JP6908303B2

JP6908303B2 - Power converter

Info

Publication number: JP6908303B2
Application number: JP2020005777A
Authority: JP
Inventors: 満孝伊藤; 芳光高橋; 遠藤　剛; 剛遠藤
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2016-03-23
Filing date: 2020-01-17
Publication date: 2021-07-21
Anticipated expiration: 2036-03-23
Also published as: JP2020061940A

Description

本発明は、電力変換装置に関する。 The present invention relates to a power converter.

従来、巻線切替機能付インバータが知られている。例えば、特許文献１では、２組のインバータ回路と２個のスイッチを設けることで、Ｙ接続運転とΔ接続運転とを切り替えている。 Conventionally, an inverter with a winding switching function is known. For example, in Patent Document 1, Y connection operation and Δ connection operation are switched by providing two sets of inverter circuits and two switches.

特開平１−３４１９８号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 1-34198

特許文献１では、インバータ回路の制御方法としてＰＷＭ制御以外の制御については、なんら言及されていない。
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、回転電機の最大トルクを向上可能な電力変換装置を提供することにある。 Patent Document 1 does not mention any control other than PWM control as a control method of the inverter circuit.
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a power conversion device capable of improving the maximum torque of a rotary electric machine.

本発明の電力変換装置は、複数相のコイル（１１、１２、１３）を有する回転電機（１０）の電力を変換するものであって、第１インバータ（２０）と、第２インバータ（３０）と、高電位側接続線（５１）と、低電位側接続線（５５）と、制御部（６５）と、を備える。 The power conversion device of the present invention converts the power of a rotary electric machine (10) having a plurality of phases of coils (11, 12, 13), and is a first inverter (20) and a second inverter (30). A high potential side connection line (51), a low potential side connection line (55), and a control unit (65) are provided.

第１インバータは、高電位側に設けられる第１上アーム素子（２１〜２３）、および、第１上アーム素子の低電位側に設けられる第１下アーム素子（２４〜４６）を相毎に有し、コイルの一端（１１１、１２１、１３１）と電圧源（４０）とに接続される。
第２インバータは、高電位側に設けられる第２上アーム素子（３１〜３３）、および、第２上アーム素子の低電位側に設けられる第２下アーム素子（３４〜３６）を相毎に有し、コイルの他端（１１２、１２２、１３２）に接続される。 The first inverter has a first upper arm element (21 to 23) provided on the high potential side and a first lower arm element (24 to 46) provided on the low potential side of the first upper arm element for each phase. It has and is connected to one end (111, 121, 131) of the coil and the voltage source (40).
The second inverter has a second upper arm element (31 to 33) provided on the high potential side and a second lower arm element (34 to 36) provided on the low potential side of the second upper arm element for each phase. It has and is connected to the other end (112, 122, 132) of the coil.

高電位側接続線は、電圧源の正極側と、第１上アーム素子の高電位側と、第２上アーム素子の高電位側とを接続する。
低電位側接続線は、電圧源の負極側と、第１下アーム素子の低電位側と、第２下アーム素子の低電位側とを接続する。
制御部は、第１インバータおよび第２インバータを制御する。
制御部は、回転電機のトルクが切替閾値以下の場合、コイルに平衡電流が流れるように制御する平衡制御とし、回転電機のトルクが切替閾値より大きい場合、コイルに不平衡電流が流れるように制御する不平衡制御とする。
高電位側接続線および低電位側接続線の少なくとも一方には、第１インバータ側と第２インバータ側とを断接可能な開閉器（５２、５６）が設けられる。平衡制御を行う駆動領域である平衡制御領域は、低回転数側の第１領域および第１領域より高回転数側の第２領域を含み、不平衡制御を行う領域を第３領域とすると、制御部は、回転電機の駆動要求が第１領域である場合、少なくとも１つの開閉器を開とし、第２インバータを中性点化し、駆動要求に応じて第１インバータを制御するＹ結線制御とし、駆動要求が第２領域または第３領域である場合、全ての開閉器を閉とし、コイルに印加する電圧を相毎に制御するブリッジ制御とする。
The high potential side connection line connects the positive electrode side of the voltage source, the high potential side of the first upper arm element, and the high potential side of the second upper arm element.
The low potential side connection line connects the negative electrode side of the voltage source, the low potential side of the first lower arm element, and the low potential side of the second lower arm element.
The control unit controls the first inverter and the second inverter.
The control unit uses balanced control to control the equilibrium current to flow through the coil when the torque of the rotary electric machine is equal to or less than the switching threshold, and controls the unbalanced current to flow through the coil when the torque of the rotary electric machine is greater than the switching threshold. It is an unbalanced control .
At least one of the high-potential side connection line and the low-potential side connection line is provided with switches (52, 56) capable of connecting and disconnecting the first inverter side and the second inverter side. The equilibrium control region, which is the drive region for performing equilibrium control, includes the first region on the low rotation speed side and the second region on the higher rotation speed side than the first region, and the region for performing unbalance control is defined as the third region. When the drive request of the rotary electric machine is in the first region, the control unit opens at least one switch, neutralizes the second inverter, and controls the first inverter in response to the drive request. When the drive request is in the second region or the third region, all switches are closed and bridge control is used to control the voltage applied to the coil for each phase.

本発明では、高電位側接続線および低電位側接続線にて、第１インバータと第２インバータとを接続することで、それぞれの相を独立のブリッジ回路とみなし、コイルの印加電圧を相毎に制御するブリッジ制御が可能である。 In the present invention, by connecting the first inverter and the second inverter with the high potential side connection line and the low potential side connection line, each phase is regarded as an independent bridge circuit, and the applied voltage of the coil is set for each phase. Bridge control is possible.

本発明の第１実施形態による電力変換装置を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the power conversion apparatus by 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１実施形態によるモータジェネレータの駆動領域を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the drive area of the motor generator by 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１実施形態によるＹ結線制御をよびブリッジ制御を説明する説明図である。It is explanatory drawing which explains the Y connection control and bridge control by 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１実施形態によるブリッジ制御時のＵ相の回路図である。It is a circuit diagram of the U phase at the time of bridge control by 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１実施形態によるブリッジ制御を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the bridge control by 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１実施形態による平衡ブリッジ制御時の動作を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the operation at the time of the equilibrium bridge control by 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１実施形態による不平衡ブリッジ制御時の動作を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the operation at the time of unbalanced bridge control by 1st Embodiment of this invention. 本発明の第２実施形態による電力変換装置を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the power conversion apparatus by 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第３実施形態による電力変換装置を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the power conversion apparatus by 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第４実施形態による電力変換装置を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the power conversion apparatus by 4th Embodiment of this invention.

以下、本発明による電力変換装置を図面に基づいて説明する。以下、複数の実施形態において、実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態による電力変換装置を図１〜図７に示す。
図１に示すように、回転電機駆動システム１は、回転電機としてのモータジェネレータ１０、および、電力変換装置１５を備える。 Hereinafter, the power conversion device according to the present invention will be described with reference to the drawings. Hereinafter, in a plurality of embodiments, substantially the same configuration will be designated by the same reference numerals and description thereof will be omitted.
(First Embodiment)
The power conversion device according to the first embodiment of the present invention is shown in FIGS. 1 to 7.
As shown in FIG. 1, the rotary electric machine drive system 1 includes a motor generator 10 as a rotary electric machine and a power conversion device 15.

