JP5659945B2 - Control device for rotating electrical machine - Google Patents

Control device for rotating electrical machine Download PDF

Info

Publication number
JP5659945B2
JP5659945B2 JP2011102655A JP2011102655A JP5659945B2 JP 5659945 B2 JP5659945 B2 JP 5659945B2 JP 2011102655 A JP2011102655 A JP 2011102655A JP 2011102655 A JP2011102655 A JP 2011102655A JP 5659945 B2 JP5659945 B2 JP 5659945B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
frequency
carrier
switching
reference frequency
rotating electrical
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2011102655A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2012235619A (en
Inventor
清隆 松原
清隆 松原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP2011102655A priority Critical patent/JP5659945B2/en
Publication of JP2012235619A publication Critical patent/JP2012235619A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5659945B2 publication Critical patent/JP5659945B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Description

本発明は、回転電機の制御装置に関する。   The present invention relates to a control device for a rotating electrical machine.

一般的に、ハイブリッド車両等の電動車両に搭載される回転電機は、永久磁石からなるロータと、U相、V相、W相のステータコイルを含むステータとから構成される三相同期型である。そして、ハイブリッド車両には、複数のスイッチング素子を含むインバータを用いて回転電機に印加する電圧を制御する制御装置が設けられている。   Generally, a rotating electrical machine mounted on an electric vehicle such as a hybrid vehicle is a three-phase synchronous type including a rotor made of a permanent magnet and a stator including U-phase, V-phase, and W-phase stator coils. . The hybrid vehicle is provided with a control device that controls a voltage applied to the rotating electrical machine using an inverter including a plurality of switching elements.

三相同期型回転電機の制御では、回転磁界を作るために、通常、電気角に依存する形でインバータのスイッチングパターンを作成する。例えば、同期PWM(Pulse Width Modulation)制御では、回転電機の電気角1周期あたりに3の倍数の搬送波(以下、キャリアとする)を導入し、回転電機の電気角とキャリアとを同期させた状態で、電圧指令の波形とキャリアの波形とを比較してスイッチング制御信号を作成する。同期PWM制御によれば、キャリアの周期数が減少しても、パルス幅電圧の正負対称性を確保し易いため、安定した制御が可能になる。   In the control of a three-phase synchronous rotating electric machine, in order to create a rotating magnetic field, an inverter switching pattern is usually created depending on the electrical angle. For example, in synchronous PWM (Pulse Width Modulation) control, a multiple of 3 carriers (hereinafter referred to as carriers) are introduced per electrical angle cycle of the rotating electrical machine, and the electrical angle of the rotating electrical machine and the carrier are synchronized. Then, the switching control signal is created by comparing the waveform of the voltage command with the waveform of the carrier. According to the synchronous PWM control, even if the number of carrier cycles is reduced, it is easy to ensure the positive / negative symmetry of the pulse width voltage, so that stable control is possible.

つまり、同期PWM制御によれば、キャリア周波数を低くすることができ、スイッチング損失、スイッチングによる発熱を低減することができる。このため、燃費性能を向上させることが可能になる。しかし、背反事項として、キャリア周波数を低下させると、電磁騒音が発生し易くなる。また、同一の周波数を使用することで、その周波数付近の騒音レベルが大きくなる。   That is, according to the synchronous PWM control, the carrier frequency can be lowered, and the switching loss and heat generation due to switching can be reduced. For this reason, it becomes possible to improve a fuel consumption performance. However, as a contradiction, when the carrier frequency is lowered, electromagnetic noise is likely to occur. Moreover, using the same frequency increases the noise level near that frequency.

本発明に関連する技術として、特許文献1には、素子温度上昇の抑制が必要な領域に限定して同期PWMを適用し、その必要がない領域ではキャリア周波数が高い非同期PWMを適用するように両者を使い分けることによって、電磁騒音の発生をなるべく避けた上でインバータでの温度上昇を抑制することが開示されている。   As a technique related to the present invention, in Patent Document 1, synchronous PWM is applied only to a region where suppression of element temperature rise is necessary, and asynchronous PWM having a high carrier frequency is applied to a region where it is not necessary. It is disclosed that the temperature rise in the inverter is suppressed by avoiding the generation of electromagnetic noise as much as possible by properly using both.

特許文献2には、キャリア周波数を組み合わせてPWM処理することでキャリア周波数に起因する特定の周波数成分を分散して、低騒音化することが開示されている。また、特許文献2には、出力電流が大きい高負荷状態ではキャリア周波数を低くし、出力電流が小さい低負荷状態では周波数を高くすることにより、スイッチング素子の導通回数を減らして損失を低減することが開示されている。   Patent Document 2 discloses that PWM processing is performed by combining carrier frequencies to disperse specific frequency components resulting from the carrier frequency and reduce noise. Patent Document 2 discloses that the switching frequency of the switching element is reduced and the loss is reduced by lowering the carrier frequency in a high load state where the output current is large and increasing the frequency in a low load state where the output current is small. Is disclosed.

特開2010‐246207号公報JP 2010-246207 A 特開2006‐217776号公報JP 2006-217776 A

ところで、電動車両等の分野では、良好な制御性を維持しながら、電磁騒音を抑制すると共に、インバータのスイッチングによる発熱を抑制することについて、さらなる改良が求められている。つまり、上記特許文献の技術を含む従来の技術は、電磁騒音の抑制とスイッチングによる発熱の抑制との両立について、未だ改良の余地がある。   Meanwhile, in the field of electric vehicles and the like, further improvements are required for suppressing electromagnetic noise and suppressing heat generation due to switching of the inverter while maintaining good controllability. That is, the conventional techniques including the technique of the above-mentioned patent document still have room for improvement in terms of both the suppression of electromagnetic noise and the suppression of heat generation by switching.

即ち、本発明の目的は、良好な制御性を維持しながら、電磁騒音の抑制とスイッチングによる発熱の抑制とをより高度に両立することが可能な回転電機の制御装置を提供することである。   That is, an object of the present invention is to provide a control device for a rotating electrical machine capable of achieving both higher levels of suppression of electromagnetic noise and suppression of heat generation by switching while maintaining good controllability.

本発明に係る回転電機の制御装置は、複数のスイッチング素子を含むインバータを用いて、回転電機に印加する電圧を制御する回転電機の制御装置において、電圧指令と搬送波との比較に基づいて、スイッチング素子のスイッチング制御信号を生成する信号生成部と、予め定められた同期数と、回転電機の回転数とに基づいて、搬送波の基準周波数を設定する搬送波制御部とを備え、搬送波制御部は、電流指令に基づいて、搬送波の周波数を、基準周波数を整数倍した高周波数に切り換える一方、電流指令が高くなる高電流位相領域では、同じスイッチング素子に対応する高電流位相領域について、連続して高周波数に切り換えないことを特徴とする。   A control device for a rotating electrical machine according to the present invention is a control device for a rotating electrical machine that controls a voltage applied to the rotating electrical machine using an inverter including a plurality of switching elements, and performs switching based on a comparison between a voltage command and a carrier wave. A signal generation unit that generates a switching control signal of the element, a carrier wave control unit that sets a reference frequency of the carrier wave based on a predetermined number of synchronizations and the rotation number of the rotating electrical machine, Based on the current command, the frequency of the carrier wave is switched to a high frequency that is an integer multiple of the reference frequency, while in the high current phase region where the current command is high, the high current phase region corresponding to the same switching element is continuously high. It is characterized by not switching to the frequency.

或いは、本発明に係る回転電機の制御装置は、複数のスイッチング素子を含むインバータを用いて、回転電機に印加する電圧を制御する回転電機の制御装置において、電圧指令と搬送波との比較に基づいて、スイッチング素子のスイッチング制御信号を生成する信号生成部と、予め定められた同期数と、回転電機の回転数とに基づいて、搬送波の基準周波数を設定する搬送波制御部とを備え、搬送波制御部は、電流指令に基づいて、搬送波の周波数を、基準周波数を整数倍した高周波数に切り換える一方、電流指令が高くなる高電流位相領域では、基準周波数の2周期分連続して高周波数に切り換えないことを特徴とする。   Alternatively, a control device for a rotating electrical machine according to the present invention is based on a comparison between a voltage command and a carrier wave in a control device for a rotating electrical machine that controls a voltage applied to the rotating electrical machine using an inverter including a plurality of switching elements. A carrier generation unit that generates a switching control signal for the switching element, a carrier wave control unit that sets a reference frequency of the carrier wave based on a predetermined number of synchronizations and a rotation number of the rotating electrical machine, Switches the carrier frequency to a high frequency that is an integer multiple of the reference frequency based on the current command, but does not switch to the high frequency continuously for two cycles of the reference frequency in the high current phase region where the current command is high. It is characterized by that.

上記構成によれば、インバータのスイッチング制御信号の生成に同期PWM制御を適用することで、低周波数の搬送波を用いて安定した回転電機の制御を行なうことができる。低周波数の搬送波を用いることで、インバータのスイッチング損失を低減することができる。そして、電流指令に基づいて、搬送波の周波数を、基準周波数を整数倍した高周波数に切り換えることで、キャリア周波数を分散させ、低周波数の搬送波に起因する電磁騒音を抑制することができる。さらに、同じスイッチング素子に対応する高電流位相領域では、基準周波数を連続して高周波数に切り換えない、或いは電流指令が高くなる高電流位相領域では、基準周波数の2周期分連続して高周波数に切り換えないことで、電磁騒音を抑制しながら、スイッチング素子の発熱を抑制することができる。   According to the above configuration, by applying the synchronous PWM control to the generation of the inverter switching control signal, it is possible to stably control the rotating electrical machine using the low frequency carrier wave. By using a low-frequency carrier wave, switching loss of the inverter can be reduced. Then, based on the current command, the carrier frequency is switched to a high frequency obtained by multiplying the reference frequency by an integer, thereby dispersing the carrier frequency and suppressing electromagnetic noise caused by the low-frequency carrier. Furthermore, in the high current phase region corresponding to the same switching element, the reference frequency is not continuously switched to the high frequency, or in the high current phase region where the current command is high, the reference frequency is continuously increased to the high frequency for two cycles. By not switching, heat generation of the switching element can be suppressed while suppressing electromagnetic noise.

また、搬送波制御部は、同期数と、電流指令の位相とに基づいて、搬送波の周波数を、基準周波数を整数倍した高周波数に切り換えることが好ましい。当該構成によれば、スイッチング素子の発熱量が大きなところ、即ち高電流位相領域では、キャリア周波数が高くなることを防止し易くなる。一方、スイッチング素子の発熱量が小さなところでは、キャリアの切り換えを促進して電磁騒音の抑制を図ることができる。   Moreover, it is preferable that the carrier wave control unit switches the frequency of the carrier wave to a high frequency obtained by multiplying the reference frequency by an integer based on the number of synchronizations and the phase of the current command. According to this configuration, it is easy to prevent the carrier frequency from increasing in a place where the heat generation amount of the switching element is large, that is, in a high current phase region. On the other hand, when the amount of heat generated by the switching element is small, switching of carriers can be promoted to suppress electromagnetic noise.

また、搬送波制御部は、回転電機の回転数とトルクとに基づいて、搬送波の周波数を、基準周波数を整数倍した高周波数に切り換えることが好ましい。当該構成によれば、例えば、回転電機の回転数とトルクとに基づいて騒音レベルが高くなる状態を予め特定しておき、高騒音レベルでは周波数の切り換え倍率を高く設定して騒音を抑制し、低騒音レベルでは切り換え倍率を低く設定してスイッチング素子の発熱を抑制できる。   Moreover, it is preferable that the carrier wave control unit switches the frequency of the carrier wave to a high frequency obtained by multiplying the reference frequency by an integer based on the rotation speed and torque of the rotating electrical machine. According to this configuration, for example, the state in which the noise level is increased based on the rotational speed and torque of the rotating electrical machine is specified in advance, and the high noise level is set to a high frequency switching magnification to suppress noise, At a low noise level, the switching magnification can be set low to suppress the heat generation of the switching element.

本発明に係る回転電機の制御装置によれば、良好な制御性を維持しながら、電磁騒音の抑制とスイッチングによる発熱の抑制とをより高度に両立することが可能である。   According to the control device for a rotating electrical machine according to the present invention, it is possible to achieve both higher levels of suppression of electromagnetic noise and suppression of heat generation by switching while maintaining good controllability.

本発明の実施形態である回転電機の制御装置及びそれを搭載する回転電機駆動システムの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the control apparatus of the rotary electric machine which is embodiment of this invention, and the rotary electric machine drive system which mounts it. インバータの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of an inverter. 本発明の実施形態である制御装置において、各相の電圧指令の波形と、キャリアとの関係を示す図である。In the control apparatus which is embodiment of this invention, it is a figure which shows the relationship between the waveform of the voltage command of each phase, and a carrier. 本発明の実施形態である制御装置において、W相の電流指令の波形及びW相の電圧指令の波形と、キャリアとの関係を示す図である。In the control apparatus which is embodiment of this invention, it is a figure which shows the relationship between the waveform of a W-phase current command, the waveform of a W-phase voltage command, and a carrier. 本発明の実施形態である制御装置において、キャリア周波数の切り換えパターンを規定した配置マップを示す図である。It is a figure which shows the arrangement | positioning map which prescribed | regulated the switching pattern of a carrier frequency in the control apparatus which is embodiment of this invention. 本発明の実施形態である制御装置において、回転電機の回転数と、回転電機のトルクと、キャリア周波数の規定倍率との関係を規定する倍率マップを示す図である。It is a figure which shows the magnification map which prescribes | regulates the relationship between the rotation speed of a rotary electric machine, the torque of a rotary electric machine, and the prescription | regulation magnification of a carrier frequency in the control apparatus which is embodiment of this invention. 本発明の実施形態である制御装置による制御の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of control by the control apparatus which is embodiment of this invention. 電圧指令の波形とキャリアとの同期を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the synchronization with the waveform of a voltage command, and a carrier. 電圧指令の波形とキャリアとの同期を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the synchronization with the waveform of a voltage command, and a carrier.

以下、図面を用いて、本発明に係る回転電機の制御装置の実施形態につき、詳細に説明する。実施形態では、制御対象として、ハイブリッド車両(以下、HV車両とする)に適用されるモータ駆動システム10を例示して説明するが、本発明の適用範囲はこれに限定されない。HV車両は、例えば、2つの回転電機を備える。図1では、主に走行用モータとして機能するモータジェネレータ11(以下、単にモータ11とする)の制御に係る構成図を例示するが、主に発電機として機能するモータジェネレータについても同じ構成図が適用できる。   Hereinafter, embodiments of a control apparatus for a rotating electrical machine according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the embodiment, a motor drive system 10 applied to a hybrid vehicle (hereinafter, referred to as an HV vehicle) is described as an example of a control target, but the scope of application of the present invention is not limited to this. The HV vehicle includes, for example, two rotating electric machines. In FIG. 1, a configuration diagram related to control of a motor generator 11 (hereinafter simply referred to as a motor 11) that mainly functions as a traveling motor is illustrated, but the same configuration diagram also applies to a motor generator that mainly functions as a generator. Applicable.

まず初めに、図1を参照し、モータ駆動システム10及び制御装置20の構成について詳細に説明する。また、図2〜図6を適宜参照する。   First, the configuration of the motor drive system 10 and the control device 20 will be described in detail with reference to FIG. Moreover, FIGS. 2-6 is referred suitably.

図1に、制御装置20を搭載したモータ駆動システム10の概略構成を示す。図1に示すように、モータ駆動システム10は、モータ11と、モータ11に電力を供給可能なバッテリ12と、交流・直流変換装置であるインバータ13と、バッテリ12の直流電圧を昇圧するコンバータ14と、モータ11の駆動を制御する制御装置20とを備える。また、モータ駆動システム10は、制御装置20によるモータ11の制御に必要な情報を検出するセンサとして、電流センサ18、回転角センサ19等を備える。   FIG. 1 shows a schematic configuration of a motor drive system 10 equipped with a control device 20. As shown in FIG. 1, the motor drive system 10 includes a motor 11, a battery 12 that can supply power to the motor 11, an inverter 13 that is an AC / DC converter, and a converter 14 that boosts the DC voltage of the battery 12. And a control device 20 that controls the driving of the motor 11. The motor drive system 10 includes a current sensor 18, a rotation angle sensor 19, and the like as sensors that detect information necessary for controlling the motor 11 by the control device 20.

