of the power semiconductor element.

ここで、上記ステップS804の説明では、ステップS801及びステップS802でそれぞれ取得したモータ回転数N1及びトルク指令値T1を用いて、例えば図19に示すようなモータのトルクと回転数に応じたマップデータを用いて変調率Mを推定するようにしたが、これをモータ回転数N1のみ、またはモータトルク指令値T1のみ、またはモータ相電流I1のみから変調率Mを推定しても構わない。また、図示していないが、モータ相電流からモータトルクを推定して、推定したモータトルクから変調率Mを推定しても差し支えない。
以上説明した本実施の形態1によれば、変調率に応じてキャリア周波数の可変処理を行うことで、モータ損失とインバータ損失の合計損失を低減することができる。
Here, in the description of step S804, for example, map data corresponding to the torque and the rotational speed of the motor as shown in FIG. 19 using the motor rotational speed N1 and the torque command value T1 acquired in steps S801 and S802, respectively. However, the modulation factor M may be estimated from only the motor rotation speed N1, only the motor torque command value T1, or only the motor phase current I1. Although not shown, it is possible to estimate the motor torque from the motor phase current and estimate the modulation factor M from the estimated motor torque.
According to the first embodiment described above, the total loss of the motor loss and the inverter loss can be reduced by performing the variable processing of the carrier frequency according to the modulation rate.

なお、上記の実施の形態1〜4では、Si半導体材料から成るインバータを用いて説明したが、シリコンよりもバンドギャップが広い非Si半導体材料から成るものでよく、前記非Si半導体材料は、炭化珪素、窒化ガリウム系材料、またはダイヤモンドのいずれかでよい。非Si半導体材料を用いることで、キャリア周波数を高めることができ、モータ損失とインバータ損失を加算した合計損失を更に低減することができる。   In the first to fourth embodiments described above, the inverter made of the Si semiconductor material has been described. However, the inverter may be made of a non-Si semiconductor material having a wider band gap than silicon, and the non-Si semiconductor material is carbonized. Any of silicon, a gallium nitride-based material, or diamond may be used. By using the non-Si semiconductor material, the carrier frequency can be increased, and the total loss obtained by adding the motor loss and the inverter loss can be further reduced.

100 インバータ、120 電力用半導体素子、130 ダイオード、140 制御回路、150 平滑コンデンサ、200 モータ、300 蓄電装置、400〜401 電圧センサ、402 回転数センサ、403,405 温度センサ、404 電流センサ、500 変調率演算部、501 変調率推定部、600〜603 キャリア周波数設定部、700 冷却装置。   100 inverter, 120 power semiconductor element, 130 diode, 140 control circuit, 150 smoothing capacitor, 200 motor, 300 power storage device, 400-401 voltage sensor, 402 rotation speed sensor, 403, 405 temperature sensor, 404 current sensor, 500 modulation Rate calculation unit, 501 Modulation rate estimation unit, 600 to 603 Carrier frequency setting unit, 700 Cooling device.

