JP2016220466A - Control device for rotary electric machine - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To stabilize output torque of a rotary electric machine by suppressing a rectangular wave voltage from being output although PWM control is performed.SOLUTION: The present invention relates to a control device 40 which controls a rotary electric machine 10 by adjusting an output voltage output from an inverter 20 to the rotary electric machine 10. The control device comprises a PWM control part 41 which sets a fundamental wave of a sine wave as a command value of an output voltage based upon a torque command value, and performs PWM control based upon a comparison between the fundamental wave and a carrier; a rectangular wave control part 42 which performs rectangular wave control for adjusting the phase of the output voltage of the rectangular wave based upon the torque command value; and a switching control part 43 which performs switching from the PWM control to the rectangular wave control on condition that a modulation rate as a ratio of an amplitude of the fundamental wave and an input voltage to an inverter 20 exceeds a modulation rate threshold when the PWM control is being performed, the switching control part 43 setting the modulation rate threshold based upon the number of pulses of the carrier included in one cycle of the fundamental wave.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

インバータ装置から回転電機に対して出力される出力電圧を調整することで、回転電機の制御を行う回転電機の制御装置に関する。   The present invention relates to a control device for a rotating electrical machine that controls the rotating electrical machine by adjusting an output voltage output from the inverter device to the rotating electrical machine.

インバータ装置から回転電機に対して出力される出力電圧を調整する制御において、パルス幅変調制御(PWM制御)と、矩形波制御とが用いられている。   In control for adjusting the output voltage output from the inverter device to the rotating electrical machine, pulse width modulation control (PWM control) and rectangular wave control are used.

PWM制御は、回転電機の出力トルクを指令するトルク指令値及びインバータ装置から回転電機に出力される出力電流に基づいて、出力電圧の指令値として正弦波状の基本波を設定し、基本波と、基本波より周波数の高い搬送波とを比較する。そして、基本波と搬送波との比較に基づいて、インバータ装置から回転電機に対して出力される出力電圧を調整する。また、矩形波制御では、インバータ装置から回転電機に対して、矩形波状の電圧を出力する。さらに、出力電流に基づいて、出力トルクの推定値であるトルク推定値を算出し、そのトルク推定値及びトルク指令値に基づいて、矩形波状の電圧の位相を調整する。   PWM control is based on a torque command value for commanding the output torque of the rotating electrical machine and an output current output from the inverter device to the rotating electrical machine. A carrier wave having a higher frequency than the fundamental wave is compared. And based on the comparison with a fundamental wave and a carrier wave, the output voltage output with respect to a rotary electric machine from an inverter apparatus is adjusted. Further, in the rectangular wave control, a rectangular wave voltage is output from the inverter device to the rotating electrical machine. Further, an estimated torque value that is an estimated value of the output torque is calculated based on the output current, and the phase of the rectangular wave voltage is adjusted based on the estimated torque value and the torque command value.

PWM制御では、低回転領域においてトルク変動を抑制することができる一方で、電圧利用率に限界があるという問題がある。また、矩形波制御では、電圧利用率を最大化することが可能となる一方で、低回転領域においてトルク変動が増加する。そこで、PWM制御と、矩形波制御とを使い分ける構成が用いられている(例えば、特許文献1)。   In the PWM control, torque fluctuation can be suppressed in the low rotation region, but there is a problem that the voltage utilization rate is limited. In addition, in the rectangular wave control, the voltage utilization rate can be maximized, while torque fluctuation increases in a low rotation region. Therefore, a configuration that uses PWM control and rectangular wave control properly is used (for example, Patent Document 1).

特許第4404790号公報Japanese Patent No. 4404790

上記特許文献1に記載の構成では、PWM制御から矩形波制御への切り替えは、PWM制御における入力電圧に対する基本波の振幅の比である変調率に基づいて実施される。   In the configuration described in Patent Document 1, switching from PWM control to rectangular wave control is performed based on a modulation rate that is a ratio of the amplitude of the fundamental wave to the input voltage in PWM control.

ここで、本願の発明者は、基本波の一周期に含まれる搬送波のパルス数が減少すると、変調率が高い領域において、PWM制御を実施しているにも関わらず、矩形波電圧が出力される状況が生じることを発見した。これにより、回転電機の出力トルクが不安定化する。   Here, when the number of carrier pulses included in one period of the fundamental wave decreases, the inventor of the present application outputs a rectangular wave voltage in a region where the modulation rate is high even though PWM control is performed. It was discovered that a situation occurs. As a result, the output torque of the rotating electrical machine becomes unstable.

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、PWM制御を実施しているにも関わらず、矩形波電圧が出力されることを抑制し、回転電機の出力トルクを安定化させることを主たる目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and suppresses the output of a rectangular wave voltage in spite of performing PWM control, and stabilizes the output torque of the rotating electrical machine. Main purpose.

第1の構成は、インバータ装置(20)から回転電機(10)に対して出力される出力電圧を調整することで、前記回転電機の制御を行う回転電機の制御装置(40)であって、前記回転電機の出力トルクを指令するトルク指令値及び前記インバータ装置から回転電機に出力される出力電流に基づいて、前記出力電圧の指令値として正弦波状の基本波を設定し、前記基本波と搬送波との比較に基づいて、前記出力電圧を調整する制御であるパルス幅変調制御を実施する第1制御部(41)と、前記出力電流に基づいて、前記出力トルクの推定値であるトルク推定値を算出し、そのトルク推定値及び前記トルク指令値に基づいて、矩形波状の前記出力電圧の位相を調整する制御である矩形波制御を実施する第2制御部(42)と、前記第1制御部によるパルス幅変調制御を実施している場合に、前記基本波の振幅と、前記インバータ装置の入力電圧との比である変調率が所定の変調率閾値を超えることを条件として、前記第1制御部によるパルス幅変調制御から前記第2制御部による矩形波制御へ制御を切り替える切り替え制御部(43)と、を備え、前記切り替え制御部は、前記基本波の一周期に含まれる前記搬送波のパルス数に基づいて、前記変調率閾値を設定することを特徴とする。   The first configuration is a rotating electrical machine control device (40) that controls the rotating electrical machine by adjusting an output voltage output from the inverter device (20) to the rotating electrical machine (10), Based on a torque command value for commanding the output torque of the rotating electrical machine and an output current output from the inverter device to the rotating electrical machine, a sinusoidal fundamental wave is set as a command value for the output voltage, and the fundamental wave and the carrier wave The first control unit (41) that performs pulse width modulation control that is control for adjusting the output voltage based on the comparison with the output current, and the torque estimated value that is the estimated value of the output torque based on the output current A second control unit (42) for performing rectangular wave control, which is control for adjusting the phase of the rectangular wave-like output voltage based on the estimated torque value and the torque command value, and the first control In the case where the pulse width modulation control is performed by the first control, the first control is performed on the condition that a modulation rate that is a ratio of the amplitude of the fundamental wave and the input voltage of the inverter device exceeds a predetermined modulation rate threshold A switching control unit (43) for switching control from pulse width modulation control by the second control unit to rectangular wave control by the second control unit, wherein the switching control unit includes pulses of the carrier wave included in one period of the fundamental wave The modulation factor threshold is set based on the number.

PWM制御から矩形波制御への切り替えに用いる変調率閾値を、基本波の一周期に含まれる搬送波のパルス数に基づいて設定する構成とした。これにより、PWM制御を実施しているにも関わらず、矩形波電圧が出力されることを抑制し、回転電機の出力トルクを安定化させることが可能になる。   The modulation factor threshold used for switching from PWM control to rectangular wave control is set based on the number of carrier pulses included in one period of the fundamental wave. Thereby, it is possible to suppress the output of the rectangular wave voltage despite the PWM control, and to stabilize the output torque of the rotating electrical machine.

第2の構成は、インバータ装置(20)から回転電機(10)に対して出力される出力電圧を調整することで、前記回転電機の制御を行う回転電機の制御装置(40)であって、前記回転電機の出力トルクを指令するトルク指令値に基づいて、前記出力電圧の指令値として正弦波状の基本波を設定し、前記基本波と搬送波との比較に基づいて、前記出力電圧を調整する制御であるパルス幅変調制御を実施する第1制御部(41)と、前記トルク指令値に基づいて、矩形波状の前記出力電圧の位相を調整する制御である矩形波制御を実施する第2制御部(42)と、前記基本波の一周期に含まれる前記搬送波のパルス数に基づいて、所定の変調率閾値を設定し、前記第2制御部による矩形波制御から前記第1制御部によるパルス幅変調制御への切り替え後において、前記第1制御部によるパルス幅変調制御の前記変調率の初期値が前記変調率閾値となるように、前記第2制御部による矩形波制御から前記第1制御部によるパルス幅変調制御への切り替えを実施する切り替え制御部(43)と、を備えることを特徴とする。   The second configuration is a rotating electrical machine control device (40) that controls the rotating electrical machine by adjusting an output voltage output from the inverter device (20) to the rotating electrical machine (10). A sinusoidal fundamental wave is set as the output voltage command value based on a torque command value that commands the output torque of the rotating electrical machine, and the output voltage is adjusted based on a comparison between the fundamental wave and a carrier wave. A first control unit (41) that performs pulse width modulation control as control, and second control that performs rectangular wave control as control for adjusting the phase of the rectangular-wave output voltage based on the torque command value. A predetermined modulation rate threshold is set based on the number of pulses of the carrier wave included in one period of the fundamental wave and the first wave from the rectangular wave control by the second controller To width modulation control After switching, the pulse width by the first control unit is changed from the rectangular wave control by the second control unit so that the initial value of the modulation rate of the pulse width modulation control by the first control unit becomes the modulation factor threshold value. And a switching control unit (43) that performs switching to modulation control.

矩形波制御からPWM制御への切り替えを行った後、基本波の一周期に含まれる搬送波のパルス数が少ない場合、PWM制御を実施しているにも関わらず、インバータ装置から回転電機に対し、矩形波電圧が出力されることが懸念される。そこで、変調率閾値を、基本波の一周期に含まれる搬送波のパルス数に基づいて設定し、第1制御部によるPWM制御の変調率の初期値が変調率閾値となるように、矩形波制御からPWM制御への切り替えを実施する。このような制御を実施することで、矩形波制御からPWM制御への切り替え後において、パルス数が少ない場合に、PWM制御を実施しているにも関わらず、インバータ装置から回転電機に対し、矩形波電圧が出力されることを抑制することができる。   After switching from rectangular wave control to PWM control, if the number of pulses of the carrier wave included in one period of the fundamental wave is small, the inverter device to the rotating electrical machine, despite performing PWM control, There is concern about the output of a rectangular wave voltage. Therefore, the modulation factor threshold is set based on the number of pulses of the carrier wave included in one period of the fundamental wave, and the rectangular wave control is performed so that the initial value of the modulation factor of the PWM control by the first control unit becomes the modulation factor threshold. Switch from PWM control to PWM control. By performing such control, when the number of pulses is small after switching from the rectangular wave control to the PWM control, the inverter device performs a rectangular operation on the rotating electrical machine even though the PWM control is performed. Output of wave voltage can be suppressed.

