JP2010178449A - Motor control device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電動機制御装置に関する。 The present invention relates to an electric motor control device.
従来より、インバータを介して3相交流電動機といった多相交流電動機を制御する電動機制御装置が知られている。インバータは、電源の正極側に接続される上側のスイッチング素子と電源の負極側に接続される下側のスイッチング素子との直列回路を多相交流電動機の各相に対応して複数備えており、各直列回路における一対のスイッチング素子の相互接続点が電動機の各相巻線にそれぞれ接続されている。 2. Description of the Related Art Conventionally, an electric motor control device that controls a multiphase AC motor such as a three-phase AC motor via an inverter is known. The inverter includes a plurality of series circuits of an upper switching element connected to the positive side of the power source and a lower switching element connected to the negative side of the power source corresponding to each phase of the multiphase AC motor, An interconnection point of a pair of switching elements in each series circuit is connected to each phase winding of the motor.
例えば、特許文献1には、インバータのスイッチング素子がオフし続けるオープン故障を判定した際に、ベクトル制御を継続し、電動機にトルクを発生することができる3相交流電動機の制御装置が開示されている。例えば、オープン故障した相が、U相の上側スイッチング素子の場合、3相電圧指令値が負から正になるタイミングで電圧ベクトルを固定する。その後、q軸電流が0になったことを条件として、電圧ベクトルを180度反転させる。これにより、何らかの正トルクを発生させることを目的としている。 For example, Patent Document 1 discloses a control device for a three-phase AC motor that can continue vector control and generate torque in an electric motor when it is determined that an open failure in which an inverter switching element continues to be turned off. Yes. For example, when the open failure phase is a U-phase upper switching element, the voltage vector is fixed at a timing when the three-phase voltage command value changes from negative to positive. Thereafter, the voltage vector is inverted by 180 degrees on condition that the q-axis current becomes zero. This is intended to generate some positive torque.
しかしながら、特許文献1に開示された手法によれば、電圧位相を180度反転させるため、過渡状態においてd軸およびq軸電流が乱れ、トルクの変動を生じさせる可能性がある。 However, according to the technique disclosed in Patent Document 1, since the voltage phase is inverted by 180 degrees, the d-axis and q-axis currents may be disturbed in a transient state, which may cause torque fluctuations.
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、オープン故障にともなう電動機のトルク変動を抑制することである。 This invention is made | formed in view of this situation, The objective is to suppress the torque fluctuation of the electric motor accompanying an open failure.
かかる課題を解決するために、本発明は、いずれかの相において電源の正極側のスイッチング素子がオープン故障している場合、電動機が回生駆動中であることを条件に、中性点電圧を基準電圧から減少させる方向にオフセットさせることにより、各相の電圧指令値のそれぞれを補正する。あるいは、いずれかの相において電源の負極側のスイッチング素子がオープン故障している場合、電動機が回生駆動中であることを条件に、中性点電圧を基準電圧から増加させる方向にオフセットさせることにより、各相の電圧指令値のそれぞれを補正する。 In order to solve such a problem, the present invention is based on the neutral point voltage on the condition that the electric motor is being regeneratively driven when the switching element on the positive electrode side of the power supply is open in any phase. Each voltage command value of each phase is corrected by offsetting in the direction of decreasing from the voltage. Alternatively, if the switching element on the negative side of the power supply in any phase has an open failure, the neutral point voltage is offset in the direction of increasing from the reference voltage on the condition that the motor is being regeneratively driven. Each of the voltage command values for each phase is corrected.
本発明によれば、オープン故障したスイッチング素子をオンするシーンが抑制される。そのため、オープン故障したスイッチング素子に対応する還流を他方のスイッチング素子に対応する還流に移すことができ、所定の線間電圧を電動機に与えることができる。これにより、オープン故障したスイッチング素子の影響を抑制し、電動機のトルク変動を抑制することができる。 According to the present invention, a scene of turning on an open-failed switching element is suppressed. Therefore, the return corresponding to the switching element in which the open failure has occurred can be transferred to the return corresponding to the other switching element, and a predetermined line voltage can be applied to the electric motor. As a result, it is possible to suppress the influence of the switching element that has failed open, and to suppress the torque fluctuation of the electric motor.
