JP4697016B2 - Control device for multiphase rotating electrical machine - Google Patents

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本発明は、多相回転電機に対する指令電流によって定まる所定のヒステリシス領域の上限及び下限と前記多相回転電機を流れる実電流との大小に基づき、インバータのスイッチング素子を操作することで、前記実電流を、要求トルクを生成するための要求電流値にフィードバック制御する多相回転電機の制御装置に関する。   The present invention operates the switching element of the inverter based on the magnitudes of the upper and lower limits of a predetermined hysteresis region determined by the command current for the multiphase rotating electrical machine and the actual current flowing through the multiphase rotating electrical machine, thereby operating the actual current. Is controlled to a required current value for generating the required torque.

インバータにより3相モータの各相に正弦波形状の電流を流してモータの出力トルクを制御するものとしては、三角波形状の搬送波を用いたPWM制御を行うものが一般的である。しかし、この方式は、インバータの入力電圧に対するモータの相間電圧の実効値で定義される電圧利用率が低いため、高回転速度・大出力トルクとすることが困難である。   In general, an inverter that controls the output torque of a motor by causing a sinusoidal current to flow in each phase of a three-phase motor performs PWM control using a triangular wave-shaped carrier wave. However, since this method has a low voltage utilization rate defined by the effective value of the interphase voltage of the motor with respect to the input voltage of the inverter, it is difficult to achieve a high rotational speed and a large output torque.

これに対し、電圧利用率を理論上最大とする制御手法として、要求トルクを生成するための要求電流の半周期と一致する駆動パルスにてインバータのスイッチング素子を操作するいわゆる1パルス制御が知られている。この1パルス制御によれば、電圧利用率を最大とすることができるため、高回転速度・大出力トルクとする制御を実現できる。   On the other hand, as a control method for theoretically maximizing the voltage utilization factor, so-called one-pulse control is known in which the switching element of the inverter is operated with a drive pulse that matches the half cycle of the required current for generating the required torque. ing. According to this one-pulse control, since the voltage utilization rate can be maximized, it is possible to realize control with high rotational speed and large output torque.

ただし、1パルス制御は開ループ制御であるため、モータを流れる電流が最大定格電流を超えて過度に大きくなるおそれがある。更に、電圧利用率が固定であるため、低回転速度・低出力トルク領域では、電力損失の増大が問題となる。   However, since 1-pulse control is open-loop control, the current flowing through the motor may exceed the maximum rated current and become excessively large. Furthermore, since the voltage utilization factor is fixed, an increase in power loss becomes a problem in the low rotation speed / low output torque region.

そこで従来は、例えば下記特許文献1に見られるように、モータに対する指令電流によって定まるヒステリシス領域の上限及び下限とモータに流れる実電流との大小に基づき、インバータのスイッチング素子を操作するいわゆる瞬時電流値制御も提案されている。瞬時電流値制御は上記PWM制御よりも高い電圧利用率まで連続的に電圧利用率を増大させることができるため、PWM制御よりも高回転速度・大出力トルクとする制御を適切に行うことができる。   Therefore, conventionally, as can be seen in Patent Document 1 below, for example, a so-called instantaneous current value for operating the switching element of the inverter based on the upper and lower limits of the hysteresis region determined by the command current for the motor and the actual current flowing through the motor. Control has also been proposed. Since the instantaneous current value control can continuously increase the voltage utilization rate up to a voltage utilization rate higher than that of the PWM control, it is possible to appropriately perform a control with a higher rotation speed and a larger output torque than the PWM control. .

ところで、瞬時電流値制御により回転速度を上昇させていくと、やがて要求トルクを生成するためには上記1パルス制御による電圧利用率を用いることが必要となる。しかし、瞬時電流値制御では正弦波形状の指令電流に追従させるようにスイッチング素子が操作されるため、要求電流の一周期の間に複数回のスイッチング操作がなされる傾向にあり、その結果、電圧利用率が低下する。そして、電圧利用率が低下すると、要求トルクを生成することができなくなるおそれがある。
特開平10−174453号公報
By the way, when the rotational speed is increased by the instantaneous current value control, it is necessary to use the voltage utilization rate by the one-pulse control in order to generate the required torque. However, in the instantaneous current value control, since the switching element is operated so as to follow the sinusoidal command current, there is a tendency that a plurality of switching operations are performed during one cycle of the required current. The utilization rate decreases. And when a voltage utilization factor falls, there exists a possibility that a required torque cannot be produced | generated.
Japanese Patent Laid-Open No. 10-174453

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、多相回転電機の回転速度が高い領域であっても、瞬時電流値制御により多相回転電機の制御性を高く維持することのできる多相回転電機の制御装置を提供することにある。   The present invention has been made in order to solve the above-described problems. The purpose of the present invention is to improve the controllability of a multi-phase rotating electrical machine by instantaneous current value control even in a region where the rotational speed of the multi-phase rotating electrical machine is high. An object of the present invention is to provide a control device for a multi-phase rotating electrical machine that can be maintained.

以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について記載する。   Hereinafter, means for solving the above-described problems and the operation and effects thereof will be described.

請求項4記載の発明は、前記要求電流値の半周期と一致する駆動パルスを用いる1パルス制御によって前記要求トルクを実現する際に想定される前記駆動パルスの反転タイミングの近傍以外で前記スイッチング素子の操作状態を固定することで前記フィードバック制御による前記スイッチング素子の操作を制限する制限手段を備えることを特徴とする。According to a fourth aspect of the present invention, the switching element other than the vicinity of the inversion timing of the driving pulse assumed when the required torque is realized by one-pulse control using a driving pulse that matches a half cycle of the required current value. It is characterized by comprising limiting means for limiting the operation of the switching element by the feedback control by fixing the operation state.
請求項5記載の発明は、請求項4記載の発明において、前記制限手段は、前記制限を行う領域以外において、前記多相回転電機に前記要求電流を流す際に想定される正弦波形状の相電圧が低下するときには前記インバータの負極電位側と前記多相回転電機側とを導通させるスイッチングのみを許容し、前記相電圧が上昇するときには前記インバータの正極電位側と前記多相回転電機側とを導通させるスイッチングのみを許容することを特徴とする。  According to a fifth aspect of the present invention, in the invention according to the fourth aspect, the limiting means is a sine wave-shaped phase assumed when the required current is supplied to the multi-phase rotating electrical machine in a region other than the region where the limiting is performed. When the voltage decreases, only switching that allows the negative electrode potential side of the inverter and the multiphase rotating electrical machine side to conduct is allowed. When the phase voltage increases, the positive potential side of the inverter and the multiphase rotating electrical machine side are connected. Only switching for conducting is allowed.
請求項6記載の発明は、前記要求電流値の半周期と一致する駆動パルスを用いる1パルス制御によって前記要求トルクを実現する際に想定される前記駆動パルスの反転タイミングの近傍以外で前記フィードバック制御による前記スイッチング素子の操作を制限すべく、前記指令電流の絶対値を前記要求電流値よりも増大させる制限手段を備えることを特徴とする。  According to a sixth aspect of the present invention, the feedback control is performed except in the vicinity of the inversion timing of the drive pulse assumed when the required torque is realized by one-pulse control using a drive pulse that matches a half cycle of the required current value. In order to limit the operation of the switching element according to the above, there is provided limiting means for increasing the absolute value of the command current more than the required current value.

上記構成では、1パルス制御による駆動パルスの反転タイミング近傍以外で制限がなされるために、近傍以外ではスイッチング操作状態の切り替えが抑制されることとなる。このため、高回転速度・大トルク領域であっても、理論上最大の電圧利用率となる1パルス制御に近似する制御を、電流のフィードバック制御によって行うことができる。   In the above-described configuration, since the limit is made except in the vicinity of the inversion timing of the drive pulse by the one-pulse control, switching of the switching operation state is suppressed outside the vicinity. For this reason, even in a high rotation speed and large torque region, control that approximates to one-pulse control that provides the theoretically maximum voltage utilization rate can be performed by feedback control of current.

請求項記載の発明は、請求項1〜7のいずれかに記載の発明において、前記制限手段は、前記多相回転電機に前記要求電流値の電流を流す際に想定される正弦波形状の相電圧の振幅の2倍の値が前記インバータの入力電圧を上回るときに前記制限を行うものであることを特徴とする。 The invention according to an eighth aspect is the invention according to any one of the first to seventh aspects, wherein the limiting means has a sinusoidal shape assumed when a current of the required current value is passed through the multiphase rotating electrical machine. The limitation is performed when a value twice the amplitude of the phase voltage exceeds the input voltage of the inverter.

上記構成において、要求電流を流す際に想定される正弦波形状の相電圧の振幅の2倍の値がインバータの入力電圧を上回るときには、正弦波形状の指令電流に追従させようとしてスイッチングを行ったとしても、実電流の指令電流への追従性が低下する。そしてこの際には、不必要なスイッチング操作がなされることで、電圧利用率が低下するおそれがある。この点、上記構成では、相電圧の振幅の2倍の値がインバータの入力電圧を上回るときに上記制限を行うことで、不必要なスイッチング操作を抑制することができ、ひいては電圧利用率の低下を抑制することができる。   In the above configuration, when the value of twice the amplitude of the sinusoidal phase voltage assumed when the required current is passed exceeds the input voltage of the inverter, switching was performed so as to follow the sinusoidal command current. However, the followability of the actual current to the command current is reduced. At this time, an unnecessary switching operation is performed, which may reduce the voltage utilization rate. In this regard, in the above-described configuration, unnecessary switching operation can be suppressed by performing the above limitation when the value of twice the amplitude of the phase voltage exceeds the input voltage of the inverter, and thus the voltage utilization rate is reduced. Can be suppressed.

請求項記載の発明は、前記多相回転電機に前記要求電流を流す際に想定される正弦波形状の相電圧が前記インバータの正極電位を上回る相については前記インバータの負極電位側と前記多相回転電機側とが導通状態となることを制限し、前記多相回転電機に前記要求電流を流す際に想定される正弦波形状の相電圧が前記インバータの負極電位を下回る相については前記インバータの正極電位側と前記多相回転電機側とが導通状態となることを制限する制限手段を備えることを特徴とする。 According to the first aspect of the present invention, a phase in which a sine wave-shaped phase voltage assumed when the required current is supplied to the multiphase rotating electrical machine exceeds the positive electrode potential of the inverter, The phase rotating electric machine side is limited to be in a conductive state, and the phase of the sinusoidal phase voltage assumed when the required current is supplied to the multiphase rotating electric machine is less than the negative potential of the inverter. There is provided a limiting means for restricting the positive electrode potential side and the multiphase rotating electrical machine side from being brought into conduction.

上記構成において、上記相電圧がインバータの正極電位を上回るときには、正弦波形状の指令電流に追従させるための正弦波形状の電圧を生成することができない。このため、このときに通常の瞬時電流値制御をすると不要なスイッチング操作がなされることにより、電圧利用率が低下するおそれがある。こうした状況下、上記構成では、インバータの負極電位側と多相回転電機側とが導通状態となること制限することで、不要なスイッチング操作がなされることを制限することができ、ひいては電圧利用率の低下を抑制することができる。   In the above configuration, when the phase voltage exceeds the positive electrode potential of the inverter, it is not possible to generate a sinusoidal voltage for following the sinusoidal command current. For this reason, if normal instantaneous current value control is performed at this time, an unnecessary switching operation may be performed, which may reduce the voltage utilization factor. Under such circumstances, in the above configuration, it is possible to limit the unnecessary switching operation by limiting the negative electrode potential side of the inverter and the multiphase rotating electrical machine side from being in a conductive state, and thus the voltage utilization rate. Can be suppressed.

