JP6183285B2 - Power converter control device - Google Patents
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Description
本発明は、電力変換器制御装置に関する。 The present invention relates to a power converter control device.
従来、電力変換器を構成するスイッチング素子のオンオフを制御することにより、交流電動機の駆動を制御する電力変換器制御装置が公知である。例えば特許文献1では、電動機が発生する騒音を低減するため、特定の周波数帯を騒音域とし、騒音域内で発生する高調波成分を抑制するパルスパターンを演算している。
2. Description of the Related Art Conventionally, a power converter control device that controls driving of an AC motor by controlling on / off of switching elements that constitute the power converter is known. For example, in
特許文献1では、例えば1周期でのスイッチング回数が7回である場合、固定座標上の2つの周波数成分をゼロとすることができる。しかしながら、特許文献1では、スイッチング回数に応じて抑制できる高調波の数に限りがあり、さらに多くの周波数成分を抑制したい場合、連立方程式の数が未知数より多くなり、全ての連立方程式を満足する解を求めることができない。したがって、除去できない次数の高調波成分が成り行きで決まってしまうため、演算されるパルスパターンが、騒音、振動等の面から最適なものであるとは限らない。
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、高調波成分に起因する騒音や振動を低減可能な電力変換器制御装置を提供することにある。
In
This invention is made | formed in view of the above-mentioned subject, The objective is to provide the power converter control apparatus which can reduce the noise and vibration resulting from a harmonic component.
本発明の電力変換器制御装置は、負荷に供給される電力を変換する電力変換器を制御するものであって、パルスパターン演算部と、高調波演算部と、音演算部と、パターン選択部と、を備える。
パルスパターン演算部は、負荷の要求に応じたパルスパターンを演算する。
高調波演算部は、パルスパターンにて電力変換器を制御したときに負荷に印加される電圧の高調波成分である電圧高調波、および、負荷に通電される電流の高調波成分である電流高調波の少なくとも一方を、それぞれのパルスパターンについて次数毎に演算する。
音演算部は、パルスパターンにて電力変換器を制御したときに発生する音の高調波成分である音圧高調波を電圧高調波または電流高調波に基づいて次数毎に推定する音圧高調波推定部、および、パルスパターンにて電力変換器を制御したときに発生する音圧レベルを音圧高調波に基づいて演算する音圧レベル演算部を有する。
パターン選択部は、電圧高調波および電流高調波の少なくとも一方に基づき、評価関数を用いて電力変換器の制御に用いるパルスパターンである出力パルスパターンを選択する。
A power converter control device of the present invention controls a power converter that converts power supplied to a load, and includes a pulse pattern calculation unit, a harmonic calculation unit, a sound calculation unit, and a pattern selection unit. And comprising.
The pulse pattern calculation unit calculates a pulse pattern according to the load request.
The harmonic calculation unit is a voltage harmonic that is a harmonic component of the voltage applied to the load when the power converter is controlled by a pulse pattern, and a current harmonic that is a harmonic component of the current that is applied to the load. At least one of the waves is calculated for each order for each pulse pattern.
The sound calculation unit estimates the sound pressure harmonic, which is a harmonic component of the sound generated when the power converter is controlled with a pulse pattern, for each order based on the voltage harmonic or current harmonic. An estimation unit and a sound pressure level calculation unit that calculates a sound pressure level generated when the power converter is controlled by a pulse pattern based on the sound pressure harmonics.
A pattern selection part selects the output pulse pattern which is a pulse pattern used for control of a power converter using an evaluation function based on at least one of a voltage harmonic and a current harmonic.
本発明では、電圧高調波および電流高調波の少なくとも一方に基づき、評価関数を用いてパルスパターンを選択するので、他の制御方法と比較し、高調波成分に起因する振動や騒音を低減することができる。また、振動や騒音に影響を及ぼす高調波成分の次数が多い場合であっても、適切に振動や騒音を低減することができる。 In the present invention, since a pulse pattern is selected using an evaluation function based on at least one of voltage harmonics and current harmonics, vibration and noise caused by harmonic components can be reduced compared to other control methods. Can do. Moreover, even when the order of harmonic components that affect vibration and noise is large, vibration and noise can be appropriately reduced.
以下、本発明による電力変換器制御装置を図面に基づいて説明する。
(一実施形態)
本発明の一実施形態による電力変換器制御装置を図1〜図10に基づいて説明する。
図1に示すように、電力変換器制御装置20は、負荷としてのモータジェネレータ(以下、「MG」という。)10を駆動する駆動システム1に適用される。
Hereinafter, a power converter control device according to the present invention will be described with reference to the drawings.
(One embodiment)
The power converter control apparatus by one Embodiment of this invention is demonstrated based on FIGS.
As shown in FIG. 1, the power
駆動システム1は、MG10、電力変換器としてのインバータ15、および、電力変換器制御装置20等を備える。
MG10は、例えば電動車両の駆動輪を駆動するためのトルクを発生する所謂「主機モータ」である。本実施形態のMG10は、永久磁石式同期型の三相交流電動機である。MG10は、図示しない駆動輪を駆動するためのトルクを発生する電動機としての機能、および、図示しないエンジンや駆動輪から伝わる車両の運動エネルギにより駆動されて発電可能な発電機としての機能を有する。以下、主にMG10が電動機として機能する場合を中心に説明する。
The
The MG 10 is a so-called “main motor” that generates torque for driving drive wheels of an electric vehicle, for example. The MG 10 of this embodiment is a permanent magnet type synchronous three-phase AC motor. The MG 10 has a function as an electric motor that generates torque for driving drive wheels (not shown), and a function as a generator that can be driven by the kinetic energy of a vehicle transmitted from an engine and drive wheels (not shown) to generate electric power. Hereinafter, the case where MG10 functions as an electric motor will be mainly described.
