WO2018030031A1 - 誘起電圧抑制装置、モータシステム、および電力変換システム - Google Patents

誘起電圧抑制装置、モータシステム、および電力変換システム Download PDF

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行武　正剛
宮崎　英樹
勝洋 星野
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日立オートモティブシステムズ株式会社
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    • H02P6/12—Monitoring commutation; Providing indication of commutation failure

Definitions

  • the present invention relates to an induced voltage suppression device, a motor system, and a power conversion system.
  • a motor is used for these vehicles.
  • the motor operates up to high rotation using a permanent magnet for the field.
  • a motor equipped with such a permanent magnet does not require an exciting current, while the induced voltage generated by the field of the permanent magnet increases in proportion to the rotational speed. Due to this phenomenon, when the motor is rotated at a high speed of a certain number of revolutions or more, the generated induced voltage exceeds the output voltage of the inverter. Therefore, the weak field control by PWM control is used for the control at the high motor speed.
  • a technique for suppressing the output voltage of the inverter is used.
  • the motor is PWM-driven normally, but when any abnormality occurs in the inverter, the DC power supply voltage is set to a predetermined voltage by switching the three-phase switching element from PWM driving to three-phase short-circuit driving. The range is suppressed.
  • An induced voltage suppression device is an induced voltage suppression device that operates using an induced voltage of a motor as a drive source, and a DC voltage source that generates a DC drive voltage based on the induced voltage;
  • a voltage detection circuit for detecting an induced voltage; and a short circuit for performing a three-phase short circuit of the motor using the drive voltage when the voltage detection circuit detects that the induced voltage exceeds a threshold value.
  • the induced voltage suppression device is electrically connected in parallel to the inverter circuit between the inverter circuit that drives the motor and the motor.
  • a motor system according to a second aspect of the present invention includes the induced voltage suppressing device according to the first aspect and the motor.
  • a power conversion system according to a third aspect of the present invention includes the induced voltage suppressing device according to the first aspect and the inverter circuit.
  • the induced voltage can be suppressed even when an abnormality occurs in the inverter.
  • FIG. 1 is a circuit diagram of a motor control device according to a first embodiment. It is a circuit diagram of the motor control apparatus concerning 2nd Embodiment. It is a circuit diagram of the motor system concerning a 3rd embodiment. It is a circuit diagram of the power conversion system concerning a 4th embodiment. It is a circuit diagram of the motor control apparatus concerning 5th Embodiment. It is a figure which shows the characteristic of a motor.
  • FIG. 1 is a circuit diagram of a motor control device according to the first embodiment.
  • the power conversion apparatus 1 includes an inverter circuit configured by six switching elements 11 in which a switching element 11 called an upper arm and a switching element 11 called a lower arm are connected in series.
  • a winding of the motor 2 serving as a load is connected to a connection point of the upper and lower arms.
  • the inverter circuit is connected to a battery (not shown) via a P terminal and an N terminal which are DC voltage terminals.
  • the capacitor C1 is connected between the P terminal and the N terminal in order to stabilize the DC voltage of the inverter circuit.
  • the power conversion device 1 includes a control unit and a drive unit (not shown) in addition to the inverter circuit.
  • the control unit performs current feedback control by feeding back a current value from a current sensor (not shown) that detects current supplied to the three-phase (U-phase, V-phase, W-phase) windings of the motor 2.
  • the drive unit inputs a PWM drive signal to the switching element 11 in accordance with the drive signal from the control unit, and alternately turns on the upper and lower arms of the inverter circuit to control the current flowing through the winding.
  • the power conversion device 1 configured as described above performs power conversion between the direct current on the battery side and the three-phase alternating current on the motor 2 side.
  • the motor 2 is connected to the power conversion device 1 through three-phase wiring and performs power running and regeneration.
  • a connecting member called a bus bar for example, instead of a form of wiring.
  • the induced voltage suppression device 3 is electrically connected to the power conversion device 1 in parallel with a three-phase wiring between the power conversion device 1 and the motor 2.
  • the induced voltage suppression device 3 includes a rectifier circuit 31, a DC voltage source 32, a voltage detection circuit 33, and a short circuit 34.
  • the rectifier circuit 31 is composed of a three-phase diode bridge circuit, and rectifies a three-phase AC voltage that is an induced voltage of the motor 2 into a DC voltage.
  • the DC voltage source 32 includes a capacitor C2, accumulates the DC voltage rectified by the rectifier circuit 31 as electric energy, and generates a DC driving voltage using the DC voltage. Thereby, the induced voltage suppression device 3 operates using the induced voltage of the motor 2 as a drive source.
