JP2024099920A - Inverter control method and inverter control device - Google Patents
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Abstract
【課題】回転電機の中性点電位を変動させる方式のパルス幅変調制御を行うときに、グラウンドを基準電位とする検出器の誤検出を抑制したインバータ制御方法及びインバータ制御装置を提供する。【解決手段】回転電機11の中性点電位の変動周波数fvnと、グラウンドを基準電位とする検出器(絶縁抵抗センサ21)が有するノイズ低減フィルタのカットオフ周波数fτと、を比較する。そして、変動周波数fvnがカットオフ周波数fτ以下であるときに、パルス幅変調制御の変調方式を、インバータ16の温度(パワー素子温度Tpm)に応じて選択される第1変調方式(デフォルト二相変調方式)から、予め設定する所定時間(最大継続時間T2)の間、第1変調方式とは異なる第2変調方式(カスタム二相変調方式)に変更する。【選択図】図4[Problem] To provide an inverter control method and an inverter control device that suppress erroneous detection by a detector that uses the ground as a reference potential when performing pulse width modulation control of a method of varying the neutral point potential of a rotating electric machine. [Solution] A fluctuation frequency fvn of the neutral point potential of a rotating electric machine 11 is compared with a cutoff frequency fτ of a noise reduction filter of a detector (insulation resistance sensor 21) that uses the ground as a reference potential. Then, when the fluctuation frequency fvn is equal to or lower than the cutoff frequency fτ, the modulation method of the pulse width modulation control is changed from a first modulation method (default two-phase modulation method) selected according to the temperature of an inverter 16 (power element temperature Tpm) to a second modulation method (custom two-phase modulation method) different from the first modulation method for a preset predetermined time (maximum duration T2). [Selected Figure] FIG. 4
Description
本発明は、インバータの制御方法及び制御装置に関する。 The present invention relates to an inverter control method and control device.
特許文献1は、回転電機の回転角を検出するレゾルバに対するノイズを低減するために、インバータの制御を三相変調から二相変調に切り替える回転電機制御装置を開示している。
回転電機の駆動制御は、回転電機やこれを駆動するインバータ等の状態に応じて、様々な方式のパルス幅変調制御によって行われる。パルス幅変調制御の具体的な方式としては三相変調方式の他、例えば二相変調方式等が知られている。三相変調方式は、回転電機の中性点電位を変動させない方式である。これに対し、二相変調方式は、三相変調方式よりもインバータのスイッチングを低減することができるが、中性点電位を変動させる。 Driving control of a rotating electric machine is performed by various pulse width modulation control methods depending on the state of the rotating electric machine and the inverter that drives it. Specific methods of pulse width modulation control include three-phase modulation, as well as two-phase modulation, for example. Three-phase modulation is a method that does not fluctuate the neutral point potential of the rotating electric machine. In contrast, two-phase modulation can reduce inverter switching more than three-phase modulation, but fluctuates the neutral point potential.
二相変調方式等、中性点電位を変動させる方式のパルス幅変調制御を行う場合、浮遊容量を介して中性点電位の変動がグラウンドに伝搬すると、グラウンドを基準電位とする検出器が誤検出をするおそれがある。例えば、絶縁抵抗センサは、高電圧系に信号を注入し、そのグラウンド基準の電圧フィードバックに基づき、絶縁抵抗を検出する。また、一般的に、このようなフィードバック信号にはノイズを低減するフィルタを用いる。このとき、フィルタのカットオフ周波数よりも低い中性点電位の変動がグラウンドに伝搬すると、誤検出することがある。 When performing pulse width modulation control using a method that varies the neutral point potential, such as two-phase modulation, if the variation in neutral point potential propagates to the ground via stray capacitance, a detector that uses ground as its reference potential may make a false detection. For example, an insulation resistance sensor injects a signal into a high-voltage system and detects insulation resistance based on the voltage feedback of the ground reference. Generally, such feedback signals use a filter to reduce noise. In this case, if the variation in neutral point potential that is lower than the cutoff frequency of the filter propagates to the ground, a false detection may occur.
したがって、中性点電位を変動させる方式のパルス幅変調制御を行うときには、グラウンドを基準電位とする検出器が誤検出をしないようにすることが求められる。 Therefore, when performing pulse width modulation control that varies the neutral point potential, it is necessary to prevent erroneous detection by a detector that uses ground as its reference potential.
本発明は、回転電機の中性点電位を変動させる方式のパルス幅変調制御を行うときに、グラウンドを基準電位とする検出器の誤検出を抑制することができるインバータ制御方法及びインバータ制御装置を提供することを目的とする。 The present invention aims to provide an inverter control method and an inverter control device that can suppress erroneous detection by a detector that uses ground as a reference potential when performing pulse width modulation control that varies the neutral point potential of a rotating electric machine.
本発明のある態様は、グラウンドを基準電位とし、ノイズ低減フィルタを含む検出器と、パルス幅変調制御によって直流電力を交流電力に変換するインバータと、インバータと接続する回転電機と、を含む電気回路においてインバータを制御するインバータ制御方法である。このインバータ制御方法では、回転電機の中性点電位の変動周波数と、ノイズ低減フィルタのカットオフ周波数と、が比較される。そして、変動周波数がカットオフ周波数以下であるときに、パルス幅変調制御の変調方式が、インバータの温度に応じて選択される第1変調方式から、予め設定する所定時間の間、第1変調方式とは異なる第2変調方式に変更される。 One aspect of the present invention is an inverter control method for controlling an inverter in an electric circuit including a detector including a noise reduction filter, an inverter that converts DC power to AC power by pulse width modulation control, and a rotating electric machine connected to the inverter, with the ground as a reference potential. In this inverter control method, the fluctuation frequency of the neutral point potential of the rotating electric machine is compared with the cutoff frequency of the noise reduction filter. Then, when the fluctuation frequency is equal to or lower than the cutoff frequency, the modulation method of the pulse width modulation control is changed from a first modulation method selected according to the inverter temperature to a second modulation method different from the first modulation method for a predetermined time.
本発明によれば、回転電機の中性点電位を変動させる方式のパルス幅変調制御を行うときに、グラウンドを基準電位とする検出器の誤検出を抑制したインバータ制御方法及びインバータ制御装置を提供することができる。 The present invention provides an inverter control method and an inverter control device that suppresses erroneous detection by a detector that uses ground as a reference potential when performing pulse width modulation control that varies the neutral point potential of a rotating electric machine.
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。 The following describes an embodiment of the present invention with reference to the drawings.
[実施形態]
図1は、電動車両100の概略構成を示すブロック図である。電動車両100は、例えば電気自動車またはハイブリッド車両等である。図1に示すように、電動車両100は、回転電機11、電流指令演算部12、電流制御部13、座標変換部14、変調方式設定部15、インバータ16(INV)、バッテリ17、回転状態検出部18、及び、座標変換部19等を備える。
[Embodiment]
Fig. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of an
回転電機11は、電動機または発電機である。本実施形態では、回転電機11は電動車両100を駆動する駆動用電動機であり、回転電機11が生じさせるトルクによって電動車両100が駆動される。この回転電機11は、例えば電動車両100がいわゆる回生制御をするときに、発電機としても機能する。また、本実施形態では、回転電機11は、三相交流同期回転電機(特に三相同期電動機)であり、UVW各相に供給する電力を調整することによって駆動される。
The rotating
電流指令演算部12は、トルク指令T*と、回転電機11の電気角速度ωと、に基づいて、d軸電流指令Id
*及びq軸電流指令Iq
*(以下、dq軸電流指令Id
*,Iq
*という)を演算する。dq軸電流指令Id
*,Iq
*は、回転電機11によって、トルク指令T*で要求されたトルクTを生じさせるために、回転電機11のd軸及びq軸に流すべき電流についての指令値である。電流指令演算部12は、例えば、トルク指令T*及び電気角速度ωと、dq軸電流指令Id
*,Iq
