JP5910342B2 - Motor drive device - Google Patents
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Description
本発明は、インバータ回路を用いてモータを駆動するモータ駆動装置に関する。 The present invention relates to a motor drive device that drives a motor using an inverter circuit.
従来から、例えば、直流電圧をインバータ回路のスイッチング素子のスイッチングにより交流に変換して、3本の出力線を介して3相のモータコイルに電圧を出力することで、3相モータを駆動するモータ駆動装置がある。このようなモータ駆動装置では、3相のうちの1相をスイッチング固定相として固定相を順次変更するとともに、固定しない2相のうち一方の相のノッチ波の位相を他方の相のノッチ波の位相に対してシフトさせ、固定相の変更に伴い位相シフト相も順次変更するものが知られている(例えば、特許文献1参照。)。 Conventionally, for example, a motor that drives a three-phase motor by converting a direct-current voltage into an alternating current by switching of a switching element of an inverter circuit and outputting the voltage to a three-phase motor coil via three output lines There is a drive. In such a motor driving device, one of the three phases is changed as a switching stationary phase, and the stationary phase is sequentially changed, and the notch wave of one phase of the two phases not fixed is changed to the notch wave of the other phase. It is known that the phase is shifted with respect to the phase and the phase shift phase is also changed sequentially with the change of the stationary phase (for example, see Patent Document 1).
しかしながら、上記従来技術のモータ駆動装置では、ノッチ波の位相シフト相を切り替える際に、3本の出力線の線間のうち電圧が出力される線間が切り替わる。このように電圧が出力される線間が切り替わることによって、位相シフト相の切り替え時に出力電圧波形が不規則となり、これに伴ってインバータ回路に比較的大きな電流リプルが発生するという不具合を生じる場合がある。大きな電流リプルの発生は、例えばインバータ回路に設けられた平滑コンデンサにダメージを与え寿命低下等の原因となるという問題がある。 However, in the prior art motor driving device, when the phase shift phase of the notch wave is switched, the line between which the voltage is output is switched among the lines of the three output lines. By switching between the lines that output voltage in this way, the output voltage waveform becomes irregular when the phase shift phase is switched, and this may cause a problem that a relatively large current ripple occurs in the inverter circuit. is there. The generation of a large current ripple has a problem in that, for example, the smoothing capacitor provided in the inverter circuit is damaged and causes a reduction in life.
本発明は、上記点に鑑みてなされたものであり、ノッチ波の位相シフト相を切り替える際に、インバータ回路に発生する電流リプルを抑制することが可能なモータ駆動装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and an object thereof is to provide a motor drive device capable of suppressing current ripple generated in an inverter circuit when switching the phase shift phase of a notch wave. To do.
上記目的を達成するため、開示された発明の一つでは、
制御手段(100)が、複数相のうちの少なくとも1相のスイッチング固定しない相に対応したノッチ波の位相を、基準搬送波に対してシフトさせる位相シフト手段(130)を有しており、
位相シフト手段は、ノッチ波の位相をシフトさせる相を、スイッチング固定しない相から別のスイッチング固定しない相へ順次切り替えるモータ駆動装置であって、
制御手段は、位相シフト手段によってノッチ波のシフトする相の切り替えが行われるタイミングの直後には、複数の出力線(45)の線間のうちシフトする相の切り替えが行われるタイミングの直前に電圧を出力していなかった線間への電圧の出力を禁止することを特徴としている。
In order to achieve the above object, in one of the disclosed inventions,
The control means (100) has phase shift means (130) for shifting the phase of the notch wave corresponding to the phase of at least one of the plurality of phases that is not fixed and fixed with respect to the reference carrier wave
The phase shift means is a motor drive device that sequentially switches a phase that shifts the phase of the notch wave from a phase that is not fixed at switching to a phase that is not fixed at switching ,
The control means immediately after the timing at which the phase to which the notch wave is shifted is switched by the phase shift means, immediately before the timing at which the phase to be shifted among the plurality of output lines (45) is switched. It is characterized by prohibiting the output of a voltage between lines that did not output.
これによると、制御手段は、位相シフト手段によりノッチ波の位相シフト相の切り替えが行われるタイミングの直前に電圧を出力していなかった出力線の線間へは、位相シフト相の切り替えが行われるタイミングの直後に新たに電圧を出力しないようにスイッチング素子のスイッチング動作を行う。したがって、ノッチ波の位相シフト相を切り替える際に、新たな線間電圧が発生することがなく、出力電圧波形が不規則となり難い。このようにして、ノッチ波の位相シフト相を切り替える際に、インバータ回路に発生する電流リプルを抑制することができる。
また、開示された発明の他の一つでは、
制御手段(100)が、複数相のうちの少なくとも1相に対応したノッチ波の位相を、基準搬送波に対してシフトさせる位相シフト手段(130)を有しており、
位相シフト手段は、ノッチ波の位相をシフトさせる相を順次切り替えるモータ駆動装置であって、
制御手段は、位相シフト手段によってノッチ波のシフトする相の切り替えが行われるタイミングの直後には、複数の出力線(45)の線間のうちシフトする相の切り替えが行われるタイミングの直前に電圧を出力していなかった線間への電圧の出力を禁止するものであり、
制御手段は、位相シフト手段によってノッチ波のシフトする相の切り替えが行われるタイミングに合わせて全ての線間への電圧の出力を禁止することにより、タイミングの直後には、タイミングの直前に電圧を出力していなかった線間への電圧の出力を禁止するものであり、
制御手段は、
所定の時間インターバルでノッチ波を生成し直して、当該生成し直したノッチ波に基づいて電圧を出力する時間区間を更新するとともに、
時間区間を更新するタイミングに合わせて、位相シフト手段によるノッチ波のシフトする相の切り替えを行うものであり、
制御手段は、
位相シフト手段によってノッチ波のシフトする相の切り替えが行われた直後の時間区間では、当該時間区間の開始時点からの開始後所定時間は、電圧の出力を禁止することを特徴としている。
According to this, the control means switches the phase shift phase between the output lines that did not output the voltage just before the timing at which the phase shift phase of the notch wave is switched by the phase shift means. The switching operation of the switching element is performed so as not to output a new voltage immediately after the timing. Therefore, when the phase shift phase of the notch wave is switched, a new line voltage is not generated, and the output voltage waveform is unlikely to be irregular. In this manner, current ripple generated in the inverter circuit can be suppressed when switching the phase shift phase of the notch wave.