  • the DC voltage source 32 is not limited to the capacitor C2, and may be any one that stores electrical energy.
  • a Zener diode Zd In the voltage detection circuit 33, a Zener diode Zd, resistors R1, R2, R3, and a diode D are connected in series at both ends of the DC voltage source 32. Further, the collector of the transistor Tr is connected between the Zener diode Zd and the resistor R2, and the base of the transistor Tr is connected between the resistors R2 and R3. The emitter of the transistor Tr is connected to the capacitor C2 via the resistor R4.
  • the voltage detection circuit 33 detects the voltage by turning on the transistor Tr when the voltage applied to the Zener diode Zd exceeds the breakdown voltage due to the induced voltage of the motor 2 exceeding a predetermined threshold, and the transistor Tr is turned on.
  • the short circuit 34 is composed of transistors T1 to T3 connected to the three-phase wiring. When the transistor Tr of the voltage detection circuit 33 is turned on, the transistors T1 to T3 are turned on to perform a three-phase short circuit operation. Suppresses the induced voltage. That is, the short circuit 34 performs a three-phase short circuit of the motor 2 using the drive voltage from the DC voltage source 32 when the voltage detection circuit 33 detects that the induced voltage exceeds the threshold value.
  • the above circuit examples of the rectifier circuit 31, the DC voltage source 32, the voltage detection circuit 33, and the short circuit 34 are merely examples, and similar functions may be realized by other circuit configurations.
  • the induced voltage suppression device 3 is provided separately from the power conversion device 1, and the induced voltage suppression device 3 self-excitedly secures a DC voltage by the induced voltage of the motor 2 as a drive source. Even when the power supply of the control system including the power conversion device 1 is lost or when an abnormality occurs in the power conversion device 1, that is, even when the driving of the power conversion device 1 is stopped, the induced voltage is set to a desired value. The voltage range can be suppressed. In addition, it is possible to control so that the DC voltage of the power conversion device 1 does not exceed the upper limit voltage determined by safety standards or the like.
  • FIG. 2 is a circuit diagram of a motor control device according to the second embodiment.
  • the induced voltage suppression device 3 includes a rectifier circuit 31, a DC voltage source 32, a voltage detection circuit 33, and a short circuit 34, as in FIG.
  • the voltage from the P terminal of the power converter 1 is input via the diode D1 and the voltage from the rectifier circuit 31 is OR-coupled via the diode D2 and input to the DC voltage source 32. .
  • the diode D 1, D 2 selects a higher voltage of the DC voltage from the rectifier circuit 31 in the induced voltage suppression device 3 and the DC voltage from the power converter 1, and is applied to the DC voltage source 32.
  • the DC voltage source 32 accumulates any applied DC voltage and generates a drive voltage as a drive source of the induced voltage suppression device 3. Therefore, even if some trouble occurs in one of the DC voltage sources, the induced voltage suppression device 3 operates normally.
  • the drive source of the induced voltage suppression device 3 is secured and the overvoltage due to the induced voltage of the motor 2 is suppressed. I can do it. Moreover, even when abnormality occurs in the power converter 1, the induced voltage can be suppressed.
  • FIG. 3 is a circuit diagram of a motor system according to the third embodiment.
  • the induced voltage suppression device 3 includes a rectifier circuit 31, a DC voltage source 32, a voltage detection circuit 33, and a short circuit 34, as in FIG. FIG. 3 shows a motor system 20 in which the induced voltage suppressing device 3 is integrated with the motor 2.
  • the induced voltage suppression device 3 is integrated with the motor 2 to constitute the motor system 20 by being provided, for example, in a three-phase AC terminal box of the motor 2 or a wire end connection portion.
  • the motor system 20 is provided in a casing in which the motor 2 is included, and three-phase wiring is drawn out from the casing and connected to the power conversion apparatus 1 (not shown).
  • the induced voltage suppression device 3 is integrated into the motor system 20 integrally with the motor 2, so that the induced voltage is desired even when the induced voltage suppression device 3 is connected to the power conversion device 1 that does not have the induced voltage suppression function.
  • the voltage range can be suppressed.
  • the induced voltage can be suppressed even when abnormality occurs in the connected power converter 1, the induced voltage can be suppressed.
  • FIG. 4 is a circuit diagram of a power conversion system according to the fourth embodiment.
  • the induced voltage suppression device 3 includes a rectifier circuit 31, a DC voltage source 32, a voltage detection circuit 33, and a short circuit 34, as in FIG.
  • FIG. 4 shows a power conversion system 10 in which the induced voltage suppression device 3 is integrated with the power conversion device 1.