また、上記構成において、上記相電圧がインバータの負極電位を下回るときには、正弦波形状の指令電流に追従させるための正弦波形状の電圧を生成することができない。このため、このときに通常の瞬時電流値制御をすると不要なスイッチング操作がなされることにより、電圧利用率が低下するおそれがある。こうした状況下、上記構成では、インバータの正極電位側と多相回転電機側とが導通状態となること制限することで、不要なスイッチング操作がなされることを制限することができ、ひいては電圧利用率の低下を抑制することができる。   In the above configuration, when the phase voltage is lower than the negative potential of the inverter, it is not possible to generate a sinusoidal voltage for following the sinusoidal command current. For this reason, if normal instantaneous current value control is performed at this time, an unnecessary switching operation may be performed, which may reduce the voltage utilization factor. Under such circumstances, in the above configuration, by restricting the positive electrode potential side and the multiphase rotating electrical machine side of the inverter from being in a conductive state, it is possible to limit the unnecessary switching operation, and thus the voltage utilization rate. Can be suppressed.

請求項記載の発明は、前記多相回転電機に前記要求電流を流す際に想定される正弦波形状の相電圧のゼロクロス点を中心とする所定の位相範囲以外において、前記相電圧が正となる相については前記インバータの負極電位側と前記多相回転電機側とが導通状態となることを制限し、前記相電圧が負となる相については前記インバータの正極電位側と前記多相回転電機側とが導通状態となることを制限する制限手段を備えることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, the phase voltage is positive in a range other than a predetermined phase range centered on a zero-cross point of a sinusoidal phase voltage assumed when the required current is supplied to the multiphase rotating electrical machine. The phase of the negative electrode side of the inverter and the side of the multi-phase rotating electrical machine are limited to be in a conductive state, and the phase of the phase voltage of the negative phase side of the inverter and the multi-phase rotating electrical machine of the inverter It is characterized by comprising limiting means for limiting the connection with the side.

上記構成において、上記相電圧のゼロクロス点を中心とする所定の位相範囲以外には、正弦波形状の相電圧がその極大及び極小となる点が含まれ、正弦波形状の指令電流に実電流を追従させるべくスイッチング操作がなされると、これが不適切なスイッチング操作となるおそれがある。こうした状況下、上記構成では、相電圧が正となる相についてはインバータの負極電位側と多相回転電機側とが導通状態となることを制限することで、不必要なスイッチング操作がなされることによる電圧利用率の低下を抑制することができる。また、相電圧が負となる相についてはインバータの正極電位側と多相回転電機側とが導通状態となることを制限することで、不必要なスイッチング操作がなされることによる電圧利用率の低下を抑制することができる。   In the above-described configuration, a point where the sine wave-shaped phase voltage is at its maximum and minimum is included outside the predetermined phase range centered on the zero-cross point of the phase voltage, and the actual current is added to the sine-wave shaped command current. If a switching operation is performed to follow, this may become an inappropriate switching operation. Under such circumstances, in the above configuration, unnecessary switching operation is performed by restricting that the negative electrode potential side of the inverter and the multiphase rotating electrical machine side are in a conductive state for the phase in which the phase voltage is positive. It is possible to suppress a decrease in voltage utilization rate due to. In addition, with respect to the phase in which the phase voltage is negative, by limiting the positive electrode potential side of the inverter and the multiphase rotating electrical machine side from being in a conductive state, the voltage utilization rate is reduced due to unnecessary switching operations. Can be suppressed.

請求項記載の発明は、請求項記載の発明において、前記多相回転電機が3相回転電機であり、前記所定の位相範囲が「±30°」以上であることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the second aspect of the invention, the multi-phase rotating electrical machine is a three-phase rotating electrical machine, and the predetermined phase range is “± 30 °” or more.

上記構成では、所定の位相範囲を「±30°」以上とすることで、常時、3相のうちの少なくとも1つの相はスイッチング操作が制限されていない状態とすることができる。このため、制限をしているにもかかわらず、多相回転電機の運転状態の急変時においてフィードバック制御によりこの変化に適切に対処することができる。   In the above configuration, by setting the predetermined phase range to “± 30 °” or more, at least one of the three phases can always be in a state where the switching operation is not restricted. For this reason, in spite of the limitation, it is possible to appropriately cope with this change by feedback control when the operating state of the multiphase rotating electrical machine changes suddenly.

請求項記載の発明は、請求項1〜8のいずれかに記載の発明において、前記制限手段は、前記指令電流に基づき、前記多相回転電機に前記指令電流を流すための正弦波形状の相電圧を算出する手段を備え、該算出される相電圧に基づき、前記制限を行うことを特徴とする。 The invention according to claim 9 is the invention according to any one of claims 1 to 8 , wherein the limiting means has a sinusoidal shape for causing the command current to flow to the multiphase rotating electrical machine based on the command current. A means for calculating a phase voltage is provided, and the restriction is performed based on the calculated phase voltage.

上記構成では、指令電流に基づき上記相電圧を算出するために、多相回転電機を流れる実電流を指令電流に追従させる制御を瞬時電流値制御によって適切に行うことができるか否かを適切に判断することができる。これに対し、例えば多相回転電機の実電流に基づき上記相電圧を算出する場合には、実電流が正弦波形状の要求電流から離間する度合いに応じて、上記相電圧が不適切なものとなり、ひいては上記判断の信頼性が低下する。   In the above configuration, in order to calculate the phase voltage based on the command current, whether or not the control for causing the actual current flowing through the multiphase rotating electrical machine to follow the command current can be appropriately performed by the instantaneous current value control. Judgment can be made. On the other hand, for example, when calculating the phase voltage based on the actual current of the multiphase rotating electrical machine, the phase voltage becomes inappropriate depending on the degree to which the actual current is separated from the required current of the sine wave shape. As a result, the reliability of the above judgment is lowered.

請求項記載の発明は、請求項記載の発明において、前記制限手段は、前記制限に際し、前記指令電流の絶対値を、前記インバータの最大定格電流以下とする。 According to a seventh aspect of the invention, in the sixth aspect of the invention, the limiting means sets the absolute value of the command current to be equal to or less than the maximum rated current of the inverter when performing the limiting.

上記構成では、インバータに最大定格電流以上の電流が流れると、制限がなされているか否かにかかわらず、フィードバック制御によりスイッチング素子が操作されるため、インバータに最大定格電流以上の電流が流れることを抑制することができる。   In the above configuration, when a current exceeding the maximum rated current flows through the inverter, the switching element is operated by feedback control regardless of whether or not the current is limited. Can be suppressed.

以下、本発明にかかる多相回転電機の制御装置を、ハイブリッド車に搭載される3相回転電機の制御装置に適用した一実施形態を図面を参照しつつ説明する。   Hereinafter, an embodiment in which a control device for a multi-phase rotating electrical machine according to the present invention is applied to a control device for a three-phase rotating electrical machine mounted on a hybrid vehicle will be described with reference to the drawings.

図1に、上記3相回転電機及びその制御装置の全体構成を示す。   FIG. 1 shows the overall configuration of the three-phase rotating electrical machine and its control device.

図示されるように、3相回転電機であるDCブラシレスモータ(モータ2)の3つの相(U相、V相、W相)には、インバータ10が接続されている。このインバータ10は、3相インバータであり、3つの相のそれぞれに対応したスイッチング素子12,14とスイッチング素子16,18とスイッチング素子20,22との並列接続体を備えて構成されている。更に、インバータ10は、各スイッチング素子12〜22に並列に接続されたダイオード24〜34を備えている。そして、スイッチング素子12及びスイッチング素子14を直列接続する接続点がモータ2のU相と接続されている。また、スイッチング素子16及びスイッチング素子18を直列接続する接続点がモータ2のV相と接続されている。更に、スイッチング素子20及びスイッチング素子22を直列接続する接続点がモータ2のW相と接続されている。ちなみに、これらスイッチング素子12〜22は、本実施形態では、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(IGBT)によって構成されている。   As illustrated, an inverter 10 is connected to three phases (U phase, V phase, and W phase) of a DC brushless motor (motor 2) that is a three-phase rotating electrical machine. The inverter 10 is a three-phase inverter and includes a parallel connection body of switching elements 12 and 14, switching elements 16 and 18, and switching elements 20 and 22 corresponding to the three phases. Furthermore, the inverter 10 includes diodes 24 to 34 connected in parallel to the switching elements 12 to 22. A connection point where the switching element 12 and the switching element 14 are connected in series is connected to the U phase of the motor 2. A connection point for connecting the switching element 16 and the switching element 18 in series is connected to the V phase of the motor 2. Furthermore, the connection point for connecting the switching element 20 and the switching element 22 in series is connected to the W phase of the motor 2. Incidentally, these switching elements 12-22 are comprised by the insulated gate bipolar transistor (IGBT) in this embodiment.

インバータ10の各1組のスイッチング素子12,14とスイッチング素子16,18とスイッチング素子20,22との両端(正極電位側及び負極電位側)には、平滑コンデンサ40を介して電源42の電圧が印加されている。   The voltage of the power supply 42 is connected to both ends (positive potential side and negative potential side) of each pair of switching elements 12 and 14, switching elements 16 and 18, and switching elements 20 and 22 of the inverter 10 via a smoothing capacitor 40. Applied.

一方、マイクロコンピュータ50は、モータ2の出力軸の回転角度を検出する位置センサ52や、U相及びV相に流れる電流を検出する電流センサ54,56、電源42の電圧を検出する電圧センサ58の検出結果を取り込む。そして、マイクロコンピュータ50は、W相に流れる電流を、キルヒホッフの法則に基づき、U相を流れる電流とV相を流れる電流とから算出する。そして、マイクロコンピュータ50は、上記モータ2の出力軸の回転角度や3つの相を流れるそれぞれの電流等に基づき、ゲート駆動回路60〜70を介してスイッチング素子12〜22を操作する。   On the other hand, the microcomputer 50 includes a position sensor 52 that detects the rotation angle of the output shaft of the motor 2, current sensors 54 and 56 that detect current flowing in the U phase and the V phase, and a voltage sensor 58 that detects the voltage of the power source 42. Capture the detection results. The microcomputer 50 calculates the current flowing through the W phase from the current flowing through the U phase and the current flowing through the V phase based on Kirchhoff's law. The microcomputer 50 operates the switching elements 12 to 22 via the gate drive circuits 60 to 70 based on the rotation angle of the output shaft of the motor 2 and the currents flowing through the three phases.

図2に、マイクロコンピュータ50の行なう処理のうち、特にスイッチング素子12〜22を操作するための駆動パルスの生成に関する処理の機能ブロック図を示す。   FIG. 2 shows a functional block diagram of processing related to generation of drive pulses for operating the switching elements 12 to 22 among processing performed by the microcomputer 50.

