JP6827182B2 - インバータ制御装置 - Google Patents
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を動作させることで、良質なモータ駆動を実現すると共に、安価な構成のインバータ制御装置を提供することができる。
図1は、本発明のインバータ制御装置のシステム構成図である。このインバータ制御装置は、直流電源1、モータ3に供給する駆動電圧を生成、出力するインバータ2、およびインバータ2を制御するインバータ制御手段6を備える。また、モータ3は中性点を中心にY結線された3相巻線であるU相巻線4u、V相巻線4v、W相巻線4wが取り付けられる固定子4と、磁石が装着されている回転子5を備える。
Iqs=Is×cos(βm) ・・・(2)
なお、図16に座標軸の定義を示す。θはインバータ制御切替部13から得られる出力位置、βmは電流位相である。3相(u、v、w)/2相(d、q)変換および2相(d
、q)/3相(u、v、w)変換については公知のため、以下詳細な説明は省略する。
Iu(n)=Iu(n−1)+[Iu(n−1)−Iu(n−2)]・・・(3)
で表されるような非常に簡単なものでも良く、これによって、第1インバータ制御部11において回転子位置速度推定部114での演算結果の精度を向上させることが可能となるものである。
電流制御部113では、2相電流(Id、Iq)と、電流指令演算部10から得られる2相電流指令値(Ids、Iqs)との偏差情報に基づいてモータ3の電流値が電流指令値に一致するように比例積分制御等を用いて2相電圧指令値(Vds1、Vqs1)を導出する。
1)に変換する。
−ωs×Lq×Iqs ・・・(5)
Vqs2=Ra×Iqs+Lq×ΔIqs/Ts
+ωs×Ld×Ids+ωs×Φa ・・・(6)
ここで、ΔIdsは前回Idsに対する現在Idsの差分、ΔIqsは前回Iqsに対する現在Iqsの差分である。
2相/3相変換部122では、更新位置θsに基づいて電圧制御部120から得られる2相電圧指令値(Vds2、Vqs2)を3相電圧指令値(Vus2、Vvs2、Vws2)に変換する。
タ3の駆動が行われる場合をモード2と定義)を決定する。
PWM信号が図3のように変化する場合を考える。ここで、図4において信号「U」は上アームのスイッチング素子21uを、信号「V」は上アームのスイッチング素子21vを、信号「W」は上アームのスイッチング素子21wを、信号「X」は下アームのスイッチング素子21xを、信号「Y」は下アームのスイッチング素子21yを、信号「Z」は下アームのスイッチング素子21zを動作させる信号を示す。
なお、タイミング(4)とタイミング(5)はスイッチング素子(21u〜21z)の動作遅れによりインバータ上下アームが短絡するのを防止するためのデッドタイム期間であり、この期間にインバータ母線に流れる電流は、各相電流の流れる向きによって不定である。
制御を行うインバータ制御装置ではモータ3の駆動ができなくなる。
なお、所定の電圧差閾値ΔVをPWM信号のデューティ差閾値ΔDに換算すると、キャリア周期Tcに対するインバータ2の母線電流の検出期間Tdetの百分率で設定される(キャリア周期Tcの設定値によりデューティ差閾値ΔDの設定値は変化するが、本発明のインバータ制御装置ではデューティ差閾値ΔDは30%以下で設定される)。
ここで、インバータ2の母線電流の検出期間Tdetについては、主にマイコン(図示せず)のADサンプリング時間や、デッドタイム期間、インバータ2のスイッチング素子(21u〜21z)のスイッチング動作の遅延時間、スイッチング動作により発生する高周波振動(リンギング)が減衰するまでの時間を考慮して設定される。
の駆動)とし、それ以外の場合(インバータ2の母線電流から3相分のモータ相電流の再現が可能となる位相領域)にはモード1(第1インバータ制御部11によるモータ3の駆動)とする。
以下、本発明の第2の実施の形態のインバータ制御装置について説明する。主要なシステム構成(図1)について、第1の実施の形態のインバータ制御装置と同一であり、重複するため説明を省略し、ここでは構成が異なる第1インバータ制御部11に関する内容についてのみ説明する(第2インバータ制御部12、インバータ制御切替部13に関しては、第1の実施の形態のインバータ制御装置と同一であり、重複するため説明を省略する)。
Id(n)=Id(n−1)+[Id(n−1)−Id(n−2)]・・・(10)で表されるような非常に簡単なものでも良く、これによって、第1インバータ制御部11において回転子位置速度推定部214での演算結果の精度を向上させることが可能となるものである。
低下する可能性があるのに対して、本実施の形態の電流推定部211では、2相検出電流(直流波形)の時系列変化量から推定演算するため、電流推定精度の低下を防止することができる。
2 インバータ
21u〜21z スイッチング素子
22u〜22z 還流ダイオード
3 モータ
4 固定子
4u〜4w 固定子巻線
5 回転子
6 インバータ制御手段
7 電流検出手段
8 電圧検出手段
10 電流指令演算部
11 第1インバータ制御部
12 第2インバータ制御部
13 インバータ制御切替部
14 ベースドライバ
15 ADサンプリング時間
110 電流再現部
111、211 電流推定部
112、212 電流選択部
113、213 電流制御部
114、214 回転子位置速度推定部
115、215 3相/2相変換部
116 2相/3相変換部
120 電圧制御部
121 回転子位置更新部
122 2相/3相変換部
130 動作モード判定部
131 電圧指令選択部
132 位置選択部
133 速度選択部
134 PWM信号生成部
135 出力電圧演算部
136、137 変調処理部
Claims (6)
- 複数相のモータと、直流電力を交流電力に変換し、前記モータへ電力を変換するインバータと、前記インバータに流れる母線電流を検出する電流検出手段と、前記インバータの母線電流を基に前記モータの相電流を再現する電流再現手段を含み、前記モータの出力トルクが所要のトルクとなるように前記モータを駆動する電流値を制御する第1インバータ制御手段と、前記モータに与える回転速度指令値および電流指令値と、モータ定数(巻線抵抗値、インダクタンス値、誘起電圧値)とに基づいて前記モータを駆動する電圧値を制御する第2インバータ制御手段と、前記第1インバータ制御手段による前記モータの駆動と、前記第2インバータ制御手段による前記モータの駆動とを切り替えるインバータ制御切替手段とを備え、前記インバータ制御切替手段は、前記第1インバータ制御手段で算出される前記モータの電圧指令値の中間相の電圧値を基準に、その相を含む2相の電圧差(中間相と最大相との電圧差、中間相と最小相との電圧差)のうち少なくともいずれか一方の電圧差が所定の電圧差閾値未満となる場合には前記第2インバータ制御手段により前記モータを駆動し、それ以外の場合には前記第1インバータ制御手段により前記モータを駆動することを特徴とするインバータ制御装置。
- 複数相のモータと、直流電力を交流電力に変換し、前記モータへ電力を供給するインバータと、前記インバータに流れる母線電流を検出する電流検出手段と、前記インバータの母線電流を基に前記モータの相電流を再現する電流再現手段を含み、前記モータの出力トルクが所要のトルクとなるように前記モータを駆動する電流値を制御する第1インバータ制御手段と、前記モータに与える回転速度指令値および電流指令値と、モータ定数(巻線抵抗値、インダクタンス値、誘起電圧値)とに基づいて前記モータを駆動する電圧値を制御する第2インバータ制御手段と、前記第1インバータ制御手段による前記モータの駆動と、前記第2インバータ制御手段による前記モータの駆動とを切り替えるインバータ制御切替手段とを備え、
前記インバータ制御切替手段は、前記第1インバータ制御手段で算出される前記モータの電圧指令値に基づいて生成されるインバータ制御信号の中間相のデューティを基準に、その相を含む2相のデューティ差(中間相と最大相とのデューティ差、中間相と最小相とのデューティ差)のうち少なくともいずれか一方のデューティ差が所定のデューティ差閾値未満となる場合には前記第2インバータ制御手段により前記モータを駆動し、それ以外の場合には前記第1インバータ制御手段により前記モータを駆動することを特徴とするインバータ制御装置。 - 前記インバータの直流電流を検出する電圧検出手段をさらに備え、前記所定の電圧差閾値は、前記インバータの母線電流の検出期間に、前記インバータの直流電圧を乗じた値に基づいて設定されることを特徴とする請求項1に記載のインバータ制御装置。
- 前記所定のデューティ差閾値は、前記インバータの母線電流の検出期間に基づいて設定されることを特徴とする請求項2に記載のインバータ制御装置。
- 前記第1インバータ制御手段による前記モータの駆動と、前記第2インバータ制御手段による前記モータの駆動とが、前記モータの電気角1周期中に存在することを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載のインバータ制御装置。
- 前記第2インバータ制御手段により前記モータの駆動が行われるキャリア周期では、前記第1インバータ制御手段において前記モータの電流値を、前回までのキャリア周期で得られる時系列変化量から推定演算することを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載のインバータ制御装置。
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