  • the induced voltage suppression device 3 is connected to the three-phase wiring output from the power conversion device 1 and is integrated into the power conversion system 10 integrally with the power conversion device 1, and the three-phase wiring is connected to the motor 2.
  • the induced voltage suppression device 3 is incorporated in the power conversion system 10 integrally with the power conversion device 1, even if the power conversion device 1 does not have an induced voltage suppression function, the induced voltage is set to a desired value.
  • the voltage range can be suppressed.
  • the power converter device 1 has an induced voltage suppression function, the induced voltage can be suppressed to a desired voltage range even if the power converter device 1 fails.
  • FIG. 5 is a circuit diagram of a motor control device according to the fifth embodiment.
  • the same parts as those in FIG. 1 shown in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
  • the induced voltage suppression device 3 includes a rectifier circuit 31, a DC voltage source 32, a voltage detection circuit 33, and a short circuit 34, and further includes a logic circuit 35.
  • an overvoltage detection circuit 12 that detects an overvoltage of the power conversion device 1 is provided.
  • the overvoltage detection circuit 12 is provided with a resistor R6 and a resistor R7 that divide the voltage between both terminals between the P terminal and the N terminal of the power conversion device 1, and the divided voltage and the reference voltage Vr are compared by the comparator OP. Compare. When the induced voltage of the motor 2 is applied to the P terminal via a free-wheeling diode (not shown) provided in parallel with the switching element 11, the voltage at the P terminal rises and the power conversion device 1 becomes an overvoltage. In addition, the output of the comparator OP is input to the logic circuit 35 of the induced voltage suppression device 3.
  • the induced voltage suppression device 3 includes a logic circuit 35 between the voltage detection circuit 33 and the short circuit 34.
  • the logic circuit 35 operates the short circuit 34 when either the signal from the voltage detection circuit 33 or the signal from the overvoltage detection circuit 12 is input. That is, when the overvoltage of the power conversion device 1 due to the induced voltage of the motor 2 is detected, the induced voltage suppression device 3 causes the short circuit 34 to perform a three-phase short circuit of the motor 2 in response to the detection of the overvoltage. The induced voltage is suppressed to a desired voltage range.
  • the overvoltage of the power conversion device 1 can be detected and the overvoltage due to the induced voltage can be suppressed. Moreover, even when abnormality occurs in the power converter 1, the induced voltage can be suppressed.
  • the induced voltage suppression device 3 that suppresses the induced voltage of the motor 2 has been described.
  • factors that increase the induced voltage of the motor 2 will be described.
  • FIG. 6 is a diagram showing the characteristics of the motor 2.
  • the rotational speed N of the motor 2 is shown on the horizontal axis
  • the torque T and induced voltage E of the motor 2 are shown on the vertical axis.
  • FIG. 6 shows how the torque T and the induced voltage E change when the magnet amount of the motor 2 is increased for the purpose of increasing the torque of the motor 2.
  • the change of the torque T before increasing the magnet amount of the motor 2 is indicated by a broken line Ta, and the change of the induced voltage E is indicated by a broken line Ea.
  • the induced voltage E does not exceed the upper limit value Emax determined by safety standards or the like.
  • the change of the torque T after increasing the magnet amount of the motor 2 is indicated by a solid line Tb, and the change of the induced voltage E is indicated by a solid line Eb.
  • the torque T increases as shown by the solid line Tb, but the induced voltage E also increases.
  • the induced voltage suppression device 3 described in the first to fifth embodiments described above performs a three-phase short circuit when the induced voltage E exceeds a threshold value. Control is performed so that Emax is not exceeded.
  • the induced voltage can be suppressed to a desired voltage range even when the magnet amount is increased for the purpose of increasing the torque T of the motor 2.
  • the induced voltage suppression device 3 of the present invention operates using the induced voltage of the motor 2 as a drive source, and includes a DC voltage source 32 that generates a DC drive voltage based on the induced voltage of the motor 2, a motor And a three-phase short circuit of the motor 2 using the drive voltage from the DC voltage source 32 when the voltage detection circuit 33 detects that the induced voltage exceeds the threshold value.
  • the induced voltage suppression device 3 is electrically connected in parallel to the inverter circuit between the inverter circuit that drives the motor 2 and the motor 2. Thereby, even when an abnormality occurs in the inverter, the induced voltage can be suppressed.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment, and other forms conceivable within the scope of the technical idea of the present invention are also included in the scope of the present invention as long as the characteristics of the present invention are not impaired. . Moreover, it is good also as a structure which combined each above-mentioned embodiment.

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Abstract

インバータのスイッチング素子が故障等により正常に動作しない場合には三相短絡できず、誘起電圧を抑制することができない。　誘起電圧抑制装置３は、電力変換装置１とモータ２との間の三相配線に、電力変換装置１に対して電気的に並列に接続される。整流回路３１は、三相のダイオードブリッジ回路で構成される。直流電圧源３２は、コンデンサＣ２で構成される。　電圧検出回路３３は、直流電圧源３２の両端の電圧検出を行う。短絡回路３４は、電圧検出回路３３のトランジスタＴｒがオンすると、トランジスタＴ１～Ｔ３がオンし、三相の短絡動作を実施し、モータ２の誘起電圧を抑制する。誘起電圧抑制装置３は、モータ２の誘起電圧により自励的に直流電圧を確保して駆動源としているため、電力変換装置１に異常が発生した場合でも誘起電圧を抑制することができる。

Description

誘起電圧抑制装置、モータシステム、および電力変換システム
　本発明は、誘起電圧抑制装置、モータシステム、および電力変換システムに関する。
　近年、電気自動車やプラグインハイブリッド車が普及している。これらの車両には、モータが用いられる。モータは、界磁に永久磁石を用いて高回転まで動作する。このような永久磁石を備えたモータは、励磁電流を必要としない一方で、永久磁石の界磁により発生する誘起電圧が回転数に比例して上昇していく。この現象により、モータが一定の回転数以上の高回転になると、発生する誘起電圧がインバータの出力電圧を超えるため、モータ高回転時での制御には、ＰＷＭ制御による弱めの界磁制御などを用いて、インバータの出力電圧を抑制する手法が用いられる。
　特許文献１では、通常時はモータをＰＷＭ駆動するが、インバータに何らかの異常が発生した場合に、三相のスイッチング素子をＰＷＭ駆動から三相短絡駆動に切替えることで、直流電源電圧を所定の電圧範囲に抑制している。
特開２０１５－１９８５０３号公報
　上述した、特許文献１に記載の装置では、インバータのスイッチング素子が故障等により正常に動作しない場合には三相短絡することができず、誘起電圧を抑制できない。
　本発明の第１の態様による誘起電圧抑制装置は、モータの誘起電圧を駆動源として動作する誘起電圧抑制装置であって、前記誘起電圧に基づく直流の駆動電圧を生成する直流電圧源と、前記誘起電圧を検出する電圧検出回路と、前記電圧検出回路によって前記誘起電圧が閾値を越えたことが検出された場合に、前記駆動電圧を用いて前記モータの三相短絡を行う短絡回路とを備え、前記誘起電圧抑制装置は、前記モータを駆動するインバータ回路と前記モータとの間に、前記インバータ回路に対して電気的に並列に接続される。
　本発明の第２の態様によるモータシステムは、第１の態様による誘起電圧抑制装置と、前記モータとを備えた。
　本発明の第３の態様による電力変換システムは、第１の態様による誘起電圧抑制装置と、前記インバータ回路とを備えた。　
　本発明によれば、インバータに異常が発生した場合でも誘起電圧を抑制することができる。
第１の実施形態に係わるモータ制御装置の回路図である。 第２の実施形態に係わるモータ制御装置の回路図である。 第３の実施形態に係わるモータシステムの回路図である。 第４の実施形態に係わる電力変換システムの回路図である。 第５の実施形態に係わるモータ制御装置の回路図である。 モータの特性を示す図である。
（第１の実施形態）
　図１は、第１の実施形態に係わるモータ制御装置の回路図である。
　電力変換装置１は、上アームと呼ばれるスイッチング素子１１と、下アームと呼ばれるスイッチング素子１１とを上下直列に接続し、６個のスイッチング素子１１から構成されるインバータ回路を備えている。インバータ回路は、上下アームの接続点に負荷となるモータ２の巻き線を接続している。インバータ回路は、直流電圧端子であるP端子、N端子を介し、図示していないバッテリに接続される。コンデンサＣ１は、インバータ回路の直流電圧を安定させるためにP端子、N端子の間に接続される。