In another disclosed invention,
The control means (100) has phase shift means (130) for shifting the phase of the notch wave corresponding to at least one of the plurality of phases with respect to the reference carrier wave,
The phase shift means is a motor drive device that sequentially switches the phase for shifting the phase of the notch wave,
The control means immediately after the timing at which the phase to which the notch wave is shifted is switched by the phase shift means, immediately before the timing at which the phase to be shifted among the plurality of output lines (45) is switched. Is prohibited to output the voltage between the lines that did not output
The control means prohibits voltage output between all the lines in accordance with the timing at which the phase shift means shifts the phase in which the notch wave is shifted, so that the voltage is output immediately before the timing immediately after the timing. It prohibits the output of voltage between lines that were not output,
The control means
Regenerate the notch wave at a predetermined time interval, update the time interval for outputting the voltage based on the regenerated notch wave,
According to the timing of updating the time interval, the phase shift means switches the phase to which the notch wave is shifted,
The control means
In the time period immediately after the phase shift means switches the phase in which the notch wave is shifted, voltage output is prohibited for a predetermined time after the start of the time period.
なお、上記各手段に付した括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。 In addition, the code | symbol in the parenthesis attached | subjected to each said means is an example which shows a corresponding relationship with the specific means as described in embodiment mentioned later.
以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した形態と同様とする。実施の各形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施の形態同士を部分的に組み合せることも可能である。 A plurality of modes for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings. In each embodiment, parts corresponding to the matters described in the preceding embodiment may be denoted by the same reference numerals, and redundant description may be omitted. In the case where only a part of the configuration is described in each embodiment, the other parts of the configuration are the same as those described previously. In addition to the combination of parts specifically described in each embodiment, the embodiments may be partially combined as long as the combination is not particularly troublesome.
(第1の実施形態)
本発明を適用した第1の実施形態について、図1〜図9を参照して説明する。
(First embodiment)
A first embodiment to which the present invention is applied will be described with reference to FIGS.
図1に示すように、本実施形態のモータ駆動装置は、電動圧縮機10の同期モータ12を駆動するためのものである。電動圧縮機10は、例えば二酸化炭素等を冷媒とする車両用空調装置のヒートポンプサイクル中に配設される圧縮機であり、内蔵する同期モータ12により負荷としての圧縮機構11を駆動する。電動圧縮機10は、圧縮機構11において、気相冷媒を圧縮して(例えば二酸化炭素冷媒であれば臨界圧力以上まで圧縮して)吐出する電動コンプレッサである。本実施形態の同期モータ12は、例えば、磁石を埋設したロータを回転駆動する4極3相コイルを有する同期モータである。
As shown in FIG. 1, the motor drive device of this embodiment is for driving a
図1に示す直流電源20は、例えば288Vの電圧を出力可能な高電圧バッテリである。直流電源20からインバータ回路40へ延びる一対の母線30には、高電圧リレーシステム50が配設されている。高電圧リレーシステム50は、複数のリレーと抵抗体とにより構成されている。高電圧リレーシステム50は、高電圧を印加するときに、抵抗体を有する経路で電圧印加を開始した後に抵抗体を有しない経路に切り替えを行うことで、母線30に突入電流が流れないようにする機能を有している。
The DC power supply 20 shown in FIG. 1 is a high voltage battery capable of outputting a voltage of 288V, for example. A high
また、高電圧リレーシステム50は、電動圧縮機10等に異常状態が検知された場合には、給電経路を遮断するようになっている。
Moreover, the high
図1に示すように、一対の母線30間には、平滑手段としてのコンデンサ60、70が介設されている。コンデンサ60は、母線30に対してインバータ回路40と並列に接続された他装置9の影響により変動する電圧を平滑にするために設けられている。ここで、他装置9としては、車両走行用モータ駆動装置、充電装置、降圧DC/DC変換装置等が挙げられる。
As shown in FIG. 1,
コンデンサ70は、インバータ回路40のスイッチング素子のスイッチングに伴って発生するサージやリプルを吸収するために設けられている。
The
一方の母線30のコンデンサ60の接続点とコンデンサ70の接続点との間には、コイル80が配設されている。コイル80は、母線30間に並列に設けた2つのコンデンサ60、70の干渉を抑制するために設けられている。コイル80は、コンデンサ60とコンデンサ70との関係により発生する共振周波数を変更すること等を目的として設けられている。
A
インバータ回路40は、同期モータ12のステータコイルに対応したU相、V相、W相の3相分のアームからなり、母線30を介して入力された直流電圧をPWM変調により交流に変換して出力するものである。
The
U相アームは、スイッチング素子と還流用のダイオードとを逆並列接続した図示上方の上アームと、同じくスイッチング素子とダイオードとを逆並列接続した図示下方の下アームとを直列接続して構成され、上アームと下アームとの接続部から延出した出力線45がモータコイルに接続されている。V相アームおよびW相アームも、スイッチング素子とダイオードとにより同様に構成され、上アームと下アームとの接続部から延出した出力線45がモータコイルに接続されている。
The U-phase arm is configured by connecting in series an upper arm in the figure in which the switching element and the reflux diode are connected in antiparallel, and a lower arm in the figure in which the switching element and the diode are antiparallel connected, An
スイッチング素子には、例えば、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)等の素子を用いることができる。また、スイッチング素子とダイオードとからなるアームを、例えば、IGBTと逆導通用ダイオードとを1チップに集積したパワー半導体であるRCIGBT(Reverse Conducting
Insulated Gate Bipolar Transistor)等のスイッチング素子としてもかまわない。
As the switching element, for example, an element such as an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) can be used. In addition, an arm composed of a switching element and a diode, for example, RCIGBT (Reverse Conducting) which is a power semiconductor in which an IGBT and a reverse conducting diode are integrated on one chip.