図1は、本発明の実施形態にかかる電動機10およびその制御システムを模式的に示す構成図である。本実施形態では、電気自動車の駆動用モーターとして適用された電動機10を制御する制御システムについて説明を行う。電気自動車は、電動機10、コントローラ20およびインバータ40を含む電動機制御システムと、電源50とを備えている。
FIG. 1 is a configuration diagram schematically showing an
電動機10は、例えば、中性点を中心に星形結線された複数の相巻線(本実施形態では、U相巻線、V相巻線、W相巻線からなる3つの相巻線)を有する3相交流電動機である。この電動機10は、インバータ40内で変換された3相の交流電力が各相巻線に供給されることにより生じる磁界と、回転子の永久磁石が作る磁界との相互作用により駆動する。
The
コントローラ20は、インバータ40を介して電動機10を制御する電動機制御装置であり、具体的には、インバータ40を構成するスイッチング素子を制御することにより、電動機10の出力トルクを制御する。コントローラ20としては、CPU、ROM、RAM、I/Oインターフェースを主体に構成されたマイクロコンピュータを用いることができる。なお、コントローラ20の機能の詳細については後述する。
The
インバータ40は、コントローラ20から出力される駆動信号に応じてPWM制御されることにより、電源50から供給される直流電力を、多相交流電力(本実施形態では、U相交流電力、V相交流電力およびW相交流電力で構成される3相交流電力)に変換し、当該3相の交流電力を電動機10の各相巻線に供給する。
The
インバータ40は、電動機10の各相に対応する3つのスイッチング回路を主体に構成されている。インバータ40は、電源50の正極に接続される正極母線と、電源50の負極に接続される負極母線との間に、U相用のスイッチング回路と、V相用のスイッチング回路と、W相用のスイッチング回路とを備える。また、正極母線と負極母線との間には、各相用のスイッチング回路よりも電源50側に、平滑コンデンサCが接続されている。
The
U相用のスイッチング回路は、互いに直列接続された一対のアーム(スイッチ)Up,Unを主体に構成されており、V相用のスイッチング回路は、互いに直列接続された一対のアーム(スイッチ)Vp,Vnを主体に構成されている。また、W相用のスイッチング回路は、互いに直列接続された一対のアーム(スイッチ)Wp,Wnを主体に構成されている。個々のアームUp〜Wnは、NPN型のトランジスタ等のスイッチング素子を主体に構成されており、個々のトランジスタには、コレクタ・エミッタ間に還流ダイオードがそれぞれ並列接続されている。 The U-phase switching circuit mainly includes a pair of arms (switches) Up and Un connected in series with each other, and the V-phase switching circuit has a pair of arms (switches) Vp connected in series with each other. , Vn. The W-phase switching circuit mainly includes a pair of arms (switches) Wp and Wn connected in series. Each of the arms Up to Wn is mainly composed of a switching element such as an NPN type transistor, and a free-wheeling diode is connected in parallel between the collector and the emitter of each transistor.
U相用の一対のアームUp,Unの相互接続点、V相用の一対のアームVp,Vnの相互接続点、および、W相用の一対のアームWp,Wnの相互接続点は、それぞれが各相電流の出力点として機能している。各出力点には、電動機10の対応する相巻線がそれぞれ接続される。
The interconnection points of the U-phase pair of arms Up and Un, the V-phase pair of arms Vp and Vn, and the W-phase pair of arms Wp and Wn are respectively It functions as an output point for each phase current. A corresponding phase winding of the
