JPS61161974A - 交流モ−タの回生制動装置 - Google Patents

交流モ−タの回生制動装置

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JPS61161974A
JPS61161974A JP28098684A JP28098684A JPS61161974A JP S61161974 A JPS61161974 A JP S61161974A JP 28098684 A JP28098684 A JP 28098684A JP 28098684 A JP28098684 A JP 28098684A JP S61161974 A JPS61161974 A JP S61161974A
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JP
Japan
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motor
current
regenerative
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JP28098684A
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English (en)
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Takashi Imazeki
隆志 今関
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Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P3/00Arrangements for stopping or slowing electric motors, generators, or dynamo-electric converters
    • H02P3/06Arrangements for stopping or slowing electric motors, generators, or dynamo-electric converters for stopping or slowing an individual dynamo-electric motor or dynamo-electric converter
    • H02P3/18Arrangements for stopping or slowing electric motors, generators, or dynamo-electric converters for stopping or slowing an individual dynamo-electric motor or dynamo-electric converter for stopping or slowing an ac motor

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Stopping Of Electric Motors (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (発明の分野) 本発明は、インバータブリッジを用いて交流モータの回
生制御を行なう交流モータの回生制動装置に関するもの
である。
(発明の背景) この種の装置においては、以下のようにして交流モータ
の回生制御が行なわれていた(実開昭59−12270
3号)。
第2図において三相誘導モータ10の駆動電流および回
生電流はインバータブリッジ12により制御されており
、三相誘導モータ10の駆動電源としてはバッテリ14
が用いられている。
このインバータブリッジ12ではその各主スイツチング
素子がドライバ16によりスイッチング駆動されること
によりモータ電流に対する制御か行なわれており、それ
らのスイッチング駆動は[)WM回路18から供給され
たPWM信号Pに従って行なわれている。
そのPWM信号は電流制御器20から供給された電流制
御信号188から得られており、電流制御器20におい
ては電流検出器22で検出されたモータ電流と電流指令
発生器24から与えられた電流指令1″との比較が行な
われることにより電流制御信号188が得られている。
また、三相誘導モータ10の回転子回転に応じた検出パ
ルスが回転検出器26において得られており、その検出
パルスは電流指令発生器24内に設けられたカウンタ2
8でカウントされている。
このカウンタ28のカウント1直は検出モータ回転速度
として同じく電流指令発生器24内に設けられたマイク
ロコンピュータ30に供給されている。
ざらにマイクロコンピュータ30にはアクセルポテンシ
ョメータ32で検出されたアクセルペダル踏込み量がト
ルク指令T8として供給されており、マイクロコンピュ
ータ30においてはこのトルク指令T1とモータ回転速
