JP5978931B2 - 回転機駆動システム - Google Patents
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Description
一方、非特許文献1には、4個のスイッチング素子からなるブリッジ回路により、一系統の3相モータを駆動するシステムが提案されている。
また、特許文献2、非特許文献2には、インバータに昇圧回路(コンバータ)を付加した電力システムにおいて、モータ巻線を介してインバータに電力を供給するシステムが提案されている。
非特許文献1の技術は、2つのレグにより3相モータを駆動するものである。しかし、一系統のシステムに適用が限られており、複数系統のシステムへの適用については考慮されていない。
ここで、第1の電源として、例えばバッテリ(直流電源)や単相交流電源を用いることができ、第2の電源として、例えばコンデンサを用いることができる。
そして、3相の巻線組がY結線されている場合、3相の巻線同士が結合していない側の巻線端について、いずれか1つの相グループを構成する各系統の1相の巻線の巻線端同士を接続するとともに第1の電源に接続し、残り2つの相グループを構成する各系統の2相の巻線の巻線端を、対応する電力変換器の2つのレグの出力端に接続している。
また、3相の巻線組がΔ結線されている場合、3相の内の2相の巻線同士が結合している3つの結合点について、いずれか1つの相グループを構成する各系統の巻線組の1つの結合点同士を接続するとともに第1の電源に接続し、残り2つの相グループを構成する各系統の巻線組の2つの結合点を、対応する電力変換器の2つのレグの出力端に接続している。
さらに、第2の電源の一端をレグの高電位側または低電位側に接続している。
これにより、複数系統の巻線組及び電力変換器を備えた回転機駆動システムにおいて、1系統の電力変換器あたりのレグの数を、従来技術の3つから2つにすることができる。したがって、1系統の電力変換器あたりのスイッチング素子の数を従来技術の6個から4個に低減することができる。
また、系統毎に巻線組または電力変換器の故障を判定するために電流検出手段を備え、一方の系統の巻線組または電力変換器が故障したと判断された場合、他方の系統の巻線組及び電力変換器により回転機の駆動を継続するようにしてもよい。
さらに、電力変換器の巻線側または電源側に通電を遮断可能な遮断手段を備え、異常があると判断された系統の遮断手段を遮断状態とするようにしてもよい。
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態について、図1〜図7を参照して説明する。
回転機駆動システム121は、操舵アシストトルクを発生する「回転機」としてのモータ80、モータ80に交流電流を供給する電力変換器60、電力変換器60の駆動を制御する制御部65、「第1の電源」としてのバッテリ55、及び「第2の電源」としてのコンデンサ56(図1参照)を含む。
電力変換器60は、第1巻線組801に対応して設けられる「第1電力変換器」としての第1インバータ601、及び、第2巻線組802に対応して設けられる「第2電力変換器」としての第2インバータ602から構成されている。以下、インバータ、及びそのインバータと対応する3相巻線組の組合せの単位を「系統」という。
なお、「レグ」は「レッグ」と表記してもよい。
さらに、本実施形態では、第1巻線組801のW相巻線813と第2巻線組802のW相巻線823との一端同士が接続されるとともに、ノードNでバッテリ55の正極側に接続されていることを特徴とする。
ステータ84には2系統の3相巻線が巻回されている。ここで、例えば第1系統のU相巻線を「U1」のように示す。巻線U1、V1、W1が第1巻線組801を構成し、巻線U2、V2、W2が第2巻線組802を構成する。
Eu1= Esinθ ・・・(1.1)
Ev1= Esin(θ−120) ・・・(1.2)
Ew1= Esin(θ+120) ・・・(1.3)
Eu2=−Esinθ ・・・(1.4)
Ev2=−Esin(θ−120) ・・・(1.5)
Ew2=−Esin(θ+120) ・・・(1.6)