本実施形態の回転電機及びインバータ装置を表す電気的構成図。The electrical block diagram showing the rotary electric machine and inverter apparatus of this embodiment. 本実施形態の制御装置を表す機能ブロック図。The functional block diagram showing the control apparatus of this embodiment. 所望のトルク及び所望の回転速度を実現可能な制御モードを表す図。The figure showing the control mode which can implement | achieve a desired torque and a desired rotational speed. 過変調PWM制御を表す図。The figure showing overmodulation PWM control. PWM制御と矩形波制御の切り替えを表す図。The figure showing switching of PWM control and rectangular wave control. 高変調率、かつ、パルス数が少ない場合に、PWM制御を実施しているにも関わらず矩形波電圧が出力される状態を表す図。The figure showing the state in which a rectangular wave voltage is output in spite of having implemented PWM control when a high modulation rate and the number of pulses are small. 高変調率、かつ、パルス数が少ない場合に、PWM制御を実施している場合に、通常の過変調PWM電圧が出力される状態を表す図。The figure showing the state in which the normal overmodulation PWM voltage is output when PWM control is implemented when the high modulation rate and the number of pulses are small. パルス数の減少に伴う出力トルクの不安定化の原理を表す図。The figure showing the principle of destabilization of output torque accompanying the decrease in the number of pulses. 基本波の一周期におけるパルス数と、変調率閾値との対応を表す図。The figure showing the correspondence between the number of pulses in one period of the fundamental wave and the modulation factor threshold. 変調率閾値設定処理を表すフローチャート。The flowchart showing a modulation factor threshold value setting process. PWM制御から矩形波制御への切り替え処理を表すフローチャート。The flowchart showing the switching process from PWM control to rectangular wave control. PWM制御から矩形波制御への切り替えにおいて、本願と従来技術との差異を表す図。The figure showing the difference between this application and a prior art in switching from PWM control to rectangular wave control. 矩形波制御からPWM制御への切り替えにおいて、本願と従来技術との差異を表す図。The figure showing the difference between this application and a prior art in switching from rectangular wave control to PWM control. 矩形波制御からPWM制御への切り替え処理を表すフローチャート。The flowchart showing the switching process from rectangular wave control to PWM control.

以下、本発明にかかる制御装置を車載主機としてエンジンを備える車両に適用した第1の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。   Hereinafter, a first embodiment in which a control device according to the present invention is applied to a vehicle including an engine as an in-vehicle main machine will be described with reference to the drawings.

図1に示すように、回転電機10は、多相巻線を有する永久磁石型同期電動機であり、具体的には、3相巻線を有する永久磁石型同期電動機である。回転電機10のステータ13(固定子)には、電機子巻線14が巻回されている。電機子巻線14は、異なる中性点を有する3相巻線からなる。なお、回転電機10は、巻線界磁型同期電動機であってもよい。   As shown in FIG. 1, the rotating electrical machine 10 is a permanent magnet type synchronous motor having multiphase windings, and more specifically, a permanent magnet type synchronous motor having three phase windings. An armature winding 14 is wound around a stator 13 (stator) of the rotating electrical machine 10. The armature winding 14 is composed of a three-phase winding having different neutral points. The rotating electrical machine 10 may be a wound field type synchronous motor.

回転電機10の電機子巻線14には、インバータ20が接続されている。インバータ20には、直流電源22が接続されている。インバータ20は、U,V,W相高電位側スイッチSUp,SVp,SWpと、U,V,W相低電位側スイッチSUn,SVn,SWnとの直列接続体を3組備えている。U,V,W相における上記直列接続体の接続点は、電機子巻線14のU,V,W相の端子に接続されている。   An inverter 20 is connected to the armature winding 14 of the rotating electrical machine 10. A DC power source 22 is connected to the inverter 20. The inverter 20 includes three sets of serially connected bodies of U, V, W phase high potential side switches SUp, SVp, SWp and U, V, W phase low potential side switches SUn, SVn, SWn. The connection point of the series connection body in the U, V, and W phases is connected to the U, V, and W phase terminals of the armature winding 14.

本実施形態では、各スイッチSUp〜SWnとして、IGBTを用いている。そして、各スイッチSUp〜SWnにはそれぞれ、還流ダイオードDUp〜DWnが並列に接続されている。また、各スイッチSUp〜SWnとしては、IGBTに限らず、例えばNチャネルMOSFETであってもよい。   In the present embodiment, IGBTs are used as the switches SUp to SWn. Further, free-wheeling diodes DUp to DWn are connected in parallel to the switches SUp to SWn, respectively. Further, the switches SUp to SWn are not limited to IGBTs, and may be N-channel MOSFETs, for example.

インバータ20の高電位側の端子(各高電位側スイッチのコレクタ側の端子)には、直流電源22の正極端子が接続されている。低電位側の端子(各低電位側スイッチのエミッタ側の端子)には、直流電源22の負極端子が接続されている。また、インバータ20は、高電位側の端子と、低電位側の端子との間に平滑コンデンサ21を有している。なお、直流電源22は、例えば、二次電池や、二次電池から供給される電力を昇降圧する昇降圧回路である。   The positive terminal of the DC power supply 22 is connected to the high potential side terminal of the inverter 20 (the collector side terminal of each high potential side switch). The negative terminal of the DC power source 22 is connected to the low potential side terminal (the emitter side terminal of each low potential side switch). The inverter 20 includes a smoothing capacitor 21 between a high potential side terminal and a low potential side terminal. Note that the DC power source 22 is, for example, a secondary battery or a step-up / step-down circuit that steps up / down the power supplied from the secondary battery.

また、制御装置40は、回転電機10のトルク指令値T*と、インバータ20から回転電機10に対して出力される相電流IU,IV,IWの検出値と、直流電源22の出力電圧VB(インバータ20の入力電圧)の検出値と、ロータ11の回転角度θの検出値と、を取得する。制御装置40は、トルク指令値T*を、制御装置40より上位の制御装置から取得する。また、制御装置40は、相電流IU,IV,IWの検出値を電流センサ31から取得する。また、制御装置40は、電圧VBの検出値を電圧センサ32から取得する。また、制御装置40は、回転角度θの検出値を回転電機10に設けられた回転角センサ33から取得する。そして、制御装置40は、トルク指令値T*、相電流IU,IV,IW、電圧VB、回転角度θに基づいて、スイッチSUp〜SWnのオフオン制御(開閉制御)を実施する。   The control device 40 also detects the torque command value T * of the rotating electrical machine 10, the detected values of the phase currents IU, IV, IW output from the inverter 20 to the rotating electrical machine 10, and the output voltage VB ( The detected value of the input voltage of the inverter 20 and the detected value of the rotation angle θ of the rotor 11 are acquired. The control device 40 acquires the torque command value T * from a control device higher than the control device 40. In addition, control device 40 obtains detected values of phase currents IU, IV, and IW from current sensor 31. In addition, the control device 40 acquires a detection value of the voltage VB from the voltage sensor 32. In addition, the control device 40 acquires the detected value of the rotation angle θ from the rotation angle sensor 33 provided in the rotating electrical machine 10. Then, control device 40 performs off-on control (open / close control) of switches SUp to SWn based on torque command value T *, phase currents IU, IV, IW, voltage VB, and rotation angle θ.

図2に、制御装置40の機能ブロック図を示す。制御装置40は、PWM制御部41(第1制御部)と、矩形波制御部42(第2制御部)と、PWM制御(電流フィードバック制御)と、矩形波制御(トルクフィードバック制御)との切り替えを行う切り替え制御部43とを備える。ここで、矩形波制御とは、ワンパルス制御ともいい、電気角θeの一周期において、所定の通電期間(例えば、180度)にわたって、各相電圧VU,VV,VWの電圧が、VB/2→0→−VB/2の順に変化するような制御をいう。以下、PWM制御、矩形波制御、切り替え制御の順に説明を行う。   FIG. 2 shows a functional block diagram of the control device 40. The control device 40 switches between a PWM control unit 41 (first control unit), a rectangular wave control unit 42 (second control unit), PWM control (current feedback control), and rectangular wave control (torque feedback control). And a switching control unit 43 that performs Here, the rectangular wave control is also referred to as one-pulse control, and the voltages of the phase voltages VU, VV, and VW are changed from VB / 2 to the predetermined energization period (for example, 180 degrees) in one cycle of the electrical angle θe. Control that changes in the order of 0 → −VB / 2. Hereinafter, description will be made in the order of PWM control, rectangular wave control, and switching control.

(PWM制御)
3相2相変換部45は、相電流IU,IV,IWの検出値を、回転角度θに基づいて、UVW座標系(3相)からdq座標系(2相)に変換し、d軸電流Id、及び、q軸電流Iqを算出する。電流指令値生成部46は、トルク指令値T*に基づいて、d軸電流指令値Id*、及び、q軸電流指令値Iq*を算出する。
(PWM control)
The three-phase to two-phase converter 45 converts the detected values of the phase currents IU, IV, and IW from the UVW coordinate system (three phases) to the dq coordinate system (two phases) based on the rotation angle θ, and the d-axis current Id and q-axis current Iq are calculated. The current command value generation unit 46 calculates the d-axis current command value Id * and the q-axis current command value Iq * based on the torque command value T *.

