JP2010178596A - Control device of synchronous motor - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a control device of a synchronous motor which meets high torque and high rotation speed in a wide operation range from low speed to high speed, and ensures high efficiency. <P>SOLUTION: The control device of the synchronous motor comprises the synchronous motor 7 which has first three-phase coils U<SB>H</SB>, V<SB>H</SB>and W<SB>H</SB>, and second three-phase coils U<SB>L</SB>, V<SB>L</SB>and W<SB>L</SB>at a stator, first and second inverter circuits 3, 4 which individually apply AC outputs to these three-phase coils, a battery B, a main contactor 5 arranged between the battery B and the inverter circuits 3, 4, a contactor 6 arranged between the inverter circuits 3, 4, and a control part 2 which drives the synchronous motor 7 in a first drive mode which uses the AC outputs of both the first and second inverter circuits 3, 4 and in a second drive mode which uses the AC output of only the first inverter circuit 3 by controlling the main contactor 5 and the contactor 6, and controlling the outputs of the inverter circuits 3, 4 on the basis of an input external signal. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、例えばフォークリフトなどの電気車両に搭載される同期モータの制御装置に関し、特に、低速から高速までの広範囲な運転領域において高トルクと高回転を両立した、高効率な同期モータの制御装置に関する。   The present invention relates to a control device for a synchronous motor mounted on an electric vehicle such as a forklift, and more particularly, a high-efficiency synchronous motor control device that achieves both high torque and high rotation in a wide range of operation from low speed to high speed. About.

図11は、フォークリフトに搭載される従来の同期モータの制御装置の概略構成図である。また、図12は、図11の同期モータのステータ側のコイルの等価回路図である。
図11を参照して、同期モータの制御装置23は、同期モータ25と、同期モータ25に接続されたインバータ回路24と、インバータ回路24に直流電圧を供給するバッテリ(直流電源)Bとを備えている。
図12を参照して、同期モータ25は、ロータおよびステータ(図示しない)からなる公知のモータであって、ステータ側の三相コイルU、V、Wで発生させる回転磁界によって、永久磁石を有するロータを所望の回転数で回転させるものである。
インバータ回路24は、例えば、MOS型FET(電界効果トランジスタ)やIGBT(絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ)などの6個の半導体スイッチング素子Q18〜Q23からなり、この半導体スイッチング素子Q18〜Q23のスイッチング動作によって同期モータ25に三相交流出力を印加して、永久磁石を有するロータを回転させて、同期モータ25を駆動する。なお、インバータ回路24とバッテリBの間にはメインコンタクタ5が介在し、インバータ回路24の入力側にはコンデンサCが並列接続されている(例えば、特許文献1参照)。
FIG. 11 is a schematic configuration diagram of a conventional synchronous motor control device mounted on a forklift. FIG. 12 is an equivalent circuit diagram of the stator-side coil of the synchronous motor of FIG.
Referring to FIG. 11, synchronous motor control device 23 includes a synchronous motor 25, an inverter circuit 24 connected to synchronous motor 25, and a battery (DC power supply) B that supplies a DC voltage to inverter circuit 24. ing.
Referring to FIG. 12, synchronous motor 25 is a known motor including a rotor and a stator (not shown), and has a permanent magnet by a rotating magnetic field generated by three-phase coils U, V, and W on the stator side. The rotor is rotated at a desired rotational speed.
The inverter circuit 24 includes, for example, six semiconductor switching elements Q18 to Q23 such as a MOS FET (field effect transistor) and an IGBT (insulated gate bipolar transistor), and is synchronized by the switching operation of the semiconductor switching elements Q18 to Q23. The synchronous motor 25 is driven by applying a three-phase AC output to the motor 25 and rotating a rotor having a permanent magnet. A main contactor 5 is interposed between the inverter circuit 24 and the battery B, and a capacitor C is connected in parallel to the input side of the inverter circuit 24 (see, for example, Patent Document 1).

特開2001−89098号公報(段落0019〜0022、0040、および図1)JP 2001-89098 A (paragraphs 0019 to 0022, 0040 and FIG. 1)

ところで、同期モータ25においては、永久磁石を有するロータの回転によって、ステータ側のコイルに、ロータの回転数に比例した誘起電圧(逆起電力)が、インバータ回路24から印加される電圧を打ち消す方向に発生する。このため、同期モータ25の最大回転数は、この誘起電圧がインバータ回路24から印加される交流電圧以下となるような回転数に制限される。ここで、この誘起電圧を減少させるため、ステータ側のコイルU、V、Wの巻数を減らす等の方法により同期モータ25の最大回転数を上げることができるが、この場合、同期モータ25で発生する最大トルクが小さくなってしまう。即ち、同期モータ25においては、得られる最大回転数と最大トルクとが互いにトレードオフの関係にあるため、高トルクと高回転を同時に実現できないという問題を有している。   By the way, in the synchronous motor 25, the direction in which the induced voltage (counterelectromotive force) proportional to the rotational speed of the rotor cancels the voltage applied from the inverter circuit 24 to the stator side coil by the rotation of the rotor having the permanent magnet. Occurs. For this reason, the maximum number of rotations of the synchronous motor 25 is limited to a number of rotations such that the induced voltage is equal to or lower than the AC voltage applied from the inverter circuit 24. Here, in order to reduce this induced voltage, the maximum number of rotations of the synchronous motor 25 can be increased by a method such as reducing the number of turns of the coils U, V, W on the stator side. The maximum torque to be reduced. That is, the synchronous motor 25 has a problem that high torque and high rotation cannot be realized simultaneously because the maximum rotation speed and maximum torque obtained are in a trade-off relationship.

また、同期モータ25の最大回転数を上げるために、ロータの永久磁石による磁界を打ち消すような電流を、ステータ側のコイルU、V、Wに流して誘起電圧を下げるという弱め界磁制御がある。しかしながら、弱め界磁制御は、永久磁石の界磁と逆方向の磁界をかけるために永久磁石が減磁されるという問題点や、トルクに寄与していない電流をコイルに流すために銅損が増大してモータ効率が悪くなり、バッテリの消費電力が増大するという問題点を有している。   In order to increase the maximum number of revolutions of the synchronous motor 25, there is field weakening control in which a current that cancels the magnetic field generated by the permanent magnets of the rotor is supplied to the coils U, V, and W on the stator side to lower the induced voltage. However, the field weakening control has a problem that the permanent magnet is demagnetized in order to apply a magnetic field in the opposite direction to the field of the permanent magnet, and a copper loss increases because a current that does not contribute to the torque flows through the coil. As a result, the motor efficiency is deteriorated and the power consumption of the battery is increased.

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、低速から高速までの広範囲な運転領域において高トルクと高回転を両立した、高効率な同期モータの制御装置を提供する。   The present invention has been made in view of such circumstances, and provides a highly efficient synchronous motor control device that achieves both high torque and high rotation in a wide range of operation from low speed to high speed.

上記課題を解決するため、本発明は、ステータに少なくとも第1および第2の多相コイルを含む複数の多相コイルを有する同期モータと、前記複数の多相コイルに対して回転磁界を発生させるための交流出力を個別に印加する少なくとも第1および第2のインバータ回路を含む複数のインバータ回路と、前記複数のインバータ回路に対して共通の直流電圧を供給するバッテリと、を備えた電気車両の同期モータの制御装置であって、前記バッテリと前記複数のインバータ回路の間に設けられて当該バッテリからの前記直流電圧の供給または供給停止の切り替えを行うメインコンタクタと、前記複数のインバータ回路間に設けられて当該複数のインバータ回路間の接続の切り替えを行う少なくとも1つのサブコンタクタと、外部信号の入力に基づいて、前記メインコンタクタおよび前記サブコンタクタの各々の切り替えの制御ならびに前記複数のインバータ回路の各々の交流出力の制御を行うことにより、前記同期モータを、少なくとも、前記第1および前記第2のインバータ回路の両方の交流出力で駆動させる第1の駆動モードと、前記第1のインバータ回路のみの交流出力で駆動させる第2の駆動モードとを含む複数の異なった駆動モードで駆動させる制御部と、を備えたことを特徴とする同期モータの制御装置を提供する。   In order to solve the above-mentioned problems, the present invention generates a synchronous magnetic field having a plurality of multiphase coils including at least first and second multiphase coils in a stator and a rotating magnetic field for the plurality of multiphase coils. An electric vehicle comprising: a plurality of inverter circuits including at least first and second inverter circuits that individually apply alternating current outputs for power supply; and a battery that supplies a common direct-current voltage to the plurality of inverter circuits. A control device for a synchronous motor, which is provided between the battery and the plurality of inverter circuits, and performs switching between supply or stop of supply of the DC voltage from the battery, and between the plurality of inverter circuits Provided at least one sub-contactor for switching the connection between the plurality of inverter circuits, and an external signal input. By controlling the switching of each of the main contactor and the sub-contactor and controlling the AC output of each of the plurality of inverter circuits, the synchronous motor can be at least the first and second inverter circuits. A control unit for driving in a plurality of different drive modes including a first drive mode for driving with both AC outputs and a second drive mode for driving with AC output of only the first inverter circuit. A control apparatus for a synchronous motor is provided.

この発明によれば、同期モータの制御装置において、ステータ側の多相コイルを少なくとも第1および第2の多相コイルで構成し、また、インバータ回路を、少なくとも第1および第2の多相コイルにそれぞれ対応して交流出力を印加する少なくとも第1および第2のインバータ回路で構成する。そして、外部信号の入力に基づいて、同期モータを、少なくとも、第1および第2のインバータ回路の両方の交流出力で駆動させる第1の駆動モードと、第1のインバータ回路のみの交流出力で駆動させる第2の駆動モードとで駆動させる制御部を構成したので、同期モータを、第1の駆動モードにて高トルクにて駆動でき、さらに第2の駆動モードで高回転数まで駆動でき、結果として、高トルクと高回転を両立した、弱め界磁等の複雑な制御が不要な高効率の同期モータの制御装置を提供できる。   According to this invention, in the synchronous motor control device, the stator-side multiphase coil is constituted by at least the first and second multiphase coils, and the inverter circuit is constituted by at least the first and second multiphase coils. Are configured by at least first and second inverter circuits for applying an alternating current output. Then, based on the input of the external signal, the synchronous motor is driven with at least an AC output of both the first and second inverter circuits and an AC output of only the first inverter circuit. As a result, the synchronous motor can be driven with a high torque in the first drive mode, and further driven to a high rotational speed in the second drive mode. As described above, it is possible to provide a high-efficiency synchronous motor control device that requires both high torque and high rotation and does not require complicated control such as field weakening.