なお、本明細書では、各スイッチング回路において、正極母線側、すなわち、電源50の正極側に接続するアームUp、Vp、Wpを上側アームUp、Vp、Wpという。また、各スイッチング回路において、負極母線側、すなわち、電源50の負極側に接続するアームUn,Vn,Wnを下側アームUn,Vn,Wnという。また、インバータ40により生成される3相交流電流をそれぞれU相交流電流Iu、V相交流電流IvおよびW相交流電流Iwとする。各交流電流Iu,Iv,Iwは、電動機10側へ電流が流れる方向を正とする。
In this specification, in each switching circuit, the arms Up, Vp, Wp connected to the positive bus side, that is, the positive side of the
電源50は、直流電力を出力する直流電源であり、電力を蓄電または放電する、ニッケル水素電池あるいはリチウムイオン電池といったバッテリである。
The
以下、本実施形態の特徴の一つであるコントローラ20の詳細について説明する。このコントローラ20は、電動機10の実トルクが、電動機10において発生させるトルクの指令値であるトルク指令値となるようにインバータ40の3相の各アームUp〜Wn(具体的には、スイッチング素子)をそれぞれ制御する。具体的には、コントローラ20は、トルク指令値に基づいて3相の電圧指令値をそれぞれ算出し、電動機10の各相に印加される電圧が算出された3相の電圧指令値とそれぞれ一致するように、インバータ40の各相のアームUp〜Wnを駆動するための駆動信号を生成する。そして、コントローラ20は、生成した駆動信号でインバータ40を構成するアームUp〜Wnをそれぞれ制御する。
Hereinafter, details of the
このコントローラ20には、インバータ40を制御するために、各種の情報が入力されている。レゾルバ11は電動機10の回転子の位置を検出し、この検出結果(回転子情報Im)はコントローラ20によって読み込まれる。電流センサ12は、各相に対応して設けられており、電動機10の各相の交流電流、すなわち、U相交流電流Iuと、V相交流電流Ivと、W相交流電流Iwとをそれぞれ検出し、検出した電流Iu,Iv,Iwは、コントローラ20によって読み込まれる。また、電圧センサ41は、インバータ40におけるコンデンサCの直流電圧、すなわち、電源50の直流電圧Vdcを検出し、検出した直流電圧Vdcは、コントローラ20によって読み込まれる。また、コントローラ20には、上位装置において演算されるトルク指令値T*が入力される。
Various information is input to the
図2は、コントローラ20の構成を模式的に示す説明図である。同図に示すように、コントローラ20は、Id・Iq指令値演算部21と、Vd・Vq指令値演算部22と、電流フィードバック制御部(電流F/B制御部)23と、回転数・位相検出部24と、3相/2相変換部25と、2相/3相変換部26と、オープン故障判定部27と、中性点電圧操作部28と、デッドタイム補正部29と、PWM演算部30とを有している。本実施形態において、Id・Iq指令値演算部21、Vd・Vq指令値演算部22、電流フィードバック制御部23、回転数・位相検出部24、3相/2相変換部25および2相/3相変換部26は、トルク指令値T*に基づいて、電動機10の各相に印加する電圧指令値Vu*,Vv*,Vw*をそれぞれ算出する演算手段としての機能を担っている。
FIG. 2 is an explanatory diagram schematically showing the configuration of the
Id・Iq指令値演算部21は、トルク指令値T*と、電動機10の回転数Nmと、電源50の直流電圧Vdcとに基づいて、トルク指令値T*に一致するトルクを電動機10が出力するためのd軸電流指令値Id*と、q軸電流指令値Iq*とをそれぞれ演算する。演算されたd軸およびq軸電流指令値Id*,Iq*は、電流フィードバック制御部23に出力される。Id・Iq指令値演算部21は、トルク指令値T*、電動機10の回転数Nmおよび電源50の直流電圧Vdcの各パラメータと、d軸およびq軸電流指令値Id*,Iq*との対応関係を記述したマップを保持しており、当該マップを参照することにより、d軸およびq軸電流指令値Id*,Iq*を演算する。この対応関係を記述したマップは、実験やシミュレーションを通じて予め取得されている。
Based on the torque command value T *, the rotational speed Nm of the
ここで、dq軸座標系は、電動機10の機械的な回転速度の整数倍の電気的な回転速度で回転するd軸とq軸から成る直交座標系である。3相同期モーターである電動機10の場合は、dq軸座標系はモーター回転に同期して回転する。dq軸座標系により、電動機10の固定子巻線に供給される電流は、界磁分電流(d軸電流)とトルク分電流(q軸電流)とに分けてベクトル表示される。また、電動機10の回転数Nmは、レゾルバ11から出力される検出信号Imに基づいて回転数・位相検出部24において演算されており、この演算結果がId・Iq指令値演算部21に入力されている。
