JP4703628B2

JP4703628B2 - Power converter

Info

Publication number: JP4703628B2
Application number: JP2007300262A
Authority: JP
Inventors: 健一秋田; 健治中島; 暢彦藤田; 典之和田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2007-11-20
Filing date: 2007-11-20
Publication date: 2011-06-15
Anticipated expiration: 2027-11-20
Also published as: JP2009130954A

Description

本発明は、交流発電機と直流電源との間に接続される電力変換器に関するものである。 The present invention relates to a power converter connected between an AC generator and a DC power source.

自動車に搭載され、エンジンを始動するために駆動すると共に、さらにエンジン駆動後には発電を行う車載用発電電動機には、直流電力と交流電力との相互変換を行う電力変換器が使用される。
一般に、このような電力変換器は、発電電動機とバッテリの間に接続され、複数のスイッチング素子と上記各スイッチング素子と並列に接続されたダイオード素子(例えば、スイッチング素子に付随しているボディダイオード)とにより構成されている。発電電動機が電動機として動作している場合（モータ駆動動作時）には、スイッチング素子のオン・オフを制御することによりバッテリからの直流電力を交流電力に変換し、他方、発電電動機が発電機として動作している場合(発電動作時)には、発電電動機が発電した交流電力をダイオードにより整流し直流電力に変換するよう作用する。 A power converter that performs mutual conversion between direct current power and alternating current power is used for an in-vehicle generator motor that is mounted on an automobile and is driven to start an engine and generates electric power after the engine is driven.
Generally, such a power converter is connected between a generator motor and a battery, and a plurality of switching elements and a diode element connected in parallel with each of the switching elements (for example, a body diode associated with the switching element) It is comprised by. When the generator motor is operating as a motor (during motor drive operation), DC power from the battery is converted to AC power by controlling on / off of the switching element, while the generator motor is used as a generator. When operating (during power generation operation), AC power generated by the generator motor is rectified by a diode and converted into DC power.

しかしながら近年では、ダイオード整流よりも効率がよく、素子の発熱も少ないことから、スイッチング素子による同期整流が用いられるようになってきた。例えば、特許文献１に記載の電力変換器では、ダイオードに通電が行われているタイミングに同期して、スイッチング素子のオン・オフを制御する、いわゆる同期整流が行われるようになっている。 However, in recent years, synchronous rectification using switching elements has been used because it is more efficient than diode rectification and generates less heat from the element. For example, in the power converter described in Patent Document 1, so-called synchronous rectification is performed in which on / off of the switching element is controlled in synchronization with the timing when the diode is energized.

特開２００３−２８４３９６JP 2003-284396 A

通常、発電電動機が発電を開始すると、スイッチング素子と並列に接続されたダイオードによってダイオード整流が行われる。その後、エンジンの回転速度が上昇し、発電電動機での発電量が増加すると、ダイオード整流から同期整流へと移行させる。ダイオード整流から同期整流に移行する際には、通電時のスイッチング素子の端子間電圧に対して、ダイオード素子の端子間電圧の方が大きいため、整流方法が切り換わると同時にダイオードによる損失がなくなる効率の高い電力変換が行われる。しかしながら、発電効率が急激に上昇すると、バッテリ電圧や発電トルク（エンジンへの負荷トルク）に変動を引き起こす。 Normally, when the generator motor starts power generation, diode rectification is performed by a diode connected in parallel with the switching element. Thereafter, when the rotational speed of the engine increases and the amount of power generated by the generator motor increases, the diode rectification is switched to synchronous rectification. When switching from diode rectification to synchronous rectification, the voltage between the terminals of the diode element is greater than the voltage between the terminals of the switching element when energized. High power conversion is performed. However, when the power generation efficiency increases rapidly, the battery voltage and the power generation torque (load torque to the engine) are changed.

また、同期整流からダイオード整流へ移行する場合においても、整流方法が切り換わると同時にダイオードによる損失が発生し、発電効率が低下するため、同様にバッテリ電圧や発電トルクの変動を引き起こす。
上記のように整流方法の切り換えによりバッテリ電圧や発電トルクが変動すると、ライトに明暗が生じたり、アイドル回転が不安定になるなど車載用電装品や走行性能に悪影響を及ぼし、自動車の快適性・走行性が低下するという課題があった。 Also, when switching from synchronous rectification to diode rectification, a loss due to the diode occurs at the same time as the rectification method is switched, and the power generation efficiency is lowered, which similarly causes fluctuations in battery voltage and power generation torque.
If the battery voltage or power generation torque fluctuates due to the switching of the rectification method as described above, the lighting will become darker and the idle rotation will be unstable, which adversely affects on-vehicle electrical components and running performance, and There was a problem that the running performance deteriorated.

