JP2021019423A - Rotary motor system - Google Patents

Rotary motor system Download PDF

Info

Publication number
JP2021019423A
JP2021019423A JP2019133604A JP2019133604A JP2021019423A JP 2021019423 A JP2021019423 A JP 2021019423A JP 2019133604 A JP2019133604 A JP 2019133604A JP 2019133604 A JP2019133604 A JP 2019133604A JP 2021019423 A JP2021019423 A JP 2021019423A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
field
converter
current
inverter
winding
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2019133604A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP7152366B2 (en
Inventor
大谷 裕樹
Hiroki Otani
裕樹 大谷
山田 堅滋
Katashige Yamada
堅滋 山田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Toyota Central R&D Labs Inc
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Toyota Central R&D Labs Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp, Toyota Central R&D Labs Inc filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP2019133604A priority Critical patent/JP7152366B2/en
Publication of JP2021019423A publication Critical patent/JP2021019423A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7152366B2 publication Critical patent/JP7152366B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Abstract

To provide a rotary motor system that enables control of making current in both positive and negative directions flow through a field winding and has a simple configuration.SOLUTION: A rotary motor system 10 comprises: a rotary motor 30 comprising armature windings 32 and a field winding 34; a battery 14 that is a power source for the rotary motor 30; an inverter 26 for making current flow through the armature windings 32; a step-up converter 18 to which power is supplied from the battery 14, and making voltage between buses 28a, 28b of the inverter 26 be variable; a field converter 24 for making current flow through the field winding 34, and connected between the buses 28a, 28b of the inverter 26; and a controller 12. The field converter 24 includes an arm A1 including serially connected two switching elements S3, S4 controlled by the controller 12. The field winding 34 has one end connected to a middle point ap of the arm A1 of the field converter 24 and another end connected to a positive side bp of the battery 14.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、電機子巻線と界磁巻線を備えた回転電動機システムに関する。 The present invention relates to a rotary motor system including armature windings and field windings.

従来、電機子巻線と界磁巻線を備え、界磁巻線に界磁電流を流すことで生じる界磁磁束により回転トルクを変化させることができる回転電動機が知られている。このような回転電動機のシステムは、界磁巻線に界磁電流を流す駆動装置(以下、界磁用コンバータと言う)を含み、界磁用コンバータは、複数のスイッチング素子を含んで構成される。制御装置が界磁用コンバータの各スイッチング素子のオン/オフを制御し、界磁電流を制御する(例えば特許文献1参照)。 Conventionally, there is known a rotary electric motor which includes an armature winding and a field winding and can change a rotational torque by a field magnetic flux generated by passing a field current through the field winding. Such a system of a rotary motor includes a driving device (hereinafter referred to as a field converter) for passing a field current through a field winding, and the field converter is configured to include a plurality of switching elements. .. The control device controls the on / off of each switching element of the field converter and controls the field current (see, for example, Patent Document 1).

特開2018−85799号公報JP-A-2018-85799

界磁巻線に正方向の電流(強め界磁電流)と負方向の電流(弱め界磁電流)の両方を流す制御が可能であり、構成が簡素である回転電動機システムが望まれている。 A rotary electric motor system having a simple structure is desired because it is possible to control both a positive current (strong field current) and a negative current (weak field current) to flow through the field winding.

本発明の目的は、界磁巻線に正負両方向の電流を流す制御が可能であり、構成が簡素である回転電動機システムを提供することにある。 An object of the present invention is to provide a rotary electric motor system capable of controlling a current flowing through a field winding in both positive and negative directions and having a simple configuration.

本発明の回転電動機システムは、回転磁界を発生させる電機子巻線と界磁磁束を発生させる界磁巻線を備えた回転電動機と、前記回転電動機の電力源であるバッテリと、前記電機子巻線に電流を流すインバータと、前記バッテリから電力が供給され、前記インバータの母線間の電圧を可変にする昇圧コンバータと、前記インバータの母線間に接続され、前記界磁巻線に電流を流す界磁用コンバータと、前記インバータ、前記界磁用コンバータ、及び前記昇圧コンバータを制御する制御装置と、を備え、前記界磁用コンバータは、前記制御装置により制御される2つのスイッチング素子を直列接続したアームを含み、前記界磁巻線の一端は前記界磁用コンバータの前記アームの2つのスイッチング素子の間に接続され、前記界磁巻線の他端は前記バッテリの正側に接続にされる、ことを特徴とする。 The rotary motor system of the present invention includes a rotary motor including an armor winding that generates a rotating magnetic field and a field winding that generates a field magnetic flux, a battery that is a power source of the rotary motor, and the armature winding. A field connected between an inverter that allows current to flow through a wire, a boost converter that is supplied with power from the battery and makes the voltage between the busbars of the inverter variable, and a field that is connected between the busbars of the inverter and allows current to flow through the field winding. A magnetic converter, the inverter, the field converter, and a control device for controlling the boost converter are provided, and the field converter has two switching elements controlled by the control device connected in series. One end of the field winding, including an arm, is connected between two switching elements of the arm of the field converter, and the other end of the field winding is connected to the positive side of the battery. , Characterized by.

また、本発明の回転電動機システムにおいて、前記昇圧コンバータは、スイッチング素子を含み、前記制御装置は、前記昇圧コンバータの前記スイッチング素子を制御することにより前記インバータの母線間の電圧を制御し、前記制御装置は、前記昇圧コンバータの前記スイッチング素子のゲート信号を、第1周期を有する第1キャリア信号を用いて生成し、前記界磁用コンバータの前記スイッチング素子のゲート信号を、第2周期を有する第2キャリア信号を用いて生成し、前記第1周期は、前記第2周期よりも短い、としてもよい。 Further, in the rotary electric motor system of the present invention, the boost converter includes a switching element, and the control device controls the voltage between the bus buses of the inverter by controlling the switching element of the boost converter. The apparatus generates a gate signal of the switching element of the boost converter by using a first carrier signal having a first period, and generates a gate signal of the switching element of the field converter by using a first carrier signal having a first period. It may be generated using a two-carrier signal, and the first cycle may be shorter than the second cycle.

また、本発明の回転電動機システムにおいて、前記界磁巻線に流れる電流を界磁電流検出値として検出する電流センサを、さらに備え、前記昇圧コンバータは、スイッチング素子を含み、前記制御装置は、前記昇圧コンバータの前記スイッチング素子を制御することにより前記インバータの母線間の電圧を制御し、前記制御装置は、界磁電流指令値と前記界磁電流検出値の偏差を比例積分制御するフィードバック制御器と、前記昇圧コンバータの前記スイッチング素子のゲート信号のデューティ比をフィードフォワード値として出力するフィードフォワード制御器とを、含み、前記フィードバック制御器の出力と、前記フィードフォワード制御器の出力に基づいて、前記界磁用コンバータの前記スイッチング素子のゲート信号のデューティ比を制御する、としてもよい。 Further, the rotary electric motor system of the present invention further includes a current sensor that detects a current flowing through the field winding as a field current detection value, the boost converter includes a switching element, and the control device is the control device. The voltage between the bus lines of the inverter is controlled by controlling the switching element of the boost converter, and the control device includes a feedback controller that proportionally integrates and controls the deviation between the field current command value and the field current detection value. A feedforward controller that outputs the duty ratio of the gate signal of the switching element of the boost converter as a feedforward value is included, and based on the output of the feedback controller and the output of the feedforward controller, the said The duty ratio of the gate signal of the switching element of the field converter may be controlled.

