JP2016208664A - Inverter controller - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an inverter, executing PWM control, capable of suppressing a common mode voltage generated when an amplitude of a fundamental wave is substantially zero.SOLUTION: A controller 30, applied to an inverter 10 having a plurality of phases and executing pulse width modulation control for converting DC power into AC power by changing switching states of switching elements SUp-SWn provided for each phase on the basis of comparison of fundamental waves VU*, VV*, VW* to carriers CU, CV, CW, sets a predetermined carrier of inversion phase to be a reverse phase relative to a predetermined carrier of reference phase in a plurality of phases.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

パルス幅変調制御を実施可能なインバータの制御装置に関する。   The present invention relates to an inverter control device capable of performing pulse width modulation control.

同期永久磁石モータや、電流駆動ステッピングモータの電力源として、パルス幅変調(PWM: Pulse Width Modulation)制御を実施可能なインバータが用いられている。インバータにおいて、PWM制御を実施すると、スイッチング素子に電流を流している状態で、所定のキャリア周期でスイッチング素子がオフオンされる(特許文献1)。   An inverter capable of performing pulse width modulation (PWM) control is used as a power source of a synchronous permanent magnet motor or a current driven stepping motor. When PWM control is performed in the inverter, the switching element is turned off and on at a predetermined carrier cycle in a state where a current is passed through the switching element (Patent Document 1).

特開平7−99795号公報JP-A-7-99795

ここで、モータの出力トルクの指令値が略0となると、インバータからモータの巻線に出力される出力電流又は出力電圧の指令値が略0とされる。出力電流又は出力電圧の指令値が略0となると、インバータが備える複数の相において、出力電流又は出力電圧の指令値である基本波の振幅が略0となる。この場合、各相の基本波がほぼ同一の波形となるため、基本波とキャリアとの比較に基づきスイッチング素子のオフオン制御を実施すると、各相のスイッチング素子のオフオン状態がほぼ同一となる。このため、各相のスイッチング素子が同時にオン状態とされているときに、大きなコモンモード電圧が生じることが懸念される。   Here, when the command value of the output torque of the motor becomes substantially zero, the command value of the output current or output voltage output from the inverter to the motor winding is made substantially zero. When the command value of the output current or the output voltage becomes approximately 0, the amplitude of the fundamental wave that is the command value of the output current or the output voltage becomes approximately 0 in a plurality of phases included in the inverter. In this case, since the fundamental wave of each phase has almost the same waveform, when the switching element off-on control is performed based on the comparison between the fundamental wave and the carrier, the off-on state of the switching element of each phase becomes substantially the same. For this reason, there is a concern that a large common mode voltage is generated when the switching elements of the respective phases are simultaneously turned on.

本発明は、上記課題に鑑みて為されたものであり、PWM制御を実施するインバータにおいて、基本波の振幅が略0となる場合に生じるコモンモード電圧を低減することを主たる目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and has as its main object to reduce the common mode voltage generated when the amplitude of the fundamental wave is substantially zero in an inverter that performs PWM control.

第1の発明は、複数の相を有するインバータ(10,10a)に適用され、基本波(VU*〜VZ*)とキャリア(CU〜CZ)との比較に基づいて、前記相毎に設けられたスイッチング素子(SUp〜SZn)の開閉状態を変更することで、直流電力を交流電力に変換するパルス幅変調制御を行うインバータの制御装置(30,30a)であって、前記複数の相において、所定の基準相のキャリアに対し、所定の反転相のキャリアを逆位相に制御する逆位相制御部を備えることを特徴とする。   The first invention is applied to the inverter (10, 10a) having a plurality of phases, and is provided for each phase based on a comparison between the fundamental waves (VU * to VZ *) and the carriers (CU to CZ). Inverter control devices (30, 30a) that perform pulse width modulation control for converting DC power into AC power by changing the open / closed state of the switching elements (SUp to SZn), and in the plurality of phases, An anti-phase control unit that controls a carrier having a predetermined inversion phase to an anti-phase with respect to a carrier having a predetermined reference phase is provided.

基本波の振幅が略0となる場合に、各相のキャリアの位相が同一であると、各相のスイッチング素子がほぼ同時にオンされ、ほぼ同時にオフされることになる。これにより、スイッチング素子がオン状態とされている間に、大きなコモンモード電圧が生じる。そこで、基準相のキャリアに対し、反転相のキャリアを逆位相にする構成とした。この構成にすることで、基準相の電圧波形と、反転相の電圧波形とが互いに打ち消し合う。このため、基本波の振幅が略0となる場合に生じるコモンモード電圧を低減することが可能となる。   If the amplitude of the fundamental wave is substantially 0 and the phase of the carrier of each phase is the same, the switching elements of each phase are turned on almost simultaneously and turned off almost simultaneously. Thereby, a large common mode voltage is generated while the switching element is turned on. In view of this, the inverted phase carrier is opposite in phase to the reference phase carrier. With this configuration, the reference phase voltage waveform and the inverted phase voltage waveform cancel each other. For this reason, it is possible to reduce the common mode voltage generated when the amplitude of the fundamental wave is substantially zero.

第2の発明は、複数の相を有するインバータ(10b)に適用され、基本波とキャリアとの比較に基づいて、前記相毎に設けられたスイッチング素子(SUp〜SZn)の開閉状態を変更することで、直流電力を交流電力に変換するパルス幅変調制御を行うインバータの制御装置(30b)であって、前記インバータは、互いに180度の電気角をなして複数の相を有する2つの巻線の組み合わせを備える回転電機(21b)に対して電力を出力するものであって、前記制御装置(30b)は、前記2つの巻線の組み合わせにおいて、各相の電圧を互いに反転することを特徴とする。   The second invention is applied to the inverter (10b) having a plurality of phases, and changes the open / closed state of the switching elements (SUp to SZn) provided for each phase based on the comparison between the fundamental wave and the carrier. Thus, an inverter control device (30b) that performs pulse width modulation control for converting DC power into AC power, the inverter includes two windings having a plurality of phases at an electrical angle of 180 degrees relative to each other Power is output to a rotating electrical machine (21b) having a combination of the above, wherein the control device (30b) inverts the voltages of the respective phases in the combination of the two windings. To do.

2つの巻線の組み合わせにおいて、各相の電圧を互いに反転することで、電圧波形が互いに打ち消し合う。このため、コモンモード電圧を低減することが可能となり、ノイズの主要な周波数成分における瞬時的な大きさを抑制することが可能となる。また、その2つの巻線が互いに180度の電気角をなすことで、インバータの出力電圧が、回転電機の出力に有効に作用する。   In the combination of the two windings, the voltage waveforms cancel each other by inverting the voltages of the respective phases. For this reason, it is possible to reduce the common mode voltage, and it is possible to suppress the instantaneous magnitude of the main frequency component of noise. Further, since the two windings form an electrical angle of 180 degrees with each other, the output voltage of the inverter effectively acts on the output of the rotating electrical machine.

第1実施形態の電気的構成図。The electrical block diagram of 1st Embodiment. 基本波の振幅が略0となる場合に、コモンモード電圧が増加する理由を説明する図。The figure explaining the reason that common mode voltage increases when the amplitude of a fundamental wave becomes substantially zero. 第1実施形態によるコモンモード電圧低減作用を説明する図。The figure explaining the common mode voltage reduction effect | action by 1st Embodiment. ターンオン時間とターンオフ時間との差異によって生じる、基準相の電圧と、反転相の電圧とのずれを説明する図。The figure explaining the shift | offset | difference of the voltage of a reference | standard phase and the voltage of an inversion phase which arises by the difference between turn-on time and turn-off time. 第1実施形態による基準相の電圧と、反転相の電圧とのずれを低減する作用を説明する図。The figure explaining the effect | action which reduces the shift | offset | difference of the voltage of the reference | standard phase by the 1st Embodiment, and the voltage of an inversion phase. 第1実施形態の効果を示す図。The figure which shows the effect of 1st Embodiment. 第2実施形態の電気的構成図。The electrical block diagram of 2nd Embodiment. 第3実施形態の電気的構成図。The electrical block diagram of 3rd Embodiment. 第3実施形態の電機子巻線を表す図。The figure showing the armature winding of 3rd Embodiment.