図5(a)は、回転機駆動システム121において各相の巻線の両端の電圧V、及び、巻線を流れる電流Iを示している。図5(b)、(c)は、第1インバータ系統601のaレグ、及び対応するU相巻線811を例として、上SW611がオンしたとき、及び、下SW613がオンしたときの電流の経路を太線で示している。なお、bレグ及びV相巻線を破線で示す。
図5(b)に示すように、上SW611がオンしたときは、コンデンサ電圧VCと電源電圧VDとの差が上SW611に印加される。図5(c)に示すように、下SW613がオンしたときは、ゼロ電圧と電源電圧VDとの差が下SW613に印加される。
D={上SWオン時間/(上SWオン時間+下SWオン時間)}×100
なお、上下SWが同時にオフするデッドタイムは無視し、上SWオン時間=下SWオフ時間、上SWオフ時間=下SWオン時間とみなす。aレグ、bレグ、xレグ、yレグについてのデューティを、それぞれ、Da、Db、Dx、Dyとする。
VC×(Da+Db+Dx+Dy)/200=2VD ・・・(2.1)
また、以下、電圧Vの平均値をAvr(V)と表すと、式2.2〜2.5が成り立つ。
Avr(Vu1−Vw1)
={(VC−VD)×Da+(0−VD)×(100−Da)}/100
・・・(2.2)
Avr(Vv1−Vw1)
={(VC−VD)×Db+(0−VD)×(100−Db)}/100
・・・(2.3)
Avr(Vu2−Vw2)
={(VC−VD)×Dx+(0−VD)×(100−Dx)}/100
・・・(2.4)
Avr(Vv2−Vw2)
={(VC−VD)×Dy+(0−VD)×(100−Dy)}/100
・・・(2.5)
Da+50=−Dx+50 ・・・(2.6)
Db+50=−Dy+50 ・・・(2.7)
式2.1に式2.6、2.7を代入すると、式2.8が得られる。
VC×(50×4/200)=VC=2VD ・・・(2.8)
V1=(D/100)×sinθ ・・・(3.1)
V2=(D/100)×sin(θ−120) ・・・(3.2)
V3=(D/100)×sin(θ+120) ・・・(3.3)
ここで、デューティDa、Dbについて、式2.9、2.10のように定める。
Da=(V1−V3)×100+50 ・・・(2.9)
Db=(V2−V3)×100+50 ・・・(2.10)
Avr(Vu1−Vw1)
=VD×{(V1−V3)+0.5}−VD×{−(V1−V3)+0.5}
=2VD×(V1−V3) ・・・(2.11)
Avr(Vv1−Vw1)
=VD×{(V2−V3)+0.5}−VD×{−(V2−V3)+0.5}
=2VD×(V2−V3) ・・・(2.12)
(Iu1−Iw1)×Z=2VD×(V1−V3) ・・・(2.13)
(Iv1−Iw1)×Z=2VD×(V2−V3) ・・・(2.14)
さらに、式 .13から式 .14を引くと式 .15が得られる。
(Iu1−Iv1)×Z=2VD×(V1−V2) ・・・(2.15)
制御部65は、図示しないマイコン、駆動回路(プリドライバ)等で構成される。マイコンは、トルク信号、回転角信号等の入力信号に基づき、制御に係る各演算値を制御演算する。駆動回路は、スイッチング素子611〜614、621〜624のゲートに接続され、マイコンの制御に基づいてスイッチング出力する。
制御部65は、減算器21、電流フィードバック制御器22、2相3相変換部23、4レグ出力算出部24、減算器251、中心電圧制御器252、中心電圧演算部26、電圧/デューティ変換部27、相電流算出部28、3相2相変換部29等を含む。
2相3相変換部23は、回転角センサ85からフィードバックされた回転角θに基づき、電圧指令Vd、VqをU相、V相、W相の3相電圧指令Vu、Vv、Vwに変換して4レグ出力算出部24に出力する。
Va=Vu−Vw ・・・(4.1)
Vb=Vv−Vw ・・・(4.2)
Vx=−(Vu−Vw) ・・・(4.3)
Vy=−(Vv−Vw) ・・・(4.4)
Va’=Va−Vm ・・・(4.1’)
Vb’=Vb−Vw ・・・(4.2’)
Vx’=Vx−Vm ・・・(4.3’)
Vy’=Vy−Vm ・・・(4.4’)
また、図7(a)、(b)に示す3相電流との電気角(位相)θの対応について、Kdを比例定数とすると、aレグのデューティDaはKd×sin(θ−30)で表され、bレグのデューティDbはKd×sin(θ−90)で表される。
3相2相変換部29は、回転角センサ85からフィードバックされた回転角θに基づき、相電流算出部28が算出した3相の相電流検出値Iu、Iv、Iwを、d軸電流Id及びq軸電流Iqに変換する。
