JP7267448B2 - 交流回転機の制御装置 - Google Patents
交流回転機の制御装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP7267448B2 JP7267448B2 JP2021555648A JP2021555648A JP7267448B2 JP 7267448 B2 JP7267448 B2 JP 7267448B2 JP 2021555648 A JP2021555648 A JP 2021555648A JP 2021555648 A JP2021555648 A JP 2021555648A JP 7267448 B2 JP7267448 B2 JP 7267448B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- current
- power supply
- bus
- bus current
- converter
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P27/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
- H02P27/04—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
- H02P27/06—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters
- H02P27/08—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters with pulse width modulation
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P9/00—Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output
- H02P9/14—Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output by variation of field
- H02P9/26—Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output by variation of field using discharge tubes or semiconductor devices
- H02P9/30—Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output by variation of field using discharge tubes or semiconductor devices using semiconductor devices
- H02P9/305—Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output by variation of field using discharge tubes or semiconductor devices using semiconductor devices controlling voltage
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
- G01R19/10—Measuring sum, difference or ratio
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R35/00—Testing or calibrating of apparatus covered by the other groups of this subclass
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M1/00—Details of apparatus for conversion
- H02M1/0003—Details of control, feedback or regulation circuits
- H02M1/0009—Devices or circuits for detecting current in a converter
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P25/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details
- H02P25/02—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details characterised by the kind of motor
- H02P25/022—Synchronous motors
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P25/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details
- H02P25/02—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details characterised by the kind of motor
- H02P25/022—Synchronous motors
- H02P25/03—Synchronous motors with brushless excitation
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Control Of Ac Motors In General (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