本発明によれば、界磁用コンバータの2つのスイッチング素子によって、界磁巻線に正負両方向の電流を流す制御が可能であり、界磁用コンバータに含まれるスイッチング素子が少ないため、回転電動機システムを簡素な構成とすることができる。 According to the present invention, it is possible to control the flow of current in both positive and negative directions through the field winding by the two switching elements of the field converter, and since the field converter contains few switching elements, the rotary motor system Can be a simple configuration.

回転電動機システムの回路図である。It is a circuit diagram of a rotary electric motor system. 界磁電流制御装置のブロック構成図である。It is a block block diagram of the field current control device. 昇圧コンバータのスイッチング素子のゲート信号の生成についての説明図である。It is explanatory drawing about the generation of the gate signal of the switching element of the boost converter. 界磁用コンバータのスイッチング素子のゲート信号の生成についての説明図である。It is explanatory drawing about the generation of the gate signal of the switching element of the field converter. 昇圧コンバータのスイッチング素子のゲート信号の生成についての説明図である。It is explanatory drawing about the generation of the gate signal of the switching element of the boost converter. 従来技術の回転電動機システムの回路図である。It is a circuit diagram of the rotary electric motor system of the prior art. 従来技術の別の回転電動機システムの回路図である。It is a circuit diagram of another rotary electric motor system of the prior art.

以下、本発明に係る実施形態について添付図面を参照しながら詳細に説明する。以下で述べる構成は、説明のための例示であって、回転電動機システムの仕様等に合わせて適宜変更が可能である。全ての図面において同様の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、以下において複数の実施形態や変形例などが含まれる場合、それらの特徴部分を適宜に組み合わせて用いることは当初から想定されている。 Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The configuration described below is an example for explanation, and can be appropriately changed according to the specifications of the rotary motor system and the like. Similar elements are designated by the same reference numerals in all drawings, and duplicate description is omitted. In addition, when a plurality of embodiments and modifications are included in the following, it is assumed from the beginning that those characteristic portions are used in appropriate combinations.

図1は、本実施形態における回転電動機システム10の回路図である。回転電動機システム10は、バッテリ14(直流電源とも言う)、コンデンサ16,22、昇圧コンバータ18、界磁用コンバータ24、インバータ26、回転電動機30、及び制御装置12を含んで構成される。回転電動機30は、ステータとロータを含み、ステータは、ロータに界磁を作る直流電流を流す界磁巻線34と、当該界磁との相互作用によりロータにトルクを発生させる交流電流を流す電機子巻線32(三相巻線)とを備える。界磁巻線34は、界磁磁束を発生させ、電機子巻線32は、回転磁界を発生させる。なお、ここでは、ステータが界磁巻線34を備えるとしたが、ロータまたはロータ周辺の部材が界磁巻線34を備える構成であってもよい。 FIG. 1 is a circuit diagram of the rotary electric motor system 10 according to the present embodiment. The rotary motor system 10 includes a battery 14 (also referred to as a DC power supply), capacitors 16 and 22, a boost converter 18, a field converter 24, an inverter 26, a rotary motor 30, and a control device 12. The rotary motor 30 includes a stator and a rotor, and the stator is an electric machine that passes a field winding 34 that flows a direct current that creates a field in the rotor and an AC current that generates torque in the rotor by interacting with the field. It includes a child winding 32 (three-phase winding). The field winding 34 generates a field magnetic flux, and the armature winding 32 generates a rotating magnetic field. Although it is assumed here that the stator is provided with the field winding 34, the rotor or a member around the rotor may be provided with the field winding 34.

図1に示すように、コンデンサ16、昇圧コンバータ18、コンデンサ22、界磁用コンバータ24及びインバータ26は、バッテリ14に対し並列に接続される。バッテリ14は、回転電動機30の電力源である。インバータ26は、回転電動機30の電機子巻線32に電流を流し、昇圧コンバータ18は、バッテリ14から電力が供給され、インバータ26の母線28a,28b間の電圧を可変にする。界磁用コンバータ24は、インバータ26の母線28a,28b間に接続され、界磁巻線34に電流を流す。制御装置12は、昇圧コンバータ18、界磁用コンバータ24、及びインバータ26を制御する。 As shown in FIG. 1, the capacitor 16, boost converter 18, capacitor 22, field converter 24, and inverter 26 are connected in parallel to the battery 14. The battery 14 is a power source for the rotary electric motor 30. The inverter 26 passes a current through the armature winding 32 of the rotary motor 30, and the boost converter 18 is supplied with electric power from the battery 14 to make the voltage between the bus lines 28a and 28b of the inverter 26 variable. The field converter 24 is connected between the bus lines 28a and 28b of the inverter 26, and a current is passed through the field winding 34. The control device 12 controls the boost converter 18, the field converter 24, and the inverter 26.

昇圧コンバータ18は、2つのスイッチング素子S1,S2を直列接続したアームA0と、リアクトル20を含む。各スイッチング素子S1,S2の両端には、ダイオードが並列接続される。昇圧コンバータ18のアームA0は、インバータ26の母線28a,28b間に接続され、リアクトル20の一端は、アームA0の中点cpに接続され、リアクトル20の他端はバッテリ14の正側(正極)bpに接続にされる。なお、インバータ26の片側の母線28bは、バッテリ14の負側(負極)に接続にされる。制御装置12は、昇圧コンバータ18の2つのスイッチング素子S1,S2のオン/オフを制御することにより、バッテリ14の出力電圧vbを昇圧し、インバータ26の母線28a,28b間に電圧vcを印加する。なお、電圧vbに対する電圧vcの割合(昇圧比)は、スイッチング素子S1,S2のオン/オフ期間によって変化する。 The boost converter 18 includes an arm A0 in which two switching elements S1 and S2 are connected in series, and a reactor 20. Diodes are connected in parallel to both ends of each switching element S1 and S2. The arm A0 of the boost converter 18 is connected between the bus lines 28a and 28b of the inverter 26, one end of the reactor 20 is connected to the midpoint cp of the arm A0, and the other end of the reactor 20 is the positive side (positive electrode) of the battery 14. It is connected to bp. The bus 28b on one side of the inverter 26 is connected to the negative side (negative electrode) of the battery 14. The control device 12 boosts the output voltage vb of the battery 14 by controlling the on / off of the two switching elements S1 and S2 of the boost converter 18, and applies the voltage vc between the bus bars 28a and 28b of the inverter 26. .. The ratio of the voltage vc to the voltage vb (boosting ratio) changes depending on the on / off period of the switching elements S1 and S2.

界磁用コンバータ24は、2つのスイッチング素子S3,S4を直列接続したアームA1で構成される。各スイッチング素子S3,S4の両端には、各スイッチング素子S3,S4の電流方向とは逆方向の電流が流れるようにダイオードが並列接続される。界磁用コンバータ24のアームA1は、インバータ26の母線28a,28b間に接続され、界磁巻線34の一端はアームA1のスイッチング素子S3,S4の間(中点ap)に接続され、界磁巻線34の他端はバッテリ14の正側bpに接続にされる。制御装置12は、2つのスイッチング素子S3,S4のオン/オフを制御し、オン/オフ期間を変化させることにより、界磁巻線34を流れる界磁電流ifの方向と大きさを制御する。界磁電流ifの電流経路には電流センサ40が設けられている。電流センサ40によって検出された界磁電流ifの検出値(以下、界磁電流検出値ifとも言う)は、制御装置12に送信される。 The field converter 24 is composed of an arm A1 in which two switching elements S3 and S4 are connected in series. Diodes are connected in parallel to both ends of the switching elements S3 and S4 so that a current in the direction opposite to the current direction of the switching elements S3 and S4 flows. The arm A1 of the field converter 24 is connected between the bus lines 28a and 28b of the inverter 26, and one end of the field winding 34 is connected between the switching elements S3 and S4 of the arm A1 (midpoint a). The other end of the magnetic winding 34 is connected to the positive side bp of the battery 14. The control device 12 controls the on / off of the two switching elements S3 and S4, and controls the direction and magnitude of the field current if flowing through the field winding 34 by changing the on / off period. A current sensor 40 is provided in the current path of the field current if. The detected value of the field current if detected by the current sensor 40 (hereinafter, also referred to as the field current detected value if) is transmitted to the control device 12.

インバータ26は、三相インバータである。具体的には、インバータ26は、並列接続されたU相アームB1、V相アームB2及びW相アームB3を含む。各アームB1,B2,B3には2つのスイッチング素子Sa,Sbが直列に接続され、各スイッチング素子Sa,Sbの両端には、各スイッチング素子の電流方向とは逆方向の電流が流れるようにダイオードが並列接続される。電機子巻線32は、U相電流が流れるU相巻線、V相電流が流れるV相巻線、及びW相電流が流れるW相巻線を含む。図1では、U相巻線、V相巻線、W相巻線にそれぞれu、v、wの符号を付している。制御装置12は、インバータ26の各スイッチング素子のオン/オフを制御することにより、電機子巻線32(三相巻線)の電流(三相電流)を制御する。なお、図1では、電機子巻線32(三相巻線)の各相の巻線を簡略化して示して、各相で1つのみとしているが、実際には、各相で複数の巻線が直列に接続される。 The inverter 26 is a three-phase inverter. Specifically, the inverter 26 includes a U-phase arm B1, a V-phase arm B2, and a W-phase arm B3 connected in parallel. Two switching elements Sa and Sb are connected in series to each arm B1, B2 and B3, and a diode is connected to both ends of each switching element Sa and Sb so that a current in a direction opposite to the current direction of each switching element flows. Are connected in parallel. The armature winding 32 includes a U-phase winding through which a U-phase current flows, a V-phase winding through which a V-phase current flows, and a W-phase winding through which a W-phase current flows. In FIG. 1, the U-phase winding, the V-phase winding, and the W-phase winding are designated by u, v, and w, respectively. The control device 12 controls the current (three-phase current) of the armature winding 32 (three-phase winding) by controlling the on / off of each switching element of the inverter 26. In FIG. 1, the winding of each phase of the armature winding 32 (three-phase winding) is shown in a simplified manner, and only one is used for each phase. However, in reality, a plurality of windings are used for each phase. The wires are connected in series.

U相巻線の一端は、U相アームB1のスイッチング素子Sa、Sb間の中点に接続される。V相巻線の一端は、V相アームB2のスイッチング素子Sa、Sb間の中点に接続される。W相巻線の一端は、W相アームB3のスイッチング素子Sa、Sb間の中点に接続される。U相巻線、V相巻線及びW相巻線の他端は、中性点Gで共通に接続される。 One end of the U-phase winding is connected to the midpoint between the switching elements Sa and Sb of the U-phase arm B1. One end of the V-phase winding is connected to the midpoint between the switching elements Sa and Sb of the V-phase arm B2. One end of the W-phase winding is connected to the midpoint between the switching elements Sa and Sb of the W-phase arm B3. The other ends of the U-phase winding, the V-phase winding and the W-phase winding are commonly connected at the neutral point G.

U相巻線に流れる電流iuは、電流センサ38uによって検出され、その検出値が制御装置12へ送信され、V相巻線に流れる電流ivは、電流センサ38vによって検出され、その検出値が制御装置12へ送信される。なお、三相巻線の各相の巻線は中性点Gで共通接続されているため、各相の巻線に流れる電流iu,iv,iwの総和がゼロになることから、制御装置12は、W相巻線に流れる電流iwを、検出値iu,ivから取得することができる。 The current iu flowing in the U-phase winding is detected by the current sensor 38u, the detected value is transmitted to the control device 12, and the current iv flowing in the V-phase winding is detected by the current sensor 38v, and the detected value is controlled. It is transmitted to the device 12. Since the windings of each phase of the three-phase windings are commonly connected at the neutral point G, the sum of the currents iu, iv, and iw flowing through the windings of each phase becomes zero. Therefore, the control device 12 Can acquire the current iwa flowing through the W-phase winding from the detected values iu and iv.

回転電動機30には、回転角センサ36(例えばレゾルバ)が設けられている。回転角センサ36によって検出されたロータの回転角度位置(以下、回転角とも言う)θeは、制御装置12へ送信される。 The rotary electric motor 30 is provided with a rotation angle sensor 36 (for example, a resolver). The rotation angle position (hereinafter, also referred to as rotation angle) θe of the rotor detected by the rotation angle sensor 36 is transmitted to the control device 12.

制御装置12は、発生または入力されたトルク指令値に基づいて、昇圧コンバータ18のスイッチング素子S1,S2のゲート信号GS1,GS2と、界磁用コンバータ24のスイッチング素子S3,S4のゲート信号GS3,GS4と、インバータ26のスイッチング素子のゲート信号GI(ここではインバータ26の6個のスイッチング素子の各ゲート信号をまとめて符号GIで示す)を生成する。なお、トルク指令値は、例えば、回転電動機システム10が車両に搭載される場合にはアクセル開度及び車速から制御装置12においてマップ参照等により導出される。 The control device 12 has the gate signals GS1 and GS2 of the switching elements S1 and S2 of the boost converter 18 and the gate signals GS3 and S4 of the switching elements S3 and S4 of the field converter 24 based on the generated or input torque command value. The GS4 and the gate signal GI of the switching element of the inverter 26 (here, the gate signals of the six switching elements of the inverter 26 are collectively indicated by the code GI) are generated. The torque command value is derived from the accelerator opening degree and the vehicle speed by referring to a map or the like in the control device 12, for example, when the rotary electric motor system 10 is mounted on the vehicle.

制御装置12は、トルク指令値に基づいて昇圧コンバータ18のスイッチング素子S1,S2のゲート信号GS1,GS2を制御し、インバータ26の母線28a,28b間の電圧vcを制御する。また、制御装置12は、トルク指令値から界磁電流指令値irfを生成し、界磁電流指令値irfと界磁電流検出値if(電流センサ40の検出値)の偏差が0になるようにフィードバック制御を行ってゲート信号GS3,GS4を生成し、界磁用コンバータ24を介して界磁電流ifを制御する。また、制御装置12は、トルク指令値からdq軸電流指令値ird,irqを生成し、三相巻線32の各相の電流検出値iu,iv,iwをロータの回転角θeを用いてdq軸電流検出値id,iqに変換し、dq軸電流指令値ird,irqとdq軸電流検出値id,iqの偏差が0になるようにフィードバック制御を行ってゲート信号GIを生成し、インバータ26を介して三相電流iu,iv,iwを制御する。なお、これらの制御は公知であるため、本明細書では詳細な説明を省略する。なお、本実施形態の回転電動機システム10に適用可能である界磁電流制御装置50(図2参照)については後述する。 The control device 12 controls the gate signals GS1 and GS2 of the switching elements S1 and S2 of the boost converter 18 based on the torque command value, and controls the voltage vc between the bus lines 28a and 28b of the inverter 26. Further, the control device 12 generates a field current command value irf from the torque command value so that the deviation between the field current command value irf and the field current detection value if (detection value of the current sensor 40) becomes zero. The feedback control is performed to generate the gate signals GS3 and GS4, and the field current if is controlled via the field converter 24. Further, the control device 12 generates dq-axis current command values ird and irq from the torque command value, and sets the current detection values iu, iv and iwa of each phase of the three-phase winding 32 by using the rotation angle θe of the rotor. The gate signal GI is generated by converting to the axis current detection values id and iq and performing feedback control so that the deviation between the dq axis current command values ird and irq and the dq axis current detection values id and iq becomes 0, and the inverter 26 The three-phase currents iu, iv, and iwa are controlled via. Since these controls are known, detailed description thereof will be omitted in the present specification. The field current control device 50 (see FIG. 2) applicable to the rotary motor system 10 of the present embodiment will be described later.

次に、界磁用コンバータ24の各スイッチング素子S3,S4のオン/オフと、界磁電流ifとの関係について説明する。上記したように、界磁巻線34の一端は、界磁用コンバータ24のアームA1の中点apに接続されており、界磁巻線34の他端は、バッテリ14の正側bpに接続されている。従って、界磁巻線34の他端(以下、bp点とも言う)の電位は、バッテリ14の出力電位であるvbで一定であるのに対し、界磁巻線34の一端(以下、ap点とも言う)の電位は、スイッチング素子S3,S4のオン/オフ状態、及び、インバータの母線28a,28b間の電圧vcの大きさに依存する。ここで、電圧vcは、昇圧コンバータ18が機能することにより電圧vbよりも高い電圧になっている(vc>vb)。 Next, the relationship between the on / off of the switching elements S3 and S4 of the field converter 24 and the field current if will be described. As described above, one end of the field winding 34 is connected to the midpoint a of the arm A1 of the field converter 24, and the other end of the field winding 34 is connected to the positive side bp of the battery 14. Has been done. Therefore, the potential of the other end of the field winding 34 (hereinafter, also referred to as bp point) is constant at vb, which is the output potential of the battery 14, while one end of the field winding 34 (hereinafter, ap point). The potential of (also referred to as) depends on the on / off state of the switching elements S3 and S4 and the magnitude of the voltage vc between the bus bars 28a and 28b of the inverter. Here, the voltage vc is higher than the voltage vb due to the function of the boost converter 18 (vc> vb).

スイッチング素子S3をオンにし、S4をオフにすると、ap点の電位はvcとなり、bp点の電位はvb(<vc)であるから、界磁電流ifはap点からbp点に向かって流れる。すなわち、ap点の電位がbp点の電位よりも高くなるので、界磁電流ifは正方向(図1に示すifの実線矢印で示す方向)に流れる。一方、スイッチング素子S3をオフにし、S4をオンにすると、ap点の電位は0Vとなり、bp点の電位はvb(>0V)であるから、界磁電流ifはbp点からap点に向かって流れる。すなわち、ap点の電位がbp点の電位よりも低くなるので、界磁電流ifは負方向(図1に示すifの実線矢印で示す方向とは逆方向)に流れる。 When the switching element S3 is turned on and S4 is turned off, the potential at the ap point becomes vc, and the potential at the bp point is vb (<vc), so that the field current if flows from the ap point to the bp point. That is, since the potential at the ap point is higher than the potential at the bp point, the field current if flows in the positive direction (the direction indicated by the solid arrow of if shown in FIG. 1). On the other hand, when the switching element S3 is turned off and S4 is turned on, the potential at the ap point becomes 0V and the potential at the bp point is vb (> 0V), so that the field current if is from the bp point toward the ap point. It flows. That is, since the potential at the ap point is lower than the potential at the bp point, the field current if flows in the negative direction (the direction opposite to the direction indicated by the solid arrow of if shown in FIG. 1).

次に、制御装置12によるスイッチング素子S3,S4の制御について説明する。ap点の電位vapは、以下の(1)式によって表される。 Next, the control of the switching elements S3 and S4 by the control device 12 will be described. The potential vap at the ap point is expressed by the following equation (1).

vap=df×vc ・・・(1) vap = df × vc ・ ・ ・ (1)

上記(1)式において、dfは、スイッチング素子S3,S4のゲート信号GS3,GS4のデューティ比である。具体的には、デューティ比dfは、S3がオンかつS4がオフの期間t1と、S3がオフかつS4がオンの期間t2との比であり、以下の(2)式によって表される。 In the above equation (1), df is the duty ratio of the gate signals GS3 and GS4 of the switching elements S3 and S4. Specifically, the duty ratio df is the ratio of the period t1 in which S3 is on and S4 is off to the period t2 in which S3 is off and S4 is on, and is expressed by the following equation (2).

df=t1/t2 ・・・(2) df = t1 / t2 ... (2)

ここで、ap点の電位vapをvb(バッテリ電位)にすると(vap=vb)、bp点の電位vbpはvb(バッテリ電位)で一定(vbp=vb)であるから、界磁電流ifは0Aとなる。上記(1)式に、界磁電流if=0Aとなるvap=vbを代入するとdf=(vb/vc)となる。従って、制御装置12がdf=(vb/vc)となるように期間t1,t2(S3,S4のスイッチング)を制御することにより、界磁電流ifを0Aにすることができることが分かる。また、制御装置12は、df>(vb/vc)となるように期間t1,t2を制御することにより、界磁電流ifを正方向に流すことができ、df<(vb/vc)となるように期間t1,t2を制御することにより、界磁電流ifを負方向に流すことができる。 Here, when the potential vap at the ap point is set to vb (battery potential) (vap = vb), the potential vbp at the bp point is constant at vb (battery potential) (vbp = vb), so the field current if is 0A. It becomes. Substituting vap = vb for which the field current if = 0A into the above equation (1) yields df = (vb / vc). Therefore, it can be seen that the field current if can be set to 0A by controlling the periods t1 and t2 (switching of S3 and S4) so that the control device 12 has df = (vb / vc). Further, the control device 12 can flow the field current if in the positive direction by controlling the periods t1 and t2 so that df> (vb / vc), and df <(vb / vc). By controlling the periods t1 and t2 in this way, the field current if can flow in the negative direction.

以上説明した回転電動機システム10によれば、界磁用コンバータ24が2つのスイッチング素子S3,S4のみを有するという簡素な構成でありながら、界磁巻線34に正方向の電流(強め界磁電流)と負方向の電流(弱め界磁電流)の両方を流す制御が可能である。このように正負両方向に界磁電流ifを流す制御が可能であることにより、トルク指令値の増加または減少時に、界磁電流ifの電流応答性を高くすることができる。例えば、界磁電流ifが正方向に比較的大きな電流値で流れている場合において、トルク指令値に従って界磁電流ifを0(A)まで低下させる際に、本実施形態によれば界磁電流ifを負方向に流す制御が可能であるため、界磁電流ifを短時間に0(A)に変化させることができる。また、以上説明した回転電動機システム10によれば、界磁用コンバータ24が簡素な構成であるから、回転電動機システム10、或いは、パワー・コントロール・ユニット(界磁用コンバータ24及びインバータ26を含むユニット、PCUとも言う)のコスト面においても有利である。 According to the rotary motor system 10 described above, although the field converter 24 has only two switching elements S3 and S4, the field winding 34 has a positive current (strong field current). ) And the current in the negative direction (field weakening current) can be controlled. Since the field current if can be controlled to flow in both the positive and negative directions in this way, the current responsiveness of the field current if can be increased when the torque command value is increased or decreased. For example, when the field current if is flowing in the positive direction with a relatively large current value, when the field current if is reduced to 0 (A) according to the torque command value, the field current according to the present embodiment is used. Since it is possible to control the flow of the if in the negative direction, the field current if can be changed to 0 (A) in a short time. Further, according to the rotary motor system 10 described above, since the field converter 24 has a simple configuration, the rotary motor system 10 or a power control unit (a unit including the field converter 24 and the inverter 26). It is also advantageous in terms of cost (also called PCU).

なお、図6は、従来技術の回転電動機システムの回路図である。この従来技術の回転電動機システム110も、界磁用コンバータ124を含み、界磁用コンバータ124は、2つのスイッチング素子S13,S14を直列接続したアームA11で構成される。アームA11は、インバータ26の母線間に接続され、界磁巻線34の一端はアームA11の中点ap(ap点)に接続され、界磁巻線34の他端はインバータ26の片側の母線(bp点)に接続にされる。この従来技術の回転電動機システム110も、界磁用コンバータ124が2つのスイッチング素子S13,S14により構成される。しかし、界磁用コンバータ124のap点は、bp点と同じ又は高い電位しか出力できず、界磁巻線34に正方向の電流しか流すことができない。 Note that FIG. 6 is a circuit diagram of a conventional rotary electric motor system. The rotary electric motor system 110 of the prior art also includes a field converter 124, and the field converter 124 is composed of an arm A11 in which two switching elements S13 and S14 are connected in series. The arm A11 is connected between the busbars of the inverter 26, one end of the field winding 34 is connected to the midpoint a (ap point) of the arm A11, and the other end of the field winding 34 is the busbar on one side of the inverter 26. It is connected to (bp point). In this conventional rotary electric motor system 110, the field converter 124 is also composed of two switching elements S13 and S14. However, the ap point of the field converter 124 can output only the same or higher potential as the bp point, and only the current in the positive direction can flow through the field winding 34.

また、図7は、従来技術の別の回転電動機システムの回路図である。この従来技術の回転電動機システム210も、界磁用コンバータ224を含み、界磁用コンバータ224は、並列接続された第1アームA21及び第2アームA22で構成される。第1、2アームA21,A22には2つのスイッチング素子S23及びS24とスイッチング素子S25及びS26がそれぞれ直列に接続される。第1、2アームA21,A22は、インバータ26の母線間に接続され、界磁巻線34の一端はアームA21の中点apに接続され、界磁巻線34の他端はアームA22の中点bpに接続される。この従来技術の回転電動機システム210は、界磁巻線34に正負両方向の電流を流すことができるが、界磁用コンバータ224のスイッチング素子が4つもある。 Further, FIG. 7 is a circuit diagram of another rotary electric motor system according to the prior art. This conventional rotary electric motor system 210 also includes a field converter 224, and the field converter 224 is composed of a first arm A21 and a second arm A22 connected in parallel. Two switching elements S23 and S24 and switching elements S25 and S26 are connected in series to the first and second arms A21 and A22, respectively. The first and second arms A21 and A22 are connected between the busbars of the inverter 26, one end of the field winding 34 is connected to the midpoint a of the arm A21, and the other end of the field winding 34 is inside the arm A22. Connected to point bp. The rotary electric motor system 210 of the prior art can pass a current in both positive and negative directions through the field winding 34, and has four switching elements of the field converter 224.

以上から、従来技術の回転電動機システム110、210(図6、図7)に比べて、本実施形態の回転電動機システム10が、界磁電流ifの制御の観点、及び、回路構成の観点から有利であることがよく理解できる。 From the above, the rotary motor system 10 of the present embodiment is more advantageous than the conventional rotary motor systems 110 and 210 (FIGS. 6 and 7) from the viewpoint of controlling the field current if and the circuit configuration. It is easy to understand that.

次に、本実施形態の回転電動機システム10に適用可能である界磁用コンバータ24の制御について説明する。上記した(1)式から分かるように、界磁用コンバータ24のap点(図1参照)の電位vapは、インバータ26の母線28a,28b間の電圧vcによって変化する。ここで、電圧vcは、以下の(3)式によって表すことができる。 Next, the control of the field converter 24 applicable to the rotary electric motor system 10 of the present embodiment will be described. As can be seen from the above equation (1), the potential vap at the ap point (see FIG. 1) of the field converter 24 changes depending on the voltage vc between the bus 28a and 28b of the inverter 26. Here, the voltage vc can be expressed by the following equation (3).

vc=du×vb ・・・(3) vc = du × vb ・ ・ ・ (3)

上記(3)式において、duは、昇圧コンバータ18のスイッチング素子S1,S2のゲート信号GS1,GS2のデューティ比である。具体的には、デューティ比duは、S1がオフかつS2がオンの期間t3と、S1がオンかつS2がオフの期間t4との比であり、以下の(4)式によって表すことができる。 In the above equation (3), du is the duty ratio of the gate signals GS1 and GS2 of the switching elements S1 and S2 of the boost converter 18. Specifically, the duty ratio du is the ratio of the period t3 in which S1 is off and S2 is on to the period t4 in which S1 is on and S2 is off, and can be expressed by the following equation (4).

du=t3/t4 ・・・(4) du = t3 / t4 ... (4)

制御装置12は、デューティ比duを制御することにより、電圧vcを所望の電圧値に制御する。ここで、デューティ比duは、電圧vcを介して、界磁用コンバータ24のap点の電位vapに影響を与え、ap点の電位vapは、界磁電流ifに影響を与える。すなわち、デューティ比duは、界磁電流ifに影響を与える。そこで、ここで説明する界磁用コンバータ24の制御(界磁電流ifの制御)は、昇圧コンバータ18のデューティ比duを制御因子として用いる。 The control device 12 controls the voltage vc to a desired voltage value by controlling the duty ratio du. Here, the duty ratio du affects the potential vap at the ap point of the field converter 24 via the voltage vc, and the potential vap at the ap point affects the field current if. That is, the duty ratio du affects the field current if. Therefore, in the control of the field converter 24 described here (control of the field current if), the duty ratio du of the boost converter 18 is used as a control factor.