偏差算出部47d,47qは、d軸電流指令値Id*とd軸電流Idとの偏差ΔId、及び、q軸電流指令値Iq*とq軸電流Iqとの偏差ΔIqをそれぞれ算出する。PID演算部48d,48qは、それぞれ偏差ΔId,ΔIqに基づいて、PID演算(比例・積分・微分演算)を実施する。PID演算部48dの出力値が、d軸電圧指令値Vd*1の基準値となるd軸電圧基準値Vdb*であり、PID演算部48qの出力値が、q軸電圧指令値Vq*1の基準値となるq軸電圧基準値Vqb*である。   The deviation calculation units 47d and 47q calculate a deviation ΔId between the d-axis current command value Id * and the d-axis current Id and a deviation ΔIq between the q-axis current command value Iq * and the q-axis current Iq, respectively. The PID calculation units 48d and 48q perform PID calculation (proportional / integral / differential calculation) based on the deviations ΔId and ΔIq, respectively. The output value of the PID calculation unit 48d is a d-axis voltage reference value Vdb * that is the reference value of the d-axis voltage command value Vd * 1, and the output value of the PID calculation unit 48q is the q-axis voltage command value Vq * 1. This is the q-axis voltage reference value Vqb * that is the reference value.

ここで、電機子巻線14に印加される電圧のdq軸成分は、電機子巻線14を流れる電流のうち同一の軸成分に比例する項に加えて、異なる軸成分に比例する項や逆起電力といった、いわゆる干渉項を含む。   Here, the dq axis component of the voltage applied to the armature winding 14 is not only a term proportional to the same axis component of the current flowing through the armature winding 14, but also a term proportional to a different axis component or vice versa. It includes a so-called interference term such as electromotive force.

そこで、非干渉化制御部49は、d軸電流Id及びq軸電流Iqに基づいて、d軸干渉電圧Vd0及びq軸干渉電圧Vq0を算出する。そして、補正部50dは、d軸電圧基準値Vdb*からd軸干渉電圧Vd0を減算することで補正し、d軸電圧指令値Vd*1を算出する。また、補正部50qは、q軸電圧基準値Vqb*からq軸干渉電圧Vq0を減算することで補正し、q軸電圧指令値Vq*1を算出する。   Therefore, the non-interference control unit 49 calculates the d-axis interference voltage Vd0 and the q-axis interference voltage Vq0 based on the d-axis current Id and the q-axis current Iq. Then, the correction unit 50d performs correction by subtracting the d-axis interference voltage Vd0 from the d-axis voltage reference value Vdb *, and calculates a d-axis voltage command value Vd * 1. The correction unit 50q corrects the q-axis voltage reference value Vqb * by subtracting the q-axis interference voltage Vq0, and calculates a q-axis voltage command value Vq * 1.

2相3相変換部51は、d軸電圧指令値Vd*1及びq軸電圧指令値Vq*1を、回転角度θに基づいて、dq座標系からUVW座標系に変換し、U相電圧指令値VU*1、V相電圧指令値VV*1、及び、W相電圧指令値VW*1を算出する。電圧指令値VU*1,VV*1,VW*1は、それぞれ、正弦波であり、かつ、その中央値がゼロとされている。ここで、電圧VBに対し、電圧指令値VU*1,VV*1,VW*1が大きい場合、つまり、変調率Ampが大きいときには、正弦波に所定の高調波を重畳したものを最終的な電圧指令値VU*1,VV*1,VW*1として出力する。   The two-phase / three-phase conversion unit 51 converts the d-axis voltage command value Vd * 1 and the q-axis voltage command value Vq * 1 from the dq coordinate system to the UVW coordinate system based on the rotation angle θ, and the U-phase voltage command A value VU * 1, a V-phase voltage command value VV * 1, and a W-phase voltage command value VW * 1 are calculated. Voltage command values VU * 1, VV * 1, and VW * 1 are sine waves, respectively, and their median values are zero. Here, when the voltage command values VU * 1, VV * 1, and VW * 1 are large with respect to the voltage VB, that is, when the modulation factor Amp is large, the final harmonic wave is superimposed on a sine wave. Output as voltage command values VU * 1, VV * 1, VW * 1.

搬送波生成部52は、搬送波CAとして三角波を生成する。本実施形態の搬送波生成部52は、基本波の周波数に依存しない所定の周波数を有する搬送波CAを出力する。つまり、本実施形態のPWM制御は、周波数非同期PWM制御である。   The carrier wave generation unit 52 generates a triangular wave as the carrier wave CA. The carrier wave generation unit 52 of the present embodiment outputs a carrier wave CA having a predetermined frequency that does not depend on the frequency of the fundamental wave. That is, the PWM control of this embodiment is frequency asynchronous PWM control.

比較器53Uは、U相電圧指令値VU*1及び搬送波CAが入力され、U相電圧指令値VU*1と搬送波CAとの大小比較を実施し、信号gU1を出力する。比較器53Vは、V相電圧指令値VV*1及び搬送波CAが入力され、V相電圧指令値VV*1と搬送波CAとの大小比較を実施し、信号gV1を出力する。比較器53Wは、W相電圧指令値VW*1及び搬送波CAが入力され、W相電圧指令値VW*1と搬送波CAとの大小比較を実施し、信号gW1を出力する。比較器53U,53V,53Wの出力信号gU1,gV1,gW1は、それぞれ、基本波である電圧指令値VU*1,VV*1,VW*1をパルス幅変調したものである。   The comparator 53U receives the U-phase voltage command value VU * 1 and the carrier wave CA, compares the U-phase voltage command value VU * 1 with the carrier CA, and outputs a signal gU1. The comparator 53V receives the V-phase voltage command value VV * 1 and the carrier wave CA, compares the V-phase voltage command value VV * 1 with the carrier CA, and outputs a signal gV1. Comparator 53W receives W-phase voltage command value VW * 1 and carrier wave CA, compares W-phase voltage command value VW * 1 with carrier wave CA, and outputs signal gW1. The output signals gU1, gV1, and gW1 of the comparators 53U, 53V, and 53W are obtained by performing pulse width modulation on the voltage command values VU * 1, VV * 1, and VW * 1, which are fundamental waves, respectively.

出力信号gU1,gV1,gW1は、切り替え部44に入力される。そして、切り替え制御部43によってPWM制御が選択されている場合、出力信号gU1,gV1,gW1は、切り替え部44を介して、デッドタイム生成部55に入力される。また、出力信号gU1,gV1,gW1は、NOT回路54U,54V,54Wによって反転され、デッドタイム生成部55に入力される。   The output signals gU1, gV1, and gW1 are input to the switching unit 44. When PWM control is selected by the switching control unit 43, the output signals gU1, gV1, and gW1 are input to the dead time generation unit 55 via the switching unit 44. Further, the output signals gU1, gV1, and gW1 are inverted by the NOT circuits 54U, 54V, and 54W and input to the dead time generation unit 55.

デッドタイム生成部55は、上アームスイッチSUp,SVp,SWpと、下アームスイッチSUn,SVn,SWnとの組み合わせにおいて、同一のレグに属するものが同時にオンされることで、直流電源22が短絡されることを抑制する。具体的には、出力信号gU1と、その反転信号とがともにハイ状態となることを抑制し、出力信号gV1と、その反転信号とが、ともにハイ状態となることを抑制し、出力信号gW1と、その反転信号とが、ともにハイ状態となることを抑制する。   In the dead time generation unit 55, the combination of the upper arm switches SUp, SVp, SWp and the lower arm switches SUn, SVn, SWn are simultaneously turned on so that the DC power supply 22 is short-circuited. It suppresses that. Specifically, the output signal gU1 and its inverted signal are both prevented from going high, the output signal gV1 and its inverted signal are both restrained from going high, and the output signal gW1 , Both the inverted signals are suppressed from being in a high state.

デッドタイム生成部55によって、整形された出力信号gU1,gV1,gW1及び出力信号gU1,gV1,gW1の反転信号は、ゲート駆動回路56に入力される。ゲート駆動回路56は、gU1,gV1,gW1を駆動信号gUp,gVp,gWpとして、スイッチSUp,SVp,SWpのそれぞれのゲートに出力する。また、ゲート駆動回路56は、gU1,gV1,gW1の反転信号を駆動信号gUn,gVn,gWnとして、スイッチSUn,SVn,SWnのそれぞれのゲートに出力する。   The output signals gU1, gV1, and gW1 shaped by the dead time generation unit 55 and the inverted signals of the output signals gU1, gV1, and gW1 are input to the gate driving circuit 56. The gate drive circuit 56 outputs gU1, gV1, and gW1 as drive signals gUp, gVp, and gWp to the respective gates of the switches SUp, SVp, and SWp. The gate drive circuit 56 outputs inverted signals of gU1, gV1, and gW1 as drive signals gUn, gVn, and gWn to the gates of the switches SUn, SVn, and SWn.

上述したPWM制御部41の動作によって、相電流IU,IV,IWの検出値をdq座標に変換したd軸電流Id及びq軸電流Iqが、それぞれ、トルク指令値T*に基づき算出されるd軸電流指令値Id*、及び、q軸電流指令値Iq*となるように制御される。   The d-axis current Id and the q-axis current Iq obtained by converting the detected values of the phase currents IU, IV, and IW into dq coordinates are calculated based on the torque command value T * by the operation of the PWM control unit 41 described above. Control is performed so that the shaft current command value Id * and the q-axis current command value Iq * are obtained.

(矩形波制御)
トルク推定部57は、d軸電流Id及びq軸電流Iqに基づいて、回転電機10の出力トルクの推定値であるトルク推定値Teを算出する。トルク推定値Teは、例えば回転電機10の極対数p、誘起電圧定数φ、d軸インダクタンスLd、q軸インダクタンスLqを用いて、下記の式によって算出できる。
(Rectangular wave control)
The torque estimating unit 57 calculates a torque estimated value Te that is an estimated value of the output torque of the rotating electrical machine 10 based on the d-axis current Id and the q-axis current Iq. The estimated torque value Te can be calculated by the following equation using, for example, the number of pole pairs p, the induced voltage constant φ, the d-axis inductance Ld, and the q-axis inductance Lq of the rotating electrical machine 10.

Te=p{φ・Iq+(Ld−Lq)・Id・Iq}
偏差算出部58は、トルク指令値T*とトルク推定値Teとの偏差ΔTを算出する。電圧位相算出部59は、偏差ΔT、及び、回転速度FRに基づいて、電圧位相操作量α*を算出する。出力信号生成部60は、電圧位相操作量α*に基づいて、矩形波の位相を操作するべく、信号gU2,gV2,gW2を生成する。
Te = p {φ · Iq + (Ld−Lq) · Id · Iq}
The deviation calculation unit 58 calculates a deviation ΔT between the torque command value T * and the torque estimation value Te. The voltage phase calculation unit 59 calculates the voltage phase manipulated variable α * based on the deviation ΔT and the rotation speed FR. The output signal generator 60 generates signals gU2, gV2, and gW2 to manipulate the phase of the rectangular wave based on the voltage phase manipulated variable α *.

