JP2010200527A - Control apparatus for motor drive system - Google Patents

Control apparatus for motor drive system Download PDF

Info

Publication number
JP2010200527A
JP2010200527A JP2009043942A JP2009043942A JP2010200527A JP 2010200527 A JP2010200527 A JP 2010200527A JP 2009043942 A JP2009043942 A JP 2009043942A JP 2009043942 A JP2009043942 A JP 2009043942A JP 2010200527 A JP2010200527 A JP 2010200527A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
voltage
motor
control
inverter
control mode
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2009043942A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shinjiro Ashida
信二郎 芦田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP2009043942A priority Critical patent/JP2010200527A/en
Publication of JP2010200527A publication Critical patent/JP2010200527A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/72Electric energy management in electromobility

Landscapes

  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a control apparatus capable of leveling temperatures of an inverter and an AC motor, in a motor drive system having the AC motor capable of switching the control mode. <P>SOLUTION: The controller 30 calculates the modulation rate which is the ratio of a fundamental wave component of a motor applied voltage to an output voltage VH (DC link voltage of an inverter 14, that is, the system voltage) of a step-up/down converter 12, and determines the need for switching between a rectangular wave voltage control mode and a PWM control mode, based on the calculated modulation rate. According to the relative relation between the temperature of the inverter 14 and the temperature of the AC motor M1 detected by temperature sensors 20, 22, the controller 30 selects a control mode, in which either the rectangular wave voltage control mode or the PWM control mode is to be preferentially applied, and a voltage command value which is the target value of a system voltage VH is corrected so that the modulation rate lies within the range of the modulation rate of the control mode to be applied in priority. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

この発明は、モータ駆動システムの制御装置に関し、より特定的には、切換可能な複数の制御モードを有する交流モータを有するモータ駆動システムの制御装置に関する。   The present invention relates to a motor drive system control device, and more particularly to a motor drive system control device having an AC motor having a plurality of switchable control modes.

直流電圧をインバータによって交流電圧に変換して交流モータを駆動制御するための構成が一般的に用いられている。このような構成では、モータを高効率に駆動するために、一般的にはベクトル制御に基づくパルス幅変調(PWM)に従ってモータ電流が制御される。また、モータ出力を向上するために、矩形波電圧を交流モータに印加して駆動制御する矩形波電圧位相制御モードとPWM制御に従ったPWM電流制御モードとを切換えて交流モータを制御する構成が公知である。   A configuration for driving and controlling an AC motor by converting a DC voltage into an AC voltage by an inverter is generally used. In such a configuration, in order to drive the motor with high efficiency, the motor current is generally controlled according to pulse width modulation (PWM) based on vector control. In addition, in order to improve the motor output, there is a configuration in which the AC motor is controlled by switching between a rectangular wave voltage phase control mode in which a rectangular wave voltage is applied to the AC motor for drive control and a PWM current control mode in accordance with PWM control It is known.

特開2008−131851号公報(特許文献1)では、交流モータの回転数または車速に基づいて、インバータのPWM制御と矩形波制御とを切り替える第1切替手段と、PWM制御時におけるインバータの発熱量を判定する発熱判定手段と、発熱判定手段にて判定されたインバータの発熱量に基づいて、インバータのPWM制御と矩形波制御とを切り替える第2切替手段とを備える車両駆動制御装置が開示される。この特許文献1によれば、発熱判定手段は、インバータの発熱量が所定値を超えたと判断すると、PWM制御から矩形波制御に切り替えるように第2切替手段に指示する。これにより、PWM制御時におけるインバータの発熱量が大きい場合には、インバータを構成するパワー素子のスイッチング周波数を低下させることができるため、該パワー素子のスイッチング損失を減らすことが可能となる。   In Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-131851 (Patent Document 1), first switching means for switching between PWM control and rectangular wave control of an inverter based on the rotational speed or vehicle speed of an AC motor, and the amount of heat generated by the inverter during PWM control. A vehicle drive control device is disclosed that includes a heat generation determination unit that determines whether or not, and a second switching unit that switches between PWM control and rectangular wave control of the inverter based on the heat generation amount of the inverter determined by the heat generation determination unit. . According to Patent Document 1, when the heat generation determination unit determines that the heat generation amount of the inverter exceeds a predetermined value, the heat generation determination unit instructs the second switching unit to switch from PWM control to rectangular wave control. As a result, when the amount of heat generated by the inverter during PWM control is large, the switching frequency of the power element that constitutes the inverter can be lowered, so that the switching loss of the power element can be reduced.

特開2008−131851号公報JP 2008-131851 A 特開2004−166415号公報JP 2004-166415 A 特開2007−223452号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2007-223451

しかしながら、上記特許文献1に記載の車両駆動制御装置では、矩形波制御時には、交流モータに矩形波電圧が印加されることから、PWM制御時と比較して、通電時間が増加することに起因して交流モータの発熱量が増大する。その結果、PWM制御から矩形波制御へ切り替えることによってインバータの発熱量を低減できる一方で、モータ温度の上昇により交流モータの出力トルクが低下し、車両の走行性能を低下させる可能性が生じる。   However, in the vehicle drive control device described in Patent Document 1, the rectangular wave voltage is applied to the AC motor during the rectangular wave control, and therefore, the energization time is increased as compared with the PWM control. This increases the amount of heat generated by the AC motor. As a result, the amount of heat generated by the inverter can be reduced by switching from PWM control to rectangular wave control. On the other hand, there is a possibility that the output torque of the AC motor will decrease due to the increase in the motor temperature, and the running performance of the vehicle will deteriorate.

それゆえ、この発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、その目的は、制御モードを切換可能な交流モータを有するモータ駆動システムにおいて、インバータおよび交流モータの温度の平準化が可能な制御装置を提供することである。   SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, the present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to equalize the temperature of the inverter and the AC motor in a motor drive system having an AC motor capable of switching the control mode. Is to provide a simple control device.

この発明によるモータ駆動システムの制御装置は、出力する直流電圧を交流モータ駆動のための交流電圧に変換するインバータとを備えたモータ駆動システムを制御する。この制御装置は、交流モータに矩形波電圧を印加する第1の制御モードの選択時に、トルク指令値に対するトルク偏差に応じて矩形波電圧の位相を調整するフィードバック制御を行なう第1のモータ制御部と、パルス幅変調制御に従って交流モータへの印加電圧を制御する第2の制御モードの選択時に、モータ電流のフィードバック制御を行なう第2のモータ制御部と、電圧変換装置の出力電圧および交流モータへの印加電圧に基づきインバータによる電圧変換の変調率を算出するとともに、算出された変調率に基づいて、第1および第2の制御モードの間の切換の要否を判定するモード切換判定部と、電圧変換装置の出力電圧を制御する電圧変換制御部とを備える。電圧変換制御部は、交流モータへの動作指令に基づいて、電圧変換装置の出力電圧の目標値である電圧指令値を生成する電圧指令値生成手段と、インバータおよび交流モータの温度を取得する温度取得手段と、温度取得手段によって取得されたインバータの温度および交流モータの温度の相対関係に応じて、第1および第2の制御モードのいずれか一方を優先して適用すべき制御モードに選択するとともに、変調率が優先して適用すべき制御モードの変調率の範囲内となるように電圧指令値を補正する電圧指令値補正手段と、電圧指令値補正手段によって補正された電圧指令値に従って、電圧変換装置の出力電圧を制御する電圧制御手段とを含む。   A control device for a motor drive system according to the present invention controls a motor drive system including an inverter that converts a DC voltage to be output into an AC voltage for driving an AC motor. The control device performs a feedback control for adjusting a phase of the rectangular wave voltage in accordance with a torque deviation with respect to a torque command value when the first control mode for applying the rectangular wave voltage to the AC motor is selected. And a second motor control unit for performing feedback control of the motor current when the second control mode for controlling the voltage applied to the AC motor according to the pulse width modulation control is selected, and the output voltage of the voltage converter and the AC motor. A mode switching determination unit that calculates a modulation rate of voltage conversion by the inverter based on the applied voltage, and determines whether or not switching between the first and second control modes is necessary based on the calculated modulation rate; A voltage conversion control unit that controls an output voltage of the voltage conversion device. The voltage conversion control unit is configured to generate a voltage command value that is a target value of the output voltage of the voltage converter based on an operation command to the AC motor, and a temperature that acquires the temperatures of the inverter and the AC motor. According to the acquisition means and the relative relationship between the temperature of the inverter and the temperature of the AC motor acquired by the temperature acquisition means, one of the first and second control modes is selected as a control mode to be preferentially applied. Along with the voltage command value correction means for correcting the voltage command value so that the modulation ratio is within the range of the modulation rate of the control mode to be applied with priority, and the voltage command value corrected by the voltage command value correction means, Voltage control means for controlling the output voltage of the voltage converter.

この発明によれば、制御モードを切換可能な交流モータを有するモータ駆動システムにおいて、インバータおよび交流モータの温度の平準化が可能となる。   According to the present invention, in the motor drive system having an AC motor that can switch the control mode, the temperatures of the inverter and the AC motor can be leveled.

本発明の実施の形態に従うモータ駆動システムの全体構成図である。1 is an overall configuration diagram of a motor drive system according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態によるモータ駆動システムにおける交流モータM1の制御モードを概略的に説明する図である。It is a figure which illustrates schematically the control mode of AC motor M1 in the motor drive system by an embodiment of the invention. 交流モータの動作状態と図2に示した制御モードとの対応関係を示す図である。It is a figure which shows the correspondence of the operation state of an AC motor, and the control mode shown in FIG. 図2に示した制御モードの各々について、インバータにおけるスイッチング周波数と交流モータの回転数との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the switching frequency in an inverter, and the rotation speed of an alternating current motor about each of the control mode shown in FIG. インバータ温度およびモータ温度の相対関係に応じて優先して適用される制御モードを概略的に説明するための図である。It is a figure for demonstrating schematically the control mode applied preferentially according to the relative relationship of inverter temperature and motor temperature. 本発明の実施の形態によるモータ駆動システムによるモータ制御構成を説明するブロック図である。It is a block diagram explaining the motor control structure by the motor drive system by embodiment of this invention. インバータ温度およびモータ温度と制御モードとの対応関係を説明する図である。It is a figure explaining the correspondence of inverter temperature and motor temperature, and a control mode. 図6中の電圧指令補正部の動作を説明する図である。It is a figure explaining operation | movement of the voltage command correction | amendment part in FIG. 本発明の実施の形態に従う制御モードの切換判定処理を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the switching determination process of the control mode according to the embodiment of the present invention.

