JP5332214B2 - モータ駆動装置 - Google Patents
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Description
以下、この発明を実施するための最良の形態を図面とともに説明する。図1はこの発明の実施最良形態1によるモータ駆動装置の回路図を示し、バッテリ8とインバータ12とを接続する直流回路とEDLC10との間に昇降圧チョッパ17を設け、バッテリ8の電流を制御する。即ち、交流モータ13の力行のときはバッテリ8及びEDLC10からインバータ12側に電力を供給し、交流モータ13の回生時はインバータ12側からバッテリ8及びEDLC10へ電力を供給する。EDLC10はバッテリ8と昇降圧チョッパ17を介して並列に接続される。そして、このような主回路を制御装置18によりゲート信号発生器19を介して駆動する。
図3は実施最良形態2による制御装置18の回路図を示し、力行時のチョッパ電流の指令値Icrefは検出した直流電流Idcを低域通過フィルタ33に通した値にリミッタ34により制限を加えた値とする。これにより、力行モードになった最初はチョッパ電流指令値IcrefはIdc又はリミット値となり、時間の経過と共に減少して0になる。減算器37では、直流電流Idcから力行電流指令値Icrefを減算し、力行時のバッテリ電流Ibの指令値Ibdriveを得る。従って、指令値Ibdriveは一次遅れ要素の特性となり、力行時の最初はEDLC10から電流を流すことになり、バッテリ電流Ibのピークは抑えられる。一方、回生側では、増幅器35で直流電流IdcをKc倍した値をリミッタ36により制限した値が回生側のチョッパ電流Icの指令値Icrefとなる。リミッタ36のリミッタ値を大きくしたのは、昇降圧チョッパ17に流れる電流を制限(保護)するためである。切換部41には力行回生判定器25からの判定結果の出力が入力され、力行側または回生側に切り換わる。力行側に切り換わった際には、減算器37の出力はチョッパ電流Icの指令値Icrefとなり、回生側に切り換わった際にはリミッタ36の出力がチョッパ電流Icの指令値Icrefとなり、減算器28では指令値Icrefから検出されたチョッパ電流Icを減算し、その偏差をPI制御部29に入力し、チョッパ電流Icが指令値Icrefとなるように制御される。回生時、チョッパ電流Icの指令値Icrefを直流電流Idcと等しくすれば、バッテリ電流Ibは0となり、回生エネルギは全てEDLC10に蓄えることができるが、力行時のバッテリ電流Ibのピークをより効果的に抑えるためには、チョッパ電流Icを直流電流Idc以上に流す、即ちバッテリ8からEDLC10に電流を流すことによりEDLC10に蓄えるエネルギを大きくしている。
図1の回路では、直流電圧Vdcより高い電圧でEDLC10を用い、昇降圧チョッパ17により電源の電流を制御している。電源電流の制御はスイッチング素子21,22のスイッチングによりリアクトル20の電流を制御することにより行われる。このとき、適切な設計を行えば、リアクトル20の電流にはスイッチングによる電流脈動がほとんど現れないで連続した電流が流れるが、EDLC10には図5に示すように断続した方形波状の電流が流れる。一方、EDLC10の抵抗は他のコンデンサに比較して大きく、損失は
PLOSSC=REDLC∫Icap2dt(W) (1)
ただし、PLOSSCはEDLC10の損失、REDLCはEDLC10の抵抗、IcapはEDLC10の電流となるため、図5のようにEDLC10の電流Icapが方形波状の場合、平均的に電流が流れている場合に比べて損失が大きくなる。即ち、電流の2乗が損失となるので、平均値が同じであってもピーク電流が高い方が損失は大きくなる。そこで、実施最良形態3,4においては、EDLC10の損失を低減することを考えた。図6は実施最良形態3によるモータ駆動装置の回路図を示し、バッテリ8に昇降圧チョッパ17を介してEDLC10を並列に接続するとともに、昇降圧チョッパ17のスイッチング部とEDLC10との間に並列に抵抗が低い電解コンデンサ38を接続し、EDLC10の抵抗と電解コンデンサ38によりEDLC10の電流に対する低域通過フィルタを構成する。
図8は実施最良形態4によるモータ駆動装置の回路図を示し、バッテリ8に昇降圧チョッパ17を介してEDLC10を並列に接続するとともに、昇降圧チョッパ17のスイッチング部とEDLC10との間に並列に抵抗が低い電解コンデンサ38を接続し、かつEDLC10の正側端子と電解コンデンサ38の正側端子との間にリアクトル39を接続し、EDLC10の電流Icapに対する低域通過フィルタを構成し、かつリアクトル39と並列にEDLC10側が正側で電解コンデンサ38側が負側となるようにダイオード40を接続する。
10…EDLC
12…インバータ
13…交流モータ
17…昇降圧チョッパ
18…制御装置
19…ゲート信号発生器
20,39…リアクトル
21,22…スイッチング素子
23,24、40…ダイオード
25…力行回生判定器
26…バッテリ電流指令部
27,28,37…減算器
30…乗算器
33…低域通過フィルタ
34,36…リミッタ
35…増幅器
38…電解コンデンサ
Claims (4)
- モータにバッテリを接続するとともに、バッテリに昇降圧チョッパを介してキャパシタを並列に接続したモータ駆動装置において、キャパシタ電流又はバッテリ電流を検出する第1の電流検出手段と、キャパシタ電流とバッテリ電流からなる直流電流を検出する第2の電流検出手段と、検出した直流電流の符号により力行か回生かを判定する力行回生判定手段と、力行回生判定手段の出力に応じてバッテリ電流の指令値を力行電流指令値又は回生電流指令値に設定する設定手段と、前記直流電流からバッテリ電流の指令値を減算してチョッパ電流の指令値を算出する減算手段と、チョッパ電流がチョッパ電流の指令値となるよう昇降圧チョッパのスイッチング制御を行う制御手段とを備え、前記昇降圧チョッパにより前記キャパシタを昇圧充電することを特徴とするモータ駆動装置。
- モータにバッテリを接続するとともに、バッテリに昇降圧チョッパを介してキャパシタを並列に接続したモータ駆動装置において、キャパシタ電流又はバッテリ電流を検出する第1の電流検出手段と、キャパシタ電流とバッテリ電流からなる直流電流を検出する第2の電流検出手段と、検出した直流電流の符号により力行か回生かを判定する力行回生判定手段と、前記直流電流を低域通過フィルタを通過させた後リミッタにより制限した値をチョッパ電流の力行側の電流指令値として設定するとともに、前記直流電流を増幅しリミッタにより制限してチョッパ電流の回生側の電流指令値として設定する設定手段と、力行回生判定手段の出力に応じてチョッパ電流の指令値を力行側か回生側かに選択する選択手段と、チョッパ電流が選択された指令値となるよう昇降圧チョッパのスイッチング制御を行う制御手段とを備え、前記昇降圧チョッパにより前記キャパシタを昇圧充電することを特徴とするモータ駆動装置。
- 前記昇降圧チョッパのスイッチング部と前記キャパシタとの間に抵抗の低いコンデンサを並列に接続し、前記キャパシタの抵抗と前記コンデンサによりキャパシタ電流に対する低域通過フィルタを構成する
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載のモータ駆動装置。 - 前記キャパシタの正側端子と前記コンデンサの正側端子との間にリアクトルを挿入してキャパシタ電流に対する低域通過フィルタを構成し、かつ当該リアクトルと並列に前記キャパシタ側が正側で前記コンデンサ側が負側となるようにダイオードを接続する
ことを特徴とする請求項3に記載のモータ駆動装置。
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