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、直流電力と交流電力を変換する電力変換器において、ダイオード整流から同期整流に移行する場合、あるいは同期整流からダイオード整流に移行する場合に、電力変換器に接続された直流電源の電圧や発電トルクを緩やかに変化させることができる電力変換器を提供することにある。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a power converter that converts direct current power and alternating current power when the diode rectification is switched to synchronous rectification, or from synchronous rectification to diode. An object of the present invention is to provide a power converter capable of gently changing the voltage and power generation torque of a DC power source connected to the power converter when shifting to rectification.

この発明は、複数個のスイッチング素子と上記各スイッチング素子に並列に接続されたダイオード素子とにより構成され、少なくとも発電機からの交流電力をダイオード整流あるいは同期整流により直流電力に変換する電力変換器において、上記同期整流時におけるスイッチング素子のオン・オフタイミングを制御する同期整流制御部と、上記同期整流制御部に対して同期整流制御の実施許可を与える同期整流許可部とを備え、上記同期整流許可部は上記同期整流制御部に対する制御許可をＰＷＭ制御により行い、ＰＷＭ制御のデューティを徐々に変化させる制御許可信号を上記同期整流制御部に与えるようにしたことを特徴とするものである。 The present invention provides a power converter that includes a plurality of switching elements and a diode element connected in parallel to each of the switching elements, and converts at least AC power from a generator into DC power by diode rectification or synchronous rectification. A synchronous rectification control unit that controls the on / off timing of the switching element during the synchronous rectification, and a synchronous rectification permission unit that grants the synchronous rectification control to the synchronous rectification control unit. The control unit performs control permission for the synchronous rectification control unit by PWM control, and supplies a control permission signal for gradually changing the duty of PWM control to the synchronous rectification control unit.

本発明の電力変換器によれば、同期整流許可をＰＷＭ制御することにより、ダイオード整流から同期整流に移行する場合、あるいは同期整流からダイオード整流に移行する場合に、同期整流を行う区間とダイオード整流を行う区間を交互に繰り返し、その動機整流とダイオード整流の割合を徐々に変化させることにより、同期整流とダイオード整流との切り換え時の電源電圧や発電トルクを緩やかに変化させ、自動車の快適性・走行性に悪影響が及ばないようにすることができる。 According to the power converter of the present invention, the period for performing synchronous rectification and the diode rectification in the case of shifting from synchronous rectification to synchronous rectification by PWM control of synchronous rectification permission or when switching from synchronous rectification to diode rectification. By alternately repeating the sections to perform motive rectification and the ratio of diode rectification, the power supply voltage and power generation torque at the time of switching between synchronous rectification and diode rectification are gradually changed, and the comfort of the car It is possible to prevent the running performance from being adversely affected.

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１における電力変換器の構成図を示したものである。図１において、１００は発電電動機、２００は電力変換器を示している。発電電動機１００は発電電動機電機子巻線１０１と発電電動機界磁巻線１０２から構成されており、また電力変換器２００は制御部２１０と電力変換部２２０とから構成されており、上記発電電動機１００と直流電源となるバッテリ３００の間に接続される。 Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a configuration diagram of a power converter according to Embodiment 1 of the present invention. In FIG. 1, 100 indicates a generator motor, and 200 indicates a power converter. The generator motor 100 includes a generator motor armature winding 101 and a generator motor field winding 102, and the power converter 200 includes a control unit 210 and a power conversion unit 220. And a battery 300 serving as a DC power source.

更に、上記電力変換部２２０は、発電電動機界磁巻線１０２に流す界磁電流をＰＷＭ制御するための界磁スイッチング素子２２１とフリーホイールダイオード２２２を備えると共に、バッテリのプラス端子Pに接続された３つの上アームスイッチング素子（２２３ａ、２２３ｂ、２２３ｃ）と、同じくマイナス端子Nに接続された３つの下アームスイッチング素子（２２４ａ、２２４ｂ、２２４ｃ）とを備えており、上記上アームスイッチング素子と下アームスイッチング素子との直列接続点は上記発電電動機電機子巻線１０１の各相端子U、V、Wに接続されている。また、これらの６つの上下アームスイッチング素子にはそれぞれボディダイオードが並列に付随している。 Further, the power conversion unit 220 includes a field switching element 221 and a free wheel diode 222 for PWM control of a field current flowing through the generator motor field winding 102 and is connected to a positive terminal P of the battery. Three upper arm switching elements (223a, 223b, 223c) and three lower arm switching elements (224a, 224b, 224c) connected to the negative terminal N, the upper arm switching element and the lower arm A series connection point with the switching element is connected to each phase terminal U, V, W of the generator motor armature winding 101. Each of these six upper and lower arm switching elements is accompanied by a body diode in parallel.

