JPH09149689A - Operation controller for pole change motor - Google Patents

Operation controller for pole change motor

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Publication number
JPH09149689A
JPH09149689A JP7307434A JP30743495A JPH09149689A JP H09149689 A JPH09149689 A JP H09149689A JP 7307434 A JP7307434 A JP 7307434A JP 30743495 A JP30743495 A JP 30743495A JP H09149689 A JPH09149689 A JP H09149689A
Authority
JP
Japan
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voltage
induction motor
motor
inverter device
speed
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP7307434A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Katsuyuki Watanabe
勝之 渡邉
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Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
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Filing date
Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To eliminate fluctuation of torque even if the number of poles of an induction motor is changed under heavy load. SOLUTION: An inverter 2 being fed with a DC voltage from a battery 3 operates an induction motor(IM) 1 with four poles in low speed operation region and with two poles in high speed operation region by controlling the phase and frequency of output voltage. A regeneration bypass circuit 11 feeds the voltage of battery 3 to the inverter 2 or feeds the regenerated voltage from inverter 2 to the battery 3. A step-up chopper circuit 10 feeds a step-up voltage to the inverter 2 when the number of pole is switched under heavy load. This circuitry eliminates fluctuation of torque at the time of switching the number of pole.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、誘導電動機をイン
バータを用いて可変速制御し且つ極数切替により広範囲
な定出力運転を可能とする運転制御装置に関し、特に極
数切替時のトルク変動を抑制するように工夫したもので
ある。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an operation control device for variable speed control of an induction motor using an inverter and enabling a wide range of constant output operation by switching the number of poles. It was devised to suppress it.

【0002】[0002]

【従来の技術】誘導電動機の可変速制御には、インバー
タを電源とする周波数制御が多く採用されている。この
時の最大トルク特性は図4に破線の特性T′で示すよう
に、速度(または周波数)の上昇に比例させてインバー
タからの供給電圧を高めることができる範囲では定トル
ク特性であるが、それ以上では電源電圧Vの制限により
周波数fの2乗に反比例した1/f2 のカーブでトルク
T′が低下する。これに対し、誘導電動機を駆動源とす
る電気自動車などでは、負荷の要求トルク特性は、同図
4に実線の特性Tで示すように、定トルク範囲の速度を
越えると定出力範囲となり、周波数fの増加に反比例し
た1/fのカーブでトルクTが低下する。そのため、最
大トルク特性T′と負荷の要求トルク特性Tとの交点に
なる周波数afより高い回転数では、最大トルク特性
T′で出力トルクが制限されることになる。aは一般に
2より大きい任意の数であるが、1以上であれば成り立
つ。
2. Description of the Related Art Frequency control using an inverter as a power source is often employed for variable speed control of an induction motor. The maximum torque characteristic at this time is a constant torque characteristic in the range in which the voltage supplied from the inverter can be increased in proportion to the increase in speed (or frequency), as indicated by the characteristic T'in the broken line in FIG. Above that, the torque T'decreases due to the 1 / f 2 curve inversely proportional to the square of the frequency f due to the limitation of the power supply voltage V. On the other hand, in an electric vehicle or the like that uses an induction motor as a drive source, the required torque characteristic of the load becomes a constant output range when the speed exceeds the constant torque range as shown by the characteristic T of the solid line in FIG. The torque T decreases with a 1 / f curve that is inversely proportional to the increase of f. Therefore, the output torque is limited by the maximum torque characteristic T'at a rotation speed higher than the frequency af at the intersection of the maximum torque characteristic T'and the required torque characteristic T of the load. In general, a is an arbitrary number greater than 2, but it is satisfied if it is 1 or more.

【0003】誘導電動機を定出力範囲で運転するとき、
高速域になるほど負荷トルクが低下するが、また誘導電
動機の最大トルク特性でトルクが制限されるため、負荷
によってはトルク不足を招くことがある。このトルク不
足を解消するため、本願出願人は、誘導電動機における
固定子巻線構造を3相巻線をN個(Nは偶数)備えたの
と等価な巻線構造とし、各相巻線の電圧の位相と周波数
をインバータにより制御することにより、低速運転領域
では誘導電動機を2N極にして駆動し、高速運転領域で
は誘導電動機をN極にして駆動する技術をすでに開発
し、下記文献(1)により公表すると共に、(2)〜
(4)に示すように出願した。
When the induction motor is operated in the constant output range,
Although the load torque decreases as the speed becomes higher, the torque is limited by the maximum torque characteristic of the induction motor, which may cause torque shortage depending on the load. In order to eliminate this torque shortage, the applicant of the present application has adopted a stator winding structure in an induction motor as a winding structure equivalent to having three N-phase windings (N is an even number), and By controlling the phase and frequency of the voltage with an inverter, a technique has been developed to drive the induction motor with 2N poles in the low speed operation region and drive it with the N poles in the high speed operation region. ) And (2) ~
Filed as shown in (4).

【0004】(1)電気自動車用極数切換誘導電動機の
六相絶対変換回転dq軸による解析:水野等、電気学会
回転機研究会、平成6年10月3日発表。 (2)特願平6−131511号(平成6年6月14日
出願)「誘導電動機及びその運転制御装置」。 (3)特願平6−307648号(平成6年12月12
日出願)「極数切替電動機の運転制御装置」。 (4)特願平7−33536号(平成7年2月22日出
願)「極数切替電動機の運転制御装置」。
(1) Analysis of pole number switching induction motor for electric vehicle by six-phase absolute conversion rotation dq axis: Mizuno et al., Institute of Electrical Engineers, Rotating Machinery Research Society, announced on October 3, 1994. (2) Japanese Patent Application No. 6-131511 (filed on June 14, 1994) "Induction motor and its operation control device". (3) Japanese Patent Application No. 6-307648 (December 12, 1994)
(Japanese application) "Operation control device for pole change motor". (4) Japanese Patent Application No. 7-33536 (filed on February 22, 1995) "Operation control device for pole number switching motor".

【0005】例えば6相の固定子巻線構造を有する誘導
電動機に対し、インバータにより供給する電圧の位相と
周波数を制御することにより、低速運転領域では2極に
して駆動し、高速運転領域では4極にして駆動すること
ができる。このとき、図5に示すように、2極運転時の
最大トルクは4極運転時の最大トルクの約2倍になる。
このため、図5に示すような回転数で極数切替を行う
と、負荷の要求トルクTに対して誘導電動機の最大トル
クに余裕ができ、4極のみで運転する場合に比べて広範
囲の定出力運転が可能になる。また、同一回転数におい
て運転する場合には、2極運転時の周波数は4極運転時
の周波数のほぼ1/2となるので、2極運転に切り替え
ることにより、誘導電動機での損失低減やインバータの
制御性の向上が図れる。
For example, for an induction motor having a 6-phase stator winding structure, by controlling the phase and frequency of the voltage supplied by an inverter, it is driven with 2 poles in the low speed operation region and 4 in the high speed operation region. It can be driven with a pole. At this time, as shown in FIG. 5, the maximum torque during the 2-pole operation is about twice the maximum torque during the 4-pole operation.
Therefore, when the number of poles is switched at the number of rotations as shown in FIG. 5, the maximum torque of the induction motor can be afforded with respect to the required torque T of the load, and a wider range of constants can be obtained compared to the case where only four poles are operated. Output operation becomes possible. In addition, when operating at the same number of revolutions, the frequency during 2-pole operation is approximately 1/2 of the frequency during 4-pole operation, so switching to 2-pole operation reduces loss in the induction motor and reduces The controllability of can be improved.