モータジェネレータ１０は、例えば電気自動車やハイブリッド車両等の電動自動車に適用され、図示しない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。モータジェネレータ１０は、駆動輪を駆動するための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運動エネルギによって駆動されて発電する発電機としての機能を有する。本実施形態では、モータジェネレータ１０が電動機として機能する場合を中心に説明する。 The motor generator 10 is a so-called "main engine motor" that is applied to an electric vehicle such as an electric vehicle or a hybrid vehicle and generates torque for driving a drive wheel (not shown). The motor generator 10 has a function as an electric motor for driving the drive wheels and a function as a generator for generating electricity by being driven by kinetic energy transmitted from an engine or drive wheels (not shown). In this embodiment, the case where the motor generator 10 functions as an electric motor will be mainly described.

モータジェネレータ１０は、３相交流の回転機であって、Ｕ相コイル１１、Ｖ相コイル１２、および、Ｗ相コイル１３を有する。以下適宜、Ｕ相コイル１１、Ｖ相コイル１２およびＷ相コイル１３を「コイル１１〜１３」という。また、Ｕ相コイル１１に流れる電流をＵ相電流Ｉｕ、Ｖ相コイル１２に流れる電流をＶ相電流Ｉｖ、Ｗ相コイル１３に流れる電流をＷ相電流Ｉｗとする。コイル１１〜１３に流れる電流について、第１インバータ２０側から第２インバータ３０側に流れる電流を正、第２インバータ３０側から第１インバータ２０側に流れる電流を負とする。 The motor generator 10 is a three-phase AC rotary machine, and has a U-phase coil 11, a V-phase coil 12, and a W-phase coil 13. Hereinafter, the U-phase coil 11, the V-phase coil 12, and the W-phase coil 13 are appropriately referred to as “coils 11 to 13”. Further, the current flowing through the U-phase coil 11 is referred to as the U-phase current Iu, the current flowing through the V-phase coil 12 is referred to as the V-phase current Iv, and the current flowing through the W-phase coil 13 is referred to as the W-phase current Iw. Regarding the current flowing through the coils 11 to 13, the current flowing from the first inverter 20 side to the second inverter 30 side is positive, and the current flowing from the second inverter 30 side to the first inverter 20 side is negative.

電力変換装置１５は、モータジェネレータ１０の電力を変換するものであって、第１インバータ２０、第２インバータ３０、高電位側接続線５１、低電位側接続線５５、および、制御部６５等を備える。
第１インバータ２０は、コイル１１〜１３の通電を切り替える３相インバータであり、スイッチング素子２１〜２６を有する。第２インバータ３０は、コイル１１〜１３の通電を切り替える３相インバータであり、スイッチング素子３１〜３６を有する。
スイッチング素子２１は、トランジスタ２１１およびダイオード２２１を有する。スイッチング素子２２〜２６、３１〜３６も同様に、それぞれ、トランジスタ２１２〜２１６、３１１〜３１６、および、ダイオード２２２〜２２６、３２１〜３２６を有する。 The power conversion device 15 converts the electric power of the motor generator 10, and includes the first inverter 20, the second inverter 30, the high potential side connection line 51, the low potential side connection line 55, the control unit 65, and the like. Be prepared.
The first inverter 20 is a three-phase inverter that switches the energization of the coils 11 to 13, and has switching elements 21 to 26. The second inverter 30 is a three-phase inverter that switches the energization of the coils 11 to 13, and has switching elements 31 to 36.
The switching element 21 has a transistor 211 and a diode 221. Similarly, the switching elements 22 to 26 and 31 to 36 also have transistors 212 to 216 and 31 to 316, and diodes 222 to 226 and 321 to 226, respectively.

トランジスタ２１１〜２１６、３１１〜３１６は、ＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）であって、制御部６５によってオンオフ作動が制御される。トランジスタ２１１〜２１６、３１１〜３１６は、オンされたときに高電位側から低電位側への通電が許容され、オフされたときに通電が遮断される。トランジスタ２１１〜２１６、３１１〜３１６は、ＩＧＢＴに限らず、ＭＯＳＦＥＴ等であってもよい。 The transistors 211 to 216 and 31 to 316 are IGBTs (insulated gate bipolar transistors), and the on / off operation is controlled by the control unit 65. When the transistors 211 to 216 and 31 to 316 are turned on, energization from the high potential side to the low potential side is allowed, and when the transistors are turned off, the energization is cut off. The transistors 211 to 216 and 31 to 316 are not limited to IGBTs, and may be MOSFETs or the like.

ダイオード２２１〜２２６、３２１〜３２６は、トランジスタ２１１〜２１６、３１１〜３１６のそれぞれと並列に接続され、低電位側から高電位側への通電を許容する還流ダイオードである。例えば、ダイオード２２１〜２２６、３２１〜３２６は、例えば、ＭＯＳＦＥＴの寄生ダイオード等のように、トランジスタ２１１〜２１６、３１１〜３１６に内蔵されていてもよいし、外付けされたものであってもよい。 The diodes 221 to 226 and 321 to 226 are freewheeling diodes that are connected in parallel with the transistors 211 to 216 and 31 to 316, respectively, and allow energization from the low potential side to the high potential side. For example, the diodes 221 to 226 and 321 to 226 may be built in the transistors 211 to 216 and 31 to 316, such as a parasitic diode of a MOSFET, or may be externally attached. ..

第１インバータ２０において、高電位側にスイッチング素子２１〜２３が接続され、低電位側にスイッチング素子２４〜２６が接続される。また、スイッチング素子２１〜２３の高電位側はバッテリ４０の正極と接続され、スイッチング素子２４〜２６の低電位側はバッテリ４０の負極と接続される。 In the first inverter 20, switching elements 21 to 23 are connected to the high potential side, and switching elements 24 to 26 are connected to the low potential side. Further, the high potential side of the switching elements 21 to 23 is connected to the positive electrode of the battery 40, and the low potential side of the switching elements 24 to 26 is connected to the negative electrode of the battery 40.

Ｕ相のスイッチング素子２１、２４の接続点にはＵ相コイル１１の一端１１１が接続され、Ｖ相のスイッチング素子２２、２５の接続点にはＶ相コイル１２の一端１２１が接続され、Ｗ相のスイッチング素子２３、２６の接続点にはＷ相コイル１３の一端１３１が接続される。すなわち、第１インバータ２０は、コイル１１、１２、１３の一端１１１、１２１、１３１とバッテリ４０との間に接続される。 One end 111 of the U-phase coil 11 is connected to the connection point of the U-phase switching elements 21 and 24, and one end 121 of the V-phase coil 12 is connected to the connection point of the V-phase switching elements 22 and 25. One end 131 of the W-phase coil 13 is connected to the connection point of the switching elements 23 and 26. That is, the first inverter 20 is connected between one ends 111, 121, 131 of the coils 11, 12, 13 and the battery 40.

第２インバータ３０において、高電位側にスイッチング素子３１〜３３が接続され、低電位側にスイッチング素子３４〜３６が接続される。
Ｕ相のスイッチング素子３１、３４の接続点にはＵ相コイル１１の他端１１２が接続され、Ｖ相のスイッチング素子３２、３５の接続点にはＶ相コイル１２の他端１２２が接続され、Ｗ相のスイッチング素子３３、３６の接続点にはＷ相コイル１３の他端１３２が接続される。 In the second inverter 30, switching elements 31 to 33 are connected to the high potential side, and switching elements 34 to 36 are connected to the low potential side.
The other end 112 of the U-phase coil 11 is connected to the connection point of the U-phase switching elements 31 and 34, and the other end 122 of the V-phase coil 12 is connected to the connection point of the V-phase switching elements 32 and 35. The other end 132 of the W-phase coil 13 is connected to the connection point of the W-phase switching elements 33 and 36.

以下適宜、第１インバータ２０において、高電位側に接続されるスイッチング素子２１〜２３を「第１上アーム素子」、低電位側に接続されるスイッチング素子２４〜２６を「第１下アーム素子」とする。また、第２インバータ３０において、高電位側に接続されるスイッチング素子３１〜３３を「第２上アーム素子」、低電位側に接続されるスイッチング素子３４〜３６を「第２下アーム素子」とする。 Hereinafter, in the first inverter 20, the switching elements 21 to 23 connected to the high potential side are referred to as “first upper arm elements”, and the switching elements 24 to 26 connected to the low potential side are referred to as “first lower arm elements”. And. Further, in the second inverter 30, the switching elements 31 to 33 connected to the high potential side are referred to as "second upper arm elements", and the switching elements 34 to 36 connected to the low potential side are referred to as "second lower arm elements". do.

バッテリ４０は、第１インバータ２０と接続される。本実施形態では、第２インバータ３０側にはバッテリ等の電圧源が設けられていない。
コンデンサ４３は、第１インバータ２０とバッテリ４０との間に接続される平滑コンデンサである。
電流検出部４５は、相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗを検出する。本実施形態では、電流検出部４５として、ホール素子等の電流検出素子が各相に設けられる。 The battery 40 is connected to the first inverter 20. In this embodiment, a voltage source such as a battery is not provided on the second inverter 30 side.
The capacitor 43 is a smoothing capacitor connected between the first inverter 20 and the battery 40.
The current detection unit 45 detects the phase currents Iu, Iv, and Iw. In the present embodiment, a current detection element such as a Hall element is provided in each phase as the current detection unit 45.

高電位側接続線５１は、バッテリ４０の正極側と、第１上アーム素子２１〜２３の高電位側と、第２上アーム素子３１〜３３の高電位側とを接続する。換言すると、高電位側接続線５１は、モータジェネレータ１０を経由せずに、インバータ２０、３０の高電位側を接続する接続配線である。
低電位側接続線５５は、バッテリ４０の負極側と、第１下アーム素子２４〜２６の低電位側と、第２下アーム素子３４〜３６の低電位側とを接続する。換言すると、低電位側接続線５５は、モータジェネレータ１０を経由せずに、インバータ２０、３０の低電位側を接続する接続配線である。 The high potential side connection line 51 connects the positive electrode side of the battery 40, the high potential side of the first upper arm elements 21 to 23, and the high potential side of the second upper arm elements 31 to 33. In other words, the high potential side connection line 51 is a connection wiring that connects the high potential side of the inverters 20 and 30 without passing through the motor generator 10.
The low potential side connection line 55 connects the negative electrode side of the battery 40, the low potential side of the first lower arm elements 24 to 26, and the low potential side of the second lower arm elements 34 to 36. In other words, the low potential side connection line 55 is a connection wiring that connects the low potential side of the inverters 20 and 30 without passing through the motor generator 10.

高電位側接続線５１には、第１インバータ２０側と第２インバータ３０側との導通および遮断を切替可能な開閉器５２が設けられる。開閉器５２は、第１インバータ２０側と第２インバータ３０側との導通および遮断を切替可能であれば、機械式のものであってもよいし、半導体スイッチ等であってもよい。 The high potential side connection line 51 is provided with a switch 52 capable of switching between conduction and interruption between the first inverter 20 side and the second inverter 30 side. The switch 52 may be a mechanical type, a semiconductor switch, or the like, as long as the continuity and interruption between the first inverter 20 side and the second inverter 30 side can be switched.

制御信号生成部６０は、第１ドライバ回路６１、第２ドライバ回路６２、および、制御部６５を有する。
制御部６５は、マイコンを主体として構成され、各種演算処理を行う。制御部６５における各処理は、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であってもよいし、専用の電子回路によるハードウェア処理であってもよい。
制御部６５は、第１インバータ２０および第２インバータ３０を制御する。具体的には、トルク指令値ｔｒｑ^*や電流指令値Ｉｕ^*、Ｉｖ^*、Ｉｗ^*等のモータジェネレータ１０の駆動に係る指令値に基づき、スイッチング素子２１〜２６、３１〜３６のトランジスタ２１１〜２１６、３１１〜３１６のオンオフ作動を制御する制御信号を生成し、ドライバ回路６１、６２に出力する。 The control signal generation unit 60 includes a first driver circuit 61, a second driver circuit 62, and a control unit 65.
The control unit 65 is mainly composed of a microcomputer and performs various arithmetic processes. Each process in the control unit 65 may be a software process by executing a program stored in advance in the CPU, or may be a hardware process by a dedicated electronic circuit.
The control unit 65 controls the first inverter 20 and the second inverter 30. Specifically, the transistors 211 to 216 of the switching elements 21 to 26 and 31 to 36 are based on the command values related to the driving of the motor generator 10, such as the torque command value trq ^* and the current command values Iu ^* , Iv ^* , and Iw ^*. , 31 to 316 generate a control signal for controlling the on / off operation, and output the control signal to the driver circuits 61 and 62.

第１ドライバ回路６１は、制御部６５からの制御信号に応じ、トランジスタ２１１〜２１６のオンオフ作動を制御するゲート信号を生成して出力する。第２ドライバ回路６２は、制御部６５からの制御信号に応じ、トランジスタ３１１〜３１６のオンオフ作動を制御するゲート信号を生成して出力する。トランジスタ２１１〜２１６、３１１〜３１６が制御信号に応じてオンオフされることで、バッテリ４０の直流電力が交流電力に変換され、モータジェネレータ１０へ供給される。これにより、モータジェネレータ１０の駆動は、第１インバータ２０および第２インバータ３０を介して、制御部６５に制御される。 The first driver circuit 61 generates and outputs a gate signal for controlling the on / off operation of the transistors 211 to 216 in response to the control signal from the control unit 65. The second driver circuit 62 generates and outputs a gate signal for controlling the on / off operation of the transistors 31 to 316 in response to the control signal from the control unit 65. When the transistors 211 to 216 and 31 to 316 are turned on and off according to the control signal, the DC power of the battery 40 is converted into AC power and supplied to the motor generator 10. As a result, the drive of the motor generator 10 is controlled by the control unit 65 via the first inverter 20 and the second inverter 30.

以下適宜、スイッチング素子２１〜２６、３１〜３６のトランジスタ２１１〜２１６、３１１〜３１６のオンオフ作動を制御することを、単にスイッチング素子２１〜２６、３１〜３６のオンオフ作動を制御する、という。本実施形態では、スイッチング素子２１〜２６、３１〜３６は、ドライバ回路６１、６２により、それぞれ独立してオンオフを制御可能である。 Hereinafter, appropriately controlling the on / off operation of the transistors 211-216 and 313-116 of the switching elements 21-26 and 31-36 is simply referred to as controlling the on-off operation of the switching elements 21-26 and 31-36. In the present embodiment, the switching elements 21 to 26 and 31 to 36 can be independently turned on and off by the driver circuits 61 and 62, respectively.

モータジェネレータ１０の駆動制御を説明する。本実施形態では、モータジェネレータ１０の回転数およびトルクを「駆動要求」とする。図２に示すように、モータジェネレータ１０の回転数およびトルクに応じ、駆動領域を第１領域Ｒ１、第２領域Ｒ２、第３領域Ｒ３の３領域に分ける。第１領域Ｒ１は、トルクが切替閾値ｔｒｑ＿ｔｈ以下であって、低回転数側の領域である。第２領域Ｒ２は、トルクが切替閾値ｔｒｑ＿ｔｈ以下であって、高回転数側の領域である。領域Ｒ１、Ｒ２の境界値Ｂｔｈは、後述するＹ結線制御にて出力可能な上限値とする。境界値Ｂｔｈは、いずれも後述するＹ結線制御の効率と３相平衡ブリッジ駆動の効率とに基づき、Ｙ結線制御にて出力可能な上限値より低出力側の値としてもよい。
第３領域Ｒ３は、トルクが切替閾値ｔｒｑ＿ｔｈより大きい領域とする。切替閾値ｔｒｑ＿ｔｈは、コイル１１〜１３の電流を３相平衡電流としたときに出力可能な上限値である。ここで、３相平衡電流は、相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗの３相和の絶対値が０とみなせる程度の所定値以下であるものとする。 The drive control of the motor generator 10 will be described. In the present embodiment, the rotation speed and torque of the motor generator 10 are defined as "drive requirements". As shown in FIG. 2, the drive region is divided into three regions, a first region R1, a second region R2, and a third region R3, according to the rotation speed and torque of the motor generator 10. The first region R1 is a region where the torque is equal to or less than the switching threshold value trq_th and is on the low rotation speed side. The second region R2 is a region where the torque is equal to or less than the switching threshold value trq_th and is on the high rotation speed side. The boundary value Bth of the regions R1 and R2 is an upper limit value that can be output by the Y connection control described later. The boundary value Bth may be a value on the output side lower than the upper limit value that can be output by the Y connection control, based on the efficiency of the Y connection control and the efficiency of the three-phase balanced bridge drive, which will be described later.
The third region R3 is a region in which the torque is larger than the switching threshold value trq_th. The switching threshold value trq_th is an upper limit value that can be output when the currents of the coils 11 to 13 are set to a three-phase equilibrium current. Here, it is assumed that the three-phase equilibrium current is equal to or less than a predetermined value such that the absolute value of the sum of the three phases of the phase currents Iu, Iv, and Iw can be regarded as 0.

モータジェネレータ１０のトルクおよび回転数が第１領域Ｒ１のとき、制御部６５は、コイル１１〜１３がＹ結線状態となるようにスイッチング素子２１〜２６、３１〜３６および開閉器５２を制御する。コイル１１〜１３がＹ結線状態となるような制御を、「Ｙ結線制御」とする。具体的には、図３（ａ）に示すように、開閉器５２を開とし、第２上アーム素子３１〜３３の全相をオン、第２下アーム素子３４〜３６の全相をオフし、第２インバータ３０を中性点化する。第１インバータ２０において、スイッチング素子２１〜２６は、例えばＰＷＭ制御等により、モータジェネレータ１０の駆動要求に応じて制御される。例えば、第２インバータ３０が中性点化され、第１インバータ２０のスイッチング素子２１、２５、２６がオンされているとき、矢印Ａ１で示す経路を電流が流れる。 When the torque and the rotation speed of the motor generator 10 are in the first region R1, the control unit 65 controls the switching elements 21 to 26, 31 to 36 and the switch 52 so that the coils 11 to 13 are in the Y connection state. The control in which the coils 11 to 13 are in the Y connection state is referred to as "Y connection control". Specifically, as shown in FIG. 3A, the switch 52 is opened, all phases of the second upper arm elements 31 to 33 are turned on, and all phases of the second lower arm elements 34 to 36 are turned off. , The second inverter 30 is neutralized. In the first inverter 20, the switching elements 21 to 26 are controlled according to the drive request of the motor generator 10 by, for example, PWM control or the like. For example, when the second inverter 30 is neutralized and the switching elements 21, 25, and 26 of the first inverter 20 are turned on, a current flows along the path indicated by the arrow A1.

モータジェネレータ１０のトルクおよび回転数が第２領域Ｒ２または第３領域Ｒ３のとき、開閉器５２を閉とする。図４に示すように、開閉器５２を閉とすることで、それぞれの相を独立したＨブリッジ回路とみなすことができる。それぞれの相を独立したＨブリッジ回路とみなし、相毎に印加電圧を制御することを「ブリッジ制御」とする。例えば、ブリッジ制御により、スイッチング素子２１、２５、２６、３２、３３、３４がオンされているとき、図３（ｂ）に矢印Ａ２で示す経路の電流が流れる。 When the torque and rotation speed of the motor generator 10 are in the second region R2 or the third region R3, the switch 52 is closed. As shown in FIG. 4, by closing the switch 52, each phase can be regarded as an independent H-bridge circuit. Each phase is regarded as an independent H-bridge circuit, and controlling the applied voltage for each phase is referred to as "bridge control". For example, when the switching elements 21, 25, 26, 32, 33, and 34 are turned on by bridge control, the current of the path indicated by the arrow A2 flows in FIG. 3 (b).

ブリッジ制御の詳細を図５に基づいて説明する。以下、Ｕ相を中心に説明するが、Ｖ相およびＷ相については、位相がずれている点を除き、略同様である。図５（ａ）に矢印Ａ１１に示すように、コイル１１に正方向の電流を流す場合、第１上アーム素子２１および第２下アーム素子３４をオン、第１下アーム素子２４および第２上アーム素子３１をオフにする。 The details of the bridge control will be described with reference to FIG. Hereinafter, the U phase will be mainly described, but the V phase and the W phase are substantially the same except that the phases are out of phase. As shown by an arrow A11 in FIG. 5A, when a forward current is passed through the coil 11, the first upper arm element 21 and the second lower arm element 34 are turned on, the first lower arm element 24 and the second upper arm element 24 and the second upper arm element 34 are turned on. The arm element 31 is turned off.

図５（ｂ）に矢印Ａ１２に示すように、コイル１２に負方向の電流を流す場合、第１下アーム素子２４および第２上アーム素子３１をオン、第１上アーム素子２１および第２下アーム素子３４をオフにする。
なお、スイッチング素子２１、２４、３１、３４のオンオフ状態が、図５（ａ）、（ｂ）に示すパターン以外の場合、通電方向に応じた還流電流が流れる。 As shown by arrow A12 in FIG. 5B, when a current in the negative direction is passed through the coil 12, the first lower arm element 24 and the second upper arm element 31 are turned on, the first upper arm element 21 and the second lower arm element 21 are turned on. The arm element 34 is turned off.
When the on / off states of the switching elements 21, 24, 31, and 34 are other than the patterns shown in FIGS. 5A and 5B, a reflux current flows according to the energization direction.

本実施形態では、スイッチング素子２１〜２６、３１〜３６を独立してオンオフ切り替え可能であるので、３相を独立したＨブリッジ回路として制御することで、電流制御の自由度が高まる。
以下、コイル１１〜１３に３相平衡の電流が流れるようにブリッジ制御することを「平衡ブリッジ制御」、３相不平衡の電流が流れるようにブリッジ制御することを「不平衡ブリッジ制御」とする。 In the present embodiment, since the switching elements 21 to 26 and 31 to 36 can be independently switched on and off, the degree of freedom in current control is increased by controlling the three phases as independent H-bridge circuits.
Hereinafter, bridge control so that a three-phase balanced current flows through the coils 11 to 13 is referred to as "balanced bridge control", and bridge control so that a three-phase unbalanced current flows is referred to as "unbalanced bridge control". ..

モータジェネレータ１０のトルクおよび回転数が第２領域Ｒ２のとき、開閉器５２を閉とし、コイル１１〜１３に３相平衡の電流が流れるように、平衡ブリッジ制御とする。ここで、Ｙ結線制御および平衡ブリッジ制御では、コイル１１〜１３に平衡電流が通電されるように制御するので、「平衡制御」である、といえる。平衡制御を行う領域Ｒ１、Ｒ２を「平衡領域」とする。 When the torque and rotation speed of the motor generator 10 are in the second region R2, the switch 52 is closed, and balanced bridge control is performed so that a three-phase balanced current flows through the coils 11 to 13. Here, in the Y connection control and the equilibrium bridge control, the coils 11 to 13 are controlled so that the equilibrium current is energized, so that it can be said to be "equilibrium control". The regions R1 and R2 for which equilibrium control is performed are defined as "equilibrium regions".

図６は、平衡ブリッジ制御を行う場合の例である。図６では、（ａ）が相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗ、（ｂ）がトルク、（ｃ）がＵ相電圧Ｖｕである。Ｕ相電圧Ｖｕは、コイル１１の第２インバータ３０側を基準としたときの、第１インバータ２０側の電位とする。また、図６（ｄ）は第１上アーム素子２１、（ｅ）は第１下アーム素子２４、（ｆ）は第２上アーム素子３１、（ｇ）は第２下アーム素子３４のスイッチングパターンである。図６中では、スイッチング素子２１を「Ｕ１上」、スイッチング素子２４を「Ｕ１下」、スイッチング素子３１を「Ｕ２上」、スイッチング素子３４を「Ｕ２下」と記載する。図７も同様とする。 FIG. 6 is an example of performing balanced bridge control. In FIG. 6, (a) is the phase currents Iu, Iv, Iw, (b) is the torque, and (c) is the U-phase voltage Vu. The U-phase voltage Vu is the potential on the first inverter 20 side when the second inverter 30 side of the coil 11 is used as a reference. Further, FIG. 6 (d) shows the switching pattern of the first upper arm element 21, (e) shows the first lower arm element 24, (f) shows the second upper arm element 31, and (g) shows the switching pattern of the second lower arm element 34. Is. In FIG. 6, the switching element 21 is described as “above U1”, the switching element 24 is described as “below U1”, the switching element 31 is described as “above U2”, and the switching element 34 is described as “below U2”. The same applies to FIG. 7.

正のＵ相電圧Ｖｕを印加するとき、駆動要求に応じたＰＷＭ制御により、第１インバータ２０のスイッチング素子２１、２４を相補的にオンオフする。また、第２上アーム素子３１をオフ、第２下アーム素子３４をオンにする。これにより、Ｕ相コイル１１には、正の電流が流れる。
負のＵ相電圧Ｖｕを印加するとき、第１上アーム素子２１をオフ、第１下アーム素子２４をオンにする。また、駆動要求に応じたＰＷＭ制御により、第２インバータ３０のスイッチング素子３１、３４を相補的にオンオフする。これにより、Ｕ相コイル１１には、負の電流が流れる。
Ｖ相およびＷ相は、１２０°ずつ位相がずれた同様のスイッチングパターンとする。
これにより、図６（ａ）に示すように、コイル１１〜１３には、３相平衡の電流が流れる。 When a positive U-phase voltage Vu is applied, the switching elements 21 and 24 of the first inverter 20 are complementarily turned on and off by PWM control according to the drive request. Further, the second upper arm element 31 is turned off and the second lower arm element 34 is turned on. As a result, a positive current flows through the U-phase coil 11.
When a negative U-phase voltage Vu is applied, the first upper arm element 21 is turned off and the first lower arm element 24 is turned on. Further, the switching elements 31 and 34 of the second inverter 30 are complementarily turned on and off by PWM control according to the drive request. As a result, a negative current flows through the U-phase coil 11.
The V phase and the W phase have the same switching pattern in which the phases are shifted by 120 °.
As a result, as shown in FIG. 6A, a three-phase equilibrium current flows through the coils 11 to 13.

本実施形態では、開閉器５２の開閉の切り替えと、スイッチング素子２１〜２６、３１〜３６のオンオフ制御を変更することで、Ｙ結線制御と平衡ブリッジ制御とを切り替え可能である。Ｙ結線制御に変えて、平衡ブリッジ制御とすることで、より高回転数側の領域を出力可能である。図６（ｂ）および図７（ｂ）に示すように、３相平衡電流をコイル１１〜１３に流すことで、３相不平衡電流を流す場合と比較し、トルク変動を抑制可能である。 In the present embodiment, the Y connection control and the balanced bridge control can be switched by switching the opening / closing of the switch 52 and changing the on / off control of the switching elements 21 to 26 and 31 to 36. By changing to Y connection control and using balanced bridge control, it is possible to output a region on the higher rotation speed side. As shown in FIGS. 6 (b) and 7 (b), by passing a three-phase balanced current through the coils 11 to 13, torque fluctuation can be suppressed as compared with the case where a three-phase unbalanced current is passed.

モータジェネレータ１０のトルクおよび回転数が第３領域Ｒ３のとき、開閉器５２を閉とし、不平衡ブリッジ制御とする。本実施形態では、不平衡ブリッジ制御が「不平衡制御」に対応し、不平衡ブリッジ制御を行う第３領域Ｒ３を「不平衡領域」とする。
コイル１１〜１３に流れる電流を３相平衡の正弦波電流に替えて不平衡電流とすることで、出力可能なトルクを高めることができるので、平衡電流では出力できない第３領域Ｒ３のトルクを出力可能である。 When the torque and the rotation speed of the motor generator 10 are in the third region R3, the switch 52 is closed and unbalanced bridge control is performed. In the present embodiment, the unbalanced bridge control corresponds to the “unbalanced control”, and the third region R3 that performs the unbalanced bridge control is defined as the “unbalanced region”.
By replacing the current flowing through the coils 11 to 13 with a three-phase balanced sine wave current to make it an unbalanced current, the torque that can be output can be increased, so the torque in the third region R3 that cannot be output with the balanced current is output. It is possible.

図７は、第３領域Ｒ３のトルクを出力すべく、不平衡ブリッジ制御を行う場合の例である。図７（ａ）に示すように、第３領域Ｒ３のトルクを出力する場合、正弦波電流に替えて、台形波の電流がコイル１１〜１３に流れるように制御する。
コイル１１に正方向の電流を流すとき、スイッチング素子２１、３４を駆動要求に応じたデューティでスイッチングし、スイッチング素子２４、３１をオフにする。
Ｕ相電流Ｉｕを正から負に切り替えるタイミングＸｕ１において、スイッチング素子２４、３１をオン、スイッチング素子２１、３４をオフに切り替える。タイミングＸｕ１は、電気角が１８０°となるタイミングとする。還流等を防ぐため、Ｕ相電流Ｉｕが所望の値となるまでの間は、スイッチング素子２４、３１をオン、スイッチング素子２１、３４のスイッチング状態を継続する。このスイッチング状態の継続期間は、モータジェネレータ１０のインダクタンスＬ等によって決まる。Ｕ相電流Ｉｕが所望の値となった後は、スイッチング素子２４、３１を駆動要求に応じたデューティでスイッチングする。 FIG. 7 is an example in which unbalanced bridge control is performed in order to output the torque of the third region R3. As shown in FIG. 7A, when the torque of the third region R3 is output, the trapezoidal wave current is controlled to flow through the coils 11 to 13 instead of the sine wave current.
When a forward current is passed through the coil 11, the switching elements 21 and 34 are switched with a duty according to the drive request, and the switching elements 24 and 31 are turned off.
At the timing Xu1 for switching the U-phase current Iu from positive to negative, the switching elements 24 and 31 are switched on and the switching elements 21 and 34 are switched off. The timing Xu1 is a timing at which the electric angle becomes 180 °. In order to prevent reflux and the like, the switching elements 24 and 31 are turned on and the switching states of the switching elements 21 and 34 are continued until the U-phase current Iu reaches a desired value. The duration of this switching state is determined by the inductance L of the motor generator 10 and the like. After the U-phase current Iu reaches a desired value, the switching elements 24 and 31 are switched with a duty according to the drive request.

Ｕ相電流Ｉｕを負から正に切り替えるタイミングＸｕ２において、スイッチング素子２１、３４をオン、２４、３１をオフに切り替える。タイミングＸｕ２は、電気角が０°となるタイミングとする。還流等を防ぐために、スイッチング素子２１、３４がオン、スイッチング素子２４、３１がオフの状態を、Ｕ相電流Ｉｕが所望の値となるまでの間、継続する点については、タイミングＸｕ１での切り替え時と同様である。
Ｖ相およびＷ相は、１２０°ずつ位相がずれた同様のスイッチングパターンとする。 At the timing Xu2 for switching the U-phase current Iu from negative to positive, the switching elements 21 and 34 are switched on and 24 and 31 are switched off. The timing Xu2 is a timing at which the electric angle becomes 0 °. In order to prevent reflux and the like, switching at timing Xu1 is performed at the point where the switching elements 21 and 34 are on and the switching elements 24 and 31 are off until the U-phase current Iu reaches a desired value. It's the same as time.
The V phase and the W phase have the same switching pattern in which the phases are shifted by 120 °.

３相不平衡の台形波電流をコイル１１〜１３に流すことで、図７（ｂ）に実線ｔｒｑ＿ｂで示すように、破線で示す３相平衡の正弦波電流を流した場合のトルクｔｒｑ＿ｓと比較し、脈動はあるものの、平均として大きなトルクを出力することができる。また、３相平衡の正弦波電流を流す場合と比較し、瞬間的な最大トルクを大きくすることができる。 By passing a three-phase unbalanced trapezoidal wave current through the coils 11 to 13, as shown by the solid line trq_b in FIG. 7B, the torque is compared with the torque trq_s when the three-phase balanced sinusoidal current shown by the broken line is passed. However, although there is pulsation, a large torque can be output on average. In addition, the maximum instantaneous torque can be increased as compared with the case where a three-phase balanced sinusoidal current is passed.

以上説明したように、本実施形態の電力変換装置１５は、複数相のコイル１１〜１３を有するモータジェネレータ１０の電力を変換するものであって、第１インバータ２０と、第２インバータ３０と、高電位側接続線５１と、低電位側接続線５５と、制御部６５と、を備える。 As described above, the power conversion device 15 of the present embodiment converts the power of the motor generator 10 having the coils 11 to 13 of the plurality of phases, and the first inverter 20, the second inverter 30, and the second inverter 30 are used. The high potential side connection line 51, the low potential side connection line 55, and the control unit 65 are provided.

第１インバータ２０は、高電位側に設けられる第１上アーム素子２１〜２３、および、第１上アーム素子２１〜２３の低電位側に設けられる第１下アーム素子２４〜２６を相毎に有し、コイル１１、１２、１３の一端１１１、１２１、１３１とバッテリ４０とに接続される。
第２インバータ３０は、高電位側に設けられる第２上アーム素子３１〜３３、および、第２上アーム素子３１〜３３の低電位側に設けられる第２下アーム素子３４〜３６を相毎に有し、コイル１１、１２、１３の他端１１２、１２２、１３２に接続される。 The first inverter 20 has the first upper arm elements 21 to 23 provided on the high potential side and the first lower arm elements 24 to 26 provided on the low potential side of the first upper arm elements 21 to 23 for each phase. It has and is connected to one ends 111, 121, 131 of the coils 11, 12, 13 and the battery 40.
The second inverter 30 has the second upper arm elements 31 to 33 provided on the high potential side and the second lower arm elements 34 to 36 provided on the low potential side of the second upper arm elements 31 to 33 for each phase. It has and is connected to the other ends 112, 122, 132 of the coils 11, 12, 13.

高電位側接続線５１は、バッテリ４０の正極側と、第１上アーム素子２１〜２３の高電位側と、第２上アーム素子３１〜３３の高電位側とを接続する。
低電位側接続線５５は、バッテリ４０の負極側と、第１下アーム素子２４〜２６の低電位側と、第２下アーム素子３４〜３６の低電位側とを接続する。 The high potential side connection line 51 connects the positive electrode side of the battery 40, the high potential side of the first upper arm elements 21 to 23, and the high potential side of the second upper arm elements 31 to 33.
The low potential side connection line 55 connects the negative electrode side of the battery 40, the low potential side of the first lower arm elements 24 to 26, and the low potential side of the second lower arm elements 34 to 36.

制御部６５は、第１インバータ２０および第２インバータ３０を制御する。
制御部６５は、モータジェネレータ１０のトルクが切替閾値ｔｒｑ＿ｔｈ以下の場合、コイル１１〜１３に平衡電流が流れるように制御する平衡制御とする。制御部６５は、モータジェネレータ１０のトルクが切替閾値ｔｒｑ＿ｔｈより大きい場合、コイル１１〜１３に不平衡電流が流れるように制御する不平衡制御とする。 The control unit 65 controls the first inverter 20 and the second inverter 30.
When the torque of the motor generator 10 is equal to or less than the switching threshold value trq_th, the control unit 65 controls the equilibrium control so that the equilibrium current flows through the coils 11 to 13. The control unit 65 is an unbalanced control that controls the unbalanced current to flow through the coils 11 to 13 when the torque of the motor generator 10 is larger than the switching threshold value trq_th.

本実施形態では、高電位側接続線５１および低電位側接続線５５にて、第１インバータ２０と第２インバータ３０とを接続することで、それぞれの相を独立のブリッジ回路とみなし、コイルの印加電圧を相毎に制御するブリッジ制御が可能である。ブリッジ制御とすることで、電流制御の自由度が高まり、コイル１１〜１３に不平衡電流を通電することができる。平衡制御に替えて不平衡制御とすることで、出力可能な最大トルクを向上可能である。 In the present embodiment, by connecting the first inverter 20 and the second inverter 30 with the high potential side connection line 51 and the low potential side connection line 55, each phase is regarded as an independent bridge circuit, and the coil Bridge control that controls the applied voltage for each phase is possible. By using the bridge control, the degree of freedom of current control is increased, and an unbalanced current can be applied to the coils 11 to 13. By using unbalanced control instead of balanced control, the maximum torque that can be output can be improved.

高電位側接続線５１および低電位側接続線５５の少なくとも一方には、第１インバータ２０側と第２インバータ３０側とを断接可能な開閉器５２が設けられる。本実施形態では、開閉器５２は、高電位側接続線５１に設けられる。開閉器５２を設け、高電位側接続線５１および低電位側接続線５５の少なくとも一方にて第１インバータ２０側と第２インバータ３０側とを切り離すことで、Ｙ結線制御が可能となる。
本実施形態では、高電位側接続線５１に開閉器５２を設け、低電位側接続線５５の開閉器を省略することで、高電位側接続線５１および低電位側接続線５５の両方に開閉器を設ける場合と比較し、部品点数を低減可能である。 At least one of the high-potential side connecting line 51 and the low-potential side connecting line 55 is provided with a switch 52 capable of connecting and disconnecting the first inverter 20 side and the second inverter 30 side. In the present embodiment, the switch 52 is provided on the high potential side connecting line 51. By providing a switch 52 and disconnecting the first inverter 20 side and the second inverter 30 side at at least one of the high potential side connection line 51 and the low potential side connection line 55, Y connection control becomes possible.
In the present embodiment, the switch 52 is provided on the high potential side connection line 51, and by omitting the switch of the low potential side connection line 55, both the high potential side connection line 51 and the low potential side connection line 55 are opened and closed. It is possible to reduce the number of parts as compared with the case where a vessel is provided.

平衡制御を行う駆動領域である平衡制御領域は、低回転数側の第１領域Ｒ１、および、第１領域Ｒ１より高回転数側の第２領域Ｒ２を含む。また、不平衡制御を行う領域を第３領域Ｒ３とする。
モータジェネレータ１０の駆動要求が第１領域Ｒ１である場合、開閉器５２を開とし、第２インバータ３０を中性点化し、駆動要求に応じて第１インバータ２０を制御するＹ結線制御とする。
モータジェネレータ１０の駆動要求が第２領域Ｒ２または第３領域Ｒ３である場合、開閉器５２を閉とし、コイル１１〜１３に印加する電圧を相毎に制御するブリッジ制御とする。
制御によって、高効率領域が異なる。そのため、駆動領域に応じて制御を切り替えることで、モータジェネレータ１０の駆動効率を高めることができる。 The equilibrium control region, which is a drive region for performing equilibrium control, includes a first region R1 on the low rotation speed side and a second region R2 on the higher rotation speed side than the first region R1. Further, the region for performing unbalance control is defined as the third region R3.
When the drive request of the motor generator 10 is the first region R1, the switch 52 is opened, the second inverter 30 is neutralized, and the Y connection control is performed to control the first inverter 20 in response to the drive request.
When the drive request of the motor generator 10 is the second region R2 or the third region R3, the switch 52 is closed and the bridge control is performed to control the voltage applied to the coils 11 to 13 for each phase.
The high efficiency area differs depending on the control. Therefore, the drive efficiency of the motor generator 10 can be improved by switching the control according to the drive region.

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態を図８に示す。
図８に示すように、本実施形態の回転電機駆動システム２は、モータジェネレータ１０、および、電力変換装置１６を備える。
電力変換装置１６では、低電位側接続線５５に開閉器５６が設けられており、高電位側接続線５１の開閉器５２が省略されている点が第１実施形態の電力変換装置１５と異なる。 (Second Embodiment)
A second embodiment of the present invention is shown in FIG.
As shown in FIG. 8, the rotary electric machine drive system 2 of the present embodiment includes a motor generator 10 and a power conversion device 16.
The power conversion device 16 is different from the power conversion device 15 of the first embodiment in that the switch 56 is provided on the low potential side connection line 55 and the switch 52 of the high potential side connection line 51 is omitted. ..

本実施形態では、駆動要求が第１領域Ｒ１であって、Ｙ結線制御を行う場合、開閉器５６を開とし、第２下アーム素子３４〜３６の全相をオンすることで、第２インバータ３０を中性点化する。
駆動要求が第２領域Ｒ２または第３領域Ｒ３であって、ブリッジ制御を行う場合、開閉器５６を閉とする。
その他の構造や制御の詳細は、第１実施形態と同様である。
このように構成しても、上記実施形態と同様の効果を奏する。 In the present embodiment, when the drive request is the first region R1 and the Y connection control is performed, the switch 56 is opened and all the phases of the second lower arm elements 34 to 36 are turned on to turn on the second inverter. Neutralize 30.
When the drive request is in the second region R2 or the third region R3 and bridge control is performed, the switch 56 is closed.
The details of other structures and controls are the same as those in the first embodiment.
Even with this configuration, the same effect as that of the above embodiment can be obtained.

（第３実施形態）
本発明の第３実施形態を図９に示す。
図９に示すように、本実施形態の回転電機駆動システム３は、モータジェネレータ１０、および、電力変換装置１７を備える。
電力変換装置１７では、高電位側接続線５１に開閉器５２が設けられ、低電位側接続線５５に開閉器５６が設けられる。 (Third Embodiment)
A third embodiment of the present invention is shown in FIG.
As shown in FIG. 9, the rotary electric machine drive system 3 of the present embodiment includes a motor generator 10 and a power conversion device 17.
In the power conversion device 17, the switch 52 is provided on the high potential side connection line 51, and the switch 56 is provided on the low potential side connection line 55.

本実施形態では、駆動要求が第１領域Ｒ１であって、Ｙ結線制御を行う場合、開閉器５２、５６の少なくとも一方を開とする。開閉器５２を開、開閉器５６を閉とする場合、第２上アーム素子３１〜３３の全相をオンすることで第２インバータ３０を中性点化し、開閉器５２を閉、開閉器５６を開とする場合、第２下アーム素子３４〜３６の全相をオンすることで第２インバータ３０を中性点化する。すなわち、開とする開閉器５２、５６に応じ、全相オンにするアームを選択する。
開閉器５２、５６を共に開にする場合、第２上アーム素子３１〜３３の全相、または、第２下アーム素子３４〜３６の全相のいずれをオンにしても、第２インバータ３０を中性点化することができる。
駆動要求が第２領域Ｒ２または第３領域Ｒ３であって、ブリッジ制御を行う場合、開閉器５２、５６を共に閉とする。
その他の構造や制御の詳細は、第１実施形態と同様である。
このように構成しても、上記実施形態と同様の効果を奏する。 In the present embodiment, when the drive request is the first region R1 and the Y connection control is performed, at least one of the switches 52 and 56 is opened. When the switch 52 is opened and the switch 56 is closed, the second inverter 30 is neutralized by turning on all phases of the second upper arm elements 31 to 33, the switch 52 is closed, and the switch 56 is closed. When all phases of the second lower arm elements 34 to 36 are turned on, the second inverter 30 is neutralized. That is, the arm for turning on all phases is selected according to the switches 52 and 56 to be opened.
When the switches 52 and 56 are opened together, the second inverter 30 is turned on regardless of whether all the phases of the second upper arm elements 31 to 33 or all the phases of the second lower arm elements 34 to 36 are turned on. It can be neutralized.
When the drive request is the second region R2 or the third region R3 and the bridge control is performed, both the switches 52 and 56 are closed.
The details of other structures and controls are the same as those in the first embodiment.
Even with this configuration, the same effect as that of the above embodiment can be obtained.

（第４実施形態）
本発明の第４実施形態を図１０に示す。
図１０に示すように、本実施形態の回転電機駆動システム４は、モータジェネレータ１０、および、電力変換装置１８を備える。
電力変換装置１８では、第１実施形態の開閉器５２が省略されている。すなわち、電力変換装置１８では、高電位側接続線５１および低電位側接続線５５のいずれにも開閉器が設けられておらず、第１インバータ２０側と第２インバータ３０側とを切り離すことができない。そのため、本実施形態では、Ｙ結線制御での駆動ができないので、図２の領域Ｒ１は、Ｙ結線制御に替えて、平衡ブリッジ制御とする。
その他の構造や制御の詳細は、第１実施形態と同様である。
本実施形態では、高電位側接続線５１および低電位側接続線５５の開閉器を省略しているので、部品点数を低減することができる。また、Ｙ結線制御ができない点を除き、上記実施形態と同様の効果を奏する。 (Fourth Embodiment)
A fourth embodiment of the present invention is shown in FIG.
As shown in FIG. 10, the rotary electric machine drive system 4 of the present embodiment includes a motor generator 10 and a power conversion device 18.
In the power conversion device 18, the switch 52 of the first embodiment is omitted. That is, in the power conversion device 18, neither the high potential side connection line 51 nor the low potential side connection line 55 is provided with a switch, and the first inverter 20 side and the second inverter 30 side can be separated from each other. Can not. Therefore, in the present embodiment, it is not possible to drive by Y connection control, so the region R1 in FIG. 2 is replaced with Y connection control by balanced bridge control.
The details of other structures and controls are the same as those in the first embodiment.
In the present embodiment, since the switch of the high potential side connection line 51 and the low potential side connection line 55 is omitted, the number of parts can be reduced. Further, the same effect as that of the above-described embodiment is obtained except that the Y connection control cannot be performed.

（他の実施形態）
（ア）電圧源
上記実施形態では、電圧源として、リチウムイオン電池等を例示した。他の実施形態では、電圧源は、リチウムイオン電池以外の鉛蓄電池、燃料電池等であってもよい。
（イ）回転電機
上記実施形態では、回転電機はモータジェネレータである。他の実施形態では、回転電機は、発電機の機能を持たない電動機であってもよいし、電動機の機能を持たない発電機であってもよい。また、上記実施形態の回転電機は３相である。他の実施形態では、回転電機は、４相以上としてもよい。
また、上記実施形態では、回転電機が電動車両の主機モータである。他の実施形態では、回転電機は、主機モータに限らず、例えばスタータ機能とオルタネータ機能とを併せ持つ、所謂ＩＳＧ（Integrated Starter Generator）や、補機モータであってもよい。また、電力変換装置を車両以外の装置に適用してもよい。
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。 (Other embodiments)
(A) Voltage source In the above embodiment, a lithium ion battery or the like is exemplified as the voltage source. In other embodiments, the voltage source may be a lead storage battery, a fuel cell, or the like other than the lithium ion battery.
(B) Rotating electric machine In the above embodiment, the rotating electric machine is a motor generator. In another embodiment, the rotary electric machine may be an electric machine having no function of a generator, or may be a generator having no function of an electric motor. Further, the rotary electric machine of the above embodiment has three phases. In other embodiments, the rotary electric machine may have four or more phases.
Further, in the above embodiment, the rotary electric machine is the main motor of the electric vehicle. In another embodiment, the rotary electric machine is not limited to the main motor, and may be, for example, a so-called ISG (Integrated Starter Generator) having both a starter function and an alternator function, or an auxiliary motor. Further, the power conversion device may be applied to a device other than the vehicle.
As described above, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be implemented in various embodiments without departing from the spirit of the invention.

１０・・・モータジェネレータ（回転電機）
１１〜１３・・・コイル（巻線）
１５〜１８・・・電力変換装置
２０・・・第１インバータ
２１〜２３・・・第１上アーム素子２４〜２６・・・第１下アーム素子
３０・・・第２インバータ
３１〜３３・・・第２上アーム素子３４〜３６・・・第２下アーム素子
４０・・・バッテリ（電圧源）
５１・・・高電位側接続線５５・・・低電位側接続線
６５・・・制御部 10 ... Motor generator (rotary machine)
11-13 ... Coil (winding)
15 to 18 ... Power converter 20 ... 1st inverter 21 to 23 ... 1st upper arm element 24 to 26 ... 1st lower arm element 30 ... 2nd inverter 31 to 33 ...・ Second upper arm element 34 to 36 ・・・ Second lower arm element 40 ・・・ Battery (voltage source)
51 ・・・ High potential side connection line 55 ・・・ Low potential side connection line 65 ・・・ Control unit

Claims

A power conversion device that converts the power of a rotary electric machine (10) having a multi-phase coil (11, 12, 13).
Each phase has a first upper arm element (21 to 23) provided on the high potential side and a first lower arm element (24 to 26) provided on the low potential side of the first upper arm element. A first inverter (20) connected to one end of the coil (111, 121, 131) and a voltage source (40),
The second upper arm element (31 to 33) provided on the high potential side and the second lower arm element (34 to 36) provided on the low potential side of the second upper arm element are provided for each phase. A second inverter (30) connected to the other end (112, 122, 132) of the coil,
A high potential side connection line (51) connecting the positive electrode side of the voltage source, the high potential side of the first upper arm element, and the high potential side of the second upper arm element.
A low-potential side connection line (55) connecting the negative electrode side of the voltage source, the low-potential side of the first lower arm element, and the low-potential side of the second lower arm element.
A control unit (65) that controls the first inverter and the second inverter,
With
The control unit performs equilibrium control for controlling the equilibrium current to flow through the coil when the torque of the rotary electric machine is equal to or less than the switching threshold, and unbalances with the coil when the torque of the rotary electric machine is larger than the switching threshold. and unbalanced control for controlling so that current flows,
At least one of the high-potential side connection line and the low-potential side connection line is provided with a switch (52, 56) capable of connecting and disconnecting the first inverter side and the second inverter side.
The equilibrium control region, which is a drive region for performing the equilibrium control, includes a first region on the low rotation speed side and a second region on the higher rotation speed side than the first region.
Assuming that the region for performing the unbalance control is the third region,
The control unit
When the drive request of the rotary electric machine is in the first region, at least one switch is opened, the second inverter is neutralized, and the Y connection for controlling the first inverter in response to the drive request. Control and
When the drive request is in the second region or the third region, a power conversion device that closes all the switches and performs bridge control that controls the voltage applied to the coil for each phase.