JP2020010460A - Inverter controller - Google Patents

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Abstract

To suppress sound generated by a carrier signal from being recognized as noise.SOLUTION: An inverter controller includes: a motor command calculation unit; a carrier signal generation unit; and a PWM unit. The carrier signal generation unit sets a fundamental frequency Fc1 of a carrier signal based on an operating point of a motor to disperse a frequency of the carrier signal by a dispersion width ΔFc1 with the fundamental frequency Fc1 being a center. When the fundamental frequency Fc1 is in a low frequency range, each frequency of the carrier signal is dispersed so that a frequency of each frequency of the carrier signal to be dispersed is a normal distribution centered on the fundamental frequency. When the fundamental frequency is in a high frequency range, each frequency of the carrier signal is dispersed so that a frequency of each frequency of the carrier signal to be dispersed is a rectangular distribution centered on the fundamental frequency.SELECTED DRAWING: Figure 7

Description

本発明は、インバータ制御装置の構成に関し、特に、キャリア信号の周波数の分散制御に関する。   The present invention relates to a configuration of an inverter control device, and more particularly, to dispersion control of a frequency of a carrier signal.

PWM制御により直流電源をインバータで交流電源に変換してモータを駆動することが行われている。この際、PWM制御に用いるキャリア信号の周波数が人間の可聴帯域にあると騒音として認識される場合がある。このため、キャリア信号の周波数をランダムに分散させて騒音をホワイトノイズ化して聞こえにくくする方法が用いられている(例えば、特許文献1,2参照)。   A motor is driven by converting a DC power supply into an AC power supply by an inverter by PWM control. At this time, if the frequency of the carrier signal used for the PWM control is in the human audible band, it may be recognized as noise. For this reason, a method of randomly dispersing the frequency of the carrier signal to make noise less audible by making the noise white noise has been used (for example, see Patent Documents 1 and 2).

特開2006−174645号公報JP 2006-174645 A 国際公開第2011/148481号International Publication No. 2011/148481

ところで、近年、インバータの損失低減や小型化時の熱保護のために低い周波数のキャリア信号が用いられる場合がある。キャリア信号の周波数は、モータやケース等と共振しないような周波数に設定されているが、低周波域では、キャリア信号の周波数の近傍にモータやケース等との共振が発生する周波数が点在している。このため、キャリア信号の周波数を分散させた際に、共振により通常の音と異なる音が発生し、騒音として認識され易くなるという問題がある。   By the way, in recent years, a carrier signal of a low frequency may be used for the purpose of reducing the loss of the inverter and protecting the heat during downsizing. The frequency of the carrier signal is set to a frequency that does not resonate with the motor or the case, but in the low frequency range, frequencies at which resonance with the motor or the case occur near the frequency of the carrier signal. ing. For this reason, when the frequency of the carrier signal is dispersed, a sound different from a normal sound is generated due to resonance, which causes a problem that the sound is easily recognized as noise.

この点に関し、特許文献1に記載された従来技術では、キャリア信号の周波数が低く設定された場合には、周波数の分散の幅を狭めて共振が発生しないようにしている。しかし、この方法では、人間の可聴域の周波数の振動が十分にホワイトノイズ化されず、騒音として認識されてしまう場合があった。   In this regard, in the related art described in Patent Literature 1, when the frequency of the carrier signal is set to be low, the width of the frequency dispersion is narrowed to prevent resonance from occurring. However, in this method, there is a case where the vibration of the frequency in the human audible range is not sufficiently converted into white noise and is recognized as noise.

そこで、本発明のインバータ制御装置は、キャリア信号により発生する音が騒音と認識されることを抑制することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to suppress recognition of noise generated by a carrier signal as noise.

本発明のインバータ制御装置は、複数のスイッチング素子を含むインバータの制御を行うインバータ制御装置であって、前記インバータからモータに供給する電圧または電流の制御指令を発生するモータ指令演算部と、キャリア信号を発生するキャリア信号発生部と、前記モータ指令演算部からの前記制御指令と、前記キャリア信号発生部からの前記キャリア信号とに基づいて、前記インバータの前記複数のスイッチング素子をPWM制御によってオン/オフ動作させるPWM部と、を含み、前記キャリア信号発生部は、前記モータの運転点に基づいて前記キャリア信号の基本周波数を設定すると共に、前記基本周波数を中心として所定の周波数範囲で前記キャリア信号の周波数を分散させ、前記基本周波数が低周波域にある時には、分散させる前記キャリア信号の各周波数の頻度が前記基本周波数を中心とした正規分布となるように前記キャリア信号の各周波数を分散させ、前記基本周波数が高周波域にある時には、分散させる前記キャリア信号の各周波数の頻度が前記基本周波数を中心とした矩形分布となるように前記キャリア信号の各周波数を分散させること、を特徴とする。   An inverter control device of the present invention is an inverter control device for controlling an inverter including a plurality of switching elements, comprising: a motor command calculation unit that generates a control command for a voltage or a current supplied from the inverter to a motor; A plurality of switching elements of the inverter by PWM control based on the control command from the motor command calculation unit and the carrier signal from the carrier signal generation unit. A PWM section for performing an off operation, wherein the carrier signal generating section sets a fundamental frequency of the carrier signal based on an operating point of the motor, and sets the carrier signal in a predetermined frequency range around the fundamental frequency. And when the fundamental frequency is in the low frequency range, the Each frequency of the carrier signal is dispersed so that the frequency of each frequency of the carrier signal has a normal distribution centered on the fundamental frequency, and when the fundamental frequency is in a high frequency range, each of the carrier signals to be dispersed is dispersed. Each frequency of the carrier signal is dispersed such that the frequency of the frequency has a rectangular distribution centered on the fundamental frequency.

本発明のインバータ制御装置は、キャリア信号により発生する音が騒音と認識されることを抑制できる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION The inverter control apparatus of this invention can suppress that the sound generate | occur | produced by a carrier signal is recognized as noise.

実施形態のインバータ制御装置を用いたモータ制御システムの構成を示す系統図である。It is a system diagram showing the composition of the motor control system using the inverter control device of an embodiment. 図1に示すインバータ制御装置の機能ブロック図である。FIG. 2 is a functional block diagram of the inverter control device shown in FIG. 図2に示すPWM部によるPWM制御を説明する波形図である。FIG. 3 is a waveform diagram illustrating PWM control by a PWM unit shown in FIG. 2. 実施形態のインバータ制御装置の動作を示すフローチャートである。4 is a flowchart illustrating an operation of the inverter control device according to the embodiment. モータの運転点からキャリア信号の基本周波数を設定するためのマップである。4 is a map for setting a fundamental frequency of a carrier signal from a motor operating point. キャリア信号の基本周波数が低周波域の場合における各周波数の出現頻度と、周波数に対する伝達感度の変化を示す図である。FIG. 9 is a diagram illustrating the appearance frequency of each frequency when the fundamental frequency of the carrier signal is in a low frequency range, and the change in transmission sensitivity with respect to the frequency. 図6に示すように各周波数を分散させた場合の時間に対する各周波数の出現頻度を示す概念図である。FIG. 7 is a conceptual diagram showing the appearance frequency of each frequency with respect to time when the frequencies are dispersed as shown in FIG. 6. キャリア信号の基本周波数が高周波域の場合における各周波数の出現頻度と、周波数に対する伝達感度の変化を示す図である。FIG. 9 is a diagram illustrating the appearance frequency of each frequency when the fundamental frequency of the carrier signal is in a high frequency range, and the change in transmission sensitivity with respect to the frequency. 図8に示すように各周波数を分散させた場合の時間に対する各周波数の出現頻度を示す概念図である。FIG. 9 is a conceptual diagram showing the appearance frequency of each frequency with respect to time when each frequency is dispersed as shown in FIG. 8.

以下、図面を参照しながら実施形態のインバータ制御装置60について説明する。最初に図1を参照しながら、インバータ制御装置60を用いたモータ制御システム100について説明する。   Hereinafter, the inverter control device 60 of the embodiment will be described with reference to the drawings. First, a motor control system 100 using an inverter control device 60 will be described with reference to FIG.

図1に示すように、モータ制御システム100は、モータ50と、バッテリ或いはバッテリと昇圧コンバータ等で構成される直流電源20と、複数のスイッチング素子33a〜35a,33b〜35bを含み、直流電源20から供給される直流電力を交流電力に変換してモータ50に供給するインバータ30と、インバータ30を制御するインバータ制御装置60と、で構成されている。   As shown in FIG. 1, the motor control system 100 includes a motor 50, a DC power supply 20 including a battery or a battery and a boost converter, and a plurality of switching elements 33a to 35a and 33b to 35b. The inverter 30 includes an inverter 30 that converts DC power supplied from the inverter into AC power and supplies the AC power to the motor 50, and an inverter control device 60 that controls the inverter 30.

インバータ30の入力側(直流電源20の側)のマイナス側電路11と高圧電路13との間には直流電源20からの電圧を平滑にする平滑コンデンサ31と、平滑コンデンサ31の両端の高電圧VHを検出する高電圧センサ32が設けられている。また、平滑コンデンサ31の直流電源20と反対側のマイナス側電路11とそれに対向する高圧電路13との間には、U,V,Wの各相に対してそれぞれ上アームスイッチング素子33a〜35a,下アームスイッチング素子33b〜35bの6個のスイッチング素子が相ごとに2つずつ直列に配置されている。各上アームスイッチング素子33a〜35aと各下アームスイッチング素子33b〜35bの間にはU,V,Wの各相の出力線55,56,57が接続されている。U,V,Wの各出力線55,56,57はそれぞれモータ50のU,V,Wの各相の入力端子に接続されている。また、U,V,W相の各上アームスイッチング素子33a〜35a,各下アームスイッチング素子33b〜35bには、それぞれダイオード36a〜38a,36b〜38bが逆並列に接続されている。インバータ30は、上アームスイッチング素子33a〜35a,下アームスイッチング素子33b〜35bの6個のスイッチング素子をオン/オフ動作させて直流電力を交流電力に変換してモータ50に供給する。   A smoothing capacitor 31 for smoothing the voltage from the DC power supply 20 and a high voltage VH across the smoothing capacitor 31 are provided between the negative side electric circuit 11 on the input side of the inverter 30 (the side of the DC power supply 20) and the high-voltage piezoelectric path 13. Is provided. Further, between the negative electric path 11 on the opposite side of the DC power supply 20 of the smoothing capacitor 31 and the high piezoelectric path 13 opposed thereto, the upper arm switching elements 33a to 35a, Six switching elements of the lower arm switching elements 33b to 35b are arranged in series two by two for each phase. Output lines 55, 56, and 57 for each phase of U, V, and W are connected between each of the upper arm switching elements 33a to 35a and each of the lower arm switching elements 33b to 35b. The U, V, and W output lines 55, 56, and 57 are connected to the U, V, and W input terminals of the motor 50, respectively. Further, diodes 36a to 38a and 36b to 38b are connected in antiparallel to the upper arm switching elements 33a to 35a and the lower arm switching elements 33b to 35b of the U, V, and W phases, respectively. The inverter 30 turns on / off the six switching elements of the upper arm switching elements 33 a to 35 a and the lower arm switching elements 33 b to 35 b to convert DC power to AC power and supply the AC power to the motor 50.

インバータ30からモータ50にV,W相の電力を供給する2本の出力線56,57には、各出力線56,57に流れる電流を検出して電流信号Iv,Iwとして出力する電流センサ53,54が取り付けられている。また、モータ50には、ロータの回転数或いは回転角度θを検出するレゾルバ52が取り付けられている。インバータ制御装置60は、内部にCPU61と、記憶部62と、各機器、センサとの接続を行う機器・センサインターフェース63と、を備えており、CPU61と記憶部62と機器・センサインターフェース63とはデータバス64によって接続されているコンピュータである。   A current sensor 53 for detecting the current flowing through each output line 56, 57 and outputting it as current signals Iv, Iw is provided on two output lines 56, 57 for supplying V- and W-phase power from the inverter 30 to the motor 50. , 54 are mounted. A resolver 52 for detecting the number of rotations or the rotation angle θ of the rotor is attached to the motor 50. The inverter control device 60 includes therein a CPU 61, a storage unit 62, and a device / sensor interface 63 for connecting each device and sensor. The CPU 61, the storage unit 62, and the device / sensor interface 63 Computers connected by a data bus 64.

インバータ30の各スイッチング素子33a〜35a,33b〜35bは機器・センサインターフェース63を介してインバータ制御装置60に接続され、インバータ制御装置60の指令によって駆動するよう構成されている。V,W相の電流センサ53,54、モータ50に取り付けられたレゾルバ52はそれぞれインバータ制御装置60の機器・センサインターフェース63に接続されており、各センサによって検出した電流、ロータの回転角度θ等の信号は機器・センサインターフェース63を介してインバータ制御装置60に入力される。   Each of the switching elements 33a to 35a and 33b to 35b of the inverter 30 is connected to the inverter control device 60 via the device / sensor interface 63, and is configured to be driven by a command from the inverter control device 60. The V- and W-phase current sensors 53 and 54 and the resolver 52 attached to the motor 50 are connected to the device / sensor interface 63 of the inverter control device 60, respectively, and the current detected by each sensor, the rotation angle θ of the rotor, etc. Is input to the inverter control device 60 via the device / sensor interface 63.

インバータ制御装置60は、記憶部62にインバータ30の制御を行う制御プログラムと制御データとを格納している。図2に示すように、インバータ制御装置60は、CPU61と記憶部62とが協働することにより動作するモータ指令演算部65、キャリア信号発生部66、PWM部67の3つの機能ブロックを有している。   The inverter control device 60 stores a control program for controlling the inverter 30 and control data in the storage unit 62. As shown in FIG. 2, the inverter control device 60 has three functional blocks of a motor command calculation unit 65, a carrier signal generation unit 66, and a PWM unit 67 that operate by the cooperation of the CPU 61 and the storage unit 62. ing.

モータ指令演算部65は、外部の制御装置或いは他の制御ブロックから入力されるモータ50のトルク指令Trqcomと、電流センサ53,54で検出した電流信号Iv,Iwと、レゾルバ52によって検出したロータの回転角度θに基づいて、制御指令であるU,V,W相の各相電圧指令V,V,Vを算出してPWM部67に出力する。 The motor command calculation unit 65 includes a torque command Trqcom of the motor 50 input from an external control device or another control block, current signals Iv and Iw detected by the current sensors 53 and 54, and a rotor signal detected by the resolver 52. Based on the rotation angle θ, the control command U, V, and W phase voltage commands V U , V V , and V W are calculated and output to the PWM unit 67.

キャリア信号発生部66は、レゾルバ52によって検出したロータの回転数とモータ50のトルク指令Trqcomとからモータ50の回転数とトルクの運転点を特定し、記憶部62に格納したマップ(後で説明する)を参照してモータ50の運転点に基づいてキャリア信号の基本周波数Fcを設定する。また、キャリア信号発生部66は、基本周波数Fcを中心として所定の周波数範囲である分散幅でキャリア信号の周波数を分散させる。そして、分散させた各周波数のキャリア信号をPWM部67に出力する。また、外部の制御装置或いは他の制御ブロックから車速が入力される。   The carrier signal generation unit 66 specifies the rotation speed of the motor 50 and the operating point of the torque based on the rotation speed of the rotor detected by the resolver 52 and the torque command Trqcom of the motor 50 and stores the map stored in the storage unit 62 (described later). The basic frequency Fc of the carrier signal is set based on the operating point of the motor 50 with reference to FIG. Further, the carrier signal generator 66 disperses the frequency of the carrier signal in a dispersion width that is a predetermined frequency range around the fundamental frequency Fc. Then, it outputs the dispersed carrier signals of the respective frequencies to the PWM unit 67. The vehicle speed is input from an external control device or another control block.

PWM部67は、モータ指令演算部65からの電圧指令と、キャリア信号発生部66からのキャリア信号とに基づいて、インバータ30の複数のスイッチング素子33a〜35a,33b〜35bをPWM制御によってオン/オフ動作させる。   The PWM unit 67 turns on / off the plurality of switching elements 33a to 35a and 33b to 35b of the inverter 30 by PWM control based on the voltage command from the motor command calculation unit 65 and the carrier signal from the carrier signal generation unit 66. Turn off.

図3を参照しながら、インバータ制御装置60のPWM制御について簡単に説明する。   The PWM control of the inverter control device 60 will be briefly described with reference to FIG.

図3(a)に示す様に、角周波数ω、波高値VのU,V,Wの各相の正弦波信号e,e,eと、キャリア信号である角周波数ω、波高値Vの三角搬送波eと、を比較し、振幅の大小によって図1に示すインバータ30の各相の上アームのスイッチング素子33a,34a,35aと下アームのスイッチング素子33b,34b,35bとをそれぞれ交互にオン/オフ動作させる。これにより、U,V,Wの各出力線55,56,57の直流中点(高圧電路13とマイナス側電路11との中点)に対する電圧V,V,Vは、図3(b)から図3(d)に示すように、VH/2または、−VH/2のどちらかになり、図3(b)から図3(d)の一点鎖線a、二点鎖線b、破線cに示すような正弦波d,e,fのように変調されたパルス列となる。また、U相電圧VとV相電圧Vとの間の電位差となる線間電圧VUVは、図3(e)に示すようなVHと−VHとの間で正弦波hのように変調されたパルス列gとなる。ここで、出力の周波数は正弦波信号e,e,eの角周波数ωにより制御することができ、その大きさは、正弦波信号e,e,eの波高値Vと三角搬送波eの波高値Vの比(α=V/V)によって制御することができる。 As shown in FIG. 3A, the angular frequency ω 0 , the sine wave signals e U , e V , and e W of the respective phases U, V, and W of the peak value V 0 , and the angular frequency ω c as the carrier signal compares the triangular carrier e c of the peak value V c, a, each phase of the upper arm switching element 33a of the inverter 30 shown in FIG. 1 by the amplitude of the magnitude, 34a, 35a and the lower arm switching elements 33b, 34b, 35b are alternately turned on / off. As a result, the voltages V U , V V , and V W of the U, V, and W output lines 55, 56, and 57 with respect to the DC midpoint (the midpoint between the high piezoelectric path 13 and the negative electric path 11) are shown in FIG. As shown in FIG. 3D from FIG. 3B, it becomes either VH / 2 or −VH / 2, and the dashed line a, the two-dot chain line b, and the dashed line in FIG. 3B to FIG. A pulse train modulated like sine waves d, e, and f as shown in FIG. Further, the potential difference to become line voltage V UV between the U-phase voltage V U and V phase voltage V V, as a sine wave h between the VH and -VH as shown in FIG. 3 (e) The result is a modulated pulse train g. Here, the frequency of the output sine wave signals e U, e V, can be controlled by the angular frequency omega 0 of e W, the size thereof, a sine wave signal e U, e V, e W peak value V of it can be controlled by 0 and the ratio of the peak value V c of the triangular carrier e c (α = V 0 / V c).

キャリア信号である三角搬送波eの周波数が高い場合には、スイッチング回数が多くなり、モータ50に供給する交流電流波形はより正弦波に近くなり、滑らかな制御ができる。反面、スイッチング回数が多くなるので、スイッチング損失が大きくなったり、発熱量が多くなったりする。一方、周波数が低い場合には、モータ50に供給する電流波形が正弦波よりもずれた形となるが、スイッチング回数が少ないので、スイッチング損失が少なく、発熱量も少なくなる。 When the frequency of the triangular carrier e c is the carrier signal is high, the number of switching times, alternating current waveform supplied to the motor 50 is closer to the sine wave, it is smooth control. On the other hand, since the number of times of switching increases, the switching loss increases and the amount of heat generated increases. On the other hand, when the frequency is low, the current waveform supplied to the motor 50 is shifted from the sine wave. However, since the number of times of switching is small, the switching loss is small and the heat generation is small.

このため、モータ50の回転数が高い場合には、高い周波数の三角搬送波eを用い、モータ50の回転数が低い場合には、低い周波数の三角搬送波eを用いるようにする場合が多い。また、スイッチング素子33a〜35a,33b〜35bの温度が上昇した場合にも、三角搬送波eの周波数を低くして、発熱を抑制する場合もある。 Therefore, when the rotation speed of the motor 50 is high, using a triangular carrier e c of the high frequency, when the rotation speed of the motor 50 is low, is often to use a triangular carrier e c of the lower frequency . Further, there is a switching element 33a to 35a, even when the temperature of 33b~35b rises, to lower the frequency of the triangular carrier e c, the case of suppressing the heat generation.

次に、図4から図9を参照しながら、本実施形態のインバータ制御装置60の動作について説明する。なお、インバータ制御装置60は、モータ50の動作中は、図4のステップS101からステップS112を繰り返して実行する。   Next, the operation of the inverter control device 60 of the present embodiment will be described with reference to FIGS. In addition, during the operation of the motor 50, the inverter control device 60 repeatedly executes steps S101 to S112 in FIG.

図4のステップS101に示すように、キャリア信号発生部66は、レゾルバ52によって検出したロータの回転速度とモータ50のトルク指令Trqcomとからモータ50の運転点を特定する。キャリア信号発生部66は、図4のステップS102において、ステップS101で特定した運転点がキャリア信号の周波数の分散が可能な回転数、トルクの範囲にあるかどうかを判断する。図4のステップS102でNOと判断した場合には、図4のステップS112に進み、キャリア信号発生部66はキャリア信号の周波数に分散を行わずに処理を終了する。   As shown in step S101 of FIG. 4, the carrier signal generation unit 66 specifies the operating point of the motor 50 from the rotation speed of the rotor detected by the resolver 52 and the torque command Trqcom of the motor 50. In step S102 of FIG. 4, the carrier signal generation unit 66 determines whether or not the operating point specified in step S101 is within the range of the rotational speed and the torque at which the frequency of the carrier signal can be dispersed. If NO is determined in step S102 in FIG. 4, the process proceeds to step S112 in FIG. 4, and the carrier signal generation unit 66 ends the process without performing dispersion on the frequency of the carrier signal.

一方、キャリア信号発生部66は、図4のステップS102でYESと判断した場合には、図4のステップS103に進んで図5に示すマップを参照してキャリア信号の基本周波数を選択する。図5に示すマップは、モータ50の回転数、出力トルク、温度に対して基本周波数が規定されたマップである。   On the other hand, if the determination is YES in step S102 of FIG. 4, the carrier signal generation unit 66 proceeds to step S103 of FIG. 4 and selects the fundamental frequency of the carrier signal with reference to the map shown in FIG. The map shown in FIG. 5 is a map in which the basic frequency is defined with respect to the rotation speed, output torque, and temperature of the motor 50.

図5に示すマップは、最大トルク線pと、等出力線qと、最大速度線rとで囲まれる運転領域を実線で示す3つの領域A1、B1,C1と破線で示す3つの領域A2,B2,C2とに区分したものである。領域A1は回転数が低くトルクが大きい領域で、領域B1は領域A1よりも回転数が大きくトルクが小さい領域で、領域C1は回転数が所定値以上或いは出力トルクが所定値以下の領域である。キャリア信号発生部66は、モータ50の運転点が領域A1にある場合には低周波数のFc1を基本周波数に設定し、運転点が領域C1にある場合には高周波数のFc3を基本周波数に設定し、運転点が領域B1にある場合には中周波数のFc2を基本周波数に設定する。ここで、Fc1、Fc2、Fc3は様々な値をとることができる。   The map shown in FIG. 5 includes three areas A1, B1, C1 indicated by solid lines and three areas A2 indicated by broken lines, indicating an operation area surrounded by a maximum torque line p, an equal output line q, and a maximum speed line r. B2 and C2. The region A1 is a region where the rotation speed is low and the torque is large, the region B1 is a region where the rotation speed is large and the torque is small compared to the region A1, and the region C1 is a region where the rotation speed is a predetermined value or more or the output torque is a predetermined value or less. . The carrier signal generator 66 sets the low frequency Fc1 to the basic frequency when the operating point of the motor 50 is in the area A1, and sets the high frequency Fc3 to the basic frequency when the operating point is in the area C1. When the operating point is in the area B1, the medium frequency Fc2 is set as the fundamental frequency. Here, Fc1, Fc2, and Fc3 can take various values.

図5に破線で示す3つの領域A2,B2,C2は、スイッチング素子33a〜35a,33b〜35b、モータ50の温度が上昇した際に基本周波数をそれぞれFc1,Fc2,Fc3に設定する領域である。領域A2,B2は、領域A1,B1をそれぞれ回転数が高く、出力トルクが小さい領域に拡張したものである。領域C2は、領域C1から領域B2が拡張された分だけ領域を縮小したものである。なお、スイッチング素子33a〜35a,33b〜35b、モータ50の温度が更に上昇した際には、図5に示す領域A2,B2を高速回転数領域まで拡張し、その分だけ領域C2を更に縮小するようなマップとしてもよい。   The three areas A2, B2, and C2 indicated by broken lines in FIG. 5 are areas where the fundamental frequencies are set to Fc1, Fc2, and Fc3 when the temperatures of the switching elements 33a to 35a and 33b to 35b and the motor 50 rise. . The areas A2 and B2 are obtained by expanding the areas A1 and B1 to areas where the rotation speed is high and the output torque is small. The area C2 is obtained by reducing the area from the area C1 by the extension of the area B2. When the temperatures of the switching elements 33a to 35a and 33b to 35b and the motor 50 further rise, the areas A2 and B2 shown in FIG. 5 are expanded to the high-speed rotation area, and the area C2 is further reduced accordingly. Such a map may be used.

キャリア信号発生部66は、ステップS103で選択した基本周波数が低周波数のFc1である場合には、図4のステップS104でYES(基本周波数が低周波域にある)と判断して図4のステップS105に進み、車速が異音の発生が気になるような低速領域かどうか判断する。この低速領域は車種によって様々に設定することができるが、例えば、20〜40km/h以下を低速領域と設定してもよい。   When the fundamental frequency selected in step S103 is the low frequency Fc1, the carrier signal generation unit 66 determines YES (the fundamental frequency is in the low frequency range) in step S104 in FIG. 4 and determines in step S104 in FIG. Proceeding to S105, it is determined whether or not the vehicle speed is in a low speed region where the occurrence of abnormal noise is a concern. This low-speed region can be set variously depending on the type of vehicle. For example, the low-speed region may be set to 20 to 40 km / h or less.

キャリア信号発生部66は、図4のステップS105でYESと判断したら、図4のステップS106に進み正規分布方式を選択する。正規分布方式は、キャリア信号の各周波数が基本周波数Fc1を中心とした正規分布となるようにキャリア信号の各周波数を分散させる制御方式である。そして、キャリア信号発生部66は、図4のステップS107で基本周波数Fc1から所定の周波数範囲である分散幅ΔFc1を決定し、図6(a)に示す分散の最大周波数Fmax1と最小周波数Fmin1を決定する。そして、図4のステップS108に進んで基本周波数Fc1と分散幅ΔFc1とから詳細頻度分布を決定し、図4のステップS109で周波数分散制御を実行する。   If YES is determined in step S105 of FIG. 4, the carrier signal generation unit 66 proceeds to step S106 of FIG. 4 and selects the normal distribution method. The normal distribution method is a control method for dispersing each frequency of the carrier signal so that each frequency of the carrier signal has a normal distribution centered on the fundamental frequency Fc1. Then, the carrier signal generation unit 66 determines the dispersion width ΔFc1 that is a predetermined frequency range from the fundamental frequency Fc1 in step S107 in FIG. 4, and determines the maximum frequency Fmax1 and the minimum frequency Fmin1 of the dispersion illustrated in FIG. I do. Then, the process proceeds to step S108 in FIG. 4 to determine a detailed frequency distribution from the fundamental frequency Fc1 and the dispersion width ΔFc1, and executes frequency dispersion control in step S109 in FIG.

図7に詳細頻度分布の一例を示す。図7に示すように時間Δt毎にキャリア信号の周波数をランダムに変動させ、ある周波数を時間Δtだけ継続する回数の頻度が最大周波数Fmax1と最小周波数Fmin1の間で正規分布となるようにするものである。これにより、キャリア信号の周波数により発生する騒音は、最大周波数Fmax1と最小周波数Fmin1の間に分散され、人間の聴感上、騒音が低減された様に感じる。なお、時間Δtとキャリア信号の各周波数と分散幅ΔFc1とは予め作成したマップを参照して選択する。この場合、キャリア信号の各周波数の平均値は基本周波数Fc1となる。   FIG. 7 shows an example of the detailed frequency distribution. As shown in FIG. 7, the frequency of a carrier signal is randomly varied at each time Δt so that the frequency of the number of times that a certain frequency continues for a time Δt has a normal distribution between the maximum frequency Fmax1 and the minimum frequency Fmin1. It is. As a result, noise generated by the frequency of the carrier signal is dispersed between the maximum frequency Fmax1 and the minimum frequency Fmin1, and the human perceives that the noise is reduced. The time Δt, each frequency of the carrier signal, and the dispersion width ΔFc1 are selected with reference to a map created in advance. In this case, the average value of each frequency of the carrier signal becomes the fundamental frequency Fc1.

図6(b)に示すように、基本周波数Fc1は、モータ50等と共振しない周波数に設定されており、振動の伝達感度は低くなっている。基本周波数Fc1は低周波数なので、基本周波数Fc1の近傍にモータ50等との共振が発生する周波数が点在している。このため、図6(b)に示すように、基本周波数Fc1より少し周波数が高い領域や少し周波数が低い領域では、振動の伝達感度が高くなっている。   As shown in FIG. 6B, the fundamental frequency Fc1 is set to a frequency that does not resonate with the motor 50 or the like, and the vibration transmission sensitivity is low. Since the fundamental frequency Fc1 is a low frequency, frequencies where resonance with the motor 50 and the like occur are scattered near the fundamental frequency Fc1. For this reason, as shown in FIG. 6B, in a region where the frequency is slightly higher than the basic frequency Fc1 or in a region where the frequency is slightly lower, the vibration transmission sensitivity is high.

本実施形態のインバータ制御装置60は、伝達感度の低い基本周波数Fc1の近傍の出現頻度を大きくし、伝達感度の高くなる領域の周波数の出現頻度が小さくなるようにキャリア信号の周波数を分散させるので、共振による騒音の発生を抑制して異音を感じることを抑制することができる。これにより、キャリア信号の周波数が低い場合でもキャリア信号により発生する音が騒音と認識されることを抑制することができる。   The inverter control device 60 according to the present embodiment increases the frequency of appearance in the vicinity of the fundamental frequency Fc1 with low transmission sensitivity and disperses the frequency of the carrier signal so that the frequency of frequency in the region with high transmission sensitivity decreases. In addition, it is possible to suppress generation of noise due to resonance, and to suppress noise. Thereby, even when the frequency of the carrier signal is low, it is possible to suppress the sound generated by the carrier signal from being recognized as noise.

