KR20050047529A - 전압변환장치, 전압변환방법 및 전압변환의 제어를 컴퓨터에 실행시키는 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록매체 - Google Patents

전압변환장치, 전압변환방법 및 전압변환의 제어를 컴퓨터에 실행시키는 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록매체 Download PDF

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Abstract

본 발명의 제어장치(30)는 승압 컨터버(12)의 출력전압(Vm)을 전압센서(13)로부터 받아, 전압지령과 출력전압(Vm)과의 오차에 의하여 결정되는 피드백 예비 전압지령을 연산한다. 그리고 제어장치(30)는 그 연산된 피드백 예비 전압지령을 출력전압(Vm)에 따라 보정하고, 전압지령에 대한 출력전압(Vm)의 추종특성이 기본특성이 되는 피드백 전압지령을 연산한다. 제어장치(30)는 피드백 전압지령을 사용하여 승압 컨버터(12)를 제어하고, 승압 컨버터(12)는 전압지령에 대한 출력전압의 추종특성을 기본특성으로 유지하고, 직류전원(B)으로부터의 직류전압(Vb)을 출력전압(Vm)으로 변환한다.

Description

전압변환장치, 전압변환방법 및 전압변환의 제어를 컴퓨터에 실행시키는 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록매체{VOLTAGE CONVERSION DEVICE, VOLTAGE CONVERSION METHOD, AND COMPUTER-READABLE RECORDING MEDIUM CONTAINING PROGRAM FOR CAUSING COMPUTER TO EXECUTE VOLTAGE CONVERSION CONTROL}
본 발명은 직류전원으로부터의 직류전압을 지령전압으로 변환하는 전압변환장치, 직류전압을 지령전압으로 변환하는 전압변환방법 및 직류전압을 지령전압으로 변환하는 전압변환의 제어를 컴퓨터에 실행시키는 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록매체에 관한 것이다.
최근, 환경을 배려한 자동차로서 하이브리드자동차(Hybrid Vehicle) 및 전기자동차(Electric Vehicle)가 큰 주목을 모으고 있다. 그리고 하이브리드자동차는 일부, 실용화되어 있다.
이 하이브리드자동차는, 종래의 엔진에 더하여, 직류전원과 인버터와 인버터에 의하여 구동되는 모터를 동력원으로 하는 자동차이다. 즉, 엔진을 구동함으로써 동력원을 얻음과 동시에, 직류전원으로부터의 직류전압을 인버터에 의하여 교류전압으로 변환하고, 그 변환한 교류전압에 의하여 모터를 회전함으로써 동력원을 얻는 것이다. 또 전기자동차는 직류전원과 인버터와 인버터에 의하여 구동되는 모터를 동력원으로 하는 자동차이다.
이와 같은 하이브리드자동차 또는 전기자동차에 있어서는, 직류전원으로부터의 직류전압을 승압컨버터에 의하여 승압하고, 그 승압한 직류전압이 모터를 구동하는 인버터에 공급되도록 하는 것도 검토되어 있다(예를 들면, 일본국 특개2001-275367호 공보 등).
즉, 하이브리드자동차 또는 전기자동차는 도 23에 나타내는 모터 구동장치를 탑재하고 있다. 도 23을 참조하여 모터 구동장치(300)는, 직류전원(B)과, 시스템 릴레이(SR1, SR2)와, 콘덴서(C1, C2)와, 쌍방향 컨버터(310)와, 전압센서(320)와, 인버터(330)를 구비한다.
직류전원(B)은 직류전압을 출력한다. 시스템 릴레이(SR1, SR2)는 제어장치(도시 생략)에 의하여 온되면, 직류전원(B)으로부터의 직류전압을 콘덴서(C1)에 공급한다. 콘덴서(C1)는 직류전원(B)으로부터 시스템 릴레이(SR1, SR2)를 거쳐 공급된 직류전압을 평활화하고, 그 평활화한 직류전압을 쌍방향 컨버터(310)에 공급한다.
쌍방향 컨버터(310)는 리액터(311)와, NPN 트랜지스터(312, 313)와, 다이오드(314, 315)를 포함한다. 리액터(311)의 한쪽 끝은 직류전원(B)의 전원라인에 접속되고, 다른쪽 끝은 NPN 트랜지스터(312)와 NPN 트랜지스터(313)와의 중간점, 즉 NPN 트랜지스터(312)의 에미터와 NPN 트랜지스터(313)의 콜렉터와의 사이에 접속된다. NPN 트랜지스터(312, 313)는 전원라인과 어스라인과의 사이에 직렬로 접속된다. 그리고 NPN 트랜지스터(312)의 콜렉터는 전원라인에 접속되고, NPN 트랜지스터(313)의 에미터는 어스라인에 접속된다. 또 각 NPN 트랜지스터(312, 313)의 콜렉터 - 에미터 사이에는 에미터측으로부터 콜렉터측으로 전류를 흘리는 다이오드(314, 315)가 접속되어 있다.
쌍방향 컨버터(310)는 제어장치(도시 생략)에 의하여 NPN 트랜지스터(312, 313)가 온/오프되고, 콘덴서(C1)로부터 공급된 직류전압을 승압하여 출력전압을 콘덴서(C2)에 공급한다. 또 쌍방향 컨버터(310)는 모터 구동장치(300)가 탑재된 하이브리드자동차 또는 전기자동차의 회생제동시, 교류모터(M1)에 의하여 발전되고, 인버터(330)에 의하여 변환된 직류전압을 강압하여 콘덴서(C1)에 공급한다.
콘덴서(C2)는 쌍방향 컨버터(310)로부터 공급된 직류전압을 평활화하고, 그 평활화한 직류전압을 인버터(330)에 공급한다. 전압센서(320)는 콘덴서(C2)의 양측의 전압, 즉 쌍방향 컨버터(310)의 출력전압(Vm)을 검출한다.
인버터(330)는 콘덴서(C2)로부터 직류전압이 공급되면 제어장치(도시 생략)로부터의 제어에 의거하여 직류전압을 교류전압으로 변환하여 교류모터(M1)를 구동한다. 이에 의하여 교류모터(M1)는 토오크지령값에 의하여 지정된 토오크를 발생하도록 구동된다. 또 인버터(330)는 모터 구동장치(300)가 탑재된 하이브리드자동차 또는 전기자동차의 회생제동시, 교류모터(M1)가 발전한 교류전압을 제어장치로부터의 제어에 의거하여 직류전압으로 변환하고, 그 변환한 직류전압을 콘덴서(C2)를 거쳐 쌍방향 컨버터(310)에 공급한다.
모터 구동장치(300)에 있어서는 직류전원(B)으로부터 출력된 직류전압을 승압하여 출력전압(Vm)을 인버터(330)에 공급할 때, 전압센서(320)가 검출한 출력전압(Vm)이 전압지령(Vdccom)이 되도록 피드백 제어된다. 그리고 이 피드백 제어는 PI 제어이고, 출력전압(Vm)이 전압지령(Vdccom)이 되도록 PI 제어게인이 결정된다.
이와 같이 종래의 모터 구동장치에 있어서는 PI 제어게인을 결정하고, 그 결정한 PI 제어게인을 사용한 피드백 제어에 의하여 승압된 출력전압(Vm)이 전압지령 (Vdccom)이 되도록 제어된다.
그러나 어느 조건하에서 PI 제어게인을 결정하고, 그 결정한 PI 제어게인에 고정한 경우, 출력전압(Vm)과 전압지령(Vdccom)과의 차가 일정하여도 출력전압(Vm) 및 전압지령(Vdccom)이 변화되면, NPN 트랜지스터(313)의 양쪽 끝에 인가되는 전압의 조정량이 출력전압(Vm)에 의하여 변화된다. 그 결과, 전압지령(Vdccom)에 대한 출력전압(Vm)의 추종특성이 변화된다는 문제가 발생한다.
도 1은 실시형태 1에 의한 전압변환장치를 구비한 모터 구동장치의 개략 블럭도,
도 2는 도 1에 나타내는 제어장치의 기능 블럭도,
도 3은 도 2에 나타내는 모터 토오크제어수단의 기능을 설명하기 위한 기능 블럭도,
도 4는 도 3에 나타내는 피드백 전압지령 연산부 및 듀티비 변환부의 기능을 설명하기 위한 기능 블럭도,
도 5는 피드백 전압지령과 승압 컨버터의 출력전압과의 관계도,
도 6은 도 4에 나타내는 듀티비 연산부가 생성하는 듀티비를 설명하기 위한 도,
도 7은 도 3에 나타내는 듀티비 변환부가 생성하는 신호의 타이밍차트,
도 8은 제어패턴의 타이밍차트,
도 9는 실시형태 1에 있어서의 전압변환을 제어하는 동작을 설명하기 위한 플로우차트,
도 10은 실시형태 2에 의한 전압변환장치를 구비한 모터 구동장치의 개략 블럭도,
도 11은 도 9에 나타내는 제어장치의 기능 블럭도,
도 12는 도 10에 나타내는 모터 토오크제어수단의 기능을 설명하기 위한 기능 블럭도,
도 13은 도 11에 나타내는 피드백 전압지령 연산부 및 듀티비 변환부의 기능을 설명하기 위한 기능 블럭도,
도 14는 실시형태 2에 있어서의 전압변환을 제어하는 동작을 설명하기 위한 플로우차트,
도 15는 실시형태 3에 의한 전압변환장치를 구비한 모터 구동장치의 개략 블럭도,
도 16은 도 14에 나타내는 제어장치의 기능 블럭도,
도 17은 도 15에 나타내는 모터 토오크제어수단의 기능을 설명하기 위한 기능 블럭도,
도 18은 도 16에 나타내는 피드백 전압지령 연산부 및 듀티비 변환부의 기능을 설명하기 위한 기능 블럭도,
도 19는 실시형태 3에 있어서의 전압변환을 제어하는 동작을 설명하기 위한 플로우차트,
도 20은 실시형태 4에 의한 전압변환장치를 구비한 모터 구동장치의 개략 블럭도,
도 21은 도 19에 나타내는 제어장치의 기능 블럭도,
도 22는 도 20에 나타내는 모터 토오크제어수단의 기능을 설명하기 위한 기능 블럭도,
도 23은 종래의 모터 구동장치의 개략 블럭도이다.
따라서, 본 발명의 목적은 지령전압에 대한 출력전압의 추종특성이 일정하게 되도록 직류전압을 출력전압으로 변환하는 전압변환장치를 제공하는 것이다.
또, 본 발명의 다른 목적은 지령전압에 대한 출력전압의 추종특성이 일정하게 되도록 직류전압을 출력전압으로 변환하는 전압변환방법을 제공하는 것이다.
또한 본 발명의 다른 목적은 지령전압에 대한 출력전압의 추종특성이 일정하게 되도록 직류전압을 출력전압으로 변환하는 전압변환의 제어를 컴퓨터에 실행시키는 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록매체를 제공하는 것이다.
본 발명에 의하면 전압변환장치는 출력전압이 지령전압이 되도록 직류전원으로부터의 직류전압을 출력전압으로 변환하는 전압변환장치로서, 전압변환기와 검출수단과 제어수단을 구비한다.
전압변환기는 직류전압의 전압레벨을 바꾸어 출력전압을 출력한다. 검출수단은 전압변환기로부터 출력된 출력전압을 검출한다. 제어수단은 검출된 출력전압과 지령전압에 의거하여 지령전압에 대한 출력전압의 피드백 제어에 있어서의 추종특성을 기본특성에 일치시키고, 또한 출력전압이 지령전압이 되도록 전압변환기를 제어한다.
바람직하게는 전압변환기는 초퍼회로로 이루어지고, 제어수단은 피드백 전압지령 연산부와, 듀티비 연산부와, 스위칭 신호 생성부를 포함한다. 피드백 전압지령 연산부는 출력전압과 지령전압과의 오차를 검출하고, 그 검출한 오차에 따라 피드백 제어에 있어서의 제어게인을 결정하고, 그 결정한 제어게인과, 출력전압과 오차에 따라 추종특성이 기본특성이 되도록 피드백 제어에 있어서의 피드백 전압지령을 연산한다. 또 듀티비 연산부는 연산된 피드백 전압지령에 의거하여, 초퍼회로에 있어서의 스위칭 듀티비를 연산한다. 또한 스위칭 신호 생성부는 듀티비 연산부에 의하여 연산된 스위칭 듀티비를 가지는 스위칭 신호를 생성하고, 그 생성한 스위칭 신호를 초퍼회로에 출력한다.
바람직하게는 피드백 전압지령 연산부는, 제어게인을 사용하여 연산된 피드백예비 전압지령을 추종특성이 기본특성이 되도록 보정함으로써 피드백 지령전압을 연산한다.
바람직하게는 피드백 전압지령 연산부는, 감산기와, 게인결정부와, 연산기와, 보정기를 포함한다.
감산기는 출력전압과 지령전압과의 오차를 연산한다. 게인 결정부는 오차에 의거하여 제어게인을 결정한다. 연산기는 결정된 제어게인에 의거하여 피드백 예비 전압지령을 연산한다. 보정기는 추종특성이 기본특성이 될 때의 기준전압으로 출력전압을 환산함으로써 피드백 예비 전압지령을 보정하여 피드백 전압지령을 출력한다.
바람직하게는 보정기는 출력전압에 대한 기준전압의 비를 연산하고, 그 연산결과를 피드백 예비 전압지령에 승산함으로써 피드백 예비 전압지령을 보정한다.
바람직하게는 피드백 전압지령 연산부는, 추종특성이 기본특성이 되도록 오차를 보정함으로써 피드백 전압지령을 연산한다.
바람직하게는 피드백 전압지령 연산부는, 감산기와, 보정기와, 게인 결정부와, 연산기를 포함한다.
감산기는 출력전압과 지령전압과의 오차를 연산한다. 보정기는 추종특성이 기본특성이 되도록 오차를 보정한다. 게인 결정부는 오차에 의거하여 제어게인을 결정한다. 연산기는 결정된 제어게인과 보정된 오차에 의거하여 피드백 전압지령을 연산한다.
바람직하게는 보정기는 추종특성이 기본특성이 될 때의 기준전압으로 출력전압을 환산함으로써 오차를 보정한다.
바람직하게는 보정기는 출력전압에 대한 기준전압의 비를 연산하고, 그 연산결과를 오차에 승산함으로써 오차를 보정한다.
바람직하게는 전압변환기는 초퍼회로로 이루어지고, 제어수단은 피드백 전압지령 연산부와, 듀티비 연산부와, 스위칭 신호 생성부를 포함한다.
피드백 전압지령 연산부는, 출력전압과 지령전압과의 오차를 검출하고, 그 검출한 오차에 따라 피드백 제어에 있어서의 제어게인을 결정하고, 그 결정한 제어게인과 출력전압과 오차에 의거하여 피드백 제어에 있어서의 피드백 예비 전압지령을 연산한다. 또 듀티비 연산부는 연산된 피드백 예비 전압지령 및 출력전압에 의거하여 추종특성이 기본특성이 되도록 초퍼회로에 있어서의 스위칭 듀티비를 연산한다. 또한 스위칭 신호 생성부는 듀티비 연산부에 의하여 연산된 스위칭 듀티비를 가지는 스위칭 신호를 생성하고, 그 생성한 스위칭 신호를 초퍼회로에 출력한다.
바람직하게는 듀티비 연산부는 피드백 예비 전압지령을 사용하여 연산된 예비 듀티비를 추종특성이 기본특성이 되도록 보정함으로써 스위칭 듀티비를 연산한다.
바람직하게는 듀티비 연산부는 연산기와 보정기를 포함한다.
연산기는 피드백 예비 전압지령에 따른 예비 듀티비를 연산한다. 보정기는 추종특성이 기본특성이 되도록 예비 듀티비를 보정한다.
바람직하게는 보정기는 추종특성이 기본특성이 될 때의 기준전압으로 출력전압을 환산함으로써 예비 듀티비를 보정한다.
바람직하게는 보정기는 출력전압에 대한 기준전압의 비를 연산하고, 그 연산결과를 예비 듀티비에 승산함으로써 예비 듀티비를 보정한다.