本実施形態では、瞬時電流値制御によりスイッチング素子12〜22を操作する。以下では、まず、図2に示す処理のうち、特に通常の瞬時電流値制御に関する処理について説明する。   In the present embodiment, the switching elements 12 to 22 are operated by instantaneous current value control. In the following, first, among the processes shown in FIG. 2, a process related to normal instantaneous current value control will be described.

指令電流生成部80は、図示しない別のロジックにて算出されるモータ2の要求トルクと、位置センサ52によって検出される回転角度の時間微分値としての回転速度等に応じて指令電流iqc,idcを生成する部分である。この指令電流iqc,idcは、dq軸上での指令電流となっている。   The command current generation unit 80 determines the command currents iqc, idc according to the required torque of the motor 2 calculated by another logic (not shown), the rotation speed as a time differential value of the rotation angle detected by the position sensor 52, and the like. Is the part that generates The command currents iqc and idc are command currents on the dq axis.

指令電流変換部82は、dq軸上での指令電流iqc,idcを、3相の指令電流iuc,ivc,iwcに変換する部分である。これら指令電流iuc,ivc,iwcは、それぞれヒステリシスコンパレータ84〜88に取り込まれる。ヒステリシスコンパレータ84〜88では、モータ2の各相を実際に流れる電流(実電流iu,iv,iw)が、指令電流iuc,ivc,iwcによって定まる所定のヒステリシス領域の上限よりも大きくなるときと小さくなるときとにそれぞれ値の反転する出力信号gu,gv,gwを出力する。   The command current conversion unit 82 is a part that converts the command currents iqc, idc on the dq axis into three-phase command currents iuc, ivc, iwc. These command currents iuc, ivc, and iwc are taken into hysteresis comparators 84 to 88, respectively. In the hysteresis comparators 84 to 88, the current actually flowing through each phase of the motor 2 (actual currents iu, iv, iw) is smaller when the upper limit of a predetermined hysteresis region determined by the command currents iuc, ivc, iwc is larger. Output signals gu, gv, and gw whose values are inverted at the same time.

出力信号gu,gv,gwは、駆動パルス制限部90に取り込まれる。駆動パルス制限部90では、モータ2の低回転速度・小出力トルクによる運転時には、出力信号gu,gv,gwを直接出力する。そして、これら出力信号gu,gv,gw及びインバータ102,104,106によるそれらの反転信号が、Deadtime生成部108に取り込まれる。Deadtime生成部108では、上記選択された各信号とこれに対応する上記反転信号とを、これらのエッジ部分同士のタイミングの重なりを避けるように波形整形する。そして、波形整形された信号は、U相のスイッチング素子12を操作する駆動パルスgup、U相のスイッチング素子14を操作する駆動パルスgun、V相のスイッチング素子16を操作する駆動パルスgvp、V相のスイッチング素子18を操作する駆動パルスgvn、W相のスイッチング素子20を操作する駆動パルスgwp、W相のスイッチング素子22を操作する駆動パルスgwnとなる。   The output signals gu, gv, and gw are taken into the drive pulse limiting unit 90. The drive pulse limiting unit 90 directly outputs output signals gu, gv, and gw when the motor 2 is operated at a low rotational speed and a small output torque. Then, these output signals gu, gv, gw and their inverted signals by the inverters 102, 104, 106 are taken into the deadtime generator 108. The Deadtime generation unit 108 shapes the waveform of the selected signals and the inverted signal corresponding to the selected signals so as to avoid the timing overlap between these edge portions. The waveform-shaped signal includes a drive pulse gup for operating the U-phase switching element 12, a drive pulse gun for operating the U-phase switching element 14, a drive pulse gvp for operating the V-phase switching element 16, and a V-phase. Drive pulse gvn for operating the switching element 18, drive pulse gwp for operating the W-phase switching element 20, and drive pulse gwn for operating the W-phase switching element 22.

こうした構成によれば、実電流iu,iv,iwと指令電流iuc,ivc,iwcとの大小に基づき(より正確には、上記ヒステリシス領域の上限及び下限との大小に基づき)、スイッチング素子12〜22の操作がなされる。図3に、こうした態様によってスイッチング素子12〜22を操作する瞬時電流値制御の態様を示す。図3では、U相について、実線で実電流iuが、2点鎖線にて指令電流iucがそれぞれ示されている。図示されるように、指令電流iucよりもヒステリシス幅hysの「1/2」だけ大きい値と指令電流iucよりもヒステリシス幅hysの「1/2」だけ小さい値との間の領域(ヒステリシス領域)内に入るように、実電流iuが制御される。これにより、モータ2の各相に流れる電流を、要求トルクを生成するための要求電流に制御することができる。すなわち、指令電流iuc,ivc,iwcを要求電流としつつ瞬時電流値制御をすることで、実電流iu,iv,iwを要求電流とすることができる。   According to such a configuration, based on the magnitudes of the actual currents iu, iv, iw and the command currents iuc, ivc, iwc (more precisely, based on the magnitudes of the upper limit and the lower limit of the hysteresis region), the switching elements 12 to 22 operations are performed. FIG. 3 shows an aspect of instantaneous current value control in which the switching elements 12 to 22 are operated according to such an aspect. In FIG. 3, for the U phase, the actual current iu is indicated by a solid line, and the command current iuc is indicated by a two-dot chain line. As shown in the figure, a region between a value larger by “½” of the hysteresis width hys than the command current iuc and a value smaller by “½” of the hysteresis width hys than the command current iuc (hysteresis region). The actual current iu is controlled so as to fall within the range. Thereby, the current flowing through each phase of the motor 2 can be controlled to the required current for generating the required torque. That is, the actual currents iu, iv, and iw can be set as the required currents by performing the instantaneous current value control while setting the command currents iuc, ivc, and iwc as the required currents.

ところで、モータ2の高回転速度・大要求トルク領域では、モータ2に要求電流を流すために必要な電圧利用率が上昇する。この電圧利用率の最大値は、理論上、図4に示す1パルス制御によって実現することができる。図4(a)の2点鎖線は、U相の指令電流iucを示し、実線でU相の実電流iuを示す。また、図4(b)は、上記実電流iuを生成した1パルス制御による駆動パルスである。図示されるように、1パルス制御では、要求電流(指令電流iu)の半周期とパルス幅が一致する駆動パルス(要求電流の一周期内に論理「H」状態と論理「L」状態とが1度ずつとなる駆動パルス)によりスイッチング素子12〜22を操作する。   By the way, in the high rotation speed and large required torque region of the motor 2, the voltage utilization rate necessary for flowing the required current to the motor 2 increases. The maximum value of the voltage utilization rate can theoretically be realized by the one-pulse control shown in FIG. A two-dot chain line in FIG. 4A indicates a U-phase command current iuc, and a solid line indicates a U-phase actual current iu. FIG. 4B shows a driving pulse by one-pulse control that generates the actual current iu. As shown in the figure, in the one-pulse control, a drive pulse (a logic “H” state and a logic “L” state within one cycle of the request current are changed in the pulse width and the half cycle of the request current (command current iu)). The switching elements 12 to 22 are operated by a driving pulse that is set once.

モータ2の高回転速度・大要求トルク領域においては、瞬時電流値制御においても、図4(b)に示す駆動パルスに近似した駆動パルスによる制御が望まれる。しかし、瞬時電流値制御では、正弦波形状の要求電流(指令電流iuc)に追従するように制御しようとするため、スイッチング素子12〜22を操作する駆動パルスが図4(b)に示すものと相違することとなる。図4(c)に、瞬時電流値制御により図4(a)に示した指令電流iucに追従させる際の駆動パルスのイメージを示す。このように、瞬時電流値制御による駆動パルスは図4(b)に示すものと相違する。   In the high rotation speed and large required torque region of the motor 2, it is desired that the instantaneous current value control be controlled by a drive pulse similar to the drive pulse shown in FIG. However, in the instantaneous current value control, control is performed so as to follow the required current (command current iuc) having a sine wave shape, so that the drive pulses for operating the switching elements 12 to 22 are as shown in FIG. It will be different. FIG. 4C shows an image of a drive pulse when the command current iuc shown in FIG. 4A is followed by instantaneous current value control. Thus, the drive pulse by the instantaneous current value control is different from that shown in FIG.

そこで本実施形態では、所定の条件下、瞬時電流値制御によるスイッチング素子12〜22の操作を制限する処理を行なう。そして、上記所定の条件を、モータ2に要求電流を流す際に想定される正弦波形状の相電圧(各相の印加電圧vu,vv,vw)の振幅の2倍がインバータ10の入力電圧(電源42の電圧Ve)を上回るときとする。以下、先の図2に示した処理のうち、制限にかかる処理について説明する。   Therefore, in the present embodiment, processing for limiting the operation of the switching elements 12 to 22 by instantaneous current value control is performed under a predetermined condition. When the predetermined condition is satisfied, twice the amplitude of the sinusoidal phase voltage (applied voltages vu, vv, vw of each phase) assumed when the required current is supplied to the motor 2 is the input voltage of the inverter 10 ( It is assumed that the voltage Ve) of the power source 42 is exceeded. Hereinafter, of the processes shown in FIG. 2 described above, a process related to restriction will be described.

電流電圧変換部110は、指令電流idc,iqcを指令電圧vdc,vqcに変換する部分である。一方、指令電圧変換部112は、指令電圧vdc,vqcを3相の指令電圧vuc,vvc,vwcに変換する部分である。そして、スイッチング制限部114は、指令電圧vuc,vvc,vwcと電源電圧Veとに基づき、制限を行うために駆動パルス制限部90を操作する部分である。図5に、上記スイッチング制限部114、駆動パルス制限部90によるスイッチング素子12〜22の操作制限の態様を示す。   The current-voltage conversion unit 110 is a part that converts the command currents idc, iqc into command voltages vdc, vqc. On the other hand, the command voltage conversion unit 112 is a part that converts the command voltages vdc, vqc into three-phase command voltages vuc, vvc, vwc. The switching restriction unit 114 is a part that operates the drive pulse restriction unit 90 to perform restriction based on the command voltages vuc, vvc, vwc and the power supply voltage Ve. FIG. 5 shows a mode of operation restriction of the switching elements 12 to 22 by the switching restriction unit 114 and the drive pulse restriction unit 90.

図5(a)は、U相の指令電圧vucの変動範囲が、インバータ10の入力電圧(電源42の電圧Ve)内にあるときを示している。このときには、通常の瞬時電流値制御がなされる。   FIG. 5A shows a case where the fluctuation range of the U-phase command voltage vuc is within the input voltage of the inverter 10 (the voltage Ve of the power supply 42). At this time, normal instantaneous current value control is performed.

一方、図5(b)、図5(c)は、U相の指令電圧vucの変動範囲が、インバータ10の入力電圧(電源42の電圧Ve)からはみ出すときを示している。   On the other hand, FIG. 5B and FIG. 5C show when the fluctuation range of the U-phase command voltage vuc protrudes from the input voltage of the inverter 10 (the voltage Ve of the power source 42).

