JP2017028827A - Inverter device - Google Patents

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Kazuteru Saotome
和輝 早乙女
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress flow of overcurrent through a motor when switching from PWM control to rectangular wave control is limited in an inverter device for switching the PWM control and the rectangular wave control to each other.SOLUTION: An inverter device 1 is configured by an inverter circuit 2, a drive circuit 3, a PWM control circuit 7, a rectangular wave control circuit 9, and a switching unit 10 for performing switching from the rectangular wave control to the PWM control when a current phase difference φi increases to a current phase difference threshold value φith or more, and also performing switching from the PWM control to the rectangular wave control when a percentage modulation M increases to a percentage modulation threshold value Mth1 or more. The PWM control circuit 7 limits a d-axis voltage command value Vd* and a q-axis voltage command value Vq* when the percentage modulation M increases to a percentage modulation threshold Mth2 which is smaller than the percentage modulation threshold Mth1.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、電気車両等に搭載されるモータを駆動するインバータ装置に関する。   The present invention relates to an inverter device that drives a motor mounted on an electric vehicle or the like.

電動フォークリフトやプラグインハイブリッド車など、モータの動力を利用して走行する電気車両の普及に伴い、電気車両に搭載されるモータを駆動するインバータ装置の技術向上が図られている。例えば、特許文献1参照。   With the widespread use of electric vehicles such as electric forklifts and plug-in hybrid vehicles that travel using the power of motors, improvements in the technology of inverter devices that drive motors mounted on electric vehicles have been attempted. For example, see Patent Document 1.

インバータ装置の一例として、モータに流れる実電流が電流指令値に追従するようにd軸電圧指令値及びq軸電圧指令値を求め、d軸電圧指令値及びq軸電圧指令値をモータの各相にそれぞれ対応する電圧指令値に変換し、それら電圧指令値と基準波との比較結果に基づいて、モータの各相にそれぞれ対応するパルス幅変調信号を求め、それらパルス幅変調信号によりインバータ回路に備えられるスイッチング素子のオン、オフを制御することで、モータの各相に互いに位相が異なる交流電圧を印加しモータを駆動するものがある(パルス幅変調制御(PWM(Pulse Width Modulation)制御))。   As an example of the inverter device, the d-axis voltage command value and the q-axis voltage command value are obtained so that the actual current flowing through the motor follows the current command value, and the d-axis voltage command value and the q-axis voltage command value are obtained for each phase of the motor. Are converted into voltage command values corresponding to each, and based on the comparison result between the voltage command values and the reference wave, a pulse width modulation signal corresponding to each phase of the motor is obtained, and the pulse width modulation signal is used for the inverter circuit. Some motors are driven by controlling the ON / OFF of the switching elements provided to apply AC voltages with different phases to each phase of the motor (pulse width modulation control (PWM (Pulse Width Modulation) control)) .

また、インバータ装置の他の例として、トルク指令値とトルク推定値とのトルク差分値により求められる電圧位相に基づいて、モータの各相にそれぞれ対応する矩形波制御信号を求め、それら矩形波制御信号によりインバータ回路に備えられるスイッチング素子のオン、オフを制御することで、モータの各相に互いに位相が異なる交流電圧を印加しモータを駆動するものがある(矩形波制御)。   As another example of the inverter device, a rectangular wave control signal corresponding to each phase of the motor is obtained based on the voltage phase obtained from the torque difference value between the torque command value and the torque estimated value, and the rectangular wave control is performed. Some control devices turn on and off switching elements provided in an inverter circuit to apply AC voltages having different phases to each phase of the motor to drive the motor (rectangular wave control).

また、インバータ装置のさらに他の例として、モータの回転数の変化量が増加して電流指令値とモータに流れる実電流との電流位相差が電流位相差閾値以上になると、矩形波制御からPWM制御に切り替え、モータを高回転高出力で駆動させるためにインバータ回路の入力電圧に対するモータの入力電圧の比である変調率が変調率閾値以上になると、PWM制御から矩形波制御に切り替えるものがある。   As still another example of the inverter device, when the amount of change in the rotation speed of the motor increases and the current phase difference between the current command value and the actual current flowing through the motor exceeds the current phase difference threshold, In order to switch to control and drive the motor at high rotation and high output, when the modulation rate, which is the ratio of the input voltage of the motor to the input voltage of the inverter circuit, is equal to or higher than the modulation rate threshold value, there is one that switches from PWM control to rectangular wave control .

特開2011−061887号公報JP 2011-061887 A

しかしながら、上述のように、変調率や電流位相差に応じてPWM制御と矩形波制御を切り替えるインバータ装置において、PWM制御から矩形波制御への切り替えを制限しているとき(例えば、電気車両が波状路を高速で加速しているときなど、本来なら矩形波制御でモータを駆動するべき状態であるにもかかわらず、モータの回転数の変動量の増加により強制的にPWM制御でモータを駆動しているとき)、指令値との差が縮まらずPI制御の積分項が増加する結果、d軸電圧指令値やq軸電圧指令値が増加して、ある値に固定されてしまうと、モータに流れる実電流を電流指令値に追従させることができなくなりモータに過電流(例えば、矩形波制御時にモータに流れる電流よりも大きい電流)が流れてしまうおそれがある。特許文献1は電源である直流電圧を制御することで、PWM制御の安定化を図っている。   However, as described above, in the inverter device that switches between PWM control and rectangular wave control according to the modulation factor and current phase difference, when switching from PWM control to rectangular wave control is restricted (for example, an electric vehicle is wavy) Even if the motor should be driven by rectangular wave control, such as when accelerating the road at high speed, the motor is forcibly driven by PWM control due to an increase in the fluctuation amount of the motor rotation speed. If the d-axis voltage command value or the q-axis voltage command value increases and is fixed to a certain value as a result of increasing the integral term of PI control without reducing the difference from the command value, The flowing actual current cannot follow the current command value, and an overcurrent (for example, a current larger than the current flowing through the motor during rectangular wave control) may flow through the motor. Patent Document 1 attempts to stabilize PWM control by controlling a DC voltage that is a power source.

本発明の一側面に係る目的は、PWM制御と矩形波制御を切り替えるインバータ装置において、PWM制御から矩形波制御への切り替えを制限しているとき、モータに過電流が流れることを抑えることである。   An object of one aspect of the present invention is to suppress an overcurrent from flowing in a motor when switching from PWM control to rectangular wave control is limited in an inverter device that switches between PWM control and rectangular wave control. .

本発明に係る一つの形態であるインバータ装置は、インバータ回路と、ドライブ回路と、PWM制御回路と、矩形波制御回路と、切替部とを備える。
前記インバータ回路は、モータを駆動する。
An inverter device according to one aspect of the present invention includes an inverter circuit, a drive circuit, a PWM control circuit, a rectangular wave control circuit, and a switching unit.
The inverter circuit drives a motor.

前記ドライブ回路は、前記インバータ回路を駆動する。
前記PWM制御回路は、電流指令値と前記モータに流れる実電流との電流差分値を用いたPI制御により求められる電圧指令値に基づくパルス幅変調制御によって前記モータの駆動が制御されるように、前記ドライブ回路の駆動を制御する。
The drive circuit drives the inverter circuit.
The PWM control circuit is configured such that the driving of the motor is controlled by pulse width modulation control based on a voltage command value obtained by PI control using a current difference value between a current command value and an actual current flowing through the motor. The drive of the drive circuit is controlled.