上記の目的を達成するため、本発明に係るモータ制御装置は、複数の電力用半導体素子が搭載されPWM制御によりモータを駆動するインバータと、前記PWM制御の変調率の構成要素を検出する検出部と、前記構成要素に基づき変調率を決定する変調率決定部と、モータ損失を低減させるために、前記変調率が高いほど前記PWM制御のキャリア周波数を高く設定するキャリア周波数設定部と、前記モータを冷媒によって冷却する冷却装置と、前記冷却装置に取り付けられて前記冷媒の温度を検出する温度センサとを備え、前記キャリア周波数設定部は、前記温度センサの検出値を受けて、前記冷媒の温度が高いほど、前記キャリア周波数が高く設定されるように前記キャリア周波数を補正するものである。
また、上記の目的を達成するため、本発明では、複数の電力用半導体素子が搭載されPWM制御によりモータを駆動するインバータと、前記PWM制御の変調率の構成要素を検出する検出部と、前記構成要素に基づき変調率を決定する変調率決定部と、モータ損失を低減させるために、前記変調率が高いほど前記PWM制御のキャリア周波数を高く設定するキャリア周波数設定部と、前記モータの巻線温度を検出する温度センサとを備え、前記キャリア周波数設定部は、前記温度センサの検出値を受けて、前記巻線温度が高いほど、前記キャリア周波数が高く設定されるように前記キャリア周波数を補正するモータ制御装置が提供される。
さらに、上記の目的を達成するため、本発明では、複数の電力用半導体素子が搭載されPWM制御によりモータを駆動するインバータと、前記PWM制御の変調率の構成要素を検出する検出部と、前記構成要素に基づき変調率を決定する変調率決定部と、モータ損失を低減させるために、前記変調率が高いほど前記PWM制御のキャリア周波数を高く設定するキャリア周波数設定部とを備え、前記検出部が、前記変調率の構成要素である前記モータの線間電圧を検出する第1の電圧センサと、前記変調率の構成要素である前記インバータの入力電圧を検出する第2の電圧センサとで構成され、前記変調率決定部は、前記第1及び第2の電圧センサの検出値に基づいて前記変調率を演算するモータ制御装置が提供される。
In order to achieve the above object, a motor control device according to the present invention includes an inverter that includes a plurality of power semiconductor elements and drives a motor by PWM control, and a detection unit that detects components of a modulation factor of the PWM control. A modulation rate determination unit that determines a modulation rate based on the components, a carrier frequency setting unit that sets a higher carrier frequency for the PWM control as the modulation rate is higher, in order to reduce motor loss, and the motor And a temperature sensor that is attached to the cooling device and detects the temperature of the refrigerant, and the carrier frequency setting unit receives a detection value of the temperature sensor and receives the temperature of the refrigerant. The carrier frequency is corrected such that the higher the is, the higher the carrier frequency is set .
In order to achieve the above object, in the present invention, a plurality of power semiconductor elements are mounted, an inverter that drives a motor by PWM control, a detection unit that detects a component of a modulation factor of the PWM control, A modulation rate determination unit that determines a modulation rate based on the components; a carrier frequency setting unit that sets the carrier frequency of the PWM control higher as the modulation rate is higher in order to reduce motor loss; and a winding of the motor A temperature sensor that detects the temperature, and the carrier frequency setting unit receives the detection value of the temperature sensor and corrects the carrier frequency so that the higher the winding temperature, the higher the carrier frequency is set. A motor control device is provided.
Furthermore, in order to achieve the above object, in the present invention, an inverter in which a plurality of power semiconductor elements are mounted and drives a motor by PWM control, a detection unit that detects a component of a modulation factor of the PWM control, A modulation rate determination unit that determines a modulation rate based on a component; and a carrier frequency setting unit that sets a higher carrier frequency of the PWM control as the modulation rate is higher in order to reduce motor loss, and the detection unit Comprises a first voltage sensor that detects a line voltage of the motor that is a component of the modulation factor, and a second voltage sensor that detects an input voltage of the inverter that is a component of the modulation factor. In addition, a motor control device is provided in which the modulation factor determination unit calculates the modulation factor based on detection values of the first and second voltage sensors.