또 본 발명에 의하면 전압변환방법은, 출력전압이 지령전압이 되도록 피드백 제어하여 직류전원으로부터의 직류전압을 출력전압으로 변환하는 전압변환방법으로서, 출력전압을 검출하는 제 1 단계와, 지령전압과 출력전압과의 오차를 검출하는 제 2 단계와, 검출한 오차에 따라 제어게인을 결정하는 제 3 단계와, 결정한 제어게인과, 검출한 오차와, 검출한 출력전압에 의거하여 지령전압에 대한 출력전압의 피드백 제어에 있어서의 추종특성을 기본특성에 일치시키고, 또한 출력전압이 지령전압이 되 도록 직류전압을 출력전압으로 변환하는 제 4 단계를 포함한다.
바람직하게는 직류전압은 초퍼회로에 의하여 출력전압으로 변환되고, 제 4 단계는 제어게인과 오차와 출력전압에 의거하여 피드백 제어에 있어서의 추종특성을 기본특성에 일치시키는 피드백 전압지령을 연산하는 제 1 서브단계와, 피드백 전압지령을 사용하여 초퍼회로에 있어서의 스위칭 듀티비를 연산하는 제 2 서브단계와, 스위칭 듀티비 에 의거하여 출력전압이 지령전압이 되도록 초퍼회로를 제어하는 제 3 서브단계를 포함한다.
바람직하게는 제 1 서브단계는 제어게인과 오차에 의거하여 피드백 제어에 있어서의 피드백 예비 전압지령을 연산하는 단계와, 출력전압을 사용하여 피드백 예비 전압지령을 보정하여 피드백 전압지령을 연산하는 단계를 포함한다.
바람직하게는 피드백 전압지령을 연산하는 단계는, 추종특성이 기본특성이 되는 기준전압으로 출력전압을 환산할 때의 환산비를 연산하는 단계와,
피드백 예비 전압지령에 환산비를 승산하여 피드백 전압지령을 연산하는 단계를 포함한다.
바람직하게는 제 1 서브단계는 출력전압을 사용하여 오차를 보정하고, 추종특성이 기본특성이 되는 보정오차를 연산하는 단계와, 제어게인과 보정오차에 의거하여 피드백 전압지령을 연산하는 단계를 포함한다.
바람직하게는 보정오차를 연산하는 단계는, 추종특성이 기본특성이 되는 기준 전압으로 출력전압을 환산할 때의 환산비를 연산하는 단계와, 오차에 환산비를 승산하여 보정오차를 연산하는 단계를 포함한다.
바람직하게는 직류전압은 초퍼회로에 의하여 상기 출력전압으로 변환되고, 제 4 단계는 제어게인 및 오차에 의거하여 피드백 제어에 있어서의 피드백 예비 전압지령을 연산하는 제 1 서브단계와, 피드백 예비 전압지령에 의거하여 초퍼회로에 있어서의 예비 스위칭 듀티비를 연산하는 제 2 서브단계와, 출력전압을 사용하여 예비 스위칭 듀티비를 보정하고, 추종특성이 기본특성이 되는 스위칭 듀티비를 연산하는 제 3 서브단계와, 스위칭 듀티비에 의거하여 출력전압이 지령전압이 되도록 초퍼회로를 제어하는 제 4 서브단계를 포함한다.
바람직하게는 제 3 서브단계는 추종특성이 기본특성이 되는 기준전압으로 출력전압을 환산할 때의 환산비를 연산하는 단계와, 예비 스위칭 듀티비에 환산비를 승산하여 스위칭 듀티비를 연산하는 단계를 포함한다.
또, 본 발명에 의하면 출력전압이 지령전압이 되도록 피드백 제어하여 직류전원으로부터의 직류전압을 출력전압으로 변환하는 전압변환의 제어를 컴퓨터에 실행시키는 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록매체는 출력전압을 검출하는 제 1 단계와, 지령전압과 출력전압과의 오차를 검출하는 제 2 단계와, 검출한 오차에 따라제어게인을 결정하는 제 3 단계와, 결정한 제어게인과, 검출한 오차와, 검출한 출력전압에 의거하여 지령전압에 대한 출력전압의 피드백 제어에 있어서의 추종특성을 기본특성에 일치시키고, 또한 출력전압이 지령전압이 되도록 직류전압을 출력전압으로 변환하는 제 4 단계를 컴퓨터에 실행시키는 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능 가능한 기록매체이다.
바람직하게는 직류전압은 초퍼회로에 의하여 출력전압으로 변환되고, 컴퓨터 판독 가능한 기록매체에 기록된 프로그램에 있어서, 제 4 단계는 제어게인과, 오차와, 출력전압에 의거하여 피드백 제어에 있어서의 추종특성을 기본특성에 일치시키는 피드백 전압지령을 연산하는 제 1 서브단계와, 피드백 전압지령을 사용하여 초퍼회로에 있어서의 스위칭 듀티비를 연산하는 제 2 서브단계와, 스위칭 듀티비에 의거하여 출력전압이 지령전압이 되도록 초퍼회로를 제어하는 제 3 서브단계를 포함한다.
바람직하게는 컴퓨터 판독 가능한 기록매체에 기록된 프로그램에 있어서, 제 1 서브단계는 제어게인과 오차에 의거하여 피드백 제어에 있어서의 피드백 예비 전압지령을 연산하는 단계와, 출력전압을 사용하여 피드백 예비 전압지령을 보정하여 피드백전압지령을 연산하는 단계를 포함한다.
바람직하게는 컴퓨터 판독 가능한 기록매체에 기록된 프로그램에 있어서, 피드백 전압지령을 연산하는 단계는 추종특성이 기본특성이 되는 기준전압으로 출력전압을 환산할 때의 환산비를 연산하는 단계와, 피드백 예비 전압지령에 환산비를 승산하여 피드백 전압지령을 연산하는 단계를 포함한다.
바람직하게는 컴퓨터 판독 가능한 기록매체에 기록된 프로그램에 있어서, 제 1 서브단계는 출력전압을 사용하여 오차를 보정하여 추종특성이 기본특성이 되는 보정오차를 연산하는 단계와, 제어게인과 보정오차에 의거하여 피드백 전압지령을 연산하는 단계를 포함한다.
바람직하게는 컴퓨터 판독 가능한 기록매체에 기록된 프로그램에 있어서, 보정오차를 연산하는 단계는 추종특성이 기본특성이 되는 기준전압으로 출력전압을 환산할 때의 환산비를 연산하는 단계와, 오차에 환산비를 승산하여 보정오차를 연산하는 단계를 포함한다.
바람직하게는 직류전압은 초퍼회로에 의하여 출력전압으로 변환되고, 컴퓨터 판독 가능한 기록매체에 기록된 프로그램에 있어서, 제 4 단계는 제어게인 및 오차에 의거하여 피드백 제어에 있어서의 피드백 예비 전압지령을 연산하는 제 1 서브단계와, 피드백 예비 전압지령에 의거하여 초퍼회로에 있어서의 예비 스위칭 듀티비를 연산하는 제 2 서브단계와, 출력전압을 사용하여 예비 스위칭 듀티비를 보정하여 추종특성이 기본특성이 되는 스위칭 듀티비를 연산하는 제 3 서브단계와, 스위칭 듀티비에 의거하여 출력전압이 지령전압이 되도록 초퍼회로를 제어하는 제 4 서브단계를 포함한다.
바람직하게는 컴퓨터 판독 가능한 기록매체에 기록된 프로그램에 있어서 제 3 서브단계는 추종특성이 기본특성이 되는 기준전압으로 출력전압을 환산할 때의 환산비를 연산하는 단계와, 예비 스위칭 듀티비에 환산비를 승산하여 스위칭 듀티비를 연산하는 단계를 포함한다.
따라서 본 발명에 의하면 전압지령에 대한 출력전압의 피드백 제어에 있어서의 추종특성을 일정하게 유지하여 직류전원으로부터의 직류전압을 출력전압으로 변환할 수 있다.
본 발명의 실시형태에 대하여 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 또한 도면에 있어서 동일 또는 상당부분에는 동일부호를 붙이고 그 설명은 반복하지 않는다.
[실시형태 1]
도 1을 참조하여 본 발명의 실시형태 1에 의한 전압변환장치를 구비한 모터 구동장치(100)는 직류전원(B)과, 전압센서(10, 13)와, 시스템 릴레이(SR1, SR2)와, 콘덴서(C1, C2)와, 승압 컨버터(12)와, 인버터(14)와, 전류센서(24)와, 제어장치(30)를 구비한다.
교류모터(M1)는 하이브리드자동차 또는 전기자동차의 구동륜을 구동하기 위한 토오크를 발생하기 위한 구동모터이다. 또는 이 모터는 엔진에 의하여 구동되는 발전기의 기능을 가지도록, 그리고 엔진에 대하여 전동기로서 동작하고, 예를 들면 엔진시동을 행할 수 있는 것으로서 하이브리드자동차에 조립되도록 하여도 좋다.
승압 컨버터(12)는 리액터(L1)와, NPN 트랜지스터(Q1, Q2)와, 다이오드(D1, D2)를 포함한다. 리액터(L1)의 한쪽 끝은 직류전원(B)의 전원라인에 접속되고, 다른쪽 끝은 NPN 트랜지스터(Q1)와 NPN 트랜지스터(Q2)와의 중간점, 즉 NPN 트랜지스터(Q1)의 에미터와 NPN 트랜지스터(Q2)의 콜렉터와의 사이에 접속된다. NPN 트랜지스터(Q1, Q2)는 전원라인과 어스라인과의 사이에 직렬로 접속된다. 그리고 NPN 트랜지스터(Q1)의 콜렉터는 전원라인에 접속되고, NPN 트랜지스터(Q2)의 에미터는 어스라인에 접속된다. 또 각 NPN 트랜지스터(Q1, Q2)의 콜렉터 - 에미터 사이에는 에미터측으로부터 콜렉터측으로 전류를 흘리는 다이오드(D1, D2)가 접속되어 있다.
인버터(14)는 U상 아암(15)과, V상 아암(16)과, W상 아암(17)으로 이루어진다. U상 아암(15), V상 아암(16) 및 W상 아암(17)은 전원라인과 어스라인과의 사이에 병렬로 설치된다.
U상 아암(15)은 직렬 접속된 NPN 트랜지스터(Q3, Q4)로 이루어지고, V상 아암(16)은 직렬 접속된 NPN 트랜지스터(Q5, Q6)로 이루어지고, W상 아암(17)은 직렬 접속된 NPN 트랜지스터(Q7, Q8)로 이루어진다. 또 각 NPN 트랜지스터(Q3 ~ Q8)의 콜렉터- 에미터 사이에는 에미터측으로부터 콜렉터측으로 전류를 흘리는 다이오드(D3∼D8)가 각각 접속되어 있다.
각 상 아암의 중간점은 교류모터(M1)의 각 상 코일의 각 상 끝에 접속되어 있다. 즉, 교류모터(M1)는 3상의 영구자석 모터이고, U, V, W상의 3개의 코일의 한쪽 끝이 중간점에 공통 접속되어 구성되고, U상 코일의 다른쪽 끝이 NPN 트랜지스터(Q3, Q4)의 중간점에, V상 코일의 다른쪽 끝이 NPN 트랜지스터(Q5, Q6)의 중간점에 W상 코일의 다른쪽 끝이 NPN 트랜지스터(Q7, Q8)의 중간점에 각각 접속되어 있다.
직류전원(B)은 니켈수소 또는 리튬이온 등의 2차 전지로 이루어진다. 전압 센서(10)는 직류전원(B)으로부터 출력되는 직류전압(Vb)을 검출하고, 그 검출한 직류전압(Vb)을 제어장치(30)에 출력한다. 시스템 릴레이(SR1, SR2)는 제어장치(30)로부터의 신호(SE)에 의하여 온된다. 콘덴서(C1)는 직류전원(B)으로부터 공급된 직류전압을 평활화하고, 그 평활화한 직류전압을 승압 컨버터(12)에 공급한다.
승압 컨버터(12)는 콘덴서(C1)로부터 공급된 직류전압을 승압하여 콘덴서(C2)에 공급한다. 더욱 구체적으로는 승압 컨버터(12)는 제어장치(30)로부터 신호(PWU)를 받으면 신호(PWU)에 의하여 NPN 트랜지스터(Q2)가 온된 기간에 따라 직류전압을 승압하여 콘덴서(C2)에 공급한다.
또 승압 컨버터(12)는 제어장치(30)로부터 신호(PWD)를 받으면 콘덴서(C2)를 거쳐 인버터(14)로부터 공급된 직류전압을 강압하여 직류전원(B)을 충전한다. 단, 승압기능만을 행하는 회로구성에 적용하여도 되는 물론이다.
콘덴서(C2)는 승압 컨버터(12)로부터의 직류전압을 평활화하고, 그 평활화한 직류전압을 인버터(14)에 공급한다. 전압센서(13)는 콘덴서(C2)의 양쪽 끝의 전압, 즉, 승압 컨버터(12)의 출력전압(Vm)[인버터(14)에의 입력전압에 상당한다. 이하 동일]을 검출하고, 그 검출한 출력전압(Vm)을 제어장치(30)에 출력한다.
인버터(14)는 콘덴서(C2)로부터 직류전압이 공급되면 제어장치(30)로부터의 신호(PWMI)에 의거하여 직류전압을 교류전압으로 변환하여 교류모터(M1)를 구동한다. 이에 의하여 교류모터(M1)는 토오크지령값(TR)에 의하여 지정된 토오크를 발생하도록구동된다. 또 인버터(14)는 모터 구동장치(100)가 탑재된 하이브리드자동차 또는 전기자동차의 회생제동시, 교류모터(M1)가 발전한 교류전압을 제어장치(30)로부터의 신호(PWMC)에 의거하여 직류전압으로 변환하고, 그 변환한 직류전압을 콘덴서(C2)를 거쳐 승압 컨버터(12)에 공급한다. 또한 여기서 말하는 회생제동이란, 하이브리드자동차 또는 전기자동차를 운전하는 드라이버에 의한 풋브레이크조작이 있었던 경우의 회생발전을 수반하는 제동이나, 풋브레이크를 조작하지 않으나, 주행 중에 엑셀러레이터 페달을 오프함으로써 회생발전을 시키면서 차량을 감속(또는 가속의 중지)시키는 것을 포함한다.
전류센서(24)는 교류모터(M1)에 흐르는 모터전류(MCRT)를 검출하고, 그 검출한 모터전류(MCRT)를 제어장치(30)에 출력한다.
제어장치(30)는 외부에 설치된 ECU(Electrical Conttol Unit)로부터 입력된 토오크지령값(TR) 및 모터 회전수(MRN), 전압센서(10)로부터의 직류전압(Vb), 전압센서(13)로부터의 출력전압(Vm) 및 전류센서(24)로부터의 모터전류(MCRT)에 의거하여 뒤에서 설명하는 방법에 의하여 승압 컨버터(12)를 구동하기 위한 신호(PWU)와 인버터(14)를 구동하기 위한 신호(PWMI)를 생성하고, 그 생성한 신호(PWU) 및 신호(PWMI)를 각각 승압 컨버터(12) 및 인버터(14)에 출력한다.
신호(PWU)는 승압 컨버터(12)가 콘덴서(C1)로부터의 직류전압을 출력전압(Vm)으로 변환하는 경우에 승압 컨버터(12)를 구동하기 위한 신호이다. 그리고 제어장치(30)는 승압 컨버터(12)가 직류전압(Vb)을 출력전압(Vm)으로 변환하는 경우에 출력전압(Vm)을 피드백 제어하여 출력전압(Vm)이 지령된 전압지령(Vdccom)이 되도록 승압 컨버터(12)를 구동하기 위한 신호(PWU)를 생성한다. 신호(PWU)의 생성방법에 대해서는 뒤에서 설명한다.