【0006】誘導電動機の6相の固定子巻線構造の巻線
配置は図6のように表すことができる。ただし、各巻線
は、4極に対しては120°相帯でほぼ全節巻、2極に
対しては60°相帯で磁極ピッチのほぼ1/2となるよ
うな短節巻が施こされているものとする。したがって、
2極とするためには向い合う巻線が異極となる磁束を作
るよう電圧を加えればよく、各相の電圧Va1,Vb1,V
c1,Vd1,Ve1,Vf1を次に示す[数1]のようにすれ
ばよい。また、4極とするためには向い合う巻線が同極
となる磁束を作るよう電圧を加えればよく、各相の電圧
a2,Vb2,V c2,Vd2,Ve2,Vf2を次に示す[数
2]のようにすればよい。ただし、V1m,ω1 ,φ1
2極運転時の相電圧最大値,角周波数,位相角であり、
2m,ω2,φ2 は4極運転時の相電圧最大値,角周波
数,位相角である。
Winding of 6-phase stator winding structure of induction motor
The arrangement can be represented as in FIG. However, each winding
Is almost full-pitch winding at 120 ° phase band for 4 poles and 2 poles
On the other hand, it is almost half of the magnetic pole pitch in the 60 ° phase band.
It is assumed that the tape has been rolled. Therefore,
In order to have two poles, the magnetic flux that makes the opposite windings different poles is created.
Voltage should be applied so that the voltage of each phase is Va1, Vb1, V
c1, Vd1, Ve1, Vf1As shown in the following [Equation 1]
I just need. Also, in order to have four poles, the windings facing each other must have the same pole.
It suffices to add a voltage to create a magnetic flux that
Va2, Vb2, V c2, Vd2, Ve2, Vf2Is shown as [number
2]. However, V1m, Ω1, Φ1Is
It is the maximum value of phase voltage, angular frequency, and phase angle during 2-pole operation.
V2m, ΩTwo, ΦTwoIs the maximum phase voltage and angular frequency during 4-pole operation
Number and phase angle.

【0007】[0007]

【数1】 (Equation 1)

【0008】[0008]

【数2】 (Equation 2)

【0009】図6に示す6相巻線にあって2極の回転座
標軸(d1 −q1 軸)と4極の回転座標軸(二倍角d2
−q2 軸)とを用意して、このdq軸(二軸)による座
標軸を検討した結果、次式[数3],[数4]を得た。
In the 6-phase winding shown in FIG. 6, a rotating coordinate axis of 2 poles (d 1 -q 1 axis) and a rotating coordinate axis of 4 poles (double angle d 2
-Q 2 axes) were prepared and the coordinate axes based on the dq axes (two axes) were examined. As a result, the following equations [Equation 3] and [Equation 4] were obtained.

【0010】[0010]

【数3】 (Equation 3)

【0011】[0011]

【数4】 (Equation 4)

【0012】[数3][数4]の式中、添え字1は2極
機、添え字2は4極機を示し、添え字sは固定子(stat
or)巻線に関するdq軸、添え字rは回転子(rotor)巻
線に関するdq軸を表わす。また、式中、2極の定数に
あって、Rs1:一次抵抗、Ls1:一次自己インダクタン
ス、Msr1 :相互インダクタンス、Rr1:二次抵抗、L
r1:二次自己インダクタンス、Rm1:鉄損抵抗、であ
り、4極の定数にあって、Rs2:一次抵抗、Ls2:一次
自己インダクタンス、Msr2 :相互インダクタンス、R
r2:二次抵抗、Lr2:二次自己インダクタンス、Rm2
鉄損抵抗、である。
In the equations [3] and [4], the subscript 1 indicates a 2-pole machine, the subscript 2 indicates a 4-pole machine, and the subscript s indicates a stator (stat).
or) winding, and the subscript r represents the dq axis relating to the rotor winding. In the formula, R s1 : primary resistance, L s1 : primary self-inductance, M sr1 : mutual inductance, R r1 : secondary resistance, L
r1 is the secondary self-inductance, R m1 is the iron loss resistance, and there are four pole constants, R s2 is the primary resistance, L s2 is the primary self-inductance, M sr2 is the mutual inductance, R
r2 : secondary resistance, L r2 : secondary self-inductance, R m2 :
Iron loss resistance.

【0013】上記[数3]にあって電機子巻線側電圧V
ds1 ,Vqs1 の式中において、ベクトル制御が行われて
いるときを考えると、Idr1 =0、Iqr1 =(−Msr1
/Lr1)・Iqs1 が成立する。
In the above [Equation 3], the armature winding side voltage V
ds1, in wherein the V qs1, considering the time that is performed vector control, I dr1 = 0, I qr1 = (- M sr1
/ L r1 ) · I qs1 holds.

【0014】更に、本願発明にあって鉄損Rm1=Rm2
0として無視しているため、上述のVds1 ,Vqs1 は次
式[数5]となる。
Further, in the present invention, iron loss R m1 = R m2 =
Due to the negligible as 0, V ds1, V qs1 above is represented by the following formula [Formula 5].

【0015】[0015]

【数5】 (Equation 5)

【0016】結果的に次式[数6][数7]の如くV
ds1 ,Vqs1 (電機子側)を制御すれば良い。
As a result, V is given by the following equations [Equation 6] and [Equation 7].
It suffices to control ds1 and V qs1 (armature side).

【0017】[0017]

【数6】 (Equation 6)

【0018】[0018]

【数7】 (Equation 7)

【0019】結局、ベクトル制御演算により、速度指令
からトルク指令を求め、このトルク指令から[数3]に
示す電流指令Ids1 ,Iqs1 を求め、この電流指令から
[数6]に示す電圧指令Vds1 ,Vqs1 を求め、この電
圧指令Vds1 ,Vqs1 から[数1]に示す各相電圧を求
めて、この各相電圧を誘導電動機に供給することにより
2極運転ができる。同様に、ベクトル制御演算により、
速度指令からトルク指令を求め、このトルク指令から
[数4]に示す電流指令Ids2 ,Iqs2 を求め、この電
流指令から[数7]に示す電圧指令Vds2 ,Vqs2 を求
め、この電圧指令Vds2 ,Vqs2 から[数2]に示す各
相電圧を求めて、この各相電圧を誘導電動機に供給する
ことにより4極運転ができる。
[0019] Finally, the vector control calculation, obtains a torque command from the speed command to obtain the current command I ds1, I qs1 shown from the torque command to the equation (3), the voltage command indicating a current command in the 6] seeking V ds1, V qs1, seeking phase voltage indicating this voltage command V ds1, V qs1 in Expression 1, it is two-pole operation by supplying the phase voltages to the induction motor. Similarly, the vector control operation
A torque command is obtained from the speed command, current commands I ds2 and I qs2 shown in [ Formula 4] are obtained from this torque command, voltage commands V ds2 and V qs2 shown in [ Formula 7] are obtained from this current command, and this voltage is obtained. Four-pole operation can be performed by obtaining each phase voltage shown in [ Equation 2] from the commands V ds2 and V qs2 and supplying each phase voltage to the induction motor.

【0020】上述したような、誘導電動機の各相巻線の
電圧の位相と周波数を切り替えることにより極数切替を
行う技術を、電気自動車に適用した、極数切替電動機の
運転制御装置の従来技術を、図7を参照して説明する。
The prior art of the operation control device of the pole number switching motor, which is applied to the electric vehicle, is the technology for switching the number of poles by switching the phase and frequency of the voltage of each phase winding of the induction motor as described above. Will be described with reference to FIG. 7.

【0021】図7において誘導電動機1は、6相の固定
子巻線構造または2組の3相巻線を組み合わせた固定子
巻線構造を有している。インバータ装置2は、1台の6
相インバータまたは2台の3相インバータにより構成さ
れている。バッテリー3は直流コンデンサ4を介して直
流電圧をインバータ装置2に供給し、インバータ装置2
は、位相と周波数を制御した電圧を、誘導電動機1の各
相巻線に供給する。これにより誘導電動機1が回転す
る。
In FIG. 7, the induction motor 1 has a six-phase stator winding structure or a stator winding structure in which two sets of three-phase windings are combined. The inverter device 2 includes one 6
It is composed of a phase inverter or two 3-phase inverters. The battery 3 supplies a DC voltage to the inverter device 2 via the DC capacitor 4,
Supplies a voltage whose phase and frequency are controlled to each phase winding of the induction motor 1. This causes the induction motor 1 to rotate.

【0022】回転数センサ5は、誘導電動機1の回転子
に直結されており、誘導電動機1の回転数(回転速度)
に応じたモータ回転数信号aを出力する。電流検出器6
は、インバータ装置2から誘導電動機1へ供給する各相
の電流を検出し、検出した電流値に対応したモータ電流
信号bを出力する。
The rotation speed sensor 5 is directly connected to the rotor of the induction motor 1, and the rotation speed (rotation speed) of the induction motor 1.
A motor rotation speed signal a corresponding to the above is output. Current detector 6
Detects the current of each phase supplied from the inverter device 2 to the induction motor 1 and outputs the motor current signal b corresponding to the detected current value.

【0023】システム制御装置7には、前記モータ回転
数信号a及びモータ電流信号bの他に、アクセル開度信
号cが入力される。そしてシステム制御装置7は、アク
セル開度信号cの値に応じて、次の(イ)(ロ)(ハ)
(ニ)の動作を行なわせるようインバータ装置2を作動
させるインバータ駆動信号dをインバータ装置2に送
る。
In addition to the motor speed signal a and the motor current signal b, an accelerator opening signal c is input to the system controller 7. Then, the system control device 7 performs the following (a), (b) and (c) according to the value of the accelerator opening signal c.
An inverter drive signal d for operating the inverter device 2 to perform the operation (d) is sent to the inverter device 2.

【0024】(イ)図2に示すように、低速運転領域で
は誘導電動機1が4極運転するように、インバータ装置
2により誘導電動機1に供給する各相電圧の位相及び周
波数を制御する。しかも4極運転中において、アクセル
開度信号cの増減に応じて供給電圧周波数を増減させ
て、誘導電動機1の回転数を増減させる。
(B) As shown in FIG. 2, the inverter device 2 controls the phase and frequency of each phase voltage supplied to the induction motor 1 so that the induction motor 1 operates in four poles in the low speed operation region. Moreover, during the 4-pole operation, the supply voltage frequency is increased / decreased according to the increase / decrease of the accelerator opening signal c to increase / decrease the rotation speed of the induction motor 1.

【0025】(ロ)図2に示すように、高速運転領域で
は誘導電動機1が2極運転するように、インバータ装置
2により誘導電動機1に供給する各相電圧の位相及び周
波数を制御する。しかも2極運転中において、アクセル
開度信号cの増減に応じて供給電圧周波数を増減させ
て、誘導電動機1の回転数を増減させる。
(B) As shown in FIG. 2, the phase and frequency of each phase voltage supplied to the induction motor 1 are controlled by the inverter device 2 so that the induction motor 1 operates in two poles in the high speed operation region. Moreover, during the two-pole operation, the supply voltage frequency is increased / decreased in accordance with the increase / decrease in the accelerator opening signal c to increase / decrease the rotation speed of the induction motor 1.

【0026】(ハ)図2に示すように、モータ回転数が
低速回転領域から上昇していってモータ回転数n2 を越
えたら、4極運転から2極運転に切り替える。つまり誘
導電動機1に供給する電圧を、4極運転用電圧から2極
運転用電圧に切り替える。
(C) As shown in FIG. 2, when the motor rotation speed rises from the low speed rotation range and exceeds the motor rotation speed n 2 , the 4-pole operation is switched to the 2-pole operation. That is, the voltage supplied to the induction motor 1 is switched from the 4-pole operation voltage to the 2-pole operation voltage.

【0027】(ニ)図2に示すように、モータ回転数が
高速回転領域から下降していってモータ回転数n1 より
も小さくなったら、2極運転から4極運転に切り替え
る。つまり誘導電動機1に供給する電圧を、2極運転用
電圧から4極運転用電圧に切り替える。
(D) As shown in FIG. 2, when the motor rotation speed falls from the high speed rotation region and becomes smaller than the motor rotation speed n 1 , the two-pole operation is switched to the four-pole operation. That is, the voltage supplied to the induction motor 1 is switched from the two-pole operation voltage to the four-pole operation voltage.

【0028】結局、図7に示す従来の極数切替電動機の
運転制御装置では、低速運転領域では4極として、また
高速運転領域では2極として誘導電動機1を運転すると
共に極数の切り替えはヒステリシス特性を持たせて行
い、アクセル開度信号cに応じて誘導電動機1の回転数
を制御(速度制御)している。なお極数切替期間は0.
7〜1秒程度であり、この極数切替期間では4極運転用
電圧と2極運転用電圧がインバータ装置2から出力され
る。このため極数切替期間中においては、インバータ装
置2の出力電圧値は、インバータ出力電圧上限値を上限
として、大きくなる傾向になる。なおインバータ出力電
圧上限値は、バッテリー3の電圧とインバータ装置2の
性能によって規定される。
After all, in the conventional operation control device for the pole number switching motor shown in FIG. 7, the induction motor 1 is operated with four poles in the low speed operation region and with two poles in the high speed operation region, and the number of poles is switched by the hysteresis. With the characteristics, the rotation speed of the induction motor 1 is controlled (speed control) according to the accelerator opening signal c. The number of poles switching period is 0.
It is about 7 to 1 second, and in this pole number switching period, the 4-pole operation voltage and the 2-pole operation voltage are output from the inverter device 2. Therefore, during the pole number switching period, the output voltage value of the inverter device 2 tends to increase with the inverter output voltage upper limit value as the upper limit. The inverter output voltage upper limit value is defined by the voltage of the battery 3 and the performance of the inverter device 2.

【0029】転負荷時(インバータ装置の出力パワーが
小さいとき)において、極数切替期間中のインバータ装
置2の出力電圧値は、極数切替期間以外のときの出力電
圧値よりは大きいが、インバータ出力電圧上限値を越え
ることはない。このため切替期間中においてトルク変動
(モータトルクの低減)はほとんど生じない。つまり、
トルク変動を生じないように4極運転用電圧と2極運転
用電圧を大きくして出力しても、その合成出力電圧値は
インバータ出力電圧上限値よりも小さく、トルク変動は
生じないのである。
When the load is applied (when the output power of the inverter device is small), the output voltage value of the inverter device 2 during the pole number switching period is larger than the output voltage value during the period other than the pole number switching period. It does not exceed the output voltage upper limit. Therefore, torque fluctuation (reduction of motor torque) hardly occurs during the switching period. That is,
Even if the four-pole operation voltage and the two-pole operation voltage are increased and output so as not to cause torque fluctuation, the combined output voltage value is smaller than the inverter output voltage upper limit value, and torque fluctuation does not occur.

【0030】[0030]

【発明が解決しようとする課題】ところで重負荷時(イ
ンバータ装置の出力パワーが大きいとき)には、極数切
替期間以外のときであってもインバータ装置2の出力電
圧は、インバータ出力電圧上限値に近くなっているの
で、極数切替期間では、トルク不足にならないように出
力電圧を上昇しようとしても出力電圧はインバータ出力
電圧上限値で規制されてしまい、インバータ出力電圧値
は大きくなることができない。つまり、出力電圧はイン
バータ出力電圧上限値以上になることはできず、このと
きの4極運転用電圧や2極運転用電圧も上限値が制限さ
れてしまい、重負荷に対してトルク不足となってしま
う。このため図8の領域Zに示すように重負荷時の極数
切替期間においては、誘導電動機1のトルクT′は一時
的に低下してしまう。
By the way, at the time of heavy load (when the output power of the inverter device is large), the output voltage of the inverter device 2 is higher than the inverter output voltage upper limit value even during the period other than the pole number switching period. Since the output voltage is close to, the output voltage is regulated by the inverter output voltage upper limit value and the inverter output voltage value cannot increase during the number of pole switching period even if an attempt is made to increase the output voltage so as not to cause torque shortage. . That is, the output voltage cannot exceed the inverter output voltage upper limit value, and the upper limit value of the 4-pole operation voltage or the 2-pole operation voltage at this time is also limited, resulting in insufficient torque for heavy loads. Will end up. Therefore, as shown in the area Z in FIG. 8, the torque T ′ of the induction motor 1 is temporarily reduced during the pole number switching period under heavy load.

【0031】上述したようなトルク低減(トルク変動)
が生じると、電気自動車の運転者は、極数切替時に不快
感を感じる。
Torque reduction as described above (torque fluctuation)
When this occurs, the driver of the electric vehicle feels uncomfortable when switching the number of poles.

【0032】本発明は、上記従来技術に鑑み、重負荷時
に極数切替をしてもトルク低減の生じない極数切替電動
機の運転制御装置を提供するものである。
In view of the above-mentioned prior art, the present invention provides an operation control device for a pole number switching motor in which torque reduction does not occur even when the pole number is switched under heavy load.

【0033】[0033]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明は、3相巻線をN個(Nは偶数)備えたのと等価な固
定子巻線構造を持つ誘導電動機と、この誘導電動機に加
える電圧周波数を変化させることにより誘導電動機の速
度制御を行うと共に、各相巻線の電圧の位相と周波数を
制御することにより低速運転領域では誘導電動機の極数
を2Nとして駆動し高速運転領域では誘導電動機の極数
をNとして駆動するインバータ装置と、このインバータ
装置に直流電圧を供給する直流電圧源と、半導体スイッ
チとダイオードで構成されると共に、前記インバータ装
置と前記直流電源との間に接続されており、直流電圧源
からインバータ装置への電圧供給の機能とインバータ装
置から直流電圧源への電圧回生の機能を有する回生電流
バイパス回路と、リアクトルと半導体スイッチで構成さ
れると共に、前記インバータ装置と前記直流電源との間
に接続されており、昇圧電圧を前記インバータ装置に供
給する機能を有する昇圧チョッパ回路と、前記回生電流
バイパス回路及び昇圧チョッパ回路の各機能を発揮・停
止させるよう制御する制御装置とを有し、この制御装置
は、重負荷のときに誘導電動機の運転領域が低速運転領
域から高速運転領域に変化する際、ならびに、重負荷の
ときに誘導電動機の運転領域が高速運転領域から低速運
転領域に変化する際には、前記昇圧チョッパ回路による
昇圧電圧供給機能を発揮させるよう制御すると共に、前
記回生電流バイパス回路による電圧供給機能を発揮させ
る一方で電圧回生機能を停止させるよう制御し、更に、
軽負荷運転の際、ならびに、誘導電動機が極数切替をす
る回転数領域ではない回転数領域で運転されている際に
は、前記昇圧チョッパ回路による昇圧電圧供給機能を停
止させるよう制御すると共に、前記回生電流バイパス回
路による電圧供給機能及び電圧回生機能を発揮させるよ
う制御することを特徴とする。
DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention for solving the above-mentioned problems is an induction motor having a stator winding structure equivalent to having three N-phase windings (N is an even number), and this induction motor. The speed of the induction motor is controlled by changing the voltage frequency applied to the induction motor, and the phase and frequency of the voltage of each phase winding are controlled to drive the induction motor with a pole number of 2N in the low speed operation range to drive the high speed operation range. Then, the inverter device is driven by setting the number of poles of the induction motor to N, a direct current voltage source for supplying a direct current voltage to the inverter device, a semiconductor switch and a diode, and between the inverter device and the direct current power source. A regenerative current bypass circuit that is connected and has a function of supplying a voltage from a DC voltage source to an inverter device and a function of regenerating a voltage from an inverter device to a DC voltage source, A boost chopper circuit configured by an actuator and a semiconductor switch and connected between the inverter device and the DC power supply and having a function of supplying a boosted voltage to the inverter device, the regenerative current bypass circuit, and the booster circuit. It has a control device for controlling so as to exert and stop each function of the chopper circuit, and this control device, when the operating region of the induction motor changes from the low speed operating region to the high speed operating region at the time of heavy load, and When the operating region of the induction motor changes from the high speed operating region to the low speed operating region under heavy load, control is performed so that the boosted voltage supply function by the booster chopper circuit is exerted, and voltage supply by the regenerative current bypass circuit is performed. Control to stop the voltage regeneration function while exerting the function, and further,
During light load operation, and when the induction motor is operated in a rotation speed region that is not the rotation speed region for switching the number of poles, the boost voltage supply function by the boost chopper circuit is controlled to be stopped, It is characterized in that control is performed so that the voltage supply function and the voltage regeneration function by the regenerative current bypass circuit are exhibited.

【0034】また、本発明は、3相巻線をN個(Nは偶
数)備えたのと等価な固定子巻線構造を持つ誘導電動機
と、この誘導電動機に加える電圧周波数を変化させるこ
とにより誘導電動機の速度制御を行うと共に、各相巻線
の電圧の位相と周波数を制御することにより低速運転領
域では誘導電動機の極数を2Nとして駆動し高速運転領
域では誘導電動機の極数をNとして駆動するインバータ
装置と、このインバータ装置に直流電圧を供給する直流
電圧源と、フライホイールと、このフライホイールに連
結された交流モータと、前記直流電圧源による直流電圧
や前記インバータ装置による回生電圧を受けて前記交流
モータを力行運転する機能と前記交流モータによる回生
電圧を直流に変換して前記インバータ装置に供給する回
生運転の機能とを有する交流モータ用インバータ装置と
でなるエネルギー蓄積装置と、エネルギー蓄積装置の交
流モータ用インバータ装置を力行運転にしたり回生運転
にしたり制御する制御装置とを有し、この制御装置は、
重負荷のときに誘導電動機の運転領域が低速運転領域か
ら高速運転領域に変化する際、ならびに、重負荷のとき
に誘導電動機の運転領域が高速運転領域から低速運転領
域に変化する際には、前記交流モータ用インバータ装置
を回生運転させるよう制御し、更に、軽負荷運転の際、
ならびに、誘導電動機が極数切替をする回転数領域では
ない回転数領域で運転されている際には、前記交流モー
タ用インバータ装置を力行運転させるよう制御すること
を特徴とする。
Further, according to the present invention, an induction motor having a stator winding structure equivalent to having three N-phase windings (N is an even number) and a voltage frequency applied to the induction motor are changed. By controlling the speed of the induction motor and controlling the phase and frequency of the voltage of each phase winding, the induction motor is driven with a pole number of 2N in the low speed operation area and the induction motor pole is set with N in the high speed operation area. An inverter device to be driven, a DC voltage source for supplying a DC voltage to the inverter device, a flywheel, an AC motor connected to the flywheel, a DC voltage generated by the DC voltage source and a regenerative voltage generated by the inverter device. A function of receiving the AC motor to perform a power running operation and a function of the regenerative operation of converting the regenerative voltage of the AC motor into DC and supplying the DC voltage to the inverter device. Has an energy storage device consisting of an AC motor inverter device, and a control device for controlling or AC motor inverter apparatus of the energy storage device to the regenerative operation or the power running to this control device,
When the operating range of the induction motor changes from the low speed operating range to the high speed operating range when the load is heavy, and when the operating range of the induction motor changes from the high speed operating range to the low speed operating range when the load is heavy, The inverter device for the AC motor is controlled to perform a regenerative operation, and further during light load operation,
In addition, when the induction motor is operated in a rotation speed region other than the rotation speed region in which the number of poles is switched, the inverter device for AC motor is controlled to perform a power running operation.

【0035】[0035]

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を説明
する。なお従来技術と同一機能をはたす部分には同一符
号を付し、重複する説明は省略する。
Embodiments of the present invention will be described below. The parts performing the same functions as those of the prior art are denoted by the same reference numerals, and overlapping description will be omitted.

【0036】図1は本発明の第1の実施の形態を示す。
本実施の形態では、インバータ装置2とバッテリー3と
の間に、昇圧チョッパ回路10と回生電流バイパス回路
11を接続している。昇圧チョッパ回路10はリアクト
ルL1 と半導体スイッチS1とダイオードD1 とで構成
されており、回生電流バイパス回路11は半導体スイッ
チS2 ,S3 とダイオードD2 とで構成されている。な
お半導体スイッチS2とダイオードD2 とを一体化した
パワーモジュールで構成すると共に半導体スイッチS3
とダイオードD1 とを一体化したパワーモジュールで構
成するようにしてもよい。また後述するように、リアク
トルL1 と半導体スイッチS1 は短時間だけ使用され利
用率が小さいので、リアクトルL1 と半導体スイッチS
1 は、短時間定格で設計した小さな電流容量のものを用
いている。
FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention.
In the present embodiment, the boost chopper circuit 10 and the regenerative current bypass circuit 11 are connected between the inverter device 2 and the battery 3. The boost chopper circuit 10 is composed of a reactor L 1 , a semiconductor switch S 1 and a diode D 1 , and the regenerative current bypass circuit 11 is composed of semiconductor switches S 2 and S 3 and a diode D 2 . The semiconductor switch S 2 and the diode D 2 are integrated into a power module and the semiconductor switch S 3
It may be composed of a power module integrated with a diode D 1. Further, as described later, since the reactor L 1 and the semiconductor switch S 1 is small only be used utilization short, reactor L 1 and the semiconductor switch S
1 uses a small current capacity designed by short-time rating.

【0037】電圧検出器12は、直流コンデンサ4に並
列接続されており、直流コンデンサ4の端子電圧(これ
はインバータ装置2に入力される電圧に等しい)を検出
し、検出電圧値を示す直流電圧信号eをシステム制御装
置7aに送る。システム制御装置7aは、図7に示す従
来技術と同様に、前記(イ)(ロ)(ハ)(ニ)の動作
をさせるようにインバータ装置2にインバータ駆動信号
dを送ると共に、後述するようなタイミングで、昇圧チ
ョッパ回路10の半導体スイッチS1 と、回生電流バイ
パス回路11の半導体スイッチS2 ,S3 のスイッチン
グ制御をする。なお他の部分の構成・動作は、図7に示
す従来技術と同様である。
The voltage detector 12 is connected in parallel to the DC capacitor 4, detects the terminal voltage of the DC capacitor 4 (which is equal to the voltage input to the inverter device 2), and indicates the detected voltage value. The signal e is sent to the system controller 7a. The system control device 7a sends an inverter drive signal d to the inverter device 2 so as to perform the operations of (a), (b), (c), and (d) as in the prior art shown in FIG. The switching of the semiconductor switch S 1 of the boost chopper circuit 10 and the semiconductor switches S 2 and S 3 of the regenerative current bypass circuit 11 are controlled at various timings. The configuration and operation of the other parts are the same as those of the conventional technique shown in FIG.

【0038】次に第1の実施の形態のうち特に昇圧チョ
ッパ回路10と回生電流バイパス回路11の動作を、図
1及び図2を参照しつつ、(1)通常運転時(2)回転
数増加重負荷切替時(3)回転数減少重負荷切替時に分
けて説明する。
Next, the operation of the boost chopper circuit 10 and the regenerative current bypass circuit 11 in the first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 2 (1) during normal operation (2) increase in rotation speed Heavy load switching (3) Rotation speed reduction The heavy load switching will be described separately.

【0039】(1)まずはじめに通常運転時の動作につ
いて説明する。通常運転時とは、軽負荷であるためアク
セル開度信号cの値が設定値以下(軽負荷時)であると
き(このときモータ回転数はどのような値でもよい)
や、モータ回転数が回転数n11以下や回転数n22以上で
あるとき(このとき負荷の軽重はどのような値でもよ
い)をいう。
(1) First, the operation during normal operation will be described. During normal operation, the value of the accelerator opening signal c is equal to or less than the set value (during light load) because of light load (at this time, the motor speed may be any value).
Or when the motor rotation speed is less than or equal to the rotation speed n 11 or greater than or equal to the rotation speed n 22 (at this time, the load may have any value).

【0040】通常運転時には、システム制御装置7a
は、半導体スイッチS2 ,S3 をON(導通)状態にす
ると共に半導体スイッチS1 をOFF(遮断状態)にす
る。こうすることにより昇圧チョッパ回路10は作動せ
ず、リアクトルL1 に電流は流れない。また、バッテリ
ー3の電流は、半導体スイッチS2 及びダイオードD1
を通ってインバータ装置2に供給され、インバータ装置
2は、バッテリー3の直流電圧を受けて、周波数及び位
相制御した電圧を誘導電動機1に送る。更に回生動作時
には、回生電流はインバータ装置2から半導体スイッチ
3 及びダイオードD2 を通ってバッテリー3に送ら
れ、バッテリー3に回生電力を供給することができる。
During normal operation, the system controller 7a
Turns the semiconductor switches S 2 and S 3 ON (conducting) and turns the semiconductor switch S 1 OFF (cutoff). By doing so, the boost chopper circuit 10 does not operate, and no current flows in the reactor L 1 . The current of the battery 3 is the semiconductor switch S 2 and the diode D 1.
Is supplied to the inverter device 2 through the power supply circuit, and the inverter device 2 receives the DC voltage of the battery 3 and sends the frequency- and phase-controlled voltage to the induction motor 1. Further, during the regenerative operation, the regenerative current is sent from the inverter device 2 to the battery 3 through the semiconductor switch S 3 and the diode D 2 , and the battery 3 can be supplied with regenerative power.

【0041】(2)次に回転数増加重負荷切替時の動作
について説明する。回転数増加重負荷切替時とは、重負
荷であるためアクセル開度信号cが設定値を越え(この
ため直流電圧信号eは大きく、インバータ出力電圧はイ
ンバータ出力電圧上限値に近くなっている)、モータ回
転数はn2 よりも小さい領域で運転されており、回転数
が増加してきて回転数がn11を越えたときのことをい
う。
(2) Next, the operation at the time of switching the rotational speed increasing heavy load will be described. When the engine speed is increased and the load is switched, the accelerator opening signal c exceeds the set value because the load is heavy (therefore, the DC voltage signal e is large and the inverter output voltage is close to the inverter output voltage upper limit value). , The motor rotational speed is operating in a region smaller than n 2 , and the rotational speed increases and the rotational speed exceeds n 11 .

【0042】回転数増加重負荷切替時において、回転数
が増加してきてn11を越えたら、システム制御装置7a
は、半導体スイッチS2 ,S3 をOFFにすると共に、
半導体スイッチS1 のスイッチング動作(ON,OFF
を繰り返す)をさせる。このため昇圧チョッパ回路10
が作動して、インバータ装置2には、バッテリー3によ
る電圧のみならず、昇圧チョッパ回路10による電圧も
印加される。よってモータ回転数がn2 になり4極運転
から2極運転に切り替ったときには、インバータ出力電
圧はインバータ出力電圧上限値(バッテリー電圧のみの
ときにインバータ出力電圧が最大になる値)を越えて大
きくなることができる。つまりトルク不足にならないよ
うに4極運転用電圧及び2極運転用電圧を上昇させるこ
とができる。よって4極から2極に切り替るときに、ト
ルク変動なく極数切替ができる。
When the number of revolutions increases and the number of revolutions exceeds n 11 at the time of switching the heavy load, the system controller 7a
Turns off the semiconductor switches S 2 and S 3 ,
Switching operation of semiconductor switch S 1 (ON, OFF
Repeat). Therefore, the boost chopper circuit 10
Then, not only the voltage of the battery 3 but also the voltage of the boost chopper circuit 10 is applied to the inverter device 2. Therefore, when the motor speed becomes n 2 and the 4-pole operation is switched to the 2-pole operation, the inverter output voltage exceeds the inverter output voltage upper limit value (the value that maximizes the inverter output voltage when only the battery voltage is used). Can grow. That is, the four-pole operation voltage and the two-pole operation voltage can be increased so that the torque does not become insufficient. Therefore, when switching from 4 poles to 2 poles, the number of poles can be switched without torque fluctuation.