　電力変換装置１は、インバータ回路の他に、図示省略したが、制御部および駆動部を有する。制御部は、モータ２の三相（U相、V相、W相）の巻き線に供給される電流を検出する電流センサー（図示省略）からの電流値がフィードバックされ、電流フィードバック制御を行う。駆動部は、制御部からの駆動信号に応じてＰＷＭ駆動信号をスイッチング素子１１に入力し、インバータ回路の上下アームを交互にＯＮさせて巻き線に流す電流を制御する。このように構成される電力変換装置１は、バッテリ側の直流とモータ２側の三相交流間で電力変換を行う。
　モータ２は、電力変換装置１と三相配線で接続され、力行および回生を行う。なお、電力変換装置１とモータ２とが一体の構造体である、いわゆる機電一体の場合は、配線という形態ではなく、例えば、バスバーと呼ばれる接続部材で接続される。
　誘起電圧抑制装置３は、電力変換装置１とモータ２との間の三相配線に、電力変換装置１に対して電気的に並列に接続される。誘起電圧抑制装置３は、整流回路３１、直流電圧源３２、電圧検出回路３３、短絡回路３４より成る。
　整流回路３１は、三相のダイオードブリッジ回路で構成され、モータ２の誘起電圧である三相交流電圧を直流電圧に整流する。直流電圧源３２は、コンデンサＣ２で構成され、整流回路３１で整流された直流電圧を電気エネルギーとして蓄積し、これを用いて直流の駆動電圧を生成する。これにより、モータ２の誘起電圧を駆動源として誘起電圧抑制装置３が動作する。なお、直流電圧源３２は、コンデンサＣ２に限らず、電気エネルギーを蓄積するものであればよい。
　電圧検出回路３３は、直流電圧源３２の両端に、ツェナーダイオードＺｄと抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３とダイオードＤが直列に接続される。更に、ツェナーダイオードＺｄと抵抗Ｒ２との間にトランジスタＴｒのコレクタが、抵抗Ｒ２と抵抗Ｒ３の間にトランジスタＴｒのベースが接続される。トランジスタＴｒのエミッタは抵抗Ｒ４を介して、コンデンサＣ２に接続される。電圧検出回路３３は、モータ２の誘起電圧が所定の閾値を超えることでツェナーダイオードＺｄに掛かる電圧が降伏電圧を超えると電流が流れ、トランジスタＴｒをオンすることにより電圧検出を行う。
　短絡回路３４は、三相配線に接続されたトランジスタＴ１～Ｔ３により構成され、電圧検出回路３３のトランジスタＴｒがオンすると、トランジスタＴ１～Ｔ３がオンし、三相の短絡動作を実施し、モータ２の誘起電圧を抑制する。すなわち、短絡回路３４は、電圧検出回路３３によって誘起電圧が閾値を越えたことが検出された場合に、直流電圧源３２からの駆動電圧を用いてモータ２の三相短絡を行う。
　なお、整流回路３１、直流電圧源３２、電圧検出回路３３、短絡回路３４の上記回路例は一例であり、その他の回路構成により同様の機能を実現してもよい。
　本実施形態では、誘起電圧抑制装置３を電力変換装置１とは別に設けると共に、誘起電圧抑制装置３は、モータ２の誘起電圧により自励的に直流電圧を確保して駆動源としているため、電力変換装置１を含む制御系の電源が喪失するような場合や、電力変換装置１に異常が発生した場合でも、すなわち、電力変換装置１の駆動が停止された状態でも、誘起電圧を所望の電圧範囲に抑制できる。また、電力変換装置１の直流電圧が安全規格等で定められた上限電圧を超えないように制御することも出来る。
（第２の実施形態）
　図２は、第２の実施形態に係わるモータ制御装置の回路図である。図２では、第１の実施形態で示した図１と同一部分に同一の符号を付し、その説明を省略する。また、誘起電圧抑制装置３は、図１と同様に、整流回路３１、直流電圧源３２、電圧検出回路３３、短絡回路３４より成る。
