JP5473071B2 - Load control device - Google Patents

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Description

本発明は、インバータを2相変調方式でPWM制御する負荷制御装置に関する。   The present invention relates to a load control device that performs PWM control of an inverter using a two-phase modulation method.

電動機等の複数の負荷を駆動するための駆動負荷システムは、直流電源と、直流電力を交流電力に変換する、負荷と同数のインバータと、直流電源とインバータの間に設けられた直流電圧を平滑化する平滑コンデンサと、前記複数の負荷とを備える。当該駆動負荷システムの内、平滑コンデンサ及びインバータをモジュール化すると、各々のインバータから平滑コンデンサへの電流が影響し合って、平滑コンデンサを流れるリプル電流が増大する。しかし、平滑コンデンサの寿命や平滑コンデンサで発生する損失、モジュールのサイズ等を鑑みると、リップル電流は低い方が望ましい。   A drive load system for driving a plurality of loads such as an electric motor smoothes a DC power supply, inverters for converting DC power to AC power, the same number of loads as the load, and a DC voltage provided between the DC power supply and the inverter. And a plurality of loads. When the smoothing capacitor and the inverter are modularized in the driving load system, the current from each inverter to the smoothing capacitor affects each other, and the ripple current flowing through the smoothing capacitor increases. However, in view of the life of the smoothing capacitor, the loss generated in the smoothing capacitor, the size of the module, etc., it is desirable that the ripple current is low.

特許文献1には、直流電源に接続される平滑コンデンサのリプル電流を減らすことができるインバータ装置が開示されている。当該インバータ装置は、第1のモータの1つの相の指令値とキャリア信号である三角波を比較し、同時に別の相の指令値と前記三角波の反転信号である別のキャリア信号としての三角波を比較してPWM信号を算出する。同様に、インバータ装置は、第2のモータの1つの相の指令値とキャリア信号である三角波を比較し、同時に別の相の指令値と前記三角波の反転信号である別のキャリア信号としての三角波を比較してPWM信号を計算する。インバータ装置は、これらのPWM信号により第1のモータ及び第2のモータのそれぞれに対応する2つのインバータブリッジのスイッチングタイミングを2相変調方式でPWM制御することで平滑コンデンサのリプル電流を減少させる。   Patent Document 1 discloses an inverter device that can reduce the ripple current of a smoothing capacitor connected to a DC power supply. The inverter device compares a command value of one phase of the first motor with a triangular wave as a carrier signal, and simultaneously compares a command value of another phase with a triangular wave as another carrier signal that is an inverted signal of the triangular wave. To calculate a PWM signal. Similarly, the inverter device compares the command value of one phase of the second motor with a triangular wave that is a carrier signal, and simultaneously, the command value of another phase and the triangular wave as another carrier signal that is an inverted signal of the triangular wave. Are compared to calculate the PWM signal. The inverter device reduces the ripple current of the smoothing capacitor by PWM control of the switching timing of the two inverter bridges corresponding to each of the first motor and the second motor by the two-phase modulation method using these PWM signals.

特開2008−148395号公報JP 2008-148395 A 特開2002−300800号公報JP 2002-300800 A 特開2006−352951号公報JP 2006-352951 A

上記説明したインバータ装置は、モータ毎に2種類のキャリア信号(三角波)を利用する。なお、複数の電機子を有するモータの場合、当該インバータ装置は、電機子毎に2種類のキャリア信号を利用する。このため、当該2種類のキャリア信号を生成する回路が複雑化する。しかし、簡便なシステムの点では回路の複雑化は好ましくない。すなわち、リプル電流を低減可能な簡単な構成の装置が望ましい。   The inverter device described above uses two types of carrier signals (triangular waves) for each motor. In the case of a motor having a plurality of armatures, the inverter device uses two types of carrier signals for each armature. This complicates the circuit that generates the two types of carrier signals. However, the complexity of the circuit is not preferable in terms of a simple system. That is, an apparatus with a simple configuration that can reduce the ripple current is desirable.

本発明の目的は、リプル電流を低減可能な簡単な構成の負荷制御装置を提供することである。   An object of the present invention is to provide a load control device having a simple configuration capable of reducing a ripple current.

上記課題を解決して係る目的を達成するために、請求項1に記載の発明の負荷制御装置は、直流電圧を出力する電力供給部(例えば、実施の形態でのコンバータ101)と、前記直流電圧を3相の交流電圧に変換して複数の電機子(例えば、実施の形態での電機子A1,A2)を有する回転型誘導性負荷(例えば、実施の形態での電動機10)に前記交流電圧を印加する複数の電力変換部(例えば、実施の形態でのインバータ103a,103b)と、前記電力供給部と前記複数の電力変換部の間に並列に設けられ、前記直流電圧を平滑化する平滑部(例えば、実施の形態での平滑コンデンサC)と、前記複数の電力変換部の各々を、周期が同じ個別のキャリア信号に基づいて、2相変調方式でPWM制御する制御部(例えば、実施の形態でのECU105)と、を備えた負荷制御装置であって、前記制御部は、前記回転型誘導性負荷の回転子(例えば、実施の形態での回転子R)の電気角度を検出する回転子角度検出部(例えば、実施の形態でのレゾルバ113)と、前記複数の電力変換部が出力するdq軸上の各電圧に基づいて、当該各出力電圧のdq軸上の位相を算出する出力電圧位相算出部(例えば、実施の形態での出力電圧位相算出部121)と、前記複数の電力変換部のdq軸上の出力電圧位相及び前記回転型誘導性負荷の回転子の電気角度に応じて、前記キャリア信号の位相差を設定する位相設定部(例えば、実施の形態でのキャリア位相オフセット指令生成部123)と、を有することを特徴としている。   In order to solve the above problems and achieve the object, a load control device according to a first aspect of the present invention includes a power supply unit that outputs a DC voltage (for example, the converter 101 in the embodiment), and the DC The AC is applied to a rotary inductive load (for example, the electric motor 10 in the embodiment) having a plurality of armatures (for example, the armatures A1 and A2 in the embodiment) by converting the voltage into a three-phase AC voltage. A plurality of power conversion units (for example, inverters 103a and 103b in the embodiment) for applying a voltage, and provided in parallel between the power supply unit and the plurality of power conversion units, smooth the DC voltage. A control unit (e.g., PWM control of each of the smoothing unit (e.g., the smoothing capacitor C in the embodiment) and each of the plurality of power conversion units using a two-phase modulation method based on individual carrier signals having the same period) In the embodiment ECU 105), wherein the control unit detects an electrical angle of a rotor (for example, the rotor R in the embodiment) of the rotary inductive load. Voltage phase calculation for calculating the phase on the dq axis of each output voltage based on the voltage on the dq axis output from the unit (for example, the resolver 113 in the embodiment) and the plurality of power conversion units Unit (for example, the output voltage phase calculation unit 121 in the embodiment) and the output voltage phase on the dq axis of the plurality of power conversion units and the electrical angle of the rotor of the rotary inductive load, And a phase setting unit (for example, a carrier phase offset command generation unit 123 in the embodiment) that sets a phase difference of the carrier signal.

