JP2011019302A - Controller for motor driving system - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、インバータの異常を検出する技術に関し、特に、インバータの各相アームのうちの一相がオープン故障したことを検出する技術に関する。 The present invention relates to a technique for detecting an abnormality of an inverter, and more particularly to a technique for detecting that one phase of each phase arm of an inverter has an open failure.
近年、電気自動車やハイブリッド自動車等の電動車両を走行させるために電動モータを使用する車両が増えつつある。このようなモータを駆動させるために、一般に、インバータが用いられる。 In recent years, an increasing number of vehicles use electric motors to drive electric vehicles such as electric vehicles and hybrid vehicles. In general, an inverter is used to drive such a motor.
特開2006−320176号公報(特許文献1)には、直流電源と、2つの半導体スイッチング素子を直列接続して各相の上下アームを形成し、直流電源の電力を可変電圧・可変周波数の交流に変換するインバータと、このインバータの直流端子間に接続された平滑コンデンサと、インバータの出力交流を供給され車両駆動力を発生する交流電動機と、インバータを制御する制御手段とを備えた電気車制御装置の診断装置において、インバータの直流端子間に2つの抵抗の直列接続体を接続し、この直列接続点をインバータのいずれかの相の上下アームの接続点と接続して診断点を形成するとともに、この診断点の電位を予定の基準値と比較することにより、ショート故障およびオープン故障の診断を実行する構成が開示される。 Japanese Patent Laid-Open No. 2006-320176 (Patent Document 1) discloses a DC power source and two semiconductor switching elements connected in series to form upper and lower arms for each phase, and the power of the DC power source is changed to a variable voltage / variable frequency AC. An electric vehicle control comprising: an inverter for converting the inverter; a smoothing capacitor connected between the DC terminals of the inverter; an AC motor supplied with the output AC of the inverter to generate a vehicle driving force; and a control means for controlling the inverter In the apparatus diagnosis device, a series connection of two resistors is connected between the DC terminals of the inverter, and this series connection point is connected to the connection point of the upper and lower arms of either phase of the inverter to form a diagnosis point A configuration for diagnosing a short fault and an open fault by comparing the potential at the diagnostic point with a predetermined reference value is disclosed.
また、特開2009−017665号公報(特許文献2)には、第1から第n(nは自然数)のスイッチング回路を含むインバータの異常を検出するための異常検出装置において、第i(iはn以下の自然数)のスイッチング回路の第1のスイッチング素子を第1の所定時間オンさせたときに第1の所定時間内に所定の閾値を超える過電流が検出された場合に、第iのスイッチング回路の第2のスイッチング素子が短絡故障していると判定する構成が開示される。 Japanese Patent Laid-Open No. 2009-017665 (Patent Document 2) discloses an abnormality detection apparatus for detecting abnormality of an inverter including first to n-th (n is a natural number) switching circuits. switching is performed when an overcurrent exceeding a predetermined threshold is detected within a first predetermined time when the first switching element of the switching circuit of a natural number less than n) is turned on for the first predetermined time. A configuration for determining that a second switching element of a circuit is short-circuited is disclosed.
ところで、従来より、交流モータの制御方式を、交流モータの運転領域に応じてパルス幅変調(PWM)制御方式と矩形波電圧制御方式との間で切換える構成が知られている。このような構成では、モータを高効率に駆動するために、一般的にはベクトル制御に基づくPWMに従ってモータ電流が制御されるが、PWM制御では線間基本波電圧の確保に限界があるため、PWMデューティを最大値に固定した矩形波電圧をモータに印加して、当該矩形波電圧の位相制御によって出力トルクを制御する方式(矩形波電圧制御方式)と、通常のPWM制御方式とを状況に応じて切換えて適用する構成が提案されている。 By the way, the structure which switches conventionally the control system of an AC motor between a pulse width modulation (PWM) control system and a rectangular wave voltage control system according to the driving | running | working area | region of an AC motor is known. In such a configuration, in order to drive the motor with high efficiency, the motor current is generally controlled according to PWM based on vector control. However, in PWM control, there is a limit to securing the line fundamental wave voltage, Applying a rectangular wave voltage with the PWM duty fixed to the maximum value to the motor and controlling the output torque by phase control of the rectangular wave voltage (rectangular wave voltage control method) and a normal PWM control method There has been proposed a configuration in which switching is applied accordingly.
しかしながら、このような構成では、制御方式の切換点において制御動作が不安定化することによってモータ電流が大きく乱れてしまう可能性がある。その結果、上述したような、診断点の電位やインバータを流れる電流に基づいてインバータの異常を検出する構成においては、この制御方式の切換え時に発生する電位や電流の変動を検出することにより、誤ってインバータの異常と判断してしまうおそれがある。 However, in such a configuration, there is a possibility that the motor current is greatly disturbed by the unstable control operation at the switching point of the control method. As a result, in the configuration that detects the abnormality of the inverter based on the potential of the diagnostic point and the current flowing through the inverter as described above, the error is detected by detecting the fluctuation of the potential and the current that occurs when the control method is switched. May be judged as an inverter malfunction.
それゆえ、この発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、その目的は、制御モードを切換可能な交流モータを有するモータ駆動システムにおいて、インバータの異常を正確に検出可能な制御装置を提供することである。 Therefore, the present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a control device capable of accurately detecting an abnormality of an inverter in a motor drive system having an AC motor capable of switching a control mode. Is to provide.
この発明によるモータ駆動システムの制御装置は、直流電源と、直流電源が出力する直流電圧を交流モータ駆動のための交流電圧に変換するインバータを備えたモータ駆動システムの制御装置である。制御装置は、交流モータの運転条件に応じて、交流モータに矩形波電圧を印加する第1の制御モードおよびパルス幅変調制御に従って交流モータへの印加電圧を制御する第2の制御モードの間の切換の要否を判定する制御モード判定部と、交流モータの各相を流れるモータ電流のオフセット量を補正するためのフィードバック制御を行なうオフセット補正部と、オフセット補正部によってオフセット量に基づいて算出されたオフセットフィードバック量を監視することにより、インバータが異常であることを検出する異常検出部とを備える。異常検出部は、オフセットフィードバック量が閾値を上回る状態が所定時間継続したか否かを判断し、閾値を上回る状態が所定時間継続したと判断した場合に、インバータが異常であることを検出する異常検出手段と、交流モータに所定値以上のトルク変化または回転数変化が発生したことを検出する変化検出手段と、変化検出手段によって所定値以上のトルク変化または回転数変化の発生が検出されたときであって、制御モード判定部によって第1および第2の制御モードの間の切換が必要であると判定された場合には、閾値を増加させるように閾値を補正する補正手段とを含む。 A control device for a motor drive system according to the present invention is a control device for a motor drive system including a DC power source and an inverter that converts a DC voltage output from the DC power source into an AC voltage for driving an AC motor. The control device includes a first control mode in which a rectangular wave voltage is applied to the AC motor and a second control mode in which the applied voltage to the AC motor is controlled in accordance with pulse width modulation control according to the operating condition of the AC motor. A control mode determination unit that determines whether or not switching is necessary, an offset correction unit that performs feedback control for correcting an offset amount of a motor current flowing through each phase of the AC motor, and an offset correction unit that is calculated based on the offset amount. And an abnormality detection unit that detects that the inverter is abnormal by monitoring the offset feedback amount. The abnormality detection unit determines whether or not the state in which the offset feedback amount exceeds the threshold value has continued for a predetermined time, and detects that the inverter is abnormal when determining that the state in which the offset feedback amount has exceeded the threshold value has continued for a predetermined time A detecting means, a change detecting means for detecting that a torque change or a rotational speed change of a predetermined value or more has occurred in the AC motor, and a change detecting means detecting the occurrence of a torque change or a rotational speed change of a predetermined value or more. Then, when the control mode determination unit determines that switching between the first and second control modes is necessary, it includes correction means for correcting the threshold value so as to increase the threshold value.