本発明の好ましい第1実施例によれば、前記同期モータの回転速度を検出する速度検出部と、前記電気車両のアクセル指令量を検出するアクセル指令量検出部と、前記バッテリの電圧を検出するバッテリ電圧検出部と、をさらに備え、前記外部信号として、前記速度検出部で検出された速度信号、前記アクセル指令量検出部で検知されたアクセル指令信号、および前記バッテリ電圧検出部で検知されたバッテリ電圧信号の入力に基づいて、前記制御部が、前記速度信号と予め設定された速度基準信号とを比較し、前記速度信号が前記速度基準信号よりも小さいと判定した場合に、前記同期モータを前記第1の駆動モードで駆動させ、前記速度信号が前記速度基準信号よりも大きいと判定した場合に、前記同期モータを前記第2の駆動モードで駆動させる。ここで、前記速度基準信号は前記バッテリ電圧信号と所定のゲインの積で定められることが好ましい。   According to a first preferred embodiment of the present invention, a speed detector for detecting the rotational speed of the synchronous motor, an accelerator command amount detector for detecting an accelerator command amount of the electric vehicle, and a voltage of the battery are detected. A battery voltage detector, and the external signal includes a speed signal detected by the speed detector, an accelerator command signal detected by the accelerator command amount detector, and detected by the battery voltage detector Based on the input of the battery voltage signal, the control unit compares the speed signal with a preset speed reference signal, and determines that the speed signal is smaller than the speed reference signal, the synchronous motor Is driven in the first drive mode, and when it is determined that the speed signal is larger than the speed reference signal, the synchronous motor is driven in the second drive mode. To be dynamic. The speed reference signal is preferably determined by a product of the battery voltage signal and a predetermined gain.

この構成によれば、同期モータの制御装置において、速度検出部、アクセル指令量検出部およびバッテリ電圧検出部をさらに構成する。そして、外部信号として、速度検出部で検出された速度信号の入力に基づいて、制御部が、速度信号と速度基準信号を比較し、その比較結果に応じて同期モータを第1の駆動モードまたは第2の駆動モードのいずれかの駆動モードで駆動させるように構成したので、低速域における高トルクと、高速域における高回転とを両立した、高効率な同期モータの制御装置を提供できる。   According to this configuration, the speed detection unit, the accelerator command amount detection unit, and the battery voltage detection unit are further configured in the synchronous motor control device. Then, based on the input of the speed signal detected by the speed detection unit as an external signal, the control unit compares the speed signal with the speed reference signal, and sets the synchronous motor in the first drive mode or according to the comparison result. Since it is configured to drive in any one of the second drive modes, it is possible to provide a highly efficient synchronous motor control device that achieves both high torque in the low speed range and high rotation in the high speed range.

第1実施例においてより好ましくは、第1の多相コイルの巻数を第2の多相コイルの巻数よりも少なく構成する。   More preferably in the first embodiment, the number of turns of the first multiphase coil is set to be smaller than the number of turns of the second multiphase coil.

この構成によれば、ステータ側の第1および第2の多相コイルの巻数を変えるだけで、低速から高速までの広範囲な運転領域において高トルクと高回転を可変に制御することができる、高効率な同期モータの制御装置を提供できる。   According to this configuration, high torque and high rotation can be variably controlled in a wide range of operation from low speed to high speed only by changing the number of turns of the first and second multiphase coils on the stator side. An efficient synchronous motor control device can be provided.

第1実施例においてさらに好ましくは、前記速度信号および前記アクセル指令信号の入力に基づいて、さらに、前記制御部が、前記同期モータに対する必要トルク値を算出し、この必要トルク値を前記同期モータから出力させるために前記第1および第2のインバータ回路に各々必要なトルク値を算出して、前記第1および第2のインバータ回路に交流出力として前記各々必要なトルク値を指令するように構成する。   In the first embodiment, more preferably, based on the input of the speed signal and the accelerator command signal, the control unit further calculates a required torque value for the synchronous motor, and calculates the required torque value from the synchronous motor. The torque values required for the first and second inverter circuits to be output are calculated, and the required torque values are commanded to the first and second inverter circuits as AC outputs. .

この構成によれば、外部信号として、速度信号およびアクセル指令信号の入力に基づいて、制御部によって同期モータに対する必要トルク値が算出され、この必要トルク値が同期モータから出力されるべく、第1および第2のインバータ回路に交流出力として各々必要なトルク値(トルク値に対応する電流値)が指令される。そして、この指令を受けて、第1および第2のインバータ回路がこれらの算出されたトルク(電流)を各々出力するので、トルクをより効率よく制御可能な同期モータの制御装置を提供できる。   According to this configuration, the required torque value for the synchronous motor is calculated by the control unit based on the input of the speed signal and the accelerator command signal as the external signal, and the first required torque value is output from the synchronous motor. The second inverter circuit is instructed with a necessary torque value (current value corresponding to the torque value) as an AC output. In response to this command, the first and second inverter circuits output these calculated torques (currents), respectively, so that it is possible to provide a synchronous motor control device that can control torque more efficiently.

本発明によれば、低速から高速までの広範囲な運転領域において高トルクと高回転を両立した、高効率な同期モータの制御装置を提供できる。   According to the present invention, it is possible to provide a highly efficient synchronous motor control device that achieves both high torque and high rotation in a wide range of operation from low speed to high speed.

本発明の第1実施例によるフォークリフトに搭載される同期モータの制御装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the control apparatus of the synchronous motor mounted in the forklift by 1st Example of this invention. 図1の同期モータのステータ側のコイルの等価回路図である。FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of a stator side coil of the synchronous motor of FIG. 1. 図1の同期モータの制御装置の動作を説明するフロー図である。It is a flowchart explaining operation | movement of the control apparatus of the synchronous motor of FIG. 図1の同期モータの制御装置の駆動状態を説明するためのトルク−回転速度(回転数)特性を示したグラフである。2 is a graph showing a torque-rotation speed (rotation speed) characteristic for explaining a driving state of the synchronous motor control device of FIG. 1. 図1の同期モータの制御装置と、従来の同期モータの制御装置とを比較するためのトルク−回転速度(回転数)特性を示したグラフである。2 is a graph showing torque-rotation speed (rotation speed) characteristics for comparing the synchronous motor control device of FIG. 1 with a conventional synchronous motor control device. 本発明の変形例によるフォークリフトに搭載される同期モータの制御装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the control apparatus of the synchronous motor mounted in the forklift by the modification of this invention. 図6の同期モータのステータ側のコイルの等価回路図である。FIG. 7 is an equivalent circuit diagram of a coil on the stator side of the synchronous motor of FIG. 6. 図6の同期モータの制御装置の動作を説明するフロー図である。It is a flowchart explaining operation | movement of the control apparatus of the synchronous motor of FIG. 図6の同期モータの制御装置の駆動状態を説明するためのトルク−回転速度(回転数)特性を示したグラフである。It is the graph which showed the torque-rotation speed (rotation speed) characteristic for demonstrating the drive state of the control apparatus of the synchronous motor of FIG. 図6の同期モータの制御装置と、従来の同期モータの制御装置とを比較するためのトルク−回転速度(回転数)特性を示したグラフである。It is the graph which showed the torque-rotation speed (rotation speed) characteristic for comparing the control apparatus of the synchronous motor of FIG. 6, and the control apparatus of the conventional synchronous motor. フォークリフトに搭載される従来の同期モータの制御装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the control apparatus of the conventional synchronous motor mounted in a forklift. 図11の同期モータのステータ側のコイルの等価回路図である。FIG. 12 is an equivalent circuit diagram of a coil on the stator side of the synchronous motor of FIG. 11.

以下、本発明の好ましい実施例について図面を参照しながら説明する。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

(第1実施例)
図1は、本発明の第1実施例によるフォークリフトに搭載される同期モータの制御装置の概略構成図である。また、図2は、図1の同期モータのステータ側のコイルの等価回路図である。ここで、図11を参照して説明した従来の同期モータの制御装置との対応関係が明確となるように、図11に示す各構成要素と共通する構成要素については同一の符号を付し、その説明を省略する。
(First embodiment)
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a control device for a synchronous motor mounted on a forklift according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of a stator side coil of the synchronous motor of FIG. Here, in order to clarify the correspondence with the conventional synchronous motor control device described with reference to FIG. 11, the same reference numerals are given to the components common to the components shown in FIG. 11, The description is omitted.

図1を参照して、同期モータの制御装置1は、制御部2と、同期モータ7と、同期モータ7に各々接続された高速型連続回転用インバータ回路(本願請求項の第1のインバータ回路に相当)3および低速型回転用インバータ回路(本願請求項の第2のインバータ回路に相当)4と、高速型連続回転用インバータ回路3および低速型回転用インバータ回路4に共通の直流電圧を供給するバッテリ(直流電源)Bと、メインコンタクタ5と、サブコンタクタ6と、電流センサ8〜11と、速度検出部(PG)12と、アクセル指令量検出部13と、バッテリ電圧検出部14と、を備えている。速度検出部12は、同期モータ7に設けられたパルスジェネレータ(パルス生成器)PGからなり、同期モータ7の回転速度(回転数)を検出するものである。アクセル指令量検出部13は、フォークリフトのアクセルレバー(図示しない)の操作量に応じたアクセル指令量を検出するものである。バッテリ電圧検出部14は、バッテリBの直流電圧を検出するものである。   Referring to FIG. 1, a synchronous motor control device 1 includes a control unit 2, a synchronous motor 7, and a high-speed continuous rotation inverter circuit connected to each of the synchronous motors 7 (the first inverter circuit of the claims of the present application). 3) and a low-speed rotation inverter circuit (corresponding to the second inverter circuit in the claims of the present application) 4, a high-speed continuous rotation inverter circuit 3 and a low-speed rotation inverter circuit 4 are supplied with a common DC voltage. A battery (DC power supply) B, a main contactor 5, a sub contactor 6, current sensors 8 to 11, a speed detector (PG) 12, an accelerator command amount detector 13, a battery voltage detector 14, It has. The speed detector 12 includes a pulse generator (pulse generator) PG provided in the synchronous motor 7, and detects the rotational speed (number of rotations) of the synchronous motor 7. The accelerator command amount detection unit 13 detects an accelerator command amount corresponding to an operation amount of an accelerator lever (not shown) of the forklift. The battery voltage detection unit 14 detects a DC voltage of the battery B.