또 제어장치(30)는 하이브리드자동차 또는 전기자동차가 회생제동 모드에 들어간 것을 나타내는 신호를 외부의 ECU로부터 받으면 교류모터(M1)로 발전된 교류전압을 직류전압으로 변환하기 위한 신호(PWMC)를 생성하여 인버터(14)에 출력한다. 이 경우 인버터(14)의 NPN 트랜지스터(Q4, Q6, Q8)는 신호(PWMC)에 의하여 스위칭제어된다. 즉 교류모터(M1)의 U상에서 발전될 때 NPN 트랜지스터(Q6, Q8)가 온되고, V 상에서 발전될 때 NPN 트랜지스터(Q4, Q8)가 온되고, W상에서 발전될 때 NPN 트랜지스터(Q4, Q6)가 온된다. 이에 의하여 인버터(14)는 교류모터(M1)로 발전된 교류전압을 직류전압으로 변환하여 승압 컨버터(12)에 공급한다.
또한 제어장치(30)는 하이브리드자동차 또는 전기자동차가 회생제동 모드에 들어간 것을 나타내는 신호를 외부의 ECU로부터 받으면 인버터(14)로부터 공급된 직류전압을 강압하기 위한 신호(PWD)를 생성하고, 그 생성한 신호(PWD)를 승압 컨버터(12)에 출력한다. 이에 의하여 교류모터(M1)가 발전한 교류전압은, 직류전압으로 변환되고, 강압되어 직류전원(B)에 공급된다.
또한 제어장치(30)는 시스템 릴레이(SR1, SR2)를 온하기 위한 신호(SE)를 생성하여 시스템 릴레이(SR1, SR2)에 출력한다.
도 2는 제어장치(30)의 기능 블럭도이다. 도 2를 참조하여 제어장치(30)는 모터 토오크제어수단(301)과, 전압변환제어수단(302)을 포함한다. 모터 토오크제어수단(301)은 토오크지령값(TR)(차량에 있어서의 엑셀러레이터 페달의 밟음정도, 하이브리드차량에 있어서는 엔진의 동작상태도 고려하면서 모터에 주어야 할 토오크지령을 연산하여 얻어지고 있다), 직류전원(B)으로부터 출력된 직류전압(Vb), 모터전류(MCRT), 모터 회전수(MRN) 및 승압 컨버터(12)의 출력전압(Vm)에 의거하여 교류모터(M1)의 구동시, 뒤에서 설명하는 방법에 의하여 승압 컨버터(12)의 NPN 트랜지스터 (Q1, Q2)를 온/오프하기 위한 신호(PWU)와, 인버터(14)의 NPN 트랜지스터(Q3 ~ Q8)를 온/오프하기 위한 신호(PWMI)을 생성하고, 그 생성한 신호(PWU) 및 신호(PWMI)를 각각 승압 컨버터(12) 및 인버터(14)에 출력한다.
전압변환제어수단(302)은 회생제동시, 하이브리드자동차 또는 전기자동차가 회생제동 모드에 들어간 것을 나타내는 신호(RGE)를 외부의 ECU로부터 받으면 교류모터(M1)가 발전한 교류전압을 직류전압으로 변환하기 위한 신호(PWMC)를 생성하여 인버터(14)에 출력한다.
또 전압변환제어수단(302)은 회생제동시, 신호(RCE)를 외부의 ECU로부터 받으면 인버터(14)로부터 공급된 직류전압을 강압하기 위한 신호(PWD)를 생성하여 승압 컨버터(12)에 출력한다. 이와 같이 승압 컨버터(12)는 직류전압을 강압하기 위한 신호(PWD)에 의하여 직류전압을 강하시킬 수도 있기 때문에, 쌍방향 컨버터의 기능을 가지는 것이다.
도 3은 모터 토오크제어수단(301)의 기능 블럭도이다. 도 3을 참조하여, 모터 토오크제어수단(301)은, 모터제어용 상전압 연산부(40)와, 인버터용 PWM 신호변환부(42)와, 인버터 입력전압 지령 연산부(50)와, 피드백 전압지령 연산부(52)와, 듀티비 변환부(54)를 포함한다.
모터제어용 상전압 연산부(40)는, 승압 컨버터(12)의 출력전압(Vm), 즉 인버터(14)에의 입력전압을 전압센서(13)로부터 받고, 교류모터(M1)의 각 상에 흐르는 모터전류(MCRT)를 전류센서(24)로부터 받고, 토오크지령값(TR)을 외부 ECU로부터 받는다. 그리고 모터제어용 상전압 연산부(40)는 이들이 입력되는 신호에 의거하여 교류모터(M1)의 각 상의 코일에 인가하는 전압을 계산하고, 그 계산한 결과를 인버터용 PWM 신호 변환부(42)에 공급한다.
인버터용 PWM 신호 변환부(42)는, 모터제어용 상전압 연산부(40)로부터 받은 계산결과에 의거하여 실제로 인버터(14)의 각 NPN 트랜지스터(Q3 ~ Q8)를 온/오프하는 신호(PWMI)를 생성하고, 그 생성한 신호(PWMI)을 인버터(14)의 각 NPN 트랜지스터(Q3 ~ Q8)에 출력한다.
이에 의하여 각 NPN 트랜지스터(Q3 ~ Q8)는, 스위칭제어되고, 교류모터(M1)가 지령된 토오크를 내도록 교류모터(M1)의 각 상에 흘리는 전류를 제어한다. 이와 같이 하여 모터 구동전류가 제어되어 토오크지령값(TR)에 따른 모터 토오크가 출력된다.
한편, 인버터 입력전압 지령 연산부(50)는, 토오크지령값(TR) 및 모터 회전수(MRN)에 의거하여 인버터 입력전압의 최적값(목표값), 즉 전압지령(Vdccom)을 연산하고, 그 연산한 전압지령(Vdccom)을 피드백 전압지령 연산부(52)에 출력한다.
피드백 전압지령 연산부(52)는 전압센서(13)로부터의 승압 컨버터(12)의 출력전압(Vm)과, 인버터 입력전압 지령 연산부(50)로부터의 전압지령(Vdccom)에 의거하여 뒤에서 설명하는 방법에 의하여 피드백 전압지령(Vdccom_fb)을 연산하고, 그 연산한 피드백 전압지령(Vdccom_fb)을 듀티비 변환부(54)에 출력한다. 또 피드백 전압지령 연산부(52)는 전압지령(Vdccom)과 전압센서(10)로부터의 배터리전압(Vb)에 의거하여 보상율(Rcom)을 연산하고, 그 연산한 보상율(Rcom)을 듀티비 변환부(54)에 출력한다.
또한 이 보상율(Rcom)은 직류전원(B)로부터 출력된 직류전압(Vb)을 출력전압(Vm)의 피드백 제어에 집어 넣기 위한 것이다. 즉, 승압 컨버터(12)는 직류전압(Vb)을 전압지령(Vdccom)으로 변환하는 것이기 때문에, 직류전압(Vb)을 고려하여 승압 컨버터(12)의 NPN 트랜지스터(Q1, Q2)을 온/오프시키는 듀티비를 결정하도록 한 것이다.
듀티비 변환부(54)는 전압센서(10)로부터의 배터리전압(Vb)과, 피드백 전압지령 연산부(52)로부터의 피드백 전압지령(Vdccom_fb) 및 보상율(Rcom)에 의거하여 전압센서(13)로부터의 출력전압(Vm)을 피드백 전압지령 연산부(52)로부터의 피드백 전압지령(Vdccom_fb)에 설정하기 위한 듀티비를 연산하고, 그 연산한 듀티비에 의거하여 승압 컨버터(12)의 NPN 트랜지스터(Q1, Q2)를 온/오프하기 위한 신호(PWU)를 생성한다. 그리고 듀티비 변환부(54)는 생성한 신호(PWU)를 승압 컨버터(12)의 NPN 트랜지스터(Q1, Q2)에 출력한다.
또한 승압 컨버터(12)의 아래쪽 NPN 트랜지스터(Q2)의 온 듀티를 크게 함으로써 리액터(L1)에 있어서의 전력축적이 커지기 때문에, 보다 고전압의 출력을 얻을 수 있다. 한편, 위쪽의 NPN 트랜지스터(Q1)의 온 듀티를 크게 함으로써 전원라인의 전압이 내려 간다. 그래서 NPN 트랜지스터(Q1, Q2)의 듀티비를 제어함으로써 전원라인의 전압을 직류전원(B)의 출력전압 이상의 임의의 전압으로 제어 가능하다.
도 4를 참조하여 피드백 전압지령 연산부(52)는 감산기(521)와, 게인결정부(522)와, PI제어기(523)와, 보정기(524)와, 전향 보상기(525)를 포함한다. 감산기(521)는 인버터 입력전압 지령 연산부(50)로부터의 전압지령(Vdccom)과 전압센서(13)로부터의 출력전압(Vm)을 받아, 출력전압(Vm)으로부터 전압지령(Vdccom)을 감산한다. 그리고 감산기(521)는 감산한 결과를 오차(ΔVdc)로서 게인 결정부(522)및 PI 제어기(523)에 출력한다.
게인 결정부(522)는 감산기(521)로부터 받은 오차(ΔVdc)에 따른 PI제어게인을 결정한다. 즉, 게인 결정부(522)는 오차(ΔVdc)에 따른 비례 게인(PG) 및 적분 게인(IG)을 결정한다. 그리고 게인 결정부(522)는 결정한 PI제어게인을 PI 제어기(523)에 출력한다.
PI 제어기(523)는 게인 결정부(522)로부터 받은 PI 제어게인 및 감산부(521)로부터 받은 오차(ΔVdc)에 의거하여 피드백 예비 전압지령(Vdccom_fb_pr)을 연산한다. 구체적으로는 PI 제어기(523)는 게인 결정부(522)로부터 받은 비례 게인(PG) 및 적분 게인(IG)과, 감산부(521)로부터 받은 오차(ΔVdc)를 다음식에 대입하여 피드백 예비 전압지령(Vdccom_fb_pr)을 연산한다.
보정기(524)는 PI 제어기(523)로부터의 피드백 예비 전압지령(Vdccom_fb_pr)과, 전압센서(13)로부터의 출력전압(Vm)을 받아, 다음식에 의하여 피드백 예비 전압지령(Vdccom_fb_pr)을 보정하여 피드백 전압지령(Vdccom_fb)을 연산한다.
또한 Vstd는 기준전압을 나타내고, 기준전압(Vstd)은, 전압지령(Vdccom)에 대한 출력전압(Vm)의 추종특성이 기본특성이 될 때의 승압 컨버터(12)의 출력전압이다.
따라서 보정기(524)는 기준전압(Vstd)을 출력전압(Vm)으로 제산함으로써 전압지령(Vdccom)에 대한 출력전압(Vm)의 추종특성이 기본특성이 되는 기준전압(Vstd)으로 출력전압(Vm)을 환산하기 위한 환산비를 연산한다. 그리고 보정기(524)는 연산한 환산비를 피드백 예비 전압지령(Vdccom_fg_pr)에 승산함으로써 전압지령 (Vdccom)에 대한 출력전압(Vm)의 추종특성이 기본특성이 되는 피드백 전압지령 (Vdccom_fb)을 연산한다.
전향 보상기(525)는 인버터 입력전압 지령 연산부(50)로부터의 전압지령 (Vdccom)과, 전압센서(10)로부터의 배터리전압(Vb)을 받아, 다음식에 의하여 보상율(Rcom)을 연산한다.
그리고, 전향 보상기(525)는 보상율(Rcom)을 사용하여 보상율(1-Rcom)을 다시 연산하여, 보상율(Rcom, 1-Rcom)을 듀티비 변환부(54)에 출력한다.
듀티비 변환부(54)는 듀티비 연산부(541)와, 가산기(542)와, PWM 신호 변환부(543)를 포함한다. 듀티비 연산부(541)는 전압센서(10)로부터의 배터리전압(Vb)과, 보정기(524)로부터의 피드백 전압지령(Vdccom_ fb)에 의거하여 전압센서(13)로부터의 출력전압(Vm)을 피드백 전압지령(Vdccom_fb)에 설정하기 위한 듀티비를 연산한다.
가산기(542)는 듀티비 연산부(541)로부터의 듀티비와, 전향 보상기(525)로부터의 보상율(Rcom, 1-Rcom)을 받아, 듀티비에 보상율(Rcom, 1-Rcom)을 각각 가산한 2개의 보상 듀티비를 연산한다. 그리고 가산기(542)는 2개의 보상 듀티비를 PWM 신호 변환부(543)에 출력한다.
PWM 신호 변환부(543)는, 가산기(542)로부터의 2개의 보상 듀티비에 의거하여 승압 컨버터(12)의 NPN 트랜지스터(Q1, Q2)을 온/오프하기 위한 신호(PWU)를 생성한다. 보다 구체적으로는, PWM 신호변환부(543)는 듀티비 연산부(541)가 출력하는 온 듀티를 D0 이라 하면, 다음 수학식 (4), (5)에 의하여 각각, 승압 컨버터(12)의 NPN 트랜지스터(Q1, Q2)의 온 듀티(D1, D2)가 결정되는 신호(PWU)를 생성한다.
그리고 PWM 신호 변환부(543)는 생성한 신호(PWU)를 승압 컨버터(12)의 NPN 트랜지스터(Q1, Q2)에 출력한다. 그리고 승압 컨버터(12)의 NPN 트랜지스터(Q1, Q2)는 신호(PWU)에 의거하여 온/오프된다. 이것에 의하여 승압 컨버터(12)는 출력전압(Vm)이 전압지령(Vdccom)이 되도록 직류전압(Vb)을 출력전압(Vm)으로 변환한다. 이 경우 전압지령(Vdccom)에 대한 출력전압(Vm)의 추종특성은 기본특성에 일치한다.
이와 같이 하여 제어장치(30)의 모터 토오크 제어수단(301)은 외부의 ECU로부터 토오크지령값(TR)을 받으면, 승압 컨버터(12)의 출력전압(Vm)이 토오크지령값(TR)에 의거하여 연산된 전압지령(Vdccom)이 되도록 직류전압(Vb)으로부터 출력전압(Vm)으로의 승압 컨버터(12)에 있어서의 전압변환을 피드백 제어하여 토오크지령값(TR)의 토오크를 교류모터(M1)가 발생하도록 인버터(14)을 제어한다. 이에 의하여 교류모터(M1)는 토오크지령값(TR)에 의하여 지정된 토오크를 발생한다.
상기한 바와 같이 보정기(524)는 PI 제어기(523)로부터 출력된 피드백 예비 전압지령(Vdccom_fb_pr)을 수학식 (2)에 의하여 보정한다. 수학식 (2)의 관계를 도시하면, 도 5에 나타내는 곡선(k1)과 같이 된다.
도 5를 참조하여 승압 컨버터(12)의 출력전압(Vm)이 기준전압(Vstd)일 때, 피드백 전압지령(Vdccom_fb)은 피드백 전압지령(Vdccom_fbO)(= Vdccom_fb_pr)이 된다. 또 출력전압(Vm)이 기준전압(Vstd)보다도 높을 때, 피드백 전압지령(Vdccom_fb)은 피드백 전압지령(Vdccom_fb1)이 된다. 또한 출력전압(Vm)이 기준전압(Vstd)보다도 낮을 때, 피드백 전압지령(Vdccom_fb)은 피드백 전압지령(Vdccom_fb2)이 된다.
그렇게 하면 도 6을 참조하여, 듀티비 연산부(541)는 출력전압(Vm)이 기준전압(Vstd)일 때, 피드백 전압지령(Vdccom_fbO)에 의거하여 온 듀티가 D00(< 1)인 듀티비(DR0)를 연산한다. 또 듀티비 연산부(541)는 출력전압(Vm)이 기준전압(Vstd)보다도 높을 때, 피드백 전압지령(Vdccom_fb1)에 의거하여 온듀티가 D01(< D00)인 듀티비(DR1)를 연산한다. 또한 듀티비 연산부(541)는 출력전압(Vm)이 기준전압(Vstd)보다도 낮을 때, 피드백 전압지령(Vdccom_fb2)에 의거하여 온 듀티가 DO2 (DO0 < DO2 < 1)인 듀티비(DR2)를 연산한다.
그리고 가산기(542)는 출력전압(Vm)이 기준전압(Vstd)일 때, 듀티비(DR0)에 보상율(Rcom)을 가산하여 보상 듀티비(DROU)를 PWM 신호 변환부(543)에 출력하고, 듀티비(DR0)에 보상율(1-Rcom)을 가산하여 보상 듀티비(DR0L)를 PWM 신호 변환부(543)에 출력한다.
또 가산기(542)는 출력전압(Vm)이 기준전압(Vstd)보다도 높을 때, 듀티비 (DR1)에 보상율(Rcom)을 가산하여 보상 듀티비(DR1U)를 PWM 신호 변환부(543)에 출력하고, 듀티비(DR1)에 보상율(1-Rcom)을 가산하여 보상 듀티비(DR1L)를 PWM 신호 변환부(543)에 출력한다.
또한 가산기(542)는 출력전압(Vm)이 기준전압(Vstd)보다도 낮을 때, 듀티비 (DR2)에 보상율(Rcom)을 가산하여 보상 듀티비(DR2U)를 PWM 신호 변환부(543)에 출력하고, 듀티비(DR0)에 보상율(1-Rcom)을 가산하여 보상 듀티비(DR2L)를 PWM 신호 변환부(543)에 출력한다.
그렇게 하면 도 7을 참조하여, PWM 신호 변환부(543)는 출력전압(Vm)이 기준전압(Vstd)일 때 듀티비(DR0U, DR0L)에 의거하여 신호(PWU0U, PWU0L)를 생성하고, 신호(PWU0U, PWU0L)로 이루어지는 신호(PWUO)를 승압 컨버터(12)에 출력한다. 또 PWM 신호 변환부(543)는 출력전압(Vm)이 기준전압(Vstd)보다도 높을 때 듀티비 (DR1U, DR1L)에 의거하여 신호(PWU1U, PWUlL)를 생성하고, 신호(PWU1U, PWU1L)로 이루어지는 신호(PWU1)를 승압 컨버터(12)에 출력한다. 또한 PWM 신호 변환부(543)는 출력전압(Vm)이 기준전압(Vstd)보다도 낮을 때 듀티비(DR2U, DR2L)에 의거하여 신호(PWU2U, PWU2L)를 생성하고, 신호(PWU2U, PWU2L)로 이루어지는 신호(PWU2)를 승압 컨버터(12)에 출력한다.
또한 신호(PWU0U, PWU1U, PWU2U)는 승압 컨버터(12)의 NPN 트랜지스터(Q1)를 온/오프하기 위한 신호이며, PWU0L, PWU1L, PWU2L은 승압 컨버터(12)의 NPN 트랜지스터(Q2)를 온/오프하기 위한 신호이다.
도 8은 도 7에 나타내는 신호(PWU0, PWU1, PWU2)를 사용하여 승압 컨버터(12)의 NPN 트랜지스터(Q1, Q2)을 온/오프시켰을 때의 출력전압(Vm)의 피드백 제어에 있어서의 피드백 전압지령(Vdccom_fbO)에 대한 추종특성을 나타낸다.
도 8을 참조하여 출력전압(Vm)이 기준전압(Vstd)에 일치할 때, 출력전압(Vm)은 패턴 1과 같이 피드백 전압지령(Vdccom_fbO)에 추종한다. 즉, 출력전압(Vm)은 타이밍 t0에 있어서 점 A로부터 출발하여 타이밍 t1에서 피드백 전압지령(Vdccom_fbO)과 교차하고, 그후 곡선(k2)을 따라 피드백 전압지령(Vdccom_fb0)에 따른다. 또한 곡선(k2)에 의하여 표시되는 추종특성을 기본특성이라 한다.
또, 출력전압(Vm)이 기준전압(Vstd)보다도 높을 때, 출력전압(Vm)은 패턴 2와 같이 피드백 전압지령(Vdccom_fb0)에 따른다. 즉, 출력전압(Vm)은 기준전압(Vstd)보다도 높은 전압인 점 B로부터 출발하여 NPN 트랜지스터(Q2)의 온 듀티가 패턴 1인 경우 (D00+1-Rcom) 보다도 작기(D01+1-Rcom) 때문에 패턴 1의 경우보다도 천천히 상승하여, 타이밍 t1에서 피드백 전압지령(Vdccom_fbO)과 교차한다. 그후, 출력전압(Vm)은 패턴 1과 동일하게 곡선(k2)을 따라 피드백 전압지령(Vdccom_fb0)에 따른다.
이 경우, 보정기(524)에 의한 피드백 예비 전압지령(Vdccom_fb_pr)의 보정을 행할 때, 출력전압(Vm)은 곡선(k3)을 따라 피드백 전압지령(Vdccom_fbO)에 따른다. 즉, 출력전압(Vm)은 패턴 1의 경우와 동일한 속도로 상승하여, 타이밍(t1)보다도 빠른 타이밍(t2)으로 피드백 전압지령(Vdccom_fb0)과 교차하고, 그후 피드백 전압지령(Vdccom_fbO)에 따른다.
따라서 오차(ΔVdc)를 환산비(Vstd<1)로 보정함으로써, 기본특성(곡선 k2으로 나타낸다)으로부터 벗어나 있던 추종특성(곡선 k3으로 나타낸다)이 기본특성에 일치한다.
또한 출력전압(Vm)이 기준전압(Vstd)보다도 낮을 때, 출력전압(Vm)은 패턴 3과 같이 피드백 전압지령(Vdccom_fb0)에 따른다. 즉, 출력전압(Vm)은 기준전압(Vstd)보다도 낮은 전압인 점 C로부터 출발하여, NPN 트랜지스터(Q2)의 온 듀티가 패턴 1인 경우(D00+1-Rcom)보다도 크기(D02+1-Rcom)때문에 패턴 1의 경우보다도 빠르게 상승하여, 타이밍 t1에서 피드백 전압지령(Vdccom_fb0)과 교차한다. 그후 출력전압(Vm)은 패턴 1과 동일하게 곡선(k2)을 따라 피드백 전압지령(Vdccom_fbO)에 따른다.
이 경우, 보정기(524)에 의한 피드백 예비 전압지령(Vdccom_fb_pr)의 보정을 행할 때, 출력전압(Vm)은, 곡선(k4)을 따라 피드백 전압지령(Vdccom_fbO)에 따른다. 즉, 출력전압(Vm)은 패턴 1의 경우와 동일한 속도로 상승하여, 타이밍 t1보다도 느린 타이밍 t3에서 피드백 전압지령(Vdccom_fb0)과 교차하고, 그후 피드백 전압지령(Vdccom_fbO)에 따른다.
따라서 오차(ΔVdc)를 환산비(Vstd > 1)로 보정함으로써 기본특성(곡선 k2로 나타낸다)으로부터 어긋나 있던 추종특성(곡선 k4으로 나타낸다)이 기본특성에 일치한다.
피드백 전압지령[Vdccom_fb0(=Vdccom_fb_pr)]은 출력전압(Vm)이 전압지령 (Vdccom)에 일치하도록 피드백 제어하기 위하여 연산된 전압지령이기 때문에, 출력전압(Vm)이 피드백 전압지령(Vdccom_fbO)에 따르는 것은 출력전압(Vm)이 전압지령(Vdccom)에 따르는 것에 상당한다.
이와 같이 출력전압(Vm)이 기준전압(Vstd)에 일치하지 않을 때, 피드백 예비 전압지령(Vdccom_fb_pr)이 보정되어 전압지령(Vdccom)에 대한 출력전압(Vm)의 추종특성이 기본특성이 되도록 제어된다.
따라서 출력전압(Vm)이 변동하여도 출력전압(Vm)에 의거하여 피드백 예비 전압지령(Vdccom_fb_pr)을 보정함으로써 전압지령(Vdccom)에 대한 출력전압(Vm)의 추종특성을 일정하게 유지할 수 있다.
도 9를 참조하여 승압 컨버터(12)에 있어서의 직류전압으로부터 출력전압(Vm)으로의 전압변환을 제어하는 동작에 대하여 설명한다. 동작이 시작되면 전압센서(10)는 직류전원(B)으로부터의 직류전압(Vb)을 검출하고, 그 검출한 직류전압(Vb)을 제어장치(30)에 출력한다. 또 전압센서(13)는 승압 컨버터(12)의 출력전압(Vm)을 검출하고, 그 검출한 출력전압(Vm)을 제어장치(30)에 출력한다(단계 S1).
그렇게 하면 제어장치(30)에 있어서, 감산기(521)는 출력전압(Vm)과 전압지령(Vdccom)과의 오차(ΔVdc)를 연산하고, 그 연산한 오차(ΔVdc)를 게인 결정부(522) 및 PI 제어기(523)에 출력한다(단계 S2). 그리고 게인 결정부(522)는 오차(ΔVdc)에 따라 비례 게인(PG) 및 적분 게인(IG)으로 이루어지는 제어게인을 결정한다(단계 S3).
그후, PI 제어기(523)는 게인 결정부(522)로부터의 제어게인과, 감산기(521)로부터의 오차(ΔVdc)를 받아 비례 게인(PG), 적분 게인(IG) 및 오차(ΔVdc)를 수학식 (1)에 대입하여 피드백 예비 전압지령(Vdccom_fb_pr)을 연산한다(단계 S4).
그리고 보정기(524)는 PI 제어기(523)로부터의 피드백 예비 전압지령 (Vdccom_fb_pr)과, 전압센서(13)로부터의 출력전압(Vm)을 받아, 수학식 (2)에 의해 피드백 예비 전압지령(Vdccom_fb_pr)을 출력전압(Vm)에 따라 보정하고, 전압지령 (Vdccom)에 대한 출력전압(Vm)의 추종특성이 기본특성이 되는 피드백 전압지령(Vdccom_fb)을 연산한다. 그리고 보정기(524)는 연산한 피드백 전압지령(Vdccom_fb)을 듀티비 연산부(541)에 출력한다(단계 S5).
그렇게 하면 듀티비 연산부(541)는 피드백 전압지령(Vdccom_fb)에 의거하여 상기한 방법에 의하여 듀티비(DR0, DR1, DR2 중 어느 하나)를 연산하고, 그 연산한 듀티비를 가산기(542)에 출력한다(단계 S6).
한편, 전향 보상기(525)는 전압센서(10)로부터의 직류전압(Vb)과, 인버터 입력 전압지령 연산부(50)로부터의 전압지령(Vdccom)을 받아, 수학식 (3)을 사용하여 보상율(Rcom, 1-Rcom)을 연산하여 가산기(542)에 출력한다.
그리고 가산기(542)는 듀티비 연산부(541)로부터의 듀티비에 전향 보상기(525)로부터의 보상율(Rcom, 1-Rcom)을 더하여 보상 듀티비를 PWM 신호 변환부(543)에 출력한다. PWM 신호 변환부(543)는 가산기(542)로부터의 보상 듀티비에 의거하여 신호(PWU)를 생성하고(단계 S7), 그 생성한 신호(PWU)를 승압 컨버터(12)에 출력한다.
승압 컨버터(12)의 NPN 트랜지스터(Q1, Q2)는 신호(PWU)에 의거하여 온/오프되고, 승압 컨버터(12)는 출력전압(Vm)이 전압지령(Vdccom)이 되도록 제어된다(단계 S8). 그리고 일련의 동작이 종료된다(단계 S9).
다시, 도 1을 참조하여, 모터 구동장치(100)에 있어서의 동작에 대하여 설명한다. 제어장치(30)는 외부의 ECU로부터 토오크지령값(TR)이 입력되면, 시스템 릴레이(SR1, SR2)를 온하기 위한 신호(SE)를 생성하여 시스템 릴레이(SR1, SR2)에 출력함과 동시에, 교류모터(M1)가 토오크지령값(TR)을 발생하도록 승압 컨버터(12) 및 인버터(14)를 제어하기 위한 신호(PWU) 및 신호(PWMI)를 생성하여 각각 승압 컨버터(12) 및 인버터(14)에 출력한다.
그리고 직류전원(B)은 직류전압(Vb)을 출력하고, 시스템 릴레이(SR1, SR2)는 직류전압(Vb)을 콘덴서(C1)에 공급한다. 콘덴서(C1)는 공급된 직류전압(Vb)을 평활화하고, 그 평활화한 직류전압(Vb)을 승압 컨버터(12)에 공급한다.
그렇게 하면 승압 컨버터(12)의 NPN 트랜지스터(Q1, Q2)는 제어장치(30)로부터의 신호(PWU)에 따라 온/오프되고, 직류전압(Vb)을 출력전압(Vm)으로 변환하여 콘덴서(C2)에 공급한다. 전압센서(13)는 콘덴서(C2)의 양쪽 끝의 전압인 출력전압(Vm)을 검출하고, 그 검출한 출력전압(Vm)을 제어장치(30)에 출력한다.
제어장치(30)는 상기한 바와 같이 전압지령(Vdccom)과 출력전압(Vm)과의 오차(ΔVdc)를 연산하고, 그 연산한 오차(ΔVdc)에 따라 PI 제어게인을 결정한다. 그리고, 제어장치(30)는 결정한 PI 제어게인을 사용하여 연산한 피드백 예비 전압지령을 상기한 바와 같이 출력전압(Vm)에 따라 보정하고, 전압지령(Vdcom)에 대한 출력전압(Vm)의 추종특성이 기본특성이 되는 신호(PWU)를 생성하여 승압 컨버터(12)에 출력한다. 이것에 의하여 승압 컨버터(12)는 전압지령(Vdccom)에 대한 출력전압(Vm)의 추종특성을 기본특성에 일치시키면서 출력전압(Vm)이 전압지령(Vdccom)이 되도록 직류전압을 출력전압(Vm)으로 변환한다.
콘덴서(C2)는 승압 컨버터(12)로부터 공급된 직류전압을 평활화하여 인버터(14)에 공급한다. 인버터(14)의 NPN 트랜지스터(Q3 ~ Q8)는 제어장치(30)로부터의 신호(PWMI)에 따라 온/오프되고, 인버터(14)는 직류전압을 교류전압으로 변환하여 토오크지령값(TR)에 의해 지정된 토오크를 교류모터(M1)가 발생하도록 교류모터(M1)의 U상, V상, W상의 각 상에 소정의 교류전류를 흘린다. 이에 의하여 교류모터(M1)는 토오크지령값(TR)에 의하여 지정된 토오크를 발생한다.
모터 구동장치(100)가 탑재된 하이브리드자동차 또는 전기자동차가 회생 제동 모드가 된 경우, 제어장치(30)는 회생 제동 모드가 된 것을 나타내는 신호를 외부의 ECU로부터 받아 신호(PWMC) 및 신호(PWD)를 생성하여 각각 인버터(14) 및 승압 컨버터(12)에 출력한다.
교류모터(M1)는 교류전압을 발전하고, 그 발전한 교류전압을 인버터(14)에 공급한다. 그리고, 인버터(14)는 제어장치(30)로부터의 신호(PWMC)에 따라 교류전압을 직류전압으로 변환하고, 그 변환한 직류전압을 콘덴서(C2)를 거쳐 승압 컨버터(12)에 공급한다.
승압 컨버터(12)는 제어장치(30)로부터의 신호(PWD)에 따라 직류전압을 강압하여 직류전원(B)에 공급하여 직류전원(B)을 충전한다.
이와 같이 모터 구동장치(100)에서는 전압지령(Vdccom)에 대한 승압 컨버터(12)의 출력전압(Vm)의 추종특성이 기본특성이 되도록 직류전원(B)으로부터의 직류전압(Vb)이 출력전압(Vm)으로 변환되고, 그 변환된 출력전압(Vm)은 콘덴서(C2)를 거쳐 인버터(14)에 공급되어, 토오크지령값(TR)에 의하여 지정된 토오크를 발생하도록 교류모터(M1)가 구동된다. 또 회생제동 모드에 있어서는, 교류모터(M1)가 발전한 전력에 의하여 직류전원(B)이 충전되도록 모터 구동장치(100)가 구동한다.
또한 본 발명에 있어서는 승압 컨버터(12), 제어장치(30)의 피드백 전압지령 연산부(52) 및 듀티비 변환부(54)는, 「전압 변환장치」를 구성한다.
또, 본 발명에 있어서는 피드백 전압지령 연산부(52) 및 듀티비 변환부(54)는 전압변환기로서의 승압 컨버터(12)를 제어하는 「제어수단」을 구성한다.
