JP3580133B2 - Motor control device - Google Patents

Motor control device

Info

Publication number
JP3580133B2
JP3580133B2 JP16845798A JP16845798A JP3580133B2 JP 3580133 B2 JP3580133 B2 JP 3580133B2 JP 16845798 A JP16845798 A JP 16845798A JP 16845798 A JP16845798 A JP 16845798A JP 3580133 B2 JP3580133 B2 JP 3580133B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
motor
voltage
inverter
control
value
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP16845798A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2000014159A (en
Inventor
広暁 浦野
彰彦 金森
訓 小出
康己 川端
英治 山田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP16845798A priority Critical patent/JP3580133B2/en
Publication of JP2000014159A publication Critical patent/JP2000014159A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3580133B2 publication Critical patent/JP3580133B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/72Electric energy management in electromobility

Landscapes

  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は電動機制御装置に関し、特に交流電動機を矩形波電圧により駆動する技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
交流電動機を直流電源を用いて駆動する際にはインバータが用いられるが、かかるインバータはインバータ駆動回路によりスイッチング制御されており、一般にはパルス幅変調(PWM)波形電圧が交流電動機に印加される。
【0003】
ただ、PWM波形電圧を交流電動機に加えたのでは電圧利用率に限界があり、十分な高出力が得られないという問題がある。一方、弱め界磁電流を多く流すと銅損が発生してしまう。この点、特開昭55−49996号、特開昭58−119791号、及び特開平3−143289号の各公報には、PWM波形電圧と矩形波電圧との双方を必要に応じて電動機に印加し、電動機の出力を向上する技術が開示されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開昭55−49996号や特開昭58−119791号公報に開示された技術によれば、基本波の波高値が一定以上になるまでは完全な矩形波電圧が電動機に印加されず、中間の波高値ではπ/2,3π/2の位相タイミングを中心とする区間のみ矩形であり、その周囲に櫛歯状の波形が残る。このため、その部分でインバータでのスイッチングが依然続けられるため、エネルギー損失が発生してしまう。
【0005】
また、特開平3−143289号公報に開示された技術によれば、PWM回路と矩形波発生回路とは別構成であり、PWM制御を矩形波制御との双方を簡易な構成で実施することはできず、またPWM制御と矩形波制御とを電動機のショックを発生させることなく滑らかに接続することは困難である。
【0006】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであって、第1の目的は、交流電動機にパルス幅変調波形電圧を供給する状態から矩形波電圧を供給する状態に移行することのできる簡易な構成の電動機制御装置を提供することにある。
【0007】
第2の目的は、交流電動機にパルス幅変調波形電圧を供給する状態から矩形波電圧を供給する状態に滑らかに移行することのできる電動機制御装置を提供することにある。
【0008】
第3の目的は、任意の波高値の交流電圧に対応するとともに比較的インバータ損失の少ない波形電圧を交流電動機に供給することのできる電動機制御装置を提供することにある。
【0009】
第4の目的は、インバータ損失の少ない波形電圧を交流電動機に供給することでインバータ発熱を抑制することのできる電動機制御装置を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
(1)上記課題を解決するために、第1の発明は、交流電動機を駆動するインバータと、該インバータに対するスイッチング制御を行うインバータ制御手段と、を含む電動機制御装置において、前記インバータ制御手段は、前記交流電動機に印加される各相の電圧が、順に、第1期間で第1基準電圧となり、第2期間で前記第1基準電圧よりも高い第2基準電圧となり、第3期間で前記第1基準電圧となり、第4期間で前記第1基準電圧よりも低い第3基準電圧になり、第5期間で前記第1基準電圧となるよう、前記インバータに対するスイッチング制御を行う矩形波制御手段を含むことを特徴とする。こうすれば、インバータでのスイッチング損失を低減することができ、インバータの発熱を抑えることができるとともに、高効率で交流電動機を駆動することができる。
【0011】
(2)また、本発明の一態様では、前記インバータ制御手段は、前記第2期間及び前記第4期間の幅を中心位置を維持しつつ伸縮する手段を含むことを特徴とする。こうすれば、位相を変えることなく交流電動機に供給する電力の実効値を変化させることができる。
【0012】
(3)また、本発明の一態様では、前記インバータ制御手段は、パルス幅変調方式を用いて前記インバータに対してスイッチング制御を行うパルス幅変調波制御手段と、該パルス幅変調波制御手段と前記矩形波制御手段とを切り替える制御切替手段と、をさらに含み、該制御切替手段は、前記パルス幅変調波制御手段から前記矩形波制御手段への切替えの際、前記交流電動機に印加される電圧波形の基本波の波高値が連続的に推移するよう、前記第2期間及び前記第4期間の幅を設定することを特徴とする。こうすれば、パルス幅変調波制御から矩形波制御へ滑らかに移行することができ、前記交流電動機に生じるショックを低減することができる。
【0013】
(4)また、本発明の一態様では、前記インバータの温度を検出する温度検出手段と、該温度検出手段によって検出される温度が所定温度を超える場合に、前記パルス幅変調波制御手段によるスイッチング制御から前記矩形波制御手段によるスイッチング制御に、前記インバータに対する制御を前記制御切替手段によって切り替える切替手段と、をさらに含むことを特徴とする。こうすれば、インバータの温度が上昇した場合に、より発熱の少ない矩形波制御手段によるスイッチング制御に切り替え、インバータのそれ以上の温度上昇を抑えることができる。
【0014】
(5)また、本発明の一態様では、前記矩形波制御手段は、所定しきい値を決定する手段と、基準正弦波の値を供給する手段と、前記交流電動機の各相に印加する電圧を、前記基準正弦波の値が前記所定しきい値を以上である場合に前記第2基準電圧とし、前記基本正弦電圧の値が前記所定しきい値未満であり且つ前記所定しきい値を符号反転してなる値以上である場合に前記第1基準電圧とし、前記基準正弦波の値が前記所定しきい値を符号反転してなる値未満である場合に前記第3基準電圧とするよう、前記インバータのスイッチング制御を行う手段と、を含むことを特徴とする。こうすれば、インバータのスイッチングのタイミングをリアルタイムに得ることができる。
【0015】
(6)また、第2の発明は、前記交流電動機の各相の電圧を指令する電圧指令値が入力され、該電圧指令値に応じたパルス幅変調波形電圧を前記交流電動機に印加するパルス幅変調波制御手段と、いずれか1つの電圧指令値が所定最大値以上になった場合に、前記パルス幅変調波制御手段に入力される各相の電圧指令値を、その電圧指令値の符号に応じて該所定最大値又はそれを符号反転した値に修正した後、前記パルス幅変調波制御手段に入力する矩形波制御手段と、を含むことを特徴とする。こうすれば、既存のインバータ及びパルス幅変調波制御手段を用いつつ、電圧指令値の修正のみで簡易に矩形波制御に移行させることができる。
【0016】
(7)また、本発明の一態様では、前記矩形波制御手段は、いずれか一つの電圧指令値が前記所定最大値以上になった場合に、前記パルス幅変調波制御手段に入力される各相の電圧指令値を、所定周期で漸次、前記所定最大値又はそれを符号反転した値に近づけることを特徴とする。こうすれば、電圧指令の急変による過電流を防止することができ、交流電動機の制御を安定的に行うことができる。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面に基づいて詳細に説明する。
【0018】
実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1に係る電動機制御装置の構成を示す図である。同図に示す電動機制御装置10は電気自動車に搭載されるものであり、バッテリ12により直流電圧が加えられているインバータ14と、該インバータ14により3相交流電圧が加えられる交流電動機16と、を含んで構成されおり、さらに、電圧指令値Vu,Vv,Vwが入力され、その値に基づいてインバータ14のスイッチング制御を行うPWM制御部18と、該PWM制御部18に電圧指令値Vu,Vv,Vwを供給する制御部20と、を含んでいる。
【0019】
かかる構成において、インバータ14からの出力では各相の電流値が検出されており、その値は制御部20に入力されている。さらに、制御部20には、図示しない他の制御装置によってアクセル開度やバッテリ12の容量等を総合勘案して決定されたトルク指令が入力されている。そして、制御部20はこれら値に基づいてリアルタイムに電圧指令値Vu,Vv,Vwを算出し、それをPWM制御部18に供給している。
【0020】
また、PWM制御部18は電圧指令値Vu,Vv,Vwと三角波とを比較し、その比較結果に基づいてインバータ14に含まれる複数のスイッチング素子にオンオフ指令を与えている。これにより、電圧指令値Vu,Vv,Vwが正弦波状に推移している場合には、インバータ14からは交流電動機16に対してPWM波形電圧(疑似正弦波電圧)が印加される。一方、電圧指令値Vu,Vv,Vwが矩形波状に推移している場合には、インバータ14からは交流電動機16に対してその矩形波に対応する矩形波電圧が印加される。
【0021】
図2は、以上の構成をなす本発明の実施の形態1に係る電動機制御装置10の動作を説明するフロー図である。同図に示すように、まずこの電動機制御装置10では、制御部20が交流電動機16に供給されている電流値Iu,Iv,Iwと、トルク指令値と、に基づいて電圧指令値Vu,Vv,Vwが生成される(S101)。次に、その電圧指令値に基づいて波高値Vacが算出される(S102)。すなわち、通常電圧指令値Vu,Vv,Vwは正弦波状に推移しており、この処理ではその正弦波の波高値Vacが算出される。すなわち、現時点での交流電動機16のロータ位置をθとし、ロータ原点と通電電流の0点との位相差をαとすると、例えば電圧指令値Vu,Vvは次のように求められる。
【0022】
【数1】
Vu=Vac×sin(θ+α) (1)
Vv=Vac×sin(θ+α−2/3π) (2)
これらの式からθ+αを消去すると、波高値Vacは次のように求められる。
【0023】
【数2】
Vac=2/√3×(Vu2+Vu×Vv+Vv*21/2 (3)
すなわち、電圧指令値Vu,Vv,Vwのうち任意の二つの値を用いて波高値Vacを算出することができる。そして、次に電動機制御装置10では、その波高値Vacを次式を満足するか否かを判断する(S103)。
【0024】
【数3】
Vac>Vdc/2 (4)
ここでVdcはバッテリ12の電圧である。すなわち、ここでは、制御部20から与えられた電圧指令値Vu,Vv,Vwがバッテリ12の供給電圧を超えて推移しようとするものであるかを判断している。そして、波高値Vacがバッテリ電圧Vdcを2で除したものを超えている場合には、本発明の特徴の一つである、矩形波電圧制御モードに移行する。一方、波高値Vacがバッテリ電圧Vdcを2で除したもの以下である場合には、従来通り、三角波比較によるPWM制御モードで交流電動機16を駆動する。
【0025】
図3は、矩形波電圧制御モードでの電動機制御装置10の処理を説明するフロー図である。同図に示すように、電動機制御装置10が矩形波電圧制御モードにあるとき、まず電圧しきい値Vthが次式に従って算出される(S201)。
【0026】
【数4】
Vth=Vac×sin[cos−1{πVac/(2Vdc)}] (5)
図4は、矩形波制御モードで交流電動機16に与えられる電圧波形と、電圧しきい値Vthと、の関係を示す図である。同図において、波形22は矩形波制御モードでPWM制御部18に与えられる電圧指令値Vu,Vv,Vwを表している。一方、波形24は元々PWM制御モードにて制御部20から出力されようとしていた電圧指令値Vu,Vv,Vw、すなわち、上記S101で算出された電圧指令値Vu,Vv,Vwである。そして、波形22をフーリエ逆変換し際に得られる基本波は波形24に一致するようしている。本実施の形態に係る電動機制御装置10の矩形波制御モードでは、この波形24に係る電圧指令値Vu,Vv,Vwをリアルタイムに波形22に係る電圧指令値Vu,Vv,Vwに修正変更して、波形22の電圧を交流電動機16に印加している。こうすることにより、制御モードが移行した際にも、交流電動機16のトルクに大きな影響を与えると考えられる基本波の実効値が変化しないため、交流電動機16にショックが発生せず、かかる電動機制御装置10を搭載する電気自動車のドライブフィーリングを好適なものに維持することができる。
【0027】
この波形22を生成するためには、同図に示す、電気角α,180°−α,180°+α,360°−αのタイミングを得る必要がある。ここでは同図横軸から波形22と波形24とが交差する点までの電位差である電圧しきい値Vthを算出することにより、このタイミングを得ている。まず波形22の基本波の波高値Vrecはαを用いて、
【数5】
Vrec=2Vdc/π×cosα (6)
と表される。これは波形22をフーリエ逆変換して得られる。そして、この波高値Vrecが波高値Vacに等しいとの条件により、
【数6】
α=cos−1{πVac/(2Vdc)} (7)
が求められる。ところで、電圧しきい値Vthは電気角αを用いて、
【数7】
Vth=Vac×sinα (8)
と表され、これに(7)式を代入することにより(5)式が導出される。
【0028】
こうして、電動機制御装置10では制御部20から出力される電圧指令値Vu,Vv,Vwの値が電圧しきい値Vthを超えるか否かを監視することで、電気角α,180°−α,180°+α,360°−αのタイミングを容易に得ることができ、波形22を生成することができる。すなわち、図3のS202においてはu相の電圧指令値Vuにつき、その絶対値が電圧しきい値Vthを超えているか否かを判断する。そして、超えている場合には電圧指令値Vuの値をVdc/2にVuの符号を付した値に修正し(S203)、一方、電圧指令値Vuの絶対値が電圧しきい値Vth以下である場合には電圧指令値Vuの値を零に設定する(S204)。同様の処理をv相の電圧指令値Vv*とw相の電圧指令値Vw*にも適用する(S205〜S210)。そして、その修正済みの電圧指令値Vu,Vv,VwをPWM制御部18に供給する(S211)。
【0029】
こうすれば、電気角0〜αの第1期間に0電位(第1基準電圧)、電気角α〜180°−αの第2期間にVdc/2(第2基準電圧)、電気角α〜180°−α〜180°+αの第3期間に0電位(第1基準電圧)、電気角180°+α〜360°−αの第4期間に−Vdc/2(第3基準電圧)、電気角360°−α〜360°の第5期間に0電位(第1基準電圧)、のように推移する電圧を交流電動機16に印加することができる。
【0030】
以上のようにすれば、インバータ14でのスイッチングの回数を減らすことができる。例えば通常の三角波比較PWM制御では、モータ通電電流周期をTcuとし、PWMキャリアの周期をTcaとすれば、インバータ14でのスイッチング回数はTcu/Tca回となるところ、本電動機制御装置10の矩形波制御モードではスイッチング回数が1周期当たり2回で済み、スイッチング回数を2Tca/Tcuに低減することができる。この結果、インバータ14でのスイッチング損失を2Tca/Tcuに減らすことができる。
【0031】
また、三角波比較PWM制御での最大出力電圧は理論上√3Vdc/2であるが、上記矩形波制御モードでは最大出力電圧は上記(6)式より、
【数8】
Vrecmax=2√3Vdc/π (9)
となり、最大出力電圧を4/π倍とすることができる。これにより、弱め界磁電流を減らすことが可能となり、モータ効率の向上を図ることができる。
【0032】
なお、以上の説明ではPWM制御の限界電圧を超える電圧指令値が発せられた場合に矩形波制御モードに移行するようにしたが、上述のように矩形波制御モードではスイッチング損失を低減できるという利点を有するため、それ以外の場合であっても矩形波制御モードで交流電動機16を駆動してもよい。
【0033】
実施の形態2.
次に、本発明の実施の形態2に係る電動機制御装置について説明する。この実施の形態に係る電動機制御装置は、上記実施の形態1に係る電動機制御装置10の矩形波制御モードによればインバータ14のスイッチング損失が低減できる点に着目したものであり、インバータ14の温度上昇の防止に上記矩形波制御モードを利用するものである。
【0034】
図5は、本発明の実施の形態2に係る電動機制御装置の構成を示す図である。同図に示す電動機制御装置10aは上記実施の形態1に係る電動機制御装置10とほぼ同様の構成をなすものであり、制御部20a及び温度センサ21が異なる。その他の構成については実施の形態1に係る電動機制御装置10と同様であるから、ここでは同一符号を付して説明を省略する。
【0035】
まず、同図に示す電動機制御装置10aではインバータ14に温度センサ21が取り付けられている。また、制御部20aは温度センサ21で検出されたインバータ14の温度、すなわちインバータ温度Tnowを受け取り、それが温度しきい値Tinvを超えた場合に、一定条件下、上記矩形波制御モードに移行させている。すなわち、従来ではインバータ14の温度が一定以上に上昇した場合、インバータ14の出力制限などによりその対策を講じてきたが、本実施の形態2に係る電動機制御装置10aではかかる場合に直ちに出力制限をするのではなく、スイッチング損失が少なく発熱の小さな、上記矩形波制御モードに一旦制御を移行させることにしている。
【0036】
図6は、本発明の実施の形態2に係る電動機制御装置10aの動作を説明するフロー図である。同図に示すように、電動機制御装置10aの制御部20aでは、まず温度センサ21から出力されるインバータ温度Tnowが温度しきい値Tinvを超えているかを判断する(S301)。そして、超えていれば次に矩形波制御モードによる交流電動機16の駆動が可能か否かを判断する(S302)。これは交流電動機16の時定数に対して電気周波数が大幅に小さい場合には矩形波制御モードでは交流電動機16の制御が行えないためである。なお、上記実施の形態1に係る電動機制御装置10では波高値VacがVdc/2を超える場合に矩形波制御モードに移行するようにしており、このような場合には電気周波数は十分に大きいと考えられることから、このS302のような判断は省略している。
【0037】
S302において矩形波制御が可能であると判断されれば、次に制御部20aは図3に示したフロー図に従い交流電動機16を矩形波電圧により駆動する(S303)。また、S302において矩形波電圧制御が不可能であると判断されれば、制御部20aは従来通り三角波比較PWM制御を実施する。この際、従来通り出力制限等によりインバータ14の保護が図られる。
【0038】
また、S301においてインバータ温度Tnowが温度しきい値Tinv以下であると判断されれば、次に制御部20aは波高値VacがVdc/2を超えているか否かを判断する(S304)。そして、波高値VacがVdc/2を超えている場合には、矩形波制御が可能か判断し(S302)、可能であればS303に進んで交流電動機16に矩形波電圧を印加し、一方、不可能であればS305に進んで交流電動機16に正弦波電圧(疑似正弦波電圧)を印加する。また、波高値VacがVdc/2を超えていない場合も同様にS305に進んで交流電動機16に正弦波電圧(疑似正弦波電圧)を印加する。なお、以上の制御により矩形波制御モードに移行しても、なおインバータ温度Tnowが上昇した場合、通常通り出力制限等によりインバータ14の保護を図る。
【0039】
こうすれば、インバータ14の温度が上昇した場合に直ちに出力制限をする方式に比して、インバータ14に出力制限が課せられる場合を減らすことができる。
【0040】
実施の形態3.
図7は、本発明の実施の形態3に係る電動機制御装置の構成を示す図である。同図に示すように、この電動機制御装置30は、電流マップ32と、PI制御部34と、dq−3相変換部36と、矩形波電圧指令生成部38と、PWMインバータ40と、3相−dq変換部42と、交流電動機44と、を含んで構成されており、交流電動機44をベクトル制御するためのものである。
【0041】
同図において、電流マップ32には図示しない制御部からアクセル開度等に基づいて生成されたトルク命令が入力されており、ここで電流マップに基づき電流指令値Id,Iqが出力される。また、3相−dq変換部42には、PWMインバータ40から交流電動機44に供給される電流Iu,Iv,Iwが入力されており、ここでそれらの値がAD変換され、さらに2相に変換され電流Id,Iqが生成される。そして、PI制御部34は電流指令値Id,Iqと電流Id,Iqとの各差分に基づいてVd,Vqを生成し、それらはdq−3相変換部36で3相に変換され電圧指令値Vu,Vv,Vwが生成される。矩形波電圧指令生成部38は、この電圧指令値Vu,Vv,Vwを通常はPWMインバータ40にそのままセットし、特に交流電動機44での高出力が必要となる場合にそれら電圧指令値Vu,Vv,Vwを修正して、矩形波電圧指令値Vu ,Vv**,Vw**を生成し、その値をPWMインバータ40にセットする。
【0042】
なお、上記実施の形態1,2に係る電動機制御装置10,10aに含まれる制御部20,20aにおいても、電圧指令値Vu,Vv,Vwは同様にして求められる。
【0043】
図8は、本発明の実施の形態に係る電動機制御装置30の動作を説明するフロー図である。同図に示すように、まずこの電動機制御装置30では電流マップ32、PI制御部34、dq−3相変換部36、3相−dq変換部42、により電圧指令値Vu,Vv,Vwが生成される(S401)。そして、それら電圧指令値の絶対値うちいずれか一つでもPWMカウンタ最大値Cmaxを超えているか否かを判断する(S402)。このように、波高値を計算することなく電圧指令値Vu,Vv,Vwの絶対値のみを用いて簡易に矩形波制御の移行を決定すれば、矩形波電圧指令生成部38の処理負担を軽減することができる。
【0044】
そして、電圧指令値Vu,Vv,Vwのうちいずれか一つがPWMカウンタ最大値Cmaxを超えていれば、各値の符号に応じ、PWMカウンタ最大値Cmax又はその逆符号の値に設定する。そして、その修正された電圧指令値を矩形波電圧指令値Vu**,Vv**,Vw**とし、その値をPWMインバータ40にセットする(S412)。このように電圧指令値Vu,Vv,Vwの符号のみを参照して矩形波電圧指令値Vu**,Vv**,Vw**を設定すれば、さらに矩形波電圧指令生成部38の処理負担を軽減することができる。
【0045】
具体的には、まず矩形波電圧指令生成部38は、電圧指令値Vuが0以上であるかを調べ(S403)、0以上であれば矩形波電圧指令値Vu**の値をPWMカウンタ最大値Cmaxの値に設定する(S404)。一方、電圧指令値Vuが0未満であればPWMカウンタ最大値にマイナス符号を付したものを矩形波電圧指令値Vu**として設定する(S405)。続いて電圧指令値Vv,Vwについても同様の処理を施す(S406〜S411)。一方、矩形波電圧指令指令生成部38は、電圧指令値Vu,Vv,Vwのうち、いずれもPWMカウンタ最大値Cmaxを超えていない場合、それら電圧指令値Vu,Vv,Vwの値をそのままPWMインバータ40にセットする(S412)。
【0046】
こうすれば、PWMインバータ40に電力供給する電源の電圧を変えずに、より高速域まで出力できる。図9は、この電動機制御装置30により交流電動機44を駆動した際の出力と、上記矩形波電圧指令生成部38の処理を行わない場合の出力と、を比較する図である。同図に示すように、本電動機制御装置30によれば矩形波電圧指令生成部38によりPWMインバータ40に矩形波電圧指令値Vu**,Vv**,Vw**がセットされるようにしたので、特に高速回転域でのトルクを向上させることができる。このため、例えば交流電動機44を小型化することもできる。また、交流電動機44の運転領域が従来のままで足るならば、逆に電源を小型化することができる。
【0047】
なお、以上の説明では電圧指令値Vu,Vv,Vwの各絶対値のうちいずれかがPWMカウンタ最大値Cmaxを超えた場合に、直ちに矩形波電圧指令生成部38により、Cmaxと−Cmaxとの間で電圧指令値がスイッチングされる矩形波電圧指令値Vu**,Vv**,Vw**を生成するようにしたが、図10の推移ライン46に示すように、制御周期毎に矩形波電圧指令値Vu**,Vv**,Vw**の上下値が、現在の電圧指令値から漸次PWMカウンタ最大値Cmaxに近づくようにしてもよい。こうすれば、比較的な処理でPWM制御から矩形波制御への移行時の、電圧指令の急変による過電流等を防止することができ、交流電動機44の制御を安定化することができる。また、この電動機制御装置30を車両に適用すれば、制御切替時のドライブフィーリングを好適なものに維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に実施の形態1に係る電動機制御装置の構成を示す図である。
【図2】本発明の実施の形態1に係る電動機制御装置の動作を説明するフロー図である。
【図3】本発明の実施の形態1に係る電動機制御装置の動作を説明するフロー図である。
【図4】本発明の実施の形態1に係る電動機制御装置においてPWM制御部に与えられる電圧指令値の時間推移を示す図である。
【図5】本発明に実施の形態2に係る電動機制御装置の構成を示す図である。
【図6】本発明の実施の形態2に係る電動機制御装置の動作を説明するフロー図である。
【図7】本発明に実施の形態3に係る電動機制御装置の構成を示す図である。
【図8】本発明の実施の形態3に係る電動機制御装置の動作を説明するフロー図である。
【図9】本発明の実施の形態3に係る電動機制御装置による電動機出力を示す図である。
【図10】本発明の実施の形態3に係る電動機制御装置の変形例を説明する図である。
【符号の説明】
10,10a,30 電動機制御装置、12 バッテリ、14 インバータ、16,44 交流電動機、18 PWM制御部、20,20a 制御部、21 温度センサ、22,24 (電圧指令値の)波形、32 電流マップ、34 PI制御部、36 dq−3相変換部、38 矩形波電圧指令生成部、40 PWMインバータ、42 3相−dq変換部、46 (矩形波上下値の)推移ライン。
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a motor control device, and more particularly to a technique for driving an AC motor with a rectangular wave voltage.
[0002]
[Prior art]
When an AC motor is driven by using a DC power supply, an inverter is used. The inverter is controlled by an inverter drive circuit, and generally, a pulse width modulation (PWM) waveform voltage is applied to the AC motor.
[0003]
However, if the PWM waveform voltage is applied to the AC motor, the voltage utilization rate is limited, and there is a problem that a sufficiently high output cannot be obtained. On the other hand, when a large amount of field weakening current flows, copper loss occurs. In this regard, JP-A-55-49996, JP-A-58-119791, and JP-A-3-143289 disclose that both a PWM waveform voltage and a rectangular wave voltage are applied to a motor as required. In addition, a technique for improving the output of an electric motor has been disclosed.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, according to the techniques disclosed in JP-A-55-49996 and JP-A-58-119791, a complete rectangular wave voltage is not applied to the electric motor until the peak value of the fundamental wave exceeds a certain value. At an intermediate peak value, only the section centered on the phase timing of π / 2, 3π / 2 is rectangular, and a comb-like waveform remains around it. For this reason, the switching by the inverter is still continued in that portion, and energy loss occurs.
[0005]
Further, according to the technique disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-143289, the PWM circuit and the rectangular wave generating circuit have different configurations, and it is not possible to implement both the PWM control and the rectangular wave control with a simple configuration. It is difficult to smoothly connect the PWM control and the rectangular wave control without generating a shock of the motor.
[0006]
The present invention has been made in view of the above problems, and a first object is to provide a simple configuration capable of shifting from a state of supplying a pulse width modulation waveform voltage to an AC motor to a state of supplying a rectangular wave voltage. Another object of the present invention is to provide an electric motor control device.
[0007]
A second object is to provide a motor control device that can smoothly transition from a state in which a pulse width modulation waveform voltage is supplied to an AC motor to a state in which a rectangular wave voltage is supplied.
[0008]
A third object is to provide a motor control device that can supply an AC motor with a waveform voltage that has a relatively small inverter loss while supporting an AC voltage having an arbitrary peak value.
[0009]
A fourth object is to provide a motor control device that can suppress inverter heat generation by supplying a waveform voltage with a small inverter loss to an AC motor.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
(1) In order to solve the above problems, a first invention is a motor control device including an inverter for driving an AC motor and inverter control means for performing switching control on the inverter, wherein the inverter control means includes: The voltage of each phase applied to the AC motor sequentially becomes a first reference voltage in a first period, becomes a second reference voltage higher than the first reference voltage in a second period, and becomes the first reference voltage in a third period. Rectangular wave control means for performing switching control on the inverter so that the inverter becomes a reference voltage, becomes a third reference voltage lower than the first reference voltage in a fourth period, and becomes the first reference voltage in a fifth period. It is characterized by. By doing so, switching loss in the inverter can be reduced, heat generation of the inverter can be suppressed, and the AC motor can be driven with high efficiency.
[0011]
(2) In one aspect of the present invention, the inverter control unit includes a unit that expands and contracts the width of the second period and the fourth period while maintaining a center position. In this way, the effective value of the power supplied to the AC motor can be changed without changing the phase.
[0012]
(3) In one aspect of the present invention, the inverter control means includes a pulse width modulation wave control means for performing switching control on the inverter by using a pulse width modulation method; Control switching means for switching between the rectangular wave control means and the rectangular wave control means, wherein the control switching means includes a voltage applied to the AC motor when switching from the pulse width modulation wave control means to the rectangular wave control means. The width of the second period and the fourth period is set so that the peak value of the fundamental wave of the waveform changes continuously. This makes it possible to smoothly shift from the pulse width modulation wave control to the rectangular wave control, and reduce the shock generated in the AC motor.
[0013]
(4) Further, according to one aspect of the present invention, a temperature detecting means for detecting a temperature of the inverter, and switching by the pulse width modulated wave control means when the temperature detected by the temperature detecting means exceeds a predetermined temperature. Switching from control to switching control by the rectangular wave control means further includes switching means for switching control of the inverter by the control switching means. In this way, when the temperature of the inverter rises, the switching is switched to the switching control by the rectangular wave control means that generates less heat, and further temperature rise of the inverter can be suppressed.
[0014]
(5) In one aspect of the present invention, the rectangular wave control means includes means for determining a predetermined threshold value, means for supplying a reference sine wave value, and a voltage applied to each phase of the AC motor. Is defined as the second reference voltage when the value of the reference sine wave is equal to or greater than the predetermined threshold, and the value of the basic sine voltage is less than the predetermined threshold and the predetermined threshold is signed. When the value is equal to or greater than the inverted value, the first reference voltage is set, and when the value of the reference sine wave is less than the value obtained by inverting the sign of the predetermined threshold, the third reference voltage is set. Means for controlling the switching of the inverter. With this configuration, the switching timing of the inverter can be obtained in real time.
[0015]
(6) Further, in the second invention, a voltage command value for commanding a voltage of each phase of the AC motor is inputted, and a pulse width modulation waveform voltage corresponding to the voltage command value is applied to the AC motor. A modulating wave control unit, and when any one of the voltage command values is equal to or greater than a predetermined maximum value, the voltage command value of each phase input to the pulse width modulation wave controlling unit is converted into a sign of the voltage command value. And a rectangular wave control means for correcting the predetermined maximum value or a value obtained by inverting the sign to a predetermined value and inputting the corrected value to the pulse width modulation wave control means. With this configuration, it is possible to easily shift to the rectangular wave control only by correcting the voltage command value while using the existing inverter and the pulse width modulation wave control means.
[0016]
(7) Further, in one aspect of the present invention, when any one of the voltage command values becomes equal to or more than the predetermined maximum value, the rectangular wave control means may input each of the square wave control values to the pulse width modulation wave control means. The phase voltage command value is gradually approached to a predetermined maximum value or a value obtained by inverting the sign of the predetermined maximum value in a predetermined cycle. By doing so, it is possible to prevent an overcurrent due to a sudden change in the voltage command, and it is possible to stably control the AC motor.
[0017]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0018]
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a motor control device according to Embodiment 1 of the present invention. The motor control device 10 shown in FIG. 1 is mounted on an electric vehicle, and includes an inverter 14 to which a DC voltage is applied by a battery 12 and an AC motor 16 to which a three-phase AC voltage is applied by the inverter 14. And further includes a voltage command value Vu*, Vv*, Vw*Is input, and a PWM control unit 18 that performs switching control of the inverter 14 based on the value is input to the PWM control unit 18.*, Vv*, Vw*And a control unit 20 for supplying
[0019]
In such a configuration, the current value of each phase is detected from the output from the inverter 14, and the value is input to the control unit 20. Further, the control unit 20 receives a torque command determined by other control devices (not shown) in consideration of the accelerator opening, the capacity of the battery 12, and the like. Then, the control unit 20 determines the voltage command value Vu in real time based on these values.*, Vv*, Vw*Is calculated and supplied to the PWM control unit 18.
[0020]
Further, the PWM control unit 18 outputs the voltage command value Vu*, Vv*, Vw*And a triangular wave, and on / off commands are given to a plurality of switching elements included in the inverter 14 based on the comparison result. Thereby, the voltage command value Vu*, Vv*, Vw*Is a sine wave, the inverter 14 applies a PWM waveform voltage (pseudo sine wave voltage) to the AC motor 16. On the other hand, voltage command value Vu*, Vv*, Vw*Is in the form of a rectangular wave, the inverter 14 applies a rectangular wave voltage corresponding to the rectangular wave to the AC motor 16.
[0021]
FIG. 2 is a flowchart illustrating the operation of motor control device 10 according to Embodiment 1 of the present invention having the above configuration. As shown in the figure, first, in the electric motor control device 10, the control unit 20 controls the voltage command value Vu based on the current values Iu, Iv, Iw supplied to the AC motor 16 and the torque command value.*, Vv*, Vw*Is generated (S101). Next, a peak value Vac is calculated based on the voltage command value (S102). That is, the normal voltage command value Vu*, Vv*, Vw*Has a sinusoidal waveform, and the peak value Vac of the sine wave is calculated in this process. That is, assuming that the current rotor position of the AC motor 16 is θ and the phase difference between the rotor origin and the zero point of the energizing current is α, for example, the voltage command value Vu*, Vv*Is determined as follows.
[0022]
(Equation 1)
Vu*= Vac × sin (θ + α) (1)
Vv*= Vac × sin (θ + α−2 / 3π) (2)
When θ + α is eliminated from these equations, the peak value Vac is obtained as follows.
[0023]
(Equation 2)
Vac = 2 / √3 × (Vu*2 + Vu*× Vv*+ Vv* 2)1/2          (3)
That is, the voltage command value Vu*, Vv*, Vw*The peak value Vac can be calculated using any two of the values. Then, the motor control device 10 determines whether or not the peak value Vac satisfies the following expression (S103).
[0024]
(Equation 3)
Vac> Vdc / 2 (4)
Here, Vdc is the voltage of the battery 12. That is, here, the voltage command value Vu given from the control unit 20 is used.*, Vv*, Vw*Is determined to change over the supply voltage of the battery 12. If the peak value Vac exceeds a value obtained by dividing the battery voltage Vdc by 2, the process shifts to a rectangular wave voltage control mode, which is one of the features of the present invention. On the other hand, if the peak value Vac is equal to or smaller than the value obtained by dividing the battery voltage Vdc by 2, the AC motor 16 is driven in the PWM control mode based on the triangular wave comparison as in the related art.
[0025]
FIG. 3 is a flowchart illustrating a process of the electric motor control device 10 in the rectangular wave voltage control mode. As shown in the figure, when the motor control device 10 is in the rectangular wave voltage control mode, first, the voltage threshold value Vth is calculated according to the following equation (S201).
[0026]
(Equation 4)
Vth = Vac × sin [cos-1{ΠVac / (2Vdc)}] (5)
FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the voltage waveform applied to AC motor 16 in the rectangular wave control mode and voltage threshold Vth. In the figure, a waveform 22 is a voltage command value Vu given to the PWM control unit 18 in the rectangular wave control mode.*, Vv*, Vw*Is represented. On the other hand, the waveform 24 is the voltage command value Vu originally output from the control unit 20 in the PWM control mode.*, Vv*, Vw*That is, the voltage command value Vu calculated in S101.*, Vv*, Vw*It is. Then, the fundamental wave obtained when the waveform 22 is inversely Fourier-transformed matches the waveform 24. In the rectangular wave control mode of motor control device 10 according to the present embodiment, voltage command value Vu*, Vv*, Vw*Is the voltage command value Vu related to the waveform 22 in real time.*, Vv*, Vw*The voltage of the waveform 22 is applied to the AC motor 16. By doing so, even when the control mode is shifted, the effective value of the fundamental wave, which is considered to have a large effect on the torque of the AC motor 16, does not change. The drive feeling of the electric vehicle equipped with the device 10 can be maintained at a favorable level.
[0027]
In order to generate the waveform 22, it is necessary to obtain timings of the electrical angles α, 180 ° −α, 180 ° + α, and 360 ° −α shown in FIG. Here, this timing is obtained by calculating a voltage threshold value Vth, which is a potential difference from the horizontal axis in the figure to the point where the waveforms 22 and 24 intersect. First, the peak value Vrec of the fundamental wave of the waveform 22 is calculated using α.
(Equation 5)
Vrec = 2Vdc / π × cosα (6)
It is expressed as This is obtained by performing an inverse Fourier transform on the waveform 22. Then, under the condition that the peak value Vrec is equal to the peak value Vac,
(Equation 6)
α = cos-1{ΠVac / (2Vdc)} (7)
Is required. By the way, the voltage threshold Vth is calculated using the electrical angle α,
(Equation 7)
Vth = Vac × sinα (8)
Expression (5) is derived by substituting Expression (7) into this.
[0028]
Thus, in motor control device 10, voltage command value Vu output from control unit 20 is provided.*, Vv*, Vw*By monitoring whether or not the value exceeds the voltage threshold value Vth, the timings of the electrical angles α, 180 ° −α, 180 ° + α, 360 ° −α can be easily obtained, and the waveform 22 is generated. can do. That is, in S202 of FIG. 3, the u-phase voltage command value Vu*, It is determined whether or not the absolute value exceeds the voltage threshold value Vth. And, if it exceeds, the voltage command value Vu*Of Vu to Vdc / 2*(S203), while the voltage command value Vu is corrected.*Is less than voltage threshold Vth, voltage command value Vu*Is set to zero (S204). Similar processing is applied to the v-phase voltage command value Vv * and the w-phase voltage command value Vw * (S205 to S210). Then, the corrected voltage command value Vu*, Vv*, Vw*Is supplied to the PWM control unit 18 (S211).
[0029]
In this case, 0 potential (first reference voltage) in the first period of electrical angles 0 to α, Vdc / 2 (second reference voltage) in the second period of electrical angles α to 180 ° −α, and electrical angles α to 0 potential (first reference voltage) in the third period of 180 ° −α to 180 ° + α, electrical angle −Vdc / 2 (third reference voltage) in the fourth period of 180 ° + α to 360 ° −α, electrical angle A voltage that changes like 0 potential (first reference voltage) can be applied to the AC motor 16 during a fifth period of 360 ° -α to 360 °.
[0030]
By doing so, the number of times of switching in the inverter 14 can be reduced. For example, in the normal triangular wave comparison PWM control, if the motor energizing current cycle is Tcu and the PWM carrier cycle is Tca, the number of times of switching in the inverter 14 is Tcu / Tca times. In the control mode, the number of times of switching is only two per cycle, and the number of times of switching can be reduced to 2Tca / Tcu. As a result, the switching loss in the inverter 14 can be reduced to 2Tca / Tcu.
[0031]
Further, the maximum output voltage in the triangular wave comparison PWM control is theoretically √3 Vdc / 2, but in the rectangular wave control mode, the maximum output voltage is given by the above equation (6).
(Equation 8)
Vrecmax = 2√3Vdc / π (9)
And the maximum output voltage can be made 4 / π times. As a result, the field weakening current can be reduced, and the motor efficiency can be improved.
[0032]
In the above description, the mode shifts to the rectangular wave control mode when a voltage command value exceeding the limit voltage of the PWM control is issued. However, as described above, the advantage that the switching loss can be reduced in the rectangular wave control mode. In other cases, the AC motor 16 may be driven in the rectangular wave control mode.
[0033]
Embodiment 2 FIG.
Next, an electric motor control device according to Embodiment 2 of the present invention will be described. The motor control device according to the present embodiment focuses on the fact that the switching loss of the inverter 14 can be reduced according to the rectangular wave control mode of the motor control device 10 according to the first embodiment. The above-mentioned rectangular wave control mode is used to prevent the rise.
[0034]
FIG. 5 is a diagram showing a configuration of a motor control device according to Embodiment 2 of the present invention. The motor control device 10a shown in the figure has substantially the same configuration as the motor control device 10 according to the first embodiment, except for the control unit 20a and the temperature sensor 21. Other configurations are the same as those of the motor control device 10 according to the first embodiment.
[0035]
First, a temperature sensor 21 is attached to the inverter 14 in the motor control device 10a shown in FIG. Further, the control unit 20a receives the temperature of the inverter 14 detected by the temperature sensor 21, that is, the inverter temperature Tnow, and when the temperature exceeds the temperature threshold value Tinv, shifts to the rectangular wave control mode under a certain condition. ing. That is, conventionally, when the temperature of the inverter 14 rises above a certain level, measures have been taken by restricting the output of the inverter 14 or the like, but the motor control device 10a according to the second embodiment immediately reduces the output in such a case. Instead, the control is temporarily shifted to the rectangular wave control mode in which the switching loss is small and the heat generation is small.
[0036]
FIG. 6 is a flowchart illustrating the operation of the electric motor control device 10a according to Embodiment 2 of the present invention. As shown in the figure, the control unit 20a of the motor control device 10a first determines whether the inverter temperature Tnow output from the temperature sensor 21 exceeds the temperature threshold value Tinv (S301). If so, it is determined whether the AC motor 16 can be driven in the rectangular wave control mode (S302). This is because if the electric frequency is significantly smaller than the time constant of the AC motor 16, the AC motor 16 cannot be controlled in the rectangular wave control mode. The motor control device 10 according to the first embodiment shifts to the rectangular wave control mode when the peak value Vac exceeds Vdc / 2. In such a case, the electric frequency is set to be sufficiently large. Since it is conceivable, the determination in S302 is omitted.
[0037]
If it is determined in S302 that the rectangular wave control is possible, the control unit 20a drives the AC motor 16 with the rectangular wave voltage according to the flowchart shown in FIG. 3 (S303). If it is determined in step S302 that rectangular wave voltage control is impossible, the control unit 20a performs triangular wave comparison PWM control as in the related art. At this time, protection of the inverter 14 is achieved by limiting the output as in the related art.
[0038]
If it is determined in S301 that the inverter temperature Tnow is equal to or lower than the temperature threshold value Tinv, then the control unit 20a determines whether the peak value Vac exceeds Vdc / 2 (S304). If the peak value Vac exceeds Vdc / 2, it is determined whether rectangular wave control is possible (S302). If possible, the process proceeds to S303, where a rectangular wave voltage is applied to the AC motor 16, and If it is impossible, the process proceeds to S305 to apply a sine wave voltage (pseudo sine wave voltage) to the AC motor 16. If the peak value Vac does not exceed Vdc / 2, the process also proceeds to S305 to apply a sine wave voltage (pseudo sine wave voltage) to the AC motor 16. Even if the mode is shifted to the rectangular wave control mode by the above control, if the inverter temperature Tnow still rises, the inverter 14 is protected by the output limitation as usual.
[0039]
By doing so, it is possible to reduce the case where the output limitation is imposed on the inverter 14 as compared with the system in which the output is limited immediately when the temperature of the inverter 14 rises.
[0040]
Embodiment 3 FIG.
FIG. 7 is a diagram illustrating a configuration of a motor control device according to Embodiment 3 of the present invention. As shown in the figure, the motor control device 30 includes a current map 32, a PI control unit 34, a dq-3 phase conversion unit 36, a rectangular wave voltage command generation unit 38, a PWM inverter 40, It is configured to include a −dq conversion unit 42 and an AC motor 44, and is for performing vector control of the AC motor 44.
[0041]
In the figure, a torque command generated based on an accelerator opening or the like is input from a control unit (not shown) to a current map 32. Here, a current command value Id is determined based on the current map.*, Iq*Is output. Also, the currents Iu, Iv, Iw supplied from the PWM inverter 40 to the AC motor 44 are input to the three-phase-dq converter 42, where the values are AD-converted and further converted into two-phase. As a result, currents Id and Iq are generated. Then, the PI control unit 34 sets the current command value Id*, Iq*Vd based on the differences between the currents Id and Iq*, Vq*Which are converted into three phases by the dq-3 phase converter 36 and the voltage command value Vu*, Vv*, Vw*Is generated. The rectangular wave voltage command generation unit 38 outputs the voltage command value Vu*, Vv*, Vw*Is normally set as it is in the PWM inverter 40, and especially when high output is required in the AC motor 44, the voltage command values Vu*, Vv*, Vw*To correct the square wave voltage command value Vu* *, Vv**, Vw**Is generated, and the value is set in the PWM inverter 40.
[0042]
In addition, in the control units 20 and 20a included in the motor control devices 10 and 10a according to the first and second embodiments, the voltage command value Vu is also set.*, Vv*, Vw*Is similarly determined.
[0043]
FIG. 8 is a flowchart illustrating the operation of motor control device 30 according to the embodiment of the present invention. As shown in the figure, first, in the motor control device 30, the current map 32, the PI control unit 34, the dq-three-phase conversion unit 36, and the three-phase-dq conversion unit 42 use the voltage command value Vu.*, Vv*, Vw*Is generated (S401). Then, it is determined whether or not any one of the absolute values of the voltage command values exceeds the PWM counter maximum value Cmax (S402). As described above, the voltage command value Vu can be calculated without calculating the peak value.*, Vv*, Vw*If the transition of the rectangular wave control is simply determined using only the absolute value of, the processing load on the rectangular wave voltage command generation unit 38 can be reduced.
[0044]
Then, the voltage command value Vu*, Vv*, Vw*If any one of them exceeds the PWM counter maximum value Cmax, it is set to the value of the PWM counter maximum value Cmax or its opposite sign according to the sign of each value. Then, the corrected voltage command value is changed to a rectangular wave voltage command value Vu.**, Vv**, Vw**The value is set in the PWM inverter 40 (S412). Thus, the voltage command value Vu*, Vv*, Vw*, The rectangular wave voltage command value Vu**, Vv**, Vw**Is set, the processing load on the rectangular wave voltage command generation unit 38 can be further reduced.
[0045]
Specifically, first, the rectangular wave voltage command generation unit 38 outputs the voltage command value Vu*Is determined to be 0 or more (S403). If it is 0 or more, the rectangular wave voltage command value Vu is determined.**Is set to the value of the PWM counter maximum value Cmax (S404). On the other hand, voltage command value Vu*Is less than 0, the maximum value of the PWM counter with a minus sign is the square wave voltage command value Vu.**Is set (S405). Subsequently, the voltage command value Vv*, Vw*(S406 to S411). On the other hand, the rectangular wave voltage command generation unit 38 outputs the voltage command value Vu*, Vv*, Vw*If none of them exceeds the PWM counter maximum value Cmax, the voltage command values Vu*, Vv*, Vw*Is set in the PWM inverter 40 as it is (S412).
[0046]
By doing so, it is possible to output up to a higher speed range without changing the voltage of the power supply that supplies power to the PWM inverter 40. FIG. 9 is a diagram comparing the output when the AC motor 44 is driven by the motor control device 30 and the output when the processing of the rectangular wave voltage command generation unit 38 is not performed. As shown in the figure, according to the present motor control device 30, the rectangular wave voltage command generation unit 38 causes the PWM inverter 40 to output the rectangular wave voltage command value Vu.**, Vv**, Vw**Is set, it is possible to improve the torque particularly in the high speed rotation range. Therefore, for example, the AC motor 44 can be downsized. In addition, if the operation region of the AC motor 44 is sufficient as it is, the power source can be downsized.
[0047]
In the above description, the voltage command value Vu*, Vv*, Vw*When any one of the absolute values of the above exceeds the PWM counter maximum value Cmax, the square wave voltage command generation unit 38 immediately switches the voltage command value between Cmax and -Cmax. Vu**, Vv**, Vw**However, as shown by the transition line 46 in FIG. 10, the rectangular wave voltage command value Vu**, Vv**, Vw**May gradually approach the PWM counter maximum value Cmax from the current voltage command value. By doing so, it is possible to prevent an overcurrent or the like due to a sudden change in the voltage command during the transition from PWM control to rectangular wave control in a comparative process, and to stabilize the control of the AC motor 44. Further, if the electric motor control device 30 is applied to a vehicle, it is possible to maintain a suitable drive feeling at the time of control switching.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a motor control device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart illustrating an operation of the electric motor control device according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a flowchart illustrating an operation of the electric motor control device according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing a time transition of a voltage command value given to a PWM control unit in the electric motor control device according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a diagram showing a configuration of a motor control device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a flowchart illustrating an operation of the electric motor control device according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a diagram showing a configuration of a motor control device according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a flowchart illustrating an operation of the electric motor control device according to the third embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a diagram showing motor output by a motor control device according to Embodiment 3 of the present invention.
FIG. 10 is a diagram illustrating a modification of the motor control device according to Embodiment 3 of the present invention.
[Explanation of symbols]
10, 10a, 30 motor control unit, 12 battery, 14 inverter, 16, 44 AC motor, 18 PWM control unit, 20, 20a control unit, 21 temperature sensor, 22, 24 (voltage command value) waveform, 32 current map , 34 PI control unit, 36 dq-three phase conversion unit, 38 square wave voltage command generation unit, 40 PWM inverter, 42 three-phase-dq conversion unit, 46 transition line (of rectangular wave upper and lower values).

Claims (6)

交流電動機を駆動するインバータと、該インバータに対するスイッチング制御を行うインバータ制御手段と、を含む電動機制御装置において、
前記インバータ制御手段は、前記交流電動機に印加される各相の電圧が、順に、第1期間で第1基準電圧となり、第2期間で前記第1基準電圧よりも高い第2基準電圧となり、第3期間で前記第1基準電圧となり、第4期間で前記第1基準電圧よりも低い第3基準電圧になり、第5期間で前記第1基準電圧となるよう、前記インバータに対するスイッチング制御を行う矩形波制御手段を含み、
前記矩形波制御手段は、
所定しきい値を決定する手段と、
基準正弦波の値を供給する手段と、
前記交流電動機の各相に印加する電圧を、前記基準正弦波の値が前記所定しきい値以上である場合に前記第2基準電圧とし、前記基準正弦波の値が前記所定しきい値未満であり且つ前記所定しきい値を符号反転してなる値以上である場合に前記第1基準電圧とし、前記基準正弦波の値が前記所定しきい値を符号反転してなる値未満である場合に前記第3基準電圧とするよう、前記インバータのスイッチング制御を行う手段と、
を含み、
前記所定しきい値は、前記交流電動機の各相の電圧を指令する電圧指令値のうちの任意の二つの値から得られる波高値Vacと、前記交流電動機の駆動用のバッテリの電圧Vdcとに基づいて、次式で算出されるVthである、
Vth=Vac×sin[cos −1 {πVac/(2Vdc)}]
ことを特徴とする電動機制御装置。
An inverter that drives an AC motor, and an inverter control unit that performs switching control on the inverter,
The inverter control means may be configured such that the voltage of each phase applied to the AC motor sequentially becomes a first reference voltage in a first period, becomes a second reference voltage higher than the first reference voltage in a second period, A rectangle that performs switching control on the inverter so that the first reference voltage is obtained in three periods, the third reference voltage is lower than the first reference voltage in a fourth period, and the first reference voltage is obtained in a fifth period. Including wave control means,
The rectangular wave control means,
Means for determining a predetermined threshold;
Means for providing a value of the reference sine wave;
The voltage applied to each phase of the AC motor is the second reference voltage when the value of the reference sine wave is equal to or greater than the predetermined threshold, and the value of the reference sine wave is less than the predetermined threshold. And the first reference voltage when the predetermined threshold value is equal to or greater than the value obtained by inverting the sign, and when the value of the reference sine wave is less than the value obtained by inverting the sign of the predetermined threshold value. Means for performing switching control of the inverter so as to set the third reference voltage;
Including
The predetermined threshold value includes a peak value Vac obtained from any two values of voltage command values for instructing voltages of the respective phases of the AC motor, and a voltage Vdc of a battery for driving the AC motor. Vth calculated based on the following equation:
Vth = Vac × sin [cos -1 {πVac / (2Vdc)}]
An electric motor control device, characterized in that:
請求項1に記載の電動機制御装置において、
前記矩形波制御手段は、前記交流電動機の各相の電圧を指令する電圧指令値のうちのいずれか1つの電圧指令値が所定最大値以上になった場合に前記スイッチング制御を行う、
ことを特徴とする電動機制御装置。
The motor control device according to claim 1,
The rectangular wave control means performs the switching control when any one of the voltage command values for commanding the voltage of each phase of the AC motor is equal to or greater than a predetermined maximum value.
An electric motor control device, characterized in that:
請求項1または2に記載の電動機制御装置において、
前記インバータ制御手段は、前記第2期間及び前記第4期間の幅を中心位置を維持しつつ伸縮する手段を含むことを特徴とする電動機制御装置。
The motor control device according to claim 1 or 2,
The motor control device, wherein the inverter control unit includes a unit that expands and contracts the width of the second period and the fourth period while maintaining a center position .
請求項3に記載の電動機制御装置において、
前記インバータ制御手段は、パルス幅変調方式を用いて前記インバータに対してスイッチング制御を行うパルス幅変調波制御手段と、該パルス幅変調波制御手段と前記矩形波制御手段とを切り替える制御切替手段と、をさらに含み、
該制御切替手段は、前記パルス幅変調波制御手段から前記矩形波制御手段への切替えの際、前記交流電動機に印加される電圧波形の基本波の波高値が連続的に推移するよう、前記第2期間及び前記第4期間の幅を設定することを特徴とする電動機制御装置。
The motor control device according to claim 3,
The inverter control means includes a pulse width modulation wave control means for performing switching control on the inverter using a pulse width modulation method, a control switching means for switching between the pulse width modulation wave control means and the rectangular wave control means, , Further comprising
The control switching means, when switching from the pulse width modulation wave control means to the rectangular wave control means, so that the peak value of the fundamental wave of the voltage waveform applied to the AC motor continuously changes. A motor control device, wherein the widths of two periods and the fourth period are set.
請求項4に記載の電動機制御装置において、
前記インバータの温度を検出する温度検出手段と、
該温度検出手段によって検出される温度が所定温度を超える場合に、前記パルス幅変調波制御手段によるスイッチング制御から前記矩形波制御手段によるスイッチング制御に、前記インバータに対する制御を前記制御切替手段によって切り替える切替手段と、
をさらに含むことを特徴とする電動機制御装置。
The motor control device according to claim 4,
Temperature detection means for detecting the temperature of the inverter,
When the temperature detected by the temperature detecting means exceeds a predetermined temperature, switching of the control of the inverter by the control switching means from switching control by the pulse width modulated wave control means to switching control by the rectangular wave control means. Means,
A motor control device, further comprising:
請求項2から5のいずれか1項に記載の電動機制御装置において、
前記矩形波制御手段は、いずれか一つの電圧指令値が前記所定最大値以上になった場合に、前記交流電動機の各相の電圧を指令する電圧指令値を、所定周期で漸次、前記第2基準電圧又は前記第3基準電圧に近づけるように、前記インバータに対するスイッチング制御を行う、
ことを特徴とする電動機制御装置。
The motor control device according to any one of claims 2 to 5,
The rectangular wave control means, when any one of the voltage command values is equal to or greater than the predetermined maximum value , gradually changes the voltage command value for commanding the voltage of each phase of the AC motor at a predetermined cycle, the second Performing switching control on the inverter so as to approach the reference voltage or the third reference voltage;
An electric motor control device, characterized in that:
JP16845798A 1998-06-16 1998-06-16 Motor control device Expired - Fee Related JP3580133B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP16845798A JP3580133B2 (en) 1998-06-16 1998-06-16 Motor control device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP16845798A JP3580133B2 (en) 1998-06-16 1998-06-16 Motor control device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2000014159A JP2000014159A (en) 2000-01-14
JP3580133B2 true JP3580133B2 (en) 2004-10-20

Family

ID=15868476

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP16845798A Expired - Fee Related JP3580133B2 (en) 1998-06-16 1998-06-16 Motor control device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3580133B2 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010104234A (en) * 2003-09-03 2010-05-06 Toshiba Corp Electric vehicle controller
JP2010119216A (en) * 2008-11-13 2010-05-27 Denso Corp Power converter

Also Published As

Publication number Publication date
JP2000014159A (en) 2000-01-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5471259B2 (en) Control device
EP2159909B1 (en) Ac motor drive controller
JP4379427B2 (en) Control device for multiphase rotating electrical machine
JP4458174B2 (en) Rotating machine control device and rotating machine control system
JP2009232531A (en) Controller for rotating machine, and control system for rotating machine
JP2009095144A (en) Device and method for controlling ac motor
CN107710596B (en) Rotating electric machine control device
CN104638964A (en) Method for driving power conversion system, power conversion system, and switch controller
JP4306298B2 (en) Motor control device
JP6965780B2 (en) Motor control device
WO2021131203A1 (en) Rotary electric machine control device
CN109104134B (en) Control device for AC rotating machine
JP2006121877A (en) Motor controller
JP2004072954A (en) Motor control device and method therefor
JP7115348B2 (en) inverter
JP6776961B2 (en) Inverter control device and inverter control method
JP3939481B2 (en) AC motor control device
JP2000102257A (en) Pwm pulse generator and generating method for inverter
JP3580133B2 (en) Motor control device
JP4539192B2 (en) AC motor control device
US20050088136A1 (en) Motor control device and motor control method
WO2022130480A1 (en) Power conversion device
JP2005168140A (en) Motor controller and its control method
JP2012065549A (en) Control device of rotary machine
JP2009131024A (en) Power conversion apparatus and its control method

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20040413

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20040420

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20040608

RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20040608

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20040629

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20040712

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080730

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080730

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090730

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090730

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100730

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110730

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110730

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120730

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130730

Year of fee payment: 9

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees