JP7166425B2 - 電力変換装置および電動パワーステアリング装置 - Google Patents
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Description
図1は、本発明の実施の形態1における電力変換装置の全体構成を示す図である。なお、図1では、電力変換装置の入力側に接続される直流電源3と、その出力側に接続される交流回転機1も図示されている。
本発明の実施の形態2では、先の実施の形態1と構成が異なる電力変換装置について説明する。なお、本実施の形態2では、先の実施の形態1と同様である点の説明を省略し、先の実施の形態1と異なる点を中心に説明する。
・・・(2-1)
本発明の実施の形態3では、先の実施の形態1および2の各構成に対して、インバータ6の出力側に接続される交流回転機1の回転位置θを推定するように構成されている電力変換装置について説明する。なお、本実施の形態3では、先の実施の形態1および2と同様である点の説明を省略し、先の実施の形態1および2と異なる点を中心に説明する。
Vu=Vub+Vuh
Vv=Vvb+Vvh
Vw=Vwb+Vwh
本発明の実施の形態4では、先の実施の形態1における電力変換装置を備えた電動パワーステアリング装置について説明する。なお、本実施の形態4では、先の実施の形態1~3と同様である点の説明を省略し、先の実施の形態1~3と異なる点を中心に説明する。
Iq_target=ka×Ts・・・(4-1)
Claims (20)
- 三相の各相に対応して設けられる高電位側スイッチング素子および低電位側スイッチング素子を有しており、各スイッチング素子がオンとオフとにスイッチングされることで、直流電源によって出力される直流電圧を交流電圧に変換し、前記交流電圧を出力するインバータと、
前記インバータの各低電位側スイッチング素子と直列接続されており、前記三相の相電流の値を、それぞれ相電流検出値として検出する電流検出器と、
前記三相の相電圧指令を演算し、演算した前記三相の相電圧指令に従って前記インバータを制御する制御器と、
を備え、
前記制御器は、
前記三相の相電圧指令のうちの少なくとも一相の相電圧指令と、第1搬送波信号とを比較するとともに、前記三相の相電圧指令のうちの残りの相の相電圧指令と、前記第1搬送波信号に対して前記第1搬送波信号の搬送波周期の1/2周期分だけ位相が異なっている第2搬送波信号とを比較することによって、前記インバータの各スイッチング素子をオンとオフとにスイッチング制御し、
前記第1搬送波信号と比較される前記相電圧指令に対応する相である第1相の前記相電流検出値としての第1相電流検出値を、タイミングAで前記電流検出器から取得し、該タイミングで取得した前記第1相電流検出値に基づいて、前記第1相に対応する第1相電流演算値を演算し、
前記第2搬送波信号と比較される前記相電圧指令に対応する相である第2相の前記相電流検出値としての第2相電流検出値を、タイミングBで前記電流検出器から取得し、該タイミングで取得した前記第2相電流検出値に基づいて、前記第2相に対応する第2相電流演算値を演算し、
前記タイミングAは、前記第1相の相電圧指令が零である場合に前記第1相に対応する前記低電位側スイッチング素子がオンになるタイミングであり、
前記タイミングBは、前記第2相の相電圧指令が零である場合に前記第2相に対応する前記低電位側スイッチング素子がオンになるタイミングである
電力変換装置。 - 三相の各相に対応して設けられる高電位側スイッチング素子および低電位側スイッチング素子を有しており、各スイッチング素子がオンとオフとにスイッチングされることで、直流電源によって出力される直流電圧を交流電圧に変換し、前記交流電圧を出力するインバータと、
前記インバータの各低電位側スイッチング素子と直列接続されており、前記三相の相電流の値を、それぞれ相電流検出値として検出する電流検出器と、
前記三相の相電圧指令を演算し、演算した前記三相の相電圧指令に従って前記インバータを制御する制御器と、
を備え、
前記制御器は、
前記三相の相電圧指令のうちの少なくとも一相の相電圧指令と、第1搬送波信号とを比較するとともに、前記三相の相電圧指令のうちの残りの相の相電圧指令と、前記第1搬送波信号に対して前記第1搬送波信号の搬送波周期の1/2周期分だけ位相が異なっている第2搬送波信号とを比較することによって、前記インバータの各スイッチング素子をオンとオフとにスイッチング制御し、
前記第1搬送波信号と比較される前記相電圧指令に対応する相である第1相の前記相電流検出値としての第1相電流検出値を、タイミングAで前記電流検出器から取得し、該タイミングで取得した前記第1相電流検出値に基づいて、前記第1相に対応する第1相電流演算値を演算し、
前記第2搬送波信号と比較される前記相電圧指令に対応する相である第2相の前記相電流検出値としての第2相電流検出値を、タイミングBで前記電流検出器から取得し、該タイミングで取得した前記第2相電流検出値に基づいて、前記第2相に対応する第2相電流演算値を演算し、
前記制御器は、
前記第1相電流検出値を、前記タイミングBで前記電流検出器からさらに取得し、前記タイミングAおよび前記タイミングBの各タイミングで取得した前記第1相電流検出値に基づいて、前記第1相電流演算値を演算し、
前記第2相電流検出値を、前記タイミングAで前記電流検出器からさらに取得し、前記タイミングAおよび前記タイミングBの各タイミングで取得した前記第2相電流検出値に基づいて、前記第2相電流演算値を演算する
電力変換装置。 - 前記制御器は、
前記第1相電流検出値を、前記タイミングBで前記電流検出器からさらに取得し、前記タイミングAおよび前記タイミングBの各タイミングで取得した前記第1相電流検出値に基づいて、前記第1相電流演算値を演算し、
前記第2相電流検出値を、前記タイミングAで前記電流検出器からさらに取得し、前記タイミングAおよび前記タイミングBの各タイミングで取得した前記第2相電流検出値に基づいて、前記第2相電流演算値を演算する
請求項1に記載の電力変換装置。 - 前記制御器は、
前記タイミングAで取得した前記第1相電流検出値から、前記タイミングBで取得した前記第1相電流検出値と等価であるオフセット電流値を減算することで、前記第1相電流演算値を演算し、
前記タイミングBで取得した前記第2相電流検出値から、前記タイミングAで取得した前記第2相電流検出値と等価であるオフセット電流値を減算することで、前記第2相電流演算値を演算する
請求項2または3に記載の電力変換装置。 - 前記タイミングBは、前記タイミングAに対して前記搬送波周期の1/2周期分だけずれている
請求項1から4のいずれか1項に記載の電力変換装置。 - 前記タイミングAでは、前記第1搬送波信号が最大値となり、
前記タイミングBでは、前記第1搬送波信号が最小値となる
請求項5に記載の電力変換装置。 - 前記制御器は、
前記三相の相電圧指令の演算を、前記搬送波周期の2以上の自然数倍の周期で実施する
請求項1から6のいずれか1項に記載の電力変換装置。 - 前記制御器は、
前記第1相電流演算値を演算する際、最新のタイミングAで取得した前記第1相電流検出値と、前記最新のタイミングAよりも前の前回のタイミングAで取得した前記第1相電流検出値との平均値を用いる
請求項1から7のいずれか1項に記載の電力変換装置。 - 前記制御器は、
前記第2相電流演算値を演算する際、最新のタイミングBで取得した前記第2相電流検出値と、前記最新のタイミングBよりも前の前回のタイミングBで取得した前記第2相電流検出値との平均値を用いる
請求項1から8のいずれか1項に記載の電力変換装置。 - 三相の各相に対応して設けられる高電位側スイッチング素子および低電位側スイッチング素子を有しており、各スイッチング素子がオンとオフとにスイッチングされることで、直流電源によって出力される直流電圧を交流電圧に変換し、前記交流電圧を出力するインバータと、
前記直流電源から前記インバータに入力される母線電流の値を、母線電流検出値として検出する電流検出器と、
前記三相の相電圧指令を演算し、演算した前記三相の相電圧指令に従って前記インバータを制御する制御器と、
を備え、
前記制御器は、前記三相の相電圧指令について、値の大きい順に、最大相電圧指令、中間相電圧指令および最小相電圧指令としたとき、
前記最大相電圧指令が第1搬送波信号の最大値と一致するように前記三相の相電圧指令のそれぞれを等しくシフトする第1電圧シフト方式、または、前記最小相電圧指令が前記第1搬送波信号の最小値と一致するように前記三相の相電圧指令のそれぞれを等しくシフトする第2電圧シフト方式を適用し、