制御部２１０は、電力変換部２２０の各スイッチング素子にオン・オフの指令を与えるゲート指令部２１１と、発電電動機界磁巻線１０２に流す界磁電流をＰＷＭ制御する界磁電流制御部２１２と、発電電動機１００を駆動するとき（モータ駆動動作時）の上下アームスイッチング素子をオン・オフ制御する駆動制御部２１３と、発電電動機１００の発電時に同期整流を行うときの上下アームスイッチング素子をオン・オフ制御する同期整流制御部２１４と、同期整流制御部２１４に制御許可信号を与える同期整流許可部２１５と、整流モードをダイオード整流モードか同期整流モードの何れかに設定する整流モード設定部２１６により構成されている。なお、界磁電流制御部２１２は、バッテリ電圧Ｖｐが電力変換器の制御目標電圧になるように界磁電流を制御する。 The control unit 210 includes a gate command unit 211 that gives an on / off command to each switching element of the power conversion unit 220, and a field current control unit 212 that performs PWM control of the field current flowing through the generator motor field winding 102. The drive control unit 213 for controlling on / off of the upper and lower arm switching elements when driving the generator motor 100 (during motor driving operation) and the upper and lower arm switching elements for performing synchronous rectification during power generation of the generator motor 100 are turned on and off. A synchronous rectification control unit 214 that performs off control, a synchronous rectification permission unit 215 that provides a control permission signal to the synchronous rectification control unit 214, and a rectification mode setting unit 216 that sets a rectification mode to either a diode rectification mode or a synchronous rectification mode. It is configured. The field current control unit 212 controls the field current so that the battery voltage Vp becomes the control target voltage of the power converter.

ゲート指令部２１１は、電力変換部２２０の各スイッチング素子と接続されており、界磁電流制御部２１２、駆動制御部２１３、及び同期整流制御部２１４の制御指示に基づいて、スイッチング素子のオン・オフの切り換えを行う。また、整流モード設定部２１６は発電電動機１００の回転速度と界磁電流によって、整流モードをダイオード整流モードか同期整流モードの何れかに設定する。同期整流許可部２１５は同期整流モードのときに、同期整流制御部２１４に対して制御許可信号を送信する。また、同期整流制御部２１４は、同期整流許可部２１５からの制御許可信号を受けている間のみ、同期整流制御を行うように構成されている。 The gate command unit 211 is connected to each switching element of the power conversion unit 220. Based on the control instructions of the field current control unit 212, the drive control unit 213, and the synchronous rectification control unit 214, the gate command unit 211 is turned on / off. Switch off. Further, the rectification mode setting unit 216 sets the rectification mode to either the diode rectification mode or the synchronous rectification mode according to the rotation speed of the generator motor 100 and the field current. The synchronous rectification permission unit 215 transmits a control permission signal to the synchronous rectification control unit 214 in the synchronous rectification mode. The synchronous rectification control unit 214 is configured to perform synchronous rectification control only while receiving a control permission signal from the synchronous rectification permission unit 215.

先ず、整流モードがダイオード整流モードから同期整流モードへ移行した場合について、この発明を適用する以前のバッテリ電圧及び界磁電流の変化を図２により説明する。例えば、モード切り換え時に図２（ａ）のように、同期整流モードのときは常に制御許可信号を送信するものとする。この場合、以下に示す（１）〜（５）のような動作を行う。 First, changes in battery voltage and field current before applying the present invention will be described with reference to FIG. 2 when the rectification mode is shifted from the diode rectification mode to the synchronous rectification mode. For example, it is assumed that a control permission signal is always transmitted in the synchronous rectification mode as shown in FIG. In this case, the following operations (1) to (5) are performed.

（１）：図２のＴ１時点で、ダイオード整流モードから同期整流モードへ切り換わると同時に、ダイオードでの損失がなくなるため、図２（b）のようにバッテリ電圧Ｖｐが急激に上昇する。
(２) ：バッテリ電圧Ｖｐが急激に上昇するため、界磁電流制御部２１２は図２（c）に示すように、バッテリ電圧Ｖｐが低下するように界磁電流を制御する（図２のＴ１〜Ｔ２）。
（３）：上記（２）の制御により、図２のＴ１〜Ｔ２のように界磁電流は減少するため、整流モード設定部２１６は図２のＴ２で再び同期整流モードからダイオード整流モードへ切り換える。 (1): At the time T1 in FIG. 2, the diode rectification mode is switched to the synchronous rectification mode, and at the same time, the loss in the diode is eliminated, so that the battery voltage Vp rapidly increases as shown in FIG. 2 (b).
(2): Since the battery voltage Vp increases rapidly, the field current control unit 212 controls the field current so that the battery voltage Vp decreases as shown in FIG. 2C (T1 in FIG. 2). ~ T2).
(3): Since the field current decreases as indicated by T1 to T2 in FIG. 2 by the control in (2) above, the rectification mode setting unit 216 switches from the synchronous rectification mode to the diode rectification mode again at T2 in FIG. .