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals and description thereof will not be repeated.

(電動機制御の全体構成)
図1は、本発明の実施の形態に従うモータ駆動システムの全体構成図である。
(General configuration of motor control)
FIG. 1 is an overall configuration diagram of a motor drive system according to an embodiment of the present invention.

図1を参照して、モータ駆動システム100は、直流電圧発生部10♯と、平滑コンデンサC0と、インバータ14と、交流モータM1と、制御装置30とを備える。   Referring to FIG. 1, motor drive system 100 includes a DC voltage generation unit 10 #, a smoothing capacitor C0, an inverter 14, an AC motor M1, and a control device 30.

交流モータM1は、たとえば、電動車両(ハイブリッド自動車、電気自動車や燃料電池車等の電気エネルギによって車両駆動力を発生する自動車をいうものとする)の駆動輪を駆動するためのトルクを発生するための駆動用電動機である。あるいは、この交流モータM1は、エンジンにて駆動される発電機の機能を持つように構成されてもよく、電動機および発電機の機能を併せ持つように構成されてもよい。さらに、交流モータM1は、エンジンに対して電動機として動作し、たとえば、エンジン始動を行ない得るようなものとしてハイブリッド自動車に組み込まれるようにしてもよい。   For example, AC motor M1 generates torque for driving the driving wheels of an electric vehicle (referred to as a vehicle that generates vehicle driving force by electric energy such as a hybrid vehicle, an electric vehicle, and a fuel cell vehicle). This is an electric motor for driving. Alternatively, AC motor M1 may be configured to have a function of a generator driven by an engine, or may be configured to have both functions of an electric motor and a generator. Furthermore, AC motor M1 may operate as an electric motor for the engine, and may be incorporated in a hybrid vehicle so that the engine can be started, for example.

直流電圧発生部10♯は、直流電源Bと、システムリレーSR1,SR2と、平滑コンデンサC1と、昇降圧コンバータ12とを含む。   DC voltage generation unit 10 # includes a DC power supply B, system relays SR1 and SR2, a smoothing capacitor C1, and a step-up / down converter 12.

直流電源Bは、代表的には、ニッケル水素またはリチウムイオン等の二次電池や電気二重層キャパシタ等の蓄電装置により構成される。直流電源Bが出力する直流電圧Vbおよび入出力される直流電流Ibは、電圧センサ10および電流センサ11によってそれぞれ検知される。   The DC power supply B is typically constituted by a secondary battery such as nickel metal hydride or lithium ion, or a power storage device such as an electric double layer capacitor. The DC voltage Vb output from the DC power supply B and the input / output DC current Ib are detected by the voltage sensor 10 and the current sensor 11, respectively.

システムリレーSR1は、直流電源Bの正極端子および電力線6の間に接続され、システムリレーSR1は、直流電源Bの負極端子およびアース線5の間に接続される。システムリレーSR1,SR2は、制御装置30からの信号SEによりオン/オフされる。   System relay SR 1 is connected between the positive terminal of DC power supply B and power line 6, and system relay SR 1 is connected between the negative terminal of DC power supply B and ground line 5. System relays SR1 and SR2 are turned on / off by signal SE from control device 30.

昇降圧コンバータ12は、リアクトルL1と、電力用半導体スイッチング素子Q1,Q2と、ダイオードD1,D2とを含む。電力用半導体スイッチング素子Q1およびQ2は、電力線7およびアース線5の間に直列に接続される。電力用半導体スイッチング素子Q1およびQ2のオン・オフは、制御装置30からのスイッチング制御信号S1およびS2によって制御される。   Buck-boost converter 12 includes a reactor L1, power semiconductor switching elements Q1, Q2, and diodes D1, D2. Power semiconductor switching elements Q 1 and Q 2 are connected in series between power line 7 and ground line 5. On / off of power semiconductor switching elements Q 1 and Q 2 is controlled by switching control signals S 1 and S 2 from control device 30.

この発明の実施の形態において、電力用半導体スイッチング素子(以下、単に「スイッチング素子」と称する)としては、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)、電力用MOS(Metal Oxide Semiconductor)トランジスタあるいは、電力用バイポーラトランジスタ等を用いることができる。スイッチング素子Q1,Q2に対しては、逆並列ダイオードD1,D2が配置されている。リアクトルL1は、スイッチング素子Q1およびQ2の接続ノードと電力線6の間に接続される。また、平滑コンデンサC0は、電力線7およびアース線5の間に接続される。   In the embodiment of the present invention, an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor), a power MOS (Metal Oxide Semiconductor) transistor, or a power bipolar transistor is used as a power semiconductor switching element (hereinafter simply referred to as “switching element”). Etc. can be used. Anti-parallel diodes D1, D2 are arranged for switching elements Q1, Q2. Reactor L1 is connected between a connection node of switching elements Q1 and Q2 and power line 6. Further, the smoothing capacitor C 0 is connected between the power line 7 and the ground line 5.

インバータ14は、電力線7およびアース線5の間に並列に設けられる、U相上下アーム15と、V相上下アーム16と、W相上下アーム17とから成る。各相上下アームは、電力線7およびアース線5の間に直列接続されたスイッチング素子から構成される。たとえば、U相上下アーム15は、スイッチング素子Q3,Q4から成り、V相上下アーム16は、スイッチング素子Q5,Q6から成り、W相上下アーム17は、スイッチング素子Q7,Q8から成る。また、スイッチング素子Q3〜Q8に対して、逆並列ダイオードD3〜D8がそれぞれ接続されている。スイッチング素子Q3〜Q8のオン・オフは、制御装置30からのスイッチング制御信号S3〜S8によって制御される。   Inverter 14 includes a U-phase upper and lower arm 15, a V-phase upper and lower arm 16, and a W-phase upper and lower arm 17 provided in parallel between power line 7 and ground line 5. Each phase upper and lower arm is constituted by a switching element connected in series between the power line 7 and the ground line 5. For example, the U-phase upper and lower arms 15 are composed of switching elements Q3 and Q4, the V-phase upper and lower arms 16 are composed of switching elements Q5 and Q6, and the W-phase upper and lower arms 17 are composed of switching elements Q7 and Q8. Further, antiparallel diodes D3 to D8 are connected to switching elements Q3 to Q8, respectively. Switching elements Q3 to Q8 are turned on / off by switching control signals S3 to S8 from control device 30.

代表的には、交流モータM1は、3相の永久磁石型同期電動機であり、U,V,W相の3つのコイルの一端が中性点に共通接続されて構成される。さらに、各相コイルの他端は、各相上下アーム15〜17のスイッチング素子の中間点と接続されている。   Typically, AC motor M1 is a three-phase permanent magnet type synchronous motor, and one end of three U, V, and W phase coils is commonly connected to a neutral point. Furthermore, the other end of each phase coil is connected to the midpoint of the switching elements of the upper and lower arms 15 to 17 of each phase.

昇降圧コンバータ12は、昇圧動作時には、直流電源Bから供給された直流電圧Vbを昇圧した直流電圧VH(インバータ14への入力電圧に相当するこの直流電圧を、以下「システム電圧」とも称する)をインバータ14へ供給する。より具体的には、制御装置30からのスイッチング制御信号S1,S2に応答して、スイッチング素子Q1のオン期間およびスイッチング素子のQ2のオン期間(または、スイッチング素子Q1,Q2の両方がオフする期間)が交互に設けられ、昇圧比は、これらのオン期間の比に応じたものとなる。あるいは、スイッチング素子Q1およびQ2をオンおよびオフにそれぞれ固定すれば、VH=Vb(昇圧比=1.0)とすることもできる。   In the step-up operation, the step-up / down converter 12 boosts a DC voltage VH obtained by boosting the DC voltage Vb supplied from the DC power supply B (this DC voltage corresponding to the input voltage to the inverter 14 is hereinafter also referred to as “system voltage”). Supply to the inverter 14. More specifically, in response to switching control signals S1 and S2 from controller 30, switching element Q1 is turned on and switching element Q2 is turned on (or both switching elements Q1 and Q2 are turned off). ) Are alternately provided, and the step-up ratio is in accordance with the ratio of these ON periods. Alternatively, if switching elements Q1 and Q2 are fixed to ON and OFF, respectively, VH = Vb (step-up ratio = 1.0) can be obtained.

また、昇降圧コンバータ12は、降圧動作時には、平滑コンデンサC0を介してインバータ14から供給された直流電圧VH(システム電圧)を降圧して直流電源Bを充電する。より具体的には、制御装置30からのスイッチング制御信号S1,S2に応答して、スイッチング素子Q1のみがオンする期間と、スイッチング素子Q1,Q2の両方がオフする期間(または、スイッチング素子のQ2のオン期間)とが交互に設けられ、降圧比は上記オン期間のデューティ比に応じたものとなる。   Further, during the step-down operation, the step-up / down converter 12 steps down the DC voltage VH (system voltage) supplied from the inverter 14 via the smoothing capacitor C0 and charges the DC power supply B. More specifically, in response to switching control signals S1 and S2 from control device 30, only switching element Q1 is turned on and both switching elements Q1 and Q2 are turned off (or Q2 of the switching element). Of the ON period) are alternately provided, and the step-down ratio is in accordance with the duty ratio of the ON period.

平滑コンデンサC0は、昇降圧コンバータ12からの直流電圧を平滑化し、その平滑化した直流電圧をインバータ14へ供給する。電圧センサ13は、平滑コンデンサC0の両端の電圧、すなわち、システム電圧VHを検出し、その検出値を制御装置30へ出力する。   Smoothing capacitor C0 smoothes the DC voltage from step-up / down converter 12, and supplies the smoothed DC voltage to inverter 14. The voltage sensor 13 detects the voltage across the smoothing capacitor C 0, that is, the system voltage VH, and outputs the detected value to the control device 30.

インバータ14は、交流モータM1のトルク指令値が正(Trqcom>0)の場合には、平滑コンデンサC0から直流電圧が供給されると制御装置30からのスイッチング制御信号S3〜S8に応答した、スイッチング素子Q3〜Q8のスイッチング動作により直流電圧を交流電圧に変換して正のトルクを出力するように交流モータM1を駆動する。また、インバータ14は、交流モータM1のトルク指令値が零の場合(Trqcom=0)には、スイッチング制御信号S3〜S8に応答したスイッチング動作により、直流電圧を交流電圧に変換してトルクが零になるように交流モータM1を駆動する。これにより、交流モータM1は、トルク指令値Trqcomによって指定された零または正のトルクを発生するように駆動される。   When the torque command value of AC motor M1 is positive (Trqcom> 0), inverter 14 is switched in response to switching control signals S3 to S8 from control device 30 when a DC voltage is supplied from smoothing capacitor C0. The AC motor M1 is driven so as to convert a DC voltage into an AC voltage and output a positive torque by the switching operation of the elements Q3 to Q8. Further, when the torque command value of AC motor M1 is zero (Trqcom = 0), inverter 14 converts the DC voltage to the AC voltage by the switching operation in response to switching control signals S3 to S8, and the torque is zero. The AC motor M1 is driven so that Thus, AC motor M1 is driven to generate zero or positive torque designated by torque command value Trqcom.