度ωとに基づいて電流指令18が得られている。
口こて、前記PWM回路18においては、例えば第3図
の特性100に示されるように正弦波とされた電流制御
信号已8と特性102で示される三角波のPWM搬送波
との比較が行なわれることによりPWM信号Pが得られ
ており、これにより同図の特性104で示されたPWM
波形の電圧が三相誘導モータ10に印加されてモータ電
流は同図の特性106に示されるように制御される。
しかしながら、三相誘導モータ10が高速回転されてい
るときにその回生制動か行なわれると、充電によりバッ
テリ14の電圧Vocかモータ駆動時より大きく上昇す
るので、従来においては、大きな回生電流が流れて三相
誘導モータ10で過大な回生トルクが発生し、このため
三相誘導モータ10が電気自動車の走行駆動源とされた
場合にはモータ回転域により制動感が異なり、その運転
上不都合であった。
また、その大きな回生電流がインバータブリッジ12の
各主スイツチング素子に流れるので、それらに負担がか
かるという問題も生じていた。
(発明の目的) 本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目
的は、交流モータの高速回転時における過大な回生制動
トルクの発生を防止できる交流モータの回生制動装置を
提供することにある。
(発明の構成) 上記目的を達成するために本発明は、 交流モータを回生制御するインバータブリッジと、 交流モータの回転数を検出するモータ回転数検出手段と
、 前記検出手段で検出されたモータ回転数を用いて前記イ
ンバータブリッジを制御するインバータ制御手段と、を
備え、 インバータ制御手段は、 前記インバータブリッジに所定のパラメータに基づく信
号を搬送波によりパルス幅変調した制御信号を供給する
制御信号発生手段と、 回生制動時でかつ前記検出手段で検出されたモータ回転
数が設定回転数以上となったときに、前記搬送波の振幅
を基準振幅より増大する方向へ補正する補正手段と、を
含む、 ことを特徴とする。
(発明の実施例) 以下図面に基づいて本発明に係る装置の好適な実施例を
説明する。
第1図には電気自動車に適用される例か示されており、
その三相誘導モータ10は電気自動車の走行駆動源とさ
れている。
この三相誘導モータ10を制御するインバータブリッジ
12は主スイツチング素子がパワートランジスタとされ
た三相式とされており、モータ電流を検出する電流検出
器22は各相について設けられたカレントトランスで構
成されている。
そして三相誘導モータ10の回転子回転を検出する回転
検出器26はインクリメントタイプのロータリエンコー
ダで構成されており、その検出パルスは三相誘導モータ
10の回転角速度検出信号として電流指令発生器24に
おいて利用されている。
この電流指令発生器24にはアクセルボテンシヨメータ
32からアクセル踏込み量に比例した1〜ルク指令T8
が供給されており、また回生トルク設定器34かう回生
トルク指令To”(負の値)が供給されている。
これら指令T* 、 To1!および前記モータ回転角
速度ωに基づいて、電流指令発生器10においてはベク
トル制御演算が行なわれており、これによりU相、■相
、W相の電流指令iu”、iv”。
1w8か得られている。
これらは電流制御器20に供給されており、電流制御器
20においては電流検出器22の各カレン1〜トランス
で得られた各相の電流検出器@iu。
iv、iwとそれらに対する電流指令iu”、iv”、
iw”とに基づいて比例および積分の制御演算が行なわ
れており、これにより各相についでの正弦波状の電流制
御信号i u”、iv”。
i w* *か得られている。
これらはPWM回路18のPWMコンパレータ36にお
いてPWM搬送三角波発撮器38の搬送用三角波と各々
比較されており、これにより得られた各相のPWM信号
Pu、Pv、pwがインバータブリッジ12の各パワー
トランジスタを駆動するドライバ16に供給されている
次に電流指令発生器24.電流制御器20.PWM回路
18を順次詳細に説明する。
電流指令発生器24の関数発生器40にはトルク指令T
8と時間との関係が予め設定されており、これにより指
令T8に所定の遅延時間か与えられていわゆる電気自動
車のソフトスタート機能か達成されている。
また関数発生器42にはモータ回転角速度ωとトルク指
令係数Tとの関係が予め設定されており、これにより各
時点のモー今回転角速度ωに対応した係数下が得られて
いる。
そして関数発生器40で遅延時間か与えられIこ指令T
8とこのトルク指令係数下とが演算器44において乗算
されており、その乗算値か切換回路46のP入力に供給
されている。
切換回路16はカ行時においてはP入力側に、また回生
制動時においては指令To3か与えられているR入力側
に自動的に切換操作されている。
従って電気自動車のカ行時においては切換回路46の出
力値TM8の値は、 Tx”=T”・T・・・第(1)式 %式% この出力値下M8はモータ回転角速度ωが一定値以下の
ときにはアクセルペダル踏込み量に比例して増加し、ま
たモータ回転角速度ωが一定値を越えたときにはその増
加率が指数関数的に減少する。
演算器48においてはこの値TN”が関数発生器50の
二次磁束指令Φ28で除されており、これにより二次電
流指令i2v”が得られている。
関数発生器50にはモータ回転角速度ωと二次磁束指令
Φ28との関係が予め設定されており、これによりその
時点のモータ回転角速度ωに対応する二次磁束指令Φ2
8が得られている。
この関数発生器50の関数特性によりいわゆる弱め界磁
制御が三相誘導モータ10に対して行なわれており、前
記演算器48で求められた二次電流指令12丁*は演算
器52に供給されている。
演算器52においてはモークニ次自己インダクタンスL
2をモータ相互インダクタンスMで除算した値がこの指
令12T8に乗算されており、これにより一次トルク電
流指令iマT8か求められている。
従って指令icy”は、 で表わされる。
また関数発生器50の二次磁束指令Φ28は演算器54
により値1/M倍されており、その乗算値は加算器56
および演算器58に供給されている。
演算器58ではモータ二次自己インダクタンスL2をモ
ータ二次抵抗R2で除した値がその乗算値に乗算されて
おり、演算器58の乗算値は演算器60で時間微分され
て前記加算器56に供給されている。
この加算器56においては演算器54の乗算値と演算器
60の微分値とが加算されることにより一次磁束電流指
令+ 、 4)*が求められており、その指令i、Cは
、 ・・・第(3)式 で示すことが可能である。
さらに前記二次電流指令i2 丁”は演算器62におい
て値82倍されており、その乗算値と前記二次磁束指令
Φ28とを用いて演算器64で次の第(4)式で示され
る演算が行なわれることによりすべり角速度指令ωSが
求められている。
演算器64で得られたこのすべり角速度指令ωSとモー
タ回転角速度ωとの加算が演算器66において行なわれ
ており、これにより次の第(5)式に示されるようにし
て磁束回転角速度指令ωφが求められる。
ωφ=ωS+ω・・・第(5)式 以上のようにして一次トルク電流指令i、T”。
−次磁束電流指令i、φ8.磁束回転角速度指令ωφが
各々求められると、これらを用いてベクトル合成および
ベクトル回転の演算が行なわれる。
すなわち、ベクトル合成器68ては一次電流指令11げ
と一次磁束電流指令111とに基づいて一次電流ベクト
ル117の絶対値が1 i+” 1=(i+ r”’+
i、φ!?)+・・・第(6)式 の演算から求められる。
またベクトル回転器70においては、 θφ=fωφdt  ・・・第(7)式の演算により求
められた値θφと上記第(6)式で求められた絶対値I
 IT” lとを用いて、iu”=l i、” 1si
nθφ”’第(8)式%式%) ・・・第(9)式 !(/J”=l IT” ls+n(θφ十礼π)・・
・第(10)式 の演算によりU相、■相、W相の電流指令iu*、iv
*、iW*が求められる。
これらは電流制御器20内に設けられた比較器72.7
4.76で電流検出器22の電流検出信号iυ、iv、
iwと各々比較されており、それらの比較により得られ
た偏差は増幅器78,80゜82で各々増幅されること
により各相についての比例制御成分が得られている。
また電流検出信号iu、iv、iwは三相/二相変換器
82により一次トルク電流検出値+1T#−次磁束電流
検出値i、φに変換されており、これら値+1r、it
φは一次電流指令11丁1゜−次磁束電流指令i、φ8
と比較器84.86において各々比較されている。
それら比較器84.86で得られた偏差は積分器88.
90で各々積分されており、これらの積分値は二相−三
相変換器92により三相に変換されている。
上記二相−三相変換器92で得られた各相の積分制御成
分と前記増幅器7B、80.82で得られた各相の比例
制御成分とは加算器94,96゜98により各々加算さ
れており、これにより各相についての電流制御信号(モ
ータ制御信号)iu**、i、It、iw**が得られ
ている。
以上の説明から理解されるように、車両のカ行時におい
てはアクセル踏込み量とそのときのモータ回転数に応じ
たトルクが発生するように三相誘導モータ10の駆動電
流に対するベクトルυtillが行なわれている。
その結果、三相誘導モータ10のすべりが第4図におけ
る範囲0−Aで制御され、その発生トルクはこれにほぼ
比例して増減itl制御される。
他方回生時にあっては、切換回路46がR入力側へ自動
的に切換操作され、これにより負の値の回生トルク指令
To8が電流指令発生器24に与えられる。
この負の値の指令To”によりマイナスのすべり周波数
指令ωs8が生成され、その結果、三相誘導モータ10
の固定子周波数より回転子周波数の方が高くなってその
すべりがマイナスとなり、三相誘導モータ10において
はマイナスのトルクが発生する。
このマイナストルクにより三相誘導モータ10の制動が
行なわれ、このとき回生電流がバッテリ14に供給され
てその充電が行なわれる。
ここで、三相誘導モータ10の回転数が高いと、バッテ
リ14の電圧が高くなってモータ電流が増加傾向となる
が、本実施例においては以下のようにしてそのモータ電
流が低減されている。
回転検出器26の検出パルスは周波数−電圧変換器10
1により電圧に変換されており、その変換電圧は比較器
103の一方の比較入力に供給されている。
この比較器103の他方の比較入力には基準電圧Vre
fが供給されており、周波数−電圧変換器101の変換
電圧がこの基準電圧Vrefを越えたときにこの比較器
103からアンド回路105の一方のアンド入力に比較
信号が供給される。
そしてアンド回路105の他方のアンド入力には切換回
路46から三相誘導モータ10が回生時であることを示
す信号が供給されており、アンド回路105においては
三相誘導モータ10が回生時であってその回転数が基準
電圧Vref’で与えられた回転数を越えたときにアン
ド信号か得られている。
そのアンド信号は三角波振幅制御器107に供給されて
おり、このアンド信号により三角波振幅制御器107か
ら前記PWMI送三角波発振器38に振幅制御信号が与
えられる。
PWM搬送三角波発撮器38においてはその振幅制御信
号により第5図の特性102で示されるようにPWMl
fffl送三角波の振幅が増大イ制御されており、これ
によりPWMコンパレータ36では前記モータ制御信号
を搬送三角波により変調した制御信号が得られ同図の特
性]04で示されるようにモータ印加電圧のデユーティ
比が低減される。
その結果、モータ電流は第5図の特性106に示される
ように低減制御されて回生発電量が抑制される。
従って本実施例によれば、三相誘導モータ10が高速回
転しているときにその回生ill勅が開始されてもモー
タ電流が抑制されるので、過大なトルクが三相誘導モー
タ10において発生することはなく、このためモータ回
転域に拘らず常に一定のトルクで回生制動を行なうこと
が可能となり、電気自動車の運転者に違和感を与えるこ
とがない。
また、モータ電流が低減されるので、インバータブリッ
ジ12における各主スイツチング素子のパワートランジ
スタに負担がかかることは無く、このため過電流による
それらの損傷を確実に防止することも可能となる。
なお本実施例においてはPWM搬送波の制御によりモー
タ高速回転時における回生電流の低減制御が行なわれて
いたが、これを他の制御量などを調整制御することによ
り行なうことも可能である。
(発明の効果) 以上説明したように本発明によれば、回生時のモータ電
流が交流モータの高速回転時に低減されるので、過大な
モータトルクの発生を防止することが可能となり、従っ
てモータ回転域に拘らず均一な回生制動が可能となり、
このためエンジンブレーキに相当した違和感のない電気
自動車の制動を行なうことが可能となる。
そして、モータ電流が低減されるので、インバータブリ
ッジの主スイツチング素子(係る負担を軽減でき、この
ためその破損を未然にかつ確実に防止することも可能と
なる
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る装置の好適な実施例を示すブロッ
ク構成図、第2図は従来装置の構成を示すブロック構成
図、第3図は第2図従来装置の動作を説明りる波形図、
第4図は丈ぺり−1−ルウ1h性図、第5図は第1図実
施例の動作を説明する波形図である。 10・・・三相誘導モータ 12・・・インバータ主回路 14・・・バッテリ 16・・・ドライバ 18・・・PWM回路 20・・・電流制御器 24・・・電流指令発生器 26・・・回転検出器 36・・・PWMコンパレータ 38・・・PWM搬送三角波発振器 46・・・切換回路 101・・・周波数−電圧変換器 103・・・比較器 105・・・アンド回路 107・・・三角波振幅制御器

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)交流モータと電源との間に接続されたインバータ
    ブリッジと、 交流モータの回転数を検出するモータ回転数検出手段と
    、 前記検出手段で検出されたモータ回転数を用いて前記イ
    ンバータブリッジを制御するインバータ制御手段と、を
    備え、 インバータ制御手段は、 前記インバータブリッジに所定のパラメータに基づく信
    号を搬送波によりパルス幅変調した制御信号を供給する
    制御信号発生手段と、 交流モータの回生制動時でかつ前記検出手段で検出され
    たモータ回転数が設定回転数以上となつたときに、前記
    搬送波の振幅を基準振幅幅より増大する方向へ前補正す
    る補正手段と、を含む、ことを特徴とする交流モータの
    回生制動装置。
JP28098684A 1984-12-29 1984-12-29 交流モ−タの回生制動装置 Pending JPS61161974A (ja)

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Cited By (3)

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