Description
スイッチング素子を有し、スイッチング素子のオンオフにより、直流電源から前記界磁巻線に電流を流す電源供給経路と、コンバータ内で電流を還流させて前記界磁巻線に還流電流を流す還流経路とが、切り替わるコンバータと、
前記直流電源と前記コンバータとの間の接続経路を流れる電流である母線電流を検出する母線電流検出回路と、
前記コンバータのスイッチング素子をオンオフして、前記電源供給経路と前記還流経路とを切り替えるコンバータスイッチング制御部と、
前記電源供給経路に切り替えられている場合に前記母線電流検出回路の出力信号に基づいて検出した前記母線電流である電源供給時母線電流と、前記還流経路に切り替えられている場合に前記母線電流検出回路の出力信号に基づいて検出した前記母線電流である還流時母線電流と、に基づいて、前記界磁巻線に流れる電流である界磁電流を算出する電流算出部と、
を備え、
前記電流算出部は、前記還流時母線電流の検出頻度を、前記電源供給時母線電流の検出頻度よりも低くするものである。
実施の形態1に係る交流回転機の制御装置11(以下、単に、制御装置11と称す)について図面を参照して説明する。図1は、本実施の形態に係る交流回転機1及び制御装置11の概略構成図である。
交流回転機1は、ステータ18と、ステータ18の径方向内側に配置されたロータ14と、を備えている。交流回転機1は、界磁巻線型の同期回転機とされている。ステータ18に、交流電機子巻線12が巻装されている。ロータ14に界磁巻線4が巻装され、電磁石が設けられている。
直流電源2は、インバータ5及びコンバータ9に電源電圧Vdcを出力する。直流電源2として、バッテリー、DC-DCコンバータ、ダイオード整流器、PWM整流器等、直流電圧を出力する任意の機器が用いられる。直流電源2には、平滑コンデンサ3が並列接続されている。電源電圧Vdcを検出するための電圧検出回路17が備えられている。電圧検出回路17の出力信号は、制御器30に入力される。
インバータ5は、スイッチング素子を有し、直流電源2と交流電機子巻線12との間で電力変換を行う。インバータ5は、直流電源2の正極側に接続される正極側のスイッチング素子と、直流電源2の負極側に接続される負極側のスイッチング素子と、が直列接続された直列回路を、3相各相の交流電機子巻線に対応して3組設けている。各直列回路における2つのスイッチング素子の接続点が、対応する相の交流電機子巻線に接続される。
コンバータ9は、スイッチング素子を有し、直流電源2と界磁巻線4との間で電力変換を行う。コンバータ9は、スイッチング素子のオンオフにより、直流電源2から界磁巻線に電流を流す電源供給経路20と、コンバータ9内で電流を還流させて界磁巻線4に還流電流を流す還流経路21とが、切り替わる。
電機子電流検出回路8は、各相の交流電機子巻線Cu、Cv、Cwに流れる電流を検出する電流検出回路である。本実施の形態では、電機子電流検出回路8は、各相のスイッチング素子の直列回路と交流電機子巻線とをつなぐ電線上に備えられている。各相の電機子電流検出回路8の出力信号は、制御器30に入力される。電機子電流検出回路8は、ホール素子等の非接触式の電流センサとされている。なお、電機子電流検出回路8は、各相のスイッチング素子の直列回路に直列接続されたシャント抵抗であってもよい。
母線電流検出回路6は、直流電源2とコンバータ9との間の接続経路を流れる電流である母線電流Idcを検出する電流検出回路である。本実施の形態では、母線電流検出回路6は、直流電源2とコンバータ9との間の接続経路であって、直流電源2とインバータ5との間の接続経路と共通していない部分を流れる電流である母線電流Idcを検出する。母線電流検出回路6は、コンバータ9と直流電源2の負極側とを接続する接続経路に設けられている。母線電流検出回路6は、コンバータ9と直流電源2の正極側とを接続する接続経路に設けられてもよい。母線電流検出回路6の出力信号は、制御器30に入力される。
制御器30は、インバータ5及びコンバータ9を介して、交流回転機1を制御する。制御器30は、図2に示すように、コンバータスイッチング制御部31、電流算出部32、異常判定部33、インバータスイッチング制御部34等の機能部を備えている。制御器30の各機能は、制御器30が備えた処理回路により実現される。具体的には、制御器30は、図3に示すように、処理回路として、CPU(Central Processing Unit)等の演算処理装置90(コンピュータ)、演算処理装置90とデータのやり取りする記憶装置91、演算処理装置90に外部の信号を入力する入力回路92、演算処理装置90から外部に信号を出力する出力回路93、及び外部装置とデータ通信を行う通信回路94等を備えている。
インバータスイッチング制御部34は、インバータ5のスイッチング素子をオンオフすることにより、各相の交流電機子巻線Cu、Cv、Cwに電圧を印加する。インバータスイッチング制御部34は、各相の交流電機子巻線に印加する3相の電圧指令を算出する。インバータスイッチング制御部34は、公知のベクトル制御又はV/f制御を用いて、3相の電圧指令を算出する。
コンバータスイッチング制御部31は、コンバータ9のスイッチング素子をオンオフすることにより、界磁巻線4に電圧を印加する。コンバータスイッチング制御部31は、コンバータ9のスイッチング素子をオンオフして、電源供給経路20と還流経路21とを切り替える。
図4及び図5に示すように、電圧ベクトルVf0では、第1組の正極側のスイッチング素子SP1は「0」(オフ)にされ、第1組の負極側のスイッチング素子SN1は、「1」(オン)にされ、第2組の正極側のスイッチング素子SP2が「0」(オフ)にされ、第2組の負極側のスイッチング素子SN2が「1」(オン)にされる。電圧ベクトルVf0では、電源電圧Vdcが界磁巻線4に印加されず、コンバータ9内で電流が還流し、還流電流が界磁巻線4に流れる。また、直前に電圧ベクトルVf1が設定されている場合は、図5に示すように、界磁巻線4を第1方向に電流が流れる。一方、直前に電圧ベクトルVf2が設定されている場合は、図5とは反対向きに、界磁巻線4を第2方向に電流が流れる。電圧ベクトルVf0は、直流電源2とコンバータ9との間で電流が流れない零ベクトルである。