好ましくは、インバータは、交流モータの各相にそれぞれ対応する複数のアームを備え、複数のアームの各々は、直列接続された2つのスイッチング素子を含む。異常検出手段は、閾値を上回る状態が所定時間継続したと判断した場合に、複数のアームのうちのいずれか1つのアームに含まれる一方のスイッチング素子が常時オフ状態となるオープン故障であることを検出する。 Preferably, the inverter includes a plurality of arms each corresponding to each phase of the AC motor, and each of the plurality of arms includes two switching elements connected in series. When the abnormality detection means determines that the state exceeding the threshold value has continued for a predetermined time, it indicates that one switching element included in any one of the plurality of arms is an open failure in which the switching element is always in an OFF state. To detect.
この発明によれば、制御モードを切換可能な交流モータを有するモータ駆動システムにおいて、インバータに発生した異常を正確に検出することが可能となる。 According to the present invention, in a motor drive system having an AC motor capable of switching the control mode, it is possible to accurately detect an abnormality occurring in the inverter.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals and description thereof will not be repeated.
(電動機制御の全体構成)
図1は、本発明の実施の形態に従うモータ駆動システムの全体構成図である。
(General configuration of motor control)
FIG. 1 is an overall configuration diagram of a motor drive system according to an embodiment of the present invention.
図1を参照して、モータ駆動システム100は、直流電圧発生部10♯と、平滑コンデンサC0と、インバータ14と、交流モータM1と、制御装置30とを備える。
Referring to FIG. 1,
交流モータM1は、たとえば、電動車両(ハイブリッド自動車、電気自動車や燃料電池車等の電気エネルギによって車両駆動力を発生する自動車をいうものとする)の駆動輪を駆動するためのトルクを発生するための駆動用電動機である。あるいは、この交流モータM1は、エンジンにて駆動される発電機の機能を持つように構成されてもよく、電動機および発電機の機能を併せ持つように構成されてもよい。さらに、交流モータM1は、エンジンに対して電動機として動作し、たとえば、エンジン始動を行ない得るようなものとしてハイブリッド自動車に組み込まれるようにしてもよい。 For example, AC motor M1 generates torque for driving the driving wheels of an electric vehicle (referred to as a vehicle that generates vehicle driving force by electric energy such as a hybrid vehicle, an electric vehicle, and a fuel cell vehicle). This is an electric motor for driving. Alternatively, AC motor M1 may be configured to have a function of a generator driven by an engine, or may be configured to have both functions of an electric motor and a generator. Furthermore, AC motor M1 may operate as an electric motor for the engine, and may be incorporated in a hybrid vehicle so that the engine can be started, for example.
直流電圧発生部10♯は、直流電源Bと、システムリレーSR1,SR2と、平滑コンデンサC1と、昇降圧コンバータ12とを含む。
DC
直流電源Bは、代表的には、ニッケル水素またはリチウムイオン等の二次電池や電気二重層キャパシタ等の蓄電装置により構成される。直流電源Bが出力する直流電圧Vbおよび入出力される直流電流Ibは、電圧センサ10および電流センサ11によってそれぞれ検知される。
The DC power supply B is typically constituted by a secondary battery such as nickel metal hydride or lithium ion, or a power storage device such as an electric double layer capacitor. The DC voltage Vb output from the DC power supply B and the input / output DC current Ib are detected by the
システムリレーSR1は、直流電源Bの正極端子および電力線6の間に接続され、システムリレーSR1は、直流電源Bの負極端子およびアース線5の間に接続される。システムリレーSR1,SR2は、制御装置30からの信号SEによりオン/オフされる。
System relay SR 1 is connected between the positive terminal of DC power supply B and power line 6, and system relay SR 1 is connected between the negative terminal of DC power supply B and ground line 5. System relays SR1 and SR2 are turned on / off by signal SE from
昇降圧コンバータ12は、リアクトルL1と、電力用半導体スイッチング素子Q1,Q2と、ダイオードD1,D2とを含む。電力用半導体スイッチング素子Q1およびQ2は、電力線7およびアース線5の間に直列に接続される。電力用半導体スイッチング素子Q1およびQ2のオン・オフは、制御装置30からのスイッチング制御信号S1およびS2によって制御される。
Buck-
この発明の実施の形態において、電力用半導体スイッチング素子(以下、単に「スイッチング素子」と称する)としては、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)、電力用MOS(Metal Oxide Semiconductor)トランジスタあるいは、電力用バイポーラトランジスタ等を用いることができる。スイッチング素子Q1,Q2に対しては、逆並列ダイオードD1,D2が配置されている。リアクトルL1は、スイッチング素子Q1およびQ2の接続ノードと電力線6の間に接続される。また、平滑コンデンサC0は、電力線7およびアース線5の間に接続される。
In the embodiment of the present invention, an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor), a power MOS (Metal Oxide Semiconductor) transistor, or a power bipolar transistor is used as a power semiconductor switching element (hereinafter simply referred to as “switching element”). Etc. can be used. Anti-parallel diodes D1, D2 are arranged for switching elements Q1, Q2. Reactor L1 is connected between a connection node of switching elements Q1 and Q2 and power line 6. Further, the
インバータ14は、電力線7およびアース線5の間に並列に設けられる、U相上下アーム15と、V相上下アーム16と、W相上下アーム17とから成る。各相上下アームは、電力線7およびアース線5の間に直列接続されたスイッチング素子から構成される。たとえば、U相上下アーム15は、スイッチング素子Q3,Q4から成り、V相上下アーム16は、スイッチング素子Q5,Q6から成り、W相上下アーム17は、スイッチング素子Q7,Q8から成る。また、スイッチング素子Q3〜Q8に対して、逆並列ダイオードD3〜D8がそれぞれ接続されている。スイッチング素子Q3〜Q8のオン・オフは、制御装置30からのスイッチング制御信号S3〜S8によって制御される。
代表的には、交流モータM1は、3相の永久磁石型同期電動機であり、U,V,W相の3つのコイルの一端が中性点に共通接続されて構成される。さらに、各相コイルの他端は、各相上下アーム15〜17のスイッチング素子の中間点と接続されている。
