JP6260242B2 - Power converter - Google Patents

Power converter

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JP6260242B2
JP6260242B2 JP2013252196A JP2013252196A JP6260242B2 JP 6260242 B2 JP6260242 B2 JP 6260242B2 JP 2013252196 A JP2013252196 A JP 2013252196A JP 2013252196 A JP2013252196 A JP 2013252196A JP 6260242 B2 JP6260242 B2 JP 6260242B2
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翔 佐藤
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日産自動車株式会社
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本発明は、電流を直流又は交流に変換可能な電力変換装置に関する。 The present invention relates to a convertible power converter in DC or AC current.

特許文献1には、バッテリと電動モータとの間に電気的に接続され、バッテリから電動モータに供給される直流電流を交流電流に変換するとともに、電動モータからバッテリに回生される交流電流を直流電流に変換する電力変換装置が開示されている。 Patent Document 1, direct current is electrically connected between the battery and the electric motor, converts the direct current supplied from the battery to the electric motor to the AC current, the alternating current regenerated from the motor to the battery power converter for converting the current is disclosed.

特開2012−5229号公報 JP 2012-5229 JP

電力変換装置は、複数のスイッチング素子と、これらスイッチング素子をオン・オフ制御する制御部とから構成されている。 Power converter is constituted by a plurality of switching elements, and a control unit for controlling turning on and off the switching elements. 電気自動車等に搭載される電力変換装置では、電動モータの駆動時等にバッテリの過電圧が検出された場合、バッテリ正極側の全てのスイッチング素子又はバッテリ負極側の全てのスイッチング素子をオンとし、それ以外のスイッチング素子をオフとする。 The power conversion device mounted in an electric vehicle or the like, when an overvoltage of the battery to the drive or the like of the electric motor is detected, and turn on all the switching elements of all the switching elements or the battery negative electrode side of the battery the positive electrode side, it turning off the switching elements other than.

しかしながら、バッテリの過電圧が検出された場合、正極側又は負極側の全てのスイッチング素子をオンとするため、オン状態(導通状態)となったスイッチング素子のみに電動モータからの還流電流が流れこむ。 However, when an overvoltage of the battery is detected, in order to turn on all the switching elements of the positive side or the negative side, only the switching elements turned on (conduction state) is the return current from the electric motor Komu flow. 還流電流はオン状態となっているスイッチング素子に集中して流れるため、導通状態の正極側又は負極側のスイッチング素子のみの温度が高くなる可能性がある。 Reflux current to flow to concentrate on the switching element in an ON state, there is a possibility that the temperature of the switching element only in the positive electrode side or the negative side of the conductive state is increased.

そこで、本発明は、上記した問題点に鑑みてなされたものであり、過電圧が検出された場合においてスイッチング素子の温度上昇を抑制することが可能な電力変換装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a power conversion device capable of suppressing the temperature increase of the switching element when an overvoltage is detected.

本発明の電力変換装置は、電源と電動機の間に接続される電力変換装置である。 Power converter of the present invention is a power converter connected between the power source and the motor. 電力変換装置は、電源の正極及び負極にそれぞれ接続される正極側電源線及び負極側電源線と、電動機の各相に設けられるとともに、正極側電源線と負極側電源線の間において直列に接続される正極側スイッチング素子及び負極側スイッチング素子と、電源の両端間の電圧に基づいて電源が過電圧状態であるか否かを判定する電圧状態判定部と、 正極側スイッチング素子及び負極側スイッチング素子をオン及びオフする制御部と、正極側電源線と負極側電源線の間に接続されるコンデンサと、正極側電源線と負極側電源線の間において、 ンデンサに対して並列に接続される抵抗と、を備える。 Power converter, connected to the positive power line and the negative side power line connected to the positive electrode and the negative electrode of the power source is provided in an each phase of the motor, in series between the positive side power supply line and the negative power line a positive side switching element and the negative switching elements, and determines the voltage state determination unit power whether the overvoltage condition on the basis of the supply voltage across the positive side switching elements and the negative switching elements a control unit for turning on and off, a capacitor connected between the positive side power supply line and the negative power supply line, between the positive electrode side power supply line and the negative power source line, are connected in parallel to capacitor resistor and, equipped with a. 制御部は、電源が過電圧状態であると判定された場合に、正極側スイッチング素子の全てをオンとし、負極側スイッチング素子の全てをオフとする第1制御と、負極側スイッチング素子の全てをオンとし、正極側スイッチング素子の全てをオフとする第2制御と、を交互に実行する。 Control unit, when the power source is determined to be over-voltage condition, and turn on all of the positive side switching elements, on a first control for turning off all the negative switching elements, all the negative electrode side switching element and then executes a second control for turning off all the positive side switching elements, alternately. 制御部はさらに、所定のスイッチング周波数に基づいて第1制御と第2制御とを交互に実行するように構成されており、スイッチング周波数は、第1制御及び第2制御を実行する時に、コンデンサに充電される電気エネルギが抵抗で消費される電気エネルギよりも小さくなる周波数に設定される。 Control unit also includes first control and based on a predetermined switching frequency is configured to perform alternately a second control, the switching frequency, when performing the first control and second control, the capacitor electric energy charged is set to a frequency smaller than the electrical energy consumed by the resistor.

本発明による電力変換装置では、第1制御及び第2制御が交互に実行されることで、電動機からの還流電流が正極側スイッチング素子と負極側スイッチング素子とを交互に通過するので、過電圧状態において正極側又は負極側のスイッチング素子のみの温度が高くなることを抑制できる。 In the power conversion device according to the invention, since the first control and the second control is executed alternately, the reflux current from the motor passes through the alternately positive side switching elements and negative side switching elements, the overvoltage condition it is possible to prevent the temperature of the switching element only in the positive side or the negative electrode side is increased.

図1は、第1実施形態による電力変換装置を備えるモータ制御システムの概略構成図である。 Figure 1 is a schematic configuration diagram of a motor control system comprising a power converting apparatus according to the first embodiment. 図2は、電力変換装置のコントローラの概略構成図である。 Figure 2 is a schematic configuration diagram of a controller of the power converter. 図3は、コントローラが実行するスイッチング制御を示すフローチャートである。 Figure 3 is a flow chart showing the switching control executed by a controller. 図4は、保護スイッチング制御を例示するタイミングチャートである。 Figure 4 is a timing chart illustrating a protection switching control. 図5は、保護スイッチング制御時の電流の流れを示す図である。 Figure 5 is a diagram showing the flow of current during protection switching control. 図6は、スイッチング周波数とスイッチング素子温度との関係、及びスイッチング周波数とデッドタイム中における充放電エネルギとの関係を示す図である。 Figure 6 is a diagram showing the relationship between the charge and discharge energy in the relationship, and the switching frequency and during the dead time between the switching frequency and the switching element temperature. 図7は、電動モータの回転数と電動モータ内を流れる電流との関係、及び電動モータの回転数と終了スイッチング制御時の充放電エネルギとの関係を示す図である。 Figure 7 is a graph showing relationship between the current flowing through the rotational speed and the electric motor of the electric motor, and a relationship between the charge and discharge energy at the end switching control and the rotation speed of the electric motor. 図8は、第2実施形態による電力変換装置のコントローラの概略構成図である。 Figure 8 is a schematic configuration diagram of a controller of a power converter according to the second embodiment. 図9は、第2実施形態による電力変換装置のコントローラが実行するスイッチング制御を示すフローチャートである。 Figure 9 is a flowchart illustrating a switching control by the controller of the power converter according to the second embodiment is executed.

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。 Hereinafter, with reference to the drawings, embodiments of the present invention will be described.

(第1実施形態) (First Embodiment)
図1は、第1実施形態による電力変換装置10を備えるモータ制御システム100の概略構成図である。 Figure 1 is a schematic configuration diagram of a motor control system 100 including a power conversion apparatus 10 according to the first embodiment.