　図２において、電力変換装置１のＰ端子からの電圧がダイオードＤ１を介して、また、整流回路３１からの電圧がダイオードＤ２を介して、双方がＯＲ結合されて直流電圧源３２へ入力される。
　ダイオードＤ１、Ｄ２により、誘起電圧抑制装置３内の整流回路３１からの直流電圧と電力変換装置１からの直流電圧とのいずれか電位が高い側の電圧が選択され、直流電圧源３２に印加される。直流電圧源３２は、印加されたいずれかの直流電圧を蓄積して、誘起電圧抑制装置３の駆動源としての駆動電圧を生成する。したがって、一方の直流電圧源に何らかの不具合が生じても誘起電圧抑制装置３は正常に動作する。
　本実施形態では、誘起電圧抑制装置３内の整流回路３１からの直流電圧に何らかの異常が生じても、誘起電圧抑制装置３の駆動源が確保され、モータ２の誘起電圧による過電圧を抑制することが出来る。また、電力変換装置１に異常が発生した場合でも誘起電圧を抑制することができる。
（第３の実施形態）
　図３は、第３の実施形態に係わるモータシステムの回路図である。図３では、第１の実施形態で示した図１と同一部分に同一の符号を付し、その説明を省略する。また、誘起電圧抑制装置３は、図１と同様に、整流回路３１、直流電圧源３２、電圧検出回路３３、短絡回路３４より成る。
　図３では、誘起電圧抑制装置３をモータ２と一体的に組み込んだモータシステム２０を示す。誘起電圧抑制装置３は、例えば、モータ２の三相AC端子ボックス内やコイルエンドの結線部に設けることで、モータ２と一体化されてモータシステム２０を構成する。モータシステム２０は、モータ２が内包された筐体内に設けられ、この筐体から三相配線が引き出され、図示省略した電力変換装置１と接続される。
　本実施形態によれば、誘起電圧抑制装置３をモータ２と一体的にモータシステム２０内に組み込むことで、誘起電圧抑制機能を持たない電力変換装置１と接続した場合にも、誘起電圧を所望の電圧範囲に抑制できる。また、接続した電力変換装置１に異常が発生した場合でも誘起電圧を抑制することができる。
（第４の実施形態）
　図４は、第４の実施形態に係わる電力変換システムの回路図である。図４では、第１の実施形態で示した図１と同一部分に同一の符号を付し、その説明を省略する。また、誘起電圧抑制装置３は、図１と同様に、整流回路３１、直流電圧源３２、電圧検出回路３３、短絡回路３４より成る。
　図４は、誘起電圧抑制装置３を電力変換装置１と一体的に組み込んだ電力変換システム１０である。誘起電圧抑制装置３は、電力変換装置１から出力される三相配線に接続されて、電力変換装置１と一体的に電力変換システム１０内に組み込まれ、その三相配線はモータ２に接続される。
　本実施形態では、誘起電圧抑制装置３を電力変換装置１と一体的に電力変換システム１０内に組み込んでいるので、電力変換装置１が誘起電圧抑制機能を持たない場合でも、誘起電圧を所望の電圧範囲に抑制できる。また、電力変換装置１が誘起電圧抑制機能を持つ場合に、電力変換装置１が故障した場合でも、誘起電圧を所望の電圧範囲に抑制できる。
（第５の実施形態）
　図５は、第５の実施形態に係わるモータ制御装置の回路図である。図５では、第１の実施形態で示した図１と同一部分に同一の符号を付し、その説明を省略する。また、誘起電圧抑制装置３は、図１と同様に、整流回路３１、直流電圧源３２、電圧検出回路３３、短絡回路３４より成り、更に、論理回路３５を備える。
　本実施形態では、図５に示すように、電力変換装置１の過電圧を検出する過電圧検出回路１２を設けた。過電圧検出回路１２は、電力変換装置１のＰ端子とＮ端子の間に、両端子間の電圧を分圧する抵抗Ｒ６と抵抗Ｒ７を設け、分圧した電圧と基準電圧Ｖｒとを比較器ＯＰで比較する。モータ２の誘起電圧がスイッチング素子１１に並列に設けられた不図示の還流ダイオードを介してＰ端子に印加されることで、Ｐ端子の電圧が上昇して電力変換装置１が過電圧となった場合に、比較器ＯＰの出力が誘起電圧抑制装置３の論理回路３５に入力される。