この場合、指令電圧vucが電源電圧Veの「1/2」よりも大きいときには、スイッチング素子12がオン状態に、また、スイッチング素子14がオフ状態に固定される。換言すれば、インバータ10の正極電位側とモータ2のU相とが導通状態で固定される。ここで、指令電圧vucが電源電圧Veの「1/2」よりも大きいときには正弦波形状の指令電圧vucを生成することができず、瞬時電流値制御によっては適切なフィードバック制御をすることができない。またこの領域では、1パルス制御によれば、通常、インバータ10の正極電位側とモータ2のU相とが導通状態で固定される。そこで、本実施形態では、この領域において、1パルス制御によるものと同様の態様にてスイッチング素子12〜22を固定する。   In this case, when the command voltage vuc is larger than “½” of the power supply voltage Ve, the switching element 12 is fixed in the on state and the switching element 14 is fixed in the off state. In other words, the positive electrode potential side of the inverter 10 and the U phase of the motor 2 are fixed in a conductive state. Here, when the command voltage vuc is larger than “½” of the power supply voltage Ve, the sine wave-shaped command voltage vuc cannot be generated, and appropriate feedback control cannot be performed depending on the instantaneous current value control. . In this region, according to one-pulse control, the positive potential side of the inverter 10 and the U phase of the motor 2 are usually fixed in a conductive state. Therefore, in the present embodiment, in this region, the switching elements 12 to 22 are fixed in the same manner as in the one-pulse control.

また、指令電圧vucが電源電圧Veの「−1/2」よりも小さいときには、スイッチング素子12がオフ状態に、また、スイッチング素子14がオン状態に固定される。換言すれば、インバータ10の負極電位側とモータ2のU相とが導通状態で固定される。ここで、指令電圧vucが電源電圧Veの「−1/2」よりも小さいときには正弦波形状の指令電圧vucを生成することができず、瞬時電流値制御によっては適切なフィードバック制御をすることができない。またこの領域では、1パルス制御によれば、通常、インバータ10の負極電位側とモータ2のU相とが導通状態で固定される。そこで、本実施形態では、この領域において、1パルス制御によるものと同様の態様にてスイッチング素子12〜22を固定する。   When the command voltage vuc is smaller than “−½” of the power supply voltage Ve, the switching element 12 is fixed in the off state and the switching element 14 is fixed in the on state. In other words, the negative electrode potential side of the inverter 10 and the U phase of the motor 2 are fixed in a conductive state. Here, when the command voltage vuc is smaller than “−½” of the power supply voltage Ve, the sine wave-shaped command voltage vuc cannot be generated, and appropriate feedback control may be performed depending on the instantaneous current value control. Can not. In this region, according to one-pulse control, the negative electrode potential side of the inverter 10 and the U phase of the motor 2 are usually fixed in a conductive state. Therefore, in the present embodiment, in this region, the switching elements 12 to 22 are fixed in the same manner as in the one-pulse control.

上記態様にてスイッチング素子12〜22を固定すべく、上記駆動パルス制限部90は、図6に示すものとなっている。すなわち、駆動パルス制限部90においては、論理和生成部92u,92v,92wによって、ヒステリシスコンパレータ84〜88の出力と、H固定用信号gu1,gv1,gw1との論理和信号が生成される。また、反転信号生成部94u,94v,94wによって、L固定用信号gu0の論理反転信号が生成される。更に、論理積生成部96u,96v,96wによって、論理和生成部92u,92v,92wの出力と、反転信号生成部94u,94v,94wの出力との論理積信号が生成される。   In order to fix the switching elements 12 to 22 in the above manner, the drive pulse limiting unit 90 is as shown in FIG. That is, in the drive pulse limiting unit 90, logical sum signals of the outputs of the hysteresis comparators 84 to 88 and the H fixing signals gu1, gv1, and gw1 are generated by the logical sum generation units 92u, 92v, and 92w. Further, the inverted signal generation units 94u, 94v, and 94w generate a logically inverted signal of the L fixing signal gu0. Further, logical product signals of the outputs of the logical sum generation units 92u, 92v, 92w and the outputs of the inverted signal generation units 94u, 94v, 94w are generated by the logical product generation units 96u, 96v, 96w.

図7に、上記スイッチング制限部114による上記H固定用信号gu1とL固定用信号gu0との生成に関する処理手順を示す。なお、H固定用信号gv1,gw1とL固定用信号gv0,gw0との生成に関する処理も、図7に示す処理と同様であるため、ここではその説明を割愛する。   FIG. 7 shows a processing procedure relating to the generation of the H fixing signal gu1 and the L fixing signal gu0 by the switching restriction unit 114. Note that the processes related to the generation of the H fixing signals gv1, gw1 and the L fixing signals gv0, gw0 are the same as the processes shown in FIG. 7, and therefore the description thereof is omitted here.

図示されるように、指令電圧vucが電源電圧Veの「1/2」以下であって(ステップS10:NO)且つ電源電圧Veの「−1/2」以上であるとき(ステップS16:NO)には、H固定用信号gu1及びL固定用信号gu0が論理「L」とされる(ステップS14、S20)。   As shown in the figure, when the command voltage vuc is not more than “½” of the power supply voltage Ve (step S10: NO) and is not less than “−1/2” of the power supply voltage Ve (step S16: NO). The H fixing signal gu1 and the L fixing signal gu0 are set to logic “L” (steps S14 and S20).

一方、指令電圧vucが電源電圧Veの「1/2」よりも高いときには、H固定用信号gu1が論理「H」とされる(ステップS12)。また、指令電圧vucが電源電圧Veの「−1/2」よりも低い時には、L固定用信号gu0が論理「H」とされる(ステップS18)。   On the other hand, when the command voltage vuc is higher than “½” of the power supply voltage Ve, the H fixing signal gu1 is set to logic “H” (step S12). When the command voltage vuc is lower than “−½” of the power supply voltage Ve, the L fixing signal gu0 is set to logic “H” (step S18).

これにより、先の図5に示した態様にてスイッチング素子12,14の操作を制限することが可能となる。   This makes it possible to limit the operation of the switching elements 12 and 14 in the manner shown in FIG.

以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。   According to the embodiment described in detail above, the following effects can be obtained.

(1)フィードバック制御によるスイッチング素子12〜22の操作を制限すべく、スイッチング制限部114及び駆動パルス制限部90を備えた。これにより、必要以上のスイッチング操作による電圧利用率の低下を好適に抑制することができ、ひいては、モータ2の制御性を高く維持することができる。   (1) The switching limiting unit 114 and the drive pulse limiting unit 90 are provided to limit the operation of the switching elements 12 to 22 by feedback control. Thereby, the fall of the voltage utilization factor by switching operation more than necessary can be suppressed suitably, and the controllability of the motor 2 can be maintained high by extension.

(2)1パルス制御によって要求トルクを実現する際に想定される駆動パルスの反転タイミングの近傍以外で制限を行った。これにより、高回転速度・大トルク領域であっても、理論上最大の電圧利用率となる1パルス制御に近似する制御を、電流のフィードバック制御によって行うことができる。   (2) Limitation was performed except in the vicinity of the inversion timing of the drive pulse assumed when the required torque was realized by one-pulse control. As a result, even in the high rotation speed and large torque region, control that approximates the one-pulse control that provides the theoretically maximum voltage utilization rate can be performed by current feedback control.

(3)モータ2に要求電流値の電流を流す際に想定される正弦波形状の相電圧の振幅の2倍の値がインバータ10の入力電圧を上回るときに制限を行った。これにより、正弦波形状の指令電流iuc,ivc,iwcに追従させようとしてスイッチングを行うことで実電流iu,iv,iwの指令電流iuc,ivc,iwcへの追従性が低下するときに、制限を行うことができる。   (3) Limitation was performed when a value twice the amplitude of the sinusoidal phase voltage assumed when the current of the required current value flows through the motor 2 exceeds the input voltage of the inverter 10. As a result, the switching is performed so as to follow the sinusoidal command currents iuc, ivc, iwc, so that the tracking of the actual currents iu, iv, iw to the command currents iuc, ivc, iwc is reduced. It can be performed.

(4)モータ2に要求電流を流す際に想定される正弦波形状の相電圧(電位)がインバータ10の正極電位を上回る相についてはインバータ10の負極電位側とモータ2側とが導通状態となることを制限し、モータ2に要求電流を流す際に想定される正弦波形状の相電圧(電位)がインバータ10の負極電位を下回る相についてはインバータ10の正極電位側とモータ2側とが導通状態となることを制限した。これにより、不要なスイッチング操作がなされることを制限することができ、ひいては電圧利用率の低下を抑制することができる。   (4) For the phase in which the phase voltage (potential) of the sine wave assumed when the required current is supplied to the motor 2 exceeds the positive potential of the inverter 10, the negative potential side of the inverter 10 and the motor 2 side are in a conductive state. For the phase in which the phase voltage (potential) of the sine wave assumed when the required current flows through the motor 2 is lower than the negative potential of the inverter 10, the positive potential side of the inverter 10 and the motor 2 side are Restricted to be in a conductive state. Thereby, it can restrict | limit that an unnecessary switching operation is made, and can suppress the fall of a voltage utilization factor by extension.

(5)指令電流idc,iqcに基づき、モータ2に指令電流iuc,ivc,iwcの電流を流すための正弦波形状の相電圧を算出し、これに基づき制限を行った。これにより、モータ2を流れる実電流iu,iv,iwを指令電流iuc,ivc,iwcに追従させる制御を瞬時電流値制御によって適切に行うことができるか否かを適切に判断することができる。   (5) Based on the command currents idc and iqc, a sinusoidal phase voltage for flowing the command currents iuc, ivc and iwc to the motor 2 was calculated, and the limitation was performed based on this. As a result, it is possible to appropriately determine whether or not the control for causing the actual currents iu, iv, iw flowing through the motor 2 to follow the command currents iuc, ivc, iwc can be appropriately performed by the instantaneous current value control.

(6)スイッチング素子12〜22の操作状態を固定することで制限を行なった。これにより、不必要なスイッチング素子12〜22の操作を禁止することができる。   (6) Restriction was performed by fixing the operating state of the switching elements 12-22. Thereby, unnecessary operation of the switching elements 12 to 22 can be prohibited.

(第2の実施形態)
以下、第2の実施形態について、先の第1の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
(Second Embodiment)
Hereinafter, the second embodiment will be described with reference to the drawings with a focus on differences from the first embodiment.

図8に、本実施形態にかかるスイッチング素子12〜22の操作制限の態様を示す。この図8は、先の図5と対応するものである。   FIG. 8 shows a mode of operation restriction of the switching elements 12 to 22 according to the present embodiment. FIG. 8 corresponds to FIG.

図示されるように、本実施形態でも、指令電圧vucの変動範囲が電源42の電圧範囲を超えるときにスイッチング制限を行う。ただし、本実施形態では、指令電圧vucのゼロクロス点を中心とする所定の位相φの範囲内以外でのスイッチングを制限する。詳しくは、上記範囲外であって且つ指令電圧vucが正であるときには、スイッチング素子12をオン状態で固定して且つスイッチング素子14をオフ状態で固定する。換言すれば、インバータ10の正極電位側とモータ2側とを導通状態として固定する。一方、範囲外であって且つ指令電圧vucが負であるときには、スイッチング素子12をオフ状態で固定して且つスイッチング素子14をオン状態で固定する。換言すれば、インバータ10の負極電位側とモータ2側とを導通状態として固定する。   As shown in the figure, also in this embodiment, switching is limited when the fluctuation range of the command voltage vuc exceeds the voltage range of the power supply 42. However, in the present embodiment, switching is limited except within a predetermined phase φ centered on the zero-cross point of the command voltage vuc. Specifically, when it is out of the above range and the command voltage vuc is positive, the switching element 12 is fixed in the on state and the switching element 14 is fixed in the off state. In other words, the positive electrode potential side of the inverter 10 and the motor 2 side are fixed in a conductive state. On the other hand, when it is out of the range and the command voltage vuc is negative, the switching element 12 is fixed in the OFF state and the switching element 14 is fixed in the ON state. In other words, the negative electrode potential side of the inverter 10 and the motor 2 side are fixed in a conductive state.

