JP5375315B2 - 交流同期電動機の駆動装置 - Google Patents

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Description

本発明は、スター結線されたステータコイルを備える交流同期電動機に適用される交流同期電動機の駆動装置に関するものである。
従来、三相交流電動機の駆動装置では、例えば、特許文献1に示すように、三相交流電動機に三相交流電流を出力するインバータ回路と、インバータ回路を制御する制御回路とを備えるものがある。
インバータ回路は、6個のトランジスタを備えている。なお、以下、インバータ回路の構成の説明のために、6個のトランジスタをトランジスタSW1、SW2、SW3、SW4、SW5、SW6とする。
トランジスタSW1、SW4、及びトランジスタSW2、SW5、及びトランジスタSW3、SW6は、それぞれ正極母線と負極母線との間で直列接続されている。トランジスタSW1、SW2、SW3は、正極母線に接続され、トランジスタSW4、SW5、SW6は、負極母線に接続されている。
トランジスタSW1、SW4の共通接続点は、三相交流電動機のステータコイルのW相コイルに接続されている。トランジスタSW2、SW5の共通接続点は、ステータコイルのV相コイルに接続されている。トランジスタSW3、SW6は、ステータコイルのU相コイルに接続されている。ステータコイルは、U相コイル、V相コイル、およびW相コイルがスター結線されたものである。インバータ回路の正極母線には、直流電源のプラス電極が接続され、負極母線には、直流電源のマイナス電極が接続されている。
インバータ回路の正極母線と直流電源のプラス電極との間には、インバータ回路から出力される三相交流電流を検出するための電流センサが接続されている。制御回路は、電流センサの検出電流値に基づいて、6個のトランジスタを制御して6個のトランジスタをスイッチング動作させる。これに伴い、インバータ回路は、正極母線と負極母線との間の電圧差に基づき上述した三つの共通接続点から三相交流電流を三相交流電動機に出力することになる。
ここで、6個のトランジスタのうちトランジスタSW1、SW5、SW6がオンしているときには、インバータ回路からW相コイルに流れるW相電流が電流センサにより検出される。6個のトランジスタのうちトランジスタSW2、SW4、SW6がオンしているときには、インバータ回路からV相コイルに流れるV相電流が電流センサにより検出される。6個のトランジスタのうちトランジスタSW3、SW4、SW5がオンしているときには、インバータ回路からU相コイルに流れるU相電流が電流センサにより検出される。
そこで、制御回路は、上述の如く電流センサにより検出されるW相電流、V相電流、およびU相電流を三相交流電流とし、この三相交流電流に基づいて、インバータ回路を介して三相交流電動機を駆動する。
特許2563226号公報
本発明者は、正極母線と負極母線との間に直流電源を接続した駆動装置ではなく、ステータコイルの中性点と負極母線との間に直流電源を接続した駆動装置について検討した。
この検討によれば、例えば、コンデンサを正極母線と中性点との間に配置し、かつ負極母線と直流電源のマイナス電極との間に電流センサを配置した場合に、6個のトランジスタのうちトランジスタSW1、SW5、SW6がオンしているときには、中性点と直流電源のプラス電極との間に流れる中性点電流とW相電流とを足した電流が電流センサにより検出されることが分かった。
同様に、本発明者は、ステータコイルの中性点と正極母線との間に直流電源を接続した駆動装置について検討した。
この検討によれば、例えば、コンデンサを負極母線と中性点との間に配置し、かつ負極母線とコンデンサのマイナス電極との間に電流センサを配置した場合に、6個のトランジスタのうちトランジスタSW1、SW5、SW6がオンしているときには、中性点と直流電源のプラス電極との間に流れる中性点電流とW相電流とを足した電流が電流センサにより検出されることが分かった。
本発明は、上記に鑑みて、ステータコイルの中性点とインバータ回路の負極母線との間に直流電源を接続した交流同期電動機の駆動装置において、ステータコイルの中性点と直流電源のプラス電極との間に流れる中性点電流を用いて、インバータ回路を介して交流同期電動機を駆動することを第1の目的とする。
本発明は、上記に鑑みて、ステータコイルの中性点とインバータ回路の正極母線との間に直流電源を接続した交流同期電動機の駆動装置において、ステータコイルの中性点と直流電源のマイナス電極との間に流れる中性点電流を用いて、インバータ回路を介して交流同期電動機を駆動することを第2の目的とする。
上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明では、N個のコイルがスター結線されて中性点(1x)を有するステータコイル(1)から発生する回転磁界によりロータを回転させる交流同期電動機に適用され、
直列接続された一対のスイッチング素子(SW1、SW2、…SW6)が相毎に設けられ、正極母線(22)と負極母線(21)との間に前記相毎の前記一対のスイッチング素子が並列接続されているインバータ回路(20)と、
前記正極母線(22)と前記中性点(1x)との間に接続されているコンデンサ(30)と、を備え、
前記インバータ回路(20)は、前記相毎の前記一対のスイッチング素子のスイッチング動作に伴って、前記負極母線(21)と前記中性点(1x)との間に接続されている直流電源(3)の出力電圧と前記コンデンサ(30)の出力電圧とに基づいて、前記ステータコイル(1)に交流電流を出力して前記ステータコイル(1)から前記回転磁界を発生させるように構成された交流同期電動機の駆動装置であって、
前記直流電源(3)のマイナス電極と前記負極母線との間に流れる電流を検出する電流検出手段(40a、47a)と、
前記相毎の前記一対のスイッチング素子のうち、前記正極母線(22)に接続されているスイッチング素子が全てオフし、かつ前記負極母線(21)に接続されているスイッチング素子が全てオンしている条件を満たしているか否かを判定する第1の判定手段(S310)と、
前記第1の判定手段が前記条件を満たしていると判定したときに、前記中性点と前記直流電源のプラス電極との間に流れる中性点電流を前記電流検出手段の検出電流として取得し、前記中性点電流を用いて前記インバータ回路(20)を介して前記交流同期電動機を駆動する駆動手段(S200、S410、S430、S450)と、を備えることを特徴とする。
これにより、中性点電流を取得することができ、この取得された中性点電流を用いて、インバータ回路を介して交流同期電動機を駆動することができる。
請求項2に係る発明では、前記相毎の前記一対のスイッチング素子のうち、前記正極母線(22)に接続されているスイッチング素子が1個オンして、かつ前記負極母線(21)に接続されているスイッチング素子が(N−1)個オンしている条件を満たしているか否かを判定する第2の判定手段(S320)と、
前記第2の判定手段(S320)が前記条件を満たしていると判定したときには、前記中性点電流と前記N個のコイルのうちいずれか1つのコイルに流れる相毎の相電流とを足した電流を前記電流検出手段(40a、47a)の検出電流として取得する検出電流取得手段(S390)とを備え、
前記検出電流取得手段は、前記電流検出手段の検出電流をN相分取得し、
前記駆動手段は、前記取得した前記中性点電流に基づいて前記N相分の検出電流に含まれる前記中性点電流を前記相毎に除いて前記N相分の前記相電流を算出し、この算出された前記N相分の前記相電流を用いて前記インバータ回路を介して前記交流同期電動機を駆動することを特徴とする。
請求項3に係る発明では、N個のコイルがスター結線されて中性点(1x)を有するステータコイル(1)から発生する回転磁界によりロータを回転させる交流同期電動機に適用され、
直列接続された一対のスイッチング素子(SW1、SW2、…SW6)が相毎に設けられ、正極母線(22)と負極母線(21)との間に前記相毎の前記一対のスイッチング素子が並列接続されているインバータ回路(20)と、
前記正極母線(22)と前記中性点(1x)との間に接続されているコンデンサ(30)と、を備え、
前記インバータ回路(20)は、前記相毎の前記一対のスイッチング素子のスイッチング動作に伴って、前記負極母線(21)と前記中性点(1x)との間に接続されている直流電源(3)の出力電圧と前記コンデンサ(30)の出力電圧とに基づいて、前記ステータコイル(1)に交流電流を出力して前記ステータコイル(1)から前記回転磁界を発生させるように構成された交流同期電動機の駆動装置であって、
前記コンデンサ(30)のプラス電極と前記正極母線(22)との間に流れる電流を検出する電流検出手段(40b、47b)と、
前記相毎の前記一対のスイッチング素子のうち、前記正極母線(22)に接続されているスイッチング素子が全てオンし、かつ前記負極母線(21)に接続されているスイッチング素子が全てオフしている条件を満たしているか否かを判定する第1の判定手段(S315)と、
前記第1の判定手段が前記条件を満たしていると判定したときに、前記中性点と前記直流電源のプラス電極との間に流れる中性点電流を前記電流検出手段の検出電流として取得し、前記中性点電流を用いて前記インバータ回路(20)を介して前記交流同期電動機を駆動する駆動手段(S200、S415、S375、S447)と、を備えることを特徴とする。
これにより、中性点電流を取得することができ、この取得された中性点電流を用いて、インバータ回路を介してN相交流同期電動機を駆動することができる。
請求項4に係る発明では、前記相毎の前記一対のスイッチング素子のうち、前記正極母線(22)に接続されているスイッチング素子が(N−1)個オンして、かつ前記負極母線(21)に接続されているスイッチング素子が1個オンしている条件を満たしているか否かを判定する第2の判定手段(S330)と、
前記第2の判定手段が前記条件を満たしていると判定したときには、前記中性点電流と前記N個のコイルのうちいずれか1つのコイルに流れる相毎の相電流とを足した電流を前記電流検出手段(40b、47b)の検出電流として取得する検出電流取得手段と、を備え、
前記検出電流取得手段は、前記電流検出手段の検出電流をN相分取得し、
前記駆動手段は、前記取得した前記中性点電流に基づいて前記N相分の検出電流に含まれる前記中性点電流を前記相毎に除いて前記N相分の前記相電流を算出し、この算出された前記相毎の相電流を用いて前記インバータ回路を介して前記交流同期電動機を駆動することを特徴とする。
請求項5に係る発明では、N個のコイルがスター結線されて中性点(1x)を有するステータコイル(1)から発生する回転磁界によりロータを回転させる交流同期電動機に適用され、
直列接続された一対のスイッチング素子(SW1、SW2、…SW6)が相毎に設けられ、正極母線(22)と負極母線(21)との間に前記相毎の前記一対のスイッチング素子が並列接続されているインバータ回路(20)と、
前記負極母線(21)と前記中性点(1x)との間に接続されているコンデンサ(30)と、を備え、
前記インバータ回路(20)は、前記相毎の前記一対のスイッチング素子のスイッチング動作に伴って、前記正極母線(20)と前記中性点(1x)との間に接続されている直流電源(3)の出力電圧と前記コンデンサ(30)の出力電圧とに基づいて、前記ステータコイル(1)に交流電流を出力して前記ステータコイル(1)から前記回転磁界を発生させるように構成された交流同期電動機の駆動装置であって、
前記コンデンサ(30)のマイナス電極と前記負極母線(21)との間に流れる電流を検出する電流検出手段(40a、47a)と、
前記相毎の前記一対のスイッチング素子のうち、前記正極母線(22)に接続されているスイッチング素子が全てオフし、かつ前記負極母線(21)に接続されているスイッチング素子が全てオンしている条件を満たしているか否かを判定する第1の判定手段(S310)と、
前記第1の判定手段が前記条件を満たしていると判定したときに、前記中性点(1x)と前記直流電源(3)のマイナス電極との間に流れる中性点電流を前記電流取得手段の検出電流として取得し、前記中性点電流を用いて前記インバータ回路(20)を介して前記交流同期電動機を駆動する駆動手段(S200、S410、S430、S450)と、を備えることを特徴とする。
これにより、中性点電流を取得することができ、この取得された中性点電流を用いて、インバータ回路を介してN相交流同期電動機を駆動することができる。
請求項6に係る発明では、前記相毎の前記一対のスイッチング素子のうち、前記正極母線(22)に接続されているスイッチング素子が1個オンして、かつ前記負極母線(21)に接続されているスイッチング素子が(N−1)個オンしている条件を満たしているか否かを判定する第2の判定手段(S320)と、
前記第2の判定手段が前記条件を満たしていると判定したときには、前記中性点電流と前記N個のコイルのうちいずれか1つのコイルに流れる相毎の相電流とを足した電流を前記電流取得手段の検出電流として取得する検出電流取得手段(S390)とを備え、
前記検出電流取得手段は、前記電流検出手段の検出電流をN相分取得し、
前記駆動手段は、前記取得した前記中性点電流に基づいて前記N相分の検出電流に含まれる前記中性点電流を前記相毎に除いて前記N相分の前記相電流を算出し、この算出された前記N相分の前記相電流を用いて前記インバータ回路を介して前記交流同期電動機を駆動することを特徴とする。
請求項7に係る発明では、N個のコイルがスター結線されて中性点(1x)を有するステータコイル(1)から発生する回転磁界によりロータを回転させる交流同期電動機に適用され、
直列接続された一対のスイッチング素子(SW1、SW2、…SW6)が相毎に設けられ、正極母線(22)と負極母線(21)との間に前記相毎の前記一対のスイッチング素子が並列接続されているインバータ回路(20)と、
前記負極母線(21)と前記中性点(1x)との間に接続されているコンデンサ(30)と、を備え、
前記インバータ回路(20)は、前記相毎の前記一対のスイッチング素子のスイッチング動作に伴って、前記正極母線(20)と前記中性点(1x)との間に接続されている直流電源(3)の出力電圧と前記コンデンサ(30)の出力電圧とに基づいて、前記ステータコイル(1)に交流電流を出力して前記ステータコイル(1)から前記回転磁界を発生させるように構成された交流同期電動機の駆動装置であって、
前記直流電源(3)のプラス電極と前記正極母線(22)との間に流れる電流を検出する正極側電流検出手段(40b、47b)と、
前記相毎の前記一対のスイッチング素子のうち、前記正極母線(22)に接続されているスイッチング素子が全てオンし、かつ前記負極母線(21)に接続されているスイッチング素子が全てオフしている条件を満たしているか否かを判定する第1の判定手段(S315)と、
前記第1の判定手段が前記条件を満たしていると判定したときに、前記中性点(1x)と前記直流電源(3)のマイナス電極との間に流れる中性点電流を前記正極側電流検出手段の検出電流として取得し、前記中性点電流を用いて前記インバータ回路を介して前記交流同期電動機を駆動する駆動手段(S200、S415、S375、S447)と、を備えることを特徴とする。
これにより、中性点電流を取得することができ、この取得された中性点電流を用いて、インバータ回路を介してN相交流同期電動機を駆動することができる。
請求項8に係る発明では、前記相毎の前記一対のスイッチング素子のうち、前記正極母線(22)に接続されているスイッチング素子が(N−1)個オンして、かつ前記負極母線(21)に接続されているスイッチング素子が1個オンしている条件を満たしているか否かを判定する第2の判定手段(S330)と、
前記第2の判定手段が前記条件を満たしていると判定したときには、前記中性点電流と前記N個のコイルのうちいずれか1つのコイルに流れる相毎の相電流とを足した電流を前記正極側電流検出手段(40b、47b)の検出電流として取得する検出電流取得手段(S355)とを備え、
前記検出電流取得手段は、前記正極側電流検出手段の検出電流をN相分取得し、
前記駆動手段は、前記取得した前記中性点電流に基づいて前記N相分の検出電流に含まれる前記中性点電流を前記相毎に除いて前記N相分の前記相電流を算出し、この算出された前記N相分の前記相電流を用いて前記インバータ回路を介して前記交流同期電動機を駆動することを特徴とする。
請求項9に係る発明では、N個のコイルがスター結線されて中性点(1x)を有するステータコイル(1)から発生する回転磁界によりロータを回転させる交流同期電動機に適用され、
直列接続された一対のスイッチング素子(SW1、SW2、…SW6)が相毎に設けられ、正極母線(22)と負極母線(21)との間に前記相毎の前記一対のスイッチング素子が並列接続されているインバータ回路(20)と、
前記正極母線(22)と前記中性点(1x)との間に接続されているコンデンサ(30)と、を備え、
前記インバータ回路(20)は、前記相毎の前記一対のスイッチング素子のスイッチング動作に伴って、前記負極母線(21)と前記中性点(1x)との間に接続されている直流電源(3)の出力電圧と前記コンデンサ(30)の出力電圧とに基づいて、前記ステータコイル(1)に交流電流を出力して前記ステータコイル(1)から前記回転磁界を発生させるように構成された交流同期電動機の駆動装置であって、
前記負極母線(21)と前記直流電源(3)のマイナス電極との間に流れる電流を検出する負極側電流検出手段(40a、47a)と、
前記相毎の前記一対のスイッチング素子のうち、前記正極母線(22)に接続されているスイッチング素子が全てオフし、かつ前記負極母線(21)に接続されているスイッチング素子が全てオンしている条件を満たしているか否かを判定する第1の判定手段(S310)と、
前記第1の判定手段(S310)が前記条件を満たしていると判定したときには、前記負極側電流検出手段の検出電流として、前記中性点と前記直流電源(3)のプラス電極との間に流れる中性点電流を取得する第1の中性点電流取得手段(S443)と、
前記相毎の前記一対のスイッチング素子のうち、前記正極母線(22)に接続されているスイッチング素子が全てオンし、かつ前記負極母線(21)に接続されているスイッチング素子が全てオフしている条件を満たしているか否かを判定する第2の判定手段(S330)と、
前記正極母線(22)と前記コンデンサ(30)のプラス電極との間に流れる電流を検出する正極側電流検出手段(40b、47b)と、
前記第2の判定手段(S330)が前記条件を満たしていると判定したときには、前記正極側電流検出手段(40b、47b)の検出電流として前記中性点電流を取得する第2の中性点電流取得手段(S447)と、
前記第1、第2の中性点電流取得手段(S443、S447)のうちいずれか一方により取得された中性点電流を用いて、前記インバータ回路(20)を介して前記交流同期電動機を駆動する駆動手段(S200)と、を備えることを特徴とする。
これにより、中性点電流を取得することができ、この取得された中性点電流を用いて、インバータ回路を介してN相交流同期電動機を駆動することができる。
請求項10に係る発明では、N個のコイルがスター結線されて中性点(1x)を有するステータコイル(1)から発生する回転磁界によりロータを回転させる交流同期電動機に適用され、
直列接続された一対のスイッチング素子(SW1、SW2、…SW6)が相毎に設けられ、正極母線(22)と負極母線(21)との間に前記相毎の前記一対のスイッチング素子が並列接続されているインバータ回路(20)と、
前記負極母線(21)と前記中性点(1x)との間に接続されているコンデンサ(30)と、を備え、
前記インバータ回路(20)は、前記相毎の前記一対のスイッチング素子のスイッチング動作に伴って、前記正極母線(20)と前記中性点(1x)との間に接続されている直流電源(3)の出力電圧と前記コンデンサ(30)の出力電圧とに基づいて、前記ステータコイル(1)に交流電流を出力して前記ステータコイル(1)から前記回転磁界を発生させるように構成された交流同期電動機の駆動装置であって、
前記負極母線(21)と前記コンデンサ(30)のマイナス電極との間に流れる電流を検出する負極側電流検出手段(40a、47a)と、
前記相毎の前記一対のスイッチング素子のうち、前記正極母線(22)に接続されているスイッチング素子が全てオフし、かつ前記負極母線(21)に接続されているスイッチング素子が全てオンしている条件を満たしているか否かを判定する第1の判定手段(S310)と、
前記第1の判定手段(S310)が前記条件を満たしていると判定したときには、前記負極側電流検出手段(40a、47a)の検出電流として、前記中性点と前記直流電源(3)のマイナス電極との間に流れる中性点電流を取得する第1の中性点電流取得手段(S443)と、
前記正極母線(22)と前記直流電源(3)のプラス電極との間に流れる電流を検出する正極側電流検出手段(40b、47b)と、
前記相毎の前記一対のスイッチング素子のうち、前記正極母線(22)に接続されているスイッチング素子が全てオンし、かつ前記負極母線(21)に接続されているスイッチング素子が全てオフしている条件を満たしているか否かを判定する第2の判定手段(S330)と、
前記第2の判定手段(S330)が前記条件を満たしていると判定したときには、前記正極側電流検出手段(40b、47b)の検出電流として前記中性点電流を取得する第2の中性点電流取得手段(S447)と、
前記第1、第2の中性点電流取得手段のうちいずれか一方により取得された中性点電流を用いて、前記インバータ回路(20)を介して前記交流同期電動機を駆動する駆動手段(200)と、を備えることを特徴とする。
これにより、中性点電流を取得することができ、この取得された中性点電流を用いて、インバータ回路を介してN相交流同期電動機を駆動することができる。