さらに、請求項2に記載の発明の負荷制御装置では、前記位相設定部は、前記複数の電力変換部の内、任意の1つの電力変換部のdq軸上の出力電圧位相及び前記回転型誘導性負荷の回転子の電気角度に基づいて、前記出力電圧位相を基準とした前記回転子の電気角度である出力電圧基準電気角度を導出する出力電圧基準電気角度導出部(例えば、実施の形態でのリプル切替判定処理部145)と、前記複数の電力変換部のdq軸上の出力電圧位相の差である出力電圧位相差を算出する出力電圧位相差算出部(例えば、実施の形態での出力電圧位相差算出部147)と、前記出力電圧基準電気角度に基づいて、前記回転型誘導性負荷の回転子の電気角度を前記キャリア信号と同周期のカウント値に変換するカウント値生成部(例えば、実施の形態でのリプル切替判定処理部145)と、を有し、前記任意の1つの電力変換部に対するキャリア信号の位相と前記他の電力変換部に対するキャリア信号の位相の差を、前記出力電圧位相差及び前記カウント値に基づいて変更することを特徴としている。   Furthermore, in the load control device according to the second aspect of the present invention, the phase setting unit includes the output voltage phase on the dq axis of the arbitrary one of the plurality of power conversion units and the rotary induction. Output voltage reference electrical angle deriving unit (for example, in the embodiment) for deriving an output voltage reference electrical angle that is an electrical angle of the rotor based on the output voltage phase based on the electrical angle of the rotor of the capacitive load Ripple switching determination processing unit 145) and an output voltage phase difference calculation unit (for example, output in the embodiment) that calculates an output voltage phase difference that is a difference between output voltage phases on the dq axis of the plurality of power conversion units. A voltage phase difference calculating unit 147) and a count value generating unit (for example, converting the electrical angle of the rotor of the rotary inductive load into a count value having the same period as the carrier signal based on the output voltage reference electrical angle The implementation of A difference between the phase of the carrier signal for the one arbitrary power conversion unit and the phase of the carrier signal for the other power conversion unit is the output voltage phase difference. And it changes based on the said count value, It is characterized by the above-mentioned.

さらに、請求項3に記載の発明の負荷制御装置では、前記位相設定部は、前記キャリア信号の位相差を変更する場合、前記回転型誘導性負荷が有する電機子の数で前記出力電圧基準電気角度の周期を割った角度の整数倍の位相をオフセットすることを特徴としている。   Furthermore, in the load control device according to the third aspect of the present invention, when the phase setting unit changes the phase difference of the carrier signal, the output voltage reference electric power is equal to the number of armatures included in the rotary inductive load. It is characterized by offsetting a phase that is an integral multiple of the angle divided by the period of the angle.

請求項1〜3に記載の発明の負荷制御装置によれば、簡単な構成でリプル電流を低減できる。   According to the load control device of the first to third aspects of the invention, the ripple current can be reduced with a simple configuration.

電動機10の構成を示す図The figure which shows the structure of the electric motor 10 一実施形態の負荷制御装置を含むシステムを示す図The figure which shows the system containing the load control apparatus of one Embodiment. (a)インバータ103a,103bを3相変調方式でPWM制御を行った際の各相電圧及び各相間電圧を示すグラフ、及び(b)インバータ103a,103bを2相変調方式でPWM制御を行った際の各相電圧及び各相間電圧を示すグラフ(A) Graph showing each phase voltage and each interphase voltage when PWM control is performed on the inverters 103a and 103b by the three-phase modulation method, and (b) PWM control is performed on the inverters 103a and 103b by the two-phase modulation method. Graph showing each phase voltage and interphase voltage インバータ103a,103bが2相変調方式でPWM制御を行う際の、インバータキャリア信号に対する各相指令電圧から得られる各相のPWM信号及び平滑コンデンサCを流れるリプル電流、並びに、いずれかの相のデューティ信号を示すグラフWhen the inverters 103a and 103b perform PWM control by the two-phase modulation method, the PWM signal of each phase obtained from each phase command voltage with respect to the inverter carrier signal, the ripple current flowing through the smoothing capacitor C, and the duty of any phase Graph showing signal インバータ103a,103bの各々に対するキャリア信号の位相が一致する場合に発生するリプル電流のタイミングとその対応策を示す図The figure which shows the timing of the ripple current which arises when the phase of the carrier signal with respect to each of inverter 103a, 103b corresponds, and its countermeasure インバータ制御部105Iの内部構成を示すブロック図The block diagram which shows the internal structure of the inverter control part 105I 制御部125の内部構成を示すブロック図The block diagram which shows the internal structure of the control part 125 出力電圧位相算出部121の内部構成を示すブロック図The block diagram which shows the internal structure of the output voltage phase calculation part 121 d軸基準の出力電圧位相と出力電圧位相算出部121が出力するq軸基準の出力電圧位相との関係を示す図The figure which shows the relationship between the output voltage phase of d axis reference | standard, and the output voltage phase of q axis | shaft reference | standard which the output voltage phase calculation part 121 outputs インバータ103a,103bの各々に対するキャリア信号の位相が電気角度で30度ずれている場合に発生するリプル電流のタイミングを示す図The figure which shows the timing of the ripple current which generate | occur | produces when the phase of the carrier signal with respect to each of inverter 103a, 103b has shifted | deviated 30 degree | times by an electrical angle. キャリア位相オフセット指令生成部123の内部構成を示すブロック図The block diagram which shows the internal structure of the carrier phase offset command generation part 123 出力電圧基準電気角θvsa、出力電圧基準電気角θvsb及び出力電圧位相差θcの関係、並びに、リプル位相切替りカウント値CA,CBの関係の一例を示す図The figure which shows an example of the relationship between output voltage reference electrical angle (theta) vsa, output voltage reference electrical angle (theta) vsb, output voltage phase difference (theta) c, and the relationship between ripple phase switching count value CA, CB. 出力電圧位相差θcが0度、30度、60度、90度及び120度のときのリプル位相切替りカウント値CA,CBの各位相関係を示す図The figure which shows each phase relationship of ripple phase switching count value CA and CB when output voltage phase difference (theta) c is 0 degree | times, 30 degree | times, 60 degree | times, 90 degree | times, and 120 degree | times. キャリア位相差選択処理部149の動作を示すフローチャートFlowchart showing operation of carrier phase difference selection processing unit 149 θc=40度の場合のリプル位相切替りカウント値CAと出力電圧位相θva,θvbの位相関係を示す図The figure which shows the phase relationship of the ripple phase switching count value CA in the case of (theta) c = 40 degree | times and output voltage phase (theta) va, (theta) vb. θc=80度の場合のリプル位相切替りカウント値CAと出力電圧位相θva,θvbの位相関係を示す図The figure which shows the phase relationship between ripple phase switching count value CA in case of (theta) c = 80 degree | times, and output voltage phase (theta) va, (theta) vb.

