JP5533976B2 - インバータ制御装置 - Google Patents
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Description
図8に示すインバータ制御装置30は、位置速度算出部31と、電流算出部32と、電流変換部33と、電流テーブル34と、指令電圧出力部35と、電圧変換部36と、制御信号生成部37とを備えて構成されている。
電流テーブル34は、外部(例えば、ECU(Engine Control Unit)など)から入力される指令値(例えば、回転数やトルクなど)と、回転速度ωと、モータ39のd軸方向に流すべき指令電流id1(d軸指令電流)及びモータ39のq軸方向に流すべき指令電流iq1(q軸指令電流)とが対応付けられて格納されており、指令値と回転速度ωとが入力されると、それらに対応する指令電流id1、iq1を出力する。
電圧変換部36は、指令電圧Vd、Vqを、指令電圧Vu、Vv、Vwに変換する。
図9に示すコアレス電流センサ40は、交流電流Iuが流れるバスバー48と、交流電流Ivが流れるバスバー49と、交流電流Iwが流れるバスバー50と、バスバー48及びバスバー49の近傍に設けられるホール素子51(第1のホール素子)と、バスバー49及びバスバー50の近傍に設けられるホール素子52(第2のホール素子)と、外部からの磁束を遮蔽するためのシールド板53とを備えて構成されている。
すなわち、本発明のインバータ制御装置は、モータインバータからモータに流れる交流電流により発生する磁束を電圧に変換するコアレス電流センサの出力電圧に基づいて、前記モータインバータの動作を制御するインバータ制御装置であって、前記モータに流すべき指令電流と前記モータのロータの回転速度に対応した補正値、又は、前記モータに流れている電流と前記ロータの回転速度に対応した補正値が格納されるマップを備え、そのマップから取り出した補正値及び前記出力電圧に基づいて、前記コアレス電流センサが備えるシールド板により生じる残留磁束の影響が無い前記交流電流を算出する電流算出手段と、前記電流算出手段により算出された交流電流と、外部から入力される指令値とに基づいて、前記モータインバータの動作を制御する制御手段とを備える。前記コアレス電流センサは、前記モータインバータから前記モータに流れるU相、V相、W相の各交流電流がそれぞれ流れる各バスバーと、U相及びV相の各交流電流が流れる前記各バスバーの近傍で、前記磁束を電圧に変換して出力する第1のホール素子と、V相及びW相の各交流電流が流れる前記各バスバーの近傍で、前記磁束を電圧に変換して出力する第2のホール素子と、前記各バスパー並びに前記第1及び第2のホール素子が入り、外部からの磁束を遮蔽する前記シールド板とを備える。
図1は、本発明の第1実施形態のインバータ制御装置を示す図である。なお、図8に示す構成と同じ構成には同じ符号を付している。
補正部3は、モータ39のロータの所定回転速度ω毎に、電流テーブル34から取り出される指令電流id1、iq1に対応する補正値が格納されるマップ5を備え、そのマップ5から取り出した補正値に基づいて、コアレス電流センサ40の出力電圧Vuv1、Vvw1を補正し、補正出力電圧Vuv、Vvwを出力する。
図2(a)〜図2(d)は、それぞれ、マップ5に格納される指令電流id1、iq1と補正値との対応関係を示す図である。
このように、第1実施形態のインバータ制御装置1では、コアレス電流センサ40の出力電圧Vuv1、Vvw1を補正部3においてコアレス電流センサ40のシールド板53により生じる残留磁束の影響を無くした補正出力電圧Vuv、Vvwに補正しているので、残留磁束の影響を無くした交流電流Iu、Iv、Iwが電流変換部33に出力される。そのため、残留磁束の影響を無くしてモータインバータ41の動作を制御することができ、モータ39を正常に駆動させることができる。
図5に示すインバータ制御装置6は、位置速度算出部31(位置速度算出手段)と、電流算出部7(電流算出手段)と、電流変換部33(電流変換手段)と、電流テーブル34と、指令電圧出力部35(指令電圧出力手段)と、電圧変換部36(電圧変換手段)と、制御信号生成部37(制御信号生成手段)とを備えて構成されている。
図6は、交流電流Iuを算出するための位置θと補正値との対応関係が示されている。なお、実際には残留磁束の影響が無い交流電流Iuを出力電圧Vuv1で割った値を補正値とし、その補正値と、その補正値に対応する位置θとがマトリクス状に並ぶマップ8−1及び残留磁束の影響が無い交流電流Iuを出力電圧Ivw1で割った値を補正値とし、その補正値と、その補正値に対応する位置θとがマトリクス状に並ぶマップ8−2が電流算出部7に備えられている。同様に、残留磁束の影響が無い交流電流Ivを出力電圧Vuv1で割った値を補正値とし、その補正値と、その補正値に対応する位置θとがマトリクス状に並ぶマップ8−3、残留磁束の影響が無い交流電流Ivを出力電圧Ivw1で割った値を補正値とし、その補正値と、その補正値に対応する位置θとがマトリクス状に並ぶマップ8−4も電流算出部7に備えられている。
以降の動作は、図8に示すインバータ制御装置30の動作と同じであるため省略する。
まず、電流算出部7は、出力電圧Vuv1、Vvw1に基づいて、位置θ=atan2(Vuv1、Vvw1)を計算する(ステップS1)。
出力電圧Vuv1の絶対値が出力電圧Vvw1よりも大きいと判断すると(ステップS2がYes)、電流算出部7は、ステップS1で計算した位置θに対応する補正値をマップ8−1から取り出し、その補正値と出力電圧Vuv1とを積算して交流電流Iuを求める(ステップS3)。
一方、出力電圧Vuv1の絶対値が出力電圧Vvw1よりも大きくないと判断すると(ステップS2がNo)、電流算出部7は、ステップS1で計算した位置θに対応する補正値をマップ8−2から取り出し、その補正値と出力電圧Vvw1とを積算して交流電流Iuを求める(ステップS6)。
このように、出力電圧Vuv1の絶対値が出力電圧Vvw1の絶対値よりも大きいとき、マップ8−1、8−3を使用する構成であるので、出力電圧Vvw1がゼロ付近のとき、補正値が無限大になってしまうマップ8−2やマップ8−4を使用しないように構成することができる。また、出力電圧Vuv1の絶対値が出力電圧Vvw1の絶対値よりも大きくないとき、マップ8−2、8−4を使用する構成であるので、出力電圧Vuv1がゼロ付近のとき、補正値が無限大になってしまうマップ8−1やマップ8−3を使用しないように構成することができる。これにより、電流算出部7における交流電流Iu、Iv、Iwの計算処理の負荷を軽くすることができる。
2 電流算出部
3 補正部
4 交流電流算出部
5 マップ
6 インバータ制御装置
7 電流算出部
8 マップ
30 インバータ制御装置
31 位置速度算出部
32 電流算出部
33 電流変換部
34 電流テーブル
35 指令電圧出力部
36 電圧変換部
37 制御信号生成部
38 レゾルバ
39 モータ
40 コアレス電流センサ
41 モータインバータ
42〜47 スイッチング素子
48〜50 バスバー
51、52 ホール素子
53 シールド板
Claims (4)
- モータインバータからモータに流れる交流電流により発生する磁束を電圧に変換するコアレス電流センサの出力電圧に基づいて、前記モータインバータの動作を制御するインバータ制御装置であって、
前記モータに流すべき指令電流と前記モータのロータの回転速度に対応した補正値、又は、前記モータに流れている電流と前記ロータの回転速度に対応した補正値が格納されるマップを備え、そのマップから取り出した補正値及び前記出力電圧に基づいて、前記コアレス電流センサが備えるシールド板により生じる残留磁束の影響が無い前記交流電流を算出する電流算出手段と、
前記電流算出手段により算出された交流電流と、外部から入力される指令値とに基づいて、前記モータインバータの動作を制御する制御手段と、
を備え、
前記コアレス電流センサは、
前記モータインバータから前記モータに流れるU相、V相、W相の各交流電流がそれぞれ流れる各バスバーと、
U相及びV相の各交流電流が流れる前記各バスバーの近傍で、前記磁束を電圧に変換して出力する第1のホール素子と、
V相及びW相の各交流電流が流れる前記各バスバーの近傍で、前記磁束を電圧に変換して出力する第2のホール素子と、
前記各バスバー並びに前記第1及び第2のホール素子が入り、外部からの磁束を遮蔽する前記シールド板と、
を備えることを特徴とするインバータ制御装置。 - 請求項1に記載のインバータ制御装置であって、
前記マップは、前記残留磁束の影響により前記出力電圧に含まれるゲイン誤差を補正するためのゲイン補正値と、前記残留磁束の影響により前記出力電圧に含まれる位相遅れを補正するための位相補正値とが格納されており、
前記電流算出手段は、
前記マップから前記ゲイン補正値及び前記位相補正値を取り出し、その取り出したゲイン補正値及び位相補正値に基づいて前記出力電圧を補正する補正手段と、
前記補正手段により補正された補正出力電圧に基づいて、前記交流電流を算出する交流電流算出手段と、
を備えることを特徴とするインバータ制御装置。 - 請求項2に記載のインバータ制御装置であって、
前記制御手段は、モータ位置センサにより検出される前記モータのロータの位置情報に基づいて前記ロータの回転速度を算出する位置速度算出手段を備え、
前記電流算出手段は、複数の前記マップを備え、前記複数のマップのうち前記回転速度に対応するマップから取り出した補正値及び前記出力電圧に基づいて、前記残留磁束の影響が無い前記交流電流を算出する
ことを特徴とするインバータ制御装置。 - 請求項1〜3の何れか1項に記載のインバータ制御装置であって、
前記制御手段は、
モータ位置センサにより検出される前記モータのロータの位置情報に基づいて前記ロータの現在の位置及び回転速度を算出する位置速度算出手段と、
前記指令値と、前記回転速度と、前記モータのd軸方向に流すべきd軸指令電流及び前記モータのq軸方向に流すべきq軸指令電流とが対応付けられて格納される電流テーブルと、
前記電流算出手段により算出された交流電流を前記ロータの現在の位置に基づいて前記モータのd軸方向に流れているd軸電流及び前記モータのq軸方向に流れているq軸電流に変換する電流変換手段と、
前記電流テーブルから取り出されたd軸指令電流及びq軸指令電流並びに前記電流変換手段により変換されたd軸電流及びq軸電流に基づいてd軸指令電圧及びq軸指令電圧を出力する指令電圧出力手段と、
前記指令電圧出力手段から出力されたd軸指令電圧及びq軸指令電圧を前記ロータの現在の位置に基づいて前記モータの各相にそれぞれ対応する指令電圧に変換する電圧変換手段と、
前記電圧変換手段により変換される各指令電圧に基づいて前記モータインバータに備えられる複数のスイッチング素子をそれぞれオン、オフさせるための制御信号を生成する制御信号生成手段と、
を備えることを特徴とするインバータ制御装置。
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