出力信号gU2,gV2,gW2は、切り替え部44に入力される。そして、切り替え制御部43によって矩形波制御が選択されている場合、出力信号gU2,gV2,gW2は、切り替え部44を介して、デッドタイム生成部55に入力される。また、出力信号gU2,gV2,gW2は、NOT回路54U,54V,54Wによって反転され、デッドタイム生成部55に入力される。デッドタイム生成部55及びゲート駆動回路56の動作は、PWM制御と同等であるため、説明を省略する。   The output signals gU2, gV2, and gW2 are input to the switching unit 44. When the rectangular wave control is selected by the switching control unit 43, the output signals gU 2, gV 2, and gW 2 are input to the dead time generation unit 55 via the switching unit 44. The output signals gU2, gV2, and gW2 are inverted by the NOT circuits 54U, 54V, and 54W and input to the dead time generation unit 55. Since the operations of the dead time generation unit 55 and the gate drive circuit 56 are equivalent to the PWM control, the description thereof is omitted.

(切り替え制御)
図3に、PWM制御を行う領域と矩形波制御を行う領域とを示す。図示されるように、低回転速度領域から中回転速度領域まではPWM制御を行う領域であり、高回転速度領域は矩形波制御を行う領域である。PWM制御を行う領域と矩形波制御を行う領域との境界は、トルク指令値T*が大きいほど低回転速度側となる。高回転速度領域において、PWM制御から矩形波制御へ切り替えるのは、次の理由による。
(Switching control)
FIG. 3 shows a region where PWM control is performed and a region where rectangular wave control is performed. As shown in the figure, the PWM control is performed from the low rotation speed region to the medium rotation speed region, and the high rotation speed region is the region where the rectangular wave control is performed. The boundary between the area where PWM control is performed and the area where rectangular wave control is performed is on the lower rotational speed side as the torque command value T * is larger. The reason why the PWM control is switched to the rectangular wave control in the high rotation speed region is as follows.

電機子巻線14の各相に印加可能な電圧の最大値は、直流電源22の電圧VBである。このため、電圧指令値VU*1,VV*1,VW*1の最大値が電圧VBの「1/2」以上となる状態、即ち、変調率Ampが100%以上(3次高調波を重畳した場合、115%以上であり、以下、100%の記述について同じ)の状態では、電機子巻線14の各相に実際に印加される電圧を電圧指令値VU*1,VV*1,VW*1とすることができない。   The maximum voltage that can be applied to each phase of the armature winding 14 is the voltage VB of the DC power supply 22. For this reason, the maximum value of the voltage command values VU * 1, VV * 1, and VW * 1 is “½” or more of the voltage VB, that is, the modulation factor Amp is 100% or more (the third harmonic is superimposed). In this case, the voltage actually applied to each phase of the armature winding 14 is a voltage command value VU * 1, VV * 1, VW. * 1 cannot be set.

図4(a)に、変調率Ampが100%の場合に電機子巻線14の各相に印加される電圧(例えば、VU)の推移を示し、図4(b)に、変調率Ampが100%よりも大きい場合に電機子巻線14の各相に印加される電圧(例えば、VU)の推移を示す。図示されるように、変調率Ampが100%よりも大きい場合には電機子巻線14の各相に印加される電圧VUの振幅は、直流電源22の電圧VBの1/2に制限されるため、正弦波形状の電圧とはならない。しかし、この場合であっても、図4(a)に示される電圧と比較すると、図4(b)中斜線にて示す領域だけ電圧の利用度が向上している。   FIG. 4A shows the transition of the voltage (for example, VU) applied to each phase of the armature winding 14 when the modulation factor Amp is 100%, and FIG. 4B shows the modulation factor Amp. The transition of the voltage (for example, VU) applied to each phase of the armature winding 14 when it is larger than 100% is shown. As shown in the figure, when the modulation factor Amp is larger than 100%, the amplitude of the voltage VU applied to each phase of the armature winding 14 is limited to ½ of the voltage VB of the DC power supply 22. Therefore, it does not become a sinusoidal voltage. However, even in this case, as compared with the voltage shown in FIG. 4A, the utilization of the voltage is improved only in the region indicated by the oblique line in FIG.

これにより、電機子巻線14の各相に印加される電圧の実効値を、図4(a)に示したものと比較して大きくすることができ、電流指令値Id*,Iq*によって定まる3相の電流指令値を電機子巻線14に流すことが可能となる。したがって、電圧指令値VU*1,VV*1,VW*1の最大値が電圧VBの「1/2」以上となった場合に、PWM制御を継続することで、電機子巻線14、電流指令値Id*,Iq*によって定まる3相の電流を流すことが可能となる。図3に示すように、この変調率Ampが100%以上とされる領域を過変調PWM制御領域と呼ぶ。   Thereby, the effective value of the voltage applied to each phase of the armature winding 14 can be made larger than that shown in FIG. 4A, and is determined by the current command values Id * and Iq *. A three-phase current command value can be passed through the armature winding 14. Therefore, when the maximum value of the voltage command values VU * 1, VV * 1, VW * 1 becomes “½” or more of the voltage VB, the PWM control is continued, so that the armature winding 14, the current It is possible to flow a three-phase current determined by the command values Id * and Iq *. As shown in FIG. 3, a region where the modulation factor Amp is 100% or more is called an overmodulation PWM control region.

電圧指令値VU*1,VV*1,VW*1の振幅が増加していくと、最終的には、電機子巻線14の各相に印加される電圧は、電圧指令値VU*1,VV*1,VW*1と同一周期で「VB/2」と「−VB/2」とに交互に変化する矩形波状となる。ここで、理論的に、変調率Ampが4/πを超えることでPWM制御による制御性が極度に低下することが知られている。そこで、一般的に、電圧指令値VU*1,VV*1,VW*1の振幅が、直流電源22の電圧VBの127%(<4/π)の値となることでPWM制御から矩形波制御への切り替えが行われる。   As the amplitudes of the voltage command values VU * 1, VV * 1, and VW * 1 increase, the voltage applied to each phase of the armature winding 14 eventually becomes the voltage command value VU * 1, It becomes a rectangular wave shape that alternately changes to “VB / 2” and “−VB / 2” in the same cycle as VV * 1 and VW * 1. Here, it is theoretically known that when the modulation rate Amp exceeds 4 / π, controllability by PWM control is extremely reduced. Therefore, in general, the amplitude of the voltage command values VU * 1, VV * 1, and VW * 1 is 127% (<4 / π) of the voltage VB of the DC power supply 22, so that a rectangular wave is generated from the PWM control. Switching to control is performed.

図5に、PWM制御及び矩形波制御によってとり得るdq座標系の電流Id,Iqを示す。実線にて示す電流指令値ラインCLは、電流指令値生成部46(図2)によって生成される電流指令値Id*,Iq*の描く曲線である。電流指令値ラインCLは、回転電機10の制御に対する要求に応じ、適宜設定されるものであり、本実施形態では、トルク指令値T*を最小の電流で実現することのできる電流Id,Iqとなるように設定されている。なお、CTは、等トルク線を示している。   FIG. 5 shows currents Id and Iq in the dq coordinate system that can be obtained by PWM control and rectangular wave control. A current command value line CL indicated by a solid line is a curve drawn by the current command values Id * and Iq * generated by the current command value generation unit 46 (FIG. 2). The current command value line CL is appropriately set according to a request for control of the rotating electrical machine 10, and in this embodiment, currents Id and Iq that can realize the torque command value T * with a minimum current. It is set to be. CT represents an isotorque line.

一方、2点鎖線にて示すのは、実際に回転電機10に流すことの可能な電流の境界をdq座標系上で定める制限ラインLLである。制限ラインLLは、直流電源22の電圧VB及び回転電機10の回転速度FRに応じて定まるものである。このため、PWM制御時には、d軸電流Id及びq軸電流Iqは、電流指令値ラインCLと制限ラインLLとの交点である上限PMを超えることはできない。そこで、電流指令値Iq*,Id*が上限PMに達することで矩形波制御に切り替えられることになる。   On the other hand, what is indicated by a two-dot chain line is a limit line LL that defines a boundary of current that can actually flow through the rotating electrical machine 10 on the dq coordinate system. The limit line LL is determined according to the voltage VB of the DC power supply 22 and the rotational speed FR of the rotating electrical machine 10. For this reason, during PWM control, the d-axis current Id and the q-axis current Iq cannot exceed the upper limit PM, which is the intersection of the current command value line CL and the limit line LL. Therefore, when the current command values Iq * and Id * reach the upper limit PM, switching to the rectangular wave control is performed.

矩形波制御が実施されている場合、電流Id,Iqは、電流指令値ラインCLによって規定される電流Id,Iqとは一致しない。即ち、矩形波制御とPWM制御とでは、例えば図5のベクトルI1とベクトルI2とが互いに等しいトルクTを実現するにもかかわらず電流Id,Iqが異なるというように、トルク指令値T*が同一でも、電流Id,Iqが相違する。しかし、矩形波制御によって生成されるトルクTをPWM制御によって実現する際の電流ベクトル(Id,Iq)の長さが上限PM以下であるなら、矩形波制御によって生成されていたトルクTをPWM制御によって生成することが可能である。   When the rectangular wave control is performed, the currents Id and Iq do not match the currents Id and Iq defined by the current command value line CL. That is, in the rectangular wave control and the PWM control, for example, the torque command value T * is the same so that the currents Id and Iq are different even though the vector I1 and the vector I2 in FIG. However, the currents Id and Iq are different. However, if the length of the current vector (Id, Iq) when the torque T generated by the rectangular wave control is realized by the PWM control is equal to or less than the upper limit PM, the torque T generated by the rectangular wave control is PWM controlled. Can be generated.

切り替え制御部43(図2)は、PWM制御における変調率Amp、d軸電流Id及びq軸電流Iqに基づいて、PWM制御と矩形波制御との切り替えを行う。PWM制御における変調率Ampは、インバータ20の入力電圧VBと、d軸電圧指令値Vd*1及びq軸電圧指令値Vq*1とに基づいて算出される。   The switching control unit 43 (FIG. 2) performs switching between PWM control and rectangular wave control based on the modulation rate Amp, the d-axis current Id, and the q-axis current Iq in PWM control. The modulation factor Amp in the PWM control is calculated based on the input voltage VB of the inverter 20, the d-axis voltage command value Vd * 1, and the q-axis voltage command value Vq * 1.