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図2は、一実施形態の負荷制御装置を含むシステムを示す図である。図2に示す負荷制御装置は、力行駆動時には電動機として動作し、回生動作時には発電機として動作する永久磁石同期モータ等の回転型誘導性負荷(以下「電動機」という)10の運転を制御する装置である。なお、電動機10は、1つの回転子Rと、当該回転子Rに対応した2つの電機子A1,A2とを有する。図1は、電動機10の構成を示す図である。図1に示すように、電機子A1,A2は、回転子Rの回転軸上に、回転子Rを挟んで設けられている。本実施形態では、当該2つの電機子A1,A2を有する電動機10を例に説明するが、1つの電機子に2本の巻線W1,W2が並列に設けられた電動機であっても良い。この場合、電機子A1を巻線W1、電機子A2を巻線W2と読み替える。   FIG. 2 is a diagram illustrating a system including a load control device according to an embodiment. The load control device shown in FIG. 2 is a device that controls the operation of a rotary inductive load (hereinafter referred to as “motor”) 10 such as a permanent magnet synchronous motor that operates as a motor during power running and operates as a generator during regenerative operation. It is. The electric motor 10 includes one rotor R and two armatures A1 and A2 corresponding to the rotor R. FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of the electric motor 10. As shown in FIG. 1, the armatures A <b> 1 and A <b> 2 are provided on the rotation axis of the rotor R with the rotor R interposed therebetween. In the present embodiment, the electric motor 10 having the two armatures A1 and A2 will be described as an example, but an electric motor in which two windings W1 and W2 are provided in parallel on one armature may be used. In this case, the armature A1 is read as the winding W1, and the armature A2 is read as the winding W2.

図2に示すように、負荷制御装置は、コンバータ101と、平滑コンデンサCと、電動機10の電機子A1に対応するインバータ103aと、電動機10の電機子A2に対応するインバータ103bと、ECU105と、電圧センサ109と、電機子A1に対応する相電流センサ111ua,111waと、電機子A2に対応する相電流センサ111ub,111wbと、レゾルバ113とを備える。コンバータ101、平滑コンデンサC及びインバータ103a,103bは、蓄電器等の直流電源Bと電動機10の間に設けられている。インバータ103a,103bは、コンバータ101と並列に設けられている。平滑コンデンサCは、コンバータ101とインバータ103a,103bの間にコンバータ101と並列に設けられている。   As shown in FIG. 2, the load control device includes a converter 101, a smoothing capacitor C, an inverter 103a corresponding to the armature A1 of the electric motor 10, an inverter 103b corresponding to the armature A2 of the electric motor 10, an ECU 105, Voltage sensor 109, phase current sensors 111ua and 111wa corresponding to armature A1, phase current sensors 111ub and 111wb corresponding to armature A2, and resolver 113 are provided. The converter 101, the smoothing capacitor C, and the inverters 103a and 103b are provided between a DC power source B such as a capacitor and the electric motor 10. Inverters 103 a and 103 b are provided in parallel with converter 101. The smoothing capacitor C is provided in parallel with the converter 101 between the converter 101 and the inverters 103a and 103b.

コンバータ101は、直流電源Bの出力電圧V1を昇圧又は降圧する。平滑コンデンサCは、直流電圧を平滑化する。インバータ103a,103bは、上下2段に直列接続された各相(U相、V相、W相)に対応するトランジスタと、各トランジスタと並列に接続された還流ダイオードとを有する。インバータ103a,103bは、それぞれ設定された周波数のキャリア信号に応じたPWM信号によるトランジスタのスイッチング動作によって、コンバータ101の出力電圧V2を3相交流に変換する。なお、インバータ103a,103bは、2相変調方式でPWM制御される。また、電動機10が回生した際、インバータ103a,103bは、トランジスタのスイッチング動作によって、電動機10が発生した3相の交流電圧を直流に変換する。   Converter 101 steps up or steps down output voltage V1 of DC power supply B. The smoothing capacitor C smoothes the DC voltage. Inverters 103a and 103b have transistors corresponding to respective phases (U phase, V phase, W phase) connected in series in two upper and lower stages, and a free wheel diode connected in parallel with each transistor. Inverters 103a and 103b convert the output voltage V2 of converter 101 into a three-phase alternating current by a transistor switching operation using a PWM signal corresponding to a carrier signal having a set frequency. Inverters 103a and 103b are PWM controlled by a two-phase modulation method. Further, when the electric motor 10 is regenerated, the inverters 103a and 103b convert the three-phase AC voltage generated by the electric motor 10 into DC by the switching operation of the transistors.

以下、インバータ103a,103bに対して行われる2相変調について簡単に説明する。図3(a)は、インバータ103a,103bを3相変調方式でPWM制御を行った際の各相電圧及び各相間電圧を示すグラフであり、図3(b)は、インバータ103a,103bを2相変調方式でPWM制御を行った際の各相電圧及び各相間電圧を示すグラフである。図3に示すように、各相間電圧は3相変調時と2相変調時とで変わらないため、インバータ103a,103bの負荷(電動機10)に対する出力は変わらない。しかし、2相変調時には、図3(b)に示すように、3相の内のいずれか1相のデューティが0%又は100%のままであり、かつ、このような状態を各相で交互に繰り返す。図3(b)に示した例では、出力電圧位相基準で電気角60度毎に、V相のデューティ100%→U相のデューティ0%→W相のデューティ100%→V相のデューティ0%→U相のデューティ100%→W相のデューティ0%と変化している。デューティが変わらない相に対してはスイッチングが行われない。   Hereinafter, two-phase modulation performed on the inverters 103a and 103b will be briefly described. FIG. 3 (a) is a graph showing each phase voltage and each inter-phase voltage when PWM control is performed on the inverters 103a and 103b by the three-phase modulation method, and FIG. 3 (b) shows two inverters 103a and 103b. It is a graph which shows each phase voltage at the time of performing PWM control by a phase modulation system, and each interphase voltage. As shown in FIG. 3, since the voltage between the phases does not change between the three-phase modulation and the two-phase modulation, the output of the inverters 103a and 103b to the load (electric motor 10) does not change. However, at the time of two-phase modulation, as shown in FIG. 3B, the duty of any one of the three phases remains 0% or 100%, and such a state is alternated between the phases. Repeat. In the example shown in FIG. 3B, the duty of the V phase is 100% → the duty of the U phase is 0% → the duty of the W phase is 100% → the duty of the V phase is 0% at every electrical angle of 60 degrees with reference to the output voltage phase. → U phase duty 100% → W phase duty 0%. Switching is not performed for the phase where the duty does not change.

図4は、インバータ103a,103bが2相変調方式でPWM制御を行う際の、インバータキャリア信号に対する各相指令電圧から得られる各相のPWM信号及び平滑コンデンサCを流れるリプル電流、並びに、いずれかの相のデューティ信号を示すグラフである。図4に示すように、いずれかの相のデューティ信号は電気角60度毎に周期性を有し、平滑コンデンサCには、インバータキャリア信号(以下、単に「キャリア信号」という)の山と谷で入れ替わり発生する。すなわち、図4に示した例では、位相Aの期間は、キャリア信号が谷となるときにリプル電流が発生し、位相Bの期間は、キャリア信号が山となるときにリプル電流が発生する。   FIG. 4 shows a PWM signal of each phase obtained from each phase command voltage with respect to the inverter carrier signal and a ripple current flowing through the smoothing capacitor C when the inverters 103a and 103b perform PWM control by the two-phase modulation method. It is a graph which shows the duty signal of this phase. As shown in FIG. 4, the duty signal of any phase has periodicity every 60 degrees of electrical angle, and the smoothing capacitor C has peaks and valleys of an inverter carrier signal (hereinafter simply referred to as “carrier signal”). Occurs at the turn. That is, in the example shown in FIG. 4, during the phase A, a ripple current is generated when the carrier signal is a trough, and during the phase B, a ripple current is generated when the carrier signal is a peak.