또한 PI 제어기(523)는 피드백 예비 전압지령(Vdccom _fb_pr)을 연산하는 「연산기」를 구성한다.
또한 본 발명에 의한 전압 변환방법은, 도 9에 나타내는 플로우차트에 따라 피드백 제어를 행하여, 직류전압을 출력전압(Vm)으로 변환하는 전압 변환방법이다.
또한 피드백 전압지령 연산부(52) 및 듀티비 변환부(54)에 있어서의 피드백 제어는, 실제로는 CPU(Central Processing Unit)에 의하여 행하여지고, CPU는 도 9에 나타내는 플로우차트의 각 단계를 구비하는 프로그램을 ROM(Read Only Memory)으로부터 판독하고, 그 판독한 프로그램을 실행하여 도 9에 나타내는 플로우차트에 따라 직류전압으로부터 출력전압(Vm)으로의 전압변환을 제어한다. 따라서 ROM은 도 9에 나타내는 플로우차트의 각 단계를 구비하는 프로그램을 기록한 컴퓨터(CPU) 판독 가능한 기록매체에 상당한다.
실시형태 1에 의하면, 전압변환장치는 직류전원으로부터의 직류전압을 변환한 출력전압이 전압지령이 되도록 제어하는 피드백 제어에 있어서, 출력전압과 지령전압과의 오차에 의거하여 연산한 피드백 예비 전압지령을, 전압지령에 대한 출력전압의 추종특성이 기본특성이 될 때의 피드백 전압지령으로 보정하는 제어수단을 구비하기 때문에, 전압지령에 대한 출력전압의 추종특성을 일정하게 유지하여 직류전압을 출력전압으로 변환할 수 있다.
[실시형태 2]
도 10을 참조하여 실시형태 2에 의한 전압변환장치를 구비하는 모터 구동장치(100A)는 모터 구동장치(100)의 제어장치(30)를 제어장치(30A)로 대신한 것이고, 그외는 모터 구동장치(100)와 동일하다.
도 11을 참조하여 제어장치(30A)는 제어장치(30)의 모터 토오크제어수단(301)을 모터 토오크제어수단(301A)으로 대신한 것이고, 그외는 제어장치(30)와 동일하다.
모터 토오크제어수단(301A)은, 모터 토오크제어수단(301)과 동일한 방법에 의하여 신호(PWMI)을 생성하여 인버터(14)에 출력함과 동시에, 뒤에서 설명하는 방법에 의하여 승압 컨버터(12)의 NPN 트랜지스터(Q1, Q2)를 제어하는 신호(PWU)를 생성하고, 그 생성한 신호(PWU)를 승압 컨버터(12)에 출력한다.
도 12를 참조하여 모터 토오크제어수단(301A)은 모터 토오크제어수단(301)의 피드백 전압지령 연산부(52)를 피드백 전압지령 연산부(52A)로 대신한 것이고, 그외는 모터 토오크제어수단(301)과 동일하다.
피드백 전압지령 연산부(52A)는 인버터 입력전압 지령 연산부(50)로부터의 전압지령(Vdccom)과, 전압센서(13)로부터의 출력전압(Vm)에 의거하여 출력전압(Vm)과 전압지령(Vdccom)과의 오차(ΔVdc)를 보정하여 전압지령(Vdccom)에 대한 출력전압(Vm)의 추종특성이 기본특성이 되도록 피드백 전압지령(Vdccom_fbv2)을 연산한다.
도 13을 참조하여 피드백 전압지령 연산부(52A)는, 피드백 전압지령 연산부(52)의 보정기(524)를 보정기(524A)로 대신하고, PI 제어기(523)를 PI 제어기(523A)로 대신한 것이고, 그외는 피드백 전압지령 연산부(52)와 동일하다.
피드백 전압지령 연산부(52A)에 있서는, 감산기(521)는 연산한 오차(ΔVdc)를 게인 결정부(522), PI 제어기(523A) 및 보정기(524A)에 출력한다. 보정기(524A)는 감산기(521)로부터의 오차(ΔVdc)와, 전압센서(13)로부터의 출력전압(Vm)을 받아 출력전압(Vm)에 따라 오차(ΔVdc)를 다음 수학식 (6)에 의하여 보정한다.
그리고 보정기(524A)는 보정한 보정오차(ΔVdcc)를 PI 제어기(523A)에 출력한다.
보정기(524A)는 기준전압(Vstd)을 출력전압(Vm)으로 제산함으로써 전압지령 (Vdccom)에 대한 출력전압(Vm)의 추종특성이 기본특성이 되는 기준전압(Vstd)으로 출력전압(Vm)을 환산하기 위한 환산비를 연산한다. 그리고 보정기(524A)는 연산한 환산비를 오차(ΔVdc)에 승산함으로써 전압지령(Vdccom)에 대한 출력전압(Vm)의 추종특성이 기본특성이 되는 피드백 전압지령(Vdccom_fbv2)을 구하기 위한 보정오차(ΔVdcc)를 연산한다.
PI 제어기(523A)는, 게인 결정부(522)로부터의 제어게인[비례 게인(PG) 및 적분 게인(IG)]과, 보정기(524A)로부터의 보정오차(ΔVdcc)을 받아, 비례 게인(PG), 적분 게인(IG) 및 보정오차(ΔVdcc)를 다음 수학식 (7)에 대입함으로써 피드백 전압지령(Vdccom_fbv2)을 연산한다.
그리고, PI 제어기(523A)는 연산한 피드백 전압지령(Vdccom_fbv2)을 듀티비 연산부(541)에 출력한다. 수학식 (1)을 수학식 (2)에 대입하면, 다음 수학식 (8)이 된다.
또, 수학식 (6)을 수학식 (7)에 대입하면, 다음 수학식 (9)가 된다.
그렇게 하면 피드백 전압지령 연산부(52A)가 출력하는 피드백 전압지령(Vdccom_fbv2)은 실시형태 1에 있어서의 피드백 전압지령 연산부(52)가 출력하는 피드백 전압지령(Vdccom_fb)에 일치한다.
실시의 형태 1에서는 피드백 전압지령 연산부(52)는 오차(ΔVdc)에 따라 결정한 제어게인[비례 게인(PG) 및 적분 게인(IG)]과 오차(ΔVdc)를 사용하여 피드백 예비 전압지령(Vdccom_fb_pr)을 연산하고, 그 연산한 피드백 예비 전압지령(Vdccom_fb_pr)을 환산비(Vstd/Vm)를 사용하여 보정하여 피드백 전압지령(Vdccom_fb)을 연산한다.
이것에 대하여, 실시형태 2에 있어서의 피드백 전압지령 연산부(52A)는 오차(ΔVdc)를 환산비(Vstd/Vm)를 사용하여 보정한다. 즉, 출력전압(Vm)이 기준전압(Vstd)에 일치할 때, 보정기(524A)는 감산기(521)로부터의 오차(ΔVdc)에 환산비 (Vstd/Vm=1)를 승산하여, 오차(ΔVdc)로 이루어지는 보정오차(ΔVdcc)를 출력한다. 또 출력전압(Vm)이 기준전압(Vstd)보다도 높을 때, 보정기(524A)는, 오차(ΔVdc)에 환산비(Vstd/Vm<1)를 승산하여, ΔVdc ×(Vstd/Vm)으로 이루어지는 보정오차(ΔVdcc)를 출력한다. 또한 출력전압(Vm)이 기준전압(Vstd)보다도 낮을 때, 보정기(524A)는 오차(ΔVdc)에 환산비(Vstd/Vm>1)를 승산하여, ΔVdc×(Vstd/Vm)로 이루어지는 보정오차(ΔVdcc)를 출력한다.
그리고 출력전압(Vm)이 기준전압(Vstd)에 일치할 때, 피드백 전압지령(Vdccom_ fbv2= Vdccom_ fb0)이 되고, 전압지령(Vdccom)에 대한 출력전압(Vm)의 추종특성은, 도 8에 나타내는 패턴 1과 같이 된다. 또 출력전압(Vm)이 기준전압(Vstd)보다도 높을 때, 피드백 전압지령(Vdccom_fbv2=Vdccom_fb1)이 되고, 전압지령(Vdccom)에 대한 출력전압(Vm)의 추종특성은, 도 8에 나타내는 패턴 2와 같이 된다. 즉 오차(ΔVdc)를 환산비(Vstd<1)로 보정함으로써, 기본특성(곡선 k2로 나타낸다)으로부터 어긋나 있던 추종특성(곡선 k3으로 나타낸다)이 기본특성에 일치한다. 또한 출력전압(Vm)이 기준전압(Vstd)보다도 낮을 때, 피드백 전압지령(Vdccom_fbv2 =Vdccom_fb2)이 되고, 전압지령(Vdccom)에 대한 출력전압(Vm)의 추종특성은 도 8에 나타내는 패턴 3과 같이 된다. 즉 오차(ΔVdc)를 환산비(Vstd>1)로 보정함으로써, 기본특성(곡선 k2으로 나타낸다)으로부터 어긋나 있던 추종특성(곡선 k4로 나타낸다)이 기본특성에 일치한다.
이와 같이 보정기(524A)는 출력전압(Vm)이 기준전압(Vstd)으로부터 어긋난 경우, 전압지령(Vdccom)에 대한 출력전압(Vm)의 추종특성이 기본특성이 되도록 오차(ΔVdc)를 출력전압(Vm)에 따라 보정한다.
따라서 보정오차(ΔVdcc)는 전압지령(Vdccom)에 대한 출력전압(Vm)의 추종특성을 기본특성에 일치시키기 위한 오차이다.
그리고 피드백 전압지령 연산부(52, 52A)는 전압지령(Vdccom)에 대한 출력전압(Vm)의 추종특성이 기본특성이 되는 피드백 전압지령(Vdccom_fb, Vdccom_fbv2)을 연산하는 점에서 공통된다.
상기한 바와 같이 실시형태 2에 있어서는 출력전압(Vm)과 전압지령(Vdccom)과의 오차(ΔVdc)를 출력전압(Vm)에 따라 보정하고, 그 보정한 보정오차(ΔVdcc)를 사용하여 전압지령(Vdccom)에 대한 출력전압(Vm)의 추종특성이 기본특성이 되는 피드백 전압지령[Vdccom_fbv2(=Vdccom_fb)]을 연산하는 것을 특징으로 한다. 그리고 제어게인으로서의 비례 게인(PG) 및 적분 게인(IG)은 보정되지 않는다.
도 14를 참조하여 실시형태 2에 있어서의 전압변환을 제어하는 동작에 대하여 설명한다. 도 14에 나타내는 플로우차트는 도 9에 나타내는 플로우차트의 단계 S4, S5를 각각 단계 S4a, S5a로 대신한 것이고, 그외는 도 9에 나타내는 플로우차트와 동일하다.
단계 S3 이후의 보정기(524A)는 감산기(521)로부터의 오차(ΔVdc)와 전압센서(13)로부터의 출력전압(Vm)을 받아, 오차(ΔVdc)를 수학식 (6)에 의하여 보정한다(단계 S4a). 그리고 보정기(524A)는 보정오차(ΔVdcc)를 PI 제어기(523A)에 출력한다.
PI 제어기(523A)는, 게인 결정부(522)로터의 제어게인[비례 게인(PG) 및 적분 게인(IG)]과 보정기(524A)로부터의 보정오차(ΔVdcc)를 받아, 수학식 (7)에 의하여 피드백 전압지령[Vdccom_fbv2(=Vdccom_fb)]을 연산하고, 그 연산한 피드백 전압지(Vdccom_fbv2)을 듀티비 연산부(541)에 출력한다(단계 S5a).
그후 상기한 단계 S6∼S8가 실행되어 일련의 동작이 종료된다(단계 S9).
또한 본 발명에 있어서는 승압 컨버터(12), 제어장치(30A)의 피드백 전압지령 연산부(52A) 및 듀티비 변환부(54)는, 「전압변환장치」를 구성한다.
또, 본 발명에 있어서는 피드백 전압지령 연산부(52A) 및 듀티비 변환부(54)는 전압변환기로서의 승압 컨버터(12)를 제어하는 「제어수단」을 구성한다.
또한 PI 제어기(523A)는 피드백 전압지령(Vdccom_fb)을 연산하는 「연산기」를 구성한다.
또한 피드백 전압지령 연산부(52A)는 피드백 전압지령 연산부(52)와 마찬가지로 전압지령(Vdccom)에 대한 출력전압(Vm)의 추종특성이 기본특성이 되는 피드백 전압지령[Vdccom_fbv2(=Vdccom_fb)]을 연산하기 때문에, 본 발명에 있어서의 피드백 전압지령 연산부는, 오차(ΔVdc) 또는 피드백 예비 전압지령(Vdccom_fb_pr)을 환산비(Vstd/Vm)에 의하여 보정함으로써, 전압지령(Vdccom)에 대한 출력전압(Vm)의 추종특성이 기본특성이 되는 피드백 전압지령을 연산하는 것이면 좋다.
또한 본 발명에 의한 전압변환방법은, 도 14에 나타내는 플로우차트에 따라 피드백 제어를 행하여, 직류전압을 출력전압(Vm)으로 변환하는 전압변환방법이다.
또한 피드백 전압지령 연산부(52A) 및 듀티비 변환부(54)에 있어서의 피드백 제어는, 실제로는 CPU(Central Processing Unit)에 의하여 행하여지고, CPU는 도 14에 나타내는 플로우차트의 각 단계를 구비하는 프로그램을 ROM(Read Only Memory)으로부터 판독하고, 그 판독한 프로그램을 실행하여 도 14에 나타내는 플로우차트에 따라 직류전압으로부터 출력전압(Vm)으로의 전압변환을 제어한다. 따라서 ROM은 도 14에 나타내는 플로우차트의 각 단계를 구비하는 프로그램을 기록한 컴퓨터(CPU) 판독 가능한 기록매체에 상당한다.
또한 본 발명에 의한 전압변환방법은, 도 9에 나타내는 단계 S4, S5, 또는 도 14에 나타내는 단계 S4 a, S5a를, 「오차(ΔVdc) 및 제어게인[비례 게인(PG) 및 적분 게인(IG)]에 의거하여, 전압지령(Vdccom)에 대한 출력전압(Vm)의 추종특성이 기본특성이 되는 피드백 전압지령(Vdccom_fb)을 연산하는」 단계로 대신한 것이어도 좋다. 그리고 이 단계는 ROM에 기록된 프로그램에도 적용 가능한 것이다.
그외는 실시형태 1과 동일하다.
실시형태 2에 의하면 전압변환장치는 직류전원으로부터의 직류전압을 변환한 출력전압이 전압지령이 되도록 제어하는 피드백 제어에 있어서, 출력전압과 지령전압과의 오차를 전압지령에 대한 출력전압의 추종특성이 기본특성이 될 때의 오차로 보정하고, 그 보정한 보정오차를 사용하여 피드백 전압지령을 연산하는 제어수단을 구비하기 때문에, 전압지령에 대한 출력전압의 추종특성을 일정하게 유지하여 직류전압을 출력전압으로 변환할 수 있다.
[실시형태 3]
도 15를 참조하여 실시형태 3에 의한 전압변환장치를 구비하는 모터 구동장치(100B)는 모터 구동장치(100)의 제어장치(30)를 제어장치(30B)로 대신한 것이고, 그외는 모터 구동장치(100)와 동일하다.
도 16을 참조하여 제어장치(30B)는 제어장치(30)의 모터 토오크제어수단(301)을 모터 토오크제어수단(301B)으로 대신한 것이고, 그외는 제어장치(30)와 동일하다.
모터 토오크제어수단(301B)은 모터 토오크제어수단(301)과 동일한 방법에 의하여 신호(PWM1)를 생성함과 동시에, 뒤에서 설명하는 방법에 의하여 신호(PWU)를 생성하고, 그 생성한 신호(PWU)를 승압 컨버터(12)에 출력한다.
도 17을 참조하여 모터 토오크제어수단(301B)은 모터 토오크제어수단(301)의 피드백 전압지령 연산부(52)를 피드백 전압지령 연산부(52B)로 대신하고, 듀티비 변환부(54)를 듀티비 변환부(54A)로 대신한 것이며, 그외는 모터 토오크제어수단(301)과 동일하다.
피드백 전압지령 연산부(52B)는 인버터 입력전압 지령 연산부(50)로부터의 전압지령(Vdccom)과 전압센서(13)로부터의 출력전압(Vm)에 의거하여 피드백 전압지령(Vdccom_fbv3)을 연산하고, 그 연산한 피드백 전압지령(Vdccom_fbv3)을 듀티비 변환부(54A)에 출력한다. 그외, 피드백 전압지령 연산부(52B)는 피드백 전압지령 연산부(52)와 동일한 기능을 한다.
듀티비 변환부(54A)는 피드백 전압지령 연산부(52B)로부터의 피드백 전압지령(Vdccom_fbv3) 및 보상율(Rcom, 1-Rcom)과 전압센서(13)로부터의 출력전압(Vm)에 의거하여 전압지령(Vdccom)에 대한 출력전압(Vm)의 추종특성이 기본특성이 되기 위한 신호(PWU)를 생성하고, 그 생성한 신호(PWU)를 승압 컨버터(12)에 출력한다.
도 18을 참조하여 피드백 전압지령 연산부(52B)는 피드백 전압지령 연산부(52)의 보정기(524)를 삭제한 것이고, 그외는 피드백 전압지령 연산부(52)와 동일하다.
따라서 피드백 전압지령 연산부(52B)는 출력전압(Vm)과 전압지령(Vdccom)과의 오차(ΔVdc)와 제어게인[비례 게인(PG) 및 적분 게인(IG)]을 수학식 (1)에 대입하여 피드백 전압지령(Vdccom_fbv3)을 연산한다. 그리고 피드백 전압지령 연산부(52B)는 연산한 피드백 전압지령(Vdccom_fbv3)을 듀티비 연산부(541)에 출력한다.
즉, 피드백 전압지령 연산부(52B)는 실시형태 1, 2와 같은 보정을 행하는 일 없이, 오차(ΔVdc)로부터 결정되는 피드백 전압지령(Vdccom_fbv3)을 연산하여 듀티비 연산부(541)에 출력한다.
또한 피드백 전압지령(Vdccom_fbvr3)은, 실시형태 1에 있어서서의 피드백 예비 전압지령(Vdccom_fb_pr)과 같다.
듀티비 변환부(54A)는 듀티비 변환부(54)에 보정기(544)를 추가한 것이고, 그외는 듀티비 변환부(54)와 동일하다. 보정기(544)는 듀티비 연산부(541)와 가산기(542)와의 사이에 배치된다. 그리고 보정기(544)는 듀티비 연산부(541)로부터의 듀티비(DRO)와, 전압센서(13)로부터의 출력전압(Vm)을 받아, 듀티비(DRO)를 출력전압(Vm)을 사용하여 다음 수학식 (10)에 의하여 보정하고, 보정 듀티비DRC)를 연산한다.
그리고 보정기(544)는 보정 듀티비(DRC)를 가산기(542)에 출력한다.
보정기(544)는 기준전압(Vstd)을 출력전압(Vm)으로 제산함으로써, 전압지령 (Vdccom)에 대한 출력전압(Vm)의 추종특성이 기본특성이 되는 기준전압(Vstd)으로 출력전압(Vm)을 환산하기 위한 환산비를 연산한다. 그리고 보정기(544)는 연산한 환산비를 듀티비(DRO)에 승산함으로써, 전압지령(Vdccom)에 대한 출력전압(Vm)의 추종특성이 기본특성이 되는 보정 듀티비(DRC)를 연산한다.
상기한 바와 같이 피드백 전압지령 연산부(52B)는 조금도 보정하지 않고, 오차(ΔVdc)만에 의거하여 피드백 전압지령(Vdccom_fbv3)을 연산한다. 그리고 듀티비 연산부(541)는 피드백 전압지령(Vdccom_fbv3)에 의거하여 듀티비(DRO)를 연산한다.
이 경우, 듀티비(DRO)는 오차(ΔVdc)만에 의거하여 연산된 듀티비이기 때문에, 출력전압(Vm)이 변화되어도 오차(ΔVdc)가 일정하면 일정하다. 즉, 듀티비 연산부(541)는 피드백 전압지령(Vdccom_fbv3)에 의거하여 듀티비를 연산하고, 도 6에 나타내는 듀티비(DR0)와 동일한 듀티비(DRO)를 보정기(544)에 출력한다.
그리고 보정기(544)는 듀티비 연산부(541)로부터의 듀티비(DRO)를 수학식 (10)을 사용하여 보정하고, 보정 듀티비(DRC)를 가산기(542)에 출력한다.
즉, 보정기(544)는 출력전압(Vm)이 기준전압(Vstd)에 일치할 때, 듀티비 연산부(541)로부터의 듀티비(DRO)에 환산비(Vstd/Vm=1)를 승산하여 듀티비(DRO)(= DR0:도 6참조)로 이루어지는 보정 듀티비(DRC)를 가산기(542)에 출력한다. 또 보정기(544)는 출력전압(Vm)이 기준전압(Vstd)보다도 높을 때, 듀티비 연산부(541)로부터의 듀티비(DRO)에 환산비(Vstd/Vm<1)를 승산하여 도 6에 나타내는 듀티비(DR1)로 이루어지는 보정 듀티비(DRC)를 가산기(542)에 출력한다. 또한 보정기(544)는 출력전압(Vm)이 기준전압(Vstd)보다도 낮을 때, 듀티비 연산부(541)로부터의 듀티비(DRO)에 환산비(Vstd/Vm>l)를 승산하여 도 6에 나타내는 듀티비(DR2)로 이루어지는 보정 듀티비(DRC)를 가산기(542)에 출력한다.
그렇게 하면 가산기(542)는 보정기(544)로부터의 보정 듀티비(DRC)에 전향 보상기(525)로부터의 보상율(Rcom, 1-Rcom)을 가산하여 보상 듀티비를 PWM 신호 변환부(543)에 출력한다.
즉, 가산기(542)는 출력전압(Vm)이 기준전압(Vstd)에 일치할 때, 도 6에 나타내는 듀티비(DR0)로 이루어지는 보정 듀티비(DRC)에 보상율(Rcom, 1-Rcom)을 가산하여, 도 6에 나타내는 듀티비(DROU, DROL)로 이루어지는 보상 듀티비를 PWM 신호 변환부(543)에 출력한다. 또 가산기(542)는 출력전압(Vm)이 기준전압(Vstd)보다도 높을 때, 도 6에 나타내는 듀티비(DR1)로 이루어지는 보정 듀티비(DRC)에 보상율(Rcom, 1-Rcom)을 가산하여, 도 6에 나타내는 듀티비(DR1U, DR1L)로 이루어지는 보상 듀티비를 PWM 신호 변환부(543)에 출력한다. 또한 가산기(542)는 출력전압(Vm)이 기준전압(Vstd)보다도 낮을 때, 도 6에 나타내는 듀티비(DR2)로 이루어지는 보정 듀티비(DRC)에 보상율(Rcom, 1-Rcom)을 가산하여, 도 6에 나타내는 듀티비 (DR2U, DR2L)로 이루어지는 보상 듀티비를 PWM 신호 변환부(543)에 출력한다.
그리고 PWM 신호 변환부(543)는 가산기(542)로부터의 보상 듀티비에 의거하여 신호(PWU)를 생성하여 승압 컨버터(12)에 출력한다. 즉 PWM 신호 변환부(543)는 출력전압(Vm)이 기준전압(Vstd)에 일치할 때, 도 6에 나타내는 듀티비(DR0U, DROL)로 이루어지는 보상 듀티비에 의거하여, 각각 도 7에 나타내는 신호(PWUOU, PWUOL)를 생성하고, 신호(PWUOU, PWUOL)로 이루어지는 신호(PWUO)를 승압 컨버터(12)에 출력한다. 또 PWM 신호 변환부(543)는 출력전압(Vm)이 기준전압(Vstd)보다도 높을 때, 도 6에 나타내는 듀티비(DR1U, DR1L)로 이루어지는 보상 듀티비에 의거하여, 각각 도 7에 나타내는 신호(PWU1U, PWU1L)를 생성하고, 신호(PWU1U, PWU1L)로 이루어지는 신호(PWU1)를 승압 컨버터(12)에 출력한다. 또한 PWM 신호 변환부(543)는 출력전압(Vm)이 기준전압(Vstd)보다도 낮을 때, 도 6에 나타내는 듀티비(DR2U, DR2L)로 이루어지는 보상 듀티비에 의거하여, 각각 도 7에 나타내는 신호(PWU2U, PWU2L)를 생성하고, 신호(PWU2U, PWU2L)로 이루어지는 신호(PWU2)를 승압 컨버터(12)에 출력한다.
상기한 바와 같이 듀티비 연산부(541)가 출력하는 듀티비(DRO)는 출력전압(Vm)의 변동을 고려하여 연산된 듀티비가 아니기 때문에, 이 실시형태 3에 있어서는 듀티비(DRO)를 출력전압(Vm)에 따라 보정하고, 전압지령(Vdccom)에 대한 출력전압(Vm)의 추종특성이 기본특성이 되는 보정 듀티비(DRC)를 연산하는 것으로 한 것이다.
그 결과, 전압지령(Vdccom)에 대한 출력전압(Vm)의 추종특성을 기본특성으로 유지하여, 직류전원(B)으로부터의 직류전압(Vb)을 출력전압(Vm)으로 변환할 수 있다.
도 19도를 참조하여 실시형태 3에 있어서의 전압변환을 제어하는 동작에 대하여 설명한다. 도 19에 나타내는 플로우차트는 도 9에 나타내는 플로우차트의 단계 S5∼S7를, 각각 단계 S51∼S53로 대신한 것이고, 그외는 도 9에 나타내는 플로우차트와 동일하다.
단계 S4의 다음에 듀티비 연산부(541)는 피드백 전압지령(Vdccom_fbv3)에 의거하여 듀티비(DRO)를 연산하고, 그 연산한 듀티비(DRO)를 보정기(544)에 출력한다(단계 S51). 보정기(544)는 듀티비(DRO)를 수학식 (10)에 의하여 보정하여, 보정 듀티비(DRC)를 가산기(542)에 출력한다(단계 S52).
가산기(542)는 보정기(544)로부터의 보정 듀티비(DRC)에 전향 보상기(525)로부터의 보상율(Rcom, 1-Rcom)을 더하여 보상 듀티비를 PWM 신호 변환부(543)에 출력한다. 그리고 PWM 신호 변환부(543)는 가산기(542)로부터의 보상 듀티비에 의거하여 신호(PWU0)(또는 PWU1 또는 PWU2)를 생성한다(단계 S53). 그후 단계 S8이 실행되어 일련의 동작이 종료된다(단계 S9).
또한 본 발명에 있어서는 승압 컨버터(12), 제어장치(30B)의 피드백 전압지령 연산부(52B) 및 듀티비 변환부(54A)는 「전압변환장치」를 구성한다.
또, 본 발명에 있어서는 피드백 전압지령 연산부(52B) 및 듀티비 변환부(54A)는 전압변환기로서의 승압 컨버터(12)를 제어하는 「제어수단」을 구성한다.
또한 실시형태 3에 있어서의 듀티비 연산부(541)는, 예비 듀티비를 연산하는 「연산기」를 구성한다.
또한 본 발명에 의한 전압변환방법은, 도 19에 나타내는 플로우차트에 따라 피드백 제어를 행하여 직류전압과 출력전압(Vm)으로 변환하는 전압변환방법이다.
또한 피드백 전압지령 연산부(52B) 및 듀티비 변환부(54A)에 있어서의 피드백 제어는 실제로는 CPU(Central Processing Unit)에 의하여 행하여지고, CPU는 도 19에 나타내는 플로우차트의 각 단계를 구비하는 프로그램을 ROM(Read 0nly Memory)으로부터 판독하고, 그 판독한 프로그램을 실행하여 도 19에 나타내는 플로우차트에 따라 직류전압으로부터 출력전압(Vm)으로의 전압변환을 제어한다. 따라서 ROM은 도 19에 나타내는 플로우차트의 각 단계를 구비하는 프로그램을 기록한 컴퓨터(CPU) 판독 가능한 기록매체에 상당한다.
그외는 실시형태 1과 동일하다.
실시형태 3에 의하면, 전압변환장치는 직류전원으로부터의 직류전압을 승압컨버터에 의하여 변환한 출력전압이 전압지령이 되도록 제어하는 피드백 제어에 있어서, 출력전압과 지령전압과의 오차에 의거하여 연산된 듀티비를 전압지령에 대한 출력전압의 추종특성이 기본특성이 될 때의 듀티비로 보정하고, 그 보정한 듀티비를 사용하여 승압 컨버터를 제어하는 제어수단을 구비하기 때문에 전압지령에 대한 출력전압의 추종특성을 일정하게 유지하여 직류전압을 출력전압으로 변환할 수 있다.
[실시형태 4]
도 20을 참조하여, 실시형태 4에 의한 전압변환장치를 구비한 모터 구동장치 (1O0C)는 전류센서(28) 및 인버터(31)를 모터 구동장치(100)에 추가하여 모터 구동장치(100)의 제어장치(30)를 제어장치(30C)로 대신한 것이고, 그외는 모터 구동장치(100)와 동일하다.
또한 콘덴서(C2)는 승압 컨버터(12)로부터의 출력전압(Vm)을 노드(N1, N2)를 거쳐 받고, 그 받은 출력전압(Vm)을 평활화하여 인버터(14)뿐만 아니라 인버터(31)에도 공급한다. 또 전류센서(24)는 모터전류(MCRT1)를 검출하여 제어장치(30C)에 출력한다. 또한 인버터(14)는 제어장치(30C)로부터의 신호(PWMI1)에 의거하여 콘덴서(C2)로부터의 직류전압을 교류전압으로 변환하여 교류모터(M1)를 구동하고, 신호(PWMC1)에 의거하여 교류모터(M1)가 발전한 교류전압을 직류전압으로 변환한다.
인버터(31)는 인버터(14)과 동일한 구성으로 이루어진다. 그리고 인버터(31)는 제어장치(30C)로부터의 신호(PWMI2)에 의거하여 콘덴서(C2)로부터의 직류전압을 교류전압으로 변환하여 교류모터(M2)를 구동하고, 신호(PWMC2)에 의거하여 교류모터(M2)가 발전한 교류전압을 직류전압으로 변환한다. 전류센서(28)는 교류모터(M2)의 각 상에 흐르는 모터전류(MCRT2)를 검출하여 제어장치(30C)에 출력한다.
제어장치(30C)는 직류전원(B)으로부터 출력된 직류전압(Vb)을 전압센서(10)로부터 받고, 모터전류(MCRT1, MCRT2)를 각각 전류센서(24, 28)로부터 받고, 승압 컨버터(12)의 출력전압(Vm)[즉, 인버터(14, 31)에의 입력전압]을 전압센서(13)로부터 받고, 토오크지령값(TR1, TR2) 및 모터 회전수(MRN1, MRN2)를 외부 ECU로부터 받는다. 그리고 제어장치(30C)는 전압(Vb), 출력전압(Vm), 모터전류(MCRT1), 토오크지령값(TR1) 및 모터 회전수(MRN1)에 의거하여 상기한 방법에 의하여 인버터(14)가 교류모터(M1)를 구동할 때에 인버터(14)의 NPN 트랜지스터(Q3 ~ Q8)를 스위칭제어하기 위한 신호(PWMI1)를 생성하고, 그 생성한 신호(PWMI1)를 인버터(4)에 출력한다.
또, 제어장치(30C)는 직류전압(Vb), 출력전압(Vm), 모터전류(MCRT2), 토오크지령값(TR2) 및 모터 회전수(MRN2)에 의거하여 상기한 방법에 의하여 인버터(31)가 교류모터(M2)를 구동할 때에 인버터(31)의 NPN 트랜지스터(Q3 ~ Q8)를 스위칭제어하기 위한 신호(PWMI2)를 생성하고, 그 생성한 신호(PWMI2)를 인버터(31)에 출력한다.
또한 제어장치(30C)는 인버터(14 또는 31)가 교류모터(M1 또는 M2)를 구동할때, 직류전압(Vb), 출력전압(Vm), 모터전류(MCRT1)(또는 MCRT2), 토오크지령값(TR1)(또는 TR2) 및 모터 회전수(MRN1)(또는 MRN2)에 의거하여, 상기한 방법(실시형태 1 내지 실시형태 3중 어느 하나에 있어서의 방법)에 의하여 승압 컨버터(12)의 NPN 트랜지스터(Q1, Q2)를 스위칭제어하기 위한 신호(PWU)를 생성하여 승압 컨버터(12)에 출력한다.
또한 제어장치(30C)는 회생 제동시에 교류모터(M1)가 발전한 교류전압을 직류전압으로 변환하기 위한 신호(PWMC1), 또는 교류모터(M2)가 발전한 교류전압을 직류전압으로 변환하기 위한 신호(PWMC2)를 생성하고, 그 생성한 신호(PWMC1) 또는 신호(PWMC2)를 각각 인버터(14) 또는 인버터(31)에 출력한다. 이 경우 제어장치(30C)는 인버터(14 또는 31)로부터의 직류전압을 강압하여 직류전원(B)을 충전하도록 승압 컨버터(12)를 제어하는 신호(PWD)를 생성하여 승압 컨버터(12)에 출력한다.
또한 제어장치(30C)는 시스템 릴레이(SR1, SR2)를 온하기 위한 신호(SE)를 생성하여 시스템 릴레이(SR1, SR2)에 출력한다.
도 21을 참조하여 제어장치(30C)는 모터 토오크제어수단(3O1C) 및 전압변환제어수단(302A)을 포함한다. 모터 토오크제어수단(301C)은 모터전류(MCRT1, 2), 토오크지령값(TR1, 2), 모터 회전수(MRN1, 2), 직류전압(Vb) 및 출력전압(Vm)에 의거하여 신호(PWMI1, 2)를 생성하고, 그 생성한 신호(PWMI1, 2)를 각각 인버터(14, 31)에 출력한다. 또 모터 토오크제어수단(301C)은 직류전압(Vb), 출력전압(Vm), 모터전류(MCRT1)(또는 MCRT2), 토오크지령값(TR1)(또는 TR2) 및 모터 회전수(MRN1)(또는 MRN2)에 의거하여 신호(PWU)를 생성하고, 그 생성한 신호(PWU)를 승압 컨버터(12)에 출력한다.
전압변환제어수단(302A)은 모터 구동장치(100C)가 탑재된 하이브리드자동차 또는 전기자동차가 회생제동 모드에 들어 간 것을 나타내는 신호(RGE)를 외부 ECU로부터 받으면 신호(PWMC1, 2) 및 신호(PWD)를 생성하고, 그 생성한 신호(PWMC1, 2)를 각각 인버터(14, 31)에 출력하고, 신호(PWD)를 승압 컨버터(12)에 출력한다.
도 22를 참조하여 모터 토오크제어수단(301C)은 모터 토오크제어수단(301)과 동일한 구성으로 이루어진다(도 3참조). 단 모터 토오크제어수단(301C)은 2개의 토오크지령값(TR1, 2), 2개의 모터전류(MCT1, 2) 및 2개의 모터 회전수(MRN1, 2)에 의거하여, 신호(PWMI1, 2) 및 신호(PWU)를 생성하고, 그 생성한 신호(PWMI1, 2) 및 신호(PWU)에 의거하여 각각 인버터(14, 31) 및 승압 컨버터(12)을 제어하는 점이 모터 토오크제어수단(301)과 다르다.
모터제어용 상전압 연산부(40)는 승압 컨버터(12)의 출력전압(Vm), 모터전류(MCRT1) 및 토오크지령값(TR1)에 의거하여 교류모터(M2)의 각 상에 인가하는 전압을 계산하고, 출력전압(Vm), 모터전류(MCRT2), 및 토오크지령값(TR2)에 의거하여 교류모터(M2)의 각 상에 인가하는 전압을 계산한다. 그리고 모터제어용 상전압 연산부(40)는 계산한 교류모터(M1 또는 M2)용의 전압을 인버터용 PWM 신호 변환부(42)에 출력한다.
인버터용 PWM 신호 변환부(42)는, 모터제어용 상전압 연산부(40)로부터 교류모터(M1)용의 전압을 받으면, 그 받은 전압에 의거하여 신호(PWMI1)를 생성하여 인버터(14)에 출력한다. 또 인버터용 PWM 신호 변환부(42)는 모터제어용 상전압 연산부(40)로부터 교류모터(M2)용의 전압을 받으면 그 받은 전압에 의거하여 신호(PWMI2)를 생성하여 인버터(31)에 출력한다.
인버터 입력전압 지령 연산부(50)는, 토오크지령값(TR1) 및 모터 회전수(MRN1)[또는 토오크지령값(TR2) 및 모터 회전수(MRN2)]에 의거하여 전압지령(Vdccom)을 연산하고, 그 연산한 전압지령(Vdccom)을 피드백 전압지령 연산부(52)에 출력한다.
피드백 전압지령 연산부(52)는 실시형태 1에 있어서 설명한 바와 같이 전압지령(Vdccom), 출력전압(Vm) 및 배터리전압(Vb)에 의거하여 전압지령(Vdccom)에 대한 출력전압(Vm)의 추종특성이 기본특성이 되는 피드백 전압지령(Vdccom_fb)과, 보상율(Rcom, 1-Rcom)을 연산하고, 그 연산한 피드백 전압지령(Vdccom_fb) 및 보상율(Rcom, 1-Rcom)을 듀티비 변환부(54)로 출력한다.
그렇게 하면 듀티비 변환부(54)는 실시형태 1에 있어서 설명한 바와 같이 신호(PWU)[신호(PWU0, PWU1, PWU2) 중 어느 하나]를 생성하고, 그 생성한 신호(PWU)[신호(PWU0, PWU1, PWU2) 중 어느 하나]를 승압 컨버터(12)에 출력한다.
이것에 의하여 2개의 교류모터(M1, M2)가 접속된 경우에도 전압지령(Vdccom) 에 대한 출력전압(Vm)의 추종특성이 기본특성으로 유지되고, 직류전원(B)으로부터 출력된 직류전압(Vb)이 출력전압(Vm)으로 변환된다.
모터 토오크제어수단(301C)에 있어서는 피드백 전압지령 연산부(52) 대신에 피드백 전압지령 연산부(52A)를 적용하여도 좋다.
또, 모터 토오크제어수단(301C)에서는 피드백 전압지령 연산부(52) 대신에 피드백 전압지령 연산부(52B)를 적용하고, 듀티비 변환부(54) 대신에 듀티비 변환부(54A)를 적용하여도 좋다.
피드백 전압지령 연산부(52) 및 듀티비 변환부(54)를 모터 토오크제어수단(301C)에 적용한 경우, 전압지령(Vdccom)에 대한 출력전압(Vm)의 추종특성을 기본특성으로 유지한 직류전압(Vb)으로부터 출력전압(Vm)으로의 전압변환은, 도 9에 나타내는 플로우차트에 따라 제어된다.
또, 피드백 전압지령 연산부(52A) 및 듀티비 변환부(54)를 모터 토오크제어수단(301C)에 적용한 경우, 전압지령(Vdccom)에 대한 출력전압(Vm)의 추종특성을 기본특성으로 유지한 직류전압(Vb)으로부터 출력전압(Vm)으로의 전압변환은, 도 14에 나타내는 플로우차트에 따라 제어된다.
또한 피드백 전압지령 연산부(52B) 및 듀티비 변환부(54A)를 모터 토오크제어수단(301C)에 적용한 경우, 전압지령(Vdccom)에 대한 출력전압(Vm)의 추종특성을 기본특성으로 유지한 직류전압(Vb)으로부터 출력전압(Vm)으로의 전압변환은 도 19에 나타내는 플로우차트에 따라 제어된다.
또한 모터 구동장치(100C)에 있어서는, 구동해야 할 모터는 2개에 한정하지 않고, 3개 이상이어도 좋다. 예를 들면 교류모터(M1), 교류모터(M2) 및 엔진을 플라네터리 기어기구에 접속하여[엔진 출력축을 캐리어, 교류모터(M1)를 선기어, 교류모터(M2)를 링기어에 접속하여], 링기어의 출력축을 차량의 예를 들면 전륜 구동축을 회전할 수 있도록 구성함과 동시에, 제 3 교류모터는, 예를 들면 후륜 구동축을 회전할 수 있도록 차량에 배치할 수 있다. 전기자동차나 하이브리드자동차의 여러가지의 형태에 맞추어 본 발명을 적절하게 배치하여도 좋다.
다시, 도 20을 참조하여 모터 구동장치(100C)에 있어서의 전체동작에 대하여 설명한다. 또한 제어장치(30C)는 피드백 전압지령 연산부(52) 및 듀티비 연산부(54)를 포함하는 것으로서 설명한다.
전체의 동작이 개시되면 제어장치(30C)는 신호(SE)를 생성하여 시스템 릴레이(SR1, 2)에 출력하여 시스템 릴레이(SR1, 2)가 온된다. 직류전원(B)은 직류전압을 시스템 릴레이(SR1, SR2)를 거쳐 승압 컨버터(12)에 출력한다.
전압센서(10)는 직류전원(B)으로부터 출력되는 직류전압(Vb)을 검출하여, 그 검출한 직류전압(Vb)을 제어장치(30C)에 출력한다. 또 전압센서(13)는 콘덴서(C2)의 양쪽 끝의 전압(Vm)을 검출하고, 그 검출한 전압(Vm)을 제어장치(30C)에 출력한다. 또한 전류센서(24)는 교류모터(M1)에 흐르는 모터전류(MCRT1)를 검출하여 제어장치(30C)에 출력하고, 전류센서(28)는 교류모터(M2)에 흐르는 모터전류(MCRT2)를 검출하여 제어장치(30C)에 출력한다. 그리고 제어장치(30C)는 외부 ECU로부터 토오크지령값(TR1, 2) 및 모터 회전수(MRN1, 2)를 받는다.
그렇게 하면 제어장치(30C)는 직류전압(Vb), 출력전압(Vm), 모터전류(MCRT1), 토오크지령값(TR1) 및 모터 회전수(MRN1)에 의거하여 상기한 방법에 의하여 신호(PWMI1)를 생성하고, 그 생성한 신호(PWMI1)를 인버터(14)에 출력한다. 또 제어장치(30C)는 직류전압(Vb), 출력전압(Vm), 모터전류(MCRT2), 토오크지령값(TR2) 및 모터 회전수(MRN2)에 의거하여 상기한 방법에 의해 신호(PWMI2)를 생성하고, 그 생성한 신호(PWMI2)를 인버터(31)에 출력한다.
또한 제어장치(30C)는 인버터(14)(또는 31)가 교류모터(M1)(또는 M2)를 구동할 때, 직류전압(Vb), 출력전압(Vm), 모터전류(MCRT1)(또는 MCRT2), 토오크지령값(TR1)(또는 TR2) 및 모터 회전수(MRN1)(또는 MRN2)에 의거하여, 상기한 방법(실시형태 1)에 의해 승압 컨버터(12)의 NPN 트랜지스터(Q1, Q2)를 스위칭제어하기 위한 신호(PWU)를 생성하고, 그 생성한 신호(PWU)를 승압 컨버터(12)에 출력한다.
즉, 제어장치(30C)에는 전압지령(Vdccom), 출력전압(Vm) 및 배터리전압(Vb) 에 의거하여 전압지령(Vdccom)에 대한 출력전압(Vm)의 추종특성이 기본특성이 되는 피드백 전압지령(Vdccom_fb)과, 보상율(Rcom, 1-Rcom)을 연산하고, 그 연산한 피드백 전압지령(Vdccom_fb) 및 보상율(Rcom, 1-Rcom)에 의거하여 신호(PWU)[신호(PWU0, PWU1, PWU2) 중 어느 하나]를 생성한다. 그리고 제어장치(30C)는 생성한 신호(PWU)[신호(PWU0, PWU1, PWU2) 중 어느 하나]를 승압 컨버터(12)에 출력한다.
그렇게 하면 승압 컨버터(12)는 신호(PWU)[신호(PWU0, PWU1, PWU2) 중 어느 하나]에 따라 전압지령(Vdccom)에 대한 출력전압(Vm)의 추종특성을 기본특성으로 유지하면서 직류전원(B)으로부터의 직류전압을 승압하고, 그 승압한 직류전압을 노드(N1, N2)를 거쳐 콘덴서(C2)에 공급한다. 그리고 인버터(14)는 콘덴서(C2)에 의하여 평활화된 직류전압을 제어장치(30C)로부터의 신호(PWMI1)에 의하여 교류전압으로 변환하여 교류모터(M1)를 구동한다. 또 인버터(31)는 콘덴서(C2)에 의하여 평활화된 직류전압을 제어장치(30C)로부터의 신호(PWM12)에 의하여 교류전압으로 변환하여 교류모터(M2)를 구동한다. 이것에 의하여 교류모터(M1)는, 토오크지령값(TR1)에 의하여 지정된 토오크를 발생하고, 교류모터(M2)는 토오크지령값(TR2)에 의하여 지정된 토오크를 발생한다.
또, 모터 구동장치(100C)가 탑재된 하이브리드자동차 또는 전기자동차의 회생제동시, 제어장치(30C)는 외부 ECU로부터 신호(RGE)를 받고, 그 받은 신호(RCE)에 따라 신호(PWMC1, 2)를 생성하여 각각 인버터(14, 31)에 출력하고, 신호(PWD)를 생성하여 승압 컨버터(12)에 출력한다.
그렇게 하면 인버터(14)는 교류모터(M1)가 발전한 교류전압을 신호(PWMC1)에 따라 직류전압으로 변환하고, 그 변환한 직류전압을 콘덴서(C2)를 거쳐 승압 컨버터(12)에 공급한다. 그리고 인버터(31)는 교류모터(M2)가 발전한 교류전압을 신호(PWMC2)에 따라 직류전압으로 변환하고, 그 변환한 직류전압을 콘덴서(C2)를 거쳐 승압 컨버터(12)에 공급한다. 그리고 승압 컨버터(12)는 콘덴서(C2)로부터의 직류전압을 노드(N1, N2)를 거쳐 받고, 그 받은 직류전압을 신호(PWD)에 의하여 강압하고, 그 강압한 직류전압을 직류전원(B)에 공급한다. 이에 의하여 교류모터(M1 또는 M2)에 의하여 발전된 전력이 직류전원(B)에 충전된다.
또한 제어장치(30C)가 피드백 전압지령 연산부(52A) 및 듀티비 연산부(54)를 포함하는 경우, 모터 구동장치(100C)의 전체동작은 상기한 동작 중, 승압 컨버터(12)에 의한 승압동작을 도 14에 나타내는 플로우차트에 따라 행하여지는 동작으로 대신한 것이다.
또, 제어장치(C)가 피드백 전압지령 연산부(52B) 및 듀티비 연산부(54A)를 포함하는 경우, 모터 구동장치(100C)의 전체동작은, 상기한 동작 중 승압 컨버터(12)에 의한 승압동작을 도 19에 나타내는 플로우차트에 따라 행하여지는 동작으로 대신한 것이다.
그외는 실시형태 1 내지 실시형태 3과 동일하다.
실시형태 4에 의하면, 전압변환장치는 직류전원으로부터의 직류전압을 변환한 출력전압이 전압지령이 되도록 제어하는 피드백 제어에 있어서, 전압지령에 대한 출력전압의 추종특성이 기본특성이 되도록 승압 컨버터를 제어하는 제어수단을 구비하고, 전압변환장치에 의하여 변환된 출력전압은 복수의 모터를 구동하는 복수의 인버터에 공급되기 때문에, 복수의 모터가 접속된 경우에도 전압지령에 대한 출력전압의 추종특성을 일정하게 유지하여 직류전압을 출력전압으로 변환할 수 있다.
또한 상기에 있어서는 본 발명을 비례 게인(PG)과 적분 게인(IG)을 사용한 피드백 제어에 적용한 경우에 대하여 설명하였으나, 본 발명을 비례 게인(PG)과 적분 게인(IG)과 미분 게인(DG)을 사용한 피드백 제어에 적용하여도 좋다.