さらに、モータ駆動システム100が搭載された電動車両の回生制動時には、交流モータM1のトルク指令値Trqcomは負に設定される(Trqcom<0)。この場合には、インバータ14は、スイッチング制御信号S3〜S8に応答したスイッチング動作により、交流モータM1が発電した交流電圧を直流電圧に変換し、その変換した直流電圧(システム電圧)を平滑コンデンサC0を介して昇降圧コンバータ12へ供給する。なお、ここで言う回生制動とは、電動車両を運転するドライバーによるフットブレーキ操作があった場合の回生発電を伴う制動や、フットブレーキを操作しないものの、走行中にアクセルペダルをオフすることで回生発電をさせながら車両を減速(または加速の中止)させることを含む。   Further, during regenerative braking of an electric vehicle equipped with motor drive system 100, torque command value Trqcom of AC motor M1 is set to be negative (Trqcom <0). In this case, the inverter 14 converts the AC voltage generated by the AC motor M1 into a DC voltage by a switching operation in response to the switching control signals S3 to S8, and converts the converted DC voltage (system voltage) to the smoothing capacitor C0. To the step-up / down converter 12. The regenerative braking here refers to braking with regenerative power generation when the driver operating the electric vehicle performs a footbrake operation, or regenerative braking by turning off the accelerator pedal while driving, although the footbrake is not operated. This includes decelerating (or stopping acceleration) the vehicle while generating electricity.

電流センサ24は、交流モータM1に流れるモータ電流MCRTを検出し、その検出したモータ電流を制御装置30へ出力する。なお、三相電流iu,iv,iwの瞬時値の和は零であるので、図1に示すように電流センサ24は2相分のモータ電流(たとえば、V相電流ivおよびW相電流iw)を検出するように配置すれば足りる。   Current sensor 24 detects motor current MCRT flowing through AC motor M <b> 1 and outputs the detected motor current to control device 30. Since the sum of instantaneous values of the three-phase currents iu, iv, and iw is zero, the current sensor 24 has a motor current for two phases (for example, a V-phase current iv and a W-phase current iw) as shown in FIG. It is sufficient to arrange it so as to detect.

回転角センサ(レゾルバ)25は、交流モータM1のロータ回転角θを検出し、その検出した回転角θを制御装置30へ送出する。制御装置30では、回転角θに基づき交流モータM1の回転数(回転速度)Nmtおよび角速度ω(rad/s)を算出できる。なお、回転角センサ25については、回転角θを制御装置30にてモータ電圧や電流から直接演算することによって、配置を省略してもよい。   The rotation angle sensor (resolver) 25 detects the rotor rotation angle θ of the AC motor M1, and sends the detected rotation angle θ to the control device 30. The control device 30 can calculate the rotational speed (rotational speed) Nmt and the angular speed ω (rad / s) of the AC motor M1 based on the rotational angle θ. Note that the rotation angle sensor 25 may be omitted by directly calculating the rotation angle θ from the motor voltage or current by the control device 30.

温度センサ20は、インバータ14のスイッチング素子Q3〜Q8の温度(以下、「インバータ温度」と称する。)Tinvを検出し、その検出したインバータ温度Tinvを制御装置30へ出力する。温度センサ22は、交流モータM1の温度(以下、「モータ温度」と称する。)Tmotを検出し、その検出したモータ温度Tmotを制御装置30へ出力する。なお、温度センサ22は、一般的に、温度上昇による絶縁被覆の破壊等が懸念されるコイル巻線部位の温度を測定して、少なくとも制御装置30へ出力するように設けられる。   Temperature sensor 20 detects the temperature (hereinafter referred to as “inverter temperature”) Tinv of switching elements Q <b> 3 to Q <b> 8 of inverter 14 and outputs the detected inverter temperature Tinv to control device 30. The temperature sensor 22 detects the temperature (hereinafter referred to as “motor temperature”) Tmot of the AC motor M <b> 1 and outputs the detected motor temperature Tmot to the control device 30. Note that the temperature sensor 22 is generally provided so as to measure the temperature of the coil winding part where there is a concern about the breakdown of the insulation coating due to the temperature rise and to output at least to the control device 30.

制御装置30は、電子制御ユニット(ECU)により構成され、予め記憶されたプログラムを図示しないCPUで実行することによるソフトウェア処理および/または専用の電子回路によるハードウェア処理により、モータ駆動システム100の動作を制御する。   The control device 30 is composed of an electronic control unit (ECU), and operates the motor drive system 100 by software processing by executing a pre-stored program by a CPU (not shown) and / or hardware processing by a dedicated electronic circuit. To control.

代表的な機能として、制御装置30は、入力されたトルク指令値Trqcom、電圧センサ10によって検出された直流電圧Vb、電流センサ11によって検出された直流電流Ib、電圧センサ13によって検出されたシステム電圧VHおよび電流センサ24からのモータ電流iv,iw、回転角センサ25からの回転角θ等に基づいて、後述する制御方式により交流モータM1がトルク指令値Trqcomに従ったトルクを出力するように、昇降圧コンバータ12およびインバータ14の動作を制御する。すなわち、昇降圧コンバータ12およびインバータ14を上記のように制御するためのスイッチング制御信号S1〜S8を生成して、昇降圧コンバータ12およびインバータ14へ出力する。   As a representative function, the control device 30 includes the input torque command value Trqcom, the DC voltage Vb detected by the voltage sensor 10, the DC current Ib detected by the current sensor 11, and the system voltage detected by the voltage sensor 13. Based on VH, motor currents iv and iw from current sensor 24, rotation angle θ from rotation angle sensor 25, etc., AC motor M1 outputs torque according to torque command value Trqcom by a control method described later. The operation of the step-up / down converter 12 and the inverter 14 is controlled. That is, the switching control signals S1 to S8 for controlling the buck-boost converter 12 and the inverter 14 as described above are generated and output to the buck-boost converter 12 and the inverter 14.

昇降圧コンバータ12の昇圧動作時には、制御装置30は、システム電圧VHをフィードバック制御し、システム電圧VHが電圧指令値に一致するようにスイッチング制御信号S1,S2を生成する。   During the step-up operation of buck-boost converter 12, control device 30 performs feedback control of system voltage VH and generates switching control signals S1 and S2 so that system voltage VH matches the voltage command value.

また、制御装置30は、電動車両が回生制動モードに入ったことを示す信号RGEを外部ECUから受けると、交流モータM1で発電された交流電圧を直流電圧に変換するようにスイッチング制御信号S3〜S8を生成してインバータ14へ出力する。これにより、インバータ14は、交流モータM1で発電された交流電圧を直流電圧に変換して昇降圧コンバータ12へ供給する。   When control device 30 receives a signal RGE indicating that the electric vehicle has entered the regenerative braking mode from an external ECU, switching control signals S3 to S3 convert the AC voltage generated by AC motor M1 into a DC voltage. S8 is generated and output to the inverter 14. Thereby, the inverter 14 converts the AC voltage generated by the AC motor M <b> 1 into a DC voltage and supplies it to the step-up / down converter 12.

さらに、制御装置30は、電動車両が回生制動モードに入ったことを示す信号RGEを外部ECUから受けると、インバータ14から供給された直流電圧を降圧するようにスイッチング制御信号S1,S2を生成し、昇降圧コンバータ12へ出力する。これにより、交流モータM1が発電した交流電圧は、直流電圧に変換され、降圧されて直流電源Bに供給される。   Further, when receiving a signal RGE indicating that the electric vehicle has entered the regenerative braking mode from the external ECU, control device 30 generates switching control signals S1 and S2 so as to step down the DC voltage supplied from inverter 14. , Output to the step-up / down converter 12. As a result, the AC voltage generated by AC motor M1 is converted into a DC voltage, stepped down, and supplied to DC power supply B.

(制御モードの説明)
制御装置30による交流モータM1の制御についてさらに詳細に説明する。
(Description of control mode)
Control of AC motor M1 by control device 30 will be described in further detail.

図2は、本発明の実施の形態によるモータ駆動システム100における交流モータM1の制御モードを概略的に説明する図である。   FIG. 2 is a diagram schematically illustrating a control mode of AC motor M1 in motor drive system 100 according to the embodiment of the present invention.

図2に示すように、本発明の実施の形態によるモータ駆動システム100では、交流モータM1の制御、すなわち、インバータ14における電力変換について、3つの制御モードを切換えて使用する。   As shown in FIG. 2, in motor drive system 100 according to the embodiment of the present invention, three control modes are switched and used for control of AC motor M <b> 1, that is, power conversion in inverter 14.

正弦波PWM制御は、一般的なPWM制御として用いられるものであり、各相上下アーム素子のオン・オフを、正弦波状の電圧指令と搬送波(代表的には三角波)との電圧比較に従って制御する。この結果、上アーム素子のオン期間に対応するハイレベル期間と、下アーム素子のオン期間に対応するローレベル期間との集合について、一定期間内でその基本波成分が正弦波となるようにデューティが制御される。周知のように、正弦波状の電圧指令の振幅が搬送波振幅以下の範囲に制限される正弦波PWM制御では、交流モータM1への印加電圧(以下、単に「モータ印加電圧」とも称する)の基本波成分をインバータの直流リンク電圧の約0.61倍程度までしか高めることができない。以下、本明細書では、インバータ14の直流リンク電圧(すなわち、システム電圧VH)に対するモータ印加電圧(線間電圧)の基本波成分(実効値)の比を「変調率」と称することとする。   The sine wave PWM control is used as a general PWM control, and controls on / off of each phase upper and lower arm elements according to a voltage comparison between a sine wave voltage command and a carrier wave (typically a triangular wave). . As a result, for a set of a high level period corresponding to the on period of the upper arm element and a low level period corresponding to the on period of the lower arm element, the duty is set so that the fundamental wave component becomes a sine wave within a certain period. Is controlled. As is well known, in the sine wave PWM control in which the amplitude of the sinusoidal voltage command is limited to a range below the carrier wave amplitude, the fundamental wave of the applied voltage to the AC motor M1 (hereinafter also simply referred to as “motor applied voltage”). The component can only be increased to about 0.61 times the DC link voltage of the inverter. Hereinafter, in this specification, the ratio of the fundamental component (effective value) of the motor applied voltage (line voltage) to the DC link voltage (that is, the system voltage VH) of the inverter 14 is referred to as “modulation rate”.

