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JP5402094B2 - Power converter - Google Patents

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JP5402094B2
JP5402094B2 JP2009052563A JP2009052563A JP5402094B2 JP 5402094 B2 JP5402094 B2 JP 5402094B2 JP 2009052563 A JP2009052563 A JP 2009052563A JP 2009052563 A JP2009052563 A JP 2009052563A JP 5402094 B2 JP5402094 B2 JP 5402094B2
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Description

本発明は、電力変換装置に関する。   The present invention relates to a power conversion device.

従来より、電源を利用して、効率的に負荷を駆動する電力変換装置に関する技術が開示されている。例えば、特許文献1には、DC/DCコンバータを介さずに、複数の電源電力を利用・配分し、全体の体積・損失を低減可能な電力変換装置が開示されている。具体的には、この電力変換装置は、複数のスイッチ手段を有しており、スイッチ手段のそれぞれの導通状態に応じて、各電源の出力電圧から電圧パルスを生成する。   Conventionally, a technique related to a power conversion device that efficiently drives a load by using a power source has been disclosed. For example, Patent Document 1 discloses a power converter that can use and distribute a plurality of power sources without using a DC / DC converter to reduce the overall volume and loss. Specifically, this power conversion device has a plurality of switch means, and generates a voltage pulse from the output voltage of each power supply in accordance with the conduction state of each switch means.

特開2006−296040号公報JP 2006-296040 A

しかしながら、スイッチ手段の構成の違いや固体バラツキに応じて、変換損失が増大してしまう可能性がある。そこで、変換損失の低減を図る必要があるが、この場合であっても、負荷の要求に応じて設定される出力電圧指令値に応じた出力電圧を電力変換装置が生成する必要がある。   However, there is a possibility that the conversion loss increases according to the difference in the configuration of the switch means and the solid variation. Therefore, although it is necessary to reduce the conversion loss, even in this case, the power conversion device needs to generate an output voltage corresponding to the output voltage command value set according to the load request.

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、出力電圧指令値に応じた出力電圧を満たししつつ、変換損失の低減を図ることである。   The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to reduce conversion loss while satisfying an output voltage corresponding to an output voltage command value.

かかる課題を解決するために、本発明は、スイッチ手段のそれぞれの構成と、共通母線の位置とに基づいて、負荷の要求に対応する出力電圧指令値に応じた出力電圧を具備するスイッチ手段のそれぞれの導通時間に関する制御パターンのなかからスイッチ手段のそれぞれの導通時間を決定する。   In order to solve such a problem, the present invention provides a switch means having an output voltage corresponding to an output voltage command value corresponding to a load request based on the configuration of each switch means and the position of the common bus. The respective conduction times of the switch means are determined from the control patterns relating to the respective conduction times.

本発明によれば、損失の高いスイッチ手段の導通比率を低減させ、損失の低いスイッチ手段の導通比率を高めるように、各スイッチ手段の導通時間を決定することができる。これにより、出力電圧指令値に応じた出力電圧をみたしつつ、電力変換器の損失を低減することができる。   According to the present invention, the conduction time of each switch means can be determined so as to reduce the conduction ratio of the switch means with high loss and increase the conduction ratio of the switch means with low loss. Thereby, the loss of a power converter can be reduced, seeing the output voltage according to an output voltage command value.

第1の実施形態にかかる電力変換装置を含む制御システムの全体構成を模式的に示す説明図Explanatory drawing which shows typically the whole structure of the control system containing the power converter device concerning 1st Embodiment. 第1の実施形態にかかる電力変換器10を中心としたシステム構成を模式的に示す説明図Explanatory drawing which shows typically the system configuration centering on the power converter 10 concerning 1st Embodiment. 電力制御部43の構成を示すブロック図The block diagram which shows the structure of the electric power control part 43 PWMパルス生成部45による電力変換器10の各スイッチ1〜9のオンオフ状態の説明図Explanatory drawing of the on-off state of each switch 1-9 of the power converter 10 by the PWM pulse generation part 45 U相のみに着目した各初期変調率指令値mu_a*,mu_b*と各最終変調率指令値mu_ac*,mu_bc*との関係を示す説明図Explanatory drawing which shows the relationship between each initial modulation rate command value mu_a * and mu_b * and each final modulation rate command value mu_ac * and mu_bc * focusing on the U phase only 電流経路の説明図Illustration of current path 第2の実施形態にかかる電力変換器10を中心としたシステム構成を模式的に示す説明図Explanatory drawing which shows typically the system configuration centering on the power converter 10 concerning 2nd Embodiment. U相のみに着目した各初期変調率指令値mu_a*,mu_b*と各最終変調率指令値mu_ac*,mu_bc*との関係を示す説明図Explanatory drawing which shows the relationship between each initial modulation rate command value mu_a * and mu_b * and each final modulation rate command value mu_ac * and mu_bc * focusing on the U phase only 第3の実施形態にかかる電力変換器10を中心としたシステム構成を模式的に示す説明図Explanatory drawing which shows typically the system configuration centering on the power converter 10 concerning 3rd Embodiment. 第3の実施形態にかかる電力制御部43の構成を模式的に示す説明図Explanatory drawing which shows typically the structure of the electric power control part 43 concerning 3rd Embodiment. U相のみに着目した各最終変調率指令値mu_ac*,mu_bc*の関係を示す説明図Explanatory drawing showing the relationship between each final modulation factor command value mu_ac *, mu_bc * focusing on the U phase only PWMパルス生成部45による電力変換器10の各スイッチ61〜69のオンオフ状態の説明図Explanatory drawing of the on-off state of each switch 61-69 of the power converter 10 by the PWM pulse generation part 45 電流経路の説明図Illustration of current path 本発明の第4の実施形態にかかる電力変換装置を含む制御システムの全体構成を模式的に示す説明図Explanatory drawing which shows typically the whole structure of the control system containing the power converter device concerning the 4th Embodiment of this invention. 第4の実施形態にかかる電力変換器10を中心としたシステム構成を模式的に示す説明図Explanatory drawing which shows typically the system configuration centering on the power converter 10 concerning 4th Embodiment. U相に着目した上下アームの総損失に応じた変調率指令値mu_ac*を示す説明図Explanatory drawing showing the modulation factor command value mu_ac * according to the total loss of the upper and lower arms focusing on the U phase 第5の実施形態にかかる制御システムの全体構成を模式的に示す説明図Explanatory drawing which shows typically the whole structure of the control system concerning 5th Embodiment 第5の実施形態にかかる電圧オフセット指令値Voffs_aの演算処理を示すフローチャートThe flowchart which shows the calculation process of the voltage offset command value Voffs_a concerning 5th Embodiment. オフセット処理後の各相の出力電圧指令値を示す説明図Explanatory drawing which shows the output voltage command value of each phase after offset processing オフセット処理後の各相の出力電圧指令値を示す説明図Explanatory drawing which shows the output voltage command value of each phase after offset processing

(第1の実施形態)
図1は、本発明の第1の実施形態にかかる電力変換装置を含む制御システムの全体構成を模式的に示す説明図である。本実施形態では、電気自動車の駆動用モータに適用された制御システムについて説明を行う。この制御システムは、電力変換器10、モータ30および制御ユニット40を主体に構成されており、電力変換手段としての電力変換器10および制御手段としての制御ユニット40が本実施形態にかかる電力変換装置を構成している。
(First embodiment)
FIG. 1 is an explanatory diagram schematically showing an overall configuration of a control system including a power conversion device according to the first embodiment of the present invention. In the present embodiment, a control system applied to a drive motor for an electric vehicle will be described. This control system is mainly configured by a power converter 10, a motor 30, and a control unit 40. The power converter 10 as a power converter and the control unit 40 as a controller are the power converter according to the present embodiment. Is configured.

図2は、第1の実施形態にかかる電力変換器10を中心としたシステム構成を模式的に示す説明図である。電力変換器10は、互いに並列接続された複数の電源(本実施形態では、第1および第2の電源20,21)に接続されており、制御ユニット40に制御されることにより各電源20,21の出力電圧から出力電圧パルスを生成する。そして、電力変換器10は、各相毎に生成された出力電圧パルスにより、負荷である3相交流同期モータ30の駆動電圧を生成する。   FIG. 2 is an explanatory diagram schematically showing a system configuration centering on the power converter 10 according to the first embodiment. The power converter 10 is connected to a plurality of power sources (first and second power sources 20 and 21 in the present embodiment) connected in parallel to each other, and is controlled by the control unit 40 so that each power source 20, An output voltage pulse is generated from the 21 output voltages. And the power converter 10 produces | generates the drive voltage of the 3-phase alternating current synchronous motor 30 which is a load with the output voltage pulse produced | generated for every phase.

ここで、第1および第2の電源20,21は、それぞれが独立した直流電源である。個々の電源20,21としては、例えば、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を用いることができる。第1および第2の電源20,21の負極のそれぞれは、負極母線(共通母線)11が接続される。第1の電源20の正極は、第1の正極母線12aが接続され、第2の電源21の正極は、第2の正極母線12bが接続さる。負極母線11と第1の正極母線12aとの間には、平滑コンデンサ14が設けられており、負極母線11と第2の正極母線12bとの間には、平滑コンデンサ15が設けられている。   Here, the first and second power sources 20 and 21 are independent DC power sources. As each power supply 20, 21, for example, a battery such as a nickel metal hydride battery or a lithium ion battery can be used. A negative electrode bus (common bus) 11 is connected to each of the negative electrodes of the first and second power supplies 20 and 21. The positive electrode of the first power supply 20 is connected to the first positive electrode bus 12a, and the positive electrode of the second power supply 21 is connected to the second positive electrode bus 12b. A smoothing capacitor 14 is provided between the negative electrode bus 11 and the first positive electrode bus 12a, and a smoothing capacitor 15 is provided between the negative electrode bus 11 and the second positive electrode bus 12b.

電力変換器10において、第1の正極母線12aと、3相に対応する各出力端子との間には、双方向の導通を制御可能な双方向スイッチ(スイッチ手段)1〜3がそれぞれ接続されている。また、第2の正極母線12bと、3相に対応する各出力端子との間にも、同様に、双方向スイッチ(スイッチ手段)4〜6がそれぞれ接続されている。個々の双方向スイッチ1〜6は、それぞれが一方向への導通を制御可能な一対の単方向スイッチ1a/1b〜6a/6bを、互いの導通方向が逆向きの状態で直列接続することによって構成されている。個々の単方向スイッチ1a/1b〜6a/6bは、半導体スイッチ(例えば、IGBT等のトランジスタといったスイッチング素子)を主体に構成されており、個々の半導体スイッチは、耐圧を持たせるためにダイオード(図示せず)が、対となる他方の半導体スイッチに対して並列接続となるような関係で直列接続されている。なお、個々のスイッチ1a/1b〜6a/6bとして、耐圧の高いスイッチを用いる場合には、直列接続するダイオードは不要である。   In the power converter 10, bidirectional switches (switch means) 1 to 3 capable of controlling bidirectional conduction are connected between the first positive electrode bus 12a and output terminals corresponding to the three phases, respectively. ing. Similarly, bidirectional switches (switch means) 4 to 6 are respectively connected between the second positive electrode bus 12b and the output terminals corresponding to the three phases. The individual bidirectional switches 1 to 6 are connected in series with a pair of unidirectional switches 1a / 1b to 6a / 6b, each of which can control conduction in one direction, with their conduction directions being opposite to each other. It is configured. Each of the unidirectional switches 1a / 1b to 6a / 6b is mainly composed of a semiconductor switch (for example, a switching element such as a transistor such as an IGBT), and each semiconductor switch has a diode (see FIG. (Not shown) are connected in series so as to be connected in parallel to the other semiconductor switch in the pair. In addition, when using a switch with a high withstand pressure | voltage as each switch 1a / 1b-6a / 6b, the diode connected in series is unnecessary.

負極母線11と、3相に対応する各出力端子との間には、一般的な3相インバータの下アームと同様に、一方向の導通を制御可能な単方向スイッチ(スイッチ手段)7〜9がそれぞれ接続されている。個々の単方向スイッチ7〜9は、半導体スイッチ(例えば、IGBT等のトランジスタといったスイッチング素子)を主体に構成されており、個々の半導体スイッチは、還流用ダイオードが逆並列接続されている。   Unidirectional switches (switch means) 7 to 9 capable of controlling unidirectional conduction between the negative electrode bus 11 and the output terminals corresponding to the three phases, like the lower arm of a general three-phase inverter. Are connected to each other. Each of the unidirectional switches 7 to 9 is mainly composed of a semiconductor switch (for example, a switching element such as a transistor such as an IGBT), and each of the semiconductor switches is connected in reverse parallel with a reflux diode.

これらのスイッチ1〜9のオンオフ状態、すなわち、導通および遮断の切り替え(スイッチング動作)は、制御ユニット40から出力されるスイッチ駆動信号を通じてそれぞれ制御される。個々のスイッチは、制御ユニット40によってオンされることにより導通状態となり、オフされることにより非導通状態(遮断状態)となる。   The on / off state of these switches 1 to 9, that is, switching between conduction and interruption (switching operation) is controlled through a switch drive signal output from the control unit 40. Each switch is turned on by the control unit 40, and turned off and turned off (cut off).

モータ30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相交流同期モータである。このモータ30は、電力変換器10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。モータ30のロータは、自動変速機の入力軸に連結されている。   The motor 30 includes, for example, a plurality of phase windings star-connected around a neutral point (in this embodiment, three phase windings including a U-phase winding, a V-phase winding, and a W-phase winding) Is a three-phase AC synchronous motor. The motor 30 is driven by an interaction between a magnetic field generated by supplying three-phase AC power converted in the power converter 10 to each phase winding and a magnetic field generated by a permanent magnet of the rotor. The rotor of the motor 30 is connected to the input shaft of the automatic transmission.

再び図1を参照するに、制御ユニット40は、電力変換器10を制御する制御手段であり、この電力変換器10を介して負荷であるモータ30の出力トルクを制御する。制御ユニット40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。制御ユニット40は、ROMに記憶された制御プログラムに従い、電力変換器10を制御するための演算を行う。そして、制御ユニット40は、この演算によって算出された制御信号を電力変換器10に対して出力する。   Referring again to FIG. 1, the control unit 40 is a control unit that controls the power converter 10, and controls the output torque of the motor 30 that is a load via the power converter 10. As the control unit 40, a microcomputer mainly composed of CPU, ROM, RAM, and I / O interface can be used. The control unit 40 performs a calculation for controlling the power converter 10 in accordance with a control program stored in the ROM. Then, the control unit 40 outputs the control signal calculated by this calculation to the power converter 10.

制御ユニット40は、これを機能的に捉えた場合、トルク制御部41と、電流制御部42と、電力制御部43と、3相/dq変換部44と、PWMパルス生成部45とを有している。   The control unit 40 has a torque control unit 41, a current control unit 42, a power control unit 43, a three-phase / dq conversion unit 44, and a PWM pulse generation unit 45 when this is functionally grasped. ing.

トルク制御部41は、外部より与えられるトルク指令T*と、モータ回転数ωとに基づいて、モータ30のトルク要求に対応するd軸およびq軸電流指令値id*,iqをそれぞれ演算する。トルク制御部41は、トルク指令値T*およびモータ回転数ωと、d軸およびq軸電流指令値id*,iq*との関係を規定したマップを保持している。トルク制御部41は、当該マップを参照してd軸およびq軸電流指令値id*,iq*をそれぞれを演算する。   The torque control unit 41 calculates the d-axis and q-axis current command values id * and iq corresponding to the torque request of the motor 30 based on the torque command T * given from the outside and the motor rotation speed ω, respectively. The torque control unit 41 holds a map that defines the relationship between the torque command value T * and the motor rotational speed ω and the d-axis and q-axis current command values id * and iq *. The torque control unit 41 calculates the d-axis and q-axis current command values id * and iq * with reference to the map.