(４) ：図２のＴ２で、同期整流からダイオード整流に切り換わると、ダイオード損失によりバッテリ電圧Ｖｐが低下するため、界磁電流制御部２１２はバッテリ電圧Ｖｐが上昇するように界磁電流を制御する（図２のＴ２〜Ｔ３）。
(５)：（４）の制御により、図２のＴ２〜Ｔ３のように界磁電流が増加するため、整流モード設定部は図２のＴ３でダイオード整流モードから同期整流モードへ切り換える。
以上の（１）〜（５）の動作を繰り返してしまうと、安定的な発電制御が行えなくなり、例えば車両のヘッドライトに明暗が生じたり、発電制御が不安定になり、車両の快適性・走行性が低下することとなる。 (4): When switching from synchronous rectification to diode rectification at T2 in FIG. 2, the battery voltage Vp decreases due to diode loss, so the field current control unit 212 reduces the field current so that the battery voltage Vp increases. Control (T2 to T3 in FIG. 2).
(5): Since the field current increases as indicated by T2 to T3 in FIG. 2 by the control in (4), the rectification mode setting unit switches from the diode rectification mode to the synchronous rectification mode at T3 in FIG.
If the above operations (1) to (5) are repeated, stable power generation control cannot be performed. For example, the headlight of the vehicle becomes light or dark, or the power generation control becomes unstable. Running performance will be reduced.

そこでこの発明の実施の形態では、上記の問題点を解消するために、整流モード設定部２１６と同期整流制御部２１４との間に同期整流許可部２１５を設け、上記同期整流許可部２１５に、ダイオード整流モードから同期整流モードへ切り換えられた場合に、これから発せられる制御許可信号をPWM制御すると共に、ＰＷＭ制御のデューティを所定の割合で徐々に増加させるデューティ設定手段を設けることによって、同期整流モードへの切り換えが徐々に行われるようにしたものである。 Therefore, in the embodiment of the present invention, in order to solve the above problems, a synchronous rectification permission unit 215 is provided between the rectification mode setting unit 216 and the synchronous rectification control unit 214, and the synchronous rectification permission unit 215 has When switching from the diode rectification mode to the synchronous rectification mode, the control permission signal generated from now is PWM-controlled, and the duty setting means for gradually increasing the duty of the PWM control at a predetermined rate is provided. Switching to is made gradually.

図３は制御許可信号をPWM制御した場合の、バッテリ電圧と界磁電流の関係を示した図であり、図３（a）のようにＰＷＭ制御のデューティを所定の割合で徐々に増加させるような制御許可信号を送信することにより、整流モードが切り換わった直後はＰＷＭ制御のデューティが小さく設定されるため、バッテリ電圧Ｖｐが急激に増加することはない。すなわち、整流モードがダイオード整流モードから同期整流モードへ切り換わった場合でも、図３（ｂ）のようにバッテリ電圧Ｖｐが緩やかに変化するように制御でき、図３（c）のように界磁電流も緩やかに減少するようになるため、上記のような発電制御のハンチング（同期整流モードとダイオード整流モードの繰り返し）を防ぐことができる。 FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the battery voltage and the field current when the control permission signal is PWM-controlled. As shown in FIG. 3A, the PWM control duty is gradually increased at a predetermined rate. By transmitting a control permission signal, the duty of PWM control is set to be small immediately after the rectification mode is switched, so that the battery voltage Vp does not increase rapidly. That is, even when the rectification mode is switched from the diode rectification mode to the synchronous rectification mode, the battery voltage Vp can be controlled to change gently as shown in FIG. 3B, and the field can be changed as shown in FIG. Since the current also gradually decreases, it is possible to prevent the hunting of power generation control as described above (repetition of the synchronous rectification mode and the diode rectification mode).

実施の形態２．
次に、実施の形態１とは反対に、同期整流からダイオード整流に移行する場合のバッテリ電圧及び界磁電流の変化について実施の形態２として説明する。図４はこの発明を適用する以前のバッテリ電圧及び界磁電流の変化を、図５はこの発明を適用した場合のバッテリ電圧及び界磁電流の変化を示した図である。同期整流からダイオード整流に移行する場合に、図４（ａ）のＴ１からＴ２のような制御許可信号を送信したとすると、同期整流モードからダイオード整流モードに切り換わると同時に、ダイオードによる損失が発生するため、バッテリ電圧Ｖｐが瞬間的に低下する。そのため、以下のような動作を行う場合がある。 Embodiment 2. FIG.
Next, contrary to the first embodiment, changes in battery voltage and field current when shifting from synchronous rectification to diode rectification will be described as a second embodiment. FIG. 4 shows changes in battery voltage and field current before application of the present invention, and FIG. 5 shows changes in battery voltage and field current when the present invention is applied. When shifting from synchronous rectification to diode rectification, if a control permission signal such as T1 to T2 in FIG. 4 (a) is transmitted, the synchronous rectification mode is switched to the diode rectification mode, and at the same time, loss due to the diode occurs. Therefore, the battery voltage Vp decreases instantaneously. Therefore, the following operations may be performed.

