JP4784290B2 - Motor drive device - Google Patents

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  • Control Of Ac Motors In General (AREA)

Description

この発明は、安定した駆動制御が可能なモータ駆動装置に関するものである。   The present invention relates to a motor drive device capable of stable drive control.

通常、電気自動車(EV:Electric Vehicle)やハイブリッド自動車(HV:Hybrid Vehicle)等の車両において、電気エネルギーによる駆動力は、高電圧の電池から供給される直流電力をインバータによって3相交流電力に変換し、これにより3相交流モータを回転させることにより得ている。また、車両の減速時には、逆に3相交流モータの回生発電により得られる回生エネルギーを電池に蓄電することにより、エネルギーを無駄なく利用して走行している。   Usually, in a vehicle such as an electric vehicle (EV) or a hybrid vehicle (HV), the driving force by electric energy is converted from DC power supplied from a high-voltage battery to three-phase AC power by an inverter. This is obtained by rotating a three-phase AC motor. Further, when the vehicle is decelerated, the battery is stored with regenerative energy obtained by the regenerative power generation of the three-phase AC motor, so that the vehicle travels without wasting energy.

このようなハイブリッド自動車または電気自動車においては、走行用のモータが通常回転時には、インバータの各スイッチング素子には交流電流が流れる。ところが、脱輪等によってモータの回転子がロックされて停止状態となった場合、または超低速回転速度状態となった場合には、特定のスイッチング素子に大きな直流電流が流れ、その素子の熱損失が急激に増加することになる。   In such a hybrid vehicle or electric vehicle, an alternating current flows through each switching element of the inverter when the traveling motor rotates normally. However, when the rotor of the motor is locked due to derailment or the like, or when it enters a very low speed state, a large direct current flows through a specific switching element, and the heat loss of that element Will increase rapidly.

このようなモータのロック時または超低速回転速度時におけるインバータの過負荷を防止する手段として、たとえば特許文献1は、モータの回転数が十分低いことに応じて、インバータの各スイッチング素子のオン/オフを制御するためのPWM(Pulse Width Modulation:パルス幅変調)信号のキャリア周波数を低減する技術を開示する。   As a means for preventing such an inverter overload when the motor is locked or at an ultra-low speed, for example, Patent Document 1 discloses that each switching element of the inverter is turned on / off in accordance with the sufficiently low rotational speed of the motor. A technique for reducing the carrier frequency of a PWM (Pulse Width Modulation) signal for controlling OFF is disclosed.

詳細には、特許文献1に記載のモータの制御装置によれば、モータ回転数からモータがロックした判定されると、PWM信号のキャリア周波数は、通常運転時の周波数からより低い周波数へと低下される。このキャリア周波数の低下に伴なって、インバータのスイッチング素子におけるスイッチング周波数が低下するため、スイッチング素子の各々においてスイッチング損失が低減する。その結果、モータがロックされていても、インバータの各スイッチング素子に急激な発熱が生じるのが抑えられる。
特開平9−70195号公報 特開2000−134990号公報
Specifically, according to the motor control device described in Patent Document 1, when it is determined that the motor is locked based on the motor rotation speed, the carrier frequency of the PWM signal is decreased from the frequency during normal operation to a lower frequency. Is done. As the carrier frequency decreases, the switching frequency of the switching element of the inverter decreases, so that the switching loss is reduced in each of the switching elements. As a result, even if the motor is locked, it is possible to suppress sudden heat generation in each switching element of the inverter.
JP-A-9-70195 JP 2000-134990 A

さらに、上記のモータの制御装置においては、モータの回転数の検出値が再び所定値を超えたことに応じてモータがロックされていないと判定されると、インバータの保護必要性がないと判断して、キャリア周波数が元の通常運転時の周波数に戻される。   Further, in the motor control device described above, if it is determined that the motor is not locked in response to the detected value of the motor speed exceeding the predetermined value again, it is determined that there is no need to protect the inverter. Thus, the carrier frequency is returned to the original frequency during normal operation.

しかしながら、駆動輪が外力によってロックされた状態からスリップした場合のように、モータの回転数が急峻に上昇したときには、かかる回転数の検出値に基づいたキャリア周波数の切換えでは、モータの駆動制御に破綻を招く可能性がある。   However, when the rotational speed of the motor sharply increases, such as when the driving wheel slips from a state locked by an external force, the switching of the carrier frequency based on the detected value of the rotational speed is used for motor drive control. It can lead to bankruptcy.

これは、モータの駆動制御においては、一般に、キャリア周波数とモータ回転数との間に、あるキャリア周波数のPWM信号に対して制御の安定性が確保され得る上限回転数が存在するという関係が成り立つことに起因する。すなわち、モータの回転数が所定値以下のときには通常運転時よりも低いキャリア周波数であっても制御安定性が確保されるが、回転数が急峻に変動することによって当該キャリア周波数における上限回転数を大きく超えた場合には、制御が破綻する可能性が生じる。   This is because in motor drive control, there is generally a relationship that there is an upper limit rotation speed that can ensure the stability of control for a PWM signal of a certain carrier frequency between the carrier frequency and the motor rotation speed. Due to that. In other words, when the motor speed is less than or equal to a predetermined value, control stability is ensured even at a carrier frequency lower than that during normal operation. If it is greatly exceeded, control may fail.

このような制御破綻を回避するためには、回転数の急峻な変動に追従してキャリア周波数を直ちに増加させることによって、制御安定性が確保される上限回転数を引き上げることが必要とされる。しかしながら、上記のモータの制御装置では、モータの回転数の検出値に基づいてキャリア周波数を切換える構成とするため、急峻な回転数の変動に対応することができない。そのため、モータの駆動制御の安定性を確保することが困難とされる。   In order to avoid such a control failure, it is necessary to increase the upper limit rotational speed at which control stability is ensured by immediately increasing the carrier frequency following the steep fluctuation of the rotational speed. However, since the motor control device described above is configured to switch the carrier frequency based on the detected value of the rotational speed of the motor, it cannot cope with a sharp fluctuation in the rotational speed. Therefore, it is difficult to ensure the stability of motor drive control.

それゆえ、この発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、その目的は、モータの安定した駆動制御が可能なモータ駆動装置を提供することである。   Therefore, the present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a motor drive device capable of stable drive control of a motor.

この発明によれば、モータ駆動装置は、電源と、複数のスイッチング素子のスイッチング動作により電源とモータとの間で電力変換を行なう駆動回路と、所定のキャリア周波数を有する信号を用いて各複数のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう制御装置とを備える。制御装置は、モータの回転数を検出するモータ回転数検出部と、回転数の検出値と回転数検出値の上昇率とに基づいてキャリア周波数を設定する周波数設定部とを含む。   According to the present invention, a motor drive device uses a power source, a drive circuit that performs power conversion between the power source and the motor by switching operations of the plurality of switching elements, and a plurality of signals using a signal having a predetermined carrier frequency. And a control device that performs switching control of the switching element. The control device includes a motor rotation number detection unit that detects the rotation number of the motor, and a frequency setting unit that sets a carrier frequency based on a detection value of the rotation number and an increase rate of the rotation number detection value.

上記のモータ駆動装置によれば、モータ回転数の検出値のみならず、その上昇率に基づいてキャリア周波数を設定することから、急峻な回転数変動においても安定したモータ制御を保つことができる。   According to the motor drive device described above, since the carrier frequency is set based not only on the detected value of the motor rotation speed but also on the rate of increase, stable motor control can be maintained even with steep rotation speed fluctuations.

好ましくは、周波数設定部は、上昇率が所定値を上回るとき、キャリア周波数を相対的に高い第1の周波数に設定する。   Preferably, the frequency setting unit sets the carrier frequency to a relatively high first frequency when the rate of increase exceeds a predetermined value.

上記のモータ駆動装置によれば、モータ回転数の上昇率から急峻な回転数変動が予測されるときには、直ちにキャリア周波数を高い周波数に設定するため、モータの制御破綻を未然に防止することができる。   According to the motor driving apparatus described above, when a steep rotation speed fluctuation is predicted from the rate of increase in the motor rotation speed, the carrier frequency is immediately set to a high frequency, so that control failure of the motor can be prevented in advance. .

好ましくは、周波数設定部は、上昇率が所定値以下のときであって、かつ回転数検出値が所定のしきい値よりも低いとき、キャリア周波数を第1の周波数よりも低い第2の周波数に設定する。   Preferably, the frequency setting unit has a second frequency lower than the first frequency when the rate of increase is equal to or lower than a predetermined value and the rotation speed detection value is lower than a predetermined threshold value. Set to.

上記のモータ駆動装置によれば、モータ回転数が安定して所定のしきい値以下となると判定されたことに応じて、キャリア周波数を低減するから、モータの制御破綻を招くことなく、駆動回路の熱的保護を図ることができる。   According to the motor driving device described above, the carrier frequency is reduced in response to the determination that the motor rotation speed is stably below the predetermined threshold value, so that the driving circuit does not cause motor control failure. Thermal protection can be achieved.

好ましくは、モータ回転数検出部は、所定の制御タイミングごとに回転数を検出する。周波数設定部は、制御タイミング間の回転数検出値の変化率を演算する変化率演算部と、演算された変化率に基づいてキャリア周波数を変更する周波数切換え部とを含む。周波数切換え部は、演算された変化率が所定値を上回ることに応じて、キャリア周波数を第1のキャリア周波数に設定する。   Preferably, the motor rotation speed detection unit detects the rotation speed at every predetermined control timing. The frequency setting unit includes a change rate calculation unit that calculates the change rate of the rotation speed detection value between control timings, and a frequency switching unit that changes the carrier frequency based on the calculated change rate. The frequency switching unit sets the carrier frequency to the first carrier frequency in response to the calculated change rate exceeding a predetermined value.

上記のモータ駆動装置によれば、制御タイミング間のモータ回転数の変化率により、急峻な回転数変動を予測することができる。したがって、回転数の変動に関わらず、安定したモータ制御を保つことができる。   According to the motor drive device described above, it is possible to predict a steep rotation speed variation based on the rate of change of the motor rotation speed between control timings. Therefore, stable motor control can be maintained regardless of fluctuations in the rotational speed.