Here, the dq-axis coordinate system is an orthogonal coordinate system including a d-axis and a q-axis that rotate at an electrical rotation speed that is an integral multiple of the mechanical rotation speed of the
Vd・Vq指令値演算部22は、トルク指令値T*と、電動機10の回転数Nmと、電源50の直流電圧Vdcとに基づいて、所定のd軸電圧指令値Vd''*と、q軸電圧指令値Vq''*とを演算する。Vd・Vq指令値演算部22は、トルク指令値T*、電動機10の回転数Nmおよび電源50の直流電圧Vdcの各パラメータと、d軸およびq軸電圧指令値Vd''*,Vq''*との対応関係を記述したマップを保持しており、当該マップを参照することにより、d軸およびq軸電圧指令値Vd''*,Vq''*を演算する。対応関係を記述したマップは、実験やシミュレーションを通じて予め取得されている。このVd・Vq指令値演算部22では、後述する電流フィードバック制御部23のようにフィードバック制御を行わず、トルク指令値T*、電動機10の回転数Nmおよび電源50の直流電圧Vdcに応じて一義的に定まる固定的なd軸およびq軸電圧指令値Vd''*,Vq''*をそれぞれ演算する。
Based on the torque command value T *, the rotational speed Nm of the
3相/2相変換部25は、位相(電気角)θに基づいて、検出された3相交流電流Iu,Iv,Iwを、d軸電流Idおよびq軸電流Iqに座標変換を行う。3相/2相変換部25の演算において必要となる位相θは、回転子の位置を電気的な位相として表すものであり、レゾルバ11の検出結果Imに基づいて回転数・位相検出部24において求められる。3相/2相変換部25において演算されたd軸およびq軸電流Id,Iqは、電流フィードバック制御部23に出力される。
The three-phase / two-
電流フィードバック制御部23は、3相/2相変換部25からのd軸およびq軸電流Id,Iqと、Id・Iq指令値演算部21からのd軸およびq軸電流指令値Id*,Iq*とに基づいて、d軸およびq軸電圧指令値Vd'*,Vq'*を演算する。電流フィードバック制御部23は、d軸およびq軸電流Id,Iqと、d軸およびq軸電流指令値Id*,Iq*との偏差が小さくなるように、PI制御或いはPID制御等の制御則を用いて、d軸およびq軸電圧指令値Vd'*,Vq'*を演算する。電流フィードバック制御部23から出力されるd軸およびq軸電圧指令値Vd'*,Vq'*は、Vd・Vq指令値演算部22から出力されるd軸およびq軸電圧指令値Vd''*,Vq''*と加算され、加算されたd軸およびq軸電圧指令値Vd*,Vq*は、2相/3相変換部26へ入力される。
The current
2相/3相変換部26は、位相θに基づいて、d軸およびq軸電圧指令値Vd*,Vq*を、各相の電圧指令値Vu*,Vv*,Vw*に座標変換を行う。Id・Iq指令値演算部21から2相/3相変換部26を通じて算出された各相の電圧指令値Vu*,Vv*,Vw*は、基本的に、後述するPWM演算部30に入力され、インバータ40の駆動信号Sidを生成するためにキャリアと比較される。しかしながら、本実施形態では、オープン故障時のトルク変動の抑制およびデッドタイム補正の観点から中性点電圧操作部28およびデッドタイム補正部29を経由して、必要時に応じて補正された上で、PWM演算部30に入力される。
The two-phase / three-
オープン故障判定部27は、インバータ40のアームUp〜Wn(具体的には、スイッチング素子)がオフし続けるオープン故障を検出する故障判定手段としての機能を担っている。具体的には、オープン故障判定部27は、位相θに基づいて演算される位相変化量より、電動機10の回転子に関する現在の回転方向を求める。オープン故障判定部27は、故障診断の開始タイミングにおける位相θを記憶しておき、U、V、W相の上側アームUp,Vp,Wpと下側アームUn,Vn,Wnの各々について、回転子が同一方向に1回転するまでの位相で3相交流電流Iu,Iv,Iwの積分を行う(∫i・dθ)。回転子が1回転した場合、演算した積分値のそれぞれを処理対象として、予め設定した閾値Th(閾値は0より大きな値)と比較する。この比較結果において、ある相の上側アームまたは下側アームの積分値が閾値以下であり、かつ、その状態が所定の回転数継続した場合、閾値を下回ったアームをオープン故障のアームと判断する。
The open
上側アームについてオープン故障が判断された場合、オープン故障判定部27は、中性点電圧を基準電圧から減少させる方向へオフセットさせる指令を含む情報Sdiを中性点電圧操作部28に出力する。また、下側アームがオープン故障と判断した場合、オープン故障判定部27は、中性点電圧を基準電圧から増大させる方向へオフセットさせる指令を含む情報Sdiを中性点電圧操作部に出力する。なお、オープン故障の判定方法は、これ以外にも、アームUp〜Wnのそれぞれにオープン故障を検知するための機能を持たせ、これをオープン故障判定部27によってモニタリングするなどしてもよい。