図5は、インバータ103a,103bの各々に対するキャリア信号の位相が一致する場合に発生するリプル電流のタイミングとその対応策を示す図である。図5に示した例では、インバータ103aに対するキャリア信号の位相とインバータ103bに対するキャリア信号の位相とが一致するため、同じタイミングで発生したリプル電流が重畳されてしまう。しかし、いずれか一方のキャリア信号の位相を180度オフセットすることにより、インバータ103a,103bの各々に対応するリプル電流が互いに干渉しない状態となる。   FIG. 5 is a diagram showing the timing of the ripple current generated when the phase of the carrier signal for each of the inverters 103a and 103b coincides with the countermeasure. In the example shown in FIG. 5, the phase of the carrier signal for the inverter 103 a and the phase of the carrier signal for the inverter 103 b match, so that the ripple current generated at the same timing is superimposed. However, by offsetting the phase of one of the carrier signals by 180 degrees, the ripple currents corresponding to each of the inverters 103a and 103b do not interfere with each other.

図2に示した負荷制御装置が備える電圧センサ109は、コンバータ101の出力電圧V2を検出する。相電流センサ111ua,111waは、インバータ103aから出力されるu相電流Iua及びw相電流Iwbをそれぞれ検出する。同様に、相電流センサ111ub,111wbは、インバータ103bから出力されるu相電流Iua及びw相電流Iwbをそれぞれ検出する。レゾルバ113は、電動機10の回転子Rの電気角度を検出する。電圧センサ109、相電流センサ111ua,111wa,111ub,111wb及びレゾルバ113によって検出された値を示す信号はECU105に送られる。また、電動機10の電機子A1側に対するトルク指令値Ta及び電動機10の電機子A2側に対するトルク指令値Tbも、外部からECU105に入力される。   Voltage sensor 109 provided in the load control device shown in FIG. 2 detects output voltage V2 of converter 101. Phase current sensors 111ua and 111wa detect u-phase current Iua and w-phase current Iwb output from inverter 103a, respectively. Similarly, phase current sensors 111ub and 111wb detect u-phase current Iua and w-phase current Iwb output from inverter 103b, respectively. The resolver 113 detects the electrical angle of the rotor R of the electric motor 10. Signals indicating values detected by the voltage sensor 109, the phase current sensors 111ua, 111wa, 111ub, 111wb and the resolver 113 are sent to the ECU 105. The torque command value Ta for the armature A1 side of the motor 10 and the torque command value Tb for the armature A2 side of the motor 10 are also input to the ECU 105 from the outside.

ECU105は、例えばCPUであり、コンバータ101及びインバータ103a,103bを構成する各トランジスタのスイッチングを2相変調方式でPWM制御する。ECU105は、コンバータ制御部105C及びインバータ制御部105Iを有する。コンバータ制御部105Cは、コンバータ101を構成する各トランジスタのスイッチングをPWM制御する。また、インバータ制御部105Iは、インバータ103a,103bを構成する各トランジスタのスイッチングを2相変調方式でPWM制御する。   The ECU 105 is, for example, a CPU, and performs PWM control of switching of each transistor constituting the converter 101 and the inverters 103a and 103b by a two-phase modulation method. The ECU 105 includes a converter control unit 105C and an inverter control unit 105I. Converter control unit 105 </ b> C performs PWM control of switching of each transistor constituting converter 101. Further, the inverter control unit 105I performs PWM control of switching of each transistor constituting the inverters 103a and 103b by a two-phase modulation method.

図6は、インバータ制御部105Iの内部構成を示すブロック図である。図6に示すように、インバータ制御部105Iは、出力電圧位相算出部121と、キャリア位相オフセット指令生成部123と、制御部125とを有する。以下、各構成要素について詳細に説明する。   FIG. 6 is a block diagram showing the internal configuration of the inverter control unit 105I. As illustrated in FIG. 6, the inverter control unit 105 </ b> I includes an output voltage phase calculation unit 121, a carrier phase offset command generation unit 123, and a control unit 125. Hereinafter, each component will be described in detail.

図7は、制御部125の内部構成を示すブロック図である。図7に示すように、制御部125は、第1制御部125aと、第2制御部125bとを有する。第1制御部125a及び第2制御部125bは、角速度算出部151と、電流指令算出部153と、3相−dq変換部155と、電流FB制御部157と、dq−3相変換部159と、PWM制御部161とをそれぞれ含む。   FIG. 7 is a block diagram illustrating an internal configuration of the control unit 125. As shown in FIG. 7, the control unit 125 includes a first control unit 125a and a second control unit 125b. The first control unit 125a and the second control unit 125b include an angular velocity calculation unit 151, a current command calculation unit 153, a three-phase-dq conversion unit 155, a current FB control unit 157, and a dq-3 phase conversion unit 159. , And a PWM control unit 161.

なお、第1制御部125aには、トルク指令値Ta、レゾルバ113が検出した電動機10の回転子Rの電気角度θの検出値、相電流センサ111ua,111waが検出したu相電流Iua及びw相電流Iwaの各値、電圧センサ109が検出したコンバータ101の出力電圧V2の値、及びキャリア位相オフセット指令生成部123が生成したキャリア位相オフセット指令が入力される。同様に、第2制御部125bには、トルク指令値Tb、電動機10の回転子Rの電気角度θの検出値、相電流センサ111ub,111wbが検出したu相電流Iub及びw相電流Iwbの各値、電圧センサ109が検出したコンバータ101の出力電圧V2の値、及びキャリア位相オフセット指令生成部123が生成したキャリア位相オフセット指令が入力される。   The first control unit 125a includes the torque command value Ta, the detected value of the electrical angle θ of the rotor R of the electric motor 10 detected by the resolver 113, the u-phase current Iua and w-phase detected by the phase current sensors 111ua and 111wa. Each value of the current Iwa, the value of the output voltage V2 of the converter 101 detected by the voltage sensor 109, and the carrier phase offset command generated by the carrier phase offset command generation unit 123 are input. Similarly, the second control unit 125b includes the torque command value Tb, the detected value of the electrical angle θ of the rotor R of the electric motor 10, the u-phase current Iub and the w-phase current Iwb detected by the phase current sensors 111ub and 111wb. The value, the value of the output voltage V2 of the converter 101 detected by the voltage sensor 109, and the carrier phase offset command generated by the carrier phase offset command generation unit 123 are input.

以下、第1制御部125a及び第2制御部125bがそれぞれ備える各構成要素について説明する。なお、図7中の符号に付された「a」は第1制御部125aに対応し、「b」は第2制御部125bに対応するが、第1制御部125a及び第2制御部125bの動作は共通するため、以下の説明では「a」及び「b」を省略する。   Hereinafter, each component provided in each of the first control unit 125a and the second control unit 125b will be described. Note that “a” attached to the reference numeral in FIG. 7 corresponds to the first control unit 125a, and “b” corresponds to the second control unit 125b, but the first control unit 125a and the second control unit 125b Since the operations are common, “a” and “b” are omitted in the following description.