電流制御部42は、d軸およびq軸電流指令値id*,iq*と、d軸およびq軸電流値id,iqとに基づいて、指令値と実値とを一致させるためのd軸およびq軸電圧指令値vd*,vq*をそれぞれ演算する。ここで、d軸およびq軸電流値id,iqは、モータ30の各相の電流を電流センサによって検出した上で、3相の電流を3相/dq変換部44がモータ30のロータ位置を表す電気的な位相(電気角)θに基づいて変換することにより演算される。なお、モータ30の各相の電流の和はゼロとなるため、少なくとも2相の電流iu,ivを検出することにより、モータ30の各相の電流を特定することができる。そして、電流制御部42は、d軸およびq軸電圧指令値vd*,vq*を3相の出力電圧指令値vu*,vv*,vw*に変換する。生成された各出力電圧指令値vu*,vv*,vw*、すなわち、モータ30の負荷要求に対応する各相の出力電圧指令値vu*,vv*,vw*は、電力制御部43に対して出力される。   Based on the d-axis and q-axis current command values id * and iq * and the d-axis and q-axis current values id and iq, the current control unit 42 is configured to match the command value with the actual value. q-axis voltage command values vd * and vq * are respectively calculated. Here, the d-axis and q-axis current values id and iq are obtained by detecting the current of each phase of the motor 30 by a current sensor, and the three-phase / dq conversion unit 44 converts the current of the three phases into the rotor position of the motor 30. It is calculated by converting based on the expressed electrical phase (electrical angle) θ. Since the sum of the currents of the respective phases of the motor 30 is zero, the currents of the respective phases of the motor 30 can be specified by detecting at least the two-phase currents iu and iv. The current control unit 42 converts the d-axis and q-axis voltage command values vd * and vq * into three-phase output voltage command values vu *, vv *, and vw *. The generated output voltage command values vu *, vv *, vw *, that is, the output voltage command values vu *, vv *, vw * corresponding to the load request of the motor 30 are sent to the power control unit 43. Is output.

図3は、電力制御部43の構成を示すブロック図である。電力制御部43は、各電源20,21に対応する変調率指令値をそれぞれ演算する。この変調率指令値は、電力変換器10の各スイッチ1〜9の導通状態を制御するスイッチ駆動信号を生成する際に、後述するPWMパルス生成部45においてキャリアと比較するための変調率の指令値である。電力制御部43は、電圧配分部43aと、変調率演算部43bと、電圧オフセット演算部43cと、変調率オフセット演算部43dと、オフセット処理部43eとを有している。   FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration of the power control unit 43. The power control unit 43 calculates a modulation factor command value corresponding to each of the power supplies 20 and 21. This modulation factor command value is a modulation factor command for comparison with a carrier in a PWM pulse generation unit 45, which will be described later, when generating a switch drive signal for controlling the conduction state of each of the switches 1 to 9 of the power converter 10. Value. The power control unit 43 includes a voltage distribution unit 43a, a modulation factor calculation unit 43b, a voltage offset calculation unit 43c, a modulation factor offset calculation unit 43d, and an offset processing unit 43e.

電圧配分部43aは、外部から与えられる電力配分比率rto_paに応じて、各相の出力電圧指令値vu*〜vw*をそれぞれ配分する。これにより、第1の電源20に関する3相の出力電圧指令値である第1の電圧指令値vu_a*,vv_a*,vw_a*と、第2の電源21に関する3相の出力電圧指令値である第2の電圧指令値vu_b*,vv_b*,vw_b*とが演算される。   The voltage distribution unit 43a distributes the output voltage command values vu * to vw * of each phase according to the power distribution ratio rto_pa given from the outside. As a result, the first voltage command values vu_a *, vv_a *, vw_a *, which are three-phase output voltage command values related to the first power supply 20, and the three-phase output voltage command values related to the second power supply 21 are displayed. 2 voltage command values vu_b *, vv_b *, and vw_b * are calculated.

ここで、電力配分比率rto_paは、第1の電源20の出力割合を示すパラメータである。第1の電源20のみで電力を出力する場合、「1」が電力配分比率rto_paとして入力され、第2の電源21のみで電力を出力する場合、「0」が電力配分比率rto_paとして入力される。また、第1の電源20と第2の電源21とで均等に電力を配分する場合、「0.5」が電力配分比率rto_paとして入力される。   Here, the power distribution ratio rto_pa is a parameter indicating the output ratio of the first power supply 20. When power is output only from the first power supply 20, “1” is input as the power distribution ratio rto_pa, and when power is output only from the second power supply 21, “0” is input as the power distribution ratio rto_pa. . Further, when power is evenly distributed between the first power supply 20 and the second power supply 21, “0.5” is input as the power distribution ratio rto_pa.

電圧配分部43aは、下式に示すように、3相の出力電圧指令値vu*〜vw*と、電力配分比率rto_paとに基づいて、各電圧指令値vu_a*〜vw_b*をそれぞれ演算する。

Figure 0005402094
The voltage distribution unit 43a calculates each of the voltage command values vu_a * to vw_b * based on the three-phase output voltage command values vu * to vw * and the power distribution ratio rto_pa, as shown in the following equation.
Figure 0005402094

演算された各電圧指令値vu_a*〜vw_b*は、変調率演算部43bに出力される。   The calculated voltage command values vu_a * to vw_b * are output to the modulation factor calculation unit 43b.

変調率演算部43bは、各電圧指令値vu_a*〜vw_b*を各電源20,21の電源電圧Vdc_a,Vdc_bで規格化することにより、各電源20,21に対応する初期変調率指令値mu_a*〜mw_b*を演算する。具体的には、第1の電圧指令値vu_a*〜vw_a*のそれぞれが第1の電源20の出力電圧(以下「第1の電源電圧」という)Vdc_aで規格化されることにより、第1の初期変調率指令値mu_a*,mv_a*,mw_a*が生成される。第2の電圧指令値vu_b*〜vw_b*のそれぞれが第2の電源21の出力電圧(以下「第2の電源電圧」という)Vdc_bで規格化されることにより、第2の初期変調率指令値mu_b*,mv_b*,mw_b*が生成される。ここで、各電圧指令値vu_a*〜vw_b*と、各初期変調率指令値mu_a*〜mw_b*との間には、下式に示す関係が成立する。

Figure 0005402094
The modulation factor calculation unit 43b normalizes the voltage command values vu_a * to vw_b * with the power supply voltages Vdc_a and Vdc_b of the power sources 20 and 21, respectively, so that the initial modulation factor command values mu_a * corresponding to the power sources 20 and 21 are obtained. Calculate ~ mw_b *. Specifically, each of the first voltage command values vu_a * to vw_a * is normalized by the output voltage (hereinafter referred to as “first power supply voltage”) Vdc_a of the first power supply 20, thereby Initial modulation rate command values mu_a *, mv_a *, mw_a * are generated. Each of the second voltage command values vu_b * to vw_b * is normalized by the output voltage (hereinafter referred to as “second power supply voltage”) Vdc_b of the second power supply 21, whereby the second initial modulation factor command value is obtained. mu_b *, mv_b *, and mw_b * are generated. Here, the relationship represented by the following equation is established between each voltage command value vu_a * to vw_b * and each initial modulation factor command value mu_a * to mw_b *.
Figure 0005402094

演算された各初期変調率指令値mu_a*〜mw_b*は、オフセット処理部43eに出力される。   The calculated initial modulation rate command values mu_a * to mw_b * are output to the offset processing unit 43e.

電圧オフセット演算部43cは、各初期変調率指令値mu_a*〜mw_b*をそれぞれ所定量だけオフセットさせるためのオフセット量(後述する変調率オフセット指令)を演算する機能を担っている。この電圧オフセット演算部43cでは、変調率オフセット指令を生成する前提として、出力電圧指令値vu_a*〜vw_b*をベースとするオフセット量が生成される。具体的には、第1の初期変調率指令値mu_a*〜mw_a*に対するオフセット量を規定する値として、第1の電圧オフセット指令値Voffs_aが生成される。同様に、第2の初期変調率指令値mu_b*〜mw_b*に対するオフセット量を規定する値として、第2の電圧オフセット指令値Voffs_bが生成される。   The voltage offset calculation unit 43c has a function of calculating an offset amount (modulation rate offset command described later) for offsetting each initial modulation rate command value mu_a * to mw_b * by a predetermined amount. In the voltage offset calculation unit 43c, an offset amount based on the output voltage command values vu_a * to vw_b * is generated as a premise for generating a modulation factor offset command. Specifically, the first voltage offset command value Voffs_a is generated as a value that defines the offset amount with respect to the first initial modulation factor command values mu_a * to mw_a *. Similarly, the second voltage offset command value Voffs_b is generated as a value that defines the offset amount for the second initial modulation factor command values mu_b * to mw_b *.

電圧オフセット演算部43cは、このような演算を行う前提として、3相の出力電圧指令値vu*〜vw*の振幅Vpkを演算している。この振幅Vpkは、下式に示す演算を行うことにより、d軸およびq軸電圧指令値vd*,vq*に基づいて算出される。

Figure 0005402094
The voltage offset calculation unit 43c calculates the amplitude Vpk of the three-phase output voltage command values vu * to vw * as a premise for performing such calculation. The amplitude Vpk is calculated based on the d-axis and q-axis voltage command values vd * and vq * by performing the calculation shown in the following equation.
Figure 0005402094

なお、振幅Vpkは、数式3に示す演算以外にも、各相の出力電圧指令値vu*〜vw*に基づいて算出することもできる(数式4参照)。また、電圧利用率を高めるために各相の出力電圧指令値vu_a*〜vw_b*に3次高調波の重畳を行う場合やデッドタイム補償などのモータ制御において広く用いられている制御方法を行う場合には、それらの補償電圧振幅も考慮して振幅Vpkを演算すればよい。

Figure 0005402094
The amplitude Vpk can be calculated based on the output voltage command values vu * to vw * of each phase in addition to the calculation shown in Formula 3 (see Formula 4). Also, in order to increase the voltage utilization factor, when superimposing third-order harmonics on the output voltage command values vu_a * to vw_b * of each phase, or when performing a control method widely used in motor control such as dead time compensation Therefore, the amplitude Vpk may be calculated in consideration of the compensation voltage amplitude.
Figure 0005402094

また、電圧オフセット演算部43cは、電力変換器10を構成するスイッチ1〜9の回路構成に応じた、各スイッチ1〜9の損失(オン損失)に関する損失情報を保持している。本実施形態において、電力変換器10は、第1の正極母線12aと各相の出力端子との間に、上アームに相当する双方向スイッチ1〜3を備え、第2の正極母線12bと各相の出力端子との間に、上アームに相当する双方向スイッチ4〜6を備えている。これらの双方向スイッチ1〜6は、負極母線11と各相の出力端子との間を接続する下アーム、すなわち、単方向スイッチ7〜9と比較してオン損失が大きい。なぜならば、各双方向スイッチ1〜6は、直列接続されたダイオードを含むため、そのオン損失には、ダイオードのオン損失およびスイッチ(トランジスタ)のオン損失の双方が含まれる。これに対して、スイッチ7〜9のオン損失には、ダイオードのオン損失およびスイッチ(トランジスタ)のオン損失の一方が含まれる。そのため、損失情報には、オン損失の大きなアームとして、各電源20,21に対応する上アーム、すなわち、第1の正極母線12a側の双方向スイッチ1〜3および第2の正極母線12b側の双方向スイッチ4〜6が定義され、オン損失の小さなアームとして、下アーム、すなわち、共通母線である負極母線11側のスイッチ7〜9が定義されている。このようにスイッチ1〜9に関する損失の大小は、スイッチ1〜9のそれぞれの構成と、複数の母線のうち電位を共通する複数の直流電源が接続する共通母線(本実施形態では、負極母線11)の位置とに応じて決定されることとなる。   In addition, the voltage offset calculation unit 43c holds loss information regarding the loss (ON loss) of each switch 1 to 9 according to the circuit configuration of the switches 1 to 9 constituting the power converter 10. In the present embodiment, the power converter 10 includes bidirectional switches 1 to 3 corresponding to the upper arm between the first positive electrode bus 12a and the output terminals of the respective phases. Bidirectional switches 4 to 6 corresponding to the upper arm are provided between the phase output terminals. These bidirectional switches 1 to 6 have large on-loss compared to the lower arm connecting the negative electrode bus 11 and the output terminals of the respective phases, that is, the unidirectional switches 7 to 9. This is because each bidirectional switch 1 to 6 includes a diode connected in series, and the on-loss includes both the on-loss of the diode and the on-loss of the switch (transistor). On the other hand, the on loss of the switches 7 to 9 includes one of the on loss of the diode and the on loss of the switch (transistor). Therefore, the loss information includes an upper arm corresponding to each of the power supplies 20 and 21 as an arm with a large on loss, that is, the bidirectional switches 1 to 3 on the first positive bus 12a side and the second positive bus 12b side. Bidirectional switches 4 to 6 are defined, and switches 7 to 9 on the side of the negative bus 11 that is a common bus are defined as lower arms, that is, arms with small on-loss. As described above, the magnitude of the loss related to the switches 1 to 9 depends on the configuration of each of the switches 1 to 9 and a common bus connected to a plurality of DC power sources having a common potential among the plurality of buses (in this embodiment, the negative bus 11 ) Will be determined according to the position.

電圧オフセット演算部43cは、損失情報を参照することにより、電力変換器10を構成する各スイッチ1〜9において、双方向スイッチ1〜6のオン損失が相対的に大きく、より発熱すると判断することができる。すなわち、電圧オフセット演算部43cは、オン損失の小さいスイッチは、負極母線11側のスイッチ7〜9であると判断することができる。   By referring to the loss information, the voltage offset calculation unit 43c determines that the on-loss of the bidirectional switches 1 to 6 is relatively large and generates more heat in each of the switches 1 to 9 constituting the power converter 10. Can do. That is, the voltage offset calculation unit 43c can determine that the switches with small on-loss are the switches 7 to 9 on the negative electrode bus 11 side.

電圧オフセット演算部43cは、出力電圧指令値vu*〜vw*の振幅Vpkと、損失情報とに基づいて、第1および第2の電圧オフセット指令値Voffs_a,Voffs_bを演算する(数式5参照)。

Figure 0005402094
The voltage offset calculation unit 43c calculates the first and second voltage offset command values Voffs_a and Voffs_b based on the amplitude Vpk of the output voltage command values vu * to vw * and the loss information (see Formula 5).
Figure 0005402094

この演算による各電圧オフセット指令値Voffs_a,Voffs_bは、当該電源20,21に対応する電圧指令値vu_a*〜vw_a*,vu_b*〜vw_b*の下限(最小ピーク)を各電源20,21の負極電位と対応するようにそれぞれオフセットさせる量に相当する。換言すれば、各電源20,21に対応するオフセット量は、当該電源20,21に関する各相の出力電圧指令値vu_a*〜vw_a*,vu_b*〜vw_b*の最小ピークと、負極母線11の電位との差に対応する。演算された各電圧オフセット指令値Voffs_a,Voffs_bは、変調率オフセット演算部43dに出力される。   The voltage offset command values Voffs_a and Voffs_b obtained by this calculation are the lower limit (minimum peak) of the voltage command values vu_a * to vw_a * and vu_b * to vw_b * corresponding to the power sources 20 and 21, respectively. It corresponds to the amount of offset to correspond respectively. In other words, the offset amount corresponding to each of the power supplies 20 and 21 is the minimum peak of the output voltage command values vu_a * to vw_a * and vu_b * to vw_b * of each phase related to the power supplies 20 and 21 and the potential of the negative electrode bus 11. Corresponds to the difference. The calculated voltage offset command values Voffs_a and Voffs_b are output to the modulation factor offset calculation unit 43d.

変調率オフセット演算部43dは、各電圧オフセット指令値Voffs_a,Voffs_bを各電源20,21の電源電圧Vdc_a,Vdc_bで規格化する。具体的には、第1の電圧オフセット指令値Voffs_aが第1の電源電圧Vdc_aで規格化されることにより、第1の電源20に対応する変調率オフセット指令値(以下「第1の変調率オフセット指令値」という)moffs_aが生成される。また、第2の電圧オフセット指令値Voffs_bが第2の電源電圧Vdc_bで規格化されることにより、第2の電源21に対応する変調率オフセット指令値(以下「第2の変調率オフセット指令値」という)moffs_bが生成される。ここで、各電圧オフセット指令値Voffs_a,Voffs_bと、各変調率オフセット指令値moffs_a,moffs_bとの間には、下式に示す関係が成立する。

Figure 0005402094
The modulation factor offset calculation unit 43d normalizes the voltage offset command values Voffs_a and Voffs_b with the power supply voltages Vdc_a and Vdc_b of the power supplies 20 and 21, respectively. Specifically, the first voltage offset command value Voffs_a is normalized by the first power supply voltage Vdc_a, so that the modulation factor offset command value corresponding to the first power source 20 (hereinafter referred to as “first modulation factor offset”). Moffs_a ”(referred to as“ command value ”) is generated. Further, the second voltage offset command value Voffs_b is standardized by the second power supply voltage Vdc_b, whereby a modulation factor offset command value corresponding to the second power source 21 (hereinafter referred to as “second modulation factor offset command value”). Moffs_b is generated. Here, the relationship shown in the following equation is established between the voltage offset command values Voffs_a and Voffs_b and the modulation factor offset command values moffs_a and moffs_b.
Figure 0005402094

演算された変調率オフセット指令値moffs_a,moffs_bは、オフセット処理部43eに出力される。   The calculated modulation factor offset command values moffs_a and moffs_b are output to the offset processing unit 43e.