A switching element such as Insulated Gate Bipolar Transistor may also be used.
制御手段である制御装置100は、インバータ回路40の各スイッチング素子のスイッチング動作制御を行って同期モータ12の駆動を制御する駆動回路部である。制御装置100は、母線30に設けられた電流検出部90で検出したモータコイル電流値情報等を入力し、これに基づいて、スイッチング信号であるノッチ波を生成して、インバータ回路40へ出力する。
The
図2に示すように、制御装置100は、まず、モータコイルへの印加電圧指令である変調波と、基準搬送波との比較により、スイッチング波であるノッチ波を生成する(ステップ110)。
As shown in FIG. 2, the
図3に示すように、基準搬送波である三角波と、各相の変調率であるVu、Vv、Vwとの比較結果から、1PWM期間分(ここでは基準搬送波の1周期分)の各相のスイッチング波PWu、PWv、PWwを生成する。各相スイッチング波の1は、上アームをオン状態、下アームをオフ状態とする信号であり、各相スイッチング波の0は、上アームをオフ状態、下アームをオン状態とする信号である。 As shown in FIG. 3, the switching of each phase for one PWM period (here, one period of the reference carrier) from the comparison result between the triangular wave that is the reference carrier and the modulation rates Vu, Vv, and Vw of each phase. Waves PWu, PWv, and PWw are generated. 1 of each phase switching wave is a signal for turning on the upper arm and turning off the lower arm, and 0 of each phase switching wave is a signal for turning off the upper arm and turning on the lower arm.
ステップ110で各相のスイッチング波を生成したら、次に、記憶手段に予め記憶している各相の変調率の組み合わせに対応した各相の位相操作信号を取得する(ステップ120)。ここで、位相操作信号とは、例えば、スイッチング波を180°(基準搬送波の半周期分)シフトさせる位相シフト信号である。
If the switching wave of each phase is generated in
ステップ120で位相操作信号を取得したら、この信号に基づいてスイッチング波の位相シフトを行い、各相アームのスイッチング素子をスイッチングするスイッチング波を設定する(ステップ130)。図4に示すように、V相の位相操作信号が位相シフトを行うオン状態である場合には、V相のスイッチング波PWvの位相がシフトされる。
When the phase operation signal is acquired in
図5に1相分を例示するように、位相操作信号がオフからオンに切り替わった後には、位相操作を行わないときに対して位相操作を行うときには、出力されるスイッチング波の波形が半周期分遅れて出力される。 As illustrated in FIG. 5, after the phase operation signal is switched from OFF to ON, when the phase operation is performed when the phase operation is not performed, the waveform of the output switching wave is a half cycle. Output after a minute delay.
図3および図4に示したように、本例では、3相のうち1相(図示例ではW相)を固定相として、2相変調を行うようになっており、固定相以外の2相のうち1相の位相シフトを行うようになっている。そして、取得した位相操作信号に基づいて位相シフト相を順次切り替えるようになっている。 As shown in FIG. 3 and FIG. 4, in this example, two-phase modulation is performed using one of the three phases (W-phase in the illustrated example) as a stationary phase, and two phases other than the stationary phase. Of these, one phase is shifted. Then, the phase shift phase is sequentially switched based on the acquired phase operation signal.
ここで、ステップ130は、複数相のうち少なくとも1相に対応したノッチ波の位相を基準搬送波に対してシフトさせる位相シフト手段に相当する。 Here, step 130 corresponds to phase shift means for shifting the phase of the notch wave corresponding to at least one of the plurality of phases with respect to the reference carrier wave.
ステップ130で各相のスイッチング波を設定したら、次に、位相操作タイミングであるか否かを判断する(ステップ140)。具体的には、今回のフローにおけるステップ120で取得した位相操作信号と、先回のフローにおけるステップ120で取得した位相操作信号とから、位相シフトする相の切り替えが行われるか否かを判断する。
If the switching wave of each phase is set in step 130, it is next determined whether it is a phase operation timing (step 140). Specifically, it is determined whether the phase to be phase-shifted is switched from the phase operation signal acquired in
ステップ140において位相シフト相の切り替えが行われないと判断した場合(NOの場合)には、ステップ130で設定したスイッチング波を1PWM期間のスイッチング波として採用し(ステップ150)、採用したスイッチング波を各相アームに出力してスイッチング素子を動作制御する(ステップ170)。ステップ170までを実行したら、次の1PWM期間の制御のために、ステップ110へリターンする。
When it is determined in
ステップ140において位相シフト相の切り替えが行われると判断した場合(YESの場合)には、ステップ130で設定したスイッチング波に係わらず、(000)もしくは(111)のスイッチング波を1PWM期間のスイッチング波として設定する(ステップ160)。ここで、括弧内の数字列は、前から順にU相、V相、W相のアームのスイッチング状態を示している。ステップ160を実行する際には、固定相アームのスイッチング状態が0である場合には(000)が設定され、固定相アームのスイッチング状態が1である場合には(111)が設定される。
When it is determined in
ステップ160で(000)もしくは(111)のスイッチング波を設定したら、ステップ160で設定したスイッチング波を各相アームに出力してスイッチング素子を動作制御し(ステップ170)、ステップ110へリターンする。
When the switching wave of (000) or (111) is set in