請求項11に係る発明では、前記相毎の前記一対のスイッチング素子のうち、前記正極母線(22)に接続されているスイッチング素子が1個オンして、かつ前記負極母線(21)に接続されているスイッチング素子が(N−1)個オンしている条件を満たしているか否かを判定する第3の判定手段(S320)と、
前記第3の判定手段(S320)が前記条件を満たしていると判定したときには、前記中性点電流と前記N個のコイルのうちいずれか1つのコイルに流れる相毎の相電流とを足した電流を前記負極側電流検出手段(40a、47a)の検出電流として取得する検出電流取得手段(S390)とを備え、
前記検出電流取得手段は、前記負極側電流検出手段(40a、47a)の検出電流をN相分取得し、
前記第1の中性点電流取得手段により取得された中性点電流と前記第2の中性点電流取得手段により取得された中性点電流とのうちいずれか一方を選択する選択手段(S620)とを備え、
前記駆動手段は、前記選択手段により選択された一方の中性点電流に基づいて前記検出電流取得手段によって取得された前記N相分の検出電流に含まれる前記中性点電流を前記相毎に除いて前記N相分の前記相電流を算出し、この算出された前記N相分の前記相電流を用いて前記インバータ回路を介して前記交流同期電動機を駆動することを特徴とする。
請求項12に係る発明では、前記選択手段(620)は、前記第1、第2の中性点電流取得手段によりそれぞれ取得された中性点電流のうち前記一方の中性点電流として、前記負極側電流検出手段(40a、47a)の検出電流を取得したタイミングに近いタイミングで取得された電流を、選択することを特徴とする。
請求項13に係る発明では、前記相毎の前記一対のスイッチング素子のうち、前記正極母線(22)に接続されているスイッチング素子が(N−1)個オンして、かつ前記負極母線(21)に接続されているスイッチング素子が1個オンしている条件を満たしているか否かを判定する第3の判定手段(S330)を備え、
前記第3の判定手段(S330)が前記条件を満たしていると判定したときには、前記中性点電流と前記N個のコイルのうちいずれか1つのコイルに流れる相毎の相電流とを足した電流を前記正極側電流検出手段(40b、47b)の検出電流として取得する検出電流取得手段(S350、S351)とを備え、
前記検出電流取得手段は、前記正極側電流検出手段の検出電流をN相分取得し、
前記第1の中性点電流取得手段により取得された中性点電流と前記第2の中性点電流取得手段により取得された中性点電流とのうちいずれか一方を選択する選択手段(S620)を備え、
前記駆動手段は、前記N相分の検出電流に含まれる前記中性点電流を前記選択手段により選択された一方の中性点電流に基づいて前記相毎に除いて前記N相分の前記相電流を算出し、この算出した前記N相分の前記相電流を用いて前記インバータ回路を介して前記交流同期電動機を駆動することを特徴とする
請求項14に係る発明では、前記選択手段(S620)は、前記第1、第2の中性点電流取得手段によりそれぞれ取得された中性点電流のうち前記一方の検出電流として、前記正極側電流検出手段(40b、47b)の検出電流を取得したタイミングに近いタイミングで取得された電流を、選択することを特徴とする。
請求項15に係る発明では、N個のコイルがスター結線されて中性点(1x)を有するステータコイル(1)から発生する回転磁界によりロータを回転させる交流同期電動機に適用され、
直列接続された一対のスイッチング素子(SW1、SW2、…SW6)が相毎に設けられ、正極母線(22)と負極母線(21)との間に前記相毎の前記一対のスイッチング素子が並列接続されているインバータ回路(20)と、
前記正極母線(22)と前記負極母線(21)との間に接続されているコンデンサ(30)と、を備え、
前記インバータ回路(20)は、前記相毎の前記一対のスイッチング素子のスイッチング動作に伴って、前記負極母線(21)と前記中性点(1x)との間に接続されている直流電源(3)の出力電圧と前記コンデンサ(30)の出力電圧とに基づいて、前記ステータコイル(1)に交流電流を出力して前記ステータコイル(1)から前記回転磁界を発生させるように構成された交流同期電動機の駆動装置であって、
前記正極母線(22)および前記負極母線(21)のうち一方と前記コンデンサ(30)との間に流れる電流を検出する電流検出手段(40a、47a)を備え、
前記負極母線(21)と前記直流電源(3)のマイナス電極とが接続されており、
前記相毎の前記一対のスイッチング素子のうち、前記正極母線(22)に接続されているスイッチング素子が全てオンし、かつ前記負極母線(21)に接続されているスイッチング素子が全てオフしている条件を満たしているか否かを判定する第1の判定手段(S330)を備え、
前記第1の判定手段が前記条件を満たしていると判定したときに、前記中性点(1x)と前記直流電源(3)のプラス電極との間に流れる中性点電流を前記電流検出手段の検出電流として取得し、前記中性点電流を用いて前記インバータ回路を介して前記交流同期電動機を駆動する駆動手段と、を備えることを特徴とする。
これにより、中性点電流を取得することができ、この取得された中性点電流を用いて、インバータ回路を介してN相交流同期電動機を駆動することができる。
請求項16に係る発明では、前記相毎の前記一対のスイッチング素子のうち、前記正極母線(22)に接続されているスイッチング素子が(N−1)個オンして、かつ前記負極母線(21)に接続されているスイッチング素子が1個オンしている条件を満たしているか否かを判定する第3の判定手段(S330)と、
前記第3の判定手段が前記条件を満たしていると判定したときには、前記中性点電流と前記N個のコイルのうちいずれか1つのコイルに流れる相毎の相電流とを足した電流を前記電流検出手段の検出電流として取得する検出電流取得手段(S350)とを備え、
前記検出電流取得手段は、前記電流検出手段の検出電流をN相分取得し、
前記駆動手段は、前記中性点電流取得手段により取得された前記中性点電流に基づいて前記N相分の検出電流に含まれる前記中性点電流を前記相毎に除いて前記N相分の前記相電流を算出し、この算出された前記N相分の前記相電流を用いて前記インバータ回路を介して前記交流同期電動機を駆動することを特徴とする。
請求項17に係る発明では、N個のコイルがスター結線されて中性点(1x)を有するステータコイル(1)から発生する回転磁界によりロータを回転させる交流同期電動機に適用され、
直列接続された一対のスイッチング素子(SW1、SW2、…SW6)が相毎に設けられ、正極母線(22)と負極母線(21)との間に前記相毎の前記一対のスイッチング素子が並列接続されているインバータ回路(20)と、
前記正極母線(22)と前記負極母線(21)との間に接続されているコンデンサ(30)と、を備え、
前記インバータ回路(20)は、前記相毎の前記一対のスイッチング素子のスイッチング動作に伴って、前記負極母線(21)と前記中性点(1x)との間に接続されている直流電源(3)の出力電圧と前記コンデンサ(30)の出力電圧とに基づいて、前記ステータコイル(1)に交流電流を出力して前記ステータコイル(1)から前記回転磁界を発生させるように構成された交流同期電動機の駆動装置であって、
前記負極母線(21)と前記コンデンサ(30)のマイナス電極との間に流れる電流を検出する電流検出手段(40a、47a)を備え、
前記コンデンサ(30)のマイナス電極と前記直流電源(3)のマイナス電極とが接続されており、
前記相毎の前記一対のスイッチング素子のうち、前記正極母線(22)に接続されているスイッチング素子が全てオフし、かつ前記負極母線(21)に接続されているスイッチング素子が全てオンしている条件を満たしているか否かを判定する第1の判定手段(S450)と、
前記第1の判定手段が前記条件を満たしていると判定したときに、前記中性点(1x)と前記直流電源(3)のプラス電極との間に流れる中性点電流を前記電流検出手段の検出電流として取得し、前記中性点電流を用いて前記インバータ回路を介して前記交流同期電動機を駆動する駆動手段(S200)と、を備えることを特徴とする。
これにより、中性点電流を取得することができ、この取得された中性点電流を用いて、インバータ回路を介してN相交流同期電動機を駆動することができる。
請求項18に係る発明では、前記相毎の前記一対のスイッチング素子のうち、前記正極母線(22)に接続されているスイッチング素子が1個オンして、かつ前記負極母線(21)に接続されているスイッチング素子が(N−1)個オンしている条件を満たしているか否かを判定する第2の判定手段(S390)と、
前記第2の判定手段が前記条件を満たしていると判定したときには、前記中性点電流と前記N個のコイルのうちいずれか1つのコイルに流れる相毎の相電流とを足した電流を前記電流検出手段(40a、47a)の検出電流として取得する検出電流取得手段とを備え、
前記検出電流取得手段は、前記電流検出手段の検出電流をN相分取得し、
前記駆動手段は、前記取得した前記中性点電流に基づいて前記N相分の検出電流に含まれる前記中性点電流を前記相毎に除いて前記N相分の前記相電流を算出し、この算出された前記N相分の前記相電流を用いて前記インバータ回路を介して前記交流同期電動機を駆動することを特徴とする。
請求項19に係る発明では、N個のコイルがスター結線されて中性点(1x)を有するステータコイル(1)から発生する回転磁界によりロータを回転させる交流同期電動機に適用され、
直列接続された一対のスイッチング素子(SW1、SW2、…SW6)が相毎に設けられ、正極母線(22)と負極母線(21)との間に前記相毎の前記一対のスイッチング素子が並列接続されているインバータ回路(20)と、
前記正極母線(22)と前記負極母線(21)との間に接続されているコンデンサ(30)と、を備え、
前記インバータ回路(20)は、前記相毎の前記一対のスイッチング素子のスイッチング動作に伴って、前記正極母線(22)と前記中性点(1x)との間に接続されている直流電源(3)の出力電圧と前記コンデンサ(30)の出力電圧とに基づいて、前記ステータコイル(1)に交流電流を出力して前記ステータコイル(1)から前記回転磁界を発生させるように構成された交流同期電動機の駆動装置であって、
前記正極母線(22)および前記負極母線(21)のうち一方と前記コンデンサ(30)との間に流れる電流を検出する電流検出手段(40a、47a)を備え、
前記正極母線(22)と前記直流電源(3)のプラス電極とが接続されており、 前記相毎の前記一対のスイッチング素子のうち、前記正極母線(22)に接続されているスイッチング素子が全てオフし、かつ前記負極母線(21)に接続されているスイッチング素子が全てオンしている条件を満たしているか否かを判定する第1の判定手段(S310)と、
前記第1の判定手段が前記条件を満たしていると判定したときに、前記中性点と前記直流電源のマイナス電極との間に流れる中性点電流を前記電流検出手段の検出電流として取得し、前記中性点電流を用いて前記インバータ回路(20)を介して前記交流同期電動機を駆動する駆動手段(S200)と、を備えることを特徴とする。
これにより、中性点電流を取得することができ、この取得された中性点電流を用いて、インバータ回路を介してN相交流同期電動機を駆動することができる。
請求項20に係る発明では、前記相毎の前記一対のスイッチング素子のうち、前記正極母線(22)に接続されているスイッチング素子が1個オンして、かつ前記負極母線(21)に接続されているスイッチング素子が(N−1)個オンしている条件を満たしているか否かを判定する第2の判定手段(S320)と、
前記第2の判定手段が前記条件を満たしていると判定したときには、前記中性点電流と前記N個のコイルのうちいずれか1つのコイルに流れる相毎の相電流とを足した電流を前記電流検出手段(40a、47a)の検出電流として取得する検出電流取得手段とを備え、
前記検出電流取得手段は、前記電流検出手段の検出電流をN相分取得し、
前記駆動手段は、前記取得した前記中性点電流に基づいて前記N相分の検出電流に含まれる前記中性点電流を前記相毎に除いて前記N相分の前記相電流を算出し、この算出された前記N相分の前記相電流を用いて前記インバータ回路を介して前記交流同期電動機を駆動することを特徴とする。
請求項21に係る発明では、N個のコイルがスター結線されて中性点(1x)を有するステータコイル(1)から発生する回転磁界によりロータを回転させる交流同期電動機に適用され、
直列接続された一対のスイッチング素子(SW1、SW2、…SW6)が相毎に設けられ、正極母線(22)と負極母線(21)との間に前記相毎の前記一対のスイッチング素子が並列接続されているインバータ回路(20)と、
前記正極母線(22)と前記負極母線(21)との間に接続されているコンデンサ(30)と、を備え、
前記インバータ回路(20)は、前記相毎の前記一対のスイッチング素子のスイッチング動作に伴って、前記正極母線(22)と前記中性点(1x)との間に接続されている直流電源(3)の出力電圧と前記コンデンサ(30)の出力電圧とに基づいて、前記ステータコイル(1)に交流電流を出力して前記ステータコイル(1)から前記回転磁界を発生させるように構成された交流同期電動機の駆動装置であって、
前記正極母線(22)と前記コンデンサ(30)との間に流れる電流を検出する電流検出手段(40a、47a)を備え、
前記コンデンサ(30)のプラス電極と前記直流電源(3)のプラス電極とが接続されており、
前記相毎の前記一対のスイッチング素子のうち、前記正極母線(22)に接続されているスイッチング素子が全てオンし、かつ前記負極母線(21)に接続されているスイッチング素子が全てオフしている条件を満たしているか否かを判定する第1の判定手段(S330)を備え、
前記第1の判定手段が前記条件を満たしていると判定したときに、前記中性点と前記直流電源のマイナス電極との間に流れる中性点電流を前記電流検出手段の検出電流として取得し、前記中性点電流を用いて前記インバータ回路を介して前記交流同期電動機を駆動する駆動手段(S200)と、を備えることを特徴とする。
これにより、中性点電流を取得することができ、この取得された中性点電流を用いて、インバータ回路を介してN相交流同期電動機を駆動することができる。
請求項22に係る発明では、前記相毎の前記一対のスイッチング素子のうち、前記正極母線(22)に接続されているスイッチング素子が(N−1)個オンして、かつ前記負極母線(21)に接続されているスイッチング素子が1個オンしている条件を満たしているか否かを判定する第3の判定手段(S330)と、
前記第3の判定手段が前記条件を満たしていると判定したときには、前記中性点電流と前記N個のコイルのうちいずれか1つのコイルに流れる相毎の相電流とを足した電流を前記電流検出手段(40a、47a)の検出電流として取得する検出電流取得手段とを備え、
前記検出電流取得手段は、前記電流検出手段の検出電流をN相分取得し、
前記駆動手段は、前記取得した前記中性点電流に基づいて前記N相分の検出電流に含まれる前記中性点電流を前記相毎に除いて前記N相分の前記相電流を算出し、この算出された前記N相分の前記相電流を用いて前記インバータ回路を介して前記交流同期電動機を駆動することを特徴とする。
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
本発明の第1実施形態における駆動装置を示す図である。 図1の制御回路の制御処理を示す図である。 図2の制御処理で用いる搬送波および電圧指令波を示す図である。 図1のインバータ回路およびステータコイルを示す図である。 図1のインバータ回路およびステータコイルを示す図である。 図1のインバータ回路およびステータコイルを示す図である。 図1のインバータ回路およびステータコイルを示す図である。 図1のインバータ回路およびステータコイルを示す図である。 図1のインバータ回路およびステータコイルを示す図である。 図1のインバータ回路およびステータコイルを示す図である。 図1の制御回路の電流取得処理の一部を示す図である。 図1の制御回路の電流取得処理の残りを示す図である。 第1実施形態における駆動装置の変形例を示す図である。 本発明の第2実施形態における駆動装置を示す図である。 図14のインバータ回路およびステータコイルを示す図である。 図14のインバータ回路およびステータコイルを示す図である。 図14のインバータ回路およびステータコイルを示す図である。 本発明の第2実施形態における駆動装置の変形例を示す図である。 本発明の第3実施形態における駆動装置を示す図である。 図19のインバータ回路およびステータコイルを示す図である。 図19のインバータ回路およびステータコイルを示す図である。 図19のインバータ回路およびステータコイルを示す図である。 図19のインバータ回路およびステータコイルを示す図である。 図19のインバータ回路およびステータコイルを示す図である。 図19のインバータ回路およびステータコイルを示す図である。 図19のインバータ回路およびステータコイルを示す図である。 図19の制御回路の電流算出処理の一部を示す図である。 図19の制御回路の電流取得処理の残りを示す図である。 本発明の第3実施形態における駆動装置の変形例を示す図である。 本発明の第4実施形態における駆動装置を示す図である。 図30のインバータ回路およびステータコイルを示す図である。 図30のインバータ回路およびステータコイルを示す図である。 図30のインバータ回路およびステータコイルを示す図である。 本発明の第4実施形態における駆動装置の変形例を示す図である。 本発明の第5実施形態における駆動装置を示す図である。 図35のインバータ回路およびステータコイルを示す図である。 図35のインバータ回路およびステータコイルを示す図である。 図35のインバータ回路およびステータコイルを示す図である。 図35のインバータ回路およびステータコイルを示す図である。 図35のインバータ回路およびステータコイルを示す図である。 図35のインバータ回路およびステータコイルを示す図である。 図35のインバータ回路およびステータコイルを示す図である。 図35のインバータ回路およびステータコイルを示す図である。 図35の制御回路の電流取得処理の一部を示す図である。 図35の制御回路の三相交流電流算出処理の残りを示す図である。 図35の制御回路の三相交流電流算出処理の残りを示す図である。 図35の電流取得処理により取得される各電流を示す図表である。 本発明の第5実施形態における駆動装置の変形例を示す図である。 本発明の第6実施形態の駆動装置の制御処理を示す図である。 本発明の第7実施形態における駆動装置を示す図である。 図50のインバータ回路およびステータコイルを示す図である。 図50のインバータ回路およびステータコイルを示す図である。 図50のインバータ回路およびステータコイルを示す図である。 図50のインバータ回路およびステータコイルを示す図である。 図50のインバータ回路およびステータコイルを示す図である。 図50のインバータ回路およびステータコイルを示す図である。 図50のインバータ回路およびステータコイルを示す図である。 図50の制御回路の電流取得処理を示す図である。 本発明の第8実施形態における駆動装置を示す図である。 図59のインバータ回路およびステータコイルを示す図である。 図59のインバータ回路およびステータコイルを示す図である。 図59のインバータ回路およびステータコイルを示す図である。 図59のインバータ回路およびステータコイルを示す図である。 図59のインバータ回路およびステータコイルを示す図である。 図59のインバータ回路およびステータコイルを示す図である。 図59のインバータ回路およびステータコイルを示す図である。 図59のインバータ回路およびステータコイルを示す図である。 図59の制御回路の電流取得処理を示す図である。 図68の電流取得処理により取得される各電流を示す図表である。 本発明の第9実施形態における駆動装置を示す図である。 図70のインバータ回路およびステータコイルを示す図である。 図70のインバータ回路およびステータコイルを示す図である。 図70のインバータ回路およびステータコイルを示す図である。 図70のインバータ回路およびステータコイルを示す図である。 図70のインバータ回路およびステータコイルを示す図である。 図70のインバータ回路およびステータコイルを示す図である。 図70のインバータ回路およびステータコイルを示す図である。 本発明の第10実施形態における駆動装置を示す図である。 図78のインバータ回路およびステータコイルを示す図である。 図78のインバータ回路およびステータコイルを示す図である。 図78のインバータ回路およびステータコイルを示す図である。 図78のインバータ回路およびステータコイルを示す図である。 図78のインバータ回路およびステータコイルを示す図である。 図78のインバータ回路およびステータコイルを示す図である。 図78のインバータ回路およびステータコイルを示す図である。 図78のインバータ回路およびステータコイルを示す図である。 本発明の第11実施形態における駆動装置を示す図である。 図87のインバータ回路およびステータコイルを示す図である。 図87のインバータ回路およびステータコイルを示す図である。 図87のインバータ回路およびステータコイルを示す図である。 図87のインバータ回路およびステータコイルを示す図である。 図87のインバータ回路およびステータコイルを示す図である。 図87のインバータ回路およびステータコイルを示す図である。 図87のインバータ回路およびステータコイルを示す図である。 本発明の第12実施形態における駆動装置を示す図である。 図95のインバータ回路およびステータコイルを示す図である。 図95のインバータ回路およびステータコイルを示す図である。 図95のインバータ回路およびステータコイルを示す図である。 図95のインバータ回路およびステータコイルを示す図である。 図95のインバータ回路およびステータコイルを示す図である。 図95のインバータ回路およびステータコイルを示す図である。 図95のインバータ回路およびステータコイルを示す図である。