HV車両は、走行用動力源として、図示しないエンジンを備える。また、HV車両には、例えば、エンジンと2つの回転電機との間で動力を分配する動力分配機構、アクセル開度や車速、バッテリ12の充電率(SOC:State Of Charge)等に基づいて統合的に車両の走行機能を制御するHV制御装置、バッテリ12のSOC等を監視するバッテリ監視装置、車両の駆動制御に必要な情報を検出する各種センサ(例えば、アクセルポジションセンサ)等が搭載されている。   The HV vehicle includes an engine (not shown) as a driving power source. In addition, the HV vehicle is integrated based on, for example, a power distribution mechanism that distributes power between the engine and the two rotating electric machines, an accelerator opening degree, a vehicle speed, a charge rate (SOC: State Of Charge) of the battery 12, and the like. HV control device for controlling the running function of the vehicle, a battery monitoring device for monitoring the SOC of the battery 12, various sensors (for example, accelerator position sensor) for detecting information necessary for vehicle drive control, etc. Yes.

モータ11は、例えば、永久磁石からなるロータと、U相、V相、W相のステータコイルを含むステータとから構成される三相同期型回転電機である。モータ11は、バッテリ12から供給される電力により回転駆動される。具体的には、バッテリ12の直流電流がインバータ13によって三相交流電流に変換されてモータ11に供給される。例えば、モータ11の出力は、その回転軸が連結された動力分配機構等を介して駆動輪に伝達される。ゆえに、HV車両では、モータ11によりエンジンをアシストする走行又はモータ11のみを動力源とする所謂EV走行が可能である。また、モータ11は、回生制動時に発電機として機能する。   The motor 11 is, for example, a three-phase synchronous rotating electric machine including a rotor made of a permanent magnet and a stator including U-phase, V-phase, and W-phase stator coils. The motor 11 is rotationally driven by electric power supplied from the battery 12. Specifically, the direct current of the battery 12 is converted into a three-phase alternating current by the inverter 13 and supplied to the motor 11. For example, the output of the motor 11 is transmitted to the drive wheels via a power distribution mechanism or the like to which the rotating shaft is connected. Therefore, in the HV vehicle, traveling that assists the engine by the motor 11 or so-called EV traveling that uses only the motor 11 as a power source is possible. Further, the motor 11 functions as a generator during regenerative braking.

バッテリ12は、主としてモータ11に電力を供給する蓄電装置である。バッテリ12には、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、及びリチウムイオン電池等の二次電池が適用される。バッテリ12には、効率的な使用、劣化防止等の観点から、所定のSOCを上下限値とする管理幅(例えば、20%〜80%)と、充放電の基準となる目標SOC(例えば、60%)が設定されている。   The battery 12 is a power storage device that mainly supplies power to the motor 11. A secondary battery such as a nickel cadmium battery, a nickel metal hydride battery, or a lithium ion battery is applied to the battery 12. From the viewpoint of efficient use, prevention of deterioration, and the like, the battery 12 has a management range (for example, 20% to 80%) with a predetermined SOC as an upper and lower limit value, and a target SOC (for example, a charge / discharge standard) 60%) is set.

図2に、インバータ13の構成を示す。図2に示すように、インバータ13は、コンバータ14や図示しないリレー等を介して、バッテリ12の正極端子及び負極端子にそれぞれ接続される電力線及びアース線の間に並列に設けられる。インバータ13は、モータ11の各相に対応して、U相上下アーム15と、V相上下アーム16と、W相上下アーム17とを含む。各相上下アームは、複数のスイッチング素子を含み、例えば、U相上下アーム15は、スイッチング素子Q1,Q2を、V相上下アーム16は、スイッチング素子Q3,Q4を、W相上下アーム17は、スイッチング素子Q5,Q6をそれぞれ含む。また、スイッチング素子Q1〜Q6に対して、逆並列ダイオードD1〜D6がそれぞれ接続されている。   FIG. 2 shows the configuration of the inverter 13. As shown in FIG. 2, the inverter 13 is provided in parallel between a power line and a ground line connected to the positive terminal and the negative terminal of the battery 12 via a converter 14, a relay (not shown), and the like. Inverter 13 includes a U-phase upper and lower arm 15, a V-phase upper and lower arm 16, and a W-phase upper and lower arm 17 corresponding to each phase of motor 11. Each phase upper and lower arm includes a plurality of switching elements. For example, the U phase upper and lower arms 15 are switching elements Q1 and Q2, the V phase upper and lower arms 16 are switching elements Q3 and Q4, and the W phase upper and lower arms 17 are Switching elements Q5 and Q6 are included, respectively. Antiparallel diodes D1 to D6 are connected to switching elements Q1 to Q6, respectively.

スイッチング素子としては、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)、電力用MOS(Metal Oxide Semiconductor)トランジスタ、又は電力用バイポーラトランジスタ等の半導体素子を用いることができる。スイッチング素子Q1〜Q6のオン/オフは、制御装置20から出力されるスイッチング制御信号S1〜S6により制御される。   As the switching element, a semiconductor element such as an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor), a power MOS (Metal Oxide Semiconductor) transistor, or a power bipolar transistor can be used. Switching elements Q1 to Q6 are turned on / off by switching control signals S1 to S6 output from control device 20.

インバータ13は、例えば、モータ11のトルク指令値T*が正の場合には、スイッチング制御信号S1〜S6に基づいて、スイッチング素子Q1〜Q6をスイッチングして、バッテリ12の直流電圧を交流電圧に変換し、モータ11から正のトルクが出力されるように駆動制御する。一方、HV車両の回生制動時には、モータ11のトルク指令値T*が負に設定される。この場合には、インバータ13は、モータが発電した交流電圧を直流電圧に変換し、その変換した直流電圧をコンバータ14に供給する。コンバータ14は、その直流電圧を降圧した後、バッテリ12に供給する。 For example, when the torque command value T * of the motor 11 is positive, the inverter 13 switches the switching elements Q1 to Q6 based on the switching control signals S1 to S6 to change the DC voltage of the battery 12 to an AC voltage. The drive is controlled so that a positive torque is output from the motor 11. On the other hand, during regenerative braking of the HV vehicle, the torque command value T * of the motor 11 is set negative. In this case, the inverter 13 converts the AC voltage generated by the motor into a DC voltage, and supplies the converted DC voltage to the converter 14. Converter 14 steps down the DC voltage and then supplies it to battery 12.

電流センサ18は、モータ11に流れる電流を検出するセンサである。なお、各相の電流Iu,Iv,Iwの瞬時値の和は零であるので、電流センサ18は2相分のモータ電流(例えば、V相電流Iv及びW相電流Iw)を検出するように配置すればよい。回転角センサ19は、モータ11のロータ回転角θを検出するセンサである。制御装置20では、ロータ回転角θに基づいて、モータ11の回転数を算出できる。   The current sensor 18 is a sensor that detects a current flowing through the motor 11. Since the sum of instantaneous values of the currents Iu, Iv, and Iw of each phase is zero, the current sensor 18 detects the motor current for two phases (for example, the V-phase current Iv and the W-phase current Iw). What is necessary is just to arrange. The rotation angle sensor 19 is a sensor that detects the rotor rotation angle θ of the motor 11. The control device 20 can calculate the rotation speed of the motor 11 based on the rotor rotation angle θ.