前記矩形波制御回路は、矩形波制御によって前記モータの駆動が制御されるように、前記ドライブ回路の駆動を制御する。
前記切替部は、前記電流指令値と前記モータに流れる実電流とにより求められる電流位相差が電流位相差閾値以上になると、前記矩形波制御から前記パルス幅変調制御に切り替え、前記インバータ回路の入力電圧に対する前記モータの入力電圧の比である変調率が第1の変調率閾値以上になると、前記パルス幅変調制御から前記矩形波制御に切り替える。
The rectangular wave control circuit controls driving of the drive circuit so that driving of the motor is controlled by rectangular wave control.
The switching unit switches from the rectangular wave control to the pulse width modulation control when a current phase difference determined by the current command value and the actual current flowing through the motor is equal to or greater than a current phase difference threshold, and inputs the inverter circuit When the modulation rate, which is the ratio of the motor input voltage to the voltage, becomes equal to or higher than the first modulation rate threshold, the pulse width modulation control is switched to the rectangular wave control.

また、前記PWM制御回路は、PWM制御から矩形波制御への切り替えを制限しているとき、かつ、前記変調率が前記第1の変調率閾値よりも小さい第2の変調率閾値以上である場合、前記電圧指令値を制限する。   Further, when the PWM control circuit restricts switching from PWM control to rectangular wave control, and the modulation factor is equal to or greater than a second modulation factor threshold smaller than the first modulation factor threshold The voltage command value is limited.

本発明によれば、PWM制御と矩形波制御を切り替えるインバータ装置において、PWM制御から矩形波制御への切り替えを制限しているとき、モータに過電流が流れることを抑えることができる。   According to the present invention, in an inverter device that switches between PWM control and rectangular wave control, when switching from PWM control to rectangular wave control is restricted, it is possible to suppress overcurrent from flowing through the motor.

実施形態のインバータ装置の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the inverter apparatus of embodiment. 電流制御部の動作の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of operation | movement of a current control part. (a)は電圧位相の一例を示す図である。(b)はモータの回転子の回転数と、トルク指令値と、インバータ回路の入力電圧と、リミッタ値との対応関係を示す情報の一例を示す図である。(c)は電圧位相とsin値との対応関係を示す情報の一例を示す図である。(A) is a figure which shows an example of a voltage phase. (B) is a figure which shows an example of the information which shows the correspondence of the rotation speed of the rotor of a motor, a torque command value, the input voltage of an inverter circuit, and a limiter value. (C) is a figure which shows an example of the information which shows the correspondence of a voltage phase and a sin value.

以下図面に基づいて実施形態について詳細を説明する。
図1は、実施形態のインバータ装置の構成例を示す図である。
図1に示すインバータ装置1は、例えば、電動フォークリフトやプラグインハイブリッド車などの電気車両に搭載されるモータを駆動するためのインバータ装置であって、インバータ回路2と、ドライブ回路3と、電圧検出部4と、電流検出部5、6と、PWM制御回路7と、回転角検出部8と、矩形波制御回路9と、切替部10と、記憶部11とを備える。なお、記憶部11は、RAM(Random Access Memory)やROM(Random Access Memory)などである。
Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of an inverter device according to an embodiment.
An inverter device 1 shown in FIG. 1 is an inverter device for driving a motor mounted on an electric vehicle such as an electric forklift or a plug-in hybrid vehicle, and includes an inverter circuit 2, a drive circuit 3, and voltage detection. Unit 4, current detection units 5 and 6, PWM control circuit 7, rotation angle detection unit 8, rectangular wave control circuit 9, switching unit 10, and storage unit 11. The storage unit 11 is a RAM (Random Access Memory), a ROM (Random Access Memory), or the like.

インバータ回路2は、モータmを駆動するものであって、コンデンサCと、スイッチング素子21〜26(例えば、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor))とを備える。すなわち、コンデンサCの一方端が直流電源Pの正極端子及びスイッチング素子21〜23の各コレクタ端子に接続され、コンデンサCの他方端が直流電源Pの負極端子及びスイッチング素子24〜26の各エミッタ端子に接続されている。スイッチング素子21のエミッタ端子はスイッチング素子24のコレクタ端子及びモータmのU相の入力端子に接続され、スイッチング素子22のエミッタ端子はスイッチング素子25のコレクタ端子及びモータmのV相の入力端子に接続され、スイッチング素子23のエミッタ端子はスイッチング素子26のコレクタ端子及びモータmのW相の入力端子に接続されている。   The inverter circuit 2 drives the motor m and includes a capacitor C and switching elements 21 to 26 (for example, IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor)). That is, one end of the capacitor C is connected to the positive terminal of the DC power source P and the collector terminals of the switching elements 21 to 23, and the other end of the capacitor C is connected to the negative terminal of the DC power source P and the emitter terminals of the switching elements 24 to 26. It is connected to the. The emitter terminal of the switching element 21 is connected to the collector terminal of the switching element 24 and the U-phase input terminal of the motor m, and the emitter terminal of the switching element 22 is connected to the collector terminal of the switching element 25 and the V-phase input terminal of the motor m. The emitter terminal of the switching element 23 is connected to the collector terminal of the switching element 26 and the W-phase input terminal of the motor m.

コンデンサCは、直流電源Pから出力されインバータ回路2へ入力される電圧を平滑する。
スイッチング素子21〜26は、それぞれ、ドライブ回路3から出力され自身のゲート端子に入力される駆動信号に基づいて、オン、オフする。スイッチング素子21〜26がそれぞれオン、オフすることで、直流電源Pから出力される直流電圧が、互いに位相が120度ずつ異なる3つの交流電圧に変換され、それら交流電圧がモータmのU相、V相、及びW相の入力端子に印加されモータmが駆動する。
Capacitor C smoothes the voltage output from DC power supply P and input to inverter circuit 2.
The switching elements 21 to 26 are turned on and off based on drive signals output from the drive circuit 3 and input to their gate terminals, respectively. When the switching elements 21 to 26 are turned on and off, respectively, the DC voltage output from the DC power source P is converted into three AC voltages having phases different from each other by 120 degrees, and these AC voltages are converted to the U phase of the motor m, The motor m is driven by being applied to the V-phase and W-phase input terminals.

ドライブ回路3は、入力されるPWM制御信号(パルス幅変調制御信号)または矩形波制御信号に応じてインバータ回路2を駆動する。例えば、ドライブ回路3は、入力されるU相PWM制御信号またはU相矩形波制御信号がハイレベルのとき、スイッチング素子21をオン、スイッチング素子24をオフさせる駆動信号をスイッチング素子21、24の各ゲート端子に入力し、入力されるU相PWM制御信号またはU相矩形波制御信号がローレベルのとき、スイッチング素子21をオフ、スイッチング素子24をオンさせる駆動信号をスイッチング素子21、24の各ゲート端子に入力する。また、ドライブ回路3は、入力されるV相PWM制御信号またはV相矩形波制御信号がハイレベルのとき、スイッチング素子22をオン、スイッチング素子25をオフさせる駆動信号をスイッチング素子22、25の各ゲート端子に入力し、入力されるV相PWM制御信号またはV相矩形波制御信号がローレベルのとき、スイッチング素子22をオフ、スイッチング素子25をオンさせる駆動信号をスイッチング素子22、25の各ゲート端子に入力する。また、ドライブ回路3は、入力されるW相PWM制御信号またはW相矩形波制御信号がハイレベルのとき、スイッチング素子23をオン、スイッチング素子26をオフさせる駆動信号をスイッチング素子23、26の各ゲート端子に入力し、入力されるW相PWM制御信号またはW相矩形波制御信号がローレベルのとき、スイッチング素子23をオフ、スイッチング素子26をオンさせる駆動信号をスイッチング素子23、26の各ゲート端子に入力する。   The drive circuit 3 drives the inverter circuit 2 in accordance with an input PWM control signal (pulse width modulation control signal) or a rectangular wave control signal. For example, when the input U-phase PWM control signal or U-phase rectangular wave control signal is at a high level, the drive circuit 3 sends a drive signal for turning on the switching element 21 and turning off the switching element 24 to each of the switching elements 21, 24. When the U-phase PWM control signal or the U-phase rectangular wave control signal input to the gate terminal is at a low level, the driving signal for turning off the switching element 21 and turning on the switching element 24 is sent to each gate of the switching elements 21 and 24. Input to the terminal. In addition, when the input V-phase PWM control signal or V-phase rectangular wave control signal is at a high level, the drive circuit 3 sends a drive signal for turning on the switching element 22 and turning off the switching element 25 to each of the switching elements 22 and 25. When the V-phase PWM control signal or the V-phase rectangular wave control signal input to the gate terminal is at a low level, the switching element 22 is turned off and the driving signal for turning on the switching element 25 is supplied to each gate of the switching elements 22 and 25. Input to the terminal. In addition, when the input W-phase PWM control signal or W-phase rectangular wave control signal is at a high level, the drive circuit 3 sends a drive signal for turning on the switching element 23 and turning off the switching element 26 to each of the switching elements 23, 26. When a W-phase PWM control signal or a W-phase rectangular wave control signal input to the gate terminal is at a low level, a driving signal for turning off the switching element 23 and turning on the switching element 26 is sent to each gate of the switching elements 23 and 26. Input to the terminal.