図9に、マイクロコンピュータ50の行なう処理のうち、特にスイッチング素子12〜22を操作するための駆動パルスの生成に関する処理の機能ブロック図を示す。なお、図9において、先の図2に示したブロックと同様の機能を有するブロックについては、便宜上同一の符号を付している。   FIG. 9 shows a functional block diagram of processing related to generation of drive pulses for operating the switching elements 12 to 22 among the processing performed by the microcomputer 50. In FIG. 9, blocks having the same functions as those of the block shown in FIG.

図示されるように、本実施形態では、電圧位相演算部116を備えている。電圧位相演算部116では、指令電圧 vdc,vqcに基づき、3相の指令電圧vuc,vvc,vwcの位相θvu,θvv,θvwを算出する。これは、下記の式(c1)〜(c3)となる。
θvu=θvdq+π/2 …(c1)
θvv=θvdq+π/2−(2/3)π …(c2)
θvw=θvdq+π/2+(2/3)π …(c3)
ただし、位相θvdqは、初期値θreを用いて下記の式(c4)にて表現される。
θvdq=arctan(vqc/vdc)+θre …(c4)
一方、スイッチング制限部114では、位相θvu,θvv,θvwに基づき、スイッチング操作の制限を行う。ただし、この制限は、指令電圧vuc,vvc,vwcが電源電圧Veを上回ったときにのみ行うため、本実施形態でも、スイッチング制限部114が指令電圧vuc,vvc,vwcを取り込んでいる。図10に、スイッチング制限部114による上記H固定用信号gu1とL固定用信号gu0との生成に関する処理の手順を示す。
As illustrated, the present embodiment includes a voltage phase calculation unit 116. The voltage phase calculation unit 116 calculates phases θvu, θvv, θvw of the three-phase command voltages vuc, vvc, vwc based on the command voltages vdc, vqc. This becomes the following formulas (c1) to (c3).
θvu = θvdq + π / 2 (c1)
θvv = θvdq + π / 2− (2/3) π (c2)
θvw = θvdq + π / 2 + (2/3) π (c3)
However, the phase θvdq is expressed by the following equation (c4) using the initial value θre.
θvdq = arctan (vqc / vdc) + θre (c4)
On the other hand, the switching restriction unit 114 restricts the switching operation based on the phases θvu, θvv, and θvw. However, since this restriction is performed only when the command voltages vuc, vvc, and vwc exceed the power supply voltage Ve, the switching restriction unit 114 captures the command voltages vuc, vvc, and vwc also in this embodiment. FIG. 10 shows a procedure of processing related to generation of the H fixing signal gu1 and the L fixing signal gu0 by the switching restriction unit 114.

この一連の処理によれば、位相θvuが、位相φ以下であるとき(ステップS30:NO)、位相「π―φ」より大きく「π+φ」以下であるとき(ステップS38:NO)、又は位相「2π―φ」よりも大きいとき(ステップS40:NO)には、H固定用信号gu1が論理「L」とされて(ステップS36)且つL固定用信号gu0が論理「L」とされる(ステップS44)。これに対し、位相θvuが、位相φよりも大きく且つ位相「π―φ」よりも小さいとき(ステップS32:YES)には、H固定用信号gu1を論理「H」とする(ステップS34)。また、位相θvuが、位相「π+φ」よりも大きく位相「2π―φ」よりも小さいときには(ステップS40:YES)、L固定用信号gu0を論理「H」に固定する(ステップS42)。   According to this series of processing, when the phase θvu is equal to or smaller than the phase φ (step S30: NO), when larger than the phase “π−φ” and equal to or smaller than “π + φ” (step S38: NO), or when the phase “ When larger than 2π−φ ”(step S40: NO), the H fixing signal gu1 is set to logic“ L ”(step S36) and the L fixing signal gu0 is set to logic“ L ”(step S36). S44). On the other hand, when the phase θvu is larger than the phase φ and smaller than the phase “π−φ” (step S32: YES), the H fixing signal gu1 is set to the logic “H” (step S34). When the phase θvu is larger than the phase “π + φ” and smaller than the phase “2π−φ” (step S40: YES), the L fixing signal gu0 is fixed to the logic “H” (step S42).

なお、位相φは、「30°」以上とすることが望ましい。これにより、常時、3相のうちの少なくとも1つの相はスイッチング操作が制限されていない状態とすることができる。このため、制限をしているにもかかわらず、モータ2の運転状態の急変時においてフィードバック制御によりこの変化に適切に対処することができる。なお、制限しない領域を狭めるほど、スイッチング素子12〜22の操作態様を1パルス制御によるスイッチング素子12〜22の操作態様と近似させることができることに鑑みれば、位相φは極力小さくすることが望ましい。このため、上述した2つの観点から、フィードバック制御を常時行うことを可能として且つ極力1パルス制御に近似させるためには、位相φを「30°」とすることが特に望ましい。   The phase φ is preferably “30 °” or more. As a result, at least one of the three phases can always be in a state where the switching operation is not restricted. For this reason, this change can be appropriately dealt with by feedback control when the operating state of the motor 2 is suddenly changed despite the limitation. In view of the fact that the operation mode of the switching elements 12 to 22 can be approximated to the operation mode of the switching elements 12 to 22 by one-pulse control as the unrestricted region is narrowed, it is desirable to make the phase φ as small as possible. Therefore, from the above two viewpoints, it is particularly desirable that the phase φ is “30 °” in order to make it possible to always perform the feedback control and approximate the one-pulse control as much as possible.

以上説明した本実施形態によれば、先の第1の実施形態の上記(1)〜(3)、(5)、(6)の効果に加えて、更に以下の効果が得られるようになる。   According to the present embodiment described above, in addition to the effects (1) to (3), (5), and (6) of the first embodiment, the following effects can be obtained. .

(7)指令電圧vuc,vvc,vwcのゼロクロス点を中心とする所定の位相φの範囲以外において、指令電圧vuc,vvc,vwcが正となる相についてはインバータ10の負極電位側とモータ2側とが導通状態となることを制限し、指令電圧vuc,vvc,vwcが負となる相についてはインバータ10の正極電位側とモータ2側とが導通状態となることを制限した。これにより、不必要なスイッチング操作がなされることによる電圧利用率の低下を抑制することができる。   (7) For the phases in which the command voltages vuc, vvc, vwc are positive outside the range of the predetermined phase φ centered on the zero cross point of the command voltages vuc, vvc, vwc, the negative potential side of the inverter 10 and the motor 2 side And the positive voltage side of the inverter 10 and the motor 2 side are restricted to be in a conductive state for the phase in which the command voltages vuc, vvc, and vwc are negative. Thereby, the fall of the voltage utilization factor by performing unnecessary switching operation can be suppressed.

(8)所定の位相φを「30°」以上とした。これにより、モータ2の運転状態の急変時においてもフィードバック制御によりこの変化に適切に対処することができる。   (8) The predetermined phase φ is set to “30 °” or more. Thereby, even when the operating state of the motor 2 is suddenly changed, this change can be appropriately dealt with by feedback control.

(第3の実施形態)
以下、第3の実施形態について、先の第1の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
(Third embodiment)
Hereinafter, the third embodiment will be described with reference to the drawings with a focus on differences from the first embodiment.

本実施形態では、図11に示すように、指令電流iucの絶対値を増加させることでスイッチング素子12〜22の操作を制限する。すなわち、図示されるように、指令電圧vucが電源電圧Veの「1/2」よりも高いときには、指令電流iucを、出力電流の上限値Imaxとする。これにより、実電流iuが指令電流iucを上回ることが抑制され、インバータ10の負極電位側とモータ2側とが導通状態とされることが制限される。また、指令電圧vucが電源電圧Veの「−1/2」よりも低いときには、指令電流iucを、出力電流の下限値Iminとする。これにより、実電流iuが指令電流iucを下回ることが抑制され、インバータ10の正極電位側とモータ2側とが導通状態とされることが制限される。   In this embodiment, as shown in FIG. 11, the operation of the switching elements 12 to 22 is limited by increasing the absolute value of the command current iuc. That is, as shown in the figure, when the command voltage vuc is higher than “½” of the power supply voltage Ve, the command current iuc is set to the upper limit value Imax of the output current. Thereby, it is suppressed that the actual current iu exceeds the command current iuc, and the negative electrode potential side of the inverter 10 and the motor 2 side are restricted from being brought into conduction. Further, when the command voltage vuc is lower than “−½” of the power supply voltage Ve, the command current iuc is set to the lower limit value Imin of the output current. As a result, the actual current iu is suppressed from falling below the command current iuc, and the positive electrode potential side of the inverter 10 and the motor 2 side are restricted from being brought into conduction.

図12に、本実施形態にかかる駆動パルス制限部90の構成を示す。なお、図12において、先の図6に示したブロックと同様の機能を有するブロックには、便宜上同一の符号を付している。   FIG. 12 shows a configuration of the drive pulse limiting unit 90 according to the present embodiment. In FIG. 12, blocks having the same functions as those shown in FIG. 6 are given the same reference numerals for the sake of convenience.

図示されるように、本実施形態においては、駆動パルス制限部90は、ヒステリシスコンパレータ84,86,88に信号を出力する。そして、駆動パルス制限部90は、各相に対応してそれぞれ指令電流切替部98u,98v,98wを備えている。これら指令電流切替部98u,98v,98wは、上記指令電流変換部82の出力を取り込むとともに、H固定用信号gu1とL固定用信号gu0とを取り込み、これに基づき、指令電流iuc,ivc,iwcを生成する。   As shown in the figure, in the present embodiment, the drive pulse limiter 90 outputs a signal to the hysteresis comparators 84, 86, 88. The drive pulse limiting unit 90 includes command current switching units 98u, 98v, and 98w corresponding to the respective phases. The command current switching units 98u, 98v, and 98w take in the output of the command current conversion unit 82, and take in the H fixing signal gu1 and the L fixing signal gu0, and based on this, the command currents iuc, ivc, iwc Is generated.

図13に、上記指令電流切替部98u,98v,98wのうち、特に指令電流切替部98uの行なう処理の手順を示す。   FIG. 13 shows a procedure of processing performed particularly by the command current switching unit 98u among the command current switching units 98u, 98v, 98w.

図示されるように、H固定用信号gu1とL固定用信号gu0とが共に論理「L」であるときには(ステップS54:NO)、先の図2の指令電流変換部82の出力する指令電流iucをそのまま用いる(ステップS58)。これに対し、H固定用信号gu1が論理「H」であるときには(ステップS50:YES)、指令電流iucを上限値Imaxとする(ステップS52)。また、L固定用信号gu0が論理「H」とあるときには(ステップS54:YES)、指令電流iucを下限値Imin(=−Imax)とする(ステップS56)。   As shown in the figure, when both the H fixing signal gu1 and the L fixing signal gu0 are logic “L” (step S54: NO), the command current iuc output from the command current conversion unit 82 of FIG. Is used as it is (step S58). On the other hand, when the H fixing signal gu1 is logic “H” (step S50: YES), the command current iuc is set to the upper limit value Imax (step S52). When the L fixing signal gu0 is logic “H” (step S54: YES), the command current iuc is set to the lower limit value Imin (= −Imax) (step S56).

なお、上記上限値Imaxは、インバータ10の最大定格電流IM以下とする。これにより、インバータ10を流れる電流の絶対値が最大定格電流を超えて増加するとき、これを減少させるようにフィードバック制御をすることができる。   Note that the upper limit value Imax is equal to or less than the maximum rated current IM of the inverter 10. Thereby, when the absolute value of the current flowing through the inverter 10 exceeds the maximum rated current, feedback control can be performed so as to decrease the absolute value.

以上説明した本実施形態によれば、先の第1の実施形態の上記(1)〜(5)の効果に加えて、更に以下の効果が得られるようになる。   According to this embodiment described above, in addition to the effects (1) to (5) of the first embodiment, the following effects can be obtained.

(9)指令電流iuc,ivc,iwcの絶対値を要求電流値よりも増大させることでスイッチング操作の制限を行った。これにより、不必要なスイッチング素子の操作を好適に抑制することができる。   (9) The switching operation is limited by increasing the absolute values of the command currents iuc, ivc, iwc from the required current value. Thereby, unnecessary operation of the switching element can be suitably suppressed.

(10)スイッチング操作の制限に際し、指令電流iuc,ivc,iwcの絶対値をインバータ10の最大定格電流以下とした。これにより、インバータ10に最大定格電流以上の電流が流れると、上記スイッチング操作の制限にかかわらずフィードバック制御によりスイッチング素子が操作されるため、インバータ10に最大定格電流以上の電流が流れることを抑制することができる。   (10) When limiting the switching operation, the absolute values of the command currents iuc, ivc, iwc are set to be equal to or less than the maximum rated current of the inverter 10. As a result, when a current higher than the maximum rated current flows through the inverter 10, the switching element is operated by feedback control regardless of the limitation of the switching operation, so that the current exceeding the maximum rated current is prevented from flowing through the inverter 10. be able to.

(第4の実施形態)
以下、第4の実施形態について、先の第1の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
(Fourth embodiment)
Hereinafter, the fourth embodiment will be described with reference to the drawings with a focus on differences from the first embodiment.

本実施形態では、スイッチング素子12〜22の操作状態を固定しない領域において、指令電圧vuc,vvc,vwcが低下するときにはインバータ10の負極電位側とモータ2側とを導通させるスイッチングのみを許容し、指令電圧vuc,vvc,vwcが上昇するときにはインバータ10の正極電位側とモータ2側とを導通させるスイッチングのみを許容する。これにより、上記制限を行う領域以外において一度のみスイッチングが許容されることとなる。   In the present embodiment, in a region where the operation state of the switching elements 12 to 22 is not fixed, when the command voltages vuc, vvc, and vwc are reduced, only switching that makes the negative potential side of the inverter 10 and the motor 2 side conductive is permitted. When the command voltages vuc, vvc, and vwc rise, only switching that allows the positive electrode potential side of the inverter 10 and the motor 2 side to conduct is allowed. As a result, switching is allowed only once in a region other than the region where the restriction is performed.

図14に、本実施形態にかかる駆動パルス制限部90の構成を示す。なお、図14において、先の図6に示したブロックと同様の機能を有するブロックには、便宜上同一の符号を付している。   FIG. 14 shows a configuration of the drive pulse limiting unit 90 according to the present embodiment. In FIG. 14, blocks having the same functions as those of the block shown in FIG.

図示されるように、本実施形態の駆動パルス制限部90も、先の第1の実施形態(図6)のものと同一である。しかし、本実施形態では、上記H固定用信号gu1,gv1,gw1の代わりにH固定用信号Gu1,Gv1,Gw1が論理和生成部92u,92v,92wに入力される。また、上記L固定用信号gu0,gv0,gw0の代わりにL固定用信号Gu0,Gv0,Gw0が反転信号生成部94u,94v,94wに入力される。そして、これらH固定用信号Gu1,Gv1,Gw1とL固定用信号Gu0,Gv0,Gw0とは、H固定用信号gu1,gv1,gw1とL固定用信号gu0,gv0,gw0とに基づき、上記スイッチング制限部114によって図15に示す処理によって生成される。   As shown in the figure, the drive pulse limiting unit 90 of the present embodiment is the same as that of the first embodiment (FIG. 6). However, in the present embodiment, the H fixing signals Gu1, Gv1, Gw1 are input to the logical sum generation units 92u, 92v, 92w instead of the H fixing signals gu1, gv1, gw1. Further, the L fixing signals Gu0, Gv0, Gw0 are input to the inverted signal generating units 94u, 94v, 94w instead of the L fixing signals gu0, gv0, gw0. The H fixing signals Gu1, Gv1, Gw1 and the L fixing signals Gu0, Gv0, Gw0 are switched based on the H fixing signals gu1, gv1, gw1 and the L fixing signals gu0, gv0, gw0. It is generated by the restriction unit 114 by the process shown in FIG.

図15に示す一連の処理において、指令電圧vucが電源電圧Veの「1/2」倍を上回るときには(図5参照)、H固定用信号gu1が論理「H」となっているため、ステップS60において肯定判断され、ステップS62に移行する。ステップS62では、H固定用履歴信号gu1oldを論理「H」とするとともに、H固定用信号Gu1を論理「H」、L固定用信号Gu0を論理「L」とする。このため、H固定用信号gu1が論理「H」とされるときには、先の第1の実施形態と同様、スイッチング素子12がオン状態で固定されて且つスイッチング素子14がオフ状態で固定される。   In the series of processing shown in FIG. 15, when the command voltage vuc exceeds “½” times the power supply voltage Ve (see FIG. 5), the H fixing signal gu1 is logic “H”, so step S60. In step S62, an affirmative determination is made. In step S62, the H fixing history signal gu1old is set to logic “H”, the H fixing signal Gu1 is set to logic “H”, and the L fixing signal Gu0 is set to logic “L”. Therefore, when the H fixing signal gu1 is set to logic “H”, the switching element 12 is fixed in the on state and the switching element 14 is fixed in the off state, as in the first embodiment.

そして、指令電圧vucが電源電圧Veの「1/2」内に入ると、H固定用信号gu1が論理「L」に反転する。このため、ステップS60において否定判断される。このときには、L固定用信号gu0も論理「L」であるため、ステップS64においても否定判断される。そして、ステップS68において、ヒステリシスコンパレータ84の出力信号guが論理「H」であると判断されると、ステップS70に移行する。しかし、このときには、L固定用履歴信号gu0oldが論理「L」でないため、ステップS70で否定判断され、この一連の処理を一旦終了する。これに対し、出力信号guが論理「L」に反転すると、ステップS68で否定判断されるため、ステップS74に移行する。ここでは、H固定用履歴信号gu1oldが論理「H」となるために、ステップS76に移行する。ステップS76では、H固定用履歴信号gu1oldを論理「L」とするとともに、L固定用信号Gu0を論理「H」とする。これにより、スイッチング素子12がオフ状態に切り替えられ、スイッチング素子14がオン状態に切り替えられる。   When the command voltage vuc falls within “½” of the power supply voltage Ve, the H fixing signal gu1 is inverted to logic “L”. For this reason, a negative determination is made in step S60. At this time, since the L fixing signal gu0 is also logic “L”, a negative determination is also made in step S64. When it is determined in step S68 that the output signal gu of the hysteresis comparator 84 is logic “H”, the process proceeds to step S70. However, at this time, since the L fixing history signal gu0old is not the logic “L”, a negative determination is made in step S70, and this series of processes is temporarily ended. On the other hand, when the output signal gu is inverted to the logic “L”, a negative determination is made in step S68, and the process proceeds to step S74. Here, since the H fixing history signal gu1old becomes logic “H”, the process proceeds to step S76. In step S76, the H fixing history signal gu1old is set to logic “L”, and the L fixing signal Gu0 is set to logic “H”. Thereby, the switching element 12 is switched to an OFF state, and the switching element 14 is switched to an ON state.

この状態で、再度この処理に入ると、H固定用信号gu1とL固定用信号gu0とが共に論理「L」である間は、S70,S74のいずれでも否定判断されることとなるため、これ以上スイッチング状態が切り替えられることはない。   If this process is entered again in this state, a negative determination will be made in both S70 and S74 while both the H fixing signal gu1 and the L fixing signal gu0 are logic "L". The switching state is not switched as described above.

その後、指令電圧vucが電源電圧Veの「−1/2」倍を下回ると、L固定用信号gu0が論理「H」に反転するため、ステップS64で肯定判断される。これにより、ステップS66において、L固定用履歴信号gu0oldが論理「H」とされるとともに、L固定用信号Gu0が論理「H」とされ、H固定用信号Gu1が論理「L」とされる。このため、L固定用信号gu0が論理「H」とされるときには、先の第1の実施形態と同様、スイッチング素子12がオフ状態で固定されて且つスイッチング素子14がオン状態で固定される。   Thereafter, when the command voltage vuc falls below “−½” times the power supply voltage Ve, the L fixing signal gu0 is inverted to the logic “H”, so that an affirmative determination is made in step S64. Accordingly, in step S66, the L fixing history signal gu0old is set to logic “H”, the L fixing signal Gu0 is set to logic “H”, and the H fixing signal Gu1 is set to logic “L”. Therefore, when the L fixing signal gu0 is set to logic “H”, the switching element 12 is fixed in the off state and the switching element 14 is fixed in the on state, as in the first embodiment.

そして、指令電圧vucが電源電圧Veの「1/2」内に入ると、L固定用信号gu0が論理「L」に反転する。このため、ステップS64において否定判断される。そして、ステップS68において、ヒステリシスコンパレータ84の出力信号guが論理「L」であると判断されると、ステップS74に移行する。しかし、このときには、H固定用履歴信号gu1oldが論理「L」のため、ステップS74で否定判断され、この一連の処理を一旦終了する。これに対し、出力信号guが論理「H」に反転すると、ステップS68で肯定判断されるため、ステップS70に移行する。ここでは、L固定用履歴信号gu0oldが論理「H」であるために、肯定判断され、ステップS72に移行する。ステップS72では、L固定用履歴信号gu0oldを論理「L」とするとともに、H固定用信号Gu1を論理「H」とする。これにより、スイッチング素子12がオン状態に切り替えられ、スイッチング素子14がオフ状態に切り替えられる。   When the command voltage vuc falls within “½” of the power supply voltage Ve, the L fixing signal gu0 is inverted to logic “L”. For this reason, a negative determination is made in step S64. When it is determined in step S68 that the output signal gu of the hysteresis comparator 84 is logic “L”, the process proceeds to step S74. However, at this time, since the H fixing history signal gu1old is logic “L”, a negative determination is made in step S74, and this series of processes is temporarily ended. On the other hand, when the output signal gu is inverted to logic “H”, an affirmative determination is made in step S68, and the process proceeds to step S70. Here, since the L fixing history signal gu0old is logic “H”, an affirmative determination is made, and the routine proceeds to step S72. In step S72, the L fixing history signal gu0old is set to logic “L”, and the H fixing signal Gu1 is set to logic “H”. Thereby, the switching element 12 is switched to an on state, and the switching element 14 is switched to an off state.

この状態で、再度この処理に入ると、H固定用信号gu1とL固定用信号gu0とが共に論理「L」である間は、S70,S74のいずれでも否定判断されることとなるため、これ以上スイッチング状態が切り替えられることはない。   If this process is entered again in this state, a negative determination will be made in both S70 and S74 while both the H fixing signal gu1 and the L fixing signal gu0 are logic "L". The switching state is not switched as described above.

以上説明した本実施形態によれば、先の第1の実施形態の上記(1)〜(6)の効果に加えて、更に以下の効果が得られるようになる。   According to this embodiment described above, the following effects can be obtained in addition to the effects (1) to (6) of the first embodiment.

(11)スイッチング素子12〜22の操作状態を固定しない領域において、指令電圧vuc,vvc,vwcが低下するときにはインバータ10の負極電位側とモータ2側とを導通させるスイッチングのみを許容し、指令電圧vuc,vvc,vwcが上昇するときにはインバータ10の正極電位側とモータ2側とを導通させるスイッチングのみを許容した。これにより、スイッチング素子12〜22の操作状態の切り替えを一度のみ許容することで、1パルス制御を確実に行うことができる。   (11) In a region where the operating state of the switching elements 12 to 22 is not fixed, when the command voltages vuc, vvc, and vwc decrease, only switching that allows the negative electrode potential side of the inverter 10 and the motor 2 side to conduct is allowed. When vuc, vvc, and vwc rise, only switching that connects the positive electrode potential side of the inverter 10 and the motor 2 side is allowed. Thereby, 1-pulse control can be reliably performed by allowing switching of the operation state of the switching elements 12 to 22 only once.

(第5の実施形態)
以下、第5の実施形態について、先の第1の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
(Fifth embodiment)
Hereinafter, a fifth embodiment will be described with reference to the drawings, focusing on differences from the first embodiment.

図16に、マイクロコンピュータ50の行なう処理のうち、特にスイッチング素子12〜22を操作するための駆動パルスの生成に関する処理の機能ブロック図を示す。なお、図16において先の図2に示したブロックと同様の機能を有するブロックについては、便宜上同一の符号を付している。   FIG. 16 is a functional block diagram of processing related to generation of drive pulses for operating the switching elements 12 to 22 among the processing performed by the microcomputer 50. In FIG. 16, blocks having the same functions as those shown in FIG. 2 are given the same reference numerals for the sake of convenience.

図示されるように、本実施形態では、実電流iu,iv,iwを3相の電圧vu,vv,vwに変換する電流電圧変換部120を備えている。ここで、電圧vu,vv,vwは、実電流iu,iv,iwを流す際に想定される正弦波形状の相電圧である。電圧vu,vv,vwは、モータ2の実際の相電圧ではないが、この電圧vu,vv,vwを用いて上記H固定用信号gu1,gv1,gw1とL固定用信号gu0,gv0,gw0とを生成することはできる。   As shown in the figure, the present embodiment includes a current-voltage converter 120 that converts actual currents iu, iv, and iw into three-phase voltages vu, vv, and vw. Here, the voltages vu, vv, vw are sinusoidal phase voltages assumed when the actual currents iu, iv, iw are passed. The voltages vu, vv, vw are not actual phase voltages of the motor 2, but using the voltages vu, vv, vw, the H fixing signals gu1, gv1, gw1 and the L fixing signals gu0, gv0, gw0 Can be generated.

以上説明した本実施形態によっても、先の第1の実施形態の上記(1)〜(4)、(6)の効果を得ることはできる。   Also according to this embodiment described above, the effects (1) to (4) and (6) of the first embodiment can be obtained.

(第6の実施形態)
以下、第6の実施形態について、先の第1の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
(Sixth embodiment)
Hereinafter, the sixth embodiment will be described with reference to the drawings with a focus on differences from the first embodiment.

図17に、マイクロコンピュータ50の行なう処理のうち、特にスイッチング素子12〜22を操作するための駆動パルスの生成に関する処理の機能ブロック図を示す。なお、図17において先の図2に示したブロックと同様の機能を有するブロックについては、便宜上同一の符号を付している。   FIG. 17 shows a functional block diagram of processing related to generation of drive pulses for operating the switching elements 12 to 22 among the processing performed by the microcomputer 50. In FIG. 17, blocks having the same functions as those shown in FIG. 2 are given the same reference numerals for the sake of convenience.

図示されるように、本実施形態では、スイッチング制限部114において、要求トルクと回転速度とに基づき上記H固定用信号gu1,gv1,gw1とL固定用信号gu0,gv0,gw0とを生成する。ここでは、要求トルクと回転速度とに基づき上記H固定用信号gu1,gv1,gw1とL固定用信号gu0,gv0,gw0とをマップ演算する。このマップは、要求電流をモータ2に流す際に想定される1パルス制御の駆動パルスを予め求め、この駆動パルスの反転タイミング近傍以外でスイッチングを制限するように、上記H固定用信号gu1,gv1,gw1とL固定用信号gu0,gv0,gw0とを求めることで生成することができる。そして、このマップを作成した後、スイッチング制限部114に記憶させておく。   As shown in the figure, in the present embodiment, the switching restriction unit 114 generates the H fixing signals gu1, gv1, gw1 and the L fixing signals gu0, gv0, gw0 based on the required torque and the rotation speed. Here, the H fixing signals gu1, gv1, gw1 and the L fixing signals gu0, gv0, gw0 are map-calculated based on the required torque and the rotational speed. This map obtains in advance a one-pulse control drive pulse that is assumed when the required current is supplied to the motor 2, and the H-fixing signals gu1, gv1 so as to limit switching except in the vicinity of the inversion timing of the drive pulse. , Gw1 and the L fixing signals gu0, gv0, gw0. Then, after creating this map, it is stored in the switching restriction unit 114.

以上説明した本実施形態によっても、先の第1の実施形態の上記(1)〜(4)、(6)の効果を得ることはできる。   Also according to this embodiment described above, the effects (1) to (4) and (6) of the first embodiment can be obtained.

(その他の実施形態)
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
(Other embodiments)
Each of the above embodiments may be modified as follows.

・上記第1〜第4の実施形態において、要求トルクと回転速度とから算出される指令電流idc,iqcに基づき、スイッチング制限を行ったが、指令電流に基づくスイッチング制限手法としてはこれに限らない。例えば要求トルクと回転速度とから算出される指令電流idc,iqcの基本値と2相の実電流id,iqとから最終的な指令電流idc,iqcを算出し、これに基づき制限を行ってもよい。   In the first to fourth embodiments, the switching limitation is performed based on the command currents idc and iqc calculated from the required torque and the rotation speed. However, the switching limitation method based on the command current is not limited to this. . For example, the final command currents idc and iqc are calculated from the basic values of the command currents idc and iqc calculated from the required torque and the rotational speed and the two-phase actual currents id and iq, and the limit is performed based on the calculated command currents idc and iqc. Good.

・上記第2の実施形態において、所定の位相φを要求トルク及び回転速度に応じて可変設定してもよい。すなわち、回転速度が高くなるほど、また要求トルクが大きくなるほど、高い電圧利用率が要求されるため、1パルス制御に近似させることが望まれる。このため、回転速度が高いほど、また要求トルクが大きいほど、位相φを小さい値としてもよい。これにより、回転速度が高くなるにつれて、また要求トルクが大きくなるにつれて、瞬時電流値制御によって1パルス制御に近似する制御をすることができる。   In the second embodiment, the predetermined phase φ may be variably set according to the required torque and the rotation speed. That is, as the rotational speed increases and the required torque increases, a higher voltage utilization rate is required, so it is desirable to approximate one-pulse control. For this reason, the phase φ may be set to a smaller value as the rotational speed is higher and the required torque is larger. As a result, as the rotational speed increases and the required torque increases, it is possible to perform control that approximates one-pulse control by instantaneous current value control.

・上記第3の実施形態において、上限値Imaxや下限値Iminは要求トルク及び回転速度に応じて、又は指令電流idc,iqc若しくは3相での指令電流iuc,ivc,iwcに応じて可変してもよい。例えば3相での指令電流iuc,ivc,iwcの振幅が大きいほど上限値Imaxや下限値Iminの絶対値を大きくすることで、実電流iu,iv,iwを指令電流iuc,ivc,iwcに好適に追従させることができる。なお、この場合であっても、上限値Imaxや下限値Iminは、インバータ10の最大定格電流以下とすることが望ましい。   In the third embodiment, the upper limit value Imax and the lower limit value Imin are variable according to the required torque and rotational speed, or according to the command currents idc, iqc, or the command currents iuc, ivc, iwc in three phases. Also good. For example, the actual currents iu, iv, iw are suitable for the command currents iuc, ivc, iwc by increasing the absolute values of the upper limit value Imax and the lower limit value Imin as the amplitude of the command currents iuc, ivc, iwc in three phases increases. Can be followed. Even in this case, it is desirable that the upper limit value Imax and the lower limit value Imin are not more than the maximum rated current of the inverter 10.

・上記各実施形態では、モータ2に本発明を適用する場合を想定したが、これに限らず、発電機に本発明を適用してもよい。この場合、モータ2の出力トルクが大きいときを、発電機のトルクが負で大きいとき(負荷トルクが大きいとき)と読み替えればよい。   In each of the above embodiments, it is assumed that the present invention is applied to the motor 2. However, the present invention is not limited to this, and the present invention may be applied to a generator. In this case, the case where the output torque of the motor 2 is large may be read as the case where the torque of the generator is negative and large (when the load torque is large).

・上記各実施形態では、インバータ10のスイッチング手法として、瞬時電流値制御のみを採用したがこれに限らない。例えばモータ2の低回転速度、小トルク領域においては、三角波を搬送波とするPWM制御を採用してもよい。   In each of the above embodiments, only the instantaneous current value control is used as the switching method of the inverter 10, but the present invention is not limited to this. For example, in the low rotation speed and small torque region of the motor 2, PWM control using a triangular wave as a carrier wave may be employed.

・多相回転電機の制御装置としては、ハイブリッド車に搭載されるものに限らず、例えば電気自動車に搭載されるものであってもよい。   The control device for the multi-phase rotating electrical machine is not limited to that mounted on the hybrid vehicle, but may be mounted on an electric vehicle, for example.

・上記各実施形態において、制御処理の実装は、マイコンに限らない。例えばFPGAや専用LSI等のハードデバイスでもよい。   In the above embodiments, the control processing is not limited to the microcomputer. For example, a hard device such as an FPGA or a dedicated LSI may be used.