好ましくは、制御装置は、キャリア周波数の設定完了に要する期間に対応する所定の制御周期を有する。モータ回転数検出部は、制御周期で規定された制御タイミングごとに回転数を検出する。周波数設定部は、隣接する制御タイミング間の回転数検出値の変化率を演算する変化率演算部と、演算された変化率と現在の制御タイミングにおける回転数検出値とに基づいて、次回の制御タイミングにおいて検出され得る回転数の推定値を算出するモータ回転数推定部と、回転数推定値に基づいて、次回の制御タイミングにおけるキャリア周波数を切換える周波数切換え部とを含む。周波数切換え部は、回転数推定値が所定のしきい値以上となることに応じて、次回の制御タイミングにおいて前記キャリア周波数を前記第1のキャリア周波数に設定する。   Preferably, the control device has a predetermined control cycle corresponding to a period required to complete the setting of the carrier frequency. The motor rotation speed detection unit detects the rotation speed at each control timing defined by the control cycle. The frequency setting unit is configured to calculate the rate of change of the rotation speed detection value between adjacent control timings, and based on the calculated rate of change and the rotation speed detection value at the current control timing, A motor rotational speed estimation unit that calculates an estimated value of the rotational speed that can be detected at the timing, and a frequency switching unit that switches the carrier frequency at the next control timing based on the rotational speed estimated value. The frequency switching unit sets the carrier frequency to the first carrier frequency at the next control timing in response to the estimated rotation speed being equal to or greater than a predetermined threshold value.

上記のモータ駆動装置によれば、キャリア周波数の設定完了時点における回転数の推定値を求めることにより、急峻な回転数変動を予測することができる。したがって、回転数の変動に関わらず、安定したモータ制御を保つことができる。   According to the motor drive device described above, steep fluctuations in the rotational speed can be predicted by obtaining an estimated value of the rotational speed at the time when the setting of the carrier frequency is completed. Therefore, stable motor control can be maintained regardless of fluctuations in the rotational speed.

好ましくは、モータ回転数検出部は、所定の制御周期で規定された制御タイミングごとに回転数を検出する。周波数設定部は、現在の制御タイミングにおける回転検出値が所定のしきい値以上となることに応じて、次回の制御タイミングにおいてキャリア周波数を第1のキャリア周波数に設定する。   Preferably, the motor rotation number detection unit detects the rotation number at each control timing defined by a predetermined control cycle. The frequency setting unit sets the carrier frequency to the first carrier frequency at the next control timing in response to the rotation detection value at the current control timing being greater than or equal to a predetermined threshold value.

上記のモータ駆動装置によれば、回転数検出値から直接的に急峻な回転数変動を判定することから、回転数の変化率や推定値などの演算処理を伴なわずにより短い制御周期でキャリア周波数を切換えることができる。   According to the motor drive device described above, since the steep rotation speed fluctuation is determined directly from the rotation speed detection value, the carrier can be generated in a shorter control cycle without calculating the rotation speed change rate or the estimated value. The frequency can be switched.

この発明によれば、モータ回転数の検出値のみならず、その上昇率に基づいてキャリア周波数を設定することから、急峻な回転数変動においても安定したモータ制御を保つことができる。   According to the present invention, since the carrier frequency is set not only based on the detected value of the motor rotation speed but also based on the rate of increase, stable motor control can be maintained even with a steep rotation speed fluctuation.

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

図1は、この発明の実施の形態によるモータ駆動装置の概略ブロック図である。
図1を参照して、モータ駆動装置100は、バッテリBと、電圧センサ10,13と、電流センサ24と、コンデンサC2と、昇圧コンバータ12と、インバータ14と、レゾルバ30と、制御装置40とを備える。
FIG. 1 is a schematic block diagram of a motor drive device according to an embodiment of the present invention.
Referring to FIG. 1, motor drive device 100 includes battery B, voltage sensors 10 and 13, current sensor 24, capacitor C 2, boost converter 12, inverter 14, resolver 30, and control device 40. Is provided.

交流モータM1は、ハイブリッド自動車または電気自動車の駆動輪を駆動するためのトルクを発生するための駆動モータである。また、交流モータM1は、エンジンにて駆動される発電機の機能を持つように、そして、エンジンに対して電動機として動作し、たとえばエンジン始動を行ない得るようなモータである。   AC motor M1 is a drive motor for generating torque for driving drive wheels of a hybrid vehicle or an electric vehicle. Further, AC motor M1 is a motor that has a function of a generator driven by an engine and operates as an electric motor for the engine and can start the engine, for example.

昇圧コンバータ12は、リアクトルL1と、NPNトランジスタQ1,Q2と、ダイオードD1,D2とを含む。   Boost converter 12 includes a reactor L1, NPN transistors Q1, Q2, and diodes D1, D2.

リアクトルL1の一方端はバッテリBの電源ラインに接続され、他方端はNPNトランジスタQ1とNPNトランジスタQ2との中間点、すなわち、NPNトランジスタQ1のエミッタとNPNトランジスタQ2のコレクタとの間に接続される。   Reactor L1 has one end connected to the power supply line of battery B, and the other end connected to an intermediate point between NPN transistor Q1 and NPN transistor Q2, that is, between the emitter of NPN transistor Q1 and the collector of NPN transistor Q2. .

NPNトランジスタQ1,Q2は、電源ラインとアースラインとの間に直列に接続される。NPNトランジスタQ1のコレクタは電源ラインに接続され、NPNトランジスタQ2のエミッタはアースラインに接続される。また、各NPNトランジスタQ1,Q2のコレクタ−エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側に電流を流すダイオードD1,D2がそれぞれ配されている。   NPN transistors Q1 and Q2 are connected in series between the power supply line and the earth line. The collector of NPN transistor Q1 is connected to the power supply line, and the emitter of NPN transistor Q2 is connected to the ground line. In addition, diodes D1 and D2 that allow current to flow from the emitter side to the collector side are arranged between the collector and emitter of the NPN transistors Q1 and Q2, respectively.

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

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

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

なお、昇圧コンバータ12およびインバータ14にそれぞれ含まれるスイッチング素子は、NPNトランジスタQ1〜Q8に限定されず、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)やMOSFET等の他のパワー素子で構成しても良い。   Switching elements included in boost converter 12 and inverter 14 are not limited to NPN transistors Q1 to Q8, but may be constituted by other power elements such as IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors) and MOSFETs.

バッテリBは、ニッケル水素またはリチウムイオンなどの二次電池からなる。電圧センサ10は、バッテリBから出力される電圧Vbを検出し、検出した電圧Vbを制御装置40へ出力する。   The battery B is a secondary battery such as nickel metal hydride or lithium ion. Voltage sensor 10 detects voltage Vb output from battery B, and outputs detected voltage Vb to control device 40.

昇圧コンバータ12は、バッテリBから供給された直流電圧を昇圧してコンデンサC2に供給する。より具体的には、昇圧コンバータ12は、制御装置40から信号PWMCを受けると、信号PWMCによってNPNトランジスタQ2がオンされた期間に応じて直流電圧を昇圧してコンデンサC2に供給する。   Boost converter 12 boosts the DC voltage supplied from battery B and supplies the boosted voltage to capacitor C2. More specifically, when boost converter 12 receives signal PWMC from control device 40, boost converter 12 boosts a DC voltage according to the period during which NPN transistor Q2 is turned on by signal PWMC, and supplies the boosted voltage to capacitor C2.

また、昇圧コンバータ12は、制御装置40から信号PWMCを受けると、コンデンサC2を介してインバータ14から供給された直流電圧を降圧してバッテリBへ供給する。   Further, when boost converter 12 receives signal PWMC from control device 40, boost converter 12 steps down the DC voltage supplied from inverter 14 via capacitor C 2 and supplies the voltage to battery B.

コンデンサC2は、昇圧コンバータ12から出力された直流電圧を平滑化し、平滑化した直流電圧をインバータ14へ供給する。   Capacitor C <b> 2 smoothes the DC voltage output from boost converter 12, and supplies the smoothed DC voltage to inverter 14.

電圧センサ13は、コンデンサC2の両端の電圧Vm(すなわち、インバータ14の入力電圧に相当する。以下同じ。)を検出し、その検出した電圧Vmを制御装置40へ出力する。   The voltage sensor 13 detects the voltage Vm across the capacitor C2 (that is, corresponds to the input voltage of the inverter 14. The same applies hereinafter), and outputs the detected voltage Vm to the control device 40.

インバータ14は、コンデンサC2から直流電圧が供給されると、制御装置40からの信号PWMIに基づいて直流電圧を交流電圧に変換して交流モータM1を駆動する。これにより、交流モータM1は、トルク指令値TRによって指定された要求トルクを発生するように駆動される。   When the DC voltage is supplied from the capacitor C2, the inverter 14 converts the DC voltage into an AC voltage based on the signal PWMI from the control device 40 and drives the AC motor M1. Thereby, AC motor M1 is driven to generate the required torque specified by torque command value TR.

また、インバータ14は、モータ駆動装置100が搭載されたハイブリッド自動車または電気自動車の回生制動時、交流モータM1が発電した交流電圧を制御装置40からの信号PWMIに基づいて直流電圧に変換し、変換した直流電圧をコンデンサC2を介して昇圧コンバータ12へ供給する。   Further, the inverter 14 converts the AC voltage generated by the AC motor M1 into a DC voltage based on the signal PWMI from the control device 40 during regenerative braking of the hybrid vehicle or the electric vehicle on which the motor driving device 100 is mounted, The DC voltage thus supplied is supplied to the boost converter 12 via the capacitor C2.

なお、ここで言う回生制動とは、ハイブリッド自動車または電気自動車を運転するドライバーによるフットブレーキ操作があった場合との回生発電を伴なう制動や、フットブレーキを操作しないものの、走行中にアクセルペダルをオフすることで回生発電をさせながら車速を減速(または加速を中止)させることを含む。   Note that regenerative braking here refers to braking with regenerative power generation when the driver operating the hybrid vehicle or electric vehicle performs footbrake operation, or while not operating the footbrake, Including decelerating (or stopping acceleration) the vehicle while regenerating power.

電流センサ24は、交流モータM1に流れるモータ電流Iv,Iwを検出し、その検出したモータ電流Iv,Iwを制御装置40へ出力する。なお、図1においては、電流センサ24は、2個しか示されていない。これは、交流モータM1が3相モータの場合、2つの相に流れるモータ電流Iv,Iwを検出すれば、その検出されたモータ電流Iv,Iwに基づいて残りの相に流れるモータ電流Iuを演算できるからである。したがって、3相の各々に流れるモータ電流Iu,Iv,Iwを独自に検出する場合、3個の電流センサ24を設けてもよい。   Current sensor 24 detects motor currents Iv and Iw flowing through AC motor M <b> 1, and outputs the detected motor currents Iv and Iw to control device 40. In FIG. 1, only two current sensors 24 are shown. This is because, when AC motor M1 is a three-phase motor, if motor currents Iv and Iw flowing in two phases are detected, motor current Iu flowing in the remaining phases is calculated based on the detected motor currents Iv and Iw. Because it can. Therefore, when the motor currents Iu, Iv, and Iw flowing in the three phases are detected independently, three current sensors 24 may be provided.

レゾルバ30は、交流モータM1の回転軸に取り付けられており、交流モータM1の回転子の回転角度θを検出して制御装置40へ出力する。   The resolver 30 is attached to the rotation shaft of the AC motor M1, detects the rotation angle θ of the rotor of the AC motor M1, and outputs it to the control device 40.

制御装置40は、外部に設けられたECU(Electric Control Unit)からトルク指令値TRを受け、電圧センサ13から出力電圧Vmを受け、電圧センサ10から直流電圧Vbを受け、電流センサ24からモータ電流Iv,Iwを受け、レゾルバ30から回転角度θを受ける。制御装置40は、出力電圧Vm、トルク指令値TR、モータ電流Iv,Iwおよび回転角度θに基づいて、後述する方法によりインバータ14が交流モータM1を駆動するときにインバータ14のNPNトランジスタQ3〜Q8をスイッチング制御するための信号PWMIを生成し、その生成した信号PWMIをインバータ14へ出力する。   Control device 40 receives torque command value TR from an externally provided ECU (Electric Control Unit), receives output voltage Vm from voltage sensor 13, receives DC voltage Vb from voltage sensor 10, and receives motor current from current sensor 24. Iv and Iw are received and the rotation angle θ is received from the resolver 30. Based on output voltage Vm, torque command value TR, motor currents Iv, Iw, and rotation angle θ, control device 40 uses inverters 14 to drive NPN transistors Q3-Q8 when inverter 14 drives AC motor M1 by a method described later. A signal PWMI for switching control is generated, and the generated signal PWMI is output to the inverter 14.

また、制御装置40は、インバータ14が交流モータM1を駆動するとき、直流電圧Vb、出力電圧Vm、トルク指令値TRおよびモータ回転数MRNに基づいて、後述する方法により昇圧コンバータ12のNPNトランジスタQ1,Q2をスイッチング制御するための信号PWMCを生成し、生成した信号PWMCを昇圧コンバータ12へ出力する。   When the inverter 14 drives the AC motor M1, the control device 40 uses the DC voltage Vb, the output voltage Vm, the torque command value TR, and the motor rotational speed MRN to perform an NPN transistor Q1 of the boost converter 12 by a method described later. , Q2 for switching control is generated, and the generated signal PWMC is output to the boost converter 12.

さらに、制御装置40は、モータ駆動装置100が搭載されたハイブリッド自動車または電気自動車の回生制動時、出力電圧Vm、トルク指令値TRおよびモータ電流Iv,Iwに基づいて、交流モータM1が発電した交流電圧を直流電圧に変換するための信号PWMIを生成し、その生成した信号PWMIをインバータ14へ出力する。この場合、インバータ14のNPNトランジスタQ3〜Q8は、信号PWMIによってスイッチング制御される。これにより、インバータ14は、交流モータM1が発電した交流電圧を直流電圧に変換して昇圧コンバータ12へ供給する。   Further, the control device 40 is configured to generate an alternating current generated by the alternating current motor M1 based on the output voltage Vm, the torque command value TR, and the motor currents Iv and Iw at the time of regenerative braking of the hybrid vehicle or the electric vehicle on which the motor driving device 100 is mounted. A signal PWMI for converting the voltage into a DC voltage is generated, and the generated signal PWMI is output to inverter 14. In this case, the NPN transistors Q3 to Q8 of the inverter 14 are switching-controlled by the signal PWMI. Thereby, the inverter 14 converts the AC voltage generated by the AC motor M1 into a DC voltage and supplies it to the boost converter 12.

さらに、制御装置40は、回生制動時、直流電圧Vb,出力電圧Vm、トルク指令値TRおよびモータ回転数MRNに基づいて、インバータ14から供給された直流電圧を降圧するための信号PWMCを生成し、生成した信号PWMCを昇圧コンバータ12へ出力する。これにより、交流モータM1が発電した交流電圧は、直流電圧に変換され、降圧されてバッテリBに供給される。   Further, at the time of regenerative braking, control device 40 generates signal PWMC for stepping down the DC voltage supplied from inverter 14 based on DC voltage Vb, output voltage Vm, torque command value TR, and motor rotation speed MRN. The generated signal PWMC is output to the boost converter 12. As a result, the AC voltage generated by AC motor M1 is converted to a DC voltage, stepped down, and supplied to battery B.

図2は、図1における制御装置40の機能ブロック図である。
図2を参照して、制御装置40は、インバータ制御回路401と、コンバータ制御回路402とを含む。
FIG. 2 is a functional block diagram of the control device 40 in FIG.
Referring to FIG. 2, control device 40 includes an inverter control circuit 401 and a converter control circuit 402.

インバータ制御回路401は、トルク指令値TR、モータ電流Iv,Iw、出力電圧Vmおよび回転角度θに基づいて、交流モータM1の駆動時、後述する方法によりインバータ14のNPNトランジスタQ3〜Q8をオン/オフするための信号PWMIを生成し、その生成した信号PWMIをインバータ14へ出力する。   Based on torque command value TR, motor currents Iv, Iw, output voltage Vm, and rotation angle θ, inverter control circuit 401 turns on / off NPN transistors Q3-Q8 of inverter 14 by a method described later when AC motor M1 is driven. A signal PWMI for turning off is generated, and the generated signal PWMI is output to the inverter 14.

また、インバータ制御回路401は、モータ駆動装置100が搭載されたハイブリッド自動車または電気自動車の回生制動時、トルク指令値TR、モータ電流Iv,Iw、出力電圧Vmおよび回転角度θに基づいて、交流モータM1が発電した交流電圧を直流電圧に変換するための信号PWMIを生成してインバータ14へ出力する。   Further, the inverter control circuit 401 is based on the torque command value TR, the motor currents Iv and Iw, the output voltage Vm, and the rotation angle θ at the time of regenerative braking of the hybrid vehicle or electric vehicle on which the motor driving device 100 is mounted. A signal PWMI for converting the AC voltage generated by M1 into a DC voltage is generated and output to inverter 14.

コンバータ制御回路402は、トルク指令値TR、直流電圧Vb、出力電圧Vmおよび回転角度θに基づいて、交流モータM1の駆動時、昇圧コンバータ12のNPNトランジスタQ1,Q2をオン/オフするための信号PWMCを生成し、その生成した信号PWMCを昇圧コンバータ12へ出力する。   Converter control circuit 402 is a signal for turning on / off NPN transistors Q1, Q2 of boost converter 12 when AC motor M1 is driven based on torque command value TR, DC voltage Vb, output voltage Vm, and rotation angle θ. PWMC is generated, and the generated signal PWMC is output to boost converter 12.

また、コンバータ制御回路402は、モータ駆動装置100が搭載されたハイブリッド自動車または電気自動車の回生制動時、トルク指令値TR、直流電圧Vb、出力電圧Vmおよび回転角度θに基づいて、インバータ14からの直流電圧を降圧するための信号PWMCを生成し、その生成した信号PWMCを昇圧コンバータ12へ出力する。   In addition, the converter control circuit 402 receives a signal from the inverter 14 based on the torque command value TR, the DC voltage Vb, the output voltage Vm, and the rotation angle θ at the time of regenerative braking of the hybrid vehicle or electric vehicle on which the motor driving device 100 is mounted. A signal PWMC for stepping down the DC voltage is generated, and the generated signal PWMC is output to boost converter 12.

このように、昇圧コンバータ12は、直流電圧を降圧するための信号PWMCにより電圧を降圧させることもできるので、双方向コンバータの機能を有するものである。   As described above, the boost converter 12 can also step down the voltage by the signal PWMC for stepping down the DC voltage, and thus has the function of a bidirectional converter.

図3は、図2におけるインバータ制御回路401の機能ブロック図である。
図3を参照して、インバータ制御回路401は、電流指令変換部410と、減算器412,414と、PI制御部416,418と、2相/3相変換部420と、PWM(Pulse Width Modulation)生成部422と、3相/2相変換部424と、キャリア周波数設定部426とを含む。
FIG. 3 is a functional block diagram of the inverter control circuit 401 in FIG.
Referring to FIG. 3, inverter control circuit 401 includes current command converter 410, subtracters 412 and 414, PI controllers 416 and 418, two-phase / three-phase converter 420, and PWM (Pulse Width Modulation). ) Generation unit 422, three-phase / two-phase conversion unit 424, and carrier frequency setting unit 426.

3相/2相変換部424は、2個の電流センサ24,24からモータ電流Iv,Iwを受ける、そして、3相/2相変換部424は、モータ電流Iv,Iwに基づいてモータ電流Iu=−Iv−Iwを演算する。   The three-phase / two-phase converter 424 receives the motor currents Iv, Iw from the two current sensors 24, 24. The three-phase / 2-phase converter 424 receives the motor current Iu based on the motor currents Iv, Iw. = -Iv-Iw is calculated.

さらに、3相/2相変換部424は、モータ電流Iu,Iv,Iwをレゾルバ30かららの回転角度θを用いて三相二相変換する。つまり、3相/2相変換部424は、交流モータM1の3相コイルの各相に流れる3相のモータ電流Iu,Iv,Iwを、回転角度θを用いてd軸およびq軸に流れる電流値Id,Iqに変換する。そして、3相/2相変換部424は、演算した電流値Idを減算器412へ出力し、演算した電流値Iqを減算器414へ出力する。   Further, the three-phase / two-phase converter 424 performs three-phase to two-phase conversion on the motor currents Iu, Iv, and Iw using the rotation angle θ from the resolver 30. That is, the three-phase / two-phase conversion unit 424 uses the three-phase motor currents Iu, Iv, Iw flowing in the respective phases of the three-phase coil of the AC motor M1 as currents flowing in the d-axis and the q-axis using the rotation angle θ. Convert to values Id and Iq. Then, the three-phase / two-phase converter 424 outputs the calculated current value Id to the subtractor 412 and outputs the calculated current value Iq to the subtractor 414.

電流指令変換部410は、外部ECUからのトルク指令値TRを、トルク指令値TRによって指定された要求トルクを出力するための電流指令Id*,Iq*に変換し、その変換した電流指令Id*,Iq*を減算器412,414へそれぞれ出力する。   Current command conversion unit 410 converts torque command value TR from the external ECU into current commands Id * and Iq * for outputting the requested torque specified by torque command value TR, and the converted current command Id *. , Iq * are output to the subtracters 412 and 414, respectively.

減算器412は、電流指令変換部410から電流指令Id*を受け、3相/2相変換部424から電流値Idを受ける。そして、減算器412は、電流指令Id*と電流値Idとの偏差(=Id*−Id)を演算し、その演算した偏差をPI制御部416へ出力する。また、減算器414は、電流指令変換部410から電流指令Iq*を受け、3相/2相変換部424から電流値Iqを受ける。そして、減算器414は、電流指令Iq*と電流値Iqとの偏差(=Iq*−Iq)を演算し、その演算した偏差をPI制御部418へ出力する。   Subtractor 412 receives current command Id * from current command conversion unit 410 and receives current value Id from three-phase / two-phase conversion unit 424. Then, the subtractor 412 calculates a deviation (= Id * −Id) between the current command Id * and the current value Id, and outputs the calculated deviation to the PI control unit 416. Subtractor 414 receives current command Iq * from current command converter 410 and receives current value Iq from three-phase / 2-phase converter 424. Then, the subtractor 414 calculates a deviation (= Iq * −Iq) between the current command Iq * and the current value Iq, and outputs the calculated deviation to the PI control unit 418.

PI制御部416,418は、それぞれ、偏差Id*−Id,Iq*−Iqに対してPI(比例・積分)ゲインを用いてモータ電流調整用の電圧操作量Vd,Vqを演算し、その演算した電圧操作量Vd,Vqを2相/3相変換部420へ出力する。   PI control units 416 and 418 calculate voltage manipulated variables Vd and Vq for motor current adjustment using PI (proportional / integral) gains for deviations Id * −Id and Iq * −Iq, respectively, The voltage manipulated variables Vd and Vq are output to the two-phase / three-phase converter 420.

2相/3相変換部420は、PI制御部416,418からの電圧操作量Vd,Vqをレゾルバ30からの回転角度θを用いて二相三相変換する。つまり、2相/3相変換部420は、d軸およびq軸に印加する電圧操作量Vd,Vqを、回転角度θを用いて交流モータM1の3相コイルに印加する電圧操作量Vu,Vv,Vwに変換する。そして、2相/3相変換部420は、電圧操作量Vu,Vv,VwをPWM生成部422へ出力する。   The two-phase / three-phase conversion unit 420 performs two-phase three-phase conversion on the voltage operation amounts Vd and Vq from the PI control units 416 and 418 using the rotation angle θ from the resolver 30. That is, the two-phase / three-phase converter 420 applies the voltage operation amounts Vd and Vq applied to the d-axis and the q-axis to the voltage operation amounts Vu and Vv applied to the three-phase coil of the AC motor M1 using the rotation angle θ. , Vw. Then, the two-phase / three-phase converter 420 outputs the voltage manipulated variables Vu, Vv, and Vw to the PWM generator 422.

PWM生成部422は、電圧操作量Vu,Vv,Vwと、電圧センサ13からの電圧Vmとに基づいて信号PWMIを生成し、その生成した信号PWMIをインバータ14へ出力する。   The PWM generator 422 generates a signal PWMI based on the voltage manipulated variables Vu, Vv, Vw and the voltage Vm from the voltage sensor 13 and outputs the generated signal PWMI to the inverter 14.

以上のように、インバータ制御回路401は、交流モータM1の要求トルク(トルク指令値TRに相当)を、交流モータM1のd軸成分とq軸成分との電流指令Id*,Iq*に変換し、実際の電流値Id,Iqがこれらの電流指令と一致するようにPI制御によってフィードバックをかける、いわゆる電流制御を採用する。   As described above, inverter control circuit 401 converts the required torque of AC motor M1 (corresponding to torque command value TR) into current commands Id * and Iq * of the d-axis component and q-axis component of AC motor M1. So-called current control is employed in which feedback is performed by PI control so that the actual current values Id and Iq coincide with these current commands.

ここで、モータの電流制御として周知のPWM制御においては、インバータ14のNPNトランジスタQ3〜Q8をオン/オフするための信号PWMIは、搬送波信号である三角波信号と2相/3相変換部420から受けた電圧操作量Vu,Vv,Vwとが比較され、その比較結果に基づいて生成される。そして、NPNトランジスタQ3〜Q8は、生成された信号PWMIのキャリア周波数fcに基づいてオン/オフの切換えが制御される。すなわち、NPNトランジスタQ3〜Q8のスイッチング周波数は、信号PWMIのキャリア周波数fcに等しい。したがって、キャリア周波数fcを低減することは、スイッチング周波数の低減に繋がり、ひいてはNPNトランジスタQ3〜Q8のスイッチング損失を低減させることとなる。これは、NPNトランジスタQ3〜Q8における発熱の低減に有効である。   Here, in PWM control known as motor current control, a signal PWMI for turning on / off the NPN transistors Q3 to Q8 of the inverter 14 is obtained from a triangular wave signal which is a carrier wave signal and a two-phase / 3-phase converter 420. The received voltage operation amounts Vu, Vv, and Vw are compared and generated based on the comparison result. The NPN transistors Q3 to Q8 are controlled to be turned on / off based on the carrier frequency fc of the generated signal PWMI. That is, the switching frequency of NPN transistors Q3 to Q8 is equal to the carrier frequency fc of signal PWMI. Therefore, reducing the carrier frequency fc leads to a reduction in the switching frequency, which in turn reduces the switching loss of the NPN transistors Q3 to Q8. This is effective in reducing heat generation in the NPN transistors Q3 to Q8.

したがって、本発明の実施の形態によるモータ駆動装置は、上述した従来のモータ駆動装置と同様に、交流モータM1の回転数が低下し、交流モータM1が外力によりロックされていると判定されると、信号PWMIのキャリア周波数fcを低減させることにより、インバータ14のNPNトランジスタQ3〜Q8の保護を実現する。   Therefore, in the motor drive device according to the embodiment of the present invention, when the rotational speed of AC motor M1 decreases and AC motor M1 is determined to be locked by an external force, as in the conventional motor drive device described above. By reducing the carrier frequency fc of the signal PWMI, the NPN transistors Q3 to Q8 of the inverter 14 are protected.

具体的には、図3におけるキャリア周波数設定部426は、モータ回転数に応じて2種類のキャリア周波数fcのうちのいずれかを設定する。2種類のキャリア周波数fcは、一方が通常運転時のキャリア周波数(以下、通常周波数とも称する)fc_Hであり、他方がインバータ保護のためのキャリア周波数(以下、保護周波数とも称する)fc_Lである。通常周波数fc_Hは、交流モータM1およびインバータ14の効率(=(交流モータM1の軸出力)/(バッテリBからインバータ14への入力))が良好となる周波数(たとえば10kHz)に設定される。一方、インバータ保護周波数fc_Lは、通常周波数fc_Hよりも低い周波数であって、たとえば1.25kHzに設定される。   Specifically, the carrier frequency setting unit 426 in FIG. 3 sets one of the two types of carrier frequencies fc according to the motor rotation speed. One of the two types of carrier frequencies fc is a carrier frequency during normal operation (hereinafter also referred to as a normal frequency) fc_H, and the other is a carrier frequency for inverter protection (hereinafter also referred to as a protection frequency) fc_L. The normal frequency fc_H is set to a frequency (for example, 10 kHz) at which the efficiency of AC motor M1 and inverter 14 (= (shaft output of AC motor M1) / (input from battery B to inverter 14)) is good. On the other hand, the inverter protection frequency fc_L is lower than the normal frequency fc_H and is set to, for example, 1.25 kHz.

そして、キャリア周波数設定部426は、図4に示す交流モータM1の出力特性において、モータ回転数が所定値R_limを下回る領域(図中の領域RG1に相当)にあるとき、交流モータM1がロックされていると判定し、キャリア周波数fcを通常周波数fc_Hからインバータ保護周波数fc_Lに切換えて設定する。これにより、NPNトランジスタQ3〜Q8におけるスイッチング損失が低減されて熱破壊が防止される。   The carrier frequency setting unit 426 locks the AC motor M1 when the rotational speed of the motor is below a predetermined value R_lim (corresponding to the region RG1 in the figure) in the output characteristics of the AC motor M1 shown in FIG. The carrier frequency fc is set by switching from the normal frequency fc_H to the inverter protection frequency fc_L. Thereby, the switching loss in NPN transistors Q3-Q8 is reduced, and thermal destruction is prevented.

やがて、モータ回転数が再び所定値R_lim以上となり、交流モータM1がロック状態から脱したと判定されると、キャリア周波数設定部426は、キャリア周波数fcをインバータ保護周波数fc_Lから元の通常周波数fc_Hに切換えて設定する。   Eventually, when the motor rotational speed becomes equal to or higher than the predetermined value R_lim again and it is determined that AC motor M1 has come out of the locked state, carrier frequency setting unit 426 changes carrier frequency fc from inverter protection frequency fc_L to the original normal frequency fc_H. Switch and set.

このとき、車両の運転状態によっては、駆動輪が外力によってロックされた状態からスリップする場合が発生し得る。交流モータM1においては、モータ回転数が所定値R_limよりも低い回転数から所定値R_limを大きく超える回転数に急峻に変動することになる。   At this time, depending on the driving state of the vehicle, the drive wheel may slip from a state locked by an external force. In AC motor M <b> 1, the motor rotation speed rapidly changes from a rotation speed lower than predetermined value R_lim to a rotation speed that greatly exceeds predetermined value R_lim.

しかしながら、上述したようにモータ回転数の検出値が所定値R_lim以上となったことに応じてキャリア周波数fcをインバータ保護周波数fc_Lから通常周波数fc_Hに増加させる方法では、モータ回転数の急峻な変動にキャリア周波数fcを追従することができない。そのため、交流モータM1の駆動制御が破綻するという問題が起きてしまう。   However, as described above, in the method of increasing the carrier frequency fc from the inverter protection frequency fc_L to the normal frequency fc_H in response to the detected value of the motor rotation speed being equal to or greater than the predetermined value R_lim, the motor rotation speed fluctuates rapidly. The carrier frequency fc cannot be followed. Therefore, there arises a problem that drive control of AC motor M1 fails.

図5は、交流モータM1の駆動制御の安定性を説明するための模式図である。
図5(a)を参照して、PWM制御では、所定の周波数の電圧操作量(図5では、u相の電圧操作量Vu1のみを例示する)と、所定のキャリア周波数fcの三角波信号ecとを比較して、インバータ14の各NPNトランジスタQ3〜Q8のオン/オフする信号PWMIが生成される。なお、電圧操作量Vu1の周波数は、交流モータM1のモータ回転数に比例しており、モータ回転数が高くなるに従って増加する。そして、その生成された信号PWMIに基づいてインバータ14の各NPNトランジスタQ3〜Q8は、スイッチング制御され、交流モータM1が指令されたトルクを出力するように、交流モータM1の各相に流す電流(モータ駆動電流)を制御する。
FIG. 5 is a schematic diagram for explaining the stability of drive control of AC motor M1.
Referring to FIG. 5A, in PWM control, a voltage manipulated variable with a predetermined frequency (in FIG. 5, only the u-phase voltage manipulated variable Vu1 is illustrated), and a triangular wave signal ec with a prescribed carrier frequency fc And a signal PWMI for turning on / off each of the NPN transistors Q3 to Q8 of the inverter 14 is generated. Note that the frequency of the voltage operation amount Vu1 is proportional to the motor rotation speed of the AC motor M1, and increases as the motor rotation speed increases. Then, based on the generated signal PWMI, each of the NPN transistors Q3 to Q8 of the inverter 14 is subjected to switching control, and a current (which flows through each phase of the AC motor M1 so that the AC motor M1 outputs a commanded torque ( Motor drive current).

このとき、電圧操作量Vu1を図5(a)のように正弦波状に変化させることによって、その周波数が電圧操作量Vu1の周波数に略一致した正弦波状のu相のモータ駆動電流Iu1が得られる。このようにして、各相のモータ駆動電流が制御され、交流モータM1からはトルク指令値TRに応じたトルクが出力される
ここで、図5(b)を参照して、モータ回転数が倍増したことによって電圧操作量Vu1が、その周波数が略2倍に増加した電圧操作量Vu2に変化した場合を考える。なお、三角波信号ecのキャリア周波数fcは、図5(a)におけるキャリア周波数と同じとする。
At this time, by changing the voltage manipulated variable Vu1 in a sine wave shape as shown in FIG. 5A, a sinusoidal u-phase motor drive current Iu1 whose frequency substantially matches the frequency of the voltage manipulated variable Vu1 is obtained. . In this way, the motor drive current of each phase is controlled, and torque corresponding to the torque command value TR is output from the AC motor M1. Here, referring to FIG. As a result, the case where the voltage manipulated variable Vu1 changes to the voltage manipulated variable Vu2 whose frequency has increased approximately twice will be considered. Note that the carrier frequency fc of the triangular wave signal ec is the same as the carrier frequency in FIG.

この場合、電圧操作量Vu2と三角波信号ecとを比較して得られる信号PWMIを用いて制御されたモータ駆動電流Iu2は、図5(b)に示すように、正弦波から大きく変動した出力波形となる。もしくは、図示は省略するが、モータ駆動電流Iu2が正弦波から大きく外れて過電流となる可能性も存在する。このようにモータ駆動電流Iu2の制御が不安定となることによって、交流モータM1から出力されるトルクにおいても、トルク指令値TRに対する変動が生じる。その結果、車両のドライバビリティを著しく低下させることになる。   In this case, the motor drive current Iu2 controlled using the signal PWMI obtained by comparing the voltage manipulated variable Vu2 and the triangular wave signal ec has an output waveform greatly fluctuating from the sine wave as shown in FIG. It becomes. Or although illustration is abbreviate | omitted, there exists a possibility that motor drive current Iu2 may remove | deviate from a sine wave, and may become overcurrent. As described above, when the control of the motor drive current Iu2 becomes unstable, the torque output from the AC motor M1 also varies with respect to the torque command value TR. As a result, the drivability of the vehicle is significantly reduced.

すなわち、モータの駆動制御において、キャリア周波数fcとモータ回転数との間には、あるキャリア周波数のPWM信号に対して制御の安定性が確保され得る上限回転数が存在するため、モータ回転数がこの上限回転数を超えると、制御破綻が生じることとなる。なお、図4のモータ出力特性においては、所定値R_limが、キャリア周波数fcをインバータ保護周波数fc_Lに設定したときの上限回転数に相当する。したがって、交流モータM1の駆動制御の安定性を保つためには、モータ回転数がインバータ保護周波数fc_Lにおける上限回転数である所定値R_limを超えて急上昇したときにおいても、これに追従してキャリア周波数fcを直ちに増加させることが要求される。   That is, in motor drive control, there is an upper limit rotation speed that can ensure the stability of control for a PWM signal having a certain carrier frequency between the carrier frequency fc and the motor rotation speed. When this upper limit rotational speed is exceeded, control failure occurs. In the motor output characteristics of FIG. 4, the predetermined value R_lim corresponds to the upper limit rotation speed when the carrier frequency fc is set to the inverter protection frequency fc_L. Therefore, in order to maintain the stability of the drive control of AC motor M1, even when the motor rotation speed suddenly rises above a predetermined value R_lim that is the upper limit rotation speed at inverter protection frequency fc_L, the carrier frequency follows this. It is required to increase fc immediately.

そこで、本実施の形態によるモータ駆動装置は、キャリア周波数設定部426において、モータ回転数の検出値のみならず、モータ回転数の上昇率をも考慮してキャリア周波数fcを設定することを特徴的な構成とする。   Therefore, the motor driving apparatus according to the present embodiment is characterized in that carrier frequency setting section 426 sets carrier frequency fc in consideration of not only the detected value of motor rotation speed but also the rate of increase in motor rotation speed. The configuration is as follows.

すなわち、図4のモータ出力特性において、現時点にて検出されたモータ回転数が所定値R_limを下回る場合であっても、モータ回転数の上昇率が相対的に高ければ、すなわち、モータ回転数が急上昇すると判定されれば、非常に短い期間内にモータ回転数が所定値R_limを超えることが高い可能性で予測される。そこで、キャリア周波数設定部426は、この予測を基に、現時点において先行してキャリア周波数fcをインバータ保護周波数fc_Lから通常周波数fc_Hに切換える構成とする。これによれば、モータ回転数が実際に所定値R_limを超えた時点では、キャリア周波数fcが既に通常運転時の制御安定性が確保される周波数に設定されているため、制御破綻に陥ることがない。その結果、交流モータM1の安定した駆動制御が保持される。   That is, in the motor output characteristics of FIG. 4, even if the motor rotation speed detected at the present time is below the predetermined value R_lim, if the motor rotation speed increase rate is relatively high, that is, the motor rotation speed is If it is determined that the motor speed rapidly increases, it is predicted that the motor rotation speed is likely to exceed the predetermined value R_lim within a very short period. Therefore, the carrier frequency setting unit 426 is configured to switch the carrier frequency fc from the inverter protection frequency fc_L to the normal frequency fc_H ahead of the current time based on this prediction. According to this, when the motor rotation speed actually exceeds the predetermined value R_lim, the carrier frequency fc is already set to a frequency that ensures control stability during normal operation, so that control failure may occur. Absent. As a result, stable drive control of AC motor M1 is maintained.

以下に、本実施の形態のモータ駆動装置における具体的なキャリア周波数の設定方法について説明する。   Hereinafter, a specific method for setting the carrier frequency in the motor drive device of the present embodiment will be described.

図6は、キャリア周波数設定部426にて実行されるキャリア周波数fcの設定方法の一例を説明するための模式図である。   FIG. 6 is a schematic diagram for explaining an example of the carrier frequency fc setting method executed by the carrier frequency setting unit 426.

図6を参照して、キャリア周波数設定部426は、所定の制御タイミングごとにモータ回転数R(tn)を演算し、その演算されたモータ回転数R(tn)について制御タイミング間の変化率を算出する。そして、その算出した変化率に基づいてモータ回転数の上昇率が相対的に高いか否か、すなわち、モータ回転数が急峻に上昇するか否かを判定する。   Referring to FIG. 6, carrier frequency setting unit 426 calculates motor rotation speed R (tn) at each predetermined control timing, and calculates the rate of change between control timings for the calculated motor rotation speed R (tn). calculate. Then, based on the calculated change rate, it is determined whether or not the rate of increase of the motor rotational speed is relatively high, that is, whether or not the motor rotational speed increases sharply.

なお、制御タイミングtn−2,tn−1,tn,・・・は、所定の制御周期Tによってそのタイミングが規定される。制御周期Tは、現在の制御タイミングtnを起点とし、PWM生成部422において、実際に三角波信号ecのキャリア周波数fcの設定が完了するまでに要する期間に設定されている。   Control timings tn-2, tn-1, tn,... Are defined by a predetermined control period T. The control cycle T starts from the current control timing tn and is set to a period required until the setting of the carrier frequency fc of the triangular wave signal ec is actually completed in the PWM generation unit 422.

詳細には、キャリア周波数設定部426は、レゾルバ30から回転角度θを受けると、所定の制御タイミングtnごとに、回転角度θの検出値を次式に代入してモータ回転数R(tn)を演算する。
R(tn)={(θn−θn−1)/(tn−tn−1)}・K (1)
ただし、θn:現在の制御タイミングtnにおける回転角度,θn−1:前回の制御タイミングtn−1における回転角度,R(tn):現在の制御タイミングtnにおけるモータ回転数,K:回転角度からモータ回転数への変換係数である。
Specifically, when receiving the rotation angle θ from the resolver 30, the carrier frequency setting unit 426 substitutes the detected value of the rotation angle θ into the following equation for each predetermined control timing tn and sets the motor rotation speed R (tn). Calculate.
R (tn) = {(θn−θn−1) / (tn−tn−1)} · K (1)
Where θn: rotation angle at current control timing tn, θn-1: rotation angle at previous control timing tn-1, R (tn): motor rotation speed at current control timing tn, K: motor rotation from rotation angle Conversion factor to number.