正弦波PWM制御では、正弦波の電圧指令の振幅が搬送波振幅以下の範囲であるため、交流モータM1に印加される線間電圧が正弦波となる。また、搬送波振幅以下の範囲の正弦波成分に3n次高調波成分(n:自然数、代表的には、n=1の3次高調波)を重畳させて電圧指令を生成する制御方式も提案されている。この制御方式では、高調波分によって電圧指令が搬送波振幅よりも高くなる期間が生じるが、各相に重畳された3n次高調波成分は線間では打ち消されるので、線間電圧は、正弦波を維持したものとなる。本実施の形態では、この制御方式も正弦波PWM制御に含めるものとする。   In the sine wave PWM control, since the amplitude of the sine wave voltage command is in the range of the carrier wave amplitude or less, the line voltage applied to the AC motor M1 becomes a sine wave. Also proposed is a control method in which a voltage command is generated by superimposing a 3n-order harmonic component (n: a natural number, typically n = 1 third-harmonic) on a sine wave component in the range below the carrier wave amplitude. ing. In this control method, a period in which the voltage command becomes higher than the carrier wave amplitude occurs due to the harmonic component. However, since the 3n-order harmonic component superimposed on each phase is canceled between lines, the line voltage is a sine wave. It will be maintained. In the present embodiment, this control method is also included in the sine wave PWM control.

一方、矩形波電圧制御では、上記一定期間内で、ハイレベル期間およびローレベル期間の比が1:1の矩形波1パルス分を交流モータM1へ印加する。これにより、変調率は0.78まで高められる。   On the other hand, in the rectangular wave voltage control, one pulse of a rectangular wave having a ratio of 1: 1 between the high level period and the low level period is applied to the AC motor M1 within the predetermined period. As a result, the modulation rate is increased to 0.78.

過変調PWM制御は、電圧指令(正弦波成分)の振幅が搬送波振幅より大きい範囲で上記正弦波PWM制御と同様のPWM制御を行なうものである。特に、電圧指令を本来の正弦波波形から歪ませること(振幅補正)によって基本波成分を高めることができ、変調率を正弦波PWM制御モードでの最高変調率から0.78の範囲まで高めることができる。過変調PWM制御では、電圧指令(正弦波成分)の振幅が搬送波振幅より大きいため、交流モータM1に印加される線間電圧は、正弦波ではなく歪んだ電圧となる。   The overmodulation PWM control performs PWM control similar to the sine wave PWM control in a range where the amplitude of the voltage command (sine wave component) is larger than the carrier wave amplitude. In particular, the fundamental wave component can be increased by distorting the voltage command from the original sine wave waveform (amplitude correction), and the modulation rate is increased from the maximum modulation rate in the sine wave PWM control mode to a range of 0.78. Can do. In overmodulation PWM control, since the amplitude of the voltage command (sine wave component) is larger than the carrier wave amplitude, the line voltage applied to AC motor M1 is not a sine wave but a distorted voltage.

交流モータM1では、回転数や出力トルクが増加すると誘起電圧が高くなるため、必要となる駆動電圧(モータ必要電圧)が高くなる。昇降圧コンバータ12による昇圧電圧すなわち、システム電圧VHはこのモータ必要電圧よりも高く設定する必要がある。その一方で、昇降圧コンバータ12による昇圧電圧すなわち、システム電圧VHには限界値(VH最大電圧)が存在する。   In the AC motor M1, the induced voltage increases as the rotational speed and output torque increase, so that the required drive voltage (motor required voltage) increases. The boosted voltage by the step-up / down converter 12, that is, the system voltage VH needs to be set higher than this motor required voltage. On the other hand, there is a limit value (VH maximum voltage) in the boosted voltage by the buck-boost converter 12, that is, the system voltage VH.

したがって、交流モータM1の動作状態に応じて、モータ電流のフィードバックによってモータ印加電圧(交流)の振幅および位相を制御する、正弦波PWM制御または過変調PWM制御によるPWM制御モード、および、矩形波電圧制御モードのいずれかが選択的に適用される。なお、矩形波電圧制御では、モータ印加電圧の振幅が固定されるため、トルク実績値とトルク指令値との偏差に基づく、矩形波電圧パルスの位相制御によってトルク制御が実行される。   Therefore, a PWM control mode by sine wave PWM control or overmodulation PWM control that controls the amplitude and phase of the motor applied voltage (AC) by feedback of motor current according to the operating state of AC motor M1, and rectangular wave voltage One of the control modes is selectively applied. In the rectangular wave voltage control, since the amplitude of the motor applied voltage is fixed, the torque control is executed by the phase control of the rectangular wave voltage pulse based on the deviation between the actual torque value and the torque command value.

図3には、交流モータM1の動作状態と上述の制御モードとの対応関係が示される。
図3を参照して、概略的には、低回転数域A1ではトルク変動を小さくするために正弦波PWM制御が用いられ、中回転数域A2では過変調PWM制御、高回転数域A3では、矩形波電圧制御が適用される。特に、過変調PWM制御および矩形波電圧制御の適用により、交流モータM1の出力向上が実現される。このように、図2に示した制御モードのいずれを用いるかについては、基本的には、実現可能な変調率の範囲内で決定される。
FIG. 3 shows the correspondence between the operating state of AC motor M1 and the above-described control mode.
Referring to FIG. 3, schematically, sinusoidal PWM control is used in order to reduce the torque fluctuation in the low rotational speed range A1, overmodulation PWM control in the intermediate rotational speed range A2, and in the high rotational speed range A3. Square wave voltage control is applied. In particular, the output of AC motor M1 is improved by applying overmodulation PWM control and rectangular wave voltage control. As described above, which of the control modes shown in FIG. 2 is used is basically determined within the range of the modulation rate that can be realized.

以上の構成からなるモータ駆動システム100において、インバータ14のスイッチング素子Q3〜Q8がスイッチング制御信号S3〜S8に応答したスイッチング動作を行なうと、スイッチング損失が発生してスイッチング素子Q3〜Q8の温度が上昇する。なお、このスイッチング損失は、スイッチング回数が多くなる高いスイッチング周波数ほど大きくなる。   In motor drive system 100 configured as described above, when switching elements Q3 to Q8 of inverter 14 perform a switching operation in response to switching control signals S3 to S8, switching loss occurs and the temperature of switching elements Q3 to Q8 rises. To do. Note that this switching loss increases as the switching frequency increases so that the number of times of switching increases.

図4には、上述した制御モードの各々について、インバータ14におけるスイッチング周波数と交流モータM1の回転数との関係が示される。図中のラインL1は、PWM制御モード時におけるスイッチング周波数およびモータ回転数の関係を示し、図中のラインL2は、矩形波電圧制御モード時におけるスイッチング周波数およびモータ回転数の関係を示す。   FIG. 4 shows the relationship between the switching frequency in inverter 14 and the rotational speed of AC motor M1 for each of the control modes described above. The line L1 in the figure shows the relationship between the switching frequency and the motor speed in the PWM control mode, and the line L2 in the figure shows the relation between the switching frequency and the motor speed in the rectangular wave voltage control mode.

図4を参照して、PWM制御モードでは、一般的に、搬送波(キャリア波)の電圧と各相での電圧指令信号との高低関係に従って、パルス状のスイッチング制御信号S3〜S8が生成される。したがって、スイッチング素子Q3〜Q8のスイッチング周波数は、キャリア波の周波数に依存したものとなる。なお、このキャリア波の周波数は、可聴周波数帯を避けるために、5〜10kHz程度の高周波数に設定される。このため、交流モータM1の1回転中には、インバータ14のスイッチング素子Q3〜Q8によるスイッチング動作が多数回実行される。   Referring to FIG. 4, in the PWM control mode, generally, pulsed switching control signals S3 to S8 are generated according to the level relationship between the voltage of the carrier wave (carrier wave) and the voltage command signal in each phase. . Therefore, the switching frequency of the switching elements Q3 to Q8 depends on the frequency of the carrier wave. The frequency of the carrier wave is set to a high frequency of about 5 to 10 kHz in order to avoid an audible frequency band. For this reason, during one rotation of AC motor M1, the switching operation by switching elements Q3 to Q8 of inverter 14 is executed many times.

一方で、矩形波電圧制御モード時には、スイッチング制御信号S3〜S8は、交流モータM1の回転数に相当する周波数の矩形波信号とされる。したがって、矩形波電圧制御モードでは、スイッチング周波数は、交流モータM1の回転数に比例しており、かつ、PWM制御モード時のスイッチング周波数と比較して相対的に低い周波数となっている。そのため、矩形波電圧制御モード時に発生するスイッチング損失は、PWM制御モード時に発生するスイッチング損失よりも相対的に小さくなる。したがって、PWM制御モード時においてインバータ14の温度上昇が生じた場合には、制御モードをPWM制御モードから矩形波電圧制御モードへ切換えることによって、インバータ14の発熱量を相対的に減少させることが可能となる。   On the other hand, in the rectangular wave voltage control mode, the switching control signals S3 to S8 are rectangular wave signals having a frequency corresponding to the rotational speed of the AC motor M1. Therefore, in the rectangular wave voltage control mode, the switching frequency is proportional to the rotational speed of AC motor M1, and is relatively lower than the switching frequency in PWM control mode. Therefore, the switching loss that occurs in the rectangular wave voltage control mode is relatively smaller than the switching loss that occurs in the PWM control mode. Therefore, when the temperature of the inverter 14 rises during the PWM control mode, the amount of heat generated by the inverter 14 can be relatively reduced by switching the control mode from the PWM control mode to the rectangular wave voltage control mode. It becomes.

しかしながら、その一方で、矩形波電圧制御モードでは、交流モータM1に矩形波電圧が印加されることから、PWM制御モード時と比較して、交流モータM1への通電時間が増加する。その結果、交流モータM1での発熱量が相対的に増加することとなり、モータ温度の上昇による交流モータM1の出力トルクの低下が発生する可能性がある。   However, on the other hand, in the rectangular wave voltage control mode, since the rectangular wave voltage is applied to the AC motor M1, the energization time to the AC motor M1 increases as compared with the PWM control mode. As a result, the amount of heat generated in AC motor M1 is relatively increased, and there is a possibility that the output torque of AC motor M1 is reduced due to an increase in motor temperature.