図4及び図6に示すように、電圧ベクトルVf1では、第1組の正極側のスイッチング素子SP1は「1」(オン)にされ、第1組の負極側のスイッチング素子SN1は、「0」(オフ)にされ、第2組の正極側のスイッチング素子SP2が「0」(オフ)にされ、第2組の負極側のスイッチング素子SN2が「1」(オン)にされる。電圧ベクトルVf1では、電源電圧Vdcが界磁巻線4に印加され、直流電源2から界磁巻線4に電流が流れる。また、界磁巻線4を、第1組の直列回路28側から第2組の直列回路29側への第1方向に電流が流れる。本実施の形態では、交流回転機1は、この第1方向のみに電流が流れることを前提に設計されており、後述する第2方向に電流が流れる電圧ベクトルVf2は用いられない。電圧ベクトルVf0は、直流電源2とコンバータ9との間で電流が流れる有効ベクトルである。
図4及び図7に示すように、電圧ベクトルVf2では、第1組の正極側のスイッチング素子SP1は「0」(オフ)にされ、第1組の負極側のスイッチング素子SN1は、「1」(オン)にされ、第2組の正極側のスイッチング素子SP2が「1」(オン)にされ、第2組の負極側のスイッチング素子SN2が「0」(オフ)にされる。電圧ベクトルVf2では、電源電圧Vdcが界磁巻線4に印加され、直流電源2から界磁巻線4に電流が流れる。また、界磁巻線4を、第2組の直列回路29側から第1組の直列回路28側への第2方向に電流が流れる。本実施の形態では、交流回転機1は、この第2方向には電流が流れないことを前提に設計されている。電圧ベクトルVf2も、直流電源2とコンバータ9との間で電流が流れる有効ベクトルであるが、本実施の形態では、用いられない。
図4及び図8に示すように、電圧ベクトルVf3では、第1組の正極側のスイッチング素子SP1は「1」(オン)にされ、第1組の負極側のスイッチング素子SN1は、「0」(オフ)にされ、第2組の正極側のスイッチング素子SP2が「1」(オン)にされ、第2組の負極側のスイッチング素子SN2が「0」(オフ)にされる。電圧ベクトルVf3では、電源電圧Vdcが界磁巻線4に印加されず、コンバータ9内で電流が還流し、還流電流が界磁巻線4に流れる。また、直前に電圧ベクトルVf1が設定されている場合は、図8に示すように、界磁巻線4を第1方向に電流が流れる。一方、直前に電圧ベクトルVf2が設定されている場合は、図8とは反対向きに、界磁巻線4を第2方向に電流が流れる。電圧ベクトルVf3は、直流電源2とコンバータ9との間で電流が流れない零ベクトルである。
図9に示すように、コンバータスイッチング制御部31は、界磁巻線の電圧指令を電源電圧Vdcで除算した比率であるオンデューティ比のPWM信号を生成し、PWM信号に基づいて、コンバータ9のスイッチング素子をオンオフする。
図9に示すように、界磁巻線4を流れる界磁電流Ifは、電源供給経路20に切り替えられている場合は、単調増加し、還流経路21に切り替えられている場合は、単調減少する。母線電流検出回路6は、直流電源2とコンバータ9との間の接続経路を流れる母線電流Idcを検出するように構成されている。そのため、図9及び図6に示すように、電源供給経路20に切り替えられている場合は、界磁電流Ifは、母線電流検出回路6の配置箇所を流れるので、母線電流Idcにより界磁電流Ifを検出できる。一方、図9及び図5に示すように、還流経路21に切り替えられている場合は、界磁電流Ifは、母線電流検出回路6の配置箇所を流れないので、母線電流Idcはゼロになり、界磁電流Ifを検出できない。よって、母線電流検出回路6を用いる場合は、電源供給経路20と還流経路21との切り替えを考慮して、界磁電流Ifを検出する必要がある。
母線電流検出回路6の出力信号にはオフセットが生じる場合がある。オフセットが生じていない場合は、還流時の母線電流検出値Idc_det2はゼロになるが、オフセットが生じた場合は、還流時の母線電流検出値Idc_det2はオフセット分、ゼロからシフトする。
図9に示すように、電流算出部32は、電源供給経路20に切り替えている期間の中央のタイミング(時刻t3)で、母線電流検出回路6により電源供給時の母線電流検出値Idc_det1を検出する。この構成によれば、電源供給経路20への切り替え期間において、単調増加している界磁電流Ifの中心値を検出することができ、また、PWM周期の界磁電流Ifの平均値を検出することができる。よって、界磁電流検出値If_detの精度を高めることができる。また、電源供給経路20に切り替えている期間を、電流を検出できる限界まで減少させることができる。特許文献2の直流モータの場合には、オンデューティ比を電流が検出できる限界以上に制限すると、そのままトルクとして出力されてしまう。一方、本実施の形態の交流回転機では、界磁巻線の電流によって得られた磁束をトルクに変換するには、交流電機子巻線に電流が流れる必要があるため、電源供給経路20に切り替えている期間の下限を設定することが可能である。
スイッチング素子をオン又はオフしてから、スイッチング素子を流れる電流が安定するまでには応答遅れがある。スイッチング素子のオン期間又はオフ期間が短すぎると、スイッチング素子のオン又はオフ後、電流が安定した状態で電流を検出できず、電流の検出精度が悪化する。
<電流供給時の異常判定>
異常判定部33は、母線電流検出回路6の異常を判定する。異常判定部33は、電源供給経路20への切り替え期間と還流経路21への切り替え期間との比(本例では、オンデューティ比、又は界磁巻線の電圧指令)に基づいて、電源供給時の正常電流範囲を設定し、電源供給時の母線電流検出値Idc_det1が、電源供給時の正常電流範囲を逸脱した場合に、母線電流検出回路6に異常が発生したと判定する。例えば、異常判定部33は、界磁巻線の電圧指令に基づいて、電源供給時の正常電流範囲の最大値Idcmax1及び最小値Idcmin1を算出し、電源供給時の母線電流検出値Idc_det1が、電源供給時の正常電流範囲の最大値Idcmax1以下であり、且つ最小値Idcmin1以上であるか否かを判定する。