*と、を対応付ける電流指令マップを有しており、これを参照することによって、トルク指令T*及び電気角速度ωに対応するdq軸電流指令Id
*,Iq
*を演算する。電流指令マップは、実験またはシミュレーション等によって予め定められる。また、トルク指令T*は、アクセルペダルの操作量等に基づいて、図示しない上位のコントローラによって演算される。
The current
電流制御部13は、d軸電圧指令Vd
*及びq軸電圧指令Vq
*(以下、dq軸電圧指令Vd
*,Vq
*という)を演算する。電流制御部13は、dq軸電流指令Id
*,Iq
*と、実際に回転電機11に流れるd軸電流Id及びq軸電流Iq(以下、dq軸電流Id,Iqという)を取得する。そして、電流制御部13は、dq軸電流指令Id
*,Iq
*と実際のdq軸電流Id,Iqとの差がゼロとなるように、dq軸電圧指令Vd
*,Vq
*を決定する。
The
電流制御部13は、例えば、下記の式(1)に示すPI(Proportional-Integral)制御によってdq軸電圧指令Vd
*,Vq
*を演算することができる。なお、式(1)において、Ld,Lqは、d軸及びq軸の各インダクタンスである。Kpd,Kpqは、d軸及びq軸の各比例ゲインである。Kid,Kiqは、d軸及びq軸の各積分ゲインである。φは永久磁石鎖交磁束数であり、ωは回転電機11の電気角速度である。
The
座標変換部14は、回転電機11の磁極位置θ(検出値)に基づく座標変換により、dq軸電圧指令Vd
*,Vq
*を三相交流電圧指令VU1
*,VV1
*,VW1
*に変換する。
The
変調方式設定部15は、バッテリ電圧Vb、及び、パワー素子温度Tpm等に基づいて、三相交流電圧指令VU1
*,VV1
*,VW1
*からインバータ16に入力すべき最終電圧指令VUf
*,VVf
*,VWf
*を演算等する。変調方式設定部15は、最終電圧指令VUf
*,VVf
*,VWf
*の演算等において、さらに、冷媒温度Twtrを用いる場合がある。本実施形態では、変調方式設定部15は、バッテリ電圧Vb及びパワー素子温度Tpmに基づいて、最終電圧指令VUf
*,VVf
*,VWf
*を演算等する。
The modulation
なお、バッテリ電圧Vbは、バッテリ17の出力電圧である。パワー素子温度Tpmは、インバータ16が含むパワー素子(スイッチング素子)の温度である。冷媒温度Twtrは、インバータ16、特にインバータ16が含むパワー素子を冷却する水その他の冷媒の温度である。最終電圧指令VUf
*,VVf
*,VWf
*は、回転電機11を制御するために、インバータ16に入力すべき最終的な三相交流電圧指令である。
The battery voltage Vb is the output voltage of the
本実施形態では、変調方式設定部15は、最終電圧指令VUf
*,VVf
*,VWf
*によって、インバータ16の駆動方式を設定し、または、変更する。すなわち、変調方式設定部15は、インバータ16に入力する最終電圧指令VUf
*,VVf
*,VWf
*によって、変調方式すなわちパルス幅変調制御(以下、PWM制御という)によって駆動するインバータ16の制御方式を切り替える。具体的には、変調方式設定部15は、変調方式を、少なくとも三相変調方式または二相変調方式のいずれかに設定または変更する(切り替える)ことができる。
In this embodiment, the modulation
三相変調方式は、UVWの三相全部の電位を、PWM制御によって変調することによって、インバータ16の出力電力を制御する方式である。正弦波の三相変調方式は、最も一般的なインバータ16の駆動方式である。正弦波の三相変調方式では、UVW各相への出力電力波形は、正弦波に制御される。また、三相変調方式では、回転電機11の中性点23(図2参照)における電位(以下、中性点電位という)は平均的には小さい。以下、三相変調方式でインバータ16を駆動する制御を、三相変調制御、または、単に三相変調という場合がある。三相変調制御では、三相交流電圧指令VU1
*,VV1
*,VW1
*がそのまま最終電圧指令VUf
*,VVf
*,VWf
*として出力される。
The three-phase modulation method is a method of controlling the output power of the
二相変調方式は、UVWの三相のうち、一相の電位を少なくとも一時的に固定し、その間、他の二相の電位をPWM制御によって変調することによって、インバータ16の出力電力を制御する方式である。二相変調方式においても、UVW各相への出力電力波形は、三相変調方式の場合と実質的に同様の正弦波に制御される。二相変調方式では、電位を固定する一相について、インバータ16のスイッチング動作が低減されるので、三相変調方式と比較して、インバータ16の発熱(スイッチング損)が抑えられる。したがって、二相変調方式は、パワー素子温度Tpmや冷媒温度Twtr等によってインバータ16の温度が高いと判断されるときに選択される。例えば、二相変調方式は、例えばパワー素子の耐熱温度を超えるおそれがあるときに選択される。但し、二相変調方式では、回転電機11の中性点電位が周期的に変動する。
The two-phase modulation method is a method of controlling the output power of the
特に、変調方式設定部15は、デフォルト二相変調方式とカスタム二相変調方式の2種類の二相変調方式で、インバータ16を駆動することができる。
In particular, the modulation
デフォルト二相変調方式は、UVW各相のうち、最大または最小となる一相の電位を固定し、他の二相の電位をPWM制御によって変調することにより、インバータ16の出力電力を制御する二相変調方式である。すなわち、デフォルト二相変調方式は、標準的な二相変調方式である。
The default two-phase modulation method is a two-phase modulation method that controls the output power of the
カスタム二相変調方式は、UVW各相のうち、デフォルト二相変調方式とは異なる一相の電位を固定し、他の二相の電位をPWM制御によって変調することにより、インバータ16の出力電力を制御する二相変調方式である。本実施形態のカスタム二相変調方式では、UVW各相の中で、電位が最大または最小となる一相を除く二相のうち、電位が最小または最大となる一相の電位が固定され、その余の二相の電位がPWM制御によって変調される。例えば、U相が最大電位、V相が最小電位、そしてW相がこれらの中間の電位となるシーンでは、デフォルト二相変調方式ではU相の電位が固定されるところ、カスタム二相変調方式ではV相の電位が固定される。
The custom two-phase modulation method is a two-phase modulation method that fixes the potential of one of the UVW phases that is different from the default two-phase modulation method, and modulates the potential of the other two phases by PWM control, thereby controlling the output power of the
以下、二相変調方式でインバータ16を駆動する制御を、二相変調制御、または、単に二相変調という場合がある。デフォルト二相変調方式でインバータ16を駆動する制御を、デフォルト二相変調制御、または、単にデフォルト二相変調という場合がある。また、カスタム二相変調方式でインバータ16を駆動する制御を、カスタム二相変調制御、または、単にカスタム二相変調という場合がある。
Hereinafter, the control for driving the
デフォルト二相変調制御を実行する場合、変調方式設定部15は、UVW各相のうち、最大または最小となる一相の電位を固定した三相交流電圧指令(以下、デフォルト二相変調用電圧指令VU2
*,VV2
*,VW2
*という)を演算し、これを最終電圧指令VUf
*,VVf
*,VWf
*として出力する。また、カスタム二相変調制御を実行する場合、変調方式設定部15は、デフォルト二相変調制御とは異なる一相の電位に固定した三相交流電圧指令(以下、カスタム二相変調用電圧指令VU3
*,VV3
*,VW3
*という)を演算し、これを最終電圧指令VUf
*,VVf
*,VWf
*として出力する。二相変調制御すなわちデフォルト二相変調制御またはカスタム二相変調制御において、固定する一相の電位は、正の最大値(例えば+Vb/2)または負の最大値(例えば-Vb/2)である。
When executing default two-phase modulation control, the modulation
上記のように変調方式を設定または変更する他、変調方式設定部15は、PWM制御で用いるキャリア信号(搬送波)の周波数を設定または変更することができる。PWM制御で用いられるキャリア信号は、例えば、その周波数(以下、キャリア周波数fcという)が数kHzから10数kHz程度の三角波である。変調方式設定部15は、原則として、三相変調制御及び二相変調制御のいずれの場合においても、予め定められた通常のキャリア周波数(以下、通常キャリア周波数fc0という)有するキャリア信号を、二相変調制御及び三相変調制御で使用する。但し、変調方式設定部15は、必要に応じて、通常キャリア周波数fc0よりも低いキャリア周波数(以下、低キャリア周波数fc1という)を有するキャリア信号を、二相変調制御、三相変調制御、または、二相変調制御及び三相変調制御において使用する場合がある。キャリア周波数fcを低下させると、インバータ16におけるパワー素子のスイッチング回数(頻度)が低くなる。このため、キャリア周波数fcを低キャリア周波数fcに変更すると、パワー素子のスイッチング損及びこれに起因する発熱が低減される。
In addition to setting or changing the modulation method as described above, the modulation
インバータ16は、直流電力と交流電力の相互に変換する。バッテリ17の電力を用いて回転電機11を駆動する場合、インバータ16は、バッテリ17が出力する直流電力を交流電力に変換して回転電機11に供給する。一方、回生制御によって回転電機11が発電する場合、インバータ16は、回転電機11が生成する交流電力を直流電力に変換してバッテリ17に入力することにより、バッテリ17を充電する。前述のとおり、インバータ16は、三相変調制御、デフォルト二相変調制御、または、カスタム二相変調制御のいずれかのPWM制御によって駆動される。
The
なお、本実施形態では、説明の便宜上、インバータ16は、バッテリ17の出力電力であるバッテリ電圧Vb、パワー素子温度Tpm、及び、冷媒温度Twtrを計測するセンサ(図示しない)を含むものとする。このため、変調方式設定部15は、インバータ16からバッテリ電圧Vb、パワー素子温度Tpm、及び、冷媒温度Twtrを適宜に取得することができる。
In this embodiment, for convenience of explanation, the
バッテリ17は、例えばリチウムイオンバッテリ等、放電及び充電が可能な二次電池である。本実施形態では、電動車両100は、バッテリ17の電力によって駆動される。バッテリ17は、電動車両100を制動するときに回転電機11が生成する電力によって充電される他、外部電源や電動車両100が搭載する発電システム等によって充電される場合がある。
The
回転状態検出部18は、回転電機11の回転状態を検出する。本実施形態では、回転状態検出部18は、レゾルバ等の回転検出器20が出力する信号に基づいて、回転電機11の磁極位置θと、回転電機11の電気角速度ωと、を検出する。前述のとおり、本実施形態では、電気角速度ωは、電流指令演算部12及び変調方式設定部15において使用される。また、磁極位置θは、座標変換部14で使用される他、座標変換部19において使用される。
The rotation
座標変換部19は、磁極位置θに基づく座標変換により、回転電機11に実際に流れる三相交流電流IU,IV,IWをdq軸電流Id,Iqに変換する。前述のとおり、dq軸電流Id,Iqは、電流制御部13で使用される。三相交流電流IU,IV,IWの全部または一部は、図示しない電流検出器によって検出される。また、三相交流電流IU,IV,IWのうち二相の電流を検出する場合、残り一相の電流は演算により得られる。
The coordinate
なお、電動車両100の上記構成のうち、電流指令演算部12、電流制御部13、座標変換部14、変調方式設定部15、回転状態検出部18、及び、座標変換部19の全部または一部は、1または複数のコンピュータ(いわゆるコントローラ)によって構成される。このコントローラは、上記各部における演算等を予め定めた制御周期で実行するようにプログラムされている。このコントローラ、あるいはこのコントローラのうち変調方式設定部15を含む部分は、インバータ16の制御装置(インバータ制御装置)を構成する。
Of the above components of the
図2は、回転電機11を駆動する電気回路101としての構成を示す回路図である。図2に示すように、電気回路101は、バッテリ17、インバータ16、及び、回転電機11の他、例えば、絶縁抵抗センサ21を含む。
Figure 2 is a circuit diagram showing the configuration of an
インバータ16は、平滑コンデンサ22と、三相のレグと、によって構成される。平滑コンデンサ22は、バッテリ17から入力される電力、あるいは、バッテリ17に入力する電力を平滑化する。各相のレグは、それぞれ上アームと下アームによって構成される。回転電機11が含む各相のステータコイル22u,22v,22wは、対応するレグの上アームと下アームの間に接続される。具体的には、U相レグは、上アームUPと下アームUNによって構成され、これらの間にU相のステータコイル22uの一端が接続される。V相レグは、上アームVPと下アームVNによって構成され、V相のステータコイル22vの一端が接続される。同様に、W相レグは、上アームWPと下アームWNによって構成され、W相のステータコイル22wの一端が接続される。そして、各相のステータコイル22u,22v,22wは、他端において結線される。
The
これらのステータコイル22u,22v,22wが相互に接続する他端は、いわゆる中性点23である。前述のとおり、中性点電位は、三相変調制御を行うときには電位が変動しないが、二相変調制御を行うときには変動する。そして、中性点23は、見かけ上、浮遊容量Csを介してグラウンド(GND)に電気的に接続される。このため、中性点電位が変動すると、その変動がグラウンドに伝搬することがある。
The other end where these
各相の上アームUP,VP,WP及び下アームUN,VN,WNは、いずれもIGBT(絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ)等のパワー素子(スイッチング素子)と、還流ダイオードと、によって構成される。インバータ16は、これらのアームのパワー素子をスイッチングすることにより、バッテリ17の出力電力を交流電力に変換し、または、回転電機11が生じさせる交流電力を直流電力に変換する。特に、二相変調制御では、各相の上アームUP,VP,WP及び下アームUN,VN,WNのうち、いずれか1つのアームのパワー素子のオンにし続け、実質的にスイッチングを停止させることにより、その相の電位を固定する。例えば、二相変調制御においてU相の電位を正の最大値(+Vb/2)に固定するときには、U相の上アームUPをオンに固定する。また、二相変調制御においてU相の電位を負の最大値(-Vb/2)に固定するときには、U相の下アームUNをオンに固定する。以下では、二相変調制御においてオンに固定されるアームを、固定アームという。
Each of the upper arms UP, VP, WP and the lower arms UN, VN, WN of each phase is composed of a power element (switching element) such as an IGBT (insulated gate bipolar transistor) and a free wheel diode. The
絶縁抵抗センサ21は、グラウンド(GND)を基準電位として絶縁抵抗を検出する。本実施形態では、絶縁抵抗センサ21は、対地の絶縁抵抗を検出することにより、バッテリ17、回転電機11、及び/または、インバータ16等の高電圧系部品の地絡を検知する。
The insulation resistance sensor 21 detects insulation resistance using the ground (GND) as a reference potential. In this embodiment, the insulation resistance sensor 21 detects a ground fault in high-voltage components such as the
例えば、絶縁抵抗センサ21は、コンデンサ31及び抵抗器32を介してパルス発振器33をバッテリ17の電源ラインに接続する。コンデンサ31と抵抗器32の接続点には、抵抗器34及びコンデンサ35からなるローパスフィルタ36が接続される。ローパスフィルタ36の他端はグラウンド(GND)に接続される。そして、抵抗器34とコンデンサ35の接続点は、比較器37に接続される。このため、パルス発振器33が所定のパルスを電源ラインに入力したときに、絶縁抵抗が低下していると、それに応じて比較器37に入力される応答パルスの振幅(電圧)が変動する。したがって、比較器37は、入力されたパルスの振幅と、基準電圧38と、を比較することにより、絶縁抵抗を検出する。
For example, the insulation resistance sensor 21 connects a
そして、絶縁抵抗センサ21が含むローパスフィルタ36は、高周波ノイズを低減することによって、絶縁抵抗を正確に計測するためのノイズ低減フィルタとして機能する。したがって、中性点電位の変動が浮遊容量Csを介してグラウンドに伝搬すると、絶縁抵抗センサ21に誤検出を生じさせるおそれがあるノイズとなり得るが、中性点電位の変動周波数fvnが、ローパスフィルタ36のカットオフ周波数fτよりも十分に高い場合、中性点電位の変動によって生じるノイズは、ローパスフィルタ36によって低減される。一方、中性点電位の変動周波数fvnが、ローパスフィルタ36のカットオフ周波数fτの近傍またはそれ以下である場合、中性点電位の変動によって生じるノイズは、ローパスフィルタ36を通過するので、絶縁抵抗センサ21に誤検出を生じさせるおそれがある。特に、中性点電位の変動周波数fvnは回転電機11の電気角速度ωに比例するので、回転電機11の電気角速度ωが低い状況で二相変調制御を行うときには、中性点電位の変動によって生じるノイズが、ローパスフィルタ36を通過してしまうおそれがある。
The low-
そこで、本実施形態では、中性点電位の変動周波数fvnと、ローパスフィルタ36のカットオフ周波数fτと、が比較される。そして、変動周波数fvnがカットオフ周波数fτの近傍かそれ以下であるときに、PWM制御の変調方式を、予め設定する所定時間(T2)の間、一時的に切り替えるように、変調方式設定部15が構成される。より具体的には、例えば、変調方式設定部15は、二相変調制御を行う必要があるときには、原則としてデフォルト二相変調制御によって二相変調制御を行うが、中性点電位の変動周波数fvnがローパスフィルタ36のカットオフ周波数fτの近傍かそれ以下であるときには、デフォルト二相変調制御を実行している途中において、カスタム二相変調制御を一時的に割り込ませる。これにより、中性点電位の変動周波数fvnを強制的に高周波化し、中性点電位の変動によって生じ得るノイズがローパスフィルタ36において適切に低減されるように、PWM制御の変調方式が切り替えられる。
Therefore, in this embodiment, the neutral point potential fluctuation frequency f vn is compared with the cutoff frequency f τ of the low-
図3は、変調方式設定部15の構成を示すブロック図である。図3に示すように、変調方式設定部15は、二相変調実行判定部41、キャリア周波数設定部42、中性点電位変動周波数演算部43、最終電圧指令演算部44、第1タイマー45、及び、第2タイマー46を備える。
Figure 3 is a block diagram showing the configuration of the modulation
二相変調実行判定部41は、インバータ16の温度に基づいて、二相変調制御を実行するか否かを判定する。本実施形態では、二相変調実行判定部41は、インバータ16の温度としてパワー素子温度Tpmを用いる。具体的には、二相変調実行判定部41は、パワー素子温度Tpmを第1温度閾値α1と比較する。そして、パワー素子温度Tpmが第1温度閾値α1よりも高く(Tpm>α1)、インバータ16が高温の状態となっているときに、二相変調実行判定部41は、二相変調制御を実行すべきと判定する。
The two-phase modulation
上記のとおり、第1温度閾値α1は、インバータ16の温度に応じて、通常行うべき三相変調制御に代えて二相変調制御を行うか否かの判断基準である。したがって、パワー素子温度Tpmが第1温度閾値α1以下であり(Tpm≦α1)、インバータ16が定常の温度の範囲内であって、三相変調制御を継続し得る場合、二相変調実行判定部41は、二相変調制御の実行が不要であり、三相変調制御を実行すべきと判定する。第1温度閾値α1は、実験またはシミュレーション等によって予め定められる。
As described above, the first temperature threshold α1 is a criterion for determining whether or not to perform two-phase modulation control instead of three-phase modulation control that should normally be performed, depending on the temperature of the
キャリア周波数設定部42は、インバータ16の温度に基づいて、キャリア周波数fcを決定する。本実施形態では、キャリア周波数設定部42は、インバータ16の温度としてパワー素子温度Tpmを用いる。具体的には、キャリア周波数設定部42は、パワー素子温度Tpmを第2温度閾値α2と比較する。そして、パワー素子温度Tpmが第2温度閾値α2よりも高く(Tpm>α2)、インバータ16が特に高温の状態に至っているときに、キャリア周波数設定部42は、各種PWM制御におけるキャリア周波数fcを、通常キャリア周波数fc0から低キャリア周波数fc1に変更する。
The carrier
上記のとおり、第2温度閾値α2は、インバータ16の温度に応じて、通常キャリア周波数fc0を低キャリア周波数fc1に低下させる必要があるか否かの判断基準である。したがって、パワー素子温度Tpmが第2温度閾値α2以下であるときには(Tpm≦α2)、キャリア周波数設定部42は、各種PWM制御におけるキャリア周波数fcを通常キャリア周波数fc0に維持する。すなわち、インバータ16がある程度の高温であるとしても、キャリア周波数fcを低減させなければならないほどの高温状態に至ってないときには、キャリア周波数fcは通常キャリア周波数fc0に維持される。なお、第2温度閾値α2は、少なくとも第1温度閾値α1よりも大きい範囲内で(α2>α1)、実験またはシミュレーション等によって予め定められる。
As described above, the second temperature threshold α2 is a criterion for determining whether or not it is necessary to lower the normal carrier frequency f c0 to the low carrier frequency f c1 depending on the temperature of the
本実施形態では、キャリア周波数設定部42は、下記の式(2)及び式(3)にしたがって、低キャリア周波数fc1を演算により決定する。式(2)において、T1は、デフォルト二相変調制御によって特定のアームをオンに固定する最大時間(以下、デフォルト二相変調制御の最大継続時間T1という)である。一方、T2は、カスタム二相変調制御によって他のアームをオンに固定する最大時間(以下、カスタム二相変調制御の最大継続時間T2という)である。したがって、T1/(T1+T2)は、二相変調制御を行うときに、デフォルト二相変調制御とカスタム二相変調制御の切り替えについての時間的比率(以下、切替比率κという)である。すなわち、キャリア周波数設定部42は、通常キャリア周波数fc0に、切替比率κに応じた係数(1.5-κ)を乗じることにより、切替比率κに応じた低キャリア周波数fc1を演算する。
In this embodiment, the carrier
なお、二相変調制御を実行するときに、デフォルト二相変調制御の最大継続時間T1、及び、カスタム二相変調制御の最大継続時間T2は、実験またはシミュレーション等によって予め定める。すなわち、切替比率κは、実験またはシミュレーション等によって予め定められる。具体的な各二相変調制御の最大継続時間T1,T2及び切替比率κは、例えばインバータ16の温度等に応じて変化するように定められる場合がある。
When performing two-phase modulation control, the maximum duration T1 of the default two-phase modulation control and the maximum duration T2 of the custom two-phase modulation control are determined in advance by experiment, simulation, etc. In other words, the switching ratio κ is determined in advance by experiment, simulation, etc. Specific maximum durations T1 , T2 and switching ratio κ of each two-phase modulation control may be determined to change depending on, for example, the temperature of the
特に、各二相変調制御の最大継続時間T1,T2は、ローパスフィルタ36のカットオフ周波数fτとの関係で、下記の式(3)を満たすように定められる。すなわち、二相変調制御において、固定アームの変更周波数が少なくともローパスフィルタ36のカットオフ周波数fτよりも高周波数となるように、各最大継続時間T1,T2が設定される。各最大継続時間T1,T2は、下記の式(4)に示すように、切替比率κが0.5以上1未満の範囲(0.5≦κ<1)となるように定められる。このため、低キャリア周波数fc1の演算において、通常キャリア周波数fc0に乗じる係数は、0.5より大きく1以下の範囲(0.5<1.5-κ≦1)で変化する。したがって、キャリア周波数設定部42が演算する低キャリア周波数fc1は、少なくとも通常キャリア周波数fc0以下である。
In particular, the maximum durations T 1 and T 2 of each two-phase modulation control are determined so as to satisfy the following formula (3) in relation to the cutoff frequency f τ of the low-
この他、キャリア周波数設定部42は、切替比率κによらず、低キャリア周波数fc1を決定することができる。この場合、キャリア周波数設定部42は、例えばfc1=0.5×fc0によって、低キャリア周波数fc1を実質的に固定値とすることができる。すなわち、低キャリア周波数fc1を、通常キャリア周波数fc0の1/2以下とする。これは、キャリア周波数fcを低下させる必要があるときには、具体的なインバータ16の温度等によらず、インバータ16の温度が最も厳しい条件下にあるときに合わせて、キャリア周波数fcを、取り得る最低の周波数にまで低減させるものである。本実施形態では、特に、低キャリア周波数fc1を、通常キャリア周波数fc0の1/2とする。
In addition, the carrier
なお、本実施形態では、変調方式設定部15はキャリア周波数設定部42を含んでいるが、キャリア周波数設定部42は省略され得る。すなわち、より簡易的に変調方式設定部15を構成する場合には、三相変調制御及び二相変調制御において、インバータ16の温度等によらず、通常キャリア周波数fc0のキャリア信号を使用し続けてもよい。
In this embodiment, the modulation
中性点電位変動周波数演算部43は、少なくとも二相変調制御が実行されるときに、回転電機11の電気角速度ωに基づいて、中性点電位を演算する。本実施形態では、中性点電位変動周波数演算部43は、特に、中性点電位の変動周波数fvnを演算する。具体的には、中性点電位変動周波数演算部43は、下記の式(5)に基づいて、中性点電位の変動周波数fvnを演算(推定)する。なお、変調方式設定部15は、中性点電位の変動周波数fvnを計測その他の方法によって取得してもよい。