【0043】なお半導体スイッチS1 のスイッチング動
作は、昇圧チョッパ回路10により必要とされる電圧値
に応じてON,OFF制御される。また、回転数n11
値は、昇圧チョッパ回路10の昇圧動作に要する時間に
応じて適宜決定する。
The switching operation of the semiconductor switch S 1 is ON / OFF controlled according to the voltage value required by the boost chopper circuit 10. The value of the rotation speed n 11 is appropriately determined according to the time required for the boosting operation of the boost chopper circuit 10.

【0044】このように重負荷時において4極から2極
に切り替えるときに、昇圧チョッパ回路10による電圧
も付加して入力しているが、モータ出力60kWクラスで
ある場合には付加するエネルギーは75[KJ]程度でよ
いため、昇圧チョッパ回路10の容量は小さくてよく、
また小型な回路とすることができる。
In this way, when switching from 4 poles to 2 poles under heavy load, the voltage by the boost chopper circuit 10 is also added and input. However, when the motor output is 60 kW class, the energy to be added is 75. Since it may be about [KJ], the capacity of the boost chopper circuit 10 may be small,
In addition, a small circuit can be obtained.

【0045】(3)次に回転数減少重負荷切替時の動作
について説明する。回転数減少重負荷切替時とは、重負
荷であるためアクセル開度信号cが設定値を越え(この
ため直流電圧信号eは大きく、インバータ出力電圧はイ
ンバータ出力電圧上限値に近くなっている)、モータ回
転数はn1 よりも大きい領域で運転されており、回転数
が減少してきて回転数がn22を越えて小さくなったとき
のことをいう。
(3) Next, the operation at the time of switching the rotation speed decreasing heavy load will be described. When the rotation speed is reduced and the heavy load is switched, the accelerator opening signal c exceeds the set value because the load is heavy (therefore, the DC voltage signal e is large and the inverter output voltage is close to the inverter output voltage upper limit value). The motor rotational speed is operating in a region larger than n 1 , and the rotational speed has decreased and the rotational speed has decreased below n 22 .

【0046】回転数減少重負荷切替時において、回転数
が減少してきてn22を越えて小さくなったら、システム
制御装置7aは、半導体スイッチS2 ,S3 をOFFに
すると共に、半導体スイッチS1 のスイッチング動作
(ON,OFFを繰り返す)をさせる。このため昇圧チ
ョッパ回路10が作動して、インバータ装置2には、バ
ッテリー3による電圧のみならず、昇圧チョッパ回路1
0による電圧も印加される。よってモータ回転数がn1
になり2極運転から4極運転に切り替ったときには、イ
ンバータ出力電圧はインバータ出力電圧上限値(バッテ
リー電圧のみのときにインバータ出力電圧が最大になる
値)を越えて大きくなることができる。つまりトルク不
足にならないように2極運転用電圧及び4極運転用電圧
を上昇させることができる。よって2極から4極に切り
替るときに、トルク変動なく極数切替ができる。
When the rotation speed is reduced and the heavy load is switched, and the rotation speed decreases and becomes smaller than n 22 , the system control device 7a turns off the semiconductor switches S 2 and S 3 and at the same time, the semiconductor switch S 1 The switching operation (repeating ON and OFF) is performed. Therefore, the step-up chopper circuit 10 is activated, and the inverter device 2 is not only supplied with the voltage from the battery 3 but also the step-up chopper circuit 1
A voltage of 0 is also applied. Therefore, the motor speed is n 1
Therefore, when the two-pole operation is switched to the four-pole operation, the inverter output voltage can exceed the inverter output voltage upper limit value (the value at which the inverter output voltage becomes maximum when only the battery voltage is used) and increase. That is, the two-pole operation voltage and the four-pole operation voltage can be increased so that the torque does not become insufficient. Therefore, when switching from 2 poles to 4 poles, the number of poles can be switched without torque fluctuation.

【0047】なお半導体スイッチS1 のスイッチング動
作は、昇圧チョッパ回路10により必要とされる電圧値
に応じてON,OFF制御される。また、回転数n22
値は、昇圧チョッパ回路10の昇圧動作に要する時間に
応じて適宜決定する。
The switching operation of the semiconductor switch S 1 is ON / OFF controlled according to the voltage value required by the boost chopper circuit 10. The value of the rotation speed n 22 is appropriately determined according to the time required for the boosting operation of the boost chopper circuit 10.

【0048】次に本発明の第2の実施の形態を、図3を
参照しつつ説明する。本実施の形態では、インバータ装
置20と、交流モータであるフライホイール駆動モータ
21と、モータ21に直結されたフライホイール22
と、フライホイール22に直結された回転数センサ23
と、電流検出器24が備えられている。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the present embodiment, the inverter device 20, the flywheel drive motor 21 that is an AC motor, and the flywheel 22 that is directly connected to the motor 21.
And a rotation speed sensor 23 directly connected to the flywheel 22.
And a current detector 24.

【0049】インバータ装置20は、モータ21に対し
て力行動作と回生動作をする。即ち、力行動作時にはイ
ンバータ装置20は、バッテリー3の電圧やインバータ
装置2の回生電圧を受け、位相制御した電圧をモータ2
1に送ってモータ21を回転駆動させる。このときフラ
イホイール22はモータ21により回転し、エネルギー
を回転運動として蓄積する。また回生動作時にはインバ
ータ装置20はコンバータとして機能し、フライホイー
ル22の回転エネルギーにより回転して発電機と機能す
るモータ21から回生電力を受け、この回生電力をバッ
テリー3やインバータ装置2に戻す。そしてインバータ
装置20は、システム制御装置7bから送られてくるフ
ライホイールモータ用インバータ駆動信号fに応じて、
力行動作したり回生動作したりする。
The inverter device 20 performs a power running operation and a regenerative operation with respect to the motor 21. That is, during the power running operation, the inverter device 20 receives the voltage of the battery 3 and the regenerative voltage of the inverter device 2, and outputs the phase-controlled voltage to the motor 2
1 to drive the motor 21 to rotate. At this time, the flywheel 22 is rotated by the motor 21, and energy is accumulated as a rotary motion. Further, during the regenerative operation, the inverter device 20 functions as a converter, receives regenerative power from the motor 21 that functions as a generator by being rotated by the rotational energy of the flywheel 22, and returns this regenerated power to the battery 3 and the inverter device 2. Then, the inverter device 20 responds to the inverter drive signal f for the flywheel motor sent from the system control device 7b.
Performs power running or regenerative motion.

【0050】回転数センサ23はフライホイール22の
回転数を示すフライホイール回転数信号gをシステム制
御装置7bに送る。電流検出器24は、インバータ装置
20とモータ21との間に流れる電流を検出して、フラ
イホイール駆動モータ電流信号hをシステム制御装置7
bに送る。電圧検出器12は、直流電圧信号eをシステ
ム制御装置7bに送る。なお他の部分の構成・動作は、
図7に示す従来技術と同様である。
The rotation speed sensor 23 sends a flywheel rotation speed signal g indicating the rotation speed of the flywheel 22 to the system controller 7b. The current detector 24 detects the current flowing between the inverter device 20 and the motor 21 and outputs the flywheel drive motor current signal h to the system controller 7.
Send to b. The voltage detector 12 sends the DC voltage signal e to the system controller 7b. The configuration and operation of other parts are
This is similar to the conventional technique shown in FIG.

【0051】ここで第2の実施の形態のうちその特徴部
の動作を、図3及び図2を参照しつつ、(11)通常運転
時(12)回転数増加重負荷切替時(13)回転数減少重負
荷切替時に分けて説明する。なお(11)(12)(13)の
状態時は、前述した(1)(2)(3)の状態時と同じ
である。
Here, the operation of the characteristic part of the second embodiment will be described with reference to FIGS. 3 and 2, (11) during normal operation (12) at increasing rotational speed and at heavy load switching (13) rotating. A description will be separately given when switching the number of heavy loads. The states (11), (12), and (13) are the same as the states (1), (2), and (3) described above.

