JP2022132051A - power converter - Google Patents

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幸平 篠宮
Kohei Shinomiya
英也 松永
Hideya Matsunaga
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Denso Corp
Toyota Motor Corp
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Denso Corp
Toyota Motor Corp
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Abstract

To provide a power converter that maintains the effect of reducing output current ripple by driving converters connected in parallel, and can output pulses normally to a drive terminal of the converter even when a current command value is small, thereby suppressing current waveform distortion.SOLUTION: Two or more n converters 5 connected in parallel generate pulses and output them to a motor 4 to drive the motor 4. On the basis of control information output from a control unit 11, a pulse generation unit 12 generates a multiplex pulse for multiplexing the n converters 5 of a three-phase converter 3. A multiplexing number switching unit 25 changes a multiplexing operation number na in which the converters 5 are simultaneously multiplexed.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、電力変換器に関する。 The present invention relates to power converters.

この種の電力変換器としてハイブリッド車の動力発生装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1記載の動力発生装置は、永久磁石同期モータの各相にマルチフェーズコンバータを接続すると共に、各相に接続されたマルチフェーズコンバータを並列接続している。各マルチフェーズコンバータが、それぞれ位相を変化させながら駆動することで正弦波状の電圧を出力しており、これにより出力電流リップルを低減している。 A power generator for a hybrid vehicle has been proposed as this type of power converter (see, for example, Patent Document 1). The power generator disclosed in Patent Document 1 connects a multiphase converter to each phase of a permanent magnet synchronous motor, and connects the multiphase converters connected to each phase in parallel. Each multiphase converter outputs a sinusoidal voltage by driving while changing the phase, thereby reducing the output current ripple.

一般に、コンバータの並列接続数をより多くすることで出力電流リップルを低減できるが、電流指令値が小さくなると周期が短くなり、コンバータを駆動するパルス幅も短くなる。 In general, the output current ripple can be reduced by increasing the number of converters connected in parallel.

コンバータの駆動するパルス幅が短い場合、コンバータはパルスを正常に出力できない虞がある。この場合、電流波形歪みを生じるため、ノイズ増加の原因となる。 If the pulse width driven by the converter is short, the converter may not be able to output pulses normally. In this case, current waveform distortion occurs, which causes an increase in noise.

特開2009-219299号公報JP 2009-219299 A

本発明の目的は、コンバータを並列接続して駆動することで出力電流リップルの低減効果を維持しつつ、電流指令値が小さい場合でも、コンバータがパルスを正常出力して電流波形歪みを抑制できるようにした電力変換器を提供することにある。 An object of the present invention is to drive the converters in parallel so that the output current ripple reduction effect can be maintained, and even when the current command value is small, the converters can normally output pulses to suppress current waveform distortion. To provide a power converter with

請求項1記載の発明は、並列接続された2以上のn個のコンバータを備える電力変換器を対象としている。制御部が、入力される電流指令値に応じた制御情報を出力すると、パルス生成部は、制御部により出力される制御情報に基づいて電力変換器のn個のコンバータを多重動作させるようにコンバータに出力する多重パルスを生成する。このとき、多重動作数変更部は、多重動作させる多重動作個数を変更する。 The invention according to claim 1 is intended for a power converter provided with two or more n converters connected in parallel. When the control unit outputs control information according to the input current command value, the pulse generation unit causes the n converters of the power converter to perform multiple operations based on the control information output by the control unit. Generate multiple pulses to output to At this time, the multiple operation number changing unit changes the number of multiple operations to be performed.

多重動作数切替部が、電流指令値に応じて動作するコンバータの多重数を切り替えることで、電流指令値が小さいときでもパルス幅の短縮化を抑制でき、コンバータがパルスを正常出力して電流波形歪みを抑制できる。 By switching the multiplexing number of converters that operate according to the current command value, the multiple operation number switching unit can suppress shortening of the pulse width even when the current command value is small. Distortion can be suppressed.

第1実施形態における全体的な電気的構成図Overall electrical configuration diagram in the first embodiment 第1実施形態における一相分の電気的構成図Electrical configuration diagram for one phase in the first embodiment 第1実施形態におけるコンバータの制御構成図Control configuration diagram of the converter in the first embodiment 第1実施形態における四多重の場合のコンバータの駆動電圧及び駆動電流波形Drive voltage and drive current waveforms of converter in the case of quadruple multiplexing in the first embodiment 第1実施形態における多重パルス生成処理を概略的に説明するフローチャートのその1Part 1 of a flowchart for schematically explaining multiple pulse generation processing in the first embodiment 第1実施形態における多重パルスの生成方法の説明図Explanatory diagram of a method for generating multiple pulses in the first embodiment 第1実施形態における多重パルス生成処理を概略的に説明するフローチャートのその2Flowchart 2 for schematically explaining the multiple pulse generation process in the first embodiment 第1実施形態におけるインダクタ電流と出力電流との関係性を示す説明図のその1Part 1 of the explanatory diagram showing the relationship between the inductor current and the output current in the first embodiment 第1実施形態におけるインダクタ電流と出力電流との関係性を示す説明図のその2Part 2 of the explanatory diagram showing the relationship between the inductor current and the output current in the first embodiment 第1実施形態における電流指令値に対する多重動作個数の設定例を示す説明図のその1Part 1 of an explanatory diagram showing an example of setting the number of multiple operations with respect to the current command value in the first embodiment 第1実施形態における電流指令値に対する多重動作個数の設定例を示す説明図のその2Part 2 of the explanatory diagram showing a setting example of the number of multiple operations with respect to the current command value in the first embodiment 第1実施形態における回転数指令値、出力電流、多重動作個数の関係性を示す説明図Explanatory diagram showing the relationship between the rotation speed command value, the output current, and the number of multiple operations in the first embodiment. 第2実施形態におけるパルス生成処理を概略的に説明するフローチャートFlowchart for schematically explaining pulse generation processing in the second embodiment 第3実施形態において多重動作個数を切り替える際に生じる課題を説明する図A diagram for explaining a problem that occurs when switching the number of multiple operations in the third embodiment. 第3実施形態における補間パルスの生成方法を概略的に示す説明図Explanatory drawing schematically showing a method of generating interpolation pulses in the third embodiment. 第1から第3実施形態に関連した変形例における全体的な電気的構成図Overall electrical configuration diagram in a modification related to the first to third embodiments 第1から第3実施形態に関連した変形例における電流指令値に対する動作多重個数の切替ロジックを概略的に説明する図FIG. 11 is a diagram schematically explaining the switching logic of the operation multiplex number with respect to the current command value in the modification related to the first to third embodiments; 第1から第3実施形態に関連した変形例における適用前と適用後の比較結果を示す図A diagram showing comparison results before and after application in modifications related to the first to third embodiments. 第1から第3実施形態に関連した変形例に対する比較例技術の不具合の説明図Explanatory diagram of defects of comparative example technology with respect to modifications related to the first to third embodiments 第1から第3実施形態に関連した変形例における効果を説明する図Diagrams for explaining effects in modifications related to the first to third embodiments 第4実施形態における全体的な電気的構成図Overall electrical configuration diagram in the fourth embodiment 第4実施形態における補間多重パルス生成例Example of interpolated multiple pulse generation in the fourth embodiment 第4実施形態における補間多重パルスの生成方法を説明する図FIG. 11 is a diagram for explaining a method of generating interpolated multiple pulses in the fourth embodiment; 第4実施形態における補間多重パルスの生成方法を概略的に説明するフローチャートFlowchart for schematically explaining a method for generating interpolated multiple pulses in the fourth embodiment 第5実施形態における多重パルスの生成方法を概略的に説明するタイミングチャートTiming chart for schematically explaining a method of generating multiple pulses in the fifth embodiment 第5実施形態における補間多重パルスの生成例Generation Example of Interpolated Multiple Pulses in Fifth Embodiment 第4から第5実施形態に関連した変形例における全体的な電気的構成図Overall electrical configuration diagram in a modification related to the fourth to fifth embodiments 第4から第5実施形態と関連した変形例との比較結果を示す図A diagram showing a comparison result between the fourth and fifth embodiments and related modifications 第4から第5実施形態に関連した変形例における適用前と適用後の比較結果を示す図A diagram showing comparison results before and after application in modifications related to the fourth to fifth embodiments. 第4から第5実施形態に関連した変形例に対する比較例技術の不具合の説明図Explanatory diagram of defects of comparative example technology with respect to modifications related to the fourth to fifth embodiments 第4から第5実施形態に関連した変形例における効果を説明する図A diagram for explaining effects in modifications related to the fourth and fifth embodiments. 従来技術において高調波電流歪みの影響を生じた電流波形例Examples of current waveforms affected by harmonic current distortion in conventional technology 第6実施形態における全体的な電気的構成図Overall electrical configuration diagram in the sixth embodiment 第6実施形態におけるパルス生成部の電気的構成を概略的に説明する図のその1Part 1 of the diagram for schematically explaining the electrical configuration of the pulse generator in the sixth embodiment 第6実施形態におけるパルス生成部の電気的構成を概略的に説明する図のその22 of the diagram schematically explaining the electrical configuration of the pulse generator in the sixth embodiment; 第6実施形態において逆起電圧に応じてパルス幅指令値を補正した場合の電流波形例Current waveform example when the pulse width command value is corrected according to the back electromotive force in the sixth embodiment 第6及び第7実施形態に関連した変形例における全体的な電気的構成図Overall electrical configuration diagram in a modification related to the sixth and seventh embodiments 第6及び第7実施形態に関連した変形例における逆起電力補正部の処理説明図FIG. 11 is a processing explanatory diagram of a back electromotive force correction unit in a modified example related to the sixth and seventh embodiments; 第6及び第7実施形態に関連した変形例における適用前と適用後の比較結果を示す図A diagram showing comparison results before and after application in modifications related to the sixth and seventh embodiments. 第6及び第7実施形態に関連した変形例における適用前と適用後の電流波形の変化例Example of change in current waveform before and after application in modifications related to the sixth and seventh embodiments 第6及び第7実施形態に関連した変形例における電圧利用率向上制御部の説明図Explanatory diagram of a voltage utilization factor improvement control unit in a modified example related to the sixth and seventh embodiments 第6及び第7実施形態に関連した変形例における比較例技術と上下限クランプ作用の説明図Explanatory diagram of comparative example technology and upper/lower limit clamping action in modifications related to the sixth and seventh embodiments 第8実施形態における全体的な電気的構成図Overall electrical configuration diagram in the eighth embodiment 第9実施形態における全体的な電気的構成図Overall electrical configuration diagram in the ninth embodiment

以下、幾つかの実施形態について図面を参照しながら説明する。複数の実施形態について同一又は類似の構成部分には同一又は類似符号を付して説明を省略することがある。 Several embodiments will be described below with reference to the drawings. In some embodiments, the same or similar components may be denoted by the same or similar reference numerals, and descriptions thereof may be omitted.

(第1実施形態)
第1実施形態について図1から図12を参照しながら説明する。図1に例示したように、バッテリ2には電力変換器としての三相インバータ3が接続されている。バッテリ2は、ニッケル水素蓄電池やリチウム蓄電池などの蓄電池である。三相インバータ3にはモータ4が接続されている。モータ4は、例えばハイブリッド車の車輪を駆動する動力発生装置であり、永久磁石同期モータ(PMSM)を例示している。
(First embodiment)
A first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 12. FIG. As illustrated in FIG. 1, the battery 2 is connected with a three-phase inverter 3 as a power converter. The battery 2 is a storage battery such as a nickel-metal hydride storage battery or a lithium storage battery. A motor 4 is connected to the three-phase inverter 3 . The motor 4 is, for example, a power generator that drives the wheels of a hybrid vehicle, and exemplifies a permanent magnet synchronous motor (PMSM).

三相インバータ3には、U相、V相、W相の複数相分のマルチフェーズコンバータ6u、6v、6wが用意されている。三相インバータ3は、それぞれ、基本単位となるコンバータ5u、5v、5wを2以上のn個多重並列接続したマルチフェーズコンバータ6u、6v、6wにより構成されている。 The three-phase inverter 3 is provided with multi-phase converters 6u, 6v, and 6w for a plurality of phases of U-phase, V-phase, and W-phase. The three-phase inverter 3 is composed of multi-phase converters 6u, 6v and 6w, each of which is formed by connecting two or more n converters 5u, 5v and 5w as basic units in parallel.

図1には、基本単位となるコンバータ5u、5v、5wの符号にそれぞれ添え字「1~n」を付して図示している。以下の説明では、コンバータ5u1、5u2、5u3…5un、5v1、5v2、5v3…5vn、5w1、5w2、5w3…5wn、のうち個々又はその一つを単にコンバータ5と略することもある。また、インダクタに流れる電流(以下、インダクタ電流I)の検出対象となるコンバータ5u1、5v1、5w1を、「マスタ相のコンバータ5」と称することもある。コンバータ5の構成例は図3に示している。 In FIG. 1, converters 5u, 5v, and 5w, which are basic units, are shown with suffixes "1 to n" added to their reference numerals. 5un, 5v1, 5v2, 5v3 . . . 5vn, 5w1, 5w2, 5w3 . Further, the converters 5u1, 5v1, and 5w1 that are targets for detection of the current flowing through the inductor (hereinafter, inductor current I L ) may also be referred to as "master-phase converters 5". A configuration example of the converter 5 is shown in FIG.

例えば、U相のマルチフェーズコンバータ6uは、n個のコンバータ5に流す全電流を1/nでそれぞれ分担すると共に、互いに位相差T/nを存して駆動することで各コンバータ5u1…5unの駆動電流を平準化する。各コンバータ5u1…5unの出力電流が合成されるため電流リップルを相殺でき、これにより、所望の電流波形、ここでは正弦波電流を出力するように構成されている。V相、W相のマルチフェーズコンバータ6v、6wも同様である。 For example, the U-phase multiphase converter 6u divides the total current flowing through the n converters 5 by 1/n, and is driven with a phase difference of T/n. Level the drive current. Since the output currents of the respective converters 5u1 . . . 5un are synthesized, current ripples can be canceled, thereby outputting a desired current waveform, here a sinusoidal current. The same applies to the V-phase and W-phase multiphase converters 6v and 6w.

上記の個々のコンバータ5は、図3に示すように、上アームスイッチSW1、下アームスイッチSW2、インダクタL、及びコンデンサCを図示形態に備え、バッテリ2の電圧を所望に変換する降圧型の非反転形バックコンバータにより構成される。 As shown in FIG. 3, each of the converters 5 described above is provided with an upper arm switch SW1, a lower arm switch SW2, an inductor L, and a capacitor C in the illustrated form, and is a step-down non-converter for converting the voltage of the battery 2 as desired. It consists of an inverting buck converter.

上アームスイッチSW1、下アームスイッチSW2は、Nチャネル型のパワーMOSFETなどのパワースイッチとして構成され、ドレインソース間には負荷電流を転流するためそれぞれ還流ダイオードD1、D2が接続されている。以下の説明では、上アームスイッチSW1及び下アームスイッチSW2の双方、又はその一方を「パワースイッチ」と称することもある。 The upper arm switch SW1 and the lower arm switch SW2 are configured as power switches such as N-channel power MOSFETs, and freewheeling diodes D1 and D2 are connected between the drain and source, respectively, to commutate the load current. In the following description, both or one of the upper arm switch SW1 and the lower arm switch SW2 may be referred to as "power switch".

本実施形態に係る制御システム1は、三相インバータ3に制御装置10を接続しており、図1に示す制御装置10を主体として制御を実行する。制御装置10は、複数のコア及び揮発性及び不揮発性のメモリ37などを備えたコンピュータにより構成されるもので、機能的には制御部11及びパルス生成部12としての構成を備える。メモリ37は、非遷移的実体的記憶媒体として各種のデータを保持する保持部として用いられる。バッテリ2には電圧センサ13が設置されており、電圧センサ13の検出電圧は制御部11に入力されている。 In the control system 1 according to the present embodiment, a control device 10 is connected to the three-phase inverter 3, and control is performed mainly by the control device 10 shown in FIG. The control device 10 is configured by a computer including a plurality of cores, volatile and non-volatile memories 37, etc., and functionally includes a control section 11 and a pulse generation section 12. FIG. The memory 37 is used as a holding unit that holds various data as a non-transitional substantive storage medium. A voltage sensor 13 is installed in the battery 2 , and the detected voltage of the voltage sensor 13 is input to the controller 11 .

また、UVW各相のマスタ相となるコンバータ5u1、5v1、5w1を構成するインダクタLの通電経路には、電流センサ14が設けられている。制御部11は、電流センサ14により検出されたインダクタ電流Iを入力している。また電圧センサ15が、コンデンサCの出力電圧Voutを検出するために設けられており、当該電圧センサ15による検出電圧は制御部11に入力されている。 Further, a current sensor 14 is provided in the conducting path of the inductors L forming the converters 5u1, 5v1, and 5w1 serving as master phases of the UVW phases. The controller 11 receives the inductor current IL detected by the current sensor 14 . A voltage sensor 15 is provided to detect the output voltage Vout of the capacitor C, and the voltage detected by the voltage sensor 15 is input to the control section 11 .

制御部11は、要求トルクに応じて算出された電流指令値Ioを指令値として入力し当該電流指令値Ioに応じた制御情報をパルス生成部12に出力する。なお、電流指令値Ioの更新周期は、交流周波数の周期に比較して十分短い時間に設定されており、交流周波数にて変化する電流指令値Ioを細かく設定できる。 The control unit 11 inputs a current command value Io calculated according to the required torque as a command value, and outputs control information according to the current command value Io to the pulse generation unit 12 . The update cycle of the current command value Io is set to a sufficiently short time compared to the cycle of the AC frequency, so that the current command value Io that changes with the AC frequency can be finely set.

また電流センサ16は、モータ4に入力させる相電流Iu、Iv、Iwを検出するために設けられており、電流センサ16による検出電流は制御部11に入力されている。また制御部11は、モータ4に設置されるレゾルバなどの回転位置センサ4aによりロータの角度θを入力し角速度ωの情報を演算する。制御部11は、これらの情報をフィードバック制御情報としてパルス生成部12に出力する。 A current sensor 16 is provided to detect the phase currents Iu, Iv, and Iw to be input to the motor 4 , and the current detected by the current sensor 16 is input to the controller 11 . The control unit 11 inputs the rotor angle θ from a rotational position sensor 4a such as a resolver installed in the motor 4, and calculates information on the angular velocity ω. The control unit 11 outputs these pieces of information to the pulse generation unit 12 as feedback control information.

パルス生成部12は、制御部11から入力される制御情報に基づいて、三相インバータ3の3×n個のコンバータ5を多重動作させるように多重パルス(マルチフェーズパルス)を生成する。 Based on the control information input from the control unit 11, the pulse generation unit 12 generates multiple pulses (multiphase pulses) so that the 3×n converters 5 of the three-phase inverter 3 are operated in a multiple manner.

図2に機能的に例示したように、パルス生成部12は、ゲート駆動部21、ゼロ電流検出部22、及びパルス演算部23としての機能的構成を備える。図3に示したように、パルス演算部23は、パルス幅カウンタ24a、開始位相カウンタ24b、終了位相カウンタ24cなどによるカウンタ24を備える。 As functionally illustrated in FIG. 2 , the pulse generator 12 has functional configurations as a gate driver 21 , a zero current detector 22 , and a pulse calculator 23 . As shown in FIG. 3, the pulse calculator 23 includes counters 24 including a pulse width counter 24a, a start phase counter 24b, and an end phase counter 24c.

パルス演算部23は、各相のマルチフェーズコンバータ6u、6v、6wの各コンバータ5が電流境界モードにて動作するときの上アームスイッチSW1及び下アームスイッチSW2のオン時間Ton及びオフ時間Toff、周期T、及び、同相(例えばU相)の複数のコンバータ5に入力させる多重パルス間の位相差Tdの各パラメータを算出する。 The pulse calculator 23 calculates the on-time Ton and off-time Toff of the upper arm switch SW1 and the lower arm switch SW2 when each converter 5 of the multiphase converters 6u, 6v, and 6w of each phase operates in the current boundary mode, the period Each parameter of T and a phase difference Td between multiple pulses to be input to a plurality of converters 5 in phase (for example, U phase) is calculated.

電流境界モードとは、インダクタ電流ILがゼロとなることを検出したことを条件として、上アームスイッチSW1及び下アームスイッチSW2のオン・オフを切り替えるモードを示す。オン時間Ton、オフ時間Toff、周期T、位相差Tdの各パラメータは、同相のマルチフェーズコンバータ(例えば6u)の各コンバータ5に入力させる多重パルスの間で同一に設定される。 The current boundary mode indicates a mode in which the upper arm switch SW1 and the lower arm switch SW2 are switched on/off on condition that the inductor current IL is detected to be zero. Each parameter of on-time Ton, off-time Toff, period T, and phase difference Td is set to be the same among the multiplex pulses input to each converter 5 of the in-phase multiphase converters (eg, 6u).

ゲート駆動部21は、パルス演算部23の演算結果に基づいて三相インバータ3を駆動する。ゲート駆動部21は、パルス演算部23により算出されたオン時間Ton、周期T、位相差Tdに基づいて上アームスイッチSW1又は下アームスイッチSW2をオン・オフ駆動する。 The gate drive section 21 drives the three-phase inverter 3 based on the calculation result of the pulse calculation section 23 . The gate driving section 21 turns on/off the upper arm switch SW1 or the lower arm switch SW2 based on the ON time Ton, period T, and phase difference Td calculated by the pulse calculating section 23 .

本実施形態では、例えば、ある相、例えばU相の電流指令値Ioが0を超える場合、ゲート駆動部21が、マルチフェーズコンバータ6uを構成する各コンバータ5の下アームスイッチSW2をオフに保持した状態で、上アームスイッチSW1をオン・オフ駆動する。上アームスイッチSW1がオンすると、バッテリ2から上アームスイッチSW1を通じてインダクタ電流Iを漸増させながらコンデンサCを充電する。 In this embodiment, for example, when the current command value Io of a certain phase, for example, the U-phase exceeds 0, the gate driving section 21 keeps the lower arm switch SW2 of each converter 5 constituting the multiphase converter 6u off. In this state, the upper arm switch SW1 is turned on/off. When the upper arm switch SW1 is turned on, the capacitor C is charged while the inductor current IL is gradually increased from the battery 2 through the upper arm switch SW1.

その後、オン時間Tonが経過すると、ゲート駆動部21は上アームスイッチSW1をオフ駆動する。上アームスイッチSW1がオフしても、下アームスイッチSW2に付属した還流ダイオードD2を通じてインダクタ電流Iが流れ続ける。 After that, when the ON time Ton elapses, the gate driving section 21 turns off the upper arm switch SW1. Even if the upper arm switch SW1 is turned off, the inductor current IL continues to flow through the free wheel diode D2 attached to the lower arm switch SW2.

インダクタ電流Iは漸減するが、ゼロ電流検出部22は、インダクタ電流Iがゼロとなるタイミングを検出する。ゲート駆動部21は、インダクタ電流Iがゼロとなると、上アームスイッチSW1を再びオンする。電流指令値Ioが0を超える限り、この動作が繰り返される。各コンバータ5は、ゼロ電流検出部22によりインダクタ電流Iがゼロ検出されたことを条件として、上アームスイッチSW1をターンオンする電流境界モードにて動作する。 The inductor current IL gradually decreases, but the zero current detector 22 detects the timing when the inductor current IL becomes zero. When the inductor current IL becomes zero, the gate driving section 21 turns on the upper arm switch SW1 again. This operation is repeated as long as the current command value Io exceeds zero. Each converter 5 operates in the current boundary mode in which the upper arm switch SW1 is turned on on condition that the zero current detector 22 detects zero inductor current IL.

逆に、電流指令値Ioが0未満の場合、ゲート駆動部21が、上アームスイッチSW1をオフに保持した状態で、下アームスイッチSW2をオン・オフ駆動する。下アームスイッチSW2がオンすると、インダクタ電流Iを漸減させながらコンデンサCから放電する。この後、オン時間Tonが経過すると、ゲート駆動部21は下アームスイッチSW2をオフ駆動する。下アームスイッチSW2がオフしても、上アームスイッチSW1に接続された還流ダイオードD1を通じてインダクタ電流Iが流れ続ける。 Conversely, when the current command value Io is less than 0, the gate driving section 21 turns on/off the lower arm switch SW2 while keeping the upper arm switch SW1 off. When the lower arm switch SW2 is turned on, the capacitor C is discharged while the inductor current IL is gradually decreased. After that, when the ON time Ton elapses, the gate driving section 21 turns off the lower arm switch SW2. Even if the lower arm switch SW2 is turned off, the inductor current IL continues to flow through the free wheel diode D1 connected to the upper arm switch SW1.

インダクタ電流Iは漸増するが、ゼロ電流検出部22は、インダクタ電流Iがゼロとなるタイミングを検出する。ゲート駆動部21は、インダクタ電流Iがゼロになると再び下アームスイッチSW2をオンする。電流指令値Ioが0を下回る限り、この動作が繰り返される。各コンバータ5は、ゼロ電流検出部22によりインダクタ電流Iがゼロ検出されたことを条件として、下アームスイッチSW2をターンオンする電流境界モードにて動作する。 The inductor current IL gradually increases, and the zero current detector 22 detects the timing when the inductor current IL becomes zero. The gate driver 21 turns on the lower arm switch SW2 again when the inductor current IL becomes zero. This operation is repeated as long as the current command value Io is less than zero. Each converter 5 operates in the current boundary mode in which the lower arm switch SW2 is turned on on condition that the zero current detector 22 detects zero inductor current IL.

図4に多重動作個数n=4とし、周期をT、位相差TdをT/nとした場合の波形例を示している。インダクタ電流Iが漸増しその後に漸減すると、インダクタLにはインダクタ電流Iが三角波状に通電されることになる。 FIG. 4 shows an example of waveforms when the number of multiple operations is n=4, the period is T, and the phase difference Td is T/n. When the inductor current IL gradually increases and then gradually decreases, the inductor current IL flows through the inductor L in a triangular waveform.

制御装置10は、前述のフィードバック情報に基づいてUVW各相の電流指令値Ioを正弦波状に徐々に変化させながらパルス生成部12に制御情報を出力する。パルス生成部12は、図4に例示したように多重パルスの各パラメータ(オン時間Ton、オフ時間Toff、周期T、位相差Td)を変化させる。 The control device 10 outputs control information to the pulse generator 12 while gradually changing the current command value Io of each UVW phase in a sinusoidal shape based on the aforementioned feedback information. The pulse generator 12 changes each parameter (on-time Ton, off-time Toff, period T, phase difference Td) of the multiplex pulse as illustrated in FIG.

各コンバータ5は、互いに同一の位相差Td=T/nを有して相電流Iu、Iv、Iwをモータ4に通電することで、各コンバータ5の出力電流を多重数n分だけ重畳しつつ、モータ4のUVW各相に通電できる。これにより、所望の電流指令値Io、ここでは正弦波状に変化する電流指令値Ioに各相電流Iu、Iv、Iwを制御できる。 Each converter 5 supplies phase currents Iu, Iv, and Iw with the same phase difference Td=T/n to the motor 4, thereby superimposing the output current of each converter 5 by the multiple number n. , UVW phases of the motor 4 can be energized. As a result, the phase currents Iu, Iv, and Iw can be controlled to the desired current command value Io, here, the current command value Io that varies sinusoidally.

各相電流Iu、Iv、Iwの最大出力は、インダクタ飽和電流より小さく且つ三相インバータ3の発熱要件を満たすように決定され、多重動作個数nは最大出力を満たす上限に基づいて決定すると良い。また、多重パルスの周期Tに対応した周波数は、可聴周波数より高く設定すると良い。 The maximum output of each phase current Iu, Iv, and Iw is determined so as to be smaller than the inductor saturation current and satisfy the heat generation requirements of the three-phase inverter 3, and the number of multiple operations n should be determined based on the upper limit that satisfies the maximum output. Also, the frequency corresponding to the period T of the multiplex pulse should be set higher than the audible frequency.

多重動作個数nは、大きいほど電流リップル相殺効果が高くなるため極力大きくすることが望ましい。なお、多重動作個数nを大きくしすぎると制御装置10による制御を複雑化する要因となるため、制御装置10のリソースに基づく処理能力に応じて多重動作個数nを決定すると良い。 It is desirable to increase the number n of multiplexed operation as much as possible because the larger the number n, the higher the current ripple canceling effect. Note that if the multiple operation number n is too large, the control by the control device 10 becomes a factor of complication.

以下、フローチャートを用いて各相のマルチフェーズコンバータ6u、6v、6wに係る処理動作を詳細説明する。UVW各相の動作は概ね同一であるため、U相のマルチフェーズコンバータ6uの処理動作を説明し、V相、W相のマルチフェーズコンバータ6v、6wの処理動作説明を省略する。 The processing operations of the multiphase converters 6u, 6v, and 6w for each phase will be described in detail below with reference to flowcharts. Since the operations of the UVW phases are generally the same, the processing operation of the U-phase multiphase converter 6u will be described, and the processing operation of the V-phase and W-phase multiphase converters 6v and 6w will be omitted.

図5に1多重目のコンバータ5u1の処理ステップを示すように、ゼロ電流検出部22がS1、S2においてインダクタ電流Iがゼロとなるタイミングを検出したことを条件として、ゲート駆動部21がS3又はS4において上アームスイッチSW1又は下アームスイッチSW2をターンオンさせる。このとき、パルス演算部23はS2において電流指令値Ioの値に基づいて、上アームスイッチSW1をオンするか、下アームスイッチSW2をオンするかを決定する。 As shown in FIG. 5 for the processing steps of the converter 5u1 of the first multiplex, the zero current detection unit 22 detects the timing at which the inductor current IL becomes zero in S1 and S2. Alternatively, in S4, the upper arm switch SW1 or the lower arm switch SW2 is turned on. At this time, the pulse calculator 23 determines in S2 whether to turn on the upper arm switch SW1 or the lower arm switch SW2 based on the value of the current command value Io.

電流指令値Iがゼロを超えていれば、ゲート駆動部21は、S3において上アームスイッチSW1をターンオンし、電流指令値Iがゼロ未満であれば、ゲート駆動部21はS4において下アームスイッチSW2をターンオンする。 If the current command value Io exceeds zero, the gate driver 21 turns on the upper arm switch SW1 in S3, and if the current command value Io is less than zero, the gate driver 21 turns on the lower arm switch in S4. Turn on switch SW2.

コンバータ5u1を駆動する際、パルス演算部23は、各コンバータ5のパワースイッチSW1又はSW2をオン継続させるオン時間Ton、及び、各コンバータ5に印加する多重パルスの間の位相差Tdを算出する。 When driving the converter 5u1, the pulse calculator 23 calculates the on-time Ton for keeping the power switch SW1 or SW2 of each converter 5 on, and the phase difference Td between the multiple pulses applied to each converter 5. FIG.

相電流Iuの電流指令値をIo、コンバータ5の多重数をnとすると、コンバータ5の平均電流I=Io/nとなる。本制御システム1では、インダクタ電流Iはゼロを境界として漸増又は漸減を繰り返すため、インダクタ電流Iのピーク電流ILpは、平均電流Iの2倍=2Iとなる。 Assuming that the current command value of the phase current Iu is Io and the multiplexing number of the converter 5 is n, the average current I of the converter 5 is Io/n. In this control system 1, the inductor current IL repeats a gradual increase or a gradual decrease with zero as the boundary, so the peak current ILp of the inductor current IL is twice the average current I = 2I.

パルス演算部23は、電流指令値Io>0のときには、上アームスイッチSW1のオン時間Ton及びオフ時間Toff、並びに、周期T及び位相差Tdを、それぞれ下記の(1-1)式~(1-4)式に基づいて算出する。

Figure 2022132051000002
ここで、Vinは入力電圧、Voutは相電圧、Lはインダクタのインダクタンス、nはコンバータ5の多重動作数を示す。 When the current command value Io>0, the pulse calculator 23 calculates the ON time Ton and OFF time Toff of the upper arm switch SW1, the period T and the phase difference Td according to the following equations (1-1) to (1 -4) Calculate based on the formula.
Figure 2022132051000002
Here, Vin is the input voltage, Vout is the phase voltage, L is the inductance of the inductor, and n is the number of multiple operations of the converter 5.

パルス演算部23は、電流指令値Io<0のときには、下アームスイッチSW2のオン時間Ton及びオフ時間Toff、並びに、周期T及び位相差Tdを、それぞれ下記の(2-1)式~(2-4)式に基づいて算出する。

Figure 2022132051000003
When the current command value Io<0, the pulse calculation unit 23 calculates the on-time Ton and off-time Toff of the lower arm switch SW2, the period T and the phase difference Td using the following equations (2-1) to (2 -4) Calculate based on the formula.
Figure 2022132051000003

パルス生成部12は、上アームスイッチSW1及び下アームスイッチSW2を駆動するためのパルスを生成し、ゲート駆動部21はS3、S4において上アームスイッチSW1又は下アームスイッチSW2をオン駆動する。 The pulse generator 12 generates pulses for driving the upper arm switch SW1 and the lower arm switch SW2, and the gate driver 21 turns on the upper arm switch SW1 or the lower arm switch SW2 in S3 and S4.

図6に1多重目~n多重目のコンバータ5を起動させるためのパルス生成例を示している。パルス幅カウンタ24aは、ゼロ電流検出部22によりインダクタ電流Iがゼロ検出されたことを条件として、カウンタ値を所定値に設定しダウンカウントすることでオン時間Tonを計測する。 FIG. 6 shows an example of pulse generation for activating the 1st to n-th multiplexed converters 5 . The pulse width counter 24a measures the on-time Ton by setting the counter value to a predetermined value and counting down on the condition that the zero current detector 22 detects zero inductor current IL.

パルス演算部23は、オン時間Tonを経過すれば図5のS5においてYESと判定し、オンされているパワースイッチSW1又はSW2をS6においてターンオフする。これにより、オン時間TonだけパワースイッチSW1又はSW2をオン継続させることできる。 If the on-time Ton has passed, the pulse calculator 23 determines YES in S5 of FIG. 5, and turns off the power switch SW1 or SW2 that is on in S6. As a result, the power switch SW1 or SW2 can be kept ON for the ON time Ton.

またパルス生成部12のパルス演算部23は、パルス幅カウンタ24aと同時に開始位相カウンタ24bを動作させる。開始位相カウンタ24bは、2多重目~n多重目のコンバータ5u2…5unに入力させるパルスの開始タイミングを計測するためのカウンタを示す。開始位相カウンタ24bは、カウンタ値を所定値に設定しダウンカウントすることでパルス演算部23にて演算された位相差Tdに相当する時間を計測する。終了位相カウンタ24cは、1多重目~n多重目のコンバータ5u1…5unにそれぞれ入力させるパルスの終了タイミングを計測するカウンタを示す。終了位相カウンタ24cは、カウンタ値を所定値に設定しダウンカウントすることでパルス演算部23にて演算された位相差Tdに相当する時間を計測する。 Further, the pulse calculation section 23 of the pulse generation section 12 operates the start phase counter 24b at the same time as the pulse width counter 24a. The start phase counter 24b indicates a counter for measuring the start timing of the pulse input to the second to n-th multiplexed converters 5u2 . . . 5un. The start phase counter 24b measures the time corresponding to the phase difference Td calculated by the pulse calculator 23 by setting the counter value to a predetermined value and counting down. The end phase counter 24c is a counter for measuring the end timing of the pulses input to the 1st to n-th converters 5u1 . . . 5un. The end phase counter 24c measures the time corresponding to the phase difference Td calculated by the pulse calculator 23 by setting the counter value to a predetermined value and counting down.

図7にm多重目(ただしm≧2)のコンバータ5の処理ステップを示す。パルス生成部12は、S11においてm-1多重目のコンバータ5のパワースイッチSWm-1をオンしていることを条件としてS12以降の処理を行っている。ここで示したパワースイッチSWm-1とは、m-1多重目のコンバータ5の上アームスイッチSW1又は下アームスイッチSW2の何れかを示し電流指令値Iに基づいて変化する。 FIG. 7 shows the processing steps of the m-th multiple converter 5 (where m≧2). The pulse generating section 12 performs the processing from S12 onward on the condition that the power switch SWm-1 of the m-1th multiple converter 5 is turned on in S11. The power switch SWm -1 shown here indicates either the upper arm switch SW1 or the lower arm switch SW2 of the m-1th multiple converter 5, and changes based on the current command value Io.

m-1多重目のコンバータ5のパワースイッチSWm-1がオンした後、S12においてm多重目の開始タイミングである位相差Td=Ton/nを経過したか否かを開始位相カウンタ24bにより計測し、S12の条件を満たしたとき、S13においてm多重目のコンバータ5のパワースイッチSWmをターンオンさせる。パワースイッチSWmとは、m多重目のコンバータ5の上アームスイッチSW1又は下アームスイッチSW2の何れかを示し電流指令値Iに基づいて変化する。 After the power switch SWm-1 of the m-1th multiple converter 5 is turned on, the start phase counter 24b measures whether or not the phase difference Td=Ton/n, which is the start timing of the m-th multiplex, has passed in S12. , S12, the power switch SWm of the m-th multiple converter 5 is turned on in S13. The power switch SWm indicates either the upper arm switch SW1 or the lower arm switch SW2 of the m-th converter 5 and changes based on the current command value Io.

以降、パルス生成部12は、開始位相カウンタ24bのカウントが終了する度に、m多重目のコンバータ5のパワースイッチSWmを順次オンさせるパルスを生成する。これにより、互いに位相差Tdを存して駆動用のパルスを出力開始できる。 Thereafter, the pulse generator 12 generates a pulse for sequentially turning on the power switch SWm of the m-th multiple converter 5 each time the count of the start phase counter 24b ends. As a result, it is possible to start outputting driving pulses with a phase difference Td.

他方、図6に示すように、1多重目のコンバータ5u1のパルス幅カウンタ24aによるカウントが終了するとオン時間Tonを経過したと判断し、パルス生成部12は、1多重目のコンバータ5u1のパワースイッチSW1又はSW2へのパルス出力を停止する。パルス生成部12は、パルス幅カウンタ24aによるカウントを終了したタイミングにおいて終了位相カウンタ24cのカウントを開始する。その後、パルス生成部12は、終了位相カウンタ24cによるカウントを終了し、S14においてオン時間Tonを経過する度に、m多重目のコンバータ5のパワースイッチSWmへ出力しているパルスを順次停止させる。これにより、m多重目のパワースイッチSWmを順次ターンオフさせる。 On the other hand, as shown in FIG. 6, when the count by the pulse width counter 24a of the converter 5u1 of the first multiplex ends, it is determined that the ON time Ton has passed, and the pulse generator 12 switches the power switch of the converter 5u1 of the first multiplex. Stop pulse output to SW1 or SW2. The pulse generator 12 starts counting by the end phase counter 24c at the timing when the pulse width counter 24a finishes counting. After that, the pulse generator 12 terminates counting by the end phase counter 24c, and sequentially stops the pulses being output to the power switch SWm of the m-th multiple converter 5 each time the ON time Ton elapses in S14. As a result, the m-th power switch SWm is sequentially turned off.

パワースイッチSW1又はSW2をターンオフするときにはハードスイッチングとなる。しかし、パワースイッチSW1及びSW2の出力に設けられるコンデンサCの充電時間をスイッチング時間より十分長くすれば、電圧上昇を制限する期間を長期間化でき、ZVS(Zero Voltage Switching)とすることができる。これにより、スイッチング損失を概ねゼロにできる。出力コンデンサの容量が不足している場合には、並列にコンデンサCを追加するとよい。 Hard switching occurs when the power switch SW1 or SW2 is turned off. However, if the charging time of the capacitor C provided at the output of the power switches SW1 and SW2 is made sufficiently longer than the switching time, the period for limiting the voltage rise can be lengthened, and ZVS (Zero Voltage Switching) can be achieved. This makes it possible to reduce the switching loss to approximately zero. If the capacity of the output capacitor is insufficient, a capacitor C should be added in parallel.

この結果、パルス演算部23は、1多重目のコンバータ5u1へのパルスを出力したタイミングから前述のように計算した位相差Tdの後に順次パルスを出力することで、1…n多重目のコンバータ5u1…5unに入力させる多重パルスを生成できる。 As a result, the pulse operation unit 23 sequentially outputs pulses after the phase difference Td calculated as described above from the timing of outputting the pulse to the 1st multiplexed converter 5u1, so that the 1 . . . . can generate multiple pulses to be input to 5un.

各コンバータ5の共振時間は、パワースイッチSW1及びSW2の出力容量と、還流ダイオードD1及びD2の接合容量と、インダクタLのインダクタンスとにより決定される。パワースイッチSW1、SW2のオンタイミングは、これらの容量とインダクタンスによる共振半周期後の電圧最下点に設定することが好ましい。共振半周期後の電圧最下点とは、パワースイッチSW1又はSW2をオフすることで、インダクタ電流Iがゼロをオーバーシュートした後に再度ゼロに近接するタイミングになる。これにより、ZCS(Zero-Current-Switching)、且つ、疑似ZVS(Zero-Voltage-Switching)にできるようになり、ターンオン時のスイッチング損失を実質ゼロにできる。 The resonance time of each converter 5 is determined by the output capacitance of power switches SW1 and SW2, the junction capacitance of freewheeling diodes D1 and D2, and the inductance of inductor L. FIG. It is preferable to set the ON timing of the power switches SW1 and SW2 to the voltage lowest point after the resonance half cycle due to these capacitances and inductances. The voltage lowest point after the resonance half cycle is the timing when the inductor current IL overshoots zero and approaches zero again by turning off the power switch SW1 or SW2. As a result, ZCS (Zero-Current-Switching) and pseudo ZVS (Zero-Voltage-Switching) can be realized, and the switching loss at turn-on can be substantially reduced to zero.

<多重数切替部25の説明>
以下、本実施形態の特徴となる多重数切替部25の構成及びその技術的意義について説明する。図1に示すように、パルス生成部12は、コンバータ5を同時に多重動作させる多重動作個数n(動作多重数)を変更する多重数切替部25として機能するブロックを備える。多重数切替部25は、多重動作数変更部相当である。
<Description of Multiplex Number Switching Unit 25>
The configuration and technical significance of the multiplex number switching unit 25, which characterizes this embodiment, will be described below. As shown in FIG. 1, the pulse generation unit 12 includes a block that functions as a multiplexing number switching unit 25 that changes the multiplexing operation number n a (operational multiplexing number) in which the converters 5 are simultaneously operated in multiplexing. The multiplexing number switching unit 25 corresponds to a multiplexing operation number changing unit.

多重数切替部25は、電流指令値Io、又は、入力される指令回転数に依存して変化する電流指令値Ioの最大値に応じて、コンバータ5の多重動作個数nを変更するブロックである。以下では、本願に係る多重数切替部25による多重動作個数nの切替方法を説明すると共にその意義を説明する。 The multiplexing number switching unit 25 is a block that changes the multiplexing number na of the converter 5 according to the current command value Io or the maximum value of the current command value Io that changes depending on the input command rotation speed. be. In the following, the method of switching the multiplexing operation number na by the multiplexing number switching unit 25 according to the present application will be explained, and the significance thereof will be explained.

多重数切替部25は、電流指令値Io又は回転数指令値に応じて多重動作個数nを算出し、パルス演算部23に出力する。又は、制御装置10が電流指令値Io又は回転数指令値から多重動作個数nを計算し、多重数切替部25に多重動作個数nを出力し、多重数切替部25がこのデータに基づいて多重動作個数nを切替えるようにしても良い。 The multiplex number switching unit 25 calculates the multiple operation number na according to the current command value Io or the rotation speed command value, and outputs it to the pulse calculation unit 23 . Alternatively, the control device 10 calculates the multiple operation number na from the current command value Io or the rotation speed command value, outputs the multiple operation number na to the multiplex number switching section 25, and the multiplex number switching section 25 operates based on this data. It is also possible to switch the multiple operation number na by

電流指令値I>0のとき、多重数切替部25は、多重動作個数nを用い、上アームスイッチSW1のオン時間Ton1、オフ時間Toff1、周期T、及び、各コンバータの間の位相差Tdを、それぞれ(3-1)式~(3-4)式に基づいて算出する。

Figure 2022132051000004
When the current command value Io > 0, the multiplexing number switching unit 25 uses the multiplexing operation number na to determine the ON time Ton1, the OFF time Toff1 , the period T, and the phase difference between the converters of the upper arm switch SW1. Td is calculated based on each of formulas (3-1) to (3-4).
Figure 2022132051000004

また多重数切替部25は、多重動作個数nを超えるスレーブ相のコンバータ5に対してパルスを出力するゲート駆動部21の動作を無効化する。すなわちパワースイッチSW1及びSW2をオフに保持する。図8及び図9に示すように、電流指令値Ioが同じ場合、多重動作個数nの少ない方が周期が長くなりパルス幅が広くなる。 Further, the multiplexing number switching unit 25 disables the operation of the gate driving unit 21 that outputs pulses to the slave phase converters 5 exceeding the number na of multiplexing operations. That is, the power switches SW1 and SW2 are kept off. As shown in FIGS. 8 and 9, when the current command value Io is the same, the smaller the multiple operation number na , the longer the period and the wider the pulse width.

また多重数切替部25は、電流指令値Ioに応じて多重動作個数nを切替えてもよい。図10に示すように、電流指令値Ioが大きいほど多重動作個数nを多くし、電流指令値Ioが小さいほど多重動作個数nを少なくすると良い。また図10には、電流指令値Ioの切替タイミングを、多重動作個数nの切替タイミングに一致させる形態を示しているが、これに限定されるものではない。 Further, the multiplexing number switching unit 25 may switch the multiplexing operation number na according to the current command value Io. As shown in FIG. 10, the larger the current command value Io, the larger the multiple operation number na , and the smaller the current command value Io, the smaller the multiple operation number na . FIG. 10 shows a form in which the switching timing of the current command value Io coincides with the switching timing of the multiple operation number na, but it is not limited to this.

図11に示すように、多重数切替部25が多重動作個数nを切替えるタイミングは、電流指令値Ioの切替タイミングと同一タイミングでなくても良く、電流指令値Ioの切替指令を受けてその電流切替タイミングから遅延したタイミングにて多重動作個数nを切替えても良い。多重動作個数nを少なくすることで、パルス幅の短縮化を抑制でき、電流指令値Ioが比較的小さい場合でも、コンバータ5は正常にパルスを出力できる。 As shown in FIG. 11, the timing at which the multiplexing number switching unit 25 switches the multiplexing operation number na does not have to be the same timing as the switching timing of the current command value Io. The multiple operation number na may be switched at a timing delayed from the current switching timing. By reducing the number na of multiple operations, shortening of the pulse width can be suppressed, and even when the current command value Io is relatively small, the converter 5 can output pulses normally.

図12に示すように、指令値として指令回転数を用いているときには、指令回転数に応じて多重動作個数nを切替えても良い。制御装置10は、指令回転数を入力すると電流指令値Ioに基づいて出力電流を正弦波状に変化させる。 As shown in FIG. 12, when the command rotation speed is used as the command value, the multiple operation number na may be switched according to the command rotation speed. When the command rotation speed is input, the control device 10 changes the output current sinusoidally based on the current command value Io.

この場合、多重数切替部25は、指令回転数が大きいほど多重動作個数nを多くし、指令回転数が小さいほど多重動作個数nを少なく切り替えると良い。また多重数切替部25は、入力される指令回転数に依存して変化する電流指令値Ioの最大値に応じて、多重動作個数nを切替えても良いし、指令回転数に応じて多重動作個数nを切替えても良い。 In this case, the multiplex number switching unit 25 preferably switches the multiple operation number na to a larger value as the commanded rotation speed increases, and to a smaller number as the command rotation speed decreases. Further, the multiplex number switching unit 25 may switch the multiple operation number na according to the maximum value of the current command value Io that changes depending on the input command rotation speed. The number na of operations may be switched.

本実施形態によれば、多重数切替部25により多重動作個数nを変更切替えできるようにしている。多重動作個数nを少なくすることで、パルス幅の短縮化を抑制できる。このため、指令回転数が比較的小さい場合でも、コンバータ5を正常に駆動できる。 According to this embodiment, the number of multiplexing operations na can be changed and switched by the multiplexing number switching unit 25 . Reduction of the pulse width can be suppressed by reducing the number na of multiple operations. Therefore, the converter 5 can be normally driven even when the commanded rotation speed is relatively small.

(第2実施形態)
第2実施形態について図13を参照しながら説明する。第2実施形態については、第1実施形態と異なる部分について説明し、同一部分についての説明を省略する。
(Second embodiment)
A second embodiment will be described with reference to FIG. Regarding the second embodiment, only the parts different from the first embodiment will be explained, and the explanation of the same parts will be omitted.

図13には図7に代わるフローチャートを示している。図13に示すように、S11aにおいて1多重目のコンバータ5のパワースイッチSW1又はSW2をオンしたタイミングから、S12aにおいて1多重目のパルスを基準としてm多重目のパルスの位相差Tdm=Ton×(m-1)/nを経過した後、S13においてm多重目のコンバータ5のパワースイッチSWmをターンオンするようにしても良い。 FIG. 13 shows a flowchart that replaces FIG. As shown in FIG. 13, from the timing when the power switch SW1 or SW2 of the converter 5 of the first multiplex is turned on in S11a, the phase difference T dm =Ton× After (m−1)/n has elapsed, the power switch SWm of the m-th multiple converter 5 may be turned on in S13.

なお、1多重目の開始位相を基準としたm多重目の開始位相の位相差Tdmは、下記の(4)式の関係性に基づいて算出できる。

Figure 2022132051000005
It should be noted that the phase difference Tdm of the m-th multiplexing start phase with respect to the first multiplexing start phase can be calculated based on the relationship of the following equation (4).
Figure 2022132051000005

例えばU相の場合、1多重目のコンバータ5u1をマスタ相として、当該マスタ相のコンバータ5u1のパワースイッチSW1又はSW2をターンオンさせた後に、2以上のm多重目のコンバータ5u2…5unをスレーブ相として順にパワースイッチSW1又はSW2をターンオンさせるようにしても良い。本実施形態においても、第1実施形態と同様の作用効果を奏する。 For example, in the case of the U-phase, the first multiple converter 5u1 is used as the master phase, and after turning on the power switch SW1 or SW2 of the master-phase converter 5u1, 2 or more m-th multiple converters 5u2 . . . 5un are used as slave phases. The power switches SW1 or SW2 may be turned on in order. Also in this embodiment, the same effects as in the first embodiment are obtained.

(第3実施形態)
第3実施形態について図14及び図15を参照しながら説明する。第1及び第2実施形態と異なる部分について説明する。多重数切替部25が、コンバータ5の多重動作個数nを切替えるときに、電流境界モードにおけるルールを継続できない場合がある。
(Third embodiment)
A third embodiment will be described with reference to FIGS. 14 and 15. FIG. A portion different from the first and second embodiments will be described. When the multiplexing number switching unit 25 switches the multiplexing operation number na of the converter 5, there are cases where the rule in the current boundary mode cannot be continued.

図14に例示したように、ある切替タイミングtaにおいて多重動作個数nを2から4に切替え、多重パルスの周期Tを周期T2=T/2に切替えることを考える。 As exemplified in FIG. 14, consider switching the multiple operation number na from 2 to 4 at a certain switching timing ta, and switching the cycle T of the multiplexed pulse to cycle T2=T/2.

図14に示すように、切替タイミングtaより前では1多重目、3多重目のコンバータ5u1、5u3を動作させることによって電流境界モードを継続しながら相電流Iuを所望の電流指令値Ioに制御している。 As shown in FIG. 14, before the switching timing ta, the phase current Iu is controlled to the desired current command value Io while the current boundary mode is continued by operating the first and third multiplex converters 5u1 and 5u3. ing.

しかし、切替タイミングta以降において1多重目から4多重目のコンバータ5u1…5u4の動作を周期Td2=T2/4により順に切替えると、マスタ相のコンバータ5u1に流れるインダクタ電流Iをゼロにできるものの、スレーブ相の3多重目のコンバータ5u3のインダクタ電流Iをゼロにできず、電流境界モードによる動作を継続できない。 However, if the operations of the converters 5u1 , . The inductor current IL of the third multiplex converter 5u3 of the slave phase cannot be made zero, and the current boundary mode operation cannot be continued.

このように、現在の多重動作個数nを次回の多重動作個数nに切り替える場合、パルス生成部12は、多重数切替部25による切替出力を受けて補間多重パルスPuを発生させることにより電流境界モードを継続させると良い。 In this way, when switching the current multiple operation number n to the next multiple operation number na , the pulse generation unit 12 receives the switching output from the multiplex number switching unit 25 and generates the interpolated multiple pulse Pu to generate the current boundary. I would like to continue the mode.

多重動作個数nを切替えるときに、パルス生成部12が補間多重パルスPuを生成して電流境界モードの動作を継続させる一例について図15を参照しながら説明する。 An example in which the pulse generator 12 generates the interpolated multiple pulse Pu to continue the operation in the current boundary mode when switching the multiple operation number na will be described with reference to FIG.

切替前周期T、切替後周期T、切替前多重動作個数n、切替後多重動作個数n、ただし、n<nとする。このとき、切替前位相差T=T/n、切替後位相差Tda=T/nとなる。 Pre-switching cycle T, post-switching cycle T a , pre-switching multiple operation number n, post-switching multiple operation number n a , where n<n a . At this time, the phase difference before switching T d =T/ na and the phase difference after switching T da =T a / na .

ここで、切替前位相差Tは、多重動作個数nの場合の位相差として表現されている。図15に示すように、切替前の多重動作個数はnであるため、切替タイミングtbの前後で相電流Iuに変化はない。 Here, the pre-switching phase difference Td is expressed as a phase difference in the case of the multiple operation number na. As shown in FIG. 15, since the number of multiple operations before switching is n, there is no change in the phase current Iu before and after the switching timing tb.

このとき、補間多重パルスPu中のm多重目の周期をTmとすると、周期T1~Tmは図15及び下記(5)式に基づいて算出できる。

Figure 2022132051000006
At this time, assuming that the m-th multiple cycle in the interpolated multiple pulse Pu is Tm, the cycles T1 to Tm can be calculated based on FIG. 15 and the following equation (5).
Figure 2022132051000006

図15に示す切替タイミングtbからm多重目の周期Tmの補間多重パルスPuを生成することで電流境界モードを継続しつつ多重動作個数nを切替えることができる。 By generating the interpolated multiple pulse Pu with the m-th multiple cycle Tm from the switching timing tb shown in FIG. 15, the multiple operation number n can be switched while continuing the current boundary mode.

なお、上記方法は一例であり、補間多重パルスPuの生成方法は、上記方法に限定されるものではない。例えば、補間多重パルスPu間の位相差Tを、切替前位相差T/nと切替後位相差T/nとの間の何れかの値に設定しても良い。 The method described above is merely an example, and the method for generating the interpolated multiple pulse Pu is not limited to the method described above. For example, the phase difference T o between the interpolated multiple pulses Pu may be set to any value between the pre-switching phase difference T/ na and the post-switching phase difference T a / na .

以上説明したように、第3実施形態によれば、多重動作個数nを切替える際に、その途中で補間多重パルスPuを生成している。これにより、コンバータ5の多重動作個数nを切替えたとしても電流境界モードを安定して継続させることができる。 As described above, according to the third embodiment, the interpolated multiplexed pulse Pu is generated in the middle of switching the number n of multiplexed operations. As a result, the current boundary mode can be stably continued even when the number n of converters 5 in multiple operation is switched.

(第1から第3実施形態に関連したフィードバック制御構成の変形例)
第1から第3実施形態に関連したフィードバック制御構成の変形例について図16から図20を参照しながら説明する。図16に示すように制御装置10Aを構成しても良い。制御装置10Aは、制御部11A、パルス生成部12A、及びメモリ37を内蔵している。制御部11Aは、減算器30、電流制御器31、相変換器としての二相三相変換器32、及び三相二相変換器34を図示形態に接続して構成される。
(Modified Example of Feedback Control Configuration Related to First to Third Embodiments)
Modifications of the feedback control configuration related to the first to third embodiments will be described with reference to FIGS. 16 to 20. FIG. The control device 10A may be configured as shown in FIG. The control device 10A incorporates a control section 11A, a pulse generation section 12A, and a memory 37. FIG. The control unit 11A is configured by connecting a subtractor 30, a current controller 31, a two-to-three-phase converter 32 as a phase converter, and a three-to-two-phase converter 34 in the illustrated form.

制御部11Aは、d軸電流指令値Id*、q軸電流指令値Iq*を入力する。また制御部11Aの三相二相変換器34は、相電流Iu、Iv、Iwを入力すると共に、モータ4に設置されるレゾルバなどの回転位置センサ4aによりロータの角度θを入力し角速度ωの情報を演算する。三相二相変換器34は、モータ4の三相の相電流Iu、Iv、Iwをd軸電流Id、q軸電流Iqに変換し減算器30に出力する。 The controller 11A inputs a d-axis current command value Id* and a q-axis current command value Iq*. The three-phase to two-phase converter 34 of the control unit 11A inputs the phase currents Iu, Iv, and Iw, and also inputs the rotor angle θ from the rotational position sensor 4a such as a resolver installed in the motor 4 to obtain the angular velocity ω. Compute information. A three-phase to two-phase converter 34 converts the three-phase currents Iu, Iv, and Iw of the motor 4 into a d-axis current Id and a q-axis current Iq, and outputs the currents to the subtractor 30 .

減算器30は、d軸電流指令値Id*、q軸電流指令値Iq*からd軸電流Id、q軸電流Iqをそれぞれ減算し、電流制御器31に出力する。電流制御器31は、例えば、比例積分制御によりdq軸の電流指令値Id_cmd、Iq_cmdを二相三相変換器32に出力する。二相三相変換器32は、電流制御器31から入力されるdq軸の電流指令値をモータ4の三相毎の電流指令値Iu_cmd、Iv_cmd、Iw_cmd、に変換し、パルス生成部12Aに出力する。 The subtractor 30 subtracts the d-axis current Id and the q-axis current Iq from the d-axis current command value Id* and the q-axis current command value Iq*, respectively, and outputs the result to the current controller 31 . The current controller 31 outputs dq-axis current command values Id_cmd and Iq_cmd to the two-to-three-phase converter 32 by, for example, proportional integral control. The two-to-three-phase converter 32 converts the dq-axis current command values input from the current controller 31 into current command values Iu_cmd, Iv_cmd, and Iw_cmd for each of the three phases of the motor 4, and outputs them to the pulse generator 12A. do.

パルス生成部12Aは、パルス生成ブロック12u、12v、12wを三相の相毎に備えると共に、動作多重数を変更するための多重数切替部25を一つ備える。各パルス生成ブロック12u、12v、12wは、それぞれゼロ電流検出部22、パルス演算部23、ゲート駆動部21としての機能的構成を備える。パルス生成ブロック12u、12v、12wの各相のパルス演算部23は、それぞれ、モータ4の三相毎の電流指令値Iu_cmd、Iv_cmd、Iw_cmdを入力する。ゼロ電流検出部22は、相毎にゼロ電流を検出しパルス演算部23に出力する。 The pulse generation section 12A includes pulse generation blocks 12u, 12v, and 12w for each of three phases, and one multiplex number switching section 25 for changing the operating multiplex number. Each of the pulse generation blocks 12u, 12v, and 12w has functional configurations as a zero current detector 22, a pulse calculator 23, and a gate driver 21, respectively. The pulse calculation units 23 of the phases of the pulse generation blocks 12u, 12v, and 12w respectively receive current command values Iu_cmd, Iv_cmd, and Iw_cmd for the three phases of the motor 4 . The zero current detector 22 detects zero current for each phase and outputs it to the pulse calculator 23 .

パルス演算部23は、各相のマルチフェーズコンバータ6u、6v、6wの各コンバータ5が電流境界モードにて動作するときの上アームスイッチSW1及び下アームスイッチSW2のオン時間Ton及びオフ時間Toff、周期T、及び、同相(例えばU相)の複数のコンバータ5に入力させる多重パルス間の位相差Tdの各パラメータを算出する。 The pulse calculator 23 calculates the on-time Ton and off-time Toff of the upper arm switch SW1 and the lower arm switch SW2 when each converter 5 of the multiphase converters 6u, 6v, and 6w of each phase operates in the current boundary mode, the period Each parameter of T and a phase difference Td between multiple pulses to be input to a plurality of converters 5 in phase (for example, U phase) is calculated.

ゲート駆動部21は、パルス演算部23の演算結果に基づいて三相インバータ3を駆動する。ゲート駆動部21は、パルス演算部23により算出されたオン時間Ton、周期T、位相差Tdに基づいて上アームスイッチSW1又は下アームスイッチSW2をオン・オフ駆動する。 The gate drive section 21 drives the three-phase inverter 3 based on the calculation result of the pulse calculation section 23 . The gate driving section 21 turns on/off the upper arm switch SW1 or the lower arm switch SW2 based on the ON time Ton, period T, and phase difference Td calculated by the pulse calculating section 23 .

多重数切替部25Aは、電流制御器31からq軸電流の電流指令値Iq_cmdを入力して、コンバータ5の多重動作個数nを変更するブロックである。多重数切替部25Aは、図17に示すように電流指令値Iq_cmdの値に基づいて多重動作個数nを切替え、変更する。例えば、電流指令値Iq_cmdが10を超えていれば多重動作個数nを8に設定し、電流指令値Iq_cmdが4を超え10以下であれば多重動作個数nを4に設定し、電流指令値Iq_cmdが1を超え4以下であれば多重動作個数nを2に設定し、電流指令値Iq_cmdが1以下であれば多重動作個数nを1に設定してもよい。 The multiplexing number switching unit 25A is a block that receives the current command value Iq_cmd of the q-axis current from the current controller 31 and changes the multiplexing operation number na of the converter 5 . The multiplexing number switching unit 25A switches and changes the multiplexing operation number na based on the value of the current command value Iq_cmd as shown in FIG. For example, if the current command value Iq_cmd exceeds 10, the multiple operation number na is set to 8; if the current command value Iq_cmd exceeds 4 and is 10 or less, the multiple operation number na is set to 4; If the value Iq_cmd exceeds 1 and is 4 or less, the multiple operation number na may be set to 2, and if the current command value Iq_cmd is 1 or less, the multiple operation number na may be set to 1.

このように、電流指令値Iq_cmdに応じて多重動作個数nを2^n毎に変更すると、パルス演算部23における位相差演算を省略することが可能になる。この多重動作個数nの変更時の動作例は、前述の図10、図11の流れと同様であるため説明を省略する。図18に適用前と適用後の三相電流Iu、Iv、Iwの波形例を示したように、高調波電流歪みの影響を改善できる。 In this way, when the multiple operation number n is changed every 2̂n in accordance with the current command value Iq_cmd, the phase difference calculation in the pulse calculator 23 can be omitted. An example of the operation when changing the number na of multiplex operations is the same as the flow shown in FIGS. As shown in FIG. 18, waveform examples of the three-phase currents Iu, Iv, and Iw before and after application, the influence of harmonic current distortion can be improved.

例えば、図19に例示したように、コンバータ5が4多重動作しているときに多重数切替部25が3多重動作に切替えた場合には、周期Tに対する位相差T/3に係る信号を再計算することが必要となる。前述したように、予め定められた条件に基づいて、該当コンバータ5の動作/停止を切り替えることで、動作させるコンバータ5を変更できる。図20に2多重動作に切り替える例を示したように、2、4多重目の信号を停止するだけで良くなるため、位相差T/2に係る信号をわざわざ算出する必要がなくなり、制御処理量を削減できる。 For example, as exemplified in FIG. 19, when the converter 5 is operating in 4-multiplex mode and the multiplex number switching unit 25 switches to 3-multiplex mode, the signal associated with the phase difference T/3 with respect to the period T is reproduced. need to calculate. As described above, the converter 5 to be operated can be changed by switching the operation/stop of the corresponding converter 5 based on a predetermined condition. As shown in FIG. 20, an example of switching to 2-multiplex operation is required only by stopping the signals of the 2nd and 4th multiplexes. can be reduced.

(第4実施形態)
第4実施形態について図21から図24を参照しながら説明する。本実施形態では、コンバータ5の多重動作個数nを同一としながら、電流指令値Ioの変化に応じて多重パルスに基づく相電流Iu、Iv、Iwを滑らかに変化させる場合の実施形態について説明する。すなわち、本実施形態では第1から第3実施形態にて説明した多重数切替部25の構成を省いても良い。
(Fourth embodiment)
A fourth embodiment will be described with reference to FIGS. 21 to 24. FIG. In the present embodiment, an embodiment will be described in which phase currents Iu, Iv, and Iw based on multiple pulses are smoothly changed in accordance with changes in current command value Io while keeping the number n of converters 5 in multiple operation the same. That is, in this embodiment, the configuration of the multiplex number switching section 25 described in the first to third embodiments may be omitted.

電流指令値Ioの変化に応じて、パルス幅を変更する過渡的な状態においても電流境界モードの動作を継続できるように、パルス生成部112は、各コンバータ5に順次出力される複数の多重パルスの間を補間する補間多重パルスPuを補間部12bの機能により生成すると良い。図21に示すように、パルス生成部112は補間部12bとしての機能を備える。 The pulse generation unit 112 generates a plurality of multiplex pulses that are sequentially output to each converter 5 so that the current boundary mode operation can be continued even in a transient state where the pulse width is changed according to changes in the current command value Io. It is preferable that the interpolating multiple pulse Pu for interpolating between is generated by the function of the interpolating section 12b. As shown in FIG. 21, the pulse generator 112 functions as an interpolator 12b.

例えば、補間部12bは、UVW各相において各コンバータ5に入力させる今回の第1多重パルス間におけるターンオフタイミング間の位相差の値と、次回の第2多重パルス間におけるターンオフタイミング間の位相差の値と、の間に、補間多重パルスPu間におけるターンオフタイミング間の位相差の値を設定すると良い。 For example, the interpolator 12b calculates the value of the phase difference between the turn-off timings between the current first multiplexed pulses and the phase difference between the turn-off timings between the next second multiplexed pulses to be input to each converter 5 in each UVW phase. It is preferable to set the value of the phase difference between the turn-off timings between the interpolated multiple pulses Pu between the value and .

具体的には、補間部12bの機能により次のように補間多重パルスPuを生成することが望ましい。図22に示すように、今回の第1多重パルス間のターンオフタイミング間の位相差をPとし、次回の多重パルス間のターンオフタイミング間の位相差をPk+1とすると、補間多重パルスPu間のターンオフタイミング間の位相差Pkaを下記の(6)式に基づいて算出する。

Figure 2022132051000007
Specifically, it is desirable to generate the interpolated multiple pulse Pu as follows by the function of the interpolator 12b. As shown in FIG. 22, if the phase difference between the turn-off timings of the current first multiplexed pulse is Pk, and the phase difference between the turn-off timings of the next multiplexed pulse is Pk + 1 , then between the interpolated multiplexed pulses Pu A phase difference Pka between turn-off timings is calculated based on the following equation (6).
Figure 2022132051000007

ここでは(6)式を例示した線形補間方法を記載したが、これに限定されるものではない。補間多重パルスPuの間のターンオフタイミング間、又は、ターンオンタイミング間の位相差が、今回及び次回の多重パルス間の位相差の間の値に設定されていれば良い。すると、今回と次回の多重パルス間の出力電流を滑らかに補間でき、コンバータ5の駆動電流出力を平準化できる。 Although the linear interpolation method exemplifying the equation (6) is described here, the method is not limited to this. The phase difference between the turn-off timings or the turn-on timings between the interpolated multiple pulses Pu may be set to a value between the phase differences between the current and next multiple pulses. Then, the output current between the current and next multiple pulses can be smoothly interpolated, and the driving current output of the converter 5 can be leveled.