The neutral point potential fluctuation
最終電圧指令演算部44は、二相変調実行判定部41の判定結果にしたがって、最終電圧指令(VUf
*,VVf
*,VWf
*)を出力する。二相変調実行判定部41が、二相変調制御の実行が不要であり、三相変調制御を実行すべきと判定した場合、最終電圧指令演算部44は、三相交流電圧指令(VU1
*,VV1
*,VW1
*)をそのまま最終電圧指令(VUf
*,VVf
*,VWf
*)として出力する。これにより、インバータ16は三相変調制御によって駆動される。
The final voltage
一方、二相変調実行判定部41が二相変調制御を実行すべきと判定した場合、最終電圧指令演算部44は、デフォルト二相変調用電圧指令(VU2
*,VV2
*,VW2
*)及び/またはカスタム二相変調用電圧指令(VU3
*,VV3
*,VW3
*)を演算し、これらのいずれかを最終電圧指令(VUf
*,VVf
*,VWf
*)として出力する。これにより、インバータ16は二相変調制御によって駆動される。そして、最終電圧指令(VUf
*,VVf
*,VWf
*)がデフォルト二相変調用電圧指令(VU2
*,VV2
*,VW2
*)であるときには、インバータ16は、デフォルト二相変調制御によって駆動される。同様に、最終電圧指令(VUf
*,VVf
*,VWf
*)がカスタム二相変調用電圧指令(VU3
*,VV3
*,VW3
*)であるときには、インバータ16は、カスタム二相変調制御によって駆動される。
On the other hand, when the two-phase modulation
最終電圧指令演算部44は、デフォルト二相変調用電圧指令(VU2
*,VV2
*,VW2
*)及びカスタム二相変調用電圧指令(VU3
*,VV3
*,VW3
*)は、いずれも三相交流電圧指令(VU1
*,VV1
*,VW1
*)とバッテリ電圧Vbを用いて演算される。
The final voltage
具体的には、最終電圧指令演算部44は、まず、下記の式(6)にしたがって、最大指令Vp
*、及び、最小指令Vn
*を演算する。これにより、最終電圧指令演算部44は、最大となるのが三相交流電圧指令(VU1
*,VV1
*,VW1
*)のいずれであるか、及び、最小となるのが三相交流電圧指令(VU1
*,VV1
*,VW1
*)のいずれであるか、を判定する。
Specifically, the final voltage
そして、最終電圧指令演算部44は、最大指令Vp
*と最小指令Vn
*の大小関係に応じて、下記の式(7)または式(8)にしたがって、デフォルト二相変調用電圧指令(VU2
*,VV2
*,VW2
*)及びカスタム二相変調用電圧指令(VU3
*,VV3
*,VW3
*)を演算する。式(7)及び式(8)において、x=2,3である。x=2のとき、式(7)または式(8)で求められる電圧指令は、デフォルト二相変調用電圧指令(VU2
*,VV2
*,VW2
*)であり、x=3のとき、式(7)または式(8)で求められる電圧指令は、カスタム二相変調用電圧指令(VU3
*,VV3
*,VW3
*)である。
Then, the final voltage
|Vp
*|≧|Vn
*|である場合、最終電圧指令演算部44は、デフォルト二相変調用電圧指令(VU2
*,VV2
*,VW2
*)を式(7)にしたがって演算する。一例として、VU1
*>0>VV1
*>VW1
*である期間の制御シーンを例にすると、Vp
*=VU1
*となるので、デフォルト二相変調用電圧指令(VU2
*,VV2
*,VW2
*)は、(VU2
*,VV2
*,VW2
*)=(+Vb/2,VV1
*+(Vb/2-VU1
*),VW1
*+(Vb/2-VU1
*))となる。すなわち、デフォルト二相変調制御では、三相交流電圧指令(VU1
*,VV1
*,VW1
*)において最大となるU相の電位が+Vb/2(正の最大値)に固定され、V相及びW相の電位が制御される。
When | Vp * |≧| Vn * |, the final voltage
また、|Vp
*|≧|Vn
*|である場合、最終電圧指令演算部44は、カスタム二相変調用電圧指令(VU3
*,VV3
*,VW3
*)を式(8)にしたがって演算する。上記と同様に、VU1
*>0>VV1
*>VW1
*である期間の制御シーンを例にすると、Vn
*=VW1
*となるので、カスタム二相変調用電圧指令(VU3
*,VV3
*,VW3
*)は、(VU3
*,VV3
*,VW3
*)=(VU1
*+(Vb/2-VW1
*),VV1
*+(Vb/2-VW1
*),-Vb/2)となる。すなわち、カスタム二相変調制御では、三相交流電圧指令(VU1
*,VV1
*,VW1
*)において最小となるW相の電位が-Vb/2(負の最大値)に固定され、U相及びV相の電位が制御される。したがって、カスタム二相変調制御では、デフォルト二相変調制御とは異なる相の電位が固定され、かつ、その固定された電位の符号も反対である。
Furthermore, when | Vp * |≧| Vn * |, the final voltage
一方、|Vp
*|<|Vn
*|である場合、最終電圧指令演算部44は、デフォルト二相変調用電圧指令(VU2
*,VV2
*,VW2
*)を式(8)にしたがって演算する。VU1
*>VV1
*>0>VW1
*である期間の制御シーンを例にすると、Vn
*=VW1
*となるので、デフォルト二相変調用電圧指令(VU2
*,VV2
*,VW2
*)は、(VU2
*,VV2
*,VW2
*)=(VU1
*+(Vb/2-VW1
*),VV1
*+(Vb/2-VW1
*),-Vb/2)となる。すなわち、デフォルト二相変調制御では、三相交流電圧指令(VU1
*,VV1
*,VW1
*)において最小となるW相の電位が-Vb/2(負の最大値)に固定され、U相及びV相の電位が制御される。
On the other hand, when | Vp * |<| Vn * |, the final voltage
また、|Vp
*|<|Vn
*|である場合、最終電圧指令演算部44は、カスタム二相変調用電圧指令(VU3
*,VV3
*,VW3
*)を式(7)にしたがって演算する。VU1
*>VV1
*>0>VW1
*である期間の制御シーンを例にすると、Vp
*=VU1
*となるので、カスタム二相変調用電圧指令(VU3
*,VV3
*,VW3
*)は、(VU3
*,VV3
*,VW3
*)=(+Vb/2,VV1
*+(Vb/2-VU1
*),VW1
*+(Vb/2-VU1
*))となる。すなわち、カスタム二相変調制御では、三相交流電圧指令(VU1
*,VV1
*,VW1
*)において最大となるU相の電位が+Vb/2(正の最大値)に固定され、V相及びW相の電位が制御される。したがって、カスタム二相変調制御では、デフォルト二相変調制御とは異なる相の電位が固定され、かつ、その固定された電位の符号も反対である。
Furthermore, when | Vp * |<| Vn * |, the final voltage
最終電圧指令演算部44は、デフォルト二相変調制御から一時的にカスタム二相変調制御に切り替えるか否かを、次のように決定する。すなわち、最終電圧指令演算部44は、上記のように演算するデフォルト二相変調用電圧指令(VU2
*,VV2
*,VW2
*)及びカスタム二相変調用電圧指令(VU3
*,VV3
*,VW3
*)のどちらを最終電圧指令(VUf
*,VVf
*,VWf
*)として出力するかを、次のように決定する。
The final voltage
まず、最終電圧指令演算部44は、デフォルト二相変調制御から一時的にカスタム二相変調制御に切り替える必要性を、中性点電位の変動周波数fvnとローパスフィルタ36のカットオフ周波数fτとの比較によって判定する。
First, the final voltage
中性点電位の変動周波数fvnがローパスフィルタ36のカットオフ周波数fτの近傍かそれ以下であるときには、そのままデフォルト二相変調制御を継続すると、中性点電位の変動によって生じるノイズの全部または一部がローパスフィルタ36を通過する。このため、最終電圧指令演算部44は、一時的に、カスタム二相変調制御に切り替える必要があると判定する。デフォルト二相変調制御を一時的にカスタム二相変調制御に切り替えると、中性点電位はほぼ反転し、変動周波数fvnが高周波化される。その結果、中性点電位の変動によって生じるノイズは、ローパスフィルタ36を通過し難くなる。
When the fluctuation frequency fvn of the neutral point potential is close to or lower than the cutoff frequency fτ of the low-
但し、三相交流電圧指令(VU1
*,VV1
*,VW1
*)の変化に応じて自然に固定アームが変化し、電位が固定される相や、固定される電位の符号が変化するときには、デフォルト二相変調制御を継続した場合でも、中性点電位はほぼ反転する。すなわち、これはカスタム二相変調制御に切り替える必要がないタイミングである。このため、最終電圧指令演算部44は、デフォルト二相変調用電圧指令(VU2
*,VV2
*,VW2
*)の前回値と今回値を比較し、絶対値が最大となる相が変化し、または、その相の符号が変化したときには、例外的に、カスタム二相変調制御に切り替える必要がないと判定する。すなわち、デフォルト二相変調用電圧指令(VU2
*,VV2
*,VW2
*)の前回値と今回値の比較において、絶対値が最大となる相が変化せず、かつ、その相の符号も変化しておらず、固定アームが維持されているときには、カスタム二相変調制御に切り替える必要があるという判定が維持される。
However, when the fixed arm naturally changes in response to the change in the three-phase AC voltage command (V U1 * , V V1 * , V W1 * ) and the phase to which the potential is fixed or the sign of the fixed potential changes, the neutral point potential is almost inverted even if the default two-phase modulation control is continued. That is, this is the timing when it is not necessary to switch to the custom two-phase modulation control. For this reason, the final voltage
なお、本実施形態では、中性点電位の変動周波数fvnとローパスフィルタ36のカットオフ周波数fτとの比較を、これらの差の絶対値が、予め定める近傍判断閾値βより小さいか否か(|fvn-fτ|<β)を判定することによって行う。これは、中性点電位の変動周波数fvnが、ローパスフィルタ36のカットオフ周波数fτの近傍にあるか否かを判定するものであり、実質的に、中性点電位の変動周波数fvnとローパスフィルタのカットオフ周波数fτとの一致を判定するものである。中性点電位の変動周波数fvnは、通常、ローパスフィルタ36のカットオフ周波数fτよりも大きいので、上記のように、中性点電位の変動周波数fvnとローパスフィルタ36のカットオフ周波数fτとの一致(実質的な一致)を判定すれば、デフォルト二相変調制御にカスタム二相変調制御を割り込ませるべきか否かを判定できる。
In this embodiment, the neutral point potential fluctuation frequency f vn is compared with the cutoff frequency f τ of the low-
但し、最終電圧指令演算部44は、中性点電位の変動周波数fvnがローパスフィルタ36のカットオフ周波数fτの近傍かそれ以下であるか否か(fvn-fτ<β)、によってデフォルト二相変調制御にカスタム二相変調制御を割り込ませるべきか否かを判定してもよい。
However, the final voltage
なお、近傍判断閾値βが実質的に極小さい値に設定されるので、最終電圧指令演算部44は、実質的に、中性点電位の変動周波数fvnがローパスフィルタ36のカットオフ周波数fτ以下であること(fvn-fτ<0)を判定しているといえる。特に、本実施形態では、最終電圧指令演算部44は、簡便に、中性点電位の変動周波数fvnがローパスフィルタ36のカットオフ周波数fτと一致したこと(fvn-fτ=0)を判定しているといえる。
Since the proximity determination threshold value β is set to a substantially small value, it can be said that the final voltage
さらに、最終電圧指令演算部44は、デフォルト二相変調制御によって実際に同一のアームをオンに固定している時間(以下、デフォルト二相変調制御の実継続時間τ1という)に基づいて、デフォルト二相変調制御から一時的にカスタム二相変調制御に切り替える必要性を判定する。本実施形態では、最終電圧指令演算部44は、デフォルト二相変調制御の実継続時間τ1を、第1タイマー45によって計測する。そして、最終電圧指令演算部44は、デフォルト二相変調制御の実継続時間τ1が、予め定める所定時間である最大継続時間T1を超えたときに、デフォルト二相変調制御から一時的にカスタム二相変調制御に切り替える必要があると判定する。
Furthermore, the final voltage
また、最終電圧指令演算部44は、カスタム二相変調制御によって実際に同一のアームをオンに固定している時間(以下、カスタム二相変調制御の実継続時間τ2という)に基づいて、デフォルト二相変調制御への復帰のタイミングを判定する。本実施形態では、最終電圧指令演算部44は、カスタム二相変調制御の実継続時間τ2を、第2タイマー46によって計測する。そして、最終電圧指令演算部44は、カスタム二相変調制御の実継続時間τ2が、予め定める所定時間である最大継続時間T2以下であるときに、カスタム二相変調制御を開始し、または、継続する。一方、カスタム二相変調制御の実継続時間τ2が最大継続時間T2を超えたときには、最終電圧指令演算部44は、デフォルト二相変調制御に切り替え、第1タイマー45及び第2タイマー46をクリア(リセット)する。
The final voltage