(第1実施形態)
本発明にかかるインバータの制御装置を、車載主機として多相回転機(3相回転電機)を備える車両(例えば、電気自動車やハイブリッド車)に適用した第1実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
(First embodiment)
DESCRIPTION OF EMBODIMENTS A first embodiment in which an inverter control device according to the present invention is applied to a vehicle (for example, an electric vehicle or a hybrid vehicle) provided with a multiphase rotating machine (three-phase rotating electrical machine) as an in-vehicle main unit will be described with reference to the drawings. To do.

図1に第1実施形態の電力システムを表す電気的構成図を示す。電力システムは、直流電力を交流電力に変換するインバータ10、インバータ10から電力供給されるモータジェネレータ21、及び、インバータ10を制御する制御装置30を備えている。本実施形態において、モータジェネレータ21は、車載主機であり、駆動軸(図示略)に連結されている。モータジェネレータ21は、例えば、埋込永久磁石同期モータ(IPMSM: Interior Permanent Magnet Synchronous Motor)である。モータジェネレータ21は、インバータ10を介して、直流電源としてのバッテリ20に接続されている。バッテリ20の出力電圧は、例えば100V以上である。   FIG. 1 shows an electrical configuration diagram representing the power system of the first embodiment. The power system includes an inverter 10 that converts DC power into AC power, a motor generator 21 that is supplied with power from the inverter 10, and a control device 30 that controls the inverter 10. In the present embodiment, the motor generator 21 is an in-vehicle main machine and is connected to a drive shaft (not shown). The motor generator 21 is, for example, an interior permanent magnet synchronous motor (IPMSM). The motor generator 21 is connected to a battery 20 as a DC power source via the inverter 10. The output voltage of the battery 20 is, for example, 100V or more.

インバータ10は、上アームスイッチSUp,SVp,SWpと下アームスイッチSUn,SVn,SWnとの直列接続体を備えている。U相上下アームスイッチSUp,SUnの接続点には、モータジェネレータ21のU相が接続され、V相上下アームスイッチSVp,SVnの接続点には、モータジェネレータ21のV相が接続され、W相上下アームスイッチSWp,SWnの接続点には、モータジェネレータ21のW相が接続されている。   The inverter 10 includes a series connection body of upper arm switches SUp, SVp, SWp and lower arm switches SUn, SVn, SWn. The U-phase of the motor generator 21 is connected to the connection point of the U-phase upper and lower arm switches SUp and SUn, and the V-phase of the motor generator 21 is connected to the connection point of the V-phase upper and lower arm switches SVp and SVn. The W phase of the motor generator 21 is connected to a connection point between the upper and lower arm switches SWp and SWn.

本実施形態では、各スイッチSUp〜SWnとして、電圧制御形の半導体スイッチング素子を用い、より具体的には、IGBTを用いている。そして、各スイッチSUp〜SWnには、各フリーホイールダイオードDUp〜DWnが逆並列に接続されている。また、インバータ10は、バッテリ20側に平滑コンデンサ11を備えている。   In the present embodiment, voltage controlled semiconductor switching elements are used as the switches SUp to SWn, and more specifically, IGBTs are used. And each freewheel diode DUp-DWn is connected to each switch SUp-SWn in antiparallel. Further, the inverter 10 includes a smoothing capacitor 11 on the battery 20 side.

電力システムは、相電流検出手段として、モータジェネレータ21のU相に流れる電流を検出するU相電流センサ12Uと、V相に流れる電流を検出するV相電流センサ12Vと、W相に流れる電流を検出するW相電流センサ12Wとを備えている。また、電力システムは、回転角検出手段として、モータジェネレータ21の回転角(電気角θe)を検出する回転角センサ13(例えばレゾルバ)を備えている。   The electric power system uses, as phase current detection means, a U-phase current sensor 12U that detects a current that flows in the U-phase of the motor generator 21, a V-phase current sensor 12V that detects a current that flows in the V-phase, and a current that flows in the W-phase. And a W-phase current sensor 12W for detection. In addition, the electric power system includes a rotation angle sensor 13 (for example, a resolver) that detects a rotation angle (electrical angle θe) of the motor generator 21 as a rotation angle detection unit.

制御装置30は、モータジェネレータ21の制御量(本実施形態ではトルク)をその目標値(以下、目標トルクTrq*)にフィードバック制御すべく、インバータ10を制御する。詳しくは、制御装置30は、上記各種センサの検出値に基づき、インバータ10を構成するスイッチSUp〜SWnのオフオン状態(開閉状態)を操作する操作信号gUp〜gWnを生成し、各操作信号gUp〜gWnを各スイッチSUp〜SWnに対して出力することで、PWM制御を実施する。なお、目標トルクTrq*は、例えば、制御装置30の外部に設けられた制御装置であって、制御装置30よりも上位の制御装置から出力される。   The control device 30 controls the inverter 10 so as to feedback control the control amount (torque in the present embodiment) of the motor generator 21 to the target value (hereinafter, target torque Trq *). Specifically, the control device 30 generates the operation signals gUp to gWn for operating the off / on states (open / closed states) of the switches SUp to SWn constituting the inverter 10 based on the detection values of the various sensors, and the operation signals gUp to PWM control is performed by outputting gWn to each of the switches SUp to SWn. The target torque Trq * is, for example, a control device provided outside the control device 30, and is output from a control device higher than the control device 30.

制御装置30の動作について、以下に詳述する。電流指令生成部31は、目標トルクTrq*及び電気角θeに基づいて、相電流IU,IV,IWの目標値である目標電流IU*,IV*,IW*を生成する。   The operation of the control device 30 will be described in detail below. Current command generator 31 generates target currents IU *, IV *, IW *, which are target values of phase currents IU, IV, IW, based on target torque Trq * and electrical angle θe.

具体的には、電流指令生成部31は、電気角θeに基づき算出されるモータジェネレータ21の回転角速度ω、及び、目標トルクTrq*に基づいて、d軸電流目標値id*、及び、q軸電流目標値iq*を算出する。さらに、電流指令生成部31は、電気角θeに基づいて、d軸電流目標値id*、及び、q軸電流目標値iq*を座標変換して、目標電流IU*,IV*,IW*を生成する。   Specifically, the current command generation unit 31 calculates the d-axis current target value id * and the q-axis based on the rotational angular velocity ω of the motor generator 21 calculated based on the electrical angle θe and the target torque Trq *. The current target value iq * is calculated. Further, the current command generation unit 31 performs coordinate conversion of the d-axis current target value id * and the q-axis current target value iq * based on the electrical angle θe, and obtains the target currents IU *, IV *, and IW *. Generate.

偏差算出部32U,32V,32Wは、相電流IU,IV,IWの検出値と、目標電流IU*,IV*,IW*との偏差ΔIU,ΔIV,ΔIWを算出する。PID演算部33U,33V,33Wは、偏差ΔIU,ΔIV,ΔIWに基づき、PID(Proportional Integral Derivative)演算を実施し、相電圧VU,VV,VWの目標電圧である目標正弦波VU*,VV*,VW*を算出する。相電圧VU,VV,VWの目標電圧である目標正弦波VU*,VV*,VW*は、それぞれ120度の位相差が設けられているため、相電圧VU,VV,VWにも、それぞれ120度の位相差が設けられる。   Deviation calculation units 32U, 32V, and 32W calculate deviations ΔIU, ΔIV, and ΔIW between detected values of phase currents IU, IV, and IW and target currents IU *, IV *, and IW *. The PID calculation units 33U, 33V, 33W perform PID (Proportional Integral Derivative) calculation based on the deviations ΔIU, ΔIV, ΔIW, and target sine waves VU *, VV * which are target voltages of the phase voltages VU, VV, VW. , VW * is calculated. Since the target sine waves VU *, VV *, and VW * that are the target voltages of the phase voltages VU, VV, and VW are each provided with a phase difference of 120 degrees, the phase voltages VU, VV, and VW are also 120 respectively. A degree phase difference is provided.

