JP6091546B2 - Rotating electrical machine control device - Google Patents

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Description

本発明は、複数のスイッチング素子を備えて直流電源と交流回転電機との間で電力変換を行うインバータを制御する回転電機制御装置に関するものである。   The present invention relates to a rotating electrical machine control device that includes a plurality of switching elements and controls an inverter that performs power conversion between a DC power supply and an AC rotating electrical machine.

上記のような回転電機制御装置について、下記の特許文献１に記載された回転電機制御装置が知られている。特許文献１の技術では、磁石温度が閾値を超えたときに、交流回転電機を流れる電流に重畳するリプル電流を低減させるようにスイッチング素子のキャリア周波数を変更し、交流回転電機の電力損失を低減して、磁石温度の上昇を抑制するように構成されている。   Regarding the rotating electrical machine control apparatus as described above, a rotating electrical machine control apparatus described in Patent Document 1 below is known. In the technique of Patent Document 1, when the magnet temperature exceeds a threshold value, the carrier frequency of the switching element is changed so as to reduce the ripple current superimposed on the current flowing through the AC rotating electric machine, thereby reducing the power loss of the AC rotating electric machine. And it is comprised so that the raise of magnet temperature may be suppressed.

特開２０１０−９３９８２号公報JP 2010-93982 A

しかしながら、特許文献１の技術では、磁石温度がある程度上昇して初めて交流回転電機の電力損失を低減するように動作するため、過熱による交流回転電機の減磁を抑制することは可能であると考えられるが、磁石温度が通常の範囲内にあるときには、キャリア周波数を変更するように構成されていない。そのため、特許文献１の技術では、磁石温度が通常の範囲内にあるときに、交流回転電機の電力損失を低減して、交流回転電機の冷却負荷を低減することができない。そのため、交流回転電機の冷却機構の小型化や簡素化を十分に図ることができず、低コスト化を十分に図ることができない課題があった。   However, since the technique of Patent Document 1 operates so as to reduce the power loss of the AC rotating electrical machine only after the magnet temperature has increased to some extent, it is considered possible to suppress the demagnetization of the AC rotating electrical machine due to overheating. However, it is not configured to change the carrier frequency when the magnet temperature is within the normal range. Therefore, in the technique of Patent Document 1, when the magnet temperature is within a normal range, the power loss of the AC rotating electrical machine cannot be reduced and the cooling load of the AC rotating electrical machine cannot be reduced. Therefore, there has been a problem that the cooling mechanism of the AC rotating electrical machine cannot be sufficiently reduced in size and simplified, and the cost cannot be reduced sufficiently.

加えて、交流回転電機は、熱容量が大きく熱的な時定数も大きくなるため、一度温度が上がると下がりにくいという特徴がある。そのため、冷却機構の小型化や簡素化を図るには、交流回転電機の温度が上昇する前に、交流回転電機の電力損失を定常的に低減して、交流回転電機の温度が上昇しないようにすることが重要である。   In addition, the AC rotating electric machine has a feature that it has a large heat capacity and a large thermal time constant, so that it is difficult to decrease once the temperature rises. Therefore, in order to reduce the size and simplify the cooling mechanism, the power loss of the AC rotating electrical machine is steadily reduced before the temperature of the AC rotating electrical machine rises so that the temperature of the AC rotating electrical machine does not rise. It is important to.

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、キャリア周波数に依存する交流回転電機の電力損失を、定常的に調節することができる回転電機制御装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and provides a rotating electrical machine control device that can steadily adjust the power loss of an AC rotating electrical machine that depends on the carrier frequency. Objective.

本発明に係る回転電機制御装置は、複数のスイッチング素子を備えて直流電源と交流回転電機との間で電力変換を行うインバータを制御する回転電機制御装置であって、前記複数のスイッチング素子をＰＷＭ制御によりオンオフ制御するＰＷＭ制御手段と、前記スイッチング素子の素子温度を検出する素子温度検出手段と、前記素子温度の目標素子温度を設定する目標素子温度設定手段と、前記ＰＷＭ制御に用いられるキャリア波のキャリア周波数を設定するキャリア周波数設定手段と、前記インバータの現在の電力損失であるインバータ損失を演算するインバータ損失演算手段と、前記インバータに許容される電力損失であるインバータ許容損失を演算するインバータ許容損失演算手段と、を備え、前記キャリア周波数設定手段は、前記素子温度に基づいて設定した制御用素子温度が予め設定した変更許可温度以下である場合に、前記制御用素子温度が前記目標素子温度に近づくように前記キャリア周波数を変更する周波数変更制御を実行し、前記周波数変更制御において、前記インバータ損失及び前記インバータ許容損失に基づき、前記制御用素子温度が前記目標素子温度に近づくように前記キャリア周波数を変更し、前記制御用素子温度が前記目標素子温度よりも低く、前記インバータ損失が前記インバータ許容損失を下回っている場合に、前記インバータ損失と前記インバータ許容損失との差が大きいほど、前記キャリア周波数を大きくするものである。 A rotating electrical machine control device according to the present invention is a rotating electrical machine control device that includes a plurality of switching elements and controls an inverter that performs power conversion between a DC power source and an AC rotating electrical machine. PWM control means for on / off control by control, element temperature detection means for detecting an element temperature of the switching element, target element temperature setting means for setting a target element temperature of the element temperature, and a carrier wave used for the PWM control Carrier frequency setting means for setting the carrier frequency of the inverter, inverter loss calculating means for calculating the inverter loss that is the current power loss of the inverter, and inverter tolerance for calculating the inverter allowable loss that is the power loss allowed for the inverter and a loss calculation unit, the carrier frequency setting means, the element When the control element temperature set based on the temperature is below preset change permission temperature, it executes the frequency change control in which the control element temperature changes the carrier frequency to approach the target element temperature, In the frequency change control, based on the inverter loss and the inverter allowable loss, the carrier frequency is changed so that the control element temperature approaches the target element temperature, and the control element temperature is lower than the target element temperature. When the inverter loss is lower than the inverter allowable loss, the carrier frequency is increased as the difference between the inverter loss and the inverter allowable loss is larger .

キャリア周波数を増加させることより、キャリア周波数に依存する交流回転電機の電力損失を減少させ、交流回転電機の発熱量を減少させることができる。一方で、キャリア周波数を増加させると、キャリア周波数に依存するスイッチング素子の電力損失が増加し、スイッチング素子の発熱量が増加する。本発明に係る回転電機制御装置によれば、制御用素子温度が変更許可温度以下である場合に、周波数変更制御により、制御用素子温度が目標素子温度に近づくようにキャリア周波数を変更して、交流回転電機の発熱量を適切に変化させることができる。よって、素子温度が変更許可温度を超えない範囲内で、キャリア周波数に依存する交流回転電機の電力損失を、定常的に調節することでき、交流回転電機の冷却機構の冷却負荷を適切に調節することができるため、冷却機構の小型化や簡素化を図ることができる。   By increasing the carrier frequency, it is possible to reduce the power loss of the AC rotating electric machine that depends on the carrier frequency, and to reduce the heat generation amount of the AC rotating electric machine. On the other hand, when the carrier frequency is increased, the power loss of the switching element depending on the carrier frequency is increased, and the heat generation amount of the switching element is increased. According to the rotating electrical machine control device according to the present invention, when the control element temperature is equal to or lower than the change permission temperature, the carrier frequency is changed by the frequency change control so that the control element temperature approaches the target element temperature, The calorific value of the AC rotating electric machine can be changed appropriately. Therefore, within the range in which the element temperature does not exceed the change permission temperature, the power loss of the AC rotating electric machine depending on the carrier frequency can be steadily adjusted, and the cooling load of the cooling mechanism of the AC rotating electric machine is adjusted appropriately. Therefore, the cooling mechanism can be reduced in size and simplified.

本発明の実施の形態１に係るインバータの回路構成図及び回転電機制御装置のブロック図である。It is a circuit block diagram of the inverter which concerns on Embodiment 1 of this invention, and the block diagram of a rotary electric machine control apparatus. 本発明の実施の形態１に係る回転電機制御装置のハードウェア構成図である。It is a hardware block diagram of the rotary electric machine control apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態１に係るＰＷＭ制御を説明するためのタイムチャートである。It is a time chart for demonstrating the PWM control which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態１に係るＰＷＭ制御手段のブロック図である。It is a block diagram of the PWM control means which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態１に係るモータ制御装置における目標素子温度の設定を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the setting of the target element temperature in the motor control apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態１に係るキャリア周波数と回転電機損失の関係特性を説明する図である。It is a figure explaining the relational characteristic of the carrier frequency and rotary electric machine loss which concern on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態１に係るキャリア周波数と回転電機損失及びインバータ損失との関係特性を説明する図である。It is a figure explaining the relationship characteristic of the carrier frequency which concerns on Embodiment 1 of this invention, a rotary electric machine loss, and an inverter loss. 本発明の実施の形態１に係るインバータ損失とインバータ許容損失との損失差に基づくキャリア周波数の設定を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the setting of the carrier frequency based on the loss difference of the inverter loss and inverter allowable loss which concern on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態１に係る回転電機制御装置の処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process of the rotary electric machine control apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態１に係る周波数変更制御の処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process of the frequency change control which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態１に係る周波数変更制御の挙動を説明するタイミングチャートである。It is a timing chart explaining the behavior of the frequency change control which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態２に係るインバータの回路構成図及び回転電機制御装置のブロック図である。It is the circuit block diagram of the inverter which concerns on Embodiment 2 of this invention, and the block diagram of a rotary electric machine control apparatus. 本発明の実施の形態２に係る回転電機損失と回転電機許容損失との損失差に基づくキャリア周波数の設定を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the setting of the carrier frequency based on the loss difference of the rotary electric machine loss which concerns on Embodiment 2 of this invention, and a rotary electric machine allowable loss. 本発明の実施の形態２に係る回転電機制御装置の処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process of the rotary electric machine control apparatus which concerns on Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態２に係る周波数変更制御の処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process of the frequency change control which concerns on Embodiment 2 of this invention.

実施の形態１．
実施の形態１に係る回転電機制御装置１について図面を参照して説明する。図１は、本実施の形態に係るインバータ４０の回路構成図及び回転電機制御装置１のブロック図であり、図２は、回転電機制御装置１に係るハードウェア構成図である。 Embodiment 1 FIG.
A rotating electrical machine control apparatus 1 according to Embodiment 1 will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a circuit configuration diagram of an inverter 40 and a block diagram of the rotating electrical machine control device 1 according to the present embodiment, and FIG. 2 is a hardware configuration diagram of the rotating electrical machine control device 1.

交流回転電機２００は、非回転部材に固定されたステータと、当該ステータの径方向内側に配置され、非回転部材に対して回転可能に支持されたロータと、を備えている。交流回転電機２００は、直流交流変換を行うインバータ４０を介して、蓄電装置などからなる直流電源３００に電気的に接続される。そして、交流回転電機２００は、電力の供給を受けて動力を発生するモータ（電動機）としての機能と、動力の供給を受けて電力を発生するジェネレータ（発電機）としての機能と、を果たすことが可能とされている。すなわち、交流回転電機２００は、インバータ４０を介して直流電源３００からの電力供給を受けて力行し、或いは外部から伝達される回転駆動力により発電し、発電された電力は、インバータ４０を介して直流電源３００（蓄電装置）に蓄電される。
本実施の形態では、交流回転電機２００は、永久磁石式同期回転電機とされており、ステータに各相の巻線が巻装され、ロータに永久磁石が設けられている。 The AC rotating electric machine 200 includes a stator fixed to a non-rotating member, and a rotor that is disposed on the radially inner side of the stator and is rotatably supported with respect to the non-rotating member. The AC rotating electrical machine 200 is electrically connected to a DC power source 300 including a power storage device through an inverter 40 that performs DC / AC conversion. The AC rotating electric machine 200 fulfills a function as a motor (electric motor) that receives power supply to generate power and a function as a generator (generator) that generates power by receiving power supply. Is possible. That is, the AC rotating electric machine 200 is powered by receiving power supply from the DC power supply 300 via the inverter 40, or generates power by the rotational driving force transmitted from the outside, and the generated power is transmitted via the inverter 40. It is stored in DC power supply 300 (power storage device).
In the present embodiment, AC rotating electric machine 200 is a permanent magnet type synchronous rotating electric machine, windings of respective phases are wound around a stator, and a permanent magnet is provided on a rotor.

インバータ４０は、直流電源３００と交流回転電機２００との間で電力変換を行う直流交流変換装置である。蓄電装置などの直流電源３００から供給された直流電力を三相の交流電力に変換して交流回転電機２００の三相の巻線Ｃｕ、Ｃｖ、Ｃｗに供給すると共に、交流回転電機２００が発電した交流電力を直流電力に変換して直流電源３００に供給するように構成されている。   The inverter 40 is a DC / AC converter that performs power conversion between the DC power supply 300 and the AC rotating electric machine 200. DC power supplied from a DC power source 300 such as a power storage device is converted into three-phase AC power and supplied to the three-phase windings Cu, Cv, Cw of the AC rotating electric machine 200, and the AC rotating electric machine 200 generates power. The AC power is converted to DC power and supplied to the DC power supply 300.

直流電源３００には、充放電可能な蓄電装置（例えば、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池、電気二重層キャパシタ）が用いられる。なお、直流電源３００には、直流電圧を昇圧したり降圧したりする直流電力変換器であるＤＣ−ＤＣコンバータが備えられてもよい。ＤＣ−ＤＣコンバータは、スイッチング素子や巻線などから構成される。この場合は、回転電機制御装置１は、ＤＣ−ＤＣコンバータのスイッチング素子もスイッチング制御するように構成されてもよい。   The DC power supply 300 uses a chargeable / dischargeable power storage device (for example, a lithium ion battery, a nickel metal hydride battery, or an electric double layer capacitor). Note that the DC power supply 300 may include a DC-DC converter that is a DC power converter that boosts or lowers the DC voltage. The DC-DC converter includes a switching element, a winding, and the like. In this case, the rotating electrical machine control device 1 may be configured to also control switching of the switching element of the DC-DC converter.

インバータ４０は、複数のスイッチング素子４１を備えている。スイッチング素子４１には、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）やＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）などの電力用半導体素子が用いられる。インバータ４０は、正極側電線４２と負極側電線４３との間に２つのスイッチング素子４１が直列接続された直列回路が、三相各相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の巻線Ｃｕ、Ｃｖ、Ｃｗに対応して３セット設けられたブリッジ回路に構成されている。すなわち、合計６つのスイッチング素子４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄ、４１ｅ、４１ｆが備えられている。具体的には、各相の直列回路において、正極側のスイッチング素子４１のコレクタ端子は、正極側電線４２に接続され、正極側のスイッチング素子４１のエミッタ端子は、負極側のスイッチング素子４１のコレクタ端子に接続され、負極側のスイッチング素子４１のエミッタ端子は、負極側電線４３に接続されている。正極側のスイッチング素子４１と負極側のスイッチング素子４１との接続点は、対応する相の巻線に接続される。なお、正極側電線４２が、直流電源３００の正極に接続され、負極側電線４３が直流電源３００の負極に接続される。   The inverter 40 includes a plurality of switching elements 41. As the switching element 41, a power semiconductor element such as an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) or a MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) is used. In the inverter 40, a series circuit in which two switching elements 41 are connected in series between a positive electrode side electric wire 42 and a negative electrode side electric wire 43 has three-phase windings U, V, and W, Cu, Three sets of bridge circuits corresponding to Cv and Cw are provided. That is, a total of six switching elements 41a, 41b, 41c, 41d, 41e, and 41f are provided. Specifically, in the series circuit of each phase, the collector terminal of the positive-side switching element 41 is connected to the positive-side electric wire 42, and the emitter terminal of the positive-side switching element 41 is the collector of the negative-side switching element 41. The emitter terminal of the switching element 41 on the negative electrode side is connected to the negative electrode side electric wire 43. The connection point between the switching element 41 on the positive electrode side and the switching element 41 on the negative electrode side is connected to the winding of the corresponding phase. In addition, the positive electrode side electric wire 42 is connected to the positive electrode of the DC power source 300, and the negative electrode side electric wire 43 is connected to the negative electrode of the DC power source 300.

インバータ４０は、各スイッチング素子４１に逆並列接続されたフリーホイールダイオード４４を備えており、本例では、６つのスイッチング素子４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄ、４１ｅ、４１ｆのそれぞれに対応して、合計６つのフリーホイールダイオード４４ａ、４４ｂ、４４ｃ、４４ｄ、４４ｅ、４４ｆが備えられている。   The inverter 40 includes a free wheel diode 44 connected in reverse parallel to each switching element 41. In this example, the inverter 40 has a total corresponding to each of the six switching elements 41a, 41b, 41c, 41d, 41e, and 41f. Six free wheeling diodes 44a, 44b, 44c, 44d, 44e, 44f are provided.

インバータ４０は、平滑コンデンサ４５を備えている。平滑コンデンサ４５は、正極側電線４２と負極側電線４３との間に接続されており、正極側電線４２と負極側電線４３との間の直流電圧（システム電圧）を平滑化する。   The inverter 40 includes a smoothing capacitor 45. The smoothing capacitor 45 is connected between the positive electrode side electric wire 42 and the negative electrode side electric wire 43, and smoothes the DC voltage (system voltage) between the positive electrode side electric wire 42 and the negative electrode side electric wire 43.

インバータ４０は、複数のスイッチング素子４１を駆動するゲート駆動回路４６を備えている。ゲート駆動回路４６は、複数のスイッチング素子４１のそれぞれに対応して複数（本例では６つ）備えられている。各スイッチング素子４１の制御端子であるゲート端子は、対応するゲート駆動回路４６に接続されている。各ゲート駆動回路４６は、回転電機制御装置１からフォトカプラ等を介して伝達された、各スイッチング素子４１のオン指令又はオフ指令（後述するインバータ制御信号Ｕｕ、Ｕｖ、Ｕｗ）に応じて、対応するスイッチング素子４１に対してオン電圧信号又はオフ電圧信号を出力して、スイッチング素子４１をオン状態又はオフ状態にさせる。   The inverter 40 includes a gate drive circuit 46 that drives the plurality of switching elements 41. A plurality (six in this example) of gate drive circuits 46 are provided corresponding to each of the plurality of switching elements 41. A gate terminal which is a control terminal of each switching element 41 is connected to a corresponding gate drive circuit 46. Each gate drive circuit 46 responds according to an ON command or an OFF command (inverter control signals Uu, Uv, Uw described later) of each switching element 41 transmitted from the rotating electrical machine control device 1 via a photocoupler or the like. An on-voltage signal or an off-voltage signal is output to the switching element 41 to be turned on, and the switching element 41 is turned on or off.

インバータ４０は、スイッチング素子４１（及びフリーホイールダイオード４４）の素子温度Ｔを検出するための素子温度センサ４７を備えている。素子温度センサ４７は、検出対象のスイッチング素子４１及びフリーホイールダイオード４４に近接して配置されている。素子温度センサ４７の出力信号は、回転電機制御装置１に入力される。本実施の形態では、複数の素子温度センサ４７が備えられており、各素子温度センサ４７は、近接配置されたスイッチング素子４１の素子温度Ｔを検出する。本例では、２つの素子温度センサ４７ａ、４７ｂが備えられている。第一素子温度センサ４７ａは、正極側電線４２に接続された３つの正極側のスイッチング素子４１ａ、４１ｃ、４１ｅのいずれか１つ（本例ではＵ相の４１ａ）の素子温度Ｔ１（以下、第一素子温度Ｔ１と称す）を検出可能にされ、第二素子温度センサ４７ｂは、負極側電線４３に接続された３つの負極側のスイッチング素子４１ｂ、４１ｄ、４１ｆのいずれか一つ（本例ではＵ相の４１ｂ）の素子温度Ｔ２（以下、第二素子温度Ｔ２と称す）を検出可能にされている。   The inverter 40 includes an element temperature sensor 47 for detecting the element temperature T of the switching element 41 (and the freewheel diode 44). The element temperature sensor 47 is disposed in the vicinity of the switching element 41 and the free wheel diode 44 to be detected. An output signal of the element temperature sensor 47 is input to the rotating electrical machine control device 1. In the present embodiment, a plurality of element temperature sensors 47 are provided, and each element temperature sensor 47 detects the element temperature T of the switching element 41 arranged in proximity. In this example, two element temperature sensors 47a and 47b are provided. The first element temperature sensor 47a is one of the three positive-side switching elements 41a, 41c, 41e connected to the positive-side electric wire 42 (in this example, the U-phase 41a) at the element temperature T1 (hereinafter referred to as the first element temperature sensor 47a). The second element temperature sensor 47b can detect any one of the three negative-side switching elements 41b, 41d, and 41f connected to the negative-side electric wire 43 (in this example, referred to as “one-element temperature T1”). The element temperature T2 (hereinafter referred to as second element temperature T2) of the U-phase 41b) can be detected.

インバータ４０から交流回転電機２００の巻線に流れる電流Ｉを検出するための電流センサ５０が備えられている。電流センサ５０は、インバータ４０と各相の巻線Ｃｕ、Ｃｖ、Ｃｗとをつなぐ電線上に複数（例えば、３つ又は２つ）備えられている。電流センサ５０の出力信号は、回転電機制御装置１に入力される。   A current sensor 50 for detecting a current I flowing from the inverter 40 to the winding of the AC rotating electric machine 200 is provided. A plurality of (for example, three or two) current sensors 50 are provided on an electric wire connecting the inverter 40 and the windings Cu, Cv, Cw of each phase. The output signal of the current sensor 50 is input to the rotating electrical machine control device 1.

インバータ４０は、正極側電線４２及び負極側電線４３との間の電圧（システム電圧）を検出するための電圧センサ４８を備えている。電圧センサ４８の出力信号は、回転電機制御装置１に入力される。   The inverter 40 includes a voltage sensor 48 for detecting a voltage (system voltage) between the positive electrode side electric wire 42 and the negative electrode side electric wire 43. The output signal of the voltage sensor 48 is input to the rotating electrical machine control device 1.

ロータの回転速度及び回転角度（磁極位置）を検出するための回転速度センサ５１が備えられている。回転速度センサ５１は、ロータの回転軸に取り付けられている。回転速度センサ５１として、レゾルバ、又はロータリエンコーダなどが用いられる。回転速度センサ５１の出力信号は、回転電機制御装置１に入力される。   A rotation speed sensor 51 for detecting the rotation speed and rotation angle (magnetic pole position) of the rotor is provided. The rotation speed sensor 51 is attached to the rotation shaft of the rotor. As the rotation speed sensor 51, a resolver or a rotary encoder is used. The output signal of the rotation speed sensor 51 is input to the rotating electrical machine control device 1.

回転電機制御装置１は、インバータ４０を制御することにより、交流回転電機２００の制御を行う制御装置である。回転電機制御装置１は、ＰＷＭ制御手段３０、素子温度検出手段３１、目標素子温度設定手段３２、及びキャリア周波数設定手段３３を備えている。ＰＷＭ制御手段３０は、複数のスイッチング素子４１をＰＷＭ制御によりスイッチング制御する。素子温度検出手段３１は、スイッチング素子４１の素子温度Ｔを検出する。目標素子温度設定手段３２は、素子温度Ｔの目標素子温度Ｔｔを設定する。キャリア周波数設定手段３３は、ＰＷＭ制御に用いられるキャリア波のキャリア周波数Ｆｃを設定する。このような構成において、キャリア周波数設定手段３３は、素子温度Ｔに基づいて設定した制御用素子温度Ｔｃが予め設定した変更許可温度Ｔｐ以下である場合に、制御用素子温度Ｔｃが目標素子温度Ｔｔに近づくようにキャリア周波数Ｆｃを変更する周波数変更制御を実行するように構成されている。   The rotating electrical machine control device 1 is a control device that controls the AC rotating electrical machine 200 by controlling the inverter 40. The rotating electrical machine control device 1 includes PWM control means 30, element temperature detection means 31, target element temperature setting means 32, and carrier frequency setting means 33. The PWM control unit 30 performs switching control of the plurality of switching elements 41 by PWM control. The element temperature detection unit 31 detects the element temperature T of the switching element 41. The target element temperature setting means 32 sets the target element temperature Tt of the element temperature T. The carrier frequency setting means 33 sets the carrier frequency Fc of the carrier wave used for PWM control. In such a configuration, when the control element temperature Tc set based on the element temperature T is equal to or lower than the preset change permission temperature Tp, the carrier frequency setting means 33 sets the control element temperature Tc to the target element temperature Tt. Is configured to execute frequency change control for changing the carrier frequency Fc so as to approach.

回転電機制御装置１が備えるＰＷＭ制御手段３０、素子温度検出手段３１、目標素子温度設定手段３２、及びキャリア周波数設定手段３３等の各機能は、回転電機制御装置１が備えた処理回路により実現される。具体的には、回転電機制御装置１は、図２に示すように、処理回路として、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＤＳＰ（Digital Signal Processor）等の演算処理装置１５（コンピュータ）、演算処理装置１５とデータのやり取りする記憶装置１４、演算処理装置１５に外部の信号を入力する入力インターフェイス回路１６（以下、単に入力回路１６と称す）、及び演算処理装置１５から外部に信号を出力する出力インターフェイス回路１７（以下、単に出力回路１７と称す）等を備えている。   The functions of the PWM control unit 30, the element temperature detection unit 31, the target element temperature setting unit 32, the carrier frequency setting unit 33 and the like included in the rotating electrical machine control device 1 are realized by a processing circuit provided in the rotating electrical machine control device 1. The Specifically, as illustrated in FIG. 2, the rotating electrical machine control device 1 includes a processing circuit 15 such as a CPU (Central Processing Unit) or a DSP (Digital Signal Processor) as a processing circuit, and an arithmetic processing device 15. A storage device 14 that exchanges data with the processor, an input interface circuit 16 that inputs an external signal to the arithmetic processing device 15 (hereinafter simply referred to as an input circuit 16), and an output interface circuit that outputs the signal from the arithmetic processing device 15 to the outside 17 (hereinafter simply referred to as output circuit 17).

記憶装置１４として、演算処理装置１５からデータを読み出し及び書き込みが可能に構成されたＲＡＭ（Random Access Memory）や、演算処理装置１５からデータを読み出し可能に構成されたＲＯＭ（Read Only Memory）等が備えられている。入力回路１６は、各種のセンサやスイッチが接続され、これらセンサやスイッチの出力信号を演算処理装置１５に入力するＡ／Ｄ変換器等を備えている。出力回路１７は、ゲート駆動回路４６等の電気負荷が接続され、これら電気負荷に演算処理装置１５から制御信号を出力する駆動回路やフォトカプラ等を備えている。本実施の形態では、入力回路１６には、素子温度センサ４７、電圧センサ４８、電流センサ５０、及び回転速度センサ５１等が接続されている。出力回路１７には、インバータ４０（ゲート駆動回路４６）等が接続されている。   As the storage device 14, a RAM (Random Access Memory) configured to be able to read and write data from the arithmetic processing device 15, a ROM (Read Only Memory) configured to be able to read data from the arithmetic processing device 15, and the like. Is provided. The input circuit 16 is connected to various sensors and switches, and includes an A / D converter or the like that inputs output signals of these sensors and switches to the arithmetic processing unit 15. The output circuit 17 is connected to an electrical load such as a gate drive circuit 46, and includes a drive circuit that outputs a control signal from the arithmetic processing unit 15 to the electrical load, a photocoupler, and the like. In the present embodiment, an element temperature sensor 47, a voltage sensor 48, a current sensor 50, a rotation speed sensor 51, and the like are connected to the input circuit 16. The output circuit 17 is connected to an inverter 40 (gate drive circuit 46) and the like.

そして、回転電機制御装置１が備えるＰＷＭ制御手段３０、素子温度検出手段３１、目標素子温度設定手段３２、及びキャリア周波数設定手段３３等の各機能は、演算処理装置１５が、ＲＯＭ等の記憶装置１４に記憶されたソフトウェア（プログラム）を実行し、記憶装置１４、入力回路１６、及び出力回路１７等の回転電機制御装置１の他のハードウェアと協働することにより実現される。
以下、回転電機制御装置１の各機能について詳細に説明する。 The functions of the PWM control means 30, the element temperature detection means 31, the target element temperature setting means 32, the carrier frequency setting means 33, and the like included in the rotating electrical machine control device 1 are as follows. 14 is executed by executing the software (program) stored in 14 and cooperating with other hardware of the rotating electrical machine control device 1 such as the storage device 14, the input circuit 16, and the output circuit 17.
Hereinafter, each function of the rotating electrical machine control device 1 will be described in detail.

回転電機制御装置１は、電流検出手段３７を備えている。電流検出手段３７は、インバータ４０から交流回転電機２００の巻線に流れる電流Ｉを検出する。電流検出手段３７は、回転電機制御装置１に入力される電流センサ５０の出力信号に基づいて、各相の巻線に流れる電流Ｉを検出するように構成されている。   The rotating electrical machine control device 1 includes current detection means 37. The current detection unit 37 detects a current I flowing from the inverter 40 to the winding of the AC rotating electric machine 200. The current detection means 37 is configured to detect the current I flowing through the winding of each phase based on the output signal of the current sensor 50 input to the rotating electrical machine control device 1.

回転電機制御装置１は、回転速度検出手段３８を備えている。回転速度検出手段３８は、交流回転電機２００の回転速度を検出する。回転速度検出手段３８は、回転速度センサ５１の出力信号に基づいて、ロータの回転速度及び回転角度（磁極位置）を検出する。   The rotating electrical machine control device 1 includes a rotation speed detection means 38. The rotation speed detection means 38 detects the rotation speed of the AC rotating electric machine 200. The rotation speed detection means 38 detects the rotation speed and rotation angle (magnetic pole position) of the rotor based on the output signal of the rotation speed sensor 51.

回転電機制御装置１は、電圧検出手段３９を備えている。電圧検出手段３９は、直流電源３００からインバータ４０に供給される入力電圧（システム電圧）を検出する。電圧検出手段３９は、回転電機制御装置１に入力される電圧センサ４８の出力信号に基づいて、入力電圧（システム電圧）を検出するように構成されている。   The rotating electrical machine control device 1 includes voltage detection means 39. The voltage detection unit 39 detects an input voltage (system voltage) supplied from the DC power supply 300 to the inverter 40. The voltage detection means 39 is configured to detect an input voltage (system voltage) based on an output signal of the voltage sensor 48 input to the rotating electrical machine control device 1.

ＰＷＭ制御手段３０は、複数のスイッチング素子４１をＰＷＭ制御によりスイッチング制御する。ここで、ＰＷＭ制御は、パルス幅変調（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御である。ＰＷＭ制御手段３０は、図３のタイムチャートに示すように、ＰＷＭ制御において、キャリア周波数Ｆｃのキャリア波と、各相の交流電圧指令信号との比較により、各相のスイッチング素子４１をオン又はオフさせる矩形パルス波のデューティ比を変化させる。   The PWM control unit 30 performs switching control of the plurality of switching elements 41 by PWM control. Here, the PWM control is a pulse width modulation control. As shown in the time chart of FIG. 3, the PWM control means 30 turns on or off the switching element 41 of each phase by comparing the carrier wave of the carrier frequency Fc with the AC voltage command signal of each phase in PWM control. The duty ratio of the rectangular pulse wave to be changed is changed.

ＰＷＭ制御手段３０は、交流回転電機２００の巻線を流れる電流Ｉが電流指令値に近づくようにＰＷＭ制御を行う電流フィードバック制御を行うように構成されている。本実施の形態では、ＰＷＭ制御手段３０は、ベクトル制御法を用いた電流フィードバック制御を行うように構成されている。   The PWM control means 30 is configured to perform current feedback control for performing PWM control so that the current I flowing through the windings of the AC rotating electric machine 200 approaches the current command value. In the present embodiment, the PWM control means 30 is configured to perform current feedback control using a vector control method.

ベクトル制御では、ロータに備えられた磁石のＮ極の向き（磁極位置）にｄ軸を定め、これより電気角でπ／２進んだ方向にｑ軸をとり、ロータの電気角での回転に同期して回転するｄ軸及びｑ軸からなるｄｑ軸回転座標系が設定される。図４に示すように、ＰＷＭ制御手段３０は、目標電流をｄｑ軸回転座標系で設定する。ＰＷＭ制御手段３０は、変換手段６１により電流センサ５０により検出した各相の巻線に流れる三相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗを、磁極位置に基づいて三相二相変換及び回転座標変換を行って、ｄｑ軸回転座標系で表した二相電流Ｉｄ、Ｉｑに変換する。そして、ＰＷＭ制御手段３０は、電流フィードバック手段６２により、二相電流Ｉｄ、Ｉｑが二相電流指令値Ｉｄｏ、Ｉｑｏに近づくように、交流回転電機２００に印加する電圧の指令信号をｄｑ軸回転座標系で表した二相電圧指令信号Ｖｄ、Ｖｑを、ＰＩ制御等により変化させる電流フィードバック制御を行う。その後、ＰＷＭ制御手段３０は、変換機６３により、二相電圧指令信号Ｖｄ、Ｖｑを、磁極位置に基づいて、固定座標変換及び二相三相変換を行って、三相それぞれの巻線への交流電圧指令信号である三相交流電圧指令信号Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗに変換する。ＰＷＭ制御手段３０は、ＰＷＭ信号生成手段６４により、図３に示すように、三相交流電圧指令信号Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗのそれぞれと、システム電圧の振動幅を有し、キャリア周波数Ｆｃで振動するキャリア波（三角波）とを比較し、交流電圧指令信号がキャリア波を上回った場合は、矩形パルス波をオンさせ、交流電圧指令信号がキャリア波を下回った場合は、矩形パルス波をオフさせる。ＰＷＭ制御手段３０は、三相各相の矩形パルス波を、三相各相のインバータ制御信号Ｕｕ、Ｕｖ、Ｕｗとしてインバータ４０に出力する。   In vector control, the d-axis is set in the direction of the N pole (magnetic pole position) of the magnet provided in the rotor, and the q-axis is taken in a direction advanced by π / 2 from this to rotate the rotor at the electrical angle. A dq axis rotation coordinate system consisting of a d axis and a q axis that rotate synchronously is set. As shown in FIG. 4, the PWM control unit 30 sets the target current in the dq axis rotation coordinate system. The PWM control means 30 performs three-phase two-phase conversion and rotational coordinate conversion on the three-phase currents Iu, Iv, Iw detected by the current sensor 50 by the conversion means 61 based on the magnetic pole position. , Dq axis rotation coordinate system to convert into two-phase current Id, Iq. Then, the PWM control means 30 uses the current feedback means 62 to convert the command signal of the voltage applied to the AC rotating electrical machine 200 to the dq axis rotation coordinates so that the two-phase currents Id and Iq approach the two-phase current command values Ido and Iqo. Current feedback control is performed in which the two-phase voltage command signals Vd and Vq expressed in the system are changed by PI control or the like. Thereafter, the PWM control means 30 performs a fixed coordinate conversion and a two-phase three-phase conversion on the two-phase voltage command signals Vd and Vq based on the magnetic pole position by the converter 63, and applies the three-phase windings to the respective windings. It is converted into a three-phase AC voltage command signal Vu, Vv, Vw which is an AC voltage command signal. As shown in FIG. 3, the PWM control unit 30 has the oscillation width of each of the three-phase AC voltage command signals Vu, Vv, and Vw and the system voltage, and vibrates at the carrier frequency Fc. When the alternating voltage command signal exceeds the carrier wave, the rectangular pulse wave is turned on, and when the alternating voltage command signal falls below the carrier wave, the rectangular pulse wave is turned off. The PWM control means 30 outputs the three-phase rectangular pulse waves to the inverter 40 as inverter control signals Uu, Uv, Uw for the three-phase phases.

素子温度検出手段３１は、スイッチング素子４１の素子温度Ｔを検出する。本実施の形態では、素子温度検出手段３１は、回転電機制御装置１に入力される素子温度センサ４７の出力信号に基づいて、素子温度Ｔを検出するように構成されている。本実施の形態では、複数の素子温度センサ４７の出力信号が回転電機制御装置１に入力されるように構成されており、素子温度検出手段３１は、複数の素子温度センサ４７の出力信号のそれぞれに基づいて複数の素子温度Ｔを検出するように構成されている。本例では、素子温度検出手段３１は、第一素子温度センサ４７ａの出力信号に基づいて、第一素子温度Ｔ１を検出し、第二素子温度センサ４７ｂの出力信号に基づいて、第二素子温度Ｔ２を検出する。   The element temperature detection unit 31 detects the element temperature T of the switching element 41. In the present embodiment, the element temperature detecting means 31 is configured to detect the element temperature T based on the output signal of the element temperature sensor 47 input to the rotating electrical machine control device 1. In the present embodiment, the output signals of the plurality of element temperature sensors 47 are configured to be input to the rotating electrical machine control device 1, and the element temperature detection unit 31 is configured to output each of the output signals of the plurality of element temperature sensors 47. Is configured to detect a plurality of element temperatures T. In this example, the element temperature detection means 31 detects the first element temperature T1 based on the output signal of the first element temperature sensor 47a, and the second element temperature based on the output signal of the second element temperature sensor 47b. T2 is detected.

目標素子温度設定手段３２は、素子温度Ｔの目標素子温度Ｔｔを設定する。目標素子温度設定手段３２は、温度センサによりインバータ４０の周囲温度Ｔａを検出できるように構成されていれば、図５に示すように、周囲温度Ｔａが高いほど、目標素子温度Ｔｔを低く設定するように構成されてもよい。これは、周囲温度Ｔａが高いほど、インバータ４０の冷却効率が悪くなり、素子温度Ｔが高くなりやすいためである。但し、インバータ４０の冷却機構によっては周囲温度Ｔａの影響を受け難くい場合があるので、その場合は、目標素子温度Ｔｔを固定値としても良い。   The target element temperature setting means 32 sets the target element temperature Tt of the element temperature T. If the target element temperature setting means 32 is configured so that the ambient temperature Ta of the inverter 40 can be detected by the temperature sensor, the target element temperature Tt is set lower as the ambient temperature Ta is higher, as shown in FIG. It may be configured as follows. This is because the higher the ambient temperature Ta, the worse the cooling efficiency of the inverter 40 and the higher the element temperature T. However, depending on the cooling mechanism of the inverter 40, it may be difficult to be affected by the ambient temperature Ta. In this case, the target element temperature Tt may be set to a fixed value.

キャリア周波数設定手段３３は、ＰＷＭ制御に用いられるキャリア波のキャリア周波数Ｆｃを設定する。キャリア周波数設定手段３３は、制御用素子温度Ｔｃが、予め設定した変更許可温度Ｔｐ以下である場合に、素子温度Ｔが目標素子温度Ｔｔに近づくようにキャリア周波数Ｆｃを変更する周波数変更制御を実行するように構成されている。   The carrier frequency setting means 33 sets the carrier frequency Fc of the carrier wave used for PWM control. The carrier frequency setting means 33 executes frequency change control for changing the carrier frequency Fc so that the element temperature T approaches the target element temperature Tt when the control element temperature Tc is equal to or lower than a preset change permission temperature Tp. Is configured to do.

キャリア周波数Ｆｃを増加させることより、キャリア周波数Ｆｃに依存する交流回転電機２００の電力損失を減少させ、交流回転電機２００の発熱量を減少させることができる。一方で、キャリア周波数Ｆｃを増加させると、キャリア周波数Ｆｃに依存するスイッチング素子４１等のインバータ４０の電力損失が増加し、スイッチング素子４１の発熱量が増加する。上記の構成によれば、制御用素子温度Ｔｃが変更許可温度Ｔｐ以下である場合に、周波数変更制御により、制御用素子温度Ｔｃが目標素子温度Ｔｔに近づくようにキャリア周波数Ｆｃを変更して、交流回転電機２００の発熱量を適切に変化させることができる。よって、素子温度Ｔが変更許可温度Ｔｐを超えない範囲内で、交流回転電機２００の冷却機構の冷却負荷を適切に調節することができるため、冷却機構の構成を適切化することができる。   By increasing the carrier frequency Fc, the power loss of the AC rotating electric machine 200 depending on the carrier frequency Fc can be reduced, and the heat generation amount of the AC rotating electric machine 200 can be reduced. On the other hand, when the carrier frequency Fc is increased, the power loss of the inverter 40 such as the switching element 41 depending on the carrier frequency Fc increases, and the amount of heat generated by the switching element 41 increases. According to the above configuration, when the control element temperature Tc is equal to or lower than the change permission temperature Tp, the carrier frequency Fc is changed by the frequency change control so that the control element temperature Tc approaches the target element temperature Tt. The calorific value of AC rotating electric machine 200 can be changed appropriately. Therefore, since the cooling load of the cooling mechanism of the AC rotating electric machine 200 can be appropriately adjusted within a range where the element temperature T does not exceed the change permission temperature Tp, the configuration of the cooling mechanism can be optimized.

キャリア周波数設定手段３３は、制御用素子温度Ｔｃが変更許可温度Ｔｐより大きい場合に、キャリア周波数Ｆｃを予め設定した周波数に設定する周波数固定制御を実行するように構成されている。この構成によれば、制御用素子温度Ｔｃが変更許可温度Ｔｐより大きい場合に、キャリア周波数Ｆｃが増加されることを防止でき、素子温度が高温になってスイッチング素子４１の耐久性が悪化することを抑制できる。キャリア周波数設定手段３３は、図７に示すように、キャリア周波数Ｆｃを、回転電機損失Ｌｍとインバータ損失Ｌｉの合計損失が最小となるキャリア周波数Ｆｃ＿ａに設定してもよい。   The carrier frequency setting means 33 is configured to execute frequency fixing control for setting the carrier frequency Fc to a preset frequency when the control element temperature Tc is higher than the change permission temperature Tp. According to this configuration, when the control element temperature Tc is higher than the change permission temperature Tp, it is possible to prevent the carrier frequency Fc from being increased, and the element temperature becomes high and the durability of the switching element 41 is deteriorated. Can be suppressed. As shown in FIG. 7, the carrier frequency setting unit 33 may set the carrier frequency Fc to a carrier frequency Fc_a that minimizes the total loss of the rotating electrical machine loss Lm and the inverter loss Li.

本実施の形態では、キャリア周波数設定手段３３は、周波数変更制御において、制御用素子温度Ｔｃが目標素子温度Ｔｔよりも低い場合に、キャリア周波数Ｆｃを増加させるように構成されている。制御用素子温度Ｔｃが目標素子温度Ｔｔよりも低い場合に、キャリア周波数Ｆｃを増加させることにより、交流回転電機２００の電力損失を減少させ、交流回転電機２００の発熱量を減少させることができる。よって、交流回転電機２００の冷却機構の冷却負荷を減少させることができ、冷却機構の小型化や簡略化を行うことができる。一方、キャリア周波数Ｆｃを増加させると、スイッチング素子４１の電力損失が増加し、素子温度Ｔが上昇するが、制御用素子温度Ｔｃが変更許可温度Ｔｐ以下である場合に、キャリア周波数Ｆｃが増加されるので、素子温度Ｔが変更許可温度Ｔｐを超えないようにでき、スイッチング素子４１の耐久性が悪化することを抑制できる。   In the present embodiment, the carrier frequency setting means 33 is configured to increase the carrier frequency Fc when the control element temperature Tc is lower than the target element temperature Tt in the frequency change control. When the control element temperature Tc is lower than the target element temperature Tt, by increasing the carrier frequency Fc, the power loss of the AC rotating electric machine 200 can be reduced, and the heat generation amount of the AC rotating electric machine 200 can be reduced. Therefore, the cooling load of the cooling mechanism of AC rotating electric machine 200 can be reduced, and the cooling mechanism can be reduced in size and simplified. On the other hand, when the carrier frequency Fc is increased, the power loss of the switching element 41 increases and the element temperature T rises. However, when the control element temperature Tc is equal to or lower than the change permission temperature Tp, the carrier frequency Fc is increased. Therefore, the element temperature T can be prevented from exceeding the change permission temperature Tp, and deterioration of the durability of the switching element 41 can be suppressed.

目標素子温度設定手段３２は、目標素子温度Ｔｔを、スイッチング素子４１の定格温度Ｔｊ＿ｍａｘ以下に設定するように構成されている。この構成によれば、制御用素子温度Ｔｃが定格温度Ｔｊ＿ｍａｘ以下の目標素子温度Ｔｔに近づくように、キャリア周波数Ｆｃを変更させることができ、温度上昇によりスイッチング素子４１の耐久性が悪化することをより確実に抑制できる。また、変更許可温度Ｔｐは、スイッチング素子４１の定格温度Ｔｊ＿ｍａｘ以下に設定されている。目標素子温度設定手段３２は、目標素子温度Ｔｔを変更許可温度Ｔｐ以下に設定するように構成されている。   The target element temperature setting means 32 is configured to set the target element temperature Tt below the rated temperature Tj_max of the switching element 41. According to this configuration, the carrier frequency Fc can be changed so that the control element temperature Tc approaches the target element temperature Tt equal to or lower than the rated temperature Tj_max, and the durability of the switching element 41 deteriorates due to the temperature rise. It can suppress more reliably. The change permission temperature Tp is set to be equal to or lower than the rated temperature Tj_max of the switching element 41. The target element temperature setting means 32 is configured to set the target element temperature Tt below the change permission temperature Tp.

キャリア周波数設定手段３３は、周波数変更制御において、制御用素子温度Ｔｃが目標素子温度Ｔｔよりも高い場合に、キャリア周波数Ｆｃを減少させるように構成されている。この構成によれば、素子温度Ｔが目標素子温度Ｔｔよりも高い場合は、キャリア周波数Ｆｃを減少させて、スイッチング素子４１の発熱量を減少させ、素子温度Ｔを目標素子温度Ｔｔに向けて低下させることができる。よって、素子温度Ｔの上昇によりスイッチング素子４１の耐久性が悪化することをより確実に抑制できる。   The carrier frequency setting means 33 is configured to decrease the carrier frequency Fc when the control element temperature Tc is higher than the target element temperature Tt in the frequency change control. According to this configuration, when the element temperature T is higher than the target element temperature Tt, the carrier frequency Fc is decreased, the amount of heat generated by the switching element 41 is decreased, and the element temperature T is lowered toward the target element temperature Tt. Can be made. Therefore, it can suppress more reliably that the durability of the switching element 41 deteriorates due to the rise of the element temperature T.

キャリア周波数設定手段３３は、複数の素子温度センサ４７により検出された複数の素子温度Ｔに基づいて制御用素子温度Ｔｃを設定するように構成されている。本実施の形態では、キャリア周波数設定手段３３は、複数の素子温度Ｔの内、最も高温の素子温度Ｔを制御用素子温度Ｔｃに設定するように構成されている。この構成によれば、周波数変更制御により、複数のスイッチング素子４１の一部が高温になり、耐久性が悪化することを抑制できる。本例では、正極側の第一素子温度センサ４７ａにより検出された第一素子温度Ｔ１、及び負極側の第二素子温度センサ４７ｂにより検出された第二素子温度Ｔ２のいずれか高い方が、制御用素子温度Ｔｃに設定される。交流回転電機２００の動作状況等に応じて、正極側のスイッチング素子４１の発熱量と負極側のスイッチング素子４１の発熱量との間にばらつきが生じたとしても、素子温度が高くなった側のスイッチング素子４１の耐久性が悪化することを抑制できる。   The carrier frequency setting means 33 is configured to set the control element temperature Tc based on the plurality of element temperatures T detected by the plurality of element temperature sensors 47. In the present embodiment, the carrier frequency setting means 33 is configured to set the highest element temperature T among the plurality of element temperatures T to the control element temperature Tc. According to this configuration, it is possible to suppress a deterioration in durability due to a part of the plurality of switching elements 41 becoming high temperature by the frequency change control. In this example, the higher one of the first element temperature T1 detected by the first element temperature sensor 47a on the positive electrode side and the second element temperature T2 detected by the second element temperature sensor 47b on the negative electrode side is controlled. Element temperature Tc. Depending on the operating conditions of the AC rotating electric machine 200, even if there is a variation between the amount of heat generated by the switching element 41 on the positive electrode side and the amount of heat generated by the switching element 41 on the negative electrode side, It can suppress that durability of the switching element 41 deteriorates.

キャリア周波数設定手段３３は、制御用素子温度Ｔｃが変更許可温度Ｔｐ以下である場合であって、更に、複数の素子温度Ｔにおける最高温度と最低温度との温度差が予め設定された判定温度差Ｔｔｈ以下である場合に、周波数変更制御を実行するように構成されている。この構成によれば、最高温度と最低温度との温度差が判定温度差Ｔｔｈよりも大きくなるような異常な状態で、周波数変更制御が実行されることを防止して、キャリア周波数Ｆｃが異常に変動することを抑制することができる。本例では、キャリア周波数設定手段３３は、第一素子温度Ｔ１と第二素子温度Ｔ２と温度差が、判定温度差Ｔｔｈ以下であるか否かを判定するように構成されている。   The carrier frequency setting means 33 is a case where the control element temperature Tc is equal to or lower than the change permission temperature Tp, and further, a determination temperature difference in which a temperature difference between the maximum temperature and the minimum temperature at the plurality of element temperatures T is set in advance. When it is equal to or lower than Tth, the frequency change control is executed. According to this configuration, the frequency change control is prevented from being executed in an abnormal state where the temperature difference between the maximum temperature and the minimum temperature is larger than the determination temperature difference Tth, and the carrier frequency Fc becomes abnormal. Fluctuation can be suppressed. In this example, the carrier frequency setting means 33 is configured to determine whether or not the temperature difference between the first element temperature T1 and the second element temperature T2 is equal to or less than the determination temperature difference Tth.

また、キャリア周波数設定手段３３は、制御用素子温度Ｔｃが変更許可温度Ｔｐ以下である場合であって、更に、電流Ｉが予め設定した判定電流Ｉｔｈより大きい場合に、周波数変更制御を実行するように構成されている。交流回転電機２００に流れる電流Ｉが大きい場合は、交流回転電機２００の発熱量が大きくなり、交流回転電機２００の冷却機構の冷却負荷が大きくなる。電流Ｉが判定電流Ｉｔｈより大きい場合に、周波数変更制御を実行して、交流回転電機２００の電力損失を低減し、冷却機構の冷却負荷を軽減させることができる。   The carrier frequency setting means 33 performs frequency change control when the control element temperature Tc is equal to or lower than the change permission temperature Tp and when the current I is larger than a predetermined determination current Ith. It is configured. When the current I flowing through the AC rotating electric machine 200 is large, the amount of heat generated by the AC rotating electric machine 200 increases, and the cooling load of the cooling mechanism of the AC rotating electric machine 200 increases. When the current I is larger than the determination current Ith, frequency change control can be executed to reduce the power loss of the AC rotating electric machine 200 and reduce the cooling load of the cooling mechanism.

本実施の形態では、回転電機制御装置１は、インバータ４０の現在の電力損失であるインバータ損失Ｌｉを演算するインバータ損失演算手段３４と、インバータ４０に許容される電力損失であるインバータ許容損失Ｌｉｐを演算するインバータ許容損失演算手段３５と、を備えている。インバータ損失Ｌｉにはスイッチング素子４１の電力損失及びフリーホイールダイオード４４の電力損失が含まれる。   In the present embodiment, the rotating electrical machine control device 1 calculates the inverter loss calculation means 34 that calculates the inverter loss Li that is the current power loss of the inverter 40, and the inverter allowable loss Lip that is the power loss allowed for the inverter 40. Inverter allowable loss calculating means 35 for calculating. The inverter loss Li includes the power loss of the switching element 41 and the power loss of the free wheel diode 44.

そして、キャリア周波数設定手段３３は、周波数変更制御において、インバータ損失Ｌｉ及びインバータ許容損失Ｌｉｐに基づき、制御用素子温度Ｔｃが目標素子温度Ｔｔに近づくようにキャリア周波数Ｆｃを変更するように構成されている。ここで、キャリア周波数設定手段３３は、制御用素子温度Ｔｃが目標素子温度Ｔｔよりも低く、インバータ損失Ｌｉがインバータ許容損失Ｌｉｐを下回っている場合に、図８に示すように、インバータ損失Ｌｉとインバータ許容損失Ｌｉｐとの差ΔＬｉ（以下、損失差ΔＬｉと称す）が大きいほど、キャリア周波数Ｆｃを大きくするように構成されている。   The carrier frequency setting means 33 is configured to change the carrier frequency Fc so that the control element temperature Tc approaches the target element temperature Tt based on the inverter loss Li and the inverter allowable loss Lip in the frequency change control. Yes. Here, when the control element temperature Tc is lower than the target element temperature Tt and the inverter loss Li is lower than the inverter allowable loss Lip, the carrier frequency setting means 33, as shown in FIG. The carrier frequency Fc is configured to increase as the difference ΔLi (hereinafter referred to as loss difference ΔLi) from the inverter allowable loss Lip increases.

インバータ損失Ｌｉは、キャリア周波数Ｆｃの増加に従って増加することから、損失差ΔＬｉが大きいほど、キャリア周波数Ｆｃを大きくさせても、インバータ損失Ｌｉをインバータ許容損失Ｌｉｐ以下に収めることができる。   Since the inverter loss Li increases as the carrier frequency Fc increases, the inverter loss Li can be kept below the inverter allowable loss Lip even if the carrier frequency Fc is increased as the loss difference ΔLi increases.

本実施の形態では、インバータ損失演算手段３４は、電流Ｉに基づいて、インバータ損失Ｌｉを演算するように構成されている。インバータ損失演算手段３４は、電流Ｉとインバータ損失Ｌｉとの関係特性が予め記憶された特性マップを用い、電流Ｉに基づいてインバータ損失Ｌｉを演算する。インバータ損失演算手段３４は、電流Ｉが増加するほど、インバータ損失Ｌｉを増加させる。インバータ損失演算手段３４は、周波数変更制御によりキャリア周波数Ｆｃを変更する場合は、電流Ｉ及びキャリア周波数Ｆｃとインバータ損失Ｌｉとの関係特性が予め記憶された特性マップを用い、電流Ｉ及びキャリア周波数Ｆｃに基づいて、インバータ損失Ｌｉを演算するように構成されてもよい。図７に示すように、インバータ損失演算手段３４は、キャリア周波数Ｆｃが増加するほど、インバータ損失Ｌｉを増加させる。或いは、インバータ損失演算手段３４は、温度センサによりインバータ４０の冷却媒体温度Ｔｗを検出できるように構成されていれば、Ｌｉ＝（Ｔ−Ｔｗ）／Ｒｔｈの式を用い、冷却媒体温度Ｔｗ、電力用半導体素子と冷媒との間の予め設定した熱抵抗Ｒｔｈ、及び素子温度Ｔに基づいて、インバータ損失Ｌｉを演算するように構成されてもよい。   In the present embodiment, the inverter loss calculating means 34 is configured to calculate the inverter loss Li based on the current I. The inverter loss calculation means 34 calculates the inverter loss Li based on the current I using a characteristic map in which the relational characteristic between the current I and the inverter loss Li is stored in advance. The inverter loss calculation means 34 increases the inverter loss Li as the current I increases. When changing the carrier frequency Fc by frequency change control, the inverter loss calculating means 34 uses a characteristic map in which the relational characteristics between the current I and the carrier frequency Fc and the inverter loss Li are stored in advance, and the current I and the carrier frequency Fc. May be configured to calculate the inverter loss Li. As shown in FIG. 7, the inverter loss calculating means 34 increases the inverter loss Li as the carrier frequency Fc increases. Alternatively, if the inverter loss calculation means 34 is configured so that the cooling medium temperature Tw of the inverter 40 can be detected by the temperature sensor, the equation Li = (T−Tw) / Rth is used, and the cooling medium temperature Tw, power The inverter loss Li may be calculated based on the preset thermal resistance Rth between the semiconductor element and the refrigerant and the element temperature T.

インバータ許容損失演算手段３５は、実測値等に基づいて予め設定した固定値をインバータ許容損失Ｌｉｐに設定するように構成されている。或いは、インバータ許容損失演算手段３５は、温度センサによりインバータ４０の冷却媒体温度Ｔｗを検出できるように構成されていれば、Ｌｉｐ＝（Ｔｊ＿ｍａｘ−Ｔｗ）／Ｒｔｈの式を用い、冷却媒体温度Ｔｗ、電力用半導体素子と冷媒との間の予め設定した熱抵抗Ｒｔｈ、及び定格温度Ｔｊ＿ｍａｘに基づいて、インバータ許容損失Ｌｉｐを演算するように構成されてもよい。   The inverter allowable loss calculation means 35 is configured to set a fixed value set in advance based on an actual measurement value or the like as the inverter allowable loss Lip. Alternatively, if the inverter allowable loss calculating means 35 is configured so that the coolant temperature Tw of the inverter 40 can be detected by the temperature sensor, the coolant temperature Tw, using the equation Lip = (Tj_max−Tw) / Rth The inverter allowable loss Lip may be calculated based on a preset thermal resistance Rth between the power semiconductor element and the refrigerant and a rated temperature Tj_max.

キャリア周波数設定手段３３は、図８に示すような、損失差ΔＬｉとキャリア周波数Ｆｃとの関係が予め記憶されたマップを用い、損失差ΔＬｉに基づいて、キャリア周波数Ｆｃを変更するように構成されている。   The carrier frequency setting means 33 is configured to change the carrier frequency Fc based on the loss difference ΔLi using a map in which the relationship between the loss difference ΔLi and the carrier frequency Fc is stored in advance as shown in FIG. ing.

キャリア周波数設定手段３３は、周波数変更制御において、キャリア周波数Ｆｃを、予め設定した上限周波数以下に上限制限するように構成されている。上限周波数は、演算処理装置１５の処理能力等に基づいて決定される。また、キャリア周波数設定手段３３は、周波数変更制御において、キャリア周波数Ｆｃを、予め設定した下限周波数以上に下限制限するように構成されている。下限周波数は、交流回転電機２００の制御性、応答性に基づいて決定される。   The carrier frequency setting means 33 is configured to limit the carrier frequency Fc to an upper limit frequency below a preset upper limit frequency in the frequency change control. The upper limit frequency is determined based on the processing capability of the arithmetic processing unit 15 and the like. Further, the carrier frequency setting means 33 is configured to limit the carrier frequency Fc to a lower limit equal to or higher than a preset lower limit frequency in the frequency change control. The lower limit frequency is determined based on the controllability and responsiveness of AC rotating electric machine 200.

以上で説明した、実施の形態１に係る回転電機制御装置１が備えるＰＷＭ制御手段３０、素子温度検出手段３１、目標素子温度設定手段３２、及びキャリア周波数設定手段３３等の処理を、図９及び図１０に示すフローチャートのように構成することができる。図９及び図１０のフローチャートの処理は、演算処理装置１５が記憶装置１４に記憶されたソフトウェア（プログラム）を実行することにより、例えば一定時間毎に実行される。   The processing of the PWM control unit 30, the element temperature detection unit 31, the target element temperature setting unit 32, the carrier frequency setting unit 33, and the like included in the rotating electrical machine control device 1 according to the first embodiment described above is illustrated in FIG. It can be configured as in the flowchart shown in FIG. The processing of the flowcharts of FIGS. 9 and 10 is executed at regular intervals, for example, when the arithmetic processing device 15 executes software (program) stored in the storage device 14.

図９のフローチャートについて説明する。まず、ステップＳ２０１で、目標素子温度設定手段３２は、温度センサの出力信号に基づき、インバータ４０の周囲温度Ｔａを検出する。ステップＳ２０２で、目標素子温度設定手段３２は、目標素子温度Ｔｔを設定する。本実施形態では、目標素子温度設定手段３２は、インバータ４０の周囲温度Ｔａに基づき、周囲温度Ｔａが高いほど、目標素子温度Ｔｔを低く設定する。ステップＳ２０３で、素子温度検出手段３１は、第一スイッチング素子４１ａの第一素子温度Ｔ１を検出する。ステップＳ２０４で、素子温度検出手段３１は、第二スイッチング素子４１ｂの第二素子温度Ｔ２を検出する。ステップＳ２０５で、電流検出手段３７は、インバータ４０から交流回転電機２００の巻線に流れる電流Ｉを検出する。   The flowchart of FIG. 9 will be described. First, in step S201, the target element temperature setting unit 32 detects the ambient temperature Ta of the inverter 40 based on the output signal of the temperature sensor. In step S202, the target element temperature setting unit 32 sets the target element temperature Tt. In the present embodiment, the target element temperature setting unit 32 sets the target element temperature Tt lower as the ambient temperature Ta is higher, based on the ambient temperature Ta of the inverter 40. In step S203, the element temperature detecting means 31 detects the first element temperature T1 of the first switching element 41a. In step S204, the element temperature detecting means 31 detects the second element temperature T2 of the second switching element 41b. In step S <b> 205, the current detection unit 37 detects the current I flowing from the inverter 40 to the winding of the AC rotating electric machine 200.

ステップＳ２０６で、キャリア周波数設定手段３３は、第一素子温度Ｔ１と第二素子温度Ｔ２の大きさを比較して、Ｔ１＞Ｔ２の場合はステップＳ２０７へ進み、制御用素子温度Ｔｃに第一素子温度Ｔ１を代入し、それ以外の場合はステップＳ２０８へ進み、制御用素子温度Ｔｃに第二素子温度Ｔ２を代入する。   In step S206, the carrier frequency setting means 33 compares the first element temperature T1 and the second element temperature T2, and if T1> T2, the process proceeds to step S207, and the control element temperature Tc is set to the first element temperature Tc. The temperature T1 is substituted, otherwise, the process proceeds to step S208, and the second element temperature T2 is substituted for the control element temperature Tc.

ステップＳ２０９では、キャリア周波数設定手段３３は、第一素子温度Ｔ１と第二素子温度Ｔ２と温度差｜Ｔ１−Ｔ２｜が判定温度差Ｔｔｈ以下であるか否かを判定し、判定温度差Ｔｔｈ以下である場合はステップＳ２１０へ進み、それ以外の場合はステップＳ２１３へ進む。ステップＳ２１０では、キャリア周波数設定手段３３は、制御用素子温度Ｔｃが変更許可温度Ｔｐ以下であるか否かを判定し、変更許可温度Ｔｐ以下である場合はステップＳ２１１へ進み、それ以外の場合はステップＳ２１３へ進む。本例では、変更許可温度Ｔｐは、定格温度Ｔｊ＿ｍａｘの値に設定されている。ステップＳ２１１では、キャリア周波数設定手段３３は、電流Ｉが予め設定した判定電流Ｉｔｈより大きいか否かを判定し、判定電流Ｉｔｈより大きい場合はステップＳ２１２へ進み、それ以外の場合はステップＳ２１３へ進む。ステップＳ２１２では、キャリア周波数設定手段３３は、制御用素子温度Ｔｃが目標素子温度Ｔｔに近づくようにキャリア周波数Ｆｃを変更する周波数変更制御を実行する。周波数変更制御については、図１０のフローチャートを用いて後述する。ステップＳ２１３では、キャリア周波数設定手段３３は、キャリア周波数Ｆｃを予め設定した周波数に設定する周波数固定制御を実行する。   In step S209, the carrier frequency setting unit 33 determines whether the first element temperature T1, the second element temperature T2, and the temperature difference | T1-T2 | are equal to or less than the determination temperature difference Tth, and the determination temperature difference Tth or less. If so, the process proceeds to step S210; otherwise, the process proceeds to step S213. In step S210, the carrier frequency setting means 33 determines whether or not the control element temperature Tc is equal to or lower than the change permission temperature Tp. If it is equal to or lower than the change permission temperature Tp, the process proceeds to step S211. Proceed to step S213. In this example, the change permission temperature Tp is set to the value of the rated temperature Tj_max. In step S211, the carrier frequency setting means 33 determines whether or not the current I is greater than a preset determination current Ith. If greater than the determination current Ith, the process proceeds to step S212. Otherwise, the process proceeds to step S213. . In step S212, the carrier frequency setting unit 33 executes frequency change control for changing the carrier frequency Fc so that the control element temperature Tc approaches the target element temperature Tt. The frequency change control will be described later with reference to the flowchart of FIG. In step S213, the carrier frequency setting means 33 executes frequency fixing control for setting the carrier frequency Fc to a preset frequency.

ステップＳ２１４では、キャリア周波数設定手段３３は、上記のように、キャリア周波数Ｆｃの上下限制限を行う。そして、ステップＳ２１５では、キャリア周波数設定手段３３は、設定したキャリア周波数ＦｃをＰＷＭ制御手段３０に出力する。そして、ＰＷＭ制御手段３０は、上記のように、キャリア周波数設定手段３３から伝達されたキャリア周波数Ｆｃのキャリア波を用いたＰＷＭ制御により、複数のスイッチング素子４１をスイッチング制御する。   In step S214, the carrier frequency setting means 33 limits the upper and lower limits of the carrier frequency Fc as described above. In step S <b> 215, the carrier frequency setting unit 33 outputs the set carrier frequency Fc to the PWM control unit 30. Then, as described above, the PWM control unit 30 performs switching control of the plurality of switching elements 41 by PWM control using the carrier wave of the carrier frequency Fc transmitted from the carrier frequency setting unit 33.

次にステップＳ２１２における周波数変更制御の処理について、図１０のフローチャートを用いて説明する。
まず、ステップＳ４０１では、電流検出手段３７は、インバータ４０から交流回転電機２００の巻線に流れる電流Ｉを検出する。なお、ステップＳ２０５で取得した電流Ｉを用いてもよい。ステップＳ４０２では、インバータ損失演算手段３４は、上記のように、インバータ４０の現在の電力損失であるインバータ損失Ｌｉを演算する。ステップＳ４０３では、インバータ許容損失演算手段３５は、上記のように、インバータ４０に許容される電力損失であるインバータ許容損失Ｌｉｐを演算する。ステップＳ４０４では、キャリア周波数設定手段３３は、インバータ損失Ｌｉとインバータ許容損失Ｌｉｐとの損失差ΔＬｉを算出する。ステップＳ４０５では、キャリア周波数設定手段３３は、図８に示すように、損失差ΔＬｉが大きいほど、キャリア周波数Ｆｃを大きくする。 Next, the frequency change control process in step S212 will be described with reference to the flowchart of FIG.
First, in step S <b> 401, the current detection unit 37 detects the current I flowing from the inverter 40 to the winding of the AC rotating electric machine 200. Note that the current I acquired in step S205 may be used. In step S402, the inverter loss calculating means 34 calculates the inverter loss Li that is the current power loss of the inverter 40 as described above. In step S403, the inverter allowable loss calculating means 35 calculates the inverter allowable loss Lip, which is the power loss allowed for the inverter 40, as described above. In step S404, the carrier frequency setting means 33 calculates a loss difference ΔLi between the inverter loss Li and the inverter allowable loss Lip. In step S405, the carrier frequency setting means 33 increases the carrier frequency Fc as the loss difference ΔLi increases as shown in FIG.

次に、本実施の形態に係るキャリア周波数可変処理について、図１１のタイミングチャートを用いて説明する。キャリア周波数設定手段３３は、時間ｔ１までは、電流Ｉが判定電流Ｉｔｈより小さいため、キャリア周波数固定制御を行っている（図１１ａ）。電流Ｉが一定のため、インバータ損失Ｌｉも一定で推移し（図１１ｂ）、インバータ許容損失Ｌｉｐも一定で推移し（図１１ｃ）、インバータ損失Ｌｉとインバータ許容損失Ｌｉｐとの損失差ΔＬｉも一定で推移する（図１１ｄ）。   Next, the carrier frequency varying process according to the present embodiment will be described using the timing chart of FIG. The carrier frequency setting means 33 performs the carrier frequency fixing control until the time t1 because the current I is smaller than the determination current Ith (FIG. 11a). Since the current I is constant, the inverter loss Li also remains constant (FIG. 11b), the inverter allowable loss Lip also remains constant (FIG. 11c), and the loss difference ΔLi between the inverter loss Li and the inverter allowable loss Lip is also constant. Transition (FIG. 11d).

但し、時間ｔ１まではキャリア周波数固定制御が行われているため、キャリア周波数Ｆｃは予め設定された固定値（例えば１０ｋＨｚ）となっている（図１１ｅ）。また、時間ｔ１までは、素子温度Ｔも一定となり（図１１ｆ）、冷却媒体温度Ｔｗも一定となり（図１１ｇ）、回転電機温度Ｔｍも一定（図１１ｈ）で推移している。   However, since the carrier frequency fixing control is performed until time t1, the carrier frequency Fc is a preset fixed value (for example, 10 kHz) (FIG. 11e). Until the time t1, the element temperature T is also constant (FIG. 11f), the cooling medium temperature Tw is also constant (FIG. 11g), and the rotating electrical machine temperature Tm is also constant (FIG. 11h).

時間ｔ１で、電流Ｉが増加して、判定電流Ｉｔｈを超えたため、時間ｔ１以降はキャリア周波数変更制御を行う（図１１ａ）。電流Ｉが増加した分インバータ損失Ｌｉが増加し（図１１ｂ）、時間ｔ１の時点では冷却媒体温度Ｔｗは増加しないので（図１１ｇ）、インバータ許容損失Ｌｉｐは変化しない（図１１ｃ）。そのため、時間ｔ１で、損失差ΔＬｉはΔＬ１まで低下する（図１１ｄ）。図８に示す、損失差ΔＬｉに応じたキャリア周波数Ｆｃの設定マップに従って、時間ｔ１でキャリア周波数ＦｃがＦｃ１まで増加される（図１１ｅ）。キャリア周波数Ｆｃ１は、時間ｔ１における条件で駆動し続ければ、素子温度Ｔが目標素子温度Ｔｔに収束するキャリア周波数に予め設定されている。そのため、素子温度Ｔが収束している時間ｔ２において素子温度Ｔは目標素子温度Ｔｔになっている（図１１ｆ）。なお、本例では、目標素子温度Ｔｔ及び変更許可温度Ｔｐは、定格温度Ｔｊ＿ｍａｘの値に設定されている。   Since the current I increases at time t1 and exceeds the determination current Ith, carrier frequency change control is performed after time t1 (FIG. 11a). As the current I increases, the inverter loss Li increases (FIG. 11b), and since the coolant temperature Tw does not increase at the time t1 (FIG. 11g), the inverter allowable loss Lip does not change (FIG. 11c). Therefore, at time t1, the loss difference ΔLi decreases to ΔL1 (FIG. 11d). According to the setting map of the carrier frequency Fc corresponding to the loss difference ΔLi shown in FIG. 8, the carrier frequency Fc is increased to Fc1 at time t1 (FIG. 11e). The carrier frequency Fc1 is set in advance to a carrier frequency at which the element temperature T converges to the target element temperature Tt if driving is continued under the conditions at time t1. Therefore, the element temperature T becomes the target element temperature Tt at the time t2 when the element temperature T converges (FIG. 11f). In this example, the target element temperature Tt and the change permission temperature Tp are set to values of the rated temperature Tj_max.

時間ｔ１から時間ｔ２の期間において、インバータ損失Ｌｉは次第に減少していく（図１１ｂ）。これは、時間ｔ１でインバータ損失Ｌｉが増加したことにより、インバータ４０の発熱量が増加し、冷却媒体温度Ｔｗが次第に増加していくことで（図１１ｇ）、インバータ許容損失Ｌｉｐが次第に減少していき（図１１ｃ）、その結果、損失差ΔＬｉも次第に減少して（図１１ｄ）、損失差ΔＬｉに基づいて設定されるキャリア周波数Ｆｃが次第に減少するからである（図１１ｅ）。時間ｔ２の時点では、キャリア周波数ＦｃはＦｃ２にまで低下している（図１１ｅ）。   In the period from time t1 to time t2, the inverter loss Li gradually decreases (FIG. 11b). This is because when the inverter loss Li increases at time t1, the amount of heat generated by the inverter 40 increases and the cooling medium temperature Tw gradually increases (FIG. 11g), and the inverter allowable loss Lip gradually decreases. This is because the loss difference ΔLi gradually decreases (FIG. 11d) as a result, and the carrier frequency Fc set based on the loss difference ΔLi gradually decreases (FIG. 11e). At time t2, the carrier frequency Fc has decreased to Fc2 (FIG. 11e).

時間ｔ１から時刻ｔ２の期間でも、本実施の形態とは異なり、キャリア周波数固定制御を継続した場合のインバータ損失Ｌｉ、キャリア周波数Ｆｃ、素子温度Ｔ、及び、回転電機温度Ｔｍの挙動を破線で示している。素子温度Ｔについては、キャリア周波数変更制御を実行する方が、キャリア周波数固定制御を実行するよりも高くなっているが、回転電機温度Ｔｍはキャリア周波数変更制御を実行する方が、キャリア周波数固定制御を実行するよりも低くなっている。これは、図６及び図７に示すように、キャリア周波数Ｆｃが増加することにより、キャリア周波数に依存する交流回転電機２００の電力損失が減少するためである。   Unlike the present embodiment, even during the period from time t1 to time t2, behavior of inverter loss Li, carrier frequency Fc, element temperature T, and rotating electrical machine temperature Tm when the carrier frequency fixed control is continued is indicated by broken lines. ing. For the element temperature T, the carrier frequency changing control is higher than the carrier frequency fixing control, but the rotating electrical machine temperature Tm is performing the carrier frequency changing control. Is lower than running. This is because, as shown in FIGS. 6 and 7, as the carrier frequency Fc increases, the power loss of the AC rotating electrical machine 200 depending on the carrier frequency decreases.

実施の形態２．
次に、実施の形態２に係る回転電機制御装置１について図面を参照して説明する。図１２は、本実施の形態に係るインバータ４０の回路構成図及び回転電機制御装置１のブロック図である。
なお、上記の実施の形態１と同様の部分は、説明を省略する。 Embodiment 2. FIG.
Next, the rotary electric machine control device 1 according to Embodiment 2 will be described with reference to the drawings. FIG. 12 is a circuit configuration diagram of the inverter 40 and a block diagram of the rotating electrical machine control device 1 according to the present embodiment.
The description of the same parts as those in the first embodiment is omitted.

本実施の形態では、交流回転電機２００は、永久磁石式同期回転電機又は磁界巻線式同期回転電機とされており、ステータに各相の巻線が巻装され、ロータに永久磁石又は電磁磁石が設けられる。交流回転電機２００には、交流回転電機２００の巻線温度（又は磁石温度）を検出するための温度センサ５２が備えられている。回転電機制御装置１は、温度センサ５２の出力信号に基づいて、交流回転電機２００の巻線温度（又は磁石温度）（以下、回転電機温度Ｔｍと称す）を検出する回転電機温度検出手段７１を備えている。交流回転電機２００が永久磁石式同期回転電機である場合は、温度センサ５２は、少なくとも交流回転電機２００のステータ巻線に取り付けられ、回転電機温度検出手段７１は、当該温度センサ５２の出力信号に基づいて、巻線温度（回転電機温度Ｔｍ）を検出する。交流回転電機２００が磁界巻線式同期回転電機である場合は、温度センサ５２は、少なくとも交流回転電機２００の界磁巻線に取り付けられ、回転電機温度検出手段７１は、当該温度センサ５２の出力信号に基づいて、巻線温度（回転電機温度Ｔｍ）を検出する。   In the present embodiment, AC rotating electric machine 200 is a permanent magnet type synchronous rotating electric machine or a magnetic field winding type synchronous rotating electric machine, windings of respective phases are wound around a stator, and a permanent magnet or an electromagnetic magnet is mounted on a rotor. Is provided. The AC rotating electric machine 200 is provided with a temperature sensor 52 for detecting the winding temperature (or magnet temperature) of the AC rotating electric machine 200. The rotating electrical machine control device 1 includes rotating electrical machine temperature detection means 71 that detects the winding temperature (or magnet temperature) of the AC rotating electrical machine 200 (hereinafter referred to as the rotating electrical machine temperature Tm) based on the output signal of the temperature sensor 52. I have. When the AC rotating electric machine 200 is a permanent magnet type synchronous rotating electric machine, the temperature sensor 52 is attached to at least the stator winding of the AC rotating electric machine 200, and the rotating electric machine temperature detecting means 71 outputs the output signal of the temperature sensor 52. Based on this, the winding temperature (rotating electrical machine temperature Tm) is detected. When the AC rotating electric machine 200 is a magnetic field winding type synchronous rotating electric machine, the temperature sensor 52 is attached to at least the field winding of the AC rotating electric machine 200, and the rotating electric machine temperature detecting means 71 outputs the output of the temperature sensor 52. Based on the signal, the winding temperature (rotating electrical machine temperature Tm) is detected.

ＰＷＭ制御手段３０は、交流回転電機２００に出力させるトルクである要求トルクＴｘに基づいて電流指令値（本例では、二相電流指令値Ｉｄｏ、Ｉｑｏ）を演算し、交流回転電機２００の巻線を流れる電流Ｉが電流指令値に近づくように、ＰＷＭ制御を行うように構成されている。要求トルクＴｘは、回転電機制御装置１外部の制御装置から指令されるように構成されている。なお、実施の形態１も、ＰＷＭ制御手段３０は、要求トルクＴｘに基づいて電流指令値を演算するように構成されてもよい。   The PWM control unit 30 calculates a current command value (in this example, two-phase current command values Ido and Iqo) based on a required torque Tx that is a torque to be output to the AC rotating electric machine 200, and the winding of the AC rotating electric machine 200 PWM control is performed so that the current I flowing through the current approaches the current command value. The required torque Tx is configured to be commanded from a control device outside the rotating electrical machine control device 1. In the first embodiment as well, the PWM control unit 30 may be configured to calculate a current command value based on the required torque Tx.

ＰＷＭ制御手段３０は、制御用素子温度Ｔｃが、目標素子温度Ｔｔに対して予め設定した判定範囲内にあり、且つ、回転電機温度Ｔｍが、予め設定した判定温度Ｔｍ＿ｔｈよりも高い場合に、電流指令値を上限制限するように構成されている。制御用素子温度Ｔｃが目標素子温度Ｔｔに対して判定範囲内にあり、目標素子温度Ｔｔに近い場合は、素子温度Ｔに余裕がないため、キャリア周波数Ｆｃを増加させることで、回転電機損失Ｌｍを十分に低減させることができない。このような場合でも、電流指令値を上限制限することで、電流Ｉを低下させ、回転電機損失Ｌｍを低減させることができると共に、発熱による交流回転電機２００の減磁を抑制することができる。   The PWM control unit 30 determines that the current flows when the control element temperature Tc is within a predetermined determination range with respect to the target element temperature Tt and the rotating electrical machine temperature Tm is higher than the predetermined determination temperature Tm_th. The command value is configured to limit the upper limit. When the control element temperature Tc is within the determination range with respect to the target element temperature Tt and is close to the target element temperature Tt, there is no room for the element temperature T. Therefore, by increasing the carrier frequency Fc, the rotating electrical machine loss Lm is increased. Cannot be reduced sufficiently. Even in such a case, by limiting the current command value to the upper limit, the current I can be reduced, the rotating electrical machine loss Lm can be reduced, and demagnetization of the AC rotating electrical machine 200 due to heat generation can be suppressed.

本実施の形態では、ＰＷＭ制御手段３０は、制御用素子温度Ｔｃが変更許可温度Ｔｐより大きく、且つ、回転電機温度Ｔｍが判定温度Ｔｍ＿ｔｈよりも高い場合に、電流指令値を上限制限するように構成されている。この場合は、キャリア周波数Ｆｃを増加させることができないので、回転電機損失Ｌｍを低減させるためには、電流指令値を上限制限する必要がある。判定温度Ｔｍ＿ｔｈは、固定値とされてもよいし、交流回転電機２００の動作点（回転速度、出力トルク）に応じて変化されてもよい。また、回転電機温度Ｔｍが磁石温度とされる場合であって、磁石温度を直接センシングできない場合は、巻線温度や交流回転電機２００の冷却媒体温度から磁石温度を推定してもよい。冷却媒体は、水又は油とされる。温度センサ５２を全ての相の巻線（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）に取り付けて、それらの温度センサ５２の出力信号に基づいて巻線温度を検出するように構成されてもよい。なお、交流回転電機２００の巻線としては、ステータ巻線、ロータ巻線、界磁巻線等がある。   In the present embodiment, the PWM control means 30 limits the current command value to the upper limit when the control element temperature Tc is higher than the change permission temperature Tp and the rotating electrical machine temperature Tm is higher than the determination temperature Tm_th. It is configured. In this case, since the carrier frequency Fc cannot be increased, it is necessary to limit the current command value to the upper limit in order to reduce the rotating electrical machine loss Lm. Determination temperature Tm_th may be a fixed value or may be changed according to the operating point (rotational speed, output torque) of AC rotating electric machine 200. If the rotating electrical machine temperature Tm is the magnet temperature and the magnet temperature cannot be directly sensed, the magnet temperature may be estimated from the winding temperature or the cooling medium temperature of the AC rotating electrical machine 200. The cooling medium is water or oil. The temperature sensor 52 may be attached to the windings of all phases (U phase, V phase, W phase), and the winding temperature may be detected based on the output signal of those temperature sensors 52. Note that the winding of the AC rotating electric machine 200 includes a stator winding, a rotor winding, a field winding, and the like.

本実施の形態では、１つの素子温度センサ４７が備えられている。素子温度センサ４７は、いずれか１つのスイッチング素子４１（本例では負極側のＵ相の４１ｂ）の素子温度Ｔを検出可能にされている。素子温度検出手段３１は、１つの素子温度Ｔを検出するように構成されている。   In the present embodiment, one element temperature sensor 47 is provided. The element temperature sensor 47 can detect the element temperature T of any one of the switching elements 41 (in this example, the U-phase 41b on the negative electrode side). The element temperature detecting means 31 is configured to detect one element temperature T.

本実施の形態では、回転電機制御装置１は、上記の実施の形態１のインバータ損失演算手段３４及びインバータ許容損失演算手段３５に代えて、回転電機損失演算手段３６及び回転電機許容損失演算手段７０を備えている。回転電機損失演算手段３６は、交流回転電機２００の現在の電力損失である回転電機損失Ｌｍを演算する。回転電機許容損失演算手段７０は、交流回転電機２００に許容される電力損失である回転電機許容損失Ｌｍｐを演算する。   In the present embodiment, the rotating electrical machine control device 1 replaces the inverter loss calculating means 34 and the inverter allowable loss calculating means 35 of the first embodiment with the rotating electrical machine loss calculating means 36 and the rotating electrical machine allowable loss calculating means 70. It has. The rotating electrical machine loss calculating means 36 calculates the rotating electrical machine loss Lm that is the current power loss of the AC rotating electrical machine 200. The rotating electrical machine allowable loss calculating means 70 calculates the rotating electrical machine allowable loss Lmp, which is a power loss allowed for the AC rotating electrical machine 200.

そして、キャリア周波数設定手段３３は、周波数変更制御において、回転電機損失Ｌｍ及び回転電機許容損失Ｌｍｐに基づき、制御用素子温度Ｔｃが目標素子温度Ｔｔに近づくようにキャリア周波数Ｆｃを変更するように構成されている。ここで、キャリア周波数設定手段３３は、制御用素子温度Ｔｃが目標素子温度Ｔｔよりも低く、回転電機損失Ｌｍが回転電機許容損失Ｌｍｐを上回っている場合に、図１３に示すように、回転電機損失Ｌｍと回転電機許容損失Ｌｍｐとの損失差ΔＬｍ（絶対値）が小さいほど、キャリア周波数Ｆｃを大きくするように構成されている。   The carrier frequency setting means 33 is configured to change the carrier frequency Fc so that the control element temperature Tc approaches the target element temperature Tt based on the rotating electrical machine loss Lm and the rotating electrical machine allowable loss Lmp in the frequency change control. Has been. Here, when the control element temperature Tc is lower than the target element temperature Tt and the rotating electrical machine loss Lm exceeds the rotating electrical machine allowable loss Lmp, the carrier frequency setting means 33, as shown in FIG. The carrier frequency Fc is increased as the loss difference ΔLm (absolute value) between the loss Lm and the rotating electrical machine allowable loss Lmp is smaller.

回転電機損失Ｌｍは、図６及び図７に示すように、キャリア周波数Ｆｃの増加に従って減少することから、回転電機損失Ｌｍが回転電機許容損失Ｌｍｐに近く、損失差ΔＬｉが小さいほど、キャリア周波数Ｆｃを大きくさせて、回転電機損失Ｌｍを減少させることができる。よって、交流回転電機２００の発熱量を減少させることができ、交流回転電機２００の冷却機構の小型化や簡略化を行うことができる。   As shown in FIGS. 6 and 7, the rotating electrical machine loss Lm decreases as the carrier frequency Fc increases. Therefore, as the rotating electrical machine loss Lm approaches the rotating electrical machine allowable loss Lmp and the loss difference ΔLi decreases, the carrier frequency Fc decreases. Can be increased to reduce the rotating electrical machine loss Lm. Therefore, the calorific value of AC rotating electrical machine 200 can be reduced, and the cooling mechanism of AC rotating electrical machine 200 can be reduced in size and simplified.

本実施の形態では、回転電機損失演算手段３６は、電流Ｉに基づいて、回転電機損失Ｌｍを演算するように構成されている。回転電機損失演算手段３６は、電流Ｉと回転電機損失Ｌｍとの関係特性が予め記憶された特性マップを用い、電流Ｉに基づいて回転電機損失Ｌｍを演算する。回転電機損失演算手段３６は、電流Ｉが増加するほど、回転電機損失Ｌｍを増加させる。回転電機損失演算手段３６は、周波数変更制御によりキャリア周波数Ｆｃを変更する場合は、電流Ｉ及びキャリア周波数Ｆｃと回転電機損失Ｌｍとの関係特性が予め記憶された特性マップを用い、電流Ｉ及びキャリア周波数Ｆｃに基づいて、回転電機損失Ｌｍを演算するように構成されてもよい。図６及び図７に示すように、回転電機損失演算手段３６は、キャリア周波数Ｆｃが増加するほど、回転電機損失Ｌｍを減少させる。或いは、回転電機損失演算手段３６は、温度センサにより交流回転電機２００の冷却媒体温度Ｔｗｍを検出できるように構成されていれば、Ｌｍ＝（Ｔｍ−Ｔｗｍ）／Ｒｔｈの式を用い、冷却媒体温度Ｔｗｍ、交流回転電機２００と冷媒との間の予め設定した熱抵抗Ｒｔｈ、及び回転電機温度Ｔｍに基づいて、回転電機損失Ｌｍを演算するように構成されてもよい。   In the present embodiment, the rotating electrical machine loss calculating means 36 is configured to calculate the rotating electrical machine loss Lm based on the current I. The rotating electrical machine loss calculating means 36 calculates the rotating electrical machine loss Lm based on the current I using a characteristic map in which the relational characteristic between the current I and the rotating electrical machine loss Lm is stored in advance. The rotating electrical machine loss calculating means 36 increases the rotating electrical machine loss Lm as the current I increases. When changing the carrier frequency Fc by frequency change control, the rotating electrical machine loss calculating means 36 uses a characteristic map in which the relational characteristics between the current I and the carrier frequency Fc and the rotating electrical machine loss Lm are stored in advance, and the current I and the carrier The rotating electrical machine loss Lm may be calculated based on the frequency Fc. As shown in FIGS. 6 and 7, the rotating electrical machine loss calculation means 36 decreases the rotating electrical machine loss Lm as the carrier frequency Fc increases. Alternatively, if the rotating electrical machine loss calculating means 36 is configured so that the coolant temperature Twm of the AC rotating electrical machine 200 can be detected by the temperature sensor, the coolant temperature is calculated using the formula Lm = (Tm−Twm) / Rth. The rotating electrical machine loss Lm may be calculated based on Twm, the preset thermal resistance Rth between the AC rotating electrical machine 200 and the refrigerant, and the rotating electrical machine temperature Tm.

回転電機許容損失演算手段７０は、実測値等に基づいて予め設定した固定値を回転電機許容損失Ｌｍｐに設定するように構成されている。或いは、回転電機許容損失演算手段７０は、温度センサにより交流回転電機２００の冷却媒体温度Ｔｗｍを検出できるように構成されていれば、Ｌｍｐ＝（Ｔｍ＿ｍａｘ−Ｔｗｍ）／Ｒｔｈの式を用い、冷却媒体温度Ｔｗｍ、電力用半導体素子と冷媒との間の予め設定した熱抵抗Ｒｔｈ、及び交流回転電機２００の定格温度Ｔｍ＿ｍａｘに基づいて、回転電機許容損失Ｌｍｐを演算するように構成されてもよい。   The rotating electrical machine allowable loss calculating means 70 is configured to set a fixed value set in advance based on an actual measurement value or the like as the rotating electrical machine allowable loss Lmp. Alternatively, if the rotating electrical machine allowable loss calculating means 70 is configured so that the cooling medium temperature Twm of the AC rotating electrical machine 200 can be detected by the temperature sensor, the cooling medium is used using the equation Lmp = (Tm_max−Twm) / Rth. The rotating electrical machine allowable loss Lmp may be calculated based on the temperature Twm, the preset thermal resistance Rth between the power semiconductor element and the refrigerant, and the rated temperature Tm_max of the AC rotating electrical machine 200.

キャリア周波数設定手段３３は、図１３に示すような、損失差ΔＬｍとキャリア周波数Ｆｃとの関係が予め記憶されたマップを用い、損失差ΔＬｍに基づいて、キャリア周波数Ｆｃを変更するように構成されている。   The carrier frequency setting means 33 is configured to change the carrier frequency Fc based on the loss difference ΔLm using a map in which the relationship between the loss difference ΔLm and the carrier frequency Fc is stored in advance as shown in FIG. ing.

以上で説明した、実施の形態２に係る回転電機制御装置１が備えるＰＷＭ制御手段３０、素子温度検出手段３１、目標素子温度設定手段３２、及びキャリア周波数設定手段３３等の処理を、図１４及び図１５に示すフローチャートのように構成することができる。図１４及び図１５のフローチャートの処理は、演算処理装置１５が記憶装置１４に記憶されたソフトウェア（プログラム）を実行することにより、例えば一定時間毎に実行される。   The processing of the PWM control unit 30, the element temperature detection unit 31, the target element temperature setting unit 32, the carrier frequency setting unit 33, and the like included in the rotating electrical machine control device 1 according to the second embodiment described above is illustrated in FIG. It can be configured as in the flowchart shown in FIG. The processing of the flowcharts of FIGS. 14 and 15 is executed at regular intervals, for example, by the arithmetic processing device 15 executing software (program) stored in the storage device 14.

図１４のフローチャートについて説明する。まず、ステップＳ１００１で、実施の形態１と同様に、目標素子温度設定手段３２は、温度センサの出力信号に基づき、インバータ４０の周囲温度Ｔａを検出する。そして、ステップＳ１００２で、目標素子温度設定手段３２は、目標素子温度Ｔｔを設定する。本実施形態では、目標素子温度設定手段３２は、インバータ４０の周囲温度Ｔａに基づき、周囲温度Ｔａが高いほど、目標素子温度Ｔｔを低く設定する。ステップＳ１００３で、素子温度検出手段３１は、１つのスイッチング素子４１の素子温度Ｔを検出する。ステップＳ１００４で、電流検出手段３７は、インバータ４０から交流回転電機２００の巻線に流れる電流Ｉを検出する。ステップＳ１００５で、回転電機温度検出手段７１は、上記のように、回転電機温度Ｔｍを検出する。   The flowchart of FIG. 14 will be described. First, in step S1001, similar to the first embodiment, the target element temperature setting unit 32 detects the ambient temperature Ta of the inverter 40 based on the output signal of the temperature sensor. In step S1002, the target element temperature setting unit 32 sets the target element temperature Tt. In the present embodiment, the target element temperature setting unit 32 sets the target element temperature Tt lower as the ambient temperature Ta is higher, based on the ambient temperature Ta of the inverter 40. In step S <b> 1003, the element temperature detection unit 31 detects the element temperature T of one switching element 41. In step S <b> 1004, the current detection unit 37 detects the current I flowing from the inverter 40 to the winding of the AC rotating electric machine 200. In step S1005, the rotating electrical machine temperature detection unit 71 detects the rotating electrical machine temperature Tm as described above.

ステップＳ１００６で、キャリア周波数設定手段３３は、素子温度Ｔが設定された制御用素子温度Ｔｃが変更許可温度Ｔｐ以下であるか否かを判定し、変更許可温度Ｔｐ以下である場合はステップＳ１０００７へ進み、それ以外の場合はステップＳ１００８へ進む。本例では、変更許可温度Ｔｐは、定格温度Ｔｊ＿ｍａｘに設定されている。ステップＳ１００７では、キャリア周波数設定手段３３は、制御用素子温度Ｔｃが目標素子温度Ｔｔに近づくようにキャリア周波数Ｆｃを変更する周波数変更制御を実行する。周波数変更制御については、図１５のフローチャートを用いて後述する。   In step S1006, the carrier frequency setting unit 33 determines whether or not the control element temperature Tc at which the element temperature T is set is equal to or lower than the change permission temperature Tp. If the temperature is not higher than the change permission temperature Tp, the process proceeds to step S10007. If not, the process proceeds to step S1008. In this example, the change permission temperature Tp is set to the rated temperature Tj_max. In step S1007, the carrier frequency setting unit 33 executes frequency change control for changing the carrier frequency Fc so that the control element temperature Tc approaches the target element temperature Tt. The frequency change control will be described later with reference to the flowchart of FIG.

ステップＳ１００８では、キャリア周波数設定手段３３は、キャリア周波数Ｆｃを予め設定した周波数に設定する周波数固定制御を実行する。ステップＳ１００９で、ＰＷＭ制御手段３０は、回転電機温度Ｔｍが判定温度Ｔｍ＿ｔｈよりも高いか否かを判定し、高い場合はステップＳ１０１０へ進み、それ以外の場合はステップＳ１０１１に進む。ステップＳ１０１０では、ＰＷＭ制御手段３０は、電流指令値を上限制限する。   In step S1008, the carrier frequency setting means 33 performs frequency fixing control for setting the carrier frequency Fc to a preset frequency. In step S1009, the PWM control unit 30 determines whether or not the rotating electrical machine temperature Tm is higher than the determination temperature Tm_th. If higher, the process proceeds to step S1010. Otherwise, the process proceeds to step S1011. In step S1010, the PWM control unit 30 limits the current command value to the upper limit.

ステップＳ１０１１では、キャリア周波数設定手段３３は、上記のように、キャリア周波数Ｆｃの上下限制限を行う。そして、ステップＳ１０１２では、キャリア周波数設定手段３３は、設定したキャリア周波数ＦｃをＰＷＭ制御手段３０に出力する。そして、ＰＷＭ制御手段３０は、上記のように、キャリア周波数設定手段３３から伝達されたキャリア周波数Ｆｃのキャリア波を用いたＰＷＭ制御により、複数のスイッチング素子４１をスイッチング制御する。   In step S1011, the carrier frequency setting unit 33 limits the upper and lower limits of the carrier frequency Fc as described above. In step S <b> 1012, the carrier frequency setting unit 33 outputs the set carrier frequency Fc to the PWM control unit 30. Then, as described above, the PWM control unit 30 performs switching control of the plurality of switching elements 41 by PWM control using the carrier wave of the carrier frequency Fc transmitted from the carrier frequency setting unit 33.

次にステップＳ１００７における周波数変更制御の処理について、図１５のフローチャートを用いて説明する。
まず、ステップＳ１１０１では、電流検出手段３７は、インバータ４０から交流回転電機２００の巻線に流れる電流Ｉを検出する。なお、ステップＳ１００４で取得した電流Ｉを用いてもよい。ステップＳ１１０２では、回転電機損失演算手段３６は、上記のように、交流回転電機２００の現在の電力損失である回転電機損失Ｌｍを演算する。ステップＳ１１０３では、回転電機許容損失演算手段７０は、上記のように、交流回転電機２００に許容される電力損失である回転電機許容損失Ｌｍｐを演算する。ステップＳ１１０４では、キャリア周波数設定手段３３は、回転電機損失Ｌｍと回転電機許容損失Ｌｍｐとの損失差ΔＬｍを算出する。ステップＳ１１０５では、キャリア周波数設定手段３３は、図１３に示すように、損失差ΔＬｍが小さいほど、キャリア周波数Ｆｃを大きくする。 Next, the frequency change control process in step S1007 will be described with reference to the flowchart of FIG.
First, in step S <b> 1101, the current detection unit 37 detects the current I flowing from the inverter 40 to the winding of the AC rotating electric machine 200. Note that the current I acquired in step S1004 may be used. In step S1102, the rotating electrical machine loss calculating means 36 calculates the rotating electrical machine loss Lm that is the current power loss of the AC rotating electrical machine 200 as described above. In step S1103, the rotating electrical machine allowable loss calculating means 70 calculates the rotating electrical machine allowable loss Lmp, which is the power loss allowed for the AC rotating electrical machine 200 as described above. In step S1104, the carrier frequency setting means 33 calculates a loss difference ΔLm between the rotating electrical machine loss Lm and the rotating electrical machine allowable loss Lmp. In step S1105, as shown in FIG. 13, the carrier frequency setting means 33 increases the carrier frequency Fc as the loss difference ΔLm decreases.

〔その他の実施の形態〕
最後に、本発明のその他の実施の形態について説明する。なお、以下に説明する各実施の形態の構成は、それぞれ単独で適用されるものに限られず、矛盾が生じない限り、他の実施の形態の構成と組み合わせて適用することも可能である。 [Other Embodiments]
Finally, other embodiments of the present invention will be described. Note that the configuration of each embodiment described below is not limited to being applied independently, and can be applied in combination with the configuration of other embodiments as long as no contradiction arises.

（１）上記の各実施の形態においては、ゲート駆動回路４６がインバータ４０に備えられている場合を例に説明した。しかし、ゲート駆動回路４６は、回転電機制御装置１に備えられてもよい。また、ＰＷＭ制御手段３０が、インバータ４０に備えられてもよい。 (1) In each of the above embodiments, the case where the gate drive circuit 46 is provided in the inverter 40 has been described as an example. However, the gate drive circuit 46 may be provided in the rotating electrical machine control device 1. Further, the PWM control means 30 may be provided in the inverter 40.

（２）上記の各実施の形態においては、キャリア周波数設定手段３３は、周波数変更制御において、インバータ損失Ｌｉとインバータ許容損失Ｌｉｐとの損失差ΔＬｉが大きいほど、キャリア周波数Ｆｃを大きくする、或いは回転電機損失Ｌｍと回転電機許容損失Ｌｍｐとの損失差ΔＬｍが小さいほど、キャリア周波数Ｆｃを大きくすることにより、制御用素子温度Ｔｃが目標素子温度Ｔｔに近づくようにキャリア周波数Ｆｃを変更するように構成されている場合を例に説明した。しかし、キャリア周波数設定手段３３は、周波数変更制御において、制御用素子温度Ｔｃが目標素子温度Ｔｔに近づくようにキャリア周波数Ｆｃを変更すれば、どのような演算方法により行われてもよい。例えば、キャリア周波数設定手段３３は、制御用素子温度Ｔｃが目標素子温度Ｔｔに近づくように、フィードバック制御によりキャリア周波数Ｆｃを変更してもよい。この場合は、キャリア周波数設定手段３３は、制御用素子温度Ｔｃが目標素子温度Ｔｔを下回っていれば、キャリア周波数Ｆｃを次第に増加させ、制御用素子温度Ｔｃが目標素子温度Ｔｔを上回っていれば、キャリア周波数Ｆｃを次第に減少させればよい。 (2) In each of the above embodiments, the carrier frequency setting means 33 increases or rotates the carrier frequency Fc as the loss difference ΔLi between the inverter loss Li and the inverter allowable loss Lip increases in the frequency change control. The carrier frequency Fc is changed so that the control element temperature Tc approaches the target element temperature Tt by increasing the carrier frequency Fc as the loss difference ΔLm between the electric machine loss Lm and the rotating electric machine allowable loss Lmp is smaller. The case is described as an example. However, the carrier frequency setting means 33 may be performed by any calculation method as long as the carrier frequency Fc is changed so that the control element temperature Tc approaches the target element temperature Tt in the frequency change control. For example, the carrier frequency setting means 33 may change the carrier frequency Fc by feedback control so that the control element temperature Tc approaches the target element temperature Tt. In this case, the carrier frequency setting means 33 gradually increases the carrier frequency Fc if the control element temperature Tc is lower than the target element temperature Tt, and if the control element temperature Tc is higher than the target element temperature Tt. The carrier frequency Fc may be decreased gradually.

或いは、キャリア周波数設定手段３３は、キャリア周波数設定手段３３は、周波数変更制御において、交流回転電機２００に出力させるトルクである要求トルク及び交流回転電機２００の回転速度に応じてキャリア周波数Ｆｃを設定するマップを用いて、キャリア周波数Ｆｃを設定するように構成されてもよい。   Alternatively, the carrier frequency setting unit 33 sets the carrier frequency Fc according to the required torque that is the torque to be output to the AC rotating electrical machine 200 and the rotational speed of the AC rotating electrical machine 200 in the frequency change control. The carrier frequency Fc may be set using the map.

（３）上記の各実施の形態においては、キャリア周波数設定手段３３は、制御用素子温度Ｔｃが変更許可温度Ｔｐ以下である場合であって、更に、電流Ｉが判定電流Ｉｔｈより大きい場合に、周波数変更制御を実行するように構成されている場合を例に説明した。しかし、回転電機制御装置１は、交流回転電機２００の出力トルクを検出するトルク検出手段を備え、キャリア周波数設定手段３３は、制御用素子温度Ｔｃが変更許可温度Ｔｐ以下である場合であって、更に、交流回転電機２００の回転速度が予め設定した判定回転速度より大きい、又は交流回転電機２００の出力トルクが予め設定した判定トルクよりも大きい場合に、周波数変更制御を実行するように構成されてもよい。 (3) In each of the above embodiments, the carrier frequency setting means 33 is when the control element temperature Tc is equal to or lower than the change permission temperature Tp, and when the current I is larger than the determination current Ith. The case where it was comprised so that frequency change control might be performed was demonstrated to the example. However, the rotating electrical machine control device 1 includes torque detecting means for detecting the output torque of the AC rotating electrical machine 200, and the carrier frequency setting means 33 is a case where the control element temperature Tc is equal to or lower than the change permission temperature Tp. Further, when the rotational speed of the AC rotating electrical machine 200 is greater than a preset determination rotational speed or when the output torque of the AC rotating electrical machine 200 is greater than a preset determination torque, the frequency change control is configured to be executed. Also good.

（４）上記の各実施の形態においては、Ｓｉ半導体材料を用いたスイッチング素子４１が備えられている場合を例に説明した。しかし、スイッチング素子４１は、シリコンよりもバンドギャップが広い非Ｓｉ半導体材料を用いてもよく、非Ｓｉ半導体材料は、炭化珪素、窒化ガリウム系材料、及びダイヤモンドのいずれかでもよい。非Ｓｉ半導体材料を用いることで、キャリア周波数Ｆｃを高めることができ、キャリア周波数Ｆｃの変更範囲を拡大することが可能となる。キャリア周波数Ｆｃを高めることは回転電機損失の低減につながるため、更なる交流回転電機２００の冷却機構の小型化や簡素化を図ることができ、交流回転電機２００を低コスト化することが可能となる。 (4) In each of the above embodiments, the case where the switching element 41 using the Si semiconductor material is provided has been described as an example. However, the switching element 41 may use a non-Si semiconductor material having a wider band gap than silicon, and the non-Si semiconductor material may be any of silicon carbide, gallium nitride-based material, and diamond. By using a non-Si semiconductor material, the carrier frequency Fc can be increased, and the change range of the carrier frequency Fc can be expanded. Increasing the carrier frequency Fc leads to a reduction in the loss of the rotating electrical machine, so that the cooling mechanism of the AC rotating electrical machine 200 can be further downsized and simplified, and the cost of the AC rotating electrical machine 200 can be reduced. Become.

（５）上記の実施の形態１においては、素子温度センサが２つ設けられ、上記の実施の形態２においては、素子温度センサが１つ設けられている場合を例に説明した。しかし、素子温度センサは、例えば、全てのスイッチング素子４１に対応して設けられるなど、任意の数だけ、素子温度を検出可能な個所に設けられてもよい。 (5) In the first embodiment, two element temperature sensors are provided, and in the second embodiment, the case where one element temperature sensor is provided has been described as an example. However, any number of element temperature sensors may be provided where the element temperature can be detected, for example, provided corresponding to all the switching elements 41.

なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略したりすることが可能である。   It should be noted that the present invention can be freely combined with each other within the scope of the invention, and each embodiment can be appropriately modified or omitted.

この発明は、複数のスイッチング素子を備えて直流電源と交流回転電機との間で電力変換を行うインバータを制御する回転電機制御装置に好適に利用することができる。   The present invention can be suitably used in a rotating electrical machine control device that includes a plurality of switching elements and controls an inverter that performs power conversion between a DC power supply and an AC rotating electrical machine.

１：回転電機制御装置、３０：ＰＷＭ制御手段、３１：素子温度検出手段、３２：目標素子温度設定手段、３３：キャリア周波数設定手段、３４：インバータ損失演算手段、３５：インバータ許容損失演算手段、３６：回転電機損失演算手段、３７：電流検出手段、３８：回転速度検出手段、３９：電圧検出手段、４０：インバータ、４１：スイッチング素子、４４：フリーホイールダイオード、４５：平滑コンデンサ、４６：ゲート駆動回路、４７：素子温度センサ、４８：電圧センサ、５０：電流センサ、５１：回転速度センサ、５２：温度センサ、７０：回転電機許容損失演算手段、７１：回転電機温度検出手段、２００：交流回転電機、３００：直流電源、Ｆｃ：キャリア周波数、Ｉ：電流、Ｉｔｈ：判定電流、Ｌｉｐ：インバータ許容損失、Ｌｉ：インバータ損失、Ｌｍ：回転電機損失、Ｌｍｐ：回転電機許容損失、Ｔ：素子温度、Ｔ１：第一素子温度、Ｔ２：第二素子温度、Ｔｃ：制御用素子温度、Ｔｊ＿ｍａｘ：定格温度、Ｔｍ：回転電機温度、Ｔｐ：変更許可温度、Ｔｔ：目標素子温度、Ｔｔｈ：判定温度差、Ｔｘ：要求トルク 1: rotating electrical machine control device, 30: PWM control means, 31: element temperature detection means, 32: target element temperature setting means, 33: carrier frequency setting means, 34: inverter loss calculation means, 35: inverter allowable loss calculation means, 36: rotating electrical machine loss calculation means, 37: current detection means, 38: rotation speed detection means, 39: voltage detection means, 40: inverter, 41: switching element, 44: freewheel diode, 45: smoothing capacitor, 46: gate Drive circuit, 47: element temperature sensor, 48: voltage sensor, 50: current sensor, 51: rotational speed sensor, 52: temperature sensor, 70: rotating electrical machine allowable loss calculating means, 71: rotating electrical machine temperature detecting means, 200: alternating current Rotating electric machine, 300: DC power supply, Fc: carrier frequency, I: current, Ith: determination current, Lip: inverter Capacity loss, Li: Inverter loss, Lm: Rotary electric machine loss, Lmp: Rotary electric machine allowable loss, T: Element temperature, T1: First element temperature, T2: Second element temperature, Tc: Control element temperature, Tj_max: Rating Temperature, Tm: rotating electrical machine temperature, Tp: change permission temperature, Tt: target element temperature, Tth: judgment temperature difference, Tx: required torque

Claims (19)

複数のスイッチング素子を備えて直流電源と交流回転電機との間で電力変換を行うインバータを制御する回転電機制御装置であって、
前記複数のスイッチング素子をＰＷＭ制御によりオンオフ制御するＰＷＭ制御手段と、
前記スイッチング素子の素子温度を検出する素子温度検出手段と、
前記素子温度の目標素子温度を設定する目標素子温度設定手段と、
前記ＰＷＭ制御に用いられるキャリア波のキャリア周波数を設定するキャリア周波数設定手段と、
前記インバータの現在の電力損失であるインバータ損失を演算するインバータ損失演算手段と、
前記インバータに許容される電力損失であるインバータ許容損失を演算するインバータ許容損失演算手段と、を備え、
前記キャリア周波数設定手段は、前記素子温度に基づいて設定した制御用素子温度が予め設定した変更許可温度以下である場合に、前記制御用素子温度が前記目標素子温度に近づくように前記キャリア周波数を変更する周波数変更制御を実行し、
前記周波数変更制御において、前記インバータ損失及び前記インバータ許容損失に基づき、前記制御用素子温度が前記目標素子温度に近づくように前記キャリア周波数を変更し、
前記制御用素子温度が前記目標素子温度よりも低く、前記インバータ損失が前記インバータ許容損失を下回っている場合に、前記インバータ損失と前記インバータ許容損失との差が大きいほど、前記キャリア周波数を大きくする回転電機制御装置。 A rotating electrical machine control device that controls an inverter that includes a plurality of switching elements and performs power conversion between a DC power source and an AC rotating electrical machine,
PWM control means for controlling on / off of the plurality of switching elements by PWM control;
An element temperature detecting means for detecting an element temperature of the switching element;
Target element temperature setting means for setting a target element temperature of the element temperature;
Carrier frequency setting means for setting a carrier frequency of a carrier wave used for the PWM control;
An inverter loss calculating means for calculating an inverter loss which is a current power loss of the inverter;
An inverter allowable loss calculating means for calculating an inverter allowable loss that is a power loss allowable for the inverter ;
The carrier frequency setting means sets the carrier frequency so that the control element temperature approaches the target element temperature when the control element temperature set based on the element temperature is equal to or lower than a preset change permission temperature. Execute frequency change control to change ,
In the frequency change control, based on the inverter loss and the inverter allowable loss, the carrier frequency is changed so that the control element temperature approaches the target element temperature,
When the control element temperature is lower than the target element temperature and the inverter loss is lower than the inverter allowable loss, the carrier frequency is increased as the difference between the inverter loss and the inverter allowable loss is larger. Rotating electrical machine control device. 複数のスイッチング素子を備えて直流電源と交流回転電機との間で電力変換を行うインバータを制御する回転電機制御装置であって、
前記複数のスイッチング素子をＰＷＭ制御によりオンオフ制御するＰＷＭ制御手段と、
前記スイッチング素子の素子温度を検出する素子温度検出手段と、
前記素子温度の目標素子温度を設定する目標素子温度設定手段と、
前記ＰＷＭ制御に用いられるキャリア波のキャリア周波数を設定するキャリア周波数設定手段と、
前記交流回転電機の現在の電力損失である回転電機損失を演算する回転電機損失演算手段と、
前記交流回転電機に許容される電力損失である回転電機許容損失を演算する回転電機許容損失演算手段と、を備え、
前記キャリア周波数設定手段は、前記素子温度に基づいて設定した制御用素子温度が予め設定した変更許可温度以下である場合に、前記制御用素子温度が前記目標素子温度に近づくように前記キャリア周波数を変更する周波数変更制御を実行し、
前記周波数変更制御において、前記回転電機損失及び前記回転電機許容損失に基づき、前記制御用素子温度が前記目標素子温度に近づくように前記キャリア周波数を変更し、
前記制御用素子温度が前記目標素子温度よりも低く、前記回転電機損失が前記回転電機許容損失を上回っている場合に、前記回転電機損失と前記回転電機許容損失との差が小さいほど、前記キャリア周波数を大きくする回転電機制御装置。 A rotating electrical machine control device that controls an inverter that includes a plurality of switching elements and performs power conversion between a DC power source and an AC rotating electrical machine,
PWM control means for controlling on / off of the plurality of switching elements by PWM control;
An element temperature detecting means for detecting an element temperature of the switching element;
Target element temperature setting means for setting a target element temperature of the element temperature;
Carrier frequency setting means for setting a carrier frequency of a carrier wave used for the PWM control;
A rotating electrical machine loss calculating means for calculating a rotating electrical machine loss that is a current power loss of the AC rotating electrical machine;
A rotating electrical machine allowable loss calculating means for calculating a rotating electrical machine allowable loss that is a power loss allowed for the AC rotating electrical machine,
The carrier frequency setting means sets the carrier frequency so that the control element temperature approaches the target element temperature when the control element temperature set based on the element temperature is equal to or lower than a preset change permission temperature. Execute frequency change control to change,
In the frequency change control, based on the rotating electrical machine loss and the rotating electrical machine allowable loss, the carrier frequency is changed so that the control element temperature approaches the target element temperature,
When the control element temperature is lower than the target element temperature and the rotating electrical machine loss exceeds the rotating electrical machine allowable loss, the smaller the difference between the rotating electrical machine loss and the rotating electrical machine allowable loss, the smaller the carrier rotary electric machine control device you increase the frequency. 複数のスイッチング素子を備えて直流電源と交流回転電機との間で電力変換を行うインバータを制御する回転電機制御装置であって、
前記複数のスイッチング素子をＰＷＭ制御によりオンオフ制御するＰＷＭ制御手段と、
前記スイッチング素子の素子温度を検出する素子温度検出手段と、
前記素子温度の目標素子温度を設定する目標素子温度設定手段と、
前記ＰＷＭ制御に用いられるキャリア波のキャリア周波数を設定するキャリア周波数設定手段と、
前記交流回転電機の磁石温度を検出する回転電機温度検出手段と、を備え、
前記キャリア周波数設定手段は、前記素子温度に基づいて設定した制御用素子温度が予め設定した変更許可温度以下である場合に、前記制御用素子温度が前記目標素子温度に近づくように前記キャリア周波数を変更する周波数変更制御を実行し、
前記ＰＷＭ制御手段は、前記交流回転電機に出力させるトルクである要求トルクに基づいて電流指令値を演算し、前記交流回転電機の巻線を流れる電流が前記電流指令値に近づくように、前記ＰＷＭ制御を行い、
前記制御用素子温度が、前記目標素子温度に対して予め設定した判定範囲内にあり、且つ、前記磁石温度が、予め設定した判定温度よりも高い場合に、前記電流指令値を上限制限する回転電機制御装置。 A rotating electrical machine control device that controls an inverter that includes a plurality of switching elements and performs power conversion between a DC power source and an AC rotating electrical machine,
PWM control means for controlling on / off of the plurality of switching elements by PWM control;
An element temperature detecting means for detecting an element temperature of the switching element;
Target element temperature setting means for setting a target element temperature of the element temperature;
Carrier frequency setting means for setting a carrier frequency of a carrier wave used for the PWM control;
And a rotary electric machine temperature detecting means for detecting a magnet temperature of the AC rotary electric machine,
The carrier frequency setting means sets the carrier frequency so that the control element temperature approaches the target element temperature when the control element temperature set based on the element temperature is equal to or lower than a preset change permission temperature. Execute frequency change control to change,
The PWM control means calculates a current command value based on a required torque that is a torque to be output to the AC rotating electric machine, and the PWM control means so that a current flowing through the winding of the AC rotating electric machine approaches the current command value. Control
It said control device temperature is within the determination range set in advance with respect to the target element temperature, and, the magnet temperature is higher than the determination temperature preset, you limit limiting the current command value rotary electric machine control apparatus. 複数のスイッチング素子を備えて直流電源と交流回転電機との間で電力変換を行うインバータを制御する回転電機制御装置であって、
前記複数のスイッチング素子をＰＷＭ制御によりオンオフ制御するＰＷＭ制御手段と、
前記スイッチング素子の素子温度を検出する素子温度検出手段と、
前記素子温度の目標素子温度を設定する目標素子温度設定手段と、
前記ＰＷＭ制御に用いられるキャリア波のキャリア周波数を設定するキャリア周波数設定手段と、
前記交流回転電機の巻線温度を検出する回転電機温度検出手段と、を備え、
前記キャリア周波数設定手段は、前記素子温度に基づいて設定した制御用素子温度が予め設定した変更許可温度以下である場合に、前記制御用素子温度が前記目標素子温度に近づくように前記キャリア周波数を変更する周波数変更制御を実行し、
前記ＰＷＭ制御手段は、前記交流回転電機に出力させるトルクである要求トルクに基づいて電流指令値を演算し、前記交流回転電機の巻線を流れる電流が前記電流指令値に近づくように、前記ＰＷＭ制御を行い、
前記制御用素子温度が、前記目標素子温度に対して予め設定した判定範囲内にあり、且つ、前記巻線温度が、予め設定した判定温度よりも高い場合に、前記電流指令値を上限制限する回転電機制御装置。 A rotating electrical machine control device that controls an inverter that includes a plurality of switching elements and performs power conversion between a DC power source and an AC rotating electrical machine,
PWM control means for controlling on / off of the plurality of switching elements by PWM control;
An element temperature detecting means for detecting an element temperature of the switching element;
Target element temperature setting means for setting a target element temperature of the element temperature;
Carrier frequency setting means for setting a carrier frequency of a carrier wave used for the PWM control;
And a rotary electric machine temperature detecting means for detecting the winding temperature of the AC rotary electric machine,
The carrier frequency setting means sets the carrier frequency so that the control element temperature approaches the target element temperature when the control element temperature set based on the element temperature is equal to or lower than a preset change permission temperature. Execute frequency change control to change,
The PWM control means calculates a current command value based on a required torque that is a torque to be output to the AC rotating electric machine, and the PWM control means so that a current flowing through the winding of the AC rotating electric machine approaches the current command value. Control
When the control element temperature is within a predetermined determination range with respect to the target element temperature, and the winding temperature is higher than the predetermined determination temperature, the current command value is limited to the upper limit. that rotary electric machine control apparatus. 複数のスイッチング素子を備えて直流電源と交流回転電機との間で電力変換を行うインバータを制御する回転電機制御装置であって、
前記複数のスイッチング素子をＰＷＭ制御によりオンオフ制御するＰＷＭ制御手段と、
前記スイッチング素子の素子温度を検出する素子温度検出手段と、
前記素子温度の目標素子温度を設定する目標素子温度設定手段と、
前記ＰＷＭ制御に用いられるキャリア波のキャリア周波数を設定するキャリア周波数設定手段と、を備え、
前記素子温度検出手段は、複数の素子温度センサの出力信号のそれぞれに基づいて複数の前記素子温度を検出し、
前記キャリア周波数設定手段は、前記素子温度に基づいて設定した制御用素子温度が予め設定した変更許可温度以下である場合に、前記制御用素子温度が前記目標素子温度に近づくように前記キャリア周波数を変更する周波数変更制御を実行し、
複数の前記素子温度に基づいて前記制御用素子温度を設定し、前記制御用素子温度が前記変更許可温度以下である場合であって、更に、複数の前記素子温度における最高温度と最低温度との温度差が予め設定された判定温度差以下である場合に、前記周波数変更制御を実行する回転電機制御装置。 A rotating electrical machine control device that controls an inverter that includes a plurality of switching elements and performs power conversion between a DC power source and an AC rotating electrical machine,
PWM control means for controlling on / off of the plurality of switching elements by PWM control;
An element temperature detecting means for detecting an element temperature of the switching element;
Target element temperature setting means for setting a target element temperature of the element temperature;
Carrier frequency setting means for setting a carrier frequency of a carrier wave used for the PWM control,
The element temperature detection means detects a plurality of the element temperatures based on output signals of a plurality of element temperature sensors,
The carrier frequency setting means sets the carrier frequency so that the control element temperature approaches the target element temperature when the control element temperature set based on the element temperature is equal to or lower than a preset change permission temperature. Execute frequency change control to change,
The control element temperature is set based on a plurality of the element temperatures, and the control element temperature is equal to or lower than the change permission temperature, and further, a maximum temperature and a minimum temperature among the plurality of element temperatures. If the temperature difference is equal to or less than the reference temperature difference which is preset, that perform the frequency change control rotary electric machine control device. 複数のスイッチング素子を備えて直流電源と交流回転電機との間で電力変換を行うインバータを制御する回転電機制御装置であって、
前記複数のスイッチング素子をＰＷＭ制御によりオンオフ制御するＰＷＭ制御手段と、
前記スイッチング素子の素子温度を検出する素子温度検出手段と、
前記素子温度の目標素子温度を設定する目標素子温度設定手段と、
前記ＰＷＭ制御に用いられるキャリア波のキャリア周波数を設定するキャリア周波数設定手段と、
前記インバータから前記交流回転電機の巻線に流れる電流を検出する電流検出手段と、を備え、
前記キャリア周波数設定手段は、前記素子温度に基づいて設定した制御用素子温度が予め設定した変更許可温度以下である場合に、前記制御用素子温度が前記目標素子温度に近づくように前記キャリア周波数を変更する周波数変更制御を実行し、
前記制御用素子温度が前記変更許可温度以下である場合であって、更に、前記電流が予め設定した判定電流より大きい場合に、前記周波数変更制御を実行する回転電機制御装置。 A rotating electrical machine control device that controls an inverter that includes a plurality of switching elements and performs power conversion between a DC power source and an AC rotating electrical machine,
PWM control means for controlling on / off of the plurality of switching elements by PWM control;
An element temperature detecting means for detecting an element temperature of the switching element;
Target element temperature setting means for setting a target element temperature of the element temperature;
Carrier frequency setting means for setting a carrier frequency of a carrier wave used for the PWM control;
And a current detecting means for detecting a current flowing from the inverter to the winding of the AC rotary electric machine,
The carrier frequency setting means sets the carrier frequency so that the control element temperature approaches the target element temperature when the control element temperature set based on the element temperature is equal to or lower than a preset change permission temperature. Execute frequency change control to change,
It said control device temperature in the case is less than the change permission temperature, further, if the determination current is greater than said current set in advance, that perform the frequency change control rotary electric machine control device. 複数のスイッチング素子を備えて直流電源と交流回転電機との間で電力変換を行うインバータを制御する回転電機制御装置であって、
前記複数のスイッチング素子をＰＷＭ制御によりオンオフ制御するＰＷＭ制御手段と、
前記スイッチング素子の素子温度を検出する素子温度検出手段と、
前記素子温度の目標素子温度を設定する目標素子温度設定手段と、
前記ＰＷＭ制御に用いられるキャリア波のキャリア周波数を設定するキャリア周波数設定手段と、
前記交流回転電機の回転速度を検出する回転速度検出手段と、
前記交流回転電機の出力トルクを検出するトルク検出手段と、を備え、
前記キャリア周波数設定手段は、前記素子温度に基づいて設定した制御用素子温度が予め設定した変更許可温度以下である場合に、前記制御用素子温度が前記目標素子温度に近づくように前記キャリア周波数を変更する周波数変更制御を実行し、
前記制御用素子温度が前記変更許可温度以下である場合であって、更に、前記交流回転電機の回転速度が予め設定した判定回転速度より大きい、又は前記交流回転電機の出力トルクが予め設定した判定トルクよりも大きい場合に、前記周波数変更制御を実行する回転電機制御装置。 A rotating electrical machine control device that controls an inverter that includes a plurality of switching elements and performs power conversion between a DC power source and an AC rotating electrical machine,
PWM control means for controlling on / off of the plurality of switching elements by PWM control;
An element temperature detecting means for detecting an element temperature of the switching element;
Target element temperature setting means for setting a target element temperature of the element temperature;
Carrier frequency setting means for setting a carrier frequency of a carrier wave used for the PWM control;
A rotation speed detecting means for detecting a rotation speed of the AC rotating electric machine;
Torque detecting means for detecting the output torque of the AC rotating electric machine,
The carrier frequency setting means sets the carrier frequency so that the control element temperature approaches the target element temperature when the control element temperature set based on the element temperature is equal to or lower than a preset change permission temperature. Execute frequency change control to change,
In the case where the control element temperature is equal to or lower than the change permission temperature, and further, a determination that the rotational speed of the AC rotating electrical machine is larger than a predetermined determination rotational speed or an output torque of the AC rotating electrical machine is preset. It is greater than the torque, that perform the frequency change control rotary electric machine control device. 複数のスイッチング素子を備えて直流電源と交流回転電機との間で電力変換を行うインバータを制御する回転電機制御装置であって、
前記複数のスイッチング素子をＰＷＭ制御によりオンオフ制御するＰＷＭ制御手段と、
前記スイッチング素子の素子温度を検出する素子温度検出手段と、
前記素子温度の目標素子温度を設定する目標素子温度設定手段と、
前記ＰＷＭ制御に用いられるキャリア波のキャリア周波数を設定するキャリア周波数設定手段と、
前記直流電源から前記インバータに供給される入力電圧を検出する電圧検出手段と、を備え、
前記目標素子温度設定手段は、前記入力電圧が高いほど、前記目標素子温度を高くし、
前記キャリア周波数設定手段は、前記素子温度に基づいて設定した制御用素子温度が予め設定した変更許可温度以下である場合に、前記制御用素子温度が前記目標素子温度に近づくように前記キャリア周波数を変更する周波数変更制御を実行し、
前記周波数変更制御において、前記制御用素子温度が前記目標素子温度よりも低い場合には、前記キャリア周波数を増加させる回転電機制御装置。 A rotating electrical machine control device that controls an inverter that includes a plurality of switching elements and performs power conversion between a DC power source and an AC rotating electrical machine,
PWM control means for controlling on / off of the plurality of switching elements by PWM control;
An element temperature detecting means for detecting an element temperature of the switching element;
Target element temperature setting means for setting a target element temperature of the element temperature;
Carrier frequency setting means for setting a carrier frequency of a carrier wave used for the PWM control;
And a voltage detecting means for detecting an input voltage supplied to the inverter from the DC power supply,
The target element temperature setting means increases the target element temperature as the input voltage is higher.
The carrier frequency setting means sets the carrier frequency so that the control element temperature approaches the target element temperature when the control element temperature set based on the element temperature is equal to or lower than a preset change permission temperature. Execute frequency change control to change,
Wherein the frequency change control, wherein when the control element temperature is lower than the target element temperature is not Ru rotating electric machine control device increases the carrier frequency. 前記回転電機温度検出手段は、少なくとも前記交流回転電機のステータ巻線に取り付けられた温度センサの出力信号に基づいて、前記巻線温度を検出する請求項４に記載の回転電機制御装置。 5. The rotating electrical machine control device according to claim 4 , wherein the rotating electrical machine temperature detection unit detects the winding temperature based on at least an output signal of a temperature sensor attached to a stator winding of the AC rotating electrical machine. 前記交流回転電機は、界磁巻線式同期回転電機であり、
前記回転電機温度検出手段は、少なくとも前記交流回転電機の界磁巻線に取り付けられた温度センサの出力信号に基づいて、前記巻線温度を検出する請求項４に記載の回転電機制御装置。 The AC rotating electric machine is a field winding type synchronous rotating electric machine,
5. The rotating electrical machine control device according to claim 4 , wherein the rotating electrical machine temperature detecting unit detects the winding temperature based on at least an output signal of a temperature sensor attached to a field winding of the AC rotating electrical machine. 前記キャリア周波数設定手段は、前記周波数変更制御において、前記制御用素子温度が前記目標素子温度よりも低い場合に、前記キャリア周波数を増加させる請求項１から１０のいずれか一項に記載の回転電機制御装置。 The rotating electrical machine according to any one of claims 1 to 10, wherein the carrier frequency setting means increases the carrier frequency when the control element temperature is lower than the target element temperature in the frequency change control. Control device. 前記キャリア周波数設定手段は、前記周波数変更制御において、前記交流回転電機に出力させるトルクである要求トルク及び前記交流回転電機の回転速度に応じて前記キャリア周波数を設定する予め設定されたマップを用いて、前記キャリア周波数を設定する請求項１から１１のいずれか一項に記載の回転電機制御装置。 The carrier frequency setting means uses a preset map for setting the carrier frequency according to a required torque that is a torque to be output to the AC rotating electrical machine and a rotational speed of the AC rotating electrical machine in the frequency change control. The rotating electrical machine control device according to any one of claims 1 to 11 , wherein the carrier frequency is set. 前記キャリア周波数設定手段は、前記周波数変更制御において、前記キャリア周波数を、予め設定した上限周波数以下に上限制限する請求項１から１２のいずれか一項に記載の回転電機制御装置。 The rotating electrical machine control device according to any one of claims 1 to 12 , wherein the carrier frequency setting means limits the carrier frequency to an upper limit frequency or less that is set in advance in the frequency change control. 前記キャリア周波数設定手段は、前記周波数変更制御において、前記キャリア周波数を、予め設定した下限周波数以上に下限制限する請求項１から１３のいずれか一項に記載の回転電機制御装置。 The rotating electrical machine control device according to any one of claims 1 to 13 , wherein the carrier frequency setting means limits the carrier frequency to a lower limit equal to or higher than a preset lower limit frequency in the frequency change control. 前記目標素子温度設定手段は、前記目標素子温度を、前記スイッチング素子の定格温度以下に設定する請求項１から１４のいずれか一項に記載の回転電機制御装置。 The rotating electrical machine control device according to any one of claims 1 to 14 , wherein the target element temperature setting unit sets the target element temperature to be equal to or lower than a rated temperature of the switching element. 前記素子温度検出手段は、複数の素子温度センサの出力信号のそれぞれに基づいて複数の前記素子温度を検出し、
前記キャリア周波数設定手段は、複数の前記素子温度に基づいて前記制御用素子温度を設定する請求項１から１５のいずれか一項に記載の回転電機制御装置。 The element temperature detection means detects a plurality of the element temperatures based on output signals of a plurality of element temperature sensors,
The carrier frequency setting unit, the rotating electrical machine control device according to claim 1 for setting the control element temperature based on a plurality of the element temperature to any one of 1 5. 前記素子温度検出手段は、複数の素子温度センサの出力信号のそれぞれに基づいて複数の前記素子温度を検出し、
前記キャリア周波数設定手段は、複数の前記素子温度の内、最も高温の前記素子温度を前記制御用素子温度に設定する請求項１から１６のいずれか一項に記載の回転電機制御装置。 The element temperature detection means detects a plurality of the element temperatures based on output signals of a plurality of element temperature sensors,
The rotating electrical machine control device according to any one of claims 1 to 16 , wherein the carrier frequency setting unit sets the highest element temperature among the plurality of element temperatures to the control element temperature. 前記スイッチング素子は、シリコンよりもバンドギャップが広い非Ｓｉ半導体材料を用いている請求項１から１７のいずれか一項に記載の回転電機制御装置。 The rotating electrical machine control device according to any one of claims 1 to 17 , wherein the switching element uses a non-Si semiconductor material having a wider band gap than silicon. 前記非Ｓｉ半導体材料は、炭化珪素、窒化ガリウム系材料、及びダイヤモンドのいずれかである請求項１８に記載の回転電機制御装置。 The rotating electrical machine control device according to claim 18 , wherein the non-Si semiconductor material is any one of silicon carbide, a gallium nitride-based material, and diamond.
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