JP4674568B2 - モータインバータ - Google Patents
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Description
すなわち、本発明のモータインバータは、複数のスイッチング素子を備え、それらのスイッチング素子がオン、オフすることにより3相モータに交流電流を流してその3相モータを駆動させるインバータと、上記交流電流を検出する検出手段と、その検出手段により検出される交流電流から主磁束方向のd軸電流及びそのd軸電流の直交方向のq軸電流を求め、そのd軸電流及びq軸電流に基づいてPWM制御と矩形波制御とを切り替えて各スイッチング素子を制御する制御回路とを備える。また、その制御回路は、d軸電流がそのd軸電流に対応する指令値よりも小さいとき、d軸電流がそのd軸電流に対応する指令値に近づくように、矩形波制御に切り替わる前のd軸電流とq軸電流および該d軸電流と該q軸電流に対応する指令値とから得られるd軸電圧とq軸電圧の合成ベクトルである制御電圧ベクトルの位相を補正し、その補正した制御電圧ベクトルの位相に基づいて矩形波制御を行う。
図1は、本発明の実施形態のモータインバータを示す図である。
図1に示すモータインバータ1は、互いに直列接続される2つのスイッチング素子2(例えば、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)など)が3組それぞれ直流電源3にコンデンサ4を介して並列接続されて構成されるインバータ5と、各スイッチング素子2がオン、オフすることによりスイッチング素子2の各接続点(U相、V相、W相)からそれぞれ交流電流が出力されて駆動する3相モータ6の3相のうちのU相及びW相に流れる各交流電流を検出する電流検出回路7(検出手段)と、インバータ5に入力される電圧Vinを検出する電圧検出回路8と、3相モータ6の回転子の電気角θに対応する信号を出力する電気角検出回路9と、電流検出回路7により検出される各交流電流、電圧検出回路8により検出される電圧Vin、及び電気角検出回路9から出力される信号に基づいて各スイッチング素子2のオン、オフを制御する制御回路10とを備えて構成されている。なお、上記電流検出回路7は、例えば、ホール素子などが考えられる。また、上記電圧検出回路8は、例えば、シャント抵抗などが考えられる。また、上記電気角検出回路9は、例えば、レゾルバやロータリーエンコーダなどが考えられる。
図2に示す制御部15は、切替部16と、位置情報演算部17,18と、制御信号出力部19を有する。切替部16は、変調率Mが上記所定値以下であると判断すると、上述のようにd軸電圧Vd及びq軸電圧Vqを求めて出力し、変調率Mが上記所定値よりも大きいと判断すると、補正値Δθを求めて出力する。位置情報演算部17は、切替部16からd軸電圧Vd及びq軸電圧Vqが出力されると、そのd軸電圧Vd及びq軸電圧Vqと電気角演算部14により演算される電気角θとにより回転子の制御位置情報ph1を演算する。また、位置情報演算部18は、切替部16から補正値Δθが出力されると、その補正値Δθと電気角演算部14により演算される電気角θとにより回転子の制御位置情報ph2を出力する。制御信号出力部19は、位置情報演算部17から制御位置情報ph1が出力されると、各スイッチング素子2を正弦波PWM制御するための基本波または過変調制御するための基本波と基準波とを比較して各スイッチング素子2に制御信号を出力し、位置情報演算部18から制御位置情報ph2が出力されると、各スイッチング素子2を矩形波制御するための基本波と基準波とを比較して各スイッチング素子2に制御信号を出力する。
上記切替部16は、変調率Mが上記所定値以下であると判断すると、上述のようにd軸電圧Vd及びq軸電圧Vqを求め、そのd軸電圧Vd及びq軸電圧Vqを位置情報演算部17へ出力する。
上記切替部16は、変調率Mが上記所定値よりも大きいと判断すると、矩形波制御に移行する。
このように、矩形波制御に切り替える際、d軸電流Idが指令値Idoに達するように大きくなる場合では、d軸電流Idがマイナスであるため、上記式(数2)の第3項が小さくなる。すると、相対的に式(数2)の第1項及び第2項が大きくなり、q軸電流Iqが大きくなる。
このように、本実施形態のモータインバータ1では、矩形波制御に切り替える際、d軸電流Idが指令値Idoよりも小さいと判断すると、矩形波制御に移行する直前のd軸電圧Vd,q軸電圧Vqによって求められるtan-1(Vq/Vd)から補正量θcを差し引いて補正値Δθを求める。これにより、図3(a)に示すように、d軸電圧Vdとq軸電圧Vqとの合成ベクトルである実線で示される制御電圧ベクトルがd軸側に振られ、破線で示される補正後の制御電圧ベクトルとなり、その分d軸電圧Vdが増加すると共にq軸電圧Vqが相対的に減少する。このように、補正値Δθを用いることにより、矩形波制御に切り替わる際、d軸電圧Vdとq軸電圧Vqとを相対的に増減させつつd軸電流Idを指令値Idoに近づけることができるので、矩形波制御に切り替わってもd軸電圧Vd及びq軸電圧Vqが最大値まで大きくならないようにすることができる。従って、矩形波制御を行っているときにd軸電流Idが指令値Ido通りに制御することができなくなることを防止することができるので、3相モータ6を安定して駆動させることができる。
上記実施例において補正量θcはPI制御によって求められるものに限らない。例えば、d軸電流Idと指令値Idoとの差を用いた値や、予め決まった所定量、所定の割合などでも良い。
上記実施例において、切替部16はd軸電圧Vdおよびq軸電圧Vqを求めて位置情報演算部17へ出力したが、この構成に限らない。電圧演算部12から直接位置情報演算部17へd軸電圧Vdおよびq軸電圧Vqを入力しても良い。この場合切替部16は単にPWM制御を行なうか矩形波制御を行なうかの判断をして、位置情報演算部17へ信号を伝達すればよい。
2 スイッチング素子
3 直流電源
4 コンデンサ
5 インバータ
6 3相モータ
7 電流検出回路
8 電圧検出回路
9 電気角検出回路
10 制御回路
11 3相−2相変換部
12 電圧演算部
13 変調率演算部
14 電気角演算部
15 制御部
16 切替部
17 位置情報演算部
18 位置情報演算部
19 制御信号出力部
Claims (3)
- 複数のスイッチング素子を備え、それらのスイッチング素子がオン、オフすることにより3相モータに交流電流を流して前記3相モータを駆動させるインバータと、
前記交流電流を検出する検出手段と、
前記検出手段により検出される交流電流から主磁束方向のd軸電流及びそのd軸電流の直交方向のq軸電流を求め、そのd軸電流及びq軸電流に基づいてPWM制御と矩形波制御とを切り替えて前記各スイッチング素子を制御する制御回路と、
を備え、
前記制御回路は、前記d軸電流がそのd軸電流に対応する指令値よりも小さいとき、前記d軸電流がそのd軸電流に対応する指令値に近づくように、前記矩形波制御に切り替わる前の前記d軸電流と前記q軸電流および該d軸電流と該q軸電流に対応する指令値とから得られるd軸電圧とq軸電圧の合成ベクトルである制御電圧ベクトルの位相を補正し、その補正した制御電圧ベクトルの位相に基づいて前記矩形波制御を行う、
ことを特徴とするモータインバータ。 - 請求項1に記載のモータインバータであって、
前記制御回路は、前記d軸電圧及び前記q軸電圧と前記インバータへの入力電圧とから得られる変調率が所定値より大きいとき、前記PWM制御から前記矩形波制御に切り替え、前記変調率が所定値以下であるときで、かつ、前記q軸電流がそのq軸電流に対応する指令値通りであるとき、前記矩形波制御から前記PWM制御に切り替える、
ことを特徴とするモータインバータ。 - 請求項1に記載のモータインバータであって、
前記制御回路は、前記d軸電流に対応する指令値から前記d軸電流を差し引いた値がゼロになるようにPI制御により前記制御電圧ベクトルの位相を補正する際の補正値を求める、
ことを特徴とするモータインバータ。
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