また上記の目的を達成するため、本発明では、複数の電力用半導体素子が搭載されPWM制御によりモータを駆動するインバータのPWM制御の変調率の構成要素を検出し、前記構成要素に基づき変調率を決定し、モータ損失を低減させるために、前記変調率が高いほど前記PWM制御のキャリア周波数を高く設定し、前記モータを冷媒によって冷却する冷却装置に取り付けられて前記冷媒の温度を検出する温度センサの検出値を受けて、前記冷媒の温度が高いほど、前記キャリア周波数が高く設定されるように前記キャリア周波数を補正するモータ制御方法が提供される。
さらに上記の目的を達成するため、本発明では、複数の電力用半導体素子が搭載されPWM制御によりモータを駆動するインバータのPWM制御の変調率の構成要素を検出し、前記構成要素に基づき変調率を決定し、モータ損失を低減させるために、前記変調率が高いほど前記PWM制御のキャリア周波数を高く設定し、前記モータの巻線温度を検出する温度センサの検出値を受けて、前記巻線温度が高いほど、前記キャリア周波数が高く設定されるように前記キャリア周波数を補正するモータ制御方法が提供される。
さらに上記の目的を達成するため、本発明では、複複数の電力用半導体素子が搭載されPWM制御によりモータを駆動するインバータのPWM制御の変調率の構成要素を検出し、前記構成要素に基づき変調率を決定し、モータ損失を低減させるために、前記変調率が高いほど前記PWM制御のキャリア周波数を高く設定し、前記変調率の構成要素である前記モータの線間電圧を検出する第1の電圧センサ、及び前記変調率の構成要素である前記インバータの入力電圧を検出する第2の電圧センサの検出値に基づいて前記変調率を演算するモータ制御方法が提供される。
In order to achieve the above object, according to the present invention, a component of a PWM control modulation factor of an inverter that includes a plurality of power semiconductor elements and drives a motor by PWM control is detected, and the modulation factor is determined based on the component. In order to reduce motor loss, the higher the modulation rate, the higher the carrier frequency of the PWM control, and the temperature at which the temperature of the refrigerant is detected by being attached to a cooling device that cools the motor with the refrigerant. A motor control method is provided that receives the detection value of the sensor and corrects the carrier frequency so that the carrier frequency is set higher as the temperature of the refrigerant is higher .
Furthermore, in order to achieve the above object, in the present invention, a component of a modulation rate of PWM control of an inverter in which a plurality of power semiconductor elements are mounted and drives a motor by PWM control is detected, and the modulation rate is determined based on the component. In order to reduce the motor loss, the higher the modulation rate, the higher the carrier frequency of the PWM control, and the detection value of the temperature sensor for detecting the winding temperature of the motor. There is provided a motor control method for correcting the carrier frequency so that the carrier frequency is set higher as the temperature is higher.
Furthermore, in order to achieve the above object, in the present invention, a component of a PWM control modulation factor of an inverter in which a plurality of power semiconductor elements are mounted and drives a motor by PWM control is detected and modulated based on the component. In order to determine the rate and reduce motor loss, the higher the modulation rate, the higher the carrier frequency of the PWM control, and the first line voltage of the motor that is a component of the modulation rate is detected. A motor control method for calculating the modulation factor based on a detection value of a voltage sensor and a second voltage sensor that detects an input voltage of the inverter that is a component of the modulation factor is provided.

Claims (19)

複数の電力用半導体素子が搭載されPWM制御によりモータを駆動するインバータと、
前記PWM制御の変調率の構成要素を検出する検出部と、
前記構成要素に基づき変調率を決定する変調率決定部と、
モータ損失を低減させるために、前記変調率が高いほど前記PWM制御のキャリア周波数を高く設定するキャリア周波数設定部とを備えた
モータ制御装置。
An inverter on which a plurality of power semiconductor elements are mounted and drives a motor by PWM control;
A detection unit for detecting a component of a modulation rate of the PWM control;
A modulation rate determination unit for determining a modulation rate based on the components;
A motor control device comprising: a carrier frequency setting unit configured to set the carrier frequency of the PWM control higher as the modulation rate is higher in order to reduce motor loss.
前記モータを冷媒によって冷却する冷却装置と、前記冷却装置に取り付けられて前記冷媒の温度を検出する温度センサをさらに備え、
前記キャリア周波数設定部は、前記温度センサの検出値を受けて、前記冷媒の温度が高いほど、前記キャリア周波数が高く設定されるように前記キャリア周波数を補正する
請求項1に記載のモータ制御装置。
A cooling device that cools the motor with a refrigerant, and a temperature sensor that is attached to the cooling device and detects the temperature of the refrigerant;
The motor control device according to claim 1, wherein the carrier frequency setting unit receives the detection value of the temperature sensor and corrects the carrier frequency so that the carrier frequency is set higher as the temperature of the refrigerant is higher. .