上述したとおり、PWM制御では、電圧指令値VU*1,VV*1,VW*1と搬送波CAとの比較に基づいて、正弦波状の相電圧VU,VV,VWを出力する。ここで、変調率Ampが126%〜127%となる高変調領域において、電圧指令値VU*1,VV*1,VW*1(基本波)の一周期における搬送波CAのパルス数Pnが少ない場合に、トルクTが不安定化するという問題が生じる。ここで、基本波の一周期における搬送波CAのパルス数が少ない、とは、具体的には、基本波の一周期におけるパルス数が12未満となる場合である。基本波の一周期における搬送波CAのパルス数Pnが減少する原因は、主として、回転電機10の回転速度FRが増加した結果、基本波の一周期が短くなることで生じる。   As described above, in PWM control, sinusoidal phase voltages VU, VV, and VW are output based on a comparison between voltage command values VU * 1, VV * 1, and VW * 1 and carrier wave CA. Here, in the high modulation region where the modulation factor Amp is 126% to 127%, the number of pulses Pn of the carrier CA in one cycle of the voltage command values VU * 1, VV * 1, and VW * 1 (fundamental wave) is small. In addition, there arises a problem that the torque T becomes unstable. Here, the number of pulses of the carrier wave CA in one period of the fundamental wave is specifically the case where the number of pulses in one period of the fundamental wave is less than 12. The cause of the decrease in the number of pulses Pn of the carrier wave CA in one period of the fundamental wave is mainly caused by a decrease in one period of the fundamental wave as a result of an increase in the rotational speed FR of the rotating electrical machine 10.

図6,7を用いて、高変調領域、かつ、基本波の一周期における搬送波CAのパルス数Pnが減少している場合に、トルクTが不安定化する原因を説明する。図6,7に示す状態では、ともに変調率が126%であり、過変調PWM制御が実施されている。過変調PWM制御において、基本波VU*1,VV*1,VW*1に対し、三次高調波が重畳されている。図6(a)では、基本波VV*1,VW*1,VW*1と、搬送波CAとの位相差が15度となっており、図6(b)基本波VV*1,VW*1,VW*1と、搬送波CAとの位相差が20度となっている。   The reason why the torque T is destabilized when the number of pulses Pn of the carrier wave CA in one period of the fundamental wave is decreasing is described with reference to FIGS. In the states shown in FIGS. 6 and 7, the modulation factor is 126%, and overmodulation PWM control is performed. In the overmodulation PWM control, the third harmonic is superimposed on the fundamental waves VU * 1, VV * 1, and VW * 1. In FIG. 6A, the phase difference between the fundamental waves VV * 1, VW * 1, VW * 1 and the carrier wave CA is 15 degrees, and FIG. 6B, the fundamental waves VV * 1, VW * 1. , VW * 1 and the carrier wave CA have a phase difference of 20 degrees.

図6では、時刻T10において、実線で示す基本波VU*1が、−VB/2から増加し始める。時刻T11において、基本波VU*1が搬送波CAより大きくなり、出力信号gU1がハイ状態とされ、スイッチSUpがオン状態、スイッチSUnがオフ状態とされる。時刻T12において、基本波VU*1は、VB/2となる。つまり、基本波VU*1の立ち上がり時において、基本波VU*1は、搬送波CAと一回だけ交差する。   In FIG. 6, at time T10, the fundamental wave VU * 1 indicated by a solid line starts to increase from −VB / 2. At time T11, the fundamental wave VU * 1 becomes larger than the carrier wave CA, the output signal gU1 is set to the high state, the switch SUp is turned on, and the switch SUn is turned off. At time T12, the fundamental wave VU * 1 becomes VB / 2. That is, when the fundamental wave VU * 1 rises, the fundamental wave VU * 1 intersects the carrier wave CA only once.

時刻T13において、基本波VU*1は、VB/2から減少し始める。その後、時刻T14において、基本波VU*1が搬送波CAより小さくなり、出力信号gU1がロー状態とされ、スイッチSUpがオフ状態、スイッチSUnがオン状態とされる。時刻T15において、基本波VU*1は、−VB/2となる。つまり、基本波VU*1の立ち下がり時において、基本波VU*1は、搬送波CAと一回だけ交差する。   At time T13, the fundamental wave VU * 1 starts to decrease from VB / 2. Thereafter, at time T14, the fundamental wave VU * 1 becomes smaller than the carrier wave CA, the output signal gU1 is set to the low state, the switch SUp is turned off, and the switch SUn is turned on. At time T15, the fundamental wave VU * 1 becomes −VB / 2. That is, when the fundamental wave VU * 1 falls, the fundamental wave VU * 1 intersects the carrier wave CA only once.

このように図6に示す状態では、基本波VU*1の立ち上がり時において、基本波VU*1は、搬送波CAと一回だけ交差し、基本波VU*1の立ち下がり時において、基本波VU*1は、搬送波CAと一回だけ交差する。これにより、矩形波状の相電圧VU、つまり、矩形波制御(ワンパルス制御)を実施しているときと同様の波形の相電圧VUが出力される。なお、相電圧VV,VWも同様に矩形波状となる。PWM制御を実施しているにも関わらず、矩形波状の相電圧VU,VV,VWが出力されることで、回転電機10のトルクTが過剰に出力される。   As described above, in the state shown in FIG. 6, the fundamental wave VU * 1 intersects the carrier wave CA only once at the rise of the fundamental wave VU * 1, and the fundamental wave VU * at the fall of the fundamental wave VU * 1. * 1 intersects carrier CA only once. Thereby, a rectangular wave phase voltage VU, that is, a phase voltage VU having the same waveform as that when rectangular wave control (one pulse control) is performed is output. Similarly, the phase voltages VV and VW also have a rectangular wave shape. Although the PWM control is performed, the torque T of the rotating electrical machine 10 is excessively output by outputting the rectangular wave phase voltages VU, VV, and VW.

図7では、時刻T20において、基本波VU*1が、−VB/2から増加し始める。時刻T21において、基本波VU*1が搬送波CAより大きくなり、出力信号gU1がハイ状態とされ、スイッチSUpがオン状態、スイッチSUnがオフ状態とされる。その後、時刻T22において、基本波VU*1が搬送波CAより小さくなり、出力信号gU1がロー状態とされ、スイッチSUpがオフ状態、スイッチSUnがオン状態とされる。時刻T23において、基本波VU*1が搬送波CAより大きくなり、出力信号gU1がハイ状態とされ、スイッチSUpがオン状態、スイッチSUnがオフ状態とされる。時刻T24において、基本波VU*1は、VB/2となる。   In FIG. 7, at time T20, the fundamental wave VU * 1 starts to increase from −VB / 2. At time T21, the fundamental wave VU * 1 becomes larger than the carrier wave CA, the output signal gU1 is set to the high state, the switch SUp is turned on, and the switch SUn is turned off. Thereafter, at time T22, the fundamental wave VU * 1 becomes smaller than the carrier wave CA, the output signal gU1 is set to the low state, the switch SUp is turned off, and the switch SUn is turned on. At time T23, the fundamental wave VU * 1 becomes larger than the carrier wave CA, the output signal gU1 is set to the high state, the switch SUp is turned on, and the switch SUn is turned off. At time T24, the fundamental wave VU * 1 becomes VB / 2.

時刻T25において、基本波VU*1が、VB/2から減少し始める。時刻T26において、基本波VU*1が搬送波CAより小さくなり、出力信号gU1がロー状態とされ、スイッチSUpがオフ状態、スイッチSUnがオン状態とされる。その後、時刻T27において、基本波VU*1が搬送波CAより大きくなり、出力信号gU1がハイ状態とされ、スイッチSUpがオン状態、スイッチSUnがオフ状態とされる。時刻T28において、基本波VU*1が搬送波CAより小さくなり、出力信号gU1がロー状態とされ、スイッチSUpがオフ状態、スイッチSUnがオン状態とされる。時刻T29において、基本波VU*1は、−VB/2となる。   At time T25, the fundamental wave VU * 1 starts to decrease from VB / 2. At time T26, the fundamental wave VU * 1 becomes smaller than the carrier wave CA, the output signal gU1 is set to the low state, the switch SUp is turned off, and the switch SUn is turned on. Thereafter, at time T27, the fundamental wave VU * 1 becomes larger than the carrier wave CA, the output signal gU1 is set to the high state, the switch SUp is turned on, and the switch SUn is turned off. At time T28, the fundamental wave VU * 1 becomes smaller than the carrier wave CA, the output signal gU1 is set to the low state, the switch SUp is turned off, and the switch SUn is turned on. At time T29, the fundamental wave VU * 1 becomes −VB / 2.

このように、図7に示す状態では、通常の過変調PWM制御が実施されており、回転電機10のトルクTが過剰に出力される現象は生じない。   Thus, in the state shown in FIG. 7, normal overmodulation PWM control is performed, and a phenomenon in which the torque T of the rotating electrical machine 10 is output excessively does not occur.

図6に示す状態では、基本波の一周期における搬送波CAのパルス数Pnが減少する場合に、基本波VU*1,VV*1,VW*1と搬送波CAとの位相差によって、PWM制御で出力可能な変調率Ampの最大値が減少し、矩形波電圧が出力されていると言える。   In the state shown in FIG. 6, when the number of pulses Pn of the carrier wave CA in one period of the fundamental wave decreases, the PWM control is performed by the phase difference between the fundamental waves VU * 1, VV * 1, VW * 1 and the carrier wave CA. It can be said that the maximum value of the modulation factor Amp that can be output decreases and a rectangular wave voltage is output.