第1タイマー45は、前述のとおり、デフォルト二相変調制御の実継続時間τ1を計測する。したがって、第1タイマー45は、デフォルト二相変調制御が開始されたときにセットされ、一時的に実行したカスタム二相変調制御が終了し、再びデフォルト二相変調制御が開始されるタイミングでクリアされる。また、中性点電位の変動周波数fvnがローパスフィルタ36のカットオフ周波数fτより大きく、デフォルト二相変調制御が実行されないときには、第1タイマー45はクリアされた状態に維持される。
As described above, the
第2タイマー46は、前述のとおり、カスタム二相変調制御の実継続時間τ2を計測する。したがって、第2タイマー46は、カスタム二相変調制御が開始されたときにセットされ、デフォルト二相変調制御に復帰したときにクリアされる。また、中性点電位の変動周波数fvnがローパスフィルタ36のカットオフ周波数fτより大きく、デフォルト二相変調制御が実行されないときには、第2タイマー46はクリアされた状態に維持される。
As described above, the
以下、上記のように構成される電動車両100における変調方式の切り替えに係る作用を説明する。
The following describes the operation of switching the modulation method in the
図4は、変調方式の切り替えに係るフローチャートである。図4に示すように、ステップS110では、二相変調実行判定部41が、パワー素子温度Tpmと第1温度閾値α1を比較する。パワー素子温度Tpmが第1温度閾値α1以下であり、インバータ16が定常の温度の範囲内であるときには、三相変調制御を実行(継続)し得る。このため、ステップS111に進む。ステップS111では、キャリア周波数設定部42は、キャリア周波数fcを通常キャリア周波数fc0に設定する。ステップS112では、第1タイマー45及び第2タイマー46(すなわち各実継続時間τ1,τ2)をクリアする。そして、ステップS113では、最終電圧指令演算部44は、三相交流電圧指令(VU1
*,VV1
*,VW1
*)をそのまま最終電圧指令(VUf
*,VVf
*,VWf
*)として出力し、三相変調制御を実行する。
4 is a flow chart relating to the switching of the modulation method. As shown in FIG. 4, in step S110, the two-phase modulation
一方、ステップS110において、パワー素子温度Tpmが第1温度閾値α1より大きく、インバータ16が高温の状態であるときには、ステップS114に進み、キャリア周波数設定部42が、パワー素子温度Tpmを第2温度閾値α2と比較する。そして、パワー素子温度Tpmが第2温度閾値α2以下であり、インバータ16がキャリア周波数fcを低減させなければならないほどの高温状態まで至ってないと判断されるときには、ステップS115に進み、キャリア周波数設定部42は、キャリア周波数fcを通常キャリア周波数fc0に設定(維持)する。一方、パワー素子温度Tpmが第2温度閾値α2より大きく、インバータ16が特に高温の状態に至っていると判断されるときには、ステップS116に進み、キャリア周波数設定部42は、低キャリア周波数fc1を演算等により決定し、キャリア周波数fcを低キャリア周波数fc1に設定する。
On the other hand, in step S110, when the power element temperature T pm is greater than the first temperature threshold α 1 and the
その後、ステップS117では、最終電圧指令演算部44がデフォルト二相変調用電圧指令(VU2
*,VV2
*,VW2
*)を最終電圧指令(VUf
*,VVf
*,VWf
*)として出力することにより、デフォルト二相変調制御を実行する。また、ステップS118では、中性点電位変動周波数演算部43が、回転電機11の電気角速度ωに基づいて、中性点電位の変動周波数fvnを演算する。
Then, in step S117, the final voltage
ステップS119では、最終電圧指令演算部44は、中性点電位の変動周波数fvnとローパスフィルタ36のカットオフ周波数fτとを比較する。そして、中性点電位の変動周波数fvnがローパスフィルタ36のカットオフ周波数fτよりも実質的に大きいときには、ステップS120において第1タイマー45及び第2タイマー46がクリアされ、デフォルト二相変調制御が継続される。一方、回転電機11の電気角速度ωに応じて中性点電位の変動周波数fvnがローパスフィルタ36のカットオフ周波数fτと実質的に一致するまでに低下したときには、ステップS121に進む。
In step S119, the final voltage
ステップS121では、最終電圧指令演算部44は、デフォルト二相変調用電圧指令(VU2
*,VV2
*,VW2
*)の前回値と今回値の比較によって、固定アームが維持されるか否かを判定する。そして、三相交流電圧指令(VU1
*,VV1
*,VW1
*)の変化に応じて自然に固定アームが変化したときには、ステップS120に進み、第1タイマー45及び第2タイマー46がクリアされ、デフォルト二相変調制御が継続される。
In step S121, the final voltage
一方、固定アームが維持されているときには、ステップS122に進み、最終電圧指令演算部44は、デフォルト二相変調制御の実継続時間τ1とその最大継続時間T1を比較する。そして、デフォルト二相変調制御の実継続時間τ1が最大継続時間T1以下であるときには、そのままデフォルト二相変調制御が継続される。これに対し、デフォルト二相変調制御の実継続時間τ1が最大継続時間T1を超えたときには、ステップS123に進み、最終電圧指令演算部44は、カスタム二相変調制御の実継続時間τ2とその最大継続時間T2を比較する。
On the other hand, when the fixed arm is maintained, the process proceeds to step S122, where the final voltage
カスタム二相変調制御の実継続時間τ2が最大継続時間T2以下であるときには、ステップS124に進む。そして、ステップS124では、最終電圧指令演算部44は、カスタム二相変調用電圧指令(VU3
*,VV3
*,VW3
*)を最終電圧指令(VUf
*,VVf
*,VWf
*)として出力することにより、カスタム二相変調制御を実行する。なお、ステップS123においてカスタム二相変調制御の実継続時間τ2が最大継続時間T2を超えたときには、ステップ120に進み、第1タイマー45及び第2タイマー46がクリアされ、デフォルト二相変調制御が継続され、または、デフォルト二相変調制御に復帰する。
When the actual duration τ2 of the customized two-phase modulation control is equal to or shorter than the maximum duration T2 , the process proceeds to step S124. In step S124, the final voltage
図5は、デフォルト二相変調制御を示すグラフである。図5の各グラフにおいて、横軸は時間である。図5(A)は、三相交流電圧指令VU1
*,VV1
*,VW1
*の例を、それぞれ実線,破線,一点鎖線で示す。図5(B)から図5(D)は、デフォルト二相変調用電圧指令VU2
*,VV2
*,VW2
*を、三相交流電圧指令VU1
*,VV1
*,VW1
*に対応させてそれぞれ実線,破線,一点鎖線で示す。図5(E)は、デフォルト二相変調制御による中性点電位の変動及びその変動周波数fvnを(変動周期1/fvn)を示す。なお、期間P1~P8は、三相交流電圧指令VU1
*,VV1
*,VW1
*のうち最大指令Vp
*または最小指令Vn
*となる相が変化しない時間的範囲を示す。
FIG. 5 is a graph showing the default two-phase modulation control. In each graph in FIG. 5, the horizontal axis is time. FIG. 5(A) shows examples of three-phase AC voltage commands V U1 * , V V1 * , and V W1 * with a solid line, a dashed line, and a dashed line, respectively. FIG. 5(B) to FIG. 5(D) show the default two-phase modulation voltage commands V U2 * , V V2 * , and V W2 * with a solid line, a dashed line, and a dashed line, respectively, corresponding to the three-phase AC voltage commands V U1 * , V V1 * , and V W1 * . FIG. 5(E) shows the fluctuation of the neutral point potential by the default two-phase modulation control and its fluctuation frequency f vn (
図5(A)に示すように、三相交流電圧指令VU1 *,VV1 *,VW1 *は互いに位相がずらされた正弦波である。この三相交流電圧指令の下でデフォルト二相変調制御を行うと、デフォルト二相変調用電圧指令VU2 *,VV2 *,VW2 *は、図5(B)から図5(D)に示すように変化する。 As shown in Fig. 5A, the three-phase AC voltage commands VU1 * , VV1 * , and VW1 * are sine waves with mutually shifted phases. When default two-phase modulation control is performed under these three-phase AC voltage commands, the default two-phase modulation voltage commands VU2 * , VV2 * , and VW2 * change as shown in Fig. 5B to Fig. 5D.
例えば、期間P2では、|Vp *|≧|Vn *|であり、三相交流電圧指令VU1 *,VV1 *,VW1 *のうちU相の電圧指令VU1 *が最大指令Vp *となる。このため、図5(B)に示すように、デフォルト二相変調用電圧指令VU2 *,VV2 *,VW2 *のうちU相の電圧指令VU2 *が正の最大値である+Vb/2に固定され、図5(C)及び図5(D)に示すように、V相及びW相の電圧指令VV2 *,VW2 *が変調される。 For example, in period P2 , | Vp * |≧| Vn * |, and among the three-phase AC voltage commands VU1 * , VV1 * , and VW1 * , the U-phase voltage command VU1 * is the maximum command Vp * . Therefore, as shown in Fig. 5B, among the default two-phase modulation voltage commands VU2 * , VV2 * , and VW2 * , the U-phase voltage command VU2 * is fixed to + Vb /2, which is the maximum positive value, and the V-phase and W-phase voltage commands VV2 * and VW2 * are modulated as shown in Fig. 5C and Fig. 5D.
また、例えば、期間P3では、|Vp *|<|Vn *|であり、三相交流電圧指令VU1 *,VV1 *,VW1 *のうちW相の電圧指令VW1 *が最小指令Vn *となる。このため、図5(D)に示すように、デフォルト二相変調用電圧指令VU2 *,VV2 *,VW2 *のうちW相の電圧指令VW2 *が負の最大値である-Vb/2に固定され、図5(B)及び図5(C)に示すように、U相及びV相の電圧指令VU2 *,VV2 *が変調される。 Also, for example, in period P3 , | Vp * |<| Vn * |, and among the three-phase AC voltage commands VU1 * , VV1 * , and VW1 * , the W-phase voltage command VW1 * becomes the minimum command Vn * . Therefore, as shown in Fig. 5D, among the default two-phase modulation voltage commands VU2 * , VV2 * , and VW2 * , the W-phase voltage command VW2 * is fixed to the negative maximum value -Vb /2, and the U-phase and V-phase voltage commands VU2 * and VV2 * are modulated as shown in Fig. 5B and Fig. 5C.
期間P1及び期間P4~P8についてもこれらと同様である。すなわち、期間P2,P4,P6,P8では、|Vp *|≧|Vn *|であり、それぞれU相,V相,W相,U相の電位が正の最大値に固定される。また、期間P1,P3,P5,P7では、|Vp *|<|Vn *|であり、それぞれV相,W相,U相,V相の電位が負の最大値に固定される。 The same is true for period P1 and periods P4 to P8 . That is, in periods P2 , P4 , P6 , and P8 , | Vp * |≧| Vn * |, and the potentials of the U-phase, V-phase, W-phase, and U-phase are fixed to the maximum positive value. Also, in periods P1 , P3 , P5 , and P7 , | Vp * |<| Vn * |, and the potentials of the V-phase, W-phase, U-phase, and V-phase are fixed to the maximum negative value.
デフォルト二相変調制御では、上記のように、いずれかの相の電位が正または負の最大値に固定されつつ、周期的に変動することによって、図5(E)に示すように、中性点電位もまたこれに応じて周期的に変動する。このとき、例えば、電気角速度ωが小さく、回転電機11が低回転であるときには、中性点電位の変動周波数fvnがローパスフィルタ36のカットオフ周波数fτに近づくので、絶縁抵抗センサ21に誤検出を生じさせるおそれがある。
In the default two-phase modulation control, as described above, the potential of one of the phases fluctuates periodically while being fixed at the positive or negative maximum value, and the neutral point potential also fluctuates periodically accordingly, as shown in Fig. 5(E) In this case, for example, when the electrical angular velocity ω is small and the rotating
図6は、カスタム二相変調制御を割り込ませた場合を示すグラフである。図6の各グラフにおいて、横軸は時間である。図6(A)は、三相交流電圧指令VU1
*,VV1
*,VW1
*の例を、それぞれ実線,破線,一点鎖線で示す。図6(B)から図6(D)は、デフォルト二相変調制御にカスタム二相変調制御を割り込ませた場合の最終電圧指令VUf
*,VVf
*,VWf
*を、三相交流電圧指令VU1
*,VV1
*,VW1
*に対応させてそれぞれ実線,破線,一点鎖線で示す。図5(E)は、中性点電位の変動及びその変動周波数fvnを(変動周期1/fvn)を示す。なお、期間P1~P8は、図5の場合と同様であり、三相交流電圧指令VU1
*,VV1
*,VW1
*のうち最大指令Vp
*または最小指令Vn
*となる相が変化しない時間的範囲を示す。
FIG. 6 is a graph showing a case where custom two-phase modulation control is inserted. In each graph of FIG. 6, the horizontal axis is time. FIG. 6(A) shows examples of three-phase AC voltage commands V U1 * , V V1 * , and V W1 * , respectively, with a solid line, a dashed line, and a dashed line. FIG. 6(B) to FIG. 6(D) show final voltage commands V Uf * , V Vf * , and V Wf * , respectively, corresponding to the three-phase AC voltage commands V U1 * , V V1 * , and V W1 * , when custom two-phase modulation control is inserted into the default two-phase modulation control, with a solid line, a dashed line, and a dashed line. FIG. 5(E) shows the fluctuation of the neutral point potential and its fluctuation frequency f vn (
図6(A)に示すように、例えば、期間P2では、|Vp *|≧|Vn *|であり、U相の電圧指令VU1 *が最大指令Vp *となるので、デフォルト二相変調制御を継続していれば、U相の電圧指令VU2 *が正の最大値である+Vb/2に維持される期間である。これに対し、本実施形態の方法によってデフォルト二相変調制御とカスタム二相変調制御の切り替えを行う場合、以下のように、最終電圧指令VUf *,VVf *,VWf *が変動する。 6A, for example, in period P2 , | Vp * |≧| Vn * | and the U-phase voltage command VU1 * becomes the maximum command Vp * , so if the default two-phase modulation control is continued, this is the period during which the U-phase voltage command VU2 * is maintained at the positive maximum value + Vb /2. In contrast, when switching between default two-phase modulation control and custom two-phase modulation control is performed by the method of this embodiment, the final voltage commands VUf * , VVf * , and VWf * vary as follows:
例えば、期間P2のうち第1四半期P2aでは、デフォルト二相変調用電圧指令VU2
*,VV2
*,VW2
*が最終電圧指令VUf
*,VVf
*,VWf
*
として出力される。すなわち、第1四半期P2aでは、インバータ16は、デフォルト二相変調制御によって駆動される。このため、図6(B)に示すように、U相の電位が正の最大値に固定され、図6(C)及び図6(D)に示すように、V相及びW相の電位が変調される。
For example, in the first quarter P2a of the period P2 , the default two-phase modulation voltage commands VU2 * , VV2 * , and VW2 * are output as the final voltage commands VUf * , VVf * , and VWf * . That is, in the first quarter P2a , the
次に、第1四半期P2aでデフォルト二相変調制御の実継続時間τ1が最大継続時間T1を超える。このため、第2四半期P2bでは、カスタム二相変調用電圧指令VU3
*,VV3
*,VW3
*が最終電圧指令VUf
*,VVf
*,VWf
*として出力される。すなわち、第2四半期P2bでは、インバータ16は、カスタム二相変調制御によって駆動される。このとき、図6(A)に示すように、三相交流電圧指令VU1
*,VV1
*,VW1
*のうち最小指令Vn
*となるのはV相である。したがって、図6(C)に示すように、第2四半期P2bでは、V相の電位が負の最大値に固定され、図6(B)及び図6(D)に示すように、U相及びW相の電位が変調される。これにより、第2四半期P2bでは、第1四半期P2aに対し、最終電圧指令VUf
*,VVf
*,VWf
*が概ね反転する。
Next, in the first quarter P 2a , the actual duration τ 1 of the default two-phase modulation control exceeds the maximum duration T 1. Therefore, in the second quarter P 2b , the voltage commands V U3 * , V V3 * , and V W3 * for custom two-phase modulation are output as the final voltage commands V Uf * , V Vf * , and V Wf * . That is, in the second quarter P 2b , the
そして、第2四半期P2bでカスタム二相変調制御の実継続時間τ2が最大継続時間T2を超える。このため、第3四半期P2cでは、再びデフォルト二相変調用電圧指令VU2
*,VV2
*,VW2
*が最終電圧指令VUf
*,VVf
*,VWf
*
として出力される。すなわち、第3四半期P2cでは、インバータ16は、デフォルト二相変調制御によって駆動される。このため、図6(B)に示すように、U相の電位が正の最大値に固定され、図6(C)及び図6(D)に示すように、V相及びW相の電位が変調される。これにより、第3四半期P2cでは、第2四半期P2bに対し、最終電圧指令VUf
*,VVf
*,VWf
*が概ね反転する。
Then, in the second quarter P 2b , the actual duration τ 2 of the custom two-phase modulation control exceeds the maximum duration T 2. Therefore, in the third quarter P 2c , the default two-phase modulation voltage commands V U2 * , V V2 * , and V W2 * are output again as the final voltage commands V Uf * , V Vf * , and V Wf * . That is, in the third quarter P 2c , the
その後、第3四半期P2cでデフォルト二相変調制御の実継続時間τ1が最大継続時間T1を超える。このため、第4四半期P2dでは、再びカスタム二相変調用電圧指令VU3
*,VV3
*,VW3
*が最終電圧指令VUf
*,VVf
*,VWf
*として出力される。すなわち、第4四半期P2dでは、インバータ16は、カスタム二相変調制御によって駆動される。このとき、図6(A)に示すように、三相交流電圧指令VU1
*,VV1
*,VW1
*のうち最小指令Vn
*となるのはW相である。したがって、図6(D)に示すように、第4四半期P2dでは、W相の電位が負の最大値に固定され、図6(B)及び図6(C)に示すように、U相及びV相の電位が変調される。これにより、第4四半期P2dでは、第3四半期P2cに対し、最終電圧指令VUf
*,VVf
*,VWf
*が概ね反転する。
After that, in the third quarter P 2c , the actual duration τ 1 of the default two-phase modulation control exceeds the maximum duration T 1. Therefore, in the fourth quarter P 2d , the voltage commands V U3 * , V V3 * , and V W3 * for custom two-phase modulation are output again as the final voltage commands V Uf * , V Vf * , and V Wf * . That is, in the fourth quarter P 2d , the
上記のように、二相変調制御を行うときに、デフォルト二相変調制御とカスタム二相変調制御が切り替わると、図6(E)に示すように、中性点電位もまたこれに応じて変動する。このため、デフォルト二相変調制御を継続した場合(図5(E)参照)よりも、中性点電位の変動周波数fvnが高くなる。このため、デフォルト二相変調制御を単純に継続すると中性点電位の変動周波数fvnがローパスフィルタ36のカットオフ周波数fτ以下となってしまう場合でも、上記のデフォルト二相変調制御とカスタム二相変調制御の切り替えによって、中性点電位の変動周波数fvnはローパスフィルタ36のカットオフ周波数fτよりも大きく保たれる。その結果、中性点電位の変動によってノイズがグラウンド介して絶縁抵抗センサ21に作用するとしても、このノイズは、ローパスフィルタ36によって適切に低減されるので、絶縁抵抗センサ21に誤検出を生じさせない。
As described above, when the default two-phase modulation control and the custom two-phase modulation control are switched during the two-phase modulation control, the neutral point potential also fluctuates accordingly, as shown in FIG. 6E. Therefore, the fluctuation frequency f vn of the neutral point potential becomes higher than when the default two-phase modulation control is continued (see FIG. 5E). Therefore, even if the fluctuation frequency f vn of the neutral point potential becomes equal to or lower than the cutoff frequency f τ of the low-
図7は、二相変調制御によって中性点電位が変動するときにグラウンドに伝搬するノイズのスペクトルを示すグラフである。図7(A)は、デフォルト二相変調制御を継続した場合を示し、図7(B)は、デフォルト二相変調制御とカスタム二相変調制御の切り替えを行った場合を示す。 Figure 7 is a graph showing the spectrum of noise propagating to the ground when the neutral point potential fluctuates due to two-phase modulation control. Figure 7(A) shows the case where the default two-phase modulation control is continued, and Figure 7(B) shows the case where the default two-phase modulation control and the custom two-phase modulation control are switched.
図7(A)に示すように、二相変調制御をするときに、単にデフォルト二相変調制御を継続する場合、ローパスフィルタ36のカットオフ周波数fτとなることがある。しかし、図7(B)に示すように、デフォルト二相変調制御とカスタム二相変調制御の切り替えを行うと、中性点電位の変動周波数fvnが高周波化することによって、ノイズのスペクトルが変化する。このため、カットオフ周波数fτの成分が低減される。ここでは、差Δで示す程度に、カットオフ周波数fτのノイズ成分が低減されている。
As shown in Fig. 7A, when performing two-phase modulation control, if default two-phase modulation control is simply continued, the frequency may become the cutoff frequency f τ of the low-
したがって、本実施形態のように、二相変調制御を行うときに、デフォルト二相変調制御とカスタム二相変調制御の切り替えを行うと、絶縁抵抗センサ21の誤検出を抑制することができる。さらに、二相変調制御は、インバータ16の発熱を抑えるために行われるものであるが、デフォルト二相変調制御とカスタム二相変調制御は、いずれも二相変調制御であり、これらの切り替えを行っても三相変調制御に比べてパワー素子のスイッチング頻度は低減されたままである。したがって、本実施形態におけるデフォルト二相変調制御とカスタム二相変調制御の切り替え制御は、これらの要求を両立させるものであり、インバータ16の発熱を抑えつつ、かつ、絶縁抵抗センサ21の誤検出が抑制される。すなわち、これらの相反する要求を両立しやすい。
Therefore, as in this embodiment, when performing two-phase modulation control, switching between default two-phase modulation control and custom two-phase modulation control can suppress erroneous detection by the insulation resistance sensor 21. Furthermore, two-phase modulation control is performed to suppress heat generation by the
また、本実施形態では、インバータ16の温度が特に高温に至っていると判定されたときには、デフォルト二相変調制御とカスタム二相変調制御の切り替えに加えて、キャリア周波数fcが低キャリア周波数fc1に設定され、さらにインバータ16の発熱、及び、インバータ16が動作することによって生じる音や振動等(以下、音振等という)が抑制される。そして、本実施形態では低キャリア周波数fc1を、デフォルト二相変調制御とカスタム二相変調制御の切替比率κに応じて設定するので、特に、インバータ16の発熱や音振等を抑えつつ、かつ、絶縁抵抗センサ21の誤検出が抑制されやすい。
Furthermore, in this embodiment, when it is determined that the temperature of the
[変形例]
なお、上記実施形態では、中性点電位を変動させるPWM制御として二相変調制御を例に挙げたが、これに限らない。回転電機11に入力する電力を矩形波に制御する矩形波制御や、三次高調波を導入して回転電機11に入力する電力を台形波形に制御する台形波制御を実行するときにも、中性点電位は変動する。このため、矩形波制御や台形波制御を行う場合にも、上記実施形態の制御を行うことが好ましい。
[Modification]
In the above embodiment, two-phase modulation control is taken as an example of PWM control for varying the neutral point potential, but this is not limiting. The neutral point potential also varies when square wave control is performed to control the power input to the rotating
上記実施形態では、中性点電位の変動によって誤検出のおそれがある検出器(センサ等)として、絶縁抵抗センサ21を例に挙げたが、これに限らない。上記実施形態の制御は、グラウンドを基準電位とし、ノイズ低減フィルタを含むその他の検出器についても、中性点電位の変動による誤検出を抑制することができる。また、中性点電位の変動によって誤検出のおそれがある検出器が複数あるときには、例えば、各検出器が有するノイズ低減フィルタのカットオフ周波数fτのうち最も高いカットオフ周波数fτに合わせて、上記実施形態の制御を実行することができる。 In the above embodiment, the insulation resistance sensor 21 is given as an example of a detector (sensor, etc.) that may cause erroneous detection due to fluctuations in the neutral point potential, but this is not limiting. The control of the above embodiment uses the ground as a reference potential and can suppress erroneous detection due to fluctuations in the neutral point potential for other detectors that include a noise reduction filter. Furthermore, when there are multiple detectors that may cause erroneous detection due to fluctuations in the neutral point potential, the control of the above embodiment can be executed in accordance with, for example, the highest cutoff frequency f τ among the cutoff frequencies f τ of the noise reduction filters of the respective detectors.