前記温度センサは、前記冷却装置の冷却流路出口側に取り付けられている
請求項2に記載のモータ制御装置。
The motor control device according to claim 2, wherein the temperature sensor is attached to a cooling channel outlet side of the cooling device.
前記温度センサは、前記冷却装置の流路出口側及び流路入口側にそれぞれ取り付けられた第1及び第2の温度センサで構成され、
前記冷媒の温度が、前記第1及び第2の温度センサで検出された温度の差分である
請求項2に記載のモータ制御装置。
The temperature sensor is composed of first and second temperature sensors attached to the channel outlet side and the channel inlet side of the cooling device, respectively.
The motor control device according to claim 2, wherein the temperature of the refrigerant is a difference between temperatures detected by the first and second temperature sensors.
前記冷媒は水である
請求項2に記載のモータ制御装置。
The motor control device according to claim 2, wherein the refrigerant is water.
前記冷媒は油である
請求項2に記載のモータ制御装置。
The motor control device according to claim 2, wherein the refrigerant is oil.
前記モータの巻線温度を検出する温度センサをさらに備え、
前記キャリア周波数設定部は、前記温度センサの検出値を受けて、前記巻線温度が高いほど、前記キャリア周波数が高く設定されるように前記キャリア周波数を補正する
請求項1に記載のモータ制御装置。
A temperature sensor for detecting the winding temperature of the motor;
The motor control device according to claim 1, wherein the carrier frequency setting unit receives the detection value of the temperature sensor and corrects the carrier frequency so that the carrier frequency is set higher as the winding temperature is higher. .
前記温度センサは、前記モータのステータ巻線に取り付けられている
請求項7に記載のモータ制御装置。
The motor control device according to claim 7, wherein the temperature sensor is attached to a stator winding of the motor.
前記モータは界磁巻線式同期モータであり、
前記温度センサは、前記モータの界磁巻線に取り付けられている
請求項7に記載のモータ制御装置。
The motor is a field winding type synchronous motor,
The motor control device according to claim 7, wherein the temperature sensor is attached to a field winding of the motor.
前記検出部が、前記変調率の構成要素である前記インバータの入力電圧を検出する電圧センサであり、
前記変調率決定部が、前記入力電圧に基づいて前記変調率を演算する
請求項1に記載のモータ制御装置。
The detection unit is a voltage sensor that detects an input voltage of the inverter that is a component of the modulation rate;
The motor control device according to claim 1, wherein the modulation factor determination unit calculates the modulation factor based on the input voltage.
前記検出部が、前記変調率の構成要素である前記モータの線間電圧を検出する第1の電圧センサと、前記変調率の構成要素である前記インバータの入力電圧を検出する第2の電圧センサとで構成され、
前記変調率決定部は、前記第1及び第2の電圧センサの検出値に基づいて前記変調率を演算する
請求項1に記載のモータ制御装置。
A first voltage sensor that detects a line voltage of the motor that is a component of the modulation factor, and a second voltage sensor that detects an input voltage of the inverter that is a component of the modulation factor. And consists of
The motor control device according to claim 1, wherein the modulation factor determination unit calculates the modulation factor based on detection values of the first and second voltage sensors.
前記変調率決定部は、前記第2の電圧センサの検出値に基づき、前記第2の電圧センサで検出された前記インバータの入力電圧が高いほど、前記キャリア周波数が低く設定されるように前記キャリア周波数を補正する
請求項11に記載のモータ制御装置。
The modulation factor determination unit is configured to set the carrier frequency to be lower as the input voltage of the inverter detected by the second voltage sensor is higher based on the detection value of the second voltage sensor. The motor control device according to claim 11, wherein the motor is corrected.