上述の構成および作動によれば、制御装置100は、スイッチング波であるノッチ波の位相シフト相の切り替えが行われるタイミングの直後には、複数の出力線45の線間のうち位相シフト相切り替えタイミングの直前に電圧を出力していなかった線間への電圧の出力を禁止する。
According to the above-described configuration and operation, the
すなわち、制御装置100は、スイッチング波の位相シフト相の切り替えが行われるタイミングの直前に電圧を出力していなかった出力線45の線間へは、位相シフト相の切り替えが行われるタイミングの直後に、新たに電圧を出力しないようにスイッチング素子のスイッチング動作を行う。
That is, the
したがって、スイッチング波の位相シフト相を切り替える際に、新たな線間電圧が発生することがなく、出力電圧波形が不規則となり難い。このようにして、スイッチング波の位相シフト相を切り替える際に、インバータ回路40に発生する電流リプルを抑制することができる。電流リプルを抑制することにより、コンデンサ60、70およびコイル80等に与えるダメージを低減することができる。
Therefore, when switching the phase shift phase of the switching wave, a new line voltage is not generated, and the output voltage waveform is unlikely to be irregular. Thus, the current ripple generated in the
また、制御装置100は、スイッチング波の位相シフト相の切り替えが行われるタイミングに合わせて全ての出力線45の線間への電圧の出力を禁止することにより、位相シフト相切り替えタイミングの直後には、位相シフト相切り替えタイミングの直前に電圧を出力していなかった出力線45の線間への電圧の出力を禁止する。
Further, the
これによると、制御装置100は、スイッチング波の位相シフト相の切り替えが行われるタイミングに合わせて、モータコイルへの電圧の出力を禁止するようにスイッチング素子のスイッチング動作を行う。
According to this, the
したがって、位相シフト相の切り替えタイミングに合わせて電圧出力を禁止するという比較的簡単な制御により、スイッチング波の位相シフト相を切り替える際に出力電圧波形が不規則となることを抑制することができる。このようにして、スイッチング波の位相シフト相を切り替える際に、インバータ回路40に発生する電流リプルを容易に抑制することができる。
Therefore, it is possible to suppress the output voltage waveform from becoming irregular when the phase shift phase of the switching wave is switched by a relatively simple control of prohibiting voltage output in accordance with the phase shift phase switching timing. Thus, the current ripple generated in the
また、制御装置100は、所定周期で図2に示すフローの制御動作を繰り返す。すなわち、制御装置100は、所定の時間インターバルでスイッチング波を生成し直して、この生成し直したスイッチング波に基づいて電圧を出力する時間区間(本例では1PWM期間)を更新するとともに、時間区間を更新するタイミングに合わせて、スイッチング波の位相シフト相の切り替えを行うものである。そして、制御装置100は、スイッチング波の位相シフト相の切り替えが行われた直後の時間区間では、この時間区間の開始時点からの開始後所定時間(本例では1PWM期間の全て)は、電圧の出力を禁止する。
Moreover, the
これによると、制御装置100は、スイッチング波を生成し直して電圧を出力する時間区間を更新するものであり、この時間区間を更新するタイミングに合わせて、スイッチング波の位相シフト相の切り替えを行うようになっている。そして、制御装置100は、スイッチング波の位相シフト相の切り替えが行われた直後の時間区間では、開始後所定時間は電圧の出力を禁止するようにスイッチング素子のスイッチング動作を行う。したがって、スイッチング波の位相シフト相を切り替える時間区間の更新時に、出力電圧波形が不規則となり難い。このようにして、スイッチング波の位相シフト相を切り替える際に、インバータ回路に発生する電流リプルを確実に抑制することができる。
According to this, the
また、制御装置100は、スイッチング波の位相シフト相の切り替えが行われた直後の時間区間では、時間区間の開始時点から終了時点までの全てで、電圧の出力を禁止する。すなわち、スイッチング波の位相シフト相の切り替えが行われた直後の時間区間では、電圧の出力を行わない。したがって、電圧出力禁止制御が極めて容易である。
In addition, in the time interval immediately after the switching of the phase shift phase of the switching wave, the
上述した本実施形態の作動およびその効果について、本発明者が確認した結果を図を用いて説明する。 The results confirmed by the present inventor for the operation and effects of the above-described embodiment will be described with reference to the drawings.
本実施形態のモータ駆動装置において、制御装置100は、例えば50μs毎に図2に示すフローを実行して1PWM期間毎のスイッチング出力を行うようになっている。図6において縦に延びる破線の間隔が、上述した時間区間(1PWM期間)である。1PWM期間が進行する間に、制御装置100は、図2に示すフローを実行し、上記破線のタイミングでステップ170を実行して、破線以降の次の1PWM期間のスイッチング出力を行う。
In the motor drive device of the present embodiment, the
例えば図6の上段に示すように、各相の位相シフト信号はオンオフされる。図6において、位相シフト相の切り替えが行われるタイミングよりも前では、V相が固定相であり、固定相以外の2相のうち、U相が位相シフト相となっている。位相シフト相の切り替えが行われるタイミングよりも後では、U相が固定相であり、固定相以外の2相のうち、V相が位相シフト相となっている。すなわち、図6に矢印で示した位相シフト相の切り替えタイミングにおいて、位相シフト相はU相からV相に切り替えられている。 For example, as shown in the upper part of FIG. 6, the phase shift signal of each phase is turned on and off. In FIG. 6, before the phase shift phase is switched, the V phase is the stationary phase, and the U phase is the phase shift phase among the two phases other than the stationary phase. After the timing when the phase shift phase is switched, the U phase is the stationary phase, and the V phase is the phase shift phase among the two phases other than the stationary phase. That is, the phase shift phase is switched from the U phase to the V phase at the phase shift phase switching timing indicated by the arrows in FIG.