When an open failure is determined for the upper arm, the open
中性点電圧操作部28は、オープン故障判定部27によってオープン故障が検出された場合、電動機10が回生駆動中であることを条件に、PWM演算部30に入力される各相の電圧指令値Vu*,Vv*,Vw*を補正する補正手段としての機能を担っている。ここで、図3は、中性点電圧および基準電圧の説明図である。上述したId・Iq指令値演算部21〜2相/3相変換部26は、中性点電圧を振幅の中心電圧として周期的に変動する値(正弦波)Lu,Lv,Lwとして、各相の電圧指令値Vu*,Vv*,Vw*を演算している。この中性点電圧は、通常、後述するPWM演算部30において用いられるキャリアLcの振幅中心となる基準電圧(一般に、0V)と対応するように設定されている(同図(a)参照)。ここで、キャリアLcは、基準電圧を中心として、電源50の直流電圧Vdcの半分の値(Vdc/2)を振幅として変動する搬送波であり、例えば、三角波などを用いることができる。
When the open
中性点電圧操作部28は、オープン故障判定部27からの情報Sdiに基づいて、いずれかの相において上側アームUp,Vp、Wpがオープン故障している場合、中性点電圧を基準電圧から減少させる方向へオフセットさせる。すなわち、中性点電圧の減少方向へのオフセットにともない、各相の電圧指令値Vu*,Vv*,Vw*も減少方向へと同程度にオフセットさせられる。これにより、各相の電圧指令値Vu*,Vv*,Vw*のそれぞれが補正されることとなる。同図(b)は、中性点電圧を基準電圧から減少方向にオフセットさせた状態を示している。一方、中性点電圧操作部28は、オープン故障判定部27からの情報Sdiに基づいて、いずれかの相において下側アームUn,Vn、Wnがオープン故障している場合、中性点電圧を基準電圧から増加させる方向へオフセットさせる。すなわち、中性点電圧の増加方向へのオフセットにともない、各相の電圧指令値Vu*,Vv*,Vw*も増加方向へと同程度にオフセットさせられる。これにより、各相の電圧指令値Vu*,Vv*,Vw*のそれぞれが補正されることとなる。
Based on the information Sdi from the open
ここで、基準電圧からの中性点電圧のオフセット量は、以下に述べる最大オフセット量を限度として、任意の値を設定することができる。例えば、上側アームUp,Vp、Wpがオープン故障している場合、すなわち、中性点電圧を減少方向へオフセットさせる場合、最大オフセット量は、2相/3相変換部26から出力される各相の電圧指令値Vu*,Vv*,Vw*のうちの最小の電圧指令値(絶対値)と、キャリアLcとして取り得る最小電位(絶対値)、すなわち、電源50の直流電源Vdcの半分の値(Vdc/2)との差となる(同図(c)参照)。これに対して、下側アームUn,Vn、Wnがオープン故障している場合、すなわち、中性点電圧を増加方向へオフセットさせる場合、最大オフセット量は、2相/3相変換部26から出力される各相の電圧指令値Vu*,Vv*,Vw*のうちの最大の電圧指令値と、キャリアとして取り得る最大電位、すなわち、電源50の直流電源Vdcの半分の値(Vdc/2)との差とすることができる。
Here, the offset amount of the neutral point voltage from the reference voltage can be set to an arbitrary value up to the maximum offset amount described below. For example, when the upper arm Up, Vp, Wp has an open failure, that is, when the neutral point voltage is offset in the decreasing direction, the maximum offset amount is the amount of each phase output from the 2-phase / 3-
本実施形態において、中性点電圧操作部28は、最大オフセット量にて中性点電圧をオフセットさせるものとする。すなわち、中性点電圧操作部28は、中性点電圧の最大オフセット量を演算した上で、この最大オフセット量に基づいて各相の電圧指令値Vu*,Vv*,Vw*を補正(オフセット)することにより、各相の電圧指令値Vuo*,Vvo*,Vwo*を新たに演算する。演算された各相の電圧指令値Vuo*,Vvo*,Vwo*は、デッドタイム補正部29に出力される。
In this embodiment, the neutral point
