JP4348929B2

JP4348929B2 - Motor control device

Info

Publication number: JP4348929B2
Application number: JP2002297961A
Authority: JP
Inventors: 栄二朗田嶋
Original assignee: Yaskawa Electric Corp
Current assignee: Yaskawa Electric Corp
Priority date: 2002-10-10
Filing date: 2002-10-10
Publication date: 2009-10-21
Anticipated expiration: 2022-10-10
Also published as: JP2004135437A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、モータを半導体スイッチング素子で駆動するモータ制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１４に、従来のモータ制御装置の構成を示す（例えば、特許文献１参照）。このモータ制御装置において、直流電源８はインバータ１１０に電力を供給し、インバータ１１０は、交流モータ１１６に電力を供給している。インバータ１１０は、スイッチング素子９２〜９７と各スイッチング素子に逆並列に接続されたダイオード９８〜１０３からなっている。スイッチング素子９２と９３、９４と９５、９６と９７は直流電源８の両端に直列に接続されている。直列に接続されたスイッチング素子９２〜９７の接続点から、負荷であるモータ１１６に電力が供給される。
【０００３】
制御器７６は、トルク指令１０とモータロータ一検出器７により検出されたモータロータ位置信号２０に基づいて三相平衡電流指令１１，１２，１３を出力する電流指令発生器２と、これらの三相平衡電流指令１１，１２，１３と電流検出器９により検出された実電流１４，１５，１６との偏差に応じた電圧指令１７，１８，１９を発生する電流制御器３と、電圧指令１７，１８，１９に応じたＰＷＭ信号１０４〜１０９を発生するＰＷＭ発生器４からなっており、ゲート駆動回路５は、ＰＷＭ信号発生器４から出力されるＰＷＭ信号１０４〜１０９に応じてインバータ１１０のスイッチング素子９２〜９７のゲートに電圧を供給し、スイッチング素子をオンオフする。
以上の構成のモータ制御装置においては、電流指令に応じた電流を交流モータの三相巻線に流して、交流モータのトルクを制御する。
【特許文献１】
特開平５−１７６５４８号公報（４頁、図１）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のモータ制御装置においては、図１５に示すように、電流指令１１，１２，１３が三相平衡であるため、たとえばＵ相電流ｉu１１を定格電流の１００％とした場合、Ｖ，Ｗ相電流ｉv１２，ｉw１３はそれぞれ−５０％となり、スイッチング素子９２〜９７の電流の利用率が悪い。また、交流モータ１１６が低速の場合、１相にのみ大きな電流が長時間流れるため、スイッチング素子９２〜９７の温度が上昇しスイッチング素子が破壊するという問題がある。あるいは、温度保護回路を設けているモータ制御装置では、スイッチング素子の温度上昇により温度保護回路が動作し、モータが停止して、モータの動作の信頼性が低くなるという問題がある。
そこで、この発明の目的は、三相平衡の電流指令に対し、三相の巻線に流す電流を独立に制御し、電流の利用率を向上させると共に、スイッチング素子の温度上昇、モータ動作の信頼性を高めることのできるモータ制御装置を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の構成は、三相巻線が独立している交流モータの各相巻線に、独立して電流を流す構成を持つインバータと、平衡電流指令値と電流検出器により検出された前記交流モータの実電流値との偏差に応じた電圧指令値を出力する電流制御器と、前記電圧指令値によりＰＷＭ信号を発生するＰＷＭ信号発生器と、前記ＰＷＭ信号に応じてスイッチング素子のゲートをオンオフするゲート駆動器とを備え、かつ、前記平衡電流指令値に各相同じ大きさのオフセット電流指令値を重畳するオフセット電流指令発生器を備えたことを特徴とするモータ制御装置である。
この第１の構成においては、平衡電流指令値に各相同じ大きさのオフセット電流指令値を重畳することにより、三相合成空間ベクトルがゼロになるような三相平衡ではない電流をモータの三相巻線に流すことが可能となる。このように、モータトルクを変化させることなく三相平衡でないモータ電流を流すことができるようになり、電流制御の自由度が向上する。