この同期モータ7は、ロータおよびステータ(図示しない)からなる公知のモータである。図2を参照して、同期モータ7は、ステータ側に、高速型連続回転用インバータ回路3から交流出力が印加される高速型連続回転用三相コイル(本願請求項の第1の多相コイルに相当)U、V、Wと、低速型回転用インバータ回路4から交流出力が印加される低速型回転用三相コイル(本願請求項の第2の多相コイルに相当)U、V、Wを有する。同期モータ7は、永久磁石を有するロータを、これらの三相コイルで発生させる回転磁界によって所望の回転数で回転させるものである。ここで、高速型連続回転用三相コイルU、V、Wは、低速型回転用三相コイルU、V、Wよりもコイル巻数が少ない。
図示しないが、同期モータ7は、高速型連続回転用三相コイルU、V、Wおよび低速型回転用三相コイルU、V、Wのそれぞれで発生させた回転磁界に対応した回転力(トルク)を別々に出力、または合成して出力できる軸機構を有している。
The synchronous motor 7 is a known motor including a rotor and a stator (not shown). Referring to FIG. 2, the synchronous motor 7 has a high-speed continuous rotation three-phase coil to which an alternating current output is applied from the high-speed continuous rotation inverter circuit 3 on the stator side (the first multiphase coil in the claims of the present application). U H , V H , W H , and low-speed rotation three-phase coil to which an AC output is applied from the low-speed rotation inverter circuit 4 (corresponding to the second multi-phase coil in the claims of this application) UL has a V L, W L. The synchronous motor 7 rotates a rotor having a permanent magnet at a desired rotation speed by a rotating magnetic field generated by these three-phase coils. Here, high-speed type continuous rotation for three-phase coils U H, V H, W H is a low-speed rotation for three-phase coils U L, V L, coil number of turns is less than W L.
Although not shown, synchronous motor 7, a high speed type continuous rotation for three-phase coils U H, V H, W H and a low-speed rotation for three-phase coils U L, V L, the rotating magnetic field generated in each of the W L It has a shaft mechanism that can output the corresponding rotational force (torque) separately or combine them.

高速型連続回転用インバータ回路3は、U相上、U相下、V相上、V相下、W相上、W相下の6個の公知の半導体スイッチング素子Q1〜Q6からなり、これら半導体スイッチング素子Q1〜Q6のスイッチング動作によって同期モータ7に三相交流出力を印加して、同期モータ7を駆動する。
低速型回転用インバータ回路4は、U相上、U相下、V相上、V相下、W相上、W相下の6個の公知の半導体スイッチング素子Q7〜Q12からなり、これら半導体スイッチング素子Q7〜Q12のスイッチング動作によって同期モータ7に三相交流出力を印加して、同期モータ7を駆動する。
互いに直列接続された、U相上下に対応する半導体スイッチング素子Q1、Q2と、V相上下に対応する半導体スイッチング素子Q3、Q4と、W相上下に対応する半導体スイッチング素子Q5、Q6と、U相上下に対応する半導体スイッチング素子Q7、Q8と、V相上下に対応する半導体スイッチング素子Q9、Q10と、W相上下に対応する半導体スイッチング素子Q11、Q12とが、バッテリBの両端に接続される電源ライン間に並列に接続されている。半導体スイッチング素子としては、例えば、MOS型FET(電界効果トランジスタ)やIGBT(絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ)などの高速スイッチング動作が可能な素子が用いられる。図示しないが、それぞれの半導体スイッチング素子にはダイオードが並列接続されるのが好ましい。
また、互いに直列接続された各半導体スイッチング素子Q1〜12同士の接続点から、同期モータ7を駆動するための交流のU相電圧VUH、V相電圧VVH、W相電圧VWH、U相電圧VUL、V相電圧VVL、W相電圧VWLが同期モータ7に供給される。ここで、IUH、IVH、IWH、IUL、IVL、IWLは、それぞれU相電流、V相電流、W相電流、U相電流、V相電流、W相電流を示している。図1中の8〜11は、それぞれU相電流、V相電流、U相電流、V相電流を検出する電流センサである。なお、W相電流およびW相電流は、それぞれ、U相電流とV相電流とを合算したもの、およびU相電流とV相電流とを合算したものとなるので、W相電流およびW相電流用の電流センサは設けられていない。なお、高速型連続回転用インバータ回路3および低速型回転用インバータ回路4の入力側には、それぞれ、コンデンサC、Cが並列接続されている。
Fast-type continuous rotation inverter circuit 3, U H-phase upper, U H-phase lower, V H-phase upper, V H phase lower, W H phase upper six known semiconductor switching elements under W H phase Q1~ The synchronous motor 7 is driven by applying a three-phase AC output to the synchronous motor 7 by the switching operation of these semiconductor switching elements Q1 to Q6.
A low-speed rotation inverter circuit 4, U L-phase upper, U L-phase lower, V L-phase upper, V L-phase lower, W L-phase upper, W L 6 or under phase known semiconductor switching elements Q7~Q12 The three-phase AC output is applied to the synchronous motor 7 by the switching operation of these semiconductor switching elements Q7 to Q12, and the synchronous motor 7 is driven.
Semiconductor switching elements Q1 and Q2 corresponding to the upper and lower U H phases, semiconductor switching elements Q3 and Q4 corresponding to the upper and lower V H phases, and semiconductor switching elements Q5 and Q6 corresponding to the upper and lower WH phases connected in series with each other a semiconductor switching element Q7, Q8 corresponding to the upper and lower U L-phase, the semiconductor switching element Q9, Q10 corresponding to V L-phase upper and lower, the semiconductor switching devices Q11, Q12 corresponding to W L-phase upper and lower, of the battery B It is connected in parallel between the power lines connected to both ends. As the semiconductor switching element, for example, an element capable of high-speed switching operation such as a MOS FET (field effect transistor) or an IGBT (insulated gate bipolar transistor) is used. Although not shown, a diode is preferably connected in parallel to each semiconductor switching element.
Further, from the connection point of the semiconductor switching devices Q1~12 each other which are connected to each other in series, U H phase voltage V UH AC for driving a synchronous motor 7, V H phase voltage V VH, W H phase voltage V WH , U L-phase voltage V UL, V L-phase voltage V VL, W L-phase voltage V WL is supplied to the synchronous motor 7. Here, I UH, I VH, I WH, I UL, I VL, I WL , respectively U H-phase current, V H-phase current, W H-phase current, U L-phase current, V L-phase current, W L The phase current is shown. Reference numerals 8 to 11 in FIG. 1 denote current sensors that detect U H phase current, V H phase current, UL phase current, and VL phase current, respectively. Incidentally, W H-phase current and W L-phase currents, respectively, obtained by summing the U H-phase current and V H-phase current, and so the that the sum of the U L-phase currents and V L-phase current, W a current sensor for H-phase current and W L-phase current is not provided. Capacitors C H and C L are connected in parallel to the input sides of the high-speed continuous rotation inverter circuit 3 and the low-speed rotation inverter circuit 4, respectively.

メインコンタクタ5は、バッテリBと、高速型連続回転用インバータ回路3および低速型回転用インバータ回路4の間に設けられて、当該バッテリBからの当該インバータ回路3、4への直流電圧の供給または供給停止の切り替えを行うものである。また、サブコンタクタ6は、高速型連続回転用インバータ回路3および低速型回転用インバータ回路4の間に設けられて、当該インバータ回路3、4間の接続の切り替えを行うものである。   The main contactor 5 is provided between the battery B and the high-speed continuous rotation inverter circuit 3 and the low-speed rotation inverter circuit 4 to supply a DC voltage from the battery B to the inverter circuits 3 and 4. This is to switch the supply stop. The sub-contactor 6 is provided between the high-speed continuous rotation inverter circuit 3 and the low-speed rotation inverter circuit 4 and switches the connection between the inverter circuits 3 and 4.

制御部2は、入力部2aと、MPU(Micro Processor Unit)2b、出力部2cとを備え、高速型連続回転用インバータ回路3および低速型回転用インバータ回路4の各々の交流出力の制御、ならびに、メインコンタクタ5およびサブコンタクタ6の各々の切り替えの制御を行うものである。
入力部2aには、例えば、速度検出部(PG)12で検出された速度信号V、アクセル指令量検出部13で検知されたアクセル指令信号A、バッテリ電圧検出部14で検知されたバッテリ電圧信号V、U相電流に関するU相信号、V相電流に関するV相信号、U相電流に関するU相信号、およびV相電流に関するV相信号が入力される。
MPU2bは、入力部2aに入力された上記の信号に基づいて、同期モータ7の制御に必要な処理を実行する。
出力部2cは、MPU2bによって処理された制御信号を用いて、高速型連続回転用インバータ回路3、低速型回転用インバータ回路4、メインコンタクタ5およびサブコンタクタ6に対して必要な指令(出力)を行う。
The control unit 2 includes an input unit 2a, an MPU (Micro Processor Unit) 2b, and an output unit 2c, and controls the AC output of each of the high-speed continuous rotation inverter circuit 3 and the low-speed rotation inverter circuit 4, and The switching of each of the main contactor 5 and the sub contactor 6 is controlled.
The input unit 2a includes, for example, a speed signal V detected by the speed detection unit (PG) 12, an accelerator command signal A detected by the accelerator command amount detection unit 13, and a battery voltage signal detected by the battery voltage detection unit 14. V B, U H phase signal related to U H-phase current, V H phase signal related to V H-phase current, U L-phase signal related to U L-phase current, and V L-phase signal related to V L-phase current is inputted.
The MPU 2b executes processing necessary for controlling the synchronous motor 7 based on the signal input to the input unit 2a.
The output unit 2c uses the control signal processed by the MPU 2b to give necessary instructions (outputs) to the high-speed continuous rotation inverter circuit 3, the low-speed rotation inverter circuit 4, the main contactor 5 and the sub contactor 6. Do.