Typically, AC motor M1 is a three-phase permanent magnet type synchronous motor, and one end of three U, V, and W phase coils is commonly connected to a neutral point. Furthermore, the other end of each phase coil is connected to the midpoint of the switching elements of the upper and
昇降圧コンバータ12は、昇圧動作時には、直流電源Bから供給された直流電圧Vbを昇圧した直流電圧VH(インバータ14への入力電圧に相当するこの直流電圧を、以下「システム電圧」とも称する)をインバータ14へ供給する。より具体的には、制御装置30からのスイッチング制御信号S1,S2に応答して、スイッチング素子Q1のオン期間およびスイッチング素子のQ2のオン期間(または、スイッチング素子Q1,Q2の両方がオフする期間)が交互に設けられ、昇圧比は、これらのオン期間の比に応じたものとなる。あるいは、スイッチング素子Q1およびQ2をオンおよびオフにそれぞれ固定すれば、VH=Vb(昇圧比=1.0)とすることもできる。
In the step-up / down
また、昇降圧コンバータ12は、降圧動作時には、平滑コンデンサC0を介してインバータ14から供給された直流電圧VH(システム電圧)を降圧して直流電源Bを充電する。より具体的には、制御装置30からのスイッチング制御信号S1,S2に応答して、スイッチング素子Q1のみがオンする期間と、スイッチング素子Q1,Q2の両方がオフする期間(または、スイッチング素子のQ2のオン期間)とが交互に設けられ、降圧比は上記オン期間のデューティ比に応じたものとなる。
Further, during the step-down operation, the step-up / down
平滑コンデンサC0は、昇降圧コンバータ12からの直流電圧を平滑化し、その平滑化した直流電圧をインバータ14へ供給する。電圧センサ13は、平滑コンデンサC0の両端の電圧、すなわち、システム電圧VHを検出し、その検出値を制御装置30へ出力する。
Smoothing capacitor C0 smoothes the DC voltage from step-up / down
インバータ14は、交流モータM1のトルク指令値が正(Trqcom>0)の場合には、平滑コンデンサC0から直流電圧が供給されると制御装置30からのスイッチング制御信号S3〜S8に応答した、スイッチング素子Q3〜Q8のスイッチング動作により直流電圧を交流電圧に変換して正のトルクを出力するように交流モータM1を駆動する。また、インバータ14は、交流モータM1のトルク指令値が零の場合(Trqcom=0)には、スイッチング制御信号S3〜S8に応答したスイッチング動作により、直流電圧を交流電圧に変換してトルクが零になるように交流モータM1を駆動する。これにより、交流モータM1は、トルク指令値Trqcomによって指定された零または正のトルクを発生するように駆動される。
When the torque command value of AC motor M1 is positive (Trqcom> 0),
さらに、モータ駆動システム100が搭載された電動車両の回生制動時には、交流モータM1のトルク指令値Trqcomは負に設定される(Trqcom<0)。この場合には、インバータ14は、スイッチング制御信号S3〜S8に応答したスイッチング動作により、交流モータM1が発電した交流電圧を直流電圧に変換し、その変換した直流電圧(システム電圧)を平滑コンデンサC0を介して昇降圧コンバータ12へ供給する。なお、ここで言う回生制動とは、電動車両を運転するドライバーによるフットブレーキ操作があった場合の回生発電を伴う制動や、フットブレーキを操作しないものの、走行中にアクセルペダルをオフすることで回生発電をさせながら車両を減速(または加速の中止)させることを含む。
Further, during regenerative braking of an electric vehicle equipped with
電流センサ24は、交流モータM1に流れるモータ電流MCRTを検出し、その検出したモータ電流を制御装置30へ出力する。なお、三相電流Iu,Iv,Iwの瞬時値の和は零であるので、図1に示すように電流センサ24は2相分のモータ電流(たとえば、V相電流IvおよびW相電流Iiw)を検出するように配置すれば足りる。
回転角センサ(レゾルバ)25は、交流モータM1のロータ回転角θを検出し、その検出した回転角θを制御装置30へ送出する。制御装置30では、回転角θに基づき交流モータM1の回転数(回転速度)Nmtおよび角速度ω(rad/s)を算出できる。なお、回転角センサ25については、回転角θを制御装置30にてモータ電圧や電流から直接演算することによって、配置を省略してもよい。
The rotation angle sensor (resolver) 25 detects the rotor rotation angle θ of the AC motor M1, and sends the detected rotation angle θ to the
制御装置30は、電子制御ユニット(ECU)により構成され、予め記憶されたプログラムを図示しないCPUで実行することによるソフトウェア処理および/または専用の電子回路によるハードウェア処理により、モータ駆動システム100の動作を制御する。
The
代表的な機能として、制御装置30は、入力されたトルク指令値Trqcom、電圧センサ10によって検出された直流電圧Vb、電流センサ11によって検出された直流電流Ib、電圧センサ13によって検出されたシステム電圧VHおよび電流センサ24からのモータ電流Iv,Iw、回転角センサ25からの回転角θ等に基づいて、後述する制御方式により交流モータM1がトルク指令値Trqcomに従ったトルクを出力するように、昇降圧コンバータ12およびインバータ14の動作を制御する。すなわち、昇降圧コンバータ12およびインバータ14を上記のように制御するためのスイッチング制御信号S1〜S8を生成して、昇降圧コンバータ12およびインバータ14へ出力する。
As a representative function, the
昇降圧コンバータ12の昇圧動作時には、制御装置30は、システム電圧VHをフィードバック制御し、システム電圧VHが電圧指令値に一致するようにスイッチング制御信号S1,S2を生成する。
During the step-up operation of buck-
また、制御装置30は、電動車両が回生制動モードに入ったことを示す信号RGEを外部ECUから受けると、交流モータM1で発電された交流電圧を直流電圧に変換するようにスイッチング制御信号S3〜S8を生成してインバータ14へ出力する。これにより、インバータ14は、交流モータM1で発電された交流電圧を直流電圧に変換して昇降圧コンバータ12へ供給する。
When
さらに、制御装置30は、電動車両が回生制動モードに入ったことを示す信号RGEを外部ECUから受けると、インバータ14から供給された直流電圧を降圧するようにスイッチング制御信号S1,S2を生成し、昇降圧コンバータ12へ出力する。これにより、交流モータM1が発電した交流電圧は、直流電圧に変換され、降圧されて直流電源Bに供給される。
Further, when receiving a signal RGE indicating that the electric vehicle has entered the regenerative braking mode from the external ECU,
(制御モードの説明)
制御装置30による交流モータM1の制御についてさらに詳細に説明する。
(Description of control mode)
Control of AC motor M1 by
図2は、本発明の実施の形態によるモータ駆動システム100における交流モータM1の制御モードを概略的に説明する図である。
FIG. 2 is a diagram schematically illustrating a control mode of AC motor M1 in
図2に示すように、本発明の実施の形態によるモータ駆動システム100では、交流モータM1の制御、すなわち、インバータ14における電力変換について、3つの制御モードを切換えて使用する。
As shown in FIG. 2, in
正弦波PWM制御は、一般的なPWM制御として用いられるものであり、各相上下アーム素子のオン・オフを、正弦波状の電圧指令と搬送波(代表的には三角波)との電圧比較に従って制御する。この結果、上アーム素子のオン期間に対応するハイレベル期間と、下アーム素子のオン期間に対応するローレベル期間との集合について、一定期間内でその基本波成分が正弦波となるようにデューティが制御される。周知のように、正弦波状の電圧指令の振幅が搬送波振幅以下の範囲に制限される正弦波PWM制御では、交流モータM1への印加電圧(以下、単に「モータ印加電圧」とも称する)の基本波成分をインバータの直流リンク電圧の約0.61倍程度までしか高めることができない。以下、本明細書では、インバータ14の直流リンク電圧(すなわち、システム電圧VH)に対するモータ印加電圧(線間電圧)の基本波成分(実効値)の比を「変調率」と称することとする。