そこで、インバータ14および交流モータM1の温度上昇を適正に抑制するために、本発明の実施の形態に従う制御装置30は、温度センサ20,22によりそれぞれ検出されたインバータ温度Tinvおよびモータ温度Tmotの相対関係に応じて、PWM制御モードおよび矩形波電圧制御モードのいずれかを優先して適用する構成とする。   Therefore, in order to appropriately suppress the temperature rise of inverter 14 and AC motor M1, control device 30 according to the embodiment of the present invention uses relative values of inverter temperature Tinv and motor temperature Tmot detected by temperature sensors 20 and 22, respectively. Depending on the relationship, either the PWM control mode or the rectangular wave voltage control mode is preferentially applied.

図5は、インバータ温度Tinvおよびモータ温度Tmotの相対関係に応じて優先して適用される制御モードを概略的に説明するための図である。   FIG. 5 is a diagram for schematically explaining a control mode applied with priority in accordance with the relative relationship between the inverter temperature Tinv and the motor temperature Tmot.

図5を参照して、インバータ温度およびモータ温度の相対関係において、矩形波電圧制御モードが優先される領域と、PWM制御モードが優先される領域とが設けられる。具体的には、インバータ温度が高くなる一方でモータ温度が低い領域(図中の領域A4に相当)では、矩形波電圧制御モードが優先して適用される。すなわち、インバータ14の温度上昇の抑制が必要と判断される場合には、矩形波電圧制御が優先して適用される。これにより、インバータ14で発生するスイッチング損失が減少するため、インバータ14の発熱量を低減することができる。   Referring to FIG. 5, in the relative relationship between the inverter temperature and the motor temperature, a region where the rectangular wave voltage control mode is prioritized and a region where the PWM control mode is prioritized are provided. Specifically, the rectangular wave voltage control mode is preferentially applied in a region where the inverter temperature is high while the motor temperature is low (corresponding to region A4 in the figure). That is, when it is determined that the temperature rise of the inverter 14 needs to be suppressed, the rectangular wave voltage control is preferentially applied. Thereby, since the switching loss which generate | occur | produces in the inverter 14 reduces, the emitted-heat amount of the inverter 14 can be reduced.

一方、モータ温度が高くなる一方でインバータ温度が低い領域(図中の領域A5に相当)では、PWM制御モードが優先して適用される。すなわち、交流モータM1の温度上昇の抑制が必要と判断される場合には、PWM制御が優先して適用される。これにより、交流モータM1の通電時間が短くなるため、交流モータM1の発熱量を低減することができる。   On the other hand, in a region where the motor temperature is high and the inverter temperature is low (corresponding to region A5 in the figure), the PWM control mode is preferentially applied. That is, when it is determined that the temperature increase of AC motor M1 needs to be suppressed, PWM control is preferentially applied. Thereby, since the energization time of AC motor M1 becomes short, the calorific value of AC motor M1 can be reduced.

以上に述べたように、本発明の実施の形態によれば、インバータ温度Tinvおよびモータ温度Tmotの相対関係に応じて、温度上昇の抑制が必要と判断される発熱体(インバータ14または交流モータM1)の発熱量を低減させるように制御モードの切換えが行なわれる。これにより、インバータ14および交流モータM1の温度の平準化を図ることができる。   As described above, according to the embodiment of the present invention, the heating element (inverter 14 or AC motor M1) that is determined to be required to suppress the temperature rise according to the relative relationship between the inverter temperature Tinv and the motor temperature Tmot. The control mode is switched so as to reduce the amount of heat generated. Thereby, the temperature of inverter 14 and AC motor M1 can be leveled.

以下では、本発明の実施の形態によるモータ駆動システムの制御装置に従う交流モータM1の制御モード切換処理について詳細に説明する。   Hereinafter, the control mode switching process of AC motor M1 according to the control device for the motor drive system according to the embodiment of the present invention will be described in detail.

図6は、本発明の実施の形態によるモータ駆動システムによるモータ制御構成を説明するブロック図である。図6に示されたモータ制御のための各機能ブロックは、制御装置30によるハードウェア的あるいはソフトウェア的な処理によって実現することができる。   FIG. 6 is a block diagram illustrating a motor control configuration by the motor drive system according to the embodiment of the present invention. Each functional block for motor control shown in FIG. 6 can be realized by hardware or software processing by the control device 30.

図6を参照して、PWM制御部300は、PWM制御モードの選択時に、交流モータM1がトルク指令値Trqcomに従ったトルクを出力するように、パルス幅変調(PWM)制御に従ってインバータ14のスイッチング制御信号S3〜S8を生成する。   Referring to FIG. 6, PWM control unit 300 switches inverter 14 according to pulse width modulation (PWM) control so that AC motor M1 outputs torque according to torque command value Trqcom when PWM control mode is selected. Control signals S3 to S8 are generated.

具体的には、PWM制御部300は、電流指令生成部302と、電流制御部304と、PWM回路306とを含む。   Specifically, PWM control unit 300 includes a current command generation unit 302, a current control unit 304, and a PWM circuit 306.

電流指令生成部302は、トルク指令値Trqcomに基づき、電流振幅|I|および電流位相φiを生成する。電流制御部304は、たとえば比例積分(PI)制御に基づき、電流センサ24によって検出されたモータ電流MCRTと、電流指令生成部302によって生成された電流振幅|I|および電流位相φiとの差に応じて、交流モータM1への印加電圧の指令値(以下、単に電圧指令とも称する。)を生成する。電圧指令は、その電圧振幅|V|および電圧位相φvによって表わされる。ここで電圧位相φvはq軸を基準とした電圧ベクトルの角度である。   Current command generator 302 generates current amplitude | I | and current phase φi based on torque command value Trqcom. The current control unit 304 is based on the difference between the motor current MCRT detected by the current sensor 24 and the current amplitude | I | and the current phase φi generated by the current command generation unit 302 based on, for example, proportional integral (PI) control. In response, a command value (hereinafter also simply referred to as a voltage command) for the voltage applied to AC motor M1 is generated. The voltage command is represented by its voltage amplitude | V | and voltage phase φv. Here, the voltage phase φv is an angle of a voltage vector with respect to the q axis.

なお、電流制御部304は、制御信号OMがオンされる過変調PWM制御の選択時には、電圧指令の電圧振幅|V|を歪ませることにより、変調率が0.61よりも大きくなるように電圧指令を生成する。   When the overmodulation PWM control in which the control signal OM is turned on is selected, the current control unit 304 distorts the voltage amplitude | V | of the voltage command so that the modulation factor becomes larger than 0.61. Generate directives.

PWM回路306は、電圧制御部304からの電圧振幅|V|および電圧位相φvによって示される電圧指令とキャリア波との比較に基づき、インバータ14の各相の上下アーム素子のオン・オフを制御することによって、交流モータM1の各相に擬似正弦波電圧を生成する。   The PWM circuit 306 controls on / off of the upper and lower arm elements of each phase of the inverter 14 based on the comparison between the voltage command indicated by the voltage amplitude | V | and the voltage phase φv from the voltage control unit 304 and the carrier wave. Thus, a pseudo sine wave voltage is generated in each phase of AC motor M1.

このようにして、PWM制御部300によって、交流モータM1のモータ電流MCRTを電流指令生成部302によって設定されたモータ電流と合致させるためのフィードバック制御が実行されることになる。すなわち、PWM制御部300は、本発明での「第2のモータ制御部」に対応し、PWM制御モードは、本発明での「第2の制御モード」に対応する。   In this manner, the PWM control unit 300 performs feedback control for matching the motor current MCRT of the AC motor M1 with the motor current set by the current command generation unit 302. That is, the PWM control unit 300 corresponds to the “second motor control unit” in the present invention, and the PWM control mode corresponds to the “second control mode” in the present invention.

矩形波電圧制御部400は、矩形波電圧制御モードの選択時に、交流モータM1がトルク指令値Trqcomに従ったトルクを出力するような電圧位相の矩形波電圧が発生されるように、インバータ14のスイッチング制御信号S3〜S8を生成する。   When the rectangular wave voltage control mode is selected, the rectangular wave voltage control unit 400 generates a rectangular wave voltage having a voltage phase such that the AC motor M1 outputs a torque according to the torque command value Trqcom. Switching control signals S3 to S8 are generated.

具体的には、矩形波電圧制御部400は、演算部404と、トルク検出部402と、電圧位相制御部406と、矩形波発生部408とを含む。   Specifically, the rectangular wave voltage control unit 400 includes a calculation unit 404, a torque detection unit 402, a voltage phase control unit 406, and a rectangular wave generation unit 408.

トルク検出部402は、交流モータM1の出力トルクを検出する。トルク検出部402は、公知のトルクセンサを用いて構成することもできるが、下記(1)式に示す演算に従って出力トルクTqを検出するように構成することもできる。   Torque detector 402 detects the output torque of AC motor M1. The torque detection unit 402 can be configured using a known torque sensor, but can also be configured to detect the output torque Tq according to the calculation shown in the following equation (1).

Tq=Pm/ω
=(iu・vu+iv・vv+iw・vw)/ω ・・・(1)
ここで、Pmは交流モータM1に供給される電力を表わし、ωは交流モータM1の角速度を表わす。また、iu,iv,iwは交流モータM1の各相電流値を示し、vu,vv,vwは交流モータM1に供給される各相電圧を表わす。vu,vv,vwにはインバータ14に設定される電圧指令を用いてもよいし、インバータ14から交流モータM1に供給される実際の値を電圧センサにより検出して用いてもよい。また、出力トルクTqは、交流モータM1の設計値で決まるものなので、電流の振幅および位相から推定してもよい。
Tq = Pm / ω
= (Iu · vu + iv · vv + iw · vw) / ω (1)
Here, Pm represents the power supplied to AC motor M1, and ω represents the angular velocity of AC motor M1. Further, iu, iv, and iw represent respective phase current values of AC motor M1, and vu, vv, and vw represent respective phase voltages supplied to AC motor M1. A voltage command set in the inverter 14 may be used for vu, vv, and vw, or an actual value supplied from the inverter 14 to the AC motor M1 may be detected by a voltage sensor. Further, since the output torque Tq is determined by the design value of the AC motor M1, it may be estimated from the amplitude and phase of the current.

演算部404は、トルク指令値Trqcomに対する、トルク検出部402によって検出された出力トルクTqの偏差であるトルク偏差ΔTqを演算する。演算部404により生成されたトルク偏差ΔTqは、電圧位相制御部406へ供給される。   Calculation unit 404 calculates a torque deviation ΔTq, which is a deviation of output torque Tq detected by torque detection unit 402 with respect to torque command value Trqcom. Torque deviation ΔTq generated by calculation unit 404 is supplied to voltage phase control unit 406.

電圧位相制御部406では、トルク偏差ΔTqに応じて電圧位相φvを生成する。この電圧位相φvは交流モータM1に印加されるべき矩形波電圧の位相を示す。具体的には、電圧位相制御部406は、電圧位相φvを生成する際のパラメータとして、トルク偏差ΔTqとともにインバータ14の入力電圧(システム電圧)VHや交流モータM1の角速度ωを用い、それらを所定の演算式に代入して、あるいは等価の処理を施して、必要な電圧位相φvを生成する。   The voltage phase control unit 406 generates a voltage phase φv according to the torque deviation ΔTq. This voltage phase φv indicates the phase of a rectangular wave voltage to be applied to AC motor M1. Specifically, the voltage phase control unit 406 uses the input voltage (system voltage) VH of the inverter 14 and the angular velocity ω of the AC motor M1 together with the torque deviation ΔTq as parameters when generating the voltage phase φv, and sets them as predetermined. The necessary voltage phase φv is generated by substituting into the above equation or performing equivalent processing.

矩形波発生部408は、電圧位相制御部406からの電圧位相φvに従った矩形波電圧を発生するように、インバータ14のスイッチング制御信号S3〜S8を生成する。このようにして、矩形波電圧制御部400によって、交流モータM1のトルク偏差に応じて矩形波電圧の位相を調整するフィードバック制御が実行されることになる。すなわち、矩形波電圧制御部400は、本発明での「第1のモータ制御部」に対応し、矩形波電圧制御モードは、本発明での「第1の制御モード」に対応する。   The rectangular wave generator 408 generates the switching control signals S3 to S8 of the inverter 14 so as to generate a rectangular wave voltage according to the voltage phase φv from the voltage phase controller 406. In this manner, the rectangular wave voltage control unit 400 performs feedback control for adjusting the phase of the rectangular wave voltage in accordance with the torque deviation of the AC motor M1. That is, the rectangular wave voltage control unit 400 corresponds to the “first motor control unit” in the present invention, and the rectangular wave voltage control mode corresponds to the “first control mode” in the present invention.

電圧変換制御部200は、交流モータM1のトルク指令値Trqcomおよび回転数Nmt、電圧センサ10によって検出された直流電圧Vb、電圧センサ13によって検出されたシステム電圧VHに基づいて、交流モータM1がトルク指令値Trqcomに従ったトルクを出力するように昇降圧コンバータ12の動作を制御する。   Voltage conversion control unit 200 determines whether AC motor M1 is torque based on torque command value Trqcom and rotation speed Nmt of AC motor M1, DC voltage Vb detected by voltage sensor 10, and system voltage VH detected by voltage sensor 13. The operation of the step-up / down converter 12 is controlled so as to output a torque according to the command value Trqcom.

このとき、電圧変換制御部200は、温度センサ20,22によって検出されたインバータ温度Tinvおよびモータ温度Tmotの相対関係に応じて、予め設定されたマップに従って、優先すべき制御モードを選択する。そして、電圧変換制御部200は、モード切換判定部500によって算出された変調率が、選択した制御モードの変調率範囲内となるように、システム電圧の電圧指令値VH♯を補正する。   At this time, the voltage conversion control unit 200 selects a control mode to be prioritized according to a preset map according to the relative relationship between the inverter temperature Tinv and the motor temperature Tmot detected by the temperature sensors 20 and 22. Voltage conversion control unit 200 corrects voltage command value VH # of the system voltage so that the modulation factor calculated by mode switching determination unit 500 falls within the modulation factor range of the selected control mode.

具体的には、電圧変換制御部200は、電圧指令生成部202と、電圧指令補正部204と、コンバータ用PWM回路206とを含む。   Specifically, voltage conversion control unit 200 includes a voltage command generation unit 202, a voltage command correction unit 204, and a converter PWM circuit 206.

電圧指令生成部202は、トルク指令値Trqcomおよびモータ回転数Nmtに基づいて、システム電圧VHの目標値、すなわち、電圧指令値VH♯を演算し、その演算した電圧指令値VH♯を電圧指令補正部204へ出力する。   Based on torque command value Trqcom and motor rotation speed Nmt, voltage command generation unit 202 calculates a target value of system voltage VH, that is, voltage command value VH #, and corrects the calculated voltage command value VH # to voltage command correction. Output to the unit 204.

電圧指令補正部204は、温度センサ20によって検出されたインバータ温度Tinvおよび温度センサ22によって検出されたモータ温度Tmotに応じて、電圧指令値VH♯(計算値)を補正する。そして、補正後の電圧指令値VH♯をコンバータ用PWM回路206へ出力する。   Voltage command correction unit 204 corrects voltage command value VH # (calculated value) according to inverter temperature Tinv detected by temperature sensor 20 and motor temperature Tmot detected by temperature sensor 22. Then, the corrected voltage command value VH # is output to converter PWM circuit 206.

このとき、電圧指令補正部204は、上述したように、インバータ温度Tinvおよびモータ温度Tmotの相対関係に応じて、優先すべき制御モードを選択する。図7には、インバータ温度Tinvおよびモータ温度Tmotと制御モードとの対応関係が示される。図7を参照して、インバータ温度Tinvが所定値Aよりも低く、かつ、モータ温度Tmotが所定値Bよりも低い場合には、PWM制御モードおよび矩形波電圧制御モードのいずれも優先すべき制御モードに選択されない。この場合には、電圧指令補正部204は、電圧指令値VH♯(計算値)を補正することなく、コンバータ用PWM回路206へ出力する。   At this time, as described above, the voltage command correction unit 204 selects a control mode to be prioritized according to the relative relationship between the inverter temperature Tinv and the motor temperature Tmot. FIG. 7 shows a correspondence relationship between the inverter temperature Tinv and the motor temperature Tmot and the control mode. Referring to FIG. 7, when inverter temperature Tinv is lower than predetermined value A and motor temperature Tmot is lower than predetermined value B, both the PWM control mode and the rectangular wave voltage control mode should be prioritized. Not selected for mode. In this case, voltage command correction unit 204 outputs voltage command value VH # (calculated value) to converter PWM circuit 206 without correcting it.

一方、モータ温度Tmotが所定値A以上であって、インバータ温度Tinvが所定値Bよりも低い場合には、PWM制御モードが優先すべき制御モードに選択される。この場合、電圧指令補正部204は、図8に示すように、電圧指令値VH♯(計算値)よりも高い電圧値となるように電圧指令値VH♯を補正する。なお、電圧指令値VH♯の補正量は、補正後の電圧指令値VH♯に基づいて算出される変調率が、PWM制御モードでの変調率範囲内(たとえば0〜0.78の範囲)となるように調整される。   On the other hand, when the motor temperature Tmot is equal to or higher than the predetermined value A and the inverter temperature Tinv is lower than the predetermined value B, the PWM control mode is selected as the control mode to be prioritized. In this case, as shown in FIG. 8, voltage command correction unit 204 corrects voltage command value VH # to be a voltage value higher than voltage command value VH # (calculated value). The correction amount of voltage command value VH # is such that the modulation factor calculated based on corrected voltage command value VH # is within the modulation factor range in the PWM control mode (for example, a range of 0 to 0.78). It is adjusted to become.

また、モータ温度Tmotが所定値Aよりも低く、かつ、インバータ温度Tinvが所定値B以上である場合には、矩形波電圧制御モードが優先すべき制御モードに選択される。この場合、電圧指令補正部204は、図8に示すように、電圧指令値VH♯(計算値)よりも低い電圧値となるように電圧指令値VH♯を補正する。なお、電圧指令値VH♯の補正量は、補正後の電圧指令値VH♯に基づいて算出される変調率が、矩形波電圧制御モードでの変調率範囲内(たとえば0.78以上)となるように調整される。   Further, when the motor temperature Tmot is lower than the predetermined value A and the inverter temperature Tinv is equal to or higher than the predetermined value B, the rectangular wave voltage control mode is selected as the control mode to be prioritized. In this case, as shown in FIG. 8, voltage command correction unit 204 corrects voltage command value VH # so as to be a voltage value lower than voltage command value VH # (calculated value). The correction amount of voltage command value VH # is such that the modulation factor calculated based on corrected voltage command value VH # is within the modulation factor range (for example, 0.78 or more) in the rectangular wave voltage control mode. To be adjusted.

なお、モータ温度Tmotが所定値A以上であって、かつ、インバータ温度Tinvが所定値B以上である場合には、所定値Aに対するモータ温度Tmotの偏差および所定値Bに対するインバータ温度Tinvの偏差の大小関係に応じて、PWM制御モードおよび矩形波電圧制御モードのいずれかが優先すべき制御モードに選択される。   When the motor temperature Tmot is equal to or higher than the predetermined value A and the inverter temperature Tinv is equal to or higher than the predetermined value B, the deviation of the motor temperature Tmot relative to the predetermined value A and the deviation of the inverter temperature Tinv from the predetermined value B Depending on the magnitude relationship, either the PWM control mode or the rectangular wave voltage control mode is selected as the priority control mode.

再び図6を参照して、電圧指令補正部204は、優先すべき制御モードに従って電圧指令値VH♯を補正すると、補正後の電圧指令値VH♯をコンバータ用PWM回路206へ出力する。コンバータ用PWM回路206は、電圧センサ10からの直流電圧Vbと、電圧指令値VH♯と、電圧センサ13からのシステム電圧VHとに基づいて、システム電圧VHを電圧指令値VH♯に設定するためのデューティ比を演算し、演算したデューティ比に基づいて、昇降圧コンバータ12のスイッチング素子Q1,Q2をオン・オフ制御するためのスイッチング制御信号S1,S2を生成して昇降圧コンバータ12へ出力する。   Referring again to FIG. 6, voltage command correction unit 204 outputs corrected voltage command value VH # to converter PWM circuit 206 when voltage command value VH # is corrected in accordance with the control mode to be prioritized. Converter PWM circuit 206 sets system voltage VH to voltage command value VH # based on DC voltage Vb from voltage sensor 10, voltage command value VH #, and system voltage VH from voltage sensor 13. And the switching control signals S1 and S2 for on / off control of the switching elements Q1 and Q2 of the step-up / down converter 12 are generated based on the calculated duty ratio and output to the step-up / down converter 12. .