図6において位相シフト信号が位相シフト相切り替えタイミングよりも事前に切り替えられているのは、位相シフト相切り替え直後の1PWM期間のスイッチング出力を決定するための位相シフト信号の取得(図2のステップ120の実行)に対応しているためである。
In FIG. 6, the phase shift signal is switched in advance of the phase shift phase switching timing because acquisition of the phase shift signal for determining the switching output in one PWM period immediately after the phase shift phase switching (
図6の下段に示す出力線45の各線間の電圧変化から明らかなように、位相シフト相の切り替えが行われた直後の1PWM期間では、いずれの線間にも電圧は出力されない。図6下段において、実線で示した波形がU相アーム出力線とV相アーム出力線との線間電圧Vuvである。また、細かい破線で示した波形がV相アーム出力線とW相アーム出力線との線間電圧Vvwであり、荒い破線で示した波形がW相アーム出力線とU相アーム出力線との線間電圧Vwuである。
As is apparent from the voltage change between the
このように、位相シフト相の切り替えのタイミングに合わせて、直後の1PWM期間の電圧出力を中止している。これにより、図7に示すように、位相シフト相の切り替え操作を行った際に、電流リプルが抑制されている。なお、図7では、電流値の変化を判りやすくするために、図6に図示した時間よりも長時間の電流値波形を示している。 In this way, voltage output in the immediately following 1 PWM period is stopped in accordance with the timing of phase shift phase switching. Thereby, as shown in FIG. 7, when the phase shift phase switching operation is performed, the current ripple is suppressed. In FIG. 7, in order to make the change in the current value easy to understand, a current value waveform longer than the time shown in FIG. 6 is shown.
位相シフト相の切り替え直後も通常のスイッチング動作を行った場合、すなわち、図2に示すフローチャートのステップ140およびステップ160を有しないフローでスイッチング動作を行った場合には、例えば図8に示すような波形の線間電圧が出力される。位相シフト相切り替えの直後には、直前には出力がなかったW相アーム出力線とU相アーム出力線との線間電圧Vwuが出力されている。
When the normal switching operation is performed immediately after the switching of the phase shift phase, that is, when the switching operation is performed in a flow that does not include
これにより、図9に示すように、位相シフト相の切り替え操作を行った後の電流リプルが大きくなっている。図7と図9とを比較して判るように、本発明を適用することにより、実効値で約20%の電流リプル低減効果が得られている。 As a result, as shown in FIG. 9, the current ripple after the phase shift phase switching operation is increased. As can be seen by comparing FIG. 7 and FIG. 9, by applying the present invention, a current ripple reduction effect of about 20% in effective value is obtained.
また、本実施形態の制御装置100は、スイッチング波の位相シフト相の切り替えが行われた直後の時間区間では、この時間区間の開始後所定時間に加え、終了時点までの終了前所定時間も、電圧の出力を禁止していると言える。
Further, the
これによると、制御装置100は、スイッチング波の位相シフト相の切り替えが行われた直後の時間区間では、開始後所定時間および終了前所定時間において電圧の出力を禁止するようにスイッチング素子のスイッチング動作を行う。したがって、スイッチング波の位相シフト相を切り替えた時間区間では、時間経過軸において電圧出力の対称性を確保し易い。これにより、スイッチング波の位相シフト相を切り替える際に、インバータ回路に発生する電流リプルを一層確実に抑制することができる。
According to this, the
(第2の実施形態)
次に、第2の実施形態について図10に基づいて説明する。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment will be described based on FIG.
第2の実施形態は、前述の第1の実施形態と比較して、位相シフト相切り替え直後の時間区間において一部で電圧出力を行う点が異なる。なお、第1の実施形態に係る図面と同一符号を付した構成部品、第2の実施形態において説明しない他の構成は、第1の実施形態と同様であり、また同様の作用効果を奏するものである。 The second embodiment differs from the first embodiment in that voltage output is partially performed in the time interval immediately after the phase shift phase switching. In addition, the component which attached | subjected the same code | symbol as drawing based on 1st Embodiment, and the other structure which is not demonstrated in 2nd Embodiment are the same as that of 1st Embodiment, and there exists the same effect. It is.
本実施形態のモータ駆動装置では、制御装置が、図2に示したステップ140において位相シフト相の切り替えが行われると判断した場合には、図2のステップ160とは異なり、1PWM期間の開始時所定時間および終了前所定時間については、第1の実施形態と同様に(000)もしくは(111)のスイッチング波を設定する。そして、1PWM期間の開始時所定時間および終了前所定時間を除く中間時間帯については、予め設定したスイッチング波を設定する。これにより、例えば図10に示すように、位相シフト相切り替え直後の1PWM期間内の上記中間時間帯では、線間電圧の出力が行われる。
In the motor drive device of the present embodiment, when the control device determines that the phase shift phase is switched in
このように、本実施形態の制御装置は、スイッチング波の位相シフト相の切り替えが行われた直後の時間区間において、開始後所定時間および終了前所定時間を除く時間に、電圧を出力するようにインバータ回路40を制御する。
As described above, the control device according to the present embodiment outputs the voltage during the time period immediately after the switching of the phase shift phase of the switching wave, except for the predetermined time after the start and the predetermined time before the end. The
これによると、スイッチング波の位相シフト相の切り替えが行われた直後の時間区間では、開始後所定時間および終了前所定時間以外の時間帯で電圧を出力することができる。したがって、スイッチング波の位相シフト相の切り替えが行われた直後の時間区間において、時間経過軸において電圧出力の対称性を確保することで、電流リプルの発生を確実に抑制しつつ、モータコイルに流れる電流の低減を抑制することができる。 According to this, voltage can be output in a time zone other than the predetermined time after the start and the predetermined time before the end in the time interval immediately after the switching of the phase shift phase of the switching wave. Therefore, in the time interval immediately after the switching of the phase shift phase of the switching wave, by ensuring the symmetry of the voltage output on the time lapse axis, the current ripple is reliably suppressed, and the current flows to the motor coil. Reduction of current can be suppressed.
このように、中間時間帯のスイッチング出力は、電流リプルの発生を確実に抑制しつつ、モータコイルに流れる電流の低減を抑制することを目的に行われる。したがって、中間時間帯のスイッチング波は、例えば回転座標上において、電流ベクトルの回転速度を維持しつつ、電流ベクトルの絶対値の減少を抑制するような電圧ベクトルを形成するものであることが好ましい。 As described above, the switching output in the intermediate time zone is performed for the purpose of suppressing the reduction of the current flowing through the motor coil while reliably suppressing the generation of current ripple. Therefore, the switching wave in the intermediate time zone preferably forms a voltage vector that suppresses a decrease in the absolute value of the current vector while maintaining the rotation speed of the current vector, for example, on the rotation coordinates.