（１）：図４のＴ１で同期整流モードからダイオード整流モードへ切り換わると同時に、ダイオードでの損失が発生するため、バッテリ電圧Ｖｐが急激に低下する。
（２）：図４のＴ１でバッテリ電圧Ｖｐが急激に低下するため、界磁電流制御部２１２はバッテリ電圧Ｖｐが上昇するように界磁電流を制御する（図４のＴ１〜Ｔ２）。
（３）：上記（２）の制御により、図４のＴ１〜Ｔ２のように界磁電流は増加するため、整流モード設定部２１６は図４のＴ２でダイオード整流モードから同期整流モードへ切り換える。 (1): At the same time as switching from the synchronous rectification mode to the diode rectification mode at T1 in FIG. 4, a loss occurs in the diode, and thus the battery voltage Vp rapidly decreases.
(2): Since the battery voltage Vp rapidly decreases at T1 in FIG. 4, the field current control unit 212 controls the field current so that the battery voltage Vp increases (T1 to T2 in FIG. 4).
(3): Since the field current increases as indicated by T1 to T2 in FIG. 4 by the control in (2) above, the rectification mode setting unit 216 switches from the diode rectification mode to the synchronous rectification mode at T2 in FIG.

（４）：図４のＴ２でダイオード整流から同期整流に切り換わると、ダイオード損失がなくなり、バッテリ電圧Ｖｐが上昇するため、界磁電流制御部２１２はバッテリ電圧Ｖｐが低下するように界磁電流を制御する（図４のＴ２〜Ｔ３）。
（５）：（４）の制御により、図４のＴ２〜Ｔ３のように界磁電流が減少するため、整流モード設定部は図４のＴ３で同期整流モードからダイオード整流モードへ切り換える。 (4): When switching from diode rectification to synchronous rectification at T2 in FIG. 4, the diode loss disappears and the battery voltage Vp increases, so that the field current control unit 212 causes the field current so that the battery voltage Vp decreases. Is controlled (T2 to T3 in FIG. 4).
(5): Since the field current decreases as indicated by T2 to T3 in FIG. 4 by the control in (4), the rectification mode setting unit switches from the synchronous rectification mode to the diode rectification mode at T3 in FIG.

以上の（１）〜（５）の動作を繰り返すことで、実施の形態１で説明したダイオード整流から同期整流に切り換わる場合と同様に、安定的な発電制御が行えなくなる。
そこで、整流モード設定部２１６により、同期整流モードからダイオード整流モードへ整流モードが切り換えられた場合は、同期整流許可部２１５は制御許可信号をPWM制御し、図５（ａ）のように制御許可信号をＰＷＭ制御し、ＰＷＭ制御のデューティを１００％から所定の割合で徐々に減少していくように制御する。これにより、整流モードが移行した場合でも、図５（ｂ）のようにバッテリ電圧Ｖｐ及び界磁電流が緩やかに変化するように制御できる。 By repeating the above operations (1) to (5), stable power generation control cannot be performed as in the case of switching from diode rectification to synchronous rectification described in the first embodiment.
Therefore, when the rectification mode is switched from the synchronous rectification mode to the diode rectification mode by the rectification mode setting unit 216, the synchronous rectification permission unit 215 performs PWM control of the control permission signal, and the control permission as shown in FIG. The signal is subjected to PWM control, and the PWM control duty is controlled to gradually decrease from 100% at a predetermined rate. Thereby, even when the rectification mode is shifted, the battery voltage Vp and the field current can be controlled to change gradually as shown in FIG.

実施の形態３．
上記実施の形態１、２では、ダイオード整流モードと同期整流モードとの間のモード切り換え時に、バッテリ電圧Ｖｐの変化が緩やかになるように設定したが、発電電動機１００の発電トルクの変化が緩やかになるように設定してもよい。ダイオード整流から同期整流への切り換り時の発電トルクの変動は、界磁電流が変動することにより発生する。従って発電トルクはバッテリ電圧と同じく、ダイオード整流モードと同期整流モードとの間のモード切り換えにより大きく変動し、車両の快適性・走行性に影響を与えるからである。 Embodiment 3 FIG.
In the first and second embodiments, the change in the battery voltage Vp is set to be gentle when the mode is switched between the diode rectification mode and the synchronous rectification mode. However, the change in the power generation torque of the generator motor 100 is gentle. You may set so that. The fluctuation in power generation torque at the time of switching from diode rectification to synchronous rectification occurs due to fluctuations in the field current. Therefore, the power generation torque, like the battery voltage, fluctuates greatly due to mode switching between the diode rectification mode and the synchronous rectification mode, and affects the comfort and running performance of the vehicle.