オフセット処理部43eは、各変調率オフセット指令値moffs_a,moffs_bを用いて、各初期変調率指令値mu_a*〜mw_b*に対するオフセット処理を行い、これにより、最終変調率指令値mu_ac*〜mw_bc*を演算する。具体的には、第1の変調率指令値Voffs_aを第1の初期変調率指令値mu_a*〜mw_a*のそれぞれに加算することにより、第1の電源20に関する各相の最終変調率指令値mu_ac*,mv_ac*,mw_ac*が算出される。また、第2の変調率指令値Voffs_bを第2の初期変調率指令値mu_b*〜mw_b*のそれぞれに加算することにより、第2の電源21に関する各相の最終変調率指令値mu_bc*〜mw_bc*が算出される。算出された各最終変調率指令値mu_ac*〜mw_bc*は、PWMパルス生成部45に出力される。   The offset processing unit 43e performs offset processing on each initial modulation rate command value mu_a * to mw_b * using each modulation rate offset command value moffs_a and moffs_b, and thereby obtains the final modulation rate command value mu_ac * to mw_bc *. Calculate. Specifically, by adding the first modulation factor command value Voffs_a to each of the first initial modulation factor command values mu_a * to mw_a *, the final modulation factor command value mu_ac of each phase related to the first power supply 20 is obtained. *, Mv_ac *, mw_ac * are calculated. Further, by adding the second modulation factor command value Voffs_b to each of the second initial modulation factor command values mu_b * to mw_b *, the final modulation factor command values mu_bc * to mw_bc of the respective phases relating to the second power source 21. * Is calculated. The calculated final modulation factor command values mu_ac * to mw_bc * are output to the PWM pulse generator 45.

再び図1を参照するに、PWMパルス生成部45は、各最終変調率指令mu_ac*〜mw_bc*と、各電源20,21に対応するキャリアCa,Cbとに基づいて、電力変換器10の各スイッチ1〜9のオンオフ状態を設定するスイッチ駆動信号を生成する。そして、PWMパルス生成部45は、生成されたスイッチ駆動信号を通じて電力変換器10の各スイッチ1〜9の導通状態、すなわち、導通期間(オン期間)を制御する。これにより、各電源20,21の出力電圧から出力電圧パルスを生成する。本実施形態において、キャリアCa,Cbは、下限を「−1」、上限を「1」とする三角波であり、第1の電源20に対応するキャリアCaと、第2の電源20に対応するキャリアCbとは位相が180度オフセットしている。   Referring again to FIG. 1, the PWM pulse generator 45 determines each of the power converters 10 based on the final modulation rate commands mu_ac * to mw_bc * and the carriers Ca and Cb corresponding to the power sources 20 and 21. A switch drive signal for setting on / off states of the switches 1 to 9 is generated. And the PWM pulse generation part 45 controls the conduction | electrical_connection state, ie, conduction | electrical_connection period (on period), of each switch 1-9 of the power converter 10 through the produced | generated switch drive signal. As a result, output voltage pulses are generated from the output voltages of the power supplies 20 and 21. In the present embodiment, the carriers Ca and Cb are triangular waves having a lower limit “−1” and an upper limit “1”, and the carrier Ca corresponding to the first power source 20 and the carrier corresponding to the second power source 20. The phase is offset by 180 degrees from Cb.

図4は、PWMパルス生成部45による電力変換器10の各スイッチ1〜9のオンオフ状態の説明図である。PWMパルス生成部45は、電源20,21毎に、各最終変調率指令mu_ac*〜mw_bc*と各キャリアCa,Cbとを比較し、スイッチ駆動信号を生成する。以下、U相に着目して説明を行うが、他の相についても同様である。この図4において、各スイッチ1a,1b,4a,4b,7aに関するスイッチ駆動信号S1a,S1b,S4a,S4b,S7がHighレベルのときに、各スイッチ1a,1b,4a,4b,7aがオンとなる。   FIG. 4 is an explanatory diagram of the on / off states of the switches 1 to 9 of the power converter 10 by the PWM pulse generation unit 45. The PWM pulse generation unit 45 compares the final modulation factor commands mu_ac * to mw_bc * with the carriers Ca and Cb for each of the power supplies 20 and 21 to generate a switch drive signal. Hereinafter, the description will be given focusing on the U phase, but the same applies to the other phases. In FIG. 4, when the switch drive signals S1a, S1b, S4a, S4b, and S7 related to the switches 1a, 1b, 4a, 4b, and 7a are at a high level, the switches 1a, 1b, 4a, 4b, and 7a are turned on. Become.

ここで、スイッチ駆動信号S1a,S1b,S4a,S4b,S7について説明する。   Here, the switch drive signals S1a, S1b, S4a, S4b, and S7 will be described.

S1a:第1の電源20の正極から出力端子の方向へ導通するスイッチ1aの駆動信号
S1b:出力端子から第1の電源20の方向へ導通するスイッチ1bの駆動信号
S4a:第2の電源21の正極から出力端子の方向へ導通するスイッチ4aの駆動信号
S4b:出力端子から第2の電源21の方向へ導通するスイッチ4bの駆動信号
S7:出力端子から負極の方向へ導通するスイッチ7の駆動信号
PWMパルス生成部45は、第1の電源20のキャリアCaよりも第1の電源20のU相最終変調率指令値mu_ac*が大きい場合(Ca<mu_ac*)、スイッチ1aがオンするように駆動信号S1aを出力する。また、PWMパルス生成部45は、第1の電源20のキャリアCaよりも第1の電源20のU相最終変調率指令値mu_ac*が小さい場合(Ca>mu_ac*)、スイッチ1aをオフするように駆動信号S1aを出力する。一方、PWMパルス生成部45は、スイッチ4bの駆動信号S4bとして、スイッチ1aの駆動信号S1aを反転出力する。
S1a: drive signal S1b of the switch 1a conducting from the positive electrode of the first power supply 20 to the output terminal S1b: drive signal S4a of the switch 1b conducting from the output terminal to the first power supply 20 S2a of the second power supply 21 Drive signal S4b of the switch 4a conducting from the positive electrode to the output terminal: Drive signal S7 of the switch 4b conducting from the output terminal to the second power source 21: Drive signal of the switch 7 conducting from the output terminal to the negative electrode The PWM pulse generator 45 is driven so that the switch 1a is turned on when the U-phase final modulation factor command value mu_ac * of the first power supply 20 is larger than the carrier Ca of the first power supply 20 (Ca <mu_ac *). The signal S1a is output. The PWM pulse generator 45 turns off the switch 1a when the U-phase final modulation factor command value mu_ac * of the first power supply 20 is smaller than the carrier Ca of the first power supply 20 (Ca> mu_ac *). The drive signal S1a is output to On the other hand, the PWM pulse generator 45 inverts and outputs the drive signal S1a of the switch 1a as the drive signal S4b of the switch 4b.

これに対して、PWMパルス生成部45は、第2の電源21のキャリアCbよりも第2の電源21のU相最終変調率指令値mu_bc*が大きい場合(Cb<mu_bc*)、スイッチ4aをオンするように駆動信号S4aを出力する。また、PWMパルス生成部45は、第2の電源21のキャリアCbよりも第2の電源21のU相最終変調率指令値mu_bc*が小さい場合(Cb>mu_bc*)、スイッチ4aをオフするように駆動信号S4aを出力する。一方、PWMパルス生成部45は、スイッチ1bの駆動信号S1bとして、スイッチ4aの駆動信号S4aを反転出力する。   On the other hand, when the U-phase final modulation factor command value mu_bc * of the second power source 21 is larger than the carrier Cb of the second power source 21 (Cb <mu_bc *), the PWM pulse generator 45 sets the switch 4a. The drive signal S4a is output so as to be turned on. The PWM pulse generator 45 turns off the switch 4a when the U-phase final modulation factor command value mu_bc * of the second power supply 21 is smaller than the carrier Cb of the second power supply 21 (Cb> mu_bc *). Drive signal S4a. On the other hand, the PWM pulse generator 45 inverts and outputs the drive signal S4a of the switch 4a as the drive signal S1b of the switch 1b.

また、PWMパルス生成部45は、スイッチ7の駆動信号S7として、スイッチ1bの駆動信号S1bとスイッチ4bの駆動信号S4bとの論理積を出力する。   The PWM pulse generator 45 outputs a logical product of the drive signal S1b of the switch 1b and the drive signal S4b of the switch 4b as the drive signal S7 of the switch 7.

なお、第1の電源20と、第2の電源21との間に電位差があるようなケースでは、スイッチ1aとスイッチ4bとが同時にオンとなることで短絡が発生する可能性があるので、両スイッチ1a,4bが同時にオンすることがないように短絡防止期間(デッドタイム)が付加されている。また、スイッチ4aとスイッチ1bとの間にも同様にデッドタイムが付加されている。   In a case where there is a potential difference between the first power supply 20 and the second power supply 21, a short circuit may occur when the switch 1a and the switch 4b are turned on at the same time. A short-circuit prevention period (dead time) is added so that the switches 1a and 4b are not simultaneously turned on. Similarly, a dead time is added between the switch 4a and the switch 1b.

このように本実施形態において、制御ユニット40は、各スイッチ1〜9の構成と、複数の母線11,12a,12bのうち電位を共通する複数の直流電源が接続する共通母線(負極母線11)の位置とに基づいて、出力電圧指令値vu*〜vw*に応じた出力電圧を具備する各スイッチ1〜9の導通時間に関する制御パターンのなかから各スイッチ1〜9の導通時間を決定する。   As described above, in the present embodiment, the control unit 40 includes the common bus (negative electrode bus 11) to which the configurations of the switches 1 to 9 and a plurality of DC power sources having a common potential among the plurality of buses 11, 12a, and 12b are connected. The conduction time of each switch 1-9 is determined from the control pattern regarding the conduction time of each switch 1-9 which comprises the output voltage according to output voltage command value vu * -vw * based on this position.

かかる構成によれば、各スイッチ1〜9のオン損失を推定することができる。このため、出力電圧指令値vu*〜vw*に応じた出力電圧を具備する各スイッチ1〜9の導通時間に関する制御パターンのなかから、オン損失の高いスイッチ1〜9の導通比率を低減させ、その反面オン損失の低いスイッチ1〜9の導通比率を高めるように、各スイッチ1〜9の導通時間を決定することができる。これにより、出力電圧指令値vu*〜vw*に応じた出力電圧をみたしつつ、電力変換器10のオン損失を低減することができる。   According to such a configuration, the on-loss of each of the switches 1 to 9 can be estimated. For this reason, from the control pattern regarding the conduction time of each switch 1-9 which comprises the output voltage according to output voltage command value vu * -vw *, the conduction | electrical_connection ratio of the switches 1-9 with high ON loss is reduced, On the other hand, the conduction time of each switch 1-9 can be determined so as to increase the conduction ratio of the switches 1-9 with low on-loss. Thereby, the ON loss of the power converter 10 can be reduced while observing the output voltage corresponding to the output voltage command values vu * to vw *.

また、本実施形態において、各スイッチ1〜9は、共通母線の位置に応じて、単方向スイッチおよび双方向スイッチの一方が選択されている。そして、制御ユニット40は、双方向スイッチの導通時間が短く、かつ、単方向スイッチの導通時間が長くなるように、スイッチ1〜9のそれぞれの導通時間を決定する。双方向スイッチは、単方向スイッチと比較してオン損失が高くなる。このため、損失の高い双方向スイッチの導通比率が抑制され、損失の低い単方向スイッチの導通比率が高められる。これにより、電力変換器10のオン損失の低減を図ることができる。   In the present embodiment, one of the unidirectional switch and the bidirectional switch is selected for each of the switches 1 to 9 according to the position of the common bus. Then, the control unit 40 determines the conduction time of each of the switches 1 to 9 so that the conduction time of the bidirectional switch is short and the conduction time of the unidirectional switch is long. The bidirectional switch has higher ON loss than the unidirectional switch. For this reason, the conduction ratio of the bidirectional switch with high loss is suppressed, and the conduction ratio of the unidirectional switch with low loss is increased. Thereby, the ON loss of the power converter 10 can be reduced.

図5は、U相のみに着目した各初期変調率指令値mu_a*,mu_b*と各最終変調率指令値mu_ac*,mu_bc*との関係を示す説明図である。本実施形態において、負極母線11が共通母線であり、各電源20,21の上アームに相当するスイッチ1〜3,4〜6が双方向スイッチで構成されている。この場合、各上アームに相当する双方向スイッチ1〜3,4〜6のオン損失が単方向スイッチ7〜9のオン損失よりも大きいとの判断のもと、オフセット処理が行われる。すなわち、第1の最終変調率指令値mu_ac*は、第1の初期変調率指令値mu_a*と比較して、下方向(キャリアの下限方向)へとオフセットされている。特に、本実施形態では、第1の最終変調率指令値mu_ac*〜mw_ac*の下限(最小ピーク)がキャリアの下限と一致するようにオフセットされている。なお、第1の出力電圧指令値vu_a*〜vw_a*をベースとして捉えた場合、このオフセット処理により、各相の出力電圧指令値vu_a*〜vw_a*は、第1の出力電圧指令値vu_a*〜vw_a*の最小ピークと、負極母線11の電位との差をオフセット量として、それぞれ減少させられることとなる。   FIG. 5 is an explanatory diagram showing the relationship between each initial modulation rate command value mu_a *, mu_b * and each final modulation rate command value mu_ac *, mu_bc *, focusing on only the U phase. In the present embodiment, the negative electrode bus 11 is a common bus, and the switches 1 to 3 and 4 to 6 corresponding to the upper arms of the power supplies 20 and 21 are constituted by bidirectional switches. In this case, the offset process is performed based on the determination that the on-loss of the bidirectional switches 1 to 3 and 4 to 6 corresponding to the upper arms is larger than the on-loss of the unidirectional switches 7 to 9. That is, the first final modulation factor command value mu_ac * is offset downward (lower limit direction of the carrier) compared to the first initial modulation factor command value mu_a *. In particular, in the present embodiment, the lower limit (minimum peak) of the first final modulation factor command values mu_ac * to mw_ac * is offset so as to coincide with the lower limit of the carrier. When the first output voltage command values vu_a * to vw_a * are taken as a base, the output voltage command values vu_a * to vw_a * of each phase are converted into the first output voltage command values vu_a * to The difference between the minimum peak of vw_a * and the potential of the negative electrode bus 11 can be reduced as an offset amount.

また、第2の最終変調率指令値mu_bc*〜mw_bc*は、第2の初期変調率指令mu_b*〜mw_b*と比較して、下方向(キャリアの下限方向)へとオフセットされている。特に、本実施形態では、第2の最終変調率指令値mu_bc*〜mw_bc*の上限(最小ピーク)がキャリアの下限と一致するようにオフセットされている。なお、第2の出力電圧指令値vu_b*〜vw_b*をベースとして捉えた場合、このオフセット処理により、各相の出力電圧指令値vu_b*〜vw_b*は、第2の出力電圧指令値vu_b*〜vw_b*の最小ピークと、負極母線11の電位との差をオフセット量として、それぞれ減少させられることとなる。   Further, the second final modulation factor command values mu_bc * to mw_bc * are offset downward (in the lower limit direction of the carrier) as compared with the second initial modulation factor commands mu_b * to mw_b *. In particular, in the present embodiment, the upper limit (minimum peak) of the second final modulation factor command values mu_bc * to mw_bc * is offset so as to coincide with the lower limit of the carrier. When the second output voltage command values vu_b * to vw_b * are taken as a base, the output voltage command values vu_b * to vw_b * of each phase are converted into the second output voltage command values vu_b * to The difference between the minimum peak of vw_b * and the potential of the negative electrode bus 11 can be reduced as an offset amount.

最終変調率指令値mu_ac*〜mw_bc*が、初期変調率指令値mu_a*〜mw_b*と比べて下側にオフセットされた場合には、これをオフセットさせる前と比較して、上アームのオフ時間が長くし、下アームのオン時間が長くなる。そのため、オン損失の小さい下アームが導通する比率を高くすることができる。また、多相交流電圧を出力する電力変換器10において、各相の電圧指令値をそれぞれ対応させてオフセットさせた場合には、そのオフセットの前後で、出力電圧は変化しない。オフセット電圧指令値の制御によって、負荷の出力電圧を変えることなく実現できる。これにより、複数の電源電力を配分して所望の出力電圧を確保ししつつ、電力変換器10の損失を低減することができる。   When the final modulation rate command values mu_ac * to mw_bc * are offset to the lower side compared to the initial modulation rate command values mu_a * to mw_b *, the upper arm off time is compared with that before the offset is set. Lengthens and lowers the on-time of the lower arm. Therefore, it is possible to increase the ratio of conduction of the lower arm having a small on loss. Further, in the power converter 10 that outputs the multiphase AC voltage, when the voltage command values of the respective phases are offset corresponding to each other, the output voltage does not change before and after the offset. This can be realized without changing the output voltage of the load by controlling the offset voltage command value. Thereby, the loss of the power converter 10 can be reduced while distributing a plurality of power supply powers and securing a desired output voltage.