図23には、前述実施形態で説明したカウンタ24を用いて補間多重パルスPuを生成する場合の、パルス幅カウンタ24a、開始位相カウンタ24b、終了位相カウンタ24cの各カウンタ値の変化と、パルス演算部23による補間多重パルスPuの出力結果の一例を示している。 FIG. 23 shows changes in each counter value of the pulse width counter 24a, the start phase counter 24b, and the end phase counter 24c, and the pulse calculation when the interpolated multiple pulse Pu is generated using the counter 24 described in the above embodiment. An example of an output result of the interpolated multiple pulse Pu by the unit 23 is shown.

以下、図24のフローチャートを参照し、補間多重パルスPuの生成方法を説明する。図24に示すように、パルス生成部12は、S11においてマスタ相のコンバータ5u1のインダクタ電流Iをゼロ検出したか否かを判定し、ゼロ検出したことを条件として、S12においてカウンタ値を設定する。 A method for generating the interpolated multiple pulse Pu will be described below with reference to the flow chart of FIG. As shown in FIG. 24, the pulse generator 12 determines in S11 whether the inductor current IL of the master-phase converter 5u1 has been detected as zero. do.

パルス演算部23は、第1実施形態に示した方法と同様の方法を用いて、パルス幅カウンタ24a、開始位相カウンタ24b、終了位相カウンタ24cによるカウンタ値を設定することで、パワースイッチSW1又はSW2のオン時間Ton、オフ時間Toff、周期T、及びマスタ相及びスレーブ相のコンバータ5u1…5unの間のオン/オフタイミングの位相差Tdを設定する。 The pulse calculation unit 23 sets the counter values of the pulse width counter 24a, the start phase counter 24b, and the end phase counter 24c using the same method as the method shown in the first embodiment, thereby setting the power switch SW1 or SW2. on-time Ton, off-time Toff, period T, and on/off timing phase difference Td between the master-phase and slave-phase converters 5u1 . . . 5un.

パルス生成部12は、電流指令値Ioが変化せず、多重パルスの現在のパルス幅から次回パルス幅を変更しないときには、S13にてNOと判定し、設定したカウンタ値に基づいてS18において次回の多重パルスを出力する。 When the current command value Io does not change and the next pulse width is not changed from the current pulse width of the multiple pulse, the pulse generator 12 determines NO in S13, and determines the next pulse width in S18 based on the set counter value. Output multiple pulses.

しかし、電流指令値Ioが変化し、多重パルスの今回のパルス幅から次回パルス幅を変更するときには、S13においてYESと判定し、S14において前述した補間多重パルスPuの間の位相差間の条件を満たすようにカウンタ値を算出し、S15において補間多重パルスPuを出力する。 However, when the current command value Io changes and the pulse width of the multiple pulse is changed from the current pulse width to the next pulse width, YES is determined in S13, and the condition for the phase difference between the interpolated multiple pulses Pu is adjusted in S14. A counter value is calculated so as to satisfy the condition, and an interpolated multiple pulse Pu is output in S15.

他方、パルス生成部12は、S16において補間多重パルスPuのマスタ相のゼロ電流を検出すると、S17において次回の多重パルスのパルス幅及び位相差に基づいて再度カウンタ値を設定し、S18において次回の多重パルスを出力する。 On the other hand, when the pulse generator 12 detects the zero current of the master phase of the interpolated multiple pulse Pu in S16, it again sets the counter value based on the pulse width and phase difference of the next multiple pulse in S17. Output multiple pulses.

上記では流れを理解しやすいようにフローチャートにより図示したが、各処理ステップについてはその処理プロセスを必要に応じて並列処理するようにしても良い。 In the above description, the flow is illustrated as a flow chart for easy understanding, but each processing step may be processed in parallel as needed.

従来の技術を適用した場合、多重パルスの間の補間値としてマスタ相と各スレーブ相のコンバータ5に入力させるパルスの幅をそれぞれ算出する必要があり、しかも、これらの補間パルスを出力中には出力電流が一時的に増加してしまうことが確認されている。 When the conventional technique is applied, it is necessary to calculate the widths of the pulses to be input to the converter 5 of the master phase and each slave phase as interpolated values between multiple pulses. It has been confirmed that the output current increases temporarily.

本実施形態によれば、今回の第1多重パルスと次回の第2多重パルスとの間の位相差に着目し、補間部12bの機能により位相差を線形補間するように補間多重パルスPuを生成している。前述した方法では、補間前の第1多重パルス間の位相差をP、補間後の第2多重パルス間の位相をPk+1としたとき、補間多重パルスPuの間の位相差を位相差Pと位相差Pk+1の間の値に設定している。これにより、今回の多重パルスと次回の多重パルスの間を滑らかに補間でき、各コンバータ5の駆動電流出力を平準化できる。 According to the present embodiment, attention is paid to the phase difference between the current first multiplexed pulse and the next second multiplexed pulse, and the interpolated multiplexed pulse Pu is generated so as to linearly interpolate the phase difference by the function of the interpolator 12b. is doing. In the above-described method, when the phase difference between the first multiple pulses before interpolation is Pk and the phase between the second multiple pulses after interpolation is Pk + 1 , the phase difference between the interpolated multiple pulses Pu is the phase difference P It is set to a value between k and the phase difference Pk+1 . As a result, the current multiple pulse and the next multiple pulse can be smoothly interpolated, and the drive current output of each converter 5 can be leveled.

また本形態によれば、補間多重パルスPuの間の位相差は、全て同一の位相差に設定できるため算出処理を一回で済ませることができる。補間多重パルスPuの間の位相差を例えば線形補間する場合、今回の多重パルス間の位相差Pと、次回の多重パルス間の位相差Pk+1との平均値で求めることができ、従来技術の補間演算量に対して演算負荷を低減できる。コンバータ5の多重数に対応した補間多重パルスPuの幅及び補間多重パルスPuの間の位相差をマップ化してメモリ37に記憶しておき、このメモリ37に記憶されたマップを用いて演算するようにしても良い。 Further, according to this embodiment, the phase differences between the interpolated multiple pulses Pu can all be set to the same phase difference, so that the calculation process can be completed only once. When the phase difference between interpolated multiple pulses Pu is linearly interpolated, for example, it can be obtained from the average value of the phase difference Pk between the current multiple pulses and the phase difference Pk + 1 between the next multiple pulses. It is possible to reduce the calculation load with respect to the interpolation calculation amount of . The width of the interpolated multiple pulse Pu corresponding to the multiplexing number of the converter 5 and the phase difference between the interpolated multiple pulses Pu are mapped and stored in the memory 37, and the map stored in the memory 37 is used for calculation. You can do it.

(第5実施形態)
第5実施形態について図25及び図26を参照しながら説明する。本実施形態は、第4実施形態の変形例であるため、第4実施形態と異なる部分について説明する。
(Fifth embodiment)
The fifth embodiment will be described with reference to FIGS. 25 and 26. FIG. Since this embodiment is a modified example of the fourth embodiment, only parts different from the fourth embodiment will be described.

図25に示すように、パルス演算部23は、多重パルスのそれぞれのパルスの開始位相を計測する開始位相カウンタ24bと、多重パルスの各パルス毎にパルス幅を制御する多重パルス幅カウンタ24dとを備える。パルス生成部112は、開始位相カウンタ24bが満了する毎に次回多重目のコンバータ5にパルスを入力させる。 As shown in FIG. 25, the pulse calculator 23 includes a start phase counter 24b for measuring the start phase of each pulse of the multiplexed pulse, and a multiplexed pulse width counter 24d for controlling the pulse width of each pulse of the multiplexed pulse. Prepare. The pulse generator 112 inputs a pulse to the next multiple converter 5 each time the start phase counter 24b expires.

開始位相カウンタ24bは、多重パルスのそれぞれのパルスを出力開始する開始位相を計測する。また多重パルス幅カウンタ24dは、1多重目~4多重目のコンバータ5u1…5u4に入力させるそれぞれのパルス幅の時間を計測するカウンタであり、開始位相カウンタ24bにより計測された開始位相を基準として計測すると共に多重パルスのそれぞれのパルス幅を計測する。 The start phase counter 24b measures the start phase at which output of each pulse of the multiplex pulse is started. Further, the multiple pulse width counter 24d is a counter for measuring the time of each pulse width input to the first to fourth multiplex converters 5u1 to 5u4, and measures the start phase measured by the start phase counter 24b as a reference. At the same time, the pulse width of each multiple pulse is measured.

今回のマスタ相~スレーブ相のコンバータ5に入力させる一群の多重パルスのパルス幅をTとし、これらの多重パルス間の位相差をPとする。また、次回マスタ相~スレーブ相のコンバータ5に入力させる一群の多重パルスのパルス幅をTk+1、これらの多重パルス間の位相差をPk+1とすると、図26に示した補間多重パルスPuのパルス幅Tkaを下記の(7)式に基づいて算出できる。

Figure 2022132051000008
Let Tk be the pulse width of a group of multiplexed pulses to be input to the master-slave-phase converter 5 this time, and let Pk be the phase difference between these multiplexed pulses. If the pulse width of a group of multiplexed pulses to be input to the next master-phase to slave-phase converter 5 is T k+1 and the phase difference between these multiplexed pulses is Pk+1 , the interpolated multiplexed pulse Pu shown in FIG. The width Tka can be calculated based on the following equation (7).
Figure 2022132051000008

パルス演算部23は、開始位相カウンタ24bにより位相差P、Pk+1を順次計測し、多重パルス幅カウンタ24dによりパルス幅T、Tka、Tk+1を計測することにより今回の多重パルス、補間多重パルスPu、次回の多重パルスを順次演算できる。本実施形態の方法によっても、多重パルスを生成できるため、第4実施形態と同様の作用効果を奏する。 The pulse calculation unit 23 sequentially measures the phase differences P k and P k+1 with the start phase counter 24b, and measures the pulse widths T k , T ka , and T k+1 with the multiple pulse width counter 24d, thereby determining the current multiple pulse, interpolation The multiple pulse Pu and the next multiple pulse can be calculated sequentially. Since multiple pulses can be generated also by the method of this embodiment, the same effects as those of the fourth embodiment can be obtained.

(第3から第5実施形態に関連したフィードバック制御構成の変形例)
第3から第5実施形態に関連したフィードバック制御構成の変形例について図27から図31を参照しながら説明する。図27に示すように制御装置10Bを構成しても良い。制御装置10Bは、制御部11B、パルス生成部12B、メモリ37を内蔵している。制御部11Bは、減算器30、電流制御器31、相変換器としての二相三相変換器32、及び三相二相変換器34を図示形態に接続して構成される。
(Modification of Feedback Control Configuration Related to Third to Fifth Embodiments)
Modifications of the feedback control configuration related to the third to fifth embodiments will be described with reference to FIGS. 27 to 31. FIG. The control device 10B may be configured as shown in FIG. The control device 10B incorporates a control section 11B, a pulse generation section 12B, and a memory 37. FIG. The control unit 11B is configured by connecting a subtractor 30, a current controller 31, a two-to-three-phase converter 32 as a phase converter, and a three-to-two-phase converter 34 in the illustrated form.

制御部11Bは、d軸電流指令値Id*、q軸電流指令値Iq*を入力する。また制御部11の三相二相変換器34は、相電流Iu、Iv、Iwを入力すると共に、モータ4に設置されるレゾルバなどの回転位置センサ4aによりロータの角度θを入力し角速度ωの情報を演算する。三相二相変換器34は、モータ4の三相の相電流Iu、Iv、Iwをd軸電流Id、q軸電流Iqに変換し減算器30に出力する。 The controller 11B inputs the d-axis current command value Id* and the q-axis current command value Iq*. The three-phase to two-phase converter 34 of the control unit 11 inputs the phase currents Iu, Iv, and Iw, and also inputs the angle θ of the rotor from the rotational position sensor 4a such as a resolver installed in the motor 4 to obtain the angular velocity ω. Compute information. A three-phase to two-phase converter 34 converts the three-phase currents Iu, Iv, and Iw of the motor 4 into a d-axis current Id and a q-axis current Iq, and outputs the currents to the subtractor 30 .

減算器30は、d軸電流指令値Id*、q軸電流指令値Iq*からd軸電流Id、q軸電流Iqをそれぞれ減算し、電流制御器31に出力する。電流制御器31は、例えば、比例積分制御によりdq軸の電流指令値Id_cmd、Iq_cmdを二相三相変換器32に出力する。二相三相変換器32は、電流制御器31から入力されるdq軸の操作量をモータ4の三相毎の電流指令値Iu_cmd、Iv_cmd、Iw_cmd、に変換し、パルス生成部12Bに出力する。 The subtractor 30 subtracts the d-axis current Id and the q-axis current Iq from the d-axis current command value Id* and the q-axis current command value Iq*, respectively, and outputs the result to the current controller 31 . The current controller 31 outputs dq-axis current command values Id_cmd and Iq_cmd to the two-to-three-phase converter 32 by, for example, proportional integral control. The two-to-three-phase converter 32 converts the operation amount of the dq axis input from the current controller 31 into the current command values Iu_cmd, Iv_cmd, and Iw_cmd for each of the three phases of the motor 4, and outputs them to the pulse generator 12B. .

パルス生成部12Bは、パルス生成ブロック12u、12v、12wを三相の相毎に備える。各パルス生成ブロック12u、12v、12wは、それぞれゼロ電流検出部22、パルス演算部23Z、ゲート駆動部21としての機能的構成を備える。パルス生成ブロック12u、12v、12wの各相のパルス演算部23Zは、それぞれ、モータ4の三相毎の電流指令値Iu_cmd、Iv_cmd、Iw_cmdを入力する。ゼロ電流検出部22は、相毎にゼロ電流を検出しパルス演算部23Zに出力する。 The pulse generator 12B includes pulse generation blocks 12u, 12v, and 12w for each of the three phases. Each of the pulse generation blocks 12u, 12v, and 12w has functional configurations as a zero current detector 22, a pulse calculator 23Z, and a gate driver 21, respectively. The pulse calculation units 23Z of the phases of the pulse generation blocks 12u, 12v, and 12w respectively receive the current command values Iu_cmd, Iv_cmd, and Iw_cmd for each of the three phases of the motor 4. FIG. The zero current detector 22 detects zero current for each phase and outputs it to the pulse calculator 23Z.

パルス演算部23Zは、各相のマルチフェーズコンバータ6u、6v、6wの各コンバータ5が電流境界モードにて動作するときの上アームスイッチSW1及び下アームスイッチSW2のオン時間Ton及びオフ時間Toff、周期T、及び、同相の複数のコンバータ5に入力させる多重パルス間の位相差Tdの各パラメータを算出する。 The pulse calculator 23Z calculates the on-time Ton and off-time Toff of the upper arm switch SW1 and the lower arm switch SW2 when each converter 5 of the multiphase converters 6u, 6v, and 6w of each phase operates in the current boundary mode, the period Each parameter of T and the phase difference Td between multiplexed pulses to be input to a plurality of in-phase converters 5 is calculated.

ゲート駆動部21は、パルス演算部23の演算結果に基づいて三相インバータ3を駆動する。ゲート駆動部21は、パルス演算部23により算出されたオン時間Ton、周期T、位相差Tdに基づいて上アームスイッチSW1又は下アームスイッチSW2をオン・オフ駆動する。 The gate drive section 21 drives the three-phase inverter 3 based on the calculation result of the pulse calculation section 23 . The gate driving section 21 turns on/off the upper arm switch SW1 or the lower arm switch SW2 based on the ON time Ton, period T, and phase difference Td calculated by the pulse calculating section 23 .

各相のパルス演算部23Zは、電流指令値Iu_cmd、Iv_cmd、Iw_cmdの値に基づいて上アームスイッチSW1のオン時間Ton及びオフ時間Toff、並びに、周期T及び位相差Tdを算出する。例えば、U相のパルス生成ブロック12uにおいては、パルス演算部23Zは、電流指令値Iu_cmd>0のときには、上アームスイッチSW1のオン時間Ton及びオフ時間Toff、並びに、周期T及び位相差Tdを、それぞれ(1-1)式~(1-4)式に基づいて算出する。 The pulse calculator 23Z for each phase calculates the on-time Ton and off-time Toff, the period T and the phase difference Td of the upper arm switch SW1 based on the current command values Iu_cmd, Iv_cmd and Iw_cmd. For example, in the U-phase pulse generation block 12u, when the current command value Iu_cmd>0, the pulse calculation unit 23Z calculates the ON time Ton and OFF time Toff of the upper arm switch SW1, the period T and the phase difference Td as follows: Each is calculated based on the formulas (1-1) to (1-4).

V相のパルス生成ブロック12vにおいては、パルス演算部23Zは、電流指令値Iv_cmd>0のときには、上アームスイッチSW1のオン時間Ton及びオフ時間Toff、並びに、周期T及び位相差Tdを、それぞれ(1-1)式~(1-4)式に基づいて算出する。W相のパルス生成ブロック12wにおいては、パルス演算部23Zは、電流指令値Iw_cmd>0のときには、上アームスイッチSW1のオン時間Ton及びオフ時間Toff、並びに、周期T及び位相差Tdを、それぞれ(1-1)式~(1-4)式に基づいて算出する。 In the V-phase pulse generation block 12v, when the current command value Iv_cmd>0, the pulse calculation unit 23Z calculates the on-time Ton and off-time Toff of the upper arm switch SW1, the period T, and the phase difference Td, respectively ( It is calculated based on the formulas 1-1) to (1-4). In the W-phase pulse generation block 12w, when the current command value Iw_cmd>0, the pulse calculation unit 23Z calculates the on-time Ton and off-time Toff of the upper arm switch SW1, the period T, and the phase difference Td, respectively ( It is calculated based on the formulas 1-1) to (1-4).