実施の形態４．
上記実施形態では、同期整流許可部における制御許可信号のＰＷＭ制御デューティを徐々に増減することにより、出力電圧を緩やかに変化させている。このデューティの変化率については、発電電動機１００や電力変換器２００の状態に応じて設定してもよい。例えば、発電電動機１００の回転速度は、バッテリ電圧Ｖｐや発電トルクに影響を与える。そのため、制御許可信号のＰＷＭ制御デューティを変化させた場合、回転速度によってバッテリ電圧Ｖｐや発電トルクの変化量は異なる。そこで、発電電動機１００の回転速度を検出する回転速度検出部を設け、この回転速度検出部の出力に応じて、デューティの変化率を変化させ、回転速度の影響を受けることなくバッテリ電圧Ｖｐや発電トルクが緩やかに変動するように設定することができる。なお、回転速度検出部としてはホールセンサーやリゾルバー等、周知のものが利用できる。 Embodiment 4 FIG.
In the above-described embodiment, the output voltage is gradually changed by gradually increasing or decreasing the PWM control duty of the control permission signal in the synchronous rectification permission unit. The duty change rate may be set according to the state of the generator motor 100 or the power converter 200. For example, the rotational speed of the generator motor 100 affects the battery voltage Vp and the power generation torque. Therefore, when the PWM control duty of the control permission signal is changed, the amount of change in the battery voltage Vp and the power generation torque varies depending on the rotation speed. Therefore, a rotation speed detection unit that detects the rotation speed of the generator motor 100 is provided, and the duty change rate is changed according to the output of the rotation speed detection unit, so that the battery voltage Vp and power generation are not affected by the rotation speed. The torque can be set so as to change gently. As the rotation speed detection unit, a well-known device such as a hall sensor or a resolver can be used.

実施の形態５．
同様に発電電動機界磁巻線１０２に流れる界磁電流もバッテリ電圧Ｖｐや発電トルクに影響を与えるため、界磁電流の大きさに応じてデューティの変化率を設定してもよい。
このため、上記発電機の界磁電流を検出する界磁電流検出部を設け、上記デューティの増減の変化率を上記界磁電流検出部が検出した界磁電流により変化させるようにすることもできる。これらの他、発電電動機１００または電力変換器２００の温度に応じて設定してもよく、あるいは、バッテリ電圧Ｖｐの制御目標電圧に応じてデューティの変化率を設定してもよい。さらには、上記回転速度、界磁電流、温度、制御目標電圧を組み合わせて、デューティの変化率を設定してもよい。 Embodiment 5 FIG.
Similarly, since the field current flowing through the generator motor field winding 102 also affects the battery voltage Vp and the power generation torque, the duty change rate may be set according to the magnitude of the field current.
For this reason, it is possible to provide a field current detection unit for detecting the field current of the generator, and to change the rate of change of the duty increase / decrease by the field current detected by the field current detection unit. . In addition to these, it may be set according to the temperature of the generator motor 100 or the power converter 200, or the duty change rate may be set according to the control target voltage of the battery voltage Vp. Furthermore, the duty change rate may be set by combining the rotation speed, field current, temperature, and control target voltage.

上記実施の形態によれば、ダイオード整流と同期整流との切り換えモードで、同期整流許可部２１５は制御許可信号をＰＷＭ制御し、ＰＷＭ制御のデューティが徐々に増加あるいは減少するように制御許可信号を送信するため、バッテリ電圧Ｖｐや発電トルクが緩やかに変動し、車両の快適性・走行性の低下を防ぐことができる。 According to the above embodiment, in the switching mode between the diode rectification and the synchronous rectification, the synchronous rectification permission unit 215 performs PWM control on the control permission signal, and sets the control permission signal so that the duty of the PWM control gradually increases or decreases. Since the transmission is performed, the battery voltage Vp and the power generation torque fluctuate gently, and it is possible to prevent a decrease in vehicle comfort and running performance.

実施の形態６．
実施の形態１〜５では、ＰＷＭ制御のデューティを変化させることにより、整流モード切り換え時のバッテリ電圧、あるいは発電トルクを緩やかに変動させることについて詳細に説明した。実施の形態６では、上記同期整流許可部２１５の制御許可信号の送信タイミングについて説明する。 Embodiment 6 FIG.
In the first to fifth embodiments, it has been described in detail that the battery voltage or the power generation torque at the time of switching the rectification mode is gradually changed by changing the duty of the PWM control. In the sixth embodiment, the transmission timing of the control permission signal of the synchronous rectification permission unit 215 will be described.