図6は、電流経路の説明図である。U相とV相の間をスイッチ1〜9で短絡して電流を流す経路の場合に、双方向スイッチ1,2を用いて電流を流す経路と、下アームであるスイッチ7,8を用いて電流を流す経路との2経路が考えられる。本実施形態によれば、下アームのスイッチ7,8の導通時間が増加させられるとともに、双方向スイッチ1,2の導通時間を減少させることとなる。これにより、オン損失の小さいスイッチ7,8の導通比率が高くなるので、オン損失の低減を図ることができる。   FIG. 6 is an explanatory diagram of current paths. In the case of a path through which a current flows by short-circuiting between the U phase and the V phase by the switches 1 to 9, a path through which a current flows using the bidirectional switches 1 and 2, and switches 7 and 8 which are lower arms There are two possible paths: a current flow path. According to the present embodiment, the conduction time of the switches 7 and 8 on the lower arm is increased and the conduction time of the bidirectional switches 1 and 2 is decreased. Thereby, since the conduction ratio of the switches 7 and 8 having a small on-loss is increased, the on-loss can be reduced.

なお、上述した実施形態では、各電源毎に、出力電圧指令値vu_a*〜vw_a*,vu_b*〜vw_b*の最小ピークと、負極母線11の電位との差をオフセット量としているが、少なくとも下方向にオフセットさせればその効果を得ることができる。   In the above-described embodiment, the difference between the minimum peak of the output voltage command values vu_a * to vw_a * and vu_b * to vw_b * and the potential of the negative electrode bus 11 is set as an offset amount for each power supply. The effect can be obtained by offsetting in the direction.

また、電力変換器10の回路構成が変更する場合には、必要に応じて、損失情報を回路構成に応じて保有し、現在の回路構成に応じてこれを変更することで、スイッチ1〜9の損失を回路構成に応じて適切に定義するようにすることが好ましい。   Further, when the circuit configuration of the power converter 10 is changed, the loss information is held according to the circuit configuration as necessary, and the switches 1 to 9 are changed by changing the loss information according to the current circuit configuration. It is preferable to appropriately define the loss in accordance with the circuit configuration.

(第2の実施形態)
以下、本発明の第2の実施形態にかかる制御システムについて説明する。第2の実施形態にかかる制御システムが、第1の実施形態のそれと相違する点は、電力変換器10の構成である。第1の実施形態と共通する構成については説明を省略することとし、以下、相違点を中心に説明を行う。
(Second Embodiment)
Hereinafter, a control system according to the second embodiment of the present invention will be described. The control system according to the second embodiment is different from that of the first embodiment in the configuration of the power converter 10. The description of the configuration common to the first embodiment will be omitted, and the following description will focus on the differences.

図7は、第2の実施形態にかかる電力変換器10を中心としたシステム構成を模式的に示す説明図である。電力変換器10において、正極母線(共通母線)12と、3相に対応する各出力端子との間には、一般的な3相インバータの上アームと同様に、一方向の導通を制御可能な単方向スイッチ51〜53がそれぞれ接続されている。個々のスイッチ51〜53は、半導体スイッチ(例えば、IGBT等のトランジスタといったスイッチング素子)を主体に構成されており、個々の半導体スイッチは、還流用ダイオードが逆並列接続されている。   FIG. 7 is an explanatory diagram schematically showing a system configuration centering on the power converter 10 according to the second embodiment. In the power converter 10, unidirectional conduction can be controlled between the positive bus (common bus) 12 and the output terminals corresponding to the three phases, similarly to the upper arm of a general three-phase inverter. Unidirectional switches 51 to 53 are connected to each other. Each of the switches 51 to 53 is mainly composed of a semiconductor switch (for example, a switching element such as a transistor such as an IGBT), and each of the semiconductor switches has a reflux diode connected in reverse parallel.

また、第1の電源20の負極に接続する第1の負極母線11aと、3相に対応する各出力端子との間には、双方向の導通を制御可能な双方向スイッチ54〜56がそれぞれ接続されている。また、第2の電源21の負極に接続する第2の正極母線12bと、3相に対応する各出力端子との間にも、双方向スイッチ57〜59がそれぞれ接続されている。個々の双方向スイッチ54〜59は、それぞれが一方向への導通を制御可能な一対の単方向スイッチ54a/54b〜59a/59bを、互いの導通方向が逆向きの状態で直列接続することによって構成されている。双方スイッチ54〜59を構成する個々のスイッチ54a/54b〜59a/59bは、半導体スイッチ(例えば、IGBT等のトランジスタといったスイッチング素子)を主体に構成されており、個々の半導体スイッチは、耐圧を持たせるためにダイオードが直列接続されている。   Bidirectional switches 54 to 56 capable of controlling bidirectional conduction are respectively provided between the first negative electrode bus 11a connected to the negative electrode of the first power supply 20 and the output terminals corresponding to the three phases. It is connected. Bidirectional switches 57 to 59 are also connected between the second positive electrode bus 12 b connected to the negative electrode of the second power supply 21 and the output terminals corresponding to the three phases. The individual bidirectional switches 54 to 59 are connected in series with a pair of unidirectional switches 54a / 54b to 59a / 59b, each of which can control conduction in one direction, with their conduction directions being opposite to each other. It is configured. The individual switches 54a / 54b to 59a / 59b constituting the both switches 54 to 59 are mainly composed of semiconductor switches (for example, switching elements such as transistors such as IGBTs), and each semiconductor switch has a withstand voltage. The diodes are connected in series.

このような電力変換器10の構成に起因して、制御ユニット40の電圧オフセット演算部43cは、第1および第2の電圧オフセット指令値Voffs_a,Voffs_bを生成する。ここで、電圧オフセット演算部43cが保有する損失情報には、オン損失の大きなアームとして、各電源20,21に対応する下アーム、すなわち、第1の負極母線11a側の双方向スイッチ54〜56および第2の負極母線11b側の双方向スイッチ57〜59が定義され、オン損失の小さなアームとして、上アーム、すなわち、共通母線である正極母線12側のスイッチ51〜53が定義されている。   Due to such a configuration of the power converter 10, the voltage offset calculation unit 43c of the control unit 40 generates the first and second voltage offset command values Voffs_a and Voffs_b. Here, the loss information held by the voltage offset calculation unit 43c includes lower arms corresponding to the power supplies 20 and 21, that is, bidirectional switches 54 to 56 on the first negative electrode bus 11a side, as an arm having a large on loss. In addition, bidirectional switches 57 to 59 on the second negative electrode bus 11b side are defined, and switches 51 to 53 on the positive bus 12 side, which is a common bus, are defined as upper arms, that is, small arms with low on-loss.

電圧オフセット演算部43cは、損失情報を参照することにより、電力変換器10を構成する各スイッチ51〜59において、双方向スイッチ54〜59のオン損失が相対的に大きく、より発熱すると判断することができる。すなわち、電圧オフセット演算部43cは、オン損失の小さいアームは、正極母線側の上アームであると判断することができる。   By referring to the loss information, the voltage offset calculation unit 43c determines that the on-loss of the bidirectional switches 54 to 59 is relatively large and generates more heat in each of the switches 51 to 59 constituting the power converter 10. Can do. That is, the voltage offset calculation unit 43c can determine that the arm with small on-loss is the upper arm on the positive electrode bus side.

電圧オフセット演算部43cは、出力電圧指令値vu*〜vw*の振幅Vpkと、損失情報とに基づいて、第1および第2の電圧オフセット指令値Voffs_a,Voffs_bを演算する(数式7参照)。

Figure 0005402094
The voltage offset calculator 43c calculates the first and second voltage offset command values Voffs_a and Voffs_b based on the amplitude Vpk of the output voltage command values vu * to vw * and the loss information (see Formula 7).
Figure 0005402094

この演算による各電圧オフセット指令値Voffs_a,Voffs_bは、当該電源20,21に対応する電圧指令値vu_a*〜vw_a*,vu_b*〜vw_b*の上限(最大ピーク)が各電源20,21の正極電位へとそれぞれオフセットさせる量に相当する。   The voltage offset command values Voffs_a and Voffs_b obtained by this calculation are such that the upper limit (maximum peak) of the voltage command values vu_a * to vw_a * and vu_b * to vw_b * corresponding to the power sources 20 and 21 is the positive potential of the power sources 20 and 21. This is equivalent to the amount of offset.

換言すれば、各電源20,21に対応するオフセット量は、当該電源20,21に関する各相の出力電圧指令値vu_a*〜vw_a*,vu_b*〜vw_b*の最大ピークと、正極母線12の電位との差に対応する。演算された各電圧オフセット指令値Voffs_a,Voffs_bは、変調率オフセット演算部43dに出力される。 In other words, the offset amount corresponding to each of the power supplies 20 and 21 is the maximum peak of the output voltage command values vu_a * to vw_a * and vu_b * to vw_b * of each phase related to the power supplies 20 and 21 and the potential of the positive bus 12. Corresponds to the difference. The calculated voltage offset command values Voffs_a and Voffs_b are output to the modulation factor offset calculation unit 43d.

図8は、U相のみに着目した各初期変調率指令値mu_a*,mu_b*と各最終変調率指令値mu_ac*,mu_bc*との関係を示す説明図である。本実施形態において、正極母線12が共通母線であり、各電源20,21の下アームに相当するスイッチ54〜56,57〜59が双方向スイッチで構成されている。この場合、各下アームに相当する双方向スイッチ54〜56,57〜59のオン損失が単方向スイッチ51〜53のオン損失よりも大きいとの判断のもと、オフセット処理が行われる。すなわち、第1の最終変調率指令値mu_ac*〜mw_ac*は、第1の初期変調率指令値mu_a*〜mw_a*と比較して、上方向(キャリアの上限方向)へとオフセットされている。特に、本実施形態では、第1の最終変調率指令値mu_ac*〜mw_ac*の上限(最大ピーク)がキャリアの上限と一致するようにオフセットされている。なお、第1の出力電圧指令値vu_a*〜vw_a*をベースとして捉えた場合、このオフセット処理により、各相の出力電圧指令値vu_a*〜vw_a*は、第1の出力電圧指令値vu_a*〜vw_a*の最大ピークと、正極母線12の電位との差をオフセット量として、それぞれ増加させられることとなる。   FIG. 8 is an explanatory diagram showing the relationship between each initial modulation rate command value mu_a *, mu_b * and each final modulation rate command value mu_ac *, mu_bc *, focusing only on the U phase. In the present embodiment, the positive bus 12 is a common bus, and the switches 54 to 56 and 57 to 59 corresponding to the lower arms of the power supplies 20 and 21 are constituted by bidirectional switches. In this case, the offset processing is performed based on the determination that the on-loss of the bidirectional switches 54 to 56 and 57 to 59 corresponding to the lower arms is larger than the on-loss of the unidirectional switches 51 to 53. That is, the first final modulation factor command values mu_ac * to mw_ac * are offset upward (upper limit direction of the carrier) compared to the first initial modulation factor command values mu_a * to mw_a *. In particular, in the present embodiment, the upper limit (maximum peak) of the first final modulation factor command values mu_ac * to mw_ac * is offset so as to coincide with the upper limit of the carrier. When the first output voltage command values vu_a * to vw_a * are taken as a base, the output voltage command values vu_a * to vw_a * of each phase are converted into the first output voltage command values vu_a * to The difference between the maximum peak of vw_a * and the potential of the positive electrode bus 12 can be increased as an offset amount.

また、第2の最終変調率指令値mu_bc*〜mw_bc*は、第2の初期変調率指令mu_b*〜mw_b*と比較して、上方向(キャリアの上限方向)へとオフセットされている。特に、本実施形態では、第2の最終変調率指令値mu_bc*〜mw_bc*の上限(最大ピーク)がキャリアの上限と一致するようにオフセットされている。なお、第2の出力電圧指令値vu_b*〜vw_b*をベースとして捉えた場合、このオフセット処理により、各相の出力電圧指令値vu_b*〜vw_b*は、第2の出力電圧指令値vu_b*〜vw_b*の最大ピークと、正極母線12の電位との差をオフセット量として、それぞれ増加させられることとなる。   Further, the second final modulation factor command values mu_bc * to mw_bc * are offset upward (in the upper limit direction of the carrier) compared to the second initial modulation factor commands mu_b * to mw_b *. In particular, in the present embodiment, the second final modulation factor command values mu_bc * to mw_bc * are offset so that the upper limit (maximum peak) matches the upper limit of the carrier. When the second output voltage command values vu_b * to vw_b * are taken as a base, the output voltage command values vu_b * to vw_b * of each phase are converted into the second output voltage command values vu_b * to The difference between the maximum peak of vw_b * and the potential of the positive electrode bus 12 can be increased as an offset amount.

最終変調率指令値mu_ac*〜mw_bc*が、初期変調率指令値mu_a*〜mw_b*と比べて上側にオフセットされた場合には、これをオフセットさせる前と比較して、下アームのオフ時間が長くし、上アームのオン時間が長くなる。そのため、オン損失の小さい上アームが導通する比率を高くすることができる。これにより、複数の電源電力を配分して所望の出力電圧を確保ししつつ、電力変換器10の損失を低減することができる。   When the final modulation rate command values mu_ac * to mw_bc * are offset upward compared to the initial modulation rate command values mu_a * to mw_b *, the lower arm off time is compared to before the offset is performed. Longer, longer on time of upper arm. Therefore, it is possible to increase the ratio at which the upper arm with a small ON loss is conducted. Thereby, the loss of the power converter 10 can be reduced while distributing a plurality of power supply powers and securing a desired output voltage.

(第3の実施形態)
以下、本発明の第3の実施形態にかかる制御システムについて説明する。第3の実施形態にかかる制御システムが、第1の実施形態のそれと相違する点は、電力変換器10の構成である。第1の実施形態と共通する構成については説明を省略することとし、以下、相違点を中心に説明を行う。
(Third embodiment)
Hereinafter, a control system according to a third embodiment of the present invention will be described. The control system according to the third embodiment is different from that of the first embodiment in the configuration of the power converter 10. The description of the configuration common to the first embodiment will be omitted, and the following description will focus on the differences.

図9は、第3の実施形態にかかる電力変換器10を中心としたシステム構成を模式的に示す説明図である。電力変換器10は、互いに直列接続された複数の電源(本実施形態では、第1および第2の電源20,21)に接続されており、制御ユニット40に制御されることにより各電源20,21の出力電圧から出力電圧パルスを生成する。ここで、第1および第2の電源20,21は、それぞれが独立した直流電源であり、上位に位置する第1の電源20の正極と、下位に位置する第2の電源21の負極とが接続されることにより直列接続されている。   FIG. 9 is an explanatory diagram schematically showing a system configuration centering on the power converter 10 according to the third embodiment. The power converter 10 is connected to a plurality of power supplies (first and second power supplies 20 and 21 in the present embodiment) connected in series with each other, and is controlled by the control unit 40 so that each power supply 20, An output voltage pulse is generated from the 21 output voltages. Here, each of the first and second power sources 20 and 21 is an independent DC power source, and a positive electrode of the first power source 20 positioned at the upper level and a negative electrode of the second power source 21 positioned at the lower level are provided. It is connected in series by being connected.

電力変換器10において、第1の電源20の正極および第2の電源21の負極に接続された共通母線13と、3相に対応する各出力端子との間には、双方向の導通を制御可能な双方向スイッチ61〜63がそれぞれ接続されている。個々の双方向スイッチ61〜63は、それぞれが一方向への導通を制御可能な一対の単方向スイッチ61a/61b〜63a/63bを、互いの導通方向が逆向きの状態で直列接続することによって構成されている。個々のスイッチ61a/61b〜63a/63bは、半導体スイッチ(例えば、IGBT等のトランジスタといったスイッチング素子)を主体に構成されており、個々の半導体スイッチは、耐圧を持たせるためにダイオード(図示せず)が、対となる他方の半導体スイッチに対して並列接続となるような関係で直列接続されている。   In the power converter 10, bidirectional conduction is controlled between the common bus 13 connected to the positive electrode of the first power supply 20 and the negative electrode of the second power supply 21 and the output terminals corresponding to the three phases. Possible bidirectional switches 61 to 63 are respectively connected. The individual bidirectional switches 61 to 63 are connected in series with a pair of unidirectional switches 61a / 61b to 63a / 63b, each of which can control conduction in one direction, with their conduction directions being opposite to each other. It is configured. Each of the switches 61a / 61b to 63a / 63b is mainly composed of a semiconductor switch (for example, a switching element such as a transistor such as an IGBT), and each semiconductor switch has a diode (not shown) to have a withstand voltage. ) Are connected in series so as to be connected in parallel to the other semiconductor switch in the pair.