이번에 개시된 실시형태는 모든 점에서 예시로서, 제한적인 것은 아니라고 생각되어야 할 것이다. 본 발명의 범위는 상기한 실시형태의 설명이 아니라, 특허청구의 범위에 의하여 표시되고, 특허청구의 범위와 균등한 의미 및 범위 내에서의 모든 변경이 포함되는 것이 의도된다.
본 발명은 지령전압에 대한 출력전압의 추종특성이 일정하게 되도록 직류전압을 출력전압으로 변환하는 전압변환장치에 적용된다.

Claims (30)

  1. 출력전압이 지령전압이 되도록 직류전원(B)으로부터의 직류전압을 상기 출력전압으로 변환하는 전압변환장치(100, 100A, 100B, 100C)에 있어서,
    상기 직류전압의 전압레벨을 바꾸어 출력전압을 출력하는 전압변환기(12)와,
    상기 전압변환기(l2)부터 출력된 출력전압을 검출하는 검출수단(l3)과,
    상기 검출된 출력전압과 상기 지령전압에 의거하여 상기 지령전압에 대한 상기 출력전압의 상기 피드백 제어에 있어서의 추종특성을 기본특성에 일치시키고, 또한 상기 출력전압이 상기 지령전압이 되도록 상기 전압변환기(12)를 제어하는 제어수단(52, 52A, 52B, 54, 54A)을 구비하는 것을 특징으로 하는 전압변환장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 전압변환기(12)는, 초퍼회로(Q1, Q2)로 이루어지고,
    상기 제어수단(52, 52A, 52B, 54, 54A)은,
    상기 출력전압과 상기 지령전압과의 오차를 검출하고, 그 검출한 오차에 따라 상기 피드백 제어에 있어서의 제어게인을 결정하고, 그 결정한 제어게인과, 상기 출력전압과 상기 오차에 의거하여 상기 추종특성이 상기 기본특성이 되도록 상기 피드백 제어에 있어서의 피드백 전압지령을 연산하는 피드백 전압지령 연산부(52, 52A, 52B)와,
    상기 연산된 피드백 전압지령에 의거하여, 상기 초퍼회로(Q1, Q2)에 있어서의 스위칭 듀티비를 연산하는 듀티비 연산부(541)와,
    상기 스위칭 듀티비를 가지는 스위칭 신호를 생성하고, 그 생성한 스위칭 신호를 상기 초퍼회로(Q1, Q2)에 출력하는 스위칭 신호 생성부(543)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전압변환장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 피드백 전압지령 연산부(52, 52A, 52B)는, 상기 제어게인을 사용하여 연산된 피드백 예비 전압지령을 상기 추종특성이 상기 기본특성이 되도록 보정함으로써 상기 피드백 지령 전압을 연산하는 것을 특징으로 하는 전압변환장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 피드백 전압지령 연산부(52, 52A, 52B)는,
    상기 출력전압과 상기 지령전압과의 오차를 연산하는 감산기(521)와,
    상기 오차에 의거하여 상기 제어게인을 결정하는 게인 결정부(522)와,
    상기 결정된 제어게인에 의거하여 상기 피드백 예비 전압지령을 연산하는 연산기(523, 523A) 와,
    상기 추종특성이 상기 기본특성이 될 때의 기준전압으로 상기 출력전압을 환산함으로써 상기 피드백 예비 전압지령을 보정하여 상기 피드백 전압지령을 출력하는 보정기(524, 524A)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전압변환장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 보정기(524, 524A)는 상기 출력전압에 대한 상기 기준전압의 비를 연산하고, 그 연산결과를 상기 피드백 예비 전압지령에 승산함으로써 상기 피드백 예비 전압지령을 보정하는 것을 특징으로 하는 전압변환장치.
  6. 제 2항에 있어서,
    상기 피드백 전압지령 연산부(52, 52A, 52B)는, 상기 추종특성이 상기 기본특성이 되도록 상기 오차를 보정함으로써 상기 피드백 전압지령을 연산하는 것을 특징으로 하는 전압변환장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 피드백 전압지령 연산부(52A)는,
    상기 출력전압과 상기 지령전압과의 오차를 연산하는 감산기(521)와,
    상기 추종특성이 상기 기본특성이 되도록 상기 오차를 보정하는 보정기(524A)와,
    상기 오차에 의거하여 상기 제어게인을 결정하는 게인 결정부(522)와,
    상기 결정된 제어게인과 상기 보정된 오차에 의거하여 상기 피드백 전압지령을 연산하는 연산기(523A)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전압변환장치.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 보정기(524A)는, 상기 추종특성이 상기 기본특성이 될 때의 기준전압으로 상기 출력전압을 환산함으로써 상기 오차를 보정하는 것을 특징으로 하는 전압변환장치.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 보정기(524A)는, 상기 출력전압에 대한 상기 기준전압의 비를 연산하고, 그 연산결과를 상기 오차에 승산함으로써 상기 오차를 보정하는 것을 특징으로 하는 전압변환장치.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 전압변환기(12)는, 초퍼회로(Q1, Q2)로 이루어지고,
    상기 제어수단(52, 52A, 52B, 54, 54A)은,
    상기 출력전압과 상기 지령전압과의 오차를 검출하고, 그 검출한 오차에 따라 상기 피드백 제어에 있어서의 제어게인을 결정하고, 그 결정한 제어게인과 상기 출력전압과 상기 오차에 의거하여 상기 피드백 제어에 있어서의 피드백 예비 전압지령을 연산하는 피드백 전압지령 연산부(52, 52A, 52B)와,
    상기 연산된 피드백 예비 전압지령 및 상기 출력전압에 의거하여, 상기 추종특성이 상기 기본특성이 되도록 상기 초퍼회로(Q1, Q2)에 있어서의 스위칭 듀티비를 연산하는 듀티비 연산부(54, 54A)와,
    상기 스위칭 듀티비를 가지는 스위칭 신호를 생성하고, 그 생성한 스위칭 신호를 상기 초퍼회로(Q1, Q2)에 출력하는 스위칭 신호 생성부(543)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전압변환장치.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 듀티비 연산부(54A)는, 상기 피드백 예비 전압지령을 사용하여 연산된 예비 듀티비를 상기 추종특성이 상기 기본특성이 되도록 보정함으로써 상기 스위칭 듀티비를 연산하는 것을 특징으로 하는 전압변환장치.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 듀티비 연산부(54A)는,
    상기 피드백 예비 전압지령에 따른 상기 예비 듀티비를 연산하는 연산기(541)와,
    상기 추종특성이 상기 기본특성이 되도록 상기 예비 듀티비를 보정하는 보정기(524)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전압변환장치.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 보정기(524)는, 상기 추종특성이 상기 기본특성이 될 때의 기준전압으로 상기 출력전압을 환산함으로써 상기 예비 듀티비를 보정하는 것을 특징으로 하는 전압변환장치.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 보정기(524)는, 상기 출력전압에 대한 상기 기준전압의 비를 연산하고, 그 연산결과를 상기 예비 듀티비에 승산함으로써 상기 예비 듀티비를 보정하는 것을 특징으로 하는 전압변환장치.
  15. 출력전압이 지령전압이 되도록 피드백 제어하여, 직류전원(B)으로부터의 직류전압을 상기 출력전압으로 변환하는 전압변환방법에 있어서,
    상기 출력전압을 검출하는 제 1 단계와,
    상기 지령전압과 상기 출력전압과의 오차를 검출하는 제 2 단계와,
    상기 검출한 오차에 따라 제어게인을 결정하는 제 3 단계와,
    상기 결정한 제어게인과, 상기 검출한 오차와, 상기 검출한 출력전압에 의거하여 상기 지령전압에 대한 상기 출력전압의 상기 피드백 제어에 있어서의 추종특성을 기본특성에 일치시키고, 또한 상기 출력전압이 상기 지령전압이 되도록 상기 직류전압을 상기 출력전압으로 변환하는 제 4 단계를 포함하는 것을 특지으로 하는 전압변환방법.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 직류전압은, 초퍼회로(Q1, Q2)에 의하여 상기 출력전압으로 변환되고,
    상기 제 4 단계는,
    상기 제어게인과, 상기 오차와, 상기 출력전압에 의거하여 상기 피드백 제어에 있어서의 상기 추종특성을 상기 기본특성에 일치시키는 피드백 전압지령을 연산하는 제 1 서브단계와,
    상기 피드백 전압지령을 사용하여, 상기 초퍼회로(Q1, Q2)에 있어서의 스위칭 듀티비를 연산하는 제 2 서브단계와,
    상기 스위칭 듀티비에 의거하여, 상기 출력전압이 상기 지령전압이 되도록 상기 초퍼회로(Q1, Q2)를 제어하는 제 3 서브단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전압변환방법.
  17. 제 16항에 있어서,
    상기 제 1 서브단계는,
    상기 제어게인과 상기 오차에 의거하여 상기 피드백 제어에 있어서의 피드백 예비 전압지령을 연산하는 단계와,
    상기 출력전압을 사용하여 상기 피드백 예비 전압지령을 보정하고, 상기 피드백 전압지령을 연산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전압변환방법.
  18. 제 17항에 있어서,
    상기 피드백 전압지령을 연산하는 단계는,
    상기 추종특성이 상기 기본특성이 되는 기준전압으로 상기 출력전압을 환산할 때의 환산비를 연산하는 단계와,
    상기 피드백 예비 전압지령에 상기 환산비를 승산하여 상기 피드백 전압지령을 연산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전압변환방법.
  19. 제 16항에 있어서,
    상기 제 1 서브단계는,
    상기 출력전압을 사용하여 상기 오차를 보정하고, 상기 추종특성이 상기 기본특성이 되는 보정오차를 연산하는 단계와,
    상기 제어게인과 상기 보정오차에 의거하여 상기 피드백 전압지령을 연산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전압변환방법.
  20. 제 19항에 있어서,
    상기 보정오차를 연산하는 단계는,
    상기 추종특성이 상기 기본특성이 되는 기준전압으로 상기 출력전압을 환산할 때의 환산비를 연산하는 단계와,
    상기 오차에 상기 환산비를 승산하여 상기 보정오차를 연산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전압변환방법.
  21. 제 15항에 있어서,
    상기 직류전압은, 초퍼회로(Q1, Q2)에 의하여 상기 출력전압으로 변환되고,
    상기 제 4 단계는,
    상기 제어게인 및 상기 오차에 의거하여 상기 피드백 제어에 있어서의 피드백 예비 전압지령을 연산하는 제 1 서브단계와,
    상기 피드백 예비 전압지령에 의거하여, 상기 초퍼회로(Q1, Q2)에 있어서의 예비 스위칭 듀티비를 연산하는 제 2 서브단계와,
    상기 출력전압을 사용하여 상기 예비 스위칭 듀티비를 보정하고, 상기 추종특성이 상기 기본특성이 되는 스위칭 듀티비를 연산하는 제 3 서브단계와,
    상기 스위칭 듀티비에 의거하여 상기 출력전압이 상기 지령전압이 되도록 상기 초퍼회로(Q1, Q2)를 제어하는 제 4 서브단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전압변환방법.
  22. 제 21항에 있어서,
    상기 제 3 서브단계는,
    상기 추종특성이 상기 기본특성이 되는 기준전압으로 상기 출력전압을 환산할 때의 환산비를 연산하는 단계와,
    상기 예비 스위칭 듀티비에 상기 환산비를 승산하여 상기 스위칭 듀티비를 연산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전압변환방법.
  23. 출력전압이 지령전압이 되도록 피드백 제어하여, 직류전원(B)으로부터의 직류전압을 상기 출력전압으로 변환하는 전압변환의 제어를 컴퓨터에 실행시키는 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록매체에 있어서,
    상기 출력전압을 검출하는 제 1 단계와,
    상기 지령전압과 상기 출력전압과의 오차를 검출하는 제 2 단계와,
    상기 검출한 오차에 따라 제어게인을 결정하는 제 3 단계와,
    상기 결정한 제어게인과, 상기 검출한 오차와, 상기 검출한 출력전압에 의거하여 상기 지령전압에 대한 상기 출력전압의 상기 피드백 제어에 있어서의 추종특성을 기본특성에 일치시키고, 또한 상기 출력전압이 상기 지령전압이 되도록 상기 직류전압을 상기 출력전압으로 변환하는 제 4 단계를 가지는 것을 특징으로 하는 컴퓨터에 실행시키는 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록매체.
  24. 제 23항에 있어서,
    상기 직류전압은, 초퍼회로(Q1, Q2)에 의하여 상기 출력전압으로 변환되고,
    상기 제 4 단계는,
    상기 제어게인과, 상기 오차와, 상기 출력전압에 의거하여 상기 피드백 제어에 있어서의 상기 추종특성을 상기 기본특성에 일치시키는 피드백 전압지령을 연산하는 제 1 서브단계와,
    상기 피드백 전압지령을 사용하여, 상기 초퍼회로(Q1, Q2)에 있어서의 스위칭 듀티비를 연산하는 제 2 서브단계와,
    상기 스위칭 듀티비에 의거하여 상기 출력전압이 상기 지령전압이 되도록 상기 초퍼회로(Q1, Q2)를 제어하는 제 3 서브단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터에 실행시키는 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록매체.
  25. 제 24항에 있어서,
    상기 제 1 서브단계는,
    상기 제어게인과 상기 오차에 의거하여 상기 피드백 제어에 있어서의 피드백 예비 전압지령을 연산하는 단계와,
    상기 출력전압을 사용하여 상기 피드백 예비 전압지령을 보정하고, 상기 피드백 전압지령을 연산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터에 실행시키는 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록매체.
  26. 제 25항에 있어서,
    상기 피드백 전압지령을 연산하는 단계는,
    상기 추종특성이 상기 기본특성이 되는 기준전압으로 상기 출력전압을 환산할 때의 환산비를 연산하는 단계와,
    상기 피드백 예비 전압지령에 상기 환산비를 승산하여 상기 피드백 전압지령을 연산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터에 실행시키는 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록매체.
  27. 제 24항에 있어서,
    상기 제 1 서브단계는,
    상기 출력전압을 사용하여 상기 오차를 보정하고, 상기 추종특성이 상기 기본특성이 되는 보정오차를 연산하는 단계와,
    상기 제어게인과 상기 보정오차에 의거하여 상기 피드백 전압지령을 연산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터에 실행시키는 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록매체.
  28. 제 27항에 있어서,
    상기 보정오차를 연산하는 단계는,
    상기 추종특성이 상기 기본특성이 되는 기준전압으로 상기 출력전압을 환산할 때의 환산비를 연산하는 단계와,
    상기 오차에 상기 환산비를 승산하여 상기 보정오차를 연산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터에 실행시키는 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록매체.
  29. 제 23항에 있어서,
    상기 직류전압은, 초퍼회로(Q1, Q2)에 의하여 상기 출력전압으로 변환되고,
    상기 제 4 단계는,
    상기 제어게인 및 상기 오차에 의거하여 상기 피드백 제어에 있어서의 피드백 예비 전압지령을 연산하는 제 1 서브단계와,
    상기 피드백 예비 전압지령에 의거하여, 상기 초퍼회로(Q1, Q2)에 있어서의 예비 스위칭 듀티비를 연산하는 제 2 서브단계와,
    상기 출력전압을 사용하여 상기 예비 스위칭 듀티비를 보정하고, 상기 추종특성이 상기 기본특성이 되는 스위칭 듀티비를 연산하는 제 3 서브단계와,
    상기 스위칭 듀티비에 의거하여 상기 출력전압이 상기 지령전압이 되도록 상기 초퍼회로(Q1, Q2)를 제어하는 제 4 서브 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터에 실행시키는 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록매체.
  30. 제 29항에 있어서,
    상기 제 3 서브단계는,
    상기 추종특성이 상기 기본특성이 되는 기준전압으로 상기 출력전압을 환산할 때의 환산비를 연산하는 단계와,
    상기 예비 스위칭 듀티비에 상기 환산비를 승산하여 상기 스위칭 듀티비를 연산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터에 실행시키는 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록매체.
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