パルス演算部23Zは、電流指令値Iu_cmd、Iv_cmd、Iw_cmdの値に基づいて上アームスイッチSW1のオン時間Ton及びオフ時間Toff、並びに、周期T及び位相差Tdを算出する。例えば、U相のパルス生成ブロック12uにおいては、パルス演算部23Zは、電流指令値Iu_cmd<0のときには、下アームスイッチSW2のオン時間Ton及びオフ時間Toff、並びに、周期T及び位相差Tdを、それぞれ(2-1)式~(2-4)式に基づいて算出する。 The pulse calculator 23Z calculates the on-time Ton and off-time Toff, the period T and the phase difference Td of the upper arm switch SW1 based on the current command values Iu_cmd, Iv_cmd and Iw_cmd. For example, in the U-phase pulse generation block 12u, when the current command value Iu_cmd<0, the pulse calculation unit 23Z calculates the ON time Ton and OFF time Toff of the lower arm switch SW2, the period T and the phase difference Td as follows: Each is calculated based on formulas (2-1) to (2-4).

V相のパルス生成ブロック12vにおいては、パルス演算部23Zは、電流指令値Iv_cmd<0のときには、下アームスイッチSW2のオン時間Ton及びオフ時間Toff、並びに、周期T及び位相差Tdを、それぞれ(2-1)式~(2-4)式に基づいて算出する。W相のパルス生成ブロック12wにおいては、パルス演算部23Zは、電流指令値Iw_cmd<0のときには、下アームスイッチSW2のオン時間Ton及びオフ時間Toff、並びに、周期T及び位相差Tdを、それぞれ(2-1)式~(2-4)式に基づいて算出する。 In the V-phase pulse generation block 12v, when the current command value Iv_cmd<0, the pulse calculation unit 23Z calculates the on-time Ton and off-time Toff of the lower arm switch SW2, the period T, and the phase difference Td, respectively ( It is calculated based on the formulas 2-1) to (2-4). In the W-phase pulse generation block 12w, when the current command value Iw_cmd<0, the pulse calculation unit 23Z calculates the on-time Ton and off-time Toff of the lower arm switch SW2, the period T, and the phase difference Td, respectively ( It is calculated based on the formulas 2-1) to (2-4).

図23には、カウンタ24を用いて補間多重パルスPuを生成する場合の、パルス幅カウンタ24a、開始位相カウンタ24b、終了位相カウンタ24cの各カウンタ値の変化を示している。パルス演算部23は、図28の上段に示したハードウェア構成でも補間多重パルスPuの生成を実現できる。 FIG. 23 shows changes in the counter values of the pulse width counter 24a, the start phase counter 24b, and the end phase counter 24c when the counter 24 is used to generate the interpolated multiple pulse Pu. The pulse calculation unit 23 can realize the generation of the interpolated multiple pulse Pu even with the hardware configuration shown in the upper part of FIG.

このパルス演算部23Zは、(1-1)式~(2-4)式の処理を実行することで、上アームスイッチSW1、下アームスイッチSW2のオン時間Ton、周期Tを、カウンタ24のパラメータとしてパルス幅カウンタ24aに入力させる。そしてパルス演算部23は、次回の多重パルス間の位相差Pk+1を開始位相カウンタ24b、終了位相カウンタ24cに入力させる。 The pulse calculation unit 23Z executes the processing of the formulas (1-1) to (2-4) to convert the on-time Ton and period T of the upper arm switch SW1 and the lower arm switch SW2 into parameters of the counter 24. is input to the pulse width counter 24a. Then, the pulse calculator 23 inputs the phase difference Pk+1 between the next multiple pulses to the start phase counter 24b and the end phase counter 24c.

パルス演算部23Zは、補間多重パルスPuの間の位相差を例えば線形補間する場合、前回の多重パルス間の位相差Pと、今回の多重パルス間の位相差Pk+1との平均値P+Pk+1/2を求め、この平均値を終了位相カウンタ24cに出力し、終了位相カウンタ24cにより終了位相を補正している。これにより、カウンタ24を用いて1~n多重目の補間多重パルスPuを図23に示すように生成できる。この方法を用いて補間多重パルスPuを生成することで、パルス幅変更時の電流境界モードを維持できるが、例えば相電圧Vu、Vv、Vwの変化が大きいケースでは電流境界モードを維持できない場合がある。 When the phase difference between interpolated multiple pulses Pu is linearly interpolated, for example, the pulse calculator 23Z calculates the average value P k of the phase difference P k between the previous multiple pulses and the phase difference P k+1 between the current multiple pulses. +P k+1 /2 is obtained, the average value is output to the end phase counter 24c, and the end phase is corrected by the end phase counter 24c. As a result, the counter 24 can be used to generate the 1st to n-th interpolated multiple pulses Pu as shown in FIG. By generating the interpolated multiple pulse Pu using this method, it is possible to maintain the current boundary mode when the pulse width is changed. be.

相電圧Vu、Vv、Vwがほぼ一定となる最大値、最小値の領域であれば、パルス演算部23の補間パルス出力で問題は生じない。図29の中央図参照。しかし、相電圧Vu,Vv、Vwが急峻に変化している時間領域では、マスタとなる1多重目のパルスを出力する時点と、スレーブとなる2~4多重目のパルスを出力する時点とで電圧が変化している。このため、パルス演算部23のオン時間Tonに対する電流が減少又は増加し、スレーブのパルスの周期が変化することで意図した出力とならない。図29の右図参照。後述する実施形態では、逆起電圧に基づいて補正することを示すが、逆起電圧に基づいて補正しても電流境界モードを維持できない場合がある。このときの、1多重目及び2多重目のパルスの実験例を、図31の上図に示しているが、領域Bにおいて電流境界モードを維持できていない。 If the phase voltages Vu, Vv, and Vw are in the region of the maximum value and the minimum value in which they are substantially constant, the interpolated pulse output of the pulse calculator 23 does not cause any problem. See the central view of FIG. However, in the time domain where the phase voltages Vu, Vv, and Vw change sharply, there is a difference between the output of the first multiplexed pulse serving as the master and the output of the second to fourth multiplexed pulses serving as the slave. Voltage is changing. As a result, the current for the ON time Ton of the pulse calculator 23 decreases or increases, and the cycle of the pulse of the slave changes, resulting in an unintended output. See the right diagram of FIG. In the embodiments described later, correction based on the back electromotive voltage is shown, but there are cases where the current boundary mode cannot be maintained even with correction based on the back electromotive force. Experimental examples of the first and second multiplexed pulses at this time are shown in the upper diagram of FIG.

この不具合を解消するため、パルス演算部23Zを、図28の下段に示したハードウェア構成とすると良い。このハードウェア構成では、パルス演算部23Zが、開始位相カウンタ24b及び終了位相カウンタ24cにより計測を終了するたびに終了位相を補正する。 In order to solve this problem, the pulse calculation section 23Z should have the hardware configuration shown in the lower part of FIG. In this hardware configuration, the pulse calculator 23Z corrects the end phase each time the start phase counter 24b and the end phase counter 24c complete the measurement.

このとき、パルス演算部23Zは、(1-1)式~(2-4)式の演算処理を実行することで、上アームスイッチSW1、下アームスイッチSW2のオン時間Ton、周期Tを、カウンタ24のパラメータとしてパルス幅カウンタ24aに入力させる。さらに、パルス演算部23Zは、次回の多重パルス間の位相差Pk+1を開始位相カウンタ24b、終了位相カウンタ24cに入力させる。前述同様に、パルス演算部23Zは、補間多重パルスPuの間の位相差を例えば線形補間する場合、前回の多重パルス間の位相差Pと、今回の多重パルス間の位相差Pk+1との平均値P+Pk+1/2を求め、この平均値を終了位相カウンタ24cに出力し、終了位相カウンタ24cにより終了位相を補正する。さらに、パルス演算部23Zは、開始位相カウンタ24b及び終了位相カウンタ24cにより計測を終了する度に、カウンタ補正指示に基づいて補正値Aを終了位相カウンタ24cに出力することでカウンタ値を更新する。 At this time, the pulse calculation unit 23Z executes the arithmetic processing of the formulas (1-1) to (2-4) to calculate the on-time Ton and the period T of the upper arm switch SW1 and the lower arm switch SW2 by using a counter. 24 is input to the pulse width counter 24a. Further, the pulse calculator 23Z inputs the phase difference Pk+1 between the next multiple pulses to the start phase counter 24b and the end phase counter 24c. In the same manner as described above, when the phase difference between interpolated multiple pulses Pu is linearly interpolated, for example, the pulse calculator 23Z calculates the difference between the previous phase difference Pk between multiple pulses and the current phase difference Pk+1 between multiple pulses. An average value P k +P k+1 /2 is obtained, this average value is output to the end phase counter 24c, and the end phase is corrected by the end phase counter 24c. Further, the pulse calculator 23Z updates the counter values by outputting the correction value A to the end phase counter 24c based on the counter correction instruction every time the start phase counter 24b and the end phase counter 24c complete the measurement.

図30の右側のタイミングチャート中に示すように、補正値Aの値に基づいて終了位相カウンタ24cの値を徐々に変化させる。すると、相電流Iu、Iv、Iwを意図した振幅に保持できるようになる。このようにすることで、図31の下図に示したように、パルス電流境界モードを維持できる。 As shown in the timing chart on the right side of FIG. 30, the value of the end phase counter 24c is gradually changed based on the value of the correction value A. Then, the phase currents Iu, Iv, and Iw can be maintained at intended amplitudes. By doing so, the pulse current boundary mode can be maintained as shown in the lower diagram of FIG.

(第6実施形態)
第6実施形態について図32から図35を参照しながら説明する。
(Sixth embodiment)
A sixth embodiment will be described with reference to FIGS. 32 to 35. FIG.

モータ4は回転速度に応じた磁束変化により逆起電力を生じ、出力電圧が変動する。制御の応答性が不十分な場合、この逆起電力の影響を受け、図32に示すように、相電流Iu、Iv、Iwが高調波電流歪みを生じる。この高周波電流成分はモータ4が騒音を発生させる原因となる。この場合、制御の応答性を上げないと、高調波電流歪みの影響を改善できず、限られた物理リソースによる制御装置10では改善できない虞がある。特に、モータ4を所定の回転数以上に高速回転させた場合、出力電圧Voutは逆起電圧の影響を顕著に受けるため、さらに電流歪みが大きくなる虞がある。 The motor 4 generates counter electromotive force due to changes in magnetic flux according to the rotation speed, and the output voltage fluctuates. If the responsiveness of control is insufficient, the counter electromotive force will affect the phase currents Iu, Iv, and Iw, causing harmonic current distortion as shown in FIG. This high-frequency current component causes the motor 4 to generate noise. In this case, unless the responsiveness of the control is increased, the influence of the harmonic current distortion cannot be improved, and there is a possibility that the control device 10 with limited physical resources cannot improve it. In particular, when the motor 4 is rotated at a speed equal to or higher than a predetermined number of revolutions, the output voltage Vout is significantly affected by the back electromotive force, and the current distortion may further increase.

そこで本実施形態では、モータ4に生じた逆起電圧に基づいて多重パルスのパルス幅を補正する方法を説明する。図33に示すように、制御装置10は、パルス生成部212を備える。制御装置10は、逆起電圧補正部12cとしての機能を備えている。 Therefore, in this embodiment, a method for correcting the pulse width of multiple pulses based on the back electromotive force generated in the motor 4 will be described. As shown in FIG. 33 , the control device 10 has a pulse generation section 212 . The control device 10 has a function as a back electromotive voltage corrector 12c.

このとき、逆起電圧が最大となる振幅をVmとし、逆起電圧の位相情報を(ωet+φ)=(2πfet+φ)とする。ここで、tは時間、ωeは電気角速度、φは電流に対する位相差、feは電気周波数、を示す。出力電圧Voutは、入力電圧Vinの2分の1、つまりVin/2を中心に動作させることが好ましく、前記の逆起電圧を考慮し、下記(8)式の関係性を備えるように制御すると良い。

Figure 2022132051000009
At this time, let Vm be the amplitude at which the back electromotive force is maximum, and let (ω e t + φ)=(2πf e t + φ) be the phase information of the back electromotive force. Here, t is time, ω e is electrical angular velocity, φ is phase difference with respect to current, and f e is electrical frequency. It is preferable that the output voltage Vout is operated around half the input voltage Vin, that is, Vin/2. good.
Figure 2022132051000009

またパルス生成部212が、逆起電圧の振幅Vmを計算するときにはモータ4の回転数に基づいて計算すると良い。そして、パルス生成部212は、モータ4の回転位置及び逆起電圧の振幅Vm、位相情報に基づいて出力電圧Voutを計算し、この出力電圧Voutに基づいて多重パルスのパルス幅を補正することが望ましい。具体的には、例えば、(1-1)式~(1-4)式、(2-1)式~(2-4)式、(3-1)式~(3-4)式においてVoutを(8)式として計算すればよい。 Further, when the pulse generator 212 calculates the amplitude Vm of the back electromotive force, it is preferable to calculate based on the rotation speed of the motor 4 . Then, the pulse generator 212 can calculate the output voltage Vout based on the rotational position of the motor 4, the amplitude Vm of the back electromotive force, and the phase information, and correct the pulse width of the multiplexed pulse based on the output voltage Vout. desirable. Specifically, for example, Vout can be calculated as the formula (8).

逆起電圧は、モータ4の個体に基づく固有値となるため予測可能である。例えば、モータ4に固有に定められた逆起電圧定数にモータ4の回転数を乗じて逆起電圧を計算、予測すると良い。また、前記のパルス幅を高精度に補正するためには、前記の出力電圧Voutの逆起電圧に加え、モータ4の巻線抵抗及びインダクタンスに生じる電圧を考慮すればよい。 The back electromotive force is a peculiar value based on the individual motor 4, so it can be predicted. For example, it is preferable to calculate and predict the counter electromotive force by multiplying the number of rotations of the motor 4 by the counter electromotive voltage constant unique to the motor 4 . Further, in order to correct the pulse width with high accuracy, the voltage generated in the winding resistance and inductance of the motor 4 should be considered in addition to the back electromotive force of the output voltage Vout.

制御装置10は、モータ4の回転位置センサ4aのセンシング結果を用いてモータ4の回転数を求め、三相の相電流Iu、Iv、Iw及びモータ4のロータの位置に基づき、相電流Iu、Iv、Iwをトルクに関係する磁力方向の電流に変換してベクトル制御する。 The control device 10 obtains the rotation speed of the motor 4 using the sensing result of the rotation position sensor 4a of the motor 4, and based on the three phase currents Iu, Iv, and Iw and the position of the rotor of the motor 4, the phase currents Iu, Vector control is performed by converting Iv and Iw into currents in the direction of magnetic force related to torque.

このときのフィードバック制御構成の一例について図34を参照しながら説明する。制御部11は、減算器30、電流制御器31、相変換器としての二相三相変換器32、及び三相二相変換器34を図示形態に接続して構成される。 An example of the feedback control configuration at this time will be described with reference to FIG. The control unit 11 is configured by connecting a subtractor 30, a current controller 31, a two-to-three-phase converter 32 as a phase converter, and a three-to-two-phase converter 34 in the illustrated form.

制御部11は、電流指令値Ioを入力しモータ4の各相電流Iu、Iv、Iwとの間の差電流に基づいて電流フィードバック制御する。三相二相変換器34は、三相電流をdq軸電流に変換し、電流制御器31は、例えば、比例積分制御によりdq軸の操作量を出力する。二相三相変換器32は、電流制御器31から入力されるdq軸の操作量をモータ4の三相毎の操作量に変換する。 The control unit 11 inputs the current command value Io and performs current feedback control based on the current difference between the phase currents Iu, Iv, and Iw of the motor 4 . The three-phase to two-phase converter 34 converts the three-phase currents into dq-axis currents, and the current controller 31 outputs dq-axis manipulated variables by, for example, proportional integral control. The two-to-three-phase converter 32 converts the operation amount of the dq axes input from the current controller 31 into an operation amount for each of the three phases of the motor 4 .

本実施形態において、パルス生成部212は、逆起電圧補正部12c及びパルス演算部33の機能を備える。パルス演算部33は、モータ4の相毎にコンバータ5に入力させる多重パルスのオン時間Ton1、オフ時間Toff1、周期T、位相差Tdを含む各パラメータを演算する。これらのオン時間Ton1、オフ時間Toff1、周期Tは、電流指令値Ioが正のとき、前述した(1-1)式~(1-4)式のオン時間Ton1、オフ時間Toff1、周期T、位相差Tdを用いて計算できる。また、電流指令値Ioが負のとき、前述した(2-1)式~(2-4)式のオン時間Ton2、オフ時間Toff2、周期T、位相差Tdを用いて計算できる。 In this embodiment, the pulse generator 212 has the functions of the back electromotive voltage corrector 12 c and the pulse calculator 33 . The pulse calculator 33 calculates parameters including the on-time Ton1, the off-time Toff1, the period T, and the phase difference Td of the multiple pulses to be input to the converter 5 for each phase of the motor 4. FIG. These on-time Ton1, off-time Toff1, period T, and the on-time Ton1, off-time Toff1, period T, and the above-described formulas (1-1) to (1-4) when the current command value Io is positive. It can be calculated using the phase difference Td. Also, when the current command value Io is negative, it can be calculated using the on-time Ton2, off-time Toff2, period T, and phase difference Td of the above-described equations (2-1) to (2-4).

ここでいう逆起電圧補正部12cの機能は、例えばモータ4の回転数から逆起電圧の振幅Vmを演算する処理と、逆起電圧の振幅Vm、位相情報に基づいて出力電圧Voutを計算する処理とを含む。パルス演算部33は、モータ4の相毎に前記のパラメータを演算するとき、逆起電圧補正部12cの機能により逆起電圧を考慮した出力電圧に基づいてパルスの幅を補正する。逆起電圧の振幅Vmは、モータ4の回転数に比例するため、モータ4の回転数に比例するように逆起電圧の振幅Vmを演算することが望ましい。 The function of the back electromotive voltage correction unit 12c here is, for example, a process of calculating the amplitude Vm of the back electromotive force from the rotation speed of the motor 4, and calculating the output voltage Vout based on the amplitude Vm of the back electromotive voltage and phase information. including processing. When the parameters are calculated for each phase of the motor 4, the pulse calculator 33 corrects the width of the pulse based on the output voltage in consideration of the counter electromotive force by the function of the counter electromotive voltage corrector 12c. Since the amplitude Vm of the back electromotive force is proportional to the number of revolutions of the motor 4, it is desirable to calculate the amplitude Vm of the back electromotive force so as to be proportional to the number of revolutions of the motor 4. FIG.

制御方法として、前述では電流制御方法を例示したが、図35に示すように制御部11に代えて制御部211を構成しても良い。制御部211は、減算器30、電流制御器31、二相三相変換器32、三相二相変換器34に加えて、速度制御器35、減算器36を備える。この制御部211に示すように、回転位置センサ4aを用いてモータ4の角速度ωを求め、指令角速度ω*との差を減算器36により検出し、速度制御器35により速度制御しても良い。このとき、d軸電流、q軸電流の相互干渉を排除する非干渉制御方法を用いても良い。これにより、モータ4の駆動時に生じる不安定化要因を排除できる。逆起電圧が入力電圧Vinに対して大きくなる場合、弱め界磁制御することが望ましい。 As a control method, the current control method is exemplified above, but a control unit 211 may be configured instead of the control unit 11 as shown in FIG. The control unit 211 includes a speed controller 35 and a subtractor 36 in addition to the subtractor 30 , current controller 31 , two-to-three-phase converter 32 and three-to-two-phase converter 34 . As shown in the controller 211, the rotational position sensor 4a may be used to determine the angular velocity .omega. . At this time, a non-interference control method that eliminates mutual interference between the d-axis current and the q-axis current may be used. As a result, destabilizing factors that occur when the motor 4 is driven can be eliminated. If the counter-electromotive voltage becomes large with respect to the input voltage Vin, it is desirable to perform field-weakening control.

各コンバータ5は、図33に示すように降圧コンバータを並列接続して構成されているが、この構成は、バッテリ2の電源電圧の範囲内で出力電圧Voutが変動する場合に好適となる。 Each converter 5 is configured by connecting step-down converters in parallel as shown in FIG.

前述ではモータ4の回転数から逆起電圧を演算により求めることを例示したが、モータ4の回転数と逆起電圧の振幅Vm、位相情報とを紐付けたマップを予めメモリ37に用意しておいても良い。パルス生成部212は、モータ4の回転数に対応してメモリ37に記憶された逆起電圧の振幅Vm、位相情報を参照して多重パルスの幅を補正するようにしても良い。また、出力電圧Voutを電圧センサ15により検出しつつ、電圧センサ15の検出に基づく遅延時間を考慮の上、計算に使用しても良い。 In the above example, the back electromotive force is calculated from the number of revolutions of the motor 4, but a map linking the number of revolutions of the motor 4, the amplitude Vm of the back electromotive force, and the phase information is prepared in advance in the memory 37. You can leave it. The pulse generator 212 may refer to the amplitude Vm and phase information of the back electromotive force stored in the memory 37 corresponding to the number of revolutions of the motor 4 to correct the width of the multiplex pulse. Further, while the output voltage Vout is being detected by the voltage sensor 15, the delay time based on the detection by the voltage sensor 15 may be considered and used for the calculation.

パルス生成部212は、逆起電圧補正部12cにより多重パルスの幅を逆起電圧に応じて周期的に補正した結果について電流指令値Io又は指令回転数に対応してメモリ37に保持させると良い。また、パルス演算部33が、次回の電流指令値Ioに基づいて周期的に補正内容を計算している最中には、メモリ37に保持された多重パルスに関する現在又は過去の計算結果を用いて、多重パルスの幅を逆起電圧補正部12cの機能により補正すると良い。 The pulse generation unit 212 preferably causes the memory 37 to store the result of periodically correcting the width of the multiple pulse according to the counter electromotive force by the back electromotive voltage correcting unit 12c in correspondence with the current command value Io or the command rotation speed. . Further, while the pulse calculation unit 33 is periodically calculating the correction contents based on the next current command value Io, the present or past calculation results regarding the multiple pulses held in the memory 37 are used. , the width of the multiple pulse may be corrected by the function of the back electromotive voltage corrector 12c.

本実施形態に示したように、逆起電圧補正部12cにより逆起電圧に基づいてパルス幅を補正することで、モータ4の逆起電圧をフィードフォワード的にパルス幅の演算に組み込むことができる。これにより、図36に示すように、目的となる理想正弦波に電流波形をより近似できるようになり、高効率化・低騒音化・低EMC化を実現できる。また、電流フィードバック制御のみの簡単でシンプルな制御系により実現できる。 As shown in the present embodiment, by correcting the pulse width based on the back electromotive force by the back electromotive force correction unit 12c, the back electromotive force of the motor 4 can be incorporated into the calculation of the pulse width in a feedforward manner. . As a result, as shown in FIG. 36, the current waveform can be more closely approximated to the desired ideal sine wave, and high efficiency, low noise, and low EMC can be achieved. Moreover, it can be realized by a simple and simple control system with only current feedback control.

(第7実施形態)
第7実施形態を説明する。例えば、図3、図33に示すコンバータ5において、下アームスイッチSW2をオフしたまま、第1アームスイッチとして上アームスイッチSW1をオン・オフすると、電流はインダクタL、還流ダイオードD2を通じて転流する。
(Seventh embodiment)
A seventh embodiment will be described. For example, in the converter 5 shown in FIGS. 3 and 33, when the upper arm switch SW1 as the first arm switch is turned on/off while the lower arm switch SW2 is kept off, the current is commutated through the inductor L and the free wheel diode D2.

このとき、還流ダイオードD2の還流作用に代えて、上アームスイッチSW1に対向した下アームスイッチSW2を第2アームスイッチとしてオンすることで同期整流しても良い。 At this time, instead of the freewheeling action of the freewheeling diode D2, synchronous rectification may be performed by turning on the lower arm switch SW2 facing the upper arm switch SW1 as a second arm switch.

同期整流することで損失をより低減できる。また外付けの還流ダイオードD2が不要になり小型化できる。同期整流するには、前出のパルスのオフ時間Toffの計算式(例えば、(1-2)式のオフ時間Toff1、(2-2)式のオフ時間Toff2、又は(3-2)式のオフ時間Toff1)に基づき設定された時間だけ、対向する上アームスイッチSW1をオンすると良い。但し、パワースイッチSW1及びSW2の間の短絡防止のため、上アームスイッチSW1と下アームスイッチSW2のオン時間Tonの間にデッドタイムを設けることが望ましい。 Loss can be further reduced by synchronous rectification. In addition, the external freewheeling diode D2 becomes unnecessary, and the size can be reduced. For synchronous rectification, the above-described off-time Toff of the pulse is calculated using the formula (for example, the off-time Toff1 in formula (1-2), the off-time Toff2 in formula (2-2), or the off-time Toff2 in formula (3-2). It is preferable to turn on the opposite upper arm switch SW1 only for the time set based on the off time Toff1). However, in order to prevent a short circuit between the power switches SW1 and SW2, it is desirable to provide a dead time between the on-time Ton of the upper arm switch SW1 and the lower arm switch SW2.

前記の同期整流方法によれば、同期整流時間を計算により予測して求めることができる。この場合、外部に別途センサを設けて同期整流のタイミングを検出する必要がなくなるためシステムの小型化、低コスト化を図ることができる。 According to the synchronous rectification method described above, the synchronous rectification time can be estimated and obtained by calculation. In this case, there is no need to provide a separate sensor outside to detect the timing of synchronous rectification, so the system can be made smaller and less expensive.

前記でも説明したように、電流指令値Io>0のときには、上アームスイッチSW1のオン時間Ton1、周期T、位相差Tdをそれぞれ(1-1)式、(1-3)式、(1-4)式と同様に設定するが、同期整流時間は、(1-2)式に示すオフ時間Toff1と等しい時間を、同期整流時における下アームスイッチSW2のオン時間Ton2に対応して設定すると良い。 As described above, when the current command value Io>0, the on-time Ton1 of the upper arm switch SW1, the period T, and the phase difference Td are expressed by the equations (1-1), (1-3), and (1-1), respectively. 4) The synchronous rectification time is set in the same manner as the formula (1-2), but it is preferable to set the time equal to the OFF time Toff1 shown in the formula (1-2) corresponding to the ON time Ton2 of the lower arm switch SW2 during synchronous rectification. .

また電流指令値Io<0のときには、下アームスイッチSW2のオン時間Ton2、周期T、位相差Tdはそれぞれ(2-1)式、(2-3)式、(2-4)式と同様に設定し、(2-2)式に示すオフ時間Toff2と等しい時間を、同期整流時における上アームスイッチSW1のオン時間Ton1に対応して設定すると良い。 When the current command value Io<0, the on-time Ton2, period T, and phase difference Td of the lower arm switch SW2 are given by equations (2-1), (2-3), and (2-4) respectively. A time equal to the off-time Toff2 shown in equation (2-2) may be set corresponding to the on-time Ton1 of the upper arm switch SW1 during synchronous rectification.

(第6及び第7実施形態に関連したフィードバック制御構成の変形例)
第6及び第7実施形態に関連したフィードバック制御構成の変形例について図37から図42を用いて説明する。図37に示すように制御装置10Cを構成しても良い。制御装置10Cは、制御部11C、パルス生成部12C、及びメモリ37を内蔵している。制御部11Cは、減算器30、電流制御器31、相変換器としての二相三相変換器32、及び三相二相変換器34を図示形態に接続して構成される。
(Modification of Feedback Control Configuration Related to Sixth and Seventh Embodiments)
Modifications of the feedback control configuration related to the sixth and seventh embodiments will be described with reference to FIGS. 37 to 42. FIG. The control device 10C may be configured as shown in FIG. The controller 10C incorporates a controller 11C, a pulse generator 12C, and a memory 37. FIG. The control unit 11C is configured by connecting a subtractor 30, a current controller 31, a two-to-three-phase converter 32 as a phase converter, and a three-to-two-phase converter 34 in the illustrated form.

制御部11Cは、d軸電流指令値Id*、q軸電流指令値Iq*を入力する。また制御部11Cの三相二相変換器34は、相電流Iu、Iv、Iwを入力すると共に、回転位置センサ4aによりロータの角度θを入力し角速度ωの情報を演算する。三相二相変換器34は、モータ4の三相の相電流Iu、Iv、Iwをd軸電流Id、q軸電流Iqに変換し減算器30に出力する。 The controller 11C inputs a d-axis current command value Id* and a q-axis current command value Iq*. A three-phase to two-phase converter 34 of the control unit 11C receives the phase currents Iu, Iv, and Iw, and also inputs the rotor angle θ from the rotational position sensor 4a to calculate information on the angular velocity ω. A three-phase to two-phase converter 34 converts the three-phase currents Iu, Iv, and Iw of the motor 4 into a d-axis current Id and a q-axis current Iq, and outputs the currents to the subtractor 30 .

減算器30は、d軸電流指令値Id*、q軸電流指令値Iq*からd軸電流Id、q軸電流Iqをそれぞれ減算し、電流制御器31に出力する。電流制御器31は、例えば、比例積分制御によりdq軸の電流指令値Id_cmd、Iq_cmdを二相三相変換器32に出力する。二相三相変換器32は、電流制御器31から入力されるdq軸の操作量をモータ4の三相毎の電流指令値Iu_cmd、Iv_cmd、Iw_cmd、に変換し、パルス生成部12Aに出力する。 The subtractor 30 subtracts the d-axis current Id and the q-axis current Iq from the d-axis current command value Id* and the q-axis current command value Iq*, respectively, and outputs the result to the current controller 31 . The current controller 31 outputs dq-axis current command values Id_cmd and Iq_cmd to the two-to-three-phase converter 32 by, for example, proportional integral control. The two-to-three-phase converter 32 converts the operation amount of the dq axis input from the current controller 31 into current command values Iu_cmd, Iv_cmd, and Iw_cmd for each of the three phases of the motor 4, and outputs them to the pulse generator 12A. .

パルス生成部12Cは、パルス生成ブロック12u、12v、12wを三相の相毎に備える。各パルス生成ブロック12u、12v、12wは、それぞれゼロ電流検出部22、パルス演算部23、ゲート駆動部21、及び、逆起電力に基づいてパルスを補正するための逆起電圧補正部12cとしての機能的構成を備える。パルス生成ブロック12u、12v、12wの各相のパルス演算部23は、それぞれ、モータ4の三相毎の電流指令値Iu_cmd、Iv_cmd、Iw_cmdを入力する。ゼロ電流検出部22は、相毎にゼロ電流を検出しパルス演算部23に出力する。 The pulse generation unit 12C includes pulse generation blocks 12u, 12v, and 12w for each of three phases. Each of the pulse generation blocks 12u, 12v, and 12w includes a zero current detection unit 22, a pulse calculation unit 23, a gate drive unit 21, and a back electromotive force correction unit 12c for correcting the pulse based on the back electromotive force. It has a functional configuration. The pulse calculation units 23 of the phases of the pulse generation blocks 12u, 12v, and 12w respectively receive current command values Iu_cmd, Iv_cmd, and Iw_cmd for the three phases of the motor 4 . The zero current detector 22 detects zero current for each phase and outputs it to the pulse calculator 23 .

パルス演算部23は、各相のマルチフェーズコンバータ6u、6v、6wの各コンバータ5が電流境界モードにて動作するときの上アームスイッチSW1及び下アームスイッチSW2のオン時間Ton及びオフ時間Toff、周期T、及び、同相(例えばU相)の複数のコンバータ5に入力させる多重パルス間の位相差Tdの各パラメータを算出する。 The pulse calculator 23 calculates the on-time Ton and off-time Toff of the upper arm switch SW1 and the lower arm switch SW2 when each converter 5 of the multiphase converters 6u, 6v, and 6w of each phase operates in the current boundary mode, the period Each parameter of T and a phase difference Td between multiple pulses to be input to a plurality of converters 5 in phase (for example, U phase) is calculated.

ゲート駆動部21は、パルス演算部23の演算結果に基づいて三相インバータ3を駆動する。ゲート駆動部21は、パルス演算部23により算出されたオン時間Ton、周期T、位相差Tdに基づいて上アームスイッチSW1又は下アームスイッチSW2をオン・オフ駆動する。 The gate drive section 21 drives the three-phase inverter 3 based on the calculation result of the pulse calculation section 23 . The gate driving section 21 turns on/off the upper arm switch SW1 or the lower arm switch SW2 based on the ON time Ton, period T, and phase difference Td calculated by the pulse calculating section 23 .

メモリ37には、モータ4の回転数と逆起電圧の振幅Vm、位相差φとを紐付けたマップが予め記憶されている。各相の逆起電圧補正部12cは、モータ4の角度θに依存したモータ回転数をメモリ37の記憶内容と照合して参照し、各相毎に逆起電圧の振幅Vm_u、Vm_v、Vm_w、位相差φ_u、φ_v、φ_wを入力する。 The memory 37 stores in advance a map that associates the rotation speed of the motor 4 with the amplitude Vm of the back electromotive voltage and the phase difference φ. The back electromotive force correction unit 12c for each phase refers to the motor rotation speed dependent on the angle θ of the motor 4 by comparing it with the stored contents of the memory 37, and calculates the amplitudes Vm_u, Vm_v, Vm_w, and the amplitudes of the back electromotive force for each phase. Input the phase differences φ_u, φ_v and φ_w.