制御装置20は、例えば、HV制御装置からの出力要求に従ってモータ11の制御を行う電子制御ユニット(ECU:Electronic Control Unit)であり、CPU、入出力ポート、メモリ等を備える。制御装置20は、HV制御装置からの出力要求であるトルク指令値T*に従って、インバータ13のスイッチング動作を制御するスイッチング制御信号を生成し、インバータ13を用いてモータ11を制御する。この制御を実行するため、制御装置20は、電流指令生成部21と、PI演算部22と、第1座標変換部23と、PWM信号生成部24と、第2座標変換部25と、回転数演算部26と、キャリア制御部27とを備える。 The control device 20 is, for example, an electronic control unit (ECU) that controls the motor 11 in accordance with an output request from the HV control device, and includes a CPU, an input / output port, a memory, and the like. The control device 20 generates a switching control signal for controlling the switching operation of the inverter 13 according to the torque command value T * which is an output request from the HV control device, and controls the motor 11 using the inverter 13. In order to execute this control, the control device 20 includes a current command generation unit 21, a PI calculation unit 22, a first coordinate conversion unit 23, a PWM signal generation unit 24, a second coordinate conversion unit 25, and a rotation speed. A calculation unit 26 and a carrier control unit 27 are provided.

制御装置20による制御手法として、同期PWM制御を適用する。ただし、通常の同期PWM制御と異なり、モータ11の回転速度とキャリアとの同期を維持しながら、電流指令に基づいて、キャリア周波数の一部を、より高い周波数に変更する。この点について、後ほど詳しく説明する。   As a control method by the control device 20, synchronous PWM control is applied. However, unlike the normal synchronous PWM control, a part of the carrier frequency is changed to a higher frequency based on the current command while maintaining the synchronization between the rotation speed of the motor 11 and the carrier. This point will be described in detail later.

PWM制御では、例えば、トルク指令値T*に応じた正弦波状の電圧指令と、三角波であるキャリアとを比較し、正弦波が三角波より大のときを1(ON)、小のときを0(OFF)とするパルス信号を生成する。なお、電圧指令は、モータ11の各相に対応して、相互に120°の位相差を有する正弦波信号として供給される。生成したパルス信号に基づいて、スイッチング素子Q1〜Q6をON/OFFすることで、各相に擬似正弦波電圧としてのパルス幅変調電圧が印加される。 In PWM control, for example, a sinusoidal voltage command corresponding to the torque command value T * is compared with a carrier that is a triangular wave, and 1 (ON) when the sine wave is larger than the triangular wave, and 0 ( OFF) is generated. The voltage command is supplied as a sine wave signal having a phase difference of 120 ° with respect to each phase of the motor 11. On the basis of the generated pulse signal, the switching elements Q1 to Q6 are turned on / off to apply a pulse width modulation voltage as a pseudo sine wave voltage to each phase.

図3に、モータ11の各相に対する電圧指令の波形と、キャリアとの関係を示す。図3に示すように、同期PWM制御では、モータ11の回転速度(回転周波数)と同期させて、モータ11の回転周波数の整数倍(少なくとも2倍以上)となるように、キャリア周波数が制御される。これは、キャリア制御部27の機能により実行される。キャリア制御部27は、キャリア周波数を分散して電磁騒音を抑制するため、基準周波数fcの一部を、基準周波数fcを整数倍した高周波数(以下、乗算周波数fhとする)に変更する。   FIG. 3 shows the relationship between the voltage command waveform for each phase of the motor 11 and the carrier. As shown in FIG. 3, in the synchronous PWM control, the carrier frequency is controlled so as to be an integral multiple (at least twice or more) of the rotation frequency of the motor 11 in synchronization with the rotation speed (rotation frequency) of the motor 11. The This is executed by the function of the carrier control unit 27. The carrier control unit 27 changes a part of the reference frequency fc to a high frequency (hereinafter referred to as a multiplication frequency fh) that is an integral multiple of the reference frequency fc in order to suppress the electromagnetic noise by dispersing the carrier frequency.

ここで、基準周波数fcとは、予め定められた同期数と、モータ11の回転数(回転周波数)とに基づいて設定されるキャリア周波数である。同期数は、モータ11の電気角1周期(360°)に含まれるキャリア数として予め定められている。つまり、同期数は、電気角1周期に含まれる基準周波数fcのキャリア数であり、例えば、任意の3の倍数に設定できる。図3に示す例では、同期数が6である。換言すると、基準周波数fcは、同期数が6となるように、モータ11の回転数に基づいて設定される。また、電圧指令もモータ11の回転数に同期するため、同期数は、電圧指令1周期あたりの基準周波数fcのキャリア数と言うこともできる。   Here, the reference frequency fc is a carrier frequency set based on a predetermined number of synchronizations and the number of rotations (rotation frequency) of the motor 11. The number of synchronizations is determined in advance as the number of carriers included in one cycle (360 °) of the electrical angle of the motor 11. That is, the number of synchronizations is the number of carriers of the reference frequency fc included in one electrical angle cycle, and can be set to an arbitrary multiple of 3, for example. In the example shown in FIG. In other words, the reference frequency fc is set based on the number of rotations of the motor 11 so that the number of synchronizations is 6. Further, since the voltage command is also synchronized with the number of rotations of the motor 11, the synchronization number can be said to be the number of carriers of the reference frequency fc per cycle of the voltage command.

電流指令生成部21は、予め記憶されたテーブル等に従って、モータ11に対するトルク指令値T*と、モータ11の回転数Nmとに基づいて、電流指令Id*及びIq*を生成する。予め定められたテーブルとしては、各電流値についてモータ11の回転数及び出力トルクの関係を示すT‐N制御マップが例示できる。 The current command generator 21 generates current commands Id * and Iq * based on the torque command value T * for the motor 11 and the rotation speed Nm of the motor 11 according to a table stored in advance. An example of the predetermined table is a TN control map showing the relationship between the rotation speed of the motor 11 and the output torque for each current value.

なお、モータ11の回転数Nmは、回転数演算部26によって回転角センサ19で検出されたロータ回転角θに基づいて算出される。また、第2座標変換部25では、ロータ回転角θを用いた座標変換(3相→2相)により、電流センサ18で検出されたV相電流Iv、W相電流Iwに基づいて、d軸電流Id及びq軸電流Iqが算出される。   The rotation speed Nm of the motor 11 is calculated based on the rotor rotation angle θ detected by the rotation angle sensor 19 by the rotation speed calculation unit 26. Further, in the second coordinate conversion unit 25, the d-axis is based on the V-phase current Iv and the W-phase current Iw detected by the current sensor 18 by coordinate conversion using the rotor rotation angle θ (3 phase → 2 phase). A current Id and a q-axis current Iq are calculated.

PI演算部22は、制御偏差に応じたd軸電圧指令Vd*及びq軸電圧指令Vq*を生成する機能を有する。具体的に、PI演算部22には、電流指令生成部21で生成されたd軸電流指令Id*及びq軸電流指令Iq*と、第2座標変換部25によって算出されたd軸電流Id及びq軸電流Iqとの偏差ΔId(ΔId=Id*−Id),ΔIq(ΔIq=Iq*−Iq)が入力される。そして、PI演算部22は、d軸電流偏差ΔId及びq軸電流偏差ΔIqのそれぞれについて、所定ゲインによるPI演算(比例積分演算)を行なって制御偏差を求め、この制御偏差に応じたd軸電圧指令Vd*及びq軸電圧指令Vq*を生成する。 The PI calculation unit 22 has a function of generating a d-axis voltage command Vd * and a q-axis voltage command Vq * according to the control deviation. Specifically, the PI calculation unit 22 includes the d-axis current command Id * and the q-axis current command Iq * generated by the current command generation unit 21, the d-axis current Id calculated by the second coordinate conversion unit 25, and deviation between the q-axis current Iq ΔId (ΔId = Id * -Id ), ΔIq (ΔIq = Iq * -Iq) is input. Then, the PI calculation unit 22 performs a PI calculation (proportional integration calculation) with a predetermined gain for each of the d-axis current deviation ΔId and the q-axis current deviation ΔIq to obtain a control deviation, and a d-axis voltage corresponding to the control deviation A command Vd * and a q-axis voltage command Vq * are generated.

第1座標変換部23は、モータ11のロータ回転角θを用いた座標変換(2相→3相)を行って、PI演算部22で作成されたd軸電圧指令Vd*及びq軸電圧指令Vq*を、モータ11の各相に対応する電圧指令Vu*,Vv*,Vw*に変換する機能を有する。 The first coordinate conversion unit 23 performs coordinate conversion (2 phase → 3 phase) using the rotor rotation angle θ of the motor 11, and the d-axis voltage command Vd * and the q-axis voltage command created by the PI calculation unit 22. It has a function of converting Vq * into voltage commands Vu * , Vv * , Vw * corresponding to each phase of the motor 11.