図1に示すモータ制御システム100は、電気自動車やハイブリッド自動車等の電動車両に搭載されるシステムである。 The motor control system 100 shown in FIG. 1 is a system mounted on an electric vehicle such as electric vehicles and hybrid vehicles. モータ制御システム100は、電源としてのバッテリ20と、車輪を駆動する駆動源としての電動モータ30と、バッテリ20及び電動モータ30に電気的に接続される電力変換装置10と、を備える。 The motor control system 100 includes a battery 20 as a power source, an electric motor 30 as a driving source for driving the wheels, a power converter 10 that is electrically connected to the battery 20 and the electric motor 30. モータ制御システム100は、バッテリ20から放電された電力を用いて電動モータ30の駆動制御を実行したり、電動モータ30によって発電された電力を用いてバッテリ20の回生制御を実行したりする。 The motor control system 100, and perform drive control of the electric motor 30 using the electric power discharged from the battery 20, and executes regeneration control of the battery 20 with the electric power generated by the electric motor 30.

バッテリ20は、充放電可能な2次電池であって、例えばリチウムイオン電池により構成されている。 Battery 20 is a secondary battery capable charge and discharge, for example, is constituted by a lithium ion battery.

電動モータ30は、U相端子、V相端子及びW相端子を備える三相交流モータ(電動機)である。 Electric motor 30 is a three-phase AC motor including a U-phase terminal, a V-phase terminal and the W-phase terminal (electric motor). 電動モータ30は、通常時には駆動源として機能するが、回生時には発電機として機能する。 Electric motor 30 is in the normal functioning as a drive source, at the time of regenerative functions as a generator.

電力変換装置10は、バッテリ20と電動モータ30との間に電気的に接続される。 Power converter 10 is electrically connected between the battery 20 and the electric motor 30. 電力変換装置10は、通常時にはバッテリ20の直流電力を交流電力に変換して交流電力を電動モータ30に供給し、回生時には電動モータ30からの交流電力を直流電力に変換して直流電力をバッテリ20に供給する。 Power converter 10 during normal supply to the electric motor 30 to AC power by converting DC power into AC power of the battery 20, a battery DC power to convert AC power from the electric motor 30 during regenerative into DC power It supplies it to the 20. 電力変換装置10は、正側電源線11と、負側電源線12と、U相配線13Uと、V相配線13Vと、W相配線13Wと、を備える。 Power converter 10 includes a positive power source line 11, a negative power supply line 12, and the U-phase wiring 13U, a V-phase wiring 13V, and the W-phase wiring 13W, the.

正側電源線11は、リレースイッチ40を介してバッテリ20の正極に接続される。 The positive supply line 11 is connected to the positive pole of the battery 20 through the relay switch 40. 負側電源線12は、バッテリ20の負極に接続される。 Negative supply line 12 is connected to the negative electrode of the battery 20.

正側電源線11と負側電源線12との間には、バッテリ20と電力変換装置10との間で授受される直流電力を平滑化する電力バッファとしてのコンデンサ14が接続されている。 Between the positive power supply line 11 and the negative power source line 12, the capacitor 14 of the DC power supplied and received between the battery 20 and the power conversion apparatus 10 as an electric power buffer for smoothing is connected. また、正側電源線11と負側電源線12との間には、放電用の抵抗15も接続されている。 Between the positive power supply line 11 and the negative power supply line 12, resistor 15 for discharge it is also connected. これらコンデンサ14及び抵抗15は、バッテリ20に対して並列に接続されている。 These capacitors 14 and the resistor 15 are connected in parallel to the battery 20. このように、抵抗15はコンデンサ14に対して並列に配置されている。 Thus, resistor 15 is arranged in parallel with the capacitor 14.

電力変換装置10は、6つのスイッチング素子S1〜S6をさらに備えている。 Power converter 10 is further provided with six switching elements S1 to S6. 各スイッチング素子S1〜S6は、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(IGBT)と、IGBTとは逆方向への電流の流れを許容する整流ダイオードとから構成される。 Each of the switching elements S1~S6 is composed of insulated gate bipolar transistor (IGBT), the IGBT and the rectifier diode to allow current flow in the opposite direction.

正側電源線11と負側電源線12との間には、バッテリ20の正極側に位置するU相用のスイッチング素子S1と、バッテリ20の負極側に位置するU相用のスイッチング素子S2とが直列に接続される。 Between the positive power supply line 11 and the negative power supply line 12 includes a switching element S1 for U-phase, located on the positive electrode side of the battery 20, the switching element S2 for U-phase, located on the negative electrode side of the battery 20 There are connected in series. また、正側電源線11と負側電源線12との間には、正極側に位置するV相用のスイッチング素子S3と負極側に位置するV相用のスイッチング素子S4とが直列に接続され、正極側に位置するW相用のスイッチング素子S5と負極側に位置するW相用のスイッチング素子S6とが直列に接続される。 Between the positive power supply line 11 and the negative power supply line 12, a switching element S3 for V-phase, located on the positive electrode side and the switching element S4 for the V-phase, located on the negative electrode side are connected in series , the switching element S5 in a W-phase, located on the positive electrode side and the switching element S6 in a W-phase, located on the negative electrode side are connected in series.

U相配線13Uは、スイッチング素子S1,S2の接続点と、電動モータ30のU相端子とを接続する。 U-phase wiring 13U is connected to the connection point of the switching elements S1, S2, of the electric motor 30 and a U-phase terminal. また、V相配線13Vはスイッチング素子S3,S4の接続点と、電動モータ30のV相端子とを接続し、W相配線13Wはスイッチング素子S5,S6の接続点と、電動モータ30のW相端子とを接続する。 Further, V-phase wiring 13V is a connection point of the switching elements S3, S4, to connect the V-phase terminal of the electric motor 30, W-phase wiring 13W is a connection point of the switching elements S5, S6, W phase of the electric motor 30 connecting the terminal.

上記した6つのスイッチング素子S1〜S6のIGBTは、コントローラ50からの制御信号に基づいてオン制御又はオフ制御される。 Six IGBT switching elements S1~S6 described above is controlled to be turned on or off control based on the control signal from the controller 50.

コントローラ50は、中央演算装置(CPU)、読み出し専用メモリ(ROM)、ランダムアクセスメモリ(RAM)、及び入出力インタフェース(I/Oインタフェース)を備えたマイクロコンピュータで構成される。 The controller 50 includes a central processing unit (CPU), a read only memory (ROM), constituted by a microcomputer including a random access memory (RAM), and input and output interface (I / O interface). コントローラ50には、U相電流を検出する電流センサ51やV相電流を検出する電流センサ52、W相電流を検出する電流センサ53の検出信号が入力する。 The controller 50, the detection signal of the current sensor 53 for detecting the current sensor 52, W-phase current detected a current sensor 51 and V-phase current detected U-phase current is inputted. また、コントローラ50には、これら信号の他、バッテリ30及びコンデンサ14の両端間の電圧を検出する電圧センサ54、及び電動モータ30の回転子の回転数を検出する回転数センサ55の検出信号が入力する。 Further, the controller 50, other of these signals, the detection signal of the rotational speed sensor 55 for detecting the rotational speed of the rotor of the voltage sensor 54 and the electric motor 30, detects the voltage across the battery 30 and capacitor 14 input.

コントローラ50は、上述の検出信号や車両コントローラ(図示省略)からのトルク指令値等に基づいてパルス幅変調信号(PWM信号)を生成し、これらPWM信号によりスイッチング素子S1〜S6をスイッチング制御する。 The controller 50 generates a pulse width modulated signal (PWM signal) based on the torque command value and the like from the above-mentioned detection signal and the vehicle controller (not shown) performs the switching control of the switching element S1~S6 These PWM signals.

図2に示すように、コントローラ50(制御部)は、通常スイッチング制御を実行するための通常制御部61と、保護スイッチング制御を実行するための保護制御部62と、終了スイッチング制御を実行するための終了制御部63と、各制御部61,62,63からの制御信号に応じたPWM信号を出力するPWM出力部64と、を備える。 2, the controller 50 (control unit) is generally a normal control section 61 for performing switching control, the protection control unit 62 for performing protection switching control, for performing a termination switching control It includes the end control unit 63, a PWM output unit 64 for outputting a PWM signal corresponding to a control signal from the control unit 61, 62, 63, the.