また、本実施形態においても、スイッチング波の位相シフト相を切り替えた時間区間では、時間経過軸において電圧出力の対称性を確保し易い。これにより、スイッチング波の位相シフト相を切り替える際に、インバータ回路に発生する電流リプルを一層確実に抑制することができる。 Also in this embodiment, it is easy to ensure the symmetry of the voltage output on the time lapse axis in the time interval in which the phase shift phase of the switching wave is switched. Thereby, when switching the phase shift phase of a switching wave, the current ripple which generate | occur | produces in an inverter circuit can be suppressed more reliably.
(第3の実施形態)
次に、第3の実施形態について図11に基づいて説明する。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment will be described with reference to FIG.
第3の実施形態は、前述の第1の実施形態と比較して、位相シフト相切り替え直後の時間区間において、時間区間の開始直後から電圧出力を行う点が異なる。なお、第1、第2の実施形態に係る図面と同一符号を付した構成部品、第3の実施形態において説明しない他の構成は、第1、第2の実施形態と同様であり、また同様の作用効果を奏するものである。 The third embodiment is different from the first embodiment in that voltage output is performed immediately after the start of the time interval in the time interval immediately after the phase shift phase switching. In addition, the component which attached | subjected the same code | symbol as drawing concerning 1st, 2nd embodiment, and the other structure which is not demonstrated in 3rd Embodiment are the same as that of 1st, 2nd embodiment, and the same The effect of this is achieved.
本実施形態のモータ駆動装置では、制御装置が、図2に示したステップ140において位相シフト相の切り替えが行われると判断した場合には、図2のステップ160とは異なり、1PWM期間の全域において、特別なスイッチング波を設定する。
In the motor drive device of the present embodiment, when the control device determines that the phase shift phase is switched in
この特別なスイッチング波とは、図11に示すように、位相シフト相の切り替え前後で線間電圧が連続するようなスイッチング波である。また、位相シフト相の切り替え直後の1PWM期間と、更にその直後の位相シフト相切り替えが反映された通常制御の1PWM期間との間においても、線間電圧が連続するようなスイッチング波である。 As shown in FIG. 11, this special switching wave is a switching wave in which the line voltage continues before and after the phase shift phase is switched. Further, the switching wave is such that the line voltage continues between the 1 PWM period immediately after the phase shift phase switching and the 1 PWM period of the normal control in which the phase shift phase switching immediately after that is reflected.
このように、本実施形態の制御装置は、スイッチング波であるノッチ波の位相シフト相の切り替えが行われるタイミングの直後には、複数の出力線45の線間のうち位相シフト相切り替えタイミングの直前に電圧を出力していなかった線間への電圧の出力を禁止する。
As described above, the control device according to the present embodiment immediately before the phase shift phase switching timing among the lines of the plurality of
すなわち、本実施形態の制御装置は、スイッチング波の位相シフト相の切り替えが行われるタイミングの直前に電圧を出力していなかった出力線45の線間へは、位相シフト相の切り替えが行われるタイミングの直後に、新たに電圧を出力しないようにスイッチング素子のスイッチング動作を行う。
In other words, the control device according to the present embodiment has a timing at which the phase shift phase is switched between the lines of the
したがって、スイッチング波の位相シフト相を切り替える際に、新たな線間電圧が発生することがなく、出力電圧波形が不規則となり難い。このようにして、スイッチング波の位相シフト相を切り替える際に、インバータ回路40に発生する電流リプルを抑制することができる。
Therefore, when switching the phase shift phase of the switching wave, a new line voltage is not generated, and the output voltage waveform is unlikely to be irregular. Thus, the current ripple generated in the
また、本実施形態の制御装置は、スイッチング波の位相シフト相の切り替えが行われるタイミング前後の各線間の電圧波形が連続するように、スイッチング素子のスイッチング動作を行う。したがって、スイッチング波の位相シフト相を切り替える際に、インバータ回路40に発生する電流リプルを確実に抑制することができる。
Further, the control device of the present embodiment performs the switching operation of the switching element so that the voltage waveform between the lines before and after the timing at which the phase shift phase of the switching wave is switched is continuous. Therefore, the current ripple generated in the
(他の実施形態)
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。
(Other embodiments)
The preferred embodiments of the present invention have been described above, but the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
上記第1の実施形態では、ノッチ波の位相シフト相の切り替えが行われた直後の時間区間において、開始時点から終了時点までの全てで電圧の出力を禁止し、上記第2の実施形態では、ノッチ波の位相シフト相の切り替えが行われた直後の時間区間において、開始後所定時間および終了前所定時間に電圧の出力を禁止し、開始後所定時間および終了前所定時間を除く時間に電圧を出力していたが、これらに限定されるものではない。例えば、ノッチ波の位相シフト相の切り替えが行われた直後の時間区間において、時間区間の開始時点からの開始後所定時間のみ電圧の出力を禁止し、この時間区間の残りの時間帯は電圧を出力するものであってもよい。 In the first embodiment, in the time interval immediately after the phase shift phase of the notch wave is switched, voltage output is prohibited from the start point to the end point. In the second embodiment, In the time interval immediately after the phase shift phase of the notch wave is switched, voltage output is prohibited at a predetermined time after the start and at a predetermined time before the end, and the voltage is applied at a time excluding the predetermined time after the start and the predetermined time before the end. Although it output, it is not limited to these. For example, in the time interval immediately after switching of the phase shift phase of the notch wave, voltage output is prohibited only for a predetermined time after the start of the time interval, and the voltage is not applied in the remaining time zone. It may be output.
また、上記各実施形態では、所定の時間インターバルでノッチ波を生成し直して、この生成し直したノッチ波に基づいて電圧を出力する時間区間(上記各例の1PWM期間)を更新しており、この時間区間は、基準搬送波の1周期分に相当するものであったが、これに限定されるものではない。例えば、基準搬送波の2周期分を時間区間としてもかまわない。 In each of the above embodiments, a notch wave is regenerated at a predetermined time interval, and a time interval (1 PWM period in each example above) for outputting a voltage is updated based on the regenerated notch wave. The time interval corresponds to one period of the reference carrier wave, but is not limited thereto. For example, two periods of the reference carrier may be used as the time interval.