そして、故障したと判定された場合、制御部65は、回転機駆動システムの構成に応じた処理を実行する。例えば、後述する第2実施形態のように系統毎に通電を遮断可能な遮断手段を備えたシステムでは、故障した系統の遮断手段を遮断状態とし、ブレーキ電流が流れることを防止する。
次に、本発明の第2実施形態による回転機駆動システムについて、図8、図9を参照して説明する。図8に示す第2実施形態の回転機駆動システム122は、第1実施形態の回転機駆動システム121(図1参照)に対し、「第2の電源」としてのコンデンサ57の接続位置が異なる。
コンデンサ57の一端570は、第1実施形態と同様、各レグの高電位側である上母線Lpに接続されている。一方、コンデンサ57の他端579は、第1実施形態と異なり、バッテリ55の正極側であって、第1巻線組801のW相巻線813と第2巻線組802のW相巻線823との一端同士が接続されたノードNに接続されている。各レグの低電位側である下母線Lgは、バッテリ55の負極側に接続されている。
コンデンサ57は、第1実施形態のコンデンサ56と同様、レグの上SWと下SWとのスイッチング動作によってバッテリ電圧VDが昇圧されたコンデンサ電圧VCを蓄える。
図9は、第1実施形態の図5と対応する。図9(a)は、回転機駆動システム122において各相の巻線の両端の電圧V、及び、巻線を流れる電流Iを示している。図9(b)、(c)は、第1インバータ系統601のaレグ、及び対応するU相巻線811を例として、上SW611がオンしたとき、及び、下SW613がオンしたときの電流の経路を太線で示している。なお、bレグ及びV相巻線を破線で示す。
図9(b)に示すように、上SW611がオンしたときは、コンデンサ電圧VCが上SW611に印加される。図9(c)に示すように、下SW613がオンしたときは、ゼロ電圧と電源電圧VDとの差が下SW613に印加される。
(VC+VD)×(Da+Db+Dx+Dy)/200=2VD ・・・(5.1)
また、電圧Vの平均値について、式5.2〜5.5が成り立つ。
Avr(Vu1−Vw1)
={(VC)×Da+(0−VD)×(100−Da)}/100 ・・・(5.2)
Avr(Vv1−Vw1)
={(VC)×Db+(0−VD)×(100−Db)}/100 ・・・(5.3)
Avr(Vu2−Vw2)
={(VC)×Dx+(0−VD)×(100−Dx)}/100 ・・・(5.4)
Avr(Vv2−Vw2)
={(VC)×Dy+(0−VD)×(100−Dy)}/100 ・・・(5.5)
(VC+VD)×(50×4/200)=VC+VD=2VD
よって、VC=VD ・・・(5.8)
また、第1実施形態の式3.1〜3.3、及び、式2.9、2.10を援用し、第1系統に係る式5.2、5.3に式5.8、2.9、2.10を代入すると第1実施形態と同様に式2.11、2.12が得られ、さらに同様に式2.13〜2.15が得られる。
次に、本発明の第3、第4実施形態による回転機駆動システムについて、図10〜図16を参照して説明する。
図10に示す第3実施形態の回転機駆動システム123は、第1実施形態の回転機駆動システム121(図1参照)に対し、電源リレー715A/B、725A/B、及びモータリレー711、712、721、722をさらに備えている。
同様に、図11に示す第4実施形態の回転機駆動システム124は、第2実施形態の回転機駆動システム122(図8参照)に対し、電源リレー715A/B、725A/B、及びモータリレー711、712、721、722をさらに備えている。
電源リレー715A/B、電源リレー725A/Bは、それぞれ、バッテリ55と第1インバータ601、第2インバータ602との間であって、さらに本実施形態では、バッテリ55の正極とW相巻線813、823との間に設けられている。また、第4実施形態では、第2実施形態のコンデンサ57を、第1系統コンデンサ571及び第2系統コンデンサ572として系統毎に設けた上、電源リレー715A/B、電源リレー725A/Bは、バッテリ55とコンデンサ571、572との間に設けられている。
これにより、バッテリ55の正極と負極とを図示の向きに接続したときだけでなく、図示と逆向きに接続したときでも、遮断時に還流ダイオードを経由して電流が流れることを防ぐことができる。ただし、これに限らず、後述する第10、第11実施形態(図21参照)のような構成としてもよい。