第2の電源21の正極に接続された正極母線12と、3相に対応する各出力端子との間には、一般的な3相インバータの上アームと同様に、一方向の導通を制御可能な単方向スイッチ64〜66がそれぞれ接続されている。また、第1の電源20の負極に接続された負極母線11と、3相に対応する各出力端子との間にも、一般的な3相インバータの下アームと同様に、単方向スイッチ67〜69がそれぞれ接続されている。個々の単方向スイッチ64〜69は、半導体スイッチ(例えば、IGBT等のトランジスタといったスイッチング素子)を主体に構成されており、個々の半導体スイッチは、還流用ダイオードが逆並列接続されている。   One-way conduction can be controlled between the positive bus 12 connected to the positive electrode of the second power supply 21 and the output terminals corresponding to the three phases, like the upper arm of a general three-phase inverter. Unidirectional switches 64 to 66 are connected to each other. Further, between the negative electrode bus 11 connected to the negative electrode of the first power supply 20 and the output terminals corresponding to the three phases, the unidirectional switches 67 to 69 are connected to each other. Each of the unidirectional switches 64 to 69 is mainly composed of a semiconductor switch (for example, a switching element such as a transistor such as an IGBT), and each of the semiconductor switches has a reflux diode connected in reverse parallel.

ここで、本実施形態の電力変換器10では、正極母線12の電位は逆転することはなく、正極母線12の電位は共通母線13の電位よりも大きくなる。このため、正極母線12と、各相の出力端子との間は双方向スイッチではなく、単方向スイッチ64〜66により通常のインバータの上アームと同じ構成とするこができる。   Here, in the power converter 10 of the present embodiment, the potential of the positive bus 12 is not reversed, and the potential of the positive bus 12 is larger than the potential of the common bus 13. For this reason, it is not a bidirectional switch between the positive electrode bus line 12 and the output terminal of each phase, but it can be set as the same structure as the upper arm of a normal inverter by the unidirectional switches 64-66.

図10は、第3の実施形態にかかる電力制御部43の構成を模式的に示す説明図である。この電力制御部43は、電力配分比率rto_paに基づき、各相の出力電圧指令値vu*〜vw*から各電源20,21に対応する変調率指令値(最終変調率指令値)mu_ac*〜mw_bc*をそれぞれ演算する。電力制御部43は、オフセット処理部43fと、電圧オフセット演算部43gと、変調率演算部43hとを有している。   FIG. 10 is an explanatory diagram schematically showing the configuration of the power control unit 43 according to the third embodiment. Based on the power distribution ratio rto_pa, the power control unit 43 calculates the modulation rate command values (final modulation rate command values) mu_ac * to mw_bc corresponding to the power supplies 20 and 21 from the output voltage command values vu * to vw * of each phase. Calculate each *. The power controller 43 includes an offset processor 43f, a voltage offset calculator 43g, and a modulation factor calculator 43h.

オフセット処理部43fは、電力配分比率rto_paに基づき、後述する電圧オフセット演算部43gによって演算される各電圧オフセット指令値Voffs_a,Voffs_aを用いて、出力電圧指令値vu*〜vw*に対するオフセット処理を行う。これにより、各電源20,21に関する各相の電圧指令値vu_a*〜vw_a*,vu_b*〜vw_a*を演算する。算出された各電圧指令値vu_a*〜vw_b*は、変調率演算部43hに出力される。   The offset processing unit 43f performs an offset process on the output voltage command values vu * to vw * using the voltage offset command values Voffs_a and Voffs_a calculated by a voltage offset calculation unit 43g described later based on the power distribution ratio rto_pa. . As a result, the voltage command values vu_a * to vw_a * and vu_b * to vw_a * of the respective phases related to the power supplies 20 and 21 are calculated. The calculated voltage command values vu_a * to vw_b * are output to the modulation factor calculation unit 43h.

変調率演算部43hは、各電圧指令値vu_a*〜vw_b*を各電源20,21の電源電圧Vdc_a,Vdc_bで規格化することにより、各電源20,21に対応する変調率指令値mu_ac*〜mw_cb*を演算する。具体的には、第1の電圧指令値vu_a*〜vw_a*のそれぞれを第1の電源電圧Vdc_aで規格化することにより、第1の変調率指令値mu_ac*,mv_ac*,mw_ac*が生成される。第2の電圧指令値vu_b*〜vw_b*のそれぞれを第2の電源電圧Vdc_bで規格化することにより、第2の初期変調率指令値mu_bc*,mv_bc*,mw_bc*が生成される。   The modulation factor calculation unit 43h normalizes the voltage command values vu_a * to vw_b * with the power supply voltages Vdc_a and Vdc_b of the power sources 20 and 21, thereby allowing the modulation factor command values mu_ac * to correspond to the power sources 20 and 21, respectively. Calculate mw_cb *. Specifically, the first voltage command values vu_a * to vw_a * are normalized by the first power supply voltage Vdc_a, thereby generating the first modulation factor command values mu_ac *, mv_ac *, and mw_ac *. The By normalizing each of the second voltage command values vu_b * to vw_b * with the second power supply voltage Vdc_b, second initial modulation factor command values mu_bc *, mv_bc *, and mw_bc * are generated.

以下、本実施形態にかかるオフセット処理部43fおよび電圧オフセット演算部43gによる処理の詳細について説明する。ここで、電圧オフセット演算部43gが保有する損失情報には、オン損失の大きなアームとして、共通母線13に接続する双方向スイッチ61〜63が定義され、オン損失の小さなアームとして、正極母線12側のスイッチ64〜66および負極母線11側のスイッチ67〜69が定義されている。   Hereinafter, details of processing by the offset processing unit 43f and the voltage offset calculation unit 43g according to the present embodiment will be described. Here, in the loss information held by the voltage offset calculation unit 43g, bidirectional switches 61 to 63 connected to the common bus 13 are defined as arms having a large on loss, and the positive bus 12 side is defined as an arm having a small on loss. Switches 64 to 66 and switches 67 to 69 on the negative electrode bus 11 side are defined.

まず、電圧オフセット演算部43gは、3相の出力電圧指令値vu*〜vw*の振幅Vpkを演算している。この振幅Vpkの演算方法は、第1の実施形態に示す手法と同様である。つぎに、電圧オフセット演算部43gは、電力配分比率rto_paに基づいて、一方の電源20,21のみから電力を供給するのか、それとも、双方の電源20,21から電力を供給するのか判別する。電圧オフセット演算部43gは、この判別結果に基づいて、第1の電源20に対応するオフセット指令値である第1の電圧オフセット指令値Voffs_aおよび第2の電源21に対応するオフセット指令値である第2の電圧オフセット指令値Voffs_bのいずれか一方または双方を生成する。   First, the voltage offset calculation unit 43g calculates the amplitude Vpk of the three-phase output voltage command values vu * to vw *. The method of calculating the amplitude Vpk is the same as the method shown in the first embodiment. Next, based on the power distribution ratio rto_pa, the voltage offset calculation unit 43g determines whether power is supplied from only one power source 20, 21 or whether power is supplied from both power sources 20, 21. Based on the determination result, the voltage offset calculation unit 43g has a first voltage offset command value Voffs_a which is an offset command value corresponding to the first power supply 20 and an offset command value corresponding to the second power supply 21. One or both of the two voltage offset command values Voffs_b are generated.

(第1の電源20のみから電力供給するケース(rto_pa=1))
電圧オフセット演算部43gは、当該ケースにおいて上アームに相当する双方向スイッチ61〜63の導通頻度を下げるべく、第1の電源21の負極電位と、出力電圧指令値vu*〜vw*の振幅Vpkとに基づいて、正の方向(下側)へオフセットさせるように、第2の電圧オフセット指令値Voffs_bを演算する(数式8参照)。なお、第1の電源20のみから電力供給を行うケースでは、第2の電圧オフセット指令値Voffs_bの演算は行われない。

Figure 0005402094
(Case where power is supplied only from the first power supply 20 (rto_pa = 1))
In order to reduce the conduction frequency of the bidirectional switches 61 to 63 corresponding to the upper arm in this case, the voltage offset calculation unit 43g and the negative potential of the first power source 21 and the amplitude Vpk of the output voltage command values vu * to vw *. Based on the above, the second voltage offset command value Voffs_b is calculated so as to be offset in the positive direction (downward) (see Formula 8). In the case where power is supplied only from the first power source 20, the second voltage offset command value Voffs_b is not calculated.
Figure 0005402094

オフセット処理部43fは、第1の電圧オフセット指令値Voffs_aを出力電圧指令値vu*〜vw*のそれぞれに加算することにより、第1の電源20に関する各相の電圧指令値vu_a*,vv_a*,vw_a*を算出する(数式9参照)。このケースでは、第2の電源21に関する各相の電圧指令値vu_b*,vv_b*,vw_b*は算出されない。

Figure 0005402094
The offset processing unit 43f adds the first voltage offset command value Voffs_a to each of the output voltage command values vu * to vw *, so that the voltage command values vu_a *, vv_a *, vw_a * is calculated (see Equation 9). In this case, the voltage command values vu_b *, vv_b *, and vw_b * for each phase related to the second power supply 21 are not calculated.
Figure 0005402094

図11(a)に本ケースにおけるオフセット処理の概念を示す。本ケースでは、第1の電圧オフセット指令値Voffs_aにより、出力電圧指令値vu*〜vw*の下限(最小ピーク)と、第1の電源20の負極電位とが対応するようにオフセット処理が行われる。換言すれば、第1の電源20に対応するオフセット量(第1の電圧オフセット指令値Voffs_a)は、各相の出力電圧指令値vu*〜vw*の最小ピークと、負極母線11の電位との差に対応する。この場合、同図に示すように、変調率演算部43hから出力される第1の変調率指令値mu_ac*〜mw_ac*は、その下限(最小ピーク)がキャリアの下限と一致するようにオフセットされている。なお、同図には、U相のみが例示されているが他の相についても同様である(以下、図11において同じ)。   FIG. 11A shows the concept of offset processing in this case. In this case, the offset processing is performed by the first voltage offset command value Voffs_a so that the lower limit (minimum peak) of the output voltage command values vu * to vw * corresponds to the negative potential of the first power supply 20. . In other words, the offset amount (first voltage offset command value Voffs_a) corresponding to the first power supply 20 is the difference between the minimum peak of the output voltage command values vu * to vw * of each phase and the potential of the negative electrode bus 11. Corresponds to the difference. In this case, as shown in the figure, the first modulation factor command values mu_ac * to mw_ac * output from the modulation factor calculator 43h are offset so that the lower limit (minimum peak) matches the lower limit of the carrier. ing. In the figure, only the U phase is illustrated, but the same applies to the other phases (hereinafter the same in FIG. 11).

(第2の電源21のみから電力供給するケース(rto_pa=0))
電圧オフセット演算部43gは、当該ケースにおいて下アームに相当する双方向スイッチ61〜63の導通頻度を下げるべく、第2の電源21の正極電位と、出力電圧指令値vu*〜vw*の振幅Vpkとに基づいて、負の方向(上側)へオフセットさせるように、第2の電圧オフセット指令値Voffs_bを演算する(数式10参照)。なお、第2の電源21のみから電力供給を行うケースでは、第1の電圧オフセット指令値Voffs_aの演算は行われない。

Figure 0005402094
(Case where power is supplied only from the second power source 21 (rto_pa = 0))
In order to reduce the conduction frequency of the bidirectional switches 61 to 63 corresponding to the lower arm in this case, the voltage offset calculation unit 43g and the positive potential of the second power supply 21 and the amplitude Vpk of the output voltage command values vu * to vw *. Based on the above, the second voltage offset command value Voffs_b is calculated so as to be offset in the negative direction (upward) (see Expression 10). In the case where power is supplied only from the second power supply 21, the first voltage offset command value Voffs_a is not calculated.
Figure 0005402094

オフセット処理部43fは、第2の電圧オフセット指令値Voffs_bを出力電圧指令値vu*〜vw*のそれぞれに加算することにより、第2の電源20に関する各相の電圧指令値vu_b*,vv_b*,vw_b*を算出する(数式11参照)。このケースでは、第1の電源20に関する各相の電圧指令値vu_a*,vv_a*,vw_a*は算出されない。

Figure 0005402094
The offset processing unit 43f adds the second voltage offset command value Voffs_b to each of the output voltage command values vu * to vw *, so that the voltage command values vu_b *, vv_b *, vv_b *, vw_b * is calculated (see Equation 11). In this case, the voltage command values vu_a *, vv_a *, vw_a * for each phase relating to the first power supply 20 are not calculated.
Figure 0005402094

図11(b)に本ケースにおけるオフセット処理の概念を示す。本ケースでは、第2の電圧オフセット指令値Voffs_bにより、第2の電圧指令値vu_b*〜vw_b*の上限と、第2の電源21の正極電位とが対応するようにオフセット処理が行われる。換言すれば、第2の電源20に対応するオフセット量(第2の電圧オフセット指令値Voffs_b)は、各相の出力電圧指令値vu*〜vw*の最大ピークと、正極母線12の電位との差に対応する。この場合、同図に示すように、変調率演算部43hから出力される第2の変調率指令値mu_bc*〜mw_bc*は、その上限(上側ピーク(最大値))がキャリアの上限と一致するようにオフセットされている。   FIG. 11B shows the concept of offset processing in this case. In this case, the offset process is performed by the second voltage offset command value Voffs_b so that the upper limit of the second voltage command values vu_b * to vw_b * corresponds to the positive potential of the second power supply 21. In other words, the offset amount (second voltage offset command value Voffs_b) corresponding to the second power supply 20 is the difference between the maximum peak of the output voltage command values vu * to vw * of each phase and the potential of the positive bus 12. Corresponds to the difference. In this case, as shown in the figure, the upper limit (upper peak (maximum value)) of the second modulation factor command values mu_bc * to mw_bc * output from the modulation factor calculator 43h matches the upper limit of the carrier. So that it is offset.

(各電源20,21からそれぞれ電力供給するケース(0<rto_pa<1))
電圧オフセット演算部43gは、双方向スイッチ61〜63の導通頻度を下げるべく、下式に示す演算により、第1および第2の電圧オフセット指令値Voffs_a,Voffs_bを演算する。

Figure 0005402094
(Case where power is supplied from each power source 20, 21 (0 <rto_pa <1))
The voltage offset calculation unit 43g calculates the first and second voltage offset command values Voffs_a and Voffs_b by the calculation shown in the following equation in order to reduce the conduction frequency of the bidirectional switches 61 to 63.
Figure 0005402094

オフセット処理部43fは、第1の電圧オフセット指令値Voffs_aを出力電圧指令値vu*〜vw*のそれぞれに加算することにより、第1の電源20に関する各相の電圧指令値vu_a*,vv_a*,vw_a*を算出する。また、オフセット処理部43fは、第2の電圧オフセット指令値Voffs_bを出力電圧指令値vu*〜vw*のそれぞれに加算することにより、第2の電源20に関する各相の電圧指令値vu_b*,vv_b*,vw_b*を算出する(数式13参照)。

Figure 0005402094
The offset processing unit 43f adds the first voltage offset command value Voffs_a to each of the output voltage command values vu * to vw *, so that the voltage command values vu_a *, vv_a *, vw_a * is calculated. Further, the offset processing unit 43f adds the second voltage offset command value Voffs_b to each of the output voltage command values vu * to vw *, thereby allowing the voltage command values vu_b * and vv_b of each phase related to the second power supply 20 to be added. * And vw_b * are calculated (see Equation 13).
Figure 0005402094

図11(c)に本ケースのオフセット処理の概念を示す。同図に示すように、変調率演算部43hから出力される第1の変調率指令mu_ac*〜mw_ac*は上側にオフセットされ、第2の変調率指令mu_bc*〜mw_bc*は下側にオフセットされる。この場合、第1の変調率指令mu_ac*と、第2の変調率指令mu_bc*とは、キャリアの上下限の範囲となる値が交互に現れるような関係となる。なお、第1の変調率指令mu_ac*および第2の変調率指令mu_bc*がキャリアの上下限の範囲を超える場合、その値はキャリアの上下限を限度として制限される。   FIG. 11C shows the concept of offset processing in this case. As shown in the figure, the first modulation rate commands mu_ac * to mw_ac * output from the modulation rate calculation unit 43h are offset upward, and the second modulation rate commands mu_bc * to mw_bc * are offset downward. The In this case, the first modulation rate command mu_ac * and the second modulation rate command mu_bc * have a relationship in which values that are the upper and lower limits of the carrier appear alternately. When the first modulation rate command mu_ac * and the second modulation rate command mu_bc * exceed the upper and lower limits of the carrier, the values are limited with the upper and lower limits of the carrier as the limits.