一方、キャリア信号発生部66は、図4のステップS103で基本周波数として高周波数のFc3を選択した場合、図4のステップS104でNO(基本周波数が低周波域ではなく高周波域にある)と判断して図4のステップS110に進んで矩形分布方式を選択する。矩形分布方式は、キャリア信号の各周波数が基本周波数Fc3を中心とした矩形分布となるようにキャリア信号の各周波数を分散させる制御方式である。そして、キャリア信号発生部66は、図4のステップS111で基本周波数Fc3から所定の周波数範囲である分散幅ΔFc3を決定し、図8(a)に示す分散の最大周波数Fmax3と最小周波数Fmin3を決定する。ここで、分散幅ΔFc3は、先に説明した分散幅ΔFc1と同一の周波数幅であってもよいし、これより広い周波数幅であっても狭い周波数幅であってもよい。   On the other hand, when the high frequency Fc3 is selected as the fundamental frequency in step S103 of FIG. 4, the carrier signal generating unit 66 determines NO (the fundamental frequency is not in the low frequency range but in the high frequency range) in step S104 of FIG. Then, the process proceeds to step S110 in FIG. 4 to select the rectangular distribution method. The rectangular distribution method is a control method for dispersing each frequency of the carrier signal so that each frequency of the carrier signal has a rectangular distribution centered on the fundamental frequency Fc3. Then, the carrier signal generator 66 determines the dispersion width ΔFc3 which is a predetermined frequency range from the fundamental frequency Fc3 in step S111 in FIG. 4, and determines the maximum frequency Fmax3 and the minimum frequency Fmin3 of the dispersion shown in FIG. I do. Here, the dispersion width ΔFc3 may be the same frequency width as the dispersion width ΔFc1 described above, or may be a wider or narrower frequency width.

この場合の周波数分散制御は、図9に示すように、時間Δt毎にキャリア信号の周波数をランダムに変動させ、ある周波数を時間Δtだけ継続する回数の頻度が最大周波数Fmax3と最小周波数Fmin3の間で矩形分布、つまり、分散幅ΔFc3の範囲に均等に分布するようにするものである。このため、キャリア信号の周波数により発生する騒音は、最大周波数Fmax3と最小周波数Fmin3の間に均等に分散されたホワイトノイズとなり、騒音が低減された様に感じる。なお、時間Δtとキャリア信号の周波数と分散幅ΔFc3とは予め作成したマップを参照して選択する。この場合、キャリア信号の平均周波数は基本周波数Fc3となる。   In the frequency dispersion control in this case, as shown in FIG. 9, the frequency of the carrier signal is randomly changed at every time Δt, and the frequency of a certain frequency continuing for the time Δt is between the maximum frequency Fmax3 and the minimum frequency Fmin3. , So as to be evenly distributed in the range of the dispersion width ΔFc3. For this reason, the noise generated by the frequency of the carrier signal becomes white noise uniformly distributed between the maximum frequency Fmax3 and the minimum frequency Fmin3, and it feels as if the noise has been reduced. The time Δt, the frequency of the carrier signal, and the dispersion width ΔFc3 are selected with reference to a map created in advance. In this case, the average frequency of the carrier signal is the fundamental frequency Fc3.

図8(b)に示すように、基本周波数Fc3は、モータ50等と共振しないような高い周波数なので、基本周波数Fc3の近傍にはモータ50等との共振が発生するような周波数領域はなく、基本周波数Fc3の近傍の周波数領域は各機器の高次の細かい膜振動等の発生領域となっている。このため、図8(b)に示すように、基本周波数Fc3の近傍では振動の伝達感度に大きな変化がなく、キャリア信号の周波数を分散幅ΔFc3で分散させても特定の周波数で共振による異音が発生することはない。   As shown in FIG. 8B, the fundamental frequency Fc3 is a high frequency that does not resonate with the motor 50 or the like. Therefore, there is no frequency region where resonance with the motor 50 or the like occurs near the fundamental frequency Fc3. The frequency region near the fundamental frequency Fc3 is a region where high-order fine film vibration of each device occurs. For this reason, as shown in FIG. 8B, there is no significant change in the transmission sensitivity of the vibration near the fundamental frequency Fc3, and even when the frequency of the carrier signal is dispersed with the dispersion width ΔFc3, the noise due to the resonance at a specific frequency is obtained. Does not occur.

このように、本実施形態のインバータ制御装置60は、伝達感度に大きな変化がない周波数領域にある基本周波数Fc3を選択した場合には、キャリア信号の周波数を分散幅ΔFc3の範囲に均等に分布させてホワイトノイズとして騒音を低減することができる。これにより、キャリア信号により発生する音が騒音と認識されることを抑制することができる。   As described above, when selecting the fundamental frequency Fc3 in the frequency region where the transmission sensitivity does not greatly change, the inverter control device 60 of the present embodiment uniformly distributes the frequency of the carrier signal in the range of the dispersion width ΔFc3. Noise can be reduced as white noise. Thereby, it is possible to suppress the sound generated by the carrier signal from being recognized as noise.

また、キャリア信号発生部66は、図4のステップS103で基本周波数として低周波数のFc1或いは、中間周波数のFc2を選択した場合、図4のステップS104でYESと判断する。そして、図4のステップS105に進んで、車速が異音が気になる車速かどうか判断する。図4のステップS105でYESと判断した場合には、キャリア信号発生部66は、図4のステップS106からS109に進み正規分布方式でキャリア信号の周波数を分散させる。一方、図4のステップS105でNOと判断した場合には、キャリア信号発生部66は、図4のステップS110に進んで矩形分布方式によりキャリア信号を分散させる。   In addition, when the low frequency Fc1 or the intermediate frequency Fc2 is selected as the fundamental frequency in step S103 in FIG. 4, the carrier signal generation unit 66 determines YES in step S104 in FIG. Then, the process proceeds to step S105 in FIG. 4, and it is determined whether the vehicle speed is a vehicle speed at which abnormal noise is anxious. If YES is determined in step S105 of FIG. 4, the carrier signal generation unit 66 proceeds from step S106 of FIG. 4 to S109, and disperses the frequency of the carrier signal by the normal distribution method. On the other hand, if NO is determined in step S105 of FIG. 4, the carrier signal generation unit 66 proceeds to step S110 of FIG. 4 to disperse the carrier signal by the rectangular distribution method.

このように、車速が高く、暗騒音によって異音が聞こえにくい場合には、矩形分布方式によりキャリア信号を分散させ、暗騒音に紛れにくいキャリア信号により発生する音をホワイトノイズ化して騒音と認識されることを抑制することができる。   In this way, when the vehicle speed is high and abnormal noise is difficult to hear due to background noise, the carrier signal is dispersed by the rectangular distribution method, and the sound generated by the carrier signal that is not easily mixed with the background noise is converted to white noise and recognized as noise. Can be suppressed.

以上の実施形態では、暗騒音によって異音が聞こえにくいかどうかを車速によって判断することとしたが、これに限らず、エンジンのオン/オフ、或いはエンジンの回転数により暗騒音によって異音が聞こえにくいかを判断するようにしてもよい。   In the above embodiment, it is determined whether or not abnormal noise is difficult to hear due to background noise, based on the vehicle speed. However, the present invention is not limited to this, and abnormal noise can be heard due to background noise depending on the engine on / off or the engine speed. It may be determined whether it is difficult.

以上説明したように、本実施形態のインバータ制御装置60は、キャリア信号により発生する音が騒音と認識されることを抑制できる。   As described above, the inverter control device 60 of the present embodiment can suppress the sound generated by the carrier signal from being recognized as noise.

11 マイナス側電路、13 高圧電路、20 直流電源、30 インバータ、31 平滑コンデンサ、32 高電圧センサ、33a〜35a 上アームスイッチング素子、33b〜35b 下アームスイッチング素子、36a〜38a,36b〜38b ダイオード、50 モータ、52 レゾルバ、53,54 電流センサ、55,56,57 出力線、60 インバータ制御装置、61 CPU、62 記憶部、63 機器・センサインターフェース、64 データバス、65 モータ指令演算部、66 キャリア信号発生部、67 PWM部、100 モータ制御システム。   11 negative side electric circuit, 13 high piezoelectric circuit, 20 DC power supply, 30 inverter, 31 smoothing capacitor, 32 high voltage sensor, 33a-35a upper arm switching element, 33b-35b lower arm switching element, 36a-38a, 36b-38b diode, 50 motor, 52 resolver, 53, 54 current sensor, 55, 56, 57 output line, 60 inverter control device, 61 CPU, 62 storage unit, 63 device / sensor interface, 64 data bus, 65 motor command calculation unit, 66 carrier Signal generator, 67 PWM, 100 motor control system.

Claims (1)

複数のスイッチング素子を含むインバータの制御を行うインバータ制御装置であって、
前記インバータからモータに供給する電圧または電流の制御指令を発生するモータ指令演算部と、
キャリア信号を発生するキャリア信号発生部と、
前記モータ指令演算部からの前記制御指令と、前記キャリア信号発生部からの前記キャリア信号とに基づいて、前記インバータの前記複数のスイッチング素子をPWM制御によってオン/オフ動作させるPWM部と、を含み、
前記キャリア信号発生部は、
前記モータの運転点に基づいて前記キャリア信号の基本周波数を設定すると共に、前記基本周波数を中心として所定の周波数範囲で前記キャリア信号の周波数を分散させ、
前記基本周波数が低周波域にある時には、分散させる前記キャリア信号の各周波数の頻度が前記基本周波数を中心とした正規分布となるように前記キャリア信号の各周波数を分散させ、
前記基本周波数が高周波域にある時には、分散させる前記キャリア信号の各周波数の頻度が前記基本周波数を中心とした矩形分布となるように前記キャリア信号の各周波数を分散させること、
を特徴とするインバータ制御装置。
An inverter control device that controls an inverter including a plurality of switching elements,
A motor command calculation unit that generates a control command of a voltage or a current supplied to the motor from the inverter,
A carrier signal generator for generating a carrier signal;
A PWM unit that turns on and off the plurality of switching elements of the inverter by PWM control based on the control command from the motor command calculation unit and the carrier signal from the carrier signal generation unit. ,
The carrier signal generator,
While setting the fundamental frequency of the carrier signal based on the operating point of the motor, dispersing the frequency of the carrier signal in a predetermined frequency range around the fundamental frequency,
When the fundamental frequency is in the low frequency range, the frequency of each frequency of the carrier signal to be dispersed is dispersed so that each frequency of the carrier signal has a normal distribution centered on the fundamental frequency,
When the fundamental frequency is in a high frequency range, dispersing each frequency of the carrier signal so that the frequency of each frequency of the carrier signal to be dispersed has a rectangular distribution centered on the fundamental frequency,
An inverter control device characterized by the above-mentioned.
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