JP5399097B2 - Control device for switched reluctance motor - Google Patents
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Description
この発明は、スイッチトリラクタンスモータ用制御装置に関するものである。 The present invention relates to a control device for a switched reluctance motor.
図12に示すように、従来例のスイッチトリラクタンスモータ装置5000は、スイッチトリラクタンスモータ2000と、スイッチトリラクタンスモータ2000に制御電流を供給するスイッチトリラクタンスモータ用制御装置1000とを備える。
As shown in FIG. 12, the conventional switched
スイッチトリラクタンスモータ2000は、ステータ2001と、ステータ2001に対し回転自在に配置されたロータ2003とを備え、ステータ2001は、複数の突極2002aを有するステータコア2002と、突極2002aに巻装されたU相、V相およびW相の電気巻線(U、V、W)とを備える。
The switched
スイッチトリラクタンスモータ用制御装置1000は、回転位置検出装置2と、電流値検出装置(3u、3v、3W)と、パワー回路部1100と、スイッチ制御装置SCとを備える。回転位置検出装置2は、スイッチトリラクタンスモータ2000に取り付けられ、ロータ2003の回転の回転位置を検出し、回転位置に対応する回転位置信号を出力する。また、電流値検出装置(3u、3v、3w)は、U相、V相およびW相の電気巻線(U、V、W)の一端(Ua、Va、Wa)にそれぞれ配置され、スイッチトリラクタンスモータ用制御装置1000からスイッチトリラクタンスモータ2000に供給される電流の電流値を検出し、電流値に対応する電流値信号を出力する。
The switched reluctance
パワー回路部1100は、第1のHブリッジ回路1200と、第2のHブリッジ回路1300と、第3のHブリッジ回路1400とを備える。第1のHブリッジ回路1200は、直流電源BTの正極(+)とU相の電気巻線Uの一端Uaとの間に接続され、直流電源BTの正極(+)とU相の電気巻線Uの一端Uaとの間の電流の流れを許容または禁止する第1の半導体スイッチ素子S1Hと、U相の電気巻線Uの一端Uaと直流電源BTの陰極(−)との間に接続され、直流電源BTの陰極(−)からU相の電気巻線Uへの電流の流れを許容するダイオードD11と、直流電源BTの正極(+)とU相の電気巻線Uの他端Ubとの間に接続され、U相の電気巻線Uから直流電源BTの正極(+)への電流の流れを許容するダイオードD12と、U相の電気巻線Uの他端Ubと直流電源BTの陰極(−)との間に接続され、U相の電気巻線Uの他端Ubと直流電源BTの陰極(−)との間の電流の流れを許容または禁止する第2の半導体スイッチ素子S1Lとを備える。
The
同様に、第2のHブリッジ回路1300は、第1の半導体スイッチ素子S2Hと、ダイオードD21と、ダイオードD22と、第2の半導体スイッチ素子S2Lとを備え、第3のHブリッジ回路1400は、第1の半導体スイッチ素子S3Hと、ダイオードD31と、ダイオードD32と、第2の半導体スイッチ素子S3Lとを備え、第1のHブリッジ回路1200と相等しい構成である。
Similarly, the second H-bridge circuit 1300 includes a first semiconductor switch element S2H, a diode D21, a diode D22, and a second semiconductor switch element S2L. The third H-
スイッチ制御装置SCは、回転位置検出装置2、電流値検出装置(3u、3v、3w)ならびにパワー回路部1100に備わる第1の半導体スイッチ素子(S1H、S2H、S3H)および第2の半導体スイッチ素子(S1L、S2L、S3L)に接続される。そして、予め定められたタイミングでU相、V相およびW相の電気巻線(U、V、W)に制御電流を供給するため、回転位置検出装置2から供給される回転位置信号に基づき、第1の半導体スイッチ素子(S1H、S2H、S3H)および第2の半導体スイッチ素子(S1L、S2L、S3L)に制御信号を供給する。なお、このとき、電流値検出装置(3u、3v、3w)から供給される電流値信号に基づき、U相、V相およびW相の電気巻線(U、V、W)に供給される制御電流の電流値が、目標電流値Irと一致するように、第1の半導体スイッチ素子(S1H、S2H、S3H)および第2の半導体スイッチ素子(S1L、S2L、S3L)に制御信号は供給される。
The switch control device SC includes the rotational
次に、スイッチ制御装置SCから第1の半導体スイッチ素子(S1H、S2H、S3H)および第2の半導体スイッチ素子(S1L、S2L、S3L)に供給される制御信号
について、図13に基づき説明する。
Next, control signals supplied from the switch control device SC to the first semiconductor switch elements (S1H, S2H, S3H) and the second semiconductor switch elements (S1L, S2L, S3L) will be described with reference to FIG.
図12に示されるスイッチ制御装置SCは、回転位置信号に基づき、上記の制御信号を供給する第1の半導体スイッチ素子(S1H、S2H、S3H)および第2の半導体スイッチ素子(S1L、S2L、S3L)を選択的に順次切り替える。 The switch control device SC shown in FIG. 12 has a first semiconductor switch element (S1H, S2H, S3H) and a second semiconductor switch element (S1L, S2L, S3L) that supply the control signal based on the rotational position signal. ) Are selectively switched sequentially.
図13においては、上記の回転位置信号に基づき、時刻T0から時刻T1においては、第1のHブリッジ1200に備わる第1および第2の半導体スイッチ素子(S1H、S1L)に制御信号が供給され、時刻T1から時刻T2においては、第3のHブリッジ1400に備わる第1および第2の半導体スイッチ素子(S3H、S3L)に制御信号が供給され、時刻T2から時刻T3においては、第2のHブリッジ1300に備わる第1および第2の半導体スイッチ素子(S2H、S2L)に制御信号が供給される。そして、時刻T3から時刻T4においては、再度、第1のHブリッジ1200に備わる第1および第2の半導体スイッチ素子(S1H、S1L)に制御信号が供給される。
In FIG. 13, from time T0 to time T1, control signals are supplied to the first and second semiconductor switch elements (S1H, S1L) included in the
第1の半導体スイッチ素子(S1H、S2H、S3H)および第2の半導体スイッチ素子(S1L、S2L、S3L)において、上記のように制御信号が選択的に供給されている第1の半導体スイッチ素子(S1H、S2H、S3H)には、制御信号としてオン信号およびオフ信号が交互に出力されるパルス幅変調信号(PWM信号)が供給され、一方、制御信号が選択的に供給されている第2の半導体スイッチ素子(S1H、S2H、S3H)には、制御信号として常時オン信号が供給される。 In the first semiconductor switch element (S1H, S2H, S3H) and the second semiconductor switch element (S1L, S2L, S3L), the first semiconductor switch element (selectively supplied with the control signal as described above) S1H, S2H, S3H) are supplied with a pulse width modulation signal (PWM signal) in which an ON signal and an OFF signal are alternately output as a control signal, while a control signal is selectively supplied to the second signal The semiconductor switch elements (S1H, S2H, S3H) are always supplied with an on signal as a control signal.
このように、第1の半導体スイッチ素子(S1H、S2H、S3H)には、制御信号としてパルス幅変調信号(PWM信号)を供給し、このPWM信号のデューティ値を調整することにより、U相、V相およびW相に流れる電流の電流値と目標電流との一致が図られる。なお、このようにU相、V相およびW相に流れる電流を制御する一方の半導体スイッチ素子(S1H、S2H、S3H)には、PWM信号を供給し、他方の半導体スイッチ素(S1L、S2L、S3L)には、常時オン信号を供給する制御は、ソフトチョッピング制御といわれている。 Thus, by supplying a pulse width modulation signal (PWM signal) as a control signal to the first semiconductor switch elements (S1H, S2H, S3H) and adjusting the duty value of the PWM signal, the U phase, The current value of the current flowing in the V phase and the W phase matches the target current. In addition, a PWM signal is supplied to one of the semiconductor switch elements (S1H, S2H, S3H) that controls the current flowing in the U phase, the V phase, and the W phase in this manner, and the other semiconductor switch element (S1L, S2L, In S3L), the control for supplying the always-on signal is called soft chopping control.
図15および図16に、上記のソフトチョッピング制御が実行されるときに、U相の電気巻線Uおよびパワー回路部1100を流れる電流について示す。図14は、図13にて時刻Taのとき、すなわち、第1および第2の半導体スイッチ素子(S1H、S1L)にともにオン信号が供給されるときにU相の電気巻線Uおよびパワー回路部1100を流れる電流について示す。また、図15は、図13にて時刻Tbのとき、すなわち、第1の半導体スイッチ素子(S1H)にオフ信号が供給され、第2の半導体スイッチ素子S1Lにオン信号が供給されるときにU相の電気巻線Uおよびパワー回路部1100を流れる電流について示す。
FIGS. 15 and 16 show the current flowing through the U-phase electric winding U and the
図14に示すように、第1および第2の半導体スイッチ素子(S1H、S1L)にともにオン信号が供給されるときは、直流電源BTの陽極(+)から順次、第1の半導体スイッチ素子S1H、U相の電気巻線U、第2の半導体スイッチ素子S1L、直流電源BTの陰極(−)へと流れ、直流電源BTからU相の電気巻線Uに電流が供給される。なお、このように、直流電源BTからU相、V相およびW相の電気巻線(U、V、W)に電流が供給される状態を、供給モードとする。 As shown in FIG. 14, when both of the ON signals are supplied to the first and second semiconductor switch elements (S1H, S1L), the first semiconductor switch elements S1H are sequentially formed from the anode (+) of the DC power supply BT. , U-phase electrical winding U, second semiconductor switch element S1L, and cathode (-) of DC power supply BT, and current is supplied from DC power supply BT to U-phase electrical winding U. A state in which current is supplied from the DC power supply BT to the U-phase, V-phase, and W-phase electrical windings (U, V, W) is referred to as a supply mode.
図15に示すように、第1の半導体スイッチ素子(S1H)にはオフ信号が供給され、第2の半導体スイッチ素子(S1L)にオン信号が供給されるときは、直流電源BTから、U相の電気巻線Uへの電流の供給はなされず、供給モードでU相の電気巻線Uに供給された電流は、U相の電気巻線Uから順次、第2の半導体スイッチ素子S1L、ダイオードD11、U相の電気巻線Uへと還流する。なお、このように、U相、V相およびW相の電気巻線(U、V、W)を還流する電流が流れる状態を、還流モードとする。 As shown in FIG. 15, when the off signal is supplied to the first semiconductor switch element (S1H) and the on signal is supplied to the second semiconductor switch element (S1L), the U phase is supplied from the DC power supply BT. The current supplied to the U-phase electrical winding U in the supply mode is sequentially supplied from the U-phase electrical winding U to the second semiconductor switch element S1L and the diode. D11 returns to the U-phase electrical winding U. A state in which the current flowing through the U-phase, V-phase, and W-phase electrical windings (U, V, W) flows is referred to as a reflux mode.