図3は、本発明の同期モータの制御装置1の動作を説明するフロー図であり、制御部2によって実行される手順を示してある。図4は、図1の同期モータの制御装置1の駆動状態を説明するためのトルク−回転速度(回転数)特性を示したグラフである。図3および図4を参照して、以下本手順について説明する。   FIG. 3 is a flowchart for explaining the operation of the synchronous motor control device 1 of the present invention, and shows a procedure executed by the control unit 2. FIG. 4 is a graph showing a torque-rotation speed (rotation speed) characteristic for explaining a driving state of the synchronous motor control device 1 of FIG. This procedure will be described below with reference to FIGS.

最初に、制御部2によって、メインコンタクタ5がオンされる(ステップS1)。続いて、バッテリ電圧信号Vが入力部2aに入力され(ステップS2)、速度信号Vおよびアクセル指令信号Aが入力部2aに入力される(ステップS3)。
そして、MPU2bによって、速度信号Vと予め設定された速度基準信号Vとが比較される(ステップS4)。ここで、予め設定された速度基準信号Vは、バッテリ電圧信号Vと所定のゲインGの積で定められる。
上記のステップS4において、速度信号Vが速度基準信号V未満(V<V)、すなわち低速(低回転)の駆動状態と判定されたら、サブコンタクタ6がオンされる(ステップS5)。このステップS5により、同期モータ7は、高速型連続回転用インバータ回路3および低速型回転用インバータ回路4の両方の交流出力としてのトルク値(トルク値に対応する電流値)で駆動され得る状態となる(第1の駆動モード)。これは、図4に示す領域1および領域2での駆動状態に相当する。
また、上記のステップS4において、速度信号Vが速度基準信号V以上(V≧V)、すなわち高速(高回転)の駆動状態と判定されたら、サブコンタクタ6がオフされる(ステップS6)。このステップS6により、同期モータ7は、高速型連続回転用インバータ回路3のみの交流出力としてのトルク値(トルク値に対応する電流値)で駆動される状態となる(第2の駆動モード)。これは、図4に示す領域3での駆動状態に相当する。このとき、低速型回転用インバータ回路4は、バッテリBとは切り離されるが、制御部2によってトルク値0(電流値0)が指令された状態にコントロールされる。
First, the main contactor 5 is turned on by the control unit 2 (step S1). Subsequently, a battery voltage signal V B is input to the input unit 2a (step S2), the speed signal V and the accelerator instruction signal A is input to the input unit 2a (step S3).
Then, MPU2b by a speed reference signal V 0 set in advance and the speed signal V is compared (step S4). Here, the preset speed reference signal V 0 is determined by the product of the battery voltage signal V B and a predetermined gain G 0 .
In step S4 described above, less than the speed signal V is the speed reference signal V 0 (V <V 0), i.e. if it is determined that the driving state of low-speed (low rotation), sub contactor 6 is turned on (step S5). By this step S5, the synchronous motor 7 can be driven with a torque value (current value corresponding to the torque value) as an AC output of both the high-speed continuous rotation inverter circuit 3 and the low-speed rotation inverter circuit 4. (First driving mode). This corresponds to the driving state in region 1 and region 2 shown in FIG.
Further, in step S4 described above, the speed signal V is the speed reference signal greater than or equal to V 0 (V ≧ V 0), i.e. if it is determined that the driving state of the high-speed (high rotational), sub contactor 6 is turned off (step S6) . By this step S6, the synchronous motor 7 is driven by a torque value (current value corresponding to the torque value) as an AC output of only the high-speed continuous rotation inverter circuit 3 (second drive mode). This corresponds to the driving state in the region 3 shown in FIG. At this time, the low-speed inverter circuit 4 for rotation is disconnected from the battery B, but is controlled by the control unit 2 so that a torque value 0 (current value 0) is commanded.

次に、上記低速の駆動状態において高トルクを実現するために、MPU2bによって、速度信号Vおよびアクセル指令信号Aに基づいて、同期モータ7に対する必要トルク値Tが算出される(ステップS7、S8)。そして、この必要トルク値Tを同期モータ7に出力させるために、高速型連続回転用インバータ回路3および低速型回転用インバータ回路4に各々必要なトルク値(トルク値に対応する電流値)が、以下のように算出される。但し、説明を簡単にするために、高速型連続回転用インバータ回路3を常に最高トルク値(出力)に対応する交流出力で駆動して、当該インバータ回路3が同期モータ7に対する必要トルク値Tに対応する交流出力を出せなくなった場合のみ、その差分のトルク値に対応する交流出力を低速型回転用インバータ回路4が出せるように、両インバータ回路3、4を駆動させる場合について説明する。
まず、必要トルク値Tと予め設定されたトルク基準値(高速型連続回転用インバータ回路3の最高トルク値)Tとが比較される(ステップS9)。このステップS9において、制御部2は、上記ステップS7で算出された必要トルク値Tがトルク基準値T未満(T<T)と判定すれば、低速型回転用インバータ回路4に、必要なトルク値として、トルク値0を指令する(ステップS10)。これは、図4に示す領域1での駆動状態に相当する。また、このステップS9において、制御部2は、上記ステップS7で算出された必要トルク値Tがトルク基準値T以上(T≧T)と判定すれば、低速型回転用インバータ回路4に、必要なトルク値として、必要トルク値Tとトルク基準値Tとの差分値(T−T)を指令する(ステップS11)。これは、図4に示す領域2での駆動状態に相当する。
そして、ステップS10、S11の結果に応じて、低速型回転用インバータ回路4に必要なトルク値0または(T−T)に対応する交流出力が、当該インバータ回路4から同期モータ7に対して出力される(ステップS12)。さらに、高速型連続回転用インバータ回路3に必要なトルク値に対応する交流出力が、当該インバータ回路3から同期モータ7に対して出力される(ステップS13)。したがって、低速域において、同期モータ7を、高速型連続回転用インバータ回路3および低速型回転用インバータ回路4の両方の交流出力で駆動させることができるので、同期モータの制御装置1における高トルクが実現できる。
なお、ステップS8の後においては、制御部2は、低速型回転用インバータ回路4に、必要なトルク値として、トルク値0を指令する(ステップS14)。これは、図4に示す領域3での駆動状態に相当し、上述したように、制御部2によって、低速型回転用インバータ回路4がバッテリBと切り離されるがトルク値0(電流値0)でコントロールされた状態となっている。そして、ステップS14の結果に応じて、高速型連続回転用インバータ回路3に必要なトルク値に対応する交流出力が、当該インバータ回路3から同期モータ7に対して出力される(ステップS13)。したがって、高速域において、同期モータ7を、高速型連続回転用インバータ回路3のみの交流出力で高回転まで駆動させることができるので、同期モータの制御装置1における高回転が実現できる。
最後に、制御部2によって、同期モータ7が所望の動作で駆動するまでステップS2〜S14が反復せしめられて、最適な駆動モードと必要トルク値とが得られるように制御が行われる。
Next, in order to realize a high torque in the low-speed driving state, the MPU 2b calculates a necessary torque value T for the synchronous motor 7 based on the speed signal V and the accelerator command signal A (steps S7 and S8). . In order to cause the synchronous motor 7 to output the necessary torque value T, the torque values (current values corresponding to the torque values) necessary for the high-speed continuous rotation inverter circuit 3 and the low-speed rotation inverter circuit 4 are respectively It is calculated as follows. However, in order to simplify the explanation, the inverter circuit 3 for high-speed continuous rotation is always driven with an AC output corresponding to the maximum torque value (output), and the inverter circuit 3 is set to the required torque value T for the synchronous motor 7. The case where both inverter circuits 3 and 4 are driven so that the low-speed rotation inverter circuit 4 can output the AC output corresponding to the difference torque value only when the corresponding AC output cannot be output will be described.
First, a preset torque reference value required torque value T (the maximum torque value of the high speed type continuous rotation inverter circuit 3) T 0 are compared (step S9). In step S9, if the control unit 2 determines that the necessary torque value T calculated in step S7 is less than the torque reference value T 0 (T <T 0 ), the control unit 2 is required for the low-speed rotation inverter circuit 4. A torque value of 0 is commanded as a torque value (step S10). This corresponds to the driving state in the region 1 shown in FIG. In Step S9, if the control unit 2 determines that the necessary torque value T calculated in Step S7 is equal to or greater than the torque reference value T 0 (T ≧ T 0 ), the control unit 2 As a necessary torque value, a difference value (T−T 0 ) between the necessary torque value T and the torque reference value T 0 is commanded (step S11). This corresponds to the driving state in the region 2 shown in FIG.
Then, according to the result of step S10, S11, an AC output corresponding to the torque value required for the low-speed rotary inverter circuit 4 0 or (T-T 0) is, for synchronous motor 7 from the inverter circuit 4 Is output (step S12). Further, an AC output corresponding to a torque value necessary for the high-speed continuous rotation inverter circuit 3 is output from the inverter circuit 3 to the synchronous motor 7 (step S13). Accordingly, since the synchronous motor 7 can be driven by the AC outputs of both the high-speed continuous rotation inverter circuit 3 and the low-speed rotation inverter circuit 4 in the low speed range, high torque in the control apparatus 1 for the synchronous motor can be obtained. realizable.
After step S8, the control unit 2 commands the low-speed rotation inverter circuit 4 to have a torque value of 0 as a necessary torque value (step S14). This corresponds to the driving state in the region 3 shown in FIG. 4. As described above, the control unit 2 disconnects the low-speed rotation inverter circuit 4 from the battery B, but the torque value is 0 (current value is 0). It is in a controlled state. And according to the result of step S14, the alternating current output corresponding to the torque value required for the inverter circuit 3 for high speed type | mold continuous rotation is output with respect to the synchronous motor 7 from the said inverter circuit 3 (step S13). Therefore, in the high speed range, the synchronous motor 7 can be driven up to a high speed with an AC output of only the high-speed continuous rotation inverter circuit 3, so that a high speed in the control apparatus 1 for the synchronous motor can be realized.
Finally, the control unit 2 repeats steps S2 to S14 until the synchronous motor 7 is driven in a desired operation, and performs control so as to obtain an optimal drive mode and necessary torque value.

(比較結果1)
図5に、図1の同期モータの制御装置1と、従来の同期モータの制御装置23とを比較するためのトルク−回転速度(回転数)特性を示したグラフを示す。
図5を参照して、(a)は、同期モータ7を、高速型連続回転用インバータ回路3のみの交流出力で駆動させた場合のトルク−回転速度特性を示すグラフ、(b)は、同期モータ7を、低速型回転用インバータ回路4のみの交流出力で駆動させた場合のトルク−回転速度特性を示すグラフ、(A)は、図1の同期モータの制御装置1における(a)と(b)を組み合わせた場合のトルク−回転速度特性を示すグラフである。
図5より明らかなように、従来の同期モータの制御装置23においては、(a)または(b)に示すいずれかのトルク−回転速度特性の範囲内でしか同期モータ25を駆動できないが、図1の同期モータの制御装置1においては、(A)に示すトルク−回転速度特性の幅広い範囲内で同期モータ7を駆動できる。
したがって、図1の同期モータの制御装置1は、従来の同期モータの制御装置23と比べて、高トルクと高回転を両立できる。
(Comparison result 1)
FIG. 5 is a graph showing torque-rotation speed (rotation speed) characteristics for comparing the synchronous motor control device 1 of FIG. 1 with the conventional synchronous motor control device 23.
Referring to FIG. 5, (a) is a graph showing torque-rotational speed characteristics when the synchronous motor 7 is driven by an AC output of only the high-speed continuous rotation inverter circuit 3, and (b) is a synchronous signal. 1A is a graph showing torque-rotation speed characteristics when the motor 7 is driven by an AC output of only the low-speed rotation inverter circuit 4, and FIG. It is a graph which shows the torque-rotation speed characteristic at the time of combining b).
As is apparent from FIG. 5, in the conventional synchronous motor control device 23, the synchronous motor 25 can be driven only within the range of the torque-rotational speed characteristics shown in either (a) or (b). In the synchronous motor control apparatus 1, the synchronous motor 7 can be driven within a wide range of torque-rotational speed characteristics shown in FIG.
Therefore, the synchronous motor control device 1 of FIG. 1 can achieve both high torque and high rotation as compared with the conventional synchronous motor control device 23.

(変形例)
図6は、本発明の第1実施例の変形例によるフォークリフトに搭載される同期モータの制御装置の概略構成図である。また、図7は、図6の同期モータのステータ側のコイルの等価回路図である。
ここで、本変形例は、第1実施例の同期モータの制御装置1において、さらに、中速型回転用インバータ回路を備え、この回路の追加に伴って、ステータ側の多相コイルの数、コンタクタの数、制御部の入出力信号の数および駆動モードの数を増やした点が、第1実施例と異なる。したがって、図1および図11を参照して説明した従来のスイッチング電源装置との対応関係が明確となるように、図1および図11に示す各構成要素と共通する構成要素については同一の符号を付し、その説明を省略する。
(Modification)
FIG. 6 is a schematic configuration diagram of a control device for a synchronous motor mounted on a forklift according to a modification of the first embodiment of the present invention. FIG. 7 is an equivalent circuit diagram of a coil on the stator side of the synchronous motor of FIG.
Here, this modified example further includes a medium-speed rotation inverter circuit in the synchronous motor control device 1 of the first embodiment, and with the addition of this circuit, the number of stator-side multiphase coils, The difference from the first embodiment is that the number of contactors, the number of input / output signals of the control unit, and the number of drive modes are increased. Therefore, in order to clarify the correspondence with the conventional switching power supply device described with reference to FIGS. 1 and 11, the same reference numerals are given to the same components as those shown in FIGS. A description thereof will be omitted.

図6を参照して、同期モータの制御装置15は、制御部16と、同期モータ17と、同期モータ17に各々接続された高速型連続回転用インバータ回路(本願請求項の第1のインバータ回路に相当)3、低速型回転用インバータ回路(本願請求項の第2のインバータ回路に相当)4と、中速型回転用インバータ回路(第3のインバータ回路)18と、当該インバータ回路3、4、18に共通の直流電圧を供給するバッテリ(直流電源)Bと、メインコンタクタ5と、サブコンタクタ19、20と、速度検出部(PG)12と、アクセル指令量検出部13と、バッテリ電圧検出部14と、電流センサ21、22と、を備えている。   Referring to FIG. 6, the synchronous motor control device 15 includes a control unit 16, a synchronous motor 17, and a high-speed continuous rotation inverter circuit connected to each of the synchronous motors 17 (the first inverter circuit of the claims of the present application). 3), a low-speed rotation inverter circuit (corresponding to the second inverter circuit in the claims of the present application) 4, a medium-speed rotation inverter circuit (third inverter circuit) 18, and the inverter circuits 3, 4 , 18 supplying a common DC voltage (DC power supply) B, main contactor 5, sub contactors 19, 20, speed detector (PG) 12, accelerator command amount detector 13, and battery voltage detection Unit 14 and current sensors 21 and 22.

この同期モータ17は、ロータおよびステータ(図示しない)からなる公知のモータである。図7を参照して、同期モータ17は、ステータ側に、高速型連続回転用インバータ回路3から交流出力が印加される高速型連続回転用三相コイル(本願請求項の第1の多相コイルに相当)U、V、Wと、低速型回転用インバータ回路4から交流出力が印加される低速型回転用三相コイル(本願請求項の第2の多相コイルに相当)U、V、Wと、中速型回転用インバータ回路18から交流出力が印加される中速型回転用三相コイル(第3の多相コイル)U、V、Wとを有する。同期モータ17は、永久磁石を有するロータを、これらの三相コイルで発生させる回転磁界によって所望の回転数で回転させるものである。ここで、高速型連続回転用三相コイルU、V、Wは、中速型回転用三相コイルU、V、Wよりもコイル巻数が少ない。また、中速型連続回転用三相コイルU、V、Wは、低速型回転用三相コイルU、V、Wよりもコイル巻数が少ない。
図示しないが、同期モータ17は、高速型連続回転用三相コイルU、V、W、低速型回転用三相コイルU、V、Wおよび中速型連続回転用三相コイルU、V、Wのそれぞれで発生させた回転磁界に対応した回転力を別々に出力、または合成して出力できる軸機構を有している。
The synchronous motor 17 is a known motor including a rotor and a stator (not shown). Referring to FIG. 7, the synchronous motor 17 has a high-speed continuous rotation three-phase coil to which an alternating current output is applied from the high-speed continuous rotation inverter circuit 3 on the stator side. U H , V H , W H , and low-speed rotation three-phase coil to which an AC output is applied from the low-speed rotation inverter circuit 4 (corresponding to the second multi-phase coil in the claims of this application) UL have V L, and W L, three-phase coils speed type rotary While AC output from the medium-speed rotary inverter circuit 18 is applied (third polyphase coil) U M, V M, and W M . The synchronous motor 17 rotates a rotor having a permanent magnet at a desired rotation speed by a rotating magnetic field generated by these three-phase coils. Here, the high-speed continuous rotation three-phase coils U H , V H , and W H have fewer coil turns than the medium-speed rotation three-phase coils U M , V M , and W M. Further, the three-phase coils U M speed type continuous rotation for a medium, V M, W M is a low-speed rotation for three-phase coils U L, V L, number of coil turns is less than W L.
Although not shown, the synchronous motor 17, high speed type continuous rotation for three-phase coils U H, V H, W H , low-speed rotation phase coils U L, V L, W L and the medium-speed type continuous rotation for three-phase It has a shaft mechanism that can separately output or combine and output the rotational force corresponding to the rotating magnetic field generated by each of the coils U M , V M , and W M.

中速型回転用インバータ回路18は、U相上、U相下、V相上、V相下、W相上、W相下の6個の公知の半導体スイッチング素子Q13〜Q18からなり、これら半導体スイッチング素子Q13〜Q18のスイッチング動作によって同期モータ17に三相交流出力を印加して、同期モータ17を駆動する。
互いに直列接続された、U相上下に対応する半導体スイッチング素子Q13、Q14と、V相上下に対応する半導体スイッチング素子Q15、Q16と、W相上下に対応する半導体スイッチング素子Q17、Q18とが、バッテリBの両端に接続される電源ライン間に並列に接続されている。
また、互いに直列接続された各半導体スイッチング素子Q13〜Q18同士の接続点から、同期モータ17を駆動するための交流のU相電圧VUM、V相電圧VVM、W相電圧VWMが同期モータ7に供給される。ここで、IUM、IVM、IWMは、それぞれU相電流、V相電流、W相電流を示している。図6中の21、22は、それぞれU相電流、V相電流を検出する電流センサである。なお、W相電流は、U相電流とV相電流とを合算したものとなるので、W相電流用の電流センサは設けられていない。なお、中速型回転用インバータ回路18の入力側には、コンデンサCが並列接続されている。
Medium-speed rotary inverter circuit 18, U M-phase upper, U M-phase lower, V M-phase upper, V M-phase lower, W M phase upper six known semiconductor switching elements under W M phase Q13~ The synchronous motor 17 is driven by applying a three-phase AC output to the synchronous motor 17 by the switching operation of these semiconductor switching elements Q13 to Q18.
Connected in series, the semiconductor switching devices Q13, Q14 corresponding to the vertical U M phase, the semiconductor switching elements Q15, Q16 corresponding to V M-phase upper and lower, the semiconductor switching devices Q17, Q18 corresponding to W M-phase upper and lower Are connected in parallel between the power supply lines connected to both ends of the battery B.
Further, from the connection point of the semiconductor switching devices Q13~Q18 each other which are connected to each other in series, U M-phase voltage V UM AC for driving the synchronous motor 17, V M-phase voltage V VM, W M-phase voltage V WM Is supplied to the synchronous motor 7. Here, I UM, I VM, I WM , respectively U M-phase current, V M-phase current shows a W M-phase current. 21 and 22 in FIG. 6, each U M-phase current, a current sensor for detecting the V M-phase current. Incidentally, W M-phase current, since those obtained by summing the U M-phase current and the V M-phase current, a current sensor for W M-phase current is not provided. A capacitor CM is connected in parallel to the input side of the medium speed type inverter circuit 18 for rotation.

メインコンタクタ5は、バッテリBと、各インバータ回路3、4、18との間に設けられて、当該バッテリBからの当該インバータ回路3、4、18への直流電圧の供給または供給停止の切り替えを行うものである。サブコンタクタ19は、高速型連続回転用インバータ回路3および低速型回転用インバータ回路4の間に設けられ、当該インバータ回路3、4間の接続の切り替えを行うものである。サブコンタクタ20は、高速型連続回転用インバータ回路3および中速型回転用インバータ回路18の間に設けられ、当該インバータ回路3、18間の接続の切り替えを行うものである。   The main contactor 5 is provided between the battery B and each of the inverter circuits 3, 4, 18, and switches supply of DC voltage from the battery B to the inverter circuits 3, 4, 18 or switching of supply stop. Is what you do. The sub-contactor 19 is provided between the high-speed continuous rotation inverter circuit 3 and the low-speed rotation inverter circuit 4 and switches the connection between the inverter circuits 3 and 4. The sub-contactor 20 is provided between the high-speed continuous rotation inverter circuit 3 and the medium-speed rotation inverter circuit 18 and switches the connection between the inverter circuits 3 and 18.

制御部16は、入力部16aと、MPU(Micro Processor Unit)16b、出力部16cとを備え、各インバータ回路3、4、18の各々の交流出力の制御、ならびに、メインコンタクタ5およびサブコンタクタ19、20の各々の切り替えの制御を行うものである。
入力部16aには、U相電流に関するU相信号、V相電流に関するV相信号、が入力される。
MPU16bは、入力部16aに入力された信号に基づいて、同期モータ17の制御に必要な処理を実行する。
出力部16cは、MPU16bによって処理された制御信号を用いて、各インバータ回路3、4、18、メインコンタクタ5およびサブコンタクタ19、20に対して必要な指令(出力)を行う。
The control unit 16 includes an input unit 16a, an MPU (Micro Processor Unit) 16b, and an output unit 16c. The control unit 16 controls the AC output of each of the inverter circuits 3, 4, and 18, as well as the main contactor 5 and the sub contactor 19. , 20 is controlled.
The input unit 16a, U M-phase signal related to U M-phase current, V M-phase signal related to V M-phase current, is input.
The MPU 16b executes processing necessary for controlling the synchronous motor 17 based on the signal input to the input unit 16a.
The output unit 16c uses the control signal processed by the MPU 16b to give necessary instructions (outputs) to the inverter circuits 3, 4, 18, the main contactor 5 and the sub contactors 19, 20.

図8は、本発明の同期モータの制御装置15の動作を説明するフロー図であり、制御部16によって実行される手順を示してある。図9は、図6の同期モータの制御装置15の駆動状態を説明するためのトルク−回転速度(回転数)特性を示したグラフである。図8および図9を参照して、以下本手順について説明する。   FIG. 8 is a flowchart for explaining the operation of the control device 15 for the synchronous motor of the present invention, and shows a procedure executed by the control unit 16. FIG. 9 is a graph showing a torque-rotation speed (rotation speed) characteristic for explaining a driving state of the synchronous motor control device 15 of FIG. Hereinafter, this procedure will be described with reference to FIGS.

最初に、制御部16によって、メインコンタクタ5がオンされる(ステップS15)。続いて、バッテリ電圧信号Vが入力部16aに入力され(ステップS16)、速度信号Vおよびアクセル指令信号Aが入力部16aに入力される(ステップS17)。
そして、MPU16bによって、速度信号Vと予め設定された速度基準信号V、V(但し、V<V)が比較される(ステップS18)。ここで、予め設定された速度基準信号V、Vは、それぞれ、バッテリ電圧信号Vと所定のゲインGの積、バッテリ電圧信号Vと所定のゲインGの積で定められる(但し、G<G)。
上記のステップS18において、速度信号Vが速度基準信号V未満(V<V)、すなわち低速(低回転)の駆動状態と判定されたら、サブコンタクタ19、20が両方オンされる(ステップS19)。このステップS19により、同期モータ17は、高速型連続回転用インバータ回路3、低速型回転用インバータ回路4および中速型回転用インバータ回路18の3つの交流出力としてのトルク値(トルク値に対応する電流値)で駆動され得る状態となる(第1’の駆動モード)。これは、図9に示す領域1’および領域2’での駆動状態に相当する。
また、上記のステップS18において、速度信号Vが速度基準信号V以上V未満(V≦V<V)、すなわち中速(中回転)の駆動状態と判定されたら、サブコンタクタ19がオフされ、サブコンタクタ20がオンされる(ステップS20)。このステップS20により、同期モータ17は、高速型連続回転用インバータ回路3および中速型回転用インバータ回路18の両方の交流出力としてのトルク値(トルク値に対応する電流値)で駆動される状態となる(第2’の駆動モード)。これは、図9に示す領域3’での駆動状態に相当する。このとき、低速型回転用インバータ回路4は、バッテリBとは切り離されるが、制御部16によってトルク値0(電流値0)が指令された状態にコントロールされる。
さらに、上記のステップS18において、速度信号Vが速度基準信号V以上(V≦V)、すなわち高速(高回転)の駆動状態と判定されたら、サブコンタクタ19、20が両方オフされる(ステップS21)。このステップS21により、同期モータ17は、高速型連続回転用インバータ回路3のみの交流出力としてのトルク値(トルク値に対応する電流値)で駆動される状態となる(第3’の駆動モード)。これは、図9に示す領域4’での駆動状態に相当する。このとき、低速型回転用インバータ回路4および中速型回転用インバータ回路18は、ともに、バッテリBとは切り離されるが、制御部16によってトルク値0(電流値0)が指令された状態にコントロールされる。
First, the main contactor 5 is turned on by the control unit 16 (step S15). Subsequently, a battery voltage signal V B is input to the input unit 16a (step S16), and the speed signal V and the accelerator instruction signal A is input to the input unit 16a (step S17).
Then, the MPU 16b compares the speed signal V with preset speed reference signals V 1 and V 2 (where V 1 <V 2 ) (step S18). Here, the speed reference signal V 1, V 2, which is set in advance, respectively, the battery voltage signal V B and a predetermined product of the gain G 1, defined by the product of the battery voltage signal V B and a predetermined gain G 2 ( However, G 1 <G 2).
In step S18 described above, if the speed signal V is less than the speed reference signal V 0 (V <V 0), i.e. it is determined that the driving state of the low-speed (low rotation), the sub-contactors 19 and 20 are both turned on (step S19 ). By this step S19, the synchronous motor 17 corresponds to the torque values (torque values) as three AC outputs of the high-speed continuous rotation inverter circuit 3, the low-speed rotation inverter circuit 4, and the medium-speed rotation inverter circuit 18. It is in a state where it can be driven at (current value) (first 'drive mode). This corresponds to the driving state in the region 1 ′ and the region 2 ′ shown in FIG.
Further, in step S18 described above, if the speed signal V is determined that the driving state of the speed reference signal V 1 or V less than 2 (V 1 ≦ V <V 2), i.e. medium speed (middle speed), the sub-contactor 19 It is turned off and the sub-contactor 20 is turned on (step S20). By this step S20, the synchronous motor 17 is driven by the torque value (current value corresponding to the torque value) as the AC output of both the high-speed continuous rotation inverter circuit 3 and the medium-speed rotation inverter circuit 18. (Second driving mode). This corresponds to the driving state in the region 3 ′ shown in FIG. At this time, the low-speed rotation inverter circuit 4 is disconnected from the battery B, but is controlled by the control unit 16 so that the torque value 0 (current value 0) is commanded.
Further, if it is determined in step S18 that the speed signal V is equal to or higher than the speed reference signal V 2 (V 2 ≦ V), that is, a high speed (high rotation) driving state, both the sub contactors 19 and 20 are turned off ( Step S21). By this step S21, the synchronous motor 17 is driven with a torque value (current value corresponding to the torque value) as an AC output of only the high-speed continuous rotation inverter circuit 3 (third 'drive mode). . This corresponds to the driving state in the region 4 ′ shown in FIG. At this time, the low-speed rotation inverter circuit 4 and the medium-speed rotation inverter circuit 18 are both disconnected from the battery B, but controlled so that the torque value 0 (current value 0) is commanded by the control unit 16. Is done.

次に、上記低速の駆動状態において高トルクを実現するために、MPU16bによって、速度信号Vおよびアクセル指令信号Aに基づいて、同期モータ17に対する必要トルク値Tが算出される(ステップS22、S23、S24)。そして、この必要トルク値Tを同期モータ17に出力させるために、高速型連続回転用インバータ回路3、中速型回転用インバータ回路18および低速型回転用インバータ回路4に各々必要なトルク値(トルク値に対応する電流値)が、以下のように算出される。但し、説明を簡単にするために、高速型連続回転用インバータ回路3および中速型回転用インバータ回路18を常に最高トルク値(出力)に対応する交流出力で駆動して、当該両インバータ回路3、18が同期モータ7に対する必要トルク値Tに対応する交流出力を出せなくなった場合のみ、その差分のトルク値に対応する交流出力を低速型回転用インバータ回路4が出せるように、これらのインバータ回路3、4、18を駆動させる場合について説明する。
まず、必要トルク値Tと予め設定されたトルク基準値(高速型連続回転用インバータ回路3の最高トルク値と中速型回転用インバータ回路18の最高トルク値の合計)Tとが比較される(ステップS25)。このステップS25において、制御部16は、上記ステップS22で算出された必要トルク値Tがトルク基準値T未満(T<T)と判定すれば、低速型回転用インバータ回路4に、必要なトルク値として、トルク値0を指令する(ステップS26)。これは、図9に示す領域1’での駆動状態に相当する。また、このステップS25において、制御部16は、上記ステップS22で算出された必要トルク値Tがトルク基準値T以上(T≧T)と判定すれば、低速型回転用インバータ回路4に、必要なトルク値として、必要トルク値Tとトルク基準値Tとの差分値(T−T)を指令する(ステップS27)。これは、図9に示す領域2’での駆動状態に相当する。
そして、ステップS26、S27の結果に応じて、低速型回転用インバータ回路4に必要なトルク値0または(T−T)に対応する交流出力が、当該インバータ回路4から同期モータ17に対して出力される(ステップS28)。そして、中速型回転用インバータ回路18に必要なトルク値に対応する交流出力が、当該インバータ回路18から同期モータ17に対して出力される(ステップS29)。さらに、高速型連続回転用インバータ回路3に必要なトルク値に対応する交流出力が、当該インバータ回路3から同期モータ17に対して出力される(ステップS30)。したがって、低速域において、同期モータ17を、高速型連続回転用インバータ回路3、中速型回転用インバータ回路18および低速型回転用インバータ回路4の3つの交流出力で駆動させることができるので、同期モータの制御装置15における高トルクが実現できる。
なお、ステップS23の後においては、制御部16は、低速型回転用インバータ回路4に、必要なトルク値として、トルク値0を指令する(ステップS31)。これは、図9に示す領域3’での駆動状態に相当し、上述したように、制御部16によって、低速型回転用インバータ回路4が、バッテリBと切り離されるがトルク0(電流0)でコントロールされた状態となっている。そして、ステップS31の結果に応じて、中速型回転用インバータ回路18に必要なトルク値に対応する交流出力が、当該インバータ回路18から同期モータ17に対して出力される(ステップS29)。さらに、高速型連続回転用インバータ回路3に必要なトルク値に対応する交流出力が、当該インバータ回路3から同期モータ17に対して出力される(ステップS30)。
また、ステップS24の後においては、制御部16は、低速型回転用インバータ回路4に、必要なトルク値として、トルク値0を指令し(ステップ32)、中速型回転用インバータ回路18に、必要なトルク値として、トルク値0を指令する(ステップ33)。これは、図9に示す領域4’での駆動状態に相当し、上述したように、制御部16によって、低速型回転用インバータ回路4および中速型回転用インバータ回路18が、ともに、バッテリBと切り離されるがトルク値0(電流値0)でコントロールされた状態となっている。そして、ステップS32、S33の結果に応じて、高速型連続回転用インバータ回路3に必要なトルク値に対応する交流出力が、当該インバータ回路3から同期モータ17に対して出力される(ステップS30)。したがって、高速域において、同期モータ17を、高速型連続回転用インバータ回路3のみの交流出力で高回転まで駆動させることができるので、同期モータの制御装置15における高回転が実現できる。
最後に、制御部16によって、同期モータ17が所望の動作で駆動するまでステップS15〜S33が反復せしめられて、最適な駆動モードと必要トルク値とが得られるように制御が行われる。
Next, in order to achieve a high torque in the low-speed driving state, the MPU 16b calculates a necessary torque value T for the synchronous motor 17 based on the speed signal V and the accelerator command signal A (Steps S22, S23, S24). In order to output the necessary torque value T to the synchronous motor 17, torque values (torques) required for the high-speed continuous rotation inverter circuit 3, the medium-speed rotation inverter circuit 18 and the low-speed rotation inverter circuit 4 are respectively set. Current value corresponding to the value) is calculated as follows. However, in order to simplify the description, the high-speed continuous rotation inverter circuit 3 and the medium-speed rotation inverter circuit 18 are always driven with an AC output corresponding to the maximum torque value (output), and the inverter circuits 3 , 18 can only output an AC output corresponding to the required torque value T for the synchronous motor 7 so that the low-speed rotation inverter circuit 4 can output an AC output corresponding to the difference torque value. The case of driving 3, 4, 18 will be described.
First, the required torque value T is compared with a preset torque reference value T 0 (the sum of the maximum torque value of the high-speed continuous rotation inverter circuit 3 and the maximum torque value of the medium-speed rotation inverter circuit 18) T 0. (Step S25). In this step S25, the control unit 16, if determined necessary torque value T calculated in step S22 is less than the torque reference value T 0 and (T <T 0), the low-speed rotation inverter circuit 4, the necessary A torque value of 0 is commanded as a torque value (step S26). This corresponds to the driving state in the region 1 ′ shown in FIG. In Step S25, if the control unit 16 determines that the necessary torque value T calculated in Step S22 is equal to or greater than the torque reference value T 0 (T ≧ T 0 ), the control unit 16 As a necessary torque value, a difference value (T−T 0 ) between the necessary torque value T and the torque reference value T 0 is commanded (step S27). This corresponds to the driving state in the region 2 ′ shown in FIG.
Then, according to the result of step S26, S27, an AC output corresponding to the torque value required for the low-speed rotary inverter circuit 4 0 or (T-T 0) is, for synchronous motor 17 from the inverter circuit 4 This is output (step S28). Then, an AC output corresponding to a torque value necessary for the medium-speed rotating inverter circuit 18 is output from the inverter circuit 18 to the synchronous motor 17 (step S29). Further, an AC output corresponding to a torque value required for the high-speed continuous rotation inverter circuit 3 is output from the inverter circuit 3 to the synchronous motor 17 (step S30). Therefore, the synchronous motor 17 can be driven by three AC outputs of the high-speed continuous rotation inverter circuit 3, the medium-speed rotation inverter circuit 18, and the low-speed rotation inverter circuit 4 in the low speed range. High torque in the motor control device 15 can be realized.
After step S23, the control unit 16 commands the low-speed rotation inverter circuit 4 to have a torque value of 0 as a necessary torque value (step S31). This corresponds to the driving state in the region 3 ′ shown in FIG. 9, and, as described above, the low-speed rotation inverter circuit 4 is disconnected from the battery B by the control unit 16, but the torque is 0 (current 0). It is in a controlled state. Then, according to the result of step S31, an AC output corresponding to the torque value required for the medium-speed rotation inverter circuit 18 is output from the inverter circuit 18 to the synchronous motor 17 (step S29). Further, an AC output corresponding to a torque value required for the high-speed continuous rotation inverter circuit 3 is output from the inverter circuit 3 to the synchronous motor 17 (step S30).
Further, after step S24, the control unit 16 instructs the low-speed rotation inverter circuit 4 to have a torque value 0 as a necessary torque value (step 32), and then sends the medium-speed rotation inverter circuit 18 to the medium-speed rotation inverter circuit 18. A torque value 0 is commanded as a necessary torque value (step 33). This corresponds to the drive state in the region 4 ′ shown in FIG. 9, and, as described above, the control unit 16 causes the low-speed rotation inverter circuit 4 and the medium-speed rotation inverter circuit 18 to be connected to the battery B. However, it is in a state controlled by a torque value 0 (current value 0). And according to the result of step S32, S33, the alternating current output corresponding to the torque value required for the inverter circuit 3 for high speed type | mold continuous rotation is output with respect to the synchronous motor 17 from the said inverter circuit 3 (step S30). . Therefore, in the high speed range, the synchronous motor 17 can be driven up to a high speed with only the AC output of the high-speed continuous rotation inverter circuit 3, so that a high speed in the synchronous motor control device 15 can be realized.
Finally, the control unit 16 repeats steps S15 to S33 until the synchronous motor 17 is driven with a desired operation, and performs control so as to obtain an optimal drive mode and necessary torque value.

(比較結果2)
図10に、図6の同期モータの制御装置15と、従来の同期モータの制御装置23とを比較するためのトルク−回転速度(回転数)特性を示したグラフを示す。
図10を参照して、(a’)は、同期モータ17を、高速型連続回転用インバータ回路3のみの交流出力で駆動させた場合のトルク−回転速度特性を示すグラフ、(b’)は、同期モータ17を、低速型回転用インバータ回路4のみの交流出力で駆動させた場合のトルク−回転速度特性を示すグラフ、(c’)は、同期モータ17を、中速型回転用インバータ回路18のみの交流出力で駆動させた場合のトルク−回転速度特性を示すグラフ、(A’)は、図6の同期モータの制御装置15における(a’)〜(c’)を組み合わせた場合のトルク−回転速度特性を示すグラフである。
図10より明らかなように、従来の同期モータの制御装置23においては、(a’)または(b’)または(c’)に示すいずれかのトルク−回転速度特性の範囲内でしか同期モータ25を駆動できないが、図6の同期モータの制御装置15においては、(A’)に示すトルク−回転速度特性の範囲内で同期モータ17を駆動できる。
したがって、図6の同期モータの制御装置15は、従来の同期モータの制御装置23と比べて、高トルクと高回転を両立できる。
(Comparison result 2)
FIG. 10 is a graph showing torque-rotation speed (rotational speed) characteristics for comparing the synchronous motor control device 15 of FIG. 6 with the conventional synchronous motor control device 23.
Referring to FIG. 10, (a ′) is a graph showing the torque-rotation speed characteristics when the synchronous motor 17 is driven by the AC output of only the high-speed continuous rotation inverter circuit 3, and (b ′) is the graph. , A graph showing torque-rotation speed characteristics when the synchronous motor 17 is driven by an AC output of only the low-speed rotation inverter circuit 4, (c ′) is a graph showing the synchronous motor 17 and the medium-speed rotation inverter circuit; 18 is a graph showing torque-rotational speed characteristics when driven with only 18 AC outputs, (A ′) is a combination of (a ′) to (c ′) in the synchronous motor control device 15 of FIG. It is a graph which shows a torque-rotation speed characteristic.
As is apparent from FIG. 10, in the conventional synchronous motor control device 23, the synchronous motor is only within the range of the torque-rotation speed characteristics shown in (a ′), (b ′), or (c ′). However, in the synchronous motor control device 15 of FIG. 6, the synchronous motor 17 can be driven within the range of the torque-rotation speed characteristic shown in (A ′).
Therefore, the synchronous motor control device 15 of FIG. 6 can achieve both high torque and high rotation as compared with the conventional synchronous motor control device 23.

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。
例えば、本第1実施例および変形例において、インバータ回路をそれぞれ、2つ備えた場合、3つ備えた場合について説明したが、インバータ回路の個数をさらに増やしてもよいし、ステータ側の多相コイルの数、コンタクタの数、制御部への入出力信号の数および駆動モード状態も任意とすることができる。
また、制御部の構造は、本実施例に限定されるものではなく、速度の比較またはトルク値の比較を行うことにより、同期モータの最適な駆動状態を制御する構成を有していれば、どのような構成を有していても構わない。
さらに、本実施例において、同期モータの制御装置に関して説明したが、誘導モータなどの様々なモータの制御装置に応用することができる。
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications other than those described above can be made without departing from the spirit of the present invention.
For example, in the first embodiment and the modification, the case where two inverter circuits are provided has been described, but the case where three inverter circuits are provided has been described. However, the number of inverter circuits may be further increased, or the multi-phase on the stator side may be increased. The number of coils, the number of contactors, the number of input / output signals to the control unit, and the drive mode state can also be arbitrarily set.
In addition, the structure of the control unit is not limited to the present embodiment, and if it has a configuration for controlling the optimum driving state of the synchronous motor by comparing the speed or the torque value, You may have what kind of composition.
Furthermore, in the present embodiment, the control device for the synchronous motor has been described, but it can be applied to various motor control devices such as an induction motor.

1 同期モータの制御装置
2 制御部
2a 入力部
2b MPU(Micro Processor Unit)
2c 出力部
3 高速型連続回転用インバータ回路
4 低速型回転用インバータ回路
5 メインコンタクタ
6 サブコンタクタ
7 同期モータ
8 U相電流を検出する電流センサ
9 V相電流を検出する電流センサ
10 U相電流を検出する電流センサ
11 V相電流を検出する電流センサ
12 速度検出部(PG)
13 アクセル指令量検出部
14 バッテリ電圧検出部
15 同期モータの制御装置
16 制御部
16a 入力部
16b MPU(Micro Processor Unit)
16c 出力部
17 同期モータ
18 中速型回転用インバータ回路
19 サブコンタクタ
20 サブコンタクタ
21 U相電流を検出する電流センサ
22 V相電流を検出する電流センサ
23 同期モータの制御装置
24 インバータ回路
25 同期モータ
26 U相電流を検出する電流センサ
27 V相電流を検出する電流センサ
B バッテリ
C、C、C、C コンデンサ
PG パルスジェネレータ(パルス生成器)
Q1〜18 半導体スイッチング素子
U 三相コイル
高速型連続回転用三相コイル
低速型回転用三相コイル
中速型回転用三相コイル
V 三相コイル
高速型連続回転用三相コイル
低速型回転用三相コイル
中速型回転用三相コイル
W 三相コイル
高速型連続回転用三相コイル
低速型回転用三相コイル
中速型回転用三相コイル
S1〜S33 ステップ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Control apparatus of a synchronous motor 2 Control part 2a Input part 2b MPU (Micro Processor Unit)
A current sensor for detecting a current sensor 9 V H phase current detected and 2c output unit 3 high speed type continuous rotation inverter circuit 4 low-speed rotary inverter circuit 5 main contactor 6 sub contactors 7 synchronous motor 8 U H phase current 10 U L Current sensor 11 for detecting phase current V Current sensor 12 for detecting phase L current Speed detector (PG)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 13 Accelerator command amount detection part 14 Battery voltage detection part 15 Synchronous motor control apparatus 16 Control part 16a Input part 16b MPU (Micro Processor Unit)
16c output unit 17 synchronous motor 18 medium-speed rotary inverter circuit 19 sub-contactor 20 sub contactors 21 U current sensor 23 for detecting the current sensor 22 V M-phase current for detecting the M-phase current synchronous motor control device 24 Inverter circuit 25 Synchronous motor 26 Current sensor 27 that detects U-phase current Current sensor B that detects V-phase current B Battery C, C H , C L , C M Capacitor PG Pulse generator (pulse generator)
Q1~18 semiconductor switching elements U phase coils U H Fast type continuous rotation for three-phase coils U L low-speed three-phase coils U phase coils V three-phase quick-type rotation in M coil V H Fast type continuous rotation for rotation three-phase coil V L low-speed rotation for three-phase coil V M during fast rotating for three-phase coil W three-phase coil W H fast type continuous rotation for three-phase coil W L low-speed rotation for three-phase coil W M in quick-type Three-phase coils S1 to S33 for rotation Step

Claims (5)

ステータに少なくとも第1および第2の多相コイルを含む複数の多相コイルを有する同期モータと、前記複数の多相コイルに対して回転磁界を発生させるための交流出力を個別に印加する少なくとも第1および第2のインバータ回路を含む複数のインバータ回路と、前記複数のインバータ回路に対して共通の直流電圧を供給するバッテリと、を備えた電気車両の同期モータの制御装置であって、
前記バッテリと前記複数のインバータ回路の間に設けられて当該バッテリからの前記直流電圧の供給または供給停止の切り替えを行うメインコンタクタと、
前記複数のインバータ回路間に設けられて当該複数のインバータ回路間の接続の切り替えを行う少なくとも1つのサブコンタクタと、
外部信号の入力に基づいて、前記メインコンタクタおよび前記サブコンタクタの各々の切り替えの制御ならびに前記複数のインバータ回路の各々の交流出力の制御を行うことにより、前記同期モータを、少なくとも、前記第1および前記第2のインバータ回路の両方の交流出力で駆動させる第1の駆動モードと、前記第1のインバータ回路のみの交流出力で駆動させる第2の駆動モードとを含む複数の異なった駆動モードで駆動させる制御部と、を備えたことを特徴とする同期モータの制御装置。
A synchronous motor having a plurality of multi-phase coils including at least first and second multi-phase coils in the stator, and an AC output for generating a rotating magnetic field for each of the plurality of multi-phase coils is individually applied. A control device for a synchronous motor of an electric vehicle, comprising: a plurality of inverter circuits including first and second inverter circuits; and a battery that supplies a common DC voltage to the plurality of inverter circuits.
A main contactor that is provided between the battery and the plurality of inverter circuits and performs switching of supply or stop of supply of the DC voltage from the battery;
At least one sub-contactor provided between the plurality of inverter circuits for switching connection between the plurality of inverter circuits;
Based on the input of an external signal, the switching of each of the main contactor and the sub contactor and the control of the AC output of each of the plurality of inverter circuits are performed, so that the synchronous motor is at least the first and Driving in a plurality of different driving modes including a first driving mode for driving with both AC outputs of the second inverter circuit and a second driving mode for driving with AC output of only the first inverter circuit And a control unit for controlling the synchronous motor.
前記同期モータの回転速度を検出する速度検出部と、
前記電気車両のアクセル指令量を検出するアクセル指令量検出部と、
前記バッテリの電圧を検出するバッテリ電圧検出部と、をさらに備え、
前記外部信号として、前記速度検出部で検出された速度信号、前記アクセル指令量検出部で検知されたアクセル指令信号、および前記バッテリ電圧検出部で検知されたバッテリ電圧信号の入力に基づいて、前記制御部が、前記速度信号と予め設定された速度基準信号とを比較し、前記速度信号が前記速度基準信号よりも小さいと判定した場合に、前記同期モータを前記第1の駆動モードで駆動させ、前記速度信号が前記速度基準信号よりも大きいと判定した場合に、前記同期モータを前記第2の駆動モードで駆動させることを特徴とする請求項1に記載の同期モータの制御装置。
A speed detector for detecting the rotational speed of the synchronous motor;
An accelerator command amount detector for detecting an accelerator command amount of the electric vehicle;
A battery voltage detector for detecting the voltage of the battery,
Based on the input of the speed signal detected by the speed detection unit, the accelerator command signal detected by the accelerator command amount detection unit, and the battery voltage signal detected by the battery voltage detection unit as the external signal, When the control unit compares the speed signal with a preset speed reference signal and determines that the speed signal is smaller than the speed reference signal, the controller drives the synchronous motor in the first drive mode. 2. The synchronous motor control device according to claim 1, wherein when the speed signal is determined to be larger than the speed reference signal, the synchronous motor is driven in the second drive mode.
前記速度基準信号は前記バッテリ電圧信号と所定のゲインの積で定められることを特徴とする請求項2に記載の同期モータの制御装置。   3. The synchronous motor control device according to claim 2, wherein the speed reference signal is determined by a product of the battery voltage signal and a predetermined gain. 前記第1の多相コイルは前記第2の多相コイルよりもコイル巻数が少ないことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の同期モータの制御装置。   4. The synchronous motor control device according to claim 1, wherein the first multiphase coil has a smaller number of coil turns than the second multiphase coil. 5. 前記速度信号および前記アクセル指令信号の入力に基づいて、さらに、前記制御部が、前記同期モータに対する必要トルク値を算出し、この必要トルク値を前記同期モータから出力させるために前記第1および第2のインバータ回路に各々必要なトルク値を算出して、前記第1および第2のインバータ回路に交流出力として前記各々必要なトルク値を指令することを特徴とする請求項2〜4のいずれかに記載の同期モータの制御装置。   Based on the input of the speed signal and the accelerator command signal, the control unit further calculates a required torque value for the synchronous motor and outputs the required torque value from the synchronous motor. 5. A torque value required for each of the two inverter circuits is calculated, and each of the required torque values is commanded as an AC output to the first and second inverter circuits. The control apparatus of the synchronous motor as described in 2.
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