JP4764986B2 - 三相可変速モータ駆動用モータ駆動装置 - Google Patents
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本発明において、三相可変速モータは上記のSPSM法で駆動される昇圧式の電圧形インバータにより運転される。高速回転域において、誘起モータ電圧の増大によりモータ電流は減る。したがって、昇圧比は高速回転時に増大されねばならない。けれども、昇圧コンバータの出力期間が減少するために昇圧型DC/DCコンバータインバータにより供給されるモータ電流は減ってしまう。その結果、モータ電流に比例するモータトルクは高速回転時に減少する。
Vu = Vm sin ωt
Vv = Vm (sin ωt-2π/3)
Vw = Vm (sin ωt+2π/3)
Vx = Vu - Vw = 1.73 * Vm * sin(ωt-2π/3) = 1.73 * Vm * Dx
Vy = Vv - Vw = 1.73 * Vm * sin(ωt-π/2) = 1.73 * Vm * Dy
最大相間電圧(Vx)のPWMデユーティ比Dxは正弦波関数sin(ωt-2π/3)で示される。小振幅相間電圧(Vy)のPWMデユーティ比Dyは正弦波関数sin(ωt-π/2)で示される。したがって、相対デユーティ比Dz= Dy/Dxは、次の式を算出することにより得られる。
Dz = sin(ωt-π/2) / sin(ωt-2π/3)
Claims (12)
- 三相電圧を三相可変速モータに印加する電圧形の三相インバータと、
電力供給装置から直流電圧を受け取ってスイッチングにより昇圧電圧を三相インバータに印加する昇圧型DC/DCコンバータと、
前記コンバータ及び前記インバータのスイッチングを制御するコントローラとを備える三相可変速モーター駆動用モータ駆動装置において、
前記コントローラは、前記コンバータ及び前記インバータのスイッチングを制御する単レグスイッチングモードを有し、
前記インバータは、前記単レグスイッチングモードにおいて、回転角に応じて切り替えられる1個のスイッチレグと2個の固定レグとを有し、
前記コンバータは、前記単レグスイッチングモードにおける前記コンバータのスイッチングにより、後述の最大相間電圧(Vx)に等しい大きさの前記昇圧電圧を前記三相インバータへその電源電圧として出力し、
この最大相間電圧(Vx)の大きさは、前記単レグスイッチングモードにおいて、前記三相可変速モータに印加される三相の相間電圧のうちで最大であるとともに前記三相可変速モータの回転とともに周期的に変化し、
前記2個の固定レグのうちの一つの上アームスイッチング素子及び他の一つの下アームスイッチング素子は、前記単レグスイッチングモードにおいて常時オンすることにより、前記コンバータから印加された前記最大相間電圧(Vx)を前記三相可変速モータに出力し、
前記1個のスイッチレグと前記2個の固定レグのうちの一つとは、前記単レグスイッチングモードにおけるスイッチングにより、振幅が前記最大相間電圧(Vx)よりも小さく、かつ、前記三相可変速モータの回転とともに周期的に変化する小振幅相間電圧(Vy)を前記三相可変速モータに出力することを特徴とする三相可変速モータ駆動用モータ駆動装置。 - 前記最大相間電圧(Vx)は、略三相全波整流電圧波形を有する請求項1記載の三相可変速モータ駆動用モータ駆動装置。
- 前記インバータは、前記最大相間電圧(Vx)及び前記小振幅相間電圧(Vy)の組み合わせにより構成された略三相正弦波電圧を出力する請求項2記載の三相可変速モータ駆動用モータ駆動装置。
- 前記三相可変速モーターは、ロータに固定された永久磁石を有し、
前記コンバータは、前記単レグスイッチングモードにおいて、前記モータの誘起電圧よりも大きい値の前記最大相間電圧(Vx)を出力する請求項1記載の三相可変速モーター駆動用モータ駆動装置。 - 前記コントローラは、前記単レグスイッチングモードにおいて、受け取ったトルク指令値 (Tr) と検出したモータ回転角(ω) とに基づいて、前記コンバータのPWMデユーティ比を制御することにより、前記最大相間電圧(Vx)を出力するよう前記コンバータに指令する請求項1記載の三相可変速モーター駆動用モータ駆動装置。
- 前記コントローラは、前記最大相間電圧(Vx)と前記回転角(θ)と前記トルク指令値(Tr)と回転速度(ω)との間の関係表を更に有し、前記単レグスイッチングモードにおいて、前記回転角 (θ)と前記トルク指令値 (Tr) と前記モータ回転角(ω)とに基づいて前記最大相間電圧(Vx)の波形を決定する請求項5記載の三相可変速モーター駆動用モータ駆動装置。
- 前記コンバータは、互いに直列接続された上アームスイッチング素子及び下アームスイッチング素子をもつハーフブリッジとリアクトルとを有し、
前記コンバータの上アームスイッチング素子及び下アームスイッチング素子の各一端は、 リアクトルを通じて前記電力供給装置に接続され、
前記コンバータの上アームスイッチング素子の他端は、高電位バスラインを通じてインバータに接続され、
前記コンバータの下アームスイッチング素子の他端は、低電位バスラインを通じて前記インバータ及び前記電力供給装置に接続される請求項1記載の三相可変速モーター駆動用モータ駆動装置。 - 更に、前記コントローラは、前記コンバータ及び前記インバータを制御するための複数相レグスイッチングモードを有し、
前記インバータの複数レグは、前記複数相レグスイッチングモードにおいてPWMスイッチングされ、
前記コントローラは、前記最大相間電圧(Vx)が前記電力供給装置の電圧よりも大きい時に前記単レグスイッチングモードを選択し、前記最大相間電圧(Vx)が前記電力供給装置の電圧よりも小さいときに前記複数相レグスイッチングモードを選択する請求項7記載の三相可変速モータ駆動用モーター駆動装置。 - 前記1個のスイッチレグの上アームスイッチング素子は、前記単レグスイッチングモードにおいて、前記コンバータが昇圧電圧を出力しない期間内にターンオフされ、かつ、前記コンバータが昇圧電圧を出力する期間内にターンオンされる請求項5記載の三相可変速モーター駆動用モータ駆動装置。
- 前記単レグスイッチングモードにおいて、前記1個のスイッチレグの上アームスイッチング素子のターンオフ動作は、前記コンバータの下アームスイッチング素子のターンオン動作とオーバーラップする請求項7記載の三相可変速モータ駆動用モータ駆動装置。
- 前記単レグスイッチングモードにおいて、前記1個のスイッチレグの上アームスイッチング素子のターンオン動作は、前記コンバータの下アームスイッチング素子のターンオフ動作とオーバーラップする請求項5記載の三相可変速モータ駆動用モータ駆動装置。
- 前記コンバータ及び前記インバータは、導体板からなる高電位バスラインを通じて接続され、
前記インバータ及び前記コンバータの上アームスイッチング素子及び上アーム環流ダイオードは、前記導体板に固定され、
前記コンバータの上アームスイッチング素子及び上アーム環流ダイオードは、前記インバータの上アームスイッチング素子及び上アーム環流ダイオードに囲まれている請求項1記載の三相可変速モータ駆動用モーター駆動装置。
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