シフトされた前記三相の相電圧指令のうちの少なくとも一相の相電圧指令と、前記第1搬送波信号とを比較するとともに、シフトされた前記三相の相電圧指令のうちの残りの相の相電圧指令と、前記第1搬送波信号に対して前記第1搬送波信号の搬送波周期の1/2周期分だけ位相が異なっている第2搬送波信号とを比較することによって、前記インバータの各スイッチング素子をオンとオフとにスイッチング制御し、
前記母線電流検出値を、タイミングAおよびタイミングBの各タイミングで前記電流検出器から取得し、各タイミングで取得した前記母線電流検出値に基づいて、前記第1搬送波信号と比較される前記相電圧指令に対応する相である第1相に対応する第1相電流演算値と、前記第2搬送波信号と比較される前記相電圧指令に対応する相である第2相に対応する第2相電流演算値とを演算し、
前記タイミングAおよび前記タイミングBは、それぞれ異なっているタイミングであって、前記直流電源から前記インバータに前記母線電流が流れているタイミングであり、
前記タイミングBは、前記タイミングAに対して前記搬送波周期の1/2周期分だけずれている
電力変換装置。 - 三相の各相に対応して設けられる高電位側スイッチング素子および低電位側スイッチング素子を有しており、各スイッチング素子がオンとオフとにスイッチングされることで、直流電源によって出力される直流電圧を交流電圧に変換し、前記交流電圧を出力するインバータと、
前記直流電源から前記インバータに入力される母線電流の値を、母線電流検出値として検出する電流検出器と、
前記三相の相電圧指令を演算し、演算した前記三相の相電圧指令に従って前記インバータを制御する制御器と、
を備え、
前記制御器は、前記三相の相電圧指令について、値の大きい順に、最大相電圧指令、中間相電圧指令および最小相電圧指令としたとき、
前記最大相電圧指令が第1搬送波信号の最大値と一致するように前記三相の相電圧指令のそれぞれを等しくシフトする第1電圧シフト方式、または、前記最小相電圧指令が前記第1搬送波信号の最小値と一致するように前記三相の相電圧指令のそれぞれを等しくシフトする第2電圧シフト方式を適用し、
シフトされた前記三相の相電圧指令のうちの少なくとも一相の相電圧指令と、前記第1搬送波信号とを比較するとともに、シフトされた前記三相の相電圧指令のうちの残りの相の相電圧指令と、前記第1搬送波信号に対して前記第1搬送波信号の搬送波周期の1/2周期分だけ位相が異なっている第2搬送波信号とを比較することによって、前記インバータの各スイッチング素子をオンとオフとにスイッチング制御し、
前記母線電流検出値を、タイミングAおよびタイミングBの各タイミングで前記電流検出器から取得し、各タイミングで取得した前記母線電流検出値に基づいて、前記第1搬送波信号と比較される前記相電圧指令に対応する相である第1相に対応する第1相電流演算値と、前記第2搬送波信号と比較される前記相電圧指令に対応する相である第2相に対応する第2相電流演算値とを演算し、
前記タイミングAおよび前記タイミングBは、それぞれ異なっているタイミングであって、前記直流電源から前記インバータに前記母線電流が流れているタイミングであり、
前記制御器は、
前記タイミングAと前記タイミングBとの間のタイミングであって、前記直流電源から前記インバータへの前記母線電流が遮断されているタイミングCで、前記母線電流検出値を、前記電流検出器からさらに取得し、
前記タイミングAで取得した前記母線電流検出値と、前記タイミングBで取得した前記母線電流検出値と、前記タイミングCで取得した前記母線電流検出値と等価であるオフセット電流値とに基づいて、前記第1相電流演算値および前記第2相電流演算値を演算する
電力変換装置。 - 三相の各相に対応して設けられる高電位側スイッチング素子および低電位側スイッチング素子を有しており、各スイッチング素子がオンとオフとにスイッチングされることで、直流電源によって出力される直流電圧を交流電圧に変換し、前記交流電圧を出力するインバータと、
前記直流電源から前記インバータに入力される母線電流の値を、母線電流検出値として検出する電流検出器と、
前記三相の相電圧指令を演算し、演算した前記三相の相電圧指令に従って前記インバータを制御する制御器と、
を備え、