【０００６】
本発明の第２の構成は、前記平衡電流指令値に重畳する各相同じ大きさのオフセット電流指令値を、前記平衡電流指令値の三倍調波としたことを特徴とする第１の構成のモータ制御装置である。
この第２の構成においては、正弦波状の平衡電流指令値に対して三倍調波を重畳することにより、平衡電流指令値の正弦波のピーク値が小さくなり、出力トルクは同じでも、スイッチング素子の発熱は小さくなる。
【０００７】
本発明の第３の構成は、スイッチング素子の温度を検出する温度検出器と、温度が高い相の電流が小さくなるように、平衡電流指令値に各相同じ大きさのオフセット電流指令値を重畳するオフセット電流指令発生器とを備えたことを特徴とする第１の構成のモータ制御装置である。
この第３の構成においては、温度の高い相の電流が小さくなるオフセット電流指令値を重畳すると、その相の実電流は小さくなり、その相のスイッチング素子の温度上昇が抑えられる。
【０００８】
本発明の第４の構成は、前記オフセット電流指令の振幅が、前記オフセット電流指令値を重畳する前の平衡電流指令値の振幅の［１−(√３)／２］倍であることを特徴とする第１または第２の構成のモータ制御装置である。
この第４の構成においては、オフセット電流指令値の振幅を平衡電流指令値の振幅の［１−(√３)／２］とすることにより、オフセット電流指令値を重畳する前の平衡電流指令値の振幅が大きいときも小さいときも、オフセット電流指令値を重畳した後の電流指令値の最大値が小さくなる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図１〜図１３を用いて説明する。
＜第１の実施の形態＞
本発明の第１の実施の形態のモータ制御装置を、図１および図２に基づいて説明する。
図１は直流電源２の電力をインバータで三相交流に変換してモータを駆動するモータ制御装置である。インバータ１は制御装置７６から出力されるＰＷＭ信号２１〜３２により制御され、三相交流電圧を発生し、交流モータ６を駆動している。制御装置７６には、位置検出器７からのモータロータ位置信号２０を、電流検出器９から各相の実電流１４，１５，１６がそれぞれ入力されるとともに、トルク指令１０が入力されている。この制御装置７６は電流指令発生器２、オフセット電流指令発生器３３、電流制御器３、ＰＷＭ信号発生器４から構成されている。電流指令発生器２では交流モータ６の発生するトルクが、トルク指令１０と一致するような電流指令１１，１２，１３を演算により求めている。電流制御器３は、電流指令１１，１２，１３にオフセット電流指令３３を重畳し、実電流１４，１５，１６との偏差に応じた電圧指令１７，１８，１９を出力する。オフセット電流指令発生器３３はモータロータ位置信号２０を入力し、ロータ位置に応じたオフセット電流指令３４を出力する。３５，３６，３７は、オフセット電流指令が重畳された電流指令を示す。ＰＷＭ信号発生器４は、電圧指令１７，１８，１９に応じたＰＷＭ信号２１〜３２を発生する。ゲート駆動器５はＰＷＭ信号２１〜３２に応じた、ゲート駆動信号６４〜７５を出力する。
【００１０】
図２にインバータ主回路の詳細を示す。スイッチング素子４０と４１、４２と４３、４４と４５、４６と４７、４８と４９、５０と５１は直流電源８に直列接続され、それぞれのスイッチング素子に逆並列にダイオード５２〜６３が接続されている。直列接続されたスイッチング素子と逆並列に接続されたダイオードで、上下のアームを形成し、上下のアーム２組でＨブリッジ１１１〜１１３を構成している。Ｈブリッジ１１１〜１１３の出力端子を、三相独立に巻かれたモータ巻線に接続する。ゲート駆動器５より出力されたゲート駆動信号によりスイッチング素子４０〜５１をオンオフする。
図３、図４に電流が小さい場合と、電流が大きい場合の三相同じオフセット電流の空間ベクトル７７，７８，７９を示す。三相合成空間ベクトルはいずれの場合もゼロになり、オフセット電流の大きさに関係ない。すなわち、モータの磁気飽和の影響がないとすると、いかなる大きさのオフセット電流を重畳しても、モータトルクへの影響はないといえる。
この実施の形態によれば、三相の大きさが同じオフセット電流指令３４を電流指令発生器２より発生される三相平衡電流指令１１〜１３に重畳することで、モータトルクを変化させることなく、３相平衡でないモータ電流を流すことができ、電流制御の自由度が向上する。
【００１１】
＜第２の実施の形態＞
本発明の第２の実施の形態のモータ制御装置を、図５を用いて説明する。
図５は、オフセット電流指令３３を電流指令発生器２より発生される電流指令１１，１２，１３の三倍調波とし、オフセット電流指令が重畳された電流指令３５，３６，３７の振幅を１とした時の、各部の波形である。１１，１２，１３は電流指令発生器２より発生される電流指令、３４はオフセット電流指令である。オフセット電流指令３４を重畳することにより、モータ電流のピーク値は、電流指令発生器２より発生される電流指令のピーク値より小さくなる。しかし、発生するトルクは電流指令発生器２より発生される電流指令と同じ電流がモータに流れた時と同じ大きさになる。
【００１２】
この実施の形態によれば、三相大きさが同じオフセット電流指令３４を、電流指令発生器２より発生される電流指令１１，１２，１３に重畳することで、オフセット電流指令３４が重畳された電流指令３５，３６，３７を、電流指令発生器２より発生される電流指令１１，１２，１３より小さくすることができ、逆に定格電流の同じスイッチング素子を使用しても、従来技術より出力トルクを大きくできる。
【００１３】
＜第３の実施の形態＞
この発明の第３の実施の形態のモータ制御装置を、図６に基づいて説明する。この実施の形態では、図２に示したスイッチング素子４０〜５１の各相の温度検出器８０を備え、各相のスイッチング素子４０〜５１の温度検出信号８１，８２，８３が、オフセット電流指令発生器３３へ入力されていることを除けば、構成は図１と同じである。
モータ運転条件が低速で、ある相だけ大きな電流が流れ続ける場合や、冷却条件に各相ばらつきがある場合、各相のスイッチング素子４０〜５１の温度にばらつきが発生する。スイッチング素子４０〜５１には許容温度があるため、温度による保護を行わなければならない。
そこで、温度検出信号８１，８２，８３とモータ位置（角度）信号２０により、スイッチング素子の温度が高い相の電流が小さくなるような方向のオフセット電流指令３４を、電流指令発生器２からの電流指令１１，１２，１３に重畳する。例としてモータがロック状態で、Ｖ相の温度が高い場合で、オフセット電流が０の時、およびＶ相電流が小さくなるオフセット電流１１５を重畳した時の各部の波形を図７に示す。
温度の高いＶ相の電流が小さくなるオフセット電流１１５を重畳すると、Ｖ相の実電流８８は小さくなり、Ｖ相の温度上昇を抑えることができる。
この実施の形態によれば、モータ運転条件や冷却条件により各相のスイッチング素子の温度にばらつきがある場合、温度の高い相の電流を小さくすることにより、温度の高い相の温度上昇を抑えることができる。このため、従来に比べ温度保護が掛かりにくくなり、信頼性が向上する。
【００１４】
＜第４の実施の形態＞
本発明の第４の実施の形態のモータ制御装置を、図８から図１３に基づいて説明する。
この実施の形態では、オフセット電流指令の振幅を、オフセット電流指令を重畳する前の電流指令振幅の［１−(√３)／２］倍としたものである。このとき、オフセット電流指令を重畳した電流指令の振幅が最小となる。
図８と図９は、オフセット電流指令３４が、オフセット電流指令を重畳する前の電流指令１１の振幅に関係なく一定で、オフセット電流指令３４を重畳する前の電流指令１１の振幅が大きいときに、オフセット電流指令を重畳した電流指令３５が小さくなるようなオフセット電流指令３４の振幅の場合である。図８のようにオフセット電流指令を重畳する前の電流指令１１の振幅が大きいときは、オフセット電流指令３４を重畳した電流指令３５の最大値は小さくなる。しかし、図９のようにオフセット電流指令を重畳する前の電流指令１１の振幅が小さいときは、オフセット電流指令３４を重畳した電流指令３５の最大値は大きくなってしまう。
【００１５】
図１０と図１１は、オフセット電流指令３４が、オフセット電流指令３４を重畳する前の電流指令１１の振幅に関係なく一定で、オフセット電流指令３４を重畳する前の電流指令１１の振幅が小さいときに、オフセット電流指令３４を重畳した電流指令３５が小さくなるようなオフセット電流指令３４の振幅の場合である。図１１のようにオフセット電流指令３４を重畳する前の電流指令１１の振幅が小さいときは、オフセット電流指令３４を重畳した電流指令３５の最大値は小さくなる。しかし、図１０のようにオフセット電流指令３４を重畳する前の電流指令１１の振幅が大きいときは、オフセット電流指令３４を重畳した電流指令３５の最大値はわずかしか減少しない。
図１２と図１３は、オフセット電流指令３４の振幅を、オフセット電流指令３４を重畳する前の電流指令１１の振幅の［１−(√３)／２］倍にした場合を示している。これらの図に示されているように、オフセット電流指令３４を重畳する前の電流指令１１の振幅が大きいときも小さいときも、オフセット電流指令３４を重畳した電流指令３５の最大値が小さくなっていることが判る。