先に説明した実施形態では、発電電動機界磁巻線１０２に流す界磁電流を界磁電流制御部２１２によりＰＷＭ制御している。そこで、この実施の形態６では、同期整流許可部２１５が送信する制御許可信号のＰＷＭ周波数を界磁電流制御部２１２が行う界磁電流制御のＰＷＭ周波数と一致させるようにしたものである。このようにすることにより、整流モード切り換え時におけるバッテリ電圧と発電トルクの変動をより緩やかにすることができる。 In the embodiment described above, the field current flowing through the generator motor field winding 102 is PWM-controlled by the field current control unit 212. Therefore, in the sixth embodiment, the PWM frequency of the control permission signal transmitted by the synchronous rectification permission unit 215 is made to coincide with the PWM frequency of the field current control performed by the field current control unit 212. By doing so, it is possible to make the fluctuations in the battery voltage and the power generation torque more gradual when switching the rectification mode.

以下図６を参照して更に詳細に説明する。図６は界磁電流通電指示と界磁電流の関係を示す波形図で、図６(a)は界磁電流通電指示、図６(b)は界磁電流、図６(c)は制御許可信号を示している。図において、界磁電流は界磁電流を流し始めたときT0（界磁電流通電指示のＰＷＭパルスの立ち上がり）が最も小さく、界磁電流を流し終えたとき（界磁電流通電指示のＰＷＭパルスの立ち下がり）が最も大きくなる。 This will be described in more detail with reference to FIG. 6 is a waveform diagram showing the relationship between the field current supply instruction and the field current. FIG. 6 (a) is the field current supply instruction, FIG. 6 (b) is the field current, and FIG. 6 (c) is the control permission. The signal is shown. In the figure, the field current has the smallest T0 (rising of the PWM pulse for instructing the field current energization) when the field current starts to flow, and when the field current has finished flowing (the PWM current for the instructing field current energization instruction) (Falling) is the largest.

一方、バッテリ電圧は界磁電流を増加させると上昇し、界磁電流を減少させると低下するため、整流モードの切り換え時にバッテリ電圧Ｖｐの変動をより緩やかにするためには、図６のように界磁電流が最も小さくなる界磁電流通電指示のＰＷＭパルスの立ち上がりと、制御許可信号のＰＷＭパルスの中心を同期させればよい。上記のように界磁電流通電指示のＰＷＭパルスと制御許可信号のＰＷＭパルスの同期を取る場合が、最もバッテリ電圧Ｖｐの変動を抑えることができる。 On the other hand, since the battery voltage increases when the field current is increased and decreases when the field current is decreased, in order to make the fluctuation of the battery voltage Vp more gradual when switching the rectification mode, as shown in FIG. It is only necessary to synchronize the rising edge of the PWM pulse for instructing field current application that minimizes the field current and the center of the PWM pulse of the control permission signal. As described above, when the PWM pulse of the field current energization instruction and the PWM pulse of the control permission signal are synchronized, the fluctuation of the battery voltage Vp can be suppressed most.

実施の形態７．
しかしながら、より簡単に界磁電流通電指示と制御許可信号の同期を取りたい場合は、図７のように界磁電流通電指示のＰＷＭパルスの立ち上がりと制御許可信号のＰＷＭパルスの立ち上がりを同期させてもよい。
この実施の形態７によれば、同期整流許可部２１５が送信する制御許可信号のＰＷＭ周波数と界磁電流制御部２１２のＰＷＭ周波数と一致させ、制御許可信号のＰＷＭパルスと界磁電流通電指示のＰＷＭパルスの送信タイミングを同期させるため、より簡単な信号生成回路により、整流モード切り換え時におけるバッテリ電圧の変動をより緩やかにすることができる。 Embodiment 7 FIG.
However, if it is desired to synchronize the field current energization instruction and the control permission signal more easily, the rising edge of the PWM pulse of the field current energization instruction and the rising edge of the PWM pulse of the control permission signal are synchronized as shown in FIG. Also good.
According to the seventh embodiment, the PWM frequency of the control permission signal transmitted by the synchronous rectification permission unit 215 and the PWM frequency of the field current control unit 212 are matched, and the PWM pulse of the control permission signal and the field current conduction instruction are set. Since the transmission timing of the PWM pulse is synchronized, the battery voltage fluctuation at the time of switching the rectification mode can be made gentler by a simpler signal generation circuit.