また、本実施形態において、PWMパルス生成部45は、各最終変調率指令mu_ac*〜mw_bc*と、単一のキャリアCに基づいて、電力変換器10の各スイッチのオンオフ状態を設定するスイッチ駆動信号を生成する。そして、PWMパルス生成部45は、生成されたスイッチ駆動信号を通じて電力変換器10の各スイッチ61〜69のオンオフ状態を制御する。これにより、各電源20,21の出力電圧から出力電圧パルスを生成する。本実施形態において、キャリアCは、下限を「−1」、上限を「1」とする三角波である。   In the present embodiment, the PWM pulse generation unit 45 sets the on / off state of each switch of the power converter 10 based on each final modulation rate command mu_ac * to mw_bc * and a single carrier C. Generate a signal. Then, the PWM pulse generation unit 45 controls the on / off states of the switches 61 to 69 of the power converter 10 through the generated switch drive signal. As a result, output voltage pulses are generated from the output voltages of the power supplies 20 and 21. In the present embodiment, the carrier C is a triangular wave whose lower limit is “−1” and whose upper limit is “1”.

図12は、PWMパルス生成部45による電力変換器10の各スイッチ61〜69のオンオフ状態の説明図である。PWMパルス生成部45は、各最終変調率指令mu_ac*〜mw_acとキャリアCとの比較の結果、スイッチ駆動信号を生成し、このスイッチ駆動信号を通じて各スイッチのオンオフ状態を制御する。以下、U相のみについて説明を行うが、他の相についても同様である。この図12において、各スイッチ61a,67,61b,64に関するスイッチ駆動信号S61a,S67,S61b,S64がHighレベルのときに、各スイッチ61a,67,61b,64がオンとなる。   FIG. 12 is an explanatory diagram of the on / off states of the switches 61 to 69 of the power converter 10 by the PWM pulse generation unit 45. The PWM pulse generation unit 45 generates a switch drive signal as a result of comparison between each final modulation factor command mu_ac * to mw_ac and the carrier C, and controls the on / off state of each switch through the switch drive signal. Hereinafter, only the U phase will be described, but the same applies to the other phases. In FIG. 12, when the switch drive signals S61a, S67, S61b, and S64 related to the switches 61a, 67, 61b, and 64 are at a high level, the switches 61a, 67, 61b, and 64 are turned on.

ここで、スイッチ駆動信号S61a,S67,S61b,S64について説明する。   Here, the switch drive signals S61a, S67, S61b, and S64 will be described.

S61a:共通母線13から出力端子の方向へ導通するスイッチ61aの駆動信号
S67:出力端子から第1の電源20の負極の方向へ導通するスイッチ67の駆動信号
S61b:出力端子から共通母線13の方向へ導通するスイッチ61bの駆動信号
S64:第2の電源21から出力端子の方向へ導通するスイッチ64の駆動信号
PWMパルス生成部45は、キャリアCよりも第1の電源20のU相変調率指令値mu_ac*が大きい場合、スイッチ61aがオンするように駆動信号S61aを出力する。また、PWMパルス生成部45は、キャリアCよりも第1の電源20のU相最終変調率指令値mu_ac*が小さい場合、スイッチ61aをオフするように駆動信号S61aを出力する。一方、PWMパルス生成部45は、スイッチ67の駆動信号S67として、スイッチ61aの駆動信号S61aを反転出力する。
S61a: Drive signal of switch 61a conducting from common bus 13 to output terminal S67: Drive signal of switch 67 conducting from output terminal to negative electrode of first power supply 20 S61b: Direction of common bus 13 from output terminal The drive signal S64 of the switch 61b that conducts to the drive signal of the switch 64 that conducts in the direction from the second power supply 21 to the output terminal. The PWM pulse generation unit 45 uses the U-phase modulation factor command of the first power supply 20 rather than the carrier C. When the value mu_ac * is large, the drive signal S61a is output so that the switch 61a is turned on. Further, when the U-phase final modulation factor command value mu_ac * of the first power supply 20 is smaller than the carrier C, the PWM pulse generation unit 45 outputs the drive signal S61a so as to turn off the switch 61a. On the other hand, the PWM pulse generation unit 45 inverts and outputs the drive signal S61a of the switch 61a as the drive signal S67 of the switch 67.

これに対して、PWMパルス生成部45は、キャリアCよりも第2の電源21のU相最終変調率指令値mu_bc*が大きい場合、スイッチ64をオンするように駆動信号S64を出力する。また、PWMパルス生成部45は、キャリアCよりも第2の電源21のU相最終変調率指令値mu_bc*が小さい場合、スイッチ64をオフするように駆動信号S64を出力する。一方、PWMパルス生成部45は、スイッチ61bの駆動信号S61bとして、スイッチ64の駆動信号S64を反転出力する。   On the other hand, when the U-phase final modulation factor command value mu_bc * of the second power source 21 is larger than the carrier C, the PWM pulse generator 45 outputs the drive signal S64 so as to turn on the switch 64. In addition, when the U-phase final modulation factor command value mu_bc * of the second power supply 21 is smaller than the carrier C, the PWM pulse generation unit 45 outputs the drive signal S64 so as to turn off the switch 64. On the other hand, the PWM pulse generator 45 inverts and outputs the drive signal S64 of the switch 64 as the drive signal S61b of the switch 61b.

なお、スイッチ61aとスイッチ67とが同時にオンとなることで短絡が発生する可能性があるので、両スイッチ61a,67が同時にオンすることがないように短絡防止期間(デッドタイム)が付加されている。また、スイッチ64とスイッチ61bとの間にも同様にデッドタイムが付加されている。   Since a short circuit may occur when the switch 61a and the switch 67 are simultaneously turned on, a short-circuit prevention period (dead time) is added so that both the switches 61a and 67 are not simultaneously turned on. Yes. Similarly, a dead time is added between the switch 64 and the switch 61b.

このように本実施形態において、制御ユニット40は、オフセット処理として、電源20,21毎に、電力配分比率rto_paに基づいて、各相の出力電圧指令値vu_a*〜vw_a*,vu_b*〜vw_b*をそれぞれオフセットさせる。かかる構成によれば、一方の電源20,21で駆動する場合に、双方向スイッチ61〜63を導通する時間を低減し、単方向スイッチ64〜69側を導通する時間を増加させることができ、オン損失を低減することができる。両方の電源20,21で駆動する場合であっても、双方向スイッチ61〜63を導通する時間を低減し、単方向スイッチ64〜69側を導通する時間を増加させることができ、オン損失を低減することができる。これにより、複数の電源電力を配分して所望の出力電圧を確保ししつつ、電力変換器10の損失を低減することができる。   As described above, in the present embodiment, the control unit 40 performs the offset processing for each of the power supplies 20 and 21 based on the power distribution ratio rto_pa, based on the output voltage command values vu_a * to vw_a * and vu_b * to vw_b * for each phase. Are offset respectively. According to such a configuration, when driven by one of the power supplies 20, 21, the time for conducting the bidirectional switches 61-63 can be reduced, and the time for conducting the unidirectional switches 64-69 can be increased. On-loss can be reduced. Even when driving with both power supplies 20 and 21, the time for conducting the bidirectional switches 61 to 63 can be reduced, the time for conducting the unidirectional switches 64 to 69 can be increased, and the ON loss can be reduced. Can be reduced. Thereby, the loss of the power converter 10 can be reduced while distributing a plurality of power supply powers and securing a desired output voltage.

図13は、電流経路の説明図である。U相とV相の間をスイッチ61〜69で短絡して電流を流す経路の場合に、双方向スイッチ61,62を用いて電流を流す経路と、下アームであるスイッチ67,68を用いて電流を流す経路との2経路が考えられる。本実施形態によれば、下アームのスイッチ67,68の導通時間が増加させられるとともに、双方向スイッチ1,2の導通時間を減少させることとなる。これにより、オン損失の小さいスイッチ61,62の導通比率が高くなるので、オン損失の低減を図ることができる。   FIG. 13 is an explanatory diagram of current paths. In the case of a path through which a current flows by short-circuiting between the U phase and the V phase by the switches 61 to 69, a path through which a current flows using the bidirectional switches 61 and 62 and a switch 67 and 68 which are lower arms are used. There are two possible paths: a current flow path. According to this embodiment, the conduction time of the switches 67 and 68 of the lower arm is increased, and the conduction time of the bidirectional switches 1 and 2 is decreased. Thereby, since the conduction ratio of the switches 61 and 62 having a small on-loss is increased, the on-loss can be reduced.

なお、電力配分比率rto_paと、実際の電力配分との間に誤差が生じる場合には、その誤差の関係を予め計測しておき、実際の電力配分に応じた電力配分比率rto_paに変換した値を使用することが好ましい。   If an error occurs between the power distribution ratio rto_pa and the actual power distribution, the relationship between the errors is measured in advance, and the value converted into the power distribution ratio rto_pa corresponding to the actual power distribution is calculated. It is preferable to use it.

(第4の実施形態)
以下、本発明の第4の実施形態にかかる制御システムについて説明する。第4の実施形態にかかる制御システムが、第1の実施形態のそれと相違する点は、電力変換器10の構成である。第1の実施形態と共通する構成については重複する説明は省略することとし、以下、相違点を中心に説明を行う。
(Fourth embodiment)
Hereinafter, a control system according to a fourth embodiment of the present invention will be described. The control system according to the fourth embodiment is different from that of the first embodiment in the configuration of the power converter 10. The redundant description of the configuration common to the first embodiment will be omitted, and the following description will focus on the differences.

図14は、本発明の第4の実施形態にかかる電力変換装置を含む制御システムの全体構成を模式的に示す説明図である。制御システムは、電力変換器10、モータ30および制御ユニット40を主体に構成されている。   FIG. 14 is an explanatory diagram schematically showing the overall configuration of a control system including a power conversion device according to the fourth embodiment of the present invention. The control system is mainly composed of the power converter 10, the motor 30, and the control unit 40.

図15は、第4の実施形態にかかる電力変換器10を中心としたシステム構成を模式的に示す説明図である。電力変換器10は、単一の電源20に接続されており、制御ユニット40に制御されることにより電源20の出力電圧から出力電圧パルスを生成する。そして、電力変換器10は、各相毎に生成された出力電圧パルスにより、負荷である3相交流同期モータ30の駆動電圧を生成する。電源20は、直流電源であり、例えば、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を用いることができる。   FIG. 15 is an explanatory diagram schematically illustrating a system configuration centering on the power converter 10 according to the fourth embodiment. The power converter 10 is connected to a single power source 20 and is controlled by the control unit 40 to generate an output voltage pulse from the output voltage of the power source 20. And the power converter 10 produces | generates the drive voltage of the 3-phase alternating current synchronous motor 30 which is a load with the output voltage pulse produced | generated for every phase. The power source 20 is a DC power source, and for example, a battery such as a nickel metal hydride battery or a lithium ion battery can be used.

電力変換器10において、電源20の正極に接続される正極母線と、各相の出力端子との間には、上アームであるスイッチ71〜73がそれぞれ接続されている。また、電源20の負極に接続される負極母線と、各相の出力端子との間には、下アームであるスイッチ74〜76がそれぞれ接続されている。個々のスイッチ71〜76は、一方向の導通を制御可能な半導体スイッチ(例えば、IGBT等のトランジスタといったスイッチング素子)を主体に構成されており、個々の半導体スイッチは、還流用ダイオードが逆並列接続されている。   In the power converter 10, switches 71 to 73, which are upper arms, are connected between the positive bus connected to the positive electrode of the power source 20 and the output terminals of the respective phases. Further, switches 74 to 76 as lower arms are respectively connected between the negative electrode bus connected to the negative electrode of the power supply 20 and the output terminal of each phase. Each of the switches 71 to 76 is mainly composed of a semiconductor switch (for example, a switching element such as a transistor such as an IGBT) that can control conduction in one direction, and each semiconductor switch has a reverse diode connected in reverse parallel. Has been.

再び図1を参照するに、制御ユニット40は、電力変換器10を制御する制御手段であり、この電力変換器10を介して負荷であるモータ30の出力トルクを制御する。制御ユニット40は、これを機能的に捉えた場合、トルク制御部41と、電流制御部42と、電力制御部47と、3相/dq変換部44と、PWMパルス生成部45と、電圧オフセット演算部46を有している。   Referring again to FIG. 1, the control unit 40 is a control unit that controls the power converter 10, and controls the output torque of the motor 30 that is a load via the power converter 10. When the control unit 40 grasps this functionally, the torque control unit 41, the current control unit 42, the power control unit 47, the three-phase / dq conversion unit 44, the PWM pulse generation unit 45, and the voltage offset A calculation unit 46 is included.

トルク制御部41は、外部より与えられるトルク指令T*と、モータ回転数ωとに基づいて、モータ30のd軸およびq軸電流指令値id*,iqをそれぞれ演算する。また、本実施形態では、トルク指令T*およびモータ回転数ωと、各スイッチ71〜76におけるオン損失Slossとの関係を保持している。トルク制御部41は、当該マップを参照して各スイッチ71〜76のオン損失Slossを演算する。このオン損失Slossは、トルク指令T*およびモータ回転数ωによって規定されるモータ30の運転状態に対応して電力変換器10を動作させた場合における各スイッチ71〜76に生じる基本的なオン損失を示している。なお、オン損失Slossは、マップを用いる手法以外にも、演算式を用いてオンラインで演算してもよい。演算された各スイッチ71〜76のオン損失Slossは、電圧オフセット演算部46に出力される。   The torque control unit 41 calculates the d-axis and q-axis current command values id * and iq of the motor 30 based on the torque command T * given from the outside and the motor rotational speed ω, respectively. In the present embodiment, the relationship between the torque command T * and the motor rotational speed ω and the on loss Sloss in each of the switches 71 to 76 is maintained. The torque control unit 41 calculates the on loss Sloss of each of the switches 71 to 76 with reference to the map. This on-loss Sloss is a basic on-loss generated in each of the switches 71 to 76 when the power converter 10 is operated in accordance with the operating state of the motor 30 defined by the torque command T * and the motor rotational speed ω. Is shown. Note that the on-loss Sloss may be calculated online using an arithmetic expression, in addition to a method using a map. The calculated on-loss Sloss of each of the switches 71 to 76 is output to the voltage offset calculation unit 46.

電圧オフセット演算部46は、各スイッチ71〜76のオン損失Slossと、前回の処理サイクルに演算された電圧オフセット指令値Voffs_aとに基づいて、電圧オフセット指令値Voff_aを演算する。まず、電圧オフセット演算部46は、各スイッチ71〜76のオン損失Slossに基づいて、上アームの総損失と、下アームの総損失とを演算する。各アームの総損失を演算する場合、前回の電圧オフセット指令値Voffs_aをフィードバックして、どちらのアームの導通頻度が高い状況であるかを判断し、各総損失に反映する。   The voltage offset calculator 46 calculates a voltage offset command value Voff_a based on the on-loss Sloss of each of the switches 71 to 76 and the voltage offset command value Voffs_a calculated in the previous processing cycle. First, the voltage offset calculation unit 46 calculates the total loss of the upper arm and the total loss of the lower arm based on the on-loss Sloss of each of the switches 71 to 76. When calculating the total loss of each arm, the previous voltage offset command value Voffs_a is fed back to determine which arm has a higher conduction frequency and reflected in each total loss.

具体的には、電圧オフセット指令値Voffs_aが正方向(下方向)へとオフセットさせる作用を有する場合には、下アームの導通頻度が高い状況となっている。逆に、電圧オフセット指令値Voffs_aが負方向(上方向)へとオフセットさせる作用を有する場合には、上アームの導通頻度が高い状況となっている。このように導通頻度が高いアームでは発熱等にともないオン損失が大きくなるので、各アームの総損失を演算する際に、前回の電圧オフセット指令値Voffs_aに応じた損失分を補正する。個々のスイッチ71〜76に対する各補正値は、例えば、マップなどを用いて、前回の電圧オフセット指令値Voffs_aに応じて一義的に定めることができる。   Specifically, when the voltage offset command value Voffs_a has an effect of offsetting in the positive direction (downward), the lower arm is frequently conducted. Conversely, when the voltage offset command value Voffs_a has an effect of offsetting in the negative direction (upward), the upper arm is frequently conducted. In this way, in the arm having a high conduction frequency, the ON loss increases as heat is generated. Therefore, when calculating the total loss of each arm, the loss corresponding to the previous voltage offset command value Voffs_a is corrected. The correction values for the individual switches 71 to 76 can be uniquely determined according to the previous voltage offset command value Voffs_a using, for example, a map.