The sine wave PWM control is used as a general PWM control, and controls on / off of each phase upper and lower arm elements according to a voltage comparison between a sine wave voltage command and a carrier wave (typically a triangular wave). . As a result, for a set of a high level period corresponding to the on period of the upper arm element and a low level period corresponding to the on period of the lower arm element, the duty is set so that the fundamental wave component becomes a sine wave within a certain period. Is controlled. As is well known, in the sine wave PWM control in which the amplitude of the sinusoidal voltage command is limited to a range below the carrier wave amplitude, the fundamental wave of the applied voltage to the AC motor M1 (hereinafter also simply referred to as “motor applied voltage”). The component can only be increased to about 0.61 times the DC link voltage of the inverter. Hereinafter, in this specification, the ratio of the fundamental component (effective value) of the motor applied voltage (line voltage) to the DC link voltage (that is, the system voltage VH) of the
正弦波PWM制御では、正弦波の電圧指令の振幅が搬送波振幅以下の範囲であるため、交流モータM1に印加される線間電圧が正弦波となる。また、搬送波振幅以下の範囲の正弦波成分に3n次高調波成分(n:自然数、代表的には、n=1の3次高調波)を重畳させて電圧指令を生成する制御方式も提案されている。この制御方式では、高調波分によって電圧指令が搬送波振幅よりも高くなる期間が生じるが、各相に重畳された3n次高調波成分は線間では打ち消されるので、線間電圧は、正弦波を維持したものとなる。本実施の形態では、この制御方式も正弦波PWM制御に含めるものとする。 In the sine wave PWM control, since the amplitude of the sine wave voltage command is in the range of the carrier wave amplitude or less, the line voltage applied to the AC motor M1 becomes a sine wave. Also proposed is a control method in which a voltage command is generated by superimposing a 3n-order harmonic component (n: a natural number, typically n = 1 third-harmonic) on a sine wave component in the range below the carrier wave amplitude. ing. In this control method, a period in which the voltage command becomes higher than the carrier wave amplitude occurs due to the harmonic component. However, since the 3n-order harmonic component superimposed on each phase is canceled between lines, the line voltage is a sine wave. It will be maintained. In the present embodiment, this control method is also included in the sine wave PWM control.
一方、矩形波電圧制御では、上記一定期間内で、ハイレベル期間およびローレベル期間の比が1:1の矩形波1パルス分を交流モータM1へ印加する。これにより、変調率は0.78まで高められる。 On the other hand, in the rectangular wave voltage control, one pulse of a rectangular wave having a ratio of 1: 1 between the high level period and the low level period is applied to the AC motor M1 within the predetermined period. As a result, the modulation rate is increased to 0.78.
過変調PWM制御は、電圧指令(正弦波成分)の振幅が搬送波振幅より大きい範囲で上記正弦波PWM制御と同様のPWM制御を行なうものである。特に、電圧指令を本来の正弦波波形から歪ませること(振幅補正)によって基本波成分を高めることができ、変調率を正弦波PWM制御モードでの最高変調率から0.78の範囲まで高めることができる。過変調PWM制御では、電圧指令(正弦波成分)の振幅が搬送波振幅より大きいため、交流モータM1に印加される線間電圧は、正弦波ではなく歪んだ電圧となる。 The overmodulation PWM control performs PWM control similar to the sine wave PWM control in a range where the amplitude of the voltage command (sine wave component) is larger than the carrier wave amplitude. In particular, the fundamental wave component can be increased by distorting the voltage command from the original sine wave waveform (amplitude correction), and the modulation rate is increased from the maximum modulation rate in the sine wave PWM control mode to a range of 0.78. Can do. In overmodulation PWM control, since the amplitude of the voltage command (sine wave component) is larger than the carrier wave amplitude, the line voltage applied to AC motor M1 is not a sine wave but a distorted voltage.
交流モータM1では、回転数や出力トルクが増加すると誘起電圧が高くなるため、必要となる駆動電圧(モータ必要電圧)が高くなる。昇降圧コンバータ12による昇圧電圧すなわち、システム電圧VHはこのモータ必要電圧よりも高く設定する必要がある。その一方で、昇降圧コンバータ12による昇圧電圧すなわち、システム電圧VHには限界値(VH最大電圧)が存在する。
In the AC motor M1, the induced voltage increases as the rotational speed and output torque increase, so that the required drive voltage (motor required voltage) increases. The boosted voltage by the step-up / down
したがって、交流モータM1の動作状態に応じて、モータ電流のフィードバックによってモータ印加電圧(交流)の振幅および位相を制御する、正弦波PWM制御または過変調PWM制御によるPWM制御モード、および、矩形波電圧制御モードのいずれかが選択的に適用される。なお、矩形波電圧制御では、モータ印加電圧の振幅が固定されるため、トルク実績値とトルク指令値との偏差に基づく、矩形波電圧パルスの位相制御によってトルク制御が実行される。 Therefore, a PWM control mode by sine wave PWM control or overmodulation PWM control that controls the amplitude and phase of the motor applied voltage (AC) by feedback of motor current according to the operating state of AC motor M1, and rectangular wave voltage One of the control modes is selectively applied. In the rectangular wave voltage control, since the amplitude of the motor applied voltage is fixed, the torque control is executed by the phase control of the rectangular wave voltage pulse based on the deviation between the actual torque value and the torque command value.
図3は、制御モードの選択方式を説明するフローチャートである。
図3のフローチャートに示されるように、図示しない上位ECUによって、アクセル開度等に従う車両要求出力に基づき交流モータM1のトルク指令値Trqcomが算出される(ステップS100)のを受けて、制御装置30は、予め設定されたマップ等に基づいて、交流モータM1のトルク指令値Trqcomおよび回転数からモータ必要電圧(誘起電圧)を算出し(ステップS110)、さらに、モータ必要電圧ととシステム電圧VHの最大値(VH最大値)との関係に従って、矩形波電圧制御モードおよびPWM制御モードのいずれを適用してモータ制御を行なうか否かを決定する(ステップS120)。PWM制御モードの適用時に、正弦波PWM制御および過変調PWM制御のいずれを用いるかについては、ベクトル制御に従う電圧指令値の変調率範囲に応じて決定する。上記制御フローに従って、交流モータM1の運転条件に従って、図2に示した複数の制御モードのうちから適正な制御モードが適用される。
FIG. 3 is a flowchart illustrating a control mode selection method.
As shown in the flowchart of FIG. 3, upon receiving a torque command value Trqcom of AC motor M <b> 1 (step S <b> 100) calculated by a host ECU (not shown) based on a required vehicle output according to the accelerator opening, etc.,
図4には、交流モータM1の動作状態と上述の制御モードとの対応関係が示される。
図4を参照して、概略的には、低回転数域A1ではトルク変動を小さくするために正弦波PWM制御が用いられ、中回転数域A2では過変調PWM制御、高回転数域A3では、矩形波電圧制御が適用される。特に、過変調PWM制御および矩形波電圧制御の適用により、交流モータM1の出力向上が実現される。このように、図2に示した制御モードのいずれを用いるかについては、基本的には、実現可能な変調率の範囲内で決定される。
FIG. 4 shows a correspondence relationship between the operation state of AC motor M1 and the above-described control mode.
Referring to FIG. 4, sine wave PWM control is generally used to reduce torque fluctuation in the low rotation speed range A1, overmodulation PWM control in the middle rotation speed range A2, and in the high rotation speed range A3. Square wave voltage control is applied. In particular, the output of AC motor M1 is improved by applying overmodulation PWM control and rectangular wave voltage control. As described above, which of the control modes shown in FIG. 2 is used is basically determined within the range of the modulation rate that can be realized.
図5は、本発明の実施の形態によるモータ駆動システムによるモータ制御構成を説明するブロック図である。図5に示されたモータ制御のための各機能ブロックは、制御装置30によるハードウェア的あるいはソフトウェア的な処理によって実現することができる。
FIG. 5 is a block diagram illustrating a motor control configuration by the motor drive system according to the embodiment of the present invention. Each functional block for motor control shown in FIG. 5 can be realized by hardware or software processing by the
図5を参照して、PWM制御部200およびオフセットF/B(フィードバック)処理部300は、PWM制御モードの選択時に、交流モータM1がトルク指令値Trqcomに従ったトルクを出力するように、パルス幅変調(PWM)制御に従ってインバータ14のスイッチング制御信号S3〜S8を生成する。なお、図示は省略するが、制御装置30は、矩形波電圧制御モードの選択時に、トルク推定値とトルク指令値との偏差に基づく、矩形波パルスの電圧位相制御によってトルク制御を実行するための矩形波電圧制御部をさらに備えている。
Referring to FIG. 5,
具体的には、PWM制御部200は、電流指令生成部210と、座標変換部220,240と、PI演算部230と、PWM信号生成部250と、制御モード判定部260とを含む。
Specifically, the
電流指令生成部210は、予め定められたテーブル等に従って、トルク指令値Trqcomに応じたd軸電流指令値Idcomおよびq軸電流指令値Iqcomを生成する。
Current
座標変換部220は、回転角センサ25によって検出される交流モータM1の回転角θを用いた座標変換(3相→2相)により、電流センサ24によって検出されたV相電流ivおよびW相電流iwを基に、d軸電流Idおよびq軸電流Iqを算出する。
The coordinate
PI演算部230には、d軸電流の指令値に対する偏差ΔId(ΔId=Idcom−Id)およびq軸電流の指令値に対する偏差ΔIq(ΔIq=Iqcom−Iq)が入力される。PI演算部230は、d軸電流偏差ΔIdおよびq軸電流偏差ΔIqについて所定ゲインによるPI演算を行なって制御偏差を求め、この制御偏差に応じたd軸電圧指令値Vd♯およびq軸電圧指令値Vq♯を生成する。
The
座標変換部240は、交流モータM1の回転角θを用いた座標変換(2相→3相)によって、d軸電圧指令値Vd♯およびq軸電圧指令値Vq♯をU相、V相、W相の各相電圧指令値Vu♯,Vv♯,Vw♯に変換する。なお、d軸,q軸電圧指令値Vd♯,Vq♯から各相電圧指令値Vu♯,Vv♯,Vw♯への変換には、システム電圧VHも反映される。
The coordinate
座標変換部240によって変換された各相電圧指令値Vu♯,Vv♯,Vw♯には、さらに、オフセットF/B処理部300によって生成されたオフセット補正値ΔVu♯,ΔVv♯,ΔVw♯が加算される。そして、各相電圧指令値Vu♯,Vv♯,Vw♯にオフセット補正値ΔVu♯,ΔVv♯,ΔVw♯を加算した値が、最終的な各相電圧指令値Vu*,Vv*,Vw*としてPWM信号生成部250に与えられる。
Offset correction values ΔVu #, ΔVv #, ΔVw # generated by the offset F /
詳細には、オフセットF/B処理部300は、交流モータM1に流れるモータ電流からオフセット補正値を算出し、その算出したオフセット補正値に基づいて各相電圧指令値Vu♯,Vv♯,Vw♯を補正する。具体的には、オフセットF/B処理部300は、オフセット演算部310と、PI演算部320と、リミッタ330とを含む。
Specifically, offset F /
オフセット演算部310は、電流センサ24によって検出されたモータ電流iu,iv,iwに含まれるオフセット量を算出する。具体的には、オフセット演算部310は、そのときの目標モータ電流(d軸,q軸電流指令値に対応する各相モータ電流の目標値)の平均値を、電流センサ24によって検出されたモータ電流iu,iv,iwの平均値から減算し、この偏差Δiu,Δiv,Δiwをオフセット量としてPI演算部320に供給する。
The offset
PI演算部320は、オフセット量Δiu,Δiv,ΔiwにPゲインを乗算してPフィードバック値を算出するとともに、オフセット量Δiu,Δiv,ΔiwにIゲインを乗算してIフォードバック値を算出し、これらを加算して各相電圧指令値のオフセット補正値ΔVu,ΔVv,ΔVwを算出する。なお、以下では、PI演算部320によって算出されるPフィードバック値を、「オフセットF/B用積分項」とも称する。
The
リミッタ330は、オフセットF/B処理によって補正可能な範囲を制限する。具体的には、リミッタ330は、PI演算部320から供給されるオフセット補正値ΔVu,ΔVv,ΔVwを、予め定められた補正範囲の上限値(以下、「制御リミッタ」とも称する)を超えないように制限する。