電圧検出部4は、例えば、電圧センサであり、インバータ回路2の入力電圧Vdcを検出する。
電流検出部5は、例えば、電流センサであり、インバータ回路2からモータmのU相の入力端子へ流れる実電流Iuを検出する。
The voltage detector 4 is a voltage sensor, for example, and detects the input voltage Vdc of the inverter circuit 2.
The current detector 5 is, for example, a current sensor, and detects an actual current Iu flowing from the inverter circuit 2 to the U-phase input terminal of the motor m.

電流検出部6は、例えば、電流センサであり、インバータ回路2からモータmのW相の入力端子へ流れる実電流Iwを検出する。
PWM制御回路7は、トルク/電流指令値変換部71と、電流座標変換部72と、減算部73、74と、電流制御部75と、電圧座標変換部76と、PWM制御部77とを備える。なお、PWM制御回路7は、例えば、CPU(Central Processing Unit)などにより構成され、CPUが記憶部11に記憶されているプログラムを実行することにより、トルク/電流指令値変換部71、電流座標変換部72、減算部73、減算部74、電流制御部75、電圧座標変換部76、及びPWM制御部77が実現される。
The current detector 6 is, for example, a current sensor, and detects an actual current Iw flowing from the inverter circuit 2 to the W-phase input terminal of the motor m.
The PWM control circuit 7 includes a torque / current command value conversion unit 71, a current coordinate conversion unit 72, subtraction units 73 and 74, a current control unit 75, a voltage coordinate conversion unit 76, and a PWM control unit 77. . Note that the PWM control circuit 7 is configured by, for example, a CPU (Central Processing Unit) and the like, and the CPU executes a program stored in the storage unit 11, whereby the torque / current command value conversion unit 71, current coordinate conversion is performed. The unit 72, the subtraction unit 73, the subtraction unit 74, the current control unit 75, the voltage coordinate conversion unit 76, and the PWM control unit 77 are realized.

トルク/電流指令値変換部71は、外部の制御部などから出力されインバータ装置1へ入力されるトルク指令値Trefをd軸電流指令値Id*及びq軸電流指令値Iq*に変換する。例えば、トルク/電流指令値変換部71は、記憶部11に予め記憶されている、トルク指令値Trefとd軸電流指令値Id*及びq軸電流指令値Iq*との対応関係を示す情報を参照して、入力されるトルク指令値Trefに対応するd軸電流指令値Id*及びq軸電流指令値Iq*を取得する。   Torque / current command value conversion unit 71 converts torque command value Tref output from an external control unit or the like and input to inverter device 1 into d-axis current command value Id * and q-axis current command value Iq *. For example, the torque / current command value conversion unit 71 stores information indicating a correspondence relationship between the torque command value Tref, the d-axis current command value Id *, and the q-axis current command value Iq * stored in advance in the storage unit 11. Referring to this, the d-axis current command value Id * and the q-axis current command value Iq * corresponding to the input torque command value Tref are acquired.

電流座標変換部72は、電流検出部5により検出される実電流Iu及び電流検出部6により検出される実電流Iwにより、モータmのV相に流れる実電流Ivを求め、それら実電流Iu、Iv、Iwをd軸実電流Id(弱め界磁を発生させるための電流成分)及びq軸実電流Iq(トルクを発生させるための電流成分)に変換する。   The current coordinate conversion unit 72 obtains the actual current Iv flowing in the V phase of the motor m from the actual current Iu detected by the current detection unit 5 and the actual current Iw detected by the current detection unit 6, and the actual current Iu, Iv and Iw are converted into d-axis actual current Id (current component for generating field weakening) and q-axis actual current Iq (current component for generating torque).

減算部73は、d軸実電流Idとd軸電流指令値Id*との電流差分値ΔIdを計算する。
減算部74は、q軸実電流Iqとq軸電流指令値Iq*との電流差分値ΔIqを計算する。
The subtracting unit 73 calculates a current difference value ΔId between the d-axis actual current Id and the d-axis current command value Id *.
The subtracting unit 74 calculates a current difference value ΔIq between the q-axis actual current Iq and the q-axis current command value Iq *.

電流制御部75は、電流差分値ΔId、ΔIqを用いたPI(Proportional Integral)制御により、d軸電圧指令値Vd*及びq軸電圧指令値Vq*を求める。
例えば、電流制御部75は、下記式1を計算することによりd軸電圧指令値Vd*を求めるとともに、下記式2を計算することによりq軸電圧指令値Vq*を求める。なお、KpはPI制御の比例項の定数とし、KiはPI制御の積分項の定数とし、ωはモータmの回転子の角速度とし、Lqはモータmのq軸インダクタンスとし、Ldはモータmのd軸インダクタンスとし、Keは誘起電圧定数とする。
The current control unit 75 obtains the d-axis voltage command value Vd * and the q-axis voltage command value Vq * by PI (Proportional Integral) control using the current difference values ΔId and ΔIq.
For example, the current control unit 75 calculates the d-axis voltage command value Vd * by calculating the following formula 1, and calculates the q-axis voltage command value Vq * by calculating the following formula 2. Kp is a constant of the proportional term of PI control, Ki is a constant of the integral term of PI control, ω is the angular velocity of the rotor of the motor m, Lq is the q-axis inductance of the motor m, and Ld is the motor m. The d-axis inductance is used, and Ke is an induced voltage constant.

d軸電圧指令値Vd*=Kp×電流差分値ΔId+∫(Ki×電流差分値ΔId)−ωLqIq・・・式1
q軸電圧指令値Vq*=Kp×電流差分値ΔIq+∫(Ki×電流差分値ΔIq)+ωLdId+ωKe・・・式2
電圧座標変換部76は、d軸電圧指令値Vd*及びq軸電圧指令値Vq*を、モータmの各相にそれぞれ対応する電圧指令値(U相電圧指令値Vu*、V相電圧指令値Vv*、及びW相電圧指令値Vw*)に変換する。
d-axis voltage command value Vd * = Kp × current difference value ΔId + ∫ (Ki × current difference value ΔId) −ωLqIq Equation 1
q-axis voltage command value Vq * = Kp × current difference value ΔIq + ∫ (Ki × current difference value ΔIq) + ωLdId + ωKe Equation 2
The voltage coordinate conversion unit 76 converts the d-axis voltage command value Vd * and the q-axis voltage command value Vq * into voltage command values (U-phase voltage command value Vu *, V-phase voltage command value corresponding to each phase of the motor m). Vv * and W-phase voltage command value Vw *).