第1の実施形態にかかるモータ、インバータ、及びマイコンの構成を示す図。The figure which shows the structure of the motor, inverter, and microcomputer concerning 1st Embodiment. 同実施形態にかかるマイコン内の処理を示す機能ブロック図。The functional block diagram which shows the process in the microcomputer concerning the embodiment. 同実施形態における瞬時電流値制御の態様を示すタイムチャート。The time chart which shows the aspect of the instantaneous electric current value control in the embodiment. 1パルス制御の態様を示すタイムチャート。The time chart which shows the aspect of 1 pulse control. 上記実施形態におけるスイッチングの制限態様を示すタイムチャート。The time chart which shows the restriction | limiting aspect of switching in the said embodiment. 同実施形態における駆動パルス制限部の構成を示す図。The figure which shows the structure of the drive pulse restriction | limiting part in the embodiment. 同実施形態におけるスイッチングの制限の処理手順を示すフローチャート。The flowchart which shows the process sequence of the restriction | limiting of switching in the embodiment. 第2の実施形態における瞬時電流値制御の態様を示すタイムチャート。The time chart which shows the aspect of the instantaneous electric current value control in 2nd Embodiment. 第2の実施形態にかかるマイコン内の処理を示す機能ブロック図。The functional block diagram which shows the process in the microcomputer concerning 2nd Embodiment. 同実施形態におけるスイッチングの制限の処理手順を示すフローチャート。The flowchart which shows the process sequence of the restriction | limiting of switching in the embodiment. 第3の実施形態における瞬時電流値制御の態様を示すタイムチャート。The time chart which shows the aspect of the instantaneous electric current value control in 3rd Embodiment. 同実施形態における駆動パルス制限部の構成を示す図。The figure which shows the structure of the drive pulse restriction | limiting part in the embodiment. 同実施形態におけるスイッチングの制限の処理手順を示すフローチャート。The flowchart which shows the process sequence of the restriction | limiting of switching in the embodiment. 第4の実施形態における駆動パルス制限部の構成を示す図。The figure which shows the structure of the drive pulse restriction | limiting part in 4th Embodiment. 同実施形態におけるスイッチングの制限の処理手順を示すフローチャート。The flowchart which shows the process sequence of the restriction | limiting of switching in the embodiment. 第5の実施形態にかかるマイコン内の処理を示す機能ブロック図。The functional block diagram which shows the process in the microcomputer concerning 5th Embodiment. 第6の実施形態にかかるマイコン内の処理を示す機能ブロック図。The functional block diagram which shows the process in the microcomputer concerning 6th Embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

2…モータ(多相回転電機の一実施形態)、10…インバータ、12〜22…スイッチング素子、50…マイクロコンピュータ(多相回転電機の一実施形態)。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 2 ... Motor (one embodiment of a multiphase rotating electrical machine), 10 ... Inverter, 12-22 ... Switching element, 50 ... Microcomputer (One embodiment of a multiphase rotating electrical machine).

Claims (9)

多相回転電機に対する指令電流によって定まる所定のヒステリシス領域の上限及び下限と前記多相回転電機を流れる実電流との大小に基づき、インバータのスイッチング素子を操作することで、前記実電流を、要求トルクを生成するための要求電流値にフィードバック制御する多相回転電機の制御装置において、
前記多相回転電機に前記要求電流を流す際に想定される正弦波形状の相電圧が前記インバータの正極電位を上回る相については前記インバータの負極電位側と前記多相回転電機側とが導通状態となることを制限し、前記多相回転電機に前記要求電流を流す際に想定される正弦波形状の相電圧が前記インバータの負極電位を下回る相については前記インバータの正極電位側と前記多相回転電機側とが導通状態となることを制限する制限手段を備えることを特徴とする多相回転電機の制御装置。
Based on the magnitude of the upper and lower limits of the predetermined hysteresis region determined by the command current for the multiphase rotating electrical machine and the actual current flowing through the multiphase rotating electrical machine, the actual current is obtained as the required torque by operating the switching element of the inverter. In a control device for a multiphase rotating electrical machine that performs feedback control to a required current value for generating
For a phase in which a sine wave-shaped phase voltage assumed when the required current is supplied to the multiphase rotating electrical machine exceeds the positive potential of the inverter, the negative potential side of the inverter and the multiphase rotating electrical machine side are in a conductive state. For the phase in which the phase voltage of the sine wave assumed when the required current is supplied to the multiphase rotating electrical machine is lower than the negative potential of the inverter, the positive potential side of the inverter and the multiphase A control device for a multiphase rotating electrical machine, comprising limiting means for restricting the rotating electrical machine side from being in a conductive state.
多相回転電機に対する指令電流によって定まる所定のヒステリシス領域の上限及び下限と前記多相回転電機を流れる実電流との大小に基づき、インバータのスイッチング素子を操作することで、前記実電流を、要求トルクを生成するための要求電流値にフィードバック制御する多相回転電機の制御装置において、
前記多相回転電機に前記要求電流を流す際に想定される正弦波形状の相電圧のゼロクロス点を中心とする所定の位相範囲以外において、前記相電圧が正となる相については前記インバータの負極電位側と前記多相回転電機側とが導通状態となることを制限し、前記相電圧が負となる相については前記インバータの正極電位側と前記多相回転電機側とが導通状態となることを制限する制限手段を備えることを特徴とする多相回転電機の制御装置。
Based on the magnitude of the upper and lower limits of the predetermined hysteresis region determined by the command current for the multiphase rotating electrical machine and the actual current flowing through the multiphase rotating electrical machine, the actual current is obtained as the required torque by operating the switching element of the inverter. In a control device for a multiphase rotating electrical machine that performs feedback control to a required current value for generating
Outside the predetermined phase range centered on the zero-cross point of the sinusoidal phase voltage assumed when the required current is supplied to the multiphase rotating electrical machine, the negative phase of the inverter for the phase in which the phase voltage is positive The potential side and the multiphase rotating electrical machine side are restricted from being in a conducting state, and the positive potential side of the inverter and the multiphase rotating electrical machine side are in a conducting state for a phase in which the phase voltage is negative. A control device for a multi-phase rotating electrical machine, comprising limiting means for limiting
前記多相回転電機が3相回転電機であり、
前記所定の位相範囲が「±30°」以上であることを特徴とする請求項記載の多相回転電機の制御装置。
The multi-phase rotating electrical machine is a 3-phase rotating electrical machine;
3. The control device for a multi-phase rotating electrical machine according to claim 2, wherein the predetermined phase range is “± 30 °” or more.
多相回転電機に対する指令電流によって定まる所定のヒステリシス領域の上限及び下限と前記多相回転電機を流れる実電流との大小に基づき、インバータのスイッチング素子を操作することで、前記実電流を、要求トルクを生成するための要求電流値にフィードバック制御する多相回転電機の制御装置において、
前記要求電流値の半周期と一致する駆動パルスを用いる1パルス制御によって前記要求トルクを実現する際に想定される前記駆動パルスの反転タイミングの近傍以外で前記スイッチング素子の操作状態を固定することで前記フィードバック制御による前記スイッチング素子の操作を制限する制限手段を備えることを特徴とする多相回転電機の制御装置。
Based on the magnitude of the upper and lower limits of the predetermined hysteresis region determined by the command current for the multiphase rotating electrical machine and the actual current flowing through the multiphase rotating electrical machine, the actual current is obtained as the required torque by operating the switching element of the inverter. In a control device for a multiphase rotating electrical machine that performs feedback control to a required current value for generating
By fixing the operation state of the switching element except in the vicinity of the inversion timing of the drive pulse assumed when the required torque is realized by one-pulse control using a drive pulse that matches the half cycle of the required current value. A control device for a multiphase rotating electrical machine, comprising limiting means for limiting the operation of the switching element by the feedback control.
前記制限手段は、前記制限を行う領域以外において、前記多相回転電機に前記要求電流を流す際に想定される正弦波形状の相電圧が低下するときには前記インバータの負極電位側と前記多相回転電機側とを導通させるスイッチングのみを許容し、前記相電圧が上昇するときには前記インバータの正極電位側と前記多相回転電機側とを導通させるスイッチングのみを許容することを特徴とする請求項記載の多相回転電機の制御装置。 The limiting means is configured such that when a phase voltage having a sinusoidal shape assumed when the required current is supplied to the multiphase rotating electric machine is reduced in a region other than the region where the limitation is performed, the inverter negative electrode potential side and the multiphase rotation only allow switching to conduct the electrical side, according to claim 4, wherein when said phase voltage increases, characterized in that the allowing only switching to conduction between the multiphase rotary electric machine side and the positive potential side of the inverter Multiphase rotating electrical machine control device. 多相回転電機に対する指令電流によって定まる所定のヒステリシス領域の上限及び下限と前記多相回転電機を流れる実電流との大小に基づき、インバータのスイッチング素子を操作することで、前記実電流を、要求トルクを生成するための要求電流値にフィードバック制御する多相回転電機の制御装置において、
前記要求電流値の半周期と一致する駆動パルスを用いる1パルス制御によって前記要求トルクを実現する際に想定される前記駆動パルスの反転タイミングの近傍以外で前記フィードバック制御による前記スイッチング素子の操作を制限すべく、前記指令電流の絶対値を前記要求電流値よりも増大させる制限手段を備えることを特徴とする多相回転電機の制御装置。
Based on the magnitude of the upper and lower limits of the predetermined hysteresis region determined by the command current for the multiphase rotating electrical machine and the actual current flowing through the multiphase rotating electrical machine, the actual current is obtained as the required torque by operating the switching element of the inverter. In a control device for a multiphase rotating electrical machine that performs feedback control to a required current value for generating
The operation of the switching element by the feedback control is limited except in the vicinity of the inversion timing of the drive pulse assumed when the required torque is realized by one-pulse control using a drive pulse that matches the half cycle of the required current value. Therefore, a control device for a multi-phase rotating electrical machine, comprising limiting means for increasing the absolute value of the command current above the required current value.
前記制限手段は、前記制限に際し、前記指令電流の絶対値を、前記インバータの最大定格電流以下とする請求項記載の多相回転電機の制御装置。 The control device for a multi-phase rotating electrical machine according to claim 6 , wherein the limiting means sets the absolute value of the command current to be equal to or less than a maximum rated current of the inverter at the time of the limitation. 前記制限手段は、前記多相回転電機に前記要求電流値の電流を流す際に想定される正弦波形状の相電圧の振幅の2倍の値が前記インバータの入力電圧を上回るときに前記制限を行うものであることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の多相回転電機の制御装置。 The restricting means restricts the restriction when a value that is twice the amplitude of a sinusoidal phase voltage that is assumed when the current of the required current value flows through the multiphase rotating electrical machine exceeds the input voltage of the inverter. The control device for a multi-phase rotating electrical machine according to any one of claims 1 to 7, wherein the control device is a control device. 前記制限手段は、前記指令電流に基づき、前記多相回転電機に前記指令電流を流すための正弦波形状の相電圧を算出する手段を備え、該算出される相電圧に基づき、前記制限を行うことを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載の多相回転電機の制御装置。 The limiting means includes means for calculating a sinusoidal phase voltage for flowing the command current to the multiphase rotating electrical machine based on the command current, and performs the limitation based on the calculated phase voltage. The control apparatus for a multi-phase rotating electrical machine according to any one of claims 1 to 8 .
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