JP4623065B2 - Voltage conversion apparatus and voltage conversion method - Google Patents

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Description

この発明は、直流電源からの直流電圧を出力電圧に変換する電圧変換装置、直流電圧を出力電圧に変換する電圧変換方法、および直流電圧を出力電圧に変換する電圧変換の制御をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体に関するものである。 The present invention relates to a voltage converter that converts a DC voltage from a DC power source into an output voltage, a voltage conversion method that converts a DC voltage into an output voltage, and a computer that controls voltage conversion that converts a DC voltage into an output voltage. The present invention relates to a computer-readable recording medium on which a program for recording is recorded.

最近、環境に配慮した自動車としてハイブリッド自動車(Hybrid Vehicle)および電気自動車(Electric Vehicle)が大きな注目を集めている。そして、ハイブリッド自動車は、一部、実用化されている。   Recently, hybrid vehicles and electric vehicles have attracted a great deal of attention as environmentally friendly vehicles. Some hybrid vehicles have been put into practical use.

このハイブリッド自動車は、従来のエンジンに加え、直流電源とインバータとインバータによって駆動されるモータとを動力源とする自動車である。つまり、エンジンを駆動することにより動力源を得るとともに、直流電源からの直流電圧をインバータによって交流電圧に変換し、その変換した交流電圧によりモータを回転することによって動力源を得るものである。また、電気自動車は、直流電源とインバータとインバータによって駆動されるモータとを動力源とする自動車である。   This hybrid vehicle is a vehicle that uses a DC power source, an inverter, and a motor driven by the inverter as a power source in addition to a conventional engine. In other words, a power source is obtained by driving the engine, a DC voltage from a DC power source is converted into an AC voltage by an inverter, and a motor is rotated by the converted AC voltage to obtain a power source. An electric vehicle is a vehicle that uses a DC power source, an inverter, and a motor driven by the inverter as a power source.

このようなハイブリッド自動車または電気自動車においては、直流電源からの直流電圧を昇圧コンバータによって昇圧し、その昇圧した直流電圧がモータを駆動するインバータに供給されるようにすることも検討されている(たとえば、特開2001−275367号公報など)。   In such a hybrid vehicle or an electric vehicle, it is also considered that a DC voltage from a DC power source is boosted by a boost converter so that the boosted DC voltage is supplied to an inverter that drives a motor (for example, JP, 2001-275367, A, etc.).

すなわち、ハイブリッド自動車または電気自動車は、図15に示すモータ駆動装置を搭載している。図15を参照して、モータ駆動装置300は、直流電源Bと、システムリレーSR1,SR2と、コンデンサC1,C2と、双方向コンバータ310と、電圧センサー320と、インバータ330とを備える。   That is, the hybrid vehicle or the electric vehicle is equipped with the motor drive device shown in FIG. Referring to FIG. 15, motor drive device 300 includes DC power supply B, system relays SR <b> 1 and SR <b> 2, capacitors C <b> 1 and C <b> 2, bidirectional converter 310, voltage sensor 320, and inverter 330.

直流電源Bは、直流電圧を出力する。システムリレーSR1,SR2は、制御装置(図示せず)によってオンされると、直流電源Bからの直流電圧をコンデンサC1に供給する。コンデンサC1は、直流電源BからシステムリレーSR1,SR2を介して供給された直流電圧を平滑化し、その平滑化した直流電圧を双方向コンバータ310へ供給する。   The DC power source B outputs a DC voltage. When system relays SR1 and SR2 are turned on by a control device (not shown), DC voltage from DC power supply B is supplied to capacitor C1. Capacitor C1 smoothes the DC voltage supplied from DC power supply B via system relays SR1 and SR2, and supplies the smoothed DC voltage to bidirectional converter 310.

双方向コンバータ310は、リアクトル311と、NPNトランジスタ312,313と、ダイオード314,315とを含む。リアクトル311の一方端は直流電源Bの電源ラインに接続され、他方端はNPNトランジスタ312とNPNトランジスタ313との中間点、すなわち、NPNトランジスタ312のエミッタとNPNトランジスタ313のコレクタとの間に接続される。NPNトランジスタ312,313は、電源ラインとアースラインとの間に直列に接続される。そして、NPNトランジスタ312のコレクタは電源ラインに接続され、NPNトランジスタ313のエミッタはアースラインに接続される。また、各NPNトランジスタ312,313のコレクタ−エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すダイオード314,315が接続されている。   Bidirectional converter 310 includes a reactor 311, NPN transistors 312 and 313, and diodes 314 and 315. Reactor 311 has one end connected to the power supply line of DC power supply B, and the other end connected to an intermediate point between NPN transistor 312 and NPN transistor 313, that is, between the emitter of NPN transistor 312 and the collector of NPN transistor 313. The NPN transistors 312 and 313 are connected in series between the power supply line and the earth line. The collector of the NPN transistor 312 is connected to the power supply line, and the emitter of the NPN transistor 313 is connected to the ground line. In addition, diodes 314 and 315 for passing a current from the emitter side to the collector side are connected between the collector and emitter of each NPN transistor 312 and 313.

双方向コンバータ310は、制御装置(図示せず)によってNPNトランジスタ312,313がオン/オフされ、コンデンサC1から供給された直流電圧を昇圧して出力電圧をコンデンサC2に供給する。また、双方向コンバータ310は、モータ駆動装置300が搭載されたハイブリッド自動車または電気自動車の回生制動時、交流モータM1によって発電され、インバータ330によって変換された直流電圧を降圧してコンデンサC1へ供給する。   In bidirectional converter 310, NPN transistors 312 and 313 are turned on / off by a control device (not shown), the DC voltage supplied from capacitor C1 is boosted, and the output voltage is supplied to capacitor C2. Bidirectional converter 310 also steps down the DC voltage generated by AC motor M1 and converted by inverter 330 during regenerative braking of a hybrid vehicle or electric vehicle equipped with motor drive device 300, and supplies the voltage to capacitor C1. .

コンデンサC2は、双方向コンバータ310から供給された直流電圧を平滑化し、その平滑化した直流電圧をインバータ330へ供給する。電圧センサー320は、コンデンサC2の両側の電圧、すなわち、双方向コンバータ310の出力電圧Vmを検出する。   Capacitor C <b> 2 smoothes the DC voltage supplied from bidirectional converter 310 and supplies the smoothed DC voltage to inverter 330. The voltage sensor 320 detects the voltage on both sides of the capacitor C2, that is, the output voltage Vm of the bidirectional converter 310.

インバータ330は、コンデンサC2から直流電圧が供給されると制御装置(図示せず)からの制御に基づいて直流電圧を交流電圧に変換して交流モータM1を駆動する。これにより、交流モータM1は、トルク指令値によって指定されたトルクを発生するように駆動される。また、インバータ330は、モータ駆動装置300が搭載されたハイブリッド自動車または電気自動車の回生制動時、交流モータM1が発電した交流電圧を制御装置からの制御に基づいて直流電圧に変換し、その変換した直流電圧をコンデンサC2を介して双方向コンバータ310へ供給する。   When a DC voltage is supplied from the capacitor C2, the inverter 330 converts the DC voltage into an AC voltage based on control from a control device (not shown) and drives the AC motor M1. Thus, AC motor M1 is driven so as to generate torque specified by the torque command value. Further, the inverter 330 converts the AC voltage generated by the AC motor M1 into a DC voltage based on the control from the control device at the time of regenerative braking of the hybrid vehicle or the electric vehicle on which the motor driving device 300 is mounted. DC voltage is supplied to bidirectional converter 310 via capacitor C2.

モータ駆動装置300においては、直流電源Bから出力された直流電圧を昇圧して出力電圧Vmをインバータ330へ供給するとき、電圧センサー320が検出した出力電圧Vmが電圧指令Vdccomになるようにフィードバック制御される。
特開2001−275367号公報
In the motor driving device 300, when the DC voltage output from the DC power source B is boosted and the output voltage Vm is supplied to the inverter 330, feedback control is performed so that the output voltage Vm detected by the voltage sensor 320 becomes the voltage command Vdccom. Is done.
JP 2001-275367 A

しかし、直流電源Bから双方向コンバータ310へ流れるリアクトル電流がリアクトル電流のリプル電流よりも小さい範囲では、双方向コンバータ310のNPNトランジスタ312,313の両方がオフされるデッドタイムの影響により、双方向コンバータ310の出力電圧Vmが急激に上下するという問題がある。   However, in the range where the reactor current flowing from the DC power source B to the bidirectional converter 310 is smaller than the ripple current of the reactor current, the bidirectional current is affected by the dead time when both the NPN transistors 312 and 313 of the bidirectional converter 310 are turned off. There is a problem that the output voltage Vm of the converter 310 rapidly rises and falls.

すなわち、図16を参照して、双方向コンバータ310が直流電圧を出力電圧Vmに昇圧するとき、制御装置(図示せず)は、双方向コンバータ310に信号PWUを出力する。信号PWUは、50%のデューティー比を有する。この場合、双方向コンバータ310のNPNトランジスタ312,313は、それぞれ、信号PWUU,PWUDをゲート端子に受ける。   That is, referring to FIG. 16, when bidirectional converter 310 boosts the DC voltage to output voltage Vm, the control device (not shown) outputs signal PWU to bidirectional converter 310. The signal PWU has a duty ratio of 50%. In this case, NPN transistors 312 and 313 of bidirectional converter 310 receive signals PWUU and PWUD at their gate terminals, respectively.

そうすると、領域DT1〜DT4は、信号PWUU,PWUDの両方がL(論理ロー)レベルになる領域であり、デッドタイムと呼ばれる。リアクトル電流が正であるとき、直流電流は、直流電源B、リアクトル311、および双方向コンバータ310の上アーム(NPNトランジスタ312)を介してインバータ330の正極母線に流れる。NPNトランジスタ312および313は、デッドタイムDT1の期間、オフされるが、直流電流がダイオード314を介して正極母線に流れるため、デッドタイムDT1の期間、NPNトランジスタ312は、実質的にオンされていることになる。デッドタイムDT2〜DT4についても同様である。   Then, regions DT1 to DT4 are regions in which both signals PWUU and PWUD are at L (logic low) level, and are called dead time. When the reactor current is positive, the direct current flows to the positive bus of the inverter 330 via the direct current power source B, the reactor 311, and the upper arm (NPN transistor 312) of the bidirectional converter 310. The NPN transistors 312 and 313 are turned off during the dead time DT1, but since the direct current flows to the positive bus via the diode 314, the NPN transistor 312 is substantially turned on during the dead time DT1. It will be. The same applies to the dead times DT2 to DT4.

その結果、NPNトランジスタ312の実質的なオンデューティーDT1は、信号PWUにおけるオンデューティーDTよりも長くなり、NPNトランジスタ312は、信号PWU1に従ってオン/オフされる。   As a result, the substantial on-duty DT1 of the NPN transistor 312 is longer than the on-duty DT in the signal PWU, and the NPN transistor 312 is turned on / off according to the signal PWU1.

また、リアクトル電流が負であるとき、直流電流は、直流電源Bの負極、負極母線、双方向コンバータ310の下アーム(NPNトランジスタ313)、リアクトル311、正極母線および直流電源Bの方向へ流れる。そうすると、上述したように、NPNトランジスタ312,313は、デッドタイムDT1〜DT4を有するので、直流電流は、デッドタイムDT1〜DT4の期間、ダイオード315を流れる。   Further, when the reactor current is negative, the direct current flows in the direction of the negative and negative buses of the DC power supply B, the lower arm (NPN transistor 313) of the bidirectional converter 310, the reactor 311, the positive bus and the DC power supply B. Then, as described above, since the NPN transistors 312 and 313 have the dead times DT1 to DT4, the direct current flows through the diode 315 during the dead times DT1 to DT4.

その結果、NPNトランジスタ313のオンデューティーDT2は、信号PWUにおけるオンデューティーDTよりも長くなり、NPNトランジスタ313は、信号PWU2に従ってオン/オフされる。   As a result, the on-duty DT2 of the NPN transistor 313 is longer than the on-duty DT in the signal PWU, and the NPN transistor 313 is turned on / off according to the signal PWU2.

さらに、リアクトル電流が零であるとき、NPNトランジスタ312,313のオン/オフに拘わらず、リアクトル電流は流れないので、デッドタイムDT1〜DT4の期間においてもリアクトル電流は流れない。その結果、NPNトランジスタ312,313の実質的なオンデューティーDT0は、信号PWUにおけるオンデューティーDTと同じであり、NPNトランジスタ312,313は、信号PWU0に従ってオン/オフされる。   Further, when the reactor current is zero, the reactor current does not flow regardless of whether the NPN transistors 312 and 313 are turned on or off, and therefore the reactor current does not flow during the dead times DT1 to DT4. As a result, the substantial on-duty DT0 of the NPN transistors 312 and 313 is the same as the on-duty DT in the signal PWU, and the NPN transistors 312 and 313 are turned on / off according to the signal PWU0.

リアクトル電流ILには、リプル電流Irが重畳されるため、零付近のリアクトル電流ILの時間変化は、たとえば、図17に示すようになる。図17を参照して、リアクトル電流ILは、タイミングt1〜タイミングt5の間、流れるものとする。そして、タイミングt1〜タイミングt2の間、およびタイミングt4〜タイミングt5の間、リアクトル電流ILは正であり、タイミングt2〜タイミングt3の間、リアクトル電流ILは零であり、タイミングt3〜タイミングt4の間、リアクトル電流ILは負である。   Since the ripple current Ir is superimposed on the reactor current IL, the time change of the reactor current IL near zero is, for example, as shown in FIG. Referring to FIG. 17, it is assumed that reactor current IL flows between timing t1 and timing t5. The reactor current IL is positive between timing t1 and timing t2, and between timing t4 and timing t5. The reactor current IL is zero between timing t2 and timing t3, and between timing t3 and timing t4. The reactor current IL is negative.

リプル電流Irのリアクトル電流ILへの影響は、リアクトル電流ILが零に近づいたときに顕著になり、上述したように、リアクトル電流ILが正または負の場合、NPNトランジスタ312またはNPNトランジスタ313の実質的なオンデューティーDT1またはDT2は、NPNトランジスタ312,313のデッドタイムDT1〜DT4の影響により長くなるので、デッドタイムDT1〜DT4の期間に流れるリプル電流による出力電圧Vmの変動が大きくなる。その結果、図18に示すように、双方向コンバータ310の出力電圧Vmは、タイミングt6〜タイミングt7の間、電圧指令Vdccomを中心として急激に上下する。   The influence of the ripple current Ir on the reactor current IL becomes significant when the reactor current IL approaches zero. As described above, when the reactor current IL is positive or negative, the NPN transistor 312 or the NPN transistor 313 is substantially not affected. Since the typical on-duty DT1 or DT2 becomes longer due to the influence of the dead times DT1 to DT4 of the NPN transistors 312, 313, the fluctuation of the output voltage Vm due to the ripple current flowing during the dead times DT1 to DT4 increases. As a result, as shown in FIG. 18, the output voltage Vm of the bidirectional converter 310 rises and falls rapidly around the voltage command Vdccom between timing t6 and timing t7.

そうすると、双方向コンバータ310の出力電圧Vmを電圧指令Vdccomに保持できない。   Then, output voltage Vm of bidirectional converter 310 cannot be held at voltage command Vdccom.

このように、リアクトル電流が零に近づくと、NPNトランジスタのデッドタイムおよびリプル電流の影響により、直流電源からの直流電圧を昇圧した出力電圧が電圧指令を中心として急激に上下するという問題が生じる。   Thus, when the reactor current approaches zero, there arises a problem that the output voltage obtained by boosting the DC voltage from the DC power supply rapidly rises and falls around the voltage command due to the influence of the dead time and ripple current of the NPN transistor.

そこで、この発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、その目的は、トランジスタのデッドタイムの影響を低減して直流電圧を出力電圧に変換する電圧変換装置を提供することである。   Accordingly, the present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a voltage conversion device that reduces the influence of the dead time of a transistor and converts a DC voltage into an output voltage. .

また、この発明の別の目的は、トランジスタのデッドタイムの影響を低減して直流電圧を出力電圧に変換する電圧変換方法を提供することである。   Another object of the present invention is to provide a voltage conversion method for converting a DC voltage into an output voltage by reducing the influence of the dead time of the transistor.

さらに、この発明の別の目的は、トランジスタのデッドタイムの影響を低減して直流電圧を出力電圧に変換する電圧変換の制御をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体を提供することである。   Furthermore, another object of the present invention is to provide a computer-readable recording medium storing a program for causing a computer to execute control of voltage conversion for converting a DC voltage into an output voltage by reducing the influence of a transistor dead time. Is to provide.