The
なお、このようにオフセット補正値を制限する構成としたのは、例えば電流センサ24に異常があってセンサ誤差が大きくなる場合には、オフセット量も増大するため、当該オフセット量に従って電圧指令値を補正することによって、却って正常な制御ができなくなるためである。
The offset correction value is limited in this way because, for example, when the
したがって、リミッタ330は、制御リミッタを用いてPI演算部320からのオフセット補正値ΔVu,ΔVv,ΔVwに制限をかけることにより、最終的なオフセット補正値ΔVu♯,ΔVv♯,ΔVw♯として出力する。そして、このオフセット補正値ΔVu♯,ΔVv♯,ΔVw♯がU相、V相、W相の各相電圧指令値Vu♯,Vv♯,Vw♯にそれぞれ加算されることによって、最終的な各相電圧指令値Vu*,Vv*,Vw*が生成される。
Therefore, the
PWM信号生成部250は、各相の電圧指令値Vu*,Vv*,Vw*と所定の搬送波との比較に基づいて、スイッチング制御信号S3〜S8を生成する。インバータ14がPWM制御部200によって生成されたスイッチング制御信号S3〜S8に従ってスイッチング制御されることにより、電流指令生成部210に入力されたトルク指令値Trqcomに従ったトルクを出力するための交流電圧が印加される。
The PWM
このように、トルク指令値Trqcomに応じた電流指令値(Idcom,Iqcom)へモータ電流を制御する閉ループが構成されることにより、交流モータM1の出力トルクはトルク指令値Trqcomに従って制御される。 As described above, a closed loop for controlling the motor current to the current command value (Idcom, Iqcom) corresponding to the torque command value Trqcom is configured, whereby the output torque of the AC motor M1 is controlled according to the torque command value Trqcom.
制御モード判定部260は、図3に示したフローチャートに従ってPWM制御モード(正弦波PWM制御/過変調PWM制御)が選択されたときに、以下に示す変調率演算に従って、正弦波PWM制御および過変調PWMの一方を選択する。
When the PWM control mode (sine wave PWM control / overmodulation PWM control) is selected according to the flowchart shown in FIG. 3, the control
制御モード判定部260は、PI演算部230によって生成されたd軸電圧指令値Vd♯およびq軸電圧指令値Vq♯を用いて、下記(1),(2)式に従って線間電圧振幅Vampを算出する。
Control
Vamp=|Vd♯|・cosφ+|Vq♯|・sinφ …(1)
tanφ=Vq♯/Vd♯ …(2)
さらに、制御モード判定部260は、システム電圧VHに対する上記演算による線間電圧振幅Vampの比である変調率Kmdを、すなわち下記(3)式に従って演算する。
Vamp = | Vd # | .cosφ + | Vq # | .sinφ (1)
tan φ = Vq # / Vd # (2)
Furthermore, the control
Kmd=Vamp/VH♯…(3)
制御モード判定部260は、上記の演算により求められた変調率Kmdに従って、正弦波PWM制御および過変調PWM制御の一方を選択する。なお、上述のように、制御モード判定部260による制御方式の選択はPWM信号生成部250における搬送波の切換えに反映される。すなわち、過変調PWM制御時には、PWM信号生成部250におけるPWM変調時に用いられる搬送波が、正弦波PWM制御時の一般的なものから切換えられる。
Kmd = Vamp / VH # (3)
Control
あるいは、式(3)により求められた変調率KmdがPWM制御モードにより実現可能な範囲を超えている場合には、制御モード判定部260は、矩形波電圧制御モードへの変更を促す出力を上位ECU(図示せず)に対して送出する。なお、このような制御モード判定部260における制御モードの切換の判定結果については、以下に述べる異常検出部400に対しても送出される。
Alternatively, when the modulation factor Kmd obtained by Equation (3) exceeds the range that can be realized by the PWM control mode, the control
(インバータの異常検出)
ここで、PWM制御モードまたは矩形波電圧制御の実行中に、インバータ14の各相アーム15〜17のうちの一相がオープン故障(スイッチング素子Q3〜Q8のいずれかが常時オフとなる故障)をした場合には、故障した相のモータ電流の半波が流れなくなり、平均的にはオフセット電流が交流モータM1に流れることとなる。このオフセット電流の影響で交流モータM1のロータに過電流が発生してロータが発熱するため、ロータの磁力が減少し交流モータM1の出力が低下するという二次的な故障が生じる。
(Inverter abnormality detection)
Here, during execution of the PWM control mode or the rectangular wave voltage control, one of the
そのため、本実施の形態に従うモータ駆動システム100では、制御装置30は、インバータ14のオープン故障を検出するための異常検出部400をさらに備えている。
Therefore, in
異常検出部400は、図5に示すように、オフセットF/B処理部300におけるオフセットF/B用積分項を監視することによってインバータ14のオープン故障を検出する。
As shown in FIG. 5, the
図6は、異常検出部400における異常検出手法を説明するタイミングチャートである。図6には、PWM制御中にインバータ14のU相の上アーム(スイッチング素子Q3)がオープン故障した場合のU相電流iu,U相電流iuに含まれるオフセット量および当該オフセット量に基づいてオフセットF/B処理部300において算出されるオフセットF/B用積分項の時間的な変化が示されている。
FIG. 6 is a timing chart for explaining an abnormality detection method in the
図6を参照して、U相の上アームがオープン故障する時刻t1までの正常状態では、U相電流iuが正常に流れているので、U相電流のオフセット量Δiuは略零となっている。したがって、オフセットF/B処理部300(図5)において算出されるオフセットF/B用積分項も略零を示している。 Referring to FIG. 6, in the normal state up to time t1 when the U-phase upper arm is open-failed, the U-phase current iu flows normally, so the offset amount Δiu of the U-phase current is substantially zero. . Therefore, the offset F / B integral term calculated by the offset F / B processing unit 300 (FIG. 5) also shows substantially zero.
時刻t1においてU相の上アームがオープン故障すると、図6に示すようにU相電流iuの上側半分が流れなくなり、平均的にオフセット電流が交流モータM1に流れることになる。この時刻t1以降において、U相電流のオフセット量Δiuは、U相電流iuの波形を反映して電流を減少させる方向に増加する。 If the U-phase upper arm fails at time t1, the upper half of the U-phase current iu does not flow as shown in FIG. 6, and an offset current flows to the AC motor M1 on average. After this time t1, the offset amount Δiu of the U-phase current increases in the direction of decreasing the current reflecting the waveform of the U-phase current iu.