インバータ15には、MG10の駆動状態や車両要求等に応じ、直流電源の電圧である電源電圧Vdcが印加される。また、例えば昇圧コンバータ等により変圧された電圧がインバータ15に印加されるように構成してもよい。
インバータ15は、ブリッジ接続される図示しない6つのスイッチング素子を有する。スイッチング素子には、例えばIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)、MOS(Metal Oxide Semiconductor)トランジスタ、バイポーラトランジスタ等を用いることができる。スイッチング素子は、電力変換器制御装置20から出力されるパルスパターンである出力パルスパターンに基づいて、オン/オフが制御される。これにより、インバータ15は、MG10に印加される三相交流電圧Vu、Vv、Vwを制御する。MG10は、インバータ15により生成された三相交流電圧Vu、Vv、Vwが印加されることにより、駆動が制御される。
A power supply voltage Vdc, which is a voltage of a DC power supply, is applied to the
The
電力変換器制御装置20は、マイクロコンピュータ等により構成され、内部にはいずれも図示しないCPU、ROM、RAM、I/O、および、これらを接続するバスライン等を備える。電力変換器制御装置20は、MG10を構成する巻線に通電される電流を検出する電流検出部からの電流検出値や、図示しないレゾルバ等からMG10の電気角等を取得し、これらの検出値に基づき、予め記憶されたプログラムをCPUで実行することによるソフトウェア処理や、専用の電子回路によるハードウェア処理により、MG10の動作を制御する。
The power
電力変換器制御装置20は、制御器21、変調器30、および、ゲイン特性導出部40(図4参照)を備える。
制御器21は、図示しない上位ECUからのトルク指令値に基づいて図示しない電流指令値演算部にて演算されるd軸電流指令値Id*およびq軸電流指令値Iq*と、図示しないdq変換部にてdq変換された電流検出値であるd軸電流検出値Id_snsおよびq軸電流検出値Iq_snsに基づき、d軸電圧指令値Vd*およびq軸電圧指令値Vq*を演算する。詳細には、d軸電流指令値Id*とd軸電流検出値Id_snsとの電流偏差ΔId、および、q軸電流指令値Iq*とq軸電流検出値Iq_snsとの電流偏差ΔIqを算出し、電流検出値Id_sns、Iq_snsを電流指令値Id*、Iq*に追従させるべく、電流偏差ΔId、ΔIqが0に収束するように電圧指令値Vd*、Vq*を演算する。
The power
The
図2に示すように、変調器30は、変調率演算部31、パルスパターン演算部32、高調波演算部33、音演算部34、および、パターン選択部35を有する。
変調率演算部31は、d軸電圧指令値Vd*およびq軸電圧指令値Vq*に基づき、指令変調率mrefを演算する。指令変調率mrefは、式(1)にて演算される。
As shown in FIG. 2, the
The
パルスパターン演算部32は、第1演算部321および第2演算部322を有し、指令変調率mrefに応じたパルスパターンを演算する。
第1演算部321は、指令変調率mrefが判定閾値Mth未満である場合、三角波比較方式によるパルス幅変調(PWM;pulse width modulation)制御によりパルスパターンを演算する。また、パルス幅変調に替えて、空間ベクトル変調(SVM;space vector modulation)制御により、パルスパターンを演算してもよい。PWM制御またはSVM制御では、指令変調率mrefに応じてパルスパターンが一意に決まるので、第1演算部321にて演算されたパルスパターンは、パターン選択部35にて出力パルスパターンとして選択され、インバータ15に出力される。
The pulse
When the command modulation rate m ref is less than the determination threshold Mth, the
また、第1演算部321にて演算されたパルスパターンは、高調波演算部33に出力される。なお、例えば指令変調率mrefが所定値以上であり、後述のパルスパターン制御に移行する可能性のある領域のパルスパターンのみ高調波演算部33に出力されるように構成し、指令変調率mrefが所定値未満であり、パルスパターン制御に直接移行することがない領域のパルスパターンの高調波演算部33への出力を省略してもよい。
Further, the pulse pattern calculated by the
第2演算部322は、指令変調率mrefが判定閾値Mth以上である場合、指令変調率mrefおよびスイッチング回数kに基づき、複数のパルスパターンを演算する。スイッチング回数kは、例えば図示しない上位ECUから取得される。本実施形態では、指令変調率mrefおよびスイッチング回数kに基づいて演算されるパルスパターンによる制御を「パルスパターン制御」という。また本実施形態では、判定閾値Mthを1とし、指令変調率mrefが判定閾値Mth(=1)以上である所謂「過変調領域」にて「パルスパターン制御」を採用する。パルスパターン制御では、後述の高調波演算部33および音演算部34の演算結果に基づき、パターン選択部35にて評価関数を用いて最適なパルスパターンを選択し、選択されたパルスパターンをインバータ15に出力する。
以下、パルスパターン制御を中心に説明する。
When the command modulation rate m ref is greater than or equal to the determination threshold value Mth, the
Hereinafter, the description will focus on pulse pattern control.
指令変調率mrefおよびスイッチング回数kに基づくパルスパターン演算について、図3に基づいて説明する。本実施形態では、スイッチング回数kは、電気角半周期におけるスイッチング回数とする。図3は、スイッチング回数k=5のときのU相上アーム素子のオンオフに係るパルスパターンを示し、パルスパターンが1のときU相上アーム素子がオンされ、パルスパターンが0のときにオフされる。
まず、スイッチング回数kのとき、1/4周期である電気角0[°]〜90[°]の領域におけるオンオフ回数nは、式(2)で表される。式(2)中の「floor」は切り捨てを意味する。ここで、「オンオフ回数n」とは、オンオフの順でのスイッチングを1組としたときの組数とする。
n=floor(k/2) ・・・(2)
The pulse pattern calculation based on the command modulation rate m ref and the switching frequency k will be described with reference to FIG. In the present embodiment, the switching number k is the number of switchings in an electrical angle half cycle. FIG. 3 shows a pulse pattern related to on / off of the U-phase upper arm element when the number of times of switching is k = 5. The U-phase upper arm element is turned on when the pulse pattern is 1, and is turned off when the pulse pattern is 0. The
First, when the number of times of switching is k, the number of on / off times n in the region of an electrical angle of 0 [°] to 90 [°], which is a quarter cycle, is expressed by Expression (2). “Floor” in formula (2) means truncation. Here, the “number of on / off times n” is the number of sets when switching in the order of on / off is one set.
n = floor (k / 2) (2)
例えば、図3に示すように、スイッチング回数k=5のとき、電気角1/4周期のオンオフ回数n=2であり、例えば、電気角0[°]〜90[°]では、最初のオフ期間と最後のオン期間を除き、オフ期間が2回、オン期間が2回のパルスとなる。ここで、オフ期間の中心位相をθn、中心位相θnからオンされるまでの幅(以下適宜、「オフ期間の幅」)をδn+1とし、指令変調率mrefおよびスイッチング回数kを満足する中心位相θ1〜θnおよびオフ期間の幅δ1〜δn+1の初期値を決定する。以下、中心位相θ1〜θnおよびオフ期間の幅δ1〜δn+1を、単に「中心位相θnおよびδn+1」という。オフ期間の幅δn+1および中心位相θnが決まれば、電気角0[°]〜90[°]のパルスパターンが決定される。また、電気角90[°]〜180[°]のパルスパターンは、電気角90[°]を中心として電気角0[°]〜90[°]のパルスパターンを反転したものとし、電気角180[°]〜360[°]のパルスパターンは、電気角180[°]を中心として電気角0[°]〜180[°]のパルスパターンを反転したものとする。 For example, as shown in FIG. 3, when the number of times of switching k = 5, the number of on / off times n of an electrical angle ¼ period is n = 2. For example, at an electrical angle of 0 [°] to 90 [°], the first off time is Except for the period and the last on-period, the pulse has two off-periods and two on-periods. Here, the center phase of the off period is θ n , the width from the center phase θ n to being turned on (hereinafter referred to as “the width of the off period” as appropriate) is δ n + 1 , the command modulation rate m ref and the switching frequency k The initial values of the center phases θ 1 to θ n that satisfy the above and the widths δ 1 to δ n + 1 of the off period are determined. Hereinafter, the center phases θ 1 to θ n and the off-period widths δ 1 to δ n + 1 are simply referred to as “center phases θ n and δ n + 1 ”. If the width δ n + 1 and the center phase θ n of the off period are determined, a pulse pattern having an electrical angle of 0 [°] to 90 [°] is determined. The pulse pattern with electrical angles of 90 [°] to 180 [°] is obtained by inverting the pulse pattern with electrical angles of 0 [°] to 90 [°] around the electrical angle of 90 [°]. The pulse pattern of [°] to 360 [°] is obtained by inverting the pulse pattern of the electrical angle 0 [°] to 180 [°] with the electrical angle 180 [°] as the center.
図3の例では、最初のオフ期間の幅δ1、2回目のオフ期間の幅δ2、3回目のオフ期間の幅δ3、2回目のオフ期間の中心位相θ1、および、3回目のオフ期間の中心位相θ2とする。なお、最初のオフ期間の幅δ1については、電気角0[°]を中心位相と捉えれば、幅δ2、δ3と同様、中心位相からオンされるまでの幅と捉えることができる。 In the example of FIG. 3, the width δ1 of the first off period, the width δ2 of the second off period, the width δ3 of the third off period, the center phase θ1 of the second off period, and the width of the third off period The center phase is θ2. Note that the width δ1 of the first off period can be regarded as the width from the center phase until it is turned on, similarly to the widths δ2 and δ3, when the electrical angle 0 [°] is regarded as the center phase.