　誘起電圧抑制装置３は、電圧検出回路３３と短絡回路３４との間に論理回路３５を備えている。論理回路３５は、電圧検出回路３３からの信号または過電圧検出回路１２からの信号のいずれかの信号が入力されれば、短絡回路３４を動作させる。すなわち、モータ２の誘起電圧による電力変換装置１の過電圧が検出されると、誘起電圧抑制装置３は、この過電圧の検出に応答して短絡回路３４がモータ２の三相短絡を行うことで、誘起電圧を所望の電圧範囲に抑制する。
　本実施形態によれば、誘起電圧抑制装置３の電圧検出回路３３が何らかの異常で正常に動作できなくても、電力変換装置１の過電圧を検出して、誘起電圧による過電圧を抑制することが出来る。また、電力変換装置１に異常が発生した場合でも誘起電圧を抑制することができる。
　上述の第１～第５の実施形態において、モータ２の誘起電圧を抑制する誘起電圧抑制装置３について説明した。以下に、モータ２の誘起電圧が増加する要因について説明する。
　図６は、モータ２の特性を示す図である。この図では、横軸にモータ２の回転数Ｎを、縦軸にモータ２のトルクＴと誘起電圧Ｅを示す。図６では、モータ２の高トルク化を目的にモータ２の磁石量を増量した場合に、トルクＴと誘起電圧Ｅがどの様に変化するかを示した。
　図６において、モータ２の磁石量を増量する前のトルクＴの変化を破線Ｔａで、誘起電圧Ｅの変化を破線Ｅａで示す。モータ２の磁石量を増量する前は、誘起電圧Ｅは安全規格等で定められる上限値Ｅｍａｘを超えることはない。
　図６において、モータ２の磁石量を増量した後のトルクＴの変化を実線Ｔｂで、誘起電圧Ｅの変化を実線Ｅｂで示す。磁石量を増量すると、実線Ｔｂで示すようにトルクＴが上昇するが、誘起電圧Ｅも上昇する。このため、モータ２の回転数Ｎが所定の回転数Ｎｐを超える高回転の領域で、誘起電圧Ｅが安全規格等で定められる上限値Ｅｍａｘを超える可能性がある。これを抑制するために、上述の第１～第５の実施形態で説明した誘起電圧抑制装置３により、誘起電圧Ｅが閾値を超えると三相短絡を実施することで、誘起電圧Ｅが上限値Ｅｍａｘを超えないように制御する。
　このように第１～第５の実施形態によれば、モータ２のトルクＴを上昇させる目的で磁石量を増量した場合であっても、誘起電圧を所望の電圧範囲に抑制できる。
　以上説明した実施形態によれば、次の作用効果が得られる。
（１）本発明の誘起電圧抑制装置３は、モータ２の誘起電圧を駆動源として動作するものであって、モータ２の誘起電圧に基づく直流の駆動電圧を生成する直流電圧源３２と、モータ２の誘起電圧を検出する電圧検出回路３３と、電圧検出回路３３によって誘起電圧が閾値を越えたことが検出された場合に、直流電圧源３２からの駆動電圧を用いてモータ２の三相短絡を行う短絡回路３４とを備え、誘起電圧抑制装置３は、モータ２を駆動するインバータ回路とモータ２との間に、インバータ回路に対して電気的に並列に接続される。これにより、インバータに異常が発生した場合でも誘起電圧を抑制できる。
　本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の特徴を損なわない限り、本発明の技術思想の範囲内で考えられるその他の形態についても、本発明の範囲内に含まれる。また、上述の各実施形態を組み合わせた構成としてもよい。
１　電力変換装置
２　モータ
３　誘起電圧抑制装置
１１　スイッチング素子
３１　整流回路
３２　直流電圧源
３３　電圧検出回路
３４　短絡回路
Ｃ１、Ｃ２　コンデンサ
Ｚｄ　ツェナーダイオード
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ６、Ｒ７　抵抗
Ｄ　ダイオード
Ｔｒ、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３　トランジスタ