モード切換判定部500は、PWM制御モードよび矩形波電圧制御モード間のモード切換を判定する。さらに、モード切換判定部500は、PWM制御モード中でも、正弦波PWM制御および過変調PWM制御の切換を判定する機能を有する。過変調PWM制御の選択時には、制御信号OMがオンされる。   Mode switching determination unit 500 determines mode switching between the PWM control mode and the rectangular wave voltage control mode. Furthermore, mode switching determination unit 500 has a function of determining switching between sine wave PWM control and overmodulation PWM control even in the PWM control mode. When overmodulation PWM control is selected, the control signal OM is turned on.

切換スイッチ510は、モード切換判定部500によって選択される制御モードに従って、I側およびII側のいずれかに設定される。具体的には、PWM制御モードの選択時には、切換スイッチ510はI側に設定されており、PWM制御部300によって設定されたスイッチング制御信号S3〜S8に従い、擬似的な正弦波電圧が交流モータM1に印加される。一方、矩形波電圧制御モードの選択時には、切換スイッチ510はII側に設定されており、矩形波電圧制御部400によって設定されたスイッチング制御信号S3〜S8に従い、インバータ14により矩形波電圧が交流モータM1に印加される。   The changeover switch 510 is set to either the I side or the II side according to the control mode selected by the mode change determination unit 500. Specifically, when the PWM control mode is selected, the changeover switch 510 is set to the I side, and the pseudo sine wave voltage is changed to the AC motor M1 according to the switching control signals S3 to S8 set by the PWM control unit 300. To be applied. On the other hand, when the rectangular wave voltage control mode is selected, the changeover switch 510 is set to the II side, and the rectangular wave voltage is changed by the inverter 14 according to the switching control signals S3 to S8 set by the rectangular wave voltage control unit 400. Applied to M1.

ここで、モード切換判定部500は、図6に示すように、電流センサ24によって検出されたモータ電流MCRT、電圧センサ13によって検出されたシステム電圧VH、電流制御部304によって生成された電圧指令の電圧振幅|V|および電圧位相φvに基づいて、モード切換判定を実行する。たとえば、制御装置30が図9に示すフローチャートに従った制御処理を実行することにより、モード切換判定部500によるモード切換判定が実現される。   Here, as shown in FIG. 6, the mode switching determination unit 500 includes a motor current MCRT detected by the current sensor 24, a system voltage VH detected by the voltage sensor 13, and a voltage command generated by the current control unit 304. Based on the voltage amplitude | V | and the voltage phase φv, the mode switching determination is executed. For example, the mode switching determination by the mode switching determination unit 500 is realized by the control device 30 executing a control process according to the flowchart shown in FIG.

図9を参照して、まず制御装置30は、交流モータM1のトルク指令値Trqcomおよび回転数Nmtに基づき、システム電圧VHの目標値(電圧指令値VH♯)を演算する(ステップS01)。   Referring to FIG. 9, first, control device 30 calculates a target value (voltage command value VH #) of system voltage VH based on torque command value Trqcom and rotation speed Nmt of AC motor M1 (step S01).

次に、温度センサ20,22により検出されたインバータ温度Tinvおよびモータ温度Tmotを取得すると(ステップS02)、制御装置30は、インバータ温度Tinvおよびモータ温度Tmotの相対関係に応じて、優先すべき制御モードを選択する。そして、システム電圧VHを交流モータM1への電圧指令に変換する際の変調率が、その選択した制御モードの変調率範囲内となるように、電圧指令値VH♯を補正する(ステップS03)。そして、制御装置30は、システム電圧VHをフィードバック制御し、システム電圧VHが補正後の電圧指令値VH♯に一致するようにスイッチング制御信号S1,S2を生成する(ステップS04)。   Next, when the inverter temperature Tinv and the motor temperature Tmot detected by the temperature sensors 20 and 22 are acquired (step S02), the control device 30 performs control to be prioritized according to the relative relationship between the inverter temperature Tinv and the motor temperature Tmot. Select a mode. Then, voltage command value VH # is corrected so that the modulation rate when system voltage VH is converted into a voltage command to AC motor M1 is within the modulation rate range of the selected control mode (step S03). Then, control device 30 feedback-controls system voltage VH, and generates switching control signals S1 and S2 so that system voltage VH matches corrected voltage command value VH # (step S04).

次に、制御装置30は、現在の制御モードがPWM制御モードであるかどうかを判定する(ステップS05)。そして、制御装置30は、現在の制御モードがPWM制御モードであるとき(ステップS05のYES判定時)には、PWM制御モードに従う電圧指令の電圧振幅|V|および電圧位相φv、ならびにシステム電圧VHに基づいて、システム電圧VHを交流モータM1への電圧指令に変換する際の変調率を演算する(ステップS06)。   Next, the control device 30 determines whether or not the current control mode is the PWM control mode (step S05). When the current control mode is the PWM control mode (when YES is determined in step S05), control device 30 determines voltage amplitude | V | and voltage phase φv of the voltage command according to PWM control mode, and system voltage VH. Based on the above, the modulation factor for converting the system voltage VH into a voltage command to the AC motor M1 is calculated (step S06).

そして、制御装置30は、ステップS06で求めた変調率が0.78以上であるかどうかを判定する(ステップS07)。変調率≧0.78のとき(ステップS07のYES判定時)には、PWM制御モードでは適切な交流電圧を発生することができないため、制御装置30は、処理をステップS10に進めて、矩形波電圧制御モードを選択するように制御モードを切換える。   And the control apparatus 30 determines whether the modulation factor calculated | required by step S06 is 0.78 or more (step S07). When the modulation factor ≧ 0.78 (when YES is determined in step S07), since the appropriate AC voltage cannot be generated in the PWM control mode, the control device 30 advances the process to step S10 to generate a rectangular wave. The control mode is switched to select the voltage control mode.

一方、ステップS07のNO判定時、すなわち、ステップS06で求めた変調率が0.78未満であるときには、制御装置30は、PWM制御モードを継続的に選択する。この際には、図示は省略するが、制御装置30は、さらに変調率が0.61以下であるかどうかを判定する。そして、制御装置30は、変調率≦0.61のときには正弦波PWM制御を選択する一方で、変調率>0.61のときには、過変調PWM制御を選択する。   On the other hand, when NO is determined in step S07, that is, when the modulation factor obtained in step S06 is less than 0.78, control device 30 continuously selects the PWM control mode. At this time, although not shown, the control device 30 further determines whether or not the modulation rate is 0.61 or less. Control device 30 selects sine wave PWM control when the modulation factor ≦ 0.61, while selecting overmodulation PWM control when modulation factor> 0.61.

一方、制御装置30は、現在の制御モードが矩形波電圧制御モードであるとき(ステップS05のNO判定時)には、インバータ14から交流モータM1に供給される交流電流位相(実電流位相)φiの絶対値が、所定の切換電流位相φ0の絶対値よりも小さくなるか否かを監視する。なお、切換電流位相φ0は、交流モータM1の駆動時(力行時)および回生時で異なる値に設定されてもよい。   On the other hand, when current control mode is rectangular wave voltage control mode (when NO is determined in step S05), control device 30 provides AC current phase (actual current phase) φi supplied from inverter 14 to AC motor M1. It is monitored whether the absolute value of becomes smaller than the absolute value of the predetermined switching current phase φ0. Switching current phase φ0 may be set to a different value when AC motor M1 is driven (powering) and during regeneration.

制御装置30は、実電流位相φiの絶対値が切換電流位相φ0の絶対値よりも小さくなると(ステップS09のYES判定時)、制御モードを矩形波電圧制御モードからPWM制御モードに切換えるべきと判定して、PWM制御モードを選択する(ステップS08)。PWM制御モードの選択時には、PWM制御モードのうち、正弦波PWM制御および過変調PWM制御のいずれが選択されるべきかが決定される。   When the absolute value of actual current phase φi is smaller than the absolute value of switching current phase φ0 (when YES is determined in step S09), control device 30 determines that the control mode should be switched from the rectangular wave voltage control mode to the PWM control mode. Then, the PWM control mode is selected (step S08). When the PWM control mode is selected, it is determined which of the PWM control modes, sine wave PWM control or overmodulation PWM control should be selected.

一方、制御装置30は、ステップS09がNO判定のとき、すなわち実電流位相φiが切換電流位相φ0の絶対値以上であるときには、制御モードを矩形波電圧制御モードに維持する(ステップS10)。   On the other hand, control device 30 maintains the control mode in the rectangular wave voltage control mode when step S09 is NO, that is, when actual current phase φi is greater than or equal to the absolute value of switching current phase φ0 (step S10).

このように本実施の形態に従うモータ駆動システムの制御装置によれば、インバータ14への入力電圧(システム電圧VH)を可変制御可能な構成において、インバータ温度およびモータ温度の相対関係に応じて、温度上昇の抑制が必要と判断される発熱体(インバータ14または交流モータM1)の発熱量を低減させるために優先すべき制御モードが選択される。そして、システム電圧の電圧指令値VH♯を補正することによって、選択された制御モードへの切換えが行なわれる。これにより、インバータ14および交流モータM1の温度の平準化を図ることができる。   As described above, according to the control device for the motor drive system according to the present embodiment, in the configuration in which the input voltage (system voltage VH) to inverter 14 can be variably controlled, the temperature is determined according to the relative relationship between the inverter temperature and the motor temperature. A control mode to be prioritized is selected in order to reduce the amount of heat generated by the heating element (inverter 14 or AC motor M1) for which it is determined that suppression of the increase is necessary. Then, switching to the selected control mode is performed by correcting voltage command value VH # of the system voltage. Thereby, the temperature of inverter 14 and AC motor M1 can be leveled.

なお、本実施の形態では、インバータ温度Tinvおよびモータ温度Tmotの取得手段として、温度センサ20,22によってインバータ温度Tinvおよびモータ温度Tmotをそれぞれ検出する構成を示したが、交流モータM1の運転条件に基づいてインバータ温度およびモータ温度を推定する構成としてもよい。   In the present embodiment, the inverter temperature Tinv and the motor temperature Tmot are acquired by the temperature sensors 20 and 22 as means for acquiring the inverter temperature Tinv and the motor temperature Tmot, respectively. The inverter temperature and the motor temperature may be estimated based on this.

また、好ましい構成例として、インバータ14の入力電圧(システム電圧VH)を可変制御可能なように、モータ駆動システム100の直流電圧発生部10♯が昇降圧コンバータ12を含む構成を示したが、インバータ14への入力電圧を可変制御可能な構成であれば、直流電圧発生部10♯は本実施の形態に例示した構成には限定されない。   Further, as a preferred configuration example, a configuration has been shown in which DC voltage generation unit 10 # of motor drive system 100 includes buck-boost converter 12 so that the input voltage (system voltage VH) of inverter 14 can be variably controlled. DC voltage generation unit 10 # is not limited to the configuration exemplified in this embodiment as long as the input voltage to 14 can be variably controlled.

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

5 アース線、6,7 電力線、10♯ 直流電圧発生部、10,13 電圧センサ、11,24 電流センサ、12 昇降圧コンバータ、14 インバータ、15 U相上下アーム、16 V相上下アーム、17 W相上下アーム、20,22 温度センサ、25 回転角センサ、30 制御装置、100 モータ駆動システム、200 電圧変換制御部、202 電圧指令生成部、204 電圧指令補正部、206 コンバータ用PWM回路、300 PWM制御部、302 電流指令生成部、304 電圧制御部、304 電流制御部、306 PWM回路、400 矩形波電圧制御部、402 トルク検出部、404 演算部、406 電圧位相制御部、408 矩形波発生部、500 モード切換判定部、510 切換スイッチ、B 直流電源、C0,C1 平滑コンデンサ、D1〜D8 逆並列ダイオード、L1 リアクトル、M1 交流モータ、Q1〜Q8 電力用半導体スイッチング素子、SR1,SR2 システムリレー。   5 Ground wire, 6, 7 Power line, 10 # DC voltage generator, 10, 13 Voltage sensor, 11, 24 Current sensor, 12 Buck-boost converter, 14 Inverter, 15 U phase upper and lower arm, 16 V phase upper and lower arm, 17 W Phase upper and lower arms, 20, 22 Temperature sensor, 25 Rotation angle sensor, 30 Control device, 100 Motor drive system, 200 Voltage conversion control unit, 202 Voltage command generation unit, 204 Voltage command correction unit, 206 PWM circuit for converter, 300 PWM Control unit 302 current command generation unit 304 voltage control unit 304 current control unit 306 PWM circuit 400 rectangular wave voltage control unit 402 torque detection unit 404 calculation unit 406 voltage phase control unit 408 rectangular wave generation unit , 500 mode change determination unit, 510 changeover switch, B DC power supply, C0, First smoothing capacitor, D1 to D8 anti-parallel diode, L1 reactor, M1 AC motor, a semiconductor switching element for Q1~Q8 power, SR1, SR2 system relay.

Claims (1)

直流電源と、前記直流電源の出力を昇圧可能な電圧変換装置と、前記電圧変換装置が出力する直流電圧を交流モータ駆動のための交流電圧に変換するインバータとを備えたモータ駆動システムの制御装置であって、
前記交流モータに矩形波電圧を印加する第1の制御モードの選択時に、トルク指令値に対するトルク偏差に応じて前記矩形波電圧の位相を調整するフィードバック制御を行なう第1のモータ制御部と、
パルス幅変調制御に従って前記交流モータへの印加電圧を制御する第2の制御モードの選択時に、モータ電流のフィードバック制御を行なう第2のモータ制御部と、
前記電圧変換装置の出力電圧および前記交流モータへの印加電圧に基づき前記インバータによる電圧変換の変調率を算出するとともに、算出された変調率に基づいて、前記第1および第2の制御モードの間の切換の要否を判定するモード切換判定部と、
前記電圧変換装置の出力電圧を制御する電圧変換制御部とを備え、
前記電圧変換制御部は、
前記交流モータへの動作指令に基づいて、前記電圧変換装置の出力電圧の目標値である電圧指令値を生成する電圧指令値生成手段と、
前記インバータおよび前記交流モータの温度を取得する温度取得手段と、
前記温度取得手段によって取得された前記インバータの温度および前記交流モータの温度の相対関係に応じて、前記第1および第2の制御モードのいずれか一方を優先して適用すべき制御モードに選択するとともに、前記変調率が前記優先して適用すべき制御モードの変調率の範囲内となるように前記電圧指令値を補正する電圧指令値補正手段と、
前記電圧指令値補正手段によって補正された前記電圧指令値に従って、前記電圧変換装置の出力電圧を制御する電圧制御手段とを含む、モータ駆動システムの制御装置。
Control device for motor drive system comprising DC power supply, voltage converter capable of boosting output of DC power supply, and inverter for converting DC voltage output from voltage converter into AC voltage for AC motor drive Because
A first motor control unit that performs feedback control for adjusting a phase of the rectangular wave voltage in accordance with a torque deviation with respect to a torque command value when a first control mode for applying a rectangular wave voltage to the AC motor is selected;
A second motor control unit for performing feedback control of motor current when selecting a second control mode for controlling the voltage applied to the AC motor according to pulse width modulation control;
Based on the output voltage of the voltage converter and the voltage applied to the AC motor, the modulation rate of the voltage conversion by the inverter is calculated, and based on the calculated modulation rate, between the first and second control modes. A mode switching determination unit that determines whether or not switching is required;
A voltage conversion control unit for controlling the output voltage of the voltage converter,
The voltage conversion controller is
Voltage command value generating means for generating a voltage command value that is a target value of the output voltage of the voltage converter based on an operation command to the AC motor;
Temperature acquisition means for acquiring temperatures of the inverter and the AC motor;
Depending on the relative relationship between the temperature of the inverter acquired by the temperature acquisition means and the temperature of the AC motor, one of the first and second control modes is preferentially selected as the control mode to be applied. And voltage command value correction means for correcting the voltage command value so that the modulation rate falls within the range of the modulation rate of the control mode to be applied with priority.
And a voltage control means for controlling an output voltage of the voltage converter according to the voltage command value corrected by the voltage command value correction means.
JP2009043942A 2009-02-26 2009-02-26 Control apparatus for motor drive system Pending JP2010200527A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009043942A JP2010200527A (en) 2009-02-26 2009-02-26 Control apparatus for motor drive system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009043942A JP2010200527A (en) 2009-02-26 2009-02-26 Control apparatus for motor drive system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2010200527A true JP2010200527A (en) 2010-09-09

Family

ID=42824640

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009043942A Pending JP2010200527A (en) 2009-02-26 2009-02-26 Control apparatus for motor drive system

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2010200527A (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013085377A (en) * 2011-10-11 2013-05-09 Mitsubishi Electric Corp Synchronous machine controller
JP2017204943A (en) * 2016-05-12 2017-11-16 トヨタ自動車株式会社 Motor car
CN110299884A (en) * 2018-03-22 2019-10-01 丰田自动车株式会社 Motor system
CN110299873A (en) * 2018-03-22 2019-10-01 丰田自动车株式会社 Electric system
CN110299872A (en) * 2018-03-22 2019-10-01 丰田自动车株式会社 Electric system
JP2020058189A (en) * 2018-10-03 2020-04-09 株式会社Soken Drive system

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004166415A (en) * 2002-11-14 2004-06-10 Hitachi Ltd Equipment for driving and controlling motor
JP2007223452A (en) * 2006-02-23 2007-09-06 Hitachi Ltd Motor controller for hybrid vehicle
JP2007306658A (en) * 2006-05-09 2007-11-22 Toyota Motor Corp Motor drive unit
JP2008131851A (en) * 2006-11-27 2008-06-05 Nissan Motor Co Ltd Vehicle drive control arrangement, vehicle drive control method, and vehicle driving device
JP2008253000A (en) * 2007-03-29 2008-10-16 Toyota Motor Corp Drive controller of motor

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004166415A (en) * 2002-11-14 2004-06-10 Hitachi Ltd Equipment for driving and controlling motor
JP2007223452A (en) * 2006-02-23 2007-09-06 Hitachi Ltd Motor controller for hybrid vehicle
JP2007306658A (en) * 2006-05-09 2007-11-22 Toyota Motor Corp Motor drive unit
JP2008131851A (en) * 2006-11-27 2008-06-05 Nissan Motor Co Ltd Vehicle drive control arrangement, vehicle drive control method, and vehicle driving device
JP2008253000A (en) * 2007-03-29 2008-10-16 Toyota Motor Corp Drive controller of motor

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013085377A (en) * 2011-10-11 2013-05-09 Mitsubishi Electric Corp Synchronous machine controller
JP2017204943A (en) * 2016-05-12 2017-11-16 トヨタ自動車株式会社 Motor car
CN110299884B (en) * 2018-03-22 2022-11-01 丰田自动车株式会社 Motor system
CN110299873A (en) * 2018-03-22 2019-10-01 丰田自动车株式会社 Electric system
CN110299872A (en) * 2018-03-22 2019-10-01 丰田自动车株式会社 Electric system
JP2019170046A (en) * 2018-03-22 2019-10-03 トヨタ自動車株式会社 system
US11218098B2 (en) 2018-03-22 2022-01-04 Denso Corporation Motor system
JP7028008B2 (en) 2018-03-22 2022-03-02 株式会社デンソー system
CN110299884A (en) * 2018-03-22 2019-10-01 丰田自动车株式会社 Motor system
CN110299872B (en) * 2018-03-22 2022-11-29 丰田自动车株式会社 Electric machine system
CN110299873B (en) * 2018-03-22 2023-02-10 丰田自动车株式会社 Electric machine system
JP2020058189A (en) * 2018-10-03 2020-04-09 株式会社Soken Drive system
JP7323994B2 (en) 2018-10-03 2023-08-09 株式会社Soken drive system

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5297953B2 (en) Electric motor drive system for electric vehicle
JP4706324B2 (en) Control device for motor drive system
JP5133834B2 (en) AC motor control device
JP4506889B2 (en) AC motor control apparatus and control method
JP4729526B2 (en) Electric motor drive control device
JP4497235B2 (en) AC motor control apparatus and control method
JP5299439B2 (en) AC motor control device
JP4329855B2 (en) AC motor control device and AC motor control method
JP5633650B2 (en) Vehicle and vehicle control method
JP5482574B2 (en) AC motor control system
US20110273125A1 (en) Controller for ac electric motor and electric powered vehicle
JP2010161907A (en) Controller for motor driving control system
JP2010124544A (en) Alternating-current motor control apparatus
US9281774B2 (en) Motor control system
JP2006311770A (en) Controller of motor drive system
JP5369630B2 (en) AC motor control device
JP2010200527A (en) Control apparatus for motor drive system
JP5375679B2 (en) Control device for motor drive system
JP5352326B2 (en) Motor drive control device
JP2013017329A (en) Apparatus and method for controlling ac motor
JP2010124662A (en) Motor drive system
JP2010239812A (en) Power supply device
JP5768542B2 (en) AC motor control apparatus and control method
JP2010259227A (en) Control device of motor

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20110906

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20130214

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20130219

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20130702