JP7248506B2 - モータ駆動装置 - Google Patents
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Description
図面を参照して実施例のモータ駆動装置10を説明する。モータ駆動装置10は、電気自動車100に搭載されている。モータ駆動装置10は、2個の走行用のモータ12a、12bを備えている。モータ12a、12bは、三相交流電力で駆動する交流モータである。また、モータ駆動装置10は、さらに、電力変換装置20と、直流電源40(以下では、「電源40」と記載)と、を備える。電気自動車100は、モータ12a、12bの双方の動力で走行することも可能であるし、モータ12aの動力のみで走行することも可能である。また、電気自動車100は、モータ12a、12bだけでなく、不図示のエンジンを備えており、当該エンジンの動力で走行することも可能である。
図2の上段のグラフG1は、第1LC回路のゲイン特性を示し、下段のグラフG2は、第1LC回路の位相特性を示す。グラフG1において、縦軸は電流ゲインを示し、グラフG2において、縦軸は位相を示す。グラフG1、G2の横軸は、周波数を示す。グラフG1、G2において、破線がインバータ24aから平滑コンデンサ26aに流れる電流の伝達特性を示し、実線がインバータ24bから平滑コンデンサ26aに流れる電流の伝達特性を示す。インバータ24aから平滑コンデンサ26aまでの電流経路と、インバータ24bから平滑コンデンサ26aまでの電流経路が大きく異なるため、両方の電流伝達特性で位相特性が大きく異なる。
各グラフG3、G4は、図2と同様に、第2LC回路のゲイン特性と、第2LC回路の位相特性を示す。グラフG3に示すように、第2LC回路は第2共振周波数fr2を有する。なお、第2LC回路は、第1LC回路と一部を共有するので、グラフG3には、第1LC回路の第1共振周波数fr1が表れている。即ち、第2LC回路は、第1共振周波数fr1と第2共振周波数fr2を有する。ここで、インバータ24aから第2LC回路に入力される電流(即ちリプル電流)の周波数が第2共振周波数fr2である場合に、入力電流(即ちインバータ24aのリプル電流)と出力電流(即ち平滑コンデンサ26aを流れる電流)との間の位相差は、グラフG4に示すように、約90度となる。一方、インバータ24bから第2LC回路に入力される電流(即ちリプル電流)の周波数が第2共振周波数fr2である場合に、入力電流(即ちインバータ24bのリプル電流)と出力電流(即ち平滑コンデンサ26aを流れる電流)との間の位相差は、グラフG4に示すように約90度となる。即ち、インバータ24aから平滑コンデンサ26aまでの電流伝達特性の第2共振周波数fr2における位相と、インバータ24bから平滑コンデンサ26bまでの電流伝達特性の第2共振周波数fr2における位相との差(以下では、「第2LC位相差」と記載)は0度となる。このため、例えば、インバータ24aのリプル電流とインバータ24bのリプル電流との間の位相差を、90度から270度との間に調整することができれば、第2共振周波数fr2近傍の周波数においてインバータ24aが発するリプル電流とインバータ24bが発するリプル電流は、平滑コンデンサ26aに達したときに概ね逆位相(すなわち位相差180度)となる。その結果、両リプル電流が重畳するものの、両リプル電流の振幅が相殺されて、大きな振幅となることを抑制することができる。
図2、図3に示す第1LC位相差と第2LC位相差に応じて、両リプル電流の位相差を調整するための位相調整処理について説明する。位相調整処理は、コントローラ28が起動することをトリガとして開始される。コントローラ28は、例えば、電気自動車100のイグニションスイッチがONされることによって起動する。
図4の処理を実行することによって、リプル電流の周波数が第1共振周波数fr1に近い状況においては、第1LC位相差に応じて両リプル電流の振幅を相殺することができ(S22)、リプル電流の周波数が第2共振周波数fr2に近い状況においては、第2LC位相差に応じて両リプル電流の振幅を相殺することができる(S24)。即ち、スイッチング周波数を変えることなく、LC位相差に応じてスイッチング位相差を調整することによって、リプル電流の振幅が増幅することを抑制することができる。これにより、平滑コンデンサ26aが大型化することを抑制することができる。
電源40、モータ12a、モータ12b、インバータ24a、インバータ24b、平滑コンデンサ26a、コントローラ28が、それぞれ、「直流電源」、「第1交流モータ」、「第2交流モータ」、「第1インバータ」、「第2インバータ」、「平滑コンデンサ」、「コントローラ」の一例である。第1LC回路、第1共振周波数fr1が、それぞれ、「LC回路」、「共振周波数(及び第1共振周波数)」の一例である。第2共振周波数fr2、閾値周波数fthが、それぞれ、「第2共振周波数」、「所定の閾値周波数」の一例である。リプル電流の周波数が、「ノイズ周波数」の一例である。PWM信号が、「駆動信号」の一例である。
12a :モータ
12b :モータ
20 :電力変換装置
23a :電力線
23b :電力線
24a :インバータ
24b :インバータ
26a :平滑コンデンサ
26b :平滑コンデンサ
28 :コントローラ
40 :直流電源
100 :電気自動車
G1~G4 :グラフ
Ia :リプル電流
Ib :リプル電流
Ic :リプル電流
fr1 :第1共振周波数
fr2 :第2共振周波数
fth :閾値周波数
Claims (6)
- 直流電源と、
第1交流モータ及び第2交流モータと、
前記直流電源と前記第1交流モータの間に接続されており、第1スイッチング素子のスイッチング動作によって前記直流電源の電力を前記第1交流モータの駆動電力に変換する第1インバータと、
前記直流電源と前記第2交流モータの間に接続されており、第2スイッチング素子のスイッチング動作によって前記直流電源の電力を前記第2交流モータの駆動電力に変換する第2インバータと、
前記第1インバータの直流端の正極と負極の間に接続されている平滑コンデンサと、
前記第1スイッチング素子及び前記第2スイッチング素子を制御するコントローラと、
を備え、
前記平滑コンデンサに接続されている電力線の寄生インダクタンスと前記平滑コンデンサとで構成されるLC回路が共振周波数を有しており、
前記コントローラは、
前記第1スイッチング素子から前記平滑コンデンサに伝達するノイズ及び前記第2スイッチング素子から前記平滑コンデンサに伝達するノイズのそれぞれの周波数(ノイズ周波数)が前記共振周波数を含む所定の周波数領域に属する場合に、前記第1スイッチング素子から前記平滑コンデンサまでの電流伝達特性の前記共振周波数における位相と、前記第2スイッチング素子から前記平滑コンデンサまでの電流伝達特性の前記共振周波数における位相との差(LC位相差)に応じて前記第1スイッチング素子と前記第2スイッチング素子のそれぞれのスイッチング周波数の位相差(スイッチング位相差)を調整する、モータ駆動装置。 - 前記コントローラは、前記LC位相差が180度のときには前記スイッチング位相差をゼロから90度の間に調整し、前記LC位相差がゼロのときには前記スイッチング位相差を90度から270度の間に調整する、請求項1に記載のモータ駆動装置。
- 前記LC回路は、前記LC位相差が180度となる第1共振周波数と、前記LC位相差がゼロとなる第2共振周波数を有しており、
前記コントローラは、
前記第1共振周波数と前記第2共振周波数の間の所定の閾値周波数を記憶しており、
前記ノイズ周波数が前記閾値周波数よりも前記第1共振周波数側の場合に、前記スイッチング位相差をゼロから90度の間に調整し、
前記ノイズ周波数が前記閾値周波数よりも前記第2共振周波数側の場合に、前記スイッチング位相差を90度から270度の間に調整する、請求項2に記載のモータ駆動装置。 - 前記コントローラは、前記第1スイッチング素子に対する駆動信号を生成するときに用いるキャリア信号の位相と、前記第2スイッチング素子に対する駆動信号を生成するときに用いるキャリア信号の位相との差を調整することで、前記スイッチング位相差を調整する、請求項1から3のいずれか1項に記載のモータ駆動装置。
- 前記コントローラは、前記直流電源の温度が所定の閾値温度よりも低い場合に、前記スイッチング位相差をゼロに調整する、請求項1から4のいずれか1項に記載のモータ駆動装置。
- 前記コントローラは、前記LC位相差と前記スイッチング位相差の合計の絶対値が180度となるように前記スイッチング位相差を調整する、請求項1に記載のモータ駆動装置。
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