電圧オフセット演算部46は、上アームの総損失と、下アームの総損失とを比較して、その損失差が所定の閾値を超えるか否かにより、どちらのアームの総損失が大きいかを判断する。電圧オフセット演算部46は、この判断結果にしたがって、電圧オフセット指令値Voffs_aを算出する。なお、電圧オフセット演算部46は、第1の実施形態に示す電圧オフセット部と43cと同様に、出力電圧指令値vu*〜vw*の振幅Vpkを演算している。   The voltage offset calculation unit 46 compares the total loss of the upper arm and the total loss of the lower arm, and determines which arm has the larger total loss depending on whether the loss difference exceeds a predetermined threshold. To do. The voltage offset calculator 46 calculates the voltage offset command value Voffs_a according to the determination result. Note that the voltage offset calculation unit 46 calculates the amplitude Vpk of the output voltage command values vu * to vw *, similarly to the voltage offset unit 43c shown in the first embodiment and 43c.

(上アームの総損失が大きいケース)
電圧オフセット演算部46は、当該ケースにおいて上アームの導通頻度を下げるべく、出力電圧指令値vu*〜vw*の下限(最小ピーク)が電源20の負極電位と対応するように、正の方向(下側)へのオフセット量として電圧オフセット指令値Voffs_aを演算する(数式13参照)。

Figure 0005402094
(Case where the total loss of the upper arm is large)
In order to lower the conduction frequency of the upper arm in this case, the voltage offset calculation unit 46 is set in a positive direction so that the lower limit (minimum peak) of the output voltage command values vu * to vw * corresponds to the negative potential of the power supply 20 ( The voltage offset command value Voffs_a is calculated as an offset amount to the lower side (see Equation 13).
Figure 0005402094

(下アームの総損失が大きいケース)
電圧オフセット演算部46は、当該ケースにおいて下アームの導通頻度を下げるべく、出力電圧指令値vu*〜vw*の上限(最大ピーク)が電源20の正極電位と対応するように、負の方向(下側)へのオフセット量として電圧オフセット指令値Voffs_aを演算する(数式14参照)。

Figure 0005402094
(Case where the total loss of the lower arm is large)
In order to reduce the conduction frequency of the lower arm in this case, the voltage offset calculation unit 46 has a negative direction so that the upper limit (maximum peak) of the output voltage command values vu * to vw * corresponds to the positive potential of the power supply 20 ( A voltage offset command value Voffs_a is calculated as an offset amount to the lower side (see Equation 14).
Figure 0005402094

(上下アームの総損失に差異がないケース)
電圧オフセット演算部46は、実質的なオフセットが行われないように、電圧オフセット指令値Voffs_aを「0」として演算する。本ケースおよび上述した各ケースにおいて演算された電圧オフセット指令値Voffs_aは、電力制御部47に出力される。
(Case where there is no difference in the total loss of the upper and lower arms)
The voltage offset calculator 46 calculates the voltage offset command value Voffs_a as “0” so that no substantial offset is performed. The voltage offset command value Voffs_a calculated in this case and each case described above is output to the power control unit 47.

電力制御部47は、電流制御部42から出力された各相の電圧指令値vu*〜vw*のそれぞれに、電圧オフセット指令値Voff_aを加算することにより(オフセット処理)、各相の最終電圧指令値を演算する。そして、電力制御部47は、各相の最終電圧指令値のそれぞれを電源20の出力電圧Vdc_aで正規化することにより、各相の変調率指令値(最終変調率指令値)mu_ac*,mv_ac*,mw_ac*を演算する。演算された各変調率指令値mu_ac*〜mw_ac*は、キャリアと比較してスイッチ駆動信号を生成すべくPWMパルス生成部45に対して出力される。   The power control unit 47 adds the voltage offset command value Voff_a to each of the voltage command values vu * to vw * of each phase output from the current control unit 42 (offset processing), thereby obtaining the final voltage command of each phase. Calculate the value. Then, the power control unit 47 normalizes each final voltage command value of each phase with the output voltage Vdc_a of the power supply 20, thereby allowing each phase modulation rate command value (final modulation rate command value) mu_ac *, mv_ac *. , Mw_ac * is calculated. The calculated modulation factor command values mu_ac * to mw_ac * are output to the PWM pulse generator 45 to generate a switch drive signal in comparison with the carrier.

図16は、U相に着目した上下アームの総損失に応じた変調率指令値mu_ac*を示す説明図である。同図において、(a)は上下アームの総損失に差異がないケース、(b)は上アームの総損失が大きいケース、(c)は下アームの総損失が大きいケースを示す。同図(a)に示すように、上下アームの総損失に差異がないケースではオフセット処理は行われない。また、同図(b)に示すように、上アームの総損失が大きいケースでは、変調率指令値mu_ac*〜mw_ac*は、その下限(最小ピーク)がキャリアの下限と一致するようにオフセットされている。また、同図(c)に示すように、下アームの総損失が大きいケースでは、変調率指令値mu_ac*〜mw_ac*は、その上限(最大ピーク)がキャリアの上限と一致するようにオフセットされている。   FIG. 16 is an explanatory diagram showing the modulation factor command value mu_ac * corresponding to the total loss of the upper and lower arms, focusing on the U phase. In the figure, (a) shows a case where there is no difference in the total loss of the upper and lower arms, (b) shows a case where the total loss of the upper arm is large, and (c) shows a case where the total loss of the lower arm is large. As shown in FIG. 6A, the offset process is not performed in the case where there is no difference in the total loss between the upper and lower arms. Also, as shown in FIG. 5B, in the case where the total loss of the upper arm is large, the modulation factor command values mu_ac * to mw_ac * are offset so that the lower limit (minimum peak) matches the lower limit of the carrier. ing. Also, as shown in FIG. 6C, in the case where the total loss of the lower arm is large, the modulation factor command values mu_ac * to mw_ac * are offset so that the upper limit (maximum peak) matches the upper limit of the carrier. ing.

このように本実施形態において、制御ユニット40は、各スイッチ71〜76の損失の状態を判別する損失判別手段としての機能を担っている。そして、制御ユニット40は、各スイッチ71のそれぞれの損失の状態に基づいて、出力電圧指令値vu*〜vw*に応じた出力電圧を具備する各スイッチ71〜76の導通時間に関する制御パターンのなかから各スイッチ71〜76の導通時間を決定する。   Thus, in the present embodiment, the control unit 40 has a function as loss determination means for determining the loss state of each of the switches 71 to 76. Then, the control unit 40 has a control pattern relating to the conduction time of the switches 71 to 76 having the output voltages corresponding to the output voltage command values vu * to vw * based on the respective loss states of the switches 71. To determine the conduction time of each of the switches 71-76.

かかる構成によれば、出力電圧指令値vu*〜vw*に応じた出力電圧を具備する各スイッチ71〜76の導通時間に関する制御パターンのなかから、オン損失の高いスイッチ71〜76の導通比率を低減させ、その反面オン損失の低いスイッチ71〜76の導通比率を高めるように、各スイッチ71〜76の導通時間を決定することができる。これにより、出力電圧指令値vu*〜vw*に応じた出力電圧をみたしつつ、電力変換器10のオン損失を低減することができる。   According to this configuration, the conduction ratio of the switches 71 to 76 having a high on-loss is determined from the control pattern regarding the conduction time of the switches 71 to 76 having the output voltage corresponding to the output voltage command values vu * to vw *. On the other hand, the conduction time of each of the switches 71 to 76 can be determined so as to increase the conduction ratio of the switches 71 to 76 with low on-loss. Thereby, the ON loss of the power converter 10 can be reduced while observing the output voltage corresponding to the output voltage command values vu * to vw *.

また、本実施形態によれば、オン損失が発生するアームを操作することにより、スイッチ71〜76の温度上昇を適切に制御することができる。これにより、より高い出力での駆動時間を長くすることが可能になる。   Further, according to the present embodiment, the temperature rise of the switches 71 to 76 can be appropriately controlled by operating the arm where the on loss occurs. This makes it possible to lengthen the driving time at a higher output.

(第5の実施形態)
本発明の第5の実施形態にかかる制御システムについて説明する。第5の実施形態にかかる制御システムが、第4の実施形態のそれと相違する点は、電圧オフセット指令値Voffs_aの算出手法である。第4の実施形態と共通する構成については重複する説明は省略することとし、以下、相違点を中心に説明を行う。
(Fifth embodiment)
A control system according to a fifth embodiment of the present invention will be described. The control system according to the fifth embodiment is different from that of the fourth embodiment in the calculation method of the voltage offset command value Voffs_a. The overlapping description of the configuration common to the fourth embodiment will be omitted, and the description below will focus on the differences.

図17は、本発明の第5の実施形態にかかる制御システムの全体構成を模式的に示す説明図である。制御システムは、電力変換器10、モータ30および制御ユニット40を主体に構成されている。制御ユニット40は、第4の実施形態と同様に、トルク制御部41と、電流制御部42と、電力制御部47と、3相/dq変換部44と、PWMパルス生成部45と、電圧オフセット演算部46を有している。   FIG. 17 is an explanatory diagram schematically showing the overall configuration of a control system according to the fifth embodiment of the present invention. The control system is mainly composed of the power converter 10, the motor 30, and the control unit 40. As in the fourth embodiment, the control unit 40 includes a torque control unit 41, a current control unit 42, a power control unit 47, a three-phase / dq conversion unit 44, a PWM pulse generation unit 45, and a voltage offset. A calculation unit 46 is included.

本実施形態の特徴の一つとして電圧オフセット演算部46には、各スイッチ71〜76のそれぞれに設けられた温度センサ(図示せず)によって検出された各スイッチ71〜76の温度T1〜T7が入力されている。なお、第4の実施形態に示す、各スイッチ71〜76のオン損失Slossの入力および電圧オフセット指令値Voffs_aのフィードバックは行われない。   As one of the features of this embodiment, the voltage offset calculation unit 46 includes temperatures T1 to T7 of the switches 71 to 76 detected by temperature sensors (not shown) provided to the switches 71 to 76, respectively. Have been entered. Note that the input of the on-loss Sloss of each of the switches 71 to 76 and the feedback of the voltage offset command value Voffs_a shown in the fourth embodiment are not performed.

図18は、第5の実施形態にかかる電圧オフセット指令値Voffs_aの演算処理を示すフローチャートである。まず、ステップ1(S1)において、電圧オフセット演算部46は、各温度センサからスイッチ71〜76の温度T1〜T6を読み込む。   FIG. 18 is a flowchart showing a calculation process of the voltage offset command value Voffs_a according to the fifth embodiment. First, in step 1 (S1), the voltage offset calculator 46 reads the temperatures T1 to T6 of the switches 71 to 76 from each temperature sensor.

ステップ2(S2)において、電圧オフセット演算部46は、各温度T1〜T6のうち、最大温度Tmaxを選択する。そして、ステップ3(S3)において、電圧オフセット演算部46は、最大温度Tmaxが、設定した温度条件Tthよりも大きいか否かを判断する。この温度条件Tthは、各スイッチ71〜76のオン損失が増大して発熱することによりある一定の温度に到達しているか否かを判断するために、その最適値が実験やシミュレーションを通じて予め設定されている。   In step 2 (S2), the voltage offset calculator 46 selects the maximum temperature Tmax among the temperatures T1 to T6. In step 3 (S3), the voltage offset calculation unit 46 determines whether or not the maximum temperature Tmax is larger than the set temperature condition Tth. This temperature condition Tth is preset in advance through experiments and simulations in order to determine whether or not the on-loss of each of the switches 71 to 76 has increased to generate heat and reach a certain temperature. ing.

ステップ3において肯定判定された場合、すなわち、最大温度Tmaxが温度条件Tth以上の場合には、ステップ4(S4)に進む。一方、ステップ3において否定判定された場合、すなわち、最大温度Tmaxが温度条件よりも小さい場合には、ステップ7(S7)に進む。   If an affirmative determination is made in step 3, that is, if the maximum temperature Tmax is equal to or higher than the temperature condition Tth, the process proceeds to step 4 (S4). On the other hand, if a negative determination is made in step 3, that is, if the maximum temperature Tmax is smaller than the temperature condition, the process proceeds to step 7 (S7).

ステップ4において、電圧オフセット演算部46は、最大温度Tmaxに対応するスイッチが上アームのスイッチであるか否かを判断する。このステップ4において肯定判定された場合、すなわち、最大温度Tmaxのスイッチが上アームのスイッチである場合には、ステップ5(S5)に進む。一方、ステップ4において否定判定された場合、すなわち、最大温度Tmaxのスイッチが下アームのスイッチである場合には、ステップ6(S6)に進む。   In step 4, the voltage offset calculation unit 46 determines whether or not the switch corresponding to the maximum temperature Tmax is an upper arm switch. If an affirmative determination is made in step 4, that is, if the switch having the maximum temperature Tmax is an upper arm switch, the process proceeds to step 5 (S5). On the other hand, if a negative determination is made in step 4, that is, if the switch of the maximum temperature Tmax is a switch of the lower arm, the process proceeds to step 6 (S6).

そして、ステップ5において、電圧オフセット演算部46は、上アームの導通頻度を下げるべく、第4の実施形態において数式13に示すように、電圧オフセット指令値Voffs_aを演算する。また、ステップ6において、電圧オフセット演算部46は、下アームの導通頻度を下げるべく、第4の実施形態において数式14に示すように、電圧オフセット指令値Voffs_aを演算する。さらに、ステップ7において、電圧オフセット演算部46は、電圧オフセット指令値Voffs_aを「0」として演算する。   In step 5, the voltage offset calculation unit 46 calculates the voltage offset command value Voffs_a as shown in Expression 13 in the fourth embodiment in order to reduce the conduction frequency of the upper arm. In step 6, the voltage offset calculation unit 46 calculates the voltage offset command value Voffs_a as shown in Expression 14 in the fourth embodiment in order to reduce the conduction frequency of the lower arm. Further, in step 7, the voltage offset calculator 46 calculates the voltage offset command value Voffs_a as “0”.

このようにして電圧オフセット指令値Voffs_aが演算されると、電力制御部47は、各相の出力電圧指令値vu*〜vw*に電圧オフセット指令値Voffs_aをそれぞれ加算し(オフセット処理)、各相の最終電圧指令値を演算する。そして、電力制御部47は、各相の最終電圧指令値のそれぞれを電源20の出力電圧Vdc_aで正規化することにより、各相の変調率指令値(最終変調率指令値)mu_ac*,mv_ac*,mw_ac*を演算する。演算された各変調率指令値mu_ac*〜mw_ac*は、キャリアと比較してスイッチ駆動信号を生成すべくPWMパルス生成部45に対して出力される。   When the voltage offset command value Voffs_a is calculated in this way, the power control unit 47 adds the voltage offset command value Voffs_a to the output voltage command values vu * to vw * of each phase (offset processing). The final voltage command value is calculated. Then, the power control unit 47 normalizes each final voltage command value of each phase with the output voltage Vdc_a of the power supply 20, thereby allowing each phase modulation rate command value (final modulation rate command value) mu_ac *, mv_ac *. , Mw_ac * is calculated. The calculated modulation factor command values mu_ac * to mw_ac * are output to the PWM pulse generator 45 to generate a switch drive signal in comparison with the carrier.

このように本実施形態において、制御ユニット40は、各スイッチ71〜76の温度T1〜T6の検出結果に基づいて、温度が高いスイッチ71〜76の損失が大きいと判別する。この場合、制御ユニット40は、損失が大きい状態であることを判断する温度条件Tthと、各スイッチ71〜76の温度T1〜T6とに基づいて、損失の大きいスイッチ手段を特定する。   Thus, in the present embodiment, the control unit 40 determines that the loss of the switches 71 to 76 having the high temperature is large based on the detection results of the temperatures T1 to T6 of the switches 71 to 76. In this case, the control unit 40 identifies the switch means with a large loss based on the temperature condition Tth for determining that the loss is in a large state and the temperatures T1 to T6 of the switches 71 to 76.

かかる構成によれば、出力電圧指令値vu*〜vw*に応じた出力電圧をみたしつつ、電力変換器10のオン損失を低減することができる。また、各スイッチ71〜76の温度に応じて、オン損失が発生するアームを操作することにより、スイッチ71〜76の温度上昇を適切に制御することができる。これにより、より高い出力での駆動時間を長くすることが可能になる。   According to such a configuration, it is possible to reduce the on-loss of the power converter 10 while observing the output voltage corresponding to the output voltage command values vu * to vw *. Moreover, the temperature rise of the switches 71-76 can be appropriately controlled by operating the arm in which the on loss occurs according to the temperature of each of the switches 71-76. This makes it possible to lengthen the driving time at a higher output.