この発明による電圧変換装置は、出力電圧が指令電圧になるように直流電源からの直流電圧を前記出力電圧に変換する電圧変換装置であって、電圧変換器と、検出手段と、制御手段とを備える。電圧変換器は、スイッチング素子を含み、直流電圧の電圧レベルを変えて出力電圧を出力する。検出手段は、直流電源から電圧変換器へ流れるリアクトル電流を検出する。制御手段は、検出手段により検出されたリアクトル電流の絶対値をリアクトル電流の極大値と極小値との差である、リプル電流のピーク・トゥ・ピーク値と比較し、その比較結果に応じて、電圧変換器に含まれるスイッチング素子をオン/オフするキャリア周波数を変更して電圧変換器を制御する。   A voltage converter according to the present invention is a voltage converter that converts a DC voltage from a DC power source into the output voltage so that the output voltage becomes a command voltage. The voltage converter includes a voltage converter, a detection unit, and a control unit. Prepare. The voltage converter includes a switching element and outputs an output voltage by changing the voltage level of the DC voltage. The detecting means detects a reactor current flowing from the DC power source to the voltage converter. The control means compares the absolute value of the reactor current detected by the detection means with the peak-to-peak value of the ripple current, which is the difference between the maximum value and the minimum value of the reactor current, and according to the comparison result, The voltage converter is controlled by changing a carrier frequency for turning on / off a switching element included in the voltage converter.

好ましくは、制御手段は、リアクトル電流の絶対値がリプル電流のピーク・トゥ・ピーク値以下であるとき、キャリア周波数を低下して前記電圧変換器を制御する。   Preferably, when the absolute value of the reactor current is equal to or less than the peak-to-peak value of the ripple current, the control means reduces the carrier frequency and controls the voltage converter.

好ましくは、制御手段は、さらに、スイッチング素子のデューティー比を一定に保持して電圧変換器を制御する。   Preferably, the control means further controls the voltage converter while keeping the duty ratio of the switching element constant.

好ましくは、制御手段は、リアクトル電流の絶対値がリプル電流のピーク・トゥ・ピーク値よりも大きいとき、キャリア周波数を最適キャリア周波数に設定して電圧変換器を制御する。   Preferably, when the absolute value of the reactor current is larger than the peak-to-peak value of the ripple current, the control means sets the carrier frequency to the optimum carrier frequency and controls the voltage converter.

好ましくは、電圧変換装置は、第1および第2の電圧センサーをさらに備える。第1の電圧センサーは、直流電源からの直流電圧を検出する。第2の電圧センサーは、電圧変換器の出力電圧を検出する。そして、制御手段は、検出された直流電圧および出力電圧を用いてリプル電流のピーク・トゥ・ピーク値を演算し、リアクトル電流の絶対値を演算したリプル電流のピーク・トゥ・ピーク値と比較する。   Preferably, the voltage conversion device further includes first and second voltage sensors. The first voltage sensor detects a DC voltage from a DC power source. The second voltage sensor detects the output voltage of the voltage converter. Then, the control means calculates the peak-to-peak value of the ripple current using the detected DC voltage and output voltage, and compares it with the peak-to-peak value of the ripple current calculated as the absolute value of the reactor current. .

好ましくは、電圧変換器は、上アームおよび下アーム用の2つのスイッチング素子を含む。制御手段は、検出された直流電圧、出力電圧、上アーム用のスイッチング素子のオン時間、下アーム用のスイッチング素子のオン時間、および2つのスイッチング素子のオン/オフを制御する信号のキャリア周期に基づいてリプル電流のピーク・トゥ・ピーク値を演算する。   Preferably, the voltage converter includes two switching elements for the upper arm and the lower arm. The control means adjusts the detected DC voltage, output voltage, on-time of the switching element for the upper arm, on-time of the switching element for the lower arm, and the carrier period of the signal that controls the on / off of the two switching elements. Based on this, the peak-to-peak value of the ripple current is calculated.

また、この発明によれば、出力電圧が指令電圧になるように直流電源からの直流電圧を出力電圧に変換する電圧変換の制御をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体は、直流電源から電圧変換を行う電圧変換器へ流れるリアクトル電流を検出する第1のステップと、検出されたリアクトル電流の絶対値をリアクトル電流の極大値と極小値との差である、リプル電流のピーク・トゥ・ピーク値と比較する第2のステップと、比較結果に応じて、電圧変換器に含まれるスイッチング素子をオン/オフするキャリア周波数を変更して電圧変換器を制御する第3のステップとをコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体である。   In addition, according to the present invention, a computer-readable recording medium recording a program for causing a computer to execute voltage conversion control for converting a DC voltage from a DC power source into an output voltage so that the output voltage becomes a command voltage Is a ripple current that is a difference between a first step of detecting a reactor current flowing from a DC power source to a voltage converter that performs voltage conversion, and a detected reactor current absolute value and a maximum value and a minimum value of the reactor current. A second step of comparing with a peak-to-peak value of the first and a third step of controlling the voltage converter by changing a carrier frequency for turning on / off a switching element included in the voltage converter according to the comparison result A computer-readable recording medium recording a program for causing a computer to execute steps.

好ましくは、第3のステップは、リアクトル電流の絶対値がリプル電流のピーク・トゥ・ピーク値以下であるとき、キャリア周波数を低下して前記電圧変換器を制御する。   Preferably, in the third step, when the absolute value of the reactor current is equal to or less than the peak-to-peak value of the ripple current, the carrier voltage is lowered to control the voltage converter.

好ましくは、第3のステップは、さらに、リアクトル電流の絶対値がリプル電流のピーク・トゥ・ピーク値よりも大きいとき、キャリア周波数を最適キャリア周波数に設定して電圧変換器を制御する。   Preferably, the third step further controls the voltage converter by setting the carrier frequency to the optimum carrier frequency when the absolute value of the reactor current is larger than the peak-to-peak value of the ripple current.

好ましくは、プログラムは、直流電源からの直流電圧と出力電圧とを検出する第4のステップと、検出された直流電圧および出力電圧を用いてリプル電流のピーク・トゥ・ピーク値を演算する第5のステップとをさらにコンピュータに実行させる。   Preferably, the program executes a fourth step of detecting a DC voltage and an output voltage from the DC power supply, and a fifth step of calculating a peak-to-peak value of the ripple current using the detected DC voltage and output voltage. These steps are further executed by the computer.

さらに、この発明によれば、電圧変換方法は、出力電圧が指令電圧になるように直流電源からの直流電圧を前記出力電圧に変換する電圧変換方法であって、直流電源から電圧変換を行う電圧変換器へ流れるリアクトル電流を検出する第1のステップと、検出されたリアクトル電流の絶対値をリアクトル電流の極大値と極小値との差である、リプル電流のピーク・トゥ・ピーク値と比較する第2のステップと、比較結果に応じて、電圧変換器に含まれるスイッチング素子をオン/オフするキャリア周波数を変更して電圧変換器を制御する第3のステップとを含む。   Furthermore, according to the present invention, the voltage conversion method is a voltage conversion method for converting a DC voltage from a DC power source into the output voltage so that the output voltage becomes a command voltage, and the voltage conversion method performs voltage conversion from the DC power source. The first step of detecting the reactor current flowing to the converter and comparing the absolute value of the detected reactor current with the peak-to-peak value of the ripple current, which is the difference between the maximum value and the minimum value of the reactor current A second step includes a third step of controlling the voltage converter by changing a carrier frequency for turning on / off a switching element included in the voltage converter according to the comparison result.

好ましくは、第3のステップは、リアクトル電流の絶対値がリプル電流のピーク・トゥ・ピーク値以下であるとき、キャリア周波数を低下して電圧変換器を制御する。   Preferably, in the third step, when the absolute value of the reactor current is equal to or less than the peak-to-peak value of the ripple current, the carrier frequency is lowered to control the voltage converter.

好ましくは、第3のステップは、さらに、リアクトル電流の絶対値がリプル電流のピーク・トゥ・ピーク値よりも大きいとき、キャリア周波数を最適キャリア周波数に設定して前記電圧変換器を制御する。   Preferably, in the third step, when the absolute value of the reactor current is larger than the peak-to-peak value of the ripple current, the voltage converter is controlled by setting the carrier frequency to the optimum carrier frequency.

好ましくは、電圧変換方法は、直流電源からの直流電圧と出力電圧とを検出する第4のステップと、検出された直流電圧および出力電圧を用いてリプル電流のピーク・トゥ・ピーク値を演算する第5のステップとをさらに含む。   Preferably, in the voltage conversion method, a fourth step of detecting a DC voltage and an output voltage from the DC power supply, and a peak-to-peak value of the ripple current is calculated using the detected DC voltage and output voltage. A fifth step.

この発明においては、直流電源から電圧変換器へ流れるリアクトル電流の絶対値がリアクトル電流のリプル電流のピーク・トゥ・ピーク値と比較され、リアクトル電流の絶対値がリプル電流のピーク・トゥ・ピーク値以下であるとき、電圧変換器に含まれるスイッチング素子をオン/オフするキャリア周波数が低下され、その低下されたキャリア周波数によりスイッチング素子がオン/オフされる。   In this invention, the absolute value of the reactor current flowing from the DC power supply to the voltage converter is compared with the peak-to-peak value of the ripple current of the reactor current, and the absolute value of the reactor current is the peak-to-peak value of the ripple current. When the following is true, the carrier frequency for turning on / off the switching element included in the voltage converter is lowered, and the switching element is turned on / off by the lowered carrier frequency.

したがって、この発明によれば、スイッチング素子のデッドタイムによる影響を低減できる。   Therefore, according to this invention, the influence by the dead time of a switching element can be reduced.

以下、この発明の実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts.

図1を参照して、この発明の実施の形態による電圧変換装置を備えたモータ駆動装置100は、直流電源Bと、電圧センサー10,13と、電流センサー11,24と、システムリレーSR1,SR2と、コンデンサC1,C2と、昇圧コンバータ12と、インバータ14と、制御装置30とを備える。   Referring to FIG. 1, motor drive device 100 including a voltage conversion device according to an embodiment of the present invention includes a DC power supply B, voltage sensors 10, 13, current sensors 11, 24, and system relays SR1, SR2. And capacitors C1 and C2, a boost converter 12, an inverter 14, and a control device 30.

交流モータM1は、ハイブリッド自動車または電気自動車の駆動輪を駆動するためのトルクを発生するための駆動モータである。あるいは、このモータはエンジンにて駆動される発電機の機能を持つように、そして、エンジンに対して電動機として動作し、たとえば、エンジン始動を行ない得るようなものとしてハイブリッド自動車に組み込まれるようにしてもよい。   AC motor M1 is a drive motor for generating torque for driving drive wheels of a hybrid vehicle or an electric vehicle. Alternatively, this motor has the function of a generator driven by an engine, and operates as an electric motor for the engine, for example, can be incorporated into a hybrid vehicle so that the engine can be started. Also good.

昇圧コンバータ12は、リアクトルL1と、NPNトランジスタQ1,Q2と、ダイオードD1,D2とを含む。リアクトルL1の一方端は直流電源Bの電源ラインに接続され、他方端はNPNトランジスタQ1とNPNトランジスタQ2との中間点、すなわち、NPNトランジスタQ1のエミッタとNPNトランジスタQ2のコレクタとの間に接続される。NPNトランジスタQ1,Q2は、電源ラインとアースラインとの間に直列に接続される。そして、NPNトランジスタQ1のコレクタは電源ラインに接続され、NPNトランジスタQ2のエミッタはアースラインに接続される。また、各NPNトランジスタQ1,Q2のコレクタ−エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すダイオードD1,D2が接続されている。   Boost converter 12 includes a reactor L1, NPN transistors Q1, Q2, and diodes D1, D2. Reactor L1 has one end connected to the power supply line of DC power supply B, and the other end connected to an intermediate point between NPN transistor Q1 and NPN transistor Q2, that is, between the emitter of NPN transistor Q1 and the collector of NPN transistor Q2. The NPN transistors Q1 and Q2 are connected in series between the power supply line and the earth line. The collector of NPN transistor Q1 is connected to the power supply line, and the emitter of NPN transistor Q2 is connected to the ground line. In addition, diodes D1 and D2 that flow current from the emitter side to the collector side are connected between the collectors and emitters of the NPN transistors Q1 and Q2.

インバータ14は、U相アーム15と、V相アーム16と、W相アーム17とから成る。U相アーム15、V相アーム16、およびW相アーム17は、電源ラインとアースラインとの間に並列に設けられる。   Inverter 14 includes a U-phase arm 15, a V-phase arm 16, and a W-phase arm 17. U-phase arm 15, V-phase arm 16, and W-phase arm 17 are provided in parallel between the power supply line and the earth line.

U相アーム15は、直列接続されたNPNトランジスタQ3,Q4から成り、V相アーム16は、直列接続されたNPNトランジスタQ5,Q6から成り、W相アーム17は、直列接続されたNPNトランジスタQ7,Q8から成る。また、各NPNトランジスタQ3〜Q8のコレクタ−エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すダイオードD3〜D8がそれぞれ接続されている。   The U-phase arm 15 includes NPN transistors Q3 and Q4 connected in series, the V-phase arm 16 includes NPN transistors Q5 and Q6 connected in series, and the W-phase arm 17 includes NPN transistors Q7 and Q7 connected in series. Consists of Q8. Further, diodes D3 to D8 that flow current from the emitter side to the collector side are connected between the collectors and emitters of the NPN transistors Q3 to Q8, respectively.

各相アームの中間点は、交流モータM1の各相コイルの各相端に接続されている。すなわち、交流モータM1は、3相の永久磁石モータであり、U,V,W相の3つのコイルの一端が中点に共通接続されて構成され、U相コイルの他端がNPNトランジスタQ3,Q4の中間点に、V相コイルの他端がNPNトランジスタQ5,Q6の中間点に、W相コイルの他端がNPNトランジスタQ7,Q8の中間点にそれぞれ接続されている。   An intermediate point of each phase arm is connected to each phase end of each phase coil of AC motor M1. In other words, AC motor M1 is a three-phase permanent magnet motor, and is configured such that one end of three coils of U, V, and W phases is commonly connected to the middle point, and the other end of the U-phase coil is NPN transistor Q3. The other end of the V-phase coil is connected to the intermediate point of NPN transistors Q5 and Q6, and the other end of the W-phase coil is connected to the intermediate point of NPN transistors Q7 and Q8, respectively.

直流電源Bは、ニッケル水素またはリチウムイオン等の二次電池から成る。電圧センサー10は、直流電源Bから出力される直流電圧Vbを検出し、その検出した直流電圧Vbを制御装置30へ出力する。システムリレーSR1,SR2は、制御装置30からの信号SEによりオン/オフされる。より具体的には、システムリレーSR1,SR2は、制御装置30からのH(論理ハイ)レベルの信号SEによりオンされ、制御装置30からのLレベルの信号SEによりオフされる。   The DC power source B is composed of a secondary battery such as nickel metal hydride or lithium ion. Voltage sensor 10 detects DC voltage Vb output from DC power supply B, and outputs the detected DC voltage Vb to control device 30. System relays SR1 and SR2 are turned on / off by signal SE from control device 30. More specifically, system relays SR1 and SR2 are turned on by H (logic high) level signal SE from control device 30 and turned off by L level signal SE from control device 30.

コンデンサC1は、直流電源Bから供給された直流電圧を平滑化し、その平滑化した直流電圧を昇圧コンバータ12へ供給する。電流センサー11は、昇圧コンバータ12のリアクトルL1に流れるリアクトル電流ILを検出し、その検出したリアクトル電流ILを制御装置30へ出力する。   Capacitor C1 smoothes the DC voltage supplied from DC power supply B, and supplies the smoothed DC voltage to boost converter 12. Current sensor 11 detects reactor current IL flowing through reactor L1 of boost converter 12, and outputs the detected reactor current IL to control device 30.

昇圧コンバータ12は、コンデンサC1から供給された直流電圧を昇圧してコンデンサC2へ供給する。より具体的には、昇圧コンバータ12は、制御装置30から信号PWUを受けると、信号PWUによってNPNトランジスタQ2がオンされた期間に応じて直流電圧を昇圧してコンデンサC2に供給する。   Boost converter 12 boosts the DC voltage supplied from capacitor C1 and supplies the boosted voltage to capacitor C2. More specifically, when boosting converter 12 receives signal PWU from control device 30, boosting converter 12 boosts the DC voltage according to the period during which NPN transistor Q2 is turned on by signal PWU, and supplies the boosted voltage to capacitor C2.