前記検出部が、前記変調率の構成要素である前記モータの回転数を検出する回転数センサであり、
前記変調率決定部は、前記モータの回転数ごとに変調率を設定したマップデータを有し、前記マップデータを参照して、前記モータの回転数に応じた変調率を推定する
請求項1に記載のモータ制御装置。
The detection unit is a rotation speed sensor that detects the rotation speed of the motor that is a component of the modulation rate,
The modulation factor determination unit includes map data in which a modulation factor is set for each rotation speed of the motor, and estimates a modulation ratio according to the rotation speed of the motor with reference to the map data. The motor control apparatus described.
前記検出部が、前記変調率の構成要素である前記モータのトルク指令値を決定する車両制御装置であり、
前記変調率決定部は、前記モータのトルク指令値ごとに変調率を設定したマップデータを有し、前記マップデータを参照して、前記モータのトルク指令値に応じた変調率を推定する
請求項1に記載のモータ制御装置。
The detection unit is a vehicle control device that determines a torque command value of the motor that is a component of the modulation factor,
The modulation factor determining unit has map data in which a modulation factor is set for each torque command value of the motor, and estimates the modulation factor according to the torque command value of the motor with reference to the map data. The motor control device according to 1.
前記検出部が、前記変調率の構成要素である前記モータの相電流を検出する電流センサであり、
前記変調率決定部は、前記相電流ごとに変調率を設定したマップデータを有し、前記マップデータを参照して、前記相電流に応じた前記変調率を推定する
請求項1に記載のモータ制御装置。
The detection unit is a current sensor that detects a phase current of the motor that is a component of the modulation factor,
The motor according to claim 1, wherein the modulation factor determination unit has map data in which a modulation factor is set for each phase current, and estimates the modulation factor according to the phase current with reference to the map data. Control device.
前記検出部が、前記変調率の構成要素である前記モータの回転数を検出する回転数センサと、前記変調率の構成要素である前記モータのトルク指令値を決定する車両制御装置とで構成され、
前記変調率決定部は、前記回転数及び前記トルク指令値ごとに変調率を設定したマップデータを有し、前記マップデータを参照して、前記モータの回転数及びトルク指令値に応じた変調率を推定する
請求項1に記載のモータ制御装置。
The detection unit includes a rotation speed sensor that detects the rotation speed of the motor that is a component of the modulation factor, and a vehicle control device that determines a torque command value of the motor that is a component of the modulation factor. ,
The modulation factor determination unit has map data in which a modulation factor is set for each of the rotation speed and the torque command value, and refers to the map data, and the modulation factor according to the rotation speed and the torque command value of the motor The motor control device according to claim 1.
前記電力用半導体素子は、シリコンよりもバンドギャップが広い非Si半導体材料で構成される
請求項1に記載のモータ制御装置。
The motor control device according to claim 1, wherein the power semiconductor element is made of a non-Si semiconductor material having a wider band gap than silicon.
前記非Si半導体材料は、炭化珪素、窒化ガリウム系材料、及びダイヤモンドのいずれか一つである
請求項17に記載のモータ制御装置。
The motor control device according to claim 17, wherein the non-Si semiconductor material is any one of silicon carbide, a gallium nitride-based material, and diamond.
複数の電力用半導体素子が搭載されPWM制御によりモータを駆動するインバータのPWM制御の変調率の構成要素を検出し、
前記構成要素に基づき変調率を決定し、
モータ損失を低減させるために、前記変調率が高いほど前記PWM制御のキャリア周波数を高く設定する
モータ制御方法。
A component of a modulation rate of PWM control of an inverter in which a plurality of power semiconductor elements are mounted and drives a motor by PWM control,
Determining a modulation rate based on the components;
A motor control method for setting the carrier frequency of the PWM control higher as the modulation rate is higher in order to reduce motor loss.
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