JP7040188B2 - モータシステム - Google Patents
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Description
したがって、インバータ4は、電源装置1から入力端子N1に入力した直流電力を交流電力に変換して出力端子N3~N5に出力する。
ここで、本実施形態に係る特徴の一つは、インバータ4のスイッチング周波数fswを固定せずに変化させながら、モータ2で発生する損失(以下、「モータ損失」という。)PMとインバータ4で発生する損失(以下、「インバータ損失」という。)PIVとを合計した損失(以下、「合計損失」という。)PSが最小となるスイッチング周波数fsw((以下、「fswmin」という。)を常に探索する最小損失点追従制御を行うことである。
さらに、応答角周波数ωSWがモータ2の負荷変動時における上記第1の制御系の共振角周波数ωr(>ωL)より大きいと、スイッチング周波数fswが共振などの過渡状態(不安定状態)に追従してしまう可能性がある。
ωL<<ωSW<<ωr …(1)
上記実施形態において、最小損失点追従制御において、変更するスイッチング周波数fswの範囲に制限を設けてもよい。例えば、制御部8は、最小損失点追従制御におけるスイッチング周波数fswを、最小値fswMIN(最小限度値)と最大値fswMAX(最大限度値)との間の範囲(fswMIN≦fsw≦fswMAX)内において変更してもよい。
上記実施形態において、制御部8は、最小損失点追従制御の開始時において、ステップS101の処理で初期条件を設定した後に、スイッチング周波数fsw(初期値fsw0)に微小周波数Δfsw×増減フラグFを足してから(ステップS102)、入力電流Iin及び入力電圧Vinの取得(ステップS103)、入力電力Pinの演算(ステップS104)を行ったが、本発明はこれに限定されない。例えば、制御部8は、最小損失点追従制御の開始時においては、ステップS101の処理を行った後に、ステップS102の処理を行わずに、ステップS103,S104の処理を実行してもよい。この場合には、制御部8は、ステップS107の処理を行った後に、ステップS102の処理を行うことになる。
上記実施形態において、モータシステムAは、スイッチング素子SW1~SW6の温度Tswを測定する第1の温度センサを備えてもよい。そして、制御部8は、最小損失点追従制御において、上記第1の温度センサで測定された温度Tswが予め設定された第1の閾値Tth1以上になった場合には、当該温度Tswが第1の閾値Tth1未満になるまで強制的にスイッチング周波数fswを低減させてもよい。例えば、制御部8は、最小損失点追従制御を行っていても、温度Tswが第1の閾値Tth1以上になった場合には、割り込み処理として強制的にスイッチング周波数fswを低減させてもよい。これにより、スイッチング素子SW1~SW6による損失(インバータ損失)が低減され、制御部8は、スイッチング素子SW1~SW6が発熱により故障することを防止することができる。なお、強制的にスイッチング周波数fswを低減させる方法として、例えば、増減フラグFの符号を強制的に反転させる方法がある。
上記実施形態において、モータシステムAは、モータ2の温度TMを測定する第2の温度センサを備えてもよい。このモータ2の温度TMとは、例えば、コイルLu、Lv、Lwの各温度である。そして、制御部8は、最小損失点追従制御において、上記第2の温度センサで測定された温度TMが予め設定された第2の閾値Tth2以上になった場合には、当該温度TMが第2の閾値Tth2未満になるまで強制的にスイッチング周波数fswを増加させてもよい。例えば、制御部8は、最小損失点追従制御を行っていても、温度TMが第2の閾値Tth2以上になった場合には、割り込み処理として強制的にスイッチング周波数fswを増加させてもよい。これにより、モータ損失が低減され、制御部8は、コイルLu、Lv、Lwの発熱によりモータ2が故障することを防止することができる。なお、強制的にスイッチング周波数fswを増加させる方法として、例えば、増減フラグFの符号を強制的に反転させる方法がある。
上記実施形態において、モータシステムAは、上記第1の温度センサと上記第2の温度センサとの双方を備えてもよい。そして、制御部8は、温度Tswが第1の閾値Tth1以上となり、かつ、温度TMが第2の閾値Tth2以上となった場合には、モータ2の駆動電流が低減するように制御する。具体的には、制御部8は、モータ2の駆動電流における目標値を下げる。これにより、インバータ損失とモータ損失との双方が低減され、スイッチング素子SW1~SW6とモータ2との発熱による故障を防止することができる。
上記実施形態では、制御部8は、電流検出部6で検出された入力電流Iinと電圧検出部7で検出された入力電圧Vinとを乗算することで入力電力Pinを取得したが、本発明はこれに限定されない。すなわち、制御部8は、入力電力Pinを取得できればよく、その取得方法には特に限定されない。例えば、制御部8は、接続線L1に設けられた電力センサにより入力電力Pinを取得してもよい。また、制御部8は、モータ2の駆動電流やインバータ4の変換効率等から入力電力Pinを算出することで、当該入力電力Pinを取得してもよい。
1 電源装置
2 モータ
3 モータ駆動装置
4 インバータ
5 インバータ制御部
6 電流検出部
7 電圧検出部
8 制御部
Claims (4)
- 電源装置からの直流電力を電力変換装置によって交流電力に変換してモータに供給することで前記モータを駆動するモータシステムであって、
前記電力変換装置を構成するスイッチング素子のスイッチング周波数を変化させながら、前記モータで発生する損失と前記電力変換装置で発生する損失とを含む合計損失が最小となるように前記スイッチング素子に対してスイッチング制御を行う制御部を備え、
前記制御部は、前記モータの駆動電流が目標値に追従するように前記駆動電流をフィードバック制御し、
前記スイッチング周波数の制御周波数は、負荷変動における前記フィードバック制御の共振周波数よりも小さく、かつ、前記モータの負荷変動の周波数よりも大きいことを特徴とするモータシステム。 - 前記制御部は、前記直流電力が最小となるように前記スイッチング素子をスイッチング制御することを特徴とする請求項1に記載のモータシステム。
- 前記スイッチング素子の温度を測定する第1の温度センサを更に備え、
前記制御部は、前記第1の温度センサにより測定された温度が第1の閾値以上になった場合には、強制的にスイッチング周波数fswを低減させることを特徴とする請求項1又は2に記載のモータシステム。 - 前記モータの温度を測定する第2の温度センサを更に備え、
前記制御部は、前記第2の温度センサにより測定された温度が第2の閾値以上になった場合には、強制的にスイッチング周波数fswを増加させることを特徴とする請求項1又は2に記載のモータシステム。
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JP2018053401A JP7040188B2 (ja) | 2018-03-20 | 2018-03-20 | モータシステム |
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