通常制御部61は、スイッチング素子S1〜S6を通常スイッチング制御するための制御信号を生成する。 Normal control section 61 generates a control signal for normal switching control of switching elements S1 to S6. 通常スイッチング制御は、車両運転状態に応じてモータ駆動制御や回生制御を実行するために、スイッチング素子S1〜S6のIGBTをオン又はオフする制御である。 Usually switching control in order to execute the motor drive control and regenerative control in accordance with the vehicle operating conditions, a control to turn on or off the IGBT switching elements S1 to S6.

保護制御部62は、スイッチング素子S1〜S6を保護スイッチング制御するための制御信号を生成する。 Protection controller 62 generates a control signal for protecting the switching control of the switching elements S1 to S6. 保護制御部62は、電圧センサ54の検出信号に基づいてバッテリ電圧値を測定する電圧測定部62Aと、検出されたバッテリ電圧値に基づいてバッテリ20が過電圧状態であるか否かを判定する過電圧判定部62Bと、を備える。 Protection controller 62, over-voltage determines the voltage measuring unit 62A that measures battery voltage value based on the detection signal, based on the detected battery voltage value whether or not the battery 20 is in an overvoltage state of voltage sensor 54 comprising a determining unit 62B, a.

保護制御部62は、バッテリ20が過電圧状態である場合に保護スイッチング制御を実行するための制御信号を生成する。 Protection controller 62 generates a control signal for the battery 20 to perform the protection switching control in case of an overvoltage condition. 保護スイッチング制御は、バッテリ20や電力変換装置10を保護するために、スイッチング素子S1〜S6のIGBTをオン又はオフする制御である。 Protection switching control in order to protect the battery 20 and power converter 10, an IGBT on or off to control the switching elements S1 to S6.

終了制御部63は、スイッチング素子S1〜S6を終了スイッチング制御するための制御信号を生成する。 End control unit 63 generates a control signal for ending the switching control of the switching elements S1 to S6. 終了制御部63は、各電流センサ51,52,53の検出信号に基づいて電動モータ30の各相端子に流れる電流値を測定する電流測定部63Aと、検出された電流値に基づいて保護スイッチング制御を終了する終了条件が成立したか否かを判定する終了条件判定部63Bと、を備える。 End control unit 63 includes a current measuring section 63A for measuring the current flowing through each phase terminal of the electric motor 30 based on the detection signals of the current sensors 51, 52, 53, protection based on the detected current value switching and a termination condition determination unit 63B determines whether the end condition to end the control is satisfied.

終了制御部63は、終了条件が成立した場合に終了スイッチング制御を実行するための制御信号を生成する。 End control unit 63 generates a control signal for executing a termination switching control when a termination condition is satisfied. 終了スイッチング制御は、電力変換装置10におけるスイッチング制御を終了させるために、全てのスイッチング素子S1〜S6のIGBTをオフにする制御である。 End switching control in order to terminate the switching control in the power converter 10, a control to turn off all the IGBT switching elements S1 to S6.

PWM出力部64は、各制御部61,62,63からの制御信号に応じたPWM信号を出力し、これらPWM信号を対応するスイッチング素子S1〜S6のIGBTに提供する。 PWM output unit 64 outputs a PWM signal corresponding to a control signal from the control unit 61, 62 and 63 provide these PWM signals to the corresponding IGBT switching elements S1 to S6. これにより、車両の運転状態に応じて、スイッチング素子S1〜S6がスイッチング制御される。 Thus, according to the driving state of the vehicle, the switching elements S1~S6 are switching control.

次に、図3を参照して、モータ制御システム100における電力変換装置10のスイッチング制御について説明する。 Next, with reference to FIG. 3, described switching control of the power converter 10 in the motor control system 100. 図3は、電力変換装置10のコントローラ50が実行するスイッチング制御を示すフローチャートである。 Figure 3 is a flow chart showing the switching control in which the controller 50 of the power conversion apparatus 10 executes. スイッチング制御は、所定の制御周期で繰り返し実行される。 The switching control is repeatedly executed at predetermined control cycle.

ステップ101(S101)では、コントローラ50は、電圧センサ54の検出信号に基づいて現在のバッテリ電圧値Vbを取得する。 In Step 101 (S101), the controller 50 acquires the current battery voltage value Vb based on the detection signal of the voltage sensor 54.

S102では、コントローラ50は、取得したバッテリ電圧値Vbが基準電圧値Vrよりも大きいか否かを判定する。 In S102, the controller 50 determines whether the obtained battery voltage value Vb is larger than the reference voltage value Vr. コントローラ50は、バッテリ電圧値Vbが基準電圧値Vr以下の場合にはバッテリ20の電圧状態は正常であると判定し、バッテリ電圧値Vbが基準電圧値Vrより大きい場合にはバッテリ20が過電圧状態であると判定する。 The controller 50, the voltage state of the battery 20 when the battery voltage value Vb is smaller than the reference voltage value Vr is determined to be normal, the overvoltage condition the battery 20 when the battery voltage value Vb is larger than the reference voltage value Vr It determines that it is.

S102の処理でバッテリ20の電圧状態が正常であると判定された場合、コントローラ50はS103の処理を実行する。 When the voltage state of the battery 20 is determined to be normal in the process of S102, the controller 50 executes the processing of S103. S103では、コントローラ50は、通常スイッチング制御を実行し、その後スイッチング制御処理を終了する。 In S103, the controller 50 typically executes the switching control, terminates the subsequent switching control process. 通常スイッチング制御では、コントローラ50は、車両運転状態に応じたモータ駆動制御や回生制御が実行されるように、スイッチング素子S1〜S6のIGBTをオン・オフ制御する。 In the normal switching control, the controller 50, so that the motor drive control and regenerative control in accordance with the vehicle driving state is executed, and controls on and off the IGBT switching elements S1 to S6.

一方、S102の処理でバッテリ20が過電圧状態であると判定された場合、コントローラ50はS104〜S107の処理を実行する。 On the other hand, when the battery 20 is determined to be over-voltage condition in the processing of S102, the controller 50 executes the processing of S104 to S107.

S104では、コントローラ50は、電流センサ51,52,53の検出信号に基づいて現在の電動モータ30の各相電流値Iu,Iv,Iwを取得する。 In S104, the controller 50 obtains the current of each phase current values ​​Iu of the electric motor 30, Iv, and Iw based on the detection signal of the current sensor 51, 52 and 53.

S105では、コントローラ50は、取得した電流値Iu,Iv,Iwの全てが基準電流値Irよりも小さいか否かを判定する。 In S105, the controller 50 determines the acquired current values ​​Iu, Iv, whether all Iw is smaller than the reference current value Ir.

コントローラ50は、電流値Iu,Iv,Iwのいずれかが基準電流値Ir以上である場合には、過電圧状態のバッテリ20やコンデンサ14に電動モータ30からの電流が流れ込むことにより、バッテリ20や電力変換装置10が故障する可能性があると判定する。 Controller 50, current values ​​Iu, Iv, if any Iw is equal to or larger than the reference current value Ir, by current from the electric motor 30 flows into the battery 20 and the capacitor 14 of the overvoltage condition, the battery 20 and power It determines that the conversion device 10 can fail. この場合、コントローラ50はS106の処理を実行する。 In this case, the controller 50 executes the processing of S106. これに対して、コントローラ50は、電流値Iu,Iv,Iwの全てが基準電流値Irより小さい場合には、電動モータ30からの還流電流が電力変換装置10等に悪影響を及ぼさないと判定する。 In contrast, the controller 50, the current value Iu, Iv, when all Iw reference current value Ir smaller, it is determined that the return current from the electric motor 30 does not adversely affect the power conversion apparatus 10 or the like . この場合、コントローラ50はS107の処理を実行する。 In this case, the controller 50 executes the processing of S107.

S106では、コントローラ50は、保護スイッチング制御を実行する。 In S106, the controller 50 executes the protection switching control. 図4に示す通り、保護スイッチング制御では、コントローラ50はバッテリ20や電力変換装置10が保護されるようにスイッチング素子S1〜S6をオン・オフ制御する。 As shown in FIG. 4, in the protection switching control, the controller 50 is on-off control the switching elements S1~S6 as battery 20 and power converter 10 is protected.