本実施形態では、指令変調率mrefおよびスイッチング回数kに基づき、オフ期間の幅δ1〜δ3、および、中心位相θ1、θ2の初期値を決定する。また、オフ期間の幅δ1〜δ3を、MG10の電気角を検出するレゾルバの分解能(LSB)に応じた値であるパルス幅シフト量Δδずらし、中心位相θ1、θ2を、レゾルバの分解能に応じた値である位相シフト量Δθずらすことにより、複数のパルスパターンを演算する。
本実施形態では、中心位相θnが「パルスの位置」に対応し、オフ期間の幅δn+1が「パルス幅」に対応し、位相シフト量Δθおよびパルス幅シフト量Δδが「所定間隔」に対応する。
In the present embodiment, the widths δ1 to δ3 of the off period and the initial values of the center phases θ1 and θ2 are determined based on the command modulation rate m ref and the switching frequency k. Also, the widths δ1 to δ3 of the off period are shifted by a pulse width shift amount Δδ, which is a value corresponding to the resolution (LSB) of the resolver that detects the electrical angle of the
In the present embodiment, the center phase θ n corresponds to the “pulse position”, the width δ n + 1 of the off period corresponds to the “pulse width”, and the phase shift amount Δθ and the pulse width shift amount Δδ are “predetermined intervals”. ".
また第2演算部322は、演算されたそれぞれのパルスパターンについて、変調率mを演算し、指令変調率mrefと演算された変調率mとが一致するパルスパターンを候補パルスパターンとして、高調波演算部33に出力する。
変調率mは、式(3)により演算される。
Further, the
The modulation factor m is calculated by equation (3).
高調波演算部33は、電圧高調波演算部331および電流高調波演算部332を有する。
電圧高調波演算部331は、パルスパターン演算部32から出力された候補パルスパターンについて、フーリエ級数展開により、相電圧の各次数の高調波電圧である電圧高調波Vhを演算する。次数hの電圧高調波Vhは、式(4)により演算される。なお、過変調領域において騒音の原因となりやすい次数hが6の倍数±1(すなわちh=6x±1)の高調波成分を演算するようにしてもよい。
The
The voltage
電流高調波演算部332は、電圧高調波演算部331にて演算された電圧高調波Vhに基づき、dq軸電流の電流高調波Ihを演算する。なお、過変調領域において騒音の原因となりやすい次数が6の倍数(6x次)高調波成分を演算するようにしてもよい。
まず、h次の電圧高調波Vhに係るdq軸電圧方程式を式(5)に示す。
The current
First, the dq-axis voltage equation related to the h-order voltage harmonic V h is shown in Equation (5).
式中の文字は、以下の通りである。
Vdh、Vqh:h次の電圧高調波Vhのd軸成分、q軸成分
Idh、Iqh:h次の電流高調波Ihのd軸成分、q軸成分
s:ラプラス演算子
ω1:電気角速度
Ld、Lq:定常インダクタンスのd軸成分、q軸成分
Ldd、Lqq:微分インダクタンスのd軸成分、q軸成分
edh、eqh:誘起電圧のd軸成分、q軸成分
The characters in the formula are as follows.
V dh , V qh : d-axis component and q-axis component of h-order voltage harmonic V h I dh , I qh : d-axis component and q-axis component of h-order current harmonic I h s: Laplace operator ω 1 : Electrical angular velocity L d , L q : d-axis component of steady inductance, q-axis component L dd , L qq : d-axis component of differential inductance, q-axis component e dh , e qh : d-axis component of induced voltage, q Axial component
なお、定常インダクタンスLd、Lqは、磁束λ(d軸成分λd、q軸成分λq)、および、電流I(d軸成分Id、q軸成分Iq)に基づき、式(6−1)、(6−2)で表される。
また、ラプラス演算子s=jω1(jは虚数単位)を代入し、式(5)の逆行列を解くと、電流高調波Ihは、式(8−1)で表される。また、h=6xとし、6x次の電流高調波I6xは、式(8−2)で表される。なお、式(8−2)中のId_6x、Iq_6xは、6x次の電流高調波I6xのd軸成分、q軸成分である。
高調波演算部33にて演算された電圧高調波Vhおよび電流高調波Ihは、音演算部34およびパターン選択部35に出力される。
音演算部34では、高調波演算部33にて演算された電圧高調波Vhまたは電流高調波Ihに基づき、数式モデル近似またはマップ演算により、それぞれの候補パルスパターンについて、音圧高調波Shを次数毎に演算する。
The voltage harmonic V h and current harmonic I h calculated by the
In the
図4に示すように、音演算部34は、ゲイン特性記憶部341、音圧高調波推定部342、および、音圧レベル演算部343を有する。
ゲイン特性記憶部341には、ゲイン特性導出部40にて導出された電圧高調波Vhまたは電流高調波Ihと音圧高調波Shとが関連づけられた数式モデル、または、マップがゲイン特性として記憶される。
As shown in FIG. 4, the
The gain
ゲイン特性導出部40は、電圧高調波Vhまたは電流高調波Ihと音圧高調波Shとの関係を、数値解析または実測データに基づいて導出する。
ゲイン特性導出部40における電圧高調波Vhと音圧高調波Shとが関連づけられた数式モデルの導出について説明する。
MG10の回転数およびトルク毎に、複数のパルスパターンにてMG10を駆動し、そのときの騒音(または振動)を測定する。また、パルスパターンと測定された騒音(または振動)について、周波数分析を行い、可聴域内におけるh次の高調波成分の振幅を抽出する。
Gain
And a voltage harmonics V h and the sound pressure high harmonic S h explaining the derivation of a mathematical model associated in the gain
The
そして、ゲイン特性導出部40は、音圧高調波Shと電圧高調波Vhとの関係式(式(9))を導出する。なお、式中のap_11、ap_12、ap_13は、各項の係数(定数)であり、例えばp=1のときの係数a1_11とp=2のときの係数a2_11とは異なる値であることを意味する。b1は、切片(定数)である。また、rは、近似する多項式の次数とする。すなわち、例えば2次の多項式に近似する場合、r=2とする。
The gain
同様に、ゲイン特性導出部40は、音圧高調波Shと電流高調波Ihとの関係式(式(10))を導出する。なお、式中のap_21、ap_22、ap_23は、各項各次数における係数(定数)であり、b2は切片(定数)である。
また、式(9)に示す音圧高調波Shと電圧高調波Vhとの関係式に替えて、電圧高調波Vhと音圧高調波Shとを、図5に示す座標系にマップ化しておいてもよい。また、式(10)に示す音圧高調波Shと電流高調波Ihとの関係式に替えて、電流高調波Ihと音圧高調波Shとを、図6に示す座標系にマップ化しておいてもよい。 Further, instead of the relationship between the sound pressure high harmonic S h and voltage harmonics V h shown in equation (9), and a voltage harmonics V h and the sound pressure high harmonic S h, the coordinate system shown in FIG. 5 You may map it. Further, instead of the relationship between the sound pressure high harmonic S h and current harmonics I h shown in equation (10), and a current harmonics I h and sound pressure high harmonic S h, the coordinate system shown in FIG. 6 You may map it.
ゲイン特性記憶部341には、(i)音圧高調波Shと電圧高調波Vhとの関係式(式(9))、(ii)音圧高調波Shと電流高調波Ihとの関係式(式(10))、(iii)電圧高調波Vhと音圧高調波Shとが関連づけられたマップ(図5)、(iv)電流高調波Ihと音圧高調波Shとが関連づけられたマップ(図6)のうちの少なくとも1つが記憶されている。
なお、電流高調波Ihは、電圧高調波Vhよりも電磁騒音との相間が強いため、電流高調波Ihを用いた方がより適切に音圧高調波Shを推定可能である。
The gain
The current harmonics I h has a strong interphase between the electromagnetic noise than the voltage harmonics V h, it is preferable to use the current harmonics I h can be estimated more appropriately sound pressure high harmonic S h.
音圧高調波推定部342では、ゲイン特性記憶部341に記憶されたマップまたは数式モデルに基づき、高調波演算部33にて演算された電圧高調波Vhまたは電流高調波Ihにより発生する音圧高調波Shを、パルスパターン毎に推定する。
音圧レベル演算部343では、音圧高調波推定部342にて演算された音圧高調波Shについて、MG10にて発生すると推定される音圧レベルL[dB]を式(11)にて、パルスパターン毎に演算する。式(11)中のSoは、基準値である。演算された音圧レベルLは、パターン選択部35に出力される。
なお、電圧高調波Vh、電流高調波Ih、音圧高調波Sh、および、音圧レベルLは、PWM制御におけるパルスパターンまたはSVM制御におけるパルスパターンについても同様に、高調波演算部33および音演算部34にて演算可能である。
In the sound pressure
In the sound pressure
The voltage harmonic V h , the current harmonic I h , the sound pressure harmonic S h , and the sound pressure level L are similarly applied to the pulse pattern in the PWM control or the pulse pattern in the SVM control. And the
パターン選択部35では、高調波演算部33にて演算された電圧高調波Vhおよび電流高調波Ihと、音演算部34にて演算された音圧高調波Shおよび音圧レベルLとに基づき、インバータ15に出力するパルスパターンである出力パルスパターンを評価関数f1〜f5に基づいて選択する。評価関数f1〜f5の詳細は後述する。
The
次に、本実施形態によるパルスパターン選択処理を図7および図8に示すフローチャートに基づいて説明する。パルスパターン選択処理は、変調器30にて所定の間隔で実行される。
最初のステップS101(以下、「ステップ」を省略し、単に記号「S」で示す。)では、変調率演算部31は、d軸電圧指令値Vd*およびq軸電圧指令値Vq*に基づき、指令変調率mrefを演算する。
Next, the pulse pattern selection processing according to the present embodiment will be described based on the flowcharts shown in FIGS. The pulse pattern selection process is executed by the
In the first step S101 (hereinafter, “step” is omitted and simply indicated by the symbol “S”), the modulation
S102では、パルスパターン演算部32は、指令変調率mrefが判定閾値Mth未満か否かを判断する。指令変調率mrefが判定閾値Mth以上であると判断された場合(S102:YES)、パルスパターン制御とすべく、S104へ移行する。指令変調率mrefが判定閾値Mth未満であると判断された場合(S102:YES)、S103へ移行する。
S103では、第1演算部321は、制御方式をPWM制御とし、PWM制御に基づくパルスパターンを決定し、図8中のS121へ移行する。なお、PWM制御に替えて、SVM制御としてもよい。
In S102, the pulse
In S103, the
指令変調率mrefが判定閾値Mth以上であると判断された場合(S102:NO)に移行するS104では、第2演算部322は、制御方式をパルスパターン制御とし、電気角半周期のスイッチング回数kを取得し、電気角1/4周期の領域におけるオンオフ回数nを決定する。
In S104, when the command modulation rate m ref is determined to be equal to or greater than the determination threshold Mth (S102: NO), the
S105では、パルスパターン演算部32は、制御方式がPWM制御から切り替わるか否かを判断する。制御方式がPWM制御から切り替わると判断された場合(S105:YES)、すなわち、前回演算における指令変調率mrefが判定閾値Mth未満であって今回演算における指令変調率mrefが判定閾値Mth以上であり、PWM制御からパルスパターン制御に切り替わる場合、S109へ移行する。制御方式がPWM制御からの切り替えではないと判断された場合(S105:NO)、すなわち前回演算および今回演算における指令変調率mrefが共に判定閾値Mth以上であって、パルスパターン制御が継続される場合、S106へ移行する。
In S105, the pulse
S106では、パルスパターン演算部32は、スイッチング回数kが変更されたか否かを判断する。スイッチング回数kが変更されたと判断された場合(S106:YES)、S109へ移行する。スイッチング回数kが変更されていないと判断された場合(S106:NO)、S107へ移行する。
In S106, the pulse
S107では、パルスパターン演算部32は、指令変調率mrefが変更されたか否かを判断する。指令変調率mrefが変更されたと判断された場合(S107:YES)、S109へ移行する。指令変調率mrefが変更されていないと判断された場合(S107:NO)、S108へ移行する。
S108では、パルスパターン演算部32は、現在のパルスパターンを継続し、図8中のS121へ移行する。
In S107, the pulse
In S108, the pulse
制御方式がPWM制御から切り替わる場合(S105:YES)、スイッチング回数kが変更された場合(S106:YES)、または、指令変調率mrefが変更された場合(S107:YES)に移行するS109では、パルスパターン演算部32は、指令変調率mref、および、スイッチング回数kを満足するオフ期間の幅δn+1、および、オフ期間の中心位相θnの初期値を設定する
In S109, when the control method is switched from PWM control (S105: YES), the switching frequency k is changed (S106: YES), or the command modulation rate m ref is changed (S107: YES). The pulse
S110では、パルスパターン演算部32は、オフ期間の幅δn+1およびオフ期間の中心位相θnに基づいて決定されるパルスパターンについて、変調率mを演算する。
S111では、S110にて演算された変調率mが指令変調率mrefと一致するか否かを判断する。変調率mが指令変調率mrefと一致しないと判断された場合(S111:NO)、S112の処理を行わず、S113へ移行する。変調率mが指令変調率mrefと一致すると判断された場合(S111:YES)、S112へ移行する。
S112では、指令変調率mrefと演算された変調率mとが一致したパルスパターンを候補パターンとして記憶する。ここでの候補パルスパターンの記憶は、一時的なものであり、S121までの処理が終了したときにリセットされる。
In S110, the pulse
In S111, it is determined whether or not the modulation factor m calculated in S110 matches the command modulation factor mref . When it is determined that the modulation factor m does not match the command modulation factor m ref (S111: NO), the process proceeds to S113 without performing the process of S112. When it is determined that the modulation factor m matches the command modulation factor m ref (S111: YES), the process proceeds to S112.
In S112, a pulse pattern in which the command modulation rate m ref matches the calculated modulation rate m is stored as a candidate pattern. The storage of the candidate pulse pattern here is temporary, and is reset when the processing up to S121 is completed.
S113では、パルスパターン演算部32は、指令変調率mrefおよびスイッチング回数kを満足する全てのパルスパターンの抽出が終了したか否かを判断する。全てのパルスパターンの抽出が終了したと判断された場合(S113:YES)、S112にて記憶された候補パルスパターンを高調波演算部33に出力し、図8中のS115へ移行する。全てのパルスパターンの抽出が終了していないと判断された場合(S113:NO)、S114へ移行する。
S114では、オフ期間の幅δn+1をパルス幅シフト量Δδずらす。また、オフ期間の中心位相θnを位相シフト量Δθずらし、S110へ戻る。
In S113, the pulse
In S114, the width δ n + 1 of the off period is shifted by the pulse width shift amount Δδ. Further, the center phase θ n of the off period is shifted by the phase shift amount Δθ, and the process returns to S110.
指令変調率mrefおよびスイッチング回数kを満足する全てのパルスパターンの抽出が終了したと判断された場合(S113:YES)に移行する図8中のS115〜S118の処理は、全ての候補パルスパターンについて、パルスパターン毎に実行される。 When it is determined that extraction of all pulse patterns satisfying the command modulation rate m ref and the switching frequency k has been completed (S113: YES), the processing of S115 to S118 in FIG. Is executed for each pulse pattern.
S115では、電圧高調波演算部331では、フーリエ級数展開により、電圧高調波Vhを演算する。
S116では、電流高調波演算部332では、S115にて演算された電圧高調波Vhおよび電圧方程式に基づき、電流高調波Ihを演算する。
S117では、音圧高調波推定部342では、電圧高調波Vhまたは電流高調波Ihに基づき、音圧高調波Shを演算する。
S118では、音圧レベル演算部343では、音圧高調波Shに基づき、音圧レベルLを演算する。
In S115, the voltage
In S116, the current
In S117, the sound pressure high
In S118, the sound pressure
全ての候補パルスパターンについて、電圧高調波Vh、電流高調波Ih、音圧高調波Sh、および、音圧レベルLを演算した後に移行するS119では、パターン選択部35は、パルスパターンの選択に用いる評価関数を選択する。
S120では、パターン選択部35は、S119にて選択された評価関数に基づき、S112にて記憶されたパルスパターンの中から最適なパルスパターンを選択する。
S121では、パターン選択部35は、選択されたパルスパターンをインバータ15に出力する。
For all candidate pulse patterns, in S119, after the voltage harmonics V h , current harmonics I h , sound pressure harmonics S h , and sound pressure levels L are calculated, the
In S120, the
In S <b> 121, the
ここで、パターン選択部35における評価関数の選択、および、パルスパターンの選択について説明する。
パターン選択部35には、第1評価関数f1、第2評価関数f2、第3評価関数f3、第4評価関数f4、および、第5評価関数f5が格納されている。パターン選択部35では、例えばMG10の回転数やトルク等に応じ、第1評価関数f1、第2評価関数f2、第3評価関数f3、第4評価関数f4および第5評価関数f5のいずれかを、パルスパターンの選択に用いる評価関数として選択する。
Here, selection of an evaluation function and selection of a pulse pattern in the
The
第1評価関数f1は、音圧レベルLが最小となるパルスパターンを選択するものであって、式(12)で表される。
f1=min(L) ・・・(12)
第2評価関数f2は、現在のパルスパターンとの騒音差が最小となる候補パルスパターンを選択するものであって、式(13)で表される。なお、候補パルスパターンの音圧レベルをL(z+1)、インバータ15の制御に用いられている現在のパルスパターンの音圧レベルをL(z)とする。
f2=min|L(z)−L(z+1)| ・・・(13)
The first evaluation function f1 selects a pulse pattern that minimizes the sound pressure level L, and is represented by Expression (12).
f1 = min (L) (12)
The second evaluation function f2 selects a candidate pulse pattern that minimizes the noise difference from the current pulse pattern, and is represented by Expression (13). Note that the sound pressure level of the candidate pulse pattern is L (z + 1), and the sound pressure level of the current pulse pattern used for control of the
f2 = min | L (z) -L (z + 1) | (13)
第3評価関数f3は、現在のパルスパターンと音圧高調波Shの各次数成分が最も類似する候補パルスパターンを選択するものであって、式(14)で表される。なお、候補パルスパターンの音圧高調波Sh(z+1)、インバータ15の制御に用いられている現在のパルスパターンの音圧高調波をSh(z)とする。
Third evaluation function f3 is for selecting a candidate pulse pattern each order component of the current pulse patterns and sound pressure high harmonic S h is the most similar, the formula (14). It is assumed that the sound pressure harmonic S h (z + 1) of the candidate pulse pattern and the sound pressure harmonic of the current pulse pattern used for the control of the
第4評価関数f3は、現在のパルスパターンと電圧高調波Vhの各次数成分が最も類似する候補パルスパターンを選択するものであって、式(15)で表される。なお、候補パルスパターンの電圧高調波Vh(z+1)、インバータ15の制御に用いられている現在のパルスパターンの電圧高調波をVh(z)とする。
Fourth evaluation function f3 is for selecting a candidate pulse pattern each order component of the current pulse pattern and voltage harmonics V h is the most similar, represented by the formula (15). Note that the voltage harmonic V h (z + 1) of the candidate pulse pattern and the voltage harmonic of the current pulse pattern used for the control of the
第5評価関数f5は、現在のパルスパターンと電流高調波Ihの各次数成分が最も類似するパルスパターンを選択するものであって、式(16)で表される。なお、候補パルスパターンの電流高調波をIh(z+1)、インバータ15の制御に用いられている現在のパルスパターンの電流高調波をIh(z)とする。
Fifth evaluation function f5 is for selecting the pulse patterns each order component of the current pulse pattern and current harmonics I h is most similar, the formula (16). Note that the current harmonic of the candidate pulse pattern is I h (z + 1), and the current harmonic of the current pulse pattern used for controlling the
パターン選択部35にて、第1評価関数f1、第2評価関数f2、第3評価関数f3、第4評価関数f4または第5評価関数f5に基づいて候補パルスパターンの中から選択された出力パルスパターンは、インバータ15に出力され、出力パルスパターンに基づいてインバータ15を構成するスイッチング素子のオンオフが制御される。
The output pulse selected from the candidate pulse patterns by the
本実施形態では、第1評価関数f1に基づいてパルスパターンを選択することにより、音圧レベルを最小とすることができる。
また、第2評価関数f2に基づいてパルスパターンを選択することにより、パルスパターンの切り替えに伴う音圧レベル差を最小とすることができるので、パルスパターンの切り替えに伴う音の変化を最小限に抑えることができる。同様に、第3評価関数f3に基づいてパルスパターンを選択することにより、パルスパターンの切り替えに伴う音の変化を最小に抑えることができる。
さらにまた、第4評価関数f4または第5評価関数f5に基づいてパルスパターンを選択することにより、パルスパターンの切り替えに伴う振動や騒音等の変化を最小限に抑え、ユーザに与える違和感を最小限に抑えることができる。
In the present embodiment, the sound pressure level can be minimized by selecting a pulse pattern based on the first evaluation function f1.
Further, by selecting a pulse pattern based on the second evaluation function f2, it is possible to minimize the sound pressure level difference associated with the switching of the pulse pattern, so that the change in sound associated with the switching of the pulse pattern is minimized. Can be suppressed. Similarly, by selecting a pulse pattern based on the third evaluation function f3, it is possible to minimize a change in sound accompanying switching of the pulse pattern.
Furthermore, by selecting a pulse pattern based on the fourth evaluation function f4 or the fifth evaluation function f5, changes in vibration, noise, etc. associated with the switching of the pulse pattern are minimized, and the user feels uncomfortable. Can be suppressed.
ここで、本実施形態の電力変換器制御装置20の騒音低減効果について図9および図10に基づいて説明する。図9および図10では、MG10を、変調率1.1、回転数N=1860[rpm]で回転させる。このとき、18次高調波が約4.5[kHz]であり、MG10の機械共振周波数が4.5[kHz]であるものとする。また、図9および図10では、6x次の高調波成分を示し、他の次数については省略した。
Here, the noise reduction effect of the power
図9では(a)〜(c)が過変調PWM制御を行った場合を示し、(d)〜(f)がパルスパターン制御を行った場合を示す。(d)〜(f)のパルスパターン制御では、第1評価関数f1により、音圧レベルLが最小となるパルスパターンを選択する。また、図9(a)、(d)は音圧レベルLを示し、(b)、(e)は電流高調波Ihのd軸成分Idhを示し、(c)、(f)は電流高調波Ihのq軸成分Iqhを示す。
図9(a)〜(f)において、各次数に対応する棒グラフは、左から順にスイッチング回数k=5、7、9のときを示している。
In FIG. 9, (a) to (c) show a case where overmodulation PWM control is performed, and (d) to (f) show a case where pulse pattern control is performed. In the pulse pattern control of (d) to (f), the pulse pattern that minimizes the sound pressure level L is selected by the first evaluation function f1. Further, FIG. 9 (a), (d) shows the sound pressure level L, (b), (e ) shows a d-axis component I dh of current harmonics I h, (c), ( f) the current The q-axis component I qh of the harmonic Ih is shown.
9A to 9F, the bar graphs corresponding to the respective orders indicate the switching times k = 5, 7, and 9 in order from the left.
また、図10では、(a)がスイッチング回数k=5のときの音圧レベルLであり、(b)がスイッチング回数k=7のときの音圧レベルL、(c)がスイッチング回数k=9のときの音圧レベルLを示しており、図10(a)〜(c)において左側が過変調PWM制御を行った場合を示し、右側がパルスパターン制御を行った場合を示している。図10の音圧レベルLは、6x次成分のみで演算した結果である。 In FIG. 10, (a) is the sound pressure level L when the switching frequency k = 5, (b) is the sound pressure level L when the switching frequency k = 7, and (c) is the switching frequency k =. 9 shows the sound pressure level L. In FIGS. 10A to 10C, the left side shows a case where overmodulation PWM control is performed, and the right side shows a case where pulse pattern control is performed. The sound pressure level L in FIG. 10 is a result of calculation using only the 6 × order component.
図9に示すように、本実施形態のパルスパターン制御を行うことにより、過変調PWM制御を行う場合と比較し、6x次の電流高調波Ihのd軸成分Idhおよびq軸成分Iqhが同等または低減される。また、図9および図10に示すように、各次数の高調波成分に起因する音圧レベルLも同等または低減される。特に、機械共振周波数と近い18次の電流高調波Ihのd軸成分Idhおよびq軸成分Iqhが抑制されるので、共振によるMG10の振動および騒音を低減することができる。
As shown in FIG. 9, by performing the pulse pattern control of the present embodiment, the d-axis component I dh and the q-axis component I qh of the 6 × -order current harmonic I h are compared with the case where overmodulation PWM control is performed. Are equivalent or reduced. Further, as shown in FIGS. 9 and 10, the sound pressure level L caused by the harmonic component of each order is also equalized or reduced. Particularly, since the d-axis component I dh and the q-axis component I qh of the 18th-order current harmonic I h close to the mechanical resonance frequency are suppressed, vibration and noise of the
以上詳述したように、電力変換器制御装置20は、MG10に供給される電力を変換するインバータ15を制御するものであって、パルスパターン演算部32と、高調波演算部33と、パターン選択部35と、を備える。
パルスパターン演算部32は、MG10の要求に応じたパルスパターンを演算する。
As described above in detail, the power
The pulse
高調波演算部33は、パルスパターンにてインバータ15を制御したときにMG10に印加される電圧の高調波成分である電圧高調波Vh、および、MG10に通電される電流の高調波成分である電流高調波Ihの少なくとも一方を、それぞれのパルスパターンについて次数毎に演算する。
パターン選択部35は、電圧高調波Vhおよび電流高調波Ihの少なくとも一方に基づき、評価関数f1〜f5を用いてインバータ15の制御に用いるパルスパターンである出力パルスパターンを選択する。
The
本実施形態では、電圧高調波Vhおよび電流高調波Ihの少なくとも一方に基づき、評価関数f1〜f5を用いてパルスパターンを選択するので、他の制御方法と比較し、高調波成分に起因する振動や騒音を低減することができる。また、振動や騒音に影響を与える高調波成分の次数が多い場合であっても、適切に振動や騒音を低減することができる。 In the present embodiment, based on at least one of the voltage harmonic V h and current harmonics I h, so selecting the pulse pattern by using the evaluation function f1 to f5, in comparison with other control methods, due to the harmonic components Vibration and noise can be reduced. Further, even when the order of harmonic components that affect vibration and noise is large, vibration and noise can be appropriately reduced.
電力変換器制御装置20は、音演算部34をさらに備える。音演算部34は、音圧高調波推定部342、および、音圧レベル演算部343を有する。音圧高調波推定部342は、パルスパターンにてインバータ15を制御したときに発生する音の高調波成分である音圧高調波Shを電圧高調波Vhまたは電流高調波Ihに基づいて次数毎に推定する。音圧レベル演算部343は、パルスパターンにてインバータ15を制御したときに発生する音圧レベルLを音圧高調波Shに基づいて演算する。
これにより、高調波成分に起因して発生する騒音を適切に推定することができる。
The power
Thereby, the noise generated due to the harmonic component can be appropriately estimated.
電力変換器制御装置20は、電圧高調波Vhまたは電流高調波Ihと音圧高調波Shとが関連づけられたマップ、または、数式モデルを導出するゲイン特性導出部40をさらに備える。
音圧高調波推定部342は、ゲイン特性導出部40にて導出されたマップまたは数式モデルに基づき、音圧高調波Shを推定する。
これにより、音圧高調波Shを適切に推定することができる。
The
Sound pressure high
Thus, the sound pressure high harmonic S h can be appropriately estimated.
パターン選択部35は、例えばMG10の回転数やトルク等に応じた評価関数を選択することで、出力パルスパターンを以下のように選択することができる。
評価関数f1は、音圧レベルLが最も小さいパルスパターンを出力パルスパターンとして選択するものである。これにより、MG10にて発生する騒音を低減することができる。
The
The evaluation function f1 selects a pulse pattern having the smallest sound pressure level L as an output pulse pattern. Thereby, the noise which generate | occur | produces in MG10 can be reduced.
評価関数f2は、出力パルスパターンを切り替えるとき、MG10における現在の音圧レベルLとの差が最も小さいパルスパターンを出力パルスパターンとして選択するものである。
評価関数f3は、出力パルスパターンを切り替えるとき、MG10における現在の音圧高調波Shと各次数成分が最も類似するパルスパターンを出力パルスパターンとして選択するものである。
これにより、パルスパターンの切り替えに伴う音の変化を最低限に抑えることができ、ユーザに与える違和感を低減することができる。
The evaluation function f2 selects a pulse pattern having the smallest difference from the current sound pressure level L in the
Evaluation function f3, when switching the output pulse pattern, and selects as an output pulse pattern of the current sound pressure high harmonic S h and pulse pattern each order component is the most similar in
Thereby, the change of the sound accompanying switching of a pulse pattern can be suppressed to the minimum, and the discomfort given to a user can be reduced.
なお、音圧高調波Shおよび音圧レベルLは、電圧高調波Vhまたは電流高調波Ihに基づいて演算されているため、音圧高調波Shまたは音圧レベルLに基づいて出力パルスパターンを選択することは、「電圧高調波Vhまたは電流高調波Ihに基づいて出力パルスパターンを選択する」という概念に含まれるものとする。 Incidentally, the sound pressure high harmonic S h and sound pressure level L, because they are calculated based on voltage harmonics V h or current harmonics I h, based on the sound pressure high harmonic S h or sound pressure level L output Selecting the pulse pattern is included in the concept of “selecting the output pulse pattern based on the voltage harmonic V h or the current harmonic I h ”.
評価関数f4は、出力パルスパターンを切り替えるとき、MG10における現在の電圧高調波Vhと各次数成分が最も類似するパルスパターンを出力パルスパターンとして選択するものである。
評価関数f5は、出力パルスパターンを切り替えるとき、MG10における現在の電流高調波Ihと各次数成分が最も類似するパルスパターンを出力パルスパターンとして選択するものである。
これにより、パルスパターンの切り替えに伴う音や振動の変化を最低限に抑えることができ、ユーザに与える違和感を低減することができる。
Evaluation function f4 when switching the output pulse pattern, and selects as an output pulse pattern of the current voltage harmonics V h and pulse pattern each order component is the most similar in
Evaluation function f5, when switching the output pulse pattern, and selects as an output pulse pattern of the current of the current harmonics I h and pulse pattern each order component is the most similar in
Thereby, the change of the sound and vibration accompanying switching of a pulse pattern can be suppressed to the minimum, and the discomfort given to a user can be reduced.
ここで、「出力パルスパターンを切り替える」とは、MG10の現在の制御に用いられているパルスパターンとは異なるパルスパターンに変更することを意味し、PWM制御またはSVM制御からパルスパターン制御へ切り替える場合であってもよいし(図7中のS105:YES)、パルスパターン制御が継続されている中でパルスパターンを切り替える場合であってもよい(S106:YES、または、S107:YES)。
Here, “switching the output pulse pattern” means changing to a pulse pattern different from the pulse pattern used for the current control of the
高調波演算部33の電圧高調波演算部331は、フーリエ級数展開により、電圧高調波Vhを演算する。これにより、電圧高調波Vhを適切に演算することができる。
また、高調波演算部33の電流高調波演算部332は、電圧高調波Vhおよび電圧方程式に基づき、電流高調波Ihを演算する。これにより、電流高調波Ihを適切に演算することができる。
The voltage
Moreover, the current
パルスパターン演算部32の第2演算部322は、指令変調率mrefおよびスイッチング回数kに応じたパルス位置であるオフ期間の中心位相θnおよびオフ期間の幅δn+1の初期値を設定し、中心位相θnおよびオフ期間の幅δn+1を所定間隔で変化させることにより、パルスパターンを演算する。詳細には、オフ期間の中心位相θnを位相シフト量Δθだけシフトし、オフ期間の幅δn+1をパルス幅シフト量Δδだけシフトする。これにより、指令変調率mrefおよびスイッチング回数kを満足するパルスパターンを適切に演算することができる。
The
また、パルスパターン演算部32は、第1演算部321と、第2演算部322とを有する。
第1演算部321は、指令変調率mrefが判定閾値Mth未満である場合、PWM制御またはSVW制御により1つのパルスパターンを演算する。
第2演算部322は、指令変調率mrefが判定閾値Mth以上である場合、指令変調率mrefおよびスイッチング回数kに応じた複数のパルスパターンを演算する。
In addition, the pulse
When the command modulation factor m ref is less than the determination threshold value Mth, the
When the command modulation rate m ref is equal to or greater than the determination threshold value Mth, the
パターン選択部35は、指令変調率mrefが判定閾値Mth未満である場合、第1演算部321にて演算されたパルスパターンを出力パルスパターンとして選択する。また、指令変調率mrefが判定閾値Mth以上である場合、第2演算部322にて演算されたパルスパターンの中から、評価関数f1〜f5を用いて出力パルスパターンを選択する。
これにより、指令変調率mrefに応じて適切なパルスパターンを選択することができる。本実施形態では、判定閾値Mthを1とし、過変調領域にてパルスパターン制御とすることで、特に過変調領域における振動や騒音を低減することができる。
When the command modulation factor m ref is less than the determination threshold Mth, the
Thereby, an appropriate pulse pattern can be selected according to the command modulation rate m ref . In this embodiment, by setting the determination threshold Mth to 1 and performing pulse pattern control in the overmodulation region, vibration and noise in the overmodulation region can be reduced.
(他の実施形態)
(ア)パルスパターン演算部
上記実施形態では、判定閾値を1とし、過変調領域にてパルスパターン制御とした。他の実施形態では、判定閾値は1に限らず、どのような値としてもよい。また、判定閾値を設けず、変調率によらず、パルスパターン制御としてもよい。
(イ)高調波演算部
上記実施形態では、高調波演算部は、電圧高調波および電流高調波を演算する。他の実施形態では、電圧高調波または電流高調波の演算を省略してもよい。例えば、電流高調波の演算を省略することで、電圧方程式の逆行列を解く演算が省略可能であるので、演算負荷を低減することができる。
(Other embodiments)
(A) Pulse pattern calculation unit In the above embodiment, the determination threshold is set to 1, and pulse pattern control is performed in the overmodulation region. In other embodiments, the determination threshold is not limited to 1 and may be any value. Further, the determination threshold value may not be provided, and pulse pattern control may be performed regardless of the modulation rate.
(A) Harmonic Calculation Unit In the above embodiment, the harmonic calculation unit calculates a voltage harmonic and a current harmonic. In other embodiments, the computation of voltage harmonics or current harmonics may be omitted. For example, by omitting the calculation of the current harmonics, the calculation for solving the inverse matrix of the voltage equation can be omitted, so that the calculation load can be reduced.
また、上記実施形態では、電圧高調波をフーリエ級数展開により演算し、電流高調波を電圧高調波および電圧方程式に基づいて演算する。他の実施形態では、電圧高調波および電流高調波は、どのような方法で演算してもよい。
上記実施形態では、主に6x次の高調波成分を演算する例を説明したが、他の実施形態では、6x次に限らず、少なくとも1つの次数の高調波成分が演算されればよく、所定次数以下の全ての次数の高調波成分を演算してもよいし、6x次とは異なる特定の次数の高調波成分を演算としてもよい。
In the above embodiment, the voltage harmonic is calculated by Fourier series expansion, and the current harmonic is calculated based on the voltage harmonic and the voltage equation. In other embodiments, the voltage and current harmonics may be computed in any manner.
In the above-described embodiment, an example of mainly calculating a 6x-order harmonic component has been described. However, in other embodiments, it is not limited to 6x-order, and at least one order of harmonic component may be calculated. The harmonic components of all orders below the order may be calculated, or the harmonic components of a specific order different from the 6x order may be calculated.
(ウ)音圧高調波の推定
上記実施形態では、マップまたは数式モデルに基づいて音圧高調波を推定する。他の実施形態では、ゲイン特性導出部は、負荷の運転領域毎に音圧高調波の推定に係るマップまたは数式モデルを導出してもよい。また、音演算部では、負荷の運転領域に応じたマップまたは数式モデルを用いて、音圧高調波を推定してもよい。
(C) Estimation of sound pressure harmonics In the above embodiment, sound pressure harmonics are estimated based on a map or a mathematical model. In another embodiment, the gain characteristic deriving unit may derive a map or a mathematical model related to the estimation of the sound pressure harmonic for each operating region of the load. The sound calculation unit may estimate the sound pressure harmonic using a map or a mathematical model corresponding to the operating region of the load.
(エ)パターン選択部
上記実施形態では、第1評価関数f1、第2評価関数f2、第3評価関数f3、第4評価関数f4および第5評価関数f5を有する。他の実施形態では、一部の評価関数を省略してもよい。なお、パターン選択部が1つの評価関数を有し、当該評価関数に基づいて出力パルスパターンを選択するように構成してもよい。
(D) Pattern Selection Unit In the above embodiment, the pattern selection unit includes the first evaluation function f1, the second evaluation function f2, the third evaluation function f3, the fourth evaluation function f4, and the fifth evaluation function f5. In other embodiments, some evaluation functions may be omitted. Note that the pattern selection unit may have one evaluation function and select an output pulse pattern based on the evaluation function.
上記実施形態の第3評価関数f3は、負荷における現在の音圧高調波の各次数成分とパルスパターンの各次数成分との偏差の2乗和が最小のパルスパターンを、負荷における現在の音圧高調波と各次数成分が最も類似するパルスパターンとする。他の実施形態では、音圧高調波が最も類似するパルスパターンの選択に係る評価関数は、偏差の2乗和最小に限らず、どのような関数としてもよい。電圧高調波および電流高調波についても同様である。 In the third embodiment, the third evaluation function f3 represents a pulse pattern having a minimum square sum of deviations of each order component of the current sound pressure harmonic in the load and each order component of the pulse pattern, and the current sound pressure in the load. A pulse pattern in which the harmonics and each order component are most similar is used. In another embodiment, the evaluation function relating to the selection of the pulse pattern with the most similar sound pressure harmonics is not limited to the minimum square sum of deviations, and may be any function. The same applies to voltage harmonics and current harmonics.
また、評価関数は、電圧高調波または電流高調波の各次数成分の2乗和が最小となるパルスパターンを選択する評価関数としてもよい。これにより、高調波成分に起因する損失を低減することができる。さらにまた、評価関数は、これに限らず、どのようなものであってもよい。 The evaluation function may be an evaluation function that selects a pulse pattern that minimizes the sum of squares of each order component of voltage harmonics or current harmonics. Thereby, the loss resulting from a harmonic component can be reduced. Furthermore, the evaluation function is not limited to this, and any function may be used.
(オ)電力変換器制御装置
他の実施形態では、パルスパターン演算部、高調波演算部、音演算部、および、ゲイン特性導出部における演算の少なくとも一部を、オフラインにて予め演算しておき、演算結果を記憶部等に記憶させておくようにしてもよい。
上記実施形態では、車両主機であるMGを駆動するMGシステムに適用される。例えば車両補機等、車両主機以外に適用してもよい。また、発電機または電動機としての機能を持たないものであってもよい。また、上記実施形態では、負荷は、永久磁石式同期型の三相交流電動機であったが、他の実施形態では、誘導電動機やその他の同期電動機であってもよい。また、四相以上の多相回転機としてもよい。さらにまた、負荷は、MGに限らず、どのようなものであってもよい。
以上、本発明は、上記実施形態になんら限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施可能である。
(E) Power converter control device In another embodiment, at least a part of the calculations in the pulse pattern calculation unit, harmonic calculation unit, sound calculation unit, and gain characteristic deriving unit are previously calculated offline. The calculation result may be stored in a storage unit or the like.
In the said embodiment, it applies to the MG system which drives MG which is a vehicle main machine. For example, the present invention may be applied to a vehicle other than the vehicle main machine such as a vehicle auxiliary machine. Moreover, you may not have a function as a generator or an electric motor. In the above embodiment, the load is a permanent magnet type synchronous three-phase AC motor. However, in other embodiments, the load may be an induction motor or other synchronous motor. Moreover, it is good also as a multiphase rotating machine more than four phases. Furthermore, the load is not limited to MG and may be any load.
As mentioned above, this invention is not limited to the said embodiment at all, In the range which does not deviate from the meaning of invention, it can implement with a various form.
1・・・駆動システム
10・・・モータジェネレータ(負荷)
15・・・インバータ
20・・・電力変換器制御装置
32・・・パルスパターン演算部
33・・・高調波演算部
34・・・音演算部
35・・・パターン選択部
40・・・ゲイン特性導出部
DESCRIPTION OF
DESCRIPTION OF
Claims (11)
前記負荷の要求に応じたパルスパターンを演算するパルスパターン演算部(32)と、
前記パルスパターンにて前記電力変換器を制御したときに前記負荷に印加される電圧の高調波成分である電圧高調波、および、前記負荷に通電される電流の高調波成分である電流高調波の少なくとも一方を、それぞれの前記パルスパターンについて次数毎に演算する高調波演算部(33)と、
前記パルスパターンにて前記電力変換器を制御したときに発生する音の高調波成分である音圧高調波を前記電圧高調波または前記電流高調波に基づいて次数毎に推定する音圧高調波推定部(343)、および、前記パルスパターンにて前記電力変換器を制御したときに発生する音圧レベルを前記音圧高調波に基づいて演算する音圧レベル演算部(344)を有する音演算部(34)と、
前記電圧高調波および前記電流高調波の少なくとも一方に基づき、評価関数を用いて前記電力変換器の制御に用いる前記パルスパターンである出力パルスパターンを選択するパターン選択部(35)と、
を備えることを特徴とする電力変換器制御装置。 A power converter control device (20) for controlling a power converter (15) for converting power supplied to a load (10),
A pulse pattern calculation unit (32) for calculating a pulse pattern according to the load request;
A voltage harmonic that is a harmonic component of a voltage applied to the load when the power converter is controlled by the pulse pattern, and a current harmonic that is a harmonic component of a current applied to the load. A harmonic calculation unit (33) for calculating at least one of the respective pulse patterns for each order;
Sound pressure harmonic estimation for estimating a sound pressure harmonic, which is a harmonic component of a sound generated when the power converter is controlled by the pulse pattern, for each order based on the voltage harmonic or the current harmonic And a sound calculation unit having a sound pressure level calculation unit (344) that calculates a sound pressure level generated when the power converter is controlled by the pulse pattern based on the sound pressure harmonics (34)
A pattern selection unit (35) that selects an output pulse pattern that is the pulse pattern used to control the power converter using an evaluation function based on at least one of the voltage harmonic and the current harmonic;
A power converter control device comprising:
前記音圧高調波推定部は、前記ゲイン特性導出部にて導出された前記マップまたは前記数式モデルに基づき、前記音圧高調波を推定することを特徴とする請求項1に記載の電力変換器制御装置。 A gain characteristic deriving unit (40) for deriving a map in which the voltage harmonic or the current harmonic and the sound pressure harmonic are associated, or a mathematical model;
The sound pressure high harmonic estimating unit, based on the map or the mathematical model derived by the gain characteristic deriving unit, a power converter according to claim 1, wherein the estimating the sound pressure high harmonics Control device.
指令変調率が判定閾値未満である場合、パルス幅変調制御または空間ベクトル変調制御により1つの前記パルスパターンを演算する第1演算部(321)と、
前記指令変調率が前記判定閾値以上である場合、前記指令変調率およびスイッチング回数に応じた複数の前記パルスパターンを演算する第2演算部(322)と、
を有し、
前記パターン選択部は、
前記指令変調率が前記判定閾値未満である場合、前記第1演算部にて演算された前記パルスパターンを前記出力パルスパターンとして選択し、
前記指令変調率が前記判定閾値以上である場合、前記第2演算部にて演算された複数の前記パルスパターンの中から、前記評価関数を用いて前記出力パルスパターンを選択することを特徴とする請求項1〜10のいずれか一項に記載の電力変換器制御装置。 The pulse pattern calculator is
A first calculation unit (321) that calculates one pulse pattern by pulse width modulation control or space vector modulation control when the command modulation rate is less than a determination threshold;
When the command modulation rate is equal to or greater than the determination threshold, a second calculation unit (322) that calculates a plurality of the pulse patterns according to the command modulation rate and the number of switching times;
Have
The pattern selection unit
When the command modulation rate is less than the determination threshold, the pulse pattern calculated by the first calculation unit is selected as the output pulse pattern,
When the command modulation rate is equal to or higher than the determination threshold, the output pulse pattern is selected from the plurality of pulse patterns calculated by the second calculation unit using the evaluation function. The power converter control device according to any one of claims 1 to 10 .
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