実施の形態１における電力変換器の構成図である。3 is a configuration diagram of a power converter according to Embodiment 1. FIG. 実施の形態１におけるダイオード整流モードから同期整流モードへ切り換わったときの、バッテリ電圧と界磁電流の関係を示した図である。It is the figure which showed the relationship between a battery voltage and a field current when it switches from the diode rectification mode in Embodiment 1 to a synchronous rectification mode. 実施の形態１におけるダイオード整流モードから同期整流モードへ切り換わった場合に、制御許可信号をＰＷＭ制御した場合の、バッテリ電圧と界磁電流の関係を示した図である。FIG. 6 is a diagram illustrating a relationship between a battery voltage and a field current when a control permission signal is subjected to PWM control when the diode rectification mode is switched to the synchronous rectification mode in the first embodiment. 実施の形態２における同期整流モードからダイオード整流モードへ切り換わったときの、バッテリ電圧と界磁電流の関係を示した図である。It is the figure which showed the relationship between a battery voltage and a field current when it switches from the synchronous rectification mode in Embodiment 2 to a diode rectification mode. 実施の形態２における同期整流モードからダイオード整流モードへ切り換わった場合に、制御許可信号をＰＷＭ制御した場合の、バッテリ電圧と界磁電流の関係を示した図である。It is the figure which showed the relationship between a battery voltage and a field current at the time of switching a control permission signal in PWM when switching from the synchronous rectification mode in Embodiment 2 to a diode rectification mode. 実施の形態６における界磁電流通電指示のＰＷＭパルスの立ち上がりと制御許可信号のＰＷＭパルスの中心を同期させた場合の、界磁電流通電指示と界磁電流、制御許可信号の関係を示した図である。The figure which showed the relationship between the field current energization instruction | indication, a field current, and a control permission signal at the time of synchronizing the rise of the PWM pulse of the field current energization instruction | indication in Embodiment 6 and the center of the PWM pulse of a control permission signal. It is. 実施の形態７における界磁電流通電指示のＰＷＭパルスの立ち上がりと制御許可信号のＰＷＭパルスの立ち上がりを同期させた場合の、界磁電流通電指示と界磁電流、制御許可信号の関係を示した図である。The figure which showed the relationship between the field current energization instruction | indication, a field current, and a control permission signal at the time of synchronizing the rise of the PWM pulse of the field current energization instruction | indication in Embodiment 7, and the PWM pulse of a control permission signal. It is.

Explanation of symbols

１００発電電動機、
１０１発電電動機電機子巻線、
１０２発電電動機界磁巻線、
２００電力変換器、
２１０制御部、
２１１ゲート指令部、
２１２界磁電流制御部、
２１３駆動制御部、
２１４同期整流制御部、
２１５同期整流許可部、
２１６整流モード設定部、
２２０電力変換部、
２２１界磁スイッチング素子、
２２２フリーホイールダイオード、
２２３ａＵ相上アームスイッチング素子、
２２３ｂＶ相上アームスイッチング素子、
２２３ｃＷ相上アームスイッチング素子、
２２４ａＵ相下アームスイッチング素子、
２２４ｂＶ相下アームスイッチング素子、
２２４ｃＷ相下アームスイッチング素子、
３００バッテリ。 100 generator motor,
101 generator motor armature winding,
102 generator motor field winding,
200 power converter,
210 control unit,
211 Gate command section,
212 field current control unit,
213 drive control unit,
214 synchronous rectification control unit,
215 synchronous rectification permission unit,
216 commutation mode setting unit,
220 power converter,
221 field switching element;
222 freewheeling diode,
223a U-phase upper arm switching element,
223b V-phase upper arm switching element,
223c W-phase upper arm switching element,
224a U-phase lower arm switching element,
224b V-phase lower arm switching element,
224c W-phase lower arm switching element,
300 battery.

Claims

A power converter comprising a plurality of switching elements and a diode element connected in parallel to each of the switching elements, wherein at least AC power from the generator is converted to DC power by diode rectification or synchronous rectification; a synchronous rectification control unit which controls the on-off timing of the switching element when, and a synchronous rectification permitting unit that gives implementation permission synchronous rectification control to said synchronous rectifier control unit, the synchronous rectification permitting unit is the synchronization A power converter comprising duty setting means for performing control permission for a rectification control unit by PWM control and gradually changing a duty of PWM control at a predetermined ratio when switching between the diode rectification and synchronous rectification modes .

2. The power conversion according to claim 1 , further comprising: a rotation speed detection unit that detects a rotation speed of the generator, wherein a change rate of increase / decrease in the duty is changed according to the rotation speed detected by the rotation speed detection unit. vessel.

Comprising a field current detector for detecting the field current of the generator, the rate of change of increase and decrease of the duty to claim 1, characterized by changing the field current detected by the field current detector The power converter described.

Comprising a temperature detector for detecting the temperature of the generator or the power converter, and wherein the rate of change of increase and decrease of the duty varying the temperature of the generator or power converter the temperature detecting unit detects claims Item 4. The power converter according to Item 1 .

A field current control unit that performs PWM control of a field current that flows in the field winding of the generator, and the field current control unit determines a rate of change in duty of the PWM control as a control target voltage of the power converter; The power converter according to claim 1 , wherein the power converter is changed by:

The PWM frequency at which the control permission to the upper Symbol synchronous rectification control unit, a power converter according to claim 5, characterized in that to match the PWM frequency for controlling the field current.

The power converter according to claim 6, and the center of the PWM pulses, characterized thereby rising Rio match PWM pulses for controlling the field current to provide a control permission to said synchronous rectifier control unit.

The power converter according to claim 6, the rise of the PWM pulse, characterized thereby rising Rio match PWM pulses for controlling the field current to provide a control permission to said synchronous rectifier control unit.