図8に示すように、基本波の一周期における搬送波CAのパルス数Pnが減少する場合に、基本波VU*1,VV*1,VW*1と搬送波CAとの位相差によって、出力可能な変調率Ampの最大値に対応する制限ラインLLが、出力トルクが減少する方向、つまり、d軸方向に変化する。これにより、電流ベクトル(Id,Iq)が、Ia,Ib,Icの3状態で変動する。ここで、電流ベクトルIaは、制限ラインLLと、制限ラインLLaとの間であって、電流指令値ラインCL上の点を指すベクトルである。また、電流ベクトルIbは、電流指令値ラインCLと、制限ラインLLaとの交点を指すベクトルである。また、電流ベクトルIcは、等トルク線CTと制限ラインLLaとの交点を指すベクトルである。電流ベクトル(Id,Iq)が、Ia,Ib,Icの3状態で変動することで、トルクTが変動し不安定化する。   As shown in FIG. 8, when the number of pulses Pn of the carrier wave CA in one period of the fundamental wave decreases, output is possible due to the phase difference between the fundamental waves VU * 1, VV * 1, VW * 1 and the carrier wave CA. The limit line LL corresponding to the maximum value of the modulation factor Amp changes in the direction in which the output torque decreases, that is, in the d-axis direction. As a result, the current vector (Id, Iq) varies in the three states Ia, Ib, and Ic. Here, the current vector Ia is a vector between the limit line LL and the limit line LLa and indicating a point on the current command value line CL. The current vector Ib is a vector indicating the intersection of the current command value line CL and the limit line LLa. The current vector Ic is a vector indicating the intersection of the equal torque line CT and the limit line LLa. When the current vector (Id, Iq) varies in three states Ia, Ib, and Ic, the torque T varies and becomes unstable.

そこで、本実施形態の切り替え制御部43は、PWM制御から矩形波制御への切り替えの判定に用いる変調率Ampの閾値である変調率閾値Athを基本波の一周期に含まれる搬送波CAのパルス数Pnに応じて設定する。   Therefore, the switching control unit 43 of the present embodiment uses the modulation factor threshold Ath, which is a threshold of the modulation factor Amp used for determination of switching from PWM control to rectangular wave control, to the number of pulses of the carrier CA included in one period of the fundamental wave. Set according to Pn.

図9に基本波の一周期に含まれる搬送波CAのパルス数Pnに基づく、変調率閾値Athの設定について示す。この変調率閾値Athは、PWM制御を実施している状態で、基本波と搬送波CAとの位相差によらず、インバータ20から回転電機10に対して、矩形波電圧が出力される変調率Amp未満となるように設定されている。具体的には、パルス数Pnが12未満の場合、変調率閾値Athを127未満に設定する。また、パルス数Pnが12未満の場合、パルス数Pnが小さいほど変調率閾値Athを小さく設定する。切り替え制御部43は、回転電機10の回転速度FR及び搬送波周波数FCに基づいて、パルス数Pnを算出する。また、回転電機10の回転速度FRは、回転角度θの微分値として算出する。   FIG. 9 shows the setting of the modulation factor threshold Ath based on the number of pulses Pn of the carrier wave CA included in one period of the fundamental wave. This modulation factor threshold Ath is a modulation factor Amp at which a rectangular wave voltage is output from the inverter 20 to the rotating electrical machine 10 regardless of the phase difference between the fundamental wave and the carrier wave CA in a state where PWM control is being performed. It is set to be less. Specifically, when the pulse number Pn is less than 12, the modulation factor threshold Ath is set to less than 127. When the pulse number Pn is less than 12, the modulation factor threshold Ath is set smaller as the pulse number Pn is smaller. The switching control unit 43 calculates the number of pulses Pn based on the rotational speed FR of the rotating electrical machine 10 and the carrier frequency FC. Further, the rotation speed FR of the rotating electrical machine 10 is calculated as a differential value of the rotation angle θ.

図10に、変調率閾値Athの設定処理を示す。本処理は、切り替え制御部43によって、所定周期ごとに実施される。   FIG. 10 shows a process for setting the modulation factor threshold Ath. This process is performed by the switching control unit 43 at predetermined intervals.

ステップS01において、回転角度θ及び搬送波周波数FCを取得する。ステップS02において、回転角度θに基づいて回転速度FRを算出する。ステップS03において、回転速度FRが所定値を超えるか否かを判定する。回転速度FRが所定値以下の場合(S03:NO)、ステップS04において、変調率閾値Athを127%に設定し、処理を終了する。回転速度FRが所定値を超える場合(S03:YES)、ステップS05において、回転速度FR及び搬送波周波数FCに基づいて、パルス数Pnを算出する。   In step S01, the rotation angle θ and the carrier frequency FC are acquired. In step S02, the rotation speed FR is calculated based on the rotation angle θ. In step S03, it is determined whether or not the rotational speed FR exceeds a predetermined value. If the rotational speed FR is equal to or lower than the predetermined value (S03: NO), the modulation factor threshold Ath is set to 127% in step S04, and the process is terminated. If the rotational speed FR exceeds a predetermined value (S03: YES), in step S05, the number of pulses Pn is calculated based on the rotational speed FR and the carrier frequency FC.

ステップS06において、パルス数Pnが12未満か否かを判定する。パルス数Pnが12以上の場合(S06:NO)、ステップS04において、変調率閾値Athを127%に設定し、処理を終了する。パルス数Pnが12未満の場合(S06:YES)、ステップS07において、図9に示すマップを用い、パルス数Pnに基づいて変調率閾値Ath(n)を算出する。ステップS08において、ステップS07で算出した変調率閾値Ath(n)を新たな変調率閾値Athとして設定し、処理を終了する。   In step S06, it is determined whether the number of pulses Pn is less than 12. When the pulse number Pn is 12 or more (S06: NO), in step S04, the modulation factor threshold Ath is set to 127%, and the process ends. When the pulse number Pn is less than 12 (S06: YES), in step S07, the modulation factor threshold Ath (n) is calculated based on the pulse number Pn using the map shown in FIG. In step S08, the modulation factor threshold Ath (n) calculated in step S07 is set as a new modulation factor threshold Ath, and the process ends.

図11に、PWM制御から矩形波制御への切り替え処理を示す。本処理は、切り替え制御部43によって、所定周期ごとに実施される。   FIG. 11 shows a process for switching from PWM control to rectangular wave control. This process is performed by the switching control unit 43 at predetermined intervals.

ステップS11において、電圧指令値Vd*1,Vq*1を取得する。ステップS12において、電圧指令値Vd*1,Vq*1に基づいて、変調率Ampを算出する。具体的には、Amp=√(Vd*1^2+Vq*1^2)/(VB・√(3/8))として変調率Ampを算出する。ステップS13において、変調率Ampと変調率閾値Athとを比較する。変調率Ampが変調率閾値Athより大きい場合(S13:YES)、ステップS14において、PWM制御から矩形波制御への切り替えを実施し、処理を終了する。変調率Ampが変調率閾値Ath以下の場合(S13:NO)、そのまま処理を終了する。   In step S11, voltage command values Vd * 1 and Vq * 1 are acquired. In step S12, the modulation factor Amp is calculated based on the voltage command values Vd * 1 and Vq * 1. Specifically, the modulation factor Amp is calculated as Amp = √ (Vd * 1 ^ 2 + Vq * 1 ^ 2) / (VB · √ (3/8)). In step S13, the modulation factor Amp is compared with the modulation factor threshold Ath. If the modulation factor Amp is greater than the modulation factor threshold Ath (S13: YES), switching from PWM control to rectangular wave control is performed in step S14, and the process is terminated. When the modulation factor Amp is equal to or less than the modulation factor threshold Ath (S13: NO), the process is terminated as it is.

図12を用いて、本実施形態と従来技術との差異を示す。従来技術(破線)では、変調率Ampが時間の経過とともに増加し、変調率Ampが約126から127へ増加する領域(時刻TA〜時刻TB)において、PWM制御を実施しているにも関わらず、インバータ20から回転電機10に対し、矩形波電圧が出力される。その後、時刻TBにおいて、変調率Ampが変調率閾値Athである127に達するため、PWM制御から矩形波制御への切り替えが実施される。   The difference between this embodiment and a prior art is shown using FIG. In the conventional technique (broken line), the modulation rate Amp increases with time, and the PWM rate is controlled in a region where the modulation rate Amp increases from about 126 to 127 (time TA to time TB). A rectangular wave voltage is output from the inverter 20 to the rotating electrical machine 10. After that, at time TB, the modulation factor Amp reaches 127, which is the modulation factor threshold Ath, and therefore switching from PWM control to rectangular wave control is performed.

本実施形態(実線)では、パルス数Pnに基づいて変調率閾値Athを設定するため、時刻TAにおいて、PWM制御から矩形波制御への切り替えが実施される。このため、PWM制御を実施しているにも関わらず、インバータ20から回転電機10に対し、矩形波電圧が出力されることを抑制でき、その結果、トルクTが不安定化することを抑制することができる。   In the present embodiment (solid line), since the modulation factor threshold Ath is set based on the number of pulses Pn, switching from PWM control to rectangular wave control is performed at time TA. For this reason, it can suppress that a rectangular wave voltage is output with respect to the rotary electric machine 10 from the inverter 20, although PWM control is implemented, As a result, it suppresses that the torque T becomes unstable. be able to.

また、本実施形態では、矩形波制御からPWM制御への切り替え時において、切り替え直後の変調率Ampがパルス数Pnに基づく変調率閾値Ath以下となるように、切り替え制御を実施する。   In this embodiment, when switching from the rectangular wave control to the PWM control, the switching control is performed so that the modulation factor Amp immediately after the switching is equal to or less than the modulation factor threshold Ath based on the pulse number Pn.

図13を用いて、本実施形態と従来技術との差異を示す。従来技術(破線)では、時刻TCにおいて、矩形波制御からPWM制御への切り替えが実施される。その後、変調率Ampが時間の経過とともに減少し、変調率Ampが127から約126へ減少する領域(時刻TC〜時刻TD)において、PWM制御を実施しているにも関わらず、インバータ20から回転電機10に対し、矩形波電圧が出力される。その後、時刻TDにおいて、変調率Ampの低下により、PWM制御を実施しているにも関わらず、インバータ20から回転電機10に対し、矩形波電圧が出力される状態が解消される。   The difference between this embodiment and the prior art is shown using FIG. In the prior art (broken line), switching from rectangular wave control to PWM control is performed at time TC. Thereafter, in the region (time TC to time TD) in which the modulation rate Amp decreases with time and the modulation rate Amp decreases from 127 to about 126, the rotation is started from the inverter 20 even though the PWM control is performed. A rectangular wave voltage is output to the electric machine 10. Thereafter, at time TD, due to the decrease in the modulation factor Amp, the state in which the rectangular wave voltage is output from the inverter 20 to the rotating electrical machine 10 is eliminated despite the PWM control being performed.