【００１６】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、次の効果を奏する。
（１）第１の構成によれば、三相の大きさが同じオフセット電流指令値を電流指令発生器より発生される平衡電流指令値に重畳することで、モータトルクを変化させることなく、３相平衡でないモータ電流を流すことができ、電流制御の自由度が向上する。
（２）第２の構成によれば、平衡電流指令値の三倍調波の三相大きさが同じオフセット電流指令を電流指令発生器より発生される平衡電流指令値に重畳することで、モータ電流を、電流指令発生器より発生される平衡電流指令より小さくすることができ、定格電流の同じスイッチング素子を使用しても、従来に比べ、出力トルクを大きくできる。
（３）第３の構成によれば、モータ運転条件や冷却条件により各相の温度にばらつきがある場合、温度の高い相の電流を小さくすることにより、温度の高い相の温度上昇を抑えることができる。このため、従来に比べ温度保護回路が動作しにくくなり、信頼性が向上する。
（４）第４の構成によれば、オフセット電流指令値の振幅を、オフセット電流指令値を重畳する前の平衡電流指令値の振幅の［１−(√３)／２］倍にすることにより、オフセット電流指令値を重畳する前の平衡電流指令の振幅が大きいときも小さいときも、オフセット電流指令を重畳した電流指令の最大値を小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態のモータ制御装置の構成を示すブロック図である。
【図２】第１の実施の形態のモータ制御装置のインバータ構成を示すブロック図である。
【図３】電流の大きさが小さい場合のオフセット電流指令空間ベクトル図である。
【図４】電流の大きさが大きい場合のオフセット電流指令空間ベクトル図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態による各部の電流波形図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態のモータ制御装置の構成を示すブロック図である。
【図７】本発明の第３の実施の形態の各部の電流波形図である。
【図８】オフセット電流指令が大きく、オフセット電流指令を重畳する前の電流指令が大きいときの各部の波形図である。
【図９】オフセット電流指令が大きく、オフセット電流指令を重畳する前の電流指令が小さいときの各部の波形図である。
【図１０】オフセット電流指令が小さく、オフセット電流指令を重畳する前の電流指令が大きいときの各部の波形図である。
【図１１】オフセット電流指令が小さく、オフセット電流指令を重畳する前の電流指令が大きいときの各部の波形図である。
【図１２】本発明の第４の実施形態のオフセット電流指令を重畳する前の電流指令が大きいときの各部の波形図である。
【図１３】本発明の第４の実施形態のオフセット電流指令を重畳する前の電流指令が小さいときの各部の波形図である。
【図１４】従来例のモータ制御装置の構成を示すブロック図である。
【図１５】従来例の各部の電流波形図である。
【符号の説明】
１インバータ
２電流指令発生器
３電流制御器
４ＰＷＭ発生器
５ゲート駆動器
６交流モータ
７モータロータ位置検出器
８直流電源
９電流検出器
１０トルク指令
１１〜１３三相平衡電流指令
１４，１５，１６実電流
１７，１８，１９電圧指令
２０モータロータ位置信号
２１〜３２ＰＷＭ信号
３３オフセット電流指令発生器
３４オフセット電流指令
３５，３６，３７オフセット電流指令が重畳された電流指令
４０〜５１スイッチング素子
５２〜６３ダイオード
６４〜７５ゲート信号
７６制御器
１１１，１１２，１１３Ｈブリッジ
７７Ｕ相オフセット電流指令
７８Ｖ相オフセット電流指令
７９Ｗ相オフセット電流指令
８０スイッチング素子の温度検出器
８１，８２，８３温度検出信号
８４従来のＵ相電流
８５従来のＶ相電流
８６従来のＷ相電流
８７本発明の第３の実施の形態のＵ相電流
８８本発明の第３の実施の形態のＶ相電流
８９本発明の第３の実施の形態のＷ相電流
９０従来のＶ相の温度
９１本発明の第３の実施の形態のＶ相温度
９２〜９７スイッチング素子
９８〜１０５ダイオード
１０４〜１０９ＰＷＭ信号
１１０インバータ
１１１〜１１３Ｈブリッジ
１１４スイッチング素子保護温度
１１５Ｖ相電流が小さくなるオフセット電流
１１６交流モータ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a motor control device that drives a motor with a semiconductor switching element.