図4は、保護スイッチング制御時のスイッチング素子S1〜S6のスイッチング状態を示すタイミングチャートである。 Figure 4 is a timing chart showing a switching state of the switching elements S1~S6 during protection switching control.

図4に示すように、保護スイッチング制御では、正極側の全てのスイッチング素子S1,S3,S5をオンとし、負極側の全てのスイッチング素子S2,S4,S6をオフとする第1制御と、負極側の全てのスイッチング素子S2,S4,S6をオンとし、正極側の全てのスイッチング素子S1,S3,S5をオフとする第2制御とが交互に実行される。 As shown in FIG. 4, in the protection switching control, a first control to all the switching elements S1, S3, S5 are turned on, all the negative electrode side of the switching elements S2, S4, S6 and off the positive side, the negative electrode all the switching elements S2 side, S4, S6 was turned on, a second control for turning off all the switching elements S1, S3, S5 of the positive electrode side are alternately executed. 第1制御及び第2制御は、所定のスイッチング周波数fに基づいて交互に実行される。 The first control and the second control is performed alternately on the basis of a predetermined switching frequency f. 本実施形態では、スイッチング周波数fは第1制御実行周期及び第2制御実行周期が同一周期Tとなるように設定されている。 In the present embodiment, the switching frequency f is set so that the first control execution period and the second control execution period the same period T.

なお、第1制御には、正極側スイッチング素子S1,S3,S5をオンとし、負極側スイッチング素子S2,S4,S6をオフとした後に、全スイッチング素子S1〜S6をオフとするデッドタイム(DT)が含まれる。 Note that the first control, turns on the positive side switching elements S1, S3, S5, after turning off the negative electrode side switching element S2, S4, S6, the dead time (DT to turn off all the switching elements S1~S6 ) are included. また、第2制御には、負極側スイッチング素子S2,S4,S6をオンとし、正極側スイッチング素子S1,S3,S5をオフとした後に、全スイッチング素子S1〜S6をオフとするデッドタイム(DT)が含まれる。 The second control, and the negative switching elements S2, S4, S6 and on, after turning off the positive side switching elements S1, S3, S5, the dead time (DT to turn off all the switching elements S1~S6 ) are included.

図3に戻り、保護スイッチング制御を終了させる終了スイッチング制御について説明する。 Returning to FIG. 3, described ended switching control to terminate the protection switching control. 図3のS105において電流値Iu,Iv,Iwが基準電流値Irより小さいと判定された場合には、コントローラ50はS107において終了スイッチング制御を実行する。 Current value at S105 of FIG. 3 Iu, Iv, if Iw is determined to a reference current value Ir smaller than, the controller 50 executes the end switching control in S107. 終了スイッチング制御(第3制御)では、コントローラ50は全てのスイッチング素子S1〜S6をオフに制御する。 The termination switching control (the third control), the controller 50 controls to turn off all the switching elements S1 to S6. このように制御することで、電力変換装置10の動作が安全に停止され、一連の保護制御が終了する。 By such control, the operation is safely stop of the power converter 10, a series of protection control is terminated.

図5を参照して、電力変換装置10での保護スイッチング制御による作用効果について説明する。 Referring to FIG. 5, the function and effect will be described by protection switching control in the power converter 10.

図5(A)は保護スイッチング制御の第1制御中におけるモータ制御システム100での電流の流れを示し、図5(C)は保護スイッチング制御の第2制御中におけるモータ制御システム100での電流の流れを示す。 FIG. 5 (A) shows the flow of current in the motor control system 100 in the first control of the protection switching control, FIG. 5 (C) of the current in the motor control system 100 in the second control protection switching control showing the flow. 図5(B)は、第1制御及び第2制御の後半のデッドタイムにおけるモータ制御システム100での電流の流れを示す。 Figure 5 (B) shows the flow of current in the motor control system 100 in the latter half of the dead time of the first control and second control.

電動モータ30による回生制御の実行中等にバッテリ20が過電圧状態であると判定されると、バッテリ20及び電力変換装置10を保護するための保護スイッチング制御が実行される。 When the battery 20 to perform secondary regeneration control by the electric motor 30 is determined to be over-voltage condition, the protection switching control to protect the battery 20 and power converter 10 is performed. つまり、第1制御及び第2制御が交互に実行される。 That is, the first control and the second control is executed alternately.

図5(A)に示すように、第1制御では、正極側の全てのスイッチング素子S1,S3,S5がオンとなり、負極側の全てのスイッチング素子S2,S4,S6がオフとなる。 As shown in FIG. 5 (A), in the first control, all the switching elements S1, S3, S5 of the positive side is turned on, all the negative electrode side of the switching elements S2, S4, S6 are turned off. この時、回転中の電動モータ30のV相端子及びW相端子から出力される還流電流は、例えばスイッチング素子S3,S5の整流ダイオードを通じて正側電源線11に流れ、オン状態のスイッチング素子S1のIGBTを通じて電動モータ30のU相端子に流れ込む。 At this time, the return current output from the V-phase terminal and the W-phase terminal of the electric motor 30 in rotation, for example, flows to the positive power supply line 11 through the switching element S3, S5 of the rectifier diode, the on state of the switching element S1 It flows into the U-phase terminal of the electric motor 30 through IGBT. このように、第1制御によれば、電動モータ30からの還流電流がバッテリ20側に流れ込むことがない。 Thus, according to the first control, the return current from the electric motor 30 is prevented from flowing into the battery 20 side.

また、第1制御の実行後には、図5(C)に示すように第2制御が実行される。 Further, after the first control is executed, the second control is performed as shown in FIG. 5 (C). 第2制御では、負極側の全てのスイッチング素子S2,S4,S6がオンとなり、正極側の全てのスイッチング素子S1,S3,S5がオフとなる。 In the second control, all of the negative electrode side of the switching elements S2, S4, S6 are turned on, all of the switching elements S1, S3, S5 of the positive electrode side is turned off. この時、回転中の電動モータ30のV相端子及びW相端子から出力される還流電流は、例えばオン状態のスイッチング素子S4,S6のIGBTを通じて負側電源線12に流れ、スイッチング素子S2の整流ダイオードを通じて電動モータ30のU相端子に流れ込む。 At this time, the return current output from the V-phase terminal and the W-phase terminal of the electric motor 30 in rotation, for example, flows to the negative power source line 12 through the switching element S4, S6 of the IGBT in the on state, the rectification switching element S2 It flows into the U-phase terminal of the electric motor 30 through the diode. このように、第2制御によれば、電動モータ30からの還流電流がバッテリ20側に流れ込むことがない。 Thus, according to the second control, the return current from the electric motor 30 is prevented from flowing into the battery 20 side.

上述の通り、第1制御及び第2制御では、電動モータ30からの還流電流がバッテリ20側に流れ込むことが回避されるので、バッテリ20及びコンデンサ14の過電圧促進や過電圧に起因するスイッチング素子S1〜S6の故障が防止される。 As described above, in the first control and second control, the reflux current from the electric motor 30 is prevented from flowing into the battery 20 side, switching elements due to overvoltage promotion and overvoltage of the battery 20 and the capacitor 14 S1 to failure of S6 is prevented.

特に本実施形態では、第1制御及び第2制御が交互に実行されるので、保護スイッチング制御時の還流電流は、第1制御時にオン状態となるスイッチング素子S1,S3,S5と、第2制御時にオン状態となるスイッチング素子S2,S4,S6とを交互に通過することとなる。 Particularly, in the present embodiment, since the first control and the second control is executed alternately, the reflux current during protection switching control, the switching elements S1, S3, S5 and which is turned ON when the first control, second control sometimes the switching element S2 to the oN state, S4, S6 and so that the passing alternately. このように還流電流が正極側スイッチング素子S1,S3,S5と負極側スイッチング素子S2,S4,S6とを交互に通過するので、保護スイッチング制御時においてスイッチング素子S1〜S6の発熱が抑制される。 Since the return current to pass alternately and positive side switching elements S1, S3, S5 and negative side switching devices S2, S4, S6, heat generation of the switching elements S1~S6 are suppressed during the protection switching control.

なお、第1制御及び第2制御の後半にはデッドタイムが設けられており、図5(B)に示すように第1制御と第2制御との切替時には全てのスイッチング素子S1〜S6が一時的にオフに制御される。 Incidentally, in the second half of the first control and the second control is a dead time is provided, the first control and all the switching elements S1~S6 during switching of the second control, as shown in FIG. 5 (B) one o'clock to be controlled to be turned off. このようにデッドタイムを設けることにより、スイッチング素子S1〜S6のオンオフの切り替えに応答遅れが生じる場合であっても、第1制御と第2制御との切替時に全てのスイッチング素子S1〜S6が短絡状態となってしまうことを防止できる。 By thus providing the dead time, even if the switching on and off of the switching elements S1~S6 response delay occurs, all the switching elements S1~S6 short circuit at the time of switching between the first control and the second control It can be prevented in the state.

次に、図6を参照して、保護スイッチング制御時におけるスイッチング周波数fについて説明する。 Next, referring to FIG. 6, the switching frequency f be described during protection switching control. 保護スイッチング制御の第1制御及び第2制御は、スイッチング周波数fに基づいて交互に実行される。 The first control and second control a protection switching control is executed alternately on the basis of the switching frequency f.

図6(A)は、スイッチング周波数とスイッチング素子温度との関係を示す特性図である。 6 (A) is a characteristic diagram showing the relationship between the switching frequency and the switching element temperature.

第1制御と第2制御の切り替え周波数であるスイッチング周波数と、スイッチング素子の温度との間には、図6(A)の線L1に示すような関係がある。 A switching frequency which is the first control and the switching frequency of the second control, between the temperature of the switching element, there is a relation as indicated by the line L1 in FIG. 6 (A). スイッチング素子S1〜S6には耐熱温度Tmが設定されており、保護スイッチング制御時におけるスイッチング周波数はスイッチング素子S1〜S6の温度が耐熱温度Tmを越えない周波数に設定される。 The switching elements S1~S6 are set heat temperature Tm, the switching frequency at the time of protection switching control is set to a frequency temperature of the switching elements S1~S6 does not exceed the heat resistant temperature Tm.

図6(A)に示すように、スイッチング周波数がf1よりも低い低周波数である場合には、スイッチング素子S1〜S6での導通損失に起因して、スイッチング素子S1〜S6の温度は耐熱温度Tmよりも高くなってしまう。 As shown in FIG. 6 (A), if the switching frequency is low frequency lower than f1, due to the conduction loss in the switching elements S1 to S6, the temperature of the switching elements S1 to S6 are heat resistant temperature Tm it becomes higher than that. 一方、スイッチング周波数がf3よりも高い高周波数である場合には、スイッチング素子S1〜S6でのスイッチング損失に起因して、スイッチング素子S1〜S6の温度が耐熱温度Tmよりも高くなってしまう。 On the other hand, if the switching frequency is higher high frequency than f3, due to switching loss in the switching elements S1 to S6, the temperature of the switching elements S1 to S6 becomes higher than the heat resistant temperature Tm.

したがって、スイッチング素子S1〜S6の耐熱温度Tmの観点から、保護スイッチング制御時におけるスイッチング周波数fはf1からf3の範囲内の周波数、つまりスイッチング素子S1〜S6の温度が耐熱温度Tmよりも低くなる周波数に設定される。 Therefore, from the viewpoint of heat resistance temperature Tm of the switching elements S1 to S6, the frequency within the range of the switching frequency f from f1 f3 during protection switching control, i.e. frequency temperature of the switching elements S1 to S6 is lower than the heat resistant temperature Tm It is set to.

ところで、第1制御及び第2制御におけるデッドタイム中には、図5(B)に示すように、電動モータ30からの還流電流がコンデンサ14へ流れ込んでコンデンサ14が充電されるとともに、コンデンサ14の電気エネルギが放電用の抵抗15で消費される。 Incidentally, during the dead time in the first control and second control, as shown in FIG. 5 (B), together with the return current from the electric motor 30 is charged capacitor 14 flows to the capacitor 14, the capacitor 14 electrical energy is consumed by the resistor 15 for discharge.

図6(B)は、スイッチング周波数とデッドタイム中における充放電エネルギとの関係を示す特性図である。 6 (B) is a characteristic diagram showing the relationship between the charge and discharge energy in the switching frequency and dead time.

図6(B)において、線L2はスイッチング周波数とデッドタイム中にコンデンサ14に蓄えられる電気エネルギとの関係を示す線であり、線L3はスイッチング周波数とデッドタイム中に抵抗15で消費される電気エネルギとの関係を示す線である。 In FIG. 6 (B), the line L2 is a line indicating the relationship between electrical energy stored in the capacitor 14 during the switching frequency and dead time, the line L3 is consumed by the resistor 15 during the switching frequency and dead time electric is a line showing the relationship between the energy. 線L4は、コンデンサ14に蓄えられる電気エネルギと抵抗15で消費される電気エネルギとを積算した充放電エネルギを示す線である。 Line L4 is a line showing the charging and discharging energy and electrical energy obtained by integrating consumed electric energy and the resistor 15 to be stored in the capacitor 14.

線L2に示すように、第1制御及び第2制御のデッドタイム中にコンデンサ14に充電される電気エネルギは、スイッチング周波数が高くなるほど増加する。 As shown in line L2, the electric energy charged in the capacitor 14 during the dead time of the first control and the second control increases as the switching frequency increases. 一方、線L3に示すように、抵抗15ではスイッチング周波数によらず一定量の電気エネルギが消費される。 On the other hand, as shown by the line L3, a certain amount of electrical energy regardless of the switching frequency in the resistance 15 is consumed. したがって、線L4に示すように、スイッチング周波数がf2より小さい場合には、デッドタイム中にコンデンサ14に蓄えられる全ての電気エネルギが抵抗15で消費されることとなる。 Accordingly, as shown in line L4, when the switching frequency is less than f2 becomes that all electric energy stored in the capacitor 14 during the dead time is consumed by the resistor 15.

保護スイッチング制御はバッテリ20が過電圧の場合に実行される制御であるため、デッドタイム中にコンデンサ14が充電されることは避けなければならない。 For protection switching control is a control in which the battery 20 is executed when the overvoltage should be avoided capacitor 14 is charged during the dead time. したがって、デッドタイム中の充放電エネルギの観点から、保護スイッチング制御時におけるスイッチング周波数fはf2より低い周波数、つまりコンデンサ14に蓄積される電気エネルギが抵抗15で消費される電気エネルギよりも小さくなる周波数に設定される。 Therefore, from the viewpoint of charge and discharge energy in the dead time, the switching frequency f is a frequency lower than f2 during protection switching control, i.e. frequency electrical energy is smaller than the electrical energy consumed by the resistor 15 to be accumulated in the capacitor 14 It is set to.

なお、スイッチング素子S1〜S6の耐熱温度及びデッドタイム中の充放電エネルギの両者を考慮すると、保護スイッチング制御時におけるスイッチング周波数fはf1からf2の範囲内の周波数に設定されることが好ましい。 In consideration of both of the heat resistance temperature and charge and discharge energy in the dead time of the switching elements S1 to S6, the switching frequency f during protection switching control is preferably set to a frequency in the range from f1 to f2.

上述した保護スイッチング制御は、終了条件が成立した時、つまり図3のS105において電動モータ30の各相電流値Iu,Iv,Iwが基準電流値Irよりも低くなった時に終了する。 Protection switching control described above, when the termination condition is satisfied, ends i.e. the phase current values ​​Iu of the electric motor 30 in S105 of FIG. 3, Iv, when Iw is lower than the reference current value Ir. 終了条件成立後は終了スイッチング制御が実行され、全てのスイッチング素子S1〜S6のIGBTがオフに制御される。 Satisfied after the end condition is executed termination switching control, all of the IGBT switching elements S1~S6 are controlled to be turned off. これにより、モータ制御システム100の動作が安全に停止する。 Thus, operation of the motor control system 100 is stopped safely.

図7を参照して、終了条件の成立を判定するための基準電流値Irについて説明する。 Referring to FIG. 7, a description will be given reference current value Ir for determining the satisfaction of termination criteria.

図7(A)は電動モータ30の回転数と電動モータ30内を流れる電流との関係を示し、図7(B)は電動モータ30の回転数と終了スイッチング制御時の充放電エネルギとの関係を示す図である。 Figure 7 (A) shows the relationship between the current flowing through the rotational speed of the electric motor 30 and the electric motor 30, FIG. 7 (B) the relationship between the charge and discharge energy at the end switching control and the rotation speed of the electric motor 30 is a diagram illustrating a.

図7(B)において、線L6は、終了スイッチング制御時に、電動モータ30のコイルに蓄積されたエネルギに基づいてコンデンサ14に蓄えられる電気エネルギを示す線である。 In FIG. 7 (B), the line L6 is at the end switching control, a line indicating the electric energy stored in the capacitor 14 based on the energy stored in the coil of the electric motor 30. 線L7は、終了スイッチング制御時に、モータ回転数に応じて出力される還流電流によりコンデンサ14に蓄えられる電気エネルギを示す線である。 Line L7 is at the end switching control, a line indicating the electric energy stored in the capacitor 14 by the return current which is output in accordance with the motor rotational speed. 線L8は、終了スイッチング制御時に、抵抗15で消費される電気エネルギを示す線である。 Line L8 is at the end switching control, a line indicating the electric energy consumed by the resistor 15. 線L9は、コンデンサ14に蓄えられる電気エネルギと抵抗15で消費される電気エネルギとを積算した充放電エネルギを示す線である。 Line L9 is a line showing the charging and discharging energy and electrical energy obtained by integrating consumed electric energy and the resistor 15 to be stored in the capacitor 14.

終了スイッチング制御のように全スイッチング素子S1〜S6を完全にオフにする場合、図7(B)の線L6,L7に示すように、コンデンサ14には回転中の電動モータ30からの電気エネルギが蓄えられる。 If you want to completely turn off all the switching elements S1~S6 as termination switching control, as shown by the line L6, L7 in FIG. 7 (B), the electric energy from the electric motor 30 in rotation to the capacitor 14 It is stored. 一方、線L8に示すように、抵抗15ではモータ回転数によらず一定量の電気エネルギが消費される。 On the other hand, as shown by the line L8, a certain amount of electrical energy is consumed regardless of the resistance 15 motor speed in. したがって、線L9に示すように、モータ回転数がRr以上の場合にはコンデンサ14に電気エネルギが蓄積されるが、モータ回転数がRrより小さい場合にはコンデンサ14に電気エネルギが蓄積されることがない。 Therefore, as shown by the line L9, the electric energy is stored in the capacitor 14 when the motor speed is more than Rr, the electrical energy is stored in the capacitor 14 when the motor speed Rr smaller there is no.

保護スイッチング制御はバッテリ20が過電圧の場合に実行される制御であるため、保護スイッチング制御後に実行される終了スイッチング制御時にもコンデンサ14が充電されることは避けなければならない。 For protection switching control is a control in which the battery 20 is executed when the overvoltage, must be avoided that the end switching control when the capacitor 14 is also executed after protection switching control is charged. したがって、終了スイッチング制御中の充放電エネルギの観点から、終了スイッチング制御の実行時には、電動モータ30の回転数は、基準回転数Rrよりも小さい回転数、つまりコンデンサ14に蓄積される電気エネルギが抵抗15で消費される電気エネルギよりも小さくなる回転数となっている必要がある。 Therefore, from the viewpoint of charge and discharge energy in the finished switching control, At the end of the switching control performed, the rotational speed of the electric motor 30, the reference rotational speed smaller rotational speed than Rr, i.e. electrical energy stored in the capacitor 14 is resistance It must be generated at a smaller rotational speed than the electrical energy consumed by 15. 図7(A)を参照して言い換えると、終了スイッチング制御の実行時には、電動モータ30の各相電流が基準電流値Irよりも小さくなっている必要がある。 In other words with reference to FIG. 7 (A), At the end of the switching control execution, it is necessary to each phase current of the electric motor 30 is smaller than the reference current value Ir.

したがって、本実施形態では図3のS105に示したように、電動モータ30の各相電流値Iu,Iv,Iwが基準電流値Irよりも小さい場合に、終了スイッチング制御が実行される。 Thus, in this embodiment, as shown in S105 of FIG. 3, the phase current values ​​Iu of the electric motor 30, Iv, if Iw is smaller than the reference current value Ir, ends the switching control is executed. このように制御することで、終了スイッチング制御時においてバッテリ20及びコンデンサ14の過電圧促進や過電圧に起因するスイッチング素子S1〜S6の故障が防止される。 By controlling in this way, failure of the switching elements S1~S6 due to overvoltage promotion and overvoltage of the battery 20 and the capacitor 14 is prevented at the end switching control.

上記した第1実施形態のモータ制御システム100の電力変換装置10によれば、以下の効果を得ることができる。 According to the power conversion apparatus 10 of the motor control system 100 of the first embodiment described above, it is possible to obtain the following effects.

電力変換装置10では、バッテリ20が過電圧状態であると判定された場合、保護スイッチング制御における第1制御と第2制御とが交互に実行される。 In the power conversion apparatus 10, the battery 20 is when it is determined that the overvoltage state, the first control and the second control in the protection switching control is executed alternately. 第1制御及び第2制御が交互に実行されることで、電動モータ30からの還流電流は、第1制御時にオン状態となるスイッチング素子S1,S3,S5と、第2制御時にオン状態となるスイッチング素子S2,S4,S6とを交互に通過することとなる。 By the first control and the second control is executed alternately, the return current from the electric motor 30, the switching elements S1, S3, S5 and which is turned ON when the first control, turned on when the second control and switching elements S2, S4, S6 and thus to pass alternately. このように還流電流が正極側スイッチング素子S1,S3,S5と負極側スイッチング素子S2,S4,S56を交互に通過するので、保護スイッチング制御時においてスイッチング素子S1〜S6の発熱が抑制される。 Since the return current to pass through the positive electrode side switching elements S1, S3, S5 and negative side switching devices S2, S4, S56 are alternately heating of the switching elements S1~S6 are suppressed during the protection switching control. したがって、保護スイッチング制御の実行中に、温度上昇に起因するスイッチング素子S1〜S6の故障を防止することが可能となる。 Therefore, during execution of the protection switching control, it is possible to prevent failure of the switching elements S1~S6 due to temperature rise.

第1制御及び第2制御の後半にはデッドタイムが設けられており、第1制御と第2制御の切替時には全てのスイッチング素子S1〜S6が一時的にオフに制御される。 In the second half of the first control and the second control is a dead time is provided, the first control and at the time of switching of the second control all switching elements S1~S6 is controlled to temporarily off. このようにデッドタイムを設けることにより、スイッチング素子S1〜S6のオンオフの切り替えに応答遅れが生じる場合であっても、第1制御と第2制御の切替時に全てのスイッチング素子S1〜S6が短絡状態となってしまうことを防止できる。 By thus providing the dead time, even if the response delay in switching on and off of the switching elements S1~S6 occurs, all the switching elements S1~S6 when switching the first control and the second control is a short-circuit state it is possible to prevent the becomes. したがって、保護スイッチング制御時において第1制御及び第2制御を安全に切り替えることが可能となる。 Therefore, it is possible to safely switch the first control and the second control during protection switching control.

第1制御及び第2制御は、所定のスイッチング周波数fに基づいて交互に実行される。 The first control and the second control is performed alternately on the basis of a predetermined switching frequency f. スイッチング周波数fは、スイッチング素子S1〜S6の温度が耐熱温度Tmよりも低くなる周波数に設定される。 The switching frequency f, the temperature of the switching elements S1~S6 is set to a frequency lower than the heat resistant temperature Tm. したがって、導通損失やスイッチング損失によるスイッチング素子S1〜S6の温度上昇を抑制でき、スイッチング素子S1〜S6の故障をより確実に防止できる。 Thus, by conduction and switching losses can suppress an increase in the temperature of the switching elements S1 to S6, can be more reliably prevent failure of the switching element S1 to S6.

また、スイッチング周波数fは、デッドタイム中にコンデンサ14に充電される電気エネルギが抵抗15で消費される電気エネルギよりも小さくなる周波数に設定される。 The switching frequency f is set to a frequency that is smaller than the electrical energy electrical energy charged in the capacitor 14 during the dead time is consumed by the resistor 15. したがって、保護スイッチング制御の実行中に、バッテリ20及びコンデンサ14の過電圧促進や過電圧に起因するスイッチング素子S1〜S6の故障を防止することができる。 Therefore, during execution of the protection switching control, it is possible to prevent failure of the switching elements S1~S6 due to overvoltage promotion and overvoltage of the battery 20 and the capacitor 14.

さらに、電力変換装置10では、保護スイッチング制御中に終了条件が成立した場合に、全てのスイッチング素子S1〜S6をオフとする終了スイッチング制御(第3制御)が実行される。 Further, in the power conversion apparatus 10, when the end conditions during protection switching control is satisfied, it ends the switching control for turning off all the switching elements S1 to S6 (third control) is executed. したがって、電力変換装置10及びモータ制御システム100の動作を的確なタイミングで安全に停止させることが可能となる。 Therefore, it is possible to safely stop the operation of the power converter 10 and a motor control system 100 at an appropriate timing.

電力変換装置10は、電動モータ30の各相電流値Iu,Iv,Iwが基準電流値Irよりも小さい場合に終了条件が成立したと判定する。 Power converter 10 determines the phase current values ​​Iu of the electric motor 30, Iv, and Iw is the termination condition is smaller than the reference current value Ir is established. そして、基準電流値Irは、終了スイッチング制御(第3制御)の実行時に、コンデンサ14に充電される電気エネルギが抵抗15で消費される電気エネルギよりも小さくなる電流値に設定される。 Then, the reference current value Ir at runtime the end switching control (the third control), is set to the current value becomes smaller than the electrical energy electrical energy charged in the capacitor 14 is consumed by the resistor 15. したがって、終了スイッチング制御の実行中に、バッテリ20及びコンデンサ14の過電圧促進や過電圧に起因するスイッチング素子S1〜S6の故障を防止することができる。 Therefore, it is possible during the termination switching control, to prevent failure of the switching elements S1~S6 due to overvoltage promotion and overvoltage of the battery 20 and the capacitor 14.

(第2実施形態) (Second Embodiment)
図8及び図9を参照して、本発明の第2実施形態による電力変換装置10を備えるモータ制御システム100について説明する。 Referring to FIGS. 8 and 9, will be described a motor control system 100 including a power conversion apparatus 10 according to a second embodiment of the present invention.

第2実施形態による電力変換装置10は、コントローラ50の終了制御部63の構成が第1実施形態とは相違する。 The power conversion apparatus 10 according to the second embodiment, the configuration of the end control unit 63 of the controller 50 in the first embodiment differs. なお、以下の実施形態では第1実施形態と同じ機能を果たす構成には同一の符号を用い、重複する記載を適宜省略して説明する。 In the following embodiments the configuration having the same functions as the first embodiment by the same reference numerals, will be omitted the description overlapping appropriately.

図8に示すように、第2実施形態による電力変換装置10では、コントローラ50の終了制御部63は、電動モータ30の各相端子に流れる電流値を測定する電流測定部63Aではなく、回転数センサ55の検出信号に基づいて電動モータ30の回転子の回転数を測定する回転数測定部63Cを備えている。 As shown in FIG. 8, in the power conversion apparatus 10 according to the second embodiment, end control unit 63 of the controller 50, rather than the current measurement unit 63A measures a current value flowing to each phase terminal of the electric motor 30, the rotational speed and a rotation number measuring unit 63C for measuring the rotational speed of the rotor of the electric motor 30 based on the detection signal of the sensor 55. また、終了制御部63の終了条件判定部63Bは、検出された電動モータ30の回転数に基づいて保護スイッチング制御を終了する終了条件が成立したか否かを判定する。 Further, the termination condition determination unit 63B of the end control section 63 determines whether or not the end condition to end the protection switching control based on the detected rotational speed of the electric motor 30 is established. 終了制御部63は、終了条件が成立した場合に終了スイッチング制御を実行するための制御信号を生成する。 End control unit 63 generates a control signal for executing a termination switching control when a termination condition is satisfied.

次に、図9を参照して、第2実施形態による電力変換装置10のスイッチング制御について説明する。 Next, with reference to FIG. 9, described switching control of the power converter 10 according to the second embodiment. 図9は、電力変換装置10のコントローラ50が実行するスイッチング制御を示すフローチャートである。 Figure 9 is a flow chart showing the switching control in which the controller 50 of the power conversion apparatus 10 executes. 図9のS101〜S103、S106及びS107の処理は図3のS101〜S103、S106及びS107の処理と同じであるので、詳細な説明を省略する。 S101~S103 of FIG. 9, S106 and processing S107 are S101~S103 of FIG. 3, are the same as the processes of S106 and S107, detailed description thereof is omitted.

図9に示すように、第2実施形態による電力変換装置10のコントローラ50は、S102でバッテリ電圧値Vbが基準電圧値Vrよりも大きいと判定された場合にS108の処理を実行する。 As shown in FIG. 9, the controller 50 of the power conversion apparatus 10 according to the second embodiment performs the process of S108 when the battery voltage value Vb is determined to be greater than the reference voltage value Vr in S102.

S108では、コントローラ50は、回転数センサ55の検出信号に基づいて現在の電動モータ30の回転数Rを取得する。 In S108, the controller 50 obtains the rotational speed R of the current of the electric motor 30 based on the detection signal of the rotational speed sensor 55.

S109では、コントローラ50は、取得した回転数Rが基準回転数Rrよりも小さいか否かを判定する。 In S109, the controller 50 determines whether the rotation speed R obtained is smaller than the reference rotation speed Rr. 基準回転数Rrは、図7(A)及び図7(B)を参照して前述したように、終了スイッチング制御実行時においてコンデンサ14に蓄積される電気エネルギが抵抗15で消費される電気エネルギよりも小さくなる回転数に設定されている。 Reference rotation speed Rr, as described above with reference to FIG. 7 (A) and FIG. 7 (B), the more electrical energy electrical energy stored in the capacitor 14 at the end switching control execution is consumed by the resistor 15 is set to a rotational speed is also reduced.

コントローラ50は、回転数Rが基準回転数Rr以上である場合には、過電圧状態のバッテリ20やコンデンサ14に電動モータ30からの電流が流れ込むことにより、バッテリ20や電力変換装置10が故障する可能性があると判定する。 Controller 50, when the rotation speed R is the reference rotational speed Rr above, when a current from the electric motor 30 flows into the battery 20 and the capacitor 14 of the overvoltage condition, can the battery 20 and power converter 10 fails It determines that there is sex. この場合、コントローラ50はS106の処理を実行する。 In this case, the controller 50 executes the processing of S106.

これに対して、コントローラ50は、回転数Rが基準回転数Rrより小さい場合には、電動モータ30からの還流電流が電力変換装置10等に悪影響を及ぼさないと判定する。 In contrast, the controller 50 determines that when the rotation speed R is the reference rotational speed Rr is smaller than the return current from the electric motor 30 does not adversely affect the power conversion apparatus 10 or the like. この場合、コントローラ50はS107の処理を実行する。 In this case, the controller 50 executes the processing of S107.

上記した第2実施形態のモータ制御システム100の電力変換装置10によれば、第1実施形態と同様の効果を得ることができる。 According to the power conversion apparatus 10 of the motor control system 100 of the second embodiment described above, it is possible to obtain the same effect as the first embodiment.

また、第2実施形態による電力変換装置10は、電動モータ30の回転数Rが基準回転数Rrよりも小さい場合に終了条件が成立したと判定する。 Further, it is determined that the power conversion apparatus 10 according to the second embodiment, the termination condition is satisfied when the rotational speed R of the electric motor 30 is smaller than the reference rotation speed Rr. そして、基準回転数Rrは、終了スイッチング制御(第3制御)を実行した時にコンデンサ14に充電される電気エネルギが抵抗15で消費される電気エネルギよりも小さくなる回転数に設定される。 The reference rotational speed Rr is set to a rotational speed of the electric energy charged in the capacitor 14 becomes smaller than the electrical energy consumed by the resistor 15 when running the end switching control (the third control). したがって、終了スイッチング制御の実行中に、バッテリ20及びコンデンサ14の過電圧促進や過電圧に起因するスイッチング素子S1〜S6の故障を防止することができる。 Therefore, it is possible during the termination switching control, to prevent failure of the switching elements S1~S6 due to overvoltage promotion and overvoltage of the battery 20 and the capacitor 14.

なお、本発明は上記の実施形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。 The present invention is not limited to the above embodiments, it is obvious that various modifications can be made within the scope of the technical spirit thereof.

上述した各実施形態は、それぞれ単独の実施形態として説明したが、適宜組み合わせてもよい。 Each of the above embodiments have been described respectively as an embodiment of the sole may be combined as appropriate.

100 モータ制御システム 10 電力変換装置 20 バッテリ(電源) 100 motor control system 10 power converter 20 battery (power supply)
30 電動モータ(電動機) 30 electric motor (electric motor)
11 正側電源線 12 負側電源線 14 コンデンサ 15 抵抗 50 コントローラ(制御部) 11 positive supply line 12 negative power supply line 14 the capacitor 15 resistor 50 controller (control unit)
62 保護制御部 62A 電圧測定部 62B 過電圧判定部 63 終了制御部 63A 電流測定部 63B 終了条件判定部 63C 回転数測定部 S1〜S6 スイッチング素子 62 protection controller 62A voltage measuring unit 62B overvoltage determining portion 63 terminates the control unit 63A current measurement unit 63B end condition determination unit 63C rotation number measuring unit S1~S6 switching element

Claims (6)

  1. 電源と電動機の間に接続される電力変換装置であって、 A power converter connected between the power source and the motor,
    電源の正極及び負極にそれぞれ接続される正極側電源線及び負極側電源線と、 The positive electrode side power supply line and the negative side power line connected to the positive electrode and the negative electrode of the power source,
    前記電動機の各相に設けられるとともに、前記正極側電源線と前記負極側電源線の間において直列に接続される正極側スイッチング素子及び負極側スイッチング素子と、 Together provided to each phase of the motor, the positive side switching elements and the negative switching device connected in series between the said positive side power source line negative side power source line,
    前記電源の両端間の電圧に基づいて前記電源が過電圧状態であるか否かを判定する電圧状態判定部と、 And determining a voltage state decision unit whether said power source is of an overvoltage condition on the basis of the voltage across said power supply,
    前記正極側スイッチング素子及び前記負極側スイッチング素子をオン及びオフする制御部と、 And on and off to the control unit of the positive electrode side switching element and the negative side switching elements,
    前記正極側電源線と前記負極側電源線の間に接続されるコンデンサと、 A capacitor connected between said said positive side power source line negative side power source line,
    前記正極側電源線と前記負極側電源線の間において、前記ンデンサに対して並列に接続される抵抗と、を備え、 In between the said positive side power source line negative side power source line, and a resistor connected in parallel to said capacitor,
    前記制御部は、前記電源が過電圧状態であると判定された場合に、前記正極側スイッチング素子の全てをオンとし、前記負極側スイッチング素子の全てをオフとする第1制御と、前記負極側スイッチング素子の全てをオンとし、前記正極側スイッチング素子の全てをオフとする第2制御と、を交互に実行し、 Wherein, when the power source is determined to be over-voltage condition, wherein all the on the positive electrode side switching element, a first control for turning off all of the negative side switching elements, the negative electrode side switching all elements are turned on, run, and a second control for turning off all of the positive side switching elements alternately,
    前記制御部はさらに、所定のスイッチング周波数に基づいて前記第1制御と前記第2制御とを交互に実行するように構成されており、 Wherein the control unit is further configured to perform alternately and the second control and the first control based on a predetermined switching frequency,
    前記スイッチング周波数は、前記第1制御及び前記第2制御を実行する時に、前記コンデンサに充電される電気エネルギが前記抵抗で消費される電気エネルギよりも小さくなる周波数に設定される、 The switching frequency, wherein when executing the first control and the second control, the electric energy charged in the capacitor is set to a frequency smaller than the electrical energy consumed by the resistor,
    ことを特徴とする電力変換装置。 Power converter, characterized in that.
  2. 前記第1制御には、前記正極側スイッチング素子の全てをオンとし、前記負極側スイッチング素子の全てをオフとした後に、前記正極側スイッチング素子及び前記負極側スイッチング素子の全てをオフとするデッドタイムが含まれ、 Wherein the first control, the all positive-side switching element is turned on, after turning off the all of the negative side switching elements, the dead time to turn off all of the positive side switching element and the negative side switching elements It is included,
    前記第2制御には、前記負極側スイッチング素子の全てをオンとし、前記正極側スイッチング素子の全てをオフとした後に、前記正極側スイッチング素子及び前記負極側スイッチング素子の全てをオフとするデッドタイムが含まれる、 Wherein the second control, the turns on the all negative-side switching elements, wherein after all of the positive side switching element is turned off, the dead time to turn off all of the positive side switching element and the negative side switching elements It is included,
    ことを特徴とする請求項1に記載の電力変換装置。 Power converter according to claim 1, characterized in that.
  3. 記スイッチング周波数は、前記正極側スイッチング素子及び前記負極側スイッチング素子の温度が耐熱温度より低くなる周波数に設定される、 Before SL switching frequency, the temperature of the positive electrode side switching element and the negative side switching element is set to lower becomes the frequency than the heat resistant temperature,
    ことを特徴とする請求項1又は2に記載の電力変換装置。 Power converter according to claim 1 or 2, characterized in that.
  4. 前記第1制御及び前記第2制御を交互に実行する保護制御を終了する終了条件が成立したか否かを判定する条件判定部をさらに備え、 Further comprising the determining condition determination section whether or not the end condition is satisfied to end the protection control first control and said second control is executed alternately,
    前記制御部は、前記終了条件が成立した場合に、前記正極側スイッチング素子及び前記負極側スイッチング素子の全てをオフとする第3制御を実行する ことを特徴とする請求項1から3のいずれか一つに記載の電力変換装置。 Wherein, when the termination condition is satisfied, any one of claims 1 to 3, characterized in that to perform a third control to turn off all of the positive side switching element and the negative side switching elements power converter according to one.
  5. 前記電動機に流れている電流を検出する電流検出部をさらに備え、 Further comprising a current detector for detecting a current flowing in the electric motor,
    前記条件判定部は、検出された電流値が基準電流値よりも小さい場合に、前記終了条件が成立したと判定するように構成され、 The condition determining unit, when the detected current value is smaller than the reference current value, wherein the termination condition is configured to determine to be satisfied,
    前記基準電流値は、前記第3制御を実行した時に、前記コンデンサに充電される電気エネルギが前記抵抗で消費される電気エネルギよりも小さくなる電流値に設定される、 The reference current value, when running the third control, the electric energy charged in the capacitor is set to the current value becomes smaller than the electrical energy consumed by the resistor,
    ことを特徴とする請求項4に記載の電力変換装置。 Power converter according to claim 4, characterized in that.
  6. 前記電動機の回転数を検出する回転数検出部をさらに備え、 Further comprising a rotation speed detector which detects the rotational speed of the electric motor,
    前記条件判定部は、検出された回転数が基準回転数よりも小さい場合に、前記終了条件が成立したと判定するように構成され、 The condition determining unit, when the rotation speed detected is lower than the reference rotational speed, the termination condition is configured to determine to be satisfied,
    前記基準回転数は、前記第3制御を実行した時に、前記コンデンサに充電される電気エネルギが前記抵抗で消費される電気エネルギよりも小さくなる回転数に設定される、 The reference rotation speed, when executing the third control, the electric energy charged in the capacitor is set to the rotational speed becomes smaller than the electrical energy consumed by the resistor,
    ことを特徴とする請求項4に記載の電力変換装置。 Power converter according to claim 4, characterized in that.
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