また、昇圧コンバータ12は、制御装置30から信号PWDを受けると、コンデンサC2を介してインバータ14から供給された直流電圧を降圧して直流電源Bを充電する。ただし、昇圧コンバータ12を昇圧機能のみを行なうような回路構成に適用してもよいことは言うまでもない。   When boost converter 12 receives signal PWD from control device 30, boost converter 12 steps down the DC voltage supplied from inverter 14 via capacitor C 2 and charges DC power supply B. However, it goes without saying that boost converter 12 may be applied to a circuit configuration that performs only a boost function.

コンデンサC2は、昇圧コンバータ12からの直流電圧を平滑化し、その平滑化した直流電圧をインバータ14へ供給する。電圧センサー13は、コンデンサC2の両端の電圧、すなわち、昇圧コンバータ12の出力電圧Vm(インバータ14への入力電圧に相当する。以下同じ。)を検出し、その検出した出力電圧Vmを制御装置30へ出力する。   Capacitor C <b> 2 smoothes the DC voltage from boost converter 12 and supplies the smoothed DC voltage to inverter 14. The voltage sensor 13 detects the voltage across the capacitor C2, that is, the output voltage Vm of the boost converter 12 (corresponding to the input voltage to the inverter 14; the same applies hereinafter), and the detected output voltage Vm is controlled by the control device 30. Output to.

インバータ14は、コンデンサC2から直流電圧が供給されると制御装置30からの信号PWMIに基づいて直流電圧を交流電圧に変換して交流モータM1を駆動する。これにより、交流モータM1は、トルク指令値TRによって指定されたトルクを発生するように駆動される。また、インバータ14は、モータ駆動装置100が搭載されたハイブリッド自動車または電気自動車の回生制動時、交流モータM1が発電した交流電圧を制御装置30からの信号PWMCに基づいて直流電圧に変換し、その変換した直流電圧をコンデンサC2を介して昇圧コンバータ12へ供給する。なお、ここで言う回生制動とは、ハイブリッド自動車または電気自動車を運転するドライバーによるフットブレーキ操作があった場合の回生発電を伴う制動や、フットブレーキを操作しないものの、走行中にアクセルペダルをオフすることで回生発電をさせながら車両を減速(または加速の中止)させることを含む。   When the DC voltage is supplied from the capacitor C2, the inverter 14 converts the DC voltage into an AC voltage based on the signal PWMI from the control device 30 and drives the AC motor M1. As a result, AC motor M1 is driven so as to generate torque specified by torque command value TR. Further, the inverter 14 converts the AC voltage generated by the AC motor M1 into a DC voltage based on the signal PWMC from the control device 30 during regenerative braking of the hybrid vehicle or electric vehicle on which the motor drive device 100 is mounted, The converted DC voltage is supplied to boost converter 12 via capacitor C2. Note that regenerative braking here refers to braking with regenerative power generation when the driver driving a hybrid vehicle or electric vehicle performs foot braking, or turning off the accelerator pedal while driving, although the foot brake is not operated. This includes decelerating the vehicle (or stopping acceleration) while generating regenerative power.

電流センサー24は、交流モータM1に流れるモータ電流MCRTを検出し、その検出したモータ電流MCRTを制御装置30へ出力する。   Current sensor 24 detects motor current MCRT flowing through AC motor M <b> 1 and outputs the detected motor current MCRT to control device 30.

制御装置30は、外部に設けられたECU(Electrical Control Unit)から入力されたトルク指令値TRおよびモータ回転数MRN、電圧センサー10からの直流電圧Vb、電圧センサー13からの出力電圧Vm、および電流センサー24からのモータ電流MCRTに基づいて、後述する方法により昇圧コンバータ12を駆動するための信号PWUとインバータ14を駆動するための信号PWMIとを生成し、その生成した信号PWUおよび信号PWMIをそれぞれ昇圧コンバータ12およびインバータ14へ出力する。   The control device 30 includes a torque command value TR and a motor rotational speed MRN input from an ECU (Electrical Control Unit) provided outside, a DC voltage Vb from the voltage sensor 10, an output voltage Vm from the voltage sensor 13, and a current. Based on the motor current MCRT from the sensor 24, a signal PWU for driving the boost converter 12 and a signal PWMI for driving the inverter 14 are generated by a method described later, and the generated signal PWU and signal PWMI are respectively generated. Output to boost converter 12 and inverter 14.

信号PWUは、昇圧コンバータ12がコンデンサC1からの直流電圧を出力電圧Vmに変換する場合に昇圧コンバータ12を駆動するための信号である。そして、制御装置30は、昇圧コンバータ12が直流電圧Vbを出力電圧Vmに変換する場合に、出力電圧Vmをフィードバック制御し、出力電圧Vmが指令された電圧指令Vdccomになるように昇圧コンバータ12を駆動するための信号PWUを生成する。信号PWUの生成方法については後述する。   The signal PWU is a signal for driving the boost converter 12 when the boost converter 12 converts the DC voltage from the capacitor C1 into the output voltage Vm. Then, when boost converter 12 converts DC voltage Vb to output voltage Vm, control device 30 performs feedback control on output voltage Vm, and controls boost converter 12 so that output voltage Vm becomes commanded voltage command Vdccom. A signal PWU for driving is generated. A method for generating the signal PWU will be described later.

また、制御装置30は、昇圧コンバータ12のNPNトランジスタQ1,Q2をオン/オフするためのキャリア周波数の調整を行なう。キャリア周波数の調整方法については、後述する。   Control device 30 also adjusts the carrier frequency for turning on / off NPN transistors Q1, Q2 of boost converter 12. A method for adjusting the carrier frequency will be described later.

さらに、制御装置30は、ハイブリッド自動車または電気自動車が回生制動モードに入ったことを示す信号を外部のECUから受けると、交流モータM1で発電された交流電圧を直流電圧に変換するための信号PWMCを生成してインバータ14へ出力する。この場合、インバータ14のNPNトランジスタQ3〜Q8は信号PWMCによってスイッチング制御される。これにより、インバータ14は、交流モータM1で発電された交流電圧を直流電圧に変換して昇圧コンバータ12へ供給する。   Further, when control device 30 receives a signal indicating that the hybrid vehicle or the electric vehicle has entered the regenerative braking mode from an external ECU, signal PWMC for converting the AC voltage generated by AC motor M1 into a DC voltage. Is output to the inverter 14. In this case, the NPN transistors Q3 to Q8 of the inverter 14 are switching-controlled by the signal PWMC. Thereby, the inverter 14 converts the AC voltage generated by the AC motor M <b> 1 into a DC voltage and supplies it to the boost converter 12.

さらに、制御装置30は、ハイブリッド自動車または電気自動車が回生制動モードに入ったことを示す信号を外部のECUから受けると、インバータ14から供給された直流電圧を降圧するための信号PWDを生成し、その生成した信号PWDを昇圧コンバータ12へ出力する。これにより、交流モータM1が発電した交流電圧は、直流電圧に変換され、降圧されて直流電源Bに供給される。   Further, when receiving a signal indicating that the hybrid vehicle or the electric vehicle has entered the regenerative braking mode from the external ECU, the control device 30 generates a signal PWD for stepping down the DC voltage supplied from the inverter 14, The generated signal PWD is output to boost converter 12. As a result, the AC voltage generated by AC motor M1 is converted into a DC voltage, stepped down, and supplied to DC power supply B.

さらに、制御装置30は、システムリレーSR1,SR2をオン/オフするための信号SEを生成してシステムリレーSR1,SR2へ出力する。   Furthermore, control device 30 generates signal SE for turning on / off system relays SR1, SR2 and outputs the signal SE to system relays SR1, SR2.

図2は、制御装置30の機能ブロック図である。図2を参照して、制御装置30は、モータトルク制御手段301と、電圧変換制御手段302とを含む。モータトルク制御手段301は、トルク指令値TR(車両におけるアクセルペダルの踏み込み度合い、ハイブリッド車両においてはエンジンの動作状態をも考慮しながらモータに与えるべきトルク指令を演算して得られている)、直流電源Bから出力された直流電圧Vb、モータ電流MCRT、モータ回転数MRNおよび昇圧コンバータ12の出力電圧Vmに基づいて、交流モータM1の駆動時、後述する方法により昇圧コンバータ12のNPNトランジスタQ1,Q2をオン/オフするための信号PWUと、インバータ14のNPNトランジスタQ3〜Q8をオン/オフするための信号PWMIとを生成し、その生成した信号PWUおよび信号PWMIをそれぞれ昇圧コンバータ12およびインバータ14へ出力する。   FIG. 2 is a functional block diagram of the control device 30. Referring to FIG. 2, control device 30 includes motor torque control means 301 and voltage conversion control means 302. The motor torque control means 301 is obtained by calculating a torque command value TR (obtained by calculating a torque command to be applied to the motor in consideration of the degree of depression of the accelerator pedal in the vehicle, and the operating state of the engine in a hybrid vehicle), DC Based on DC voltage Vb output from power supply B, motor current MCRT, motor rotation speed MRN, and output voltage Vm of boost converter 12, when AC motor M1 is driven, NPN transistors Q1, Q2 of boost converter 12 are driven by a method described later. Is generated, and signal PWMI for turning on / off NPN transistors Q3-Q8 of inverter 14 is generated, and the generated signal PWU and signal PWMI are supplied to boost converter 12 and inverter 14, respectively. Output.

また、モータトルク制御手段301は、直流電圧Vb、出力電圧Vmを用いて後述する方法によりリプル電流のピーク・トゥ・ピーク値Irを演算する。そして、モータトルク制御手段301は、電流センサー11から受けたリアクトル電流ILの絶対値がリプル電流のピーク・トゥ・ピーク値Irよりも小さいか否かを判定する。モータトルク制御手段301は、リアクトル電流ILの絶対値がリプル電流のピーク・トゥ・ピーク値Irよりも大きいとき、NPNトランジスタQ1,Q2をオン/オフする信号PWUのキャリア周波数fcを最適キャリア周波数fcoptに設定し、リアクトル電流ILの絶対値がリプル電流のピーク・トゥ・ピーク値Ir以下のとき(ただし、IL=0を除く)、後述する方法によって、信号PWUのキャリア周波数fcを最適キャリア周波数fcoptよりも低いキャリア周波数fcdecに設定する。   Further, the motor torque control means 301 calculates the peak-to-peak value Ir of the ripple current using the DC voltage Vb and the output voltage Vm by a method described later. Then, the motor torque control means 301 determines whether or not the absolute value of the reactor current IL received from the current sensor 11 is smaller than the peak-to-peak value Ir of the ripple current. When the absolute value of the reactor current IL is larger than the peak-to-peak value Ir of the ripple current, the motor torque control means 301 determines the carrier frequency fc of the signal PWU for turning on / off the NPN transistors Q1 and Q2 as the optimum carrier frequency fcopt. When the absolute value of the reactor current IL is equal to or less than the peak-to-peak value Ir of the ripple current (except IL = 0), the carrier frequency fc of the signal PWU is set to the optimum carrier frequency fcopt by a method described later. Lower carrier frequency fcdec.

電圧変換制御手段302は、回生制動時、ハイブリッド自動車または電気自動車が回生制動モードに入ったことを示す信号RGEを外部のECUから受けると、交流モータM1が発電した交流電圧を直流電圧に変換するための信号PWMCを生成してインバータ14へ出力する。   When the signal RGE indicating that the hybrid vehicle or the electric vehicle has entered the regenerative braking mode is received from an external ECU during regenerative braking, the voltage conversion control means 302 converts the AC voltage generated by the AC motor M1 into a DC voltage. Signal PWMC is generated and output to inverter 14.

また、電圧変換制御手段302は、回生制動時、信号RGEを外部のECUから受けると、インバータ14から供給された直流電圧を降圧するための信号PWDを生成して昇圧コンバータ12へ出力する。このように、昇圧コンバータ12は、直流電圧を降圧するための信号PWDにより直流電圧を降下させることもできるので、双方向コンバータの機能を有するものである。   Further, when regenerative braking, voltage conversion control means 302 receives signal RGE from an external ECU, generates signal PWD for stepping down the DC voltage supplied from inverter 14 and outputs the signal to step-up converter 12. Thus, the boost converter 12 can also lower the DC voltage by the signal PWD for stepping down the DC voltage, and thus has a bidirectional converter function.

図3は、モータトルク制御手段301の機能ブロック図である。図3を参照して、モータトルク制御手段301は、モータ制御用相電圧演算部40と、インバータ用PWM信号変換部42と、インバータ入力電圧指令演算部50と、フィードバック電圧指令演算部52と、デューティー比変換部54と、周波数調整部56とを含む。   FIG. 3 is a functional block diagram of the motor torque control means 301. Referring to FIG. 3, motor torque control means 301 includes motor control phase voltage calculation unit 40, inverter PWM signal conversion unit 42, inverter input voltage command calculation unit 50, feedback voltage command calculation unit 52, A duty ratio conversion unit 54 and a frequency adjustment unit 56 are included.

モータ制御用相電圧演算部40は、昇圧コンバータ12の出力電圧Vm、すなわち、インバータ14への入力電圧を電圧センサー13から受け、交流モータM1の各相に流れるモータ電流MCRTを電流センサー24から受け、トルク指令値TRを外部ECUから受ける。そして、モータ制御用相電圧演算部40は、これらの入力される信号に基づいて、交流モータM1の各相のコイルに印加する電圧を計算し、その計算した結果をインバータ用PWM信号変換部42へ供給する。   Motor control phase voltage calculation unit 40 receives output voltage Vm of boost converter 12, that is, an input voltage to inverter 14 from voltage sensor 13, and receives motor current MCRT flowing in each phase of AC motor M <b> 1 from current sensor 24. The torque command value TR is received from the external ECU. The motor control phase voltage calculation unit 40 calculates the voltage to be applied to the coils of each phase of the AC motor M1 based on these input signals, and the calculated result is the inverter PWM signal conversion unit 42. To supply.

インバータ用PWM信号変換部42は、モータ制御用相電圧演算部40から受けた計算結果に基づいて、実際にインバータ14の各NPNトランジスタQ3〜Q8をオン/オフする信号PWMIを生成し、その生成した信号PWMIをインバータ14の各NPNトランジスタQ3〜Q8へ出力する。   Based on the calculation result received from the motor control phase voltage calculation unit 40, the inverter PWM signal conversion unit 42 generates a signal PWMI that actually turns on / off each of the NPN transistors Q3 to Q8 of the inverter 14, and generates the signal PWMI. The signal PWMI is output to the NPN transistors Q3 to Q8 of the inverter 14.

これにより、各NPNトランジスタQ3〜Q8は、スイッチング制御され、交流モータM1が指令されたトルクを出すように交流モータM1の各相に流す電流を制御する。このようにして、モータ駆動電流が制御され、トルク指令値TRに応じたモータトルクが出力される。   Thereby, each NPN transistor Q3-Q8 is switching-controlled, and controls the electric current sent through each phase of AC motor M1 so that AC motor M1 may output the commanded torque. In this way, the motor drive current is controlled, and a motor torque corresponding to the torque command value TR is output.

一方、インバータ入力電圧指令演算部50は、トルク指令値TRおよびモータ回転数MRNに基づいてインバータ入力電圧の最適値(目標値)、すなわち、電圧指令Vdccomを演算し、その演算した電圧指令Vdccomをフィードバック電圧指令演算部52へ出力する。   On the other hand, inverter input voltage command calculation unit 50 calculates an optimum value (target value) of the inverter input voltage based on torque command value TR and motor rotational speed MRN, that is, voltage command Vdccom, and calculates the calculated voltage command Vdccom. Output to the feedback voltage command calculation unit 52.

フィードバック電圧指令演算部52は、電圧センサー13からの昇圧コンバータ12の出力電圧Vmと、インバータ入力電圧指令演算部50からの電圧指令Vdccomとに基づいて、フィードバック電圧指令Vdccom_fbを演算し、その演算したフィードバック電圧指令Vdccom_fbをデューティー比変換部54へ出力する。   Feedback voltage command calculation unit 52 calculates feedback voltage command Vdccom_fb based on output voltage Vm of boost converter 12 from voltage sensor 13 and voltage command Vdccom from inverter input voltage command calculation unit 50. Feedback voltage command Vdccom_fb is output to duty ratio converter 54.