上記実施形態では、カットオフ周波数fτのノイズ成分を直接的に低減するように、デフォルト二相変調制御とカスタム二相変調制御を切り替えているが、これに限らない。例えば、回転電機11の電気角速度ωに対応する周波数、及び/または、その逓倍の周波数を有するノイズ(中性点電位の変動)が抑制されるように、デフォルト二相変調制御とカスタム二相変調制御を切り替えてもよい。この場合も、上記実施形態と同様に、絶縁抵抗センサ21等の誤検出を低減させることができる。
In the above embodiment, the default two-phase modulation control and the custom two-phase modulation control are switched to directly reduce the noise component of the cutoff frequency fτ , but this is not limiting. For example, the default two-phase modulation control and the custom two-phase modulation control may be switched to suppress noise (fluctuations in the neutral point potential) having a frequency corresponding to the electrical angular velocity ω of the rotating
上記実施形態では、デフォルト二相変調制御とカスタム二相変調制御の切り替えを行っているが、これに限らない。例えば、二相変調制御を行う場合、デフォルト二相変調制御と三相変調制御の切り替えを行ってもよい。 In the above embodiment, switching between default two-phase modulation control and custom two-phase modulation control is performed, but this is not limited to this. For example, when performing two-phase modulation control, switching between default two-phase modulation control and three-phase modulation control may be performed.
図8は、変調方式の切り替えに係る変形例のフローチャートである。ここでは、上記のように、デフォルト二相変調制御と三相変調制御の切り替えを行う例を示す。図8に示すように、図4のステップS124でカスタム二相変調制御を実行するタイミングで、ステップS130の三相変調制御を実行する。正弦波の三相変調制御では中性点電位は平均的には小さいので、カスタム二相変調制御の代わりに三相変調制御を実行する場合も、上記実施形態と同様に、中性点電位の変動周波数fvnが高周波化することができる。したがって、上記実施形態と同様に、絶縁抵抗センサ21の誤検出を抑制することができる。また、少なくともデフォルト二相変調制御を行う期間については、パワー素子のスイッチング頻度は低減される。このため、インバータ16の発熱や音振等を抑えつつ、かつ、絶縁抵抗センサ21の誤検出が抑制される。
FIG. 8 is a flowchart of a modified example related to switching of the modulation method. Here, an example of switching between the default two-phase modulation control and the three-phase modulation control as described above is shown. As shown in FIG. 8, the three-phase modulation control of step S130 is executed at the timing of executing the custom two-phase modulation control in step S124 of FIG. 4. Since the neutral point potential is small on average in the sinusoidal three-phase modulation control, the fluctuating frequency f vn of the neutral point potential can be made high frequency, similar to the above embodiment, even when the three-phase modulation control is executed instead of the custom two-phase modulation control. Therefore, the erroneous detection of the insulation resistance sensor 21 can be suppressed, similar to the above embodiment. Furthermore, at least during the period in which the default two-phase modulation control is performed, the switching frequency of the power element is reduced. Therefore, the heat generation and sound vibration of the
上記実施形態では、パワー素子温度Tpmをインバータ16の温度として参照し、キャリア周波数fcを設定しているが、これに限らない。例えば、さらにインバータ16の抜熱性を考慮して、より適切にキャリア周波数fcを設定してもよい。
In the above embodiment, the power element temperature T pm is referred to as the temperature of the
図9は、変調方式の切り替えに係る変形例のフローチャートである。ここでは、上記のように、さらに冷媒温度Twtrを用いてインバータ16の抜熱性を考慮し、キャリア周波数fcを設定する例を示す。この場合、例えば、図9に示すように、図4のステップS114とステップS115の間に、ステップS140を設けることができる。ステップS140では、冷媒温度Twtrを、実験またはシミュレーション等によって予め定める第3温度閾値γと比較する。そして、冷媒温度Twtrが第3温度閾値γ以下であって、冷媒に十分な抜熱性があるときには、ステップS115に進み、キャリア周波数設定部42は、キャリア周波数fcを通常キャリア周波数fc0に設定(維持)する。一方、冷媒温度Twtrが第3温度閾値γよりも高く、冷媒に十分な抜熱性がないと判定されたときには、ステップS116に進み、キャリア周波数設定部42は、低キャリア周波数fc1を演算等により決定し、キャリア周波数fcを低キャリア周波数fc1に設定する。このように、インバータ16の抜熱性を考慮してキャリア周波数fcを設定すると、特に、インバータ16の発熱や音振等を抑えつつ、かつ、絶縁抵抗センサ21の誤検出が抑制されやすい。
FIG. 9 is a flowchart of a modified example related to switching of the modulation method. Here, as described above, an example is shown in which the carrier frequency f c is set by further considering the heat dissipation of the
なお、図8の変形例においても、上記のように、冷媒温度Twtrによってインバータ16の抜熱性を考慮し、より適切にキャリア周波数fcを設定することができる。図10は、変調方式の切り替えに係る変形例のフローチャートである。ここでは、図4のステップS124の代わりにステップS130を設けた上で、さらにステップS114とステップ115の間にステップS140を設けている。この場合も、特に、インバータ16の発熱や音振等を抑えつつ、かつ、絶縁抵抗センサ21の誤検出が抑制されやすい。
In the modified example of Fig. 8 as well, as described above, the carrier frequency f c can be set more appropriately by taking into consideration the heat dissipation property of the
以上のように、上記実施形態等に係るインバータ制御方法は、グラウンド(GND)を基準電位とし、ノイズ低減フィルタ(ローパスフィルタ36)を含む検出器(絶縁抵抗センサ21)と、パルス幅変調制御(PWM制御)によって直流電力を交流電力に変換するインバータ16と、インバータ16と接続する回転電機11と、を含む電気回路101においてインバータ16を制御するインバータ制御方法である。このインバータ制御方法では、回転電機11の中性点電位の変動周波数fvnと、ノイズ低減フィルタのカットオフ周波数fτと、を比較する。そして、変動周波数fvnがカットオフ周波数fτ以下であるときに、パルス幅変調制御の変調方式を、インバータ16の温度(パワー素子温度Tpm)に応じて選択される第1変調方式(デフォルト二相変調方式)から、予め設定する所定時間(最大継続時間T2)の間、第1変調方式とは異なる第2変調方式(カスタム二相変調方式)に変更する。
As described above, the inverter control method according to the above-mentioned embodiments is an inverter control method for controlling the
このように、インバータ16の変調方式を切り替えると、中性点電位の変動周波数fvnが高周波化され、カットオフ周波数fτよりも大きく保たれるので、グラウンドを基準電位とし、ノイズ低減フィルタを含む検出器の誤検出を抑制することができる。また、少なくともインバータ16の温度に応じて選択される第1変調方式での制御(デフォルト二相変調制御)を行うので、インバータ16の発熱も抑えられる。すなわち、インバータ16の発熱を抑えつつ、かつ、絶縁抵抗センサ21の誤検出が抑制される。
In this way, when the modulation method of the
上記実施形態に係るインバータ制御方法では、回転電機11は、三相同期回転電機であり、第1変調方式は、回転電機11の各相のうち、最大または最小となる一相の電位を固定し、他の二相をパルス幅変調制御によって変調することにより、インバータ16の出力電力を制御するデフォルト二相変調方式である。
In the inverter control method according to the above embodiment, the rotating
二相変調方式では、三相変調方式に比べて、インバータ16のスイッチングが抑制される。このため、インバータ16の発熱が抑えられる。このため、第1変調方式を二相変調方式(デフォルト二相変調方式)とすれば、特に、インバータ16の発熱を抑えつつ、かつ、絶縁抵抗センサ21の誤検出が抑制される。
In the two-phase modulation method, the switching of the
上記実施形態に係るインバータの制御方法では、第2変調方式は、第1変調方式において電位が固定される相とは異なる相の電位を固定するカスタム二相変調方式である。 In the inverter control method according to the above embodiment, the second modulation method is a custom two-phase modulation method that fixes the potential of a phase different from the phase whose potential is fixed in the first modulation method.
このように、一時的に切り替える変調方式をカスタム変調方式とすれば、一時的に切り替える変調方式においても、インバータ16の発熱が抑えられる。このため、第2変調方式をカスタム二相変調方式とすれば、特に、インバータ16の発熱を抑えつつ、かつ、絶縁抵抗センサ21の誤検出が抑制される。
In this way, if the temporarily switched modulation method is a custom modulation method, the heat generation of the
上記実施形態に係るインバータ制御方法では、第2変調方式は、回転電機11における三相の各電位をパルス幅変調制御によって変調する三相変調方式とすることもできる。
In the inverter control method according to the above embodiment, the second modulation method can also be a three-phase modulation method in which the potentials of the three phases in the rotating
このように、第2変調方式を三相変調方式とする場合も、中性点電位の変動周波数fvnが高周波化され、カットオフ周波数fτよりも大きく保たれるので、グラウンドを基準電位とし、ノイズ低減フィルタを含む検出器の誤検出を抑制することができる。また、少なくともインバータ16の温度に応じて選択される第1変調方式での制御(デフォルト二相変調制御)を行うので、二相変調方式によるインバータ16の発熱抑制に加え、三相変調方式を適用した際の音振抑制も期待できる。すなわち、インバータ16の発熱や音振等を抑えつつ、かつ、絶縁抵抗センサ21の誤検出が抑制される。
In this way, even when the second modulation method is the three-phase modulation method, the neutral point potential fluctuation frequency fvn is increased to a high frequency and maintained higher than the cutoff frequency fτ , so that the ground is used as the reference potential, and erroneous detection of a detector including a noise reduction filter can be suppressed. Furthermore, since control is performed using the first modulation method (default two-phase modulation control) selected according to at least the temperature of the
上記実施形態に係るインバータ制御方法では、パルス幅変調制御に用いるキャリア信号の周波数であるキャリア周波数fcが変更可能であり、変動周波数fvnがカットオフ周波数fτ以下であるときに、パルス幅変調制御の変調方式を変更するとともに、キャリア周波数fcを低減する。 In the inverter control method according to the above embodiment, the carrier frequency f c , which is the frequency of the carrier signal used in the pulse width modulation control, is changeable, and when the fluctuation frequency f vn is equal to or lower than the cutoff frequency f τ , the modulation method of the pulse width modulation control is changed and the carrier frequency f c is reduced.
PWM制御のキャリア周波数を低減すると、インバータ16のスイッチング回数が抑えられる。その結果、インバータ16の発熱が抑えられる。したがって、上記のように、さらにキャリア周波数fcを低減すれば、特に、インバータ16の発熱を抑えつつ、かつ、絶縁抵抗センサ21の誤検出が抑制される。
Reducing the carrier frequency of the PWM control reduces the number of switching operations of the
上記実施形態に係るインバータ制御方法では、第1変調方式(デフォルト二相変調)と第2変調方式(カスタム二相変調)の切替比率κに基づいて、キャリア周波数fcを設定する。 In the inverter control method according to the above embodiment, the carrier frequency f c is set based on the switching ratio κ between the first modulation method (default two-phase modulation) and the second modulation method (custom two-phase modulation).