そして、オフセット量Δiuが増加すると、オフセットF/B処理部300では、電圧指令値に対するオフセット補正値を生成するための処理が行なわれる。その結果、オフセットF/B処理部300にて算出されるオフセットF/B用積分項(=オフセット量×Pゲイン)も増大する。
When the offset amount Δiu increases, the offset F /
異常検出部400は、このオフセットF/B用積分項を監視しており、時刻t3においてオフセットF/B積分項が閾値を超えると、異常カウントの加算処理を実行する。この閾値は、たとえば制御リミッタに設定されている。そして、時刻t4において異常カウントが予め設定された異常確定時間に達すると、異常検出部400は、オープン故障が生じている異常状態と判断し、異常確定フラグをセットする。
The
図7は、異常検出部400における異常検出手法を説明するフローチャートである。
図7を参照して、異常検出部400は、PI演算部320からオフセットF/B積分項を受け、リミッタ330から制御リミッタを受けると、オフセットF/B積分項が制御リミッタを上回っているか否かを判断する(ステップS01)。オフセットF/B積分項が制御リミッタを上回っている場合(ステップS01にてYES)には、異常カウントを加算し(ステップS02)、異常カウントが予め定められた異常確定時間以上であると(ステップS03にてYES)、オープン故障が生じている異常状態と判断する(ステップS04)。なお、異常カウンタが異常確定時間に達していない場合(ステップS03にてNO)には、処理が再びS01に戻される。
FIG. 7 is a flowchart for explaining an abnormality detection method in the
Referring to FIG. 7, when
一方、異常検出部400は、オフセットF/B積分項が制御リミッタ以下である場合(ステップS01にてNO)には、オープン故障が生じていない正常状態と判断する(ステップS05)。なお、この際、異常カウントはリセットされる。
On the other hand, when the offset F / B integral term is equal to or less than the control limiter (NO in step S01),
このように、異常検出部400は、オフセットF/B処理部300におけるオフセットF/B用積分項を監視することによってインバータ14のオープン故障を検出する。
As described above, the
しかしながら、図6に示すような電流オフセットは、オープン故障が発生した場合だけでなく、上述した交流モータM1の制御モードをPWM制御モードと矩形波電圧制御モードとの間で切換える際にも発生する。制御モードの違いによるインバータ14のスイッチングタイミングのずれや交流モータM1に印加される波形の違いが生じるためである。したがって、交流モータM1の制御モードの切換え時においても、オフセットF/B積分項が増加する。その結果、オフセットF/B積分項が制御リミッタを超えた場合には、異常検出部400が誤ってオープン故障が生じている異常状態であると判断してしまう可能性があった。
However, the current offset as shown in FIG. 6 occurs not only when an open failure occurs, but also when the control mode of the AC motor M1 described above is switched between the PWM control mode and the rectangular wave voltage control mode. . This is because a difference in switching timing of the
そこで、このような誤った異常検出を防止するために、本実施の形態に従う異常検出部400では、交流モータM1の運転条件(トルクおよび回転数)および制御モードの切換状態に関する情報に応じて、異常判定のための閾値を可変に設定する構成とする。
Therefore, in order to prevent such erroneous detection of abnormality,
図8は、モータ回転数が急変した場合における異常検出部400による異常検出手法を説明するタイミングチャートである。
FIG. 8 is a timing chart for explaining an abnormality detection method by the
図8を参照して、時刻t11にて上アームがオープン故障すると、U相電流iuの上側半分の電流が流れなくなり、平均的にオフセット電流が交流モータM1に流れる。そのため、時刻t11以降においては、U相電流のオフセット量ΔIuが増加し、これに伴なってオフセットF/B積分項も増加する。 Referring to FIG. 8, when the upper arm has an open failure at time t11, the current in the upper half of U-phase current iu stops flowing, and an offset current flows to AC motor M1 on average. Therefore, after time t11, the offset amount ΔIu of the U-phase current increases, and accordingly, the offset F / B integral term also increases.
ここで、時刻t11以降の時刻t13において、駆動輪のスリップが生じたことによって交流モータM1の回転数が急変したものとする。このとき、回転数が高回転数域(図4のA2に相当)に含まれる場合には、トルク指令値Trqcomおよび回転数に基づいて算出されるモータ必要電圧(誘起電圧)がVH最大電圧に達してしまう。そのため、制御モード判定部260によって、PWM制御モードから矩形波電圧制御モードへ切換えられる。
Here, at time t13 after time t11, it is assumed that the rotational speed of AC motor M1 has suddenly changed due to slippage of the drive wheels. At this time, if the rotational speed is included in the high rotational speed range (corresponding to A2 in FIG. 4), the required motor voltage (induced voltage) calculated based on the torque command value Trqcom and the rotational speed is the VH maximum voltage. Will reach. Therefore, the control
そして、交流モータM1の制御モードの切換えが行なわれると、切換えの際において上述した電流オフセットが発生する。そのため、図8に示すように、U相電流iuのオフセット量ΔIuがさらに増大する。 When the control mode of AC motor M1 is switched, the above-described current offset occurs at the time of switching. Therefore, as shown in FIG. 8, offset amount ΔIu of U-phase current iu further increases.
このとき、異常検出部400においては、モータ回転数の急変および制御モードの切換えが検出されると、インバータ14の異常を検出するための閾値を、制御リミッタよりも大きい値となるように補正する。
At this time, the
なお、この閾値は、電流センサ24の誤差および制御モード切換時における電流オフセット量に基づいて設定される。例えばモータ回転数が急変していない運転条件では、閾値はリミッタ330における制御リミッタと等しい値に設定される。そして、モータ回転数が急変している運転条件においては、閾値は、制御モード切換時における電流オフセット量を上回る値に設定される。
This threshold value is set based on the error of the
このようにモータ回転数の急変に応じて異常検出のための閾値を増加方向に補正したことにより、異常検出部400は、時刻t14にてオフセットF/B積分項が補正後の閾値を超えたときに、異常カウントの加算処理を実行する。そして、時刻t15において異常カウントが予め設定された異常確定時間に達すると、異常検出部400は、オープン故障が生じている異常状態と判断し、異常確定フラグをセットする。
As described above, the
図9は、異常検出部400における異常検出のための閾値の設定手法を説明するフローチャートである。
FIG. 9 is a flowchart for explaining a threshold value setting method for abnormality detection in the
図9を参照して、異常検出部400は、交流モータM1の回転数が急変したか否かを判断し(ステップS11)、回転数が急変していると(ステップS11にてYES)、さらに制御モードの切換えが発生したか否かを判断する(ステップS12)。なお、ステップS11の判断は、一例として、一定期間において所定値以上の回転数変化が生じたか否かに基づいて行なわれる。
Referring to FIG. 9,
制御モードの切換えが発生しているとき(ステップS12にてYES)には、異常検出部400は、異常検出のための閾値を上げる(ステップS13)。一方、交流モータM1の回転数が急変していないとき(ステップS11にてNO)、あるいは回転数が急変していても制御モードの切換えが生じていないとき(ステップS12にてNO)には、異常検出部400は、閾値を初期値(たとえば制御リミッタ)に設定する(ステップS14)。
When the control mode is switched (YES in step S12),
なお、図8および図9では、交流モータM1の運転条件として回転数が急変した場合について説明したが、交流モータM1のトルクが急変した場合においても、制御モードの切換えに応じて閾値が補正される。すなわち、異常検出部400は、交流モータM1に所定値以上のトルク変化または回転数変化の発生が検出されたときであって、制御モードの切換が必要であると判定された場合には、異常検出のための閾値を増加させるように当該閾値を補正する。
8 and 9, the case where the rotational speed suddenly changes as the operating condition of the AC motor M1 has been described. However, even when the torque of the AC motor M1 changes suddenly, the threshold value is corrected according to the switching of the control mode. The In other words,
以上のように、本実施の形態においては、各相モータ電流のオフセット量に基づくオフセットF/B積分項を監視することによって、インバータ14のオープン故障を検出する。このとき、交流モータM1の運転条件および制御モードの切換え状態に関する情報に応じて当該閾値を可変に設定する。これにより、交流モータM1の回転数が急変したことによって制御モードの切換えが生じた場合には、切換え時の電流オフセット量に応じて当該閾値が増加方向に補正されるため、オフセットF/B積分項との関係から誤ってオープン故障と判断されるのを未然に防止することができる。その結果、制御モードを切換可能な交流モータを有するモータ駆動システムにおいて、インバータの異常を正確に検出することができる。
As described above, in the present embodiment, the open failure of the
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
5 アース線、6,7 電力線、10♯ 直流電圧発生部、10,13 電圧センサ、11,24 電流センサ、12 昇降圧コンバータ、14 インバータ、15 U相アーム、16 V相アーム、17 W相アーム、25 回転角センサ、30 制御装置、100 モータ駆動システム、200 PWM制御部、210 電流指令生成部、220,240 座標変換、230,320 PI演算部、250 PWM信号生成部、260 制御モード判定部、300 オフセットF/B処理部、310 オフセット演算部、330 リミッタ、400 異常検出部、B 直流電源、C0,C1 平滑コンデンサ、D1〜D8 逆並列ダイオード、L1 リアクトル、M1 交流モータ、Q1〜Q8 電力用半導体スイッチング素子、SR1,SR2 システムリレー。 5 Ground wire, 6, 7 Power line, 10 # DC voltage generator, 10, 13 Voltage sensor, 11, 24 Current sensor, 12 Buck-boost converter, 14 Inverter, 15 U-phase arm, 16 V-phase arm, 17 W-phase arm , 25 rotation angle sensor, 30 control device, 100 motor drive system, 200 PWM control unit, 210 current command generation unit, 220, 240 coordinate conversion, 230, 320 PI calculation unit, 250 PWM signal generation unit, 260 control mode determination unit , 300 Offset F / B processing unit, 310 Offset calculation unit, 330 Limiter, 400 Abnormality detection unit, B DC power supply, C0, C1 smoothing capacitor, D1-D8 Anti-parallel diode, L1 reactor, M1 AC motor, Q1-Q8 power Semiconductor switching element, SR1, SR2 system Over.
Claims (2)
前記交流モータの運転条件に応じて、前記交流モータに矩形波電圧を印加する第1の制御モードおよびパルス幅変調制御に従って前記交流モータへの印加電圧を制御する第2の制御モードの間の切換の要否を判定する制御モード判定部と、
前記交流モータの各相を流れるモータ電流のオフセット量を補正するためのフィードバック制御を行なうオフセット補正部と、
前記オフセット補正部によって前記オフセット量に基づいて算出されたオフセットフィードバック量を監視することにより、前記インバータが異常であることを検出する異常検出部とを備え、
前記異常検出部は、
前記オフセットフィードバック量が閾値を上回る状態が所定時間継続したか否かを判断し、前記閾値を上回る状態が前記所定時間継続したと判断した場合に、前記インバータが異常であることを検出する異常検出手段と、
前記交流モータに所定値以上のトルク変化または回転数変化が発生したことを検出する変化検出手段と、
前記変化検出手段によって前記所定値以上のトルク変化または回転数変化の発生が検出されたときであって、前記制御モード判定部によって前記第1および第2の制御モードの間の切換が必要であると判定された場合には、前記閾値を増加させるように前記閾値を補正する補正手段とを含む、モータ駆動システムの制御装置。 A motor drive system control device comprising a DC power supply and an inverter that converts a DC voltage output from the DC power supply into an AC voltage for driving an AC motor,
Switching between a first control mode for applying a rectangular wave voltage to the AC motor and a second control mode for controlling the applied voltage to the AC motor according to pulse width modulation control according to the operating conditions of the AC motor A control mode determination unit for determining whether it is necessary,
An offset correction unit for performing feedback control for correcting an offset amount of a motor current flowing through each phase of the AC motor;
An abnormality detection unit that detects that the inverter is abnormal by monitoring an offset feedback amount calculated based on the offset amount by the offset correction unit;
The abnormality detection unit
Abnormality detection that detects whether or not the state where the offset feedback amount exceeds the threshold continues for a predetermined time, and detects that the inverter is abnormal when it is determined that the state where the offset feedback amount exceeds the threshold continues for the predetermined time Means,
A change detecting means for detecting that a torque change or a rotational speed change of a predetermined value or more has occurred in the AC motor;
When the change detection means detects the occurrence of torque change or rotation speed change greater than the predetermined value, the control mode determination unit needs to switch between the first and second control modes. And a correction unit that corrects the threshold value so as to increase the threshold value.
前記異常検出手段は、前記閾値を上回る状態が前記所定時間継続したと判断した場合に、前記複数のアームのうちのいずれか1つのアームに含まれる一方のスイッチング素子が常時オフ状態となるオープン故障であることを検出する、請求項1に記載のモータ駆動システムの制御装置。 The inverter includes a plurality of arms each corresponding to each phase of the AC motor, and each of the plurality of arms includes two switching elements connected in series,
When the abnormality detection unit determines that the state exceeding the threshold value has continued for the predetermined time, an open failure in which one switching element included in any one of the plurality of arms is always in an OFF state. The control device for a motor drive system according to claim 1, wherein the controller is detected.
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