デューティー比変換部54は、電圧センサー10からのバッテリ電圧Vbと、電圧センサー13からの出力電圧Vmと、フィードバック電圧指令演算部52からのフィードバック電圧指令Vdccom_fbとに基づいて、電圧センサー13からの出力電圧Vmを、フィードバック電圧指令演算部52からのフィードバック電圧指令Vdccom_fbに設定するためのデューティー比DRを演算し、その演算したデューティー比DRを周波数調整部56へ出力する。そして、デューティー比変換部54は、演算したデューティー比DRと、周波数調整部56からのキャリア周波数fcとに基づいて昇圧コンバータ12のNPNトランジスタQ1,Q2をオン/オフするための信号PWUを生成し、その生成した信号PWUを昇圧コンバータ12のNPNトランジスタQ1,Q2へ出力する。   The duty ratio conversion unit 54 outputs the voltage from the voltage sensor 13 based on the battery voltage Vb from the voltage sensor 10, the output voltage Vm from the voltage sensor 13, and the feedback voltage command Vdccom_fb from the feedback voltage command calculation unit 52. The duty ratio DR for setting the voltage Vm to the feedback voltage command Vdccom_fb from the feedback voltage command calculation unit 52 is calculated, and the calculated duty ratio DR is output to the frequency adjustment unit 56. Then, duty ratio converter 54 generates a signal PWU for turning on / off NPN transistors Q1 and Q2 of boost converter 12 based on calculated duty ratio DR and carrier frequency fc from frequency adjusting unit 56. The generated signal PWU is output to NPN transistors Q1 and Q2 of boost converter 12.

なお、昇圧コンバータ12の下側のNPNトランジスタQ2のオンデューティーを大きくすることによりリアクトルL1における電力蓄積が大きくなるため、より高電圧の出力を得ることができる。一方、上側のNPNトランジスタQ1のオンデューティーを大きくすることにより電源ラインの電圧が下がる。そこで、NPNトランジスタQ1,Q2のデューティー比を制御することで、電源ラインの電圧を直流電源Bの出力電圧以上の任意の電圧に制御可能である。   Note that increasing the on-duty of the NPN transistor Q2 on the lower side of the boost converter 12 increases the power storage in the reactor L1, so that a higher voltage output can be obtained. On the other hand, increasing the on-duty of the upper NPN transistor Q1 reduces the voltage of the power supply line. Therefore, by controlling the duty ratio of the NPN transistors Q1 and Q2, the voltage of the power supply line can be controlled to an arbitrary voltage equal to or higher than the output voltage of the DC power supply B.

周波数調整部56は、電圧センサー10からの直流電圧Vbおよび電圧センサー13からの出力電圧Vmとを用いて、後述する方法によってリプル電流のピーク・トゥ・ピーク値Irを演算し、電流センサー11から受けたリアクトル電流ILを、演算したリプル電流のピーク・トゥ・ピーク値Irと比較する。そして、周波数調整部56は、リアクトル電流ILの絶対値がリプル電流のピーク・トゥ・ピーク値Irよりも大きいとき、キャリア周波数fcを各リアクトル電流ILに対応する最適キャリア周波数fcoptに設定し、リアクトル電流ILの絶対値がリプル電流のピーク・トゥ・ピーク値Ir以下であるとき、キャリア周波数fcを最適キャリア周波数fcoptよりも低いキャリア周波数fcdecに設定する。   The frequency adjustment unit 56 uses the DC voltage Vb from the voltage sensor 10 and the output voltage Vm from the voltage sensor 13 to calculate the peak-to-peak value Ir of the ripple current by a method described later. The received reactor current IL is compared with the peak-to-peak value Ir of the calculated ripple current. Then, when the absolute value of the reactor current IL is larger than the peak-to-peak value Ir of the ripple current, the frequency adjusting unit 56 sets the carrier frequency fc to the optimum carrier frequency fcopt corresponding to each reactor current IL, and the reactor When the absolute value of the current IL is equal to or less than the peak-to-peak value Ir of the ripple current, the carrier frequency fc is set to a carrier frequency fcdec lower than the optimum carrier frequency fcopt.

図4および図5を参照して、最適キャリア周波数fcoptについて説明する。図4は、リアクトルL1に流れるリアクトル電流ILごとのキャリア周波数fcとリアクトルL1の損失との関係(実線)およびリアクトル電流ILごとのキャリア周波数fcとNPNトランジスタQ1,Q2の損失(スイッチング損失)との関係(破線)を示す。   The optimum carrier frequency fcopt will be described with reference to FIG. 4 and FIG. FIG. 4 shows the relationship (solid line) between the carrier frequency fc for each reactor current IL flowing through the reactor L1 and the loss of the reactor L1, and the carrier frequency fc for each reactor current IL and the losses (switching loss) of the NPN transistors Q1 and Q2. The relationship (broken line) is shown.

図4の実線に示すように、リアクトルL1の損失は、リアクトル電流ILが大きいほど、またはキャリア周波数fcが低いほど、増加する。一方、図4の破線に示すように、NPNトランジスタQ1,Q2の損失は、リアクトル電流ILが大きいほど、またはキャリア周波数fcが高いほど、増加する。   As shown by the solid line in FIG. 4, the loss of the reactor L1 increases as the reactor current IL increases or the carrier frequency fc decreases. On the other hand, as indicated by the broken line in FIG. 4, the loss of the NPN transistors Q1 and Q2 increases as the reactor current IL increases or the carrier frequency fc increases.

昇圧コンバータ12の損失をリアクトルL1の損失とNPNトランジスタQ1,Q2の損失との合計と考えると、リアクトル電流ILごとの昇圧コンバータ12の損失特性は、図5の破線で示す特性になる。したがって、昇圧コンバータ12の損失を最小にする最適キャリア周波数fcoptは、リアクトル電流ILごとに存在する。そして、各リアクトル電流ILに対応する最適キャリア周波数fcoptを設定することにより、昇圧コンバータ12を効率良く駆動できる。   Considering the loss of boost converter 12 as the sum of the loss of reactor L1 and the losses of NPN transistors Q1 and Q2, the loss characteristic of boost converter 12 for each reactor current IL is the characteristic indicated by the broken line in FIG. Therefore, the optimum carrier frequency fcopt that minimizes the loss of boost converter 12 exists for each reactor current IL. Then, boost converter 12 can be driven efficiently by setting optimum carrier frequency fcopt corresponding to each reactor current IL.

図5の実線は、リアクトル電流ILと最適キャリア周波数fcoptとの関係を示すマップを表す。したがって、周波数調整部56は、リアクトル電流ILと最適キャリア周波数fcoptとの関係を示すマップを保持しており、リアクトル電流ILの絶対値がリプル電流のピーク・トゥ・ピーク値Irよりも大きいとき、電流センサー11から受けたリアクトル電流ILに対応する最適キャリア周波数fcoptをマップを参照して決定する。そして、周波数調整部56は、決定した最適キャリア周波数fcoptをデューティー比変換部54へ出力する。   The solid line in FIG. 5 represents a map showing the relationship between the reactor current IL and the optimum carrier frequency fcopt. Therefore, the frequency adjustment unit 56 holds a map indicating the relationship between the reactor current IL and the optimum carrier frequency fcopt, and when the absolute value of the reactor current IL is larger than the peak-to-peak value Ir of the ripple current, The optimum carrier frequency fcopt corresponding to the reactor current IL received from the current sensor 11 is determined with reference to the map. Then, the frequency adjustment unit 56 outputs the determined optimum carrier frequency fcopt to the duty ratio conversion unit 54.

リアクトル電流ILが零に近づき、リアクトル電流ILの絶対値がリプル電流のピーク・トゥ・ピーク値Ir以下になると、NPNトランジスタQ1,Q2のデッドタイムの影響により、昇圧コンバータ12の出力電圧Vmが電圧指令Vdcccomを中心にして上下に変動する。このNPNトランジスタQ1,Q2のデッドタイムの影響を低減するために、周波数調整部56は、リアクトル電流ILの絶対値がリプル電流のピーク・トゥ・ピーク値Ir以下のとき、キャリア周波数fcを最適キャリア周波数fcoptよりも低いキャリア周波数fcdecに変更する。この場合、デューティー比DRは、一定に保持される。   When reactor current IL approaches zero and the absolute value of reactor current IL becomes equal to or less than the peak-to-peak value Ir of ripple current, output voltage Vm of boost converter 12 becomes voltage due to the dead time of NPN transistors Q1 and Q2. It fluctuates up and down around the command Vdcccom. In order to reduce the influence of the dead time of the NPN transistors Q1 and Q2, the frequency adjustment unit 56 sets the carrier frequency fc to the optimum carrier when the absolute value of the reactor current IL is equal to or less than the peak-to-peak value Ir of the ripple current. The carrier frequency is changed to a carrier frequency fcdec lower than the frequency fcopt. In this case, the duty ratio DR is kept constant.

デューティー比DRを保持したまま周波数を低くすることは、周期を長くすることに相当するため、NPNトランジスタQ1,Q2のオンデューティーも長くなる。そうすると、NPNトランジスタQ1,Q2のオンデューティーに対するデッドタイムの割合が低下し、デッドタイムの影響が低減する。   Lowering the frequency while maintaining the duty ratio DR is equivalent to increasing the period, so the on-duty of the NPN transistors Q1 and Q2 is also increased. As a result, the ratio of the dead time to the on-duty of the NPN transistors Q1 and Q2 is reduced, and the influence of the dead time is reduced.

すなわち、図6を参照して、NPNトランジスタQ1,Q2のキャリア周波数fcが最適キャリア周波数fcoptに設定されているとき、昇圧コンバータ12は、信号PWUopを受け、NPNトランジスタQ1,Q2は、それぞれ、信号PWUUop,PWUDopによってオン/オフされるとする。この場合、NPNトランジスタQ1,Q2のオンデューティーは、TLOpであり、NPNトランジスタQ1,Q2のデッドタイムは、TLdである。   That is, referring to FIG. 6, when carrier frequency fc of NPN transistors Q 1 and Q 2 is set to optimum carrier frequency fcopt, boost converter 12 receives signal PWUop, and NPN transistors Q 1 and Q 2 It is assumed that it is turned on / off by PWUUop and PWUDop. In this case, the on-duty of the NPN transistors Q1 and Q2 is TLOp, and the dead time of the NPN transistors Q1 and Q2 is TLd.

そして、キャリア周波数fcが最適キャリア周波数fcoptよりも低いキャリア周波数fcdecに変更されたとき、昇圧コンバータ12は、信号PWUdを受け、NPNトランジスタQ1,Q2は、それぞれ、信号PWUUd,PWUDdによってオン/オフされる。   When carrier frequency fc is changed to carrier frequency fcdec lower than optimum carrier frequency fcop, boost converter 12 receives signal PWUD, and NPN transistors Q1 and Q2 are turned on / off by signals PWUud and PWUDd, respectively. The

信号PWUdの周期T2は、信号PWUopの周期T1よりも長い。その結果、NPNトランジスタQ1,Q2のオンデューティーTLOdは、周期T2が周期T1に対して長くなった分だけ、長くなる。   The period T2 of the signal PWUd is longer than the period T1 of the signal PWUop. As a result, the on-duty TLOd of the NPN transistors Q1 and Q2 becomes longer as the cycle T2 becomes longer than the cycle T1.

そうすると、オンデューティーTLOdに対するデッドタイムTLdの比TLd/TLOdは、オンデューティーTLOpに対するデッドタイムTLdの比TLd/TLOpよりも小さくなる。つまり、キャリア周波数fcを最適キャリア周波数fcoptからキャリア周波数fcdecに低くすることにより、NPNトランジスタQ1,Q2のデッドタイムの影響を小さくできる。   Then, the ratio TLd / TLOD of the dead time TLd to the on-duty TLOd is smaller than the ratio TLd / TLOP of the dead time TLd to the on-duty TLOp. That is, by reducing the carrier frequency fc from the optimum carrier frequency fcopt to the carrier frequency fcdec, the influence of the dead time of the NPN transistors Q1 and Q2 can be reduced.

次に、キャリア周波数fcdecの決定方法について説明する。昇圧コンバータ12の出力電圧Vmのデッドタイムによる電圧変動幅ρは、次式により表される。   Next, a method for determining the carrier frequency fcdec will be described. Voltage fluctuation width ρ due to dead time of output voltage Vm of boost converter 12 is expressed by the following equation.

Figure 0004623065
Figure 0004623065

ただし、Dは、NPNトランジスタQ1,Q2のオンデューティーであり、Tdは、NPNトランジスタQ1,Q2のデッドタイムであり、Kは、定数である。定数であるKは、モータ駆動装置100が搭載されたハイブリッド自動車または電気自動車の各モードによって異なる値を有する。たとえば、ハイブリッド自動車または電気自動車が、力行モードにあるとき、K=−1であり、回生モードにあるとき、K=1であり、リアクトル電流ILが零であるとき、K=0である。   However, D is the on-duty of the NPN transistors Q1 and Q2, Td is the dead time of the NPN transistors Q1 and Q2, and K is a constant. The constant K has a different value depending on each mode of the hybrid vehicle or the electric vehicle on which the motor driving device 100 is mounted. For example, when the hybrid vehicle or electric vehicle is in the power running mode, K = −1, when in the regeneration mode, K = 1, and when the reactor current IL is zero, K = 0.

そして、式(1)よりキャリア周波数fcを求めると、次式のようになる。   Then, when the carrier frequency fc is obtained from the equation (1), the following equation is obtained.

Figure 0004623065
Figure 0004623065

式(2)は、NPNトランジスタQ1,Q2にデッドタイムが発生しても、そのデッドタイムの影響を除去可能なキャリア周波数の最大周波数fcmaxを示す。したがって、オンデューティーD、デッドタイムTd、定数Kおよび電圧変動幅ρを式(2)に代入することにより、デッドタイムの影響を除去可能なキャリア周波数の最大周波数fcmaxを計算可能である。   Equation (2) represents the maximum frequency fcmax of the carrier frequency that can eliminate the influence of the dead time even if the dead time occurs in the NPN transistors Q1 and Q2. Therefore, by substituting the on-duty D, the dead time Td, the constant K, and the voltage fluctuation width ρ into the equation (2), the maximum frequency fcmax of the carrier frequency that can eliminate the influence of the dead time can be calculated.

たとえば、定数K=1、デッドタイムTd=5μsec、オンデューティーD=0.4および電圧変動率ρ=0.4を式(2)に代入すると、デッドタイムの影響を除去可能なキャリア周波数fcの最大周波数fcmaxは、15238Hzになる。したがって、キャリア周波数を15kHz以下に設定すれば、NPNトランジスタQ1,Q2のデッドタイムの影響を低減できる。   For example, by substituting constant K = 1, dead time Td = 5 μsec, on-duty D = 0.4, and voltage fluctuation rate ρ = 0.4 into equation (2), carrier frequency fc that can eliminate the influence of dead time The maximum frequency fcmax is 15238 Hz. Therefore, if the carrier frequency is set to 15 kHz or less, the influence of the dead time of NPN transistors Q1 and Q2 can be reduced.

図7は、各電圧変動幅ρに対して、式(2)を用いて計算したキャリア周波数fcの最大周波数fcmaxと、オンデューティーDとの関係を示す。図7においては、横軸は、オンデューティーDを表し、縦軸は、キャリア周波数fcの最大周波数fcmaxを表す。なお、図7においては、定数Kは「1」に固定され、デッドタイムTdは、5μsecに固定された。   FIG. 7 shows the relationship between the on-duty D and the maximum frequency fcmax of the carrier frequency fc calculated using Equation (2) for each voltage fluctuation width ρ. In FIG. 7, the horizontal axis represents the on-duty D, and the vertical axis represents the maximum frequency fcmax of the carrier frequency fc. In FIG. 7, the constant K is fixed to “1”, and the dead time Td is fixed to 5 μsec.

図7を参照して、曲線k1は、電圧変動幅ρが0.6の場合を示し、曲線k2は、電圧変動幅ρが0.4の場合を示し、曲線k3は、電圧変動幅ρが0.2の場合を示す。   Referring to FIG. 7, curve k1 shows the case where voltage fluctuation width ρ is 0.6, curve k2 shows the case where voltage fluctuation width ρ is 0.4, and curve k3 shows voltage fluctuation width ρ. The case of 0.2 is shown.

オンデューティーDが増加するに伴い、デッドタイムの影響を除去可能なキャリア周波数fcの最大周波数fcmaxは増加する。また、同じオンデューティーにおいては、電圧変動幅ρが大きいほど、デッドタイムの影響を除去可能なキャリア周波数fcの最大周波数fcmaxは増加する。電圧変動幅ρは、電圧指令Vdccomに対する出力電圧Vmの誤差を示すので、出力電圧Vmが電圧指令Vdccomから大きくずれてもよい場合には、キャリア周波数fcを高く設定しても、デッドタイムの影響を除去できる。なお、上述した計算例は、曲線k2上の点Aを示す。   As the on-duty D increases, the maximum frequency fcmax of the carrier frequency fc that can eliminate the influence of the dead time increases. Further, at the same on-duty, the maximum frequency fcmax of the carrier frequency fc that can eliminate the influence of the dead time increases as the voltage fluctuation width ρ increases. The voltage fluctuation width ρ indicates an error of the output voltage Vm with respect to the voltage command Vdccom. Therefore, when the output voltage Vm may deviate greatly from the voltage command Vdccom, the influence of the dead time is set even if the carrier frequency fc is set high. Can be removed. In addition, the calculation example mentioned above shows the point A on the curve k2.