このように、1変調方式(デフォルト二相変調)と第2変調方式(カスタム二相変調)の切替比率κに基づいて、キャリア周波数fcを設定すると、キャリア周波数fcをインバータ16の温度状況等に応じて適切に設定することができる。このため、特にインバータ16の発熱を抑えつつ、かつ、絶縁抵抗センサ21の誤検出を抑制しやすい。さらに、キャリア周波数fcが固定されている場合と比較すれば、上記のように、切替比率κに基づいてキャリア周波数fcを変更することで、インバータ16の音振が抑制される場合がある。
In this way, by setting the carrier frequency f c based on the switching ratio κ between the first modulation method (default two-phase modulation) and the second modulation method (custom two-phase modulation), the carrier frequency f c can be appropriately set according to the temperature status of the
上記実施形態に係るインバータ制御方法では、低減したキャリア周波数(低キャリア周波数fc1)を、元のキャリア周波数(通常キャリア周波数fc0)の1/2以下とする。 In the inverter control method according to the above embodiment, the reduced carrier frequency (low carrier frequency f c1 ) is set to be equal to or lower than half of the original carrier frequency (normal carrier frequency f c0 ).
このように、低減するキャリア周波数(fc1)を元のキャリア周波数(fc0)の1/2以下に設定すれば、キャリア周波数fcを低減すべき状況において、最大限にインバータ16の発熱を抑制できる。すなわち、簡易にかつ確実に、インバータ16の発熱を抑制できる。したがって、特にインバータ16の発熱や音振等を抑えつつ、かつ、絶縁抵抗センサ21の誤検出を抑制しやすい。
In this way, by setting the reduced carrier frequency (f c1 ) to half or less of the original carrier frequency (f c0 ), heat generation in the
上記実施形態等に係るインバータ制御方法では、インバータ16の温度(パワー素子温度Tpm)を取得し、インバータ16を冷却する冷媒の温度である冷媒温度Twtrを取得する。そして、少なくとも、インバータ16の温度が予め定める閾値(第1温度閾値α1)を超え、かつ、冷媒温度Twtrが予め定める閾値(第3温度閾値γ)を超えるときに、変調方式を第2変調方式(カスタム二相変調)に変更し、かつ、キャリア周波数fcを低減する。
In the inverter control method according to the above embodiments, the temperature of the inverter 16 (power element temperature T pm ) is acquired, and the coolant temperature T wtr , which is the temperature of the coolant that cools the
このように、冷媒温度Twtrによってインバータ16の抜熱性を考慮し、キャリア周波数fcを設定すると、より適切にキャリア周波数fcを設定することができる。したがって、特に、インバータ16の発熱を抑えつつ、かつ、絶縁抵抗センサ21の誤検出が抑制されやすい。さらに、キャリア周波数fcが固定されている場合と比較すれば、上記のようにキャリア周波数fcを変更することで、インバータ16の音振が抑制される場合がある。
In this way, by setting the carrier frequency f c in consideration of the heat dissipation property of the
上記実施形態に係るインバータ制御装置は、グラウンド(GND)を基準電位とし、ノイズ低減フィルタ(ローパスフィルタ36)を含む検出器(絶縁抵抗センサ21)と、パルス幅変調制御(PWM制御)によって直流電力を交流電力に変換するインバータ16と、インバータ16と接続する回転電機11と、を含む電気回路101においてインバータ16を制御するインバータ制御装置である。このインバータ制御装置は、回転電機11の中性点電位の変動周波数fvnと、ノイズ低減フィルタのカットオフ周波数fτと、を比較する。そして、変動周波数fvnがカットオフ周波数fτ以下であるときに、パルス幅変調制御の変調方式を、インバータ16の温度(パワー素子温度Tpm)に応じて選択される第1変調方式(デフォルト二相変調方式)から、予め設定する所定時間(最大継続時間T2)の間、第1変調方式とは異なる第2変調方式(カスタム二相変調方式)に変更する。
The inverter control device according to the above embodiment is an inverter control device that controls the
このように、インバータ16の変調方式を切り替えると、中性点電位の変動周波数fvnが高周波化され、カットオフ周波数fτよりも大きく保たれるので、グラウンドを基準電位とし、ノイズ低減フィルタを含む検出器の誤検出を抑制することができる。また、少なくともインバータ16の温度に応じて選択される第1変調方式での制御(デフォルト二相変調制御)を行うので、インバータ16の発熱も抑えられる。すなわち、インバータ16の発熱を抑えつつ、かつ、絶縁抵抗センサ21の誤検出が抑制される。
In this way, when the modulation method of the
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態及び各変形例で説明した構成は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を限定する趣旨ではない。例えば、上記実施形態及び変形例は、全部または一部の要素を任意に組み合わせて実施することができる。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the configurations described in the above embodiments and each modified example merely show some of the application examples of the present invention and are not intended to limit the technical scope of the present invention. For example, the above embodiments and modified examples can be implemented by combining all or some of the elements in any desired manner.
11:回転電機,12:電流指令演算部,13:電流制御部,14:座標変換部,15:変調方式設定部,16:インバータ,17:バッテリ,18:回転状態検出部,19:座標変換部,20:回転検出器,21:絶縁抵抗センサ,22:平滑コンデンサ,22u:ステータコイル,22v:ステータコイル,22w:ステータコイル,23:中性点,31:コンデンサ,32:抵抗器,33:パルス発振器,34:抵抗器,35:コンデンサ,36:ローパスフィルタ,37:比較器,38:基準電圧,41:二相変調実行判定部,42:キャリア周波数設定部,43:中性点電位変動周波数演算部,44:最終電圧指令演算部,45:第1タイマー,46:第2タイマー,100:電動車両,101:電気回路
11: rotating electric machine, 12: current command calculation unit, 13: current control unit, 14: coordinate conversion unit, 15: modulation method setting unit, 16: inverter, 17: battery, 18: rotation state detection unit, 19: coordinate conversion unit, 20: rotation detector, 21: insulation resistance sensor, 22: smoothing capacitor, 22u: stator coil, 22v: stator coil, 22w: stator coil, 23: neutral point, 31: capacitor, 32: resistor, 33: pulse oscillator, 34: resistor, 35: capacitor, 36: low-pass filter, 37: comparator, 38: reference voltage, 41: two-phase modulation execution determination unit, 42: carrier frequency setting unit, 43: neutral point potential fluctuation frequency calculation unit, 44: final voltage command calculation unit, 45: first timer, 46: second timer, 100: electric vehicle, 101: electric circuit
Claims (9)
前記回転電機の中性点電位の変動周波数と、前記ノイズ低減フィルタのカットオフ周波数と、を比較し、
前記変動周波数が前記カットオフ周波数以下であるときに、前記パルス幅変調制御の変調方式を、前記インバータの温度に応じて選択される第1変調方式から、予め設定する所定時間の間、前記第1変調方式とは異なる第2変調方式に変更する、
インバータ制御方法。 An inverter control method for controlling an inverter in an electric circuit including a detector having a ground as a reference potential and including a noise reduction filter, an inverter that converts DC power into AC power by pulse width modulation control, and a rotating electric machine connected to the inverter, comprising:
comparing a fluctuation frequency of a neutral point potential of the rotating electric machine with a cutoff frequency of the noise reduction filter;
when the fluctuation frequency is equal to or lower than the cutoff frequency, a modulation method of the pulse width modulation control is changed from a first modulation method selected in accordance with a temperature of the inverter to a second modulation method different from the first modulation method for a predetermined time period;
Inverter control method.
前記回転電機は、三相同期回転電機であり、
前記第1変調方式は、前記回転電機の各相のうち、最大または最小となる一相の電位を固定し、他の二相を前記パルス幅変調制御によって変調することにより、前記インバータの出力電力を制御するデフォルト二相変調方式である、
インバータ制御方法。 2. The inverter control method according to claim 1,
the rotating electric machine is a three-phase synchronous rotating electric machine,
The first modulation method is a default two-phase modulation method in which a potential of one phase, which is maximum or minimum, among the phases of the rotating electric machine is fixed, and the other two phases are modulated by the pulse width modulation control, thereby controlling the output power of the inverter.
Inverter control method.
前記第2変調方式は、前記第1変調方式において電位が固定される相とは異なる相の電位を固定するカスタム二相変調方式である、
インバータ制御方法。 3. The inverter control method according to claim 2,
the second modulation method is a custom two-phase modulation method in which a potential of a phase different from a phase in which a potential is fixed in the first modulation method is fixed.
Inverter control method.
前記第2変調方式は、前記回転電機における三相の各電位を前記パルス幅変調制御によって変調する三相変調方式である、
インバータ制御方法。 3. The inverter control method according to claim 2,
The second modulation method is a three-phase modulation method in which each potential of three phases in the rotating electric machine is modulated by the pulse width modulation control.
Inverter control method.
前記パルス幅変調制御に用いるキャリア信号の周波数であるキャリア周波数が変更可能であり、
前記変動周波数が前記カットオフ周波数以下であるときに、前記パルス幅変調制御の変調方式を変更するとともに、前記キャリア周波数を低減する、
インバータ制御方法。 The inverter control method according to any one of claims 1 to 4,
A carrier frequency, which is a frequency of a carrier signal used in the pulse width modulation control, is variable,
When the fluctuating frequency is equal to or lower than the cutoff frequency, a modulation method of the pulse width modulation control is changed and the carrier frequency is reduced.
Inverter control method.
前記第1変調方式と前記第2変調方式の切替比率に基づいて、前記キャリア周波数を設定する、
インバータ制御方法。 6. An inverter control method according to claim 5, comprising:
setting the carrier frequency based on a switching ratio between the first modulation method and the second modulation method;
Inverter control method.
低減した前記キャリア周波数を、元の前記キャリア周波数の1/2以下とする、
インバータ制御方法。 6. An inverter control method according to claim 5, comprising:
The reduced carrier frequency is set to 1/2 or less of the original carrier frequency.
Inverter control method.
前記インバータの温度を取得し、
前記インバータを冷却する冷媒の温度である冷媒温度を取得し、
少なくとも、前記インバータの温度が予め定める閾値を超え、かつ、前記冷媒温度が予め定める閾値を超えるときに、前記変調方式を前記第2変調方式に変更し、かつ、前記キャリア周波数を低減する、
インバータ制御方法。 6. An inverter control method according to claim 5, comprising:
Acquire the temperature of the inverter;
A refrigerant temperature that is a temperature of a refrigerant that cools the inverter is acquired;
changing the modulation method to the second modulation method and reducing the carrier frequency at least when the temperature of the inverter exceeds a predetermined threshold and the coolant temperature exceeds a predetermined threshold;
Inverter control method.
前記回転電機の中性点電位の変動周波数と、前記ノイズ低減フィルタのカットオフ周波数と、を比較し、
前記変動周波数が前記カットオフ周波数以下であるときに、前記パルス幅変調制御の変調方式を、前記インバータの温度に応じて選択される第1変調方式から、予め設定する所定時間の間、前記第1変調方式とは異なる第2変調方式に変更する、
インバータ制御装置。
An inverter control device for controlling an inverter in an electric circuit including a detector having a ground as a reference potential and including a noise reduction filter, an inverter for converting DC power into AC power by pulse width modulation control, and a rotating electric machine connected to the inverter,
comparing a fluctuation frequency of a neutral point potential of the rotating electric machine with a cutoff frequency of the noise reduction filter;
when the fluctuation frequency is equal to or lower than the cutoff frequency, a modulation method of the pulse width modulation control is changed from a first modulation method selected in accordance with a temperature of the inverter to a second modulation method different from the first modulation method for a predetermined time period;
Inverter control device.
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2023003555A JP2024099920A (en) | 2023-01-13 | 2023-01-13 | Inverter control method and inverter control device |
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