次に、キャリア周波数設定部426は、前回の制御タイミングtn−1におけるモータ回転数R(tn−1)と現在の制御タイミングtnにおけるモータ回転数R(tn)とを次式に代入して、隣接する制御タイミング間のモータ回転数R(tn)の変化率dR(tn)/dtを算出する。なお、算出されたモータ回転数の変化率dR(tn)/dtは、図6に示すモータ回転数の時間的変化において、隣接する制御タイミングtn−1,tn間の傾きに相当する。
dR(tn)/dt={R(tn)−R(tn−1)}/(tn−tn−1) (2)
そして、キャリア周波数設定部426は、算出されたモータ回転数の変化率dR(tn)/dtが所定のしきい値を上回るとき、モータ回転数の上昇率が相対的に高い、すなわちモータ回転数が急上昇すると判定する。図6においては、モータ回転数は現在の制御タイミングtnから短い期間内に所定値R_limを超えることが予測される。したがって、キャリア周波数設定部426は、キャリア周波数fcを現状のインバータ保護周波数fc_Lから通常周波数fc_Hに切換えて設定する。設定されたキャリア周波数fc(=fc_H)は、PWM生成部422へ出力される。
Next, the carrier frequency setting unit 426 substitutes the motor rotational speed R (tn-1) at the previous control timing tn-1 and the motor rotational speed R (tn) at the current control timing tn into the following equation: A rate of change dR (tn) / dt of the motor rotation speed R (tn) between adjacent control timings is calculated. The calculated motor rotation speed change rate dR (tn) / dt corresponds to the slope between adjacent control timings tn−1 and tn in the temporal change in motor rotation speed shown in FIG.
dR (tn) / dt = {R (tn) -R (tn-1)} / (tn-tn-1) (2)
Then, when the calculated motor rotation speed change rate dR (tn) / dt exceeds a predetermined threshold, the carrier frequency setting unit 426 has a relatively high motor rotation speed increase, that is, the motor rotation speed. Is determined to rise rapidly. In FIG. 6, it is predicted that the motor rotation speed exceeds the predetermined value R_lim within a short period from the current control timing tn. Therefore, the carrier frequency setting unit 426 switches and sets the carrier frequency fc from the current inverter protection frequency fc_L to the normal frequency fc_H. The set carrier frequency fc (= fc_H) is output to PWM generation section 422.

これによれば、モータ回転数が所定値R_limを超えたタイミングにおいては、キャリア周波数fcが通常周波数fc_Hに設定されているため、図5(b)で述べたような交流モータM1の制御破綻が回避される。その結果、交流モータM1は、モータ回転数の急峻な変動に関わらず、安定した制御が確保される。   According to this, since the carrier frequency fc is set to the normal frequency fc_H at the timing when the motor rotation speed exceeds the predetermined value R_lim, the control failure of the AC motor M1 as described in FIG. Avoided. As a result, the AC motor M1 can ensure stable control regardless of steep fluctuations in the motor rotation speed.

図7は、キャリア周波数設定部426にて実行されるキャリア周波数fcの設定方法の一例を説明するためのフローチャートである。   FIG. 7 is a flowchart for explaining an example of the carrier frequency fc setting method executed by the carrier frequency setting unit 426.

図7を参照して、キャリア周波数設定部426は、レゾルバ30から回転角度θが入力されると(ステップS01)、上記式(1)を用いて現在の制御タイミングtnにおけるモータ回転数R(tn)を算出する(ステップS02)。   Referring to FIG. 7, when the rotation angle θ is input from the resolver 30 (step S01), the carrier frequency setting unit 426 uses the above equation (1) to calculate the motor rotation speed R (tn) at the current control timing tn. ) Is calculated (step S02).

続いて、キャリア周波数設定部426は、上記式(2)に従い、隣接する制御タイミング間のモータ回転数の変化率dR(tn)/dtを算出する(ステップS03)。そして、キャリア周波数設定部426は、算出されたモータ回転数の変化率dR(tn)/dtが所定のしきい値R_stdを上回るか否かを判定する(ステップS04)。   Subsequently, the carrier frequency setting unit 426 calculates the rate of change dR (tn) / dt of the motor rotation speed between adjacent control timings according to the above equation (2) (step S03). Then, the carrier frequency setting unit 426 determines whether or not the calculated motor rotation speed change rate dR (tn) / dt exceeds a predetermined threshold value R_std (step S04).

このとき、モータ回転数の変化率dR(tn)/dtがしきい値R_stdを上回ると判定されたことに応じて、キャリア周波数設定部426は、キャリア周波数fcを直ちに通常周波数fc_Hに設定する(ステップS05)。   At this time, when it is determined that the motor rotation rate change rate dR (tn) / dt exceeds the threshold value R_std, the carrier frequency setting unit 426 immediately sets the carrier frequency fc to the normal frequency fc_H ( Step S05).

一方、ステップS04においてモータ回転数の変化率dR(tn)/dtがしきい値R_std以下であると判定されたときには、キャリア周波数設定部426は、さらに、現在の制御タイミングにおけるモータ回転数R(tn)が所定値R_limより低いか否かを判定する(ステップS06)。そして、モータ回転数R(tn)が所定値R_limより低いと判定されたとき、キャリア周波数設定部426は、交流モータM1がロック状態にあると判断し、キャリア周波数fcをインバータ保護周波数fc_Lに設定する(ステップS07)。これに対して、モータ回転数R(tn)が所定値R_lim以上であると判定されたときには、キャリア周波数設定部426は、キャリア周波数fcを通常周波数fc_Hに設定する(ステップS05)。   On the other hand, when it is determined in step S04 that the motor rotation speed change rate dR (tn) / dt is equal to or less than the threshold value R_std, the carrier frequency setting unit 426 further performs the motor rotation speed R ( It is determined whether or not (tn) is lower than a predetermined value R_lim (step S06). When it is determined that the motor rotation speed R (tn) is lower than the predetermined value R_lim, the carrier frequency setting unit 426 determines that the AC motor M1 is in the locked state, and sets the carrier frequency fc to the inverter protection frequency fc_L. (Step S07). On the other hand, when it is determined that the motor rotation speed R (tn) is equal to or greater than the predetermined value R_lim, the carrier frequency setting unit 426 sets the carrier frequency fc to the normal frequency fc_H (step S05).

ステップS05,S07にて設定されたキャリア周波数fcは、PWM生成部422へ出力される。PWM生成部422は、設定されたキャリア周波数fcの信号PWMIを生成し、その生成した信号PWMIをインバータ14の各NPNトランジスタQ3〜Q8へ出力する(ステップS08)。   The carrier frequency fc set in steps S05 and S07 is output to the PWM generation unit 422. The PWM generation unit 422 generates a signal PWMI having the set carrier frequency fc, and outputs the generated signal PWMI to the NPN transistors Q3 to Q8 of the inverter 14 (step S08).

以上のように、モータ回転数の変化率dR(tn)/dtが所定のしきい値R_stdを超える場合には、モータ回転数R(tn)によらず、直ちにキャリア周波数fcを相対的に高い通常周波数fc_Hに設定することにより、交流モータM1の制御安定性が確保される上限回転数を上げることができる。そのため、モータ回転数の急峻な変動にも対応することができ、制御破綻を未然に防止することができる。   As described above, when the motor rotation speed change rate dR (tn) / dt exceeds the predetermined threshold value R_std, the carrier frequency fc is immediately relatively increased regardless of the motor rotation speed R (tn). By setting the normal frequency fc_H, the upper limit rotational speed at which the control stability of the AC motor M1 is ensured can be increased. For this reason, it is possible to cope with steep fluctuations in the motor rotation speed, and to prevent control failure.

なお、図6および図7では、隣接する制御タイミングtn−1,tn間のモータ回転数の変化率dR(tn)/dtに基づいてキャリア周波数fcを設定する構成としたが、数回前の制御タイミング(たとえばtn−4)と現在の制御タイミングtnとの間のモータ回転数の変化率dR(tn)/dtに基づいてキャリア周波数fcを設定する構成としても同様の効果を得ることができる。   6 and 7, the carrier frequency fc is set based on the rate of change dR (tn) / dt of the motor rotation speed between the adjacent control timings tn−1 and tn. A similar effect can be obtained even when the carrier frequency fc is set based on the rate of change dR (tn) / dt of the motor rotation speed between the control timing (for example, tn-4) and the current control timing tn. .

[変更例1]
図8は、キャリア周波数設定部426にて実行されるキャリア周波数fcの設定方法の他の例を説明するための模式図である。
[Modification 1]
FIG. 8 is a schematic diagram for explaining another example of the carrier frequency fc setting method executed by the carrier frequency setting unit 426.

図8を参照して、キャリア周波数設定部426は、上述した方法に従って制御タイミング間のモータ回転数の変化率dR(tn)/dtを演算すると、その演算されたモータ回転数の変化率dR(tn)/dtを用いて、次回の制御タイミングtn+1におけるモータ回転数の推定値(以下、推定モータ回転数とも称する)R(tn+1)を算出する。そして、キャリア周波数設定部426は、その算出した推定モータ回転数R(tn+1)に基づいてモータ回転数の上昇率が相対的に高いか否か、すなわち、モータ回転数が急峻に上昇するか否かを判定する。   Referring to FIG. 8, when carrier frequency setting unit 426 calculates change rate dR (tn) / dt of motor rotation speed between control timings according to the above-described method, the calculated change rate dR (t of motor rotation speed). tn) / dt is used to calculate an estimated value (hereinafter also referred to as an estimated motor rotational speed) R (tn + 1) of the motor rotational speed at the next control timing tn + 1. Then, the carrier frequency setting unit 426 determines whether or not the rate of increase of the motor rotational speed is relatively high based on the calculated estimated motor rotational speed R (tn + 1), that is, whether or not the motor rotational speed increases sharply. Determine whether.

詳細には、キャリア周波数設定部426は、レゾルバ30から回転角度θを受けると、回転角度θに基づいて現在の制御タイミングtnにおけるモータ回転数R(tn)を演算する。そして、演算されたモータ回転数R(tn)に基づいて隣接する制御タイミング間のモータ回転数の変化率dR(tn)/dtを算出する。これらの演算は、図6にて説明したのと同様の手順で行なわれる。   Specifically, when receiving the rotation angle θ from the resolver 30, the carrier frequency setting unit 426 calculates the motor rotation speed R (tn) at the current control timing tn based on the rotation angle θ. Then, the rate of change dR (tn) / dt of the motor rotational speed between adjacent control timings is calculated based on the calculated motor rotational speed R (tn). These calculations are performed in the same procedure as described in FIG.

さらに、キャリア周波数設定部426は、演算されたモータ回転数R(tn)とモータ回転数の変化率dR(tn)/dtとを用いて、次回の制御タイミングtn+1における推定モータ回転数R(tn+1)を算出する。
R(tn+1)=dR(tn)/dt×T+R(tn)
=[{R(tn)−R(tn−1)}/T]×T+R(tn)
=2R(tn)−R(tn−1) (3)
ただし、T:制御周期、すなわち(tn−tn−1)である。
Further, the carrier frequency setting unit 426 uses the calculated motor rotational speed R (tn) and the motor rotational speed change rate dR (tn) / dt to estimate the motor rotational speed R (tn + 1) at the next control timing tn + 1. ) Is calculated.
R (tn + 1) = dR (tn) / dt × T + R (tn)
= [{R (tn) -R (tn-1)} / T] * T + R (tn)
= 2R (tn) -R (tn-1) (3)
However, T: Control period, that is, (tn−tn−1).

すなわち、式(3)によれば、現在の制御タイミングtnにおけるモータ回転数R(tn)と前回の制御タイミングにおけるモータ回転数R(tn−1)とから、次回の制御タイミングtn+1における推定モータ回転数R(tn+1)が得られる。   That is, according to Equation (3), the estimated motor rotation at the next control timing tn + 1 is calculated from the motor rotation number R (tn) at the current control timing tn and the motor rotation number R (tn−1) at the previous control timing. The number R (tn + 1) is obtained.

そして、キャリア周波数設定部426は、その算出された推定モータ回転数R(tn+1)が所定値R_limを越えたことに応じて、モータ回転数の上昇率が相対的に高い、すなわちモータ回転数が急峻に上昇すると判定する。図8の場合では、現在の制御タイミングtnでは、モータ回転数R(tn)がインバータ保護周波数fc_Lにおける上限回転数である所定値R_limを下回っており、制御安定性が得られているが、次回の制御タイミングtn+1では、モータ回転数R(tn+1)が所定値R_limを超えることが予測される。したがって、キャリア周波数設定部426は、キャリア周波数fcを現状のインバータ保護周波数fc_Lから通常周波数fc_Hに切換えて設定する。設定されたキャリア周波数fc(=fc_H)は、PWM生成部422へ出力される。   Then, the carrier frequency setting unit 426 has a relatively high rate of increase in the motor rotational speed in response to the calculated estimated motor rotational speed R (tn + 1) exceeding the predetermined value R_lim, that is, the motor rotational speed is Judged to rise sharply. In the case of FIG. 8, at the current control timing tn, the motor rotation speed R (tn) is lower than the predetermined value R_lim, which is the upper limit rotation speed at the inverter protection frequency fc_L, and control stability is obtained. At the control timing tn + 1, it is predicted that the motor rotation speed R (tn + 1) exceeds the predetermined value R_lim. Therefore, the carrier frequency setting unit 426 switches and sets the carrier frequency fc from the current inverter protection frequency fc_L to the normal frequency fc_H. The set carrier frequency fc (= fc_H) is output to PWM generation section 422.

これによれば、次回の制御タイミングtn+1ではキャリア周波数fcが通常周波数fc_Hに設定されているため、モータ回転数R(tn+1)が予測通り所定値R_limを越えた場合であっても、図5(b)で述べたような交流モータM1の制御破綻が回避される。その結果、交流モータM1は、モータ回転数の急峻な変動に関わらず、安定した制御が確保される。   According to this, since the carrier frequency fc is set to the normal frequency fc_H at the next control timing tn + 1, even if the motor rotation speed R (tn + 1) exceeds the predetermined value R_lim as predicted, Control failure of AC motor M1 as described in b) is avoided. As a result, the AC motor M1 can ensure stable control regardless of steep fluctuations in the motor rotation speed.

図9は、キャリア周波数設定部426にて実行されるキャリア周波数fcの設定方法の他の例を説明するためのフローチャートである。なお、図9のフローチャートは、図7のフローチャートにおけるステップS03,S04を、ステップS030,S040に変更したものである。したがって、重複するステップについての詳細な説明は繰り返さない。   FIG. 9 is a flowchart for explaining another example of the carrier frequency fc setting method executed by the carrier frequency setting unit 426. In the flowchart of FIG. 9, steps S03 and S04 in the flowchart of FIG. 7 are changed to steps S030 and S040. Therefore, detailed description of the overlapping steps will not be repeated.

図9を参照して、キャリア周波数設定部426は、ステップS02で得られた現在の制御タイミングtnにおけるモータ回転数R(tn)と、前回の制御タイミングtn−1におけるモータ回転数R(tn−1)とを式(3)に代入して、次回の制御タイミングtn+1における推定モータ回転数R(tn+1)を算出する(ステップS030)。   Referring to FIG. 9, carrier frequency setting unit 426 includes motor rotation speed R (tn) at current control timing tn obtained in step S02 and motor rotation speed R (tn−) at previous control timing tn−1. 1) is substituted into equation (3) to calculate the estimated motor rotation speed R (tn + 1) at the next control timing tn + 1 (step S030).

そして、キャリア周波数設定部426は、推定モータ回転数R(tn+1)が所定値R_lim以上であるか否かを判定する(ステップS040)。   Then, the carrier frequency setting unit 426 determines whether or not the estimated motor rotation speed R (tn + 1) is equal to or greater than a predetermined value R_lim (step S040).

このとき、推定モータ回転数R(tn+1)が所定値R_lim以上であると判定されたことに応じて、キャリア周波数設定部426は、キャリア周波数fcを直ちに通常周波数fc_Hに設定する(ステップS05)。   At this time, when it is determined that the estimated motor rotation speed R (tn + 1) is equal to or greater than the predetermined value R_lim, the carrier frequency setting unit 426 immediately sets the carrier frequency fc to the normal frequency fc_H (step S05).

一方、ステップS040において推定モータ回転数R(tn+1)が所定値R_limよりも低いと判定されたときには、キャリア周波数設定部426は、さらに、現在の制御タイミングにおけるモータ回転数R(tn)が所定値R_limより低いか否かを判定する(ステップS06)。そして、モータ回転数R(tn)が所定値R_limより低いと判定されたとき、キャリア周波数設定部426は、交流モータM1がロック状態にあると判断し、キャリア周波数fcをインバータ保護周波数fc_Lに設定する(ステップS07)。これに対して、モータ回転数R(tn)が所定値R_lim以上であると判定されたときには、キャリア周波数設定部426は、キャリア周波数fcを通常周波数fc_Hに設定する(ステップS05)。   On the other hand, when it is determined in step S040 that the estimated motor rotational speed R (tn + 1) is lower than the predetermined value R_lim, the carrier frequency setting unit 426 further determines that the motor rotational speed R (tn) at the current control timing is the predetermined value. It is determined whether it is lower than R_lim (step S06). When it is determined that the motor rotation speed R (tn) is lower than the predetermined value R_lim, the carrier frequency setting unit 426 determines that the AC motor M1 is in the locked state, and sets the carrier frequency fc to the inverter protection frequency fc_L. (Step S07). On the other hand, when it is determined that the motor rotation speed R (tn) is equal to or greater than the predetermined value R_lim, the carrier frequency setting unit 426 sets the carrier frequency fc to the normal frequency fc_H (step S05).

以上のように、推定モータ回転数R(tn+1)が所定値R_lim以上となる場合には、直ちにキャリア周波数fcを相対的に高い通常周波数fc_Hに設定することにより、交流モータM1の制御安定性が確保される上限回転数を上げることができる。そのため、モータ回転数の急峻な変動にも対応することができ、制御破綻を未然に防止することができる。   As described above, when the estimated motor rotation speed R (tn + 1) is equal to or greater than the predetermined value R_lim, the control stability of the AC motor M1 is improved by immediately setting the carrier frequency fc to the relatively high normal frequency fc_H. The upper limit number of rotations to be secured can be increased. For this reason, it is possible to cope with steep fluctuations in the motor rotation speed, and to prevent control failure.

[変更例2]
上述した2つの例では、モータ回転数の変化率dR(tn)/dt、または推定モータ回転数R(tn+1)を演算し、その演算結果に基づいてモータ回転数の急峻な変動を予測する構成とした。これによれば、モータ回転数が所定値R_limを超えるのに先立ってキャリア周波数fcがインバータ保護周波数fc_Lから通常周波数fc_Hに切換えられるため、モータ回転数がインバータ保護周波数fc_Lにおける上限回転数を超えることによって起こり得る交流モータM1の制御破綻を未然に防止することができる。
[Modification 2]
In the two examples described above, the rate of change dR (tn) / dt of the motor rotation speed or the estimated motor rotation speed R (tn + 1) is calculated, and a steep fluctuation in the motor rotation speed is predicted based on the calculation result. It was. According to this, since the carrier frequency fc is switched from the inverter protection frequency fc_L to the normal frequency fc_H before the motor rotation speed exceeds the predetermined value R_lim, the motor rotation speed exceeds the upper limit rotation speed at the inverter protection frequency fc_L. It is possible to prevent the control failure of the AC motor M1 that may occur due to the above.

さらに、本変更例に示すように、回転角度θから演算されたモータ回転数の瞬時値から、直接的にキャリア周波数fcを設定する構成とすることによっても、モータ回転数の急峻な変動に対応することができる。   Furthermore, as shown in this modification, it is possible to cope with steep fluctuations in the motor rotation speed by setting the carrier frequency fc directly from the instantaneous value of the motor rotation speed calculated from the rotation angle θ. can do.

すなわち、本変更例によるキャリア周波数設定部426は、現在の制御タイミングtnにおけるモータ回転数R(tn)が所定値R_limを超えたことに応じて、直ちにキャリア周波数fcをインバータ保護周波数fc_Lから通常周波数fc_Hに切換える構成とする。   That is, the carrier frequency setting unit 426 according to the present modification immediately changes the carrier frequency fc from the inverter protection frequency fc_L to the normal frequency in response to the motor rotation speed R (tn) at the current control timing tn exceeding the predetermined value R_lim. The configuration is switched to fc_H.

これによれば、キャリア周波数設定部426は、演算に要する負荷が上記の2つの例に対して軽減される分、キャリア周波数fcの設定完了までに要する制御周期Tをより短くすることが可能となる。したがって、本変更例によれば、上記の2つの例に対して、モータ回転数の急峻な変動を予測する手段は伴なわないものの、より早いタイミングでキャリア周波数fcの切換えを行なうことができる。その結果、キャリア周波数の急峻な変動にも対応することが可能となる。   According to this, the carrier frequency setting unit 426 can shorten the control cycle T required to complete the setting of the carrier frequency fc, as much as the load required for calculation is reduced compared to the above two examples. Become. Therefore, according to the present modified example, the carrier frequency fc can be switched at an earlier timing, although no means for predicting a steep fluctuation in the motor rotation speed is involved in the above two examples. As a result, it is possible to cope with steep fluctuations in the carrier frequency.

図10は、キャリア周波数設定部426にて実行されるキャリア周波数fcの設定方法の他の例を説明するためのフローチャートである。なお、図10のフローチャートは、図7のフローチャートのステップS03,S04,S06を、ステップS041に変更したものである。したがって、重複するステップについての詳細な説明は省略する。   FIG. 10 is a flowchart for explaining another example of the carrier frequency fc setting method executed by the carrier frequency setting unit 426. In the flowchart of FIG. 10, steps S03, S04, and S06 in the flowchart of FIG. 7 are changed to step S041. Therefore, detailed description of the overlapping steps is omitted.

図10を参照して、キャリア周波数設定部426は、ステップS02で得られた現在の制御タイミングtnにおけるモータ回転数R(tn)が所定値R_lim以上となるか否かを判定する(ステップS041)。このとき、モータ回転数R(tn)が所定値R_lim以上となると判定されたことに応じて、キャリア周波数設定部426は、キャリア周波数fcを直ちに通常周波数fc_Hに設定する(ステップS05)。   Referring to FIG. 10, carrier frequency setting unit 426 determines whether or not motor rotation speed R (tn) at current control timing tn obtained in step S02 is equal to or greater than a predetermined value R_lim (step S041). . At this time, when it is determined that the motor rotation speed R (tn) is equal to or greater than the predetermined value R_lim, the carrier frequency setting unit 426 immediately sets the carrier frequency fc to the normal frequency fc_H (step S05).

一方、ステップS041においてモータ回転数R(tn)が所定値R_limを下回ると判定されたときには、キャリア周波数設定部426は、交流モータM1がロック状態にあると判断し、キャリア周波数fcをインバータ保護周波数fc_Lに設定する(ステップS07)。   On the other hand, when it is determined in step S041 that the motor rotation speed R (tn) is lower than the predetermined value R_lim, the carrier frequency setting unit 426 determines that the AC motor M1 is in the locked state, and sets the carrier frequency fc to the inverter protection frequency. Set to fc_L (step S07).

以上のように、この発明の実施の形態によれば、モータ回転数の検出値のみならず、モータ回転数の上昇率が高いことに応じてキャリア周波数を切換える構成とすることから、モータ回転数が急峻に変動して現在のキャリア周波数における上限回転数を超えた時点では、上限回転数も追従して上昇している。そのため、交流モータの制御破綻を未然に防止することができる。結果として、交流モータの駆動制御の安定性が確保される。   As described above, according to the embodiment of the present invention, not only the detected value of the motor rotation speed but also the configuration in which the carrier frequency is switched according to the increase rate of the motor rotation speed is high. When the value fluctuates sharply and exceeds the upper limit rotation speed at the current carrier frequency, the upper limit rotation speed also follows and increases. Therefore, control failure of the AC motor can be prevented in advance. As a result, the stability of AC motor drive control is ensured.

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

この発明は、車両に搭載されたモータ駆動装置に適用することができる。   The present invention can be applied to a motor drive device mounted on a vehicle.

この発明の実施の形態による二次電池の制御装置を備えるモータ駆動装置の概略ブロック図である。It is a schematic block diagram of a motor drive device provided with the control apparatus of the secondary battery by embodiment of this invention. 図1における制御装置の機能ブロック図である。It is a functional block diagram of the control apparatus in FIG. 図2におけるインバータ制御回路の機能ブロック図である。It is a functional block diagram of the inverter control circuit in FIG. 交流モータの出力特性とキャリア周波数との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the output characteristic of an AC motor, and a carrier frequency. 交流モータM1の駆動制御の安定性を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating stability of drive control of AC motor M1. キャリア周波数設定部にて実行されるキャリア周波数fcの設定方法の一例を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating an example of the setting method of the carrier frequency fc performed in a carrier frequency setting part. キャリア周波数設定部にて実行されるキャリア周波数fcの設定方法の一例を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating an example of the setting method of the carrier frequency fc performed in a carrier frequency setting part. キャリア周波数設定部にて実行されるキャリア周波数fcの設定方法の他の例を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the other example of the setting method of the carrier frequency fc performed in a carrier frequency setting part. キャリア周波数設定部にて実行されるキャリア周波数fcの設定方法の他の例を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the other example of the setting method of the carrier frequency fc performed in a carrier frequency setting part. キャリア周波数設定部にて実行されるキャリア周波数fcの設定方法の他の例を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the other example of the setting method of the carrier frequency fc performed in a carrier frequency setting part.

符号の説明Explanation of symbols

10,13 電圧センサ、12 昇圧コンバータ、14 インバータ、15 U相アーム、16 V相アーム、17 W相アーム、24 電流センサ、30 レゾルバ、40 制御装置、401 インバータ制御回路、402 コンバータ制御回路、410 電流指令変換部、412,414 減算器、416,418 PI制御部、420 2相/3相変換部、422 PWM生成部、424 3相/2相変換部、426 キャリア周波数設定部、Q1〜Q8 NPNトランジスタ、D1〜D8 ダイオード、C1,C2 コンデンサ、B バッテリ、M1 交流モータ。   10, 13 Voltage sensor, 12 Boost converter, 14 Inverter, 15 U-phase arm, 16 V-phase arm, 17 W-phase arm, 24 Current sensor, 30 Resolver, 40 Control device, 401 Inverter control circuit, 402 Converter control circuit, 410 Current command conversion unit, 412, 414 subtractor, 416, 418 PI control unit, 420 2-phase / 3-phase conversion unit, 422 PWM generation unit, 424 3-phase / 2-phase conversion unit, 426 carrier frequency setting unit, Q1-Q8 NPN transistor, D1-D8 diode, C1, C2 capacitor, B battery, M1 AC motor.

Claims (6)

電源と、
複数のスイッチング素子のスイッチング動作により前記電源とモータとの間で電力変換を行なう駆動回路と、
所定のキャリア周波数を有する信号を用いて各前記複数のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう制御装置とを備え、
前記制御装置は、
前記モータの回転数を検出するモータ回転数検出部と、
前記回転数の検出値と前記回転数検出値の上昇率とに基づいて前記キャリア周波数を設定する周波数設定部とを含む、モータ駆動装置。
Power supply,
A drive circuit for performing power conversion between the power source and the motor by switching operations of a plurality of switching elements;
A control device that performs switching control of each of the plurality of switching elements using a signal having a predetermined carrier frequency,
The controller is
A motor rotation number detection unit for detecting the rotation number of the motor;
A motor drive device, comprising: a frequency setting unit that sets the carrier frequency based on a detection value of the rotation speed and an increase rate of the rotation speed detection value.
前記周波数設定部は、前記上昇率が所定値を上回るとき、前記キャリア周波数を相対的に高い第1の周波数に設定する、請求項1に記載のモータ駆動装置。   The motor driving apparatus according to claim 1, wherein the frequency setting unit sets the carrier frequency to a relatively high first frequency when the rate of increase exceeds a predetermined value. 前記周波数設定部は、前記上昇率が前記所定値以下のときであって、かつ前記回転数検出値が所定のしきい値よりも低いとき、前記キャリア周波数を前記第1の周波数よりも低い第2の周波数に設定する、請求項2に記載のモータ駆動装置。   The frequency setting unit is configured to reduce the carrier frequency to be lower than the first frequency when the rate of increase is equal to or lower than the predetermined value and when the rotation speed detection value is lower than a predetermined threshold value. The motor driving device according to claim 2, wherein the frequency is set to 2. 前記モータ回転数検出部は、所定の制御タイミングごとに前記回転数を検出し、
前記周波数設定部は、
前記制御タイミング間の前記回転数検出値の変化率を演算する変化率演算部と、
演算された前記変化率に基づいて前記キャリア周波数を変更する周波数切換え部とを含み、
前記周波数切換え部は、演算された前記変化率が前記所定値を上回ることに応じて、前記キャリア周波数を前記第1のキャリア周波数に設定する、請求項3に記載のモータ駆動装置。
The motor rotation speed detection unit detects the rotation speed at every predetermined control timing,
The frequency setting unit includes:
A change rate calculation unit for calculating a change rate of the rotation speed detection value between the control timings;
A frequency switching unit that changes the carrier frequency based on the calculated rate of change,
The motor driving device according to claim 3, wherein the frequency switching unit sets the carrier frequency to the first carrier frequency in response to the calculated change rate exceeding the predetermined value.
前記制御装置は、前記キャリア周波数の設定完了に要する期間に対応する所定の制御周期を有し、
前記モータ回転数検出部は、前記制御周期で規定された制御タイミングごとに前記回転数を検出し、
前記周波数設定部は、
隣接する前記制御タイミング間の前記回転数検出値の変化率を演算する変化率演算部と、
演算された前記変化率と現在の前記制御タイミングにおける前記回転数検出値とに基づいて、次回の前記制御タイミングにおいて検出され得る前記回転数の推定値を算出するモータ回転数推定部と、
前記回転数推定値に基づいて、前記次回の制御タイミングにおけるキャリア周波数を切換える周波数切換え部とを含み、
前記周波数切換え部は、前記回転数推定値が前記所定のしきい値以上となることに応じて、前記次回の制御タイミングにおいて前記キャリア周波数を前記第1のキャリア周波数に設定する、請求項3に記載のモータ駆動装置。
The control device has a predetermined control period corresponding to a period required for completing the setting of the carrier frequency,
The motor rotation speed detection unit detects the rotation speed at each control timing defined by the control cycle,
The frequency setting unit includes:
A change rate calculation unit that calculates a change rate of the rotation speed detection value between the adjacent control timings;
A motor rotational speed estimation unit that calculates an estimated value of the rotational speed that can be detected at the next control timing based on the calculated rate of change and the rotational speed detection value at the current control timing;
A frequency switching unit that switches a carrier frequency at the next control timing based on the rotation speed estimated value;
The frequency switching unit sets the carrier frequency to the first carrier frequency at the next control timing in response to the estimated rotational speed value being greater than or equal to the predetermined threshold value. The motor drive device described.
前記モータ回転数検出部は、所定の制御周期で規定された制御タイミングごとに前記回転数を検出し、
前記周波数設定部は、現在の前記制御タイミングにおける前記回転検出値が前記所定のしきい値以上となることに応じて、次回の前記制御タイミングにおいて前記キャリア周波数を前記第1のキャリア周波数に設定する、請求項3に記載のモータ駆動装置。
The motor rotation speed detection unit detects the rotation speed at each control timing defined by a predetermined control cycle,
The frequency setting unit sets the carrier frequency to the first carrier frequency at the next control timing in response to the rotation detection value at the current control timing being greater than or equal to the predetermined threshold value. The motor drive device according to claim 3.
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