式(2)は、デッドタイムの影響を除去可能な最大のキャリア周波数を示すが、式(2)によって示されるキャリア周波数よりも低いキャリア周波数であれば、どのようなキャリア周波数を選択してもよいわけではなく、選択すべきキャリア周波数には、下限値が存在する。   Equation (2) shows the maximum carrier frequency that can eliminate the influence of dead time, but any carrier frequency can be selected as long as the carrier frequency is lower than the carrier frequency shown by Equation (2). There is no lower limit for the carrier frequency to be selected.

キャリア周波数を低下し続けると、昇圧コンバータ12の下アームを構成するNPNトランジスタQ2のオンデューティーが十分長くなる。そうすると、NPNトランジスタQ2がオンされている期間に、過電流が、直流電源B、正極母線、リアクトルL1、NPNトランジスタQ2、および負極母線からなる閉回路に流れ、NPNトランジスタQ2が破損する。したがって、キャリア周波数fcの下限値fcminは、NPNトランジスタQ2に流れる電流がNPNトランジスタQ2に許容された最大電流値を超えないように設定される。   If the carrier frequency is continuously lowered, the on-duty of the NPN transistor Q2 constituting the lower arm of the boost converter 12 becomes sufficiently long. Then, during the period when the NPN transistor Q2 is turned on, an overcurrent flows through a closed circuit including the DC power source B, the positive bus, the reactor L1, the NPN transistor Q2, and the negative bus, and the NPN transistor Q2 is damaged. Therefore, the lower limit value fcmin of the carrier frequency fc is set so that the current flowing through the NPN transistor Q2 does not exceed the maximum current value allowed for the NPN transistor Q2.

したがって、周波数調整部56は、上述したキャリア周波数の最大周波数fcmaxと最小周波数fcminとの範囲を各オンデューティーDに対して保持しており、リアクトル電流ILの絶対値がリプル電流のピーク・トゥ・ピーク値Ir値以下であると判定したとき、そのとき設定されているオンデューティーに対応するキャリア周波数の範囲fcmin〜fcmaxからキャリア周波数fcdecを選択してデューティー比変換部54へ出力する。   Therefore, the frequency adjustment unit 56 holds the range of the maximum frequency fcmax and the minimum frequency fcmin of the carrier frequency described above for each on-duty D, and the absolute value of the reactor current IL is the peak-to-peak of the ripple current. When it is determined that the peak value is equal to or less than the Ir value, the carrier frequency fcdec is selected from the carrier frequency range fcmin to fcmax corresponding to the on-duty set at that time, and is output to the duty ratio converter 54.

次に、リアクトル電流ILのリプル電流Irを求める方法について説明する。
図8を参照して、リアクトル電流ILは、リプル電流Irが重畳されると周期的に上下に変化する。リアクトル電流ILの極大値をIn(K−1),In(K),In(K+1),・・・とし、リアクトル電流ILの極小値をIp(K−1),Ip(K),Ip(K+1),・・・とする。そして、昇圧コンバータ12のNPNトランジスタQ1がオンされる時間をTpとし、NPNトランジスタQ2がオンされる時間をTnとする。なお、時間Tpと時間Tnとの和が、信号PWUの1周期に相当する。
Next, a method for obtaining the ripple current Ir of the reactor current IL will be described.
Referring to FIG. 8, reactor current IL periodically changes up and down when ripple current Ir is superimposed. The maximum values of the reactor current IL are In (K-1), In (K), In (K + 1),..., And the minimum values of the reactor current IL are Ip (K-1), Ip (K), Ip ( K + 1),. The time when the NPN transistor Q1 of the boost converter 12 is turned on is Tp, and the time when the NPN transistor Q2 is turned on is Tn. The sum of time Tp and time Tn corresponds to one cycle of signal PWU.

そうすると、電流In(K),Ip(K)およびコンデンサC2の両端の電圧Vc(K)は、次式のようになる。   Then, the currents In (K) and Ip (K) and the voltage Vc (K) across the capacitor C2 are expressed by the following equations.

Figure 0004623065
Figure 0004623065

式(3)において、Rは、直流電源Bから昇圧コンバータ12までの回路の抵抗を表わし、Lは、リアクトルL1のインダクタンスを表わし、Cは、コンデンサC2の容量を表わす。   In Expression (3), R represents the resistance of the circuit from the DC power supply B to the boost converter 12, L represents the inductance of the reactor L1, and C represents the capacitance of the capacitor C2.

式(3)において、K→∞とし、In(K)=In(K+1)、Ip(K)=Ip(K+1)およびVc(K)=Vc(K+1)=Vmと考えると、式(3)を用いてリプル電流のピーク・トゥ・ピーク値Irは、次式により表わされる。   In Equation (3), when K → ∞ and In (K) = In (K + 1), Ip (K) = Ip (K + 1) and Vc (K) = Vc (K + 1) = Vm, Equation (3) The peak-to-peak value Ir of the ripple current is expressed by the following equation.

Figure 0004623065
Figure 0004623065

したがって、直流電源Bから昇圧コンバータ12までの回路の抵抗R、直流電源Bから出力される直流電圧Vb、コンデンサC2の容量C、リアクトルL1のインダクタンスL、コンデンサC2の両端の出力電圧Vmおよび時間Tp,Tnを式(4)に代入すれば、リプル電流のピーク・トゥ・ピーク値Irを求めることができる。   Therefore, the resistance R of the circuit from the DC power supply B to the boost converter 12, the DC voltage Vb output from the DC power supply B, the capacitance C of the capacitor C2, the inductance L of the reactor L1, the output voltage Vm across the capacitor C2, and the time Tp , Tn is substituted into the equation (4), the peak-to-peak value Ir of the ripple current can be obtained.

これらの各値のうち、抵抗R、容量CおよびインダクタンスLは、配線、コンデンサC2およびリアクトルL1に対して固定値であるので、既知であり、直流電圧Vbは電圧センサー10によって検出され、出力電圧Vmは電圧センサー13によって検出される。また、時間Tp,Tnは、信号PWUのキャリア周波数fc(すなわち、キャリア周期)およびデューティー比DRから求めることができる。   Among these values, the resistance R, the capacitance C, and the inductance L are known values because they are fixed values for the wiring, the capacitor C2, and the reactor L1, and the DC voltage Vb is detected by the voltage sensor 10, and the output voltage Vm is detected by the voltage sensor 13. Further, the times Tp and Tn can be obtained from the carrier frequency fc (that is, the carrier period) of the signal PWU and the duty ratio DR.

したがって、周波数調整部56は、電流センサー11からのリアクトル電流ILに対応する最適キャリア周波数fcoptとデューティー比変換部54からのデューティー比DRとに基づいて時間Tp,Tnを演算する。そして、周波数調整部56は、直流電源Bから昇圧コンバータ12までの回路の抵抗R、コンデンサC2の容量CおよびリアクトルL1のインダクタンスLを保持しており、その保持した抵抗R、容量CおよびインダクタンスLと、演算した時間Tp,Tnと、電圧センサー10の直流電圧Vbと、電圧センサー13からの出力電圧Vmとを式(4)に代入してリプル電流のピーク・トゥ・ピーク値Irを演算する。   Therefore, the frequency adjustment unit 56 calculates the times Tp and Tn based on the optimum carrier frequency fcopt corresponding to the reactor current IL from the current sensor 11 and the duty ratio DR from the duty ratio conversion unit 54. The frequency adjusting unit 56 holds the resistance R of the circuit from the DC power supply B to the boost converter 12, the capacitance C of the capacitor C2, and the inductance L of the reactor L1, and the held resistance R, capacitance C, and inductance L. Then, the calculated times Tp and Tn, the DC voltage Vb of the voltage sensor 10 and the output voltage Vm from the voltage sensor 13 are substituted into the equation (4) to calculate the peak-to-peak value Ir of the ripple current. .

これにより、リアクトル電流ILの比較対象であるリプル電流のピーク・トゥ・ピーク値Ir求めることができる。   As a result, the peak-to-peak value Ir of the ripple current that is the comparison target of the reactor current IL can be obtained.

上述したように、周波数調整部56は、直流電源Bから昇圧コンバータ12までの回路の抵抗R、直流電源Bから出力される直流電圧Vb、コンデンサC2の容量C、リアクトルL1のインダクタンスL、コンデンサC2の両端の出力電圧Vmおよび時間Tp,Tnに基づいてリプル電流のピーク・トゥ・ピーク値Irを演算する。そして、周波数調整部56は、リアクトル電流ILの絶対値がリプル電流のピーク・トゥ・ピーク値Irよりも大きいか否かを判定し、リアクトル電流ILの絶対値がリプル電流のピーク・トゥ・ピーク値Irよりも大きいとき、NPNトランジスタQ1,Q2のキャリア周波数を最適キャリア周波数fcoptに設定し、リアクトル電流ILの絶対値がリプル電流のピーク・トゥ・ピーク値Ir以下であるとき、NPNトランジスタQ1,Q2のキャリア周波数を最適キャリア周波数fcoptよりも低いキャリア周波数fcdec(fcmin〜fcmax)に設定する。   As described above, the frequency adjusting unit 56 includes the circuit resistance R from the DC power supply B to the boost converter 12, the DC voltage Vb output from the DC power supply B, the capacitance C of the capacitor C2, the inductance L of the reactor L1, and the capacitor C2. The peak-to-peak value Ir of the ripple current is calculated based on the output voltage Vm at both ends and the times Tp and Tn. Then, the frequency adjusting unit 56 determines whether or not the absolute value of the reactor current IL is larger than the peak-to-peak value Ir of the ripple current, and the absolute value of the reactor current IL is determined to be the peak-to-peak of the ripple current. When the value Ir is greater than the value Ir, the carrier frequency of the NPN transistors Q1 and Q2 is set to the optimum carrier frequency fcopt, and when the absolute value of the reactor current IL is equal to or less than the peak-to-peak value Ir of the ripple current, The carrier frequency of Q2 is set to a carrier frequency fcdec (fcmin to fcmax) lower than the optimum carrier frequency fcopt.

すなわち、図9および図10に示すように、リアクトル電流ILがリプル電流のピーク・トゥ・ピーク値Irよりも大きい場合(IL>Ir)、またはリアクトル電流ILがリプル電流のピーク・トゥ・ピーク値−Irよりも小さい場合、周波数調整部56は、電流センサー11によって検出されたリアクトル電流ILに対応する最適キャリア周波数fcoptをNPNトランジスタQ1,Q2のキャリア周波数fcとして設定する。また、図11に示すように、リアクトル電流ILが、−Ir≦IL≦Irの範囲にあるとき(ただし、IL=0を除く)、周波数調整部56は、NPNトランジスタQ1,Q2のキャリア周波数fcを最適キャリア周波数fcoptよりも低いキャリア周波数fcdec(fcmin〜fcmax)に設定する。   That is, as shown in FIGS. 9 and 10, when the reactor current IL is larger than the peak-to-peak value Ir of the ripple current (IL> Ir), or the reactor current IL is the peak-to-peak value of the ripple current. When smaller than −Ir, the frequency adjustment unit 56 sets the optimum carrier frequency fcopt corresponding to the reactor current IL detected by the current sensor 11 as the carrier frequency fc of the NPN transistors Q1 and Q2. As shown in FIG. 11, when the reactor current IL is in the range of −Ir ≦ IL ≦ Ir (except IL = 0), the frequency adjustment unit 56 uses the carrier frequency fc of the NPN transistors Q1 and Q2. Is set to a carrier frequency fcdec (fcmin to fcmax) lower than the optimum carrier frequency fcopt.

図12を参照して、周波数調整部56におけるキャリア周波数の調整動作について説明する。キャリア周波数を調整する動作が開始されると、周波数調整部56は、電流センサー11から受けたリアクトル電流ILに対応する最適キャリア周波数fcoptを図5の実線に示すマップを参照して決定する。そして、周波数調整部56は、決定した最適キャリア周波数fcoptをデューティー比変換部54へ出力する(ステップS10)。   With reference to FIG. 12, the operation of adjusting the carrier frequency in the frequency adjusting unit 56 will be described. When the operation of adjusting the carrier frequency is started, the frequency adjusting unit 56 determines the optimum carrier frequency fcopt corresponding to the reactor current IL received from the current sensor 11 with reference to the map shown by the solid line in FIG. Then, the frequency adjustment unit 56 outputs the determined optimum carrier frequency fcopt to the duty ratio conversion unit 54 (step S10).

そうすると、デューティー比変換部54は、フィードバック電圧指令演算部52からのフィードバック電圧指令Vdccom_fbと、電圧センサー10からの直流電圧Vbと、電圧センサー13からの出力電圧Vmとに基づいて、出力電圧Vmをフィードバック電圧指令Vdccom_fbに設定するためのデューティー比DRを演算し、その演算したデューティー比DRを周波数調整部56へ出力する。そして、デューティー比変換部54は、演算したデューティー比DRと、周波数調整部56からの最適キャリア周波数fcoptとに基づいて信号PWUを生成して昇圧コンバータ12へ出力する。   Then, the duty ratio conversion unit 54 generates the output voltage Vm based on the feedback voltage command Vdccom_fb from the feedback voltage command calculation unit 52, the DC voltage Vb from the voltage sensor 10, and the output voltage Vm from the voltage sensor 13. The duty ratio DR for setting the feedback voltage command Vdccom_fb is calculated, and the calculated duty ratio DR is output to the frequency adjustment unit 56. Then, duty ratio conversion unit 54 generates signal PWU based on the calculated duty ratio DR and optimum carrier frequency fcopt from frequency adjustment unit 56 and outputs the signal PWU to boost converter 12.

これにより、昇圧コンバータ12のNPNトランジスタQ1,Q2は、各リアクトル電流ILに対応する最適キャリア周波数fcoptを有する信号PWUによってスイッチング制御され、出力電圧Vmを電圧指令Vdccomに設定して直流電圧Vbを出力電圧Vmに変換する。   As a result, NPN transistors Q1 and Q2 of boost converter 12 are switching-controlled by signal PWU having an optimum carrier frequency fcopt corresponding to each reactor current IL, and output voltage Vm is set to voltage command Vdccom to output DC voltage Vb. Convert to voltage Vm.

その後、周波数調整部56は、ステップS10においてデューティー比変換部54へ出力した最適キャリア周波数fcoptと、デューティー比変換部54からのデューティー比DRとに基づいて時間Tp,Tnを演算する。また、周波数調整部56は、抵抗R、容量C、インダクタンスL、演算した時間Tp,Tn、電圧センサー10からの直流電圧Vbおよび電圧センサー13からの出力電圧Vmを式(4)に代入してリプル電流のピーク・トゥ・ピーク値Irを演算する。   Thereafter, the frequency adjustment unit 56 calculates the times Tp and Tn based on the optimum carrier frequency fcopt output to the duty ratio conversion unit 54 in step S10 and the duty ratio DR from the duty ratio conversion unit 54. Further, the frequency adjusting unit 56 substitutes the resistance R, the capacitance C, the inductance L, the calculated times Tp and Tn, the DC voltage Vb from the voltage sensor 10 and the output voltage Vm from the voltage sensor 13 into the equation (4). The peak-to-peak value Ir of the ripple current is calculated.

そして、周波数調整部56は、リアクトル電流ILがリプル電流のピーク・トゥ・ピーク値Irよりも大きいか否か、またはリアクトル電流ILがリプル電流のピーク・トゥ・ピーク値−Irよりも小さいか否かを判定する(ステップS11)。周波数調整部56は、ステップS11において、リアクトル電流ILがリプル電流のピーク・トゥ・ピーク値Irよりも大きいと判定したとき、またはリアクトル電流ILがリプル電流のピーク・トゥ・ピーク値−Irよりも小さいと判定したとき、ステップS10およびS11が繰り返し実行される。   Then, the frequency adjustment unit 56 determines whether or not the reactor current IL is larger than the peak-to-peak value Ir of the ripple current, or whether or not the reactor current IL is smaller than the peak-to-peak value −Ir of the ripple current. Is determined (step S11). When the frequency adjustment unit 56 determines in step S11 that the reactor current IL is larger than the peak-to-peak value Ir of the ripple current, or the reactor current IL is larger than the peak-to-peak value -Ir of the ripple current. When it is determined that the value is smaller, steps S10 and S11 are repeatedly executed.