モータリレー721、722は、第2インバータ602のxレグ及びyレグの出力端と第2巻線組802のU相及びV相巻線821、822との間にそれぞれ設けられている。
モータリレー711、712、721、722の還流ダイオードは、本実施形態では、インバータ側からモータ側に向かう向きに設置されている。ただし、後述する第10、第11実施形態のように、モータ側からインバータ側に向かう向きとしてもよい。
例えば第4実施形態の回転機駆動システム124において、第2系統が故障したと仮定すると、図12(a)に示すように、第2系統の電源リレー725A/B、モータリレー721、722をオフする。すると、回転機駆動システム124は、図12(b)に示す1系統2レグ構成の駆動回路と等価となる。なお、図12(a)では、便宜上、第1系統と第2系統とを図11に対し上下逆に図示している。
なお、スイッチング素子やモータ巻線のオープン故障の場合には、電源リレー及びモータリレーを遮断状態としなくても、或いは、第1、第2実施形態のように電源リレー及びモータリレーを設けていなくても、片系統での駆動が可能である。
第3実施形態の回転機駆動システム123について、図13(a)は、図5(a)に対応し、第1系統側のみを示したものである。図13(b)、(c)は、図5(b)、(c)と同一である。
VC×(Da+Db)/100=2VD ・・・(2.1’)
また、電圧Vの平均値について、式2.2、2.3を援用する。
Avr(Vu1−Vw1)
={(VC−VD)×Da+(0−VD)×(100−Da)}/100
・・・(2.2)
Avr(Vv1−Vw1)
={(VC−VD)×Db+(0−VD)×(100−Db)}/100
・・・(2.3)
Da= D×sinθ+50 ・・・(6.1)
Db=−D×sinθ+50 ・・・(6.2)
式2.1’に式6.1、6.2を代入すると、2系統の場合と同様の式2.8が得られる。
VC×(100/100)=VC=2VD ・・・(2.8)
Avr(Vu1−Vw1)
=VD×(D×sinθ/100+0.5)
−VD×(−D×sinθ/100+0.5)
=2VD×D×sinθ/100 ・・・(6.3)
Avr(Vv1−Vw1)
=VD×(−D×sinθ/100+0.5)
−VD×(D×sinθ/100+0.5)
=−2VD×D×sinθ/100 ・・・(6.4)
よって、第3実施形態の回転機駆動システム123では、片系統のインバータを用いてU相からV相に単相交流電流を通電することができる。このとき、式6.1、6.2に示すように、制御部65は、2つのレグの中心電圧を50%で一定に保つようにモータ80を駆動する。
(VC+VD)×(Da+Db)/100=2VD ・・・(5.1’)
また、電圧Vの平均値について、式5.2、5.3を援用する。
Avr(Vu1−Vw1)
={(VC)×Da+(0−VD)×(100−Da)}/100 ・・・(5.2)
Avr(Vv1−Vw1)
={(VC)×Db+(0−VD)×(100−Db)}/100 ・・・(5.3)
Da= D×sinθ+50 ・・・(6.1)
Db=−D×sinθ+50 ・・・(6.2)
式5.1’に式6.1、6.2を代入すると、2系統の場合と同様の式5.8が得られる。
(VC+VD)×(100/100)=VC+VD=2VD
よって、VC=VD ・・・(5.8)
Avr(Vu1−Vw1)= 2VD×D×sinθ/100 ・・・(6.3)
Avr(Vv1−Vw1)=−2VD×D×sinθ/100 ・・・(6.4)
よって、第4実施形態の回転機駆動システム124では、片系統のインバータを用いてU相からV相に単相交流電流を通電することができる。このとき、式6.1、6.2に示すように、制御部65は、2つのレグの中心電圧を50%で一定に保つようにモータ80を駆動する。
図15では、故障した第2巻線組802を×印で示す。制御部65は、モータ80のトルクをトルク指令Trq*に追従させるため、正常な第1系統について、巻線組801を流れる電流Iが、トルク指令T*に基づいて算出した電流指令I*に追従するよう電流制御する。
ここで、U相逆起電圧をEsinθ、V相逆起電圧をEsin(θ−120)とすると、U相からV相に電流Iを流すことで発生するトルクは、Ktを比例定数とすると、式7.1のようになる。
I×Kt×sinθ−I×Kt×sin(θ−120)
=(√3)I×Kt×sin(θ+30) ・・・(7.1)
よって、トルク指令T*から電流指令I*への変換式は、式7.2のようになる。
I*=(1/Kt)×T*/{(√3)sin(θ+30)} ・・・(7.2)
2レグ出力算出部34は、第1インバータ601のaレグ及びbレグの電圧指令Va、Vbを算出する。電圧/デューティ変換部37は、電圧指令Va、Vbをデューティ指令Da、Dbに変換し、第1インバータ601に出力する。
Da(%)=(Va/VD)×100+50 ・・・(8.1)
Db(%)=(Vb/VD)×100+50 ・・・(8.2)
例えば、電動パワーステアリング装置1に適用された場合、一方の系統の巻線組またはインバータが故障しても直ちにモータ80の駆動を停止するのではなく、片系統で駆動を継続することで、運転者は、操舵アシストトルクを得つつ、ディーラー等まで車両を運転することができる。
図17に示す本発明の第5実施形態は、第1実施形態(図1参照)のコンデンサ56と、第2実施形態(図8参照)のコンデンサ57とを共に備えたものである。この構成でも、第1実施形態及び第2実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
図18に示す本発明の第6実施形態は、第1実施形態の2系統の回転機駆動システム121(図1参照)に対し、第3系統のインバータ603及び巻線組803が並列に追加された3系統の回転機駆動システム126である。第3インバータ603の構成は、第1、第2インバータ601、602と同様であるので説明を省略する。
このように、本発明の回転機駆動システムは、3系統以上の複数系統のシステムにも適用することができる。
図19に示す本発明の第7実施形態は、第1〜第4巻線組801、802、803、804、及び、各巻線組に対応する第1〜第4インバータ601、602、603、604を備えた4系統の回転機駆動システム127である。図の左半分は、第1実施形態の回転機駆動システム121(図1参照)に準じ、第1、第2巻線組801、802、及び第1、第2インバータ601、602からなる。図の右半分は、同様に、第3、第4巻線組803、804、及び、「第3、第4電力変換器」としての第3、第4インバータ603、604からなる。各レグの高電位側は上母線Lpを経由して、コンデンサ56の一端560に接続されており、各レグの低電位側は下母線Lgを経由して、コンデンサ56の他端569に接続されている。
第1巻線組801と第2巻線組802とは、相グループ毎に、すなわちU相同士、V相同士、W相同士の巻線で正負逆転した逆起電圧が発生する。同様に、第3巻線組803と第4巻線組804とは、相グループ毎に正負逆転した逆起電圧が発生する。
このように、2系統の回転機駆動システムを併合し、拡張することができる。
(第8実施形態)
図20(a)に示す第8実施形態のように、モータ80を構成する3相巻線組805、806は、上記第1実施形態のY結線に代えてΔ結線としてもよい。
また、2系統のうち1系統をY結線、もう1系統をΔ結線としてもよい。
(第9実施形態)
図20(b)に示す第9実施形態のように、第1実施形態に対し、バッテリ55の正極と負極とを逆に接続してもよい。
図21(a)に示す第10実施形態は、第3実施形態(図10参照)に対し、モータリレー711、712、721、722の還流ダイオードの向きが反対に、すなわち、モータ側からインバータ側に向かう向きに設置されている。また、第3実施形態の電源リレー715A/B、725A/Bのうち、バッテリ55の正極側からインバータ側に向かう向きの還流ダイオードを有するスイッチング素子715A、725Aを廃止し、インバータ側からバッテリ55の正極側に向かう向きの還流ダイオードを有するスイッチング素子715B、725Bのみで電源リレーが構成されている。
仮にバッテリ55の正極と負極とを逆向きに接続した場合、モータリレー711、712、721、722がスイッチング素子715A、725Aの機能を兼ねるため、スイッチング素子715A、725Aを設けなくても、還流ダイオードを経由する通電を遮断することができる。
図21(b)に示す第11実施形態のように、第10実施形態の半導体電源リレー715A、725Aに代えて、バッテリ55とノードNとの間に、1つの半導体電源リレー75を設けてもよい。
第3実施形態(図10参照)の半導体モータリレー711、712、721、722、及び半導体電源リレー715A/B、725A/Bに代えて、図22(a)に示す第11実施形態のように、機械式モータリレー761、762、771、772を「巻線側遮断手段」として用い、機械式電源リレー765、775を「電源側遮断手段」として用いてもよい。
この場合、図22(b)に示すように、インバータ601、602と巻線組801、802との間の「巻線側遮断手段」について、U相巻線811、821側のみにモータリレー761、771を設けてもよい。
最後に、電流検出手段401、402を構成する電流検出素子の配置、及び電流検出値に基づく相電流算出の例について、図23〜図27を参照して説明する。図23〜図27では、電流検出素子を簡単に「○印」で図示する。
図23(a)に示す例は、上記各実施形態(図1、図8等参照)に示す代表例である。この例では、第1インバータ601のaレグ、bレグ、及び、第2インバータ602のxレグ、yレグの下SWと下母線Lgとの間に、それぞれ電流検出素子411、412、421、422を設けている。以下、電流検出素子411、412、421、422の各電流検出値をIa、Ib、Ix、Iyと表す。
Iu=Ia−Ix ・・・(9.1)
Iv=Ib−Iy ・・・(9.2)
Iw=−Iu−Iv ・・・(10.1)
Iu=Iu1−Iu2 ・・・(9.3)
Iv=Iv1−Iv2 ・・・(9.4)
Iw=−Iu−Iv ・・・(10.1)
Iw=Iw1−Iw2 ・・・(10.2)
Iw=Iw0 ・・・(10.3)
なお、図23(b)の例に対して電流検出素子45を追加してもよい。
Iu= Iu1×2 ・・・(9.3’)
Iv=−Iv2×2 ・・・(9.4’)
図26(a)の例では、第1W相巻線813の一端、及び、第2W相巻線823の一端の電流検出素子416、426が配置されている。
図26(b)の例では、インバータ601、602の下母線Lgに電流検出素子419、429が配置されている。
図27の例では、第1W相巻線813の一端に電流検出素子416が設けられ、インバータ602の下母線Lgに電流検出素子429が配置されている。
(ア)第6実施形態を除く2系統の実施形態では巻線同士が接続される相をW相として説明したが、W相に限らず、U相またはV相の巻線同士を接続してもよい。
(イ)上記第3、第4実施形態では電源リレー及びモータリレーを両方備えているが、電源リレーまたはモータリレーの一方のみを備える構成としてもよい。
(エ)回転機はモータ以外に発電機であってもよく、当然ながら用途は限定されない。本発明は、電動パワーステアリング装置に限らず、あらゆる回転機を駆動する回転機駆動システムとしても適用することができる。
以上、本発明はこのような実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の形態で実施することができる。
55 ・・・バッテリ(第1の電源)、
56、57 ・・・コンデンサ(第2の電源)、
601、602、603、604 ・・・インバータ(電力変換器)、
611〜614、621〜624・・・スイッチング素子、
65 ・・・制御部、
80 ・・・モータ(回転機)、
801、802、803、804 ・・・巻線組。
Claims (13)
- 複数系統のY結線又はΔ結線された3相の巻線組(801、802、803、804)を有する回転機(80)と、
各系統の前記巻線組に対応して設けられ、ブリッジ接続された複数のスイッチング素子(611〜614、621〜624)からなる2つのみのレグを有し、対応する前記巻線組に交流電流を供給する複数系統の電力変換器(601、602、603、604)と、
第1の電源(55)と、
第2の電源(56、57)と、
前記複数系統の電力変換器の駆動を制御する制御部(65)と、
を備え、
前記複数系統の3相の巻線組は、
各系統から3相のうち1相を選択し組み合わせた3組の相グループについて、当該相グループ毎の逆起電圧の和が0となるように巻線が巻回されており、
前記3相の巻線組がY結線されている場合、3相の巻線同士が結合していない側の巻線端について、いずれか1つの前記相グループを構成する各系統の1相の巻線の巻線端同士を互いに接続するとともに前記第1の電源に接続し、残り2つの前記相グループを構成する各系統の2相の巻線の巻線端を前記電力変換器の2つのレグの出力端に接続し、
前記3相の巻線組がΔ結線されている場合、3相の内の2相の巻線同士が結合している3つの結合点について、いずれか1つの前記相グループを構成する各系統の前記巻線組の1つの結合点同士を互いに接続するとともに前記第1の電源に接続し、残り2つの前記相グループを構成する各系統の前記巻線組の2つの結合点を前記電力変換器の2つのレグの出力端に接続し、
前記第2の電源の一端(560、570)を前記レグの高電位側または低電位側に接続したことを特徴とする回転機駆動システム(121、122、123、124、125、126、127)。 - 2系統を一単位とする複数系統のY結線又はΔ結線された3相の巻線組(801、802、803、804)を有する回転機(80)と、
各系統の前記巻線組に対応して設けられ、ブリッジ接続された複数のスイッチング素子(611〜614、621〜624)からなる2つのみのレグを有し、対応する前記巻線組に交流電流を供給する複数系統の電力変換器(601、602、603、604)と、
第1の電源(55)と、
第2の電源(56、57)と、
前記複数系統の電力変換器の駆動を制御する制御部(65)と、
を備え、
2系統の一単位毎に前記複数系統の3相の巻線組は、
各系統から3相のうち1相を選択し組み合わせた3組の相グループについて、当該相グループ毎に、正負逆転した逆起電圧が発生し、当該相グループ毎の逆起電圧の和が0となるように巻線が巻回されており、
前記3相の巻線組がY結線されている場合、3相の巻線同士が結合していない側の巻線端について、いずれか1つの前記相グループを構成する各系統の1相の巻線の巻線端同士を互いに接続するとともに前記第1の電源に接続し、残り2つの前記相グループを構成する各系統の2相の巻線の巻線端を前記電力変換器の2つのレグの出力端に接続し、
前記3相の巻線組がΔ結線されている場合、3相の内の2相の巻線同士が結合している3つの結合点について、いずれか1つの前記相グループを構成する各系統の前記巻線組の1つの結合点同士を互いに接続するとともに前記第1の電源に接続し、残り2つの前記相グループを構成する各系統の前記巻線組の2つの結合点を前記電力変換器の2つのレグの出力端に接続し、
前記第2の電源の一端(560、570)を前記レグの高電位側または低電位側に接続したことを特徴とする回転機駆動システム(121、122、123、124、125、127)。 - 前記回転機は、2系統の前記巻線組である第1巻線組(801)及び第2巻線組(802)を有し、
前記複数系統の電力変換器は、前記第1巻線組に対応する第1電力変換器(601)、及び、前記第2巻線組に対応する第2電力変換器(602)からなり、
前記第2の電源の一端と反対側の他端(569、579)を前記第1の電源に接続し、
前記第1巻線組及び前記第2巻線組は、前記相グループ毎に、正負逆転した逆起電圧が発生することを特徴とする請求項2に記載の回転機駆動システム(121、122、123、124、125)。 - 前記制御部は、
前記第1電力変換器の第1のレグの出力(Va)と、前記第2電力変換器の第1のレグの出力(Vx)とを所定の中心電圧に対して正負逆転するように駆動し、
前記第1電力変換器の第2のレグの出力(Vb)と、前記第2電力変換器の第2のレグの出力(Vy)とを前記所定の中心電圧に対して正負逆転するように駆動することを特徴とする請求項3に記載の回転機駆動システム。 - 前記第1巻線組と前記第1電力変換器との間、及び、前記第2巻線組と前記第2電力変換器との間に設けられ、通電を遮断可能な巻線側遮断手段(711、712、721、722)を備えることを特徴とする請求項3または4に記載の回転機駆動システム(123、124)。
- 前記第1の電源と前記第1電力変換器との間、及び、前記第1の電源と前記第2電力変換器との間に設けられ、通電を遮断可能な電源側遮断手段(715A/B、725A/B)を備えることを特徴とする請求項3〜5のいずれか一項に記載の回転機駆動システム(123、124)。
- 前記巻線組のいずれかの巻線または前記電力変換器のいずれかのレグを流れる電流を検出する電流検出手段(411、412、413、414、416、421、422、423、424、426、45)を系統毎に備え、
前記制御部は、前記電流検出手段の検出値に基づいて前記巻線組または前記電力変換器の故障を判定し、
一方の系統の前記巻線組または前記電力変換器が故障したと判定された場合、他方の系統の前記巻線組及び前記電力変換器により前記回転機の駆動を継続することを特徴とする請求項3または4に記載の回転機駆動システム(123、124)。 - 前記制御部は、前記回転機の駆動を継続する系統の前記電力変換器について、2つの前記レグの中心電圧を一定に保ちつつ駆動することを特徴とする請求項7に記載の回転機駆動システム。
- 前記巻線組のいずれかの巻線または前記電力変換器のいずれかのレグを流れる電流を検出する電流検出手段を系統毎に備え、
前記制御部は、前記電流検出手段の検出値に基づいて前記巻線組または前記電力変換器の故障を判定し、
故障したと判定された系統の前記巻線側遮断手段を遮断状態とすることを特徴とする請求項5に記載の回転機駆動システム。 - 前記巻線組のいずれかの巻線または前記電力変換器のいずれかのレグを流れる電流を検出する電流検出手段を系統毎に備え、
前記制御部は、前記電流検出手段の検出値に基づいて前記巻線組または前記電力変換器の故障を判定し、
故障したと判定された系統の前記電源側遮断手段を遮断状態とすることを特徴とする請求項6に記載の回転機駆動システム。 - 前記回転機は、4系統の前記巻線組である第1巻線組(801)、第2巻線組(802)、第3巻線組(803)、及び第4巻線組(804)を有し、
前記複数系統の電力変換器は、前記第1巻線組に対応する第1電力変換器(601)、前記第2巻線組に対応する第2電力変換器(602)、前記第3巻線組に対応する第3電力変換器(603)、及び、前記第4巻線組に対応する第4電力変換器(604)からなり、
前記第2の電源の一端(560)を前記レグの高電位側に接続し、前記第2の電源の他端(569)を前記レグの低電位側に接続し、
前記第1巻線組及び前記第2巻線組は、前記相グループ毎に、正負逆転した逆起電圧が発生し、前記第3巻線組及び前記第4巻線組は、前記相グループ毎に、正負逆転した逆起電圧が発生することを特徴とする請求項2に記載の回転機駆動システム(127)。 - 3系統のY結線又はΔ結線された3相の巻線組(801、802、803)を有する回転機(80)と、
各系統の前記巻線組に対応して設けられ、ブリッジ接続された複数のスイッチング素子からなる2つのみのレグを有し、対応する前記巻線組に交流電流を供給する3系統の電力変換器(601、602、603)と、
第1の電源(55)と、
第2の電源(56、57)と、
前記3系統の電力変換器の駆動を制御する制御部(65)と、
を備え、
前記3系統の3相の巻線組は、
各系統から3相のうち互いに位相が120[deg]ずれた1相ずつを選択し組み合わせた3組の相グループについて、当該相グループ毎の逆起電圧の和が0となるように巻線が巻回されており、
前記3相の巻線組がY結線されている場合、3相の巻線同士が結合していない側の巻線端について、いずれか1つの前記相グループを構成する各系統の1相の巻線の巻線端同士を互いに接続するとともに前記第1の電源に接続し、残り2つの前記相グループを構成する各系統の2相の巻線の巻線端を前記電力変換器の2つのレグの出力端に接続し、
前記3相の巻線組がΔ結線されている場合、3相の内の2相の巻線同士が結合している3つの結合点について、いずれか1つの前記相グループを構成する各系統の前記巻線組の1つの結合点同士を互いに接続するとともに前記第1の電源に接続し、残り2つの前記相グループを構成する各系統の前記巻線組の2つの結合点を前記電力変換器の2つのレグの出力端に接続し、
前記第2の電源の一端(560、570)を前記レグの高電位側または低電位側に接続したことを特徴とする回転機駆動システム(126)。 - 運転者の操舵を補助するためのアシストトルクを発生する回転機の駆動に適用される請求項1〜12のいずれか一項に記載の回転機駆動システムと、
前記回転機の出力をステアリングシャフトに伝達する動力伝達手段(89)と、
を備えた電動パワーステアリング装置(1)。
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