【0052】(11)まずはじめに通常運転時の動作につ
いて説明する。通電運転時には、システム制御装置7b
からのインバータ駆動信号fにより、インバータ装置2
0を力行動作させ、駆動モータ22によりフライホイー
ル22を回転させ、エネルギーを回転運動として蓄積す
る。
(11) First, the operation during normal operation will be described. During energization operation, the system control device 7b
The inverter drive signal f from the inverter device 2
0 is made to perform a power running operation, the flywheel 22 is rotated by the drive motor 22, and energy is accumulated as a rotary motion.

【0053】(12)次に回転数増加重負荷切替時の動作
について説明する。回転数増加重負荷切替時には、回転
数が増加してきてn11を越えたら、システム制御装置7
bからのインバータ駆動信号fにより、インバータ装置
20を回生動作させ(コンバータとして機能させ)フラ
イホイール22の回転エネルギーにより回転したモータ
21の回生電力を、インバータ装置2に送る。このため
インバータ装置2には、バッテリー3による電圧のみな
らず、インバータ装置20による回生電圧も印加され
る。よってモータ回転数がn2 になり4極運転から2極
運転に切り替ったときには、インバータ出力電圧はイン
バータ出力電圧上限値(バッテリー電圧のみのときにイ
ンバータ出力電圧が最大になる値)を越えて大きくなる
ことができる。つまりトルク不足にならないように4極
運転用電圧及び2極運転用電圧を上昇させることができ
る。よって4極から2極に切り替るときに、トルク変動
なく極数切替ができる。
(12) Next, the operation at the time of switching the rotational speed increasing heavy load will be described. When the rotation speed increases and the load is switched, if the rotation speed increases and exceeds n 11 , the system controller 7
By the inverter drive signal f from b, the inverter device 20 is regeneratively operated (functions as a converter), and the regenerative electric power of the motor 21 rotated by the rotational energy of the flywheel 22 is sent to the inverter device 2. Therefore, not only the voltage from the battery 3 but also the regenerative voltage from the inverter device 20 is applied to the inverter device 2. Therefore, when the motor speed becomes n 2 and the 4-pole operation is switched to the 2-pole operation, the inverter output voltage exceeds the inverter output voltage upper limit value (the value that maximizes the inverter output voltage when only the battery voltage is used). Can grow. That is, the four-pole operation voltage and the two-pole operation voltage can be increased so that the torque does not become insufficient. Therefore, when switching from 4 poles to 2 poles, the number of poles can be switched without torque fluctuation.

【0054】なお回転数n11の値は、インバータ装置2
0,モータ21及びフライホイール22を用いたエネル
ギー蓄積装置の、動作モードの変更に要する時間に応じ
て適宜決定する。
The value of the rotation speed n 11 is the value of the inverter device 2
0, the motor 21, and the flywheel 22 are appropriately determined according to the time required to change the operation mode of the energy storage device.

【0055】(13)次に回転数減少重負荷切替時の動作
について説明する。回転数減少重負荷切替時には、回転
数が減少してきてn22を越えて小さくなったら、システ
ム制御装置7bからのインバータ駆動信号fにより、イ
ンバータ装置20を回生動作させ(コンバータとして機
能させ)フライホイール22の回転エネルギーにより回
転したモータ21の回生電力を、インバータ装置2に送
る。このためインバータ装置2には、バッテリー3によ
る電圧のみならず、インバータ装置20による回生電圧
も印加される。よってモータ回転数がn1 になり2極運
転から4極運転に切り替ったときには、インバータ出力
電圧はインバータ出力電圧上限値(バッテリー電圧のみ
のときにインバータ出力電圧が最大になる値)を越えて
大きくなることができる。つまりトルク不足にならない
ように2極運転用電圧及び4極運転用電圧を上昇させる
ことができる。よって2極から4極に切り替るときに、
トルク変動なく極数切替ができる。
(13) Next, the operation at the time of switching the rotation speed decreasing heavy load will be described. When the rotation speed is reduced and the heavy load is switched, if the rotation speed decreases and becomes smaller than n 22 , the inverter drive signal f from the system control device 7b causes the inverter device 20 to regenerate (function as a converter) flywheel. The regenerative electric power of the motor 21 rotated by the rotational energy of 22 is sent to the inverter device 2. Therefore, not only the voltage from the battery 3 but also the regenerative voltage from the inverter device 20 is applied to the inverter device 2. Therefore, when the motor speed becomes n 1 and the 2-pole operation is switched to the 4-pole operation, the inverter output voltage exceeds the inverter output voltage upper limit value (the value that maximizes the inverter output voltage when only the battery voltage is used). Can grow. That is, the two-pole operation voltage and the four-pole operation voltage can be increased so that the torque does not become insufficient. Therefore, when switching from 2 poles to 4 poles,
The number of poles can be switched without torque fluctuation.

【0056】なお回転数n22の値は、インバータ装置2
0,モータ21及びフライホイール22を用いたエネル
ギー蓄積装置の、動作モードの変更に要する時間に応じ
て適宜決定する。
The value of the rotation speed n 22 is the value of the inverter device 2
0, the motor 21, and the flywheel 22 are appropriately determined according to the time required to change the operation mode of the energy storage device.

【0057】また図3に示す実施の態様では、フライホ
イールを用いてエネルギー蓄積装置を構成したが、超電
導コイルや電気二重槽コンデンサ等を用いてエネルギー
蓄積装置を構成してもよい。
In the embodiment shown in FIG. 3, the energy storage device is constructed by using the flywheel, but the energy storage device may be constructed by using a superconducting coil, an electric double tank capacitor or the like.

【0058】更に、極数切替は2極/4極の切替のみな
らず、一般的にN極/2N極(Nは偶数)の切替をする
ことができる。
Further, the number of poles can be switched not only between 2 poles and 4 poles but also between N poles and 2 N poles (N is an even number) in general.

【0059】更に、インバータとしては電圧形インバー
タに限らず電流形インバータを用いることもできる。
Further, the inverter is not limited to the voltage type inverter, but a current type inverter may be used.

【0060】[0060]

【発明の効果】以上説明したように重負荷時において誘
導電動機の極数変換をする際には、直流電圧源による直
流電圧に、昇圧チョッパ回路やエネルギー蓄積装置によ
る電圧を加えて、インバータ装置に電圧印加をするよう
にしたので、インバータ出力電圧を大きくでき、トルク
変動なく極数切替ができる。よって電気自動車に適用し
た場合において、運転者はトルクショットを感じること
なく、快適な運転ができる。
As described above, when the number of poles of the induction motor is changed under heavy load, the voltage from the step-up chopper circuit or the energy storage device is added to the DC voltage from the DC voltage source so that the inverter device can be operated. Since the voltage is applied, the inverter output voltage can be increased and the number of poles can be switched without torque fluctuation. Therefore, when applied to an electric vehicle, the driver can drive comfortably without feeling a torque shot.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施の形態を示す回路図。FIG. 1 is a circuit diagram showing a first embodiment of the present invention.

【図2】極数切替運転状態を示す説明図。FIG. 2 is an explanatory diagram showing a pole number switching operation state.

【図3】本発明の第2の実施の形態を示す回路図。FIG. 3 is a circuit diagram showing a second embodiment of the present invention.

【図4】回転数とトルクとの関係を示す特性図。FIG. 4 is a characteristic diagram showing a relationship between rotation speed and torque.

【図5】極数を切り替えたときの回転数とトルクとの関
係を示す特性図。
FIG. 5 is a characteristic diagram showing the relationship between the rotation speed and the torque when the number of poles is switched.

【図6】6相巻線の構造を示す構成図。FIG. 6 is a configuration diagram showing a structure of a 6-phase winding.

【図7】従来技術を示す構成図。FIG. 7 is a configuration diagram showing a conventional technique.

【図8】重負荷時での回転数とトルクとの関係を示す特
性図。
FIG. 8 is a characteristic diagram showing a relationship between rotation speed and torque under heavy load.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 誘導電動機 2 インバータ装置 3 バッテリー 4 直流コンデンサ 5 回転数センサ 6 電流検出器 7,7a,7b システム制御装置 10 昇圧チョッパ回路 11 回生電流バイパス回路 12 電圧検出器 20 インバータ装置 21 フライホイール駆動モータ 22 フライホイール 23 回転数センサ 24 電流検出器 L1 リアクトル S1 ,S2 ,S3 半導体スイッチ D1 ,D2 ダイオード a モータ回転数信号 b モータ電流信号 c アクセル開度信号 d インバータ駆動信号 e 直流電圧信号 f フライホイールモータ用インバータ駆動信号 g フライホイール回転数信号 h フライホイール駆動モータ電流信号1 Induction Motor 2 Inverter Device 3 Battery 4 DC Capacitor 5 Rotation Speed Sensor 6 Current Detector 7, 7a, 7b System Controller 10 Boost Chopper Circuit 11 Regenerative Current Bypass Circuit 12 Voltage Detector 20 Inverter Device 21 Flywheel Drive Motor 22 Fly Wheel 23 Rotation speed sensor 24 Current detector L 1 Reactor S 1 , S 2 , S 3 Semiconductor switch D 1 , D 2 Diode a Motor rotation speed signal b Motor current signal c Accelerator opening signal d Inverter drive signal e DC voltage signal f Flywheel motor inverter drive signal g Flywheel rotation speed signal h Flywheel drive motor current signal

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 3相巻線をN個(Nは偶数)備えたのと
等価な固定子巻線構造を持つ誘導電動機と、 この誘導電動機に加える電圧周波数を変化させることに
より誘導電動機の速度制御を行うと共に、各相巻線の電
圧の位相と周波数を制御することにより低速運転領域で
は誘導電動機の極数を2Nとして駆動し高速運転領域で
は誘導電動機の極数をNとして駆動するインバータ装置
と、 このインバータ装置に直流電圧を供給する直流電圧源
と、 半導体スイッチとダイオードで構成されると共に、前記
インバータ装置と前記直流電源との間に接続されてお
り、直流電圧源からインバータ装置への電圧供給の機能
とインバータ装置から直流電圧源への電圧回生の機能を
有する回生電流バイパス回路と、 リアクトルと半導体スイッチで構成されると共に、前記
インバータ装置と前記直流電源との間に接続されてお
り、昇圧電圧を前記インバータ装置に供給する機能を有
する昇圧チョッパ回路と、 前記回生電流バイパス回路及び昇圧チョッパ回路の各機
能を発揮・停止させるよう制御する制御装置とを有し、 この制御装置は、重負荷のときに誘導電動機の運転領域
が低速運転領域から高速運転領域に変化する際、ならび
に、重負荷のときに誘導電動機の運転領域が高速運転領
域から低速運転領域に変化する際には、前記昇圧チョッ
パ回路による昇圧電圧供給機能を発揮させるよう制御す
ると共に、前記回生電流バイパス回路による電圧供給機
能を発揮させる一方で電圧回生機能を停止させるよう制
御し、 更に、軽負荷運転の際、ならびに、誘導電動機が極数切
替をする回転数領域ではない回転数領域で運転されてい
る際には、前記昇圧チョッパ回路による昇圧電圧供給機
能を停止させるよう制御すると共に、前記回生電流バイ
パス回路による電圧供給機能及び電圧回生機能を発揮さ
せるよう制御することを特徴とする極数切替電動機の運
転制御装置。
1. An induction motor having a stator winding structure equivalent to having three N-phase windings (N is an even number), and a speed of the induction motor by changing a voltage frequency applied to the induction motor. An inverter device for controlling the phase and frequency of the voltage of each phase winding to drive the induction motor with a pole number of 2N in the low speed operation region and with the pole number of the induction motor in a high speed operation region with N A direct current voltage source for supplying a direct current voltage to the inverter device, a semiconductor switch and a diode, which are connected between the inverter device and the direct current power source, and are connected from the direct current voltage source to the inverter device. It consists of a regenerative current bypass circuit that has the function of supplying voltage and the function of regenerating voltage from the inverter device to the DC voltage source, and the reactor and semiconductor switch. A boost chopper circuit connected between the inverter device and the DC power supply and having a function of supplying a boost voltage to the inverter device, and exhibiting the functions of the regenerative current bypass circuit and the boost chopper circuit. And a control device for controlling to stop the induction motor.When the operating region of the induction motor changes from a low speed operating region to a high speed operating region when the load is heavy, and when the induction motor operates when the load is heavy. When the operating region changes from the high-speed operating region to the low-speed operating region, control is performed so that the boosted voltage supply function by the boost chopper circuit is exerted, and voltage regeneration is performed while the voltage supply function by the regenerative current bypass circuit is exerted. It is controlled so that the function is stopped.In addition, during light load operation, and when the induction motor switches the number of poles, When operating in the number-of-revolutions region, it is controlled to stop the boost voltage supply function by the boost chopper circuit, and to control the voltage supply function and the voltage regeneration function by the regenerative current bypass circuit. A characteristic operation control device for pole number switching motors.
【請求項2】 3相巻線をN個(Nは偶数)備えたのと
等価な固定子巻線構造を持つ誘導電動機と、 この誘導電動機に加える電圧周波数を変化させることに
より誘導電動機の速度制御を行うと共に、各相巻線の電
圧の位相と周波数を制御することにより低速運転領域で
は誘導電動機の極数を2Nとして駆動し高速運転領域で
は誘導電動機の極数をNとして駆動するインバータ装置
と、 このインバータ装置に直流電圧を供給する直流電圧源
と、 フライホイールと、このフライホイールに連結された交
流モータと、前記直流電圧源による直流電圧や前記イン
バータ装置による回生電圧を受けて前記交流モータを力
行運転する機能と前記交流モータによる回生電圧を直流
に変換して前記インバータ装置に供給する回生運転の機
能とを有する交流モータ用インバータ装置とでなるエネ
ルギー蓄積装置と、 エネルギー蓄積装置の交流モータ用インバータ装置を力
行運転にしたり回生運転にしたり制御する制御装置とを
有し、 この制御装置は、重負荷のときに誘導電動機の運転領域
が低速運転領域から高速運転領域に変化する際、ならび
に、重負荷のときに誘導電動機の運転領域が高速運転領
域から低速運転領域に変化する際には、前記交流モータ
用インバータ装置を回生運転させるよう制御し、 更に、軽負荷運転の際、ならびに、誘導電動機が極数切
替をする回転数領域ではない回転数領域で運転されてい
る際には、前記交流モータ用インバータ装置を力行運転
させるよう制御することを特徴とする極数切替電動機の
運転制御装置。
2. An induction motor having a stator winding structure equivalent to having three N-phase windings (N is an even number), and a speed of the induction motor by changing a voltage frequency applied to the induction motor. An inverter device for controlling the phase and frequency of the voltage of each phase winding to drive the induction motor with a pole number of 2N in the low speed operation region and with the pole number of the induction motor in a high speed operation region with N A direct current voltage source for supplying a direct current voltage to the inverter device; a flywheel; an alternating current motor connected to the flywheel; and a direct current voltage generated by the direct current voltage source and a regenerative voltage generated by the inverter device. An AC motor having a function of performing a power running operation of the motor and a function of a regenerative operation of converting the regenerative voltage of the AC motor into DC and supplying the DC voltage to the inverter device. It has an energy storage device consisting of a power inverter device and a control device that controls the inverter device for the AC motor of the energy storage device to perform a power running operation or a regenerative operation. When the operating range of the electric motor changes from the low-speed operating range to the high-speed operating range, and when the operating range of the induction motor changes from the high-speed operating range to the low-speed operating range when the load is heavy, the AC motor inverter device is used. Is controlled so as to perform regenerative operation, and when the induction motor is operated in a rotation speed region other than the rotation speed region for switching the number of poles, the inverter device for the AC motor is operated. An operation control device for a pole number switching electric motor, which is controlled to perform a power running operation.
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