一方、ステップS11において、リアクトル電流ILが、−Ir〜Irの範囲に含まれる(ただし、IL=0を除く)と判定されたとき、周波数調整部56は、上述した方法によって、最適キャリア周波数fcoptよりも周波数が低く、かつ、fcmin〜fcmaxの範囲に含まれるキャリア周波数fcdecを選択してデューティー比変換部54へ出力する(ステップS12)。   On the other hand, when it is determined in step S11 that the reactor current IL is included in the range of −Ir to Ir (excluding IL = 0), the frequency adjustment unit 56 uses the above-described method to determine the optimum carrier frequency fcopt. The carrier frequency fcdec that is lower than the frequency and included in the range of fcmin to fcmax is selected and output to the duty ratio converter 54 (step S12).

そうすると、デューティー比変換部54は、フィードバック電圧指令演算部52からのフィードバック電圧指令Vdccom_fbと、電圧センサー10からの直流電圧Vbと、電圧センサー13からの出力電圧Vmとに基づいて、出力電圧Vmをフィードバック電圧指令Vdccom_fbに設定するためのデューティー比DRを演算し、その演算したデューティー比DRを周波数調整部56へ出力する。そして、デューティー比変換部54は、演算したデューティー比DRと、周波数調整部56からのキャリア周波数fcdecとに基づいて信号PWUdを生成して昇圧コンバータ12へ出力する。   Then, the duty ratio conversion unit 54 generates the output voltage Vm based on the feedback voltage command Vdccom_fb from the feedback voltage command calculation unit 52, the DC voltage Vb from the voltage sensor 10, and the output voltage Vm from the voltage sensor 13. The duty ratio DR for setting the feedback voltage command Vdccom_fb is calculated, and the calculated duty ratio DR is output to the frequency adjustment unit 56. Then, duty ratio conversion unit 54 generates signal PWUd based on the calculated duty ratio DR and carrier frequency fcdec from frequency adjustment unit 56 and outputs the signal PWUd to boost converter 12.

これにより、昇圧コンバータ12のNPNトランジスタQ1,Q2は、最適キャリア周波数fcoptよりも低いキャリア周波数fcdecを有する信号PWUdによってスイッチング制御され、昇圧コンバータ12は、NPNトランジスタQ1,Q2のデッドタイムの影響を低減して直流電圧Vbを出力電圧Vmに変換する。これにより、キャリア周波数を調整する動作が終了する。   Thereby, NPN transistors Q1 and Q2 of boost converter 12 are switching-controlled by signal PWUd having carrier frequency fcdec lower than optimum carrier frequency fcopt, and boost converter 12 reduces the influence of dead time of NPN transistors Q1 and Q2. Then, the DC voltage Vb is converted into the output voltage Vm. Thus, the operation for adjusting the carrier frequency is completed.

図12に示すキャリア周波数を調整するルーチンは、所定時間ごと、たとえば、20μsecごとに繰り返し実行される。   The routine for adjusting the carrier frequency shown in FIG. 12 is repeatedly executed every predetermined time, for example, every 20 μsec.

このように、この発明においては、一定時間ごとに、リアクトル電流ILが−Ir〜Irの範囲に含まれる(ただし、IL=0を除く)か否かを判定し、リアクトル電流ILが−Ir〜Irの範囲に含まれるとき、NPNトランジスタQ1,Q2のキャリア周波数fcを最適キャリア周波数fcoptよりも低いキャリア周波数fcdec(:fcmin〜fcmax)に設定して昇圧コンバータ12を制御し、NPNトランジスタQ1,Q2のデッドタイムの影響を低減する。   As described above, according to the present invention, it is determined whether or not the reactor current IL is included in the range of −Ir to Ir (except IL = 0) at regular time intervals, and the reactor current IL is −Ir to When included in the range of Ir, the booster converter 12 is controlled by setting the carrier frequency fc of the NPN transistors Q1 and Q2 to a carrier frequency fcdec (: fcmin to fcmax) lower than the optimum carrier frequency fcopt, and the NPN transistors Q1 and Q2 Reduce the effect of dead time.

再び、図1を参照して、モータ駆動装置100における動作について説明する。制御装置30は、外部のECUからトルク指令値TRが入力されると、システムリレーSR1,SR2をオンするためのHレベルの信号SEを生成してシステムリレーSR1,SR2へ出力する。そして、直流電源Bは直流電圧Vbを出力し、システムリレーSR1,SR2は直流電圧VbをコンデンサC1へ供給する。コンデンサC1は、供給された直流電圧Vbを平滑化し、その平滑化した直流電圧Vbを昇圧コンバータ12へ供給する。   With reference to FIG. 1 again, the operation in the motor drive device 100 will be described. When torque command value TR is input from an external ECU, control device 30 generates H-level signal SE for turning on system relays SR1 and SR2, and outputs the signal to system relays SR1 and SR2. DC power supply B outputs DC voltage Vb, and system relays SR1 and SR2 supply DC voltage Vb to capacitor C1. Capacitor C1 smoothes the supplied DC voltage Vb and supplies the smoothed DC voltage Vb to boost converter 12.

そうすると、制御装置30は、電流センサー11から受けたリアクトル電流ILに対応する最適キャリア周波数fcoptを選択し、交流モータM1がトルク指令値TRによって指定されたトルクを発生するように昇圧コンバータ12およびインバータ14を制御するための信号PWUおよび信号PWMIを生成してそれぞれ昇圧コンバータ12およびインバータ14へ出力する。   Then, control device 30 selects optimal carrier frequency fcopt corresponding to reactor current IL received from current sensor 11, and boost converter 12 and inverter so that AC motor M1 generates torque specified by torque command value TR. 14 is generated and output to boost converter 12 and inverter 14, respectively.

そして、昇圧コンバータ12のNPNトランジスタQ1,Q2は、制御装置30からの信号PWUに応じてオン/オフされ、直流電圧Vbを出力電圧Vmに変換してコンデンサC2に供給する。また、電圧センサー13は、コンデンサC2の両端の電圧である出力電圧Vmを検出し、その検出した出力電圧Vmを制御装置30へ出力する。   Then, NPN transistors Q1 and Q2 of boost converter 12 are turned on / off in response to signal PWU from control device 30, converts DC voltage Vb into output voltage Vm, and supplies the same to capacitor C2. The voltage sensor 13 detects an output voltage Vm that is a voltage across the capacitor C <b> 2 and outputs the detected output voltage Vm to the control device 30.

コンデンサC2は、昇圧コンバータ12から供給された直流電圧を平滑化してインバータ14へ供給する。インバータ14のNPNトランジスタQ3〜Q8は、制御装置30からの信号PWMIに従ってオン/オフされ、インバータ14は、直流電圧を交流電圧に変換し、トルク指令値TRによって指定されたトルクを交流モータM1が発生するように交流モータM1のU相、V相、W相の各相に所定の交流電流を流す。これにより、交流モータM1は、トルク指令値TRによって指定されたトルクを発生する。   Capacitor C <b> 2 smoothes the DC voltage supplied from boost converter 12 and supplies it to inverter 14. NPN transistors Q3 to Q8 of inverter 14 are turned on / off in accordance with signal PWMI from control device 30, inverter 14 converts a DC voltage into an AC voltage, and AC motor M1 converts the torque specified by torque command value TR. A predetermined alternating current is passed through each of the U-phase, V-phase, and W-phase of AC motor M1 so as to be generated. Thereby, AC motor M1 generates torque specified by torque command value TR.

そして、制御装置30は、図12に示すフローチャートに従って、一定時間ごとに、キャリア周波数を調整するルーチンを実行し、電流センサー11からのリアクトル電流ILが、−Ir≦IL≦Irの範囲(ただし、IL=0を除く)であるとき、信号PWUのキャリア周波数fcを最適キャリア周波数fcoptよりも低いキャリア周波数fcdecに設定し、NPNトランジスタQ1,Q2のデッドタイムによる影響を低減する。   Then, according to the flowchart shown in FIG. 12, the control device 30 executes a routine for adjusting the carrier frequency at regular intervals, and the reactor current IL from the current sensor 11 falls within a range of −Ir ≦ IL ≦ Ir (however, (Except IL = 0), the carrier frequency fc of the signal PWU is set to a carrier frequency fcdec lower than the optimum carrier frequency fcopt, and the influence of the dead time of the NPN transistors Q1 and Q2 is reduced.

モータ駆動装置100が搭載されたハイブリッド自動車または電気自動車が回生制動モードになった場合、制御装置30は、回生制動モードになったことを示す信号を外部のECUから受け、信号PWMCおよび信号PWDを生成してそれぞれインバータ14および昇圧コンバータ12へ出力する。   When the hybrid vehicle or electric vehicle on which the motor driving device 100 is mounted enters the regenerative braking mode, the control device 30 receives a signal indicating that the regenerative braking mode has been entered from the external ECU, and receives the signal PWMC and the signal PWD. And output to inverter 14 and boost converter 12, respectively.

交流モータM1は、交流電圧を発電し、その発電した交流電圧をインバータ14へ供給する。そして、インバータ14は、制御装置30からの信号PWMCに従って、交流電圧を直流電圧に変換し、その変換した直流電圧をコンデンサC2を介して昇圧コンバータ12へ供給する。   AC motor M <b> 1 generates AC voltage and supplies the generated AC voltage to inverter 14. Then, inverter 14 converts an AC voltage into a DC voltage in accordance with signal PWMC from control device 30, and supplies the converted DC voltage to boost converter 12 via capacitor C2.

昇圧コンバータ12は、制御装置30からの信号PWDに従って直流電圧を降圧して直流電源Bに供給し、直流電源Bを充電する。   Boost converter 12 steps down the DC voltage in accordance with signal PWD from control device 30 and supplies it to DC power supply B to charge DC power supply B.

このように、モータ駆動装置100においては、リアクトル電流ILが、−Ir≦IL≦Irの範囲(ただし、IL=0を除く)であるとき、信号PWUのキャリア周波数fcは、最適キャリア周波数fcoptよりも低いキャリア周波数fcdecに設定され、NPNトランジスタQ1,Q2のデッドタイムによる影響が低減される。   Thus, in motor drive device 100, when reactor current IL is in a range of −Ir ≦ IL ≦ Ir (except IL = 0), carrier frequency fc of signal PWU is greater than optimal carrier frequency fcopt. Is set to a lower carrier frequency fcdec, and the influence of the dead time of the NPN transistors Q1 and Q2 is reduced.

なお、この発明においては、電圧センサー10,13、電流センサー11、昇圧コンバータ12、制御装置30のフィードバック電圧指令演算部52、デューティー比変換部54および周波数調整部56は、「電圧変換装置」を構成する。   In the present invention, the voltage sensors 10 and 13, the current sensor 11, the boost converter 12, the feedback voltage command calculation unit 52, the duty ratio conversion unit 54 and the frequency adjustment unit 56 of the control device 30 are “voltage conversion devices”. Constitute.

また、この発明においては、フィードバック電圧指令演算部52、デューティー比変換部54および周波数調整部56は、電圧変換器としての昇圧コンバータ12を制御する「制御手段」を構成する。   In the present invention, feedback voltage command calculation unit 52, duty ratio conversion unit 54, and frequency adjustment unit 56 constitute “control means” for controlling boost converter 12 as a voltage converter.

さらに、この発明による電圧変換方法は、図12に示すフローチャートに従って信号PWUのキャリア周波数を調整し、直流電圧を出力電圧Vmに変換する電圧変換方法である。   Furthermore, the voltage conversion method according to the present invention is a voltage conversion method for adjusting the carrier frequency of the signal PWU according to the flowchart shown in FIG. 12 and converting the DC voltage into the output voltage Vm.

さらに、フィードバック電圧指令演算部52、デューティー比変換部54および周波数調整部56におけるフィードバック制御は、実際にはCPU(Central Processing Unit)によって行なわれ、CPUは、図12に示すフローチャートの各ステップを備えるプログラムをROM(Read Only Memory)から読出し、その読出したプログラムを実行して図12に示すフローチャートに従ってNPNトランジスタQ1,Q2をスイッチングするキャリア周波数を調整しながら直流電圧を出力電圧Vmへ変換する電圧変換を制御する。したがって、ROMは、図12に示すフローチャートの各ステップを備えるプログラムを記録したコンピュータ(CPU)読取り可能な記録媒体に相当する。   Further, feedback control in feedback voltage command calculation unit 52, duty ratio conversion unit 54, and frequency adjustment unit 56 is actually performed by a CPU (Central Processing Unit), and the CPU includes the steps of the flowchart shown in FIG. Voltage conversion for reading a program from a ROM (Read Only Memory), converting the DC voltage to the output voltage Vm while executing the read program and adjusting the carrier frequency for switching the NPN transistors Q1 and Q2 according to the flowchart shown in FIG. To control. Therefore, the ROM corresponds to a computer (CPU) readable recording medium in which a program including each step of the flowchart shown in FIG. 12 is recorded.

また、この発明の実施の形態による電圧変換装置を備えたモータ駆動装置は、図13に示すモータ駆動装置100Aであってもよい。図13を参照して、モータ駆動装置100Aは、電流センサー28およびインバータ31をモータ駆動装置100に追加し、モータ駆動装置100の制御装置30を制御装置30Aに代えたものであり、その他は、モータ駆動装置100と同じである。   Further, the motor drive device provided with the voltage conversion device according to the embodiment of the present invention may be a motor drive device 100A shown in FIG. Referring to FIG. 13, motor drive device 100A is obtained by adding current sensor 28 and inverter 31 to motor drive device 100 and replacing control device 30 of motor drive device 100 with control device 30A. This is the same as the motor drive device 100.

なお、コンデンサC2は、昇圧コンバータ12からの出力電圧VmをノードN1,N2を介して受け、その受けた出力電圧Vmを平滑化してインバータ14のみならずインバータ31にも供給する。また、電流センサー24は、モータ電流MCRT1を検出して制御装置30Aへ出力する。さらに、インバータ14は、制御装置30Aからの信号PWMI1に基づいてコンデンサC2からの直流電圧を交流電圧に変換して交流モータM1を駆動し、信号PWMC1に基づいて交流モータM1が発電した交流電圧を直流電圧に変換する。   Capacitor C2 receives output voltage Vm from step-up converter 12 via nodes N1 and N2, smoothes the received output voltage Vm and supplies it not only to inverter 14 but also to inverter 31. Current sensor 24 detects motor current MCRT1 and outputs it to control device 30A. Further, inverter 14 converts the DC voltage from capacitor C2 into an AC voltage based on signal PWMI1 from control device 30A to drive AC motor M1, and uses the AC voltage generated by AC motor M1 based on signal PWMC1. Convert to DC voltage.

インバータ31は、インバータ14と同じ構成から成る。そして、インバータ31は、制御装置30Aからの信号PWMI2に基づいて、コンデンサC2からの直流電圧を交流電圧に変換して交流モータM2を駆動し、信号PWMC2に基づいて交流モータM2が発電した交流電圧を直流電圧に変換する。電流センサー28は、交流モータM2の各相に流れるモータ電流MCRT2を検出して制御装置30Aへ出力する。   The inverter 31 has the same configuration as the inverter 14. The inverter 31 converts the DC voltage from the capacitor C2 into an AC voltage based on the signal PWMI2 from the control device 30A to drive the AC motor M2, and the AC voltage generated by the AC motor M2 based on the signal PWMC2. Is converted to a DC voltage. Current sensor 28 detects motor current MCRT2 flowing in each phase of AC motor M2, and outputs the detected current to control device 30A.

制御装置30Aは、直流電源Bから出力された直流電圧Vbを電圧センサー10から受け、リアクトル電流ILを電流センサー11から受け、モータ電流MCRT1,MCRT2をそれぞれ電流センサー24,28から受け、昇圧コンバータ12の出力電圧Vm(すなわち、インバータ14,31への入力電圧)を電圧センサー13から受け、トルク指令値TR1,TR2およびモータ回転数MRN1,MRN2を外部ECUから受ける。そして、制御装置30Aは、直流電圧Vb、出力電圧Vm、モータ電流MCRT1、トルク指令値TR1およびモータ回転数MRN1に基づいて、上述した方法によりインバータ14が交流モータM1を駆動するときにインバータ14のNPNトランジスタQ3〜Q8をスイッチング制御するための信号PWMI1を生成し、その生成した信号PWMI1をインバータ14へ出力する。   Control device 30A receives DC voltage Vb output from DC power supply B from voltage sensor 10, receives reactor current IL from current sensor 11, receives motor currents MCRT1 and MCRT2 from current sensors 24 and 28, respectively, and boost converter 12 Output voltage Vm (that is, input voltage to inverters 14 and 31) is received from voltage sensor 13, and torque command values TR1 and TR2 and motor rotational speeds MRN1 and MRN2 are received from an external ECU. Then, control device 30A controls inverter 14 when inverter 14 drives AC motor M1 by the above-described method based on DC voltage Vb, output voltage Vm, motor current MCRT1, torque command value TR1, and motor rotational speed MRN1. A signal PWMI1 for switching control of NPN transistors Q3 to Q8 is generated, and the generated signal PWMI1 is output to inverter 14.