各相の逆起電圧補正部12cは、電源電圧Vinと共に、逆起電圧の振幅Vm_u、Vm_v、Vm_w、位相差φ_u、φ_v、φ_wに基づいて出力電圧Vout_u、Vout_v、Vout_wを計算する。このとき前述の(8)式でも示したが、図38に示したように、逆起電圧補正部12cは出力電圧Voutを計算する。これにより、前述実施形態と同様に逆起電圧の影響を補正できる。図39に例示したように、出力電圧Voutを逆起電圧に基づいて補正できるようになり、図40に例示したように、高調波電流歪みの影響を極力排除して改善できる。 The back electromotive force correction unit 12c of each phase calculates the output voltages Vout_u, Vout_v, and Vout_w based on the power supply voltage Vin as well as the amplitudes Vm_u, Vm_v, and Vm_w of the back electromotive force and the phase differences φ_u, φ_v, and φ_w. At this time, the back electromotive force correcting unit 12c calculates the output voltage Vout as shown in the above equation (8) as shown in FIG. As a result, the influence of the back electromotive force can be corrected in the same manner as in the above-described embodiment. As illustrated in FIG. 39, the output voltage Vout can be corrected based on the back electromotive force, and as illustrated in FIG. 40, the influence of harmonic current distortion can be eliminated as much as possible for improvement.

また、モータ4の回転数が高回転になると、逆起電圧の振幅Vmが大きくなる。出力電圧Voutの振幅Vmが電源電圧Vinに近くなるにしたがって、インダクタLに生ずる電圧が小さくなり、インダクタLに電流が流せなくなる。この場合、制御不能、動作不可となる虞がある。そこで、図41に示すように、電源電圧Vinの利用率を向上する電源電圧利用率向上制御部21dを備えることが望ましい。この電圧利用率向上制御部12dは、逆起電圧の振幅Vmが所定の閾値を超えた場合、逆起電圧の補正後の出力電圧Voutに上下限を設定して出力する。 Further, when the number of revolutions of the motor 4 becomes high, the amplitude Vm of the back electromotive force becomes large. As the amplitude Vm of the output voltage Vout approaches the power supply voltage Vin, the voltage generated in the inductor L becomes smaller and current cannot flow through the inductor L. In this case, there is a possibility that control becomes impossible and operation becomes impossible. Therefore, as shown in FIG. 41, it is desirable to provide a power supply voltage utilization factor improvement control unit 21d for improving the utilization factor of the power supply voltage Vin. When the amplitude Vm of the back electromotive force exceeds a predetermined threshold value, the voltage utilization rate improvement control unit 12d sets upper and lower limits to the output voltage Vout after correcting the back electromotive voltage and outputs the corrected output voltage Vout.

例えば、電源電圧Vinよりわずかに下回る値に上限値を設定すると共に、電源電圧Vinの基準値0をわずかに上回る値に下限値を設定する。ここで電圧利用率向上制御部12dは、逆起電圧の補正後の出力電圧Voutが上限値を超えればクランプして上限値どまりとし、下限値を下回ればクランプして下限値どまりとする。 For example, the upper limit is set to a value slightly lower than the power supply voltage Vin, and the lower limit is set to a value slightly higher than the reference value 0 of the power supply voltage Vin. If the output voltage Vout after correction of the back electromotive force exceeds the upper limit, the voltage utilization factor improvement control unit 12d clamps it to stay at the upper limit, and if it falls below the lower limit, clamps it to stay at the lower limit.

これにより、パルス演算部23は、パルス幅補正計算用の出力電圧Voutの正弦波ピークを上限値及び下限値にて制限した状態でパルス演算を行うことができる。出力電圧Voutに上下限を設けているため比較的大きく逆起電圧を生じる場合でも問題なく動作できるようになり動作可能範囲を広げることができる。また電圧利用率を高めることができる。 As a result, the pulse calculation unit 23 can perform pulse calculation in a state in which the sine wave peak of the output voltage Vout for pulse width correction calculation is limited by the upper limit and the lower limit. Since upper and lower limits are set for the output voltage Vout, even if a relatively large back electromotive force is generated, the device can be operated without problems, and the operable range can be widened. Also, the voltage utilization rate can be increased.

(第8実施形態)
第8実施形態について図43を参照しながら説明する。前述の第6実施形態、第7実施形態においては、多重動作個数nは2以上に限られるものではなく、n=1の場合にも適用できる。
(Eighth embodiment)
An eighth embodiment will be described with reference to FIG. In the sixth and seventh embodiments described above, the number n of multiple operations is not limited to 2 or more, and can be applied to the case of n=1.

すなわち、図43に示すように、UVW相の各相において、マスタ相に対応した多重動作個数n=1のコンバータ5u1、5v1、5w1を用いて各相単一のパルスを生成してモータ4を駆動するようにしても良い。 That is, as shown in FIG. 43, in each phase of the UVW phase, converters 5u1, 5v1, and 5w1 corresponding to the master phase and having n=1 in multiple operation are used to generate a single pulse for each phase to drive the motor 4. You may make it drive.

(第9実施形態)
第9実施形態について図44を参照しながら説明する。図44に示したように制御装置10Dを構成しても良い。制御装置10Dは、前述実施形態で説明した制御装置10A内の多重数切替部25A、制御装置10B内のパルス演算部23Z、制御装置10C内の逆起電圧補正部12cを全て備えている。すなわち、前述実施形態の特徴を全て備えた構成に適用できる。ここで、多重数切替部は25、パルス演算部は23、逆起電圧補正部は、「12」又は「12d」により構成しても良い。
(Ninth embodiment)
The ninth embodiment will be described with reference to FIG. The control device 10D may be configured as shown in FIG. The control device 10D includes all of the multiplex number switching section 25A in the control device 10A, the pulse calculation section 23Z in the control device 10B, and the back electromotive voltage correction section 12c in the control device 10C described in the above embodiment. That is, it can be applied to a configuration having all the features of the above-described embodiments. Here, the multiplex number switching section may be configured by 25, the pulse calculation section by 23, and the back electromotive voltage correction section by "12" or "12d".

(他の実施形態)
本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、種々変形して実施することができ、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能である。例えば、以下に示す変形又は拡張が可能である。
(Other embodiments)
The present invention is not limited to the above-described embodiments, but can be implemented in various modifications, and can be applied to various embodiments without departing from the scope of the invention. For example, the following modifications or extensions are possible.

前述実施形態では、降圧型のコンバータ5を用いた電力変換器を記載しているが、これに限定されるものではなく、例えば、昇圧型、昇降圧型のコンバータ5を用いることができる。またコンバータ5は、非絶縁型であっても絶縁型であっても良い。電圧センサ15は必要に応じて設ければ良い。 Although the power converter using the step-down converter 5 is described in the above-described embodiment, the present invention is not limited to this, and for example, a step-up or step-up/step-down converter 5 can be used. Also, the converter 5 may be of a non-insulated type or an insulated type. The voltage sensor 15 may be provided as required.

前述実施形態では、多重動作個数nを4や2に設定した形態を示しているが、多重動作個数nは3でも5以上でも良い。前述実施形態では、パワースイッチSW1及びSW2は、Nチャネル型のパワーMOSFETを例示しているが、他種類のパワースイッチング素子により構成しても良い。 In the above embodiment, the number n of multiple operations is set to 4 or 2, but the number n of multiple operations may be 3 or 5 or more. In the above-described embodiment, the power switches SW1 and SW2 are N-channel power MOSFETs, but they may be composed of other types of power switching elements.

前述実施形態では、パワースイッチSW1、SW2を構成するパワーMOSFETに負荷電流を転流するため、並列に還流ダイオードD1、D2をそれぞれ設けているが、これに限定されるものではない。還流ダイオードD1、D2に代えてパワーMOSFETに付加されるボディダイオードを用いても良い。また逆導通性を備えたパワースイッチ(例えば逆導通IGBT(RC-IGBT))を用いて構成しても良い。 In the above embodiment, the freewheeling diodes D1 and D2 are provided in parallel to commutate the load current to the power MOSFETs forming the power switches SW1 and SW2, but the present invention is not limited to this. A body diode added to the power MOSFET may be used instead of the freewheeling diodes D1 and D2. Alternatively, a power switch having reverse conductivity (for example, a reverse-conducting IGBT (RC-IGBT)) may be used.

また、1多重目のコンバータ5u1、5v1、5w1と同様に、2以上のm多重目のコンバータ5u2…5un、5v2…5vn、5w2…5wnにゼロ電流検出部22を設け、インダクタ電流Iをゼロ検出した後に、対応するパワースイッチSW1又はSW2をオンするようにしても良い。パワースイッチSW1、SW2のオン時間Tonは、前述(1-1)式、(2-1)式、又は(3-1)式のように算出したオン時間Tonを用いることが望ましい。 5un, 5v2 . . . 5vn , 5w2 . After detection, the corresponding power switch SW1 or SW2 may be turned on. As the on-time Ton of the power switches SW1 and SW2, it is desirable to use the on-time Ton calculated by the above-described formula (1-1), formula (2-1), or formula (3-1).

制御装置10の中の構成である「制御部11」、「パルス生成部12、112、212」は、ロジック回路を組み合わせたハードウェアを用いて実現してもよいし、マイコンなどのハードウェアがプログラムを実行することで実現しても良い。 The "control unit 11" and "pulse generation units 12, 112, 212", which are the components of the control device 10, may be realized using hardware that combines logic circuits, or hardware such as a microcomputer may be used. It may be realized by executing a program.

本開示に記載の制御装置10、10A、10B、10C、10Dによる手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリを構成することにより提供された専用コンピュータにより実現されても良い。或いは、本開示に記載の制御装置10、10A、10B、10C、10D及びその手法は、一つ以上の専用ハードウェア論理回路によりプロセッサを構成することにより提供された専用コンピュータにより実現されても良い。若しくは、本開示に記載の制御装置10、10A、10B、10C、10D及びその手法は、一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリと一つ以上のハードウェア論理回路により構成されたプロセッサとの組み合わせにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより実現されても良い。又、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていても良い。 The approach according to the controllers 10, 10A, 10B, 10C, 10D described in this disclosure is by configuring a processor and memory programmed to perform one or more functions embodied by a computer program. It may be realized by a provided dedicated computer. Alternatively, the controllers 10, 10A, 10B, 10C, 10D and techniques described in this disclosure may be implemented by a dedicated computer provided by configuring a processor with one or more dedicated hardware logic circuits. . Alternatively, the controllers 10, 10A, 10B, 10C, 10D and techniques described in this disclosure can be implemented using a processor and memory and one or more hardware logic circuits programmed to perform one or more functions. It may be implemented by one or more dedicated computers configured in combination with a processor configured by . The computer program may also be stored as computer-executable instructions on a computer-readable non-transitional tangible storage medium.

本発明は、前述した実施形態に準拠して記述したが、本発明は当該実施形態や構造に限定されるものではないと理解される。本発明は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本発明の範畴や思想範囲に入るものである。 Although the present invention has been described with reference to the embodiments described above, it is understood that the invention is not limited to such embodiments or constructions. The present invention includes various modifications and modifications within the equivalent range. In addition, various combinations and configurations, as well as other combinations and configurations including one, more, or less elements thereof, are within the scope and spirit of the invention.

図面中、3は三相コンバータ(電力変換器)、5、5u1、5v1、5w1、5u2、5v2、5w2、5u3、5v3、5w3、5un、5vn、5wnはコンバータ、6u、6v、6wはマルチフェーズコンバータ、10、10Aは制御装置、11、11Aは制御部、12はパルス生成部、22はゼロ電流検出部、25、25Aは多重数切替部(多重動作数変更部)、SW1は上アームスイッチ、SW2は下アームスイッチ、を示す。
In the drawing, 3 is a three-phase converter (power converter), 5, 5u1, 5v1, 5w1, 5u2, 5v2, 5w2, 5u3, 5v3, 5w3, 5un, 5vn, and 5wn are converters, and 6u, 6v, and 6w are multiphase 10 and 10A are controllers; 11 and 11A are control units; 12 is a pulse generator; 22 is a zero current detector; , SW2 denotes a lower arm switch.

Claims (8)

並列接続された2以上のn個のコンバータ(5u1…5un、5v1…5vn、5w1…5wn)を備える電力変換器(3)であって、
入力される指令値に応じた制御情報を出力する制御部(11;11A)と、
パルス演算部を備え、前記制御部により出力される前記制御情報に基づいて前記n個の前記コンバータを多重動作させるように多重パルスを生成するパルス生成部(12;12A)と、
前記コンバータの多重動作個数を変更する多重動作数変更部(25、25A)と、
を備える電力変換器。
A power converter (3) comprising two or more n converters (5u1...5un, 5v1...5vn, 5w1...5wn) connected in parallel,
a control unit (11; 11A) that outputs control information according to an input command value;
a pulse generation section (12; 12A), comprising a pulse calculation section, for generating a multiple pulse so as to cause the n converters to perform multiple operations based on the control information output from the control section;
a multiple operation number changing unit (25, 25A) for changing the multiple operation number of the converter;
a power converter.
前記パルス生成部は、
前記コンバータを駆動するゲート駆動部(21)と、
前記ゲート駆動部により駆動される前記コンバータの電流がゼロと達したことを検出するゼロ電流検出部(22)と、
前記コンバータを動作させるときの前記多重パルスのオン時間、周期、及び、前記多重パルスの間の位相差を求め前記ゲート駆動部に出力する前記パルス演算部(23)と、を備え、
前記ゲート駆動部は、前記パルス演算部の出力に基づいて前記コンバータを駆動する請求項1記載の電力変換器。
The pulse generator is
a gate driver (21) for driving the converter;
a zero current detector (22) for detecting when the current of the converter driven by the gate driver reaches zero;
the pulse calculation unit (23) for obtaining the on-time and period of the multiple pulses when operating the converter, and the phase difference between the multiple pulses and outputting them to the gate driving unit;
The power converter according to claim 1, wherein the gate drive section drives the converter based on the output of the pulse calculation section.
前記コンバータは、電源電圧が入力される上アームスイッチ(SW1)及び下アームスイッチ(SW2)、並びに、インダクタ(L)及びコンデンサ(C)を用いた降圧型のコンバータにより構成され、
前記ゲート駆動部は、前記指令値としての電流指令値が正のとき、前記コンバータの上アームスイッチを駆動するものであり、前記パルス演算部は、前記上アームスイッチのオン時間Ton1及びオフ時間Toff1、並びに、周期T及び前記多重パルスの間の位相差Tdを、それぞれ(1-1)式~(1-4)式に基づいて設定し、
前記ゲート駆動部は、前記指令値としての電流指令値が負のとき、前記コンバータの下アームスイッチを駆動するものであり、前記パルス演算部は、前記下アームスイッチのオン時間Ton2及びオフ時間Toff2、並びに、周期T及び前記多重パルスの間の位相差Tdを、(2-1)式~(2-4)式に基づいて設定する請求項2記載の電力変換器。
ここで、Vin:入力電圧、Vout:出力電圧、Iはインダクタ電流、L:インダクタのインダクタンス、n:コンバータの多重動作個数を示す。
Figure 2022132051000010
Figure 2022132051000011
The converter includes an upper arm switch (SW1) and a lower arm switch (SW2) to which a power supply voltage is input, and a step-down converter using an inductor (L) and a capacitor (C),
The gate driving section drives the upper arm switch of the converter when the current command value as the command value is positive. , and the period T and the phase difference Td between the multiple pulses are set based on formulas (1-1) to (1-4), respectively,
The gate drive section drives the lower arm switch of the converter when the current command value as the command value is negative. 3. The power converter according to claim 2, wherein the period T and the phase difference Td between the multiple pulses are set based on the formulas (2-1) to (2-4).
Here, Vin is the input voltage, Vout is the output voltage, IL is the inductor current, L is the inductance of the inductor, and n is the number of multiple operation converters.
Figure 2022132051000010
Figure 2022132051000011
前記多重動作数変更部は、
前記指令値として電流指令値に応じて前記コンバータの多重動作個数を変更する請求項1から3の何れか一項に記載の電力変換器。
The multiple operation number changing unit
4. The power converter according to any one of claims 1 to 3, wherein the number of multiple operations of the converter is changed according to a current command value as the command value.
前記多重動作数変更部は、
前記電流指令値に応じて前記多重動作個数を2^n毎に変更することで、前記パルス演算部における位相差演算を省略する請求項4記載の電力変換器。
The multiple operation number changing unit
5. The power converter according to claim 4, wherein the phase difference calculation in the pulse calculation unit is omitted by changing the number of multiple operations in units of 2̂n according to the current command value.
前記パルス生成部は、
前記多重動作数変更部の出力を受けて、現在の前記多重パルスと次回の前記多重パルスとの間を補間する補間多重パルスを生成する請求項1から5の何れか一項に記載の電力変換器。
The pulse generator is
6. The power converter according to any one of claims 1 to 5, wherein an output of said multiplexing operation number changing unit is received to generate an interpolated multiplexed pulse for interpolating between said current multiplexed pulse and said next multiplexed pulse. vessel.
前記コンバータは、降圧型、昇圧型、又は昇降圧型のコンバータにより構成される請求項1、2、4から6の何れか一項に記載の電力変換器。 7. The power converter according to any one of claims 1, 2, 4 to 6, wherein the converter is configured by a step-down type, step-up type, or buck-boost type converter. 前記コンバータは、非絶縁型又は絶縁型のコンバータにより構成される請求項1、2、4から7の何れか一項に記載の電力変換器。
8. The power converter according to any one of claims 1, 2, 4 to 7, wherein said converter is configured by a non-isolated or isolated converter.
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