Idcmax1=(Vf-Vfb)/(Rf1_min)
Idcmin1=(Vf-Vfb)/(Rf1_max) ・・・(1)
ここで、Vfbは、コンバータ9とロータの界磁巻線4とを接続するためのブラシ機構等による電圧降下である。
異常判定部33は、還流時の母線電流検出値Idc_det2が、予め設定した還流時の正常電流範囲を逸脱した場合に、母線電流検出回路6に異常が発生したと判定する。例えば、異常判定部33は、還流時の正常電流範囲の最大値Idcmax2及び最小値Idcmin2を算出し、還流時の母線電流検出値Idc_det2が、還流時の正常電流範囲の最大値Idcmax2以下であり、且つ最小値Idcmin2以上であるか否かを判定する。還流時の正常電流範囲の最大値Idcmax2及び最小値Idcmin2は、それぞれ、母線電流検出回路6の素子の特性ばらつき、温度変化および経年変化などを考慮した値とすればよい。
次に、実施の形態2に係る交流回転機1及び制御装置11について説明する。上記の実施の形態1と同様の構成部分は説明を省略する。本実施の形態に係る交流回転機1及び制御装置11の基本的な構成は実施の形態1と同様であるが、母線電流検出回路6の構成、及び母線電流検出回路6の出力信号を用いた処理が実施の形態1と異なる。図11は、本実施の形態に係る交流回転機1及び制御装置11の概略構成図である。
|Idc_det1a-Idc_det1b|>THab
・・・(2)
|If_deta-If_detb|>THab ・・・(3)
次に、実施の形態3に係る交流回転機1及び制御装置11について説明する。上記の実施の形態1と同様の構成部分は説明を省略する。本実施の形態に係る交流回転機1及び制御装置11の基本的な構成は実施の形態1と同様であるが、母線電流検出回路6の構成、及び母線電流検出回路6の出力信号を用いた処理が実施の形態1と異なる。図12は、本実施の形態に係る交流回転機1及び制御装置11の概略構成図である。
Idca:Idcb=1/Ra:1/Rb ・・・(4)
|Rb×Idc_det1a-Ra×Idc_det1b|>THab2
・・・(5)
|Rb×If_deta-Ra×If_detb|>THab2
・・・(6)
次に、実施の形態4に係る交流回転機1及び制御装置11について説明する。上記の実施の形態1と同様の構成部分は説明を省略する。本実施の形態に係る交流回転機1及び制御装置11の基本的な構成は実施の形態1と同様であるが、母線電流検出回路6の配置位置が実施の形態1と異なる。図13は、本実施の形態に係る交流回転機1及び制御装置11の概略構成図である。
インバータ電流Iinが流れていないときは、母線電流Idcは、コンバータ電流Icnに等しくなる。そこで、インバータ電流Iinが零になる、インバータ5のスイッチング素子のオンオフパターンについて説明する。
そこで、電流算出部32は、直流電源2とインバータ5との間で電流が流れない零ベクトルの状態で、電源供給時の母線電流検出値Idc_det1及び還流時の母線電流検出値Idc_det2を検出する。そして、電流算出部32は、実施の形態1と同様に、電源供給時の母線電流検出値Idc_det1と還流時の母線電流検出値Idc_det2とに基づいて、界磁電流検出値If_detを算出する。
一方、PWM制御の方法によっては、PWM周期に零ベクトルの期間が存在しない場合がある。図16に、零ベクトルが存在しない場合の例を示す。この例では、第1キャリア波Ca1が、U相の電圧指令Vu及びV相の電圧指令Vvと比較され、第1キャリア波Ca1とは逆相の第2キャリア波Ca2が、W相の電圧指令Vwと比較される。図16に示すように、PWM周期Tcにおいて、有効ベクトルである電圧ベクトルV1、V2、V6の期間は存在するが、零ベクトルである電圧ベクトルV0、V7は存在しない。
Iin_det=-Iv_det
Icn_det=Idc_det-Iin_det ・・・(7)
インバータ5のスイッチング素子の短絡異常等により、インバータ5の同じ相の正極側及び負極側のスイッチング素子が同時にオンになると、直流電源2の正極側と負極側が短絡し、過大なインバータ電流Iinが流れる。本実施の形態では、母線電流検出回路6は、インバータ電流Iinを検出できるように配置されているので、インバータ5の短絡による過大なインバータ電流Iinを検出できる。特に、電機子電流検出回路8を交流電機子巻線とインバータの間に配置する場合には、母線に流れる大電流を直接検出することができないため、好適である。
最後に、本願のその他の実施の形態について説明する。なお、以下に説明する各実施の形態の構成は、それぞれ単独で適用されるものに限られず、矛盾が生じない限り、他の実施の形態の構成と組み合わせて適用することも可能である。
Claims (18)
- 交流電機子巻線及び界磁巻線を有する交流回転機を制御する交流回転機の制御装置であって、
スイッチング素子を有し、スイッチング素子のオンオフにより、直流電源から前記界磁巻線に電流を流す電源供給経路と、コンバータ内で電流を還流させて前記界磁巻線に還流電流を流す還流経路とが、切り替わるコンバータと、
前記直流電源と前記コンバータとの間の接続経路を流れる電流である母線電流を検出する母線電流検出回路と、
前記コンバータのスイッチング素子をオンオフして、前記電源供給経路と前記還流経路とを切り替えるコンバータスイッチング制御部と、
前記電源供給経路に切り替えられている場合に前記母線電流検出回路の出力信号に基づいて検出した前記母線電流である電源供給時母線電流と、前記還流経路に切り替えられている場合に前記母線電流検出回路の出力信号に基づいて検出した前記母線電流である還流時母線電流と、に基づいて、前記界磁巻線に流れる電流である界磁電流を算出する電流算出部と、
を備え、
前記電流算出部は、前記還流時母線電流の検出頻度を、前記電源供給時母線電流の検出頻度よりも低くする交流回転機の制御装置。 - 交流電機子巻線及び界磁巻線を有する交流回転機を制御する交流回転機の制御装置であって、
スイッチング素子を有し、スイッチング素子のオンオフにより、直流電源から前記界磁巻線に電流を流す電源供給経路と、コンバータ内で電流を還流させて前記界磁巻線に還流電流を流す還流経路とが、切り替わるコンバータと、
前記直流電源と前記コンバータとの間の接続経路を流れる電流である母線電流を検出する母線電流検出回路と、
前記コンバータのスイッチング素子をオンオフして、前記電源供給経路と前記還流経路とを切り替えるコンバータスイッチング制御部と、
前記電源供給経路に切り替えられている場合に前記母線電流検出回路の出力信号に基づいて検出した前記母線電流である電源供給時母線電流と、前記還流経路に切り替えられている場合に前記母線電流検出回路の出力信号に基づいて検出した前記母線電流である還流時母線電流と、に基づいて、前記界磁巻線に流れる電流である界磁電流を算出する電流算出部と、
スイッチング素子を有し、前記直流電源と前記交流電機子巻線との間で電力変換を行うインバータと、
前記インバータのスイッチング素子をオンオフして、前記交流電機子巻線に電圧を印加するインバータスイッチング制御部と、を備え、
前記母線電流検出回路は、前記直流電源と前記コンバータとの間の接続経路と、前記インバータと前記直流電源との間の接続経路と、の間で共通する経路を流れる電流を前記母線電流として検出し、
前記電流算出部は、前記直流電源と前記インバータとの間で電流が流れない零ベクトルの状態で、前記電源供給時母線電流と前記還流時母線電流とを検出する交流回転機の制御装置。 - 交流電機子巻線及び界磁巻線を有する交流回転機を制御する交流回転機の制御装置であって、
スイッチング素子を有し、スイッチング素子のオンオフにより、直流電源から前記界磁巻線に電流を流す電源供給経路と、コンバータ内で電流を還流させて前記界磁巻線に還流電流を流す還流経路とが、切り替わるコンバータと、
前記直流電源と前記コンバータとの間の接続経路を流れる電流である母線電流を検出する母線電流検出回路と、
前記コンバータのスイッチング素子をオンオフして、前記電源供給経路と前記還流経路とを切り替えるコンバータスイッチング制御部と、
前記電源供給経路に切り替えられている場合に前記母線電流検出回路の出力信号に基づいて検出した前記母線電流である電源供給時母線電流と、前記還流経路に切り替えられている場合に前記母線電流検出回路の出力信号に基づいて検出した前記母線電流である還流時母線電流と、に基づいて、前記界磁巻線に流れる電流である界磁電流を算出する電流算出部と、
スイッチング素子を有し、前記直流電源と前記交流電機子巻線との間で電力変換を行うインバータと、
前記インバータのスイッチング素子をオンオフして、前記交流電機子巻線に電圧を印加するインバータスイッチング制御部と、
前記交流電機子巻線に流れる電流である電機子電流を検出する電機子電流検出回路と、を備え、
前記母線電流検出回路は、前記直流電源と前記コンバータとの間の接続経路と、前記インバータと前記直流電源との間の接続経路と、の間で共通する経路を流れる電流を前記母線電流として検出し、
前記電流算出部は、前記電機子電流検出回路の出力信号に基づいて前記電機子電流を検出し、同時期に検出した前記母線電流及び前記電機子電流、及び電流検出時点の前記インバータのスイッチング素子のオンオフパターンに基づいて、前記電源供給時母線電流及び前記還流時母線電流を算出する交流回転機の制御装置。 - 前記電流算出部は、前記電機子電流検出回路の出力信号に基づいて前記電機子電流を検出し、電流検出時点の前記インバータのスイッチング素子のオンオフパターンに基づいて決定した特定の相の前記電機子電流に基づいて、前記直流電源と前記インバータとの間を流れる電流であるインバータ電流を算出し、
前記電機子電流と同時期に検出した前記母線電流から、前記インバータ電流を減算して、前記直流電源と前記コンバータとの間を流れる電流であるコンバータ電流を算出し、前記コンバータ電流により前記電源供給時母線電流及び前記還流時母線電流を算出する請求項3に記載の交流回転機の制御装置。 - 交流電機子巻線及び界磁巻線を有する交流回転機を制御する交流回転機の制御装置であって、
スイッチング素子を有し、スイッチング素子のオンオフにより、直流電源から前記界磁巻線に電流を流す電源供給経路と、コンバータ内で電流を還流させて前記界磁巻線に還流電流を流す還流経路とが、切り替わるコンバータと、
前記直流電源と前記コンバータとの間の接続経路を流れる電流である母線電流を検出する母線電流検出回路と、
前記コンバータのスイッチング素子をオンオフして、前記電源供給経路と前記還流経路とを切り替えるコンバータスイッチング制御部と、
前記電源供給経路に切り替えられている場合に前記母線電流検出回路の出力信号に基づいて検出した前記母線電流である電源供給時母線電流と、前記還流経路に切り替えられている場合に前記母線電流検出回路の出力信号に基づいて検出した前記母線電流である還流時母線電流と、に基づいて、前記界磁巻線に流れる電流である界磁電流を算出する電流算出部と、
前記母線電流検出回路の異常を判定する異常判定部と、を備え、
前記異常判定部は、前記電源供給経路への切り替え期間と前記還流経路への切り替え期間との比に基づいて電源供給時の正常電流範囲を設定し、前記電源供給時母線電流が、前記電源供給時の正常電流範囲を逸脱した場合に、前記母線電流検出回路に異常が発生したと判定する交流回転機の制御装置。 - 交流電機子巻線及び界磁巻線を有する交流回転機を制御する交流回転機の制御装置であって、
スイッチング素子を有し、スイッチング素子のオンオフにより、直流電源から前記界磁巻線に電流を流す電源供給経路と、コンバータ内で電流を還流させて前記界磁巻線に還流電流を流す還流経路とが、切り替わるコンバータと、
前記直流電源と前記コンバータとの間の接続経路を流れる電流である母線電流を検出する母線電流検出回路と、
前記コンバータのスイッチング素子をオンオフして、前記電源供給経路と前記還流経路とを切り替えるコンバータスイッチング制御部と、
前記電源供給経路に切り替えられている場合に前記母線電流検出回路の出力信号に基づいて検出した前記母線電流である電源供給時母線電流と、前記還流経路に切り替えられている場合に前記母線電流検出回路の出力信号に基づいて検出した前記母線電流である還流時母線電流と、に基づいて、前記界磁巻線に流れる電流である界磁電流を算出する電流算出部と、
前記母線電流検出回路の異常を判定する異常判定部と、を備え、
前記母線電流検出回路は、1つの電流検出器と、前記電流検出器の出力信号を処理し、処理信号を前記電流算出部に出力する複数の信号処理器と、を備え、
前記電流算出部は、前記複数の信号処理器のそれぞれの前記処理信号に基づいて、複数の前記電源供給時母線電流を検出し、
前記異常判定部は、複数の前記電源供給時母線電流が相互に一致しない場合に、前記母線電流検出回路に異常が発生したと判定する交流回転機の制御装置。 - 交流電機子巻線及び界磁巻線を有する交流回転機を制御する交流回転機の制御装置であって、
スイッチング素子を有し、スイッチング素子のオンオフにより、直流電源から前記界磁巻線に電流を流す電源供給経路と、コンバータ内で電流を還流させて前記界磁巻線に還流電流を流す還流経路とが、切り替わるコンバータと、
前記直流電源と前記コンバータとの間の接続経路を流れる電流である母線電流を検出する母線電流検出回路と、
前記コンバータのスイッチング素子をオンオフして、前記電源供給経路と前記還流経路とを切り替えるコンバータスイッチング制御部と、
前記電源供給経路に切り替えられている場合に前記母線電流検出回路の出力信号に基づいて検出した前記母線電流である電源供給時母線電流と、前記還流経路に切り替えられている場合に前記母線電流検出回路の出力信号に基づいて検出した前記母線電流である還流時母線電流と、に基づいて、前記界磁巻線に流れる電流である界磁電流を算出する電流算出部と、
前記母線電流検出回路の異常を判定する異常判定部と、を備え、
前記母線電流検出回路は、1つの電流検出器と、前記電流検出器の出力信号を処理し、処理信号を前記電流算出部に出力する複数の信号処理器と、を備え、
前記電流算出部は、前記複数の信号処理器のそれぞれの前記処理信号に基づいて、複数の前記電源供給時母線電流及び複数の前記還流時母線電流を検出し、複数の前記電源供給時母線電流及び複数の前記還流時母線電流のそれぞれに基づいて、複数の前記界磁電流を算出し、
前記異常判定部は、複数の前記界磁電流が相互に一致しない場合に、前記母線電流検出回路に異常が発生したと判定する交流回転機の制御装置。 - 交流電機子巻線及び界磁巻線を有する交流回転機を制御する交流回転機の制御装置であって、
スイッチング素子を有し、スイッチング素子のオンオフにより、直流電源から前記界磁巻線に電流を流す電源供給経路と、コンバータ内で電流を還流させて前記界磁巻線に還流電流を流す還流経路とが、切り替わるコンバータと、
前記直流電源と前記コンバータとの間の接続経路を流れる電流である母線電流を検出する母線電流検出回路と、
前記コンバータのスイッチング素子をオンオフして、前記電源供給経路と前記還流経路とを切り替えるコンバータスイッチング制御部と、
前記電源供給経路に切り替えられている場合に前記母線電流検出回路の出力信号に基づいて検出した前記母線電流である電源供給時母線電流と、前記還流経路に切り替えられている場合に前記母線電流検出回路の出力信号に基づいて検出した前記母線電流である還流時母線電流と、に基づいて、前記界磁巻線に流れる電流である界磁電流を算出する電流算出部と、
前記母線電流検出回路の異常を判定する異常判定部と、を備え、
前記母線電流検出回路は、前記直流電源と前記コンバータとの間に並列に設けられた複数の接続経路部分のそれぞれを流れる電流を検出する複数の電流検出器と、前記複数の電流検出器のそれぞれの出力信号を処理し、処理信号を前記電流算出部に出力する、前記複数の電流検出器と同数の信号処理器と、を備え、
前記電流算出部は、前記複数の信号処理器のそれぞれの前記処理信号に基づいて、複数の前記電源供給時母線電流を算出し、
前記異常判定部は、複数の前記電源供給時母線電流の比が、予め設定した正常比に一致しない場合に、前記母線電流検出回路に異常が発生したと判定する交流回転機の制御装置。 - 交流電機子巻線及び界磁巻線を有する交流回転機を制御する交流回転機の制御装置であって、
スイッチング素子を有し、スイッチング素子のオンオフにより、直流電源から前記界磁巻線に電流を流す電源供給経路と、コンバータ内で電流を還流させて前記界磁巻線に還流電流を流す還流経路とが、切り替わるコンバータと、
前記直流電源と前記コンバータとの間の接続経路を流れる電流である母線電流を検出する母線電流検出回路と、
前記コンバータのスイッチング素子をオンオフして、前記電源供給経路と前記還流経路とを切り替えるコンバータスイッチング制御部と、
前記電源供給経路に切り替えられている場合に前記母線電流検出回路の出力信号に基づいて検出した前記母線電流である電源供給時母線電流と、前記還流経路に切り替えられている場合に前記母線電流検出回路の出力信号に基づいて検出した前記母線電流である還流時母線電流と、に基づいて、前記界磁巻線に流れる電流である界磁電流を算出する電流算出部と、
前記母線電流検出回路の異常を判定する異常判定部と、を備え、
前記母線電流検出回路は、前記直流電源と前記コンバータとの間に並列に設けられた複数の接続経路部分のそれぞれを流れる電流を検出する複数の電流検出器と、前記複数の電流検出器のそれぞれの出力信号を処理し、処理信号を前記電流算出部に出力する、前記複数の電流検出器と同数の信号処理器と、を備え、
前記電流算出部は、前記複数の信号処理器のそれぞれの前記処理信号に基づいて、複数の前記電源供給時母線電流及び複数の前記還流時母線電流を検出し、複数の前記電源供給時母線電流及び複数の前記還流時母線電流のそれぞれに基づいて、複数の前記界磁電流を算出し、
前記異常判定部は、複数の前記界磁電流の比が、予め設定した正常比に一致しない場合に、前記母線電流検出回路に異常が発生したと判定する交流回転機の制御装置。 - 前記コンバータは、前記直流電源の正極側に接続される正極側のパワー半導体と前記直流電源の負極側に接続される負極側のパワー半導体とが直列接続された直列回路を2組設け、第1組の前記直列回路における前記正極側のパワー半導体と前記負極側のパワー半導体との接続点が、前記界磁巻線の一端に接続され、第2組の前記直列回路における前記正極側のパワー半導体と前記負極側のパワー半導体との接続点が、前記界磁巻線の他端に接続され、少なくとも第1組の前記直列回路における前記正極側のパワー半導体及び第2組の前記直列回路における前記負極側のパワー半導体は、スイッチング素子である請求項1から9のいずれか一項に記載の交流回転機の制御装置。
- 前記第1組の前記直列回路における前記負極側のパワー半導体は、スイッチング素子であり、
前記コンバータスイッチング制御部は、
前記電源供給経路に切り替える場合は、第1組の前記直列回路における正極側のスイッチング素子をオンにし、負極側のスイッチング素子をオフにすると共に、第2組の前記直列回路における負極側のスイッチング素子をオンにし、
前記還流経路に切り替える場合は、第1組の前記直列回路における正極側のスイッチング素子をオフにし、負極側のスイッチング素子をオンにすると共に、第2組の前記直列回路における負極側のスイッチング素子をオンにする請求項10に記載の交流回転機の制御装置。 - 前記第2組の前記直列回路における正極側のパワー半導体は、スイッチング素子であって、
前記コンバータスイッチング制御部は、
前記電源供給経路に切り替える場合は、第1組の前記直列回路における正極側のスイッチング素子をオンにすると共に、第2組の前記直列回路における正極側のスイッチング素子をオフにし、負極側のスイッチング素子をオンにし、
前記還流経路に切り替える場合は、第1組の前記直列回路における正極側のスイッチング素子をオンにすると共に、第2組の前記直列回路における正極側のスイッチング素子をオンにし、負極側のスイッチング素子をオフにする請求項10に記載の交流回転機の制御装置。 - 前記電流算出部は、前記電源供給時母線電流から前記還流時母線電流を減算して、前記界磁電流を算出する請求項1から12のいずれか一項に記載の交流回転機の制御装置。
- 前記電流算出部は、
前記電源供給経路に切り替えている期間の中央のタイミングで、前記母線電流検出回路により前記電源供給時母線電流を検出する検出と、
前記還流経路に切り替えている期間の中央のタイミングで、前記母線電流検出回路により前記還流時母線電流を検出する検出と、
の一方または双方を実施する請求項1から13のいずれか一項に記載の交流回転機の制御装置。 - 前記コンバータスイッチング制御部は、
前記コンバータのスイッチング素子のオン又はオフ後、電流が安定するまでの電流安定期間以上の間、前記電源供給経路に切り替える切替と、
前記コンバータのスイッチング素子のオン又はオフ後、前記電流安定期間以上の間、前記還流経路に切り替える切替と、
の一方または双方を実施する請求項1から14のいずれか一項に記載の交流回転機の制御装置。 - 前記母線電流検出回路の異常を判定する異常判定部を更に備え、
前記異常判定部は、前記還流時母線電流が、予め設定した還流時の正常電流範囲を逸脱した場合に、前記母線電流検出回路に異常が発生したと判定する請求項1から15のいずれか一項に記載の交流回転機の制御装置。 - 前記母線電流検出回路は、非接触の電流センサを用いる請求項1から16のいずれか一項に記載の交流回転機の制御装置。
- 前記交流回転機は、車両用の発電電動機である請求項1から17のいずれか一項に記載の交流回転機の制御装置。
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PCT/JP2019/044232 WO2021095109A1 (ja) | 2019-11-12 | 2019-11-12 | 交流回転機の制御装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPWO2021095109A1 JPWO2021095109A1 (ja) | 2021-05-20 |
JP7267448B2 true JP7267448B2 (ja) | 2023-05-01 |
Family
ID=75911857
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2021555648A Active JP7267448B2 (ja) | 2019-11-12 | 2019-11-12 | 交流回転機の制御装置 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20220345066A1 (ja) |
EP (1) | EP4060892A4 (ja) |
JP (1) | JP7267448B2 (ja) |
CN (1) | CN114631257A (ja) |
WO (1) | WO2021095109A1 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2023012681A (ja) * | 2021-07-14 | 2023-01-26 | 株式会社デンソー | モータ制御装置 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2018021702A (ja) | 2016-08-03 | 2018-02-08 | シャープ株式会社 | 電子レンジ |
JP2018098872A (ja) | 2016-12-12 | 2018-06-21 | 株式会社デンソー | 回転電機の制御装置、及び、回転電機システム |
JP2019022384A (ja) | 2017-07-20 | 2019-02-07 | 株式会社デンソー | 回転電機 |
JP2019080455A (ja) | 2017-10-26 | 2019-05-23 | 株式会社ミツバ | モータ制御装置 |