また、制御装置30Aは、直流電圧Vb、出力電圧Vm、モータ電流MCRT2、トルク指令値TR2およびモータ回転数MRN2に基づいて、上述した方法によりインバータ31が交流モータM2を駆動するときにインバータ31のNPNトランジスタQ3〜Q8をスイッチング制御するための信号PWMI2を生成し、その生成した信号PWMI2をインバータ31へ出力する。   Further, control device 30A controls inverter 31 when inverter 31 drives AC motor M2 by the above-described method based on DC voltage Vb, output voltage Vm, motor current MCRT2, torque command value TR2, and motor rotational speed MRN2. A signal PWMI2 for switching control of NPN transistors Q3 to Q8 is generated, and the generated signal PWMI2 is output to inverter 31.

さらに、制御装置30Aは、インバータ14(または31)が交流モータM1(またはM2)を駆動するとき、直流電圧Vb、出力電圧Vm、リアクトル電流IL、モータ電流MCRT1(またはMCRT2)、トルク指令値TR1(またはTR2)およびモータ回転数MRN1(またはMRN2)に基づいて、上述した方法により昇圧コンバータ12のNPNトランジスタQ1,Q2をスイッチング制御するための信号PWUを最適キャリア周波数fcoptに設定して昇圧コンバータ12へ出力する。   Furthermore, when inverter 14 (or 31) drives AC motor M1 (or M2), control device 30A provides DC voltage Vb, output voltage Vm, reactor current IL, motor current MCRT1 (or MCRT2), torque command value TR1. Based on (or TR2) and motor rotational speed MRN1 (or MRN2), signal PWU for switching control of NPN transistors Q1 and Q2 of boost converter 12 is set to optimum carrier frequency fcopt by the above-described method, and boost converter 12 is set. Output to.

さらに、制御装置30Aは、リアクトル電流ILが、−Ir≦IL≦Irの範囲(ただし、IL=0を除く)であるとき、信号PWUのキャリア周波数fcを最適キャリア周波数fcoptよりも低いキャリア周波数fcdecに設定してNPNトランジスタQ1,Q2のデッドタイムの影響を低減する。   Furthermore, when reactor current IL is in a range of −Ir ≦ IL ≦ Ir (except IL = 0), control device 30A sets carrier frequency fc of signal PWU to a carrier frequency fcdec lower than optimal carrier frequency fcopt. To reduce the influence of the dead time of the NPN transistors Q1 and Q2.

さらに、制御装置30Aは、回生制動時に交流モータM1が発電した交流電圧を直流電圧に変換するための信号PWMC1、または交流モータM2が発電した交流電圧を直流電圧に変換するための信号PWMC2を生成し、その生成した信号PWMC1または信号PWMC2をそれぞれインバータ14またはインバータ31へ出力する。この場合、制御装置30Aは、インバータ14または31からの直流電圧を降圧して直流電源Bを充電するように昇圧コンバータ12を制御する信号PWDを生成して昇圧コンバータ12へ出力する。   Further, control device 30A generates signal PWMC1 for converting the AC voltage generated by AC motor M1 during regenerative braking into a DC voltage, or signal PWMC2 for converting the AC voltage generated by AC motor M2 into a DC voltage. Then, the generated signal PWMC1 or signal PWMC2 is output to the inverter 14 or the inverter 31, respectively. In this case, control device 30 </ b> A generates signal PWD for controlling boost converter 12 so as to step down the DC voltage from inverter 14 or 31 and charge DC power supply B, and outputs the signal to boost converter 12.

さらに、制御装置30Aは、システムリレーSR1,SR2をオン/オフするための信号SEを生成してシステムリレーSR1,SR2へ出力する。   Further, control device 30A generates signal SE for turning on / off system relays SR1, SR2 and outputs the signal SE to system relays SR1, SR2.

モータ駆動装置100Aにおける全体動作について説明する。全体の動作が開始され、外部のECUからトルク指令値TR1,TR2が入力されると、制御装置30Aは、システムリレーSR1,SR2をオンするためのHレベルの信号SEを生成してシステムリレーSR1,SR2へ出力する。そして、直流電源Bは直流電圧Vbを出力し、システムリレーSR1,SR2は直流電圧VbをコンデンサC1へ供給する。コンデンサC1は、供給された直流電圧Vbを平滑化し、その平滑化した直流電圧Vbを昇圧コンバータ12へ供給する。   The overall operation in the motor drive device 100A will be described. When the entire operation is started and torque command values TR1 and TR2 are input from an external ECU, control device 30A generates H-level signal SE for turning on system relays SR1 and SR2, and system relay SR1. , SR2. DC power supply B outputs DC voltage Vb, and system relays SR1 and SR2 supply DC voltage Vb to capacitor C1. Capacitor C1 smoothes the supplied DC voltage Vb and supplies the smoothed DC voltage Vb to boost converter 12.

そうすると、制御装置30Aは、電流センサー11から受けたリアクトル電流ILに対応する最適キャリア周波数fcoptを選択し、交流モータM1,M2がそれぞれトルク指令値TR1,TR2によって指定されたトルクを発生するように昇圧コンバータ12およびインバータ14を制御するための信号PWUおよび信号PWMI1,PWMI2を生成してそれぞれ昇圧コンバータ12およびインバータ14,31へ出力する。   Then, control device 30A selects optimal carrier frequency fcopt corresponding to reactor current IL received from current sensor 11, and AC motors M1 and M2 generate torques specified by torque command values TR1 and TR2, respectively. Signals PWU and signals PWMI1 and PWMI2 for controlling boost converter 12 and inverter 14 are generated and output to boost converter 12 and inverters 14 and 31, respectively.

そして、昇圧コンバータ12のNPNトランジスタQ1,Q2は、制御装置30Aからの信号PWUに応じてオン/オフされ、直流電圧Vbを出力電圧Vmに変換してコンデンサC2に供給する。また、電圧センサー13は、コンデンサC2の両端の電圧である出力電圧Vmを検出し、その検出した出力電圧Vmを制御装置30へ出力する。   NPN transistors Q1 and Q2 of boost converter 12 are turned on / off in response to signal PWU from control device 30A, convert DC voltage Vb into output voltage Vm, and supply the same to capacitor C2. The voltage sensor 13 detects an output voltage Vm that is a voltage across the capacitor C <b> 2 and outputs the detected output voltage Vm to the control device 30.

コンデンサC2は、昇圧コンバータ12から供給された直流電圧を平滑化してインバータ14,31へ供給する。インバータ14のNPNトランジスタQ3〜Q8は、制御装置30Aからの信号PWMI1に従ってオン/オフされ、インバータ14は、直流電圧を交流電圧に変換し、トルク指令値TR1によって指定されたトルクを交流モータM1が発生するように交流モータM1のU相、V相、W相の各相に所定の交流電流を流す。これにより、交流モータM1は、トルク指令値TR1によって指定されたトルクを発生する。   Capacitor C <b> 2 smoothes the DC voltage supplied from boost converter 12 and supplies it to inverters 14 and 31. NPN transistors Q3 to Q8 of inverter 14 are turned on / off in accordance with signal PWMI1 from control device 30A. Inverter 14 converts a DC voltage into an AC voltage, and AC motor M1 converts the torque specified by torque command value TR1. A predetermined alternating current is passed through each of the U-phase, V-phase, and W-phase of the AC motor M1 so as to be generated. Thereby, AC motor M1 generates a torque specified by torque command value TR1.

また、インバータ31のNPNトランジスタQ3〜Q8は、制御装置30Aからの信号PWMI2に従ってオン/オフされ、インバータ31は、直流電圧を交流電圧に変換し、トルク指令値TR2によって指定されたトルクを交流モータM2が発生するように交流モータM2のU相、V相、W相の各相に所定の交流電流を流す。これにより、交流モータM2は、トルク指令値TR2によって指定されたトルクを発生する。   Further, NPN transistors Q3 to Q8 of inverter 31 are turned on / off in accordance with signal PWMI2 from control device 30A, and inverter 31 converts a DC voltage into an AC voltage and converts the torque specified by torque command value TR2 to an AC motor. A predetermined alternating current is passed through each of the U phase, V phase, and W phase of the AC motor M2 so that M2 is generated. Thereby, AC motor M2 generates torque specified by torque command value TR2.

そして、制御装置30Aは、図12に示すフローチャートに従って、一定時間ごとに、キャリア周波数を調整するルーチンを実行し、電流センサー11からのリアクトル電流ILが、−Ir≦IL≦Irの範囲(ただし、IL=0を除く)であるとき、信号PWUのキャリア周波数fcを最適キャリア周波数fcoptよりも低いキャリア周波数fcdecに設定し、NPNトランジスタQ1,Q2のデッドタイムによる影響を低減する。   Then, according to the flowchart shown in FIG. 12, the control device 30A executes a routine for adjusting the carrier frequency at regular intervals, and the reactor current IL from the current sensor 11 falls within a range of −Ir ≦ IL ≦ Ir (however, (Except IL = 0), the carrier frequency fc of the signal PWU is set to a carrier frequency fcdec lower than the optimum carrier frequency fcopt, and the influence of the dead time of the NPN transistors Q1 and Q2 is reduced.

また、モータ駆動装置100Aが搭載されたハイブリッド自動車または電気自動車の回生制動時、制御装置30Aは、外部ECUから信号RGEを受け、その受けた信号RGEに応じて、信号PWMC1,2を生成してそれぞれインバータ14,31へ出力し、信号PWDを生成して昇圧コンバータ12へ出力する。   Further, at the time of regenerative braking of a hybrid vehicle or an electric vehicle on which motor drive device 100A is mounted, control device 30A receives signal RGE from the external ECU and generates signals PWMC1 and PWMC2 according to the received signal RGE. Output to inverters 14 and 31, respectively, generate signal PWD and output to boost converter 12.

そうすると、インバータ14は、交流モータM1が発電した交流電圧を信号PWMC1に応じて直流電圧に変換し、その変換した直流電圧をコンデンサC2を介して昇圧コンバータ12へ供給する。また、インバータ31は、交流モータM2が発電した交流電圧を信号PWMC2に応じて直流電圧に変換し、その変換した直流電圧をコンデンサC2を介して昇圧コンバータ12へ供給する。   Then, inverter 14 converts the AC voltage generated by AC motor M1 into a DC voltage according to signal PWMC1, and supplies the converted DC voltage to boost converter 12 via capacitor C2. Inverter 31 also converts the AC voltage generated by AC motor M2 into a DC voltage according to signal PWMC2, and supplies the converted DC voltage to boost converter 12 via capacitor C2.

そして、昇圧コンバータ12は、コンデンサC2からの直流電圧をノードN1,N2を介して受け、その受けた直流電圧を信号PWDによって降圧し、その降圧した直流電圧を直流電源Bに供給する。これにより、交流モータM1またはM2によって発電された電力が直流電源Bに充電される。   Boost converter 12 receives the DC voltage from capacitor C2 via nodes N1 and N2, steps down the received DC voltage with signal PWD, and supplies the reduced DC voltage to DC power supply B. As a result, the power generated by the AC motor M1 or M2 is charged to the DC power source B.

このように、交流モータが2つの場合でも、リアクトル電流ILが、−Ir≦IL≦Irの範囲(ただし、IL=0を除く)にあるとき、信号PWUのキャリア周波数fcは、最適キャリア周波数fcoptよりも低いキャリア周波数fcdecに設定され、NPNトランジスタQ1,Q2のデッドタイムによる影響が低減される。   Thus, even when there are two AC motors, when the reactor current IL is in the range of −Ir ≦ IL ≦ Ir (except IL = 0), the carrier frequency fc of the signal PWU is the optimum carrier frequency fcopt. Is set to a lower carrier frequency fcdec, and the influence of the dead time of the NPN transistors Q1 and Q2 is reduced.

なお、上記においては、直流電源Bから昇圧コンバータ12へ流れる直流電流をリアクトル電流ILとしたが、この直流電流は、直流電源Bから出力される直流電流と同義である。   In the above description, the DC current flowing from DC power supply B to boost converter 12 is referred to as reactor current IL. This DC current is synonymous with the DC current output from DC power supply B.

また、上記においては、リアクトル電流ILを電流センサー11により検出すると説明したが、この発明においては、リアクトル電流ILは、交流モータM1(またはM2)の出力パワーと昇圧コンバータ12の出力電圧Vmとに基づいて求めるようにしてもよい。また、交流モータM1(またはM2)のトルクから交流モータM1(またはM2)の出力パワーを演算し、その演算した出力パワーに基づいてリアクトル電流ILを求めるようにしてもよい。   In the above description, the reactor current IL is detected by the current sensor 11. However, in the present invention, the reactor current IL is applied to the output power of the AC motor M1 (or M2) and the output voltage Vm of the boost converter 12. You may make it ask | require based on. Alternatively, the output power of AC motor M1 (or M2) may be calculated from the torque of AC motor M1 (or M2), and reactor current IL may be obtained based on the calculated output power.

さらに、上記においては、周波数調整部56は、直流電源Bから昇圧コンバータ12までの回路の抵抗R、直流電源Bから出力される直流電圧Vb、コンデンサC2の容量C、リアクトルL1のインダクタンスL、コンデンサC2の両端の出力電圧Vmおよび時間Tp,Tnに基づいてリプル電流のピーク・トゥ・ピーク値Irを演算すると説明したが、この発明においては、リプル電流のピーク・トゥ・ピーク値Irは、抵抗R、容量C、インダクタンスL、直流電圧Vb、出力電圧Vmおよび時間Tp,Tnに基づいて予め演算され、その演算されたリプル電流のピーク・トゥ・ピーク値Irは、周波数調整部56に保持されるように構成してもよい。   Further, in the above description, the frequency adjustment unit 56 includes the circuit resistance R from the DC power source B to the boost converter 12, the DC voltage Vb output from the DC power source B, the capacitance C of the capacitor C2, the inductance L of the reactor L1, and the capacitor. Although it has been described that the peak-to-peak value Ir of the ripple current is calculated based on the output voltage Vm at both ends of C2 and the times Tp and Tn, in the present invention, the peak-to-peak value Ir of the ripple current is R is calculated in advance based on R, capacitance C, inductance L, DC voltage Vb, output voltage Vm, and times Tp and Tn, and the peak-to-peak value Ir of the calculated ripple current is held in the frequency adjustment unit 56. You may comprise.

さらに、上記においては、昇圧コンバータ12のNPNトランジスタQ1,Q2をオン/オフするための信号PWUの最適キャリア周波数fcoptを、電流センサー11により検出したリアクトル電流ILと図5の実線に示すマップとに基づいて選択すると説明したが、この発明においては、図14に示すフローチャートに従って最適キャリア周波数fcoptを選択してもよい。   Further, in the above, the optimum carrier frequency fcopt of the signal PWU for turning on / off the NPN transistors Q1 and Q2 of the boost converter 12 is represented by the reactor current IL detected by the current sensor 11 and the map shown by the solid line in FIG. In the present invention, the optimum carrier frequency fcopt may be selected according to the flowchart shown in FIG.

図14を参照して、最適キャリア周波数fcoptを選択する動作が開始されると、周波数調整部56は、トルク指令値TR(またはTR1,TR2)、モータ回転数MRN(またはMRN1,MRN2)、およびバッテリ電圧Vbを受け(ステップS100)、その受けたトルク指令値TRおよびモータ回転数MRNに基づいて交流モータM1を駆動する際に必要な電力である直流電源Bの出力要求BP*を演算する(ステップS102)。なお、直流電源Bの出力要求BP*は、交流モータM1からの動力を電力換算したものとして演算される。   Referring to FIG. 14, when the operation of selecting optimum carrier frequency fcopt is started, frequency adjustment unit 56 performs torque command value TR (or TR1, TR2), motor rotational speed MRN (or MRN1, MRN2), and The battery voltage Vb is received (step S100), and based on the received torque command value TR and the motor rotation speed MRN, the output request BP * of the DC power source B, which is the power necessary for driving the AC motor M1, is calculated ( Step S102). Note that the output request BP * of the DC power supply B is calculated as power converted from the power from the AC motor M1.

その後、周波数調整部56は、演算した出力要求BP*を電圧センサー10からの直流電圧Vbによって除算して昇圧コンバータ12のリアクトルL1に流す目標リアクトル電流IL*を演算し(ステップS104)、その演算した目標リアクトル電流IL*に基づいて昇圧コンバータ12のNPNトランジスタQ1,Q2を効率良くスイッチングするための最適なキャリア周波数である最適キャリア周波数fcoptを設定する(ステップS106)。そして、この最適キャリア周波数fcoptを用いて、目標リアクトル電流IL*がリアクトルL1に流れるように、昇圧コンバータ12が制御され(ステップS108)、最適キャリア周波数を選択するルーチンが終了する。   After that, the frequency adjustment unit 56 divides the calculated output request BP * by the DC voltage Vb from the voltage sensor 10 to calculate the target reactor current IL * that flows through the reactor L1 of the boost converter 12 (step S104). Based on the target reactor current IL *, the optimum carrier frequency fcopt, which is the optimum carrier frequency for efficiently switching the NPN transistors Q1 and Q2 of the boost converter 12, is set (step S106). Then, using this optimum carrier frequency fcopt, boost converter 12 is controlled so that target reactor current IL * flows to reactor L1 (step S108), and the routine for selecting the optimum carrier frequency ends.

そして、図14に示すフローチャートに従ってキャリア周波数fcが最適キャリア周波数fcoptに設定される場合、図12のステップS10における最適キャリア周波数を選択する動作は、図14に示すフローチャートに従って行なわれる。   When the carrier frequency fc is set to the optimum carrier frequency fcopt according to the flowchart shown in FIG. 14, the operation for selecting the optimum carrier frequency in step S10 in FIG. 12 is performed according to the flowchart shown in FIG.

なお、交流モータM1,M2は、上述したように回生制動時に発電機として機能し得る交流モータであるが、好ましくは、交流モータは、エンジンの駆動時にエンジンのクランク軸の回転力により発電する発電機として機能してもよい。このように、交流モータがエンジンの駆動時に発電機として機能する態様としては、交流モータM1が駆動輪を駆動するためのトルクを発生するモータとして機能し、交流モータM2がエンジンのクランク軸の回転力により発電する発電機として機能する場合である。   The AC motors M1 and M2 are AC motors that can function as generators during regenerative braking as described above. Preferably, the AC motor generates power by the rotational force of the crankshaft of the engine when the engine is driven. It may function as a machine. Thus, as an aspect in which the AC motor functions as a generator when the engine is driven, the AC motor M1 functions as a motor that generates torque for driving the drive wheels, and the AC motor M2 rotates the crankshaft of the engine. This is a case of functioning as a generator that generates power by force.

また、交流モータM1,M2およびエンジンの出力軸がプラネタリーギアに接続されるようなハイブリッドシステムを構成してもよい。   Alternatively, a hybrid system in which AC motors M1, M2 and the output shaft of the engine are connected to a planetary gear may be configured.

さらに、交流モータM1,M2は、互いに、車両の異なる駆動輪に対応して設けられてもよい。   Further, AC motors M1 and M2 may be provided corresponding to different drive wheels of the vehicle.

さらに、他の交流モータを交流モータM1,M2に並列に適宜追加してもよい。
この発明の実施の形態によれば、スイッチング素子により直流電圧の電圧レベルを変えて出力電圧を出力する電圧変換器と、直流電源から電圧変換器へ流れるリアクトル電流を検出する検出手段と、リアクトル電流の絶対値がリプル電流のピーク・トゥ・ピーク値以下であるとき、スイッチング素子をオン/オフするキャリア周波数を低下して電圧変換器を制御する制御手段とを備えるので、スイッチング素子のデッドタイムによる影響を低減できる。
Further, other AC motors may be appropriately added in parallel to the AC motors M1 and M2.
According to the embodiment of the present invention, the voltage converter that changes the voltage level of the DC voltage by the switching element and outputs the output voltage, the detection means that detects the reactor current flowing from the DC power supply to the voltage converter, and the reactor current Control means for controlling the voltage converter by lowering the carrier frequency for turning on / off the switching element when the absolute value of the ripple current is less than the peak-to-peak value of the ripple current. The impact can be reduced.

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

この発明の実施の形態による電圧変換装置を備えたモータ駆動装置の概略ブロック図である。It is a schematic block diagram of the motor drive device provided with the voltage converter by embodiment of this invention. 図1に示す制御装置の機能ブロック図である。It is a functional block diagram of the control apparatus shown in FIG. 図2に示すモータトルク制御手段の機能を説明するための機能ブロック図である。It is a functional block diagram for demonstrating the function of the motor torque control means shown in FIG. 損失とキャリア周波数との関係図である。It is a relationship diagram of loss and carrier frequency. 昇圧コンバータの損失とキャリア周波数との関係図である。It is a relationship figure of the loss of a boost converter, and carrier frequency. 信号のタイミングチャートである。It is a timing chart of a signal. トランジスタのオンデューティーとキャリア周波数との関係図である。It is a relationship diagram between the on-duty of a transistor and a carrier frequency. リプル電流の波形図である。It is a waveform diagram of a ripple current. リアクトル電流とリプル電流との波形図である。It is a wave form diagram of a reactor current and a ripple current. リアクトル電流とリプル電流との波形図である。It is a wave form diagram of a reactor current and a ripple current. リアクトル電流とリプル電流との波形図である。It is a wave form diagram of a reactor current and a ripple current. キャリア周波数を調整する動作を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the operation | movement which adjusts a carrier frequency. この発明の実施の形態による電圧変換装置を備えたモータ駆動装置の他の概略ブロック図である。It is another schematic block diagram of the motor drive device provided with the voltage converter by embodiment of this invention. 最適キャリア周波数を求める動作を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the operation | movement which calculates | requires the optimal carrier frequency. 従来のモータ駆動装置の概略ブロック図である。It is a schematic block diagram of the conventional motor drive device. 図15に示す双方向コンバータの制御信号のタイミングチャートである。It is a timing chart of the control signal of the bidirectional converter shown in FIG. リアクトル電流の波形図である。It is a wave form diagram of a reactor current. トランジスタのデッドタイムによる影響を説明するための出力電圧の波形図である。FIG. 5 is a waveform diagram of an output voltage for explaining an influence due to a dead time of a transistor.

符号の説明Explanation of symbols

10,13,320 電圧センサー、11,24,28 電流センサー、12 昇圧コンバータ、14,31,330 インバータ、15 U相アーム、16 V相アーム、17 W相アーム、30,30A 制御装置、40 モータ制御用相電圧演算部、42 PWM信号変換部、50 インバータ入力電圧指令演算部、52 フィードバック電圧指令演算部、54 デューティー比変換部、56 周波数調整部、100,100A,300 モータ駆動装置、301 モータトルク制御手段、302 電圧変換制御手段、310 双方向コンバータ、311,L1 リアクトル、312,313,Q1〜Q8 NPNトランジスタ、314,315,D1〜D8 ダイオード、C1,C2 コンデンサ、M1,M2 交流モータ、SR1,SR2 システムリレー。   10, 13, 320 Voltage sensor, 11, 24, 28 Current sensor, 12 Boost converter, 14, 31, 330 Inverter, 15 U-phase arm, 16 V-phase arm, 17 W-phase arm, 30, 30A Control device, 40 motor Control phase voltage calculation unit, 42 PWM signal conversion unit, 50 inverter input voltage command calculation unit, 52 feedback voltage command calculation unit, 54 duty ratio conversion unit, 56 frequency adjustment unit, 100, 100A, 300 motor drive device, 301 motor Torque control means, 302 voltage conversion control means, 310 bidirectional converter, 311, L1 reactor, 312, 313, Q1-Q8 NPN transistor, 314, 315, D1-D8 diode, C1, C2 capacitor, M1, M2 AC motor, SR1, SR2 system Relay.

Claims (7)

出力電圧が指令電圧になるように直流電源からの直流電圧を前記出力電圧に変換する電圧変換装置であって、
スイッチング素子を含み、前記直流電圧の電圧レベルを変えて出力電圧を出力する電圧変換器と、
前記直流電源から前記電圧変換器へ流れるリアクトル電流を検出する検出手段と、
前記検出されたリアクトル電流の絶対値を前記リアクトル電流の極大値と極小値との差である、リプル電流のピーク・トゥ・ピーク値と比較し、その比較結果に応じて、前記スイッチング素子をオン/オフするキャリア周波数を変更して前記電圧変換器を制御する制御手段とを備え
前記制御手段は、前記リアクトル電流の絶対値が前記リプル電流のピーク・トゥ・ピーク値よりも大きい場合には、前記キャリア周波数を前記スイッチング素子を効率良くスイッチングするための最適キャリア周波数に設定し、前記リアクトル電流の絶対値が前記リプル電流のピーク・トゥ・ピーク値以下である場合には、前記スイッチング素子のデューティー比を保持したまま、前記キャリア周波数を、前記最適キャリア周波数よりも低いキャリア周波数であって、かつ、デッドタイムの影響を除去可能なキャリア周波数の最大周波数以下となるように設定する、電圧変換装置。
A voltage converter for converting a DC voltage from a DC power source into the output voltage so that the output voltage becomes a command voltage,
A voltage converter that includes a switching element and outputs an output voltage by changing a voltage level of the DC voltage;
Detecting means for detecting a reactor current flowing from the DC power source to the voltage converter;
The absolute value of the detected reactor current is compared with the peak-to-peak value of the ripple current, which is the difference between the maximum value and the minimum value of the reactor current, and the switching element is turned on according to the comparison result. Control means for controlling the voltage converter by changing the carrier frequency to be turned off ,
When the absolute value of the reactor current is larger than the peak-to-peak value of the ripple current, the control means sets the carrier frequency to an optimum carrier frequency for efficiently switching the switching element, When the absolute value of the reactor current is equal to or less than the peak-to-peak value of the ripple current, the carrier frequency is set to a carrier frequency lower than the optimum carrier frequency while maintaining the duty ratio of the switching element. there are, and to set such that the following maximum frequency of the carrier frequency that can remove the influence of dead time, the voltage conversion device.
前記制御手段は、前記スイッチング素子の各オンデューティーに対して、前記キャリア周波数の最大周波数と、前記スイッチング素子に流れる電流が前記スイッチング素子に許容される最大電流値を超えないように設定された前記キャリア周波数の最小周波数とを保持しており、
前記リアクトル電流の絶対値が前記リプル電流のピーク・トゥ・ピーク値以下である場合には、そのとき設定されているオンデューティーに対応する前記キャリア周波数の最大周波数と前記キャリア周波数の最小周波数との範囲内で、前記キャリア周波数を設定する、請求項1に記載の電圧変換装置。
The control means is set such that, for each on-duty of the switching element, the maximum frequency of the carrier frequency and the current flowing through the switching element do not exceed the maximum current value allowed for the switching element. Holds the minimum carrier frequency,
When the absolute value of the reactor current is equal to or less than the peak-to-peak value of the ripple current, the maximum frequency of the carrier frequency corresponding to the on-duty set at that time and the minimum frequency of the carrier frequency The voltage converter according to claim 1 , wherein the carrier frequency is set within a range .
前記直流電源からの直流電圧を検出する第1の電圧センサーと、
前記電圧変換器の出力電圧を検出する第2の電圧センサーとをさらに備え、
前記制御手段は、前記検出された直流電圧および出力電圧を用いて前記リプル電流のピーク・トゥ・ピーク値を演算し、前記リアクトル電流の絶対値を前記演算したリプル電流のピーク・トゥ・ピーク値と比較する、請求項1または請求項2に記載の電圧変換装置。
A first voltage sensor for detecting a DC voltage from the DC power supply;
A second voltage sensor for detecting an output voltage of the voltage converter,
The control means calculates the peak-to-peak value of the ripple current using the detected DC voltage and output voltage, and calculates the absolute value of the reactor current from the calculated peak-to-peak value of the ripple current. The voltage converter of Claim 1 or Claim 2 compared with.
前記電圧変換器は、上アームおよび下アーム用の2つのスイッチング素子を含み、
前記制御手段は、前記検出された直流電圧、前記出力電圧、前記上アーム用のスイッチング素子のオン時間、前記下アーム用のスイッチング素子のオン時間、および前記2つのスイッチング素子のオン/オフを制御する信号のキャリア周期に基づいて前記リプル電流のピーク・トゥ・ピーク値を演算する、請求項に記載の電圧変換装置。
The voltage converter includes two switching elements for an upper arm and a lower arm,
The control means controls the detected DC voltage, the output voltage, the on-time of the upper arm switching element, the on-time of the lower arm switching element, and the on / off of the two switching elements. The voltage converter according to claim 3 , wherein a peak-to-peak value of the ripple current is calculated based on a carrier period of a signal to be transmitted.
出力電圧が指令電圧になるように直流電源からの直流電圧を前記出力電圧に変換する電圧変換方法であって、
前記直流電源から前記電圧変換を行う電圧変換器へ流れるリアクトル電流を検出する第1のステップと、
前記検出されたリアクトル電流の絶対値を前記リアクトル電流の極大値と極小値との差である、リプル電流のピーク・トゥ・ピーク値と比較する第2のステップと、
前記比較結果に応じて、前記電圧変換器に含まれるスイッチング素子をオン/オフするキャリア周波数を変更して前記電圧変換器を制御する第3のステップとを含み、
前記第3のステップは、前記リアクトル電流の絶対値が前記リプル電流のピーク・トゥ・ピーク値よりも大きい場合には、前記キャリア周波数を前記スイッチング素子を効率良くスイッチングするための最適キャリア周波数に設定し、前記リアクトル電流の絶対値が前記リプル電流のピーク・トゥ・ピーク値以下である場合には、前記スイッチング素子のデューティー比を保持したまま、前記キャリア周波数を、前記最適キャリア周波数よりも低いキャリア周波数であって、かつ、デッドタイムの影響を除去可能なキャリア周波数の最大周波数以下となるように設定する、電圧変換方法。
A voltage conversion method for converting a DC voltage from a DC power source into the output voltage so that the output voltage becomes a command voltage,
A first step of detecting a reactor current flowing from the DC power source to a voltage converter that performs the voltage conversion;
A second step of comparing the absolute value of the detected reactor current with a peak-to-peak value of a ripple current, which is a difference between a maximum value and a minimum value of the reactor current;
Depending on the comparison result, it is seen including a third step of switching elements included in said voltage converter by changing the on / off the carrier frequency for controlling said voltage converter,
In the third step, when the absolute value of the reactor current is larger than the peak-to-peak value of the ripple current, the carrier frequency is set to an optimum carrier frequency for efficiently switching the switching element. When the absolute value of the reactor current is equal to or less than the peak-to-peak value of the ripple current, the carrier frequency is set to a carrier lower than the optimum carrier frequency while maintaining the duty ratio of the switching element. A voltage conversion method in which the frequency is set to be equal to or lower than the maximum carrier frequency that can eliminate the influence of dead time .
前記第3のステップは、前記スイッチング素子の各オンデューティーに対して、前記キャリア周波数の最大周波数と、前記スイッチング素子に流れる電流が前記スイッチング素子に許容される最大電流値を超えないように設定された前記キャリア周波数の最小周波数とを保持しており、
前記リアクトル電流の絶対値が前記リプル電流のピーク・トゥ・ピーク値以下である場合には、そのとき設定されているオンデューティーに対応する前記キャリア周波数の最大周波数と前記キャリア周波数の最小周波数との範囲内で、前記キャリア周波数を設定する、請求項に記載の電圧変換方法。
The third step is set so that the maximum frequency of the carrier frequency and the current flowing through the switching element do not exceed the maximum current value allowed for the switching element for each on-duty of the switching element. Holding the minimum frequency of the carrier frequency,
When the absolute value of the reactor current is equal to or less than the peak-to-peak value of the ripple current, the maximum frequency of the carrier frequency corresponding to the on-duty set at that time and the minimum frequency of the carrier frequency The voltage conversion method according to claim 5 , wherein the carrier frequency is set within a range .
前記直流電源からの直流電圧と前記出力電圧とを検出する第4のステップと、
前記検出された直流電圧および出力電圧を用いて前記リプル電流のピーク・トゥ・ピーク値を演算する第5のステップとをさらに含む、請求項5または請求項6に記載の電圧変換方法。
A fourth step of detecting a DC voltage from the DC power supply and the output voltage;
The voltage conversion method according to claim 5 , further comprising a fifth step of calculating a peak-to-peak value of the ripple current using the detected DC voltage and output voltage.
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