(第6の実施形態)
以下、本発明の第6の実施形態にかかる制御システムについて説明する。第6の実施形態にかかる制御システムが、第1の実施形態のそれと相違する点は、制御ユニット40の電力制御部43(具体的には、電圧オフセット演算部43c)による第1および第2の電圧オフセット指令値Voffs_a,Voffs_bの演算方法である。第1の実施形態と共通する構成については重複する説明は省略することとし、以下、相違点を中心に説明を行う。
(Sixth embodiment)
Hereinafter, a control system according to a sixth embodiment of the present invention will be described. The control system according to the sixth embodiment is different from that of the first embodiment in that the power control unit 43 (specifically, the voltage offset calculation unit 43c) of the control unit 40 performs the first and second operations. This is a calculation method of the voltage offset command values Voffs_a and Voffs_b. The redundant description of the configuration common to the first embodiment will be omitted, and the following description will focus on the differences.

電圧オフセット演算部43cは、第1の電圧指令値vu_a*〜vw_a*のうち、最小の電圧指令値を第1の最小電圧指令値Vmin_aとして選択する。また、電圧オフセット演算部43cは、第2の電圧指令値vu_b*〜vw_b*のうち、最小の電圧指令値を第2の最小電圧指令値Vmin_bとして選択する。そして、電圧オフセット演算部43cは、下式に基づいて、電圧オフセット指令値Voffs_a,Voffs_bを演算する。

Figure 0005402094
The voltage offset calculation unit 43c selects the minimum voltage command value as the first minimum voltage command value Vmin_a among the first voltage command values vu_a * to vw_a *. Further, the voltage offset calculation unit 43c selects the minimum voltage command value as the second minimum voltage command value Vmin_b from the second voltage command values vu_b * to vw_b *. And the voltage offset calculating part 43c calculates voltage offset command value Voffs_a, Voffs_b based on the following Formula.
Figure 0005402094

このように本実施形態によれば、図19に示すように、電源20,21に関する各相の出力電圧指令値vu_a*〜vw_a*,vu_b*〜vw_b*のうち最小となる出力電圧指令値と、負極母線11の電位との差を最大オフセット量として、各相の出力電圧指令値vu_a*〜vw_a*,vu_b*〜vw_b*をそれぞれ減少させる。かかる構成によれば、双方向スイッチ1〜6を導通する時間を短くすることができるとともに、スイッチング回数も低減できる。これにより、電力変換器10の損失をより低減することができる。   As described above, according to the present embodiment, as shown in FIG. 19, the output voltage command value that is the smallest of the output voltage command values vu_a * to vw_a * and vu_b * to vw_b * for each phase related to the power sources 20 and 21 The output voltage command values vu_a * to vw_a * and vu_b * to vw_b * for each phase are decreased using the difference from the potential of the negative electrode bus 11 as the maximum offset amount. According to such a configuration, it is possible to shorten the time during which the bidirectional switches 1 to 6 are conducted, and to reduce the number of times of switching. Thereby, the loss of the power converter 10 can be reduced more.

なお、本実施形態に示す手法は、第2の実施形態に示す制御システムに適用することができる。具体的には、電圧オフセット演算部43cは、第1の電圧指令値vu_a*〜vw_a*のうち、最大の電圧指令値を第1の最大電圧指令値Vmax_aとして選択する。また、電圧オフセット演算部43cは、第2の電圧指令値vu_b*〜vw_b*のうち、最大の電圧指令値を第2の最大電圧指令値Vmin_bとして選択する。そして、電圧オフセット演算部43cは、下式に基づいて、電圧オフセット指令値Voffs_a,Voffs_bを演算する。

Figure 0005402094
Note that the method shown in the present embodiment can be applied to the control system shown in the second embodiment. Specifically, the voltage offset calculation unit 43c selects the maximum voltage command value as the first maximum voltage command value Vmax_a among the first voltage command values vu_a * to vw_a *. Further, the voltage offset calculation unit 43c selects the maximum voltage command value as the second maximum voltage command value Vmin_b among the second voltage command values vu_b * to vw_b *. And the voltage offset calculating part 43c calculates voltage offset command value Voffs_a, Voffs_b based on the following Formula.
Figure 0005402094

このように本実施形態によれば、図20に示すように、電源20,21に関する各相の出力電圧指令値vu_a*〜vw_a*,vu_b*〜vw_b*のうち最大となる出力電圧指令値と、正極母線12の電位との差を最大オフセット量として、各相の出力電圧指令値vu_a*〜vw_a*,vu_b*〜vw_b*をそれぞれ増加させる。かかる構成によれば、双方向スイッチ1〜6を導通する時間を短くすることができるとともに、スイッチング回数も低減できる。これにより、電力変換器10の損失をより低減することができる。   As described above, according to the present embodiment, as shown in FIG. 20, the maximum output voltage command value among the output voltage command values vu_a * to vw_a * and vu_b * to vw_b * of each phase related to the power sources 20 and 21 The output voltage command values vu_a * to vw_a * and vu_b * to vw_b * for each phase are increased by using the difference from the potential of the positive electrode bus 12 as the maximum offset amount. According to such a configuration, it is possible to shorten the time during which the bidirectional switches 1 to 6 are conducted, and to reduce the number of times of switching. Thereby, the loss of the power converter 10 can be reduced more.

10…電力変換器
11…負極母線
12…正極母線
13…共通母線
20…第1の電源
21…第2の電源
30…モータ
40…制御ユニット
41…トルク制御部
42…電流制御部
43…電力制御部
44…3相/dq変換部
45…PWMパルス生成部
46…電圧オフセット演算部
47…電力制御部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Power converter 11 ... Negative electrode bus | bath 12 ... Positive electrode bus | bath 13 ... Common bus | bath 20 ... 1st power supply 21 ... 2nd power supply 30 ... Motor 40 ... Control unit 41 ... Torque control part 42 ... Current control part 43 ... Power control Unit 44 ... 3-phase / dq conversion unit 45 ... PWM pulse generation unit 46 ... Voltage offset calculation unit 47 ... Power control unit

Claims (8)

複数の直流電源から生成合成された出力電圧パルスを出力することにより負荷の駆動電圧を生成する電力変換装置であって、
前記複数の直流電源の第1電極に共通に接続された共通母線と、前記複数の直流電源の第2電極に個別に接続された複数の母線と、前記負荷に接続する出力端子と前記個別に接続される複数の母線との間を接続する第1スイッチ手段と、前記負荷に接続する出力端子と前記共通母線との間を接続して前記第1スイッチ手段とオン損失が異なる第2スイッチ手段とを備え、前記第1及び第2スイッチ手段のそれぞれの導通状態に応じた出力電圧パルスを前記複数の直流電源から生成する電力変換手段と、
前記負荷の要求に対応する出力電圧指令値に基づいて、前記第1及び第2スイッチ手段のそれぞれの導通時間を制御する制御手段とを有し、
前記制御手段は、前記第1及び第2スイッチ手段のオン損失に基づいて、前記出力電圧指令値に応じた出力電圧を具備する前記第1及び第2スイッチ手段のそれぞれの導通時間に関する制御パターンの範囲において前記第1及び第2スイッチ手段のそれぞれの導通時間を決定することを特徴とする電力変換装置。
A power converter that generates a drive voltage of a load by outputting an output voltage pulse generated and synthesized from a plurality of DC power sources,
A common bus connected in common to a first electrode of said plurality of direct current power source, and a plurality of busbars which are individually connected to the second electrode of said plurality of direct current power supply, the individual output terminals connected to said load First switch means for connecting between a plurality of connected bus lines, and second switch means for connecting between an output terminal connected to the load and the common bus line and having different on-loss from the first switch means a power conversion means for bets equipped with, generates an output voltage pulse in response to each of the conductive state of the first and second switch means from said plurality of direct current power source,
Control means for controlling respective conduction times of the first and second switch means based on an output voltage command value corresponding to the load request;
Said control means, based on the ON loss of the first and second switch means, the control pattern for each of the conduction time of the first and second switch means and an output voltage corresponding to the output voltage command value A power converter according to claim 1 , wherein a conduction time of each of the first and second switch means is determined within a range.
前記第1及び第2スイッチ手段のそれぞれは、前記共通母線の位置に応じて、単方向の導通を制御可能な単方向スイッチ手段および双方向の導通を制御可能な双方向スイッチ手段の一方が選択されており、
前記制御手段は、前記双方向スイッチの導通時間が短く、かつ、前記単方向スイッチの導通時間が長くなるように、前記第1及び第2スイッチ手段のそれぞれの導通時間を決定する請求項1に記載された電力変換装置。
Each of the first and second switch means is selected by one of the unidirectional switch means capable of controlling unidirectional conduction and the bidirectional switch means capable of controlling bidirectional conduction according to the position of the common bus. Has been
The control means determines the conduction time of each of the first and second switch means so that the conduction time of the bidirectional switch is short and the conduction time of the unidirectional switch is long. The described power converter.
前記電力変換手段は、複数の相に対応した複数の出力端子を備え、
前記制御手段は、前記第1及び第2スイッチ手段のそれぞれの構成と、前記共通母線の位置とに基づいて、各相に対応する前記出力電圧指令値をそれぞれオフセットさせるオフセット処理を行うとともに、前記オフセット処理後の各相の前記出力電圧指令値と、キャリアとの比較に基づいて、前記第1及び第2スイッチ手段のそれぞれの導通時間を制御することを特徴とする請求項1または2に記載された電力変換装置。
The power conversion means includes a plurality of output terminals corresponding to a plurality of phases,
The control means performs an offset process for offsetting the output voltage command value corresponding to each phase based on the configuration of each of the first and second switch means and the position of the common bus , and 3. The conduction time of each of the first and second switch means is controlled based on a comparison between the output voltage command value of each phase after offset processing and a carrier. Power converter.
前記複数の直流電源は、個々の直流電源の負極が共通負極母線に接続され、個々の直流電源の正極がそれぞれ単独の母線に接続された第1の直流電源と第2の直流電源とで構成されており、
前記制御手段は、
前記第1の直流電源と前記第2の直流電源との電力配分比率に応じて、各相の前記出力電圧指令値をそれぞれ配分することにより、前記第1の直流電源に関する各相の出力電圧指令値と、前記第2の直流電源に関する各相の電圧指令とをそれぞれ演算し、
前記オフセット処理として、直流電源毎に、当該直流電源に関する各相の出力電圧指令値のうち最小となる出力電圧指令値と、前記共通負極母線の電位との差を最大オフセット量として、当該最大オフセット量の範囲で各相の出力電圧指令値をそれぞれ減少させることを特徴とする請求項3に記載された電力変換装置。
The plurality of DC power sources are constituted by a first DC power source and a second DC power source in which the negative electrodes of the individual DC power sources are connected to a common negative electrode bus, and the positive electrodes of the individual DC power sources are each connected to a single bus. Has been
The control means includes
By allocating the output voltage command value of each phase according to the power distribution ratio between the first DC power source and the second DC power source, the output voltage command of each phase relating to the first DC power source. A value and a voltage command for each phase related to the second DC power source,
As the offset process, for each DC power supply, the maximum offset amount is defined as a difference between the minimum output voltage command value of each phase related to the DC power supply and the potential of the common negative electrode bus. 4. The power converter according to claim 3, wherein the output voltage command value of each phase is decreased within a range of the quantity.
前記制御手段は、前記オフセット処理として、直流電源毎に、当該直流電源に関する各相の出力電圧指令値の最小ピークと、前記共通負極母線の電位との差をオフセット量として、各相の出力電圧指令値をそれぞれ減少させることを特徴とする請求項4に記載された電力変換装置。   The control means, as the offset processing, for each DC power supply, the difference between the minimum peak of the output voltage command value of each phase related to the DC power supply and the potential of the common negative electrode bus is used as an offset amount, and the output voltage of each phase The power conversion device according to claim 4, wherein each of the command values is decreased. 前記複数の直流電源は、個々の直流電源の正極が共通正極母線に接続され、個々の直流電源の負極がそれぞれ単独の母線に接続された第1の直流電源と第2の直流電源とで構成されており、
前記制御手段は、
前記第1の直流電源と前記第2の直流電源との電力配分比率に応じて、各相の前記出力電圧指令値をそれぞれ配分することにより、前記第1の直流電源に関する各相の出力電圧指令値と、前記第2の直流電源に関する各相の出力電圧指令とをそれぞれ演算し、
前記オフセット処理として、直流電源毎に、当該直流電源に関する各相の出力電圧指令値のうち最大となる出力電圧指令値と、前記共通正極母線の電位との差を最大オフセット量として、当該最大オフセット量の範囲で各相の出力電圧指令値をそれぞれ増加させることを特徴とする請求項3に記載された電力変換装置。
The plurality of DC power supplies are constituted by a first DC power supply and a second DC power supply in which the positive poles of the individual DC power supplies are connected to a common positive bus, and the negative poles of the individual DC power supplies are respectively connected to a single bus. Has been
The control means includes
By allocating the output voltage command value of each phase according to the power distribution ratio between the first DC power source and the second DC power source, the output voltage command of each phase relating to the first DC power source. A value and an output voltage command for each phase relating to the second DC power source,
As the offset processing, for each DC power supply, the maximum offset voltage is set to the difference between the maximum output voltage command value of each phase related to the DC power supply and the potential of the common positive electrode bus. 4. The power converter according to claim 3, wherein the output voltage command value of each phase is increased within a range of the quantity.
前記制御手段は、前記オフセット処理として、直流電源毎に、当該直流電源に関する各相の出力電圧指令値の最大ピークと、前記共通正極母線の電位との差をオフセット量として、各相の出力電圧指令値をそれぞれ減少させることを特徴とする請求項6に記載された電力変換装置。   The control means, as the offset processing, for each DC power supply, the difference between the maximum peak of the output voltage command value of each phase related to the DC power supply and the potential of the common positive electrode bus is used as an offset amount, and the output voltage of each phase The power converter according to claim 6, wherein each of the command values is decreased. 前記複数の直流電源は、上位の直流電源の負極および下位の直流電源の正極が共通母線に接続され、上位の直流電源の正極および下位の直流電源の負極がそれぞれ単独の母線に接続された第1の直流電源と第2の直流電源とで構成されており、
前記制御手段は、
前記第1の直流電源と前記第2の直流電源との電力配分比率と、各直流電源の電圧とに応じて、各相の前記出力電圧指令値をそれぞれ配分することにより、前記第1の直流電源に関する各相の出力電圧指令値と、前記第2の直流電源に関する各相の出力電圧指令とをそれぞれ演算し、
前記オフセット処理として、直流電源毎に、前記電力配分比率に基づいて、各相の出力電圧指令値をそれぞれオフセットさせることを特徴とする請求項3に記載された電力変換装置。
In the plurality of DC power supplies, the negative electrode of the upper DC power supply and the positive electrode of the lower DC power supply are connected to a common bus, and the positive electrode of the upper DC power supply and the negative electrode of the lower DC power supply are each connected to a single bus. 1 DC power supply and 2nd DC power supply,
The control means includes
By distributing the output voltage command value of each phase according to the power distribution ratio between the first DC power supply and the second DC power supply and the voltage of each DC power supply, the first DC power supply is distributed. Calculating an output voltage command value of each phase related to the power supply and an output voltage command of each phase related to the second DC power supply,
4. The power conversion device according to claim 3, wherein, as the offset processing, the output voltage command value of each phase is offset for each DC power source based on the power distribution ratio. 5.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN102522911B (en) * 2011-11-25 2014-04-30 华为技术有限公司 Inverting device and solar PV (Photovoltaic) grid-connected system applying same
WO2016059708A1 (en) * 2014-10-16 2016-04-21 日産自動車株式会社 Power supply system and control method for power supply system
JP6417297B2 (en) * 2015-08-27 2018-11-07 株式会社日立製作所 Power conversion device for railway vehicles
KR102439185B1 (en) * 2015-10-20 2022-09-02 엘지전자 주식회사 Power conditioning apparatus, power conditioning system and power conditioning method

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004201453A (en) * 2002-12-20 2004-07-15 Nissan Motor Co Ltd Drive unit of direct-current, three-phase brushless motor
JP4111175B2 (en) * 2004-07-07 2008-07-02 日産自動車株式会社 Power conversion device and dual power supply vehicle equipped with the same
JP4426433B2 (en) * 2004-12-17 2010-03-03 株式会社エクォス・リサーチ Motor control device
JP4992253B2 (en) * 2006-03-10 2012-08-08 日産自動車株式会社 Power converter

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