本実施形態(実線)では、パルス数Pnに基づいて変調率閾値Athを設定する。そして、矩形波制御からPWM制御への切り替えにおいて、PWM制御の変調率Ampの初期値を変調率閾値Athに設定する。これにより、PWM制御を実施しているにも関わらず、インバータ20から回転電機10に対し、矩形波電圧が出力され、トルクTが不安定化することを抑制することができる。   In the present embodiment (solid line), the modulation factor threshold Ath is set based on the number of pulses Pn. Then, in switching from the rectangular wave control to the PWM control, the initial value of the modulation factor Amp of the PWM control is set to the modulation factor threshold Ath. As a result, it is possible to suppress the output of the rectangular wave voltage from the inverter 20 to the rotating electrical machine 10 and the destabilization of the torque T in spite of the PWM control.

図14に、矩形波制御からPWM制御への切り替え処理を示す。本処理は、切り替え制御部43によって、所定周期ごとに実施される。   FIG. 14 shows a switching process from rectangular wave control to PWM control. This process is performed by the switching control unit 43 at predetermined intervals.

ステップS21において、d軸電流Id及びq軸電流Iqを取得する。ステップS22において、d軸電流Id及びq軸電流Iqに基づいて、電流位相αを算出する。ステップS23において、電流位相αが所定の閾値αth未満か否かを判定する。電流位相αが閾値αth以上の場合(S23:NO)、切り替え処理を実施せず、処理を終了する。   In step S21, a d-axis current Id and a q-axis current Iq are acquired. In step S22, the current phase α is calculated based on the d-axis current Id and the q-axis current Iq. In step S23, it is determined whether or not the current phase α is less than a predetermined threshold value αth. When the current phase α is equal to or greater than the threshold value αth (S23: NO), the switching process is not performed and the process ends.

電流位相αが閾値αth未満の場合(S23:YES)、ステップS24において、変調率閾値Ath及び入力電圧VBに基づいて、電圧指令値Vd*1,Vq*1を算出する。ステップS25において、矩形波制御からPWM制御への切り替えを実施し、処理を終了する。   When the current phase α is less than the threshold value αth (S23: YES), in step S24, voltage command values Vd * 1, Vq * 1 are calculated based on the modulation factor threshold value Ath and the input voltage VB. In step S25, switching from rectangular wave control to PWM control is performed, and the process ends.

以下、本実施形態の効果を述べる。   The effects of this embodiment will be described below.

PWM制御から矩形波制御への切り替えに用いる変調率閾値Athを、基本波VU*1,VV*1,VW*1の一周期に含まれる搬送波CAのパルス数Pnに基づいて設定する構成とした。これにより、PWM制御を実施しているにも関わらず、矩形波電圧が出力されることを抑制し、回転電機10の出力トルクTを安定化させることが可能になる。   The modulation factor threshold Ath used for switching from PWM control to rectangular wave control is set based on the number of pulses Pn of the carrier wave CA included in one cycle of the fundamental waves VU * 1, VV * 1, and VW * 1. . Thereby, it is possible to suppress the output of the rectangular wave voltage despite the PWM control, and to stabilize the output torque T of the rotating electrical machine 10.

基本波VU*1,VV*1,VW*1の一周期は、回転電機10の回転速度FRに反比例する。このため、回転電機10の回転速度FRが増加するほど、パルス数Pnは減少する。そこで、パルス数Pnを回転速度FRに基づいて算出する構成とした。   One period of the fundamental waves VU * 1, VV * 1, and VW * 1 is inversely proportional to the rotational speed FR of the rotating electrical machine 10. For this reason, the number of pulses Pn decreases as the rotational speed FR of the rotating electrical machine 10 increases. Therefore, the number of pulses Pn is calculated based on the rotational speed FR.

変調率閾値Athを、基本波と搬送波CAとの位相差によらず、インバータ20から回転電機10に対して、矩形波電圧が出力されない変調率Ampに設定する。このような構成とすることで、PWM制御を実施しているにも関わらず、矩形波電圧が出力される状況をより確実に抑制することができる。   The modulation factor threshold Ath is set to a modulation factor Amp at which no rectangular wave voltage is output from the inverter 20 to the rotating electrical machine 10 regardless of the phase difference between the fundamental wave and the carrier wave CA. By adopting such a configuration, it is possible to more reliably suppress a situation in which a rectangular wave voltage is output in spite of performing PWM control.

基本波VU*1,VV*1,VW*1の一周期は、回転電機10の回転速度FRに反比例する。このため、回転速度FRが大きい場合に、基本波VU*1,VV*1,VW*1の一周期に含まれる搬送波CAのパルス数Pnが減少し、PWM制御を実施しているにも関わらず、矩形波電圧が出力される状況が生じる。つまり、回転速度FRが所定値より小さい場合には、PWM制御を実施しているにも関わらず、矩形波電圧が出力される状況が生じない。そこで、回転速度FRが所定値を超えることを条件として、パルス数Pnに基づいて、変調率閾値Athを設定する構成とした。このような構成とすることで、制御装置40の処理負荷を低減することができる。   One period of the fundamental waves VU * 1, VV * 1, and VW * 1 is inversely proportional to the rotational speed FR of the rotating electrical machine 10. For this reason, when the rotational speed FR is high, the number of pulses Pn of the carrier wave CA included in one cycle of the fundamental waves VU * 1, VV * 1, and VW * 1 is decreased, and the PWM control is performed. Therefore, a situation occurs in which a rectangular wave voltage is output. That is, when the rotational speed FR is smaller than the predetermined value, a situation in which a rectangular wave voltage is output does not occur even though the PWM control is performed. Therefore, the modulation rate threshold Ath is set based on the number of pulses Pn on condition that the rotational speed FR exceeds a predetermined value. By setting it as such a structure, the processing load of the control apparatus 40 can be reduced.

本願の発明者は、基本波VU*1,VV*1,VW*1の一周期に含まれる搬送波CAのパルス数Pnが12未満である場合に、変調率閾値を127に設定すると、PWM制御を実施しているにも関わらず、矩形波電圧が出力されることを発見した。そこで、パルス数Pnが12未満であることを条件として、閾値を127未満に設定する構成とした。これにより、PWM制御を実施しているにも関わらず、矩形波電圧が出力されることを抑制することができる。   When the modulation factor threshold is set to 127 when the number of pulses Pn of the carrier wave CA included in one period of the fundamental waves VU * 1, VV * 1, and VW * 1 is less than 12, the inventor of the present application sets the PWM control. It was discovered that a square wave voltage is output despite the fact that Therefore, the threshold is set to be less than 127 on condition that the number of pulses Pn is less than 12. Thereby, it is possible to suppress the output of the rectangular wave voltage although the PWM control is performed.

矩形波制御からPWM制御への切り替えを行った後、基本波VU*1,VV*1,VW*1の一周期に含まれる搬送波CAのパルス数Pnが少ない場合、PWM制御を実施しているにも関わらず、インバータ20から回転電機10に対し、矩形波電圧が出力されることが懸念される。そこで、矩形波制御からPWM制御への切り替え時において、PWM制御の変調率Ampの初期値が閾値Athとなるように、矩形波制御からPWM制御への切り替えを実施する。これにより、矩形波制御からPWM制御への切り替え後において、PWM制御を実施しているにも関わらず、インバータ20から回転電機10に対し、矩形波電圧が出力されることを抑制することができる。   After switching from rectangular wave control to PWM control, PWM control is performed when the number of pulses Pn of the carrier wave CA included in one cycle of the fundamental waves VU * 1, VV * 1, VW * 1 is small. Nevertheless, there is a concern that a rectangular wave voltage is output from the inverter 20 to the rotating electrical machine 10. Therefore, at the time of switching from the rectangular wave control to the PWM control, switching from the rectangular wave control to the PWM control is performed so that the initial value of the modulation factor Amp of the PWM control becomes the threshold value Ath. Thereby, it is possible to suppress the output of the rectangular wave voltage from the inverter 20 to the rotating electrical machine 10 even though the PWM control is performed after switching from the rectangular wave control to the PWM control. .

(他の実施形態)
・上記実施形態では、パルス数Pnが小さくなるほど、変調率閾値Athを小さく設定する構成とした。これを変更し、パルス数Pnが12未満となる場合に、変調率閾値Athを127%未満の所定値、例えば、126%とする構成としてもよい。
(Other embodiments)
In the above embodiment, the modulation factor threshold Ath is set to be smaller as the number of pulses Pn is smaller. By changing this, when the number of pulses Pn is less than 12, the modulation factor threshold Ath may be a predetermined value less than 127%, for example, 126%.

・搬送波CAは三角波に代えて、のこぎり波であってもよい。   The carrier wave CA may be a sawtooth wave instead of a triangular wave.

・切り替え制御部43は、d軸電流Id及びq軸電流Iqに代えて、回転電機10の出力トルクの推定値であるトルク推定値Teや回転速度FRに基づいて、矩形波制御からPWM制御への切り替えを行ってもよい。   The switching control unit 43 changes from the rectangular wave control to the PWM control based on the estimated torque Te or the rotational speed FR that is the estimated value of the output torque of the rotating electrical machine 10 instead of the d-axis current Id and the q-axis current Iq. May be switched.

・矩形波制御からPWM制御への切り替え時において、PWM制御の変調率Ampの初期値を変調率閾値Athに設定する制御を省略する構成としてもよい。   The control for setting the initial value of the modulation factor Amp of the PWM control to the modulation factor threshold Ath at the time of switching from the rectangular wave control to the PWM control may be omitted.

・矩形波制御からPWM制御への切り替え時において、PWM制御の変調率Ampの初期値を変調率閾値Athに設定する上記制御のみを行い、PWM制御から矩形波制御への切り替え時において、基本波VU*1,VV*1,VW*1の一周期に含まれる搬送波CAのパルス数Pnに基づいて、変調率閾値Athを設定する制御を省略する構成としてもよい。   When switching from rectangular wave control to PWM control, only the above control for setting the initial value of the modulation factor Amp of PWM control to the modulation factor threshold Ath is performed, and at the time of switching from PWM control to rectangular wave control, the fundamental wave The control for setting the modulation factor threshold Ath based on the pulse number Pn of the carrier wave CA included in one cycle of VU * 1, VV * 1, and VW * 1 may be omitted.

・搬送波生成部52は、搬送波CAの周波数を、基本波VU*1,VV*1,VW*1の周波数の自然数倍とする同期PWM制御を実施してもよい。さらに、搬送波CAの位相を、基本波VU*1,VV*1,VW*1の位相と同期させる位相同期PWM制御を実施してもよい。   The carrier wave generation unit 52 may perform synchronous PWM control in which the frequency of the carrier wave CA is a natural number multiple of the frequency of the fundamental waves VU * 1, VV * 1, and VW * 1. Furthermore, phase-synchronized PWM control may be performed in which the phase of the carrier wave CA is synchronized with the phases of the fundamental waves VU * 1, VV * 1, and VW * 1.

ここで、同期PWM制御を実施している場合でも、回転速度FRが所定値以上となると、スイッチSUp〜SWnのスイッチング特性や、制御装置40の処理負荷によって、基本波VU*1,VV*1,VW*1における搬送波のパルス数Pnが減少する。このため、同期PWM制御においても、PWM制御を実施しているにも関わらず、矩形波電圧が出力される状況が生じる。そこで、同期PWM制御において、搬送波CAのパルス数Pnに基づいて、変調率閾値Athを設定する構成を適用することで、PWM制御を実施しているにも関わらず、矩形波電圧が出力されることを抑制し、回転電機10の出力トルクを安定化させることが可能になる。要するに、搬送波CAの周波数と相対的に基本波の周波数が上昇する場合に、搬送波CAのパルス数Pnに基づいて変調率閾値Athを設定すればよい。換言すれば、搬送波CAの周期と相対的に基本波の周期が短縮する場合に、搬送波CAのパルス数Pnに基づいて変調率閾値Athを設定すればよい。   Here, even when the synchronous PWM control is performed, when the rotational speed FR exceeds a predetermined value, the fundamental waves VU * 1, VV * 1 depend on the switching characteristics of the switches SUp to SWn and the processing load of the control device 40. , VW * 1 reduces the number Pn of carrier waves. For this reason, even in synchronous PWM control, a situation occurs in which a rectangular wave voltage is output even though PWM control is performed. Therefore, in the synchronous PWM control, by applying a configuration in which the modulation factor threshold Ath is set based on the number of pulses Pn of the carrier wave CA, a rectangular wave voltage is output despite the PWM control. This can be suppressed and the output torque of the rotating electrical machine 10 can be stabilized. In short, when the fundamental frequency increases relative to the frequency of the carrier CA, the modulation factor threshold Ath may be set based on the number of pulses Pn of the carrier CA. In other words, when the period of the fundamental wave is shortened relative to the period of the carrier wave CA, the modulation factor threshold Ath may be set based on the number of pulses Pn of the carrier wave CA.

・PWM制御を実施している状態で、基本波と搬送波CAとの位相差によらず、インバータ20から回転電機10に対して、矩形波電圧が出力されない変調率Ampとなるように、基本波の一周期に含まれる搬送波CAのパルス数Pnに基づいて、変調率閾値Athを設定する構成としてもよい。   In a state in which PWM control is being performed, the fundamental wave so that the modulation factor Amp does not output a rectangular wave voltage from the inverter 20 to the rotating electrical machine 10 regardless of the phase difference between the fundamental wave and the carrier wave CA. The modulation factor threshold Ath may be set based on the number of pulses Pn of the carrier wave CA included in one period.

・以上、本発明の実施の形態について実施例を用いて説明したが、本発明は、こうした実施例に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得る。   The embodiment of the present invention has been described with reference to the examples. However, the present invention is not limited to these examples, and various forms are possible without departing from the spirit of the present invention. Can be implemented.

10…回転電機、20…インバータ、40…制御装置、41…PWM制御部、42…矩形波制御部、43…切り替え制御部。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Rotary electric machine, 20 ... Inverter, 40 ... Control apparatus, 41 ... PWM control part, 42 ... Rectangular wave control part, 43 ... Switching control part.

Claims (7)

インバータ装置(20)から回転電機(10)に対して出力される出力電圧を調整することで、前記回転電機の制御を行う回転電機の制御装置(40)であって、
前記回転電機の出力トルクを指令するトルク指令値及び前記インバータ装置から回転電機に出力される出力電流に基づいて、前記出力電圧の指令値として正弦波状の基本波を設定し、前記基本波と搬送波との比較に基づいて、前記出力電圧を調整する制御であるパルス幅変調制御を実施する第1制御部(41)と、
前記出力電流に基づいて、前記出力トルクの推定値であるトルク推定値を算出し、そのトルク推定値及び前記トルク指令値に基づいて、矩形波状の前記出力電圧の位相を調整する制御である矩形波制御を実施する第2制御部(42)と、
前記第1制御部によるパルス幅変調制御を実施している場合に、前記基本波の振幅と、前記インバータ装置の入力電圧との比である変調率が所定の変調率閾値を超えることを条件として、前記第1制御部によるパルス幅変調制御から前記第2制御部による矩形波制御へ制御を切り替える切り替え制御部(43)と、
を備え、
前記切り替え制御部は、前記基本波の一周期に含まれる前記搬送波のパルス数に基づいて、前記変調率閾値を設定することを特徴とする制御装置。
A control device (40) for a rotating electrical machine that controls the rotating electrical machine by adjusting an output voltage output from the inverter device (20) to the rotating electrical machine (10),
Based on a torque command value for commanding the output torque of the rotating electrical machine and an output current output from the inverter device to the rotating electrical machine, a sinusoidal fundamental wave is set as a command value for the output voltage, and the fundamental wave and the carrier wave A first control unit (41) that performs pulse width modulation control, which is control for adjusting the output voltage, based on the comparison with
A rectangle that is a control that calculates a torque estimated value that is an estimated value of the output torque based on the output current, and adjusts the phase of the rectangular wave-shaped output voltage based on the torque estimated value and the torque command value. A second control unit (42) for performing wave control;
When the pulse width modulation control is performed by the first control unit, on the condition that the modulation rate, which is the ratio between the amplitude of the fundamental wave and the input voltage of the inverter device, exceeds a predetermined modulation rate threshold A switching control unit (43) for switching control from pulse width modulation control by the first control unit to rectangular wave control by the second control unit;
With
The control device, wherein the switching control unit sets the modulation factor threshold based on the number of pulses of the carrier wave included in one period of the fundamental wave.
前記切り替え制御部は、前記搬送波のパルス数を、前記回転電機の回転速度に基づいて算出することを特徴とする請求項1に記載の制御装置。   The control device according to claim 1, wherein the switching control unit calculates the number of pulses of the carrier wave based on a rotation speed of the rotating electrical machine. 前記切り替え制御部は、前記第1制御部によるパルス幅変調制御を実施している状態で、前記基本波と前記搬送波との位相差によらず、前記インバータ装置から回転電機に対して、矩形波電圧が出力される変調率未満となるように、前記基本波の一周期に含まれる前記搬送波のパルス数に基づいて、前記変調率閾値を設定することを特徴とする請求項1又は2に記載の制御装置。   The switching control unit performs a rectangular wave from the inverter device to the rotating electrical machine regardless of a phase difference between the fundamental wave and the carrier wave in a state where the pulse width modulation control is performed by the first control unit. 3. The modulation factor threshold value is set based on the number of pulses of the carrier wave included in one period of the fundamental wave so that the voltage is less than the modulation factor to be output. Control device. 前記切り替え制御部は、前記回転電機の回転速度が所定値を超えることを条件として、前記基本波の一周期に含まれる前記搬送波のパルス数に基づいて、前記変調率閾値を設定することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の制御装置。   The switching control unit sets the modulation factor threshold based on the number of pulses of the carrier wave included in one period of the fundamental wave on condition that the rotation speed of the rotating electrical machine exceeds a predetermined value. The control device according to any one of claims 1 to 3. 前記切り替え制御部は、前記基本波の一周期に含まれる前記搬送波のパルス数が12未満であることを条件として、前記変調率閾値を127パーセント未満に設定することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の制御装置。   The switching control unit sets the modulation factor threshold to less than 127% on the condition that the number of pulses of the carrier wave included in one period of the fundamental wave is less than 12. 5. The control device according to any one of 4. 前記切り替え制御部は、前記第2制御部による矩形波制御から前記第1制御部によるパルス幅変調制御への切り替え後において、前記第1制御部によるパルス幅変調制御の前記変調率の初期値が前記変調率閾値となるように、前記第2制御部による矩形波制御から前記第1制御部によるパルス幅変調制御への切り替えを実施することを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の制御装置。   After the switching from the rectangular wave control by the second control unit to the pulse width modulation control by the first control unit, the switching control unit has an initial value of the modulation rate of the pulse width modulation control by the first control unit. The switching from the rectangular wave control by the second control unit to the pulse width modulation control by the first control unit is performed so as to be the modulation factor threshold. The control device described in 1. インバータ装置(20)から回転電機(10)に対して出力される出力電圧を調整することで、前記回転電機の制御を行う回転電機の制御装置(40)であって、
前記回転電機の出力トルクを指令するトルク指令値に基づいて、前記出力電圧の指令値として正弦波状の基本波を設定し、前記基本波と搬送波との比較に基づいて、前記出力電圧を調整する制御であるパルス幅変調制御を実施する第1制御部(41)と、
前記トルク指令値に基づいて、矩形波状の前記出力電圧の位相を調整する制御である矩形波制御を実施する第2制御部(42)と、
前記基本波の一周期に含まれる前記搬送波のパルス数に基づいて、所定の変調率閾値を設定し、前記第2制御部による矩形波制御から前記第1制御部によるパルス幅変調制御への切り替え後において、前記第1制御部によるパルス幅変調制御の前記変調率の初期値が前記変調率閾値となるように、前記第2制御部による矩形波制御から前記第1制御部によるパルス幅変調制御への切り替えを実施する切り替え制御部(43)と、
を備えることを特徴とする制御装置。
A control device (40) for a rotating electrical machine that controls the rotating electrical machine by adjusting an output voltage output from the inverter device (20) to the rotating electrical machine (10),
A sinusoidal fundamental wave is set as the output voltage command value based on a torque command value that commands the output torque of the rotating electrical machine, and the output voltage is adjusted based on a comparison between the fundamental wave and a carrier wave. A first control unit (41) for performing pulse width modulation control as control,
A second control unit (42) for performing rectangular wave control, which is control for adjusting the phase of the rectangular wave-shaped output voltage, based on the torque command value;
A predetermined modulation rate threshold is set based on the number of pulses of the carrier wave included in one period of the fundamental wave, and switching from rectangular wave control by the second control unit to pulse width modulation control by the first control unit is performed. Later, from the rectangular wave control by the second control unit to the pulse width modulation control by the first control unit so that the initial value of the modulation rate of the pulse width modulation control by the first control unit becomes the modulation factor threshold value. A switching control unit (43) for switching to
A control device comprising:
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