[0002]
[Prior art]
FIG. 14 shows a configuration of a conventional motor control device (see, for example, Patent Document 1). In this motor control device, the DC power supply 8 supplies power to the inverter 110, and the inverter 110 supplies power to the AC motor 116. The inverter 110 includes switching elements 92 to 97 and diodes 98 to 103 connected in antiparallel to the switching elements. Switching elements 92 and 93, 94 and 95, and 96 and 97 are connected in series to both ends of the DC power supply 8. Electric power is supplied to the motor 116 as a load from the connection point of the switching elements 92 to 97 connected in series.
[0003]
The controller 76 outputs a current command generator 2 that outputs three-phase balanced current commands 11, 12, and 13 based on the torque command 10 and the motor rotor position signal 20 detected by the motor rotor detector 7, and these three-phase balanced components. A current controller 3 that generates voltage commands 17, 18, and 19 corresponding to deviations between the current commands 11, 12, and 13 and the actual currents 14, 15, and 16 detected by the current detector 9, and the voltage commands 17 and 18; , 19 is generated by a PWM generator 4 that generates PWM signals 104 to 109, and the gate drive circuit 5 is a switching element of the inverter 110 according to the PWM signals 104 to 109 output from the PWM signal generator 4. A voltage is supplied to the gates 92 to 97 to turn on and off the switching elements.
In the motor control device having the above configuration, a current corresponding to the current command is passed through the three-phase winding of the AC motor to control the torque of the AC motor.
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 5-176548 (page 4, FIG. 1)
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above conventional motor control device, as shown in FIG. 15, the current commands 11, 12, and 13 are in three-phase equilibrium. The W-phase currents iv12 and iw13 are each -50%, and the current utilization of the switching elements 92 to 97 is poor. Further, when the AC motor 116 is low speed, a large current flows only in one phase for a long time, so that there is a problem that the temperature of the switching elements 92 to 97 rises and the switching elements are destroyed. Alternatively, in the motor control device provided with the temperature protection circuit, there is a problem that the temperature protection circuit operates due to the temperature rise of the switching element, the motor stops, and the reliability of the operation of the motor becomes low.
Accordingly, an object of the present invention is to independently control the current flowing through the three-phase winding in response to a three-phase balanced current command, thereby improving the current utilization rate, increasing the temperature of the switching element, and reliability of motor operation. It is providing the motor control apparatus which can improve property.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
The first configuration of the present invention is detected by an inverter having a configuration in which a current flows independently to each phase winding of an AC motor having independent three-phase windings, a balanced current command value and a current detector. A current controller that outputs a voltage command value corresponding to a deviation from the actual current value of the AC motor, a PWM signal generator that generates a PWM signal based on the voltage command value, and a switching element that responds to the PWM signal. A motor control device comprising a gate driver for turning on and off a gate, and an offset current command generator for superimposing an offset current command value of the same magnitude on each phase on the balanced current command value .
In this first configuration, an offset current command value having the same magnitude for each phase is superimposed on the balanced current command value, so that a current that is not three-phase balanced such that the three-phase composite space vector becomes zero is obtained. It is possible to flow through the phase winding. Thus, it becomes possible to flow a motor current that is not three-phase balanced without changing the motor torque, and the degree of freedom of current control is improved.
[0006]
According to a second configuration of the present invention, the offset current command value having the same magnitude as each phase superimposed on the balanced current command value is a third harmonic of the balanced current command value. This is a motor control device.
In this second configuration, by superimposing the third harmonic on the sinusoidal balanced current command value, the peak value of the sine wave of the balanced current command value is reduced, and the switching torque is the same even though the output torque is the same. The heat generation of becomes smaller.
[0007]
The third configuration of the present invention includes a temperature detector that detects the temperature of the switching element, and an offset current command value of the same magnitude for each phase superimposed on the balanced current command value so that the current of the phase with the higher temperature becomes smaller. An offset current command generator is provided. The motor control device has a first configuration.
In this third configuration, when an offset current command value that decreases the current in the high-temperature phase is superimposed, the actual current in that phase decreases, and the temperature rise of the switching element in that phase is suppressed.
[0008]
According to a fourth configuration of the present invention, the amplitude of the offset current command is [1− (√3) / 2] times the amplitude of the balanced current command value before the offset current command value is superimposed. It is a motor control device of the 1st or 2nd composition.