また、基準搬送波は三角波であったが、これに限定されるものではない。例えば、基準搬送波をのこぎり波としてもかまわない。 Moreover, although the reference carrier wave is a triangular wave, it is not limited to this. For example, the reference carrier wave may be a sawtooth wave.
また、上記各実施形態では、基準搬送波である三角波の値が最大となるタイミングで、時間区間を更新していたが、これに限定されるものではない。例えば、三角波の値が最小となるタイミングで時間区間を更新するものであってもよい。また、三角波の値が最大もしくは最小となるタイミング以外のタイミングで、時間区間を更新するものであってもかまわない。 In each of the above embodiments, the time interval is updated at the timing at which the value of the triangular wave that is the reference carrier wave is maximized. However, the present invention is not limited to this. For example, the time interval may be updated at a timing at which the triangular wave value is minimized. Further, the time interval may be updated at a timing other than the timing at which the value of the triangular wave is maximized or minimized.
また、上記各実施形態では、所定の時間インターバルでノッチ波を生成し直して、この生成し直したノッチ波に基づいて電圧を出力する時間区間の更新時に、ノッチ波の位相シフト相の切り替えを行うものであったが、これに限定されるものではない。例えば、時間区間の途中で位相シフト相を切り替えるものであってもよい。 In each of the above embodiments, the notch wave is regenerated at a predetermined time interval, and the phase shift phase of the notch wave is switched when the time interval in which the voltage is output based on the regenerated notch wave is updated. Although it is what is performed, it is not limited to this. For example, the phase shift phase may be switched in the middle of the time interval.
また、上記各実施形態では、ノッチ波の位相をシフトする際には、基準搬送波の半周期分位相シフトさせていたが、これに限定されるものではない。 In each of the above embodiments, when the phase of the notch wave is shifted, the phase is shifted by a half period of the reference carrier wave, but the present invention is not limited to this.
また、上記各実施形態では、3相のうちの1相をスイッチング固定相として固定相を順次変更するとともに、固定しない2相のうち一方の相のノッチ波の位相をシフトさせ、固定相の変更に伴い位相シフト相も順次変更するものであったが、これに限定されるものではない。例えば、スイッチング固定相を設けないものであってもよい。 In each of the above embodiments, one of the three phases is used as a switching stationary phase, the stationary phase is sequentially changed, and the phase of the notch wave of one of the two phases that are not fixed is shifted to change the stationary phase. Accordingly, the phase shift phase is also changed sequentially, but is not limited to this. For example, the switching stationary phase may not be provided.
また、駆動制御されるモータも3相モータに限定されるものではない。例えば、4相以上の複数相のモータであってもかまわず、制御装置が少なくとも1相のノッチ波の位相をシフトさせるものであればよい。 Further, the motor to be driven is not limited to a three-phase motor. For example, a motor having four or more phases may be used as long as the control device shifts the phase of at least one notch wave.
また、上記各実施形態では、モータ駆動装置が、車両用空調装置のヒートポンプサイクル中に配設される圧縮機の圧縮機構を負荷とするモータを駆動するものであったが、これに限定されるものではない。 Moreover, in each said embodiment, although the motor drive device drives the motor which makes the load the compression mechanism of the compressor arrange | positioned during the heat pump cycle of a vehicle air conditioner, it is limited to this. It is not a thing.
12 同期モータ
40 インバータ回路
45 出力線
100 制御装置(制御手段)
12
Claims (7)
前記複数相の各相への印加電圧指令である変調波と基準搬送波との比較結果に基づいて生成したノッチ波によって前記スイッチング素子をスイッチングし、直流電圧をPWM変調により交流電圧に変換して前記複数相のモータコイルへ出力するように前記インバータ回路を制御する制御手段(100)と、
前記インバータ回路から前記複数相のモータコイルへ電圧を出力するための複数の出力線(45)と、を備え、
前記制御手段は、前記複数相のうちの少なくとも1相のスイッチング固定しない相に対応した前記ノッチ波の位相を、前記基準搬送波に対してシフトさせる位相シフト手段(130)を有しており、
前記位相シフト手段は、前記ノッチ波の位相をシフトさせる相を、前記スイッチング固定しない相から別の前記スイッチング固定しない相へ順次切り替えるモータ駆動装置であって、
前記制御手段は、前記位相シフト手段によって前記ノッチ波の前記シフトする相の切り替えが行われるタイミングの直後には、前記複数の出力線の線間のうち前記タイミングの直前に電圧を出力していなかった前記線間への電圧の出力を禁止することを特徴とするモータ駆動装置。 An inverter circuit (40) having a switching element provided corresponding to the plurality of phases of a motor having a motor coil of a plurality of phases;
The switching element is switched by a notch wave generated based on a comparison result between a modulated wave that is an applied voltage command to each phase of the plurality of phases and a reference carrier wave, and a DC voltage is converted into an AC voltage by PWM modulation, Control means (100) for controlling the inverter circuit to output to a multi-phase motor coil;
A plurality of output lines (45) for outputting a voltage from the inverter circuit to the motor coils of the plurality of phases,
The control means includes phase shift means (130) for shifting the phase of the notch wave corresponding to a phase that is not fixed to switching of at least one of the plurality of phases with respect to the reference carrier wave,
The phase shift means is a motor drive device that sequentially switches the phase that shifts the phase of the notch wave from the non-switching-fixed phase to another non-switching-fixed phase ,
The control means does not output a voltage immediately before the timing among the plurality of output lines immediately after the timing at which the phase to be shifted of the notch wave is switched by the phase shifting means. And a motor driving device that prohibits voltage output between the lines.