比較器34U,34V,34Wは、目標正弦波(基本波)VU*,VV*,VW*と、キャリア(搬送波)とを比較することで、上アームスイッチSUp,SVp,SWpの操作信号である上アーム操作信号gUp,gVp,gWpを出力する。また、NOT回路35U,35V,35Wは、上アーム操作信号gUp,gVp,gWpを反転し、下アームスイッチSUn,SVn,SWnの操作信号である下アーム操作信号gUn,gVn,gWnを出力する。   The comparators 34U, 34V, and 34W are operation signals for the upper arm switches SUp, SVp, and SWp by comparing the target sine waves (fundamental waves) VU *, VV *, and VW * with the carrier (carrier wave). Upper arm operation signals gUp, gVp, gWp are output. The NOT circuits 35U, 35V, and 35W invert the upper arm operation signals gUp, gVp, and gWp, and output lower arm operation signals gUn, gVn, and gWn that are operation signals for the lower arm switches SUn, SVn, and SWn.

上アーム操作信号gUp,gVp,gWpと、対応する下アーム操作信号gUn,gVn,gWnとは、互いに相補的な信号(論理が反転した信号)となっている。すなわち、上アームスイッチSUp,SVp,SWpと、対応する下アームスイッチSUn,SVn,SWnとは、交互にオン状態とされる。また、上アームスイッチSUp,SVp,SWpと、対応する下アームスイッチSUn,SVn,SWnとは、同時にオン状態となることがないように、デッドタイムが設けられている。   The upper arm operation signals gUp, gVp, gWp and the corresponding lower arm operation signals gUn, gVn, gWn are complementary signals (signals whose logics are inverted). That is, the upper arm switches SUp, SVp, SWp and the corresponding lower arm switches SUn, SVn, SWn are alternately turned on. The upper arm switches SUp, SVp, SWp and the corresponding lower arm switches SUn, SVn, SWn are provided with a dead time so that they are not turned on at the same time.

ここで、PWM制御を実施すると、キャリア周波数に応じて、スイッチSUp〜SWnがオフオンされることになる。このスイッチSUp〜SWnのオフオンによって、コモンモード電圧が発生する。特に、目標正弦波VU*,VV*,VW*の振幅が0Vに近づくと、コモンモード電圧が大きくなる。コモンモード電圧が大きくなることで、コモンモード電圧に起因する電磁ノイズが増加し、コモンモード電圧に起因するモータジェネレータ21の軸受けの電食が悪化する。   Here, when PWM control is performed, the switches SUp to SWn are turned off according to the carrier frequency. A common mode voltage is generated by turning the switches SUp to SWn off and on. In particular, when the amplitude of the target sine waves VU *, VV *, and VW * approaches 0V, the common mode voltage increases. When the common mode voltage is increased, electromagnetic noise due to the common mode voltage is increased, and the electrolytic corrosion of the bearing of the motor generator 21 due to the common mode voltage is deteriorated.

図2を用いて、目標正弦波VU*,VV*,VW*の振幅が0Vに近づいた場合に、コモンモード電圧が増加する原因を説明する。   The reason why the common mode voltage increases when the amplitude of the target sine waves VU *, VV *, and VW * approaches 0V will be described with reference to FIG.

目標正弦波VU*,VV*,VW*の振幅が0Vとなると、目標正弦波VU*,VV*,VW*の波形が同一となる。このため、U相のスイッチSUp,SUnと、V相のスイッチSVp,SVnと、W相のスイッチSWp、SWnと、が同期してオンオフされることになる。   When the amplitudes of the target sine waves VU *, VV *, and VW * are 0V, the waveforms of the target sine waves VU *, VV *, and VW * are the same. Therefore, the U-phase switches SUp and SUn, the V-phase switches SVp and SVn, and the W-phase switches SWp and SWn are turned on and off in synchronization.

このため、各相電圧VU,VV,VWが0Vから電源電圧Vdcまで同時に増加し、その後、電源電圧Vdcから0Vまで同時に減少する。このため、コモンモード電圧VCの振幅が最大値であるVdcとなる。ここで、コモンモード電圧VCは、各相電圧VU,VV,VWの検出値の和を相数である3で除算して得られた値である。   For this reason, the phase voltages VU, VV, VW simultaneously increase from 0 V to the power supply voltage Vdc, and then decrease simultaneously from the power supply voltage Vdc to 0 V. For this reason, the amplitude of the common mode voltage VC is Vdc, which is the maximum value. Here, the common mode voltage VC is a value obtained by dividing the sum of the detected values of the phase voltages VU, VV, VW by 3 which is the number of phases.

そこで、本実施形態の制御装置30(逆位相制御部)は、U相を基準相、V相を反転相とし、U相のキャリアCUに対し、V相のキャリアCVを逆位相にする制御を実施する。図3を用いて、本実施形態におけるキャリアCU,CV,CWの波形、及び、コモンモード電圧VCの波形を説明する。   Therefore, the control device 30 (anti-phase control unit) of the present embodiment controls the U phase as a reference phase and the V phase as an inverted phase, and controls the V phase carrier CV to be in an opposite phase with respect to the U phase carrier CU. carry out. The waveforms of the carriers CU, CV, and CW and the common mode voltage VC in the present embodiment will be described with reference to FIG.

目標正弦波VU*,VV*がキャリアCU,CVの平均値である0Vとなっている状況で、U相のキャリアCUに対し、V相のキャリアCVが逆位相とされている。このため、U相電圧VUの波形と、V相電圧VVの波形とが反転する。つまり、U相電圧VUの変化と、V相電圧VVの変化とが打ち消し合うように、相電圧VU,VVが変化する。これにより、コモンモード電圧VCは、Vdc/3と、2Vdc/3との間で交互に変化する。つまり、各相キャリアCU,CV,CWを同一にした場合と比較して、コモンモード電圧VCのピーク値が2/3となり、振幅が1/3となる。   In a situation where the target sine waves VU * and VV * are 0V, which is an average value of the carriers CU and CV, the V-phase carrier CV is in an opposite phase to the U-phase carrier CU. For this reason, the waveform of the U-phase voltage VU and the waveform of the V-phase voltage VV are inverted. That is, the phase voltages VU and VV change so that the change in the U-phase voltage VU and the change in the V-phase voltage VV cancel each other. As a result, the common mode voltage VC changes alternately between Vdc / 3 and 2Vdc / 3. That is, the peak value of the common mode voltage VC is 2/3 and the amplitude is 1/3 compared to the case where the phase carriers CU, CV, and CW are the same.

ここで、スイッチSUp〜SWnにおいて、ターンオン時間Tonとターンオフ時間Toffとの間で差異が存在すると、操作信号gVp,gVnを、操作信号gUp,gUnに対して反転させたとしても、U相電圧VUとV相電圧VVとの間にずれが生じる懸念がある。ここで、ターンオンとは、下アームスイッチSUn,SVn,SWnをオン状態とすることを言い、ターンオフとは、下アームスイッチSUn,SVn,SWnをオフ状態とすることを言う。   Here, if there is a difference between the turn-on time Ton and the turn-off time Toff in the switches SUp to SWn, even if the operation signals gVp and gVn are inverted with respect to the operation signals gUp and gUn, the U-phase voltage VU There is a concern that a deviation occurs between the V-phase voltage VV and the V-phase voltage VV. Here, turn-on means that the lower arm switches SUn, SVn, and SWn are turned on, and turn-off means that the lower arm switches SUn, SVn, and SWn are turned off.

図4を用いて、スイッチSUp〜SWnのターンオン時間Tonとターンオフ時間Toffとの差異によって生じるU相電圧VUとV相電圧VVとの間のずれを説明する。ターンオン時間Tonは、ターンオン遅延時間T1と、立ち下がり時間T2との和で表される。また、ターンオフ時間Toffは、ターンオフ遅延時間T3と、立ち上がり時間T4との和で表される。   A difference between the U-phase voltage VU and the V-phase voltage VV caused by the difference between the turn-on time Ton and the turn-off time Toff of the switches SUp to SWn will be described with reference to FIG. The turn-on time Ton is represented by the sum of the turn-on delay time T1 and the fall time T2. The turn-off time Toff is represented by the sum of the turn-off delay time T3 and the rise time T4.

ターンオン遅延時間T1は、スイッチSUp〜SWnの入力容量を充電し、スイッチSUp〜SWnのゲート電圧が閾値電圧まで上昇するまでに要する時間である。また、立ち下がり時間T2は、出力電圧が立ち下がるまでに要する時間である。ターンオフ遅延時間T3は、スイッチSUp〜SWnの入力容量を放電し、スイッチSUp〜SWnのゲート電圧が下降するまでに要する時間である。また、立ち上がり時間T4は、出力電圧が立ち上がるまでに要する時間である。以下の説明では、ターンオン遅延時間T1が、ターンオフ遅延時間T3より長く、立ち下がり時間T2が、立ち上がり時間T4より長いとする。   The turn-on delay time T1 is a time required for charging the input capacitances of the switches SUp to SWn and for the gate voltages of the switches SUp to SWn to rise to the threshold voltage. The fall time T2 is the time required for the output voltage to fall. The turn-off delay time T3 is a time required until the input capacitances of the switches SUp to SWn are discharged and the gate voltages of the switches SUp to SWn are lowered. The rise time T4 is a time required for the output voltage to rise. In the following description, it is assumed that the turn-on delay time T1 is longer than the turn-off delay time T3, and the fall time T2 is longer than the rise time T4.

時刻TAにおいて、U相キャリアCUが目標正弦波VU*(0V)を上回る。これにより、操作信号gUnがハイとされ、スイッチSUnがオンされる。また、V相キャリアCVが目標正弦波VV*(0V)を下回る。これにより、操作信号gVnがハイとされ、スイッチSVnがオンされる。操作信号の変化に伴い、相電圧VUが立ち下がり、相電圧VVが立ち上がる。ここで、相電圧VVは、相電圧VUより早く立ち上がる。これにより、相電圧VUの変化を相電圧VVの変化で打ち消せず、コモンモード電圧VCのピーク値が大きくなる懸念が生じる。   At time TA, the U-phase carrier CU exceeds the target sine wave VU * (0 V). As a result, the operation signal gUn is set high and the switch SUn is turned on. Further, the V-phase carrier CV is lower than the target sine wave VV * (0 V). As a result, the operation signal gVn is set high and the switch SVn is turned on. As the operation signal changes, the phase voltage VU falls and the phase voltage VV rises. Here, the phase voltage VV rises earlier than the phase voltage VU. As a result, the change in the phase voltage VU cannot be canceled out by the change in the phase voltage VV, and there is a concern that the peak value of the common mode voltage VC increases.

時刻TBにおいて、U相キャリアCUが目標正弦波VU*(0V)を下回る。これにより、操作信号gUnがロウとされ、スイッチSUnがオフされる。また、V相キャリアCVが目標正弦波VV*(0V)を下回る。これにより、操作信号gVnがハイとされ、スイッチSVnがオンされる。操作信号の変化に伴い、相電圧VUが立ち上がり、相電圧VVが立ち下がる。ここで、相電圧VVは、相電圧VUより遅れて立ち上がる。これにより、相電圧VUの変化を相電圧VVの変化で打ち消せず、コモンモード電圧VCのピーク値が大きくなる懸念が生じる。   At time TB, the U-phase carrier CU falls below the target sine wave VU * (0 V). As a result, the operation signal gUn is set low and the switch SUn is turned off. Further, the V-phase carrier CV is lower than the target sine wave VV * (0 V). As a result, the operation signal gVn is set high and the switch SVn is turned on. As the operation signal changes, the phase voltage VU rises and the phase voltage VV falls. Here, the phase voltage VV rises later than the phase voltage VU. As a result, the change in the phase voltage VU cannot be canceled out by the change in the phase voltage VV, and there is a concern that the peak value of the common mode voltage VC increases.

基準相の電圧であるU相電圧VUの立ち下がりにおいて、U相電圧VUが電源電圧Vdcの1/2に達するのは、時刻TAから時間「T1+T2/2」経過後である。また、V相電圧VVが電源電圧Vdcの1/2に達するのは、時刻TAから時間「T3+T4/2」経過後である。つまり、V相電圧VVは、U相電圧VUに比べて、偏差ΔT(=(T1+T2/2)−(T3+T4/2))だけ早く、電源電圧Vdcの1/2に達する。   The U-phase voltage VU reaches ½ of the power supply voltage Vdc at the trailing edge of the U-phase voltage VU, which is the reference phase voltage, after the time “T1 + T2 / 2” has elapsed from the time TA. The V-phase voltage VV reaches 1/2 of the power supply voltage Vdc after the time “T3 + T4 / 2” has elapsed from the time TA. That is, the V-phase voltage VV reaches 1/2 of the power supply voltage Vdc earlier than the U-phase voltage VU by a deviation ΔT (= (T1 + T2 / 2) − (T3 + T4 / 2)).

同様に、基準相の電圧であるU相電圧VUの立ち上がりにおいて、U相電圧VUが電源電圧Vdcの1/2に達するのは、時刻TAから時間「T3+T4/2」経過後である。また、V相電圧VVが電源電圧Vdcの1/2に達するのは、時刻TAから時間「T1+T2/2」経過後である。つまり、V相電圧VVは、U相電圧VUに比べて、偏差ΔT(=(T1+T2/2)−(T3+T4/2))だけ遅れて、電源電圧Vdcの1/2に達する。   Similarly, at the rise of the U-phase voltage VU that is the voltage of the reference phase, the U-phase voltage VU reaches 1/2 of the power supply voltage Vdc after the time “T3 + T4 / 2” has elapsed from the time TA. The V-phase voltage VV reaches ½ of the power supply voltage Vdc after the time “T1 + T2 / 2” has elapsed from the time TA. That is, the V-phase voltage VV is delayed by a deviation ΔT (= (T1 + T2 / 2) − (T3 + T4 / 2)) from the U-phase voltage VU, and reaches 1/2 of the power supply voltage Vdc.

そこで、本実施形態の制御装置30は、反転相のキャリアであるV相キャリアCVに対してオフセット電圧ΔVを設けることで、上述したターンオン時間Ton及びターンオフ時間Toffの差異に起因したU相電圧VUとV相電圧VVとのずれを補正する。この補正について、図5を用いて説明を行う。   Therefore, the control device 30 of the present embodiment provides the offset voltage ΔV for the V-phase carrier CV that is the carrier of the inversion phase, so that the U-phase voltage VU caused by the difference between the turn-on time Ton and the turn-off time Toff described above. And the V-phase voltage VV are corrected. This correction will be described with reference to FIG.

図5に示すように、偏差ΔTに相当するオフセット電圧ΔVだけV相キャリアCVを増加、つまりオフセットさせる。オフセット電圧ΔVは、偏差ΔTに対し、三角波であるキャリアCVの傾きを積算することで算出する。V相キャリアCVのオフセットによって、V相キャリアCVが目標正弦波VV*を下回る時刻が偏差ΔTだけ遅れるとともに、V相キャリアCVが目標正弦波VV*を上回る時刻が偏差ΔTだけ早くなる。   As shown in FIG. 5, the V-phase carrier CV is increased, that is, offset by an offset voltage ΔV corresponding to the deviation ΔT. The offset voltage ΔV is calculated by integrating the slope of the carrier CV, which is a triangular wave, with the deviation ΔT. Due to the offset of the V-phase carrier CV, the time when the V-phase carrier CV falls below the target sine wave VV * is delayed by a deviation ΔT, and the time when the V-phase carrier CV exceeds the target sine wave VV * is advanced by a deviation ΔT.

これにより、U相電圧VUの立ち下がりにおいて、U相電圧VUが電源電圧Vdcの1/2に達する時刻と、V相電圧VVが電源電圧Vdcの1/2に達する時刻とが同一となる。また、U相電圧VUの立ち上がりにおいて、U相電圧VUが電源電圧Vdcの1/2に達する時刻と、V相電圧VVが電源電圧Vdcの1/2に達する時刻とが同一となる。つまり、ターンオン時間Tonとターンオフ時間Toffとの差異に起因するU相電圧VUの変化と、V相電圧VVの変化のずれを低減させることができる。   Thereby, at the fall of U-phase voltage VU, the time when U-phase voltage VU reaches 1/2 of power supply voltage Vdc is the same as the time when V-phase voltage VV reaches 1/2 of power supply voltage Vdc. Further, at the rise of the U-phase voltage VU, the time when the U-phase voltage VU reaches 1/2 of the power supply voltage Vdc and the time when the V-phase voltage VV reaches 1/2 of the power supply voltage Vdc are the same. That is, it is possible to reduce the difference between the change in the U-phase voltage VU and the change in the V-phase voltage VV due to the difference between the turn-on time Ton and the turn-off time Toff.

つまり、反転相のキャリアCVが三角波であるため、ターンオン時間Tonとターンオフ時間Toffとの差異に基づいて、反転相のキャリアCVに所定量のオフセット電圧ΔVを設ける構成によれば、ΔV>0となると、反転相の相電圧VVの立ち上がりが遅くなり、かつ、反転相の立ち下がりが早くなる。また、ΔV<0となると、反転相の相電圧VVの立ち上がり時間が早くなり、かつ、反転相の立ち下がる時間が遅くなる。このように、キャリアが三角波の場合、スイッチのターンオン時間Tonと、ターンオフ時間Toffとの間の差異によって生じる基準相の相電圧VUと反転相の相電圧VVとのずれを簡易な構成で解消することができる。   That is, since the inverted-phase carrier CV is a triangular wave, according to the configuration in which a predetermined amount of offset voltage ΔV is provided to the inverted-phase carrier CV based on the difference between the turn-on time Ton and the turn-off time Toff, ΔV> 0 As a result, the rise of the phase voltage VV of the inversion phase is delayed, and the fall of the inversion phase is accelerated. Further, when ΔV <0, the rising time of the phase voltage VV of the inversion phase is accelerated and the time of falling of the inversion phase is delayed. In this way, when the carrier is a triangular wave, the difference between the reference phase phase voltage VU and the inverted phase voltage VV caused by the difference between the switch turn-on time Ton and the turn-off time Toff is eliminated with a simple configuration. be able to.

図1の説明に戻り、U相キャリア波形生成部37Uは、キャリア周波数生成部36から入力される周波数に基づいて、U相キャリアCUを生成する。U相キャリア波形生成部37Uは、U相キャリアCUを比較器34Uに出力するとともに、U相キャリアCUをW相キャリアCWとして比較器34Wに出力する。   Returning to the description of FIG. 1, the U-phase carrier waveform generation unit 37 </ b> U generates a U-phase carrier CU based on the frequency input from the carrier frequency generation unit 36. U-phase carrier waveform generation unit 37U outputs U-phase carrier CU to comparator 34U and outputs U-phase carrier CU as W-phase carrier CW to comparator 34W.

位相生成部38は、目標正弦波VU*,VV*,VW*の振幅に基づき、位相θVを算出する。具体的には、目標正弦波VU*,VV*,VW*の振幅が略0であることを条件として、位相θVを180度に設定する。また、目標正弦波VU*,VV*,VW*の振幅が略0でない場合には、位相θVを0度に設定する。   The phase generator 38 calculates the phase θV based on the amplitudes of the target sine waves VU *, VV *, and VW *. Specifically, the phase θV is set to 180 degrees on condition that the amplitudes of the target sine waves VU *, VV *, and VW * are substantially zero. When the amplitudes of the target sine waves VU *, VV *, and VW * are not substantially 0, the phase θV is set to 0 degree.

オフセット生成部39は、U相電圧VU,V相電圧VV,W相電圧VWの検出値を取得する電圧取得部(図示略)からU相電圧VU,V相電圧VVの検出値をそれぞれ取得する。オフセット生成部39は、U相電圧VU,V相電圧VVの検出値に基づいて、ターンオン遅延時間T1、立ち下がり時間T2、ターンオフ遅延時間T3、及び、立ち上がり時間T4をそれぞれ取得する。そして、オフセット生成部39は、ターンオン遅延時間T1、立ち下がり時間T2、ターンオフ遅延時間T3、及び、立ち上がり時間T4に基づいて、偏差ΔTを算出し、その算出結果に基づいて、オフセット電圧ΔVを算出する。なお、目標正弦波VU*,VV*,VW*の振幅が略0でない場合、オフセット生成部39は、オフセット電圧ΔVを0Vに設定する。   The offset generation unit 39 acquires detection values of the U-phase voltage VU and V-phase voltage VV from a voltage acquisition unit (not shown) that acquires detection values of the U-phase voltage VU, V-phase voltage VV, and W-phase voltage VW, respectively. . The offset generation unit 39 acquires a turn-on delay time T1, a fall time T2, a turn-off delay time T3, and a rise time T4 based on the detected values of the U-phase voltage VU and the V-phase voltage VV. Then, the offset generator 39 calculates the deviation ΔT based on the turn-on delay time T1, the fall time T2, the turn-off delay time T3, and the rise time T4, and calculates the offset voltage ΔV based on the calculation result. To do. When the amplitudes of the target sine waves VU *, VV *, and VW * are not substantially 0, the offset generation unit 39 sets the offset voltage ΔV to 0V.

V相キャリア波形生成部37Vには、U相キャリア波形生成部37UからU相キャリアCUが入力され、位相生成部38から位相θVが入力され、オフセット生成部39からオフセット電圧ΔVが入力される。V相キャリア波形生成部37Vは、U相キャリアCU、位相θV及びオフセット電圧ΔVに基づいて、V相キャリアCVを生成し、比較器34Vに出力する。   The V-phase carrier waveform generation unit 37V receives the U-phase carrier CU from the U-phase carrier waveform generation unit 37U, the phase θV from the phase generation unit 38, and the offset voltage ΔV from the offset generation unit 39. The V-phase carrier waveform generation unit 37V generates a V-phase carrier CV based on the U-phase carrier CU, the phase θV, and the offset voltage ΔV, and outputs the V-phase carrier CV to the comparator 34V.

ここで、位相生成部38により生成される位相θVにより、目標正弦波VU*,VV*,VW*の振幅が略0であることを条件として、V相キャリア波形生成部37Vによって生成されるV相キャリアCVは、U相キャリアCUに対して逆位相とされる。キャリアを逆位相にすることによるノイズ低減効果は、相電圧の指令値VU*,VV*,VW*(基本波)の振幅が略0となる場合に、有効に作用する。そこで、基本波の振幅が略0となる場合に、反転相のキャリアを逆位相にする構成とした。   Here, V generated by the V-phase carrier waveform generation unit 37V on the condition that the amplitudes of the target sine waves VU *, VV *, and VW * are substantially 0 based on the phase θV generated by the phase generation unit 38. The phase carrier CV has an opposite phase to the U-phase carrier CU. The noise reduction effect by setting the carrier to the opposite phase works effectively when the amplitudes of the phase voltage command values VU *, VV *, and VW * (fundamental wave) are substantially zero. Therefore, when the amplitude of the fundamental wave is substantially 0, the inverted phase carrier is set to the opposite phase.

図6に、本実施形態に係るキャリアの反転を実施した場合のノイズ周波数特性(淡色)と、キャリアの反転を実施しない場合のノイズ周波数特性(濃色)とを示す。ノイズ周波数特性は、コモンモード電圧VCを、フーリエ変換を用いて時間領域から周波数領域に変換したものである。キャリアの反転を実施した場合のノイズ周波数特性と、キャリアの反転を実施しない場合のノイズ周波数特性とを比較すると、1MHz以下の周波数帯域において、コモンモード電圧VCが3〜6dB程度減少している。   FIG. 6 shows a noise frequency characteristic (light color) when carrier inversion according to the present embodiment is performed, and a noise frequency characteristic (dark color) when carrier inversion is not performed. The noise frequency characteristic is obtained by converting the common mode voltage VC from the time domain to the frequency domain using Fourier transform. Comparing the noise frequency characteristic when carrier inversion is performed with the noise frequency characteristic when carrier inversion is not performed, the common mode voltage VC is reduced by about 3 to 6 dB in a frequency band of 1 MHz or less.

(第2実施形態)
図7に第2実施形態の電力システムを表す電気的構成図を示す。ここで、図1に示す第1実施形態の構成と同一の構成については同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
(Second Embodiment)
FIG. 7 shows an electrical configuration diagram representing the power system of the second embodiment. Here, the same components as those of the first embodiment shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted as appropriate.

図7に示すモータジェネレータ21aは6相回転電機である。モータジェネレータ21aは、図1に示すモータジェネレータ21と比較して、U,V,W相に加え、X,Y,Z相を有している。インバータ10aは、6相を有するインバータであり、モータジェネレータ21aと同様に、U,V,W相に加え、X,Y,Z相を有している。本実施形態の電力システムは、相電流検出手段として、モータジェネレータ21aのX相に流れる電流を検出するX相電流センサ12Xと、Y相に流れる電流を検出するY相電流センサ12Yと、Z相に流れる電流を検出するZ相電流センサ12Zとを備えている。   The motor generator 21a shown in FIG. 7 is a six-phase rotating electric machine. Motor generator 21a has X, Y, and Z phases in addition to U, V, and W phases as compared with motor generator 21 shown in FIG. Inverter 10a is an inverter having six phases, and has X, Y, and Z phases in addition to U, V, and W phases, similarly to motor generator 21a. The power system of the present embodiment includes, as phase current detection means, an X-phase current sensor 12X that detects a current flowing in the X phase of the motor generator 21a, a Y-phase current sensor 12Y that detects a current flowing in the Y phase, and a Z phase. And a Z-phase current sensor 12Z for detecting a current flowing through the.

インバータ10aは、上アームスイッチSUp,SVp,SWpと下アームスイッチSUn,SVn,SWnとの直列接続体に加え、上アームスイッチSXp,SYp,SZpと下アームスイッチSXn,SYn,SZnとの直列接続体を備えている。そして、各スイッチSXp〜SZnには、各フリーホイールダイオードDXp〜DZnが逆並列に接続されている。   The inverter 10a includes a series connection of upper arm switches SXp, SYp, SZp and lower arm switches SXn, SYn, SZn in addition to a series connection body of upper arm switches SUp, SVp, SWp and lower arm switches SUn, SVn, SWn. Has a body. The free wheel diodes DXp to DZn are connected in antiparallel to the switches SXp to SZn.

制御装置30aは、各スイッチSUp〜SZnのオフオン状態を操作する操作信号gUp〜gZnを生成し、各操作信号gUp〜gZnを各スイッチSUp〜SZnに出力する。制御装置30aの電流指令部31aは、U,V,W相の目標電流IU*,IV*,IW*に加え、X,Y,Z相の目標電流IX*,IY*,IZ*を生成する。制御装置30aは、偏差算出部32U,32V,32Wに加え、偏差算出部32X,32Y,32Zを有する。また、制御装置30aは、PID演算部33U,33V,33Wに加え、PID演算部33X,33Y,33Zを有する。また、制御装置30aは、比較器34U,34V,34Wに加え、比較器34X,34Y,34Zを有する。また、NOT回路35U,35V,35Wに加え、NOT回路35X,35Y,35Zを有する。   The control device 30a generates operation signals gUp to gZn that operate the off / on states of the switches SUp to SZn, and outputs the operation signals gUp to gZn to the switches SUp to SZn. The current command unit 31a of the control device 30a generates X, Y, and Z phase target currents IX *, IY *, and IZ * in addition to U, V, and W phase target currents IU *, IV *, and IW *. . The control device 30a includes deviation calculation units 32X, 32Y, and 32Z in addition to the deviation calculation units 32U, 32V, and 32W. The control device 30a includes PID calculation units 33X, 33Y, and 33Z in addition to the PID calculation units 33U, 33V, and 33W. In addition to the comparators 34U, 34V, and 34W, the control device 30a includes comparators 34X, 34Y, and 34Z. In addition to NOT circuits 35U, 35V, and 35W, NOT circuits 35X, 35Y, and 35Z are provided.

制御装置30aは、電流指令部31a、偏差算出部32X,32Y,32Z、PID演算部33X,33Y,33Z、比較器34X,34Y,34Z、及び、NOT回路35X,35Y,35Zによって、操作信号gUp〜gWuと同様に、操作信号gXp〜gZuを生成する。   The control device 30a includes an operation signal gUp by a current command unit 31a, deviation calculation units 32X, 32Y, 32Z, PID calculation units 33X, 33Y, 33Z, comparators 34X, 34Y, 34Z, and NOT circuits 35X, 35Y, 35Z. The operation signals gXp to gZu are generated in the same manner as .about.gWu.

ここで、制御装置30aは、第1キャリア波形生成部37a1と、第2キャリア波形生成部37a2とを有する。第1キャリア波形生成部37a1は、キャリア周波数生成部36から入力される周波数に基づいて、U相キャリアCUを生成する。第1キャリア波形生成部37a1は、U相キャリアCUを比較器34Uに出力し、U相キャリアCUをV相キャリアCVとして比較器34Vに出力し、U相キャリアCUをW相キャリアCWとして比較器34Wに出力する。   Here, the control device 30a includes a first carrier waveform generation unit 37a1 and a second carrier waveform generation unit 37a2. The first carrier waveform generation unit 37a1 generates a U-phase carrier CU based on the frequency input from the carrier frequency generation unit 36. The first carrier waveform generation unit 37a1 outputs the U-phase carrier CU to the comparator 34U, outputs the U-phase carrier CU as the V-phase carrier CV to the comparator 34V, and the U-phase carrier CU as the W-phase carrier CW. Output to 34W.

第2キャリア波形生成部37a2には、第1キャリア波形生成部37a1からU相キャリアCUが入力され、位相生成部38から位相θXが入力され、オフセット生成部39からオフセット電圧ΔXが入力される。これら、U相キャリアCU、位相θX及びオフセット電圧ΔVに基づいて、X相キャリアCXを生成する。目標正弦波VU*,VV*,VW*の振幅が略0であることを条件として、第2キャリア波形生成部37a2によって生成されるX相キャリアCXは、U相キャリアCUに対し、逆位相とされる。第2キャリア波形生成部37a2は、X相キャリアCXを比較器34Xに出力し、X相キャリアCXをY相キャリアCYとして比較器34Yに出力し、X相キャリアCXをZ相キャリアCZとして比較器34Zに出力する。   The U-phase carrier CU is input from the first carrier waveform generation unit 37a1, the phase θX is input from the phase generation unit 38, and the offset voltage ΔX is input from the offset generation unit 39 to the second carrier waveform generation unit 37a2. An X-phase carrier CX is generated based on the U-phase carrier CU, the phase θX, and the offset voltage ΔV. On the condition that the amplitudes of the target sine waves VU *, VV *, and VW * are substantially 0, the X-phase carrier CX generated by the second carrier waveform generation unit 37a2 has an opposite phase to the U-phase carrier CU. Is done. The second carrier waveform generator 37a2 outputs the X-phase carrier CX to the comparator 34X, outputs the X-phase carrier CX to the comparator 34Y as the Y-phase carrier CY, and compares the X-phase carrier CX as the Z-phase carrier CZ. To 34Z.

本実施形態では、インバータ10aが偶数相であり、全ての相のうち、半分が基準相として設定され、残りの半分(基準相として設定されなかった相)が反転相として設定される。具体的には6相のうち、U,V,Wが基準相として設定され、X,Y,Zが反転相として設定される。このように設定することで、全ての相の変化が打ち消されることになり、コモンモード電圧VCをより効果的に抑制することが可能になる。   In the present embodiment, the inverter 10a is an even-numbered phase, and among all the phases, half is set as the reference phase, and the remaining half (phase not set as the reference phase) is set as the inverted phase. Specifically, among the six phases, U, V, and W are set as reference phases, and X, Y, and Z are set as inverted phases. By setting in this way, changes in all phases are canceled out, and the common mode voltage VC can be more effectively suppressed.

(第3実施形態)
図8に第3実施形態の電力システムを表す電気的構成図を示す。ここで、図1に示す第1実施形態、及び、図7に示す第2実施形態の構成と同一の構成については同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
(Third embodiment)
FIG. 8 shows an electrical configuration diagram representing the power system of the third embodiment. Here, the same components as those of the first embodiment shown in FIG. 1 and the second embodiment shown in FIG. 7 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted as appropriate.

本実施形態のモータジェネレータ21bは、3相2重巻線を有する3相回転電機である。モータジェネレータ21bは、図1に示すモータジェネレータ21と比較して、U,V,W相に加え、X,Y,Z相を有している。また、図7に示すモータジェネレータ21aと比較して、U,V,W相と、X,Y,Z相とに独立して電圧が印加される。   The motor generator 21b of this embodiment is a three-phase rotating electric machine having a three-phase double winding. Motor generator 21b has X, Y, and Z phases in addition to U, V, and W phases as compared with motor generator 21 shown in FIG. Further, compared to the motor generator 21a shown in FIG. 7, voltages are applied independently to the U, V, and W phases and the X, Y, and Z phases.

図9にモータジェネレータ21bの電機子巻線を示す。モータジェネレータ21bは、巻線22U,22V,22W,22X,22Y,22Zを有する。巻線22U,22V,22Wは中性点で互いに接続されており、巻線22X,22Y,22Zは中性点で互いに接続されている。巻線22U,22V,22Wの中性点と、巻線22X,22Y,22Zの中性点とは、接続されておらず、絶縁されている。   FIG. 9 shows the armature winding of the motor generator 21b. The motor generator 21b has windings 22U, 22V, 22W, 22X, 22Y, and 22Z. The windings 22U, 22V, and 22W are connected to each other at a neutral point, and the windings 22X, 22Y, and 22Z are connected to each other at a neutral point. The neutral points of the windings 22U, 22V, and 22W and the neutral points of the windings 22X, 22Y, and 22Z are not connected and are insulated.

ここで、U相巻線22Uと、X相巻線22Xとは、互いに180度の電気角をなしている。また、V相巻線22Vと、Y相巻線22Yとは、互いに180度の電気角をなしている。W相巻線22Wと、Z相巻線22Zとは、互いに180度の電気角をなしている。つまり、モータジェネレータ21bは、互いに180度の電気角をなして複数の相を有する2つの巻線の組み合わせを備えている。   Here, the U-phase winding 22U and the X-phase winding 22X form an electrical angle of 180 degrees. Further, the V-phase winding 22V and the Y-phase winding 22Y form an electrical angle of 180 degrees. The W-phase winding 22W and the Z-phase winding 22Z form an electrical angle of 180 degrees. In other words, the motor generator 21b includes a combination of two windings having a plurality of phases at an electrical angle of 180 degrees.

図8の説明に戻り、制御装置30bの比較器34Uは、目標正弦波VU*と、キャリアCUとを比較することで、操作信号gUp,gXnを生成し、スイッチSUp,SXnにそれぞれ出力する。また、操作信号gUp,gXnは、NOT回路35Uによって反転され、操作信号gUn,gXpとしてスイッチSUn,SXpにそれぞれ出力する。   Returning to the description of FIG. 8, the comparator 34U of the control device 30b compares the target sine wave VU * with the carrier CU to generate operation signals gUp and gXn, and outputs them to the switches SUp and SXn, respectively. Further, the operation signals gUp and gXn are inverted by the NOT circuit 35U and output to the switches SUn and SXp as the operation signals gUn and gXp, respectively.

また、制御装置30bの比較器34Vは、目標正弦波VV*と、キャリアCVとを比較することで、操作信号gVp,gYnを生成し、スイッチSVp,SYnにそれぞれ出力する。また、操作信号gVp,gYnは、NOT回路35Vによって反転され、操作信号gVn,gYpとしてスイッチSVn,SYpにそれぞれ出力する。   The comparator 34V of the control device 30b compares the target sine wave VV * with the carrier CV to generate operation signals gVp and gYn, and outputs them to the switches SVp and SYn, respectively. Further, the operation signals gVp and gYn are inverted by the NOT circuit 35V and output to the switches SVn and SYp as the operation signals gVn and gYp, respectively.

また、制御装置30bの比較器34Wは、目標正弦波VW*と、キャリアCWとを比較することで、操作信号gWp,gZnを生成し、スイッチSWp,SZnにそれぞれ出力する。また、操作信号gWp,gZnは、NOT回路35Wによって反転され、操作信号gWn,gZpとしてスイッチSWn,SZpにそれぞれ出力する。   Further, the comparator 34W of the control device 30b compares the target sine wave VW * with the carrier CW to generate operation signals gWp and gZn, and outputs them to the switches SWp and SZn, respectively. Further, the operation signals gWp and gZn are inverted by the NOT circuit 35W and output to the switches SWn and SZp as the operation signals gWn and gZp, respectively.

これにより、U相電圧VUと、X相電圧VXとは、互いの変化を打ち消すように変化する。V相電圧VVと、Y相電圧VYとは、互いの変化を打ち消すように変化する。W相電圧VWと、Z相電圧VZとは、互いの変化を打ち消すように変化する。また、U相巻線22UとX相巻線22Xとの組み合わせ、V相巻線22VとY相巻線22Yとの組み合わせ、及び、W相巻線22WとZ相巻線22Zとの組み合わせは、互いに180度の電気角をなしている。このため、U相電圧VUとX相電圧VXとの組み合わせ、V相電圧VVとY相電圧VYとの組み合わせ、及び、W相電圧VWとZ相電圧VZとの組み合わせにおいて、相電圧が互いに反転している場合に、インバータ10bの出力電圧が、モータジェネレータ21bの出力に有効に作用する。   As a result, the U-phase voltage VU and the X-phase voltage VX change so as to cancel each other's changes. V-phase voltage VV and Y-phase voltage VY change so as to cancel each other's change. W-phase voltage VW and Z-phase voltage VZ change so as to cancel each other's change. The combination of the U-phase winding 22U and the X-phase winding 22X, the combination of the V-phase winding 22V and the Y-phase winding 22Y, and the combination of the W-phase winding 22W and the Z-phase winding 22Z are as follows: The electrical angles are 180 degrees from each other. Therefore, in the combination of the U-phase voltage VU and the X-phase voltage VX, the combination of the V-phase voltage VV and the Y-phase voltage VY, and the combination of the W-phase voltage VW and the Z-phase voltage VZ, the phase voltages are mutually inverted. In this case, the output voltage of the inverter 10b effectively acts on the output of the motor generator 21b.

(他の実施形態)
・上記実施形態における制御装置30は、3相インバータや6相インバータ以外に適用されるものであってもよい。例えば、単相インバータに適用されるものであってもよい。
(Other embodiments)
-The control apparatus 30 in the said embodiment may be applied other than a 3-phase inverter or a 6-phase inverter. For example, it may be applied to a single phase inverter.

・モータジェネレータ21は、埋込永久磁石同期モータに代えて、例えば、界磁巻線型同期モータであってもよい。   The motor generator 21 may be, for example, a field winding type synchronous motor instead of the embedded permanent magnet synchronous motor.

・スイッチSUp〜SUnは、IGBTに代えて、例えば、MOS−FETであってもよい。   The switches SUp to SUn may be, for example, MOS-FETs instead of the IGBT.

・第1実施形態において、W相キャリアCWの位相が、U相キャリアCUの位相と同一となるような構成としたが、これを変更してもよい。例えば、W相キャリアCWの位相を、V相キャリアCVの位相と同一となるような構成としてもよい。また、W相キャリアCWの位相を、U相キャリアの位相及びV相キャリアの位相のいずれとも異なるような構成としてもよい。   In the first embodiment, the phase of the W-phase carrier CW is configured to be the same as the phase of the U-phase carrier CU. However, this may be changed. For example, the phase of the W-phase carrier CW may be configured to be the same as the phase of the V-phase carrier CV. Further, the phase of the W-phase carrier CW may be different from both the phase of the U-phase carrier and the phase of the V-phase carrier.

・第2実施形態において、U,V,W相のキャリアCU,CV,CWの位相は互いに異なるものであってもよい。   In the second embodiment, the phases of the U, V, and W phase carriers CU, CV, and CW may be different from each other.

・相電流IU,IV,IWの検出値をdq軸座標系に変換したd軸電流Id、及び、q軸電流Iqと、d軸電流目標値id*、及び、q軸電流目標値iq*との偏差ΔIq,ΔIdを算出する構成としてもよい。さらに、その偏差ΔIq,ΔIdにPID演算を実施することで、q軸目標電圧Vq*及びd軸目標電圧Vd*を算出する。そして、その目標電圧Vq,VdをVUW座標系に変換することで、目標正弦波VU*,VV*,VW*を算出する構成とするとよい。   The d-axis current Id, q-axis current Iq, d-axis current target value id *, and q-axis current target value iq * obtained by converting the detected values of the phase currents IU, IV, IW into the dq-axis coordinate system The deviations ΔIq and ΔId may be calculated. Further, the q-axis target voltage Vq * and the d-axis target voltage Vd * are calculated by performing PID calculation on the deviations ΔIq and ΔId. The target voltages Vq and Vd may be converted into a VUW coordinate system to calculate the target sine waves VU *, VV * and VW *.

・第1実施形態の位相生成部38は、目標正弦波VU*,VV*,VW*の振幅に基づき、位相θVを算出する。これを変更し、位相生成部は、目標電流IU*,IV*,IW*の振幅(出力電流の目標値)に基づき、位相θVを算出する構成としてもよい。具体的には、目標電流IU*,IV*,IW*の振幅が略0であることを条件として、位相θVを180度に設定する。また、目標電流IU*,IV*,IW*の振幅が略0でない場合には、位相θVを0度に設定する。同様に、位相生成部は、相電流IU,IV,IW(出力電流)に基づいて、位相θVを算出する構成としてもよい。   The phase generation unit 38 of the first embodiment calculates the phase θV based on the amplitudes of the target sine waves VU *, VV *, and VW *. By changing this, the phase generator may be configured to calculate the phase θV based on the amplitudes (target values of the output current) of the target currents IU *, IV *, and IW *. Specifically, the phase θV is set to 180 degrees on condition that the amplitudes of the target currents IU *, IV *, and IW * are substantially zero. When the amplitudes of the target currents IU *, IV *, and IW * are not substantially 0, the phase θV is set to 0 degree. Similarly, the phase generation unit may be configured to calculate the phase θV based on the phase currents IU, IV, IW (output current).

・キャリアCU,CV,CW,CZ,CY,CZの波形として、三角波に代えて、ノコギリ波を用いてもよい。   A sawtooth wave may be used as the waveform of the carriers CU, CV, CW, CZ, CY, and CZ instead of the triangular wave.

・オフセット生成部39によるオフセット電圧ΔVの生成に代えて、スイッチのターンオン遅延時間T1、立ち下がり時間T2、ターンオフ遅延時間T3、及び、立ち上がり時間T4を取得し、それらの値に基づいて、オフセット電圧ΔVを定め、制御装置30にオフセット電圧ΔVを予め記憶させておく構成としてもよい。   Instead of generating the offset voltage ΔV by the offset generator 39, the switch turn-on delay time T1, the fall time T2, the turn-off delay time T3, and the rise time T4 are obtained, and the offset voltage is obtained based on these values. A configuration may be adopted in which ΔV is determined and the control device 30 stores the offset voltage ΔV in advance.

・第1実施形態及び第2実施形態において、反転相のキャリアをオフセットさせる構成に代えて、オフセット電圧ΔVだけ基準相のキャリアを減少、つまりオフセットさせる構成としてもよい。   -In 1st Embodiment and 2nd Embodiment, it may replace with the structure which offsets the carrier of an inversion phase, and it is good also as a structure which reduces the carrier of a reference phase by offset voltage (DELTA) V, ie, offsets.

・オフセット生成部39は、ターンオン時間Tonとターンオフ時間Toffとを取得し、ターンオン時間Ton及びターンオフ時間Toffに基づいて、オフセット電圧ΔVを生成する構成としてもよい。   The offset generation unit 39 may be configured to acquire the turn-on time Ton and the turn-off time Toff and generate the offset voltage ΔV based on the turn-on time Ton and the turn-off time Toff.

・第1実施形態及び第2実施形態において、常に位相θV,θXを180度に設定するものであってもよい。   In the first and second embodiments, the phases θV and θX may always be set to 180 degrees.

10…インバータ、30…制御装置(逆位相制御部)、SUp〜SWn…スイッチング素子。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Inverter, 30 ... Control apparatus (antiphase control part), SUp-SWn ... Switching element.

Claims (7)

複数の相を有するインバータ(10,10a)に適用され、基本波(VU*〜VZ*)とキャリア(CU〜CZ)との比較に基づいて、前記相毎に設けられたスイッチング素子(SUp〜SZn)の開閉状態を変更することで、直流電力を交流電力に変換するパルス幅変調制御を行うインバータの制御装置(30,30a)であって、
前記複数の相において、所定の基準相のキャリアに対し、所定の反転相のキャリアを逆位相に制御する逆位相制御部を備えることを特徴とする制御装置。
Applied to the inverter (10, 10a) having a plurality of phases, and based on a comparison between the fundamental waves (VU * to VZ *) and the carriers (CU to CZ), switching elements (SUp to A control device (30, 30a) of an inverter that performs pulse width modulation control for converting DC power into AC power by changing an open / close state of (SZn),
A control apparatus comprising: an antiphase control unit configured to control a predetermined inversion phase carrier to an antiphase with respect to a predetermined reference phase carrier in the plurality of phases.
前記逆位相制御部(38)は、前記インバータの出力電流又は出力電圧が略0となることを条件として、前記基準相のキャリアに対し、前記反転相のキャリアを逆位相に制御することを特徴とする請求項1に記載の制御装置。   The anti-phase control unit (38) controls the carrier of the inversion phase to the anti-phase with respect to the carrier of the reference phase on the condition that the output current or the output voltage of the inverter becomes substantially zero. The control device according to claim 1. 前記逆位相制御部(39)は、前記スイッチング素子のターンオン時間と、ターンオフ時間との差異に基づいて、前記基準相及び前記反転相の一方のキャリアに所定量のオフセットを設けることを特徴とする請求項1又は2に記載の制御装置。   The anti-phase control unit (39) provides a predetermined amount of offset in one carrier of the reference phase and the inversion phase based on a difference between a turn-on time and a turn-off time of the switching element. The control device according to claim 1 or 2. 前記基準相及び前記反転相の電圧を取得する電圧取得部を備え、
前記逆位相制御部は、前記電圧取得部の取得した前記基準相及び前記反転相の電圧に基づいて、前記スイッチング素子のターンオン時間、及び、ターンオフ時間を取得することを特徴とする請求項3に記載の制御装置。
A voltage acquisition unit for acquiring voltages of the reference phase and the inversion phase;
The antiphase control unit acquires a turn-on time and a turn-off time of the switching element based on the reference phase voltage and the inverted phase voltage acquired by the voltage acquisition unit. The control device described.
前記キャリアは三角波であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の制御装置。   The control device according to claim 1, wherein the carrier is a triangular wave. 前記インバータ(20a)は、偶数の相を有し、
前記逆位相制御部(30a)は、前記偶数の相において、半分の相を前記基準相として設定し、前記偶数の相において、前記基準相として設定されなかった相を前記反転相として設定することを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の制御装置。
The inverter (20a) has an even number of phases;
The anti-phase control unit (30a) sets half of the even-numbered phases as the reference phase and sets the phase that is not set as the reference phase as the inversion phase in the even-numbered phase. The control device according to any one of claims 1 to 5, wherein:
複数の相を有するインバータ(10b)に適用され、基本波とキャリアとの比較に基づいて、前記相毎に設けられたスイッチング素子(SUp〜SZn)の開閉状態を変更することで、直流電力を交流電力に変換するパルス幅変調制御を行うインバータの制御装置(30b)であって、
前記インバータは、互いに180度の電気角をなして複数の相を有する2つの巻線の組み合わせを備える回転電機(21b)に対して電力を出力するものであって、
前記制御装置(30b)は、前記2つの巻線の組み合わせにおいて、各相の電圧を互いに反転することを特徴とする制御装置。
DC power is applied to the inverter (10b) having a plurality of phases by changing the open / close state of the switching elements (SUp to SZn) provided for each phase based on the comparison between the fundamental wave and the carrier. An inverter control device (30b) that performs pulse width modulation control for conversion to AC power,
The inverter outputs electric power to a rotating electrical machine (21b) including a combination of two windings having a plurality of phases at an electrical angle of 180 degrees with respect to each other,
The control device (30b) reverses the voltages of each phase in the combination of the two windings.
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