角速度算出部151は、電動機10の回転子Rの電気角度θの検出値を時間微分することによって、電動機10の回転子Rの角速度ωを算出する。角速度算出部151によって算出された角速度ωは、電流指令算出部153に入力される。電流指令算出部153は、トルク指令値Tと、電動機10の回転子Rの角速度ωとに基づいて、d軸側の電機子(以下「d軸電機子」という。)に流す電流(以下「d軸電流」という。)の指令値Id_c及びq軸側の電機子(以下「q軸電機子」という。)に流す電流(以下「q軸電流」という。)の指令値Iq_cを算出する。   The angular velocity calculation unit 151 calculates the angular velocity ω of the rotor R of the electric motor 10 by time-differentiating the detected value of the electric angle θ of the rotor R of the electric motor 10. The angular velocity ω calculated by the angular velocity calculator 151 is input to the current command calculator 153. Based on the torque command value T and the angular velocity ω of the rotor R of the electric motor 10, the current command calculation unit 153 supplies a current (hereinafter referred to as “d-axis armature”) to the d-axis side armature. The command value Id_c of the d-axis current ”) and the command value Iq_c of the current (hereinafter referred to as“ q-axis current ”) that flows through the q-axis side armature (hereinafter referred to as“ q-axis armature ”) are calculated.

3相−dq変換部155は、相電流センサ111u,111wが検出したu相電流Iu及びw相電流Iwの各値と、電動機10の回転子Rの電気角度θの検出値とに基づいて3相−dq変換を行って、d軸電流の検出値Id_s及びq軸電流の検出値Iq_sを算出する。電流FB制御部157は、d軸電流の指令値Id_cと検出値Id_sの偏差ΔId及びq軸電流の指令値Iq_cと検出値Iq_sの偏差ΔIqが減少するよう、d軸電機子の端子間電圧(以下「d軸電圧」という。)の指令値Vd_c及びq軸電機子の端子間電圧(以下「q軸電圧」という。)の指令値Vq_cを決定する。   The three-phase-dq conversion unit 155 is configured based on each value of the u-phase current Iu and the w-phase current Iw detected by the phase current sensors 111u and 111w and the detected value of the electrical angle θ of the rotor R of the electric motor 10. Phase-dq conversion is performed to calculate a detected value Id_s of the d-axis current and a detected value Iq_s of the q-axis current. The current FB control unit 157 is configured to reduce the deviation ΔId between the d-axis current command value Id_c and the detection value Id_s and the deviation between the q-axis current command value Iq_c and the detection value Iq_s ΔIq. Hereinafter, a command value Vd_c of “d-axis voltage”) and a command value Vq_c of a terminal voltage of the q-axis armature (hereinafter referred to as “q-axis voltage”) are determined.

dq−3相変換部159は、電流FB制御部157によって決定されたd軸電圧の指令値Vd_c及びq軸電圧の指令値Vq_cと、電動機10の回転子Rの電気角度θの検出値とに基づいてdq−3相変換を行って、3相電圧Vu,Vv,Vwの各指令値を導出する。PWM制御部161は、dq−3相変換部159が導出した3相電圧Vu,Vv,Vwの各指令値及びキャリア位相オフセット指令に基づいて、インバータ103a,103bを構成する各トランジスタのスイッチングをPWM制御する。   The dq-3 phase conversion unit 159 uses the d-axis voltage command value Vd_c and the q-axis voltage command value Vq_c determined by the current FB control unit 157 and the detected value of the electrical angle θ of the rotor R of the electric motor 10. Based on this, dq-3 phase conversion is performed to derive the command values of the three-phase voltages Vu, Vv, Vw. The PWM control unit 161 performs PWM switching of the transistors constituting the inverters 103a and 103b based on the command values of the three-phase voltages Vu, Vv, and Vw derived from the dq-3 phase conversion unit 159 and the carrier phase offset command. Control.

インバータ制御部105Iが有する出力電圧位相算出部121は、電動機10の電機子A1に対するd軸電圧の指令値Vda_c及びq軸電圧の指令値Vqa_cに基づいて、出力電圧位相θvaを算出する。また、同様に、出力電圧位相算出部121は、電動機10の電機子A2に対するd軸電圧の指令値Vdb_c及びq軸電圧の指令値Vqb_cに基づいて、出力電圧位相θvbを算出する。図8は、出力電圧位相算出部121の内部構成を示すブロック図である。図8に示すように、出力電圧位相算出部121は、d軸基準の出力電圧位相θvaを算出する手段131と、d軸基準の出力電圧位相θvbを算出する手段133と、90度シフター135とを含む。90度シフター135は、d軸基準の出力電圧位相θva及びd軸基準の出力電圧位相θvbの位相をそれぞれ90度遅らせる。したがって、図9に示すように、出力電圧位相算出部121が出力する出力電圧位相θva,θvbは、q軸を基準とした出力電圧の位相である。   The output voltage phase calculation unit 121 included in the inverter control unit 105I calculates the output voltage phase θva based on the d-axis voltage command value Vda_c and the q-axis voltage command value Vqa_c for the armature A1 of the electric motor 10. Similarly, the output voltage phase calculation unit 121 calculates the output voltage phase θvb based on the command value Vdb_c of the d-axis voltage and the command value Vqb_c of the q-axis voltage for the armature A2 of the electric motor 10. FIG. 8 is a block diagram showing an internal configuration of the output voltage phase calculation unit 121. As shown in FIG. 8, the output voltage phase calculation unit 121 includes a means 131 for calculating the d-axis reference output voltage phase θva, a means 133 for calculating the d-axis reference output voltage phase θvb, a 90-degree shifter 135, including. The 90-degree shifter 135 delays the phases of the d-axis reference output voltage phase θva and the d-axis reference output voltage phase θvb by 90 degrees, respectively. Therefore, as shown in FIG. 9, the output voltage phases θva and θvb output from the output voltage phase calculation unit 121 are phases of the output voltage with reference to the q axis.

インバータ制御部105Iが有するキャリア位相オフセット指令生成部123は、制御部125に入力するキャリア位相オフセット指令を導出する。図10は、インバータ103a,103bの各々に対するキャリア信号の位相が電気角度で30度ずれている場合に発生するリプル電流のタイミングを示す図である。図10に示した例では、リプル信号の発生タイミングの組み合わせが(1)〜(4)の4通りあり、各組み合わせは電気角30度の周期で訪れる。位相(1)及び位相(3)では、一方のキャリア信号が山となるときにリプル電流が発生し、他方のキャリア信号が谷となるときにリプル電流が発生するが、各キャリア信号におけるリプル電流の発生タイミングは重複しない。一方、位相(2)では、一方のキャリア信号が山となるときにリプル電流が発生し、他方のキャリア信号も山となるときにリプル電流が発生するため、リプル電流の発生タイミングが一致する。また、位相(4)では、一方のキャリア信号が谷となるときにリプル電流が発生し、他方のキャリア信号も谷となるときにリプル電流が発生するため、リプル電流の発生タイミングが一致する。   The carrier phase offset command generation unit 123 included in the inverter control unit 105I derives a carrier phase offset command input to the control unit 125. FIG. 10 is a diagram showing the timing of the ripple current generated when the phase of the carrier signal for each of the inverters 103a and 103b is shifted by 30 degrees in electrical angle. In the example shown in FIG. 10, there are four combinations of ripple signal generation timings (1) to (4), and each combination comes in a cycle of an electrical angle of 30 degrees. In the phase (1) and the phase (3), a ripple current is generated when one carrier signal becomes a peak and a ripple current is generated when the other carrier signal becomes a valley. The timing of occurrence does not overlap. On the other hand, in phase (2), a ripple current is generated when one carrier signal has a peak, and a ripple current is generated when the other carrier signal also has a peak. Therefore, the ripple current generation timings coincide. Further, in phase (4), a ripple current is generated when one carrier signal is a trough, and a ripple current is generated when the other carrier signal is also a trough, so that the generation timing of the ripple current coincides.