所定の時間インターバルで前記ノッチ波を生成し直して、当該生成し直した前記ノッチ波に基づいて前記電圧を出力する時間区間を更新するとともに、
前記時間区間を更新するタイミングに合わせて、前記位相シフト手段による前記ノッチ波の前記シフトする相の切り替えを行うものであり、
前記制御手段は、
前記位相シフト手段によって前記ノッチ波の前記シフトする相の切り替えが行われた直後の前記時間区間では、当該時間区間の開始時点からの開始後所定時間は、前記電圧の出力を禁止することを特徴とする請求項2に記載のモータ駆動装置。 The control means includes
Regenerating the notch wave at a predetermined time interval and updating the time interval for outputting the voltage based on the regenerated notch wave;
In accordance with the timing of updating the time interval, the phase shift means switches the phase to be shifted of the notch wave,
The control means includes
In the time interval immediately after the phase of the notch wave is switched by the phase shift means, the output of the voltage is prohibited for a predetermined time after the start of the time interval. The motor driving device according to claim 2.
前記複数相の各相への印加電圧指令である変調波と基準搬送波との比較結果に基づいて生成したノッチ波によって前記スイッチング素子をスイッチングし、直流電圧をPWM変調により交流電圧に変換して前記複数相のモータコイルへ出力するように前記インバータ回路を制御する制御手段(100)と、
前記インバータ回路から前記複数相のモータコイルへ電圧を出力するための複数の出力線(45)と、を備え、
前記制御手段は、前記複数相のうちの少なくとも1相に対応した前記ノッチ波の位相を、前記基準搬送波に対してシフトさせる位相シフト手段(130)を有しており、
前記位相シフト手段は、前記ノッチ波の位相をシフトさせる相を順次切り替えるモータ駆動装置であって、
前記制御手段は、前記位相シフト手段によって前記ノッチ波の前記シフトする相の切り替えが行われるタイミングの直後には、前記複数の出力線の線間のうち前記タイミングの直前に電圧を出力していなかった前記線間への電圧の出力を禁止するものであり、
前記制御手段は、前記位相シフト手段によって前記ノッチ波の前記シフトする相の切り替えが行われるタイミングに合わせて全ての前記線間への前記電圧の出力を禁止することにより、前記タイミングの直後には、前記タイミングの直前に前記電圧を出力していなかった前記線間への電圧の出力を禁止するものであり、
前記制御手段は、
所定の時間インターバルで前記ノッチ波を生成し直して、当該生成し直した前記ノッチ波に基づいて前記電圧を出力する時間区間を更新するとともに、
前記時間区間を更新するタイミングに合わせて、前記位相シフト手段による前記ノッチ波の前記シフトする相の切り替えを行うものであり、
前記制御手段は、
前記位相シフト手段によって前記ノッチ波の前記シフトする相の切り替えが行われた直後の前記時間区間では、当該時間区間の開始時点からの開始後所定時間は、前記電圧の出力を禁止することを特徴とするモータ駆動装置。 An inverter circuit (40) having a switching element provided corresponding to the plurality of phases of a motor having a motor coil of a plurality of phases;
The switching element is switched by a notch wave generated based on a comparison result between a modulated wave that is an applied voltage command to each phase of the plurality of phases and a reference carrier wave, and a DC voltage is converted into an AC voltage by PWM modulation, Control means (100) for controlling the inverter circuit to output to a multi-phase motor coil;
A plurality of output lines (45) for outputting a voltage from the inverter circuit to the motor coils of the plurality of phases,
The control means includes phase shift means (130) for shifting the phase of the notch wave corresponding to at least one of the plurality of phases with respect to the reference carrier wave,
The phase shift means is a motor drive device that sequentially switches phases for shifting the phase of the notch wave,
The control means does not output a voltage immediately before the timing among the plurality of output lines immediately after the timing at which the phase to be shifted of the notch wave is switched by the phase shifting means. The voltage output between the lines is prohibited ,
The control unit prohibits the output of the voltage between all the lines in accordance with the timing at which the phase to be shifted of the notch wave is switched by the phase shift unit, and immediately after the timing. , Prohibiting the output of the voltage between the lines that did not output the voltage immediately before the timing,
The control means includes
Regenerating the notch wave at a predetermined time interval and updating the time interval for outputting the voltage based on the regenerated notch wave;
In accordance with the timing of updating the time interval, the phase shift means switches the phase to be shifted of the notch wave,
The control means includes
In the time interval immediately after the phase of the notch wave is switched by the phase shift means, the output of the voltage is prohibited for a predetermined time after the start of the time interval. A motor drive device.
前記位相シフト手段によって前記ノッチ波の前記シフトする相の切り替えが行われた直後の前記時間区間では、当該時間区間の前記開始後所定時間に加え、当該時間区間の終了時点までの終了前所定時間も、前記電圧の出力を禁止することを特徴とする請求項3または請求項4に記載のモータ駆動装置。 The control means includes
In the time interval immediately after the phase of the notch wave is switched by the phase shift means, in addition to the predetermined time after the start of the time interval, a predetermined time before the end of the time interval. The motor drive device according to claim 3 or 4 , wherein output of the voltage is prohibited.
前記位相シフト手段によって前記ノッチ波の前記シフトする相の切り替えが行われた直後の前記時間区間では、前記開始時点から前記終了時点までの全てで、前記電圧の出力を禁止することを特徴とする請求項5に記載のモータ駆動装置。 The control means includes
In the time interval immediately after the shift phase of the notch wave is switched by the phase shift means, the output of the voltage is prohibited from the start time to the end time. The motor drive device according to claim 5 .
前記位相シフト手段によって前記ノッチ波の前記シフトする相の切り替えが行われた直後の前記時間区間において、前記開始後所定時間および前記終了前所定時間を除く時間に、前記電圧を出力するように前記インバータ回路を制御することを特徴とする請求項5に記載のモータ駆動装置。 The control means includes
In the time interval immediately after the shift phase of the notch wave is switched by the phase shift means, the voltage is output at a time excluding the predetermined time after the start and the predetermined time before the end. The motor drive device according to claim 5 , wherein the motor drive device controls an inverter circuit.
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