上記のように、従来例のスイッチトリラクタンスモータ用制御装置1000では、上記の供給モードにおける通電時間をPWM信号のデューティ値により調整するとともに、供給モードと還流モードとを繰り返すことにより、U相、V相およびW相の電気巻線(U、V、W)を流れる電流を、目標電流に一致ないしは近づける制御がなされる(例えば、特許文献1参照)。
As described above, the conventional switched reluctance
図16および図18には、スイッチトリラクタンスモータ2000を原動機として搭載した車両Vが示される。図16では、車両Vは前進方向に進んでおり、車両Vに搭載されたスイッチトリラクタンスモータ2000に備えられたロータ2003は、予め定められた指定方向E、すなわち、車両Vを前進方向に進める回転方向と同一の順方向Cに回転している。一方、図18では、車両Vは登り坂に停車した状態から後退方向に進んでおり、スイッチトリラクタンスモータ2000に備えられたロータ2003は、予め定められた指定方向Eと反対の逆方向Rに回転している。
16 and 18 show a vehicle V equipped with a switched
図17は、図16に示すようにロータ2003が、予め定められた指定方向Eと同一の順方向Cに回転しているときの第1および第2の半導体スイッチ素子(S1H、S1L、S2H、S2L、S3H、S3L)のオンオフ動作と、そのときにU相、V相およびW相の電気巻線(U、V、W)に流れる電流(Iu、Iv、Iw)について示される。
FIG. 17 shows the first and second semiconductor switch elements (S1H, S1L, S2H, and so on) when the
図17に示すように、ロータ2003が予め定められた指定方向Eと同一の順方向Cに回転しているときは、上記のように供給モードにおける通電時間をPWM信号のデューティ値により調整するとともに、供給モードと還流モードとを繰り返すことにより、U相、V相およびW相の電気巻線(U、V、W)を流れる電流(Iu,Iv、Iw)の電流値は、目標電流値Irに一致ないしは近づけることができる。
As shown in FIG. 17, when the
図19は、図18に示すようにロータ2003が、予め定められた指定方向Eと反対の逆方向Rに回転しているときの第1および第2の半導体スイッチ素子(S1H、S1L、S2H、S2L、S3H、S3L)のオンオフ動作と、そのときにU相、V相およびW相の電気巻線(U、V、W)に流れる電流(Iu、Iv、Iw)について示される。
FIG. 19 shows the first and second semiconductor switching elements (S1H, S1L, S2H, and S2H) when the
図19に示すように、ロータ2003が予め定められた指定方向Eと反対の逆方向Rに回転しているときは、U相、V相またはW相の電気巻線(U、V、W)に逆起電力が生じる。そのため、上記のように供給モードにおける通電時間をPWM信号のデューティ値を小さくするとともに、供給モードと還流モードとを繰り返したとしても、ロータ2003が逆方向Rに回転し、その回転速度が速い場合には、U相、V相およびW相の電気巻線(U、V、W)に流れる電流(Iu、Iv、Iw)の電流値を目標電流値Irに一致させることはできず、U相、V相およびW相の電気巻線(U、V、W)に流れる電流(Iu、Iv、Iw)の電流値は目標電流値Irを大きく超えてしまうことがある。
As shown in FIG. 19, when the
このように、U相、V相およびW相の電気巻線(U、V、W)に流れる電流(Iu、Iv、Iw)の電流値が目標電流値Irを大きく超えてしまうと、パワー回路部1100に備わる第1および第2の半導体スイッチ素子(S1H、S1L、S2H、S2L、S3H、S3L)等の回路素子を破損させてしまうことがある。
Thus, if the current value of the current (Iu, Iv, Iw) flowing through the U-phase, V-phase, and W-phase electrical windings (U, V, W) greatly exceeds the target current value Ir, the power circuit Circuit elements such as the first and second semiconductor switch elements (S1H, S1L, S2H, S2L, S3H, S3L) provided in the
そこで、この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、ロータが予め定められた指定方向と反対の逆方向に回転しているときでも、U相、V相またはW相の電気巻線に流れる電流の電流値を目標電流値に一致または近づけることができるスイッチトリラクタンスモータ用制御装置を提供することである。 Therefore, the present invention has been made in view of the above-described circumstances, and even when the rotor is rotating in the opposite direction opposite to the predetermined designated direction, the electric current of the U phase, the V phase, or the W phase is obtained. It is an object of the present invention to provide a switched reluctance motor control device capable of making the current value of a current flowing through a winding coincide with or close to a target current value.
上記の課題を解決するために、本発明のスイッチトリラクタンスモータ用制御装置は、電気巻線が備えられたステータと、前記ステータに対し回転自在に配置されたロータとを有するスイッチトリラクタンスモータの前記電気巻線に、直流電源からの電流を供給するスイッチトリラクタンスモータ用制御装置において、前記ロータの回転の回転数を検出し、前記回転数に対応する回転数信号を出力する回転位置検出装置と、前記直流電源の一の極と前記電気巻線の一端との間に接続され、前記直流電源の一の極と前記電気巻線の一端との間の電流の流れの許容または禁止を制御する第1の半導体スイッチ素子と、前記電気巻線の一端と前記直流電源の他の極との間に接続され、前記直流電源の他の極から前記電気巻線への電流の流れを許容するダイオードと、前記直流電源の前記一の極と前記電気巻線の他端との間に接続され、前記電気巻線から前記直流電源の前記一の極への電流の流れを許容するダイオードと、前記電気巻線と前記直流電源の前記他の極との間に接続され、前記電気巻線の前記一端と前記直流電源の前記他の極との間の電流の流れの許容または禁止を制御する第2の半導体スイッチ素子とを備えるHブリッジ回路と、前記電気巻線に流れる電流の電流値を検出し、前記電流値に対応する電流値信号を出力する電流値検出装置と、前記回転位置検出装置と、前記Hブリッジ回路に備わる第1および第2の半導体スイッチ素子と、前記電流値検出装置に接続され、前記第1および第2の半導体スイッチ素子に制御信号を供給するスイッチ制御装置を備え、前記スイッチ制御装置は、前記回転位置検出装置から供給される回転数信号により、前記ロータが指定方向に回転していると判断される場合、または、指定方向と反対の方向に予め定められた第1の回転数未満で回転していると判断される場合に、前記第1または第2の半導体スイッチ素子のいずれか一方の半導体スイッチ素子に対しては、電流の流れを許容するオン信号を供給し、前記第1または第2の半導体スイッチ素子のいずれか他方の半導体スイッチ素子に対しては、電流の流れを間欠的に許容または禁止するオンオフ信号を供給するソフトチョッピングモードで動作し、前記回転位置検出装置から供給される回転数信号により、前記ロータの回転が指定方向と反対の方向に前記予め定められた第1の回転数以上で回転していると判断されるとともに、前記電流値検出装置から供給される電流値信号により、前記電気巻線に流れる電流の電流値が予め定められた電流値を超えると判断される場合に、前記第1および第2の半導体スイッチ素子に対して、ともに略同時に電流の流れを間欠的に許容または禁止するオンオフ信号を供給するハードチョッピングモードで動作することを特徴とする。 In order to solve the above problems, a control device for a switched reluctance motor according to the present invention is a switched reluctance motor having a stator provided with electrical windings and a rotor rotatably arranged with respect to the stator. In a control apparatus for a switched reluctance motor that supplies a current from a DC power source to the electric winding, a rotational position detection device that detects a rotational speed of the rotor and outputs a rotational speed signal corresponding to the rotational speed And one end of the DC power supply and one end of the electrical winding, and controls the permission or prohibition of current flow between the one pole of the DC power supply and one end of the electrical winding. Connected to the first semiconductor switch element, one end of the electric winding and the other pole of the DC power supply, and allows a current to flow from the other pole of the DC power supply to the electric winding. A diode, connected between the one pole of the DC power supply and the other end of the electrical winding, and allowing a current flow from the electrical winding to the one pole of the DC power supply; Connected between the electrical winding and the other pole of the DC power supply, and controls the permission or prohibition of current flow between the one end of the electrical winding and the other pole of the DC power supply. An H-bridge circuit including a second semiconductor switch element; a current value detection device that detects a current value of a current flowing through the electrical winding; and outputs a current value signal corresponding to the current value; and the rotational position detection And a switch control device connected to the current value detection device and supplying a control signal to the first and second semiconductor switch devices. The switch Control device, the speed signal supplied from the rotational position detecting device, when the rotor is determined to be rotating in the specified direction, or the first predetermined in the opposite direction to the specified direction When it is determined that the motor is rotating at less than the number of rotations, an on signal that allows a current flow is supplied to one of the first and second semiconductor switch elements, For the other semiconductor switch element of the first or second semiconductor switch element, it operates in a soft chopping mode that supplies an on / off signal that intermittently permits or prohibits the flow of current, and detects the rotational position. the speed signal supplied from the device, the rotation of the rotor is determined to be rotating in the specified direction and in the opposite direction the first rotational speed than the predetermined DOO In addition, when it is determined by the current value signal supplied from the current value detection device that the current value of the current flowing through the electrical winding exceeds a predetermined current value , the first and second The semiconductor switch elements are operated in a hard chopping mode in which an on / off signal for intermittently permitting or prohibiting a current flow is supplied to the semiconductor switching elements.
本発明によれば、指定方向と反対の方向に予め定められた第1の回転数以上でロータが、回転していると判断されるとともに、電気巻線に流れる電流の電流値が予め定められた電流値を超えると判断される場合に、スイッチトリラクタンスモータ用制御装置に備えられているスイッチ制御装置はハードチョッピングモードで動作する。そして、スイッチ制御装置からHブリッジ回路に備わる第1および第2の半導体スイッチ素子に対し、略同時に電流の流れを間欠的に許容または禁止するオンオフ信号が供給される。 According to the present invention, the rotor, together it is determined to be rotating, set the current value of the current flowing through the electrical windings in advance in a specified direction opposite the first rotational speed than the predetermined direction of When it is determined that the current value is exceeded , the switch control device provided in the switched reluctance motor control device operates in the hard chopping mode. Then, an ON / OFF signal for intermittently permitting or prohibiting the flow of current is supplied from the switch control device to the first and second semiconductor switch elements provided in the H-bridge circuit substantially simultaneously.
スイッチ制御装置がハードチョッピングモードで動作することにより、Hブリッジ回路の第1および第2の半導体スイッチ素子は、略同時に電流の流れを間欠的に許容または禁止する動作を行い、U相、V相またはW相に供給される電流を直流電源に回生することができる。そして、U相、V相またはW相に供給される電流を直流電源に回生することにより、スイッチトリラクタンスモータのステータに備わるU相、V相またはW相の電気巻線に流れる電流の電流値を目標電流値に一致または近づけることができる。 When the switch control device operates in the hard chopping mode, the first and second semiconductor switch elements of the H-bridge circuit perform an operation of allowing or prohibiting current flow intermittently at substantially the same time. Alternatively, the current supplied to the W phase can be regenerated to the DC power source. Then, the current supplied to the U-phase, V-phase, or W-phase is regenerated to the DC power supply, so that the current value of the current that flows in the U-phase, V-phase, or W-phase electrical winding provided in the stator of the switched reluctance motor. Can be matched with or close to the target current value.
次に、この発明の第1の実施形態のスイッチトリラクタンスモータ装置500を図1に基づいて説明する。図1に示すように、第1の実施形態のスイッチトリラクタンスモータ装置500は、スイッチトリラクタンスモータ200と、スイッチトリラクタンスモータ200に制御電流を供給するスイッチトリラクタンスモータ用制御装置1とを備える。なお、本実施形態のスイッチトリラクタンスモータ装置500は、車両(図示せず)に搭載され、スイッチトリラクタンスモータ200は、車両の駆動用の原動機として用いられる。
Next, a switched
スイッチトリラクタンスモータ200は、ステータ201と、ステータ201に対し回転自在に配置されたロータ203とを備え、ステータ201は、複数の突極202aを有するステータコア202と、突極202aに巻装されたU相、V相およびW相の電気巻線(U、V、W)とを備える。
The switched
スイッチトリラクタンスモータ用制御装置1は、回転位置検出装置2と、電流値検出装置(3u、3v、3w)と、パワー回路部10と、スイッチ制御装置20とを備える。回転位置検出装置2は、スイッチトリラクタンスモータ200に取り付けられ、ロータ203の回転の回転位置を検出し、回転位置に対応する回転位置信号を出力する。また、電流値検出装置(3u、3v、3w)は、U相、V相およびW相の電気巻線(U、V、W)の一端(Ua、Va、Wa)にそれぞれ配置され、スイッチトリラクタンスモータ用制御装置1からスイッチトリラクタンスモータ200に供給される電流の電流値を検出し、電流値に対応する電流値信号を出力する。
The switched reluctance motor control device 1 includes a rotational
パワー回路部10は、直流電源BTおよびキャパシタCAに接続されるとともに、第1のHブリッジ回路11と、第2のHブリッジ回路12と、第3のHブリッジ回路13とを備える。なお、キャパシタCAは、直流電源BTからパワー回路部10に供給される電流を平滑化し、ノイズを除去するためにパワー回路部10に接続される。
第1のHブリッジ回路11は、直流電源BTの正極(一の極)(+)とU相の電気巻線Uの一端Uaとの間に接続され、直流電源BTの正極(+)とU相の電気巻線Uの一端Uaとの間の電流の流れを許容または禁止する第1の半導体スイッチ素子S1Hと、U相の電気巻線Uの一端Uaと直流電源BTの陰極(他の極)(−)との間に接続され、直流電源BTの陰極(−)からU相の電気巻線Uへの電流の流れを許容するダイオードD11とを備える。 The first H-bridge circuit 11 is connected between the positive electrode (one pole) (+) of the DC power supply BT and one end Ua of the U-phase electric winding U, and the positive (+) and U of the DC power supply BT. A first semiconductor switch element S1H that allows or prohibits the flow of current between one end Ua of the phase electrical winding U, one end Ua of the U phase electrical winding U, and the cathode (the other pole) of the DC power supply BT. ) And (−), and a diode D11 that allows current flow from the cathode (−) of the DC power supply BT to the U-phase electric winding U.
さらに、第1のHブリッジ回路11は、直流電源BTの正極(+)とU相の電気巻線Uの他端Ubとの間に接続され、U相の電気巻線Uから直流電源BTの正極(+)への電流の流れを許容するダイオードD12と、U相の電気巻線Uの他端Ubと直流電源BTの陰極(−)との間に接続され、U相の電気巻線Uの他端Ubと直流電源BTの陰極(−)との間の電流の流れを許容または禁止する第2の半導体スイッチ素子S1Lとを備える。 Further, the first H-bridge circuit 11 is connected between the positive electrode (+) of the DC power supply BT and the other end Ub of the U-phase electric winding U, and the U-phase electric winding U is connected to the DC power supply BT. A U-phase electrical winding U is connected between the diode D12 that allows current flow to the positive electrode (+), the other end Ub of the U-phase electrical winding U, and the cathode (-) of the DC power supply BT. And a second semiconductor switch element S1L that allows or prohibits the flow of current between the other end Ub of the DC power source BT and the cathode (-) of the DC power supply BT.
同様に、第2のHブリッジ回路12は、第1の半導体スイッチ素子S2Hと、ダイオードD21と、ダイオードD22と、第2の半導体スイッチ素子S2Lとを備え、第3のHブリッジ回路13は、第1の半導体スイッチ素子S3Hと、ダイオードD31と、ダイオードD32と、第2の半導体スイッチ素子S3Lとを備え、第1のHブリッジ回路11と相等しい構成である。
Similarly, the second
スイッチ制御装置20は、回転位置検出装置2、電流値検出装置(3u、3v、3w)ならびにパワー回路部10に備わる第1の半導体スイッチ素子(S1H、S2H、S3H)および第2の半導体スイッチ素子(S1L、S2L、S3L)に接続され、回転位置検出部21と、第1の通電信号出力部22と、電流検出部23と、電流指令部24、電流比較部25、PWM出力部26と、第2の通電信号出力部27と、選択モジュール部40とを備える。
The
回転位置検出部21は、スイッチトリラクタンスモータ200に取り付けられた回転位置検出装置2に接続されており、回転位置検出装置2から供給される回転位置信号に基づき、第1から第3のHブリッジ回路(11、12、13)への制御信号の切替を通知する切替信号を形成し、出力する。
The rotational
第1の通電信号出力部22は、回転位置検出部21に接続されており、回転位置検出部21から供給される切替信号に基づき、(1)第1のHブリッジ回路11に備わる第1および第2の半導体スイッチ素子(S1H、S1L)に制御信号を供給するタイミングを通知する第1のタイミング信号M1、(2)第2のHブリッジ回路12に備わる第1および第2の半導体スイッチ素子(S2H、S2L)に制御信号を供給するタイミングを通知する第2のタイミング信号M2、および(3)第3のHブリッジ回路13に備わる第1および第2の半導体スイッチ素子(S3H、S3L)に制御信号を供給するタイミングを通知する第3のタイミング信号M3を形成し、出力する。
The first energization
電流検出部23は、U相、V相およびW相の電流検出素子(3u、3v、3w)に接続されており、U相、V相およびW相の電流検出素子(3u、3v、3w)から供給される電流値信号に基づき、スイッチトリラクタンスモータ200に備わるU相、V相およびW相の電気巻線(U、V、W)に流れる巻線電流の電流値Iを演算し、出力する。
The
電流指令部24は、外部から供給される目標電流値Irを出力し、電流比較部25は、電流検出部23および電流指令部24に接続されており、電流検出部23から供給される巻線電流の電流値Iと電流指令部24から供給される目標電流値Irとを比較し、その差異を偏差信号Δとして出力する。
The
PWM出力部26は、電流比較部25に接続されており、電流比較部25から出力される偏差信号Δに基づき、予め定められたキャリア周波数で周期的にオンオフするPWM信号のデューティ値を演算し、演算されたデューティ値のPWM信号を出力する。
The
第2の通電信号出力部27は、第1の通電信号出力部22およびPWM出力部26に接続されており、第1の通電信号出力部22から供給される第1、第2および第3のタイミング信号に、PWM出力部26から供給されるPWM信号を合成させる処置がなされ、この処置された第1のPWM信号P1、第2のPWM信号P2および第3のPWM信号P3を出力する。
The second energization
上記の第2の通電信号出力部27は、第1から第3のHブリッジ回路(11、12、13)に備えられた第1の半導体スイッチ素子(S1H、S2H、S3H)に接続されており、第1の半導体スイッチ素子(S1H、S2H、S3H)に、それぞれ第1のPWM信号P1、第2のPWM信号P2および第3のPWM信号P3を供給する。
The second energization
次に、上記の選択モジュール40の構成および動作について説明する。選択モジュール40は、回転速度検出部28と、電流閾値メモリ29、第1および第2の回転閾値メモリ(30、31)、動作モード判別部32、並びに出力切替部33とを備える。
Next, the configuration and operation of the
回転速度検出部28は、回転位置検出部21に接続されており、回転位置検出部21から供給される切替信号に基づき、スイッチトリラクタンスモータ200に備わるロータ203の回転速度を演算し、回転速度に対応する回転速度信号を出力する。
The rotation
電流閾値メモリ29には、予め定められた電流閾値Isが記憶されており、第1の回転閾値メモリ30には、予め定められた第1の回転数信号N1が記憶されており、第2の回転閾値メモリ31には、予め定められた第2の回転数信号N2が記憶されておる。なお、第2の回転数N2は、第1の回転数よりも小さく設定されている(N2<N1)。
The current
動作モード判別部32は、回転速度検出部28、電流検出部23、電流閾値メモリ29、第1および第2の回転閾値メモリ(30、31)に接続されている。そして、回転速度検出部28から回転速度信号が供給され、電流検出部23から電流値信号が供給されるとともに、電流閾値メモリ29から電流閾値信号Is、第1および第2の回転閾値メモリ(30、31)から第1および第2の回転数信号(N1、N2)がそれぞれ供給される。
The operation
次に、動作モード判別部32の基本動作について説明する。上記のように、本実施の形態のスイッチトリラクタンスモータ装置500は、車両(図示せず)に搭載され、スイッチトリラクタンスモータ装置500に備わるスイッチトリラクタンスモータ200は、車両の駆動用の原動機として用いられる。この車両が、図18と同様に登り坂に停車した状態から後退方向に進み、スイッチトリラクタンスモータ200に備えられたロータ203が、予め定められた指定方向Eと反対の逆方向Rに回転し、予め定められた所定の条件が成立した場合に、動作モード判別部32は動作する。
Next, the basic operation of the operation
動作モード判別部32は、回転速度検出部28から供給される回転速度信号が、第1の回転閾値メモリ30から供給される第1の回転数信号N1以上となり、かつ、電流検出部23から供給される電流値信号が電流値閾値信号Isを超えたと判断された場合には、ハードチョッピング開始信号を出力する。そして、ハードチョッピング信号を出力した後に、回転速度検出部28から供給される回転速度信号が、第2の回転速度信号N2以下となったと動作モード判別部32にて判断された場合には、ハードチョッピング停止信号を出力する。
The operation
次に、選択モジュール部40に備わる出力切替部33について説明する。出力切替部33は、第1の通電信号出力部22、第2の通電信号出力部27および動作モード判別部32に接続されており、第1の通電信号出力部22から第1から第3のタイミング信号(M1、M2、M3)が供給され、第2の通電信号出力部27から第1から第2のPWM信号(P1、P2、P3)が供給されるとともに、動作モード判別部32からハードチョッピング開始信号またはハードチョッピング停止信号が供給される。
Next, the
出力切替部33に動作モード判別部32からハードチョッピング開始信号が供給されるまでは、出力切替部33では、第1の通電信号出力部22から供給される第1から第3のタイミング信号(M1、M2、M3)が選択され、第1から第3のタイミング信号(M1、M2、M3)が出力される。また、動作モード判別部32からハードチョッピング開始信号が供給されると、出力切替部33では、第2の通電信号出力部27から供給される第1から第3のPWM信号(P1、P2、P3)が選択され、第1から第3のPWM信号(P1、P2、P3)が出力される。そして、動作モード判別部32からハードチョッピング停止信号が供給されると、出力切替部33では、再度、第1の通電信号出力部22から供給される第1から第3のタイミング信号(M1、M2、M3)が選択され、第1から第3のタイミング信号(M1、M2、M3)が出力される。
Until the hard chopping start signal is supplied from the operation
出力切替部33は、第1から第3のHブリッジ回路に備わる第2の半導体スイッチ素子(S1L、S2L、S3L)に接続されており、出力切替部33から第1から第3のHブリッジ回路に備わる第2の半導体スイッチ素子(S1L、S2L、S3L)に、出力切替部33にて選択されて出力される第1から第3のタイミング信号(M1、M2、M3)または第1から第3のPWM信号(P1、P2、P3)が供給される。
The
上記に記すように、スイッチトリラクタンスモータ用制御装置1が、動作モード判別部32からハードチョッピング開始信号が出力され、その後、ハードチョッピング停止信号が出力される前の状態であり、出力切替部33から第2の半導体スイッチ素子(S1L、S2L、S3L)に第1から第3のPWM信号(P1、P2、P3)が供給される状態である場合を、本発明では、ハードチョッピングモードという。一方、スイッチトリラクタンスモータ用制御装置1が、動作モード判別部32からハードチョッピング開始信号が出力されない、または、ハードチョッピング停止信号が出力された後の状態であり、出力切替部33から第2の半導体スイッチ素子(S1L、S2L、S3L)に第1から第3のタイミング信号(M1、M2、M3)が供給される状態である場合を、本発明では、ソフトチョッピングモードという。なお、ハードチョッピングモードとソフトチョッピングモードの内容については、後述する。
As described above, the switched reluctance motor control device 1 is in a state before the hard chopping start signal is output from the operation
次に、本実施の形態のスイッチトリラクタンスモータ用制御装置1の動作について、図2から図6に基づき説明する。図2は、主に動作モード判別部32で実行される処理をフローチャートで示したものである。
Next, the operation of the switched reluctance motor control device 1 according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 2 is a flowchart showing processing executed mainly by the operation
同図に示すように、スイッチトリラクタンスモータ用制御装置1での処置が開始されると(S101)、まず、回転速度検出部28で、スイッチトリラクタンスモータ200に備わるロータ203の回転速度が演算され、回転速度に対応する回転速度信号を出力が出力される(S102)。その回転速度信号が供給される動作モード判別部32では、現在、ソフトチョッピングモードであるか否か判断される(S103)。
As shown in the figure, when the treatment in the switched reluctance motor control device 1 is started (S101), first, the
ソフトチョッピングモードであるか否か判断された結果、ソフトチョッピングモードであると判断された場合は、動作モード判別部32では、回転速度検出部28から供給される回転速度信号が第1の回転数信号N1以上であるか否か判断される(S104)。
As a result of determining whether or not the soft chopping mode is set, if it is determined that the soft chopping mode is selected, the operation
回転速度信号が第1の回転数信号N1以上であると判断された場合には、電流検出部23にて検出されるスイッチトリラクタンスモータ200に供給される電流の電流値に対応する電流値信号(S105)と、電流閾値メモリ29から供給される電流閾値Irとを比較する(S106)。一方、回転速度信号が第1の回転数信号N1未満であると判断された場合には、処理がリターンされる(S110)。
When it is determined that the rotation speed signal is equal to or higher than the first rotation speed signal N1, a current value signal corresponding to the current value of the current supplied to the switched
電流値信号Iと電流閾値Irとを比較した結果、電流値信号Iが電流閾値Ir以上であると判断された場合には、動作モード判別部32は、ハードチョッピング開始信号を出力し、スイッチトリラクタンスモータ用制御装置1は、ハードチョッピングモードとなる(S107)。一方、電流値信号が電流閾値Ir未満であると判断された場合には、処理がリターンされる(S110)。
As a result of comparing the current value signal I with the current threshold value Ir, when it is determined that the current value signal I is equal to or greater than the current threshold value Ir, the operation
上記の処理S103にて、ソフトチョッピングモードであるか否か判断した結果、現在、ハードチョッピングモードでありソフトチョッピングモードでないと判断された場合には、動作モード判別部32では、回転速度検出部28から供給される回転速度信号が第2の回転数信号N2以上であるか否か判断される(S108)。 If it is determined in step S103 above whether the soft chopping mode is set or not, it is determined that the current mode is the hard chopping mode and not the soft chopping mode. It is determined whether or not the rotation speed signal supplied from is greater than or equal to the second rotation speed signal N2 (S108).
その結果、回転速度信号が第2の回転数信号N2未満であると判断された場合には、動作モード判別部32は、ハードチョッピング開始停止を出力し、スイッチトリラクタンスモータ用制御装置1は、ソフトチョッピングモードとなる(S107)。一方、回転速度信号が第2の回転数信号N2以上であると判断された場合には、処理がリターンされる(S110)。
As a result, when it is determined that the rotation speed signal is less than the second rotation speed signal N2, the operation
図3および図4に示すタイミングチャートに基づき、本実施の形態のスイッチトリラクタンスモータ用制御装置1の動作について説明する。図3に示すように、時刻Tmまでは、ロータ203が、予め定められた指定方向Eと反対の逆方向Rに回転しているが、回転速度検出部28から供給される回転速度信号が、第1の回転速度信号N1未満である。また、時刻Tmにおいて回転速度信号が、第1の回転速度信号N1以上となるが、時刻Tnまでは、電流値信号Iが電流閾値Ir未満である。そのため、時刻T0から時刻Tnまでは、スイッチトリラクタンスモータ用制御装置1は、ソフトチョッピングモードで動作する。
The operation of the switched reluctance motor control device 1 of the present embodiment will be described based on the timing charts shown in FIGS. As shown in FIG. 3, until time Tm, the
時刻Tnにおいて、回転速度信号が、第1の回転速度信号N1以上となるとともに、電流値信号Iが電流閾値Ir以上となる。そのため、時刻Tn以降は、スイッチトリラクタンスモータ用制御装置1は、ハードチョッピングモードで動作する。 At time Tn, the rotational speed signal becomes equal to or higher than the first rotational speed signal N1, and the current value signal I becomes equal to or higher than the current threshold Ir. Therefore, after time Tn, the switched reluctance motor control device 1 operates in the hard chopping mode.
次に、ソフトチョッピングモードおよびハードチョッピングモードについて説明する。ソフトチョッピングモードでは、従来例として図14および図15にて説明したのとの同様に、第1の半導体スイッチ素子(S1H、S2H、S3H)には、それぞれ第1から第3のPWM信号(P1、P2、P3)が供給される。一方、第2の半導体スイッチ素子(S1L、S2L、S3L)には、それぞれ第1から第3のタイミング信号(M1、M2、M3)が供給される。そのため、第1の半導体スイッチ素子(S1H、S2H、S3H)は、予め定められたキャリア周波数で周期的にオンオフ動作するが、第2の半導体スイッチ素子(S1L、S2L、S3L)は、予め定められたキャリア周波数で周期的にオンオフ動作しない。そのため、図14および図15に示すのと同様に、供給モードと還流モードが繰り返し行われる。 Next, the soft chopping mode and the hard chopping mode will be described. In the soft chopping mode, the first to third PWM signals (P1) are respectively supplied to the first semiconductor switch elements (S1H, S2H, S3H) in the same manner as described in FIGS. 14 and 15 as the conventional example. , P2, P3). On the other hand, the first to third timing signals (M1, M2, M3) are supplied to the second semiconductor switch elements (S1L, S2L, S3L), respectively. Therefore, the first semiconductor switch elements (S1H, S2H, S3H) are periodically turned on and off at a predetermined carrier frequency, while the second semiconductor switch elements (S1L, S2L, S3L) are predetermined. Does not periodically turn on and off at the specified carrier frequency. Therefore, the supply mode and the reflux mode are repeatedly performed as shown in FIGS. 14 and 15.
ハードチョッピングモードでは、第1の半導体スイッチ素子(S1H、S2H、S3H)のみならず第2の半導体スイッチ素子(S1L、S2L、S3L)にも、それぞれ第1から第3のPWM信号(P1、P2、P3)が同じタイミングで供給される。そのため、第1の半導体スイッチ素子(S1H、S2H、S3H)のみならず第2の半導体スイッチ素子(S1L、S2L、S3L)も、予め定められたキャリア周波数で周期的にオンオフ動作する。 In the hard chopping mode, the first to third PWM signals (P1, P2) are applied not only to the first semiconductor switch elements (S1H, S2H, S3H) but also to the second semiconductor switch elements (S1L, S2L, S3L). , P3) are supplied at the same timing. Therefore, not only the first semiconductor switch elements (S1H, S2H, S3H) but also the second semiconductor switch elements (S1L, S2L, S3L) are periodically turned on / off at a predetermined carrier frequency.
上記のように第2の半導体スイッチ素子(S1L、S2L、S3L)にも第1の半導体スイッチ素子(S1H、S2H、S3H)と同じタイミングで第1から第3のPWM信号(P1、P2、P3)が供給されるため、第1の半導体スイッチ素子(S1H、S2H、S3H)と第2の半導体スイッチ素子(S1L、S2L、S3L)は、同じタイミングでオンオフ動作する。そのときのスイッチトリラクタンスモータ用制御装置1の動作を図5および図6に基づき説明する。 As described above, the first to third PWM signals (P1, P2, P3) are also applied to the second semiconductor switch elements (S1L, S2L, S3L) at the same timing as the first semiconductor switch elements (S1H, S2H, S3H). ) Is supplied, the first semiconductor switch elements (S1H, S2H, S3H) and the second semiconductor switch elements (S1L, S2L, S3L) are turned on and off at the same timing. The operation of the switched reluctance motor control device 1 at that time will be described with reference to FIGS.
図5は、図3にて時刻Tiにおけるスイッチトリラクタンスモータ用制御装置1の動作を示す。時刻Tiにおいては、図5に示すのと同様にスイッチトリラクタンスモータ用制御装置1は供給モードで動作する状態である。第1および第2の半導体スイッチ素子(S1H、S1L)にともにオン信号が供給されると、直流電源BTの陽極(+)から順次、第1の半導体スイッチ素子S1H、U相の電気巻線U、第2の半導体スイッチ素子S1L、直流電源BTの陰極(−)へと流れ、直流電源BTからU相の電気巻線Uに電流が供給される。なお、このように、直流電源BTからU相、V相およびW相の電気巻線(U、V、W)に電流が供給される。 FIG. 5 shows the operation of the switched reluctance motor control device 1 at time Ti in FIG. At time Ti, the switched reluctance motor control device 1 is in a state of operating in the supply mode, as shown in FIG. When an ON signal is supplied to both the first and second semiconductor switch elements (S1H, S1L), the first semiconductor switch element S1H and the U-phase electric winding U are sequentially formed from the anode (+) of the DC power supply BT. The second semiconductor switch element S1L flows to the cathode (-) of the DC power supply BT, and current is supplied from the DC power supply BT to the U-phase electrical winding U. In this way, current is supplied from the DC power supply BT to the U-phase, V-phase, and W-phase electrical windings (U, V, W).
一方、図6は、図3にて時刻Tjにおけるスイッチトリラクタンスモータ用制御装置1の動作を示す。時刻Tjにおいては、第1の半導体スイッチ素子(S1H)とともに第2の半導体スイッチ素子(S1L)にもスイッチ制御装置20からオフ信号が供給されたときのスイッチトリラクタンスモータ用制御装置1の動作する状態である。第1および第2の半導体スイッチ素子(S1H、S1L)にオフ信号が供給され、第1および第2の半導体スイッチ素子(S1H、S1L)がオフされると、直流電源BTの陰極(−)から順次、ダイオードD11、U相の電気巻線U、ダイオードD12、直流電源BTの陽極(+)への電気回路が形成される。このように電気回路が形成されると、上記の供給モードでU相の電気巻線Uへ供給された電流は、ダイオードD12を介して直流電源BTに回生される。このように、U相、V相およびW相の電気巻線(U、V、W)に供給された電流が直流電源BTに回生される状態を、回生モードという。
On the other hand, FIG. 6 shows the operation of the switched reluctance motor control device 1 at time Tj in FIG. At time Tj, the switched reluctance motor control device 1 operates when an off signal is supplied from the
本実施の形態では、U相、V相およびW相の電気巻線(U、V、W)に流れる電流(Iu、Iv、Iw)の電流値が電流閾値Is以上となったときに、スイッチトリラクタンスモータ用制御装置1が上記のハードチョッピングモードで動作する。このように、スイッチトリラクタンスモータ用制御装置1が上記のハードチョッピングモードで動作し、供給モードと回生モードを繰り返して実行することにより、U相、V相およびW相の電気巻線(U、V、W)に供給された電流を直流電源BTに回生することができる。 In the present embodiment, when the current value of the current (Iu, Iv, Iw) flowing through the U-phase, V-phase, and W-phase electrical windings (U, V, W) becomes equal to or greater than the current threshold Is, the switch The control device 1 for the reluctance motor operates in the hard chopping mode. As described above, the switched reluctance motor control device 1 operates in the above-described hard chopping mode, and repeatedly executes the supply mode and the regeneration mode, whereby the U-phase, V-phase, and W-phase electrical windings (U, V, W) can be regenerated in the DC power supply BT.
そのため、U相、V相およびW相の電気巻線(U、V、W)に流れる電流(Iu、Iv、Iw)の電流値を低減させることができ、パワー回路部1100に備わる第1および第2の半導体スイッチ素子(S1H、S1L、S2H、S2L、S3H、S3L)等の回路素子を破損させてしまうことがない。そして、U相、V相およびW相の電気巻線(U、V、W)に流れる電流(Iu、Iv、Iw)の電流値を目標電流値Irに一致させることができる。 Therefore, the current values of the currents (Iu, Iv, Iw) flowing through the U-phase, V-phase, and W-phase electrical windings (U, V, W) can be reduced. Circuit elements such as the second semiconductor switch elements (S1H, S1L, S2H, S2L, S3H, S3L) are not damaged. The current values of the currents (Iu, Iv, Iw) flowing through the U-phase, V-phase, and W-phase electrical windings (U, V, W) can be made to coincide with the target current value Ir.
次に、図4に基づき、スイッチトリラクタンスモータ用制御装置1の動作が、ハードチョッピングモードからソフトチョッピングモードに変更される状態について説明する。図3にて示すように、ロータ203が逆方向Rに回転し、第1の回転信号N1を超えた後に、時刻Tkにおいて、ロータ203の回転速度が第2の回転信号N2未満となる。このように、ロータ203の回転速度が第2の回転信号N2未満となると、スイッチトリラクタンスモータ用制御装置1の動作は、ハードチョッピングモードからソフトチョッピングモードに変更される。
Next, a state in which the operation of the switched reluctance motor control device 1 is changed from the hard chopping mode to the soft chopping mode will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 3, after the
上記のように、第2の回転信号N2は、第1の回転信号N1より小さい値に設定されており、ロータ203の回転速度が第2の回転信号N2未満となった場合には、ソフトチョッピングモードの場合でも、U相、V相およびW相の電気巻線(U、V、W)に流れる電流(Iu、Iv、Iw)の電流値が小さく抑えられ、目標電流値Irと一致させることができる。
As described above, the second rotation signal N2 is set to a value smaller than the first rotation signal N1, and when the rotation speed of the
さらに、ハードチョッピングモードの場合には、U相、V相およびW相の電気巻線(U、V、W)に流れる電流(Iu、Iv、Iw)が第1から第3のPWM信号(P1、P2、P3)のキャリア周波数と略同一の周波数で変動が大きくなってしてしまい、その結果、スイッチトリラクタンスモータ装置500全体としての入出力効率が低減する。
Further, in the hard chopping mode, currents (Iu, Iv, Iw) flowing through the U-phase, V-phase, and W-phase electrical windings (U, V, W) are changed from the first to third PWM signals (P1). , P2, P3), the fluctuation becomes large at substantially the same frequency as the carrier frequency, and as a result, the input / output efficiency of the switched
それに対し、ソフトチョッピングモードの場合では、U相、V相およびW相の電気巻線(U、V、W)に流れる電流(Iu、Iv、Iw)が、上記のキャリア周波数と略同一の周波数での変動が小さく、スイッチトリラクタンスモータ装置500全体としての入出力効率を向上させることができる。
On the other hand, in the soft chopping mode, currents (Iu, Iv, Iw) flowing through the U-phase, V-phase, and W-phase electrical windings (U, V, W) are substantially the same as the above carrier frequencies. Therefore, the input / output efficiency of the switched
次に、図7に基づき、この発明の第1の実施形態の他のバリエーションのスイッチトリラクタンスモータ装置501について説明する。スイッチトリラクタンスモータ装置501におけるスイッチトリラクタンスモータ用制御装置1は、上記に示したスイッチトリラクタンスモータ装置500に比してパワー回路部10に対して、パワー回路部100のみが異なる。そのため、以下ではパワー回路部100についてのみ説明し、その他の部分については説明を省略する。
Next, a switched
パワー回路部100は、それぞれ直流電源BTに接続された第1から第4のハーフブリッジ回路(101、102、103、104)を備えている。また、第1から第4のハーフブリッジ回路(101、102、103、104)は、それぞれ並列に接続されている。
The
第1のハーフブリッジ回路101は、互いに直列に接続された半導体スイッチ素子(S1、S2)を備えており、半導体スイッチ素子S1は直流電源BTの陽極(+)に接続され、半導体スイッチ素子S2は直流電源BTの陰極(−)に接続される。同様に、第2のハーフブリッジ回路102は、互いに直列に接続された半導体スイッチ素子(S3、S4)を備えており、半導体スイッチ素子S3は直流電源BTの陽極(+)に接続され、半導体スイッチ素子S4は直流電源BTの陰極(−)に接続される。また、第3のハーフブリッジ回路103は、互いに直列に接続された半導体スイッチ素子(S5、S6)を備えており、半導体スイッチ素子S5は直流電源BTの陽極(+)に接続され、半導体スイッチ素子S6は直流電源BTの陰極(−)に接続される。そして、第4のハーフブリッジ回路104は、互いに直列に接続された半導体スイッチ素子(S7、S8)を備えており、半導体スイッチ素子S7は直流電源BTの陽極(+)に接続され、半導体スイッチ素子S8は直流電源BTの陰極(−)に接続される。
The first half-
U相、V相およびW相の電気巻線(U、V、W)の一端(Ua、Va、Vb)は互いに中性点Nにて接続されており、中性点Nは第1のハーフブリッジ回路101の接続点aに接続される。また、U相の電気巻線の他端Ubは、第2のハーフブリッジ回路102の接続点bに接続され、V相の電気巻線の他端Vbは、第3のハーフブリッジ回路103の接続点cに接続され、W相の電気巻線の他端Wbは、第4のハーフブリッジ回路104の接続点dに接続される。
One ends (Ua, Va, Vb) of the U-phase, V-phase, and W-phase electrical windings (U, V, W) are connected to each other at a neutral point N, and the neutral point N is the first half. Connected to the connection point a of the
第2の通電信号出力部27は、第2から第4のハーフブリッジ回路(102、103、104)に備わる半導体スイッチ素子(S3、S4、S5、S6、S7、S8)にそれぞれ接続されており、半導体スイッチ素子(S3、S4、S5、S6、S7、S8)には、第2の通電信号出力部27から第1から第3のPWM信号(P1、P2、P3)が供給される。
The second energization
一方、出力切替部33は、第1のハーフブリッジ回路101に備わる半導体スイッチ素子(S1、S2)にそれぞれ接続されており半導体スイッチ素子(S1、S2)には、出力切替部33から第1から第3のタイミング信号(M1、M2、M3)または第1から第3のPWM信号(P1、P2、P3)が供給される
On the other hand, the
上記では、第2から第4のハーフブリッジ回路(102、103、104)に備わる半導体スイッチ素子(S3、S4、S5、S6、S7、S8)に第2の通電信号出力部27がそれぞれ接続され、第1のハーフブリッジ回路101に備わる半導体スイッチ素子(S1、S2)に出力切替部33がそれぞれ接続されているが、これに限定されない。すなわち、第2から第4のハーフブリッジ回路(102、103、104)に備わる半導体スイッチ素子(S3、S4、S5、S6、S7、S8)に出力切替部33がそれぞれ接続され、第1のハーフブリッジ回路101に備わる半導体スイッチ素子(S1、S2)に第2の通電信号出力部27がそれぞれ接続されてもよい。
In the above, the second energization
次に、この発明の第2の実施形態のスイッチトリラクタンスモータ装置502を図8に基づいて説明する。スイッチトリラクタンスモータ装置502におけるスイッチトリラクタンスモータ用制御装置1は、第1の実施形態のスイッチトリラクタンスモータ装置50に比して選択モジュール部40に対して、選択モジュール部41のみが異なる。そのため、以下では主に選択モジュール部41について説明し、その他の部分については説明を省略する。
Next, a switched
選択モジュール41は、回転速度検出部28と、電流閾値メモリ34、回転閾値メモリ35、動作モード判別部36、および出力切替部33とを備える。
The
回転速度検出部28は、回転位置検出部21に接続されており、回転位置検出部21から供給される切替信号に基づき、スイッチトリラクタンスモータ200に備わるロータ203の回転速度を演算し、回転速度に対応する回転速度信号を出力する。
The rotation
電流閾値メモリ34には、予め定められた電流閾値Isが記憶されており、回転閾値メモリ35には、予め定められた第3の回転数信号N3が記憶されている。
The
動作モード判別部36は、回転速度検出部28、電流検出部23、電流閾値メモリ34、回転閾値メモリ35、および回転位置検出部21に接続されている。そして、動作モード判別部36には、回転速度検出部28から回転速度信号が供給され、電流検出部23から電流値信号が供給されるとともに、電流閾値メモリ34から電流閾値信号Is、回転閾値メモリ35から第3の回転数信号N3がそれぞれ供給されるとともに、回転位置検出部21から切替信号が供給される。
The operation
上記の切替信号は、第1の実施形態と同様に第1から第3のHブリッジ回路(11、12、13)への制御信号の切替を通知するものである。そして、この切替信号により、スイッチ制御装置20から供給される制御信号は、第1のHブリッジ回路11から第2のHブリッジ回路12に切替えられる。同様に、この切替信号により、スイッチ制御装置20から供給される制御信号は、第2のHブリッジ回路12から第3のHブリッジ回路13に切替えるとともに、第3のHブリッジ回路13から第1のHブリッジ回路11に切替えられる。
The above switching signal notifies the switching of the control signal to the first to third H bridge circuits (11, 12, 13) as in the first embodiment. Then, by this switching signal, the control signal supplied from the
この切替信号により、スイッチ制御装置20から第1から第3のHブリッジ回路(11、12、13)への制御信号の供給が開始される。すなわち、この制御信号の供給の開始により、第1のHブリッジ回路11が接続されるU相の電気巻線Uへの通電が開始され、第2のHブリッジ回路12が接続されるV相の電気巻線Vへの通電が開始され、第3のHブリッジ回路13が接続されるW相の電気巻線Wへの通電が開始される。
By this switching signal, supply of control signals from the
次に、動作モード判別部36の基本動作について説明する。上記のように、本実施の形態のスイッチトリラクタンスモータ装置502は、車両(図示せず)に搭載され、スイッチトリラクタンスモータ装置502に備わるスイッチトリラクタンスモータ200は、車両の駆動用の原動機として用いられる。この車両が、図18と同様に登り坂に停車した状態から後退方向に進み、スイッチトリラクタンスモータ200に備えられたロータ203が、予め定められた指定方向Eと反対の逆方向Rに回転し、予め定められた所定の条件が成立した場合に、動作モード判別部36は動作する。
Next, the basic operation of the operation
以下、図9に示すフローチャートに基づき、本実施の形態の動作モード判別部36と、動作モード判別部36を備えるスイッチトリラクタンスモータ用制御装置1全体の動作について説明する。
Hereinafter, based on the flowchart shown in FIG. 9, the operation | movement of the control apparatus 1 for switched reluctance motors 1 provided with the operation mode discrimination |
回転位置検出部21から供給される上記のようにU相、V相およびW相の電気巻線(U、V、W)への通電を開始させる切替信号が回転位置検出部21から動作モード判別部36に供給されると、以下に示す一連の処理が開始される(S201)。まず、動作モード判別部36では、ソフトチョッピングモードが選択され、スイッチトリラクタンスモータ用制御装置1は、ソフトチョッピングモードで動作する(S202)。
As described above, a switching signal for starting energization of the U-phase, V-phase, and W-phase electrical windings (U, V, W) supplied from the
その後、回転速度検出部28にてロータ203の回転速度が検出され、回転速度に対応する回転速度信号が供給される(S203)。そして、回転速度検出部28から供給される回転速度信号と、回転閾値メモリ35から供給される第3の回転数信号N3が比較される(S204)。その結果、回転速度信号が第3の回転数信号N3以上であると判断された場合には、電流検出部23で電流値が検出され、電流値に対応する電流値信号が出力され(S205)、その後、スイッチトリラクタンスモータ用制御装置1がソフトチョッピングモードで動作しているか判断される(S206)。一方、処理S 204にて、回転速度信号が第3の回転数信号N3未満であるとであると判断された場合には、通電終了か否か判断される(S209)。
Thereafter, the rotational
処理S206にて、スイッチトリラクタンスモータ用制御装置1がソフトチョッピングモードで動作していると判断された場合は、電流検出部23から供給される電流値信号と、電流閾値メモリ34から供給される電流閾値信号Isとが比較される(S207)。その結果、電流値信号が電流閾値信号Is以上であると判断された場合には、スイッチトリラクタンスモータ用制御装置1は、ハードチョッピングモードで動作する(S208)。一方、処理S 206にて、スイッチトリラクタンスモータ用制御装置1がソフトチョッピングモードで動作していないと判断された場合は、通電終了か否か判断される(S209)。同様に、処理S207にて、電流値信号が電流閾値信号Is未満であると判断され場合も、通電終了か否か判断される(S209)。
When it is determined in process S206 that the switched reluctance motor control device 1 is operating in the soft chopping mode, the current value signal supplied from the
処理S209にて、通電終了か否か判断し、通電終了でないと判断された場合には、再度、処理S203からの処理が実行される。一方、処理S209にて、通電終了であると判断された場合には通電を終了し(S210)、一連の処理が終了する。 In process S209, it is determined whether or not energization is completed. If it is determined that energization is not completed, the processes from process S203 are executed again. On the other hand, if it is determined in step S209 that the energization has been completed, the energization is terminated (S210), and the series of processes is terminated.
次に、図10に示すタイミングチャートに基づき、スイッチトリラクタンスモータ用制御装置1の動作について説明する。なお、同図においては、ロータ203は、予め定められた指定方向Eと反対の逆方向Rに回転しており、回転速度検出部28から供給される回転速度信号が、既に第3の回転速度信号N3以上である。
Next, the operation of the switched reluctance motor control device 1 will be described based on the timing chart shown in FIG. In the figure, the
同図に示すように、第1のHブリッジ回路11に備わる第1および第2の半導体スイッチ素子(S1H、S1L)が動作し、U相の電気巻線Uへの通電が開始される時刻T0では、スイッチトリラクタンスモータ用制御装置1はソフトチョッピングモードからの動作が開始される。その後、U相の電気巻線Uを流れる電流の電流値に対応する電流値信号Iuが、目標電流値Irを超え、時刻T0aにおいて、電流閾値信号Is以上となると、スイッチトリラクタンスモータ用制御装置1はソフトチョッピングモードからハードチョッピングモードに変更される。 As shown in the figure, the time T0 when the first and second semiconductor switch elements (S1H, S1L) provided in the first H-bridge circuit 11 are operated and energization to the U-phase electric winding U is started. Then, the switched reluctance motor control device 1 starts the operation from the soft chopping mode. Thereafter, when the current value signal Iu corresponding to the current value of the current flowing through the U-phase electric winding U exceeds the target current value Ir and becomes equal to or greater than the current threshold signal Is at time T0a, the switched reluctance motor control device 1 is changed from the soft chopping mode to the hard chopping mode.
同様に、V相の電気巻線Vへの通電が開始される時刻T1では、スイッチトリラクタンスモータ用制御装置1はソフトチョッピングモードからの動作が開始される。その後、U相の電気巻線Uを流れる電流の電流値に対応する電流値信号Iuが、目標電流値Irを超え、時刻T1aにおいて、電流閾値信号Is以上となると、スイッチトリラクタンスモータ用制御装置1はソフトチョッピングモードからハードチョッピングモードに変更される。 Similarly, at time T1 when energization to the V-phase electric winding V is started, the switched reluctance motor control device 1 starts operation from the soft chopping mode. After that, when the current value signal Iu corresponding to the current value of the current flowing through the U-phase electric winding U exceeds the target current value Ir and becomes equal to or greater than the current threshold signal Is at time T1a, the switched reluctance motor control device 1 is changed from the soft chopping mode to the hard chopping mode.
本実施の形態では、U相、V相およびW相の電気巻線(U、V、W)に流れる電流(Iu、Iv、Iw)の電流値が電流閾値Is以上となったときに、スイッチトリラクタンスモータ用制御装置1が上記のハードチョッピングモードで動作する。このように、スイッチトリラクタンスモータ用制御装置1が上記のハードチョッピングモードで動作し、供給モードと回生モードを繰り返して実行することにより、U相、V相およびW相の電気巻線(U、V、W)に供給された電流を直流電源BTに回生することができる。 In the present embodiment, when the current value of the current (Iu, Iv, Iw) flowing through the U-phase, V-phase, and W-phase electrical windings (U, V, W) becomes equal to or greater than the current threshold Is, the switch The control device 1 for the reluctance motor operates in the hard chopping mode. As described above, the switched reluctance motor control device 1 operates in the above-described hard chopping mode, and repeatedly executes the supply mode and the regeneration mode, whereby the U-phase, V-phase, and W-phase electrical windings (U, V, W) can be regenerated in the DC power supply BT.
そのため、U相、V相およびW相の電気巻線(U、V、W)に流れる電流(Iu、Iv、Iw)の電流値を低減させることができ、パワー回路部10に備わる第1および第2の半導体スイッチ素子(S1H、S1L、S2H、S2L、S3H、S3L)等の回路素子を破損させてしまうことがない。そして、U相、V相およびW相の電気巻線(U、V、W)に流れる電流(Iu、Iv、Iw)の電流値を目標電流値Irに一致させることができる。 Therefore, the current values of the currents (Iu, Iv, Iw) flowing through the U-phase, V-phase, and W-phase electrical windings (U, V, W) can be reduced. Circuit elements such as the second semiconductor switch elements (S1H, S1L, S2H, S2L, S3H, S3L) are not damaged. The current values of the currents (Iu, Iv, Iw) flowing through the U-phase, V-phase, and W-phase electrical windings (U, V, W) can be made to coincide with the target current value Ir.
上記のようにソフトチョッピングモードの場合では、U相、V相およびW相の電気巻線(U、V、W)に流れる電流(Iu、Iv、Iw)が、上記のキャリア周波数と略同一の周波数で変動することがなく、スイッチトリラクタンスモータ装置500全体としての入出力効率を向上させることができる。
In the soft chopping mode as described above, the currents (Iu, Iv, Iw) flowing through the U-phase, V-phase, and W-phase electrical windings (U, V, W) are substantially the same as the above carrier frequencies. The input / output efficiency of the switched
本実施の形態のスイッチトリラクタンスモータ用制御装置1は、U相、V相およびW相の電気巻線(U、V、W)への通電が開始されるときは、ハードチョッピングモードではなく、ソフトチョッピングモードで動作を開始することとしているため、スイッチトリラクタンスモータ装置500全体としての入出力効率が向上する。
The switched reluctance motor control device 1 of the present embodiment is not in the hard chopping mode when energization to the U-phase, V-phase, and W-phase electrical windings (U, V, W) is started. Since the operation is started in the soft chopping mode, the input / output efficiency of the switched
次に、図11に基づきこの発明の第2の実施形態の他のバリエーションのスイッチトリラクタンスモータ装置503について説明する。スイッチトリラクタンスモータ装置503におけるスイッチトリラクタンスモータ用制御装置1は、上記に示したスイッチトリラクタンスモータ装置502に比してパワー回路部10に対して、パワー回路部100のみが異なる。そのため、以下ではパワー回路部100についてのみ説明し、その他の部分については説明を省略する。
Next, a switched
パワー回路部100は、それぞれ直流電源BTに接続された第1から第4のハーフブリッジ回路(101、102、103、104)を備えている。また、第1から第4のハーフブリッジ回路(101、102、103、104)は、それぞれ並列に接続されている。
The
第1のハーフブリッジ回路101は、互いに直列に接続された半導体スイッチ素子(S1、S2)を備えており、半導体スイッチ素子S1は直流電源BTの陽極(+)に接続され、半導体スイッチ素子S2は直流電源BTの陰極(−)に接続される。同様に、第2のハーフブリッジ回路102は、互いに直列に接続された半導体スイッチ素子(S3、S4)を備えており、半導体スイッチ素子S3は直流電源BTの陽極(+)に接続され、半導体スイッチ素子S4は直流電源BTの陰極(−)に接続される。また、第3のハーフブリッジ回路103は、互いに直列に接続された半導体スイッチ素子(S5、S6)を備えており、半導体スイッチ素子S5は直流電源BTの陽極(+)に接続され、半導体スイッチ素子S6は直流電源BTの陰極(−)に接続される。そして、第4のハーフブリッジ回路104は、互いに直列に接続された半導体スイッチ素子(S7、S8)を備えており、半導体スイッチ素子S7は直流電源BTの陽極(+)に接続され、半導体スイッチ素子S8は直流電源BTの陰極(−)に接続される。
The first half-
U相、V相およびW相の電気巻線(U、V、W)の一端(Ua、Va、Vb)は互いに中性点Nにて接続されており、中性点Nは第1のハーフブリッジ回路101の接続点aに接続される。また、U相の電気巻線の他端Ubは、第2のハーフブリッジ回路102の接続点bに接続され、V相の電気巻線の他端Vbは、第3のハーフブリッジ回路103の接続点cに接続され、W相の電気巻線の他端Wbは、第4のハーフブリッジ回路104の接続点dに接続される。
One ends (Ua, Va, Vb) of the U-phase, V-phase, and W-phase electrical windings (U, V, W) are connected to each other at a neutral point N, and the neutral point N is the first half. Connected to the connection point a of the
第2の通電信号出力部27は、第2から第4のハーフブリッジ回路(102、103、104)に備わる半導体スイッチ素子(S3、S4、S5、S6、S7、S8)にそれぞれ接続されており、半導体スイッチ素子(S3、S4、S5、S6、S7、S8)には、第2の通電信号出力部27から第1から第3のPWM信号(P1、P2、P3)が供給される。
The second energization
一方、出力切替部33は、第1のハーフブリッジ回路101に備わる半導体スイッチ素子(S1、S2)にそれぞれ接続されており半導体スイッチ素子(S1、S2)には、出力切替部33から第1から第3のタイミング信号(M1、M2、M3)または第1から第3のPWM信号(P1、P2、P3)が供給される
On the other hand, the
上記では、第2から第4のハーフブリッジ回路(102、103、104)に備わる半導体スイッチ素子(S3、S4、S5、S6、S7、S8)に第2の通電信号出力部27がそれぞれ接続され、第1のハーフブリッジ回路101に備わる半導体スイッチ素子(S1、S2)に出力切替部33がそれぞれ接続されているが、これに限定されない。すなわち、第2から第4のハーフブリッジ回路(102、103、104)に備わる半導体スイッチ素子(S3、S4、S5、S6、S7、S8)に出力切替部33がそれぞれ接続され、第1のハーフブリッジ回路101に備わる半導体スイッチ素子(S1、S2)に第2の通電信号出力部27がそれぞれ接続されてもよい。
In the above, the second energization
1 スイッチトリラクタンスモータ用制御装置
2 回転位置検出装置
3 電流検出装置
3u U相の電流値検出装置
3v V相の電流値検出装置
3w W相の電流値検出装置
10 パワー回路部
11 第1のHブリッジ
12 第2のHブリッジ
13 第3のHブリッジ
20 スイッチ制御装置
21 回転位置検出部
22 第1の通電信号出力部
23 電流検出部
24 電流指令部
25 電流値比較部
26 PWM出力部
27 第2の通電信号出力部
28 回転速度検出部
29 電流閾値メモリ
30 第1の回転閾値メモリ
31 第2の回転閾値メモリ
32、36 動作判別部
33 出力切替部
40、41 選択モジュール部
41 選択モジュール部
100 パワー回路部
101 第1のハーフブリッジ回路
102 第2のハーフブリッジ回路
103 第3のハーフブリッジ回路
104 第4のハーフブリッジ回路
200 スイッチトリラクタンスモータ
201 ステータ
202 ステータコア
202a 突極
203 ロータ
500〜503 スイッチトリラクタンスモータ装置
U U相の電気巻線
V V相の電気巻線
W W相の電気巻線
Ua 一端
Ub 他端
Va 一端
Vb 他端
Wa 一端
Wb 他端
BT 直流電源
CA キャパシタ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Switch reluctance
11 First H-bridge
12 Second H-bridge
13 Third H-bridge
20 Switch control device
21 Rotation position detector
22 1st energization
24 Current command section
25 Current value comparator
26 PWM output section
27 Second energization
DESCRIPTION OF
UU phase electrical winding
VV phase electrical winding
WW phase electrical winding
Ua one end
Ub other end
Va one end
Vb other end
Wa one end
Wb other end
BT DC power supply
CA capacitor
Claims (6)
前記ロータの回転の回転数を検出し、前記回転数に対応する回転数信号を出力する回転位置検出装置と、
前記直流電源の一の極と前記電気巻線の一端との間に接続され、前記直流電源の一の極と前記電気巻線の一端との間の電流の流れの許容または禁止を制御する第1の半導体スイッチ素子と、前記電気巻線の一端と前記直流電源の他の極との間に接続され、前記直流電源の他の極から前記電気巻線への電流の流れを許容するダイオードと、前記直流電源の前記一の極と前記電気巻線の他端との間に接続され、前記電気巻線から前記直流電源の前記一の極への電流の流れを許容するダイオードと、前記電気巻線と前記直流電源の前記他の極との間に接続され、前記電気巻線の前記一端と前記直流電源の前記他の極との間の電流の流れの許容または禁止を制御する第2の半導体スイッチ素子とを備えるHブリッジ回路と、
前記電気巻線に流れる電流の電流値を検出し、前記電流値に対応する電流値信号を出力する電流値検出装置と、
前記回転位置検出装置と、前記Hブリッジ回路に備わる第1および第2の半導体スイッチ素子と、前記電流値検出装置に接続され、前記第1および第2の半導体スイッチ素子に制御信号を供給するスイッチ制御装置を備え、
前記スイッチ制御装置は、
前記回転位置検出装置から供給される回転数信号により、前記ロータが指定方向に回転していると判断される場合、または、指定方向と反対の方向に予め定められた第1の回転数未満で回転していると判断される場合に、
前記第1または第2の半導体スイッチ素子のいずれか一方の半導体スイッチ素子に対しては、電流の流れを許容するオン信号を供給し、前記第1または第2の半導体スイッチ素子のいずれか他方の半導体スイッチ素子に対しては、電流の流れを間欠的に許容または禁止するオンオフ信号を供給するソフトチョッピングモードで動作し、
前記回転位置検出装置から供給される回転数信号により、前記ロータの回転が指定方向と反対の方向に前記予め定められた第1の回転数以上で回転していると判断されるとともに、前記電流値検出装置から供給される電流値信号により、前記電気巻線に流れる電流の電流値が予め定められた電流値を超えると判断される場合に、
前記第1および第2の半導体スイッチ素子に対して、ともに略同時に電流の流れを間欠的に許容または禁止するオンオフ信号を供給するハードチョッピングモードで動作することを特徴とするスイッチトリラクタンスモータ用制御装置。 Switched reluctance motor control device for supplying a current from a DC power source to the electric winding of a switched reluctance motor having a stator provided with an electric winding and a rotor rotatably arranged with respect to the stator In
A rotational position detector for detecting the rotational speed of the rotor and outputting a rotational speed signal corresponding to the rotational speed;
A first terminal connected between one pole of the DC power supply and one end of the electric winding, and controls the permission or prohibition of current flow between the one pole of the DC power supply and one end of the electric winding; A semiconductor switching element, a diode connected between one end of the electric winding and the other pole of the DC power supply, and allowing a current to flow from the other pole of the DC power supply to the electric winding; A diode connected between the one pole of the DC power supply and the other end of the electric winding, and allowing a current flow from the electric winding to the one pole of the DC power supply; A second coil connected between a winding and the other pole of the DC power supply, and for controlling permission or prohibition of current flow between the one end of the electric winding and the other pole of the DC power supply; An H-bridge circuit comprising:
A current value detection device for detecting a current value of a current flowing through the electric winding and outputting a current value signal corresponding to the current value;
The rotational position detection device, first and second semiconductor switch elements provided in the H-bridge circuit, and a switch connected to the current value detection device and supplying a control signal to the first and second semiconductor switch elements Equipped with a control device,
The switch control device includes:
When the rotational speed signal supplied from the rotational position detection device determines that the rotor is rotating in a specified direction, or less than a first rotational speed predetermined in a direction opposite to the specified direction. If it is determined that it is rotating,
An ON signal that allows current flow is supplied to one of the first and second semiconductor switch elements, and the other of the first and second semiconductor switch elements is supplied. For semiconductor switch elements, it operates in a soft chopping mode that supplies an on / off signal that intermittently allows or prohibits the flow of current,
Based on the rotational speed signal supplied from the rotational position detection device, it is determined that the rotation of the rotor is rotating in the direction opposite to the designated direction at the predetermined first rotational speed or more, and the current When it is determined by the current value signal supplied from the value detection device that the current value of the current flowing in the electric winding exceeds a predetermined current value ,
Switched reluctance motor control, wherein the first and second semiconductor switching elements operate in a hard chopping mode that supplies an on / off signal that permits or prohibits current flow intermittently at substantially the same time. apparatus.
再度前記ソフトチョッピングモードで動作することを特徴とする請求項1に記載のスイッチトリラクタンスモータ用制御装置。 The switch control device determines that the rotor is rotating in a direction opposite to the designated direction at a predetermined second rotation speed or less smaller than the first rotation speed after operating in the hard chopping mode. When
2. The switched reluctance motor control device according to claim 1 , wherein the controller operates again in the soft chopping mode.
前記ロータの回転の回転数を検出し、前記回転数に対応する回転数信号を出力する回転位置検出装置と、
前記直流電源の一の極と、前記U相、V相およびW相の一端が接続された中性点との間に接続され、前記直流電源の一の極と前記中性点との間の電流の流れのオンオフを制御する第11の半導体スイッチ素子と、前記中性点と前記直流電源の他の極との間に接続され、前記中性点と前記直流電源の他の極との間の電流の流れのオンオフを制御する第12の半導体スイッチ素子とを有する第1のハーフブリッジと、
前記直流電源の一の極と前記U相の他端との間に接続され、前記直流電源の一の極と前記U相の他端との間の電流の流れの許容または禁止を制御する第13の半導体スイッチ素子と、前記U相の他端と前記直流電源の他の極との間に接続され、前記U相の他端と前記直流電源の他の極との間の電流の流れの許容または禁止を制御する第14の半導体スイッチ素子とを有する第2のハーフブリッジと、
前記直流電源の一の極と前記V相の他端との間に接続され、前記直流電源の一の極と前記V相の他端との間の電流の流れの許容または禁止を制御する第15の半導体スイッチ素子と、前記V相の他端と前記直流電源の他の極との間に接続され、前記V相の他端と前記直流電源の他の極との間の電流の流れの許容または禁止を制御する第16の半導体スイッチ素子とを有する第3のハーフブリッジと、
前記直流電源の一の極と前記W相の他端との間に接続され、前記直流電源の一の極と前記W相の他端との間の電流の流れの許容または禁止を制御する第17の半導体スイッチ素子と、前記W相の他端と前記直流電源の他の極との間に接続され、前記W相の他端と前記直流電源の他の極との間の電流の流れの許容または禁止を制御する第18の半導体スイッチ素子とを有する第4のハーフブリッジとを備えるパワー回路部と、
前記電気巻線に流れる電流の電流値を検出し、前記電流値に対応する電流値信号を出力する電流値検出装置と、
前記回転位置検出装置と、前記パワー回路部に備わる第1から第8の半導体スイッチ素子と、前記電流値検出装置とに接続され、前記第11から第18の半導体スイッチ素子に制御信号を供給するスイッチ制御装置を備え、
前記スイッチ制御装置は、
前記回転位置検出装置から供給される回転数信号により、前記ロータが指定方向に回転していると判断される場合、または、指定方向と反対の方向に予め定められた第1の回転数未満で回転していると判断される場合に、
前記第11または第12の半導体スイッチ素子のいずれか一方に対しては、電流の流れを許容するオン信号を供給し、前記第13から第18の半導体スイッチ素子のいずれか一つに対しては、電流の流れを間欠的に許容または禁止するオンオフ信号を供給するソフトチョッピングモードで動作し、
前記回転位置検出装置から供給される回転数信号により、前記ロータの回転が指定方向と反対の方向に前記予め定められた第1の回転数以上で回転しているとともに、前記電流値検出装置から供給される電流値信号により、前記電気巻線に流れる電流の電流値が予め定められた電流値を超えると判断される判断される場合に、
前記第11または第12の半導体スイッチ素子、および前記第13から第18の半導体スイッチ素子のいずれか一つに対しては、ともに略同時に電流の流れを間欠的に許容または禁止するオンオフ信号を供給するハードチョッピングモードで動作することを特徴とするスイッチトリラクタンスモータ用制御装置。 One end of each of the switched reluctance motors having a stator having U-phase, V-phase, and W-phase electrical windings and a rotor rotatably disposed with respect to the stator is neutralized. In the control device for a switched reluctance motor for supplying current from a DC power source to the connected U-phase, V-phase and W-phase electrical windings,
A rotational position detector for detecting the rotational speed of the rotor and outputting a rotational speed signal corresponding to the rotational speed;
Connected between one pole of the DC power supply and a neutral point to which one end of the U phase, V phase and W phase is connected, between one pole of the DC power supply and the neutral point An eleventh semiconductor switching element that controls on / off of a current flow is connected between the neutral point and the other pole of the DC power supply, and between the neutral point and the other pole of the DC power supply. A first half bridge having a twelfth semiconductor switch element for controlling on / off of the current flow of
Connected between one pole of the DC power supply and the other end of the U-phase, and controls permission or prohibition of current flow between the one pole of the DC power supply and the other end of the U-phase. 13 semiconductor switch elements are connected between the other end of the U phase and the other pole of the DC power source, and the current flow between the other end of the U phase and the other pole of the DC power source A second half bridge having a fourteenth semiconductor switch element for controlling permission or prohibition;
A first control circuit is connected between one pole of the DC power supply and the other end of the V phase, and controls permission or prohibition of current flow between the one pole of the DC power supply and the other end of the V phase. 15 semiconductor switch elements are connected between the other end of the V phase and the other pole of the DC power supply, and the current flow between the other end of the V phase and the other pole of the DC power supply A third half bridge having a sixteenth semiconductor switch element for controlling permission or prohibition;
Connected between one pole of the DC power supply and the other end of the W phase, and controls whether to allow or prohibit current flow between the one pole of the DC power supply and the other end of the W phase. 17 is connected between the other semiconductor switch element and the other end of the W phase and the other pole of the DC power supply, and a current flow between the other end of the W phase and the other pole of the DC power supply. A power circuit unit comprising a fourth half bridge having an eighteenth semiconductor switch element that controls permissibility or prohibition;
A current value detection device for detecting a current value of a current flowing through the electric winding and outputting a current value signal corresponding to the current value;
A control signal is supplied to the eleventh to eighteenth semiconductor switch elements connected to the rotational position detection device, the first to eighth semiconductor switch elements provided in the power circuit unit, and the current value detection device. A switch control device,
The switch control device includes:
When the rotational speed signal supplied from the rotational position detection device determines that the rotor is rotating in a specified direction, or less than a first rotational speed predetermined in a direction opposite to the specified direction. If it is determined that it is rotating,
One of the eleventh and twelfth semiconductor switch elements is supplied with an ON signal that allows current flow, and one of the thirteenth to eighteenth semiconductor switch elements is supplied. Operates in soft chopping mode, supplying an on / off signal that intermittently allows or prohibits the flow of current,
According to the rotational speed signal supplied from the rotational position detection device, the rotation of the rotor is rotating in the direction opposite to the designated direction at the predetermined first rotational speed or more, and from the current value detection device. When it is determined by the supplied current value signal that the current value of the current flowing through the electrical winding exceeds a predetermined current value ,
An on / off signal for intermittently allowing or prohibiting the flow of current is supplied to any one of the eleventh or twelfth semiconductor switch elements and the thirteenth to eighteenth semiconductor switch elements at substantially the same time. Switched reluctance motor control device, characterized in that it operates in a hard chopping mode.
再度前記ソフトチョッピングモードで動作することを特徴とする請求項3に記載のスイッチトリラクタンスモータ用制御装置。 The switch control device determines that the rotor is rotating in a direction opposite to the designated direction at a predetermined second rotation speed or less smaller than the first rotation speed after operating in the hard chopping mode. When
4. The switched reluctance motor control device according to claim 3, wherein the control device operates again in the soft chopping mode.
前記ロータの回転の回転数を検出し、前記回転数に対応する回転数信号を出力する回転位置検出装置と、
前記電気巻線に流れる電流の電流値を検出し、前記電流値に対応する電流値信号を出力する電流値検出装置を備え、
前記直流電源の一の極と前記U相の電気巻線の一端との間に接続され、前記直流電源の一の極と前記U相の電気巻線の一端との間の電流の流れの許容または禁止を制御する第1の半導体スイッチ素子と、前記U相の電気巻線の一端と前記直流電源の他の極との間に接続され、前記直流電源の他の極から前記U相の電気巻線への電流の流れを許容するダイオードと、前記直流電源の前記一の極と前記U相の電気巻線の他端との間に接続され、前記U相の電気巻線から前記直流電源の前記一の極への電流の流れを許容するダイオードと、前記U相の電気巻線と前記直流電源の前記他の極との間に接続され、前記U相の電気巻線の前記一端と前記直流電源の前記他の極との間の電流の流れの許容ないし禁止を制御する第2の半導体スイッチ素子とを備える第1のHブリッジ回路と、
前記直流電源の一の極と前記V相の電気巻線の一端との間に接続され、前記直流電源の一の極と前記V相の電気巻線の一端との間の電流の流れの許容または禁止を制御する第1の半導体スイッチ素子と、前記V相の電気巻線の一端と前記直流電源の他の極との間に接続され、前記直流電源の他の極から前記V相の電気巻線への電流の流れを許容するダイオードとを有する第3の電気アームと、
前記直流電源の前記一の極と前記V相の電気巻線の他端との間に接続され、前記V相の電気巻線から前記直流電源の前記一の極への電流の流れを許容するダイオードと、前記V相の電気巻線と前記直流電源の前記他の極との間に接続され、前記V相の電気巻線の前記一端と前記直流電源の前記他の極との間の電流の流れの許容または禁止を制御する第2の半導体スイッチ素子とを有する第4の電気アームとを備える第2のHブリッジ回路と、
前記直流電源の一の極と前記W相の電気巻線の一端との間に接続され、前記直流電源の一の極と前記W相の電気巻線の一端との間の電流の流れの許容または禁止を制御する第1の半導体スイッチ素子と、前記W相の電気巻線の一端と前記直流電源の他の極との間に接続され、前記直流電源の他の極から前記W相の電気巻線への電流の流れを許容するダイオードとを有する第5の電気アームと、前記直流電源の前記一の極と前記W相の電気巻線の他端との間に接続され、前記W相の電気巻線から前記直流電源の前記一の極への電流の流れを許容するダイオードと、前記W相の電気巻線と前記直流電源の前記他の極との間に接続され、前記W相の電気巻線の前記一端と前記直流電源の前記他の極との間の電流の流れの許容または禁止を制御する第2の半導体スイッチ素子とを有する第6の電気アームとを備える第3のHブリッジ回路とを備えるパワー回路部と、
前記回転位置検出装置と、前記電流値検出装置と、前記第1、第2および第3のHブリッジ回路に備わる第1および第2の半導体スイッチ素子に接続され、前記回転位置検出装置から供給される前記回転数信号に基づき、予め定められた通電パターンに従い、第1、第2および第3のブリッジ回路に備わるそれぞれの第1および第2の半導体スイッチ素子に、順次選択的に制御信号を供給し、前記U相、V相およびW相の電気巻線へ供給される電流の通電を切り替えるスイッチ制御装置を備え、
前記スイッチ制御装置は、
前記U相、V相およびW相の電気巻線へ供給される通電の切り替えの当初は、
前記第1または第2の半導体スイッチ素子のいずれか一方の半導体スイッチ素子に対しては、電流の流れを許容するオン信号を供給し、前記第1または第2の半導体スイッチ素子のいずれか他方の半導体スイッチ素子に対しては、電流の流れを間欠的に許容または禁止するオンオフ信号を供給するソフトチョッピングモードで動作し、
前記回転位置検出装置から供給される回転数信号により、前記ロータの回転が指定方向と反対の方向に第1の回転数以上で回転していると判断されるとともに、前記電流値検出装置から供給される電流値信号により、前記電気巻線に流れる電流の電流値が予め定められた電流値を超えると判断される場合に、
前記第1および第2の半導体スイッチ素子に対して、ともに略同時に電流の流れを間欠的に許容または禁止するオンオフ信号を供給するハードチョッピングモードで動作することを特徴とするスイッチトリラクタンスモータ用制御装置。 U-phase, V-phase, and W-phase electrical windings of a switched reluctance motor having a stator having U-phase, V-phase, and W-phase electrical windings, and a rotor that is rotatably arranged with respect to the stator In a control device for a switched reluctance motor that supplies current from a DC power source,
A rotational position detector for detecting the rotational speed of the rotor and outputting a rotational speed signal corresponding to the rotational speed;
A current value detection device that detects a current value of a current flowing through the electric winding and outputs a current value signal corresponding to the current value;
Connected between one pole of the DC power supply and one end of the U-phase electrical winding, and allowing current flow between the one pole of the DC power supply and one end of the U-phase electrical winding Alternatively, the first semiconductor switching element for controlling prohibition is connected between one end of the U-phase electric winding and the other pole of the DC power supply, and the U-phase electricity is supplied from the other pole of the DC power supply. A diode that allows a current to flow to the winding, and is connected between the one pole of the DC power source and the other end of the U-phase electrical winding, and from the U-phase electrical winding to the DC power source. A diode that allows a current to flow to the one pole, and the one end of the U-phase electrical winding connected between the U-phase electrical winding and the other pole of the DC power supply. A second semiconductor switching element that controls permission or prohibition of current flow between the other pole of the DC power source. And the H-bridge circuit,
Allowable current flow between one pole of the DC power source and one end of the V-phase electrical winding, connected between one pole of the DC power source and one end of the V-phase electrical winding Alternatively, the first semiconductor switch element for controlling prohibition is connected between one end of the V-phase electric winding and the other pole of the DC power supply, and the V-phase electricity is supplied from the other pole of the DC power supply. A third electrical arm having a diode that allows current flow to the winding;
Connected between the one pole of the DC power source and the other end of the V-phase electrical winding, allowing current flow from the V-phase electrical winding to the one pole of the DC power source. A diode, connected between the V-phase electrical winding and the other pole of the DC power supply, and between the one end of the V-phase electrical winding and the other pole of the DC power supply A second H-bridge circuit comprising: a fourth electric arm having a second semiconductor switching element that controls allowance or inhibition of the flow of
Allowable current flow between one pole of the DC power supply and one end of the W-phase electrical winding, connected between one pole of the DC power supply and one end of the W-phase electrical winding Alternatively, the first semiconductor switching element that controls prohibition, and one end of the W-phase electric winding connected to the other pole of the DC power source, and the W-phase electricity from the other pole of the DC power source. A fifth electric arm having a diode allowing current flow to the winding; and connected between the one pole of the DC power source and the other end of the W-phase electric winding; A diode that allows a current to flow from the electric winding of the DC power supply to the one pole of the DC power supply, and is connected between the W-phase electric winding and the other pole of the DC power supply, A second semiconductor for controlling the permission or prohibition of the flow of current between the one end of the electric winding and the other pole of the DC power supply A power circuit section and a third H-bridge circuit and a sixth electric arm having a switch element,
The rotational position detection device, the current value detection device, and the first and second semiconductor switch elements included in the first, second, and third H bridge circuits are connected and supplied from the rotational position detection device. Based on the rotation speed signal, a control signal is sequentially and selectively supplied to each of the first and second semiconductor switch elements provided in the first, second, and third bridge circuits in accordance with a predetermined energization pattern. And a switch control device for switching energization of the current supplied to the U-phase, V-phase and W-phase electrical windings,
The switch control device includes:
Initially switching the energization supplied to the U-phase, V-phase and W-phase electrical windings,
An ON signal that allows current flow is supplied to one of the first and second semiconductor switch elements, and the other of the first and second semiconductor switch elements is supplied. For semiconductor switch elements, it operates in a soft chopping mode that supplies an on / off signal that intermittently allows or prohibits the flow of current,
Based on the rotational speed signal supplied from the rotational position detection device, it is determined that the rotation of the rotor is rotating in a direction opposite to the designated direction at a first rotational speed or more, and is supplied from the current value detection device. When it is determined by the current value signal that the current value of the current flowing through the electrical winding exceeds a predetermined current value,
Switched reluctance motor control, wherein the first and second semiconductor switching elements operate in a hard chopping mode that supplies an on / off signal that permits or prohibits current flow intermittently at substantially the same time. apparatus.
前記ロータの回転の回転数を検出し、前記回転数に対応する回転数信号を出力する回転位置検出装置と、
前記電気巻線に流れる電流の電流値を検出し、前記電流値に対応する電流値信号を出力する電流値検出装置を備え、
前記直流電源の一の極と、前記U相、V相およびW相の一端が接続された中性点との間に接続され、前記直流電源の一の極と前記中性点との間の電流の流れのオンオフを制御する第11の半導体スイッチ素子と、前記中性点と前記直流電源の他の極との間に接続され、前記中性点と前記直流電源の他の極との間の電流の流れのオンオフを制御する第12の半導体スイッチ素子とを有する第1のハーフブリッジと、
前記直流電源の一の極と前記U相の他端との間に接続され、前記直流電源の一の極と前記U相の他端との間の電流の流れの許容または禁止を制御する第13の半導体スイッチ素子と、前記U相の他端と前記直流電源の他の極との間に接続され、前記U相の他端と前記直流電源の他の極との間の電流の流れの許容または禁止を制御する第14の半導体スイッチ素子とを有する第2のハーフブリッジと、
前記直流電源の一の極と前記V相の他端との間に接続され、前記直流電源の一の極と前記V相の他端との間の電流の流れの許容または禁止を制御する第15の半導体スイッチ素子と、前記V相の他端と前記直流電源の他の極との間に接続され、前記V相の他端と前記直流電源の他の極との間の電流の流れの許容または禁止を制御する第16の半導体スイッチ素子とを有する第3のハーフブリッジと、
前記直流電源の一の極と前記W相の他端との間に接続され、前記直流電源の一の極と前記W相の他端との間の電流の流れの許容または禁止を制御する第17の半導体スイッチ素子と、前記W相の他端と前記直流電源の他の極との間に接続され、前記W相の他端と前記直流電源の他の極との間の電流の流れの許容または禁止を制御する第18の半導体スイッチ素子とを有する第4のハーフブリッジとを備えるパワー回路部と、
前記回転位置検出装置と、前記電流値検出装置と、前記第1から第4のハーフブリッジ回路に備わる第11から第18の半導体スイッチ素子とに接続され、前記回転位置検出装置から供給される前記回転数信号に基づき、予め定められた通電パターンに従い、第1のハーフブリッジ回路に備わる第11または第12の半導体スイッチ素子、および第2から第4のハーフブリッジ回路に備わる第13または第18の半導体スイッチ素子に、順次選択的に制御信号を供給し、前記U相、V相およびW相の電気巻線へ供給される電流の通電を切り替えるスイッチ制御装置を備え、
前記スイッチ制御装置は、
前記U相、V相およびW相の電気巻線へ供給される通電の切り替えの当初は、
前記第11または第12の半導体スイッチ素子のいずれか一方の半導体スイッチ素子に対しては、電流の流れを許容するオン信号を供給し、前記第13または第18の半導体スイッチ素子のいずれか他方の半導体スイッチ素子に対しては、電流の流れを間欠的に許容または禁止するオンオフ信号を供給するソフトチョッピングモードで動作し、
前記回転位置検出装置から供給される回転数信号により、前記ロータの回転が指定方向と反対の方向に第1の回転数以上で回転していると判断されるとともに、前記電流値検出装置から供給される電流値信号により、前記電気巻線に流れる電流の電流値が予め定められた電流値を超えると判断される場合に、
前記第11または第12の半導体スイッチ素子のいずれか一方の半導体スイッチ素子、および前記第13から第18の半導体スイッチ素子のいずれか一つの半導体スイッチ素子に対して、ともに略同時に電流の流れを間欠的に許容または禁止するオンオフ信号を供給するハードチョッピングモードで動作することを特徴とするスイッチトリラクタンスモータ用制御装置。 One end of each of the switched reluctance motors having a stator having U-phase, V-phase, and W-phase electrical windings and a rotor rotatably disposed with respect to the stator is neutralized. In the control device for a switched reluctance motor for supplying current from a DC power source to the connected U-phase, V-phase and W-phase electrical windings,
A rotational position detector for detecting the rotational speed of the rotor and outputting a rotational speed signal corresponding to the rotational speed;
A current value detection device that detects a current value of a current flowing through the electric winding and outputs a current value signal corresponding to the current value;
Connected between one pole of the DC power supply and a neutral point to which one end of the U phase, V phase and W phase is connected, between one pole of the DC power supply and the neutral point An eleventh semiconductor switching element that controls on / off of a current flow is connected between the neutral point and the other pole of the DC power supply, and between the neutral point and the other pole of the DC power supply. A first half bridge having a twelfth semiconductor switch element for controlling on / off of the current flow of
Connected between one pole of the DC power supply and the other end of the U-phase, and controls permission or prohibition of current flow between the one pole of the DC power supply and the other end of the U-phase. 13 semiconductor switch elements are connected between the other end of the U phase and the other pole of the DC power source, and the current flow between the other end of the U phase and the other pole of the DC power source A second half bridge having a fourteenth semiconductor switch element for controlling permission or prohibition;
A first control circuit is connected between one pole of the DC power supply and the other end of the V phase, and controls permission or prohibition of current flow between the one pole of the DC power supply and the other end of the V phase. 15 semiconductor switch elements are connected between the other end of the V phase and the other pole of the DC power supply, and the current flow between the other end of the V phase and the other pole of the DC power supply A third half bridge having a sixteenth semiconductor switch element for controlling permission or prohibition;
Connected between one pole of the DC power supply and the other end of the W phase, and controls whether to allow or prohibit current flow between the one pole of the DC power supply and the other end of the W phase. 17 is connected between the other semiconductor switch element and the other end of the W phase and the other pole of the DC power supply, and a current flow between the other end of the W phase and the other pole of the DC power supply. A power circuit unit comprising a fourth half bridge having an eighteenth semiconductor switch element that controls permissibility or prohibition;
The rotational position detection device, the current value detection device, and the eleventh to eighteenth semiconductor switch elements included in the first to fourth half-bridge circuits are connected to and supplied from the rotational position detection device. Based on the rotation number signal, according to a predetermined energization pattern, the eleventh or twelfth semiconductor switch elements included in the first half-bridge circuit and the thirteenth or eighteenth switches included in the second to fourth half-bridge circuits. A switch control device is provided that sequentially supplies a control signal to the semiconductor switch element and switches energization of current supplied to the U-phase, V-phase, and W-phase electrical windings,
The switch control device includes:
Initially switching the energization supplied to the U-phase, V-phase and W-phase electrical windings,
An ON signal that allows current flow is supplied to one of the eleventh and twelfth semiconductor switch elements, and the other of the thirteenth and eighteenth semiconductor switch elements is supplied. For semiconductor switch elements, it operates in a soft chopping mode that supplies an on / off signal that intermittently allows or prohibits the flow of current,
Based on the rotational speed signal supplied from the rotational position detection device, it is determined that the rotation of the rotor is rotating in a direction opposite to the designated direction at a first rotational speed or more, and is supplied from the current value detection device. When it is determined by the current value signal that the current value of the current flowing through the electrical winding exceeds a predetermined current value,
Both the eleventh and twelfth semiconductor switch elements and the semiconductor switch element of any one of the thirteenth to eighteenth semiconductor switch elements intermittently flow the current substantially simultaneously. A control device for a switched reluctance motor, wherein the controller operates in a hard chopping mode that supplies an on / off signal that is permitted or prohibited.
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