Claims (6)

  1. 　モータの誘起電圧を駆動源として動作する誘起電圧抑制装置であって、
    　前記誘起電圧に基づく直流の駆動電圧を生成する直流電圧源と、
    　前記誘起電圧を検出する電圧検出回路と、
    　前記電圧検出回路によって前記誘起電圧が閾値を越えたことが検出された場合に、前記駆動電圧を用いて前記モータの三相短絡を行う短絡回路とを備え、
    　前記誘起電圧抑制装置は、前記モータを駆動するインバータ回路と前記モータとの間に、前記インバータ回路に対して電気的に並列に接続される誘起電圧抑制装置。
  2. 　請求項１に記載の誘起電圧抑制装置において、
    　前記モータの誘起電圧を整流して直流電圧を出力する整流回路を備え、
    　前記直流電圧源は、前記整流回路からの直流電圧を蓄積することで前記駆動電圧を生成する誘起電圧抑制装置。
  3. 　請求項２に記載の誘起電圧抑制装置において、
    　前記整流回路からの直流電圧または前記インバータ回路からの直流電圧のいずれかを選択する選択回路を備え、
    　前記直流電圧源は、前記選択回路により選択された直流電圧を蓄積することで前記駆動電圧を生成する誘起電圧抑制装置。
  4. 　請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載された誘起電圧抑制装置において、
    　前記インバータ回路は、前記誘起電圧による前記インバータ回路の過電圧を検出する過電圧検出回路を有し、
    　前記短絡回路は、前記過電圧検出回路による前記過電圧の検出に応答して前記モータの三相短絡を行う誘起電圧抑制装置。
  5. 　請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載された誘起電圧抑制装置と、
    　前記モータとを備えたモータシステム。
  6. 　請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載された誘起電圧抑制装置と、
    　前記インバータ回路とを備えた電力変換システム。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7469036B2 (ja) 2019-12-16 2024-04-16 ファナック株式会社 保護機構を有するモータ駆動装置

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3128069B1 (fr) * 2021-10-13 2023-08-25 Vitesco Technologies Module de sécurité pour onduleur de véhicule hybride

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006115667A (ja) * 2004-10-18 2006-04-27 Fuji Electric Fa Components & Systems Co Ltd サージ電圧抑制装置
JP2010200490A (ja) * 2009-02-25 2010-09-09 Mitsubishi Electric Corp 過電圧保護装置

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2695959B2 (ja) * 1990-03-05 1998-01-14 東京電力株式会社 巻線形誘導機の制御装置
JPH08317694A (ja) * 1995-05-19 1996-11-29 Tokyo Electric Power Co Inc:The 過電圧保護装置
KR20040034908A (ko) * 2002-10-17 2004-04-29 엘지전자 주식회사 3상 유도전동기의 구동장치
JP3742636B2 (ja) * 2003-08-27 2006-02-08 ファナック株式会社 サージ電圧抑制装置
JP4747968B2 (ja) * 2006-06-30 2011-08-17 トヨタ自動車株式会社 モータ駆動装置
JP5159465B2 (ja) * 2008-06-24 2013-03-06 株式会社東芝 モータ制御装置および半導体集積回路装置
JP5899469B2 (ja) * 2011-04-14 2016-04-06 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 コンバータ装置及び半導体装置
JP2012249397A (ja) * 2011-05-27 2012-12-13 Hitachi Appliances Inc モータ制御装置およびこれを備えた空気調和機
CN103107689A (zh) * 2011-11-11 2013-05-15 台达电子企业管理（上海）有限公司 一种级联型变频器、功率单元及其旁路模块
TWI488421B (zh) * 2013-04-03 2015-06-11 Delta Electronics Inc 直流轉交流電源轉換系統及其操作方法
WO2015098942A1 (ja) * 2013-12-27 2015-07-02 ダイキン工業株式会社 モータ駆動装置
JP6158109B2 (ja) * 2014-02-07 2017-07-05 株式会社東芝 過電圧保護装置
JP5813167B2 (ja) 2014-04-01 2015-11-17 三菱電機株式会社 インバータのフェールセーフ装置
US9755501B2 (en) * 2014-12-10 2017-09-05 Bloom Energy Corporation Overvoltage snubber for grid tie inverter

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006115667A (ja) * 2004-10-18 2006-04-27 Fuji Electric Fa Components & Systems Co Ltd サージ電圧抑制装置
JP2010200490A (ja) * 2009-02-25 2010-09-09 Mitsubishi Electric Corp 過電圧保護装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP3499704A4 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7469036B2 (ja) 2019-12-16 2024-04-16 ファナック株式会社 保護機構を有するモータ駆動装置

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