PWM制御部77は、モータmの各相にそれぞれ対応する電圧指令値に基づいて、ドライブ回路3の駆動を制御する。すなわち、PWM制御部77は、U相電圧指令値Vu*と基準波(三角波)との比較結果によりU相PWM制御信号を求め、V相電圧指令値Vv*と基準波との比較結果によりV相PWM制御信号を求め、W相電圧指令値Vw*と基準波との比較結果によりW相PWM制御信号を求める。   The PWM control unit 77 controls driving of the drive circuit 3 based on voltage command values corresponding to the respective phases of the motor m. That is, the PWM control unit 77 obtains a U-phase PWM control signal based on the comparison result between the U-phase voltage command value Vu * and the reference wave (triangular wave), and V V based on the comparison result between the V-phase voltage command value Vv * and the reference wave. The phase PWM control signal is obtained, and the W phase PWM control signal is obtained from the comparison result between the W phase voltage command value Vw * and the reference wave.

すなわち、PWM制御回路7は、電流指令値Id*、Iq*とモータmに流れる実電流Id、Iqとの電流差分値ΔId、ΔIqを用いたPI制御により求められるd軸電圧指令値Vd*及びq軸電圧指令値Vq*に基づくパルス幅変調制御によってモータmの駆動が制御されるように、ドライブ回路3の駆動を制御する。   That is, the PWM control circuit 7 determines the d-axis voltage command value Vd * obtained by PI control using the current difference values ΔId, ΔIq between the current command values Id *, Iq * and the actual currents Id, Iq flowing through the motor m. The drive of the drive circuit 3 is controlled so that the drive of the motor m is controlled by pulse width modulation control based on the q-axis voltage command value Vq *.

回転角検出部8は、例えば、ロータリエンコーダやレゾルバであり、モータmの回転子の回転角θを検出する。
矩形波制御回路9は、トルク演算部91と、減算部92と、電圧位相制御部93と、矩形波制御部94とを備える。なお、矩形波制御回路9は、例えば、CPUなどにより構成され、CPUが記憶部11に記憶されているプログラムを実行することにより、トルク演算部91、減算部92、電圧位相制御部93、及び矩形波制御部94が実現される。
The rotation angle detection unit 8 is, for example, a rotary encoder or a resolver, and detects the rotation angle θ of the rotor of the motor m.
The rectangular wave control circuit 9 includes a torque calculation unit 91, a subtraction unit 92, a voltage phase control unit 93, and a rectangular wave control unit 94. Note that the rectangular wave control circuit 9 is configured by, for example, a CPU, and the CPU executes a program stored in the storage unit 11 to thereby execute a torque calculation unit 91, a subtraction unit 92, a voltage phase control unit 93, and A rectangular wave control unit 94 is realized.

トルク演算部91は、回転角検出部8により時刻t1で検出される電気角θ1と時刻t2で検出される電気角θ2との差分Δθを、時刻t1と時刻t2との差分Δtで割ることによりモータmの回転子の角速度ωを求め、下記式3を計算することによりトルク推定値Tdetを求める。   The torque calculator 91 divides the difference Δθ between the electrical angle θ1 detected at the time t1 by the rotation angle detector 8 and the electrical angle θ2 detected at the time t2 by the difference Δt between the time t1 and the time t2. The angular velocity ω of the rotor of the motor m is obtained, and the estimated torque value Tdet is obtained by calculating the following formula 3.

トルク推定値Tdet=(d軸電圧指令値Vd*×d軸実電流Id+q軸電圧指令値Vq*×q軸実電流Iq)/角速度ω・・・式3
減算部92は、入力されるトルク指令値Trefと、トルク演算部91により演算されるトルク推定値Tdetとのトルク差分値ΔTを計算する。
Estimated torque value Tdet = (d-axis voltage command value Vd * × d-axis actual current Id + q-axis voltage command value Vq * × q-axis actual current Iq) / angular velocity ω Equation 3
The subtraction unit 92 calculates a torque difference value ΔT between the input torque command value Tref and the estimated torque value Tdet calculated by the torque calculation unit 91.

電圧位相制御部93は、トルク差分値ΔTがゼロになるように、電圧位相φを求める。
矩形波制御部94は、電圧位相制御部93により求められる電圧位相φと回転子の電気角を考慮した矩形波制御信号を生成し、U相矩形波制御信号、V相矩形波制御信号、及びW相矩形波信号をそれぞれハイレベルまたはローレベルにする。
The voltage phase control unit 93 obtains the voltage phase φ so that the torque difference value ΔT becomes zero.
The rectangular wave control unit 94 generates a rectangular wave control signal in consideration of the voltage phase φ obtained by the voltage phase control unit 93 and the electrical angle of the rotor, and a U-phase rectangular wave control signal, a V-phase rectangular wave control signal, and The W-phase rectangular wave signal is set to high level or low level, respectively.

すなわち、矩形波制御回路9は、トルク指令値Trefとトルク推定値Tdetとのトルク差分値ΔTにより求められる電圧位相φに基づく矩形波制御によってモータmの駆動が制御されるように、ドライブ回路3の駆動を制御する。   That is, the rectangular wave control circuit 9 controls the drive circuit 3 so that the drive of the motor m is controlled by the rectangular wave control based on the voltage phase φ obtained from the torque difference value ΔT between the torque command value Tref and the estimated torque value Tdet. Control the drive.

切替部10は、電流位相差φiが電流位相差閾値φith以上になると、ドライブ回路3に入力する制御信号として、矩形波制御信号(U相矩形波制御信号、V相矩形波制御信号、及びW相矩形波信号)からPWM制御信号(U相PWM制御信号、V相PWM制御信号、及びW相PWM制御信号)へ切り替える。なお、d軸実電流Id及びq軸実電流Iqにより求められる電流位相と、d軸電流指令値Id*及びq軸電流指令値Iq*により求められる閾値Ithとの差分を電流位相差φiとする。   When the current phase difference φi becomes equal to or greater than the current phase difference threshold φith, the switching unit 10 uses a rectangular wave control signal (U-phase rectangular wave control signal, V-phase rectangular wave control signal, and W Switching from a phase rectangular wave signal) to a PWM control signal (U-phase PWM control signal, V-phase PWM control signal, and W-phase PWM control signal). The difference between the current phase obtained from the d-axis actual current Id and the q-axis actual current Iq and the threshold Ith obtained from the d-axis current command value Id * and the q-axis current command value Iq * is defined as a current phase difference φi. .

また、切替部10は、インバータ回路2の入力電圧Vdcに対するモータmの入力電圧Vmの比である変調率Mが変調率閾値Mth1(第1の変調率閾値)以上になると、ドライブ回路3に入力する制御信号として、PWM制御信号(U相PWM制御信号、V相PWM制御信号、及びW相PWM制御信号)から矩形波制御信号(U相矩形波制御信号、V相矩形波制御信号、及びW相矩形波信号)へ切り替える。なお、√((d軸電圧指令値Vd*)+(q軸電圧指令値Vq*))を入力電圧Vmとする。 Further, when the modulation rate M, which is the ratio of the input voltage Vm of the motor m to the input voltage Vdc of the inverter circuit 2, becomes equal to or higher than the modulation rate threshold value Mth1 (first modulation rate threshold value), the switching unit 10 inputs to the drive circuit 3. As a control signal, a rectangular wave control signal (a U-phase rectangular wave control signal, a V-phase rectangular wave control signal, and a W-phase PWM control signal) from a PWM control signal (a U-phase PWM control signal, a V-phase PWM control signal, and a W-phase PWM control signal) Switch to phase square wave signal. It is assumed that √ ((d-axis voltage command value Vd *) 2 + (q-axis voltage command value Vq *) 2 ) is the input voltage Vm.

すなわち、切替部10は、電流位相差φiが電流位相差閾値φith以上になると、矩形波制御からパルス幅変調制御に切り替え、変調率Mが変調率閾値Mth1以上になると、パルス幅変調制御から矩形波制御に切り替える。なお、切替部10は、高速で波状路を走行した場合など、モータmの回転子の回転数nの変化などに応じて、PWM制御から矩形波制御への切り替えを制限する。   That is, the switching unit 10 switches from the rectangular wave control to the pulse width modulation control when the current phase difference φi is equal to or greater than the current phase difference threshold φith, and when the modulation factor M is equal to or greater than the modulation factor threshold Mth1, Switch to wave control. Note that the switching unit 10 restricts switching from PWM control to rectangular wave control according to a change in the rotational speed n of the rotor of the motor m, for example, when traveling on a wavy road at high speed.

実施形態では、PWM制御から矩形波制御への切り替えを制限時、モータmに過電流が流れることを抑えるために、電流制御部75(PWM制御回路7)において、変調率Mが変調率閾値Mth1よりも小さい変調率閾値Mth2(第2の変調率閾値)以上である場合、d軸電圧指令値Vd*及びq軸電圧指令値Vq*を制限する。   In the embodiment, when the switching from PWM control to rectangular wave control is restricted, the modulation factor M is set to the modulation factor threshold Mth1 in the current controller 75 (PWM control circuit 7) in order to suppress overcurrent from flowing through the motor m. If it is equal to or greater than the smaller modulation factor threshold Mth2 (second modulation factor threshold), the d-axis voltage command value Vd * and the q-axis voltage command value Vq * are limited.

図2は、電流制御部75の動作の一例を示すフローチャートである。なお、図2に示すフローチャートは制御タイミング毎に繰り返し実行されるものとする。
まず、電流制御部75は、変調率Mが変調率閾値Mth2以上でない場合(S1:No)、電圧位相フラグをオフし(S2)、S3の処理へ進む。
FIG. 2 is a flowchart showing an example of the operation of the current control unit 75. Note that the flowchart shown in FIG. 2 is repeatedly executed at each control timing.
First, when the modulation factor M is not equal to or greater than the modulation factor threshold Mth2 (S1: No), the current controller 75 turns off the voltage phase flag (S2), and proceeds to the process of S3.

また、電流制御部75は、変調率Mが変調率閾値Mth2以上である場合で(S1:Yes)、かつ、モータmが力行の状態ではなく、回生の状態である場合(S4:No)、回生時の電圧位相φを力行時の電圧位相φに換算する(S5)。   Further, the current control unit 75 is a case where the modulation factor M is equal to or greater than the modulation factor threshold Mth2 (S1: Yes), and the motor m is in a regenerative state instead of a power running state (S4: No). The voltage phase φ during regeneration is converted into the voltage phase φ during power running (S5).

例えば、電流制御部75は、図3(a)に示す回生時の電圧位相φを所定の角度回転させる計算を行うことにより力行時の電圧位相φに換算する。なお、モータmの種類によってモータmが回生の状態にならない場合は、S4及びS5の処理を省略することができる。   For example, the current control unit 75 converts the voltage phase φ during regeneration shown in FIG. 3A into a voltage phase φ during power running by performing calculation for rotating the voltage phase φ by a predetermined angle. If the motor m is not in a regenerative state depending on the type of the motor m, the processes of S4 and S5 can be omitted.

次に、電流制御部75は、電圧位相φがリミッタ値φth(電圧位相閾値)以上である場合(S6:Yes)、電圧位相フラグをオンし(S7)、電圧位相φがリミッタ値φthよりも小さい場合(S6:No)、電圧位相フラグをオフし(S2)、S3の処理へ進む。   Next, when the voltage phase φ is equal to or larger than the limiter value φth (voltage phase threshold) (S6: Yes), the current control unit 75 turns on the voltage phase flag (S7), and the voltage phase φ is smaller than the limiter value φth. If it is smaller (S6: No), the voltage phase flag is turned off (S2), and the process proceeds to S3.

例えば、電流制御部75は、S6の処理において、記憶部11に記憶される、図3(b)に示すモータmの回転子の回転数n(n1、n2、・・・)と、トルク指令値Tref(Tref1、Tref2、・・・)と、インバータ回路2の入力電圧Vdc(Vdc1、Vdc2、・・・)と、リミッタ値φth(φth11、φth12、・・・、φth21、φ22、・・・)との対応関係を示す情報を参照することにより、今回の制御タイミングにおける回転数n、トルク指令値Tref、及び入力電圧Vdcに対応するリミッタ値φthを取得する。なお、モータmの回転子の回転数n(rpm)を、60*角速度ω/2πとする。   For example, in the process of S6, the current control unit 75 stores the rotation speed n (n1, n2,...) Of the rotor of the motor m shown in FIG. Value Tref (Tref1, Tref2,...), Input voltage Vdc (Vdc1, Vdc2,...) Of the inverter circuit 2, and limiter values φth (φth11, φth12,..., Φth21, φ22,. ) To obtain the limiter value φth corresponding to the rotation speed n, the torque command value Tref, and the input voltage Vdc at the current control timing. The rotational speed n (rpm) of the rotor of the motor m is set to 60 * angular velocity ω / 2π.

次に、電流制御部75は、電圧位相フラグがオフである場合(S3:No)、電流差分値ΔId、ΔIqを用いたPI制御により、すなわち、上記式1、式2を計算することにより、d軸電圧指令値Vd*及びq軸電圧指令値Vq*を求め、その求めたd軸電圧指令値Vd*及びq軸電圧指令値Vq*を、PWM制御用のd軸電圧指令値Vd*及びq軸電圧指令値Vq*として、電圧座標変換部76に出力するとともに、その求めたd軸電圧指令値Vd*及びq軸電圧指令値Vq*を、後述するローパスフィルタ処理に用いられる値の初期値Vd1*、Vq1*として記憶部11に記憶し(S8)、次回の制御タイミングまで待機する。   Next, when the voltage phase flag is off (S3: No), the current control unit 75 performs PI control using the current difference values ΔId and ΔIq, that is, by calculating the above Equations 1 and 2. The d-axis voltage command value Vd * and the q-axis voltage command value Vq * are obtained, and the obtained d-axis voltage command value Vd * and q-axis voltage command value Vq * are used as the d-axis voltage command value Vd * for PWM control and The q-axis voltage command value Vq * is output to the voltage coordinate conversion unit 76, and the obtained d-axis voltage command value Vd * and q-axis voltage command value Vq * are initialized to values used for low-pass filter processing described later. The values Vd1 * and Vq1 * are stored in the storage unit 11 (S8) and wait until the next control timing.

また、電流制御部75は、電圧位相フラグがオンである場合(S3:Yes)、S6の処理で取得したリミッタ値φthに対応するsin値及びcos値を求める(S9)。
例えば、電流制御部75は、記憶部11に記憶される、図3(c)に示すリミッタ値φthとsin値との対応関係を示す情報を参照することにより、S6で取得したリミッタ値φthに対応するsin値を取得するとともに、図3(c)に示す情報を参照することにより、90°からS6の処理で取得したリミッタ値φthを減算した値に対応するsin値を、S6で取得したリミッタ値φthに対応するcos値として取得する。
Further, when the voltage phase flag is ON (S3: Yes), the current control unit 75 obtains a sin value and a cos value corresponding to the limiter value φth acquired in the process of S6 (S9).
For example, the current control unit 75 refers to the information indicating the correspondence relationship between the limiter value φth and the sin value shown in FIG. 3C stored in the storage unit 11, so that the limiter value φth acquired in S <b> 6 is set. While acquiring the corresponding sin value, by referring to the information shown in FIG. 3C, the sin value corresponding to the value obtained by subtracting the limiter value φth acquired in the process of S6 from 90 ° was acquired in S6. Obtained as a cos value corresponding to the limiter value φth.

次に、電流制御部75は、下記式4を計算することにより「モータmの入力電圧Vm」を求める(S10)。
「モータmの入力電圧Vm」=「インバータ回路2の入力電圧Vdc」×「変調率閾値Mth2」・・・式4
次に、電流制御部75は、下記式5を計算することにより「制限したd軸電圧指令値Vd*」を求めるとともに、下記式6を計算することにより「制限したq軸電圧指令値Vq*」を求める(S11)。
Next, the current control unit 75 calculates “the input voltage Vm of the motor m” by calculating the following expression 4 (S10).
“Input voltage Vm of motor m” = “input voltage Vdc of inverter circuit 2” × “modulation factor threshold Mth2” Equation 4
Next, the current control unit 75 calculates the “restricted d-axis voltage command value Vd *” by calculating the following formula 5 and calculates the “restricted q-axis voltage command value Vq * by calculating the following formula 6. Is obtained (S11).

「制限したd軸電圧指令値Vd*」=「S9の処理で求めたcos値」×「S10の処理で求めたモータmの入力電圧Vm」・・・式5
「制限したq軸電圧指令値Vq*」=「S9の処理で求めたsin値」×「S10の処理で求めたモータmの入力電圧Vm」・・・式6
次に、電流制御部75は、S11の処理で求めた「制限したd軸電圧指令値Vd*」及び「制限したq軸電圧指令値Vq*」に対してローパスフィルタ処理を行う(S12)。
“Restricted d-axis voltage command value Vd *” = “cos value obtained in the process of S9” × “the input voltage Vm of the motor m obtained in the process of S10” Expression 5
“Restricted q-axis voltage command value Vq *” = “sin value determined in the process of S9” × “input voltage Vm of the motor m determined in the process of S10” Expression 6
Next, the current control unit 75 performs a low-pass filter process on the “restricted d-axis voltage command value Vd *” and “restricted q-axis voltage command value Vq *” obtained in the process of S11 (S12).

例えば、電流制御部75は、前回の制御タイミングにおいて変調率閾値Mth2よりも小さかった変調率Mが今回の制御タイミングにおいて変調率閾値Mth2以上になると、下記式7を計算することにより「ローパスフィルタ処理後のd軸電圧指令値Vd*」を求めるとともに、下記式8を計算することにより「ローパスフィルタ処理後のq軸電圧指令値Vq*」を求める。なお、例えば、所定値aは、2(nは自然数)とする。 For example, when the modulation factor M that is smaller than the modulation factor threshold value Mth2 at the previous control timing becomes equal to or greater than the modulation factor threshold value Mth2 at the current control timing, the current control unit 75 calculates “ The “d-axis voltage command value Vd *” is calculated, and the “q-axis voltage command value Vq * after low-pass filter processing” is calculated by calculating the following equation 8. For example, the predetermined value a is 2 n (n is a natural number).

「ローパスフィルタ処理後のd軸電圧指令値Vd*」=「記憶部11に記憶しておいた初期値Vd1*」+(「今回の制御タイミングにおいて制限したd軸電圧指令値Vd*」−「記憶部11に記憶しておいた初期値Vd1*」)/所定値a・・・式7
「ローパスフィルタ処理後のq軸電圧指令値Vq*」=「記憶部11に記憶しておいた初期値Vq1*」+(「今回の制御タイミングにおいて制限したq軸電圧指令値Vq*」−「記憶部11に記憶しておいた初期値Vq1*」)/所定値a・・・式8
また、例えば、電流制御部75は、前回の制御タイミングにおいて変調率閾値Mth2以上であった変調率Mが今回の制御タイミングにおいても変調率閾値Mth2以上である場合、下記式9を計算することにより「ローパスフィルタ処理後のd軸電圧指令値Vd*」を求めるとともに、下記式10を計算することにより「ローパスフィルタ処理後のq軸電圧指令値Vq*」を求める。
“D-axis voltage command value Vd * after low-pass filter processing” = “initial value Vd1 * stored in the storage unit 11” + (“d-axis voltage command value Vd * limited at the current control timing” − “ Initial value Vd1 * ") stored in storage unit 11) / predetermined value a ... Formula 7
“Q-axis voltage command value Vq * after low-pass filter processing” = “initial value Vq1 * stored in storage unit 11” + (“q-axis voltage command value Vq * limited at the current control timing” − “ Initial value Vq1 * "stored in storage unit 11) / predetermined value a ... Equation 8
Further, for example, when the modulation factor M that is equal to or greater than the modulation factor threshold Mth2 at the previous control timing is equal to or greater than the modulation factor threshold Mth2 at the current control timing, for example, the current control unit 75 calculates “D-axis voltage command value Vd * after low-pass filter processing” is obtained, and “q-axis voltage command value Vq * after low-pass filter processing” is obtained by calculating the following equation 10.

「フィルタ処理後のd軸電圧指令値Vd*」=「前回の制御タイミングにおけるローパスフィルタ処理後のd軸電圧指令値Vd*」+(「今回の制御タイミングにおいて制限したd軸電圧指令値Vd*」−「前回の制御タイミングにおけるローパスフィルタ処理後のd軸電圧指令値Vd*」)/所定値a・・・式9
「フィルタ処理後のq軸電圧指令値Vq*」=「前回の制御タイミングにおけるローパスフィルタ処理後のq軸電圧指令値Vq*」+(「今回の制御タイミングにおいて制限したq軸電圧指令値Vq*」−「前回の制御タイミングにおけるローパスフィルタ処理後のq軸電圧指令値Vq*」)/所定値a・・・式10
次に、電流制御部75は、ローパスフィルタ処理後のd軸電圧指令値Vd*及びq軸電圧指令値Vq*を、PWM制御用のd軸電圧指令値Vd*及びq軸電圧指令値Vq*として電圧座標変換部76へ出力する(S13)。
“D-axis voltage command value Vd * after filtering” = “d-axis voltage command value Vd * after low-pass filtering at the previous control timing” + (“d-axis voltage command value Vd * limited at the current control timing” "-" D-axis voltage command value Vd * after low-pass filter processing at the previous control timing ") / predetermined value a (Equation 9)
“Q-axis voltage command value Vq * after filtering” = “q-axis voltage command value Vq * after low-pass filtering at the previous control timing” + (“q-axis voltage command value Vq * limited at the current control timing” "-" Q-axis voltage command value Vq * after low-pass filter processing at the previous control timing ") / predetermined value a ... Equation 10
Next, the current control unit 75 converts the d-axis voltage command value Vd * and the q-axis voltage command value Vq * after low-pass filter processing into the d-axis voltage command value Vd * and the q-axis voltage command value Vq * for PWM control. Is output to the voltage coordinate conversion unit 76 (S13).