前記制御器は、前記三相の相電圧指令について、値の大きい順に、最大相電圧指令、中間相電圧指令および最小相電圧指令としたとき、
前記最大相電圧指令が第1搬送波信号の最大値と一致するように前記三相の相電圧指令のそれぞれを等しくシフトする第1電圧シフト方式、または、前記最小相電圧指令が前記第1搬送波信号の最小値と一致するように前記三相の相電圧指令のそれぞれを等しくシフトする第2電圧シフト方式を適用し、
シフトされた前記三相の相電圧指令のうちの少なくとも一相の相電圧指令と、前記第1搬送波信号とを比較するとともに、シフトされた前記三相の相電圧指令のうちの残りの相の相電圧指令と、前記第1搬送波信号に対して前記第1搬送波信号の搬送波周期の1/2周期分だけ位相が異なっている第2搬送波信号とを比較することによって、前記インバータの各スイッチング素子をオンとオフとにスイッチング制御し、
前記母線電流検出値を、タイミングAおよびタイミングBの各タイミングで前記電流検出器から取得し、各タイミングで取得した前記母線電流検出値に基づいて、前記第1搬送波信号と比較される前記相電圧指令に対応する相である第1相に対応する第1相電流演算値と、前記第2搬送波信号と比較される前記相電圧指令に対応する相である第2相に対応する第2相電流演算値とを演算し、
前記タイミングAおよび前記タイミングBは、それぞれ異なっているタイミングであって、前記直流電源から前記インバータに前記母線電流が流れているタイミングであり、
前記制御器は、
前記タイミングAと前記タイミングBとの間のタイミングであって、前記直流電源から前記インバータへの前記母線電流が遮断されているタイミングCで、前記母線電流検出値を、前記電流検出器からさらに取得し、
前記直流電源から前記インバータへの前記母線電流が遮断されているタイミングであって、当該タイミングと前記タイミングCとの間に前記タイミングAがあるタイミングDで、前記母線電流検出値を、前記電流検出器からさらに取得し、
前記タイミングAで取得した前記母線電流検出値と、前記タイミングBで取得した前記母線電流検出値と、前記タイミングCで取得した前記母線電流検出値および前記タイミングDで取得した前記母線電流検出値の平均値と等価であるオフセット電流値とに基づいて、前記第1相電流演算値および前記第2相電流演算値を演算する
電力変換装置。 - 前記タイミングCは、前記タイミングAから前記タイミングBまでの期間の中間にある
請求項11または12に記載の電力変換装置。 - 前記タイミングCは、前記タイミングAから前記タイミングBまでの期間の中間に対して、前記制御器が前記母線電流検出値を取得するのに要する時間の1/2だけ後ろにある
請求項11または12に記載の電力変換装置。 - 前記タイミングBは、前記タイミングAに対して前記搬送波周期の1/2周期分だけずれている
請求項11から14のいずれか1項に記載の電力変換装置。 - 前記タイミングAでは、前記第1搬送波信号が最大値となり、
前記タイミングBでは、前記第1搬送波信号が最小値となる
請求項10または15に記載の電力変換装置。 - 前記制御器は、前記第1電圧シフト方式を適用した場合、
前記タイミングAで取得した前記母線電流検出値に基づいて、前記第1相電流演算値を演算し、前記タイミングBで取得した前記母線電流検出値に基づいて、前記第2相電流演算値を演算する
請求項10から16のいずれか1項に記載の電力変換装置。 - 前記制御器は、前記第2電圧シフト方式を適用した場合、
前記タイミングAで取得した前記母線電流検出値に基づいて、前記第2相電流演算値を演算し、前記タイミングBで取得した前記母線電流検出値に基づいて、前記第1相電流演算値を演算する
請求項10から17のいずれか1項に記載の電力変換装置。 - 前記制御器は、
位置推定用電圧指令が重畳されている前記三相の相電圧指令に従って前記インバータを制御し、
演算した前記第1相電流演算値および前記第2相電流演算値に基づいて、前記インバータの出力側に接続される交流回転機の回転位置を推定する
請求項1から18のいずれか1項に記載の電力変換装置。 - 請求項1から19のいずれか1項に記載の電力変換装置を備えた
電動パワーステアリング装置。
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