制御装置12は、界磁用コンバータ24のスイッチング素子S3,S4のゲート信号GS3,GS4を生成する界磁電流制御装置を含む。図2は、界磁電流制御装置50のブロック構成図である。界磁電流制御装置50は、フィードバック制御器52と、フィードフォワード制御器58と、リミッタ60と、PWM62を含む。フィードバック制御器52は、界磁電流指令値irfと界磁電流検出値ifの偏差(=irf−if)を算出する加算器55と、加算器55で算出された偏差を0に近づけるように比例積分制御(PI制御)を行う比例積分制御器56を含む。フィードフォワード制御器58は、昇圧コンバータ18のスイッチング素子S1,S2のゲート信号GS1,GS2のデューティ比duをフィードフォワード値として出力する。フィードバック制御器52の出力とフィードフォワード制御器58の出力は、加算器59で加算され、加算器59の出力信号は、リミッタ60を通した後にPWM62へ入力される。PWM62は、リミッタ60からの入力信号に従って、界磁用コンバータ24のスイッチング素子S3,S4のゲート信号GS3,GS4を生成する。この構成によれば、界磁電流制御装置50は、フィードバック制御器52の出力と、フィードフォワード制御器58の出力に基づいて、界磁用コンバータ24のスイッチング素子S3,S4のゲート信号GS3,GS4のデューティ比dfを制御する。トルク指令値が増加または減少する際、界磁電流指令値irfが変更され、昇圧コンバータ18のデューティ比duが変更されて、界磁電流ifが調整されることがある。この際、上記した界磁電流制御装置50によれば、界磁電流指令値irfに従ったフィードバック制御に加えて、昇圧コンバータ18のデューティ比duに従ったフィードフォワード制御を行うので、界磁電流ifは、界磁電流指令値irfに迅速に向かうことができる。すなわち、界磁電流ifの界磁電流指令値irfに対する応答性(追従性)を高めることができる。 The control device 12 includes a field current control device that generates gate signals GS3 and GS4 of the switching elements S3 and S4 of the field converter 24. FIG. 2 is a block configuration diagram of the field current control device 50. The field current controller 50 includes a feedback controller 52, a feedforward controller 58, a limiter 60, and a PWM 62. The feedback controller 52 is proportional to the adder 55 that calculates the deviation (= irf-if) between the field current command value irf and the field current detection value if, and the deviation calculated by the adder 55 so as to approach zero. Includes a proportional integral controller 56 that performs integral control (PI control). The feedforward controller 58 outputs the duty ratio du of the gate signals GS1 and GS2 of the switching elements S1 and S2 of the boost converter 18 as a feedforward value. The output of the feedback controller 52 and the output of the feedforward controller 58 are added by the adder 59, and the output signal of the adder 59 is input to the PWM 62 after passing through the limiter 60. The PWM 62 generates the gate signals GS3 and GS4 of the switching elements S3 and S4 of the field converter 24 according to the input signal from the limiter 60. According to this configuration, the field current controller 50 is based on the output of the feedback controller 52 and the output of the feedforward controller 58, and the gate signals GS3 and GS4 of the switching elements S3 and S4 of the field converter 24. Duty ratio df is controlled. When the torque command value increases or decreases, the field current command value irf may be changed, the duty ratio du of the boost converter 18 may be changed, and the field current if may be adjusted. At this time, according to the above-mentioned field current control device 50, in addition to the feedback control according to the field current command value irf, the feed forward control according to the duty ratio du of the boost converter 18 is performed, so that the field current is obtained. The if can quickly move to the field current command value irf. That is, the responsiveness (followability) of the field current if to the field current command value irf can be improved.

次に、本実施形態の回転電動機システム10に適用可能であるキャリア信号について説明する。図3は、昇圧コンバータ18のスイッチング素子S1,S2のゲート信号GS1,GS2の生成についての説明図である。制御装置12は、ゲート信号GS1,GS2を、トルク指令値に基づいて設定された閾値BCthと、第1キャリア信号CS1の信号値とを比較することにより生成する。図3には、閾値BCthが第1キャリア信号CS1の信号値より大きい場合にGS1をHigh(オン)、GS2をLow(オフ)にし、閾値BCthが第1キャリア信号CS1の信号値以下の場合にGS1をLow(オフ)、GS2をHigh(オン)にするように、GS1とGS2を生成している状態が示されている。また、図3には、GS1,GS2に従って昇圧コンバータ18のスイッチング素子S1,S2のオン/オフを制御した際のリアクトル20(図1参照)に流れる電流iL(以下、リアクトル電流iLとも言う)が示されている。 Next, a carrier signal applicable to the rotary motor system 10 of the present embodiment will be described. FIG. 3 is an explanatory diagram for generating gate signals GS1 and GS2 of the switching elements S1 and S2 of the boost converter 18. The control device 12 generates the gate signals GS1 and GS2 by comparing the threshold value BCth set based on the torque command value with the signal value of the first carrier signal CS1. In FIG. 3, when the threshold BCth is larger than the signal value of the first carrier signal CS1, GS1 is set to High (on), GS2 is set to Low (off), and the threshold BCth is equal to or less than the signal value of the first carrier signal CS1. The state in which GS1 and GS2 are generated is shown so that GS1 is set to Low (off) and GS2 is set to High (on). Further, FIG. 3 shows a current iL (hereinafter, also referred to as a reactor current iL) flowing through the reactor 20 (see FIG. 1) when the on / off of the switching elements S1 and S2 of the boost converter 18 is controlled according to the GS1 and GS2. It is shown.

図3に示すように、リアクトル電流iLには振幅αのリップルが現れることがあり、振幅αの大きさは、第1キャリア信号CS1の周期Tc1(第1周期Tc1とも言う)に依存する。図5に示すように、第1キャリア信号CS1の周期Tc1が大きくなるほど、振幅αは大きくなる。振幅αが大きいリップルを有するリアクトル電流iLがバッテリ14へ入力されると、バッテリ14の劣化が進む可能性がある。従って、バッテリ14の劣化を抑制するために、図3に示すように、第1キャリア信号CS1の周期Tc1を小さくすることにより、振幅αを小さくすることが望ましい。 As shown in FIG. 3, a ripple of amplitude α may appear in the reactor current iL, and the magnitude of the amplitude α depends on the period Tc1 (also referred to as the first period Tc1) of the first carrier signal CS1. As shown in FIG. 5, the larger the period Tc1 of the first carrier signal CS1, the larger the amplitude α. When the reactor current iL having a ripple having a large amplitude α is input to the battery 14, the deterioration of the battery 14 may progress. Therefore, in order to suppress the deterioration of the battery 14, it is desirable to reduce the amplitude α by reducing the period Tc1 of the first carrier signal CS1 as shown in FIG.