次に、電流制御部75は、下記式11を計算することによりd軸電圧指令値Vd*を求めるためのPI制御の積分項の初期値∫d1を求め、下記式12を計算することによりq軸電圧指令値Vq*を求めるためのPI制御の積分項の初期値∫q1を求め、それら初期値∫d1、∫q1を記憶部11に記憶し(S14)、次回の制御タイミングまで待機する。なお、下記式11は、∫(Ki×電流差分値ΔId)について解くことができるように上記式1を変形し、変形後の式1の∫(Ki×電流差分値ΔId)を初期値∫d1に変更したものであり、下記式12は、∫(Ki×電流差分値ΔIq)について解くことができるように上記式2を変形し、変形後の式2の∫(Ki×電流差分値ΔIq)を初期値∫q1に変更したものである。   Next, the current control unit 75 obtains an initial value ∫d1 of an integral term of PI control for obtaining the d-axis voltage command value Vd * by calculating the following equation 11, and calculating q An initial value ∫q1 of the integral term of PI control for obtaining the shaft voltage command value Vq * is obtained, the initial values ∫d1 and ∫q1 are stored in the storage unit 11 (S14), and the system waits until the next control timing. Equation 11 below is modified so that Equation (11) can be solved for ∫ (Ki × current difference value ΔId), and ∫ (Ki × current difference value ΔId) of Equation 1 after deformation is changed to an initial value ∫d1. Equation 12 below is modified so that Equation 12 below can be solved for ∫ (Ki × current difference value ΔIq), and ∫ (Ki × current difference value ΔIq) of Equation 2 after deformation is modified. Is changed to the initial value ∫q1.

初期値∫d1=d軸電圧指令値Vd*−Kp×電流差分値ΔId+ωLqIq・・・式11
初期値∫q1=q軸電圧指令値Vq*−Kp×電流差分値ΔIq−ωLdId−ωKe・・・式12
例えば、電流制御部75は、前回の制御タイミングにおいて変調率閾値Mth2以上であった変調率Mが今回の制御タイミングにおいて変調率閾値Mth2よりも小さくなると、S8の処理において、上記式1の「∫(Ki×電流差分値ΔId)」に初期値∫d1を代入し、その式1を計算することによりd軸電圧指令値Vd*を求めるとともに、上記式2の「∫(Ki×電流差分値ΔIq)」に初期値∫q1を代入し、その式2を計算することによりq軸電圧指令値Vqi*を求める。
Initial value ∫d1 = d-axis voltage command value Vd * −Kp × current difference value ΔId + ωLqIq Equation 11
Initial value ∫q1 = q-axis voltage command value Vq * −Kp × current difference value ΔIq−ωLdId−ωKe Equation 12
For example, when the modulation factor M that is equal to or greater than the modulation factor threshold Mth2 at the previous control timing becomes smaller than the modulation factor threshold Mth2 at the current control timing, the current control unit 75 performs “ Substituting the initial value ∫d1 for (Ki × current difference value ΔId) ”and calculating Equation 1 thereof, the d-axis voltage command value Vd * is obtained, and“ ∫ (Ki × current difference value ΔIq) of Equation 2 is also obtained. ) "Is substituted for the initial value ∫q1 and the equation 2 is calculated to obtain the q-axis voltage command value Vqi *.

実施形態のインバータ装置1では、電流制御部75(PWM制御回路7)において、変調率Mが変調率閾値Mth1よりも小さい変調率閾値Mth2以上である場合、d軸電圧指令値Vd*及びq軸電圧指令値Vq*を制限している。これにより、PWM制御から矩形波制御への切り替えを制限している場合であっても、d軸電圧指令値Vd*やq軸電圧指令値Vq*が増加して、ある値に固定してしまうことを防止することができるため、モータmに流れる実電流Id、Iqを電流指令値Id*、Iq*に追従させることができ、モータmに過電流(矩形波制御時にモータmに流れる電流よりも大きい電流)が流れてしまうことを抑えることができる。   In the inverter device 1 of the embodiment, in the current control unit 75 (PWM control circuit 7), when the modulation factor M is equal to or higher than the modulation factor threshold Mth2 smaller than the modulation factor threshold Mth1, the d-axis voltage command value Vd * and the q-axis The voltage command value Vq * is limited. As a result, even when switching from PWM control to rectangular wave control is restricted, the d-axis voltage command value Vd * and the q-axis voltage command value Vq * are increased and fixed to a certain value. Therefore, the actual currents Id and Iq flowing through the motor m can be made to follow the current command values Id * and Iq *, and the motor m is overcurrent (from the current flowing through the motor m during rectangular wave control). Large current) can be suppressed.

また、実施形態のインバータ装置1では、変調率Mが変調率閾値Mth2以上である場合、制限したd軸電圧指令値Vd*及び制限したq軸電圧指令値Vq*を用いてPI制御の積分項の初期値∫d1、∫q1を求めて記憶部11に記憶しておき、次回の制御タイミングにおいて、変調率Mが変調率閾値Mth2よりも小さくなると、記憶部11に記憶しておいた積分項の初期値∫d1、∫q1を用いてPI制御を行うことによりd軸電圧指令値Vd*及びq軸電圧指令値Vq*を求めている。これにより、記憶部11に記憶しておいた積分項の初期値∫d1、∫q1を用いずにPI制御を行う場合に比べて、変調率Mが変調率閾値Mth2よりも小さくなったときにPI制御により求められるd軸電圧指令値Vd*及びq軸電圧指令値Vq*の変動を抑えることができる。そのため、モータmを安定して駆動することができる。   Further, in the inverter device 1 of the embodiment, when the modulation factor M is equal to or greater than the modulation factor threshold Mth2, the PI control integral term using the limited d-axis voltage command value Vd * and the limited q-axis voltage command value Vq *. Initial values ∫d1 and ∫q1 are obtained and stored in the storage unit 11. When the modulation factor M becomes smaller than the modulation factor threshold Mth2 at the next control timing, the integral term stored in the storage unit 11 is stored. The d-axis voltage command value Vd * and the q-axis voltage command value Vq * are obtained by performing PI control using the initial values ∫d1 and ∫q1. As a result, when the modulation factor M becomes smaller than the modulation factor threshold Mth2, as compared with the case where PI control is performed without using the initial values ∫d1 and ∫q1 of the integral terms stored in the storage unit 11. Variations in the d-axis voltage command value Vd * and the q-axis voltage command value Vq * obtained by PI control can be suppressed. Therefore, the motor m can be driven stably.

また、実施形態のインバータ装置1では、変調率Mが変調率閾値Mth2よりも小さい場合、d軸電圧指令値Vd*及びq軸電圧指令値Vq*を記憶部11に記憶しておき、次回の制御タイミングにおいて、変調率Mが変調率閾値Mth2以上になると、制限したd軸電圧指令値Vd*及び制限したq軸電圧指令値Vq*に対して記憶部11に記憶しておいたd軸電圧指令値Vd*及びq軸電圧指令値Vq*を用いてローパスフィルタ処理を行い、そのローパスフィルタ処理後のd軸電圧指令値Vd*及びq軸電圧指令値Vq*に基づくPWM制御によってモータmの駆動が制御されるように、ドライブ回路3の駆動を制御している。これにより、記憶部11に記憶しておいたd軸電圧指令値Vd*及びq軸電圧指令値Vq*を用いずにローパスフィルタ処理を行う場合に比べて、変調率Mが変調率閾値Mth2以上になったときのローパスフィルタ処理後のd軸電圧指令値Vd*及びq軸電圧指令値Vq*の変動を抑えることができる。そのため、モータmを安定して駆動することができる。   Further, in the inverter device 1 of the embodiment, when the modulation factor M is smaller than the modulation factor threshold Mth2, the d-axis voltage command value Vd * and the q-axis voltage command value Vq * are stored in the storage unit 11, and the next time When the modulation factor M becomes equal to or greater than the modulation factor threshold Mth2 at the control timing, the d-axis voltage stored in the storage unit 11 with respect to the restricted d-axis voltage command value Vd * and the restricted q-axis voltage command value Vq *. The low-pass filter process is performed using the command value Vd * and the q-axis voltage command value Vq *, and the motor m is controlled by PWM control based on the d-axis voltage command value Vd * and the q-axis voltage command value Vq * after the low-pass filter process. The drive of the drive circuit 3 is controlled so that the drive is controlled. As a result, the modulation factor M is greater than or equal to the modulation factor threshold Mth2 as compared with the case where the low-pass filter process is performed without using the d-axis voltage command value Vd * and the q-axis voltage command value Vq * stored in the storage unit 11. Thus, fluctuations in the d-axis voltage command value Vd * and the q-axis voltage command value Vq * after the low-pass filter processing can be suppressed. Therefore, the motor m can be driven stably.

また、本発明は、以上の実施の形態に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変更が可能である。   The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various improvements and modifications can be made without departing from the gist of the present invention.

1 インバータ装置
2 インバータ回路
3 ドライブ回路
4 電圧検出部
5,6 電流検出部
7 PWM制御回路
8 回転角検出部
9 矩形波制御回路
10 切替部
11 記憶部
21〜26 スイッチング素子
71 トルク/電流指令値変換部
72 電流座標変換部
73,74,92 減算部
75 電流制御部
76 電圧座標変換部
77 PWM制御部
91 トルク演算部
93 電圧位相制御部
94 矩形波制御部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Inverter apparatus 2 Inverter circuit 3 Drive circuit 4 Voltage detection part 5, 6 Current detection part 7 PWM control circuit 8 Rotation angle detection part 9 Rectangular wave control circuit 10 Switching part 11 Memory | storage parts 21-26 Switching element 71 Torque / current command value Converter 72 Current coordinate converters 73, 74, 92 Subtractor 75 Current controller 76 Voltage coordinate converter 77 PWM controller 91 Torque calculator 93 Voltage phase controller 94 Rectangular wave controller

Claims (4)

モータを駆動するインバータ回路と、
前記インバータ回路を駆動するドライブ回路と、
電流指令値と前記モータに流れる実電流との電流差分値を用いたPI制御により求められる電圧指令値に基づくパルス幅変調制御によって前記モータの駆動が制御されるように、前記ドライブ回路の駆動を制御するPWM制御回路と、
矩形波制御によって前記モータの駆動が制御されるように、前記ドライブ回路の駆動を制御する矩形波制御回路と、
前記電流指令値と前記モータに流れる実電流とにより求められる電流位相差が電流位相差閾値以上になると、前記矩形波制御から前記パルス幅変調制御に切り替え、前記インバータ回路の入力電圧に対する前記モータの入力電圧の比である変調率が第1の変調率閾値以上になると、前記パルス幅変調制御から前記矩形波制御に切り替える切替部と、
を備え、
前記PWM制御回路は、PWM制御から矩形波制御への切り替えを制限しているとき、かつ、前記変調率が前記第1の変調率閾値よりも小さい第2の変調率閾値以上である場合、前記電圧指令値を制限する
ことを特徴とするインバータ装置。
An inverter circuit for driving the motor;
A drive circuit for driving the inverter circuit;
The drive circuit is driven such that the drive of the motor is controlled by pulse width modulation control based on a voltage command value obtained by PI control using a current difference value between a current command value and an actual current flowing through the motor. A PWM control circuit to control;
A rectangular wave control circuit for controlling the driving of the drive circuit so that the driving of the motor is controlled by the rectangular wave control;
When the current phase difference obtained by the current command value and the actual current flowing through the motor is equal to or greater than a current phase difference threshold, the rectangular wave control is switched to the pulse width modulation control, and the motor is controlled with respect to the input voltage of the inverter circuit. A switching unit that switches from the pulse width modulation control to the rectangular wave control when a modulation rate that is a ratio of input voltages is equal to or greater than a first modulation rate threshold;
With
When the PWM control circuit restricts switching from PWM control to rectangular wave control, and the modulation factor is equal to or higher than a second modulation factor threshold smaller than the first modulation factor threshold, An inverter device characterized by limiting a voltage command value.
請求項1に記載のインバータ装置であって、
前記PWM制御回路は、
前記変調率が前記第2の変調率閾値以上である場合、制限した前記電圧指令値を用いてPI制御の積分項の初期値を求めて記憶部に記憶しておき、
次回の制御タイミングにおいて、前記変調率が前記第2の変調率閾値よりも小さくなると、前記記憶部に記憶しておいた初期値を用いてPI制御を行うことにより前記電圧指令値を求める
ことを特徴とするインバータ装置。
The inverter device according to claim 1,
The PWM control circuit is
When the modulation factor is equal to or greater than the second modulation factor threshold value, the initial value of the integral term of PI control is obtained using the limited voltage command value and stored in the storage unit;
When the modulation factor becomes smaller than the second modulation factor threshold at the next control timing, the voltage command value is obtained by performing PI control using the initial value stored in the storage unit. A featured inverter device.
請求項1または請求項2に記載のインバータ装置であって、
前記PWM制御回路は、
前記変調率が前記第2の変調率閾値よりも小さい場合、前記電圧指令値を記憶部に記憶しておき、
次回の制御タイミングにおいて、前記変調率が前記第2の変調率閾値以上になると、制限した前記電圧指令値に対して前記記憶部に記憶しておいた電圧指令値を用いてローパスフィルタ処理を行い、そのローパスフィルタ処理後の電圧指令値に基づくパルス幅変調制御によって前記モータの駆動が制御されるように、前記ドライブ回路の駆動を制御する
ことを特徴とするインバータ装置。
The inverter device according to claim 1 or 2,
The PWM control circuit is
When the modulation factor is smaller than the second modulation factor threshold, the voltage command value is stored in a storage unit,
When the modulation rate becomes equal to or higher than the second modulation rate threshold at the next control timing, low-pass filter processing is performed on the limited voltage command value using the voltage command value stored in the storage unit. The drive of the drive circuit is controlled so that the drive of the motor is controlled by pulse width modulation control based on the voltage command value after the low-pass filter processing.
請求項1〜3の何れか1項に記載のインバータ装置であって、
前記PWM制御回路は、前記変調率が前記第2の変調率閾値以上である場合で、かつ、トルク指令値とトルク推定値とのトルク差分値により求められる電圧位相が電圧位相閾値以上である場合、前記電圧位相閾値に対応するsin値及びcos値を求め、前記インバータ回路の入力電圧と前記第2の変調率閾値とを乗算することにより前記電圧位相閾値に対応する前記モータの入力電圧を求め、前記cos値と前記電圧位相閾値に対応する前記モータの入力電圧とを乗算することによりd軸電圧指令値を求め、前記sin値と前記電圧位相閾値に対応する前記モータの入力電圧とを乗算することによりq軸電圧指令値を求め、前記d軸電圧指令値及び前記q軸電圧指令値に基づくパルス幅変調制御によって前記モータの駆動が制御されるように、前記ドライブ回路の駆動を制御する
ことを特徴とするインバータ装置。
The inverter device according to any one of claims 1 to 3,
The PWM control circuit has a case where the modulation factor is equal to or greater than the second modulation factor threshold and a voltage phase obtained from a torque difference value between the torque command value and the torque estimated value is equal to or greater than the voltage phase threshold. The sin value and the cos value corresponding to the voltage phase threshold value are obtained, and the input voltage of the motor corresponding to the voltage phase threshold value is obtained by multiplying the input voltage of the inverter circuit and the second modulation factor threshold value. The d-axis voltage command value is obtained by multiplying the cos value and the input voltage of the motor corresponding to the voltage phase threshold, and the sin value and the input voltage of the motor corresponding to the voltage phase threshold are multiplied. Thus, the q-axis voltage command value is obtained, and the drive of the motor is controlled by pulse width modulation control based on the d-axis voltage command value and the q-axis voltage command value. , Inverter device and controls the driving of the drive circuit.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2019022403A (en) * 2017-07-21 2019-02-07 株式会社東芝 Evaluation device and evaluation method for inverter circuit for electric motor
JPWO2022102099A1 (en) * 2020-11-13 2022-05-19

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