(第1実施形態)
図1に本発明に係る三相交流同期電動機の駆動装置の第1実施形態を示す。図1は駆動装置の回路構成と三相交流同期電動機の一部の構成とを示す。
駆動装置10は、直流電圧に基づいて三相交流電流を三相交流同期電動機に出力して三相交流同期電動機を駆動する。三相交流同期電動機の回転軸には、例えば、圧縮機構等の負荷が接続されている。
三相交流同期電動機は、例えば永久磁石が埋め込まれたロータ(図示省略)と、ロータに回転磁界を与えるステータコイル1を備える。ステータコイル1は、U相コイル1a、V相コイル1b、およびW相コイル1cがスター結線されて中性点1xを有するものである。ステータコイル1の中性点1xとグランドとの間には、直流電源3が配置されている。直流電源3は、バッテリ3aとコンデンサ3bとから構成されている。
本実施形態では、三相交流同期電動機は、ロータの位置情報を検出するセンサが取り付けられていない構成になっている。
駆動装置10は、インバータ回路20、コンデンサ30、抵抗素子40a、電圧センサ45、47a、および制御回路50を備える。インバータ回路20は、直流電源3の出力電圧とコンデンサ30のプラス電極とマイナス電極との間の電圧差とに基づいて三相交流電流をステータコイル1に出力する。
インバータ回路20は、トランジスタSW1、SW2、SW3、SW4、SW5、SW6およびダイオードD1、D2、D3、D4、D5、D6から構成されている。
トランジスタSW1、SW4は負極母線21と正極母線22との間に直列接続され、トランジスタSW2、SW5は負極母線21と正極母線22との間で直列接続され、トランジスタSW3、SW6は負極母線21と正極母線22との間で直列接続されている。負極母線21は、グランドに接続されている。
トランジスタSW1、SW4は、W相に対応するように設けられており、トランジスタSW1、SW4の共通接続点T1は、W相コイル1cに接続されている。トランジスタSW2、SW5は、V相に対応するように設けられており、トランジスタSW2、SW5の共通接続点T2は、V相コイル1bに接続されている。 トランジスタSW3、SW6は、U相に対応するように設けられており、トランジスタSW3、SW6の共通接続点T3は、U相コイル1aに接続されている。
ここで、トランジスタSW1、SW2…SW6としては、例えば、絶縁ゲートバイポーラトランジスタや電界効果型トランジスタ等の半導体トランジスタが用いられている。
なお、以下、トランジスタSW1、SW2、SW3、SW4、SW5、SW6を6個のトランジスタと省略する。ダイオードD1、D2、D3、D4、D5、D6を6個のダイオードと省略する。
6個のダイオードは、6個のトランジスタのうち対応するトランジスタに逆並列になるように配置されている。
コンデンサ30は、バッテリ3aとともに出力電圧をインバータ回路20に与える。コンデンサ30のプラス電極は、インバータ回路20の正極母線22に接続されている。バッテリ3aのマイナス電極は、負極母線21に接続されている。
抵抗素子40aは、負極母線21とバッテリ3aのマイナス電極との間に接続されている。抵抗素子40aは、後述するように、U相電流iu、V相電流iv、およびW相電流iwをそれぞれ検出するために用いられる。
U相電流iuは、トランジスタSW3、SW6の共通接続点T3からU相コイル1aに流れる相電流である。V相電流ivは、トランジスタSW2、SW5の共通接続点T2からV相コイル1bに流れる相電流である。W相電流iwは、トランジスタSW1、SW4の共通接続点T1からW相コイル1cに流れる相電流である。
なお、図中電流iu、iv、iwの電流の流れる方向は、それぞれ各矢印の方向を正とする。
電圧センサ45は、直流電源3のプラス電極とマイナス電極との間の電圧を検出するセンサである。
電圧センサ47aは、抵抗素子40の一方の端子と他方の端子との間の電位差を検出するセンサである。
制御回路50は、マイクロコンピュータ、およびメモリから構成され、後述するようにセンサ45、47aのそれぞれの検出値と電子制御装置7から与えられる目標回転数とに基づいて6個のトランジスタを制御する処理を実行する。
次に、本実施形態の作動について図2〜図7を参照して説明する。
制御回路50は、図2のフローチャートにしたがって、周知の三角波比較方式の制御処理を実行する。周知の三角波比較方式の制御処理は、相毎の電圧指令波VSと搬送波Kaとの比較に応じてインバータ回路20を制御する処理である。 図3に搬送波Kaを示す。搬送波Kaは、零電位からプラス側およびマイナス側に電圧が周期的に変化する三角波である。搬送波Kaの波高値VBとしては、電圧センサ45の検出値が設定される。
まず、ステップS100において、目標回転数Ncに実際の回転数Naを近づけるための相毎の電圧指令波を算出する。
相毎の電圧指令波VSは、コイル1a、1b、1cのそれぞれに対する電圧指令値を示すもので、図3に示すように、U相指令波VU、V相指令波VV、およびW相指令波VWから構成される三相の指令波である。指令波VU、VV、VWは、零電位からプラス側およびマイナス側に電圧が周期的に変化する正弦波であって、後述するように、インバータ回路20を制御する際に用いられる。
相毎の電圧指令波の算出に際しては、周知であるモータの電圧方程式が用いられる。電圧方程式は、コイル1a、1b、1cのそれぞれに発生する相毎の電圧(以下、電機子電圧という)と相電流iu、iv、iwとの関係を示すものである。
本実施形態では、相電流iu、iv、iwを電圧方程式に代入することによって算出される相毎の電機子電圧を相毎の電圧指令波としている。相毎の電圧指令波の算出に用いられる相電流iu、iv、iwは、後述するように、電流算出処理により更新される。
次のステップS200において、電圧指令波VSを用いてインバータ回路20を制御するためのスイッチング信号を求める。
具体的には、電圧指令波VSと搬送波Kaと相毎に比較して6個のトランジスタのうちいずれをオンさせるかを決定する。
U相指令波VUは、トランジスタSW3、SW6に対応している。U相指令波VUが搬送波Kaより大きいときには、正極母線22側のトランジスタSW3をオンして負極母線21側トランジスタSW6をオフする。U相指令波VUが搬送波Kaより小さいときには、トランジスタSW3をオフしてトランジスタSW6をオンする。
V相指令波VVは、トランジスタSW2、SW5に対応している。U相指令波VUの場合と同様に、V相指令波VVと搬送波Kaとの比較に応じて、正極母線22側のトランジスタSW2および負極母線21側トランジスタSW5のうち一方のトランジスタをオフして、他方のトランジスタをオンする。
同様に、W相指令波VWと搬送波Kaとの比較に応じて、正極母線22側のトランジスタSW1および負極母線21側トランジスタSW4のうち一方のトランジスタをオフして、他方のトランジスタをオンする。
このように6個のトランジスタのうちいずれのトランジスタをオンさせるかを決定し、この決定された情報を含むスイッチング信号を算出することになる。
その後、ステップS100に戻り、ステップS100、S200の処理を繰り返して、インバータ回路20の制御信号を繰り返し求める。
このようにスイッチング信号がインバータ回路20に出力されると、6個のトランジスタがスイッチング動作する。これに伴い、共通接続点T1、T2、T3から三相交流電流がステータコイル1に出力される。
このため、ステータコイル1から回転磁界が発生する。これに伴い、ロータが回転磁界に同期して回転する。
また、負極母線21側のトランジスタSW4、SW5、SW6のスイッチング動作に伴って、コンデンサ30に電荷が蓄積される。
負極母線21側のトランジスタのうち例えばトランジスタSW4がオンすると、直流電源3から中性点1xを通してW相コイル1cおよびトランジスタSW4を通してグランドに電流が流れる。このとき、W相コイル1cにエネルギが蓄積される。その後、トランジスタSW4がオフすると、W相コイル1cのエネルギに基づいた電流がダイオードD1を通して正極母線22側に流れる。
すなわち、トランジスタSW4がオフすると、W相コイル1cから電流がダイオードD1を通して正極母線22側に流れる。この電流は、充電電流としてコンデンサ30のプラス電極側に流れ、コンデンサ30に電荷を蓄積することになる。
次に、本実施形態の電流算出処理について図4〜図12を参照して説明する。
図4〜図10は6個のトランジスタのうちいずれか3つのトランジスタがオンしているインバータ回路およびステータコイルを示す概略図である。図4はトランジスタSW1、SW2、SW6がオンしている場合を示し、図5はトランジスタSW1、SW3、SW5がオンしている場合を示し、図6はトランジスタSW2、SW3、SW4がオンしている場合を示している。図4〜図6中の電流Iaxの流れる方向は矢印の方向を正とする。図4〜図6は6個のトランジスタのうちオフしている3つのトランジスタと6個のダイオードを省略している。
図7はトランジスタSW4、SW5、SW6がオンしている場合を示している。図7中の電流Iayの流れる方向は矢印の方向を正とする。図7は6個のトランジスタのうちオフしている3つのトランジスタとダイオードD4、D5、D6を省略している。
図8はトランジスタSW3、SW4、SW5がオンしている場合を示し、図9はトランジスタSW2、SW4、SW6がオンしている場合を示し、図10はトランジスタSW1、SW5、SW6がオンしている場合を示している。図8〜図10中電流Iazの流れる方向は矢印の方向を正とする。図8〜図10は6個のトランジスタのうちオフしている3つのトランジスタと6個のダイオードを省略している。
図11、図12は、電流算出処理を示すフローチャートである。制御回路50は、図11、図12のフローチャートにしたがって、電流算出処理を実行する。電流算出処理は、繰り返し実行されるもので、電流算出処理の実行は、上述のステップS200でスイッチング信号を算出する毎に、開始される。すなわち、6個のトランジスタのうちオンするトランジスタが変更する毎に、電流算出処理が実行される。
まず、6個のトランジスタのうちトランジスタSW1、SW2、SW6がオンしている場合について説明する。
最初のステップS300において、スイッチング信号を取得する。次のステップS310において、スイッチング信号に基づいて、トランジスタSW1、SW2、SW3(図中上側SWと記す)のうち、オンしているトランジスタの個数(図中ON数と記す)が0個であるか否かを判定する。
このとき、トランジスタSW1、SW2、SW3(図中上側SWと記す)のうち、トランジスタSW1、SW2がオンしているので、トランジスタSW1、SW2、SW3(図中上側SWと記す)のうちオンしているトランジスタの個数(図中ON数と記す)が2個であるとしてNOと判定する。
次のステップS320において、スイッチング信号に基づいて、トランジスタSW1、SW2、SW3(図中上側SWと記す)のうち、オンしているトランジスタの個数(図中ON数と記す)が1であるか否かを判定する。
このとき、トランジスタSW1、SW2、SW3のうちオンしているトランジスタの個数が2であるとして、ステップS320でNOと判定する。
次のステップS330において、スイッチング信号に基づいて、トランジスタSW1、SW2、SW3(図中上側SWと記す)のうち、オンしているトランジスタの個数(図中ON数と記す)が2であるか否かを判定する。
このとき、トランジスタSW1、SW2、SW3(図中上側SWと記す)のうちオンしているトランジスタの個数(図中ON数と記す)が2個であるとしてYESと判定する。
ここで、6個のトランジスタのうちトランジスタSW1、SW2、SW6がオンしている場合には、図4に示すように、抵抗素子40aには、U相電流iuが電流Iaxとして流れる。
そこで、ステップS350に進んで、U相電流iuとして電流Iaxを取得する。当該電流Iaxは、電圧センサ47aの検出電圧Vを抵抗素子40aの抵抗値Rで割り算した値(V/R)として求められる。
次に、図12のステップS360において、電流Iaxを三相分取得したか否かを判定する。このとき、電流IaxをU相分だけ取得しているので、電流Iaxを三相分取得していないとして、NOと判定する。その後、ステップS300に戻る。
次に、6個のトランジスタのうちトランジスタSW1、SW3、SW5がオンしている場合、および6個のトランジスタのうちトランジスタSW2、SW3、SW4がオンしている場合にも、上述のトランジスタSW1、SW2、SW6がオンしている場合と同様に、ステップS310、S320、S330の各処理を実行する。
それにより、V相電流ivとして電流Iaxを取得し、W相電流iwとして電流Iaxを取得する。
次に、図12のステップS360において、電流Iaxを三相分取得しているので、YESと判定する。その後、ステップS370において、上述のステップS350で取得した三相分の電流Iax揃えて三相交流電流iu、iv、iwとする。その後、ステップS300に戻る。
次に、6個のトランジスタのうちトランジスタSW1、SW2、SW3がオフしている場合には、ステップS300でスイッチング信号を取得すると、スイッチング信号に基づいてトランジスタSW1、SW2、SW3のうちオンしているトランジスタの個数が0であるとしてステップS310でYESと判定する。
ここで、6個のトランジスタのうちトランジスタSW4、SW5、SW6がオンしている場合には、図7に示すように、抵抗素子40aには、U相電流iu、V相電流iv、およびW相電流iwと足した電流((iu+iv+iw))が電流Iayとして流れる。
ここで、電流(iu+iv+iw)は、−(中性点電流in)に等しい。そこで、ステップS450に進んで、(−(中性点電流in))を取得する。すなわち、6個のトランジスタの動作モードに応じて、抵抗素子40aに流れる電流として中性点電流inを取得することができる。(−(中性点電流in))は、電圧センサ47aの検出電圧Vを抵抗素子40aの抵抗値Rで割り算した値(V/R)として求められる。その後、ステップS300に戻る。
次に、6個のトランジスタのうちトランジスタSW3、SW4、SW5がオンしている場合について説明する。この場合、ステップS300でスイッチング信号を取得してステップS310に進むと、トランジスタSW1、SW2、SW3のうちオンしているトランジスタの個数が0ではなく、1であるとしてNOと判定する。
次のステップS320において、トランジスタSW1、SW2、SW3のうちオンしているトランジスタの個数が1であるとしてYESと判定する。
ここで、6個のトランジスタのうちトランジスタSW3、SW4、SW5がオンしている場合には、図8に示すように、抵抗素子40aには、V相電流ivとW相電流iwと足した電流(iv+iw)が電流Iazとして流れる。
ここで、電流(iv+iw)は、−(中性点電流in+U相電流iu)に等しい。そこで、ステップS390に進んで、電流(−(in+iu))として電流Iazを取得する。電流Iazは、電圧センサ47aの検出電圧Vを抵抗素子40aの抵抗値Rで割り算した値(V/R)として求められる。
次のステップS400において、中性点電流inが取得済みであるか否かを判定する。このとき、上述の如く、中性点電流inが取得済みであるとして、YESと判定する。
次に、図12のステップS410に進んで、上述の如くステップS390で取得した電流(−(in+iu))から中性点電流inを消してU相電流iuを求める。
具体的には、電流(−(in+iu))から上述のステップS450で求めた(−(中性点電流in))を引いて電流(−iu)を求め、この電流(−iu)に(−1)を掛けてU相電流iuを求める。
その後、ステップS420に進んで、電流Iazを三相分取得したか否かを判定する。このとき、電流IazをU相分だけ取得しているので、電流Iazを三相分取得していないとして、NOと判定する。その後、ステップS300に戻る。
次に、6個のトランジスタのうちトランジスタSW2、SW6、SW4がオンしている場合、および6個のトランジスタのうちトランジスタSW1、SW5、SW6がオンしている場合にも、上述したトランジスタSW3、SW4、SW5がオンしている場合と同様、ステップS310、S320の処理を実行する。それにより、V相電流ivおよびW相電流iwを求める。
その後、ステップS420に進んで、電流Iazを三相分取得したとしてYESと判定する。その後、ステップS420に進んで、上述のステップS410で求めたU相電流iu、V相電流iv、W相電流iwを揃えて三相交流電流iu、iv、iwとする。
このようにステップS370、S430のうちいずれか一方のステップで求められる三相交流電流iu、iv、iwは、ステップS100で電圧指令波VSを算出するために用いられる。すなわち、ステップS370、S430のうちいずれか一方のステップに進む毎に、ステップS100で電圧指令波VSを算出するための三相交流電流iu、iv、iwが更新されることになる。
以上説明した本実施形態によれば、制御回路50は、6個のトランジスタのうちトランジスタSW4、SW5、SW6がオンしている場合には、抵抗素子40aに流れる中性点電流inを取得する。
加えて、制御回路50は、トランジスタSW1、SW2、SW3のうち1つのトランジスタがオンし、かつトランジスタSW4、SW5、SW6のうち2つのトランジスタがオンしている場合には、抵抗素子40aに流れる電流Iazとして電流(−(in+iu))、(−(in+iv))、(−(in+iw))を取得する。
ここで、制御回路50は、電流(−(in+iu))、(−(in+iv))、(−(in+iw))と中性点電流inとから相電流iu、iv、iwを求める。その後、図2のステップS100において、相電流iu、iv、iwに基づいて電圧指令波VSを求め、この電圧指令波VSと搬送波Kaとの比較に応じて、6個のトランジスタをスイッチング動作させるようにインバータ回路20を制御する。
以上により、中性点電流inを用いて、インバータ回路20を介して三相交流同期電動機を駆動することになる。
上述の第1実施形態では、直流電源3を負極母線21とステータコイル1の中性点1xとの間に接続し、かつ中性点1xと正極母線22との間にコンデンサ30を接続した例を示したが、これに代えて、図13に示すように、コンデンサ30を負極母線21とステータコイル1の中性点1xとの間に接続し、かつ中性点1xと正極母線22との間に直流電源3を接続してもよい。
この場合、上述の第1実施形態と同様に、図11、図12の電流算出処理を実施して中性点電流in、および三相交流電流iu、iv、iwを求めることができる。これにより、中性点電流inを用いて、インバータ回路20を介して三相交流同期電動機を駆動することができる。
(第2実施形態)
上述の第1実施形態では、中性点電流inを検出するために、負極母線21とバッテリ3aのマイナス電極との間に接続された抵抗素子40aを用いていたが、これに加えて、ステータコイル1の中性点1xとバッテリ3aのプラス電極との間に接続された抵抗素子を用いる本実施形態について説明する。
図14に本実施形態の駆動装置10の回路構成を示す。図14は、図1に示す回路構成おいて、抵抗素子40cおよび電圧センサ47cを追加した構成になっている。
抵抗素子40cは、ステータコイル1の中性点1xとバッテリ3aのプラス電極との間に接続されている。電圧センサ47cは、抵抗素子40cの一方の端子と他方の端子との間の電位差を検出する。
以下、本実施形態の制御回路50により中性点電流inを求める処理について図15〜図17を参照して説明する。
図15はトランジスタSW3、SW4、SW5がオンしている場合を示し、図16はトランジスタSW2、SW4、SW6がオンしている場合を示し、図17はトランジスタSW1、SW5、SW6がオンしている場合を示すインバータ回路およびステータコイルの概略図である。図15〜図17中の電流Iazの流れる方向は矢印の方向を正とする。図15〜図17は6個のトランジスタのうちオフしている3つのトランジスタと6個のダイオードとを省略している。
まず、図15に示すように、6個のトランジスタのうちトランジスタSW3、SW4、SW5がオンしている場合には、上述の第1実施形態と同様、電流(−(iu+in))として電流Iazを取得する。これに加えて、抵抗素子40cに流れる中性点電流inを取得する。中性点電流inは、電圧センサ47cの検出電圧Vを抵抗素子40cの抵抗値Rで割り算した値(V/R)として求められる。次いで、電流(−(iu+in))と中性点電流inとからU相電流iuを求める。
V相電流ivは図16の状態、W相電流iwは図17の状態となり、U相電流iuと同様の処理で求めることができる。
以上のように求められたU相電流iu、V相電流iv、W相電流iwを揃えて三相交流電流とする。このことにより、上述の第1実施形態と同様、電流(−(in+iu))、(−(in+iv))、(−(in+iw))のうち中性点電流inを相毎に消して相電流iu、iv、iwを求め、この相電流iu、iv、iwに基づいて三相交流電流を求めることができる。
このため、インバータ回路20を制御する際に、本実施形態で求めた三相交流電流と上述の第1実施形態で求めた三相交流電流とをそれぞれ用いることができる。
上述の第2実施形態では、直流電源3を中性点1xと負極母線21との間に接続し、かつコンデンサ30を中性点1xと正極母線22との間に接続した駆動装置10に抵抗素子40cと電圧センサ47cとを追加した例を示したが、これに代えて、次のようにしてもよい。
すなわち、図18に示すように、コンデンサ30を中性点1xと負極母線21との間に接続し、かつ直流電源3を中性点1xと正極母線22との間に接続した駆動装置10に抵抗素子40cと電圧センサ47cとを追加した回路構成にする。この場合、制御回路50は、上述の第2実施形態と同様、抵抗素子40cに流れる中性点電流inを取得することができる。
(第3実施形態)
上述の第1実施形態では、インバータ回路20の負極母線21とバッテリ3aのマイナス電極との間に抵抗素子を配置した例を示したが、これに代えて、インバータ回路20の正極母線22とコンデンサ30のプラス電極との間に抵抗素子を配置した本第3実施形態について説明する。
図19に本実施形態の駆動装置10の回路構成を示す。図19は、図1に示す回路構成おいて、抵抗素子40aに代わる抵抗素子40bと電圧センサ47aに代わる電圧センサ47bを備えた構成になっている。
抵抗素子40bは、インバータ回路20の正極母線22とコンデンサ30のプラス電極との間に配置されている。電圧センサ47bは、抵抗素子40bの一方の端子と他方の端子との間の電位差を検出する。
次に、本実施形態の制御回路50の制御処理について図20〜図28を参照して説明する。
図20〜図26は6個のトランジスタのうちいずれか3つのトランジスタがオンしているインバータ回路およびステータコイルを示す概略図である。図20はトランジスタSW3、SW4、SW5がオンしている場合を示し、図21はトランジスタSW2、SW4、SW6がオンしている場合を示し、図22はトランジスタSW1、SW5、SW6がオンしている場合を示している。図20〜図22中の電流Ibxの流れる方向は矢印の方向を正とする。
図23はトランジスタSW1、SW2、SW3がオンしている場合を示している。図23中の電流Ibyの流れる方向は矢印の方向を正とする。図23は6個のトランジスタのうちオフしている3つのトランジスタおよびダイオードD1、D2、D3を省略している。
図24はトランジスタSW1、SW2、SW6がオンしている場合を示し、図25はトランジスタSW1、SW3、SW5がオンしている場合を示し、図26はトランジスタSW2、SW3、SW4がオンしている場合を示している。図24〜図26中電流Ibzの流れる方向は矢印の方向を正とする。図20〜図22及び図24〜図26は6個のトランジスタのうちオフしている3つのトランジスタおよび6個のダイオードを省略している。
制御回路50は、図2に代わる図27のフローチャートにしたがって、電流算出処理を実行する。図27において図2と同一符号は同一ステップを示し、その説明を省略する。
まず、6個のトランジスタのうちトランジスタSW3、SW4、SW5がオンしている場合について説明する。
最初のステップS300において、スイッチング信号を取得する。次のステップS315において、スイッチング信号に基づいて、トランジスタSW1、SW2、SW3(図中上側SWと記す)のうち、オンしているトランジスタの個数(図中ON数と記す)が3個であるか否かを判定する。
このとき、トランジスタSW1、SW2、SW3(図中上側SWと記す)のうち、トランジスタSW3がオンしているので、トランジスタSW1、SW2、SW3(図中上側SWと記す)のうちオンしているトランジスタの個数(図中ON数と記す)が1個であるとしてNOと判定する。
次のステップS320に進んで、トランジスタSW1、SW2、SW3(図中上側SWと記す)のうち、オンしているトランジスタの個数(図中ON数と記す)が1であるであるとして、YESと判定する。
ここで、6個のトランジスタのうちトランジスタSW3、SW4、SW5がオンしている場合には、図20に示すように、抵抗素子40bには、U相電流iuが電流Ibxとして流れる。電流Ibxは抵抗素子40bに流れる電流である。
そこで、ステップS395に進んで、U相電流iuとして電流Ibxを取得する。当該電流Ibxは、電圧センサ47bの検出電圧Vを抵抗素子40bの抵抗値Rで割り算した値(V/R)として求められる。
次に、図28のステップS425において、電流Ibxを三相分取得したか否かを判定する。このとき、電流IbxをU相分だけ取得しているので、電流Ibxを三相分取得していないとして、NOと判定する。その後、ステップS300に戻る。
次に、6個のトランジスタのうちトランジスタSW2、SW4、SW6がオンしている場合、および6個のトランジスタのうちトランジスタSW1、SW5、SW6がオンしている場合にも、上述の6個のトランジスタのうちトランジスタSW3、SW4、SW5がオンしている場合と同様に、処理を実施する。
それにより、V相電流ivとして電流Ibxを取得し、更にW相電流iwとして電流Ibxを取得する。次に、図28のステップS425において、電流IbxをU相、V相、W相の3相分取得しているので、YESと判定する。
その後、ステップS435に進んで、上述のステップS395で取得したU相電流iu、V相電流iv、W相電流iwを揃えて三相交流電流とする。その後、ステップS300に戻る。
次に、6個のトランジスタのうちトランジスタSW1、SW2、SW3がオンしている場合には、ステップS300でスイッチング信号を取得すると、このスイッチング信号に基づいてトランジスタSW1、SW2、SW3のうちオンしているトランジスタの個数が3であるとして、ステップS315でYESと判定する。
ここで、6個のトランジスタのうちトランジスタSW1、SW2、SW3がオンしている場合には、図23に示すように、抵抗素子40bには、U相電流iu、V相電流iv、およびW相電流iwと足した電流((iu+iv+iw))が電流Iayとして流れる。
ここで、電流Iayは、(−(中性点電流in))に等しい。そこで、ステップS447に進んで、(−(中性点電流in))を取得する。(−(中性点電流in))は、電圧センサ47bの検出電圧Vを抵抗素子40bの抵抗値Rで割り算した値(V/R)として求められる。その後、ステップS300に戻る。
次に、6個のトランジスタのうちトランジスタSW1、SW2、SW6がオンしている場合について説明する。この場合、ステップS300でスイッチング信号を取得してステップS315に進むと、トランジスタSW1、SW2、SW3のうちオンしているトランジスタの個数が3ではなく、2であるとしてNOと判定する。
次のステップS320において、トランジスタSW1、SW2、SW3のうちオンしているトランジスタの個数が2であるとしてNOと判定する。
次のステップS330において、トランジスタSW1、SW2、SW3(図中上側SWと記す)のうちオンしているトランジスタの個数が2であるか否かを判定する。このとき、トランジスタSW1、SW2、SW3のうちオンしているトランジスタの個数が2であるとしてステップS330でYESと判定する。
6個のトランジスタのうちトランジスタSW1、SW2、SW6がオンしている場合には、図24に示すように、抵抗素子40bには、V相電流ivとW相電流iwと足した電流(iv+iw)が電流Ibzとして流れる。
ここで、電流Ibzは、−(中性点電流in+U相電流iu)に等しい。そこで、ステップS335に進んで、電流(−(in+iu))として電流Ibzを取得する。電流Ibzは、電圧センサ47bの検出電圧Vを抵抗素子40bの抵抗値Rで割り算した値(V/R)として求められる。
次に、図28のステップS405において、(−(中性点電流in))として電流Ibyは取得済みか否かを判定する。このとき、(−(中性点電流in))は上述の如くステップS445で取得済みであるとしてYESと判定する。
次のステップ415において、上述の如く取得した電流Ibzとしての電流(−(in+iu))から中性点電流inを消してU相電流iuを求める。
具体的には、電流(−(in+iu))から(−(中性点電流in))を引いて電流(−iu)を求め、この電流(−iu)に(−1)を掛けてU相電流iuを求める。
その後、ステップS365に進んで、相電流を三相分取得したか否かを判定する。このとき、U相電流iuとして相電流をU相分だけ取得しているので、相電流を三相分取得していないとして、NOと判定する。その後、ステップS300に戻る。
次に、6個のトランジスタのうちトランジスタSW1、SW3、SW5がオンしている場合、および6個のトランジスタのうちトランジスタSW2、SW3、SW4がオンしている場合にも、上述したトランジスタSW1、SW2、SW6がオンしている場合と同様、処理を実施する。それにより、V相電流ivおよびW相電流iwを求める。
その後、ステップS365に進んで、相電流を三相分取得したとしてYESと判定する。その後、ステップS375に進んで、上述のステップS355で求めたU相電流iu、V相電流iv、W相電流iwを揃えて三相交流電流iu、iv、iwとする。
このように求められたステップS370、S420のうちいずれか一方のステップで三相交流電流iu、iv、iwを求める毎に、この求められた三相交流電流の相電流iu、iv、iwに基づいて電圧指令波VSを求める。
以上説明した本実施形態によれば、制御回路50は、6個のトランジスタのうちトランジスタSW1、SW2、SW3がオンしている場合には、抵抗素子40bに流れる(−(中性点電流in))を取得する。
加えて、制御回路50は、トランジスタSW1、SW2、SW3のうち2つのトランジスタがオンしている場合には、抵抗素子40bに流れる電流Ibzとして電流(−(in+iu))、(−(in+iv))、(−(in+iw))を取得する。
ここで、制御回路50は、電流(−(in+iu))、(−(in+iv))、(−(in+iw))と(−(中性点電流in))とから相電流iu、iv、iwを求める。これに伴って、相電流iu、iv、iwを揃えて三相交流電流とする。これに伴い、三相交流電流に基づいて電圧指令波VSを求め、この電圧指令波VSと搬送波Kaとの比較に応じて、6個のトランジスタをスイッチング動作させるようにインバータ回路20を制御する。
以上により、上述の第1実施形態と同様、中性点電流inを用いて、インバータ回路20を介して三相交流同期電動機を駆動することになる。
上述の第3実施形態では、直流電源3を負極母線21とステータコイル1の中性点1xとの間に接続し、かつ中性点1xと正極母線22との間にコンデンサ30を接続した例を示したが、これに代えて、図29に示すように、コンデンサ30を負極母線21とステータコイル1の中性点1xとの間に接続し、かつ中性点1xと正極母線22との間に直流電源3を接続してもよい。
この場合、上述の第3実施形態と同様に、図27、図28の電流算出処理を実施して中性点電流in、および三相交流電流iu、iv、iwを求めることができる。これにより、中性点電流inを用いて、インバータ回路20を介して三相交流同期電動機を駆動することができる。
(第4実施形態)
上述の第3実施形態では、正極母線22とコンデンサ30のプラス電極との間に接続された抵抗素子40bを用いて中性点電流inを取得したが、これに加えて、ステータコイル1の中性点1xとバッテリ3aのプラス電極との間に接続された抵抗素子を用いて中性点電流inを取得する本実施形態について説明する。
図30に本実施形態の駆動装置10の回路構成を示す。図30は、図19に示す回路構成おいて、抵抗素子40cおよび電圧センサ47cを追加した構成になっている。
抵抗素子40cは、ステータコイル1の中性点1xとバッテリ3aのプラス電極との間に接続されている。電圧センサ47cは抵抗素子40cの一方の端子と他方の端子との間の電位差を検出する。
以下、本実施形態の制御回路50により中性点電流inを取得する処理について図31〜図33を参照して説明する。図31はトランジスタSW1、SW2、SW6がオンしている場合を示し、図32はトランジスタSW1、SW3、SW5がオンしている場合を示し、図33はトランジスタSW2、SW3、SW4がオンしている場合を示すインバータ回路およびステータコイルを示す概略図である。図31〜図33中の電流Ibzの流れる方向は矢印の方向を正とする。図31〜図33は6個のトランジスタのうちオフしている3つのトランジスタと6個のダイオードを省略している。
まず、図31に示すように、6個のトランジスタのうちトランジスタSW1、SW2、SW6がオンしている場合には、上述の第3実施形態と同様、電流(−(iu+in))として電流Ibzを取得する。
これに加えて、抵抗素子40cに流れる中性点電流inを取得する。中性点電流inは、電圧センサ47cの検出電圧Vを抵抗素子40cの抵抗値Rで割り算した値(V/R)として求められる。次いで、電流(−(iu+in))と中性点電流inとからU相電流iuを求める。
次に、V相電流ivは図32に示すようになり、W相電流iwは図33に示すようになり、U相電流iuを求めた処理と同様の処理により求める。
以上のように求められたU相電流iu、V相電流iv、W相電流iwを揃えて三相交流電流とする。これにより、上述の第3実施形態と同様、電流(−(in+iu))、(−(in+iv))、(−(in+iw))のうち中性点電流inを相毎に消して相電流iu、iv、iwを求め、この相電流iu、iv、iwに基づいて三相交流電流を求めることができる。
上述の第4実施形態では、直流電源3を中性点1xと負極母線21との間に接続し、かつコンデンサ30を中性点1xと正極母線22との間に接続した駆動装置10に抵抗素子40cと電圧センサ47cとを追加した例を示したが、これに代えて、次のようにしてもよい。
すなわち、図34に示すように、コンデンサ30を中性点1xと負極母線21との間に接続し、かつ直流電源3を中性点1xと正極母線22との間に接続した駆動装置10に抵抗素子40cと電圧センサ47cとを追加した回路構成にする。この場合、制御回路50は、上述の第3実施形態と同様、中性点電流in、および相電流iu、iv、iwを求めることができる。
(第5実施形態)
上述の第1実施形態では、電圧指令波VSを算出する際には、1つの三相交流電流を用いた例を示したが、これに代えて、電圧指令波VSを算出する際には、複数の三相交流電流の相毎の平均値を用いる本第5実施形態について説明する。
図35は本実施形態の駆動装置10の回路構成を示す。
本実施形態の駆動装置10は、図1の駆動装置10に抵抗素子40bと電圧センサ47bとを追加したものである。抵抗素子40bは、正極母線22とコンデンサ30のプラス電極との間に接続されている。電圧センサ47bは抵抗素子40bの一方の端子と他方の端子との間の電位差を検出する。
次に、本実施形態の作動について図36〜図47を参照して説明する。
図36〜図43は6個のトランジスタのうちいずれか3つのトランジスタがオンしているインバータ回路およびステータコイルを示す概略図である。
図36はトランジスタSW1、SW2、SW6がオンしている場合を示し、図37はトランジスタSW1、SW3、SW5がオンしている場合を示し、図38はトランジスタSW2、SW3、SW4がオンしている場合を示している。
図39はトランジスタSW3、SW4、SW5がオンしている場合を示し、図40はトランジスタSW2、SW4、SW6がオンしている場合を示し、図41はトランジスタSW1、SW5、SW6がオンしている場合を示している。
図42はトランジスタSW4、SW5、SW6がオンしている場合を示し、図43はトランジスタSW1、SW2、SW3がオンしている場合を示している。図36〜図43中の電流Iaの流れる方向は矢印の方向を正とし、電流Ibの流れる方向は矢印の方向を正とし、図36〜図43は6個のトランジスタのうちオフしている3つのトランジスタおよび6個のダイオードを省略している。
図44は、本実施形態の制御回路50の電流取得処理を示すフローチャートである。制御回路50は、図44のフローチャートにしたがって、電流取得処理を実行する。
電流取得処理は、繰り返し実行されるもので、電流取得処理の実行は、上述のステップS200でスイッチング信号を算出する毎に、開始される。図44において、図11、図12と同一符号は、同一ステップを示し、その説明を省略する。
まず、6個のトランジスタのうちトランジスタSW1、SW2、SW6がオンしている場合には、最初にステップS300において、スイッチング信号を取得すると、次のステップS310においてトランジスタSW1、SW2、SW3(図中上側SWと記す)のうち、オンしているトランジスタの個数(図中ON数と記す)が2であるとしてNOと判定する。
次のステップS320において、トランジスタSW1、SW2、SW3(図中上側SWと記す)のうち、オンしているトランジスタの個数(図中ON数と記す)が2であるとしてNOと判定する。
次のステップS330において、トランジスタSW1、SW2、SW3(図中上側SWと記す)のうちオンしているトランジスタの個数(図中ON数と記す)が2であるとしてYESと判定する。
ここで、図36に示すように、6個のトランジスタのうちトランジスタSW1、SW2、SW6がオンしている場合には、抵抗素子40aには、U相電流iuとして電流Iaが流れる。抵抗素子40bには、電流Ibとして電流(−(iu+in))が流れる。
そこで、ステップS350において、抵抗素子40aに流れるU相電流iuを電流Iaとして取得してメモリに記憶する。電流Iaは、電圧センサ47aの検出電圧Vを抵抗素子40aの抵抗値Rで割り算した値(V/R)である。
加えて、ステップS351において、電流(−(iu+in))を電流Ibとして取得してメモリに記憶する。電流Ibは、電圧センサ47bの検出電圧Vを抵抗素子40bの抵抗値Rで割り算した値(V/R)である。その後、ステップS300に戻る。
次に、6個のトランジスタのうちトランジスタSW1、SW3、SW5がオンしている場合には(図37参照)、上述したトランジスタSW1、SW2、SW6がオンしている場合と同様に電流取得処理を実行して、V相電流ivを電流Iaとして取得して、電流(−(iv+in))を電流Ibとして取得してメモリに記憶する。
次に、6個のトランジスタのうちトランジスタSW2、SW3、SW4がオンしている場合には(図38参照)、上述したトランジスタSW1、SW2、SW6がオンしている場合と同様に電流取得処理を実行して、W相電流iwを電流Iaとして取得して、電流(−(iw+in))を電流Ibとして取得してメモリに記憶する。
次に、図39に示すように、6個のトランジスタのうちトランジスタSW3、SW4、SW5がオンしている場合には、ステップS300において、スイッチング信号を取得すると、次のステップS310においてNOと判定する。
次のステップS320において、トランジスタSW1、SW2、SW3(図中上側SWと記す)のうち、オンしているトランジスタの個数(図中ON数と記す)が1であるとしてYESと判定する。
ここで、図39に示すように、6個のトランジスタのうちトランジスタSW3、SW4、SW5がオンしている場合には、抵抗素子40aには電流Iaとして電流(−(iu+in))が流れる。加えて、抵抗素子40bには、電流IbとしてU相電流iuが流れる。
そこで、ステップS390において、電流(−(iu+in))を電流Iaとして取得してメモリに記憶する。加えて、ステップS391に進んで、電流IbとしてU相電流iuを取得してメモリに記憶する。その後、ステップS300に戻る。
次に、図40に示すように、6個のトランジスタのうちトランジスタSW2、SW4、SW6がオンしている場合には、6個のトランジスタのうちトランジスタSW3、SW4、SW5がオンしている場合と同様、電流取得処理を実行して、電流(−(iv+in))を電流Iaとして取得してメモリに記憶する。さらに、V相電流ivを電流Ibとして取得してメモリに記憶する。
次に、図41に示すように、6個のトランジスタのうちトランジスタSW1、SW5、SW6がオンしている場合には、上述したトランジスタSW3、SW4、SW5がオンしている場合と同様に電流取得処理を実行して、電流(−(iw+in))を電流Iaとして取得してメモリに記憶する。さらに、W相電流iwを電流Ibとして取得してメモリに記憶する。
次に、図42に示すように、6個のトランジスタのうちトランジスタSW4、SW5、SW6がオンしている場合には、ステップS300において、スイッチング信号を取得すると、次のステップS310においてトランジスタSW1、SW2、SW3(図中上側SWと記す)のうち、オンしているトランジスタの個数(図中ON数と記す)が0であるとしてYESと判定する。
ここで、図42に示すように、6個のトランジスタのうちトランジスタSW4、SW5、SW6がオンしている場合には、抵抗素子40aには電流Iaとして電流(iu+iv+iw)が流れる。電流(iu+iv+iw)は電流(−in)に等しい。そこで、ステップS443において、電流Iaとして電流(−in)を取得してメモリに記憶する。その後、ステップS300に戻る。
次に、図43に示すように、6個のトランジスタのうちトランジスタSW1、SW2、SW3がオンしている場合には、ステップS300において、スイッチング信号を取得すると、次のステップS310において、トランジスタSW1、SW2、SW3(図中上側SWと記す)のうちオンしているトランジスタの個数(図中ON数と記す)が3であるとしてNOと判定する。
続いて、ステップS320において、トランジスタSW1、SW2、SW3のうちオンしているトランジスタの個数が3であるとしてNOと判定する。さらに、次のステップS330において、トランジスタSW1、SW2、SW3のうちオンしているトランジスタの個数(図中ON数と記す)が3であるとしてNOと判定する。
次のステップS445において、トランジスタSW1、SW2、SW3(図中上側SWと記す)のうちオンしているトランジスタの個数(図中ON数と記す)が3であるとしてYESと判定する。
ここで、図43に示すように、6個のトランジスタのうちトランジスタSW1、SW2、SW3がオンしている場合には、抵抗素子40bには、電流Ibとして電流(iu+iv+iw)が流れる。電流(iu+iv+iw)は電流(−in)に等しい。そこで、ステップS447において、電流Ibとして電流(−in)を取得してメモリに記憶する。その後、ステップS300に戻る。
以上のように電流取得処理の実行に伴って、6個のトランジスタのうちオンするトランジスタが変わる毎に電流Iaまたは電流Ibを取得することになる。このような電流取得処理を実行することにより、−in、−(iu+in)、−(iv+in)、−(iw+in)、iu、iv、iwを電流Iaまたは電流Ibとしてそれぞれメモリに記憶することになる。
そして、一定期間(以下、サンプリング期間という)に亘って電流取得処理を実行する毎に、サンプリング期間中で取得された電流Ia、Ibに基づいて複数の三相交流電流を算出するとともに、複数の三相交流電流の相毎の平均値を求める。以下、三相交流電流の相毎の平均値を求めるための処理について図45〜図47を参照して説明する。
図45は三相交流電流を算出するための処理を示すフローチャートである。制御回路50は、図45にしたがって、三相交流電流算出処理を実行する。
まず、ステップS500において、図44のステップS391で取得された電流Ibとしての電流iu、iv、iwをそれぞれメモリから読み出し、次にステップS510では、前記読み出した電流iu、iv、iwを揃えて三相交流電流とする。
同様に、図44のステップS350で取得された電流Iaとしての電流iu、iv、iwについても、図45の三相交流電流算出処理を実行することにより、電流Iaとしての電流iu、iv、iwを揃えて三相交流電流とする。
このように、ステップS391、S350で取得された電流iu、iv、iwに基づいて三相交流電流を求めることができる。
次に、図44のステップS390で取得された電流Iaとしての−(iu+in)、−(iv+in)、−(iw+in)から三相交流電流を求める例について図46を参照して説明する。図46は三相交流電流を算出するための処理を示すフローチャートである。
制御回路50は、図46のフローチャートにしたがって、三相交流電流算出処理を実行する。
まず、ステップS600において、図44のステップS390で取得された電流Iaとしての電流(−(iu+in))をメモリから読み出す。
次に、ステップS610において、上述のステップS443およびステップS447で取得された複数の電流(−in)をメモリから読み出す。
ここで、ステップS610で読み出した複数の電流(−in)のうち1つの電流(−in)は、上述したステップS600で読み出した電流(−(iu+in))からU相電流iuを求める際に用いられる。
次のステップS620では、ステップS610で読み出した複数の電流(−in)のうちU相電流iuを求めるために用いる電流1つの電流(−in)を選択する。
まず、−(iu+in)に基づいてU相電流iuを求める際に用いる電流(−in)は、ステップS610で読み出した複数の電流(−in)のうち、電流(−(iu+in))を取得したタイミングに近いタイミングで取得した電流(−in)を選択する。
以下、図48の図表を参照して電流(−(iu+in))に基づいてU相電流iuを求める際に用いる電流(−in)を選択する具体例について説明する。
図47中(a)に示す各図は、サンプリング期間中のタイミング1、2、3…9において6個のトランジスタのうちオンするトランジスタの変化を示すスイッチングパターンを示している。図47(b)はスイッチングパターン毎に電流Ibとして取得される電流を示している。図47(c)はスイッチングパターン毎に電流Iaとして取得される電流を示している。図47(b)、(c)では、スイッチングパターン毎に電流Ia、Ibとして取得される電流は、正負の符号を外して示されている。
図47には、タイミング1→タイミング2→タイミング3→タイミング4→タイミング5→タイミング6→タイミング7→タイミング8→タイミング9の順に進むにつれて、スイッチングパターンが図39→図42→図39→図38→図43→図38→図39→図42→図39の順に遷移する例が示されている。
例えば、タイミング7で電流Iaとして取得された電流(−(iu+in))から電流(−in)を消してU相電流iuを求めるには、タイミング5、8のうちタイミング7に近い一方のタイミングを選択する。
そして、この選択された一方のタイミングで取得された電流(−in)を用いて前記電流(−(iu+in))から電流(−in)を消す。これにより、U相電流iuを求めることができる。
次のステップS640において、三相分の相電流の算出が終了したか否かを判定する。このとき、U相電流iuだけが算出されているので、三相分の相電流の算出が終了していないとしてNOと判定して、ステップS600に戻る。
この処理を繰り返して、V相電流ivおよびW相電流iwを求める。
その後、ステップS640において、三相分の相電流の算出が終了したとしてYESと判定する。これに伴い、ステップS650に移行して、上述のステップS630で取得したU相電流iu、V相電流iv、W相電流iwを揃えて三相交流電流とする。
同様に、図44のステップS391で取得された電流Ibとしての−(iu+in)、−(iv+in)、−(iw+in)についても、図46の三相交流電流算出処理を実行することにより、U相電流iu、V相電流iv、W相電流iwを求め、この求めたU相電流iu、V相電流iv、W相電流iwを揃えて三相交流電流とする。
以上により、図44のステップS350、S351、S390、S391で取得された電流Ia、Ibに基づいて4つの三相交流電流を求めることになる。これに伴い、4つの三相交流電流において相毎に平均値を求める。
具体的には、当該4つの三相交流電流において、それぞれのU相電流をiu(1)、iu(2)、iu(3)、iu(4)とし、それぞれのV相電流をiv(1)、iv(2)、iv(3)、iv(4)とし、それぞれのW相電流をiw(1)、iw(2)、iw(3)、iw(4)とする。
そして、U相電流iu(1)、iu(2)、iu(3)、iu(4)の平均値iuave(=(iu(1)+iu(2)+iu(3)+iu(4))/4)を求める。
次に、V相電流iv(1)、iv(2)、iv(3)、iv(4)の平均値ivave(=(iv(1)+iv(2)+iv(3)+iv(4))/4)を求める。
次に、W相電流iw(1)、iw(2)、iw(3)、iw(4)の平均値iwave(=(iw(1)+iw(2)+iw(3)+iw(4))/4)を求める。
以上により、4つの三相交流電流において相毎に平均値iuave、ivave、iwaveを求めることができる。平均値iuave、ivave、iwaveを揃えて三相交流電流とし、当該三相交流電流を用いて図2のステップS100において、相毎の電圧指令波VSを求める。そして、電圧指令波VSと搬送波Kaとの比較に応じて、6個のトランジスタをスイッチング動作させるようにインバータ回路20を制御する。
なお、図47に示すように、サンプリング期間中において、V相電流iv、および電流(−(iv+in))を取得しない場合には、V相電流ivの補間値を求めて、このV相電流ivの推定値を用いて三相交流電流を求める。
V相電流ivの推定値を算出するに際して、サンプリング期間に先だって取得したV相電流iv、或いはサンプリング期間中の前に取得したU相電流iu、W相電流iwを用いる。
以上説明した本実施形態によれば、制御回路50は、抵抗素子40a、40bに流れる電流Ia、Ibとして、−in、−(iu+in)、−(iv+in)、−(iw+in)、iu、iv、iwを求める。
これらの電流に基づいて4つの三相交流電流を求めるとともに、4つの三相交流電流における相毎の平均値を求める。この相毎の平均値を揃えて三相交流電流とし、この三相交流電流を用いて相毎の電圧指令波を算出する。
以上により、上述の第1実施形態と同様、中性点電流inを用いて、インバータ回路20を介して三相交流同期電動機を駆動することができる。
本実施形態では、複数の電流(−in)のうち、電流(−(iu+in))を取得したタイミングに近いタイミングで取得した電流(−in)を選択する。
このため、電流(−(iu+in))を取得したタイミング7において、中性点1xとバッテリ3aのプラス電極との間に流れる電流に近い値の電流(−in)を求めることができる。そして、このように求められた電流を用いるので、精度の高いU相電流iu、V相電流iv、W相電流iwが求まる。
上述の第5実施形態では、直流電源3を中性点1xと負極母線21との間に接続し、かつコンデンサ30を中性点1xと正極母線22との間に接続した駆動装置10に抵抗素子40a、40bと電圧センサ47a、47bとを配置した追加した例を示したが、これに代えて、次のようにしてもよい。
すなわち、図48に示すように、コンデンサ30を中性点1xと負極母線21との間に接続し、かつ直流電源3を中性点1xと正極母線22との間に接続した駆動装置10に抵抗素子40a、40bと電圧センサ47a、47bとを配置した回路構成にする。この場合、制御回路50は、上述の第5実施形態と同様、4つの三相交流電流における相毎の平均値を求めることができる。
(第6実施形態)
上述の第1実施形態では、中性点電流inを用いて電圧指令波VSを算出して電圧指令波VSを用いてインバータ回路20を制御する例を示したが、これに代えて、中性点電流inを用いてインバータ回路20およびステータコイル1に故障が生じているか否かを判定する第6実施形態について説明する。
本実施形態の駆動装置10は、図1の駆動装置10と同様の回路構成を有している。
制御回路50は、上述の第1実施形態と同様に電圧指令波VSと搬送波Kaとの比較に応じてインバータ回路20を制御する三角波比較方式の制御処理(図2参照)と、中性点電流inに基づいてインバータ回路20およびステータコイル1に故障が生じているか否かを判定する故障判定処理とを実行する。以下、制御回路50による故障判定処理の詳細について図49を参照して説明する。図49は故障判定処理を示すフローチャートである。
制御回路50は、図49のフローチャートにしたがって、故障判定処理を実行する。故障判定処理の実行は、三角波比較方式の制御処理の実行に伴って、スイッチング信号を算出する毎に、開始される。
まず、ステップS700において、スイッチング信号を取得する。次のステップS710においてスイッチング信号に基づいて、トランジスタSW1、SW2、SW3(図中上側SWと記す)のうち、オンしているトランジスタの個数(図中ON数と記す)が0個であるか否かを判定する。
このとき、トランジスタSW1、SW2、SW3(図中上側SWと記す)のうちオンしているトランジスタの個数(図中ON数と記す)が0個であるときには、YESと判定する。この場合、図7に示すように、電流(−in)が抵抗素子40aに流れる。そこで、ステップS740に進んで、電流(−in)を取得する。
次のステップS740において、当該電流(−in)に(−1)を掛けて中性点電流inを求め、この中性点電流inに基づいてインバータ回路20および三相交流同期電動機のうち一方に故障が生じているか否かを判定する。
具体的には、中性点電流inが所定値以上であるか否かを判定することにより、インバータ回路20およびステータコイル1のうち一方に故障が生じているか否かを判定する。
例えば、ステータコイル1とグランドとの間の絶縁抵抗が小さくなる地絡故障が生じて、ステータコイル1からグランドに直接電流が流れると、中性点電流inとして大きな電流が流れる場合がある。
また、トランジスタSW4、SW5、SW6のうちいずれかのトランジスタにおいてエミッタ端子とコレクタ端子との間に短絡する短絡故障が生じると、この故障が生じたトランジスタのエミッタ端子とコレクタ端子との間には、大きな電流が流れる。これに伴い、中性点電流inとして大きな電流が流れる場合がある。
このように故障が生じて中性点電流inとして第1の閾値K1以上の電流が流れると、故障が生じているとして、ステップS740でYESと判定する。
また、ステータコイル1の中性点1xとバッテリ3aのプラス電極との間が断線すると、中性点電流inが流れなくなる場合がある。
そこで、中性点電流inとして第2の閾値K2(<K1)未満の電流が流れると、故障が生じているとして、ステップS740でYESと判定する。
このようにステップS740でYESと判定すると、次のステップS750において、インバータ回路20を制御して6個のトランジスタのスイッチング動作を停止させる。
また、中性点電流inが第2の閾値K2以上で、かつ第1の閾値K1未満であるときには、インバータ回路20およびステータコイル1に故障が生じていないとしてNOと判定する。
以上説明した本実施形態によれば、制御回路50は、抵抗素子40aに流れる電流として中性点電流inを取得し、この取得された中性点電流inを用いてインバータ回路20およびステータコイル1に故障が生じているか否かを判定することができる。
以上により、制御回路50は、中性点電流inを用いて、インバータ回路20を介して三相交流同期電動機を駆動することができる。
上述の第6実施形態では、図1の駆動装置10においてインバータ回路20およびステータコイル1に故障が生じているか否かを判定する例を示したが、これに代えて、図13の駆動装置10においてインバータ回路20およびステータコイル1に故障が生じているか否かを判定するようにしてもよい。
また、これに代えて、図14、図18、図19、図29、図30、図34、図35、図48のそれぞれの駆動装置10においてインバータ回路20およびステータコイル1に故障が生じているか否かを判定するようにしてもよい。
(第7実施形態)
上述の第1実施形態では、コンデンサ30を正極母線22とステータコイル1の中性点1xとの間に接続した例を示したが、これに代えて、コンデンサ30を正極母線22と負極母線21との間に接続した本実施形態について説明する。
図50に本実施形態の駆動装置10の回路構成を示す。図50は、図1に示す回路構成おいて、抵抗素子40aおよび電圧センサ47aを負極母線21とバッテリ3aのマイナス電極との間ではなく、負極母線21とコンデンサ30のマイナス電極との間に接続したものである。直流電源3のマイナス電極および負極母線21が互いに同電位になるようにグランドに接続されている。図50において、図1と同一符号のものは、同一のものを示す。
次に、本実施形態の電流算出処理について図51〜図58を参照して説明する。
図51〜図57は6個のトランジスタのうちいずれか3つのトランジスタがオンしているインバータ回路およびステータコイルを示す概略図である。
図51はトランジスタSW1、SW2、SW3がオンしている場合を示している。図51中の電流Iayの流れる方向は矢印の方向を正とする。図51は6個のトランジスタのうちオフしている3つのトランジスタとダイオードD1、D2、D3を省略している。
図52はトランジスタSW1、SW2、SW6がオンしている場合を示し、図53はトランジスタSW1、SW3、SW5がオンしている場合を示し、図54はトランジスタSW2、SW3、SW4がオンしている場合を示している。図52〜図54中の電流Iaxの流れる方向は矢印の方向を正とする。図52〜図54は6個のトランジスタのうちオフしている3つのトランジスタと6個のダイオードを省略している。
図55はトランジスタSW3、SW4、SW5がオンしている場合を示し、図56はトランジスタSW2、SW4、SW6がオンしている場合を示し、図57はトランジスタSW1、SW5、SW6がオンしている場合を示している。図55〜図57中電流Iazの流れる方向は矢印の方向を正とする。図55〜図57は6個のトランジスタのうちオフしている3つのトランジスタと6個のダイオードを省略している。
図58は、電流算出処理を示すフローチャートである。図58において、図11、図12と同一の符号は、同一のステップを示し、その説明を簡略化する。制御回路50は、図58のフローチャートにしたがって、電流算出処理を実行する。
以下、本実施形態の電流算出処理の概略について説明する。
まず、6個のトランジスタのうちトランジスタSW1、SW2、SW3がオンしている場合には、図51に示すように、抵抗素子40aには、電流(iu+iv+iw)が電流Iayとして流れる。
ここで、上述の如くトランジスタSW1、SW2、SW3がオンしている場合には、トランジスタSW1、SW2、SW3のうち、オンしているトランジスタの個数(以下、上側SWのON数という)が3である。このため、ステップS300において、スイッチング信号を取得した後、次のステップS310において、上側SWのON数が0ではないとしてNOと判定する。次のステップS320では、上側SWのON数が1ではないとしてNOと判定した後に、ステップS330では、上側SWのON数が2ではないとしてNOと判定する。
その後、ステップS450において、電流(iu+iv+iw)としての電流Iayを取得する。電流(iu+iv+iw)は、−(中性点電流in)に等しい。このため、電流(iu+iv+iw)に(−1)を掛けることにより中性点電流inを求めることができる。
次に、6個のトランジスタのうちトランジスタSW1、SW2、SW6がオンしている場合には、図52に示すように、抵抗素子40aには、−(iu+in)が電流Iaxとして流れる。
ここで、上述の如くトランジスタSW1、SW2、SW6がオンしている場合には、上側SWのON数が2である。このため、ステップS300において、スイッチング信号を取得した後、次のステップS310において、NOと判定した後に、次のステップS320では、NOと判定する。その後、ステップS330では、上側SWのON数が2であるとしてYESと判定する。
これに伴い、ステップS350において、−(iu+in)を電流Iaxとして取得する。次のステップS355において、上述の如く取得した電流(−(in+iu))に、上述の如く求めた中性点電流inを足して電流(−iu)を求め、この電流(−iu)に(−1)を掛けてU相電流iuを求める。
また、6個のトランジスタのうちトランジスタSW1、SW3、SW5がオンしている場合(図53参照)、上述したトランジスタSW1、SW2、SW6がオンしている場合と同様に処理して、V相電流ivを求める。
同様に、6個のトランジスタのうちトランジスタSW2、SW3、SW4がオンしている場合(図54参照)、W相電流iwを求める。
その後、ステップS360において、電流Iaxを三相分取得したとして、YESと判定すると、次のステップS370では、上述の如く求められたU相電流iu、V相電流iv、W相電流iwを揃えて三相交流電流iu、iv、iwとする。
次に、6個のトランジスタのうちトランジスタSW3、SW4、SW5がオンしている場合には、図55に示すように、抵抗素子40aには、−(U相電流iu)が電流Iazとして流れる。
ここで、上述の如くトランジスタSW3、SW4、SW5がオンしている場合には、上側SWのON数が1である。このため、ステップS300において、スイッチング信号を取得した後、次のステップS310において、NOと判定した後に、次のステップS320では、上側SWのON数が1であるとしてYESと判定する。
このため、ステップS390において、−(U相電流iu)を電流Iazとして取得する。そして、電流Iazに(−1)を掛けてU相電流iuを求める。
また、6個のトランジスタのうちトランジスタSW2、SW4、SW6がオンしている場合(図56参照)、上述したトランジスタSW3、SW4、SW5がオンしている場合と同様に処理して、V相電流ivを求める。
同様に、6個のトランジスタのうちトランジスタSW1、SW2、SW6がオンしている場合(図57参照)、W相電流iwを求める。
その後、ステップS420において、電流Iazを三相分取得したとして、YESと判定すると、ステップS430では、上述の如く求められたU相電流iu、V相電流iv、W相電流iwを揃えて三相交流電流iu、iv、iwとする。
そして、ステップS370、S430のうちいずれか一方のステップで求められる三相交流電流iu、iv、iwは、ステップS100で電圧指令波VSを算出するために用いられる。
上述の第7実施形態では、相電流iu、iv、iwを求めるために中性点電流inを用いた例を示したが、これに代えて、上述の第6実施形態と同様に、中性点電流inを用いてインバータ回路20および三相交流同期電動機のうち一方に故障が生じているか否かを判定するようにしてもよい。
(第8実施形態)
次に、上述の第7実施形態において、負極母線21とコンデンサ30のマイナス電極との間に接続された抵抗素子40aを用いて中性点電流inを取得したが、これに加えて、負極母線21と直流電源3のマイナス電極との間に接続された抵抗素子を用いて中性点電流inを取得する本実施形態について説明する。
図59に本実施形態の駆動装置10の回路構成を示す。図59は、図50に示す回路構成おいて、抵抗素子40bおよび電圧センサ47bを追加した構成になっている。
抵抗素子40bは、負極母線21とバッテリ3aのマイナス電極との間に接続されている。電圧センサ47bは、抵抗素子40bの一方の端子と他方の端子との間の電位差を検出する。
次に、本実施形態の作動について説明する。
図60〜図67は6個のトランジスタのうちいずれか3つのトランジスタがオンしているインバータ回路およびステータコイルを示す概略図である。
図60はトランジスタSW1、SW2、SW6がオンしている場合を示し、図61はトランジスタSW1、SW3、SW5がオンしている場合を示し、図62はトランジスタSW2、SW3、SW4がオンしている場合を示している。
図63はトランジスタSW3、SW4、SW5がオンしている場合を示し、図64はトランジスタSW2、SW4、SW6がオンしている場合を示し、図65はトランジスタSW1、SW5、SW6がオンしている場合を示している。
図66はトランジスタSW4、SW5、SW6がオンしている場合を示し、図67はトランジスタSW1、SW2、SW3がオンしている場合を示している。 図60〜図67中の電流Iaの流れる方向は矢印の方向を正とし、電流Ibの流れる方向は矢印の方向を正とし、図61〜図65は6個のトランジスタのうちオフしている3つのトランジスタおよび6個のダイオードを省略している。図66は6個のトランジスタのうちオフしている3つのトランジスタおよびダイオードD4、D5、D6を省略している。図67は6個のトランジスタのうちオフしている3つのトランジスタおよびダイオードD1、D2、D3を省略している。
図68は、本実施形態の制御回路50の電流取得処理を示すフローチャートである。図68において、図44と同一符号は、同一ステップを示し、その説明を省略する。制御回路50は、図68のフローチャートにしたがって、電流取得処理を実行する。
まず、6個のトランジスタのうちトランジスタSW1、SW2、SW6がオンしている場合、トランジスタSW1、SW2、SW3のうち、オンしているトランジスタの個数(以下、上側SWのON数という)が2となる。
この場合、ステップS300において、スイッチング信号を取得すると、次のステップS310において、上側SWのON数が0ではないとして、NOと判定する。次のステップS320において、上側SWのON数が1でないとしてNOと判定する。次のステップS330において、上側SWのON数が2であるとしてYESと判定する。
ここで、図60に示すように、6個のトランジスタのうちトランジスタSW1、SW2、SW6がオンしている場合には、抵抗素子40aには、電流(iu+in)として電流Iaが流れる。抵抗素子40bには、電流(−in)として電流Ibが流れる。
そこで、ステップS350において、抵抗素子40aに流れる電流(iu+in)を電流Iaとして取得する。電流Iaは、電圧センサ47aの検出電圧Vを抵抗素子40aの抵抗値Rで割り算した値(V/R)である。
加えて、ステップS351において、中性点電流inを電流Ibとして取得する。電流Ibは、電圧センサ47cの検出電圧Vを抵抗素子40cの抵抗値Rで割り算した値(V/R)である。さらに、次のステップS448において、電流Iaとしての電流(iu+in)から、電流Ibとしての中性点電流inを引いてU相電流iuを求める。その後、ステップS300に戻る。
また、6個のトランジスタのうちトランジスタSW1、SW3、SW5がオンしている場合には(図61参照)、上述したトランジスタSW1、SW2、SW6がオンしている場合と同様に電流取得処理を実行して、電流(iv+in)を電流Iaとして取得して、電流(−in)を電流Ibとして取得する。
この場合、ステップS448において、電流Iaとしての電流(iv+in)から、電流Ibとしての中性点電流inを引いてV相電流ivを求める。
さらに、6個のトランジスタのうちトランジスタSW2、SW3、SW4がオンしている場合には(図62参照)、上述したトランジスタSW1、SW2、SW6がオンしている場合と同様に電流取得処理を実行して、電流(iw+in)を電流Iaとして取得して、電流(−in)を電流Ibとして取得してメモリに記憶する。
この場合も、ステップS448に進んで、電流Iaとしての電流(iw+in)から、電流Ibとしての中性点電流inを引いてW相電流iwを求める。
次に、6個のトランジスタのうちトランジスタSW3、SW4、SW5がオンしている場合(図63参照)、上側SWのON数が1となる。この場合、ステップS300において、スイッチング信号を取得すると、次のステップS310において、上側SWのON数が0ではないとして、NOと判定する。次のステップS320において、上側SWのON数が1であるとしてYESと判定する。
ここで、6個のトランジスタのうちトランジスタSW3、SW4、SW5がオンしている場合には、抵抗素子40aには電流Iaとして電流(−iu)が流れる。加えて、抵抗素子40bには、電流Ibとして電流(−in)が流れる。
そこで、ステップS390において、電流(−iu)を電流Iaとして取得する。加えて、ステップS391に進んで、電流Ibとして電流(−in)を取得する。その後、ステップS448をパスしてステップS300に戻る。
また、6個のトランジスタのうちトランジスタSW2、SW4、SW6がオンしている場合(図64参照)、6個のトランジスタのうちトランジスタSW3、SW4、SW5がオンしている場合と同様、電流取得処理を実行して、電流(−iv)を電流Iaとして取得してメモリに記憶する。さらに、電流(−in)を電流Ibとして取得する。
次に、6個のトランジスタのうちトランジスタSW1、SW5、SW6がオンしている場合(図65参照)、上述したトランジスタSW3、SW4、SW5がオンしている場合と同様に電流取得処理を実行して、電流(−iw)を電流Iaとして取得する。さらに、電流(−in)を電流Ibとして取得する。
次に、6個のトランジスタのうちトランジスタSW4、SW5、SW6がオンしている場合(図66参照)、上側SWのON数が0になる。このため、ステップS300において、スイッチング信号を取得すると、次のステップS310においてYESと判定する。
ここで、6個のトランジスタのうちトランジスタSW4、SW5、SW6がオンしている場合には、抵抗素子40bには電流Ibとして電流(−in))が流れる。そこで、ステップS443aにおいて、電流Ibとして電流(−in)を取得する。その後、ステップS448をパスして、ステップS300に戻る。
次に、6個のトランジスタのうちトランジスタSW1、SW2、SW3がオンしている場合(図67参照)、上側SWのON数が3になる。したがって、ステップS300において、スイッチング信号を取得すると、次のステップS310において、上側SWのON数が0ではないとしてNOと判定する。
次のステップS320において、上側SWのON数が1ではないとしてNOと判定する。続いて、ステップS330において、上側SWのON数が2ではないとしてNOと判定する。さらに、次のステップS330において、上側SWのON数が3であるとしてYESと判定する。
ここで、図67に示すように、6個のトランジスタのうちトランジスタSW1、SW2、SW3がオンしている場合には、抵抗素子40bには、電流Ibとして電流(−in)が流れる。そこで、ステップS447において、電流Ibとして電流(−in)を取得する。その後、ステップS448をパスして、ステップS300に戻る。
以上のように電流取得処理の実行に伴って、6個のトランジスタのうちオンするトランジスタが変化する毎に電流Ia、Ibが変わる。これに加えて、ステップS390に進む毎に電流Iaとしての電流(−iu、−iv、−iw)を取得し、さらにステップS448に進む毎に電流iu、iv、iwを取得することになる。
図69において一定期間において取得された電流Ia、Ibの具体例を示す。
図69中(a)に示す各図は、サンプリング期間中のタイミング1、2、3…9において6個のトランジスタのうちオンするトランジスタの変化を示すスイッチングパターンを示している。図69(b)はスイッチングパターン毎に電流Ibとして取得される電流を示している。図69(c)はスイッチングパターン毎に電流Iaとして取得される電流を示している。図69(b)、(c)では、スイッチングパターン毎に電流Ia、Ibとして取得される電流は、正負の符号を外して示されている。
図69には、タイミング1→タイミング2→タイミング3→タイミング4→タイミング5→タイミング6→タイミング7→タイミング8→タイミング9の順に進むにつれて、スイッチングパターンが図60→図66→図60→図65→図67→図65→図60→図66→図65の順に遷移する例が示されている。
ここで、タイミング1、3、7の場合には、図68のステップS448でU相電流iuを求めることができる。したがって、タイミング1→タイミング2→…タイミング8→タイミング9の順に進むにつれて、ステップS448またはS390で相電流として取得できる電流が、U相電流iu→U相電流iu→W相電流iw→W相電流iw→U相電流iu→W相電流iwの順に遷移することになる。タイミング2、5、8では、相電流を取得することができない。そして、このように求められた相電流を三相分揃えて三相交流電流とする。
なお、図69に示すように、一定期間中において、V相電流iv、および電流(−(iv+in))を取得しない場合には、V相電流ivの補間値を推定し、この推定されたV相電流ivの補間値を用いて三相交流電流を求める。
上述の第8実施形態では、相電流iu、iv、iwを求めるために中性点電流inを用いた例を示したが、これに代えて、電流Ia、Ibとして求められた中性点電流inを用いて、上述の第6実施形態と同様、インバータ回路20および三相交流同期電動機のうち一方に故障が生じているか否かを判定するようにしてもよい。
(第9実施形態)
上述の第7実施形態では、直流電源3を負極母線21とステータコイル1の中性点1xとの間に接続した例を示したが、これに代えて、直流電源3を正極母線22とステータコイル1の中性点1xとの間に接続した本実施形態について説明する。
図70に本実施形態の駆動装置10の回路構成を示す。図70は、図50に示す回路構成おいて、直流電源3を正極母線22とステータコイル1の中性点1xとの間に接続したものである。図70において、図50と同一符号のものは、同一のものを示す。
次に、本実施形態の電流算出処理について説明する。
図71〜図77は6個のトランジスタのうちいずれか3つのトランジスタがオンしているインバータ回路およびステータコイルを示す概略図である。
図71はトランジスタSW1、SW2、SW6がオンしている場合を示し、図72はトランジスタSW1、SW3、SW5がオンしている場合を示し、図73はトランジスタSW2、SW3、SW4がオンしている場合を示している。図71〜図73中の電流Iaxの流れる方向は矢印の方向を正とする。図71〜図73は6個のトランジスタのうちオフしている3つのトランジスタと6個のダイオードを省略している。
図74はトランジスタSW3、SW4、SW5がオンしている場合を示し、図75はトランジスタSW2、SW4、SW6がオンしている場合を示し、図76はトランジスタSW1、SW5、SW6がオンしている場合を示している。図74〜図76中電流Iazの流れる方向は矢印の方向を正とする。図74〜図76は6個のトランジスタのうちオフしている3つのトランジスタと6個のダイオードを省略している。
図77はトランジスタSW4、SW5、SW6がオンしている場合を示している。図77中の電流Iayの流れる方向は矢印の方向を正とする。図77は6個のトランジスタのうちオフしている3つのトランジスタとダイオードD4、D5、D6を省略している。
制御回路50は、図11、図12のフローチャートにしたがって、電流算出処理を実行する。本実施形態の電流算出処理は、上述の第1実施形態と同様であるため、本実施形態の電流算出処理の概略について説明する。
まず、6個のトランジスタのうちトランジスタSW1、SW2、SW6がオンしている場合(図71参照)、抵抗素子40aには、上述の第1実施形態と同様に、U相電流iuが電流Iaxとして流れる。そこで、上述の第1実施形態と同様に、ステップS300、S310、S320、S330の各処理を実行する。それにより、U相電流iuとして電流Iaxを取得する。
次に、6個のトランジスタのうちトランジスタSW1、SW3、SW5がオンしている場合(図72参照)、および6個のトランジスタのうちトランジスタSW2、SW3、SW4がオンしている場合(図73参照)には、上述のトランジスタSW1、SW2、SW6がオンしている場合と同様に各処理を実行することにより、V相電流ivとして電流Iaxを取得し、W相電流iwとして電流Iaxを取得する。
次に、6個のトランジスタのうちトランジスタSW3、SW4、SW5がオンしている場合(図74参照)、上述の第1実施形態と同様に、抵抗素子40aには、電流(−(in+iu))が電流Iazとして流れる。そこで、上述の第1実施形態と同様に、ステップS300、S310、S320、S390の各処理を実行する。それにより、電流(−(in+iu))として電流Iaxを取得する。
次に、6個のトランジスタのうちトランジスタSW2、SW4、SW6がオンしている場合(図75参照)、および6個のトランジスタのうちトランジスタSW1、SW5、SW6がオンしている場合(図76参照)には、上述のトランジスタSW3、SW4、SW5がオンしている場合と同様に各処理を実行することにより、電流(−(in+iv))として電流Iazを取得し、電流(−(in+iw))として電流Iazを取得する。
次に、6個のトランジスタのうちトランジスタSW4、SW5、SW6がオンしている場合(図77参照)、上述の第1実施形態と同様に、電流(−in)が抵抗素子40aに流れる。そこで、上述の第1実施形態と同様に、ステップS300、S310、S450の各処理を実行することにより、電流(−in)として電流Iayを取得する。
上述の第9実施形態では、相電流iu、iv、iwを求めるために中性点電流inを用いた例を示したが、これに代えて、電流Iayとして求められた中性点電流inを用いて、上述の第6実施形態と同様、インバータ回路20および三相交流同期電動機のうち一方に故障が生じているか否かを判定するようにしてもよい。
(第10実施形態)
次に、上述の第8実施形態の駆動装置10において、直流電源3のプラス電極と正極母線22との間に、中性点電流inを検出するための抵抗素子を追加した本実施形態を示す。
図78に本実施形態の駆動装置10の回路構成を示す。図78は、図70に示す回路構成おいて、抵抗素子40bおよび電圧センサ47bを追加した構成になっている。
抵抗素子40bは、正極母線22とバッテリ3aのプラス電極との間に接続されている。抵抗素子40bには、電流(−in)が流れる。電圧センサ47bは、抵抗素子40bの一方の端子と他方の端子との間の電位差を検出する。図78において、図70と同一符号のものは、同一のものを示す。
次に、本実施形態の電流算出処理について説明する。
図79〜図86は6個のトランジスタのうちいずれか3つのトランジスタがオンしているインバータ回路およびステータコイルを示す概略図である。
図79はトランジスタSW1、SW2、SW6がオンしている場合を示し、図80はトランジスタSW1、SW3、SW5がオンしている場合を示し、図81はトランジスタSW2、SW3、SW4がオンしている場合を示している。
図82はトランジスタSW3、SW4、SW5がオンしている場合を示し、図83はトランジスタSW2、SW4、SW6がオンしている場合を示し、図84はトランジスタSW1、SW5、SW6がオンしている場合を示している。
図85はトランジスタSW4、SW5、SW6がオンしている場合を示し、図86はトランジスタSW1、SW2、SW3がオンしている場合を示している。図79〜図86中電流Iaの流れる方向は矢印の方向を正とし、電流Ibの流れる方向は矢印の方向を正とする。
図79〜図84は6個のトランジスタのうちオフしている3つのトランジスタと6個のダイオードを省略している。図85は6個のトランジスタのうちオフしている3つのトランジスタとダイオードD4、D5、D6を省略し、図86は6個のトランジスタのうちオフしている3つのトランジスタとダイオードD1、D2、D3を省略している。
制御回路50は、図68のフローチャートにしたがって、電流算出処理を実行する。以下、本実施形態の電流算出処理について上述の第8実施形態の電流算出処理との相違点について説明する。
まず、6個のトランジスタのうちトランジスタSW1、SW2、SW6がオンしている場合(図79参照)、ステップS350において、抵抗素子40aに流れる電流Iaとして、U相電流iuを取得する。電流Iaは、電圧センサ47aの検出電圧Vを抵抗素子40aの抵抗値Rで割り算した値(V/R)である。
また、ステップS351において、抵抗素子40bに流れる電流Ibとして、電流(−in)を取得する。電流Ibは、電圧センサ47bの検出電圧Vを抵抗素子40bの抵抗値Rで割り算した値(V/R)である。
同様に、6個のトランジスタのうちトランジスタSW1、SW3、SW5がオンしている場合には(図80参照)、V相電流ivを電流Iaとして取得して、電流(−in)を電流Ibとして取得する。さらに、6個のトランジスタのうちトランジスタSW2、SW3、SW4がオンしている場合には(図81参照)、W相電流iwを電流Iaとして取得して、電流(−in)を電流Ibとして取得する。
次に、6個のトランジスタのうちトランジスタSW3、SW4、SW5がオンしている場合(図82参照)、ステップS390において、抵抗素子40aに流れる電流Iaとして、電流(−(in+iu))を取得する。さらに、ステップS391において、抵抗素子40bに流れる電流Ibとして、電流(−in)を取得する。
これに加えて、ステップS448において、電流Iaとしての(−(in+iu))から電流Ibとしての(−in)を引いて電流(−iu)を求め、この電流(−iu)に(−1)を掛けてU相電流iuを求める。
同様に、6個のトランジスタのうちトランジスタSW2、SW4、SW6がオンしている場合(図83参照)、電流Iaとして、電流(−(in+iv))を取得する。さらに、電流Ibとして、電流(−in)を取得する。これに加えて、電流Iaとしての(−(in+iv))から電流Ibとしての(−in)を引いて電流(−iv)を求め、この電流(−iv)に(−1)を掛けてV相電流ivを求める。
さらに、6個のトランジスタのうちトランジスタSW1、SW5、SW6がオンしている場合(図84参照)、電流Iaとして、電流(−(in+iw))を取得する。さらに、電流Ibとして、電流(−in)を取得する。これに加えて、電流Iaとしての(−(in+iw))から電流Ibとしての(−in)を引いて電流(−iw)を求め、この電流(−iw)に(−1)を掛けてW相電流iwを求める。
次に、6個のトランジスタのうちトランジスタSW4、SW5、SW6がオンしている場合(図85参照)、ステップS443aにおいて、抵抗素子40bに流れる電流Ibとして電流(−in)を取得する。抵抗素子40aに流れる電流Iaは、電流Ibと同一の電流である。
次に、6個のトランジスタのうちトランジスタSW1、SW2、SW3がオンしている場合(図86参照)、ステップS447において、抵抗素子40bに流れる電流Ibとして電流(−in)を取得する。抵抗素子40aに流れる電流Iaは、電流Ibと同一の電流である。
以上説明した本実施形態によれば、上述の第8実施形態と同様に、電流Iaとして、(−(in+iu))、(−(in+iv))、(−(in+iw))、iu、iv、iw、および(−in)を取得し、さらに電流Ibとしての電流(−in)を取得することができる。これに加えて、ステップS448に進む毎に相電流iu、iv、iwを取得することになる。
上述の第10実施形態では、相電流iu、iv、iwを求めるために中性点電流inを用いた例を示したが、これに代えて、電流Ia、Ibとして求められた中性点電流inを用いて、上述の第6実施形態と同様、インバータ回路20および三相交流同期電動機のうち一方に故障が生じているか否かを判定するようにしてもよい。
(第11実施形態)
上述の第7実施形態では、負極母線21と直流電源3のマイナス電極とが互いに同電位になるように接続されている例について説明したが、これに代えて、コンデンサ30のマイナス電極と直流電源3のマイナス電極とが互いに同電位になるように接続されている本実施形態について説明する。
図87に本実施形態の駆動装置10の回路構成を示す。図87は、図50に示す回路構成おいて、コンデンサ30のマイナス電極と直流電源3のマイナス電極とがグランドに接続されている。図87において、図50と同一の符号は同一のものを示す。
次に、本実施形態の電流算出処理について説明する。
図88〜図94は6個のトランジスタのうちいずれか3つのトランジスタがオンしているインバータ回路およびステータコイルを示す概略図である。
図88はトランジスタSW1、SW2、SW6がオンしている場合を示し、図89はトランジスタSW1、SW3、SW5がオンしている場合を示し、図90はトランジスタSW2、SW3、SW4がオンしている場合を示している。図88〜図90中の電流Iaxの流れる方向は矢印の方向を正とする。図88〜図90は6個のトランジスタのうちオフしている3つのトランジスタと6個のダイオードを省略している。
図91はトランジスタSW3、SW4、SW5がオンしている場合を示し、図92はトランジスタSW2、SW4、SW6がオンしている場合を示し、図93はトランジスタSW1、SW5、SW6がオンしている場合を示している。図91〜図93中電流Iazの流れる方向は矢印の方向を正とする。図91〜図93は6個のトランジスタのうちオフしている3つのトランジスタと6個のダイオードを省略している。
図94はトランジスタSW4、SW5、SW6がオンしている場合を示している。図94中の電流Iayの流れる方向は矢印の方向を正とする。図89は6個のトランジスタのうちオフしている3つのトランジスタとダイオードD4、D5、D6を省略している。
制御回路50は、図11、図12のフローチャートにしたがって、電流算出処理を実行する。本実施形態の電流算出処理は、上述の第1、9実施形態と同様であるため、本実施形態の電流算出処理の概略について説明する。
まず、6個のトランジスタのうちトランジスタSW1、SW2、SW6がオンしている場合(図88参照)、抵抗素子40aに流れる電流IaxとしてU相電流iuを取得する。
同様に、6個のトランジスタのうちトランジスタSW1、SW3、SW5がオンしている場合(図89参照)、V相電流ivとして電流Iaxを取得し、6個のトランジスタのうちトランジスタSW2、SW3、SW4がオンしている場合(図90参照)、W相電流iwとして電流Iaxを取得する。
次に、6個のトランジスタのうちトランジスタSW3、SW4、SW5がオンしている場合(図91)、電流(−(in+iu))として電流Iazを取得する。
同様に、6個のトランジスタのうちトランジスタSW2、SW4、SW6がオンしている場合(図92参照)、電流(−(in+iv))として電流Iazを取得し、6個のトランジスタのうちトランジスタSW1、SW5、SW6がオンしている場合(図93参照)、電流(−(in+iw))として電流Iazを取得する。