図4は、界磁用コンバータ24のスイッチング素子S3,S4のゲート信号GS3,GS4の生成についての説明図である。昇圧コンバータ18のゲート信号S1,S2と同様に、制御装置12(界磁電流制御装置)は、トルク指令値に基づいて設定された閾値FCthと、第2キャリア信号CS2の信号値とを比較することにより界磁用コンバータ24のゲート信号GS3,GS4を生成する。図4には、閾値FCthが第2キャリア信号CS2の信号値より大きい場合にGS3をHigh(オン)、GS4をLow(オフ)にし、閾値FCthが第2キャリア信号CS2の信号値以下の場合にGS3をLow(オフ)、GS4をHigh(オン)にするように、GS3とGS4を生成している状態が示されている。また、図4には、GS3,GS4に従って界磁用コンバータ24のスイッチング素子S3,S4のオン/オフを制御した際の界磁電流ifが示されている。 FIG. 4 is an explanatory diagram for generating gate signals GS3 and GS4 of the switching elements S3 and S4 of the field converter 24. Similar to the gate signals S1 and S2 of the boost converter 18, the control device 12 (field current control device) compares the threshold value FCth set based on the torque command value with the signal value of the second carrier signal CS2. As a result, the gate signals GS3 and GS4 of the field converter 24 are generated. In FIG. 4, when the threshold FCth is larger than the signal value of the second carrier signal CS2, GS3 is set to High (on), GS4 is set to Low (off), and the threshold FCth is equal to or less than the signal value of the second carrier signal CS2. The state in which GS3 and GS4 are generated is shown so that GS3 is set to Low (off) and GS4 is set to High (on). Further, FIG. 4 shows a field current if when the on / off of the switching elements S3 and S4 of the field converter 24 is controlled according to the GS3 and GS4.

リアクトル電流iLと同様に、図4に示すように、界磁電流ifには振幅βのリップルが現れることがあり、振幅βの大きさは、第2キャリア信号CS2の周期Tc2(第2周期Tc2とも言う)に依存する。第2キャリア信号CS2の周期Tc2が大きくなるほど、振幅βは大きくなり得る。しかし、界磁巻線34のインダクタンスは、昇圧コンバータ18のリアクトル20のインダクタンスに比べて数倍〜数百倍大きいため、第2キャリア信号CS2の周期Tc2を大きくしても、界磁電流ifの振幅βは、リアクトル電流iLの振幅αのように大きくはならない。第2キャリア信号CS2の周期Tc2を大きくすれば、界磁用コンバータ24のスイッチング素子S3,S4のスイッチング回数が減るため、スイッチング素子S3,S4の劣化を抑制することができる。そこで、図4に示すように、第2キャリア信号CS2の周期Tc2を大きくすることが望ましい。 Similar to the reactor current iL, as shown in FIG. 4, a ripple of amplitude β may appear in the field current if, and the magnitude of the amplitude β is determined by the period Tc2 of the second carrier signal CS2 (second period Tc2). Also called). As the period Tc2 of the second carrier signal CS2 becomes larger, the amplitude β can become larger. However, since the inductance of the field winding 34 is several to several hundred times larger than that of the reactor 20 of the boost converter 18, even if the period Tc2 of the second carrier signal CS2 is increased, the field current if The amplitude β does not become as large as the amplitude α of the reactor current iL. If the period Tc2 of the second carrier signal CS2 is increased, the number of switchings of the switching elements S3 and S4 of the field converter 24 is reduced, so that deterioration of the switching elements S3 and S4 can be suppressed. Therefore, as shown in FIG. 4, it is desirable to increase the period Tc2 of the second carrier signal CS2.

そこで、本実施形態の回転電動機システム10において、制御装置12は、昇圧コンバータ18の第1キャリア信号CS1の周期Tc1を、界磁用コンバータ24の第2キャリア信号CS2の周期Tc2よりも短くするとしてもよい。このようにすれば、バッテリ14の劣化の抑制と、界磁用コンバータ24のスイッチング素子S3,S4の劣化の抑制との双方を実現することができる。 Therefore, in the rotary motor system 10 of the present embodiment, the control device 12 assumes that the period Tc1 of the first carrier signal CS1 of the boost converter 18 is shorter than the period Tc2 of the second carrier signal CS2 of the field converter 24. May be good. In this way, it is possible to suppress both the deterioration of the battery 14 and the deterioration of the switching elements S3 and S4 of the field converter 24.

10,110,210 回転電動機システム、12 制御装置、14 バッテリ、16,22 コンデンサ、18 昇圧コンバータ、20 リアクトル、24,124,224 界磁用コンバータ、26 インバータ、28a,28b 母線、30 回転電動機、32 電機子巻線(三相巻線)、34 界磁巻線、36 回転角センサ、38u,38v,40 電流センサ、50 界磁電流制御装置、52 フィードバック制御器、55 加算器、56 比例積分制御器(PI制御器)、58 フィードフォワード制御器、59 加算器、60 リミッタ、62 PWM、CS1 第1キャリア信号、CS2 第2キャリア信号、S1,S2,S3,S4,S13,S14,S23,S24,S25,S26,Sa,Sb スイッチング素子、A0,A1,A11 アーム、A21 第1アーム、A22 第2アーム、B1 U相アーム、B2 V相アーム、B3 W相アーム、if 界磁電流検出値(界磁電流)、irf 界磁電流指令値、iL リアクトル電流。
10,110,210 Revolving motor system, 12 controller, 14 battery, 16,22 capacitor, 18 boost converter, 20 reactor, 24,124,224 field converter, 26 inverter, 28a, 28b bus, 30 revolving motor, 32 armature winding (three-phase winding), 34 field winding, 36 rotation angle sensor, 38u, 38v, 40 current sensor, 50 field current controller, 52 feedback controller, 55 adder, 56 proportional integration Controller (PI controller), 58 feed forward controller, 59 adder, 60 limiter, 62 PWM, CS1 1st carrier signal, CS2 2nd carrier signal, S1, S2, S3, S4, S13, S14, S23, S24, S25, S26, Sa, Sb switching element, A0, A1, A11 arm, A21 first arm, A22 second arm, B1 U phase arm, B2 V phase arm, B3 W phase arm, if field current detection value (Field current), irf field current command value, iL reactor current.

Claims (3)

回転磁界を発生させる電機子巻線と界磁磁束を発生させる界磁巻線を備えた回転電動機と、
前記回転電動機の電力源であるバッテリと、
前記電機子巻線に電流を流すインバータと、
前記バッテリから電力が供給され、前記インバータの母線間の電圧を可変にする昇圧コンバータと、
前記インバータの母線間に接続され、前記界磁巻線に電流を流す界磁用コンバータと、
前記インバータ、前記界磁用コンバータ、及び前記昇圧コンバータを制御する制御装置と、を備え、
前記界磁用コンバータは、前記制御装置により制御される2つのスイッチング素子を直列接続したアームを含み、
前記界磁巻線の一端は前記界磁用コンバータの前記アームの2つのスイッチング素子の間に接続され、前記界磁巻線の他端は前記バッテリの正側に接続にされる、
ことを特徴とする回転電動機システム。
A rotating motor equipped with an armature winding that generates a rotating magnetic field and a field winding that generates a field magnetic flux,
The battery, which is the power source for the rotary motor,
An inverter that allows current to flow through the armature winding,
A boost converter that is powered by the battery and variable the voltage between the busbars of the inverter.
A field converter connected between the busbars of the inverter and passing a current through the field winding,
A control device for controlling the inverter, the field converter, and the boost converter is provided.
The field converter includes an arm in which two switching elements controlled by the control device are connected in series.
One end of the field winding is connected between two switching elements of the arm of the field converter, and the other end of the field winding is connected to the positive side of the battery.
A rotary motor system that features this.
請求項1に記載の回転電動機システムであって、
前記昇圧コンバータは、スイッチング素子を含み、前記制御装置は、前記昇圧コンバータの前記スイッチング素子を制御することにより前記インバータの母線間の電圧を制御し、
前記制御装置は、前記昇圧コンバータの前記スイッチング素子のゲート信号を、第1周期を有する第1キャリア信号を用いて生成し、前記界磁用コンバータの前記スイッチング素子のゲート信号を、第2周期を有する第2キャリア信号を用いて生成し、
前記第1周期は、前記第2周期よりも短い、
ことを特徴とする回転電動機システム。
The rotary electric motor system according to claim 1.
The boost converter includes a switching element, and the control device controls the voltage between the bus buses of the inverter by controlling the switching element of the boost converter.
The control device generates a gate signal of the switching element of the boost converter by using a first carrier signal having a first period, and generates a gate signal of the switching element of the field converter by using a first carrier signal having a first period. Generated using the second carrier signal that has
The first cycle is shorter than the second cycle.
A rotary motor system that features this.
請求項1に記載の回転電動機システムであって、
前記界磁巻線に流れる電流を界磁電流検出値として検出する電流センサを、さらに備え、
前記昇圧コンバータは、スイッチング素子を含み、前記制御装置は、前記昇圧コンバータの前記スイッチング素子を制御することにより前記インバータの母線間の電圧を制御し、
前記制御装置は、
界磁電流指令値と前記界磁電流検出値の偏差を比例積分制御するフィードバック制御器と、前記昇圧コンバータの前記スイッチング素子のゲート信号のデューティ比をフィードフォワード値として出力するフィードフォワード制御器とを、含み、
前記フィードバック制御器の出力と、前記フィードフォワード制御器の出力に基づいて、前記界磁用コンバータの前記スイッチング素子のゲート信号のデューティ比を制御する、
ことを特徴とする回転電動機システム。
The rotary electric motor system according to claim 1.
A current sensor that detects the current flowing through the field winding as a field current detection value is further provided.
The boost converter includes a switching element, and the control device controls the voltage between the bus buses of the inverter by controlling the switching element of the boost converter.
The control device is
A feedback controller that proportionally integrates and controls the deviation between the field current command value and the field current detection value, and a feedforward controller that outputs the duty ratio of the gate signal of the switching element of the boost converter as a feedforward value. , Including,
The duty ratio of the gate signal of the switching element of the field converter is controlled based on the output of the feedback controller and the output of the feedforward controller.
A rotary motor system that features this.
JP2019133604A 2019-07-19 2019-07-19 Rotating motor system Active JP7152366B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019133604A JP7152366B2 (en) 2019-07-19 2019-07-19 Rotating motor system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019133604A JP7152366B2 (en) 2019-07-19 2019-07-19 Rotating motor system

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2021019423A true JP2021019423A (en) 2021-02-15
JP7152366B2 JP7152366B2 (en) 2022-10-12

Family

ID=74564471

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019133604A Active JP7152366B2 (en) 2019-07-19 2019-07-19 Rotating motor system

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7152366B2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113676110A (en) * 2021-08-02 2021-11-19 南京航空航天大学 Pre-stage decoupling control method for driving and charging integrated system of electro-magnetic doubly salient motor
WO2023089805A1 (en) * 2021-11-22 2023-05-25 三菱電機株式会社 Electric motor control device, electric motor control system, and electric motor control method

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005143157A (en) * 2003-11-04 2005-06-02 Nissan Motor Co Ltd Motor controller for vehicle and method for controlling motor for vehicle
JP2010068597A (en) * 2008-09-09 2010-03-25 Toyota Motor Corp Electric motor drive device and control method thereof
JP2010110079A (en) * 2008-10-29 2010-05-13 Denso Corp Controller and control system of field-winding synchronous machine
JP2018085799A (en) * 2016-11-21 2018-05-31 株式会社豊田中央研究所 Rotary electric machine control system and method of adjusting the same
JP2019071733A (en) * 2017-10-10 2019-05-09 株式会社デンソー Controller of rotary electric machine

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005143157A (en) * 2003-11-04 2005-06-02 Nissan Motor Co Ltd Motor controller for vehicle and method for controlling motor for vehicle
JP2010068597A (en) * 2008-09-09 2010-03-25 Toyota Motor Corp Electric motor drive device and control method thereof
JP2010110079A (en) * 2008-10-29 2010-05-13 Denso Corp Controller and control system of field-winding synchronous machine
JP2018085799A (en) * 2016-11-21 2018-05-31 株式会社豊田中央研究所 Rotary electric machine control system and method of adjusting the same
JP2019071733A (en) * 2017-10-10 2019-05-09 株式会社デンソー Controller of rotary electric machine

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113676110A (en) * 2021-08-02 2021-11-19 南京航空航天大学 Pre-stage decoupling control method for driving and charging integrated system of electro-magnetic doubly salient motor
CN113676110B (en) * 2021-08-02 2023-06-20 南京航空航天大学 Front-stage decoupling control method for electro-magnetic doubly salient motor driving and charging integrated system
WO2023089805A1 (en) * 2021-11-22 2023-05-25 三菱電機株式会社 Electric motor control device, electric motor control system, and electric motor control method

Also Published As

Publication number Publication date
JP7152366B2 (en) 2022-10-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5133834B2 (en) AC motor control device
JP4749852B2 (en) Motor drive device and automobile using the same
JP4380755B2 (en) Rotating electrical machine equipment
JP6555186B2 (en) AC motor control device
US10243497B2 (en) Motor control apparatus and electronic power steering system
WO2010082368A1 (en) Control apparatus for ac motor and electric vehicle
US8441225B2 (en) Direct-current to three-phase alternating-current inverter system
US6548984B2 (en) Power output device
WO2010150786A1 (en) Control device for electric motor drive unit
JP2000125411A (en) Motor driving equipment
AU2017336112A1 (en) Control device for power converter
JP2013090401A (en) Rotating electrical machine control system
JP4138423B2 (en) Power output device
JP7152366B2 (en) Rotating motor system
JP3910414B2 (en) Motor drive control device and method thereof
JP6327141B2 (en) Electric vehicle
CN111034020A (en) Power conversion device and electric power steering device
JP4348929B2 (en) Motor control device
JP5115202B2 (en) Motor drive device
CN111034001B (en) Power conversion device and electric power steering device
JP2021111986A (en) Motor controller
JP2016123141A (en) Motor system
JP7202997B2 (en) Rotating motor system
JP5686110B2 (en) Control device for AC electric machine drive system
JP7251336B2 (en) motor controller

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20211025

A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711

Effective date: 20220804

TRDD Decision of grant or rejection written
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20220817

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20220804

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20220906

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20220929

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7152366

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150