なお、中性点電圧操作部28は、オープン故障の判定がいずれのアームUp〜Wnにおいてなされていない場合、あるいは、オープン故障が判定されたとしても電動機10が力行駆動中である場合には、上述のような中性点電圧のオフセット操作を行わず、2相/3相変換部26から出力される各相の電圧指令値Vu*,Vv*,Vw*を、各相の電圧指令値Vuo*,Vvo*,Vwo*としてそのまま出力する。
In addition, the neutral point
デッドタイム補正部29は、中性点電圧操作部28から出力される各相の電圧指令値Vuo*,Vvo*,Vwo*を補正して、新たな各相の電圧指令値Vuoa*,Vvoa*,Vwoa*を演算する。この補正により、各相において上側アームUp,Vp,Wpと下側アームUn,Vn,Wnとが同時にオンして短絡することを抑制するために、オン/オフの切替の際に、上側アームUp,Vp,Wpと下側アームUn,Vn,Wnとが同時にオフとなる時間(いわゆる、デッドタイム)を設けられる。演算された各相の電圧指令値Vuoa*,Vvoa*,Vwoa*は、PWM演算部30に出力される。なお、デッドタイムの存在に起因し、コントローラ20より出力される電圧指令値と実際に出力される電圧との間に誤差が発生し、出力電圧に歪みが生じることがある。そのため、デッドタイム補正部29は、電圧指令値に対して一定値の補償電圧を加算することで、誤差電圧を補償したりしてもよい(なお、当該技術の詳細については、特開2008−141937号公報などを参照されたい)。
The dead
PWM演算部30は、基準電圧を中心として周期的に変動するキャリアの電圧レベルと、各相の電圧指令値Vuoa*,Vvoa*,Vwoa*との比較に基づいて、インバータ40を駆動する駆動信号Sidを生成する駆動手段としての機能を担っている。具体的には、PWM演算部30は、各相毎に、電圧指令値Vuoa*,Vvoa*,Vwoa*と、キャリアとを比較し、電圧指令値Vuoa*,Vvoa*,Vwoa*よりもキャリアの電圧レベルの方が小さい場合には、対応するアームUp〜Wnをオンする駆動信号Sidを生成し、一方、キャリアの電圧レベルよりも電圧指令値Vuoa*,Vvoa*,Vwoa*の方が小さい場合には、対応するアームUp〜Wnをオフする駆動信号Sidを生成する。そして、PWM演算部30は駆動信号Sidをインバータ40に対して出力する。インバータ40は、この駆動信号Sidに応じたPWM波電圧を生成して電動機10へ印加し、これにより、電動機10を駆動する。
The
このように本実施形態によれば、中性点電圧操作部28は、オープン故障判定部27によってオープン故障が判定された場合、電動機10が回生駆動中であることを条件に、PWM演算部30に入力される各相の電圧指令値Vu*,Vv*,Vw*を補正する。この場合、中性点電圧操作部28は、上側アームUp,Vp,Wpのスイッチング素子がオープン故障している場合、中性点電圧を基準電圧から減少させる方向にオフセットさせることにより、各相の電圧指令値のそれぞれを補正する。一方、中性点電圧操作部28は、下側アームUn,Vn,Wnがオープン故障している場合、中性点電圧を基準電圧から増加させる方向にオフセットさせることにより、各相の電圧指令値Vu*,Vv*,Vw*のそれぞれを補正する。
As described above, according to the present embodiment, the neutral point
図4は、U相の電圧指令値Vu*およびキャリアの推移を示す説明図である。交流電流Iuが正となる区間において、通常、上側アームUpのオン指令に対して、上側アームUpから電流を流し、正電圧を印加する必要がある。ところで、上側アームUpがオープン故障している場合には、下側アームUnからの還流となり負電圧を印加してしまう。これにより、正弦波電流が乱れる可能性がある。 FIG. 4 is an explanatory diagram showing the transition of the U-phase voltage command value Vu * and the carrier. In a section in which the alternating current Iu is positive, it is usually necessary to apply a positive voltage by flowing a current from the upper arm Up in response to an ON command for the upper arm Up. By the way, when the upper arm Up has an open failure, it becomes a reflux from the lower arm Un and a negative voltage is applied. As a result, the sine wave current may be disturbed.