PWM信号生成部24は、上記のように、第1座標変換部23から供給される各相の電圧指令Vu*,Vv*,Vw*と、キャリアとの比較に基づいて、例えば、インバータ13の6つのスイッチング素子Q1〜Q6をON/OFFさせるためのスイッチング制御信号S1〜S6を生成する。そして、インバータ13が、スイッチング制御信号S1〜S6に従ってスイッチングされることにより、モータ11にトルク指令値T*に従ったトルクを出力するための交流電圧が印加される。なお、PWM信号生成部24は、キャリア制御部27により設定された周波数(基準周波数fc又は乗算周波数fh)に従ってキャリアを発生させる。 As described above, the PWM signal generation unit 24, for example, based on the comparison between the voltage commands Vu * , Vv * , Vw * of each phase supplied from the first coordinate conversion unit 23 and the carrier, for example, the inverter 13 Switching control signals S1 to S6 for turning on / off the six switching elements Q1 to Q6 are generated. Then, the inverter 13 is switched according to the switching control signals S1 to S6, whereby an AC voltage for outputting torque according to the torque command value T * is applied to the motor 11. Note that the PWM signal generation unit 24 generates a carrier according to the frequency (reference frequency fc or multiplication frequency fh) set by the carrier control unit 27.

キャリア制御部27は、PWM信号生成部24で使用されるキャリアの周波数を制御する機能を有する。キャリア制御部27は、キャリアの基準周波数fcを設定する基準周波数設定手段28と、電流指令に基づいて、キャリアの周波数を基準周波数fcよりも高い周波数の乗算周波数fhに切り換える周波数切り換え手段29とを有する。   The carrier control unit 27 has a function of controlling the frequency of the carrier used in the PWM signal generation unit 24. The carrier control unit 27 includes a reference frequency setting unit 28 that sets the carrier reference frequency fc, and a frequency switching unit 29 that switches the carrier frequency to a multiplication frequency fh that is higher than the reference frequency fc based on the current command. Have.

基準周波数設定手段28は、モータ11の電気角1周期あたりのキャリア(基準周波数fcのキャリア)の数として予め定められた同期数と、モータ11の回転数とに基づいて、キャリアの基準周波数fcを設定する機能を有する。基準周波数設定手段28は、例えば、回転数演算部26からモータ11の回転数Nmを取得し、予め定められた同期数を用いて基準周波数fcを算出する。つまり、基準周波数設定手段28は、モータ11の回転速度に応じて基準周波数fcを変更設定する。なお、同機数は、基準周波数fcを設定する時点で定められているものであれば、モータ11の状態等に応じて変動してもよい。   The reference frequency setting means 28 determines the reference frequency fc of the carrier based on the number of synchronizations determined in advance as the number of carriers per carrier of the electrical angle of the motor 11 (carrier of the reference frequency fc) and the number of rotations of the motor 11. Has the function of setting. For example, the reference frequency setting unit 28 acquires the rotation speed Nm of the motor 11 from the rotation speed calculation unit 26 and calculates the reference frequency fc using a predetermined synchronization number. That is, the reference frequency setting means 28 changes and sets the reference frequency fc according to the rotation speed of the motor 11. The number of the aircraft may vary depending on the state of the motor 11 and the like as long as it is determined at the time of setting the reference frequency fc.

周波数切り換え手段29は、電流指令に基づいて、キャリア周波数を、基準周波数fcを整数倍した乗算周波数fhに切り換える機能を有する。つまり、周波数切り換え手段29は、キャリア周波数を分散して、基準周波数fcと、基準周波数fcの整数倍の乗算周波数fhとを混在させる。これにより、周波数が低い基準周波数fcのキャリアに起因する騒音が分散されて騒音レベルが低下する。   The frequency switching unit 29 has a function of switching the carrier frequency to a multiplication frequency fh obtained by multiplying the reference frequency fc by an integer based on the current command. That is, the frequency switching unit 29 disperses the carrier frequency and mixes the reference frequency fc and the multiplication frequency fh that is an integral multiple of the reference frequency fc. As a result, noise caused by the carrier having the reference frequency fc having a low frequency is dispersed and the noise level is lowered.

周波数切り換え手段29は、電磁騒音の抑制とインバータ13のスイッチングによる発熱の抑制とを高度に両立する観点から、周波数切り換えのタイミング及び周波数の規定倍率Zを決定する。ここで、規定倍率Zとは、fh/fcを意味し、基準周波数fcを整数倍した乗算周波数fhに切り換える際の「整数」にあたる。周波数切り換え手段29は、同期数と、電流指令の位相(以下、単に電流位相とする)とに基づいて、基準周波数fcの1周期単位で周波数を切り換えることが好適である。また、周波数切り換え手段29は、モータ11の回転数(回転周波数)と、モータ11のトルクとに基づいて、規定倍率Zを変更することが好適である。   The frequency switching means 29 determines the frequency switching timing and the frequency specified magnification Z from the viewpoint of achieving both high levels of suppression of electromagnetic noise and suppression of heat generation by switching of the inverter 13. Here, the specified magnification Z means fh / fc, and corresponds to an “integer” when switching to the multiplication frequency fh obtained by multiplying the reference frequency fc by an integer. The frequency switching unit 29 preferably switches the frequency in units of one cycle of the reference frequency fc based on the number of synchronizations and the phase of the current command (hereinafter simply referred to as current phase). Moreover, it is preferable that the frequency switching unit 29 changes the specified magnification Z based on the rotation speed (rotation frequency) of the motor 11 and the torque of the motor 11.

図4に、W相に対する電流指令及び電圧指令の波形と、キャリアとの関係を示す。図4に示す例では、ある電気角周期(第1の電気角周期とする)において、基準周波数fcと、乗算周波数fhとが、基準周波数fcの1周期おきに交互に繰り返されている。つまり、周波数切り換え手段29は、第1の電気角周期において、基準周波数fcの2周期に1回の割合で、基準周波数fcを乗算周波数fhに切り換えている。一方、第1の電気角周期に続く第2の電気角周期では、例えば、基準周波数fcから乗算周波数fhへの切り換えを実施しない。なお、規定倍率Zは、例えば、2倍又は3倍とすることが好適である。   FIG. 4 shows the relationship between the waveforms of the current command and voltage command for the W phase and the carrier. In the example illustrated in FIG. 4, the reference frequency fc and the multiplication frequency fh are alternately repeated every other period of the reference frequency fc in a certain electrical angle cycle (the first electrical angle cycle). That is, the frequency switching unit 29 switches the reference frequency fc to the multiplication frequency fh at a rate of once every two periods of the reference frequency fc in the first electrical angle period. On the other hand, in the second electrical angle cycle following the first electrical angle cycle, for example, switching from the reference frequency fc to the multiplication frequency fh is not performed. The specified magnification Z is preferably 2 or 3 times, for example.

周波数切り換え手段29は、インバータ13のスイッチングによる発熱を抑制するため、電流指令が高くなる高電流位相領域Rhでは、同じスイッチング素子に対応する高電流位相領域Rhについて、連続して乗算周波数fhに切り換えないことが好適である。つまり、モータ11の各相に対応するインバータ13のスイッチング素子はそれぞれ2つあるが、2つのうち一方のスイッチング素子(例えば、スイッチング素子Q6)に対応する高電流位相領域Rh(Q6)でキャリアを乗算周波数fhに切り換えた場合には、そのスイッチング素子Q6に対応する次の高電流位相領域Rh(Q6)では、基準周波数fcから乗算周波数fhへの切り換えを実施しない。   In order to suppress heat generation due to switching of the inverter 13, the frequency switching unit 29 continuously switches to the multiplication frequency fh in the high current phase region Rh corresponding to the same switching element in the high current phase region Rh where the current command becomes high. It is preferred not to. That is, there are two switching elements of the inverter 13 corresponding to each phase of the motor 11, but carriers are supplied in the high current phase region Rh (Q 6) corresponding to one of the two switching elements (for example, the switching element Q 6). When switching to the multiplication frequency fh, switching from the reference frequency fc to the multiplication frequency fh is not performed in the next high current phase region Rh (Q6) corresponding to the switching element Q6.