In the fourth configuration, the offset current command value before superimposing the offset current command value is set by setting the amplitude of the offset current command value to [1- (√3) / 2] of the amplitude of the balanced current command value. The maximum value of the current command value after the offset current command value is superimposed becomes small both when the amplitude of the current signal is large and small.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS.
<First Embodiment>
A motor control device according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
FIG. 1 shows a motor control device for driving a motor by converting electric power of a DC power source 2 into three-phase AC using an inverter. The inverter 1 is controlled by PWM signals 21 to 32 output from the control device 76, generates a three-phase AC voltage, and drives the AC motor 6. The control device 76 receives the motor rotor position signal 20 from the position detector 7, and the actual currents 14, 15, and 16 of each phase from the current detector 9, and the torque command 10. The control device 76 includes a current command generator 2, an offset current command generator 33, a current controller 3, and a PWM signal generator 4. In the current command generator 2, current commands 11, 12, and 13 are obtained by calculation so that the torque generated by the AC motor 6 matches the torque command 10. The current controller 3 superimposes the offset current command 33 on the current commands 11, 12, 13 and outputs voltage commands 17, 18, 19 corresponding to deviations from the actual currents 14, 15, 16. The offset current command generator 33 receives the motor rotor position signal 20 and outputs an offset current command 34 corresponding to the rotor position. Reference numerals 35, 36, and 37 denote current commands on which offset current commands are superimposed. The PWM signal generator 4 generates PWM signals 21 to 32 corresponding to the voltage commands 17, 18, and 19. The gate driver 5 outputs gate drive signals 64 to 75 corresponding to the PWM signals 21 to 32.
[0010]
FIG. 2 shows details of the inverter main circuit. Switching elements 40 and 41, 42 and 43, 44 and 45, 46 and 47, 48 and 49, 50 and 51 are connected in series to DC power supply 8, and diodes 52 to 63 are connected in antiparallel to each switching element. Yes. The upper and lower arms are formed by diodes connected in reverse parallel to the switching elements connected in series, and the H bridges 111 to 113 are configured by two sets of upper and lower arms. The output terminals of the H bridges 111 to 113 are connected to motor windings wound independently of three phases. The switching elements 40 to 51 are turned on / off by the gate drive signal output from the gate driver 5.
3 and 4 show space vectors 77, 78, and 79 of the same three-phase offset current when the current is small and when the current is large. The three-phase composite space vector is zero in all cases and is independent of the magnitude of the offset current. That is, if there is no influence of the magnetic saturation of the motor, it can be said that no matter how large the offset current is superimposed, there is no influence on the motor torque.
According to this embodiment, the offset current command 34 having the same three-phase magnitude is superimposed on the three-phase balanced current commands 11 to 13 generated from the current command generator 2 without changing the motor torque. A motor current that is not three-phase balanced can be supplied, and the degree of freedom of current control is improved.
[0011]
<Second Embodiment>
A motor control apparatus according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
In FIG. 5, the offset current command 33 is the third harmonic of the current commands 11, 12, and 13 generated from the current command generator 2, and the amplitude of the current commands 35, 36, and 37 on which the offset current command is superimposed is 1 It is a waveform of each part at the time. Reference numerals 11, 12, and 13 denote current commands generated from the current command generator 2, and reference numeral 34 denotes an offset current command. By superimposing the offset current command 34, the peak value of the motor current becomes smaller than the peak value of the current command generated by the current command generator 2. However, the generated torque has the same magnitude as when the same current as the current command generated by the current command generator 2 flows to the motor.
[0012]
According to this embodiment, the offset current command 34 is superimposed by superimposing the offset current command 34 having the same three-phase magnitude on the current commands 11, 12, and 13 generated from the current command generator 2. The current commands 35, 36, and 37 can be made smaller than the current commands 11, 12, and 13 generated from the current command generator 2. Conversely, even when switching elements having the same rated current are used, the current commands are output from the prior art. Torque can be increased.
[0013]
<Third Embodiment>
A motor control apparatus according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In this embodiment, the temperature detector 80 of each phase of the switching elements 40 to 51 shown in FIG. 2 is provided, and the temperature detection signals 81, 82, 83 of the switching elements 40 to 51 of each phase are generated as offset current commands. The configuration is the same as that shown in FIG.
When the motor operating condition is low speed and a large current continues to flow only for a certain phase, or when the cooling condition varies among the phases, the temperature of the switching elements 40 to 51 of each phase varies. Since the switching elements 40 to 51 have an allowable temperature, they must be protected by temperature.