次に、6個のトランジスタのうちトランジスタSW4、SW5、SW6がオンしている場合(図94参照)、電流(−in)として電流Iayを取得する。
上述の第11実施形態では、抵抗素子87および電圧センサ47aをコンデンサ30のマイナス電極と負極母線21との間に配置した例を示したが、これに加えて、中性点電流を検出するための抵抗素子(以下、追加抵抗素子という)および電圧センサ(以下、追加電圧センサという)を追加してもよい。
ここで、追加抵抗素子および追加電圧センサは、直流電源3のプラス電極とステータコイル1の中性点1xとの間に接続してもよく、或いは、追加抵抗素子および追加電圧センサは、直流電源3のマイナス電極とコンデンサ30のマイナス電極との間に接続してもよい。
上述の第11実施形態では、相電流iu、iv、iwを求めるために中性点電流inを用いた例を示したが、これに代えて、電流Iayとして求められた中性点電流inを用いて、上述の第6実施形態と同様、インバータ回路20および三相交流同期電動機のうち一方に故障が生じているか否かを判定するようにしてもよい。
(第12実施形態)
上述の第9実施形態では、正極母線22を直流電源3のプラス電極に接続した例を示したが、これに代えて、コンデンサ30のプラス電極を直流電源3のプラス電極に接続した本実施形態について説明する。
図95に本実施形態の駆動装置10の回路構成を示す。図95では、図70に示す回路構成おいて、コンデンサ30のプラス電極と直流電源3のプラス電極とが互いに同電位になるように接続されている。これに加えて、抵抗素子40aおよび電圧センサ47aが、コンデンサ30のプラス電極と正極母線22との間に接続されている。図95において、図70と同一符号のものは、同一のものを示す。
次に、本実施形態の電流算出処理について説明する。
図96〜図102は6個のトランジスタのうちいずれか3つのトランジスタがオンしているインバータ回路およびステータコイルを示す概略図である。
図96はトランジスタSW1、SW2、SW6がオンしている場合を示し、図97はトランジスタSW1、SW3、SW5がオンしている場合を示し、図98はトランジスタSW2、SW3、SW4がオンしている場合を示している。図96〜図98中の電流Iaxの流れる方向は矢印の方向を正とする。図96〜図98は6個のトランジスタのうちオフしている3つのトランジスタと6個のダイオードを省略している。
図99はトランジスタSW3、SW4、SW5がオンしている場合を示し、図100はトランジスタSW2、SW4、SW6がオンしている場合を示し、図101はトランジスタSW1、SW5、SW6がオンしている場合を示している。図99〜図101中電流Iazの流れる方向は矢印の方向を正とする。図99〜図101は6個のトランジスタのうちオフしている3つのトランジスタと6個のダイオードを省略している。
図102はトランジスタSW4、SW5、SW6がオンしている場合を示している。図102中の電流Iayの流れる方向は矢印の方向を正とする。図102は6個のトランジスタのうちオフしている3つのトランジスタとダイオードD1、D2、D3を省略している。
制御回路50は、図58のフローチャートにしたがって、電流算出処理を実行する。本実施形態の電流算出処理は、上述の第7実施形態と同様であるため、本実施形態の電流算出処理の概略について説明する。
まず、6個のトランジスタのうちトランジスタSW1、SW2、SW6がオンしている場合(図96参照)、抵抗素子40aに流れる電流Iaxとして、電流(−(in+iu))を取得する。
同様に、6個のトランジスタのうちトランジスタSW1、SW3、SW5がオンしている場合(図97参照)、電流Iaxとして電流(−(in+iv))を取得し、6個のトランジスタのうちトランジスタSW2、SW3、SW4がオンしている場合(図98参照)、電流Iaxとして電流(−(in+iw))を取得する。
次に、6個のトランジスタのうちトランジスタSW3、SW4、SW5がオンしている場合(図99参照)、抵抗素子40aに流れる電流Iazとして、U相電流iuを取得する。
同様に、6個のトランジスタのうちトランジスタSW2、SW4、SW6がオンしている場合(図100参照)、抵抗素子40aに流れる電流IazとしてV相電流ivを取得し、6個のトランジスタのうちトランジスタSW1、SW5、SW6がオンしている場合(図101参照)には、抵抗素子40aに流れる電流IazとしてW相電流iwを取得する。
次に、6個のトランジスタのうちトランジスタSW1、SW2、SW3がオンしている場合(図102参照)、電流(−in)として電流Iayを取得する。
(他の実施形態)
上述の第1実施形態では、抵抗素子40aに流れる電流として、(−(中性点電流in))と(−(相電流+中性点電流in)とそれぞれを取得し、(−(中性点電流in))を用いて(−(相電流+中性点電流in)のうち中性点電流inを消して相電流を求める例を示したが、これに代えて、次のようにしてもよい。
すなわち、抵抗素子40aに流れる電流として、(−(中性点電流in))とU相電流iuとそれぞれを取得し、(−(中性点電流in))とU相電流とから(in+iu)を求める。
さらに、抵抗素子40aに流れる電流として、(−(中性点電流in))とV相電流ivとそれぞれを取得し、(−(中性点電流in))とV相電流ivとから(in+iv)を求める。
抵抗素子40aに流れる電流として、(−(中性点電流in))とW相電流iwとそれぞれを取得し、(−(中性点電流in))とW相電流iwとから(in+iw)を求める。
以上のように取得した、(−(中性点電流in))に基づいて、(in+iu)、(in+iv)、(in+iw)を求め、これら電流(in+iu)、(in+iv)、(in+iw)を揃えて三相交流電流とする。当該三相交流電流(in+iu)、(in+iv)、(in+iw)を用いてインバータ回路20を介して三相交流同期電動機を制御する。
同様に、上述の第2〜第5実施形態において、抵抗素子40a(40b、40c)に流れる電流としてそれぞれ取得した、(−(中性点電流in))、U相電流iu、V相電流iv、W相電流iwに基づいて、(in+iu)、(in+iv)、(in+iw)を求め、これら電流(in+iu)、(in+iv)、(in+iw)を揃えて三相交流電流とする。当該三相交流電流(in+iu)、(in+iv)、(in+iw)を用いてインバータ回路20を介して三相交流同期電動機を制御する。
上述の第1〜第6実施形態では、抵抗素子40aおよび電圧センサ47aから負極側電流検出手段を構成した例を示したが、これに代えて、電流を検出するためのホール素子により負極側電流検出手段を構成してもよい。
上述の第1〜第6実施形態では、抵抗素子40bおよび電圧センサ47bから正極側電流検出手段を構成した例を示したが、これに代えて、電流を検出するためのホール素子により正極側電流検出手段を構成してもよい。
上述の第7〜第12実施形態では、抵抗素子40aおよび電圧センサ47aから電流検出手段を構成した例を示したが、これに代えて、電流を検出するためのホール素子により電流検出手段を構成してもよい。
上述の第7〜第10実施形態では、抵抗素子40aおよび電圧センサ47aをコンデンサ30のマイナス電極と負極母線21との間に接続した例を示したが、これに代えて、抵抗素子40aおよび電圧センサ47aをコンデンサ30のプラス電極と正極母線22との間に接続してもよい。
上述の第8実施形態では、抵抗素子40bおよび電圧センサ47bから中性点電流検出手段を構成した例を示したが、これに代えて、電流を検出するためのホール素子により中性点電流検出手段を構成してもよい。
上述の第12実施形態では、抵抗素子87および電圧センサ47aをコンデンサ30のプラス電極と正極母線22との間に配置した例を示したが、これに加えて、中性点電流を検出するための抵抗素子(以下、追加抵抗素子という)および電圧センサ(以下、追加電圧センサという)を追加してもよい。
ここで、追加抵抗素子および追加電圧センサは、直流電源3のプラス電極とステータコイル1の中性点1xとの間に接続してもよく、或いは、追加抵抗素子および追加電圧センサは、直流電源3のプラス電極とコンデンサ30のプラス電極との間に接続してもよい。
上述の第12実施形態では、相電流iu、iv、iwを求めるために中性点電流inを用いた例を示したが、これに代えて、電流Iayとして求められた中性点電流inを用いて、上述の第6実施形態と同様、インバータ回路20および三相交流同期電動機のうち一方に故障が生じているか否かを判定するようにしてもよい。
上述の第1実施形態では、電流Iayとして取得された(−in)と、電流Iazとして取得された(−(iu+in))、(−(iv+in))、(−(iw+in))とから、中性点電流inを含まない三相分の相電流iu、iv、iwを求め、これら三相分の相電流iu、iv、iwを用いてインバータ回路20を介して三相交流同期電動機を駆動した例を示したが、これに代えて、次のようにしてもよい。
中性点電流inと相電流iu、iv、iwとを相毎に足した電流(iu+in)、(iv+in)、(iw+in)を三相分求め、この三相分の電流を三相分揃えて三相交流電流として、この三相交流電流を用いてインバータ回路20を介して三相交流同期電動機を駆動してもよい。
ここで、(1)電流(iu+in)、(iv+in)、(iw+in)としては、電流Iazとして取得された(−(iu+in))、(−(iv+in))、(−(iw+in))に対してそれぞれ(−1)を掛けて求めてもよく、或いは、(2)電流Iayとして取得された(−in)と、電流Iaxとして取得されたiu、iv、iwとを相毎に足して求めてもよい。
同様に、上述の第2〜第5実施形態、および第7〜第12実施形態において、中性点電流inと相電流iu、iv、iwとを相毎に足した電流(iu+in)、(iv+in)、(iw+in)を三相分求め、この三相分の電流を用いてインバータ回路20を介して三相交流同期電動機を駆動してもよい。
この場合、抵抗素子40a(或いは40b)に流れる電流として、(−(iu+in))、(−(iv+in))、(−(iw+in))が求められる場合には、上述の(1)と同様に、(−(iu+in))、(−(iv+in))、(−(iw+in))に対してそれぞれ(−1)を掛けて電流(iu+in)、(iv+in)、(iw+in)を求めてもよい。
さらに、抵抗素子40a(或いは40b)に流れる電流として、(iu+in)、(iv+in)、(iw+in)が求められる場合には、これら求められた電流(iu+in)、(iv+in)、(iw+in)を用いてインバータ回路20を介して三相交流同期電動機を駆動してもよい。
抵抗素子40a(或いは40b)に流れる電流として、中性点電流inを含まない相電流iu、iv、iwが求められる場合には、これら相電流iu、iv、iwに中性点電流inを相毎に足して(iu+in)、(iv+in)、(iw+in)を求めてもよい。
抵抗素子40a(或いは40b)に流れる電流として、中性点電流inを含まない相電流(−iu)、(−iv)、(−iw)が求められる場合には、これら相電流(−iu)、(−iv)、(−iw)に(−1)を相毎に掛けて相電流iu、iv、iwを求め、この求められた相電流iu、iv、iwに中性点電流inを相毎に足して(iu+in)、(iv+in)、(iw+in)を求めてもよい。
1 ステータコイル
3 直流電源
3a バッテリ
3b コンデンサ
7 電子制御装置
10 駆動装置
20 インバータ回路
21 負極母線
22 正極母線
30 コンデンサ
40a 抵抗素子
40b 抵抗素子
40c 抵抗素子
47a 電圧センサ
50 制御回路

Claims (22)

  1. N個のコイルがスター結線されて中性点(1x)を有するステータコイル(1)から発生する回転磁界によりロータを回転させる交流同期電動機に適用され、
    直列接続された一対のスイッチング素子(SW1、SW2、…SW6)が相毎に設けられ、正極母線(22)と負極母線(21)との間に前記相毎の前記一対のスイッチング素子が並列接続されているインバータ回路(20)と、
    前記正極母線(22)と前記中性点(1x)との間に接続されているコンデンサ(30)と、を備え、
    前記インバータ回路(20)は、前記相毎の前記一対のスイッチング素子のスイッチング動作に伴って、前記負極母線(21)と前記中性点(1x)との間に接続されている直流電源(3)の出力電圧と前記コンデンサ(30)の出力電圧とに基づいて、前記ステータコイル(1)に交流電流を出力して前記ステータコイル(1)から前記回転磁界を発生させるように構成された交流同期電動機の駆動装置であって、
    前記直流電源(3)のマイナス電極と前記負極母線との間に流れる電流を検出する電流検出手段(40a、47a)と、
    前記相毎の前記一対のスイッチング素子のうち、前記正極母線(22)に接続されているスイッチング素子が全てオフし、かつ前記負極母線(21)に接続されているスイッチング素子が全てオンしている条件を満たしているか否かを判定する第1の判定手段(S310)と、
    前記第1の判定手段が前記条件を満たしていると判定したときに、前記中性点と前記直流電源のプラス電極との間に流れる中性点電流を前記電流検出手段の検出電流として取得し、前記中性点電流を用いて前記インバータ回路(20)を介して前記交流同期電動機を駆動する駆動手段(S200、S410、S430、S450)と、を備えることを特徴とする交流同期電動機の駆動装置。
  2. 前記相毎の前記一対のスイッチング素子のうち、前記正極母線(22)に接続されているスイッチング素子が1個オンして、かつ前記負極母線(21)に接続されているスイッチング素子が(N−1)個オンしている条件を満たしているか否かを判定する第2の判定手段(S320)と、
    前記第2の判定手段(S320)が前記条件を満たしていると判定したときには、前記中性点電流と前記N個のコイルのうちいずれか1つのコイルに流れる相毎の相電流とを足した電流を前記電流検出手段(40a、47a)の検出電流として取得する検出電流取得手段(S390)とを備え、
    前記検出電流取得手段は、前記電流検出手段の検出電流をN相分取得し、
    前記駆動手段は、前記取得した前記中性点電流に基づいて前記N相分の検出電流に含まれる前記中性点電流を前記相毎に除いて前記N相分の前記相電流を算出し、この算出された前記N相分の前記相電流を用いて前記インバータ回路を介して前記交流同期電動機を駆動することを特徴とする請求項1に記載の交流同期電動機の駆動装置。
  3. N個のコイルがスター結線されて中性点(1x)を有するステータコイル(1)から発生する回転磁界によりロータを回転させる交流同期電動機に適用され、
    直列接続された一対のスイッチング素子(SW1、SW2、…SW6)が相毎に設けられ、正極母線(22)と負極母線(21)との間に前記相毎の前記一対のスイッチング素子が並列接続されているインバータ回路(20)と、
    前記正極母線(22)と前記中性点(1x)との間に接続されているコンデンサ(30)と、を備え、
    前記インバータ回路(20)は、前記相毎の前記一対のスイッチング素子のスイッチング動作に伴って、前記負極母線(21)と前記中性点(1x)との間に接続されている直流電源(3)の出力電圧と前記コンデンサ(30)の出力電圧とに基づいて、前記ステータコイル(1)に交流電流を出力して前記ステータコイル(1)から前記回転磁界を発生させるように構成された交流同期電動機の駆動装置であって、
    前記コンデンサ(30)のプラス電極と前記正極母線(22)との間に流れる電流を検出する電流検出手段(40b、47b)と、
    前記相毎の前記一対のスイッチング素子のうち、前記正極母線(22)に接続されているスイッチング素子が全てオンし、かつ前記負極母線(21)に接続されているスイッチング素子が全てオフしている条件を満たしているか否かを判定する第1の判定手段(S315)と、
    前記第1の判定手段が前記条件を満たしていると判定したときに、前記中性点と前記直流電源のプラス電極との間に流れる中性点電流を前記電流検出手段の検出電流として取得し、前記中性点電流を用いて前記インバータ回路(20)を介して前記交流同期電動機を駆動する駆動手段(S200、S415、S375、S447)と、を備えることを特徴とする交流同期電動機の駆動装置。
  4. 前記相毎の前記一対のスイッチング素子のうち、前記正極母線(22)に接続されているスイッチング素子が(N−1)個オンして、かつ前記負極母線(21)に接続されているスイッチング素子が1個オンしている条件を満たしているか否かを判定する第2の判定手段(S330)と、
    前記第2の判定手段が前記条件を満たしていると判定したときには、前記中性点電流と前記N個のコイルのうちいずれか1つのコイルに流れる相毎の相電流とを足した電流を前記電流検出手段(40b、47b)の検出電流として取得する検出電流取得手段と、を備え、
    前記検出電流取得手段は、前記電流検出手段の検出電流をN相分取得し、
    前記駆動手段は、前記取得した前記中性点電流に基づいて前記N相分の検出電流に含まれる前記中性点電流を前記相毎に除いて前記N相分の前記相電流を算出し、この算出された前記相毎の相電流を用いて前記インバータ回路を介して前記交流同期電動機を駆動することを特徴とする請求項3に記載の交流同期電動機の駆動装置。
  5. N個のコイルがスター結線されて中性点(1x)を有するステータコイル(1)から発生する回転磁界によりロータを回転させる交流同期電動機に適用され、
    直列接続された一対のスイッチング素子(SW1、SW2、…SW6)が相毎に設けられ、正極母線(22)と負極母線(21)との間に前記相毎の前記一対のスイッチング素子が並列接続されているインバータ回路(20)と、
    前記負極母線(21)と前記中性点(1x)との間に接続されているコンデンサ(30)と、を備え、
    前記インバータ回路(20)は、前記相毎の前記一対のスイッチング素子のスイッチング動作に伴って、前記正極母線(20)と前記中性点(1x)との間に接続されている直流電源(3)の出力電圧と前記コンデンサ(30)の出力電圧とに基づいて、前記ステータコイル(1)に交流電流を出力して前記ステータコイル(1)から前記回転磁界を発生させるように構成された交流同期電動機の駆動装置であって、
    前記コンデンサ(30)のマイナス電極と前記負極母線(21)との間に流れる電流を検出する電流検出手段(40a、47a)と、
    前記相毎の前記一対のスイッチング素子のうち、前記正極母線(22)に接続されているスイッチング素子が全てオフし、かつ前記負極母線(21)に接続されているスイッチング素子が全てオンしている条件を満たしているか否かを判定する第1の判定手段(S310)と、
    前記第1の判定手段が前記条件を満たしていると判定したときに、前記中性点(1x)と前記直流電源(3)のマイナス電極との間に流れる中性点電流を前記電流取得手段の検出電流として取得し、前記中性点電流を用いて前記インバータ回路(20)を介して前記交流同期電動機を駆動する駆動手段(S200、S410、S430、S450)と、を備えることを特徴とする交流同期電動機の駆動装置。
  6. 前記相毎の前記一対のスイッチング素子のうち、前記正極母線(22)に接続されているスイッチング素子が1個オンして、かつ前記負極母線(21)に接続されているスイッチング素子が(N−1)個オンしている条件を満たしているか否かを判定する第2の判定手段(S320)と、
    前記第2の判定手段が前記条件を満たしていると判定したときには、前記中性点電流と前記N個のコイルのうちいずれか1つのコイルに流れる相毎の相電流とを足した電流を前記電流取得手段の検出電流として取得する検出電流取得手段(S390)とを備え、
    前記検出電流取得手段は、前記電流検出手段の検出電流をN相分取得し、
    前記駆動手段は、前記取得した前記中性点電流に基づいて前記N相分の検出電流に含まれる前記中性点電流を前記相毎に除いて前記N相分の前記相電流を算出し、この算出された前記N相分の前記相電流を用いて前記インバータ回路を介して前記交流同期電動機を駆動することを特徴とする請求項5に記載の交流同期電動機の駆動装置。
  7. N個のコイルがスター結線されて中性点(1x)を有するステータコイル(1)から発生する回転磁界によりロータを回転させる交流同期電動機に適用され、
    直列接続された一対のスイッチング素子(SW1、SW2、…SW6)が相毎に設けられ、正極母線(22)と負極母線(21)との間に前記相毎の前記一対のスイッチング素子が並列接続されているインバータ回路(20)と、
    前記負極母線(21)と前記中性点(1x)との間に接続されているコンデンサ(30)と、を備え、
    前記インバータ回路(20)は、前記相毎の前記一対のスイッチング素子のスイッチング動作に伴って、前記正極母線(20)と前記中性点(1x)との間に接続されている直流電源(3)の出力電圧と前記コンデンサ(30)の出力電圧とに基づいて、前記ステータコイル(1)に交流電流を出力して前記ステータコイル(1)から前記回転磁界を発生させるように構成された交流同期電動機の駆動装置であって、
    前記直流電源(3)のプラス電極と前記正極母線(22)との間に流れる電流を検出する正極側電流検出手段(40b、47b)と、
    前記相毎の前記一対のスイッチング素子のうち、前記正極母線(22)に接続されているスイッチング素子が全てオンし、かつ前記負極母線(21)に接続されているスイッチング素子が全てオフしている条件を満たしているか否かを判定する第1の判定手段(S315)と、
    前記第1の判定手段が前記条件を満たしていると判定したときに、前記中性点(1x)と前記直流電源(3)のマイナス電極との間に流れる中性点電流を前記正極側電流検出手段の検出電流として取得し、前記中性点電流を用いて前記インバータ回路を介して前記交流同期電動機を駆動する駆動手段(S200、S415、S375、S447)と、を備えることを特徴とする交流同期電動機の駆動装置。
  8. 前記相毎の前記一対のスイッチング素子のうち、前記正極母線(22)に接続されているスイッチング素子が(N−1)個オンして、かつ前記負極母線(21)に接続されているスイッチング素子が1個オンしている条件を満たしているか否かを判定する第2の判定手段(S330)と、
    前記第2の判定手段が前記条件を満たしていると判定したときには、前記中性点電流と前記N個のコイルのうちいずれか1つのコイルに流れる相毎の相電流とを足した電流を前記正極側電流検出手段(40b、47b)の検出電流として取得する検出電流取得手段(S355)とを備え、
    前記検出電流取得手段は、前記正極側電流検出手段の検出電流をN相分取得し、
    前記駆動手段は、前記取得した前記中性点電流に基づいて前記N相分の検出電流に含まれる前記中性点電流を前記相毎に除いて前記N相分の前記相電流を算出し、この算出された前記N相分の前記相電流を用いて前記インバータ回路を介して前記交流同期電動機を駆動することを特徴とする請求項7に記載の交流同期電動機の駆動装置。
  9. N個のコイルがスター結線されて中性点(1x)を有するステータコイル(1)から発生する回転磁界によりロータを回転させる交流同期電動機に適用され、
    直列接続された一対のスイッチング素子(SW1、SW2、…SW6)が相毎に設けられ、正極母線(22)と負極母線(21)との間に前記相毎の前記一対のスイッチング素子が並列接続されているインバータ回路(20)と、
    前記正極母線(22)と前記中性点(1x)との間に接続されているコンデンサ(30)と、を備え、
    前記インバータ回路(20)は、前記相毎の前記一対のスイッチング素子のスイッチング動作に伴って、前記負極母線(21)と前記中性点(1x)との間に接続されている直流電源(3)の出力電圧と前記コンデンサ(30)の出力電圧とに基づいて、前記ステータコイル(1)に交流電流を出力して前記ステータコイル(1)から前記回転磁界を発生させるように構成された交流同期電動機の駆動装置であって、
    前記負極母線(21)と前記直流電源(3)のマイナス電極との間に流れる電流を検出する負極側電流検出手段(40a、47a)と、
    前記相毎の前記一対のスイッチング素子のうち、前記正極母線(22)に接続されているスイッチング素子が全てオフし、かつ前記負極母線(21)に接続されているスイッチング素子が全てオンしている条件を満たしているか否かを判定する第1の判定手段(S310)と、
    前記第1の判定手段(S310)が前記条件を満たしていると判定したときには、前記負極側電流検出手段の検出電流として、前記中性点と前記直流電源(3)のプラス電極との間に流れる中性点電流を取得する第1の中性点電流取得手段(S443)と、
    前記相毎の前記一対のスイッチング素子のうち、前記正極母線(22)に接続されているスイッチング素子が全てオンし、かつ前記負極母線(21)に接続されているスイッチング素子が全てオフしている条件を満たしているか否かを判定する第2の判定手段(S330)と、
    前記正極母線(22)と前記コンデンサ(30)のプラス電極との間に流れる電流を検出する正極側電流検出手段(40b、47b)と、
    前記第2の判定手段(S330)が前記条件を満たしていると判定したときには、前記正極側電流検出手段(40b、47b)の検出電流として前記中性点電流を取得する第2の中性点電流取得手段(S447)と、
    前記第1、第2の中性点電流取得手段(S443、S447)のうちいずれか一方により取得された中性点電流を用いて、前記インバータ回路(20)を介して前記交流同期電動機を駆動する駆動手段(S200)と、を備えることを特徴とする交流同期電動機の駆動装置。
  10. N個のコイルがスター結線されて中性点(1x)を有するステータコイル(1)から発生する回転磁界によりロータを回転させる交流同期電動機に適用され、
    直列接続された一対のスイッチング素子(SW1、SW2、…SW6)が相毎に設けられ、正極母線(22)と負極母線(21)との間に前記相毎の前記一対のスイッチング素子が並列接続されているインバータ回路(20)と、
    前記負極母線(21)と前記中性点(1x)との間に接続されているコンデンサ(30)と、を備え、
    前記インバータ回路(20)は、前記相毎の前記一対のスイッチング素子のスイッチング動作に伴って、前記正極母線(20)と前記中性点(1x)との間に接続されている直流電源(3)の出力電圧と前記コンデンサ(30)の出力電圧とに基づいて、前記ステータコイル(1)に交流電流を出力して前記ステータコイル(1)から前記回転磁界を発生させるように構成された交流同期電動機の駆動装置であって、
    前記負極母線(21)と前記コンデンサ(30)のマイナス電極との間に流れる電流を検出する負極側電流検出手段(40a、47a)と、
    前記相毎の前記一対のスイッチング素子のうち、前記正極母線(22)に接続されているスイッチング素子が全てオフし、かつ前記負極母線(21)に接続されているスイッチング素子が全てオンしている条件を満たしているか否かを判定する第1の判定手段(S310)と、
    前記第1の判定手段(S310)が前記条件を満たしていると判定したときには、前記負極側電流検出手段(40a、47a)の検出電流として、前記中性点と前記直流電源(3)のマイナス電極との間に流れる中性点電流を取得する第1の中性点電流取得手段(S443)と、
    前記正極母線(22)と前記直流電源(3)のプラス電極との間に流れる電流を検出する正極側電流検出手段(40b、47b)と、
    前記相毎の前記一対のスイッチング素子のうち、前記正極母線(22)に接続されているスイッチング素子が全てオンし、かつ前記負極母線(21)に接続されているスイッチング素子が全てオフしている条件を満たしているか否かを判定する第2の判定手段(S330)と、
    前記第2の判定手段(S330)が前記条件を満たしていると判定したときには、前記正極側電流検出手段(40b、47b)の検出電流として前記中性点電流を取得する第2の中性点電流取得手段(S447)と、
    前記第1、第2の中性点電流取得手段のうちいずれか一方により取得された中性点電流を用いて、前記インバータ回路(20)を介して前記交流同期電動機を駆動する駆動手段(200)と、を備えることを特徴とする交流同期電動機の駆動装置。
  11. 前記相毎の前記一対のスイッチング素子のうち、前記正極母線(22)に接続されているスイッチング素子が1個オンして、かつ前記負極母線(21)に接続されているスイッチング素子が(N−1)個オンしている条件を満たしているか否かを判定する第3の判定手段(S320)と、
    前記第3の判定手段(S320)が前記条件を満たしていると判定したときには、前記中性点電流と前記N個のコイルのうちいずれか1つのコイルに流れる相毎の相電流とを足した電流を前記負極側電流検出手段(40a、47a)の検出電流として取得する検出電流取得手段(S390)とを備え、
    前記検出電流取得手段は、前記負極側電流検出手段(40a、47a)の検出電流をN相分取得し、
    前記第1の中性点電流取得手段により取得された中性点電流と前記第2の中性点電流取得手段により取得された中性点電流とのうちいずれか一方を選択する選択手段(S620)とを備え、
    前記駆動手段は、前記選択手段により選択された一方の中性点電流に基づいて前記検出電流取得手段によって取得された前記N相分の検出電流に含まれる前記中性点電流を前記相毎に除いて前記N相分の前記相電流を算出し、この算出された前記N相分の前記相電流を用いて前記インバータ回路を介して前記交流同期電動機を駆動することを特徴とする請求項9または10に記載の交流同期電動機の駆動装置。
  12. 前記選択手段(620)は、前記第1、第2の中性点電流取得手段によりそれぞれ取得された中性点電流のうち前記一方の中性点電流として、前記負極側電流検出手段(40a、47a)の検出電流を取得したタイミングに近いタイミングで取得された電流を、選択することを特徴とする請求項11に記載の交流同期電動機の駆動装置。
  13. 前記相毎の前記一対のスイッチング素子のうち、前記正極母線(22)に接続されているスイッチング素子が(N−1)個オンして、かつ前記負極母線(21)に接続されているスイッチング素子が1個オンしている条件を満たしているか否かを判定する第3の判定手段(S330)と、
    前記第3の判定手段(S330)が前記条件を満たしていると判定したときには、前記中性点電流と前記N個のコイルのうちいずれか1つのコイルに流れる相毎の相電流とを足した電流を前記正極側電流検出手段(40b、47b)の検出電流として取得する検出電流取得手段(S350、S351)と、
    前記検出電流取得手段は、前記正極側電流検出手段の検出電流をN相分取得し、
    前記第1の中性点電流取得手段により取得された中性点電流と前記第2の中性点電流取得手段により取得された中性点電流とのうちいずれか一方を選択する選択手段(S620)とを備え、
    前記駆動手段は、前記N相分の検出電流に含まれる前記中性点電流を前記選択手段により選択された一方の中性点電流に基づいて前記相毎に除いて前記N相分の前記相電流を算出し、この算出した前記N相分の前記相電流を用いて前記インバータ回路を介して前記交流同期電動機を駆動することを特徴とする請求項9または10に記載の交流同期電動機の駆動装置。
  14. 前記選択手段(S620)は、前記第1、第2の中性点電流取得手段によりそれぞれ取得された中性点電流のうち前記一方の検出電流として、前記正極側電流検出手段(40b、47b)の検出電流を取得したタイミングに近いタイミングで取得された電流を、選択することを特徴とする請求項13に記載の交流同期電動機の駆動装置。
  15. N個のコイルがスター結線されて中性点(1x)を有するステータコイル(1)から発生する回転磁界によりロータを回転させる交流同期電動機に適用され、
    直列接続された一対のスイッチング素子(SW1、SW2、…SW6)が相毎に設けられ、正極母線(22)と負極母線(21)との間に前記相毎の前記一対のスイッチング素子が並列接続されているインバータ回路(20)と、
    前記正極母線(22)と前記負極母線(21)との間に接続されているコンデンサ(30)と、を備え、
    前記インバータ回路(20)は、前記相毎の前記一対のスイッチング素子のスイッチング動作に伴って、前記負極母線(21)と前記中性点(1x)との間に接続されている直流電源(3)の出力電圧と前記コンデンサ(30)の出力電圧とに基づいて、前記ステータコイル(1)に交流電流を出力して前記ステータコイル(1)から前記回転磁界を発生させるように構成された交流同期電動機の駆動装置であって、
    前記正極母線(22)および前記負極母線(21)のうち一方と前記コンデンサ(30)との間に流れる電流を検出する電流検出手段(40a、47a)を備え、
    前記負極母線(21)と前記直流電源(3)のマイナス電極とが接続されており、
    前記相毎の前記一対のスイッチング素子のうち、前記正極母線(22)に接続されているスイッチング素子が全てオンし、かつ前記負極母線(21)に接続されているスイッチング素子が全てオフしている条件を満たしているか否かを判定する第1の判定手段(S330)を備え、
    前記第1の判定手段が前記条件を満たしていると判定したときに、前記中性点(1x)と前記直流電源(3)のプラス電極との間に流れる中性点電流を前記電流検出手段の検出電流として取得し、前記中性点電流を用いて前記インバータ回路を介して前記交流同期電動機を駆動する駆動手段と、を備えることを特徴とする交流同期電動機の駆動装置。
  16. 前記相毎の前記一対のスイッチング素子のうち、前記正極母線(22)に接続されているスイッチング素子が(N−1)個オンして、かつ前記負極母線(21)に接続されているスイッチング素子が1個オンしている条件を満たしているか否かを判定する第3の判定手段(S330)と、
    前記第3の判定手段が前記条件を満たしていると判定したときには、前記中性点電流と前記N個のコイルのうちいずれか1つのコイルに流れる相毎の相電流とを足した電流を前記電流検出手段の検出電流として取得する検出電流取得手段(S350)とを備え、
    前記検出電流取得手段は、前記電流検出手段の検出電流をN相分取得し、
    前記駆動手段は、前記中性点電流取得手段により取得された前記中性点電流に基づいて前記N相分の検出電流に含まれる前記中性点電流を前記相毎に除いて前記N相分の前記相電流を算出し、この算出された前記N相分の前記相電流を用いて前記インバータ回路を介して前記交流同期電動機を駆動することを特徴とする請求項15に記載の交流同期電動機の駆動装置。
  17. N個のコイルがスター結線されて中性点(1x)を有するステータコイル(1)から発生する回転磁界によりロータを回転させる交流同期電動機に適用され、
    直列接続された一対のスイッチング素子(SW1、SW2、…SW6)が相毎に設けられ、正極母線(22)と負極母線(21)との間に前記相毎の前記一対のスイッチング素子が並列接続されているインバータ回路(20)と、
    前記正極母線(22)と前記負極母線(21)との間に接続されているコンデンサ(30)と、を備え、
    前記インバータ回路(20)は、前記相毎の前記一対のスイッチング素子のスイッチング動作に伴って、前記負極母線(21)と前記中性点(1x)との間に接続されている直流電源(3)の出力電圧と前記コンデンサ(30)の出力電圧とに基づいて、前記ステータコイル(1)に交流電流を出力して前記ステータコイル(1)から前記回転磁界を発生させるように構成された交流同期電動機の駆動装置であって、
    前記負極母線(21)と前記コンデンサ(30)のマイナス電極との間に流れる電流を検出する電流検出手段(40a、47a)を備え、
    前記コンデンサ(30)のマイナス電極と前記直流電源(3)のマイナス電極とが接続されており、
    前記相毎の前記一対のスイッチング素子のうち、前記正極母線(22)に接続されているスイッチング素子が全てオフし、かつ前記負極母線(21)に接続されているスイッチング素子が全てオンしている条件を満たしているか否かを判定する第1の判定手段(S450)と、
    前記第1の判定手段が前記条件を満たしていると判定したときに、前記中性点(1x)と前記直流電源(3)のプラス電極との間に流れる中性点電流を前記電流検出手段の検出電流として取得し、前記中性点電流を用いて前記インバータ回路を介して前記交流同期電動機を駆動する駆動手段(S200)と、を備えることを特徴とする交流同期電動機の駆動装置。
  18. 前記相毎の前記一対のスイッチング素子のうち、前記正極母線(22)に接続されているスイッチング素子が1個オンして、かつ前記負極母線(21)に接続されているスイッチング素子が(N−1)個オンしている条件を満たしているか否かを判定する第2の判定手段(S390)と、
    前記第2の判定手段が前記条件を満たしていると判定したときには、前記中性点電流と前記N個のコイルのうちいずれか1つのコイルに流れる相毎の相電流とを足した電流を前記電流検出手段(40a、47a)の検出電流として取得する検出電流取得手段とを備え、
    前記検出電流取得手段は、前記電流検出手段の検出電流をN相分取得し、
    前記駆動手段は、前記取得した前記中性点電流に基づいて前記N相分の検出電流に含まれる前記中性点電流を前記相毎に除いて前記N相分の前記相電流を算出し、この算出された前記N相分の前記相電流を用いて前記インバータ回路を介して前記交流同期電動機を駆動することを特徴とする請求項17に記載の交流同期電動機の駆動装置。
  19. N個のコイルがスター結線されて中性点(1x)を有するステータコイル(1)から発生する回転磁界によりロータを回転させる交流同期電動機に適用され、
    直列接続された一対のスイッチング素子(SW1、SW2、…SW6)が相毎に設けられ、正極母線(22)と負極母線(21)との間に前記相毎の前記一対のスイッチング素子が並列接続されているインバータ回路(20)と、
    前記正極母線(22)と前記負極母線(21)との間に接続されているコンデンサ(30)と、を備え、
    前記インバータ回路(20)は、前記相毎の前記一対のスイッチング素子のスイッチング動作に伴って、前記正極母線(22)と前記中性点(1x)との間に接続されている直流電源(3)の出力電圧と前記コンデンサ(30)の出力電圧とに基づいて、前記ステータコイル(1)に交流電流を出力して前記ステータコイル(1)から前記回転磁界を発生させるように構成された交流同期電動機の駆動装置であって、
    前記正極母線(22)および前記負極母線(21)のうち一方と前記コンデンサ(30)との間に流れる電流を検出する電流検出手段(40a、47a)を備え、
    前記正極母線(22)と前記直流電源(3)のプラス電極とが接続されており、 前記相毎の前記一対のスイッチング素子のうち、前記正極母線(22)に接続されているスイッチング素子が全てオフし、かつ前記負極母線(21)に接続されているスイッチング素子が全てオンしている条件を満たしているか否かを判定する第1の判定手段(S310)と、
    前記第1の判定手段が前記条件を満たしていると判定したときに、前記中性点と前記直流電源のマイナス電極との間に流れる中性点電流を前記電流検出手段の検出電流として取得し、前記中性点電流を用いて前記インバータ回路(20)を介して前記交流同期電動機を駆動する駆動手段(S200)と、を備えることを特徴とする交流同期電動機の駆動装置。
  20. 前記相毎の前記一対のスイッチング素子のうち、前記正極母線(22)に接続されているスイッチング素子が1個オンして、かつ前記負極母線(21)に接続されているスイッチング素子が(N−1)個オンしている条件を満たしているか否かを判定する第2の判定手段(S320)と、
    前記第2の判定手段が前記条件を満たしていると判定したときには、前記中性点電流と前記N個のコイルのうちいずれか1つのコイルに流れる相毎の相電流とを足した電流を前記電流検出手段(40a、47a)の検出電流として取得する検出電流取得手段とを備え、
    前記検出電流取得手段は、前記電流検出手段の検出電流をN相分取得し、
    前記駆動手段は、前記取得した前記中性点電流に基づいて前記N相分の検出電流に含まれる前記中性点電流を前記相毎に除いて前記N相分の前記相電流を算出し、この算出された前記N相分の前記相電流を用いて前記インバータ回路を介して前記交流同期電動機を駆動することを特徴とする請求項19に記載の交流同期電動機の駆動装置。
  21. N個のコイルがスター結線されて中性点(1x)を有するステータコイル(1)から発生する回転磁界によりロータを回転させる交流同期電動機に適用され、
    直列接続された一対のスイッチング素子(SW1、SW2、…SW6)が相毎に設けられ、正極母線(22)と負極母線(21)との間に前記相毎の前記一対のスイッチング素子が並列接続されているインバータ回路(20)と、
    前記正極母線(22)と前記負極母線(21)との間に接続されているコンデンサ(30)と、を備え、
    前記インバータ回路(20)は、前記相毎の前記一対のスイッチング素子のスイッチング動作に伴って、前記正極母線(22)と前記中性点(1x)との間に接続されている直流電源(3)の出力電圧と前記コンデンサ(30)の出力電圧とに基づいて、前記ステータコイル(1)に交流電流を出力して前記ステータコイル(1)から前記回転磁界を発生させるように構成された交流同期電動機の駆動装置であって、
    前記正極母線(22)と前記コンデンサ(30)との間に流れる電流を検出する電流検出手段(40a、47a)を備え、
    前記コンデンサ(30)のプラス電極と前記直流電源(3)のプラス電極とが接続されており、
    前記相毎の前記一対のスイッチング素子のうち、前記正極母線(22)に接続されているスイッチング素子が全てオンし、かつ前記負極母線(21)に接続されているスイッチング素子が全てオフしている条件を満たしているか否かを判定する第1の判定手段(S330)を備え、
    前記第1の判定手段が前記条件を満たしていると判定したときに、前記中性点と前記直流電源のマイナス電極との間に流れる中性点電流を前記電流検出手段の検出電流として取得し、前記中性点電流を用いて前記インバータ回路を介して前記交流同期電動機を駆動する駆動手段(S200)と、を備えることを特徴とする交流同期電動機の駆動装置。
  22. 前記相毎の前記一対のスイッチング素子のうち、前記正極母線(22)に接続されているスイッチング素子が(N−1)個オンして、かつ前記負極母線(21)に接続されているスイッチング素子が1個オンしている条件を満たしているか否かを判定する第3の判定手段(S330)と、
    前記第3の判定手段が前記条件を満たしていると判定したときには、前記中性点電流と前記N個のコイルのうちいずれか1つのコイルに流れる相毎の相電流とを足した電流を前記電流検出手段(40a、47a)の検出電流として取得する検出電流取得手段とを備え、
    前記検出電流取得手段は、前記電流検出手段の検出電流をN相分取得し、
    前記駆動手段は、前記取得した前記中性点電流に基づいて前記N相分の検出電流に含まれる前記中性点電流を前記相毎に除いて前記N相分の前記相電流を算出し、この算出された前記N相分の前記相電流を用いて前記インバータ回路を介して前記交流同期電動機を駆動することを特徴とする請求項21に記載の交流同期電動機の駆動装置。
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