換言すると、同じ相の上アームについて、基準周波数fcから乗算周波数fhへの切り換え(以下、単に高周波数化とも称する)を実施した場合には、高電流位相領域Rhで再び高周波数化を実施するまでの間に、少なくとも1以上の高周波数化を実施しない高電流位相領域Rhを挟むことが好適である。一方、高電流位相領域Rh(Q6)で高周波数化を実施した後、それに続く高電流位相領域Rh(Q5)で高周波数化を実施してもよい。   In other words, when the upper arm of the same phase is switched from the reference frequency fc to the multiplication frequency fh (hereinafter also simply referred to as higher frequency), the higher frequency is increased again in the high current phase region Rh. In the meantime, it is preferable to sandwich at least one high current phase region Rh where high frequency is not implemented. On the other hand, after increasing the frequency in the high current phase region Rh (Q6), the frequency may be increased in the subsequent high current phase region Rh (Q5).

また、周波数切り換え手段29は、インバータ13のスイッチングによる発熱を抑制するため、高電流位相領域Rhでは、基準周波数fcの2周期分連続して乗算周波数fhに切り換えないことが好適である。例えば、基準周波数fcの1周期おきに高周波数化を実施することで、高電流位相領域Rhにおいて、基準周波数fcの2周期分連続して基準周波数fcが乗算周波数fhに切り換わることを防止できる。一方、電流指令が低くなる低電流位相領域では、キャリア周波数を、基準周波数fcの2周期分連続して乗算周波数fhに切り換えてもよい。   In addition, in order to suppress heat generation due to switching of the inverter 13, the frequency switching unit 29 is preferably not switched to the multiplication frequency fh continuously for two cycles of the reference frequency fc in the high current phase region Rh. For example, by increasing the frequency every other period of the reference frequency fc, it is possible to prevent the reference frequency fc from switching to the multiplication frequency fh in the high current phase region Rh continuously for two periods of the reference frequency fc. . On the other hand, in the low current phase region where the current command is low, the carrier frequency may be switched to the multiplication frequency fh continuously for two cycles of the reference frequency fc.

なお、キャリア周波数の高周波数化を制限すべき高電流位相領域Rhとは、電流指令の振幅ピークにおける電流量を100とした場合に、その電流量の50%以上となる領域、又は70%以上となる領域、又は80%以上となる領域である。   The high current phase region Rh that should limit the increase in the carrier frequency is a region that is 50% or more of the current amount when the current amount at the amplitude peak of the current command is 100, or 70% or more. Or an area that is 80% or more.

図5に、キャリア周波数の切り換えパターンを規定した配置マップ(電気角1周期分)を示す。図5に示す配置マップは、同期数と、電流位相とを引数として、高周波数化を実施する基準周波数fcの対象周期を規定した2次元マップである。図5に示す配置マップでは、高周波数化を実施する基準周波数fcの対象周期を1として記憶し、高周波数化を実施しない基準周波数fcの対象周期を0として記憶しており、高周波数化を実施する2つの対象周期の間に3つの非実施周期を挟んでいる。配置マップは、例えば、同じスイッチング素子の隣り合う高電流位相領域Rhにおいて、1(実施)が連続しないように、また、高電流位相領域Rhにおいて、基準周波数fcの2周期分連続して1(実施)とならないように、1(実施)と0(非実施)とを規定することが好ましい。   FIG. 5 shows an arrangement map (for one electrical angle period) defining the carrier frequency switching pattern. The arrangement map shown in FIG. 5 is a two-dimensional map that defines the target period of the reference frequency fc for increasing the frequency by using the number of synchronizations and the current phase as arguments. In the arrangement map shown in FIG. 5, the target period of the reference frequency fc for performing higher frequency is stored as 1, and the target period of the reference frequency fc for which higher frequency is not performed is stored as 0. Three non-implementation periods are sandwiched between two target periods to be implemented. For example, the arrangement map is such that 1 (execution) does not continue in the adjacent high current phase region Rh of the same switching element, and 1 (continuous) for two periods of the reference frequency fc in the high current phase region Rh. It is preferable to define 1 (execution) and 0 (non-execution) so as not to be (execution).

周波数切り換え手段29は、図5に例示するような配置マップを用いて、キャリア周波数の切り換えを実行できる。周波数切り換え手段29は、例えば、制御装置20のメモリから同期数を読み出すと共に、回転角センサ19により検出されたロータ回転角θを取得して電流位相を導出し、同期数及び電流位相に基づいて配置マップからキャリア周波数の切り換えを実行する基準周波数fcの対象周期を特定する。   The frequency switching unit 29 can switch the carrier frequency by using an arrangement map as illustrated in FIG. For example, the frequency switching unit 29 reads out the synchronization number from the memory of the control device 20, obtains the rotor rotation angle θ detected by the rotation angle sensor 19, derives the current phase, and based on the synchronization number and the current phase. The target period of the reference frequency fc for switching the carrier frequency is specified from the arrangement map.

図6に、モータ11の回転数と、モータ11のトルクと、規定倍率Zとの関係を規定する倍率マップを示す。図6に示す倍率マップは、モータ11の回転数と、モータ11のトルクとを引数として、1倍、2倍、3倍の規定倍率Zを規定した2次元マップである。ここで、1倍とは、基準周波数fcを維持することを意味し、この倍率マップでは、例えば、モータ11のトルクが30Nm以下の範囲では、モータ11の回転数によらずキャリアの高周波数化を実施しない。   FIG. 6 shows a magnification map that defines the relationship among the rotational speed of the motor 11, the torque of the motor 11, and the prescribed magnification Z. The magnification map shown in FIG. 6 is a two-dimensional map that defines a specified magnification Z of 1 ×, 2 ×, and 3 × using the rotation speed of the motor 11 and the torque of the motor 11 as arguments. Here, 1 × means that the reference frequency fc is maintained. In this magnification map, for example, in the range where the torque of the motor 11 is 30 Nm or less, the carrier frequency is increased regardless of the rotation speed of the motor 11. Do not implement.

図6に示す倍率マップでは、モータ11のトルクが大きく(例えば、50Nm)、且つ回転数が低いほど(例えば、1000rpm)、規定倍率Zを高く設定している(Z=3)。一方、トルクが大きくても(例えば、40Nm)、回転数が大きい範囲(例えば、4000rpm以上)では、規定倍率Zを低く設定している(Z=1)。   In the magnification map shown in FIG. 6, the specified magnification Z is set higher (Z = 3) as the torque of the motor 11 is larger (for example, 50 Nm) and the rotational speed is lower (for example, 1000 rpm). On the other hand, even if the torque is large (for example, 40 Nm), the specified magnification Z is set low (Z = 1) in the range where the rotational speed is large (for example, 4000 rpm or more).

図3〜図6に示すように、キャリア周波数の切り換えパターン及び規定倍率Zは、インバータ13の発熱が問題とならない範囲において、適宜変更することができる。例えば、図4,5に示す例では、W相の電流位相に基づいて、基準周波数fcの一部の高周波数化を実施しているが、U相又はV相の電流位相に基づいて、或いは複数の相の電流位相に基づいて、高周波数化を実施してもよい。また、図3,4に示す例では、基準周波数fcと乗算周波数fhとが、基準周波数fcの1周期おきに交互に繰り返されているが、例えば、第1の電気角周期では、基準周波数fcを全て乗算周波数fhに切り換え、第1の電気角周期に続く第2の電気角周期、又は幾つかの電気角周期では、高周波数化を実施しない切り換えパターンとしてもよい。   As shown in FIGS. 3 to 6, the carrier frequency switching pattern and the specified magnification Z can be changed as appropriate within a range in which the heat generation of the inverter 13 does not cause a problem. For example, in the example shown in FIGS. 4 and 5, a part of the reference frequency fc is increased based on the current phase of the W phase, but based on the current phase of the U phase or the V phase, or The frequency may be increased based on the current phases of a plurality of phases. 3 and 4, the reference frequency fc and the multiplication frequency fh are alternately repeated every other period of the reference frequency fc. For example, in the first electrical angle period, the reference frequency fc May be switched to the multiplication frequency fh, and a switching pattern in which high frequency is not implemented in the second electrical angular period following the first electrical angular period, or in several electrical angular periods.

次に、図7を参照し、制御装置20によるキャリア周波数制御の一例について説明する。また、図8,9を適宜参照する。なお、以下では、U相の電圧指令(U相電圧)に基づいてキャリアの同期を実行し、W相の電流位相に基づいてキャリア周波数の切り換えを実行するものとして説明する。   Next, an example of carrier frequency control by the control device 20 will be described with reference to FIG. 8 and 9 will be referred to as appropriate. In the following description, it is assumed that carrier synchronization is executed based on the U-phase voltage command (U-phase voltage) and carrier frequency switching is executed based on the W-phase current phase.

図7に示すように、モータ11の回転速度とキャリアとの同期を図り、モータ11の回転数Nm(回転周波数)と同期数とに基づき基準周波数fcを設定する(S10〜S13)。S10〜S13の手順は、基準周波数設定手段28の機能により実行される。まず、回転角センサ19からモータ11のロータ回転角θを取得して、現在の電気角を導出する(S10)。続いて、現在の電気角からU相電圧が0となるゼロクロス位置までの相対角度を導出する(S11)。そして、現在の基準周波数fcを繰り返したときの余り時間を演算する(S12)。そして、余り時間からキャリア周波数(キャリアの端数)を再計算して基準周波数fcを決定する(S13)。   As shown in FIG. 7, the rotation speed of the motor 11 and the carrier are synchronized, and the reference frequency fc is set based on the rotation number Nm (rotation frequency) of the motor 11 and the synchronization number (S10 to S13). The procedures of S10 to S13 are executed by the function of the reference frequency setting means 28. First, the rotor rotation angle θ of the motor 11 is acquired from the rotation angle sensor 19, and the current electrical angle is derived (S10). Subsequently, a relative angle from the current electrical angle to the zero cross position where the U-phase voltage is 0 is derived (S11). Then, the remaining time when the current reference frequency fc is repeated is calculated (S12). Then, the reference frequency fc is determined by recalculating the carrier frequency (the fraction of the carrier) from the remaining time (S13).

図8に示すように、現時点からゼロクロス位置まで進んだときに(モータ11の回転数がその間に変化しないことが前提)、ゼロクロス位置とキャリアの周期Tとが合致する場合には、補正量を0とする。即ち、基準周波数fcを変更しない。一方、図9に示すように、現時点からゼロクロス位置まで進んだときに(モータ11の回転数がその間に変化しないことが前提)、ゼロクロス位置とキャリアの周期とが合致しない場合には、キャリア周波数の補正が必要である。例えば、補正量が1/4である場合には、キャリアの周期Tが(1−1/4)Tとなり、周波数は逆数となる。補正後には、モータ11の回転数Nmと同期数とに基づき基準周波数fcを設定する。   As shown in FIG. 8, when the zero cross position is reached from the present time (assuming that the rotation speed of the motor 11 does not change during that time), if the zero cross position matches the carrier cycle T, the correction amount is 0. That is, the reference frequency fc is not changed. On the other hand, as shown in FIG. 9, when the vehicle advances from the current time to the zero cross position (assuming that the rotation speed of the motor 11 does not change during that time), if the zero cross position does not match the carrier cycle, the carrier frequency Correction is required. For example, when the correction amount is 1/4, the carrier period T is (1-1 / 4) T and the frequency is an inverse number. After the correction, the reference frequency fc is set based on the rotation speed Nm of the motor 11 and the synchronization number.

続いて、モータ11の回転数Nmと、モータ11に対するトルク指令値T*とに基づいて、倍率マップから規定倍率Zを決定する(S14)。なお、トルク指令値T*が小さな範囲では、倍率マップの規定倍率Zを1として、キャリア周波数の切り換えを実施しない設定としてもよい。 Subsequently, based on the rotation speed Nm of the motor 11 and the torque command value T * for the motor 11, the specified magnification Z is determined from the magnification map (S14). In the range where the torque command value T * is small, the specified magnification Z in the magnification map may be set to 1 so that the carrier frequency is not switched.

続いて、キャリア周波数の切り換えパターンを規定した配置マップからキャリア周波数の切り換えを実施すべき電流位相か否かを確認して(S15)、例えば、配置マップが1(実施)である場合には、基準周波数fcに規定倍率Zを乗じて乗算周波数fhを決定する(S16)。つまり、基準周波数fcの実施対象周期について、キャリアの周波数を乗算周波数fhに設定する。一方、配置マップが0(非実施)である場合には、基準周波数fcの切り換えを行わない。つまり、基準周波数fcの高周波数化が禁止される。S14〜S16の手順は、周波数切り換え手段29の機能により実行される。   Subsequently, it is confirmed whether or not the current phase is to be switched carrier frequency from the arrangement map defining the carrier frequency switching pattern (S15), for example, if the arrangement map is 1 (implementation), The multiplication frequency fh is determined by multiplying the reference frequency fc by the specified magnification Z (S16). That is, for the implementation target period of the reference frequency fc, the carrier frequency is set to the multiplication frequency fh. On the other hand, when the arrangement map is 0 (not implemented), the reference frequency fc is not switched. That is, an increase in the reference frequency fc is prohibited. The procedures of S14 to S16 are executed by the function of the frequency switching means 29.

S15の手順は、例えば、次のように進行する。まず、電流指令生成部21で生成されたd軸電流指令Id*及びq軸電流指令Iq*と、ロータ回転角θからの電気角とあわせて、例えば、W相の電流位相を特定し、配置マップを用いて高周波数化の実施判定を行う。 The procedure of S15 proceeds as follows, for example. First, the d-phase current command Id * and the q-axis current command Iq * generated by the current command generation unit 21 and the electrical angle from the rotor rotation angle θ are identified and arranged, for example, as a W-phase current phase. Use the map to determine whether to increase the frequency.

なお、キャリア制御部27により設定されたキャリア周波数は、例えば、PWM信号生成部24に送信され、PWM信号生成部24において、そのキャリア周波数に従ったキャリアが出力される。   The carrier frequency set by the carrier control unit 27 is transmitted to, for example, the PWM signal generation unit 24, and the PWM signal generation unit 24 outputs a carrier according to the carrier frequency.

以上のように、制御装置20は、電流指令に基づいて、キャリア周波数を、基準周波数fcを整数倍した乗算周波数fhに切り換える一方、同じスイッチング素子の高電流位相領域Rhでは、連続して乗算周波数fhに切り換えない。また、高電流位相領域Rhでは、基準周波数fcの2周期分連続して乗算周波数fhに切り換えない。これにより、周波数の低い基準周波数fcを分散させて電磁騒音を抑制しながら、スチッチングによる発熱量が大きな高電流位相領域Rhでは高周波数化を大幅に制限してスイッチングによる発熱を抑制することができる。つまり、制御装置20によれば、良好な制御性を維持しながら、電磁騒音の抑制とスイッチングによる発熱の抑制とをより高度に両立することが可能である。   As described above, the control device 20 switches the carrier frequency to the multiplication frequency fh that is an integral multiple of the reference frequency fc based on the current command, while continuously multiplying the multiplication frequency in the high current phase region Rh of the same switching element. Do not switch to fh. Further, in the high current phase region Rh, the multiplication frequency fh is not switched continuously for two cycles of the reference frequency fc. Thereby, while suppressing the electromagnetic noise by dispersing the reference frequency fc having a low frequency, in the high current phase region Rh where the amount of heat generated by the switching is large, the frequency increase can be significantly limited to suppress the heat generated by the switching. . That is, according to the control device 20, it is possible to achieve both higher levels of suppression of electromagnetic noise and suppression of heat generation by switching while maintaining good controllability.

10 ハイブリッド車両(HV車両)、11 モータジェネレータ(モータ)、12 バッテリ、13 インバータ、14 コンバータ、15 U相上下アーム、16 V相上下アーム、17 W相上下アーム、18 電流センサ、19 回転角センサ、20 制御装置、21 電流指令生成部、22 PI演算部、23 第1座標変換部、24 PWM信号生成部、25 第2座標変換部、26 回転数演算部、27 キャリア制御部、28 基準周波数設定手段、29 周波数切り換え手段。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Hybrid vehicle (HV vehicle), 11 Motor generator (motor), 12 Battery, 13 Inverter, 14 Converter, 15 U-phase upper / lower arm, 16 V-phase upper / lower arm, 17 W-phase upper / lower arm, 18 Current sensor, 19 Rotation angle sensor , 20 control device, 21 current command generation unit, 22 PI calculation unit, 23 first coordinate conversion unit, 24 PWM signal generation unit, 25 second coordinate conversion unit, 26 rotation speed calculation unit, 27 carrier control unit, 28 reference frequency Setting means, 29 Frequency switching means.

Claims (4)

複数のスイッチング素子を含むインバータを用いて、回転電機に印加する電圧を制御する回転電機の制御装置において、
電圧指令と搬送波との比較に基づいて、スイッチング素子のスイッチング制御信号を生成する信号生成部と、
予め定められた同期数と、回転電機の回転数とに基づいて、搬送波の基準周波数を設定する搬送波制御部と、
を備え、
搬送波制御部は、
電流指令に基づいて、搬送波の周波数を、基準周波数を整数倍した高周波数に切り換える一方、電流指令が高くなる高電流位相領域では、同じスイッチング素子に対応する高電流位相領域について、連続して高周波数に切り換えないことを特徴とする回転電機の制御装置。
In a control device for a rotating electrical machine that controls a voltage applied to the rotating electrical machine using an inverter including a plurality of switching elements,
Based on the comparison between the voltage command and the carrier wave, a signal generation unit that generates a switching control signal of the switching element,
A carrier wave control unit that sets a reference frequency of the carrier wave based on a predetermined number of synchronizations and the rotation speed of the rotating electrical machine;
With
The carrier wave control unit
Based on the current command, the frequency of the carrier wave is switched to a high frequency that is an integer multiple of the reference frequency, while in the high current phase region where the current command is high, the high current phase region corresponding to the same switching element is continuously high. A control device for a rotating electrical machine characterized by not switching to a frequency.
複数のスイッチング素子を含むインバータを用いて、回転電機に印加する電圧を制御する回転電機の制御装置において、
電圧指令と搬送波との比較に基づいて、スイッチング素子のスイッチング制御信号を生成する信号生成部と、
予め定められた同期数と、回転電機の回転数とに基づいて、搬送波の基準周波数を設定する搬送波制御部と、
を備え、
搬送波制御部は、
電流指令に基づいて、搬送波の周波数を、基準周波数の1周期単位で基準周波数を整数倍した高周波数に切り換える一方、電流指令が高くなる高電流位相領域では、基準周波数の2周期分連続して高周波数に切り換えないことを特徴とする回転電機の制御装置。
In a control device for a rotating electrical machine that controls a voltage applied to the rotating electrical machine using an inverter including a plurality of switching elements,
Based on the comparison between the voltage command and the carrier wave, a signal generation unit that generates a switching control signal of the switching element,
A carrier wave control unit that sets a reference frequency of the carrier wave based on a predetermined number of synchronizations and the rotation speed of the rotating electrical machine;
With
The carrier wave control unit
Based on the current command, the frequency of the carrier wave is switched to a high frequency that is an integer multiple of the reference frequency in one cycle unit of the reference frequency. A control device for a rotating electrical machine characterized by not switching to a high frequency.
請求項1又は2に記載の回転電機の制御装置において、
搬送波制御部は、同期数と、電流指令の位相とに基づいて、搬送波の周波数を、基準周波数を整数倍した高周波数に切り換えることを特徴とする回転電機の制御装置。
In the control apparatus for the rotating electrical machine according to claim 1 or 2,
The carrier control unit switches the frequency of the carrier to a high frequency obtained by multiplying the reference frequency by an integer based on the number of synchronizations and the phase of the current command.
請求項1〜3のいずれか1に記載の回転電機の制御装置において、
搬送波制御部は、回転電機の回転数とトルクとに基づいて、搬送波の周波数を、基準周波数を整数倍した高周波数に切り換えることを特徴とする回転電機の制御装置。
In the control apparatus of the rotary electric machine according to any one of claims 1 to 3,
The carrier control unit switches the frequency of the carrier to a high frequency obtained by multiplying the reference frequency by an integer based on the rotation speed and torque of the rotating electric machine.
JP2011102655A 2011-05-02 2011-05-02 Control device for rotating electrical machine Expired - Fee Related JP5659945B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011102655A JP5659945B2 (en) 2011-05-02 2011-05-02 Control device for rotating electrical machine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011102655A JP5659945B2 (en) 2011-05-02 2011-05-02 Control device for rotating electrical machine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2012235619A JP2012235619A (en) 2012-11-29
JP5659945B2 true JP5659945B2 (en) 2015-01-28

Family

ID=47435395

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2011102655A Expired - Fee Related JP5659945B2 (en) 2011-05-02 2011-05-02 Control device for rotating electrical machine

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5659945B2 (en)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5752214B2 (en) * 2013-11-22 2015-07-22 三菱電機株式会社 Synchronous machine controller
JP6489842B2 (en) * 2015-01-22 2019-03-27 山洋電気株式会社 Motor control device
RU2664591C1 (en) 2015-09-30 2018-08-23 Ниссан Мотор Ко., Лтд. Method of electric power control and electric power control device
JP7280170B2 (en) 2019-11-22 2023-05-23 日立Astemo株式会社 Motor control device, motor control method, hybrid system, boost converter system, electric power steering system
JP7465153B2 (en) * 2020-06-02 2024-04-10 株式会社Subaru Control device
WO2023095705A1 (en) * 2021-11-24 2023-06-01 株式会社Ihi Motor device

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10201246A (en) * 1997-01-13 1998-07-31 Mitsubishi Electric Corp Pwm inverter apparatus
JP5125139B2 (en) * 2007-02-20 2013-01-23 株式会社豊田自動織機 Motor inverter control device and motor control method
JP5188511B2 (en) * 2008-01-18 2013-04-24 三菱電機株式会社 Control device for power converter
JP4999805B2 (en) * 2008-05-19 2012-08-15 三菱電機株式会社 Switching control device, inverter, converter and permanent magnet motor using the same, compressor and air conditioner
JP4605274B2 (en) * 2008-08-27 2011-01-05 トヨタ自動車株式会社 vehicle
JP5304894B2 (en) * 2009-05-29 2013-10-02 トヨタ自動車株式会社 AC motor control apparatus and control method

Also Published As

Publication number Publication date
JP2012235619A (en) 2012-11-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5471259B2 (en) Control device
US8471519B2 (en) Control device and control method for AC motor
JP5304894B2 (en) AC motor control apparatus and control method
JP5471255B2 (en) Control device for motor drive device
JP5454685B2 (en) Motor drive device and vehicle equipped with the same
US8232753B2 (en) Control device for electric motor drive apparatus
JP5645083B2 (en) Rotating electrical machine control device
US9331627B2 (en) Control apparatus for AC motor
JP5633639B2 (en) Electric motor control device, electric vehicle including the same, and electric motor control method
US9318982B2 (en) Control apparatus for AC motor
JP5435292B2 (en) Control device
JP5803559B2 (en) Rotating electrical machine control device
JP2014096856A (en) Control system of ac motor
JP5659945B2 (en) Control device for rotating electrical machine
JP2012050259A (en) Control system of ac motor
JP5955761B2 (en) Vehicle control device
JP2009201250A (en) Controller of electric motor
US11146203B2 (en) Motor control apparatus
JP2010183661A (en) Rotating electrical machine control system
JP2010183702A (en) Controller of inverter
JP4526628B2 (en) AC motor control device
JP6305603B1 (en) Control device for rotating electrical machine
JP2012070499A (en) Rotary electric machine control system

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20140108

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20141009

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20141104

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20141117

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees