JP2023172786A5

JP2023172786A5 - ３レベルインバータの制御装置、プログラム、及び３レベルインバータの制御方法

Info

Publication number: JP2023172786A5
Application number: JP2022084852A
Authority: JP
Filing date: 2022-05-24
Publication date: 2024-04-23

Description

本発明は、３レベルインバータの制御装置、プログラム、及び３レベルインバータの制御方法に関する。

本発明は、上記事情に鑑みたものであり、中性点の電圧の制御性を高めることができる３レベルインバータの制御装置、プログラム、及び３レベルインバータの制御方法を提供することを目的とする。

Claims

直列接続された第１蓄電部（２１）及び第２蓄電部（２２）と、
３相の巻線（１１Ｕ，１１Ｖ，１１Ｗ）を有し、３相交流電圧が印加されることにより駆動される回転電機（１０）と、
前記回転電機の各相を、前記第１蓄電部の正極側、前記第１蓄電部の負極側及び前記第２蓄電部の正極側の間の中性点、及び前記第２蓄電部の負極側のうちいずれかに接続する３相分のスイッチ（ＳＵＨ～ＳＷＬ，ＱＵ～ＱＷ）を有する３レベルインバータ（３０）と、を備えるシステムに適用される３レベルインバータの制御装置（４０）において、
前記第１，第２蓄電部の電圧及び前記回転電機に流れる各相電流のうち少なくとも一方の情報である中性点情報を取得する中性点情報取得部と、
前記回転電機の制御量を指令値に制御するための指令電圧ベクトルを取得する指令電圧取得部と、
前記指令電圧ベクトルに基づいて、前記３レベルインバータが出力可能な出力電圧ベクトルの組み合わせである出力パターンを設定する設定部と、
前記出力パターンに含まれる前記出力電圧ベクトルに基づいて、前記スイッチをオンオフする制御部と、を備え、
前記スイッチの駆動状態が、前記回転電機の各相のうちいずれか１相又は２相と、前記中性点とを接続する駆動状態となり、かつ、同一の前記出力電圧ベクトルに対して異なる前記スイッチの駆動状態が２つ存在する前記出力電圧ベクトルを第１出力電圧ベクトルとし、
前記スイッチの駆動状態が、前記回転電機の各相のうちいずれか１相と、前記中性点とを接続する駆動状態となり、かつ、前記第１出力電圧ベクトルの大きさよりも大きな前記出力電圧ベクトルを第２出力電圧ベクトルとし、
前記スイッチの駆動状態が、前記回転電機の各相と、前記中性点とが接続されない駆動状態となり、かつ、前記第１出力電圧ベクトルの大きさよりも大きな前記出力電圧ベクトルを第３出力電圧ベクトルとし、
前記制御部は、前記第１出力電圧ベクトルが出力される場合に、前記中性点情報に基づいて、２つの前記スイッチの駆動状態のうちいずれか一方を選択し、
前記設定部は、前記第２出力電圧ベクトルを、前記出力パターンに含むことを制限し、
前記指令電圧ベクトルの大きさ及び電気角に基づいて、前記指令電圧ベクトルの存在領域を特定する領域特定部を備え、
前記存在領域には、前記第３出力電圧ベクトルの終点に接する高出力領域及び低出力領域が含まれており、
前記設定部は、
前記指令電圧ベクトルが前記高出力領域に存在すると特定された場合に、１つの前記第１出力電圧ベクトルと、２つの前記第３出力電圧ベクトルとの組み合わせである前記出力パターンを設定し、
前記指令電圧ベクトルが前記低出力領域に存在すると特定された場合に、２つの前記第１出力電圧ベクトルと、１つの前記第３出力電圧ベクトルとの組み合わせである前記出力パターンを設定し、
前記指令電圧ベクトルが前記高出力領域に存在すると特定された場合に、前記出力パターンに前記第２出力電圧ベクトルを追加し、
前記制御部は、
前記第３出力電圧ベクトルが出力される期間では、前記スイッチの駆動状態を、前記回転電機の各相と、前記第１蓄電部の正極側又は前記第２蓄電部の負極側とが接続される駆動状態とし、
前記出力パターンに前記第２出力電圧ベクトルが追加された場合、２つの前記第３出力電圧ベクトルのうち、一方に対応する前記スイッチの駆動状態から、他方に対応する前記スイッチの駆動状態へと前記スイッチをオンオフする間において、前記第２出力電圧ベクトルに対応する前記スイッチの駆動状態を挟むように、前記スイッチをオンオフする、３レベルインバータの制御装置。
前記スイッチのゲート閾値電圧、ターンオン遅延時間及びターンオフ遅延時間のうち少なくとも１つであるスイッチ情報を取得するスイッチ情報取得部と、
前記スイッチ情報に基づいて、前記第２出力電圧ベクトルの出力期間が前記スイッチのオンオフに要する時間よりも長くなるように、前記第２出力電圧ベクトルの出力期間を算出する算出部と、を備える請求項１に記載の３レベルインバータの制御装置。
前記中性点情報に基づいて、前記中性点の電圧が許容範囲を超えているか否かを判定する判定部を備え、
前記設定部は、前記中性点の電圧が許容範囲を超えていると判定された場合に、前記第２出力電圧ベクトルが前記出力パターンに含まれることを制限するとともに、前記中性点の電圧が許容範囲を超えていると判定されない場合に、前記第２出力電圧ベクトルが前記出力パターンに含まれることを制限しない請求項１又は２に記載の３レベルインバータの制御装置。
直列接続された第１蓄電部（２１）及び第２蓄電部（２２）と、
３相の巻線（１１Ｕ，１１Ｖ，１１Ｗ）を有し、３相交流電圧が印加されることにより駆動される回転電機（１０）と、
前記回転電機の各相を、前記第１蓄電部の正極側、前記第１蓄電部の負極側及び前記第２蓄電部の正極側の間の中性点、及び前記第２蓄電部の負極側のうちいずれかに接続する３相分のスイッチ（ＳＵＨ～ＳＷＬ，ＱＵ～ＱＷ）を有する３レベルインバータ（３０）と、
コンピュータ（４０ａ）と、を備えるシステムに適用されるプログラムにおいて、
前記第１，第２蓄電部の電圧及び前記回転電機に流れる各相電流のうち少なくとも一方の情報である中性点情報を取得する中性点情報取得ステップと、
前記回転電機の制御量を指令値に制御するための指令電圧ベクトルを取得する指令電圧取得ステップと、
前記指令電圧ベクトルに基づいて、前記３レベルインバータが出力可能な出力電圧ベクトルの組み合わせである出力パターンを設定する設定ステップと、
前記出力パターンに含まれる前記出力電圧ベクトルに基づいて、前記スイッチをオンオフする制御ステップと、を前記コンピュータに実行させ、
前記スイッチの駆動状態が、前記回転電機の各相のうちいずれか１相又は２相と、前記中性点とを接続する駆動状態となり、かつ、同一の前記出力電圧ベクトルに対して異なる前記スイッチの駆動状態が２つ存在する前記出力電圧ベクトルを第１出力電圧ベクトルとし、
前記スイッチの駆動状態が、前記回転電機の各相のうちいずれか１相と、前記中性点とを接続する駆動状態となり、かつ、前記第１出力電圧ベクトルの大きさよりも大きな前記出力電圧ベクトルを第２出力電圧ベクトルとし、
前記スイッチの駆動状態が、前記回転電機の各相と、前記中性点とが接続されない駆動状態となり、かつ、前記第１出力電圧ベクトルの大きさよりも大きな前記出力電圧ベクトルを第３出力電圧ベクトルとし、
前記制御ステップは、前記第１出力電圧ベクトルが出力される場合に、前記中性点情報に基づいて、２つの前記スイッチの駆動状態のうちいずれか一方を選択する処理を含み、
前記設定ステップは、前記第２出力電圧ベクトルを、前記出力パターンに含むことを制限する処理を含み、
前記指令電圧ベクトルの大きさ及び電気角に基づいて、前記指令電圧ベクトルの存在領域を特定する領域特定ステップを、前記コンピュータに実行させ、
前記存在領域には、前記第３出力電圧ベクトルの終点に接する高出力領域及び低出力領域が含まれており、
前記設定ステップは、
前記指令電圧ベクトルが前記高出力領域に存在すると特定された場合に、１つの前記第１出力電圧ベクトルと、２つの前記第３出力電圧ベクトルとの組み合わせである前記出力パターンを設定する処理と、
前記指令電圧ベクトルが前記低出力領域に存在すると特定された場合に、２つの前記第１出力電圧ベクトルと、１つの前記第３出力電圧ベクトルとの組み合わせである前記出力パターンを設定する処理と、
前記指令電圧ベクトルが前記高出力領域に存在すると特定された場合に、前記出力パターンに前記第２出力電圧ベクトルを追加する処理と、
を含み、
前記制御ステップは、
前記第３出力電圧ベクトルが出力される期間では、前記スイッチの駆動状態を、前記回転電機の各相と、前記第１蓄電部の正極側又は前記第２蓄電部の負極側とが接続される駆動状態とし、
前記出力パターンに前記第２出力電圧ベクトルが追加された場合、２つの前記第３出力電圧ベクトルのうち、一方に対応する前記スイッチの駆動状態から、他方に対応する前記スイッチの駆動状態へと前記スイッチをオンオフする間において、前記第２出力電圧ベクトルに対応する前記スイッチの駆動状態を挟むように、前記スイッチをオンオフする処理を含む、プログラム。
直列接続された第１蓄電部（２１）及び第２蓄電部（２２）と、
３相の巻線（１１Ｕ，１１Ｖ，１１Ｗ）を有し、３相交流電圧が印加されることにより駆動される回転電機（１０）と、
前記回転電機の各相を、前記第１蓄電部の正極側、前記第１蓄電部の負極側及び前記第２蓄電部の正極側の間の中性点、及び前記第２蓄電部の負極側のうちいずれかに接続する３相分のスイッチ（ＳＵＨ～ＳＷＬ，ＱＵ～ＱＷ）を有する３レベルインバータ（３０）と、を備えるシステムに適用される３レベルインバータの制御方法において、
前記第１，第２蓄電部の電圧及び前記回転電機に流れる各相電流のうち少なくとも一方の情報である中性点情報を取得する中性点情報取得ステップと、
前記回転電機の制御量を指令値に制御するための指令電圧ベクトルを取得する指令電圧取得ステップと、
前記指令電圧ベクトルに基づいて、前記３レベルインバータが出力可能な出力電圧ベクトルの組み合わせである出力パターンを設定する設定ステップと、
前記出力パターンに含まれる前記出力電圧ベクトルに基づいて、前記スイッチをオンオフする制御ステップと、を含み、
前記スイッチの駆動状態が、前記回転電機の各相のうちいずれか１相又は２相と、前記中性点とを接続する駆動状態となり、かつ、同一の前記出力電圧ベクトルに対して異なる前記スイッチの駆動状態が２つ存在する前記出力電圧ベクトルを第１出力電圧ベクトルとし、
前記スイッチの駆動状態が、前記回転電機の各相のうちいずれか１相と、前記中性点とを接続する駆動状態となり、かつ、前記第１出力電圧ベクトルの大きさよりも大きな前記出力電圧ベクトルを第２出力電圧ベクトルとし、
前記スイッチの駆動状態が、前記回転電機の各相と、前記中性点とが接続されない駆動状態となり、かつ、前記第１出力電圧ベクトルの大きさよりも大きな前記出力電圧ベクトルを第３出力電圧ベクトルとし、
前記制御ステップは、前記第１出力電圧ベクトルが出力される場合に、前記中性点情報に基づいて、２つの前記スイッチの駆動状態のうちいずれか一方を選択する処理を含み、
前記設定ステップは、前記第２出力電圧ベクトルを、前記出力パターンに含むことを制限する処理を含み、
前記指令電圧ベクトルの大きさ及び電気角に基づいて、前記指令電圧ベクトルの存在領域を特定する領域特定ステップを含み、
前記存在領域には、前記第３出力電圧ベクトルの終点に接する高出力領域及び低出力領域が含まれており、
前記設定ステップは、
前記指令電圧ベクトルが前記高出力領域に存在すると特定された場合に、１つの前記第１出力電圧ベクトルと、２つの前記第３出力電圧ベクトルとの組み合わせである前記出力パターンを設定する処理と、
前記指令電圧ベクトルが前記低出力領域に存在すると特定された場合に、２つの前記第１出力電圧ベクトルと、１つの前記第３出力電圧ベクトルとの組み合わせである前記出力パターンを設定する処理と、
前記指令電圧ベクトルが前記高出力領域に存在すると特定された場合に、前記出力パターンに前記第２出力電圧ベクトルを追加する処理と、
を含み、
前記制御ステップは、
前記第３出力電圧ベクトルが出力される期間では、前記スイッチの駆動状態を、前記回転電機の各相と、前記第１蓄電部の正極側又は前記第２蓄電部の負極側とが接続される駆動状態とし、
前記出力パターンに前記第２出力電圧ベクトルが追加された場合、２つの前記第３出力電圧ベクトルのうち、一方に対応する前記スイッチの駆動状態から、他方に対応する前記スイッチの駆動状態へと前記スイッチをオンオフする間において、前記第２出力電圧ベクトルに対応する前記スイッチの駆動状態を挟むように、前記スイッチをオンオフする処理を含む、３レベルインバータの制御方法。