しかしながら、本実施形態では、上側アームUp,Vp,Wpがオープン故障している場合には、中性点電圧を基準電圧から減少させる方向にオフセットさせている。中性点電圧のオフセットにともない電圧指令値Vu*,Vv*,Vw*も減少方向へと相対的にオフセットさせられる。そのため、交流電流Iu,Iv,Iwが正となるシーンにおいて、キャリアが電圧指令値Vu*,Vv*,Vw*よりも小さくなるシーン、すなわち、上側アームUp,Vp,Wpをオンとするシーンが抑制される。これにより、本来上側アームUp,Vp,Wpで行われる還流を下側アームUn,Vn,Wnに移すことができる。その結果、図5の一点鎖線領域における実線波形で示されるように、想定どおりの線間電圧を電動機10に与えることができ、オープン故障したスイッチング素子の影響を抑制し、電動機10のトルク変動を抑制することができる。ここで、図5は、電動機10の各相の線間電圧の推移を示す説明図であり、(a)は、中性点電圧をオフセットさせない手法に関する説明図であり、(b)は、中性点電圧をオフセットさせる手法に関する説明図である。
However, in this embodiment, when the upper arms Up, Vp, and Wp have an open failure, the neutral point voltage is offset in the direction of decreasing from the reference voltage. As the neutral point voltage is offset, the voltage command values Vu *, Vv *, and Vw * are also relatively offset in the decreasing direction. Therefore, in a scene where the alternating currents Iu, Iv, and Iw are positive, there is a scene where the carrier is smaller than the voltage command values Vu *, Vv *, and Vw *, that is, a scene that turns on the upper arms Up, Vp, and Wp. It is suppressed. As a result, the reflux that is originally performed in the upper arms Up, Vp, and Wp can be transferred to the lower arms Un, Vn, and Wn. As a result, as shown by the solid line waveform in the one-dot chain line region in FIG. 5, the line voltage as expected can be applied to the
また、下側アームUn,Vn,Wnがオープン故障している場合には、中性点電圧を基準電圧から増加させる方向にオフセットさせている。中性点電圧のオフセットにともない電圧指令値Vu*,Vv*,Vw*も増加方向へと相対的にオフセットさせられる。そのため、交流電流Iu,Iv,Iwが負となるシーンにおいて、キャリアが電圧指令値Vu*,Vv*,Vw*よりも大きくなるシーン、すなわち、下側アームUn,Vn,Wnをオンとするシーンが抑制される。これにより、本来下側アームUn,Vn,Wnで行われる還流を上側アームUp,Vp,Wpに移すことができる。これにより、想定どおりの線間電圧を電動機10に与えることができ、電動機のトルク変動を抑制することができる。
Further, when the lower arm Un, Vn, Wn has an open failure, the neutral point voltage is offset in the direction of increasing from the reference voltage. As the neutral point voltage is offset, the voltage command values Vu *, Vv *, Vw * are also relatively offset in the increasing direction. Therefore, in a scene where the alternating currents Iu, Iv, Iw are negative, a scene where the carrier is larger than the voltage command values Vu *, Vv *, Vw *, that is, a scene where the lower arms Un, Vn, Wn are turned on. Is suppressed. Thus, the reflux that is originally performed in the lower arms Un, Vn, Wn can be transferred to the upper arms Up, Vp, Wp. Thereby, the expected line voltage can be given to the
もっとも、上述した手法により上側アームおよび下側アームによる代替可能なパターンは、各相の交流電流が正となるシーンにおいては、上側アームで還流している電流を下側アームに置き換える場合のみであり、直流電源から流れ込む電流を代替可能なものではない。このことは、電圧位相と電流位相が反転している場合を意味し、モーター回転方向とトルク方向が反対となる回生駆動の場合のみ有効である。 However, the pattern that can be replaced by the upper arm and the lower arm by the above-described method is only when the current flowing back in the upper arm is replaced with the lower arm in a scene where the AC current of each phase is positive. The current flowing from the DC power supply cannot be substituted. This means that the voltage phase and the current phase are reversed, and is effective only in the case of regenerative driving in which the motor rotation direction and the torque direction are opposite.
また、本実施形態によれば、中性点電圧操作部28は、中性点電圧を基準電圧から減少させる方向にオフセットさせる場合、各相の電圧指令値Vu*,Vv*,Vw*のうちの最小の電圧指令値の絶対値と、電源電圧Vdcの半分の値と(Vdc/2)の差に応じて、中性点電圧を減少方向にオフセットさせる。一方、中性点電圧操作部28は、中性点電圧を基準電圧から増加させる方向にオフセットさせる場合、各相の電圧指令値Vu*,Vv*,Vw*のうちの最大の電圧指令値と、電源電圧Vdcの半分の値(Vdc/2)との差に応じて、中性点電圧を増加方向にオフセットさせる。
Further, according to the present embodiment, when the neutral point
かかる構成によれば、電動機10における各相の線間電圧を維持したまた、オープン故障したスイッチング素子をオンするシーンをもっとも抑制することができる。このため、モーターのトルクを維持して、オープン故障した素子の影響をより小さくできるので、トルクの変動を更に抑制することができる。
According to such a configuration, the scene in which the line voltage of each phase in the
10…電動機
11…レゾルバ
12…電流センサ
20…コントローラ
21…Id・Iq指令値演算部
22…Vd・Vq指令値演算部
23…電流フィードバック制御部
24…回転数・位相検出部
25…3相/2相変換部
26…2相/3相変換部
27…オープン故障判定部
28…中性点電圧操作部
29…デッドタイム補正部
30…PWM演算部
40…インバータ
41…電圧センサ
50…電源
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記多相交流電動機に要求されるトルク指令値に基づいて、前記多相交流電動機の各相に印加する電圧の指令値であって、中性点電圧を振幅の中心電圧として周期的に変動する電圧指令値をそれぞれ算出する演算手段と、
前記インバータのスイッチング素子がオフし続けるオープン故障を判定する故障判定手段と、
基準電圧を中心として周期的に変動するキャリアの電圧レベルと、各相の電圧指令値との比較に基づいて、前記インバータを駆動する駆動信号を生成する駆動手段と、
前記故障判定手段によってオープン故障が判定された場合、前記電動機が回生駆動中であることを条件に、前記駆動手段に入力される各相の電圧指令値を補正する補正手段とを有し、
前記補正手段は、
いずれかの相において上側のスイッチング素子がオープン故障している場合、前記中性点電圧を前記基準電圧から減少させる方向にオフセットさせることにより、前記各相の電圧指令値のそれぞれを補正し、
いずれかの相において下側のスイッチング素子がオープン故障している場合、前記中性点電圧を前記基準電圧から増加させる方向にオフセットさせることにより、前記各相の電圧指令値のそれぞれを補正することを特徴とする電動機制御装置。 Corresponding to each phase of the multiphase AC motor, a plurality of series circuits of an upper switching element connected to the positive side of the power source and a lower switching element connected to the negative side of the power source are provided. In each of the motor control devices for controlling the multiphase AC motor via an inverter connected to a corresponding phase winding of the multiphase AC motor, the interconnection point of the pair of switching elements in each
Based on the torque command value required for the multi-phase AC motor, the command value of the voltage to be applied to each phase of the multi-phase AC motor, which varies periodically with the neutral point voltage as the center voltage of the amplitude Calculating means for calculating each voltage command value;
Failure determination means for determining an open failure in which the switching element of the inverter continues to be turned off;
Drive means for generating a drive signal for driving the inverter based on a comparison between the voltage level of the carrier that periodically varies around the reference voltage and the voltage command value of each phase;
A correction means for correcting the voltage command value of each phase input to the drive means on the condition that the electric motor is being regeneratively driven when an open failure is determined by the failure determination means;
The correction means includes
When the upper switching element in any phase has an open failure, the neutral point voltage is offset in a direction to decrease from the reference voltage, thereby correcting each of the voltage command values of each phase,
When the lower switching element in any phase has an open failure, each of the voltage command values of each phase is corrected by offsetting the neutral point voltage in the direction of increasing from the reference voltage. An electric motor control device.
前記中性点電圧を前記基準電圧から減少させる方向にオフセットさせる場合、各相の電圧指令値のうちの最小の電圧指令値の絶対値と、前記電源電圧の半分の値との差に応じて、前記中性点電圧を減少方向にオフセットさせ、
前記中性点電圧を前記基準電圧から増加させる方向にオフセットさせる場合、各相の電圧指令値のうちの最大の電圧指令値と、前記電源電圧の半分の値との差に応じて、前記中性点電圧を増加方向にオフセットさせることを特徴とする請求項1に記載された電動機制御装置。 The correction means includes
When the neutral point voltage is offset in the direction of decreasing from the reference voltage, depending on the difference between the absolute value of the minimum voltage command value of the voltage command values of each phase and the half value of the power supply voltage , Offset the neutral point voltage in the decreasing direction,
In the case where the neutral point voltage is offset in the direction of increasing from the reference voltage, the neutral point voltage is determined according to the difference between the maximum voltage command value of the voltage command values of each phase and the half value of the power supply voltage. The motor control device according to claim 1, wherein the sex point voltage is offset in an increasing direction.
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-
2009
- 2009-01-28 JP JP2009016267A patent/JP2010178449A/en active Pending
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WO2020240686A1 (en) * | 2019-05-28 | 2020-12-03 | 三菱電機株式会社 | Heat pump device, air conditioner, and refrigerating machine |
JPWO2020240686A1 (en) * | 2019-05-28 | 2021-11-25 | 三菱電機株式会社 | Heat pump equipment, air conditioners and refrigerators |
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US12015362B2 (en) | 2019-05-28 | 2024-06-18 | Mitsubishi Electric Corporation | Heat pump apparatus, air conditioner, and refrigerator |
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