図10に示した例では、電気角30度毎に、位相(2)及び位相(4)の期間で、いずれか一方のキャリア信号の位相を180度オフセットすることによりリプル電流の重複を防ぐことができる。なお、オフセットする際のオフセット位相角は、電動機10が有する電機子の数で360度を割った数である。本実施形態では、電動機10が2つの電機子A1,A2を有するため、360/2=180度がオフセット位相角である。   In the example shown in FIG. 10, the overlap of ripple current is prevented by offsetting the phase of one of the carrier signals by 180 degrees in the period of phase (2) and phase (4) every 30 degrees of electrical angle. Can do. The offset phase angle at the time of offset is a number obtained by dividing 360 degrees by the number of armatures included in the electric motor 10. In the present embodiment, since the electric motor 10 has two armatures A1 and A2, 360/2 = 180 degrees is the offset phase angle.

キャリア位相オフセット指令生成部123は、インバータ103a,103bの各々に対するキャリア信号の位相と電気角の関係に応じて、どの位相の期間にオフセットするかを決定する。すなわち、当該決定に応じて、キャリア位相オフセット指令生成部123は、キャリア位相オフセット指令を出力する。図11は、キャリア位相オフセット指令生成部123の内部構成を示すブロック図である。図11に示すように、キャリア位相オフセット指令生成部123は、出力電圧基準電気角導出部141と、リプル切替判定処理部145と、出力電圧位相差算出部147と、キャリア位相差選択処理部149とを含む。以下、図11〜図12を参照して、各構成要素について詳細に説明する。なお、図12は、出力電圧基準電気角θvsaとリプル位相切替りカウント値CAの関係の一例を示す図である。   The carrier phase offset command generation unit 123 determines which phase period is to be offset in accordance with the relationship between the phase of the carrier signal and the electrical angle for each of the inverters 103a and 103b. That is, according to the determination, the carrier phase offset command generation unit 123 outputs a carrier phase offset command. FIG. 11 is a block diagram illustrating an internal configuration of the carrier phase offset command generation unit 123. As shown in FIG. 11, the carrier phase offset command generation unit 123 includes an output voltage reference electrical angle derivation unit 141, a ripple switching determination processing unit 145, an output voltage phase difference calculation unit 147, and a carrier phase difference selection processing unit 149. Including. Hereinafter, each component will be described in detail with reference to FIGS. FIG. 12 is a diagram illustrating an example of the relationship between the output voltage reference electrical angle θvsa and the ripple phase switching count value CA.

出力電圧基準電気角導出部141は、出力電圧位相θvaに電動機10の回転子Rの電気角度θを加算して出力電圧基準電気角度θvsaを導出する。出力電圧基準電気角度θvsaは、出力電圧位相θvaを基準とした電動機10の回転子Rの電気角度θである。なお、出力電圧基準電気角度θvsaの周期は360度である。   The output voltage reference electrical angle deriving unit 141 derives the output voltage reference electrical angle θvsa by adding the electrical angle θ of the rotor R of the motor 10 to the output voltage phase θva. The output voltage reference electrical angle θvsa is the electrical angle θ of the rotor R of the electric motor 10 with respect to the output voltage phase θva. Note that the cycle of the output voltage reference electrical angle θvsa is 360 degrees.

リプル切替判定処理部145は、出力電圧基準電気角度θvsaに基づいて、電動機10の回転子Rの電気角度θを60度周期のカウント値(リプル位相切替りカウント値CA)に変換する。リプル位相切替りカウント値CAの範囲は、0度〜60度である。出力電圧位相差算出部147は、出力電圧位相θvaと出力電圧位相θvbの差(以下「出力電圧位相差」という)θcを算出する。   The ripple switching determination processing unit 145 converts the electrical angle θ of the rotor R of the electric motor 10 into a count value (ripple phase switching count value CA) having a period of 60 degrees based on the output voltage reference electrical angle θvsa. The range of the ripple phase switching count value CA is 0 to 60 degrees. The output voltage phase difference calculator 147 calculates a difference θc between the output voltage phase θva and the output voltage phase θvb (hereinafter referred to as “output voltage phase difference”).

なお、図4に示したように、キャリア信号に対するリプル電流の発生タイミングは、電気角60度毎に異なる。したがって、出力電圧位相θva,θvb上でもリプル電流の発生タイミングは60度毎に異なり、その周期は電気角120度である。このため、出力電圧位相差θcの範囲は0度〜120度である。図13に、出力電圧位相差θcが0度、30度、60度、90度及び120度のときの出力電圧位相θva,θvbの各位相関係を示す。   As shown in FIG. 4, the generation timing of the ripple current with respect to the carrier signal is different for each electrical angle of 60 degrees. Accordingly, the ripple current generation timing varies every 60 degrees even on the output voltage phases θva and θvb, and the cycle thereof is an electrical angle of 120 degrees. For this reason, the range of the output voltage phase difference θc is 0 degree to 120 degrees. FIG. 13 shows the phase relationships of the output voltage phases θva and θvb when the output voltage phase difference θc is 0 degree, 30 degrees, 60 degrees, 90 degrees and 120 degrees.

キャリア位相差選択処理部149は、リプル切替判定処理部145が導出したリプル位相切替りカウント値CA及び出力電圧位相差θcに応じて、インバータ103a,103bの各々に対するキャリア信号の位相のオフセットに関する指令(キャリア位相オフセット指令)を生成する。図14は、キャリア位相差選択処理部149の動作を示すフローチャートである。   The carrier phase difference selection processing unit 149 commands the carrier signal phase offset to each of the inverters 103a and 103b according to the ripple phase switching count value CA and the output voltage phase difference θc derived by the ripple switching determination processing unit 145. (Carrier phase offset command) is generated. FIG. 14 is a flowchart showing the operation of the carrier phase difference selection processing unit 149.

図14に示すように、キャリア位相差選択処理部149は、出力電圧位相差θcが60度(θc=60度)か否かを判断し(ステップS103)、θc=60度であればステップS105に進み、θc=60度でなければ(θc≠60度)ステップS107に進む。θc=60度のときは、図10の位相(1)又は位相(3)に示すように、2つのキャリア信号の位相におけるリプル電流の発生タイミングがキャリア位相上で180度ずれている。したがって、ステップS105では、キャリア位相差選択処理部149は、2つのキャリア信号の位相差を0度とするキャリア位相オフセット指令(キャリアオフセット0)を生成する。   As shown in FIG. 14, the carrier phase difference selection processing unit 149 determines whether or not the output voltage phase difference θc is 60 degrees (θc = 60 degrees) (step S103). If θc = 60 degrees, step S105 is performed. If θc = 60 degrees (θc ≠ 60 degrees), the process proceeds to step S107. When θc = 60 degrees, as shown in phase (1) or phase (3) of FIG. 10, the generation timing of the ripple current in the phase of the two carrier signals is shifted by 180 degrees on the carrier phase. Therefore, in step S105, the carrier phase difference selection processing unit 149 generates a carrier phase offset command (carrier offset 0) that sets the phase difference between the two carrier signals to 0 degrees.

ステップS107では、キャリア位相差選択処理部149は、出力電圧位相差θcが60度未満(θc<60度)か否かを判断し、θc<60度であればステップS109に進み、θc>60度であればステップS115に進む。ステップS109では、キャリア位相差選択処理部149は、リプル位相切替りカウント値CAが出力電圧位相差θc未満(CA<θc)か否かを判断し、CA<θcであればステップS111に進み、CA>θcであればステップS113に進む。図15は、θc=40度の場合のリプル位相切替りカウント値CAと出力電圧位相θva,θvbの位相関係を示す図である。図15に示す位相(1)ではCA<θcであり、位相(2)ではCA>θcである。   In step S107, the carrier phase difference selection processing unit 149 determines whether or not the output voltage phase difference θc is less than 60 degrees (θc <60 degrees). If θc <60 degrees, the process proceeds to step S109, and θc> 60. If so, the process proceeds to step S115. In step S109, the carrier phase difference selection processing unit 149 determines whether or not the ripple phase switching count value CA is less than the output voltage phase difference θc (CA <θc). If CA <θc, the process proceeds to step S111. If CA> θc, the process proceeds to step S113. FIG. 15 is a diagram showing the phase relationship between the ripple phase switching count value CA and the output voltage phases θva and θvb when θc = 40 degrees. In the phase (1) shown in FIG. 15, CA <θc, and in the phase (2), CA> θc.

θc<60度であってCA<θcのときは、2つのキャリア信号の位相におけるリプル電流の発生タイミングがキャリア位相上で180度ずれている。したがって、ステップS111では、キャリア位相差選択処理部149は、2つのキャリア信号の位相差を0度とするキャリア位相オフセット指令(キャリアオフセット0)を生成する。一方、θc<60度であってCA>θcのときは、図10の位相(2)又は位相(4)に示すように、2つのキャリア信号の位相におけるリプル電流の発生タイミングが同じである。したがって、ステップS113では、キャリア位相差選択処理部149は、いずれか一方のキャリア信号の位相を180度オフセットしてリプル電流の重複を防止するキャリア位相オフセット指令(キャリアオフセット180)を生成する。   When θc <60 degrees and CA <θc, the ripple current generation timing in the phase of the two carrier signals is shifted by 180 degrees on the carrier phase. Accordingly, in step S111, the carrier phase difference selection processing unit 149 generates a carrier phase offset command (carrier offset 0) that sets the phase difference between the two carrier signals to 0 degrees. On the other hand, when θc <60 degrees and CA> θc, as shown in phase (2) or phase (4) in FIG. 10, the generation timing of the ripple current in the phase of the two carrier signals is the same. Therefore, in step S113, the carrier phase difference selection processing unit 149 generates a carrier phase offset command (carrier offset 180) that prevents the ripple current from overlapping by offsetting the phase of one of the carrier signals by 180 degrees.

ステップS115では、キャリア位相差選択処理部149は、リプル位相切替りカウント値CAが「出力電圧位相差θc−60」未満(CA<θc−60)か否かを判断し、CA<θc−60であればステップS117に進み、CA>θc−60であればステップS119に進む。図16は、θc=80度の場合のリプル位相切替りカウント値CAと出力電圧位相θva,θvbの位相関係を示す図である。図16に示す位相(3)ではCA<θc−60であり、位相(4)ではCA>θc−60である。   In step S115, the carrier phase difference selection processing unit 149 determines whether or not the ripple phase switching count value CA is less than “output voltage phase difference θc−60” (CA <θc−60), and CA <θc−60. If so, the process proceeds to step S117, and if CA> θc-60, the process proceeds to step S119. FIG. 16 is a diagram showing a phase relationship between the ripple phase switching count value CA and the output voltage phases θva and θvb when θc = 80 degrees. In phase (3) shown in FIG. 16, CA <θc-60, and in phase (4), CA> θc-60.

θc>60度であってCA<θc−60のときは、2つのキャリア信号の位相におけるリプル電流の発生タイミングが同じである。したがって、ステップS117では、キャリア位相差選択処理部149は、いずれか一方のキャリア信号の位相を180度オフセットしてリプル電流の重複を防止するキャリア位相オフセット指令(キャリアオフセット180)を生成する。一方、θc>60度であってCA>θc−60のときは、2つのキャリア信号の位相におけるリプル電流の発生タイミングがキャリア位相上で180度ずれている。したがって、ステップS119では、キャリア位相差選択処理部149は、2つのキャリア信号の位相差を0度とするキャリア位相オフセット指令(キャリアオフセット0)を生成する。   When θc> 60 degrees and CA <θc−60, the ripple current generation timing in the phase of the two carrier signals is the same. Therefore, in step S117, the carrier phase difference selection processing unit 149 generates a carrier phase offset command (carrier offset 180) that prevents the ripple current from overlapping by offsetting the phase of any one of the carrier signals by 180 degrees. On the other hand, when θc> 60 degrees and CA> θc−60, the ripple current generation timing in the phase of the two carrier signals is shifted by 180 degrees on the carrier phase. Accordingly, in step S119, the carrier phase difference selection processing unit 149 generates a carrier phase offset command (carrier offset 0) that sets the phase difference between the two carrier signals to 0 degrees.

キャリア位相差選択処理部149が生成したキャリア位相オフセット指令は、キャリア位相オフセット指令生成部123から出力され、インバータ制御部105Iの制御部125に入力される。   The carrier phase offset command generated by the carrier phase difference selection processing unit 149 is output from the carrier phase offset command generating unit 123 and input to the control unit 125 of the inverter control unit 105I.

以上説明したように、2相変調方式でPWM制御されるインバータ103a,103bの各々に対するキャリア信号の位相上で、電気角60度毎にリプル電流の発生タイミングが切り替わる。本実施形態では、こうした特性を鑑みて、出力電圧位相差θc及びリプル位相切替りカウント値CAに応じて、2つのキャリア信号の位相におけるリプル電流の発生タイミングが重複しているか否かが判断される。当該判断の結果、リプル電流の発生タイミングが重複していれば、いずれか一方のキャリア信号の位相をオフセットすることによってリプル電流の重複を防止する。このように、リプル電流の重複を防止することによって、キャリア信号の種類を増やすことなくリプル電流を低減できる。   As described above, the generation timing of the ripple current is switched every 60 degrees on the phase of the carrier signal for each of the inverters 103a and 103b PWM-controlled by the two-phase modulation method. In the present embodiment, in view of such characteristics, it is determined whether or not the ripple current generation timings in the phases of the two carrier signals overlap according to the output voltage phase difference θc and the ripple phase switching count value CA. The As a result of the determination, if the ripple current generation timing overlaps, the ripple current overlap is prevented by offsetting the phase of one of the carrier signals. Thus, by preventing duplication of ripple current, the ripple current can be reduced without increasing the types of carrier signals.

なお、本実施形態では、インバータ103a,103bに対するデューティの切替期間(デューティが0%又は100%の期間)が電気角60度であるため、リプル電流の発生タイミングが切り替わる周期が電気角度で60であるが、デューティの切替期間は0〜120度の任意の値であっても良い。   In this embodiment, since the duty switching period (duty period of 0% or 100%) for the inverters 103a and 103b is 60 degrees in electrical angle, the cycle in which the ripple current generation timing is switched is 60 in electrical angle. However, the duty switching period may be any value between 0 and 120 degrees.

なお、本実施形態では、電動機10に設けられた電機子の数が2つであった。しかし、電機子の数は2つに限られず、3つ以上であっても良い。   In the present embodiment, the number of armatures provided in the electric motor 10 is two. However, the number of armatures is not limited to two and may be three or more.

10 回転型誘導性負荷(電動機)
A1,A2 電機子
R 回転子
B 直流電源
101 コンバータ
C 平滑コンデンサ
103a,103b インバータ
105 ECU
109 電圧センサ
111ua,111wa,111ub,111wb 相電流センサ
113 レゾルバ
105C コンバータ制御部
105I インバータ制御部
121 出力電圧位相算出部
123 キャリア位相オフセット指令生成部
125 制御部
125a 第1制御部
125b 第2制御部
151 角速度算出部
153 電流指令算出部
155 3相−dq変換部
157 電流FB制御部
159 dq−3相変換部
161 PWM制御部
131 d軸基準の出力電圧位相θvaを算出する手段
133 d軸基準の出力電圧位相θvbを算出する手段
135 90度シフター
141 出力電圧基準電気角導出部
145 リプル切替判定処理部
147 出力電圧位相差算出部
149 キャリア位相差選択処理部
10 Rotary inductive load (electric motor)
A1, A2 Armature R Rotor B DC power supply 101 Converter C Smoothing capacitors 103a, 103b Inverter 105 ECU
109 Voltage sensor 111ua, 111wa, 111ub, 111wb Phase current sensor 113 Resolver 105C Converter control unit 105I Inverter control unit 121 Output voltage phase calculation unit 123 Carrier phase offset command generation unit 125 Control unit 125a First control unit 125b Second control unit 151 Angular velocity calculation unit 153 Current command calculation unit 155 3-phase-dq conversion unit 157 Current FB control unit 159 dq-3 phase conversion unit 161 PWM control unit 131 Means for calculating d-axis reference output voltage phase θva 133 d-axis reference output Means 135 for calculating voltage phase θvb 135 90-degree shifter 141 Output voltage reference electrical angle derivation unit 145 Ripple switching determination processing unit 147 Output voltage phase difference calculation unit 149 Carrier phase difference selection processing unit

Claims (3)

直流電圧を出力する電力供給部と、
前記直流電圧を3相の交流電圧に変換して複数の電機子を有する回転型誘導性負荷に前記交流電圧を印加する複数の電力変換部と、
前記電力供給部と前記複数の電力変換部の間に並列に設けられ、前記直流電圧を平滑化する平滑部と、
前記複数の電力変換部の各々を、周期が同じ個別のキャリア信号に基づいて、2相変調方式でPWM制御する制御部と、を備えた負荷制御装置であって、
前記制御部は、
前記回転型誘導性負荷の回転子の電気角度を検出する回転子角度検出部と、
前記複数の電力変換部が出力するdq軸上の各電圧に基づいて、当該各出力電圧のdq軸上の位相を算出する出力電圧位相算出部と、
前記複数の電力変換部のdq軸上の出力電圧位相及び前記回転型誘導性負荷の回転子の電気角度に応じて、前記キャリア信号の位相差を設定する位相設定部と、
を有することを特徴とする負荷制御装置。
A power supply unit that outputs a DC voltage;
A plurality of power converters for converting the DC voltage into a three-phase AC voltage and applying the AC voltage to a rotary inductive load having a plurality of armatures;
A smoothing unit that is provided in parallel between the power supply unit and the plurality of power conversion units, and smoothes the DC voltage;
Each of the plurality of power conversion units is a load control device including a control unit that performs PWM control using a two-phase modulation method based on individual carrier signals having the same period,
The controller is
A rotor angle detector for detecting an electrical angle of the rotor of the rotary inductive load;
An output voltage phase calculation unit that calculates a phase of each output voltage on the dq axis based on each voltage on the dq axis output by the plurality of power conversion units;
A phase setting unit that sets a phase difference of the carrier signal according to an output voltage phase on a dq axis of the plurality of power conversion units and an electrical angle of a rotor of the rotary inductive load;
A load control device comprising:
請求項1に記載の負荷制御装置であって、
前記位相設定部は、
前記複数の電力変換部の内、任意の1つの電力変換部のdq軸上の出力電圧位相及び前記回転型誘導性負荷の回転子の電気角度に基づいて、前記出力電圧位相を基準とした前記回転子の電気角度である出力電圧基準電気角度を導出する出力電圧基準電気角度導出部と、
前記複数の電力変換部のdq軸上の出力電圧位相の差である出力電圧位相差を算出する出力電圧位相差算出部と、
前記出力電圧基準電気角度に基づいて、前記回転型誘導性負荷の回転子の電気角度を前記キャリア信号と同周期のカウント値に変換するカウント値生成部と、を有し、
前記任意の1つの電力変換部に対するキャリア信号の位相と前記他の電力変換部に対するキャリア信号の位相の差を、前記出力電圧位相差及び前記カウント値に基づいて変更することを特徴とする負荷制御装置。
The load control device according to claim 1,
The phase setting unit includes:
Based on the output voltage phase on the dq axis of any one of the plurality of power conversion units and the electrical angle of the rotor of the rotary inductive load, the output voltage phase as a reference An output voltage reference electrical angle deriving unit for deriving an output voltage reference electrical angle that is an electrical angle of the rotor;
An output voltage phase difference calculation unit that calculates an output voltage phase difference that is a difference in output voltage phase on the dq axis of the plurality of power conversion units;
A count value generation unit that converts the electrical angle of the rotor of the rotary inductive load into a count value having the same cycle as the carrier signal, based on the output voltage reference electrical angle;
Load control, wherein a difference between a phase of a carrier signal for the arbitrary one power conversion unit and a phase of a carrier signal for the other power conversion unit is changed based on the output voltage phase difference and the count value apparatus.
請求項1又は2に記載の負荷制御装置であって、
前記位相設定部は、前記キャリア信号の位相差を変更する場合、前記回転型誘導性負荷が有する電機子の数で前記出力電圧基準電気角度の周期を割った角度の整数倍の位相をオフセットすることを特徴とする負荷制御装置。
The load control device according to claim 1 or 2,
When changing the phase difference of the carrier signal, the phase setting unit offsets a phase that is an integral multiple of an angle obtained by dividing the period of the output voltage reference electrical angle by the number of armatures included in the rotary inductive load. A load control device.
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