JP5574771B2 - 電動機制御装置、および、これを用いた電動機システム - Google Patents
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Description
また、本発明の他の目的は、電動機の絶縁性能が高い電動機システムを提供することにある。
また、請求項3に記載の発明では、前記所定の条件とは、「電源の電圧値が所定値よりも大きい場合」である。すなわち、本発明では、電源の電圧値が所定値よりも大きいときのみ、パルス波が第1パルスと第2パルスとの2つのパルスで構成されるようスイッチング素子対の作動を制御する。よって、電源の電圧値が比較的大きい場合に大きな値となるサージ電圧を効果的に抑制することができる。また、前記所定値の設定次第で、スイッチング素子対のスイッチング回数を低減でき、スイッチング回数の増加によるインバータ損失の増大を抑えることができる。例えば、前記所定値を比較的大きく設定した場合、スイッチング回数を少なくできる。一方、前記所定値を比較的小さく設定した場合、スイッチング回数は多くなる。さらに、前記所定値を0に設定した場合、電源の電圧値が0より大きな、如何なる値であっても、出力部からは第1パルスと第2パルスとの2つのパルスで構成されるパルス波が出力される。
(第1実施形態)
図1に示すように、本発明の第1実施形態による電動機制御装置1は、電動機としてのモータ10を駆動制御するものである。電動機制御装置1は、モータ10とともに、例えば車両の車輪を回転駆動させるための電動機システム5に採用される。
インバータ部20は、3相インバータであり、巻線組18のUコイル11、Vコイル12、Wコイル13のそれぞれへの通電を切り替えるべく、6つのスイッチング素子21〜26がブリッジ接続されている。スイッチング素子21〜26は、本実施形態においては、例えば電界効果トランジスタの一種であるMOSFET(metal-oxide-semiconductor field-effect transistor)をゲート部に組み込んだIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor:絶縁ゲートバイポーラトランジスタ)である。以下、スイッチング素子21〜26を、IGBT21〜26という。
出力部31は、ケーブル41を経由してモータ10の入力部51に接続している。また、出力部32は、ケーブル42を経由してモータ10の入力部52に接続している。さらにまた、出力部33は、ケーブル43を経由してモータ10の入力部53に接続している。以下、適宜、ケーブル41、ケーブル42、および、ケーブル43をまとめて接続部40という。
本実施形態では、前記所定の期間(t3−t1)は、入力部51のリンギング周期の1/2に対応する長さになるよう設定されている。前記リンギング周期はケーブル41およびモータ10の共振周波数によって決まり、図3(B)に示すリンギング波221と図3(D)に示すリンギング波222とは同じ周波数となる。そのため、入力部51における、パルス波210の第1パルス211によるリンギング波(図3(B)に示すリンギング波221と同様のリンギング波)の正方向または負方向に振れる部分と、パルス波210の第2パルス212によるリンギング波(図3(D)に示すリンギング波222と同様のリンギング波)の負方向または正方向に振れる部分と、が略一致する。その結果、2つのリンギング波の振幅は互いに打ち消され、入力部51には、図3(F)に示すような比較的振幅の小さなリンギング波230が生じる。
本発明の第2実施形態による電動機制御装置について、図4を用いて説明する。第2実施形態は、モータの入力部の電圧を検出可能な電圧検出手段をさらに備える点で、第1実施形態と異なる。
本発明の他の実施形態では、出力部が出力する、第1パルスの立ち上がりから第2パルスの立ち上がりまでの所定の期間は、「入力部のリンギング周期の1/2に対応する長さ」とは異なる長さに設定されていてもよい。前記所定の期間が「入力部のリンギング周期の1/2に対応する長さ」とは異なる長さであっても、第1パルスによるリンギング波の位相と第2パルスによるリンギング波の位相とがずれていれば、電動機の入力部に生じるサージ電圧を抑制することは可能である。
また、本発明は、3相モータに限らず、3相以外の相で駆動するモータにも適用することができる。
また、本発明は、車両の車輪を回転駆動させるためのモータに限らず、電動パワーステアリング装置に用いられるモータ、エアコンのコンプレッサに用いられるモータ等、種々のモータに適用することができる。
Claims (4)
- 複数の相に対応する巻線、および、当該巻線毎に設けられる入力部を有し、電源からの電力が前記入力部に入力されることで駆動する電動機を制御する電動機制御装置であって、
前記電動機の各相に対応する高電位側スイッチング素子および低電位側スイッチング素子からなるスイッチング素子対、および、当該スイッチング素子対毎に設けられる出力部を有する電力変換器と、
前記電動機の各相毎に前記出力部と前記入力部とを接続する接続部と、
前記スイッチング素子対のオンおよびオフの切り替えを制御することで方形状のパルス波を生成するパルス波生成手段を有し、当該パルス波生成手段により生成した前記パルス波を前記出力部から出力し前記接続部を経由して前記入力部に入力することで前記電動機の駆動を制御する制御部と、を備え、
前記パルス波生成手段は、所定の条件を満たすとき、前記出力部から一度に出力される前記パルス波が、第1パルスと、当該第1パルスの立ち上がりから「前記第1パルスのパルス幅よりも長い所定の期間」遅れて立ち上がる第2パルスと、から構成されるよう前記スイッチング素子対の作動を制御し、前記所定の期間を、前記入力部のリンギング周期の1/2に対応する長さに設定することを特徴とする電動機制御装置。 - 複数の相に対応する巻線、および、当該巻線毎に設けられる入力部を有し、電源からの電力が前記入力部に入力されることで駆動する電動機を制御する電動機制御装置であって、
前記電動機の各相に対応する高電位側スイッチング素子および低電位側スイッチング素子からなるスイッチング素子対、および、当該スイッチング素子対毎に設けられる出力部を有する電力変換器と、
前記電動機の各相毎に前記出力部と前記入力部とを接続する接続部と、
前記スイッチング素子対のオンおよびオフの切り替えを制御することで方形状のパルス波を生成するパルス波生成手段を有し、当該パルス波生成手段により生成した前記パルス波を前記出力部から出力し前記接続部を経由して前記入力部に入力することで前記電動機の駆動を制御する制御部と、
前記入力部の電圧を検出可能な電圧検出手段と、を備え、
前記パルス波生成手段は、所定の条件を満たすとき、前記出力部から一度に出力される前記パルス波が、第1パルスと、当該第1パルスの立ち上がりから「前記第1パルスのパルス幅よりも長い所定の期間」遅れて立ち上がる第2パルスと、から構成されるよう前記スイッチング素子対の作動を制御し、前記電圧検出手段により検出した電圧に基づき、前記所定の期間の長さ、および、前記第1パルスのパルス幅を設定することを特徴とする電動機制御装置。 - 前記所定の条件とは、「前記電源の電圧値が所定値よりも大きい場合」であることを特徴とする請求項1または2に記載の電動機制御装置。
- 請求項1〜3のいずれか一項に記載の電動機制御装置と、
前記電動機制御装置により駆動が制御される前記電動機と、を備えた電動機システム。
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