Therefore, an offset current command 34 in a direction in which the current in the phase in which the temperature of the switching element is high is reduced by the temperature detection signals 81, 82, 83 and the motor position (angle) signal 20 is supplied from the current command generator 2. Superimpose on commands 11, 12, and 13. As an example, when the motor is in a locked state and the V-phase temperature is high, when the offset current is 0, and when the offset current 115 where the V-phase current becomes small is superimposed, the waveforms of the respective parts are shown in FIG.
When the offset current 115, which decreases the V-phase current having a high temperature, is superimposed, the V-phase actual current 88 is reduced, and the temperature increase of the V-phase can be suppressed.
According to this embodiment, when the temperature of the switching element of each phase varies depending on the motor operating conditions and cooling conditions, the temperature increase of the high temperature phase is suppressed by reducing the current of the high temperature phase. Can do. For this reason, temperature protection is less likely to occur than in the prior art, and reliability is improved.
[0014]
<Fourth embodiment>
A motor control apparatus according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
In this embodiment, the amplitude of the offset current command is [1− (√3) / 2] times the current command amplitude before the offset current command is superimposed. At this time, the amplitude of the current command with the offset current command superimposed is minimized.
8 and 9, the offset current command 34 is constant regardless of the amplitude of the current command 11 before superimposing the offset current command, and the amplitude of the current command 11 before superimposing the offset current command 34 is large. This is a case where the amplitude of the offset current command 34 is such that the current command 35 on which the offset current command is superimposed becomes smaller. As shown in FIG. 8, when the amplitude of the current command 11 before superimposing the offset current command is large, the maximum value of the current command 35 superimposed with the offset current command 34 is small. However, when the amplitude of the current command 11 before superimposing the offset current command is small as shown in FIG. 9, the maximum value of the current command 35 superimposed with the offset current command 34 becomes large.
[0015]
10 and 11 show that the offset current command 34 is constant regardless of the amplitude of the current command 11 before superimposing the offset current command 34 and the amplitude of the current command 11 before superimposing the offset current command 34 is small. In this case, the amplitude of the offset current command 34 is such that the current command 35 superimposed with the offset current command 34 becomes smaller. As shown in FIG. 11, when the amplitude of the current command 11 before superimposing the offset current command 34 is small, the maximum value of the current command 35 superimposed with the offset current command 34 is small. However, when the amplitude of the current command 11 before superimposing the offset current command 34 is large as shown in FIG. 10, the maximum value of the current command 35 superimposed with the offset current command 34 is slightly reduced.
12 and 13 show a case where the amplitude of the offset current command 34 is [1− (√3) / 2] times the amplitude of the current command 11 before the offset current command 34 is superimposed. As shown in these figures, the maximum value of the current command 35 on which the offset current command 34 is superimposed becomes small whether the amplitude of the current command 11 before the offset current command 34 is superimposed is large or small. I know that.
[0016]
【The invention's effect】
As described above, the present invention has the following effects.
(1) According to the first configuration, the offset current command value having the same three-phase magnitude is superimposed on the balanced current command value generated by the current command generator, so that the motor torque is not changed. A motor current that is not phase-balanced can flow, and the degree of freedom in current control is improved.
(2) According to the second configuration, by superimposing an offset current command having the same three-phase magnitude of the triple harmonic of the balanced current command value on the balanced current command value generated by the current command generator, the motor The current can be made smaller than the balanced current command generated from the current command generator, and the output torque can be increased as compared with the conventional case even if switching elements having the same rated current are used.
(3) According to the third configuration, when the temperature of each phase varies depending on the motor operation condition or cooling condition, the temperature increase of the high temperature phase is suppressed by reducing the current of the high temperature phase. Can do. For this reason, the temperature protection circuit is less likely to operate than in the prior art, and the reliability is improved.
(4) According to the fourth configuration, the amplitude of the offset current command value is set to [1− (√3) / 2] times the amplitude of the balanced current command value before the offset current command value is superimposed. Even when the amplitude of the balanced current command before superimposing the offset current command value is large or small, the maximum value of the current command superimposed with the offset current command can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a motor control device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing an inverter configuration of the motor control device according to the first embodiment.
FIG. 3 is an offset current command space vector diagram when the magnitude of the current is small.
FIG. 4 is an offset current command space vector diagram when the magnitude of current is large.
FIG. 5 is a current waveform diagram of each part according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a block diagram illustrating a configuration of a motor control device according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a current waveform diagram of each part of the third exemplary embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a waveform diagram of each part when the offset current command is large and the current command before the offset current command is superimposed is large.
FIG. 9 is a waveform diagram of each part when the offset current command is large and the current command before the offset current command is superimposed is small.
FIG. 10 is a waveform diagram of each part when the offset current command is small and the current command before superimposing the offset current command is large.
FIG. 11 is a waveform diagram of each part when the offset current command is small and the current command before superimposing the offset current command is large.
FIG. 12 is a waveform diagram of each part when the current command before superimposing the offset current command according to the fourth embodiment of the present invention is large.
FIG. 13 is a waveform diagram of each part when the current command before superimposing the offset current command according to the fourth embodiment of the present invention is small.
FIG. 14 is a block diagram showing a configuration of a conventional motor control device.
FIG. 15 is a current waveform diagram of each part of a conventional example.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Inverter 2 Current command generator 3 Current controller 4 PWM generator 5 Gate driver 6 AC motor 7 Motor rotor position detector 8 DC power supply 9 Current detector 10 Torque commands 11-13 Three-phase balanced current commands 14, 15, 16 Actual current 17, 18, 19 Voltage command 20 Motor rotor position signal 21-32 PWM signal 33 Offset current command generator 34 Offset current command 35, 36, 37 Current command 40-51 with offset current command superimposed Switching elements 52-63 Diodes 64 to 75 Gate signal 76 Controllers 111, 112, 113 H bridge 77 U phase offset current command 78 V phase offset current command 79 W phase offset current command 80 Switching element temperature detectors 81, 82, 83 Temperature detection signal 84 Conventional U-phase current 85 Conventional V-phase current 86 Conventional W-phase current 87 U-phase current 88 of the third embodiment of the present invention V-phase current 89 of the third embodiment of the present invention W-phase current 90 of the third embodiment of the present invention V-phase temperature 91 V-phase temperature 92 to 97 according to the third embodiment of the present invention Switching elements 98 to 105 Diodes 104 to 109 PWM signal 110 Inverters 111 to 113 H bridge 114 Switching element protection temperature 115 V-phase current is small Offset current 116 AC motor

Claims

A motor control device that outputs three-phase current independent to an AC motor having an independent three-phase windings,
Each phase includes an H bridge in which two sets of upper and lower arms connected in series with two connected bodies in which diodes are connected in reverse parallel to the switching element are connected in parallel,
Three-phase balanced current command generator,
A three-phase offset current command generator of the same magnitude,
A motor control comprising means for causing a current that is not three-phase balanced to flow through the three-phase winding based on the three-phase balanced current command and the offset current command. apparatus.

A motor control device that outputs three-phase current independent to an AC motor having an independent three-phase windings,
Each phase includes an H bridge in which two sets of upper and lower arms connected in series with two connected bodies in which diodes are connected in reverse parallel to the switching element are connected in parallel,
Three-phase balanced current command generator,
A three-phase offset current command generator of the same magnitude,
A motor control device comprising means for flowing a motor current that is not three-phase balanced without changing the motor torque based on the three-phase balanced current command and the offset current command.

A motor control device that outputs three-phase current independent to an AC motor having an independent three-phase windings,
Each phase includes an H bridge in which two sets of upper and lower arms connected in series with two connected bodies in which diodes are connected in reverse parallel to the switching element are connected in parallel,
Three-phase balanced current command generator,
A three-phase offset current command generator of the same magnitude,
A motor control device comprising: a current controller that outputs a voltage command based on a deviation between an actual value and a superimposed value of the three-phase balanced current command and the offset current command.

The motor control device according to any one of claims 1 to 3, wherein the offset current command generator has a function of outputting an offset current command corresponding to a rotor position of the AC motor. .

4. The motor control device according to claim 1, wherein the offset current command is a third harmonic of the three-phase balanced current command. 5.

6. The motor control device according to claim 5, wherein the amplitude of the offset current command is set to [1- (√3) / 2] times the amplitude of the three-phase balanced current command.

7. The three-phase balanced current command and the offset current command are in a relationship in which a peak value obtained by superimposing each other is smaller than a peak value of the three-phase balanced current command. Motor control device.

4. The motor control device according to claim 1, wherein the offset current command generator has a function of outputting an offset current command in a direction in which a current of a predetermined phase decreases. 5. .

9. The motor control device according to claim 8, wherein the offset current command generator has a function of outputting an offset current command in a direction in which a phase current having a high temperature of the switching element decreases.