JP2019164081A (ja) | 2018-03-20 | 2019-09-26 | 株式会社デンソー | 電流センサ |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3899668B2 (ja) * | 1998-04-28 | 2007-03-28 | 株式会社デンソー | 界磁巻線式同期機の駆動制御装置 |
KR101330453B1 (ko) * | 2010-01-26 | 2013-11-15 | 주식회사 만도 | 삼상 모터전류 검출 방법 및 그 장치 |
-
2019
- 2019-11-12 JP JP2021555648A patent/JP7267448B2/ja active Active
- 2019-11-12 EP EP19952689.8A patent/EP4060892A4/en active Pending
- 2019-11-12 US US17/760,948 patent/US20220345066A1/en not_active Abandoned
- 2019-11-12 CN CN201980101980.5A patent/CN114631257A/zh active Pending
- 2019-11-12 WO PCT/JP2019/044232 patent/WO2021095109A1/ja unknown
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2018021702A (ja) | 2016-08-03 | 2018-02-08 | シャープ株式会社 | 電子レンジ |
JP2018098872A (ja) | 2016-12-12 | 2018-06-21 | 株式会社デンソー | 回転電機の制御装置、及び、回転電機システム |
JP2019022384A (ja) | 2017-07-20 | 2019-02-07 | 株式会社デンソー | 回転電機 |
JP2019080455A (ja) | 2017-10-26 | 2019-05-23 | 株式会社ミツバ | モータ制御装置 |
JP2019164081A (ja) | 2018-03-20 | 2019-09-26 | 株式会社デンソー | 電流センサ |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20220345066A1 (en) | 2022-10-27 |
JPWO2021095109A1 (ja) | 2021-05-20 |
CN114631257A (zh) | 2022-06-14 |
EP4060892A1 (en) | 2022-09-21 |
EP4060892A4 (en) | 2022-10-26 |
WO2021095109A1 (ja) | 2021-05-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6169203B1 (ja) | 電動機制御装置および電動機制御方法 | |
JP6217554B2 (ja) | インバータ装置 | |
JP5837229B2 (ja) | 車両用交流電動発電機 | |
JP3291390B2 (ja) | インバータの故障検出方式 | |
JP2018148695A (ja) | 回転電機制御装置、および、これを用いた電動パワーステアリング装置 | |
JP6685452B1 (ja) | 回転電機の制御装置 | |
JP2015033149A (ja) | 半導体素子の駆動装置及びそれを用いた電力変換装置 | |
JP7267448B2 (ja) | 交流回転機の制御装置 | |
US11955907B2 (en) | Rotating electrical machine control system | |
CN114731114A (zh) | 电动机控制装置 | |
JP6877512B2 (ja) | 交流回転機の制御装置 | |
JP6884193B2 (ja) | 交流回転機の制御装置 | |
JP7351004B2 (ja) | 交流回転機の制御装置 | |
JP7391271B2 (ja) | 回転電機の制御装置 | |
JP2021158739A (ja) | 交流回転機の制御装置 | |
WO2019220484A1 (ja) | 交流回転電機の制御装置 | |
JP7191074B2 (ja) | 交流回転機の制御装置 | |
JP7002625B1 (ja) | 交流回転機の制御装置 | |
JP7109519B2 (ja) | 交流回転機の制御装置 | |
JP7351013B2 (ja) | 電力変換装置および電動パワーステアリング装置 | |
JP7309002B1 (ja) | 電力変換装置 | |
JP7446358B2 (ja) | 交流回転電機の制御装置 | |
JP7002626B1 (ja) | 交流回転機の制御装置 | |
WO2023067797A1 (ja) | 交流回転機の制御装置、車両用駆動装置、及び電動パワーステアリング装置 | |
JP2017103840A (ja) | インバータ装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20210906 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20221018 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20221130 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20230322 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20230419 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 7267448 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |