JP5805262B1 - Electric motor control device - Google Patents

Electric motor control device Download PDF

Info

Publication number
JP5805262B1
JP5805262B1 JP2014089929A JP2014089929A JP5805262B1 JP 5805262 B1 JP5805262 B1 JP 5805262B1 JP 2014089929 A JP2014089929 A JP 2014089929A JP 2014089929 A JP2014089929 A JP 2014089929A JP 5805262 B1 JP5805262 B1 JP 5805262B1
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
phase
command value
value
dead time
duty
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.)
Active
Application number
JP2014089929A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2015211487A (en
Inventor
亮 篠原
亮 篠原
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.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric 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 Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP2014089929A priority Critical patent/JP5805262B1/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5805262B1 publication Critical patent/JP5805262B1/en
Publication of JP2015211487A publication Critical patent/JP2015211487A/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Control Of Ac Motors In General (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

【課題】電動機の制御装置において、制御応答性を損なうことなく、デッドタイムによって発生する電動機の出力電圧制限を抑制することを目的とする。また、電動機の中性点電位の変動をできるだけ抑えた速度安定性の良い電動機の制御装置の提供を目的とする。【解決手段】PWM制御信号に応じてインバータ20のスイッチング動作を制御することによりインバータに入力される直流電源電圧を変換して電動機10の出力トルクを制御する電動機の制御装置であって、最終指令値演算部は、デッドタイムとPWM制御信号のキャリア周波数に基づいて出力指令限界値を演算して、各相毎のデッドタイム補償指令値と出力指令限界値とを比較し、デッドタイム補償指令値が出力指令限界値を超えている相がある場合、当該超えている相のデッドタイム補償指令値と出力指令限界値との差に基づいて各相毎の最終指令値を補正することを特徴とする電動機の制御装置。【選択図】図12An object of the present invention is to suppress an output voltage limit of a motor generated by dead time without impairing control responsiveness in a motor control device. It is another object of the present invention to provide a motor control device with good speed stability that suppresses fluctuations in the neutral point potential of the motor as much as possible. An electric motor control device that controls a switching operation of an inverter according to a PWM control signal to convert a DC power supply voltage input to the inverter to control an output torque of the electric motor. The value calculation unit calculates the output command limit value based on the dead time and the carrier frequency of the PWM control signal, compares the dead time compensation command value for each phase with the output command limit value, and determines the dead time compensation command value. When there is a phase that exceeds the output command limit value, the final command value for each phase is corrected based on the difference between the dead time compensation command value of the phase that exceeds the output command limit value. The motor control device. [Selection] Figure 12

Description

本発明は、インバータ駆動される電動機の制御装置に関し、より特定的には、デッドタイムによって発生する電動機の出力電圧制限の抑制に関するものである。   The present invention relates to a control device for an electric motor driven by an inverter, and more particularly to suppression of output voltage limitation of an electric motor generated due to dead time.

従来より、3相モータの駆動装置として電圧形PWMインバータが用いられている。一般に、電圧形PWMインバータは、高電位側スイッチング素子(上側スイッチ、上SWとも呼ぶ)と低電位側スイッチング素子(下側スイッチ、下SWとも呼ぶ)とからなる逆変換回路を備える。   Conventionally, a voltage-type PWM inverter has been used as a driving device for a three-phase motor. Generally, the voltage source PWM inverter includes an inverse conversion circuit including a high potential side switching element (also referred to as an upper switch and an upper SW) and a low potential side switching element (also referred to as a lower switch and a lower SW).

各相の上側スイッチと下側スイッチとは、同時にオンするとショートするため、原則として、一方がオンのとき他方がオフとなるようスイッチングする。しかし、オン/オフの切換に微小時間の遅れが生ずるため、上下スイッチが共にオフする時間を設けることで、瞬間的に同時にオンすることを防止している。この「上下スイッチの短絡を防止するための時間」をデッドタイムという。   Since the upper switch and the lower switch of each phase are short-circuited when turned on at the same time, in principle, switching is performed so that when one is turned on, the other is turned off. However, since a minute time delay occurs in the on / off switching, the time when both the upper and lower switches are turned off is prevented from being turned on instantaneously at the same time. This “time for preventing the short circuit of the upper and lower switches” is referred to as dead time.

このデッドタイムの期間は、各相の電流(相電流とも呼ぶ)の向きにより出力電圧が変わるため、デッドタイム期間の出力を考慮せずにスイッチング素子へのPWM制御信号を生成すると、相電流の向きによっては、所望の出力電圧から誤差が生じる。このため、デッドタイムによって生じる出力電圧誤差を補償する処理(デッドタイム補償処理と呼ぶ)が一般的に実行される。   During this dead time period, the output voltage changes depending on the direction of the current of each phase (also called phase current). Therefore, if the PWM control signal to the switching element is generated without considering the output of the dead time period, the phase current Depending on the orientation, an error occurs from the desired output voltage. For this reason, a process for compensating for an output voltage error caused by dead time (referred to as dead time compensation process) is generally executed.

具体的には、電流が電動機に流れ込む向きの場合(電流を正とする)、デッドタイムの間は出力電圧が低電位側の電圧となる、すなわち、上SWがオフ、下SWがオンと同等の出力となる。この場合、上SWをオンしている期間分だけ出力がなされるため、上SW用デューティを補正する必要はない。
一方、電流が電動機から流れ出す向きの場合(電流を負とする)、デッドタイムの間は出力電圧が高電位側の電圧となる、すなわち、上SWがオン、下SWがオフと同等の出力となる。この場合、上SWをオンしている期間だけでなくデッドタイムの期間も出力がなされるため、上SW用デューティを補正する必要がある。詳細には、上SWのオン期間をデッドタイム分減少させるよう、上SW用デューティをデッドタイムに相当するデューティ分だけ減少させる。
なお、単にデューティと記した場合、上SW用デューティを意味するものとする。
Specifically, when the current flows into the motor (the current is positive), the output voltage becomes a low potential side voltage during the dead time, that is, the upper SW is off and the lower SW is equivalent to on. Output. In this case, since the output is performed for the period during which the upper SW is on, it is not necessary to correct the upper SW duty.
On the other hand, when the current is flowing out of the motor (current is negative), the output voltage becomes a high potential side voltage during the dead time, that is, the upper SW is on and the lower SW is the same output as off. Become. In this case, since the output is performed not only during the period when the upper SW is turned on but also during the dead time, it is necessary to correct the duty for the upper SW. Specifically, the duty for the upper SW is decreased by a duty corresponding to the dead time so that the ON period of the upper SW is decreased by the dead time.
In addition, when it only describes as a duty, it shall mean the duty for upper SW.

上述のデッドタイム補償処理により、電源電圧と出力電圧指令値の関係から求まるデューティ指令値(基本デューティ指令値と称す)が補償されることにより、設定されるデューティ指令値範囲が変化する。例えば、出力電圧指令値の範囲と電源電圧が同じであるような場合、基本デューディ指令値の範囲は0%〜100%である。ここで、デッドタイム補償処理により、設定されるデューティ指令値範囲は電流の向きに応じて以下のようになる。なお、DTはデッドタイムを、CTはキャリア周期である。
電流が正の場合:0〜100%
電流が負の場合:(-2×DT÷CT×100)〜(1-2×DT÷CT)×100%
すなわち、設定されうるデューティ指令値の全範囲は、
(-2×DT÷CT×100)〜100% となる。
By the above-described dead time compensation processing, the set duty command value range is changed by compensating the duty command value (referred to as basic duty command value) obtained from the relationship between the power supply voltage and the output voltage command value. For example, when the range of the output voltage command value and the power supply voltage are the same, the range of the basic duty command value is 0% to 100%. Here, the duty command value range set by the dead time compensation processing is as follows according to the direction of the current. Note that DT is a dead time, and CT is a carrier cycle.
When the current is positive: 0 to 100%
When the current is negative: (−2 × DT ÷ CT × 100) to (1-2 × DT ÷ CT) × 100%
That is, the entire range of duty command values that can be set is
(−2 × DT ÷ CT × 100) to 100%.

上述のように、デッドタイム補償処理によりPWM制御信号は所望の出力電圧が得られるようデューティ指令値が変更される。一方、以下に示すように、デッドタイムを確保したPWM制御信号を生成するために、許容されるデューティ指令値範囲は制限される。この許容されるデューティ指令値範囲は、PWM制御信号の生成方法によって異なる。   As described above, the duty command value of the PWM control signal is changed by the dead time compensation process so that a desired output voltage is obtained. On the other hand, as shown below, the allowable duty command value range is limited in order to generate a PWM control signal that ensures a dead time. This allowable duty command value range varies depending on the method of generating the PWM control signal.

ここで、一般的に用いられる、上昇速度と下降速度とが互いに等しい2等辺三角形形状の三角波をPWM基準信号(キャリア、三角波指令値と呼ぶ)とする三角波比較方式を用いたPWM制御信号生成方法を、図1を用いて説明する。図1では、デューティと出力電圧が正の相関をとるよう、三角波指令値はキャリア周期において下向きの三角形状となるよう設定されている。さらに、デッドタイムを生成するため、デューティ0%〜100%の振幅の三角波指令値C1と、三角波指令値C1を下方向に(200×デッドタイムDT÷キャリア周期CT)[%]だけシフトした三角波指令値C2を作成する。そして、三角波指令値C1に基づいて上SWのオン/オフの切り替えを制御し、三角波指令値C2に基づいて下SWのオン/オフを制御することにより、デッドタイムを設けている。具体的には、上SWについては、デューティが三角波指令値C1を上回ったときオンし、デューティが三角波指令値C1を下回ったときオフする。一方、下SWについては、デューティが三角波指令値C2を上回ったときオフし、デューティが三角波指令値C2を下回ったときオンする。これにより、キャリア周期の中心から対称にオンおよびオフ期間が設定されたセンターアライン型PWMと呼ばれるPWM制御信号が生成できる。   Here, a generally used PWM control signal generation method using a triangular wave comparison method in which an isosceles triangular wave having the same ascending speed and descending speed is used as a PWM reference signal (referred to as carrier and triangular wave command value). Will be described with reference to FIG. In FIG. 1, the triangular wave command value is set to have a downward triangular shape in the carrier period so that the duty and the output voltage have a positive correlation. Further, in order to generate a dead time, a triangular wave command value C1 having a duty of 0% to 100% and a triangular wave obtained by shifting the triangular wave command value C1 downward (200 × dead time DT ÷ carrier cycle CT) [%] A command value C2 is created. Then, on / off switching of the upper SW is controlled based on the triangular wave command value C1, and dead time is provided by controlling on / off of the lower SW based on the triangular wave command value C2. Specifically, the upper SW is turned on when the duty exceeds the triangular wave command value C1, and turned off when the duty falls below the triangular wave command value C1. On the other hand, the lower SW is turned off when the duty exceeds the triangular wave command value C2, and turned on when the duty falls below the triangular wave command value C2. As a result, a PWM control signal called a center-aligned PWM in which on and off periods are set symmetrically from the center of the carrier cycle can be generated.

図1に示すPWM制御信号の生成方法では、キャリア更新タイミングの前後で上側スイッチ用制御信号にデッドタイムDTのオフ期間を確保する必要がある。そのため、この方式で出力可能な最大デューティのPWM制御信号は、図2(a)に示すPWM制御信号となる。すなわち、出力可能な最大デューティは図1、図2(a)を参照して、(1-2×DT÷CT)×100[%]である。一方、この方式で出力可能な最小デューティのPWM制御信号は、図2(b)に示すPWM制御信号となる。すなわち、出力可能な最小デューティは図1、図2(b)を参照して、(-2×DT÷CT×100)[%]である。
従って、図1に示すPWM制御信号の生成方法では、設定できるデューティ指令値範囲は、(-2×DT÷CT×100)〜(1-2×DT÷CT)×100[%]である。
In the PWM control signal generation method shown in FIG. 1, it is necessary to ensure an off period of the dead time DT in the upper switch control signal before and after the carrier update timing. Therefore, the maximum duty PWM control signal that can be output by this method is the PWM control signal shown in FIG. That is, the maximum duty that can be output is (1-2 × DT ÷ CT) × 100 [%] with reference to FIGS. 1 and 2A. On the other hand, the PWM control signal with the minimum duty that can be output by this method is the PWM control signal shown in FIG. That is, the minimum duty that can be output is (−2 × DT ÷ CT × 100) [%] with reference to FIGS. 1 and 2B.
Therefore, in the PWM control signal generation method shown in FIG. 1, the settable duty command value ranges from (−2 × DT ÷ CT × 100) to (1-2 × DT ÷ CT) × 100 [%].

さらに、図1とキャリア更新タイミングが異なるPWM制御信号生成方法について、図3を用いて説明する。図3では、デューティと出力電圧が正の相関をとるよう、三角波指令値はキャリア周期において上向きの三角形状となるよう設定されている。上下SWのオン/オフの制御は図1と同じ方法で行われる。この方法においても、キャリア周期の中心から対象にオンおよびオフ期間が設定されたセンターアライン型PWMと呼ばれるPWM制御信号が生成できる。なお、図3で示されるPWM制御信号に関して、キャリア更新タイミング時における上下スイッチのオンオフ状態が、図1で示されるPWM制御信号と反転している。   Further, a PWM control signal generation method having a carrier update timing different from that in FIG. 1 will be described with reference to FIG. In FIG. 3, the triangular wave command value is set to have an upward triangular shape in the carrier period so that the duty and the output voltage have a positive correlation. The on / off control of the upper and lower SW is performed by the same method as in FIG. Also in this method, it is possible to generate a PWM control signal called a center-aligned PWM in which an on and off period is set for the target from the center of the carrier cycle. Regarding the PWM control signal shown in FIG. 3, the on / off state of the upper and lower switches at the time of the carrier update timing is inverted with respect to the PWM control signal shown in FIG.

図3に示すPWM制御信号の生成方法では、キャリア更新タイミングの前後で下側スイッチ用制御信号にデッドタイムDTのオフ期間を確保する必要がある。そのため、この方式で出力可能な最小デューティのPWM制御信号は、図4(a)に示すPWM制御信号となる。すなわち、出力可能な最小デューティは図3、図4(a)を参照して、0[%]である。一方、この方式で出力可能な最大デューティのPWM制御信号は、図4(b)に示すPWM制御信号となる。すなわち、出力可能な最大デューティは図3、図4(b)を参照して、100[%]である。
従って、図3に示すPWM制御信号の生成方法では、設定できるデューティ指令値範囲は、0〜100[%]である。
In the PWM control signal generation method shown in FIG. 3, it is necessary to secure an off period of the dead time DT in the lower switch control signal before and after the carrier update timing. Therefore, the PWM control signal with the minimum duty that can be output by this method is the PWM control signal shown in FIG. That is, the minimum duty that can be output is 0 [%] with reference to FIG. 3 and FIG. On the other hand, the PWM control signal with the maximum duty that can be output by this method is the PWM control signal shown in FIG. That is, the maximum duty that can be output is 100 [%] with reference to FIGS. 3 and 4B.
Therefore, in the PWM control signal generation method shown in FIG. 3, the settable duty command value range is 0 to 100 [%].

以上から、デッドタイム補償処理によって設定されうるデューティ指令値の範囲のうち、PWM制御信号生成が不可能なデューティ範囲がある。この範囲においては、PWM制御信号生成が可能なデューティにクリップされることが一般的な手法であり、このような場合、該当する相の出力電圧が所望の出力電圧通りとならない。その結果、U相V相W相の線間電圧が歪み、それに伴い電動機に通電される電流にも歪みが生じ、トルクリップルが生じたり、振動や騒音が生じたりする。   From the above, among the range of duty command values that can be set by the dead time compensation process, there is a duty range in which a PWM control signal cannot be generated. In this range, it is a common technique to clip to a duty that allows generation of a PWM control signal. In such a case, the output voltage of the corresponding phase does not match the desired output voltage. As a result, the U-phase, V-phase, and W-phase line voltages are distorted, and accordingly, the current supplied to the motor is also distorted, resulting in torque ripple, vibration, and noise.

以上のように、スイッチング素子のデッドタイムを確保するため、キャリア周期に占めるデッドタイムの割合に応じて、許容されるデューティ指令値範囲は制限される。特に、キャリア周波数が高周波化され、キャリア周期が短くなる場合、スイッチング素子の動作速度が同じであると、1回あたりのスイッチングにおけるデッドタイムは変わらないために、高周波化しない場合と比較してキャリア周期におけるデッドタイムの割合が増加することになる。その結果、出力できなくなるPWM制御信号のデューティ範囲が増え、インバータの出力可能な出力電圧範囲がより制限されてしまうという問題がある。 As described above, in order to ensure the dead time of the switching element, the allowable duty command value range is limited according to the ratio of the dead time to the carrier cycle. In particular, when the carrier frequency is increased and the carrier cycle is shortened, if the switching element operating speed is the same, the dead time in switching per time does not change. The proportion of dead time in the cycle will increase. As a result, there is a problem that the duty range of the PWM control signal that cannot be output increases, and the output voltage range that can be output by the inverter is further limited.

例えば、キャリア周波数をモータの回転速度と同期して変化させるようにスイッチング制御する同期PWM方式では、モータ回転速度が高速となるとキャリア周期が短くなるため、出力可能な出力電圧範囲がより制限されることとなる。すなわち、モータの高速回転領域で出力可能な最大トルクが制限されることとなる。   For example, in the synchronous PWM method in which the switching control is performed so that the carrier frequency is changed in synchronization with the rotation speed of the motor, the carrier cycle is shortened when the motor rotation speed is high, so that the output voltage range that can be output is further limited. It will be. That is, the maximum torque that can be output in the high-speed rotation region of the motor is limited.

そこで、特許第5303030号公報(特許文献1)には、電圧変換装置の制御装置について、デッドタイムによって発生する電圧変換装置の出力電圧制限により目標出力が出力できない場合に、出力可能電圧範囲を拡大するようスイッチング素子のキャリア周波数を低下させる技術が開示されている。   Therefore, Japanese Patent No. 5303030 (Patent Document 1) expands the voltage range that can be output when the target output cannot be output due to the output voltage limitation of the voltage conversion device that occurs due to dead time. A technique for reducing the carrier frequency of the switching element is disclosed.

この技術によれば、デッドタイムによって発生する電圧変換装置の出力電圧制限により出力電圧が制限される場合においても、スイッチング素子のキャリア周波数を低下させることでキャリア周期におけるデッドタイムの割合を低下させ、出力可能電圧範囲を拡大し出力電圧が制限されないようにできる。   According to this technology, even when the output voltage is limited by the output voltage limitation of the voltage converter generated by the dead time, the ratio of the dead time in the carrier cycle is reduced by reducing the carrier frequency of the switching element, The output voltage range can be expanded so that the output voltage is not limited.

また、特許第5333422号公報(特許文献2)には、電力変換装置について、各スイッチング素子のオン時間がデッドタイムに基づいて決定される所定時間未満となる相がある場合に、各スイッチング素子のオン時間が所定時間以上となるように全相のスイッチングのオンおよびオフの切り替えを制御して、各相の出力電圧の平均値(以下、中性点電位と呼ぶ)を変更する技術が開示されている。より具体的には、各スイッチング素子のオン時間が前記所定時間未満となる場合には、各スイッチング素子のオン時間が所定時間以上となるように、2相変調から3相変調に切り替える技術が開示されている。   Further, in Japanese Patent No. 5333422 (Patent Document 2), when there is a phase in which the ON time of each switching element is less than a predetermined time determined based on the dead time, Disclosed is a technique for changing the average value of the output voltage of each phase (hereinafter referred to as a neutral point potential) by controlling on / off switching of all phases so that the on-time is a predetermined time or longer. ing. More specifically, there is disclosed a technique for switching from two-phase modulation to three-phase modulation so that the on-time of each switching element is not less than the predetermined time when the on-time of each switching element is less than the predetermined time. Has been.

この技術によれば、各スイッチング素子のオン時間を所定時間以上とできるので、スイッチング素子をオンにする信号が出力されてからスイッチング素子がオンになるまでの立ち上がり時間の影響を受けることによる線間電圧の歪みを低減することができる。また、2相変調と3相変調を組み合わせることにより、電圧利用率を向上することができる。   According to this technology, since the ON time of each switching element can be set to a predetermined time or more, the line spacing due to the influence of the rise time until the switching element is turned on after the signal to turn on the switching element is output. Voltage distortion can be reduced. Moreover, a voltage utilization factor can be improved by combining two-phase modulation and three-phase modulation.

特許第5303030号公報Japanese Patent No. 5303030 特許第5333422号公報Japanese Patent No. 5333422

しかしながら、特許文献1に開示された手法によれば、スイッチング素子のキャリア周波数を低下させるので、キャリア周波数と同期して制御演算を行う場合には、むだ時間に相当する制御演算周期が長くなることとなり、制御ゲインを高く設定できず制御応答性が悪化する。また、スイッチング素子のキャリア周期が長くなるため、スイッチング素子のオン継続時間またはオフ継続時間が長くなり、電流のリップルが増加して電動機のトルクリップルが増大する。 However, according to the technique disclosed in Patent Document 1, since the carrier frequency of the switching element is lowered, when the control calculation is performed in synchronization with the carrier frequency, the control calculation period corresponding to the dead time becomes long. Thus, the control gain cannot be set high and the control response is deteriorated. Further, since the carrier cycle of the switching element becomes longer, the ON duration time or the OFF duration time of the switching element becomes longer, the current ripple increases, and the torque ripple of the motor increases.

また、特許文献2に開示された手法によれば、スイッチング素子のオン時間が所定時間未満である場合に、各スイッチング素子のオン時間が所定時間以上となるように全相のスイッチングの制御を切り替えて中性点電位を変更するものであり、スイッチング素子のオン時間が所定時間未満であるかどうかに基づいているため、出力可能な出力電圧範囲であってもスイッチングの制御を切り替え中性点電位を変更する場合があり、モータの速度安定性を悪化させる場合がある。 Further, according to the technique disclosed in Patent Document 2, when switching elements are on for less than a predetermined time, switching control of all phases is switched so that the on time of each switching element is equal to or longer than a predetermined time. The neutral point potential is changed and is based on whether the on-time of the switching element is less than the predetermined time. May be changed, and the speed stability of the motor may be deteriorated.

また、モータのU相、V相を例にとって各相の関係に着目すると、出力電圧可能範囲である図5(a)に示すPWM制御信号であっても、特許文献2に開示される手法で各スイッチング素子のオン時間が所定時間以上になるように切り替えると、PWM制御信号はデッドタイムを確保して生成されないといけないため、図5(b)に示すように、U相とV相の補正量に差異が発生し、その結果、線間電圧に歪みが生じる場合がある。言い換えると、歪みを生じずに出力できる出力電圧範囲が制限される。この問題は、特に、デッドタイムのキャリア周期に占める割合が大きくなるキャリア周波数の高い場合に発生しやすくなる。   Focusing on the relationship between each phase, taking the U phase and V phase of the motor as an example, the PWM control signal shown in FIG. When the switching elements are switched so that the on-time of the switching elements is longer than a predetermined time, the PWM control signal must be generated with a dead time secured. There is a difference in the amount, and as a result, the line voltage may be distorted. In other words, the output voltage range that can be output without causing distortion is limited. This problem is particularly likely to occur when the carrier frequency is high, where the proportion of dead time in the carrier period is large.

本発明は以上のような課題を解決するためになされたものであり、電動機の制御装置において、制御応答性を損なうことなく、デッドタイムによって発生する電動機の出力電圧制限を抑制することを目的とする。また、電動機の中性点電位の変動をできるだけ抑えた速度安定性の良い電動機の制御装置の提供を目的とする。   The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to suppress a motor output voltage limitation caused by dead time without impairing control responsiveness in a motor control device. To do. It is another object of the present invention to provide a motor control device with good speed stability that suppresses fluctuations in the neutral point potential of the motor as much as possible.

本発明に係る電動機の制御装置は、高電位側に配置される複数の上側スイッチング素子と低電位側に配置される複数の下側スイッチング素子とを含むインバータと、前記インバータの同相の上側スイッチング素子と下側スイッチング素子とが同時にオンとならないようにデッドタイムを設けてスイッチング動作をさせるPWM制御信号を生成する制御指令演算部とを備え、
前記PWM制御信号に応じて前記インバータのスイッチング動作を制御することにより前記インバータに入力される直流電源電圧を変換して電動機の出力トルクを制御する電動機の制御装置であって、
前記制御指令演算部は、前記電動機のトルク指令に基づいて各相毎の基本出力指令値を演算する基本出力指令値演算部と、前記デッドタイムの影響により変化する出力電圧を打ち消すようなデッドタイム補償値に基づいて各相毎の前記基本出力指令値を変更して各相毎のデッドタイム補償指令値を演算するデッドタイム補償部と、各相毎の前記デッドタイム補償指令値が前記PWM制御信号として出力可能な指令値範囲内に入るように補正して各相毎の最終指令値として演算する最終指令値演算部と、前記最終指令値に基づいて前記PWM制御信号を生成するPWM信号生成部と、を有し、
前記最終指令値演算部は、前記デッドタイムと前記PWM制御信号のキャリア周波数に基づいて出力指令上限値を演算し、各相毎の前記デッドタイム補償指令値と前記出力指令上限値とを比較し、前記デッドタイム補償指令値が前記出力指令上限値より大きい相がある場合、当該大きい相の前記デッドタイム補償指令値と前記出力指令上限値との差を出力指令補正値として演算し、全相の前記デッドタイム補償指令値から前記出力指令補正値を減算した値を各相毎の前記最終指令値とするものでる。
An electric motor control device according to the present invention includes an inverter including a plurality of upper switching elements disposed on a high potential side and a plurality of lower switching elements disposed on a low potential side, and an upper switching element in phase with the inverter And a control command calculation unit that generates a PWM control signal that performs a switching operation by providing a dead time so that the lower switching element and the lower switching element are not turned on at the same time,
A control apparatus for an electric motor that controls a switching operation of the inverter according to the PWM control signal to convert a DC power supply voltage input to the inverter to control an output torque of the electric motor;
The control command calculation unit includes a basic output command value calculation unit that calculates a basic output command value for each phase based on the torque command of the motor, and a dead time that cancels an output voltage that changes due to the influence of the dead time. A dead time compensation unit that calculates the dead time compensation command value for each phase by changing the basic output command value for each phase based on the compensation value, and the dead time compensation command value for each phase is the PWM control. A final command value calculation unit that calculates a final command value for each phase by correcting it so as to fall within a command value range that can be output as a signal, and a PWM signal generation that generates the PWM control signal based on the final command value And
The final command value calculation unit calculates an output command upper limit value based on the dead time and the carrier frequency of the PWM control signal, and compares the dead time compensation command value and the output command upper limit value for each phase. When there is a phase in which the dead time compensation command value is greater than the output command upper limit value, the difference between the dead time compensation command value of the larger phase and the output command upper limit value is calculated as an output command correction value, A value obtained by subtracting the output command correction value from the dead time compensation command value is used as the final command value for each phase .

また、本発明に係る電動機の制御装置は、高電位側に配置される複数の上側スイッチング素子と低電位側に配置される複数の下側スイッチング素子とを含むインバータと、前記インバータの同相の上側スイッチング素子と下側スイッチング素子とが同時にオンとならないようにデッドタイムを設けてスイッチング動作をさせるPWM制御信号を生成する制御指令演算部とを備え、
前記PWM制御信号に応じて前記インバータのスイッチング動作を制御することにより前記インバータに入力される直流電源電圧を変換して電動機の出力トルクを制御する電動機の制御装置であって、
前記制御指令演算部は、前記電動機のトルク指令に基づいて各相毎の基本出力指令値を演算する基本出力指令値演算部と、前記デッドタイムの影響により変化する出力電圧を打ち消すようなデッドタイム補償値に基づいて各相毎の前記基本出力指令値を変更して各相毎のデッドタイム補償指令値を演算するデッドタイム補償部と、各相毎の前記デッドタイム補償指令値が前記PWM制御信号として出力可能な指令値範囲内に入るように補正して各相毎の最終指令値として演算する最終指令値演算部と、前記最終指令値に基づいて前記PWM制御信号を生成するPWM信号生成部と、を有し、
前記最終指令値演算部は、各相毎の前記デッドタイム補償指令値と予め設定された出力指令下限値とを比較し、前記デッドタイム補償指令値が前記出力指令下限値より小さい相がある場合、当該小さい相の前記デッドタイム補償指令値と前記出力指令下限値との差を出力指令補正値として演算し、全相の前記デッドタイム補償指令値から前記出力指令補正値を減算した値を各相毎の前記最終指令値とするものである。
An electric motor control device according to the present invention includes an inverter including a plurality of upper switching elements disposed on a high potential side and a plurality of lower switching elements disposed on a low potential side, and an in-phase upper side of the inverter A control command calculation unit that generates a PWM control signal that performs a switching operation by providing a dead time so that the switching element and the lower switching element are not simultaneously turned on,
A control apparatus for an electric motor that controls a switching operation of the inverter according to the PWM control signal to convert a DC power supply voltage input to the inverter to control an output torque of the electric motor;
The control command calculation unit includes a basic output command value calculation unit that calculates a basic output command value for each phase based on the torque command of the motor, and a dead time that cancels an output voltage that changes due to the influence of the dead time. A dead time compensation unit that calculates the dead time compensation command value for each phase by changing the basic output command value for each phase based on the compensation value, and the dead time compensation command value for each phase is the PWM control. A final command value calculation unit that calculates a final command value for each phase by correcting it so as to fall within a command value range that can be output as a signal, and a PWM signal generation that generates the PWM control signal based on the final command value And
The final command value calculation unit compares the dead time compensation command value for each phase with a preset output command lower limit value, and there is a phase in which the dead time compensation command value is smaller than the output command lower limit value Calculating a difference between the dead time compensation command value of the small phase and the output command lower limit value as an output command correction value, and subtracting the output command correction value from the dead time compensation command value of all phases. The final command value for each phase is used.

本発明によれば、制御応答性を損なうことなく、デッドタイムによって発生する電動機の出力電圧制限が抑制された電動機の制御装置を提供することができる。また、本発明によれば、電動機の中性点電位の変動をできるだけ抑えた速度安定性の良い電動機の制御装置を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the control apparatus of the electric motor by which the output voltage restriction | limiting of the electric motor which generate | occur | produces by dead time was suppressed can be provided, without impairing control responsiveness. In addition, according to the present invention, it is possible to provide a motor control device with good speed stability in which fluctuations in the neutral point potential of the motor are suppressed as much as possible.

実施の形態1に係るPWM制御信号生成方法を例示する図。FIG. 3 is a diagram illustrating a PWM control signal generation method according to the first embodiment. 実施の形態1に係る最大および最小デューティのPWM制御信号を例示する図。FIG. 4 is a diagram illustrating maximum and minimum duty PWM control signals according to the first embodiment. 実施の形態2に係るPWM制御信号生成方法を例示する図。The figure which illustrates the PWM control signal generation method which concerns on Embodiment 2. FIG. 実施の形態2に係る最大および最小デューティのPWM制御信号を例示する図。The figure which illustrates the PWM control signal of the maximum and the minimum duty which concerns on Embodiment 2. FIG. 特許文献2に開示された手法による課題を説明する図。The figure explaining the subject by the method disclosed by patent document 2. FIG. 実施の形態1、実施の形態2に係わる電動機の制御装置を例示する構成図。The block diagram which illustrates the control apparatus of the electric motor concerning Embodiment 1 and Embodiment 2. FIG. 実施の形態1、実施の形態2に係わる制御部60の処理ブロックを例示する図。The figure which illustrates the process block of the control part 60 concerning Embodiment 1 and Embodiment 2. FIG. 実施の形態1、実施の形態2に係わるデューティ変換部70の処理ブロックを例示する図。The figure which illustrates the process block of the duty converter 70 concerning Embodiment 1 and Embodiment 2. FIG. インバータにおける一般的なデューティ指令信号を説明する図。The figure explaining the general duty command signal in an inverter. 実施の形態1に係るデューティ変換部70の処理の一例をフローチャートで説明する図。The figure explaining an example of the process of the duty converter 70 which concerns on Embodiment 1 with a flowchart. 実施の形態1に係るデューティ変換部70の処理の一例をフローチャートで説明する図。The figure explaining an example of the process of the duty converter 70 which concerns on Embodiment 1 with a flowchart. 実施の形態1に係るデューティ変換部70の処理による効果を例示する図。FIG. 6 is a diagram illustrating an effect of processing by the duty conversion unit 70 according to the first embodiment. 実施の形態2に係るデューティ変換部70の処理の一例をフローチャートで説明する図。The figure explaining an example of the process of the duty converter 70 which concerns on Embodiment 2 with a flowchart. 実施の形態2に係るデューティ変換部70の処理による効果を例示する図。The figure which illustrates the effect by the process of the duty converter 70 concerning Embodiment 2. FIG.

以下、本発明の実施の形態を、図面に基づいて詳細に説明する。本実施の形態では、インバータ駆動される電動機の制御装置について説明する。なお、図中の同一または相当部分については、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 present embodiment, an inverter-driven motor control device will be described. In addition, about the same or equivalent part in a figure, the same code | symbol is attached | subjected and the description is not repeated.

実施の形態1.
図6に示すように、実施の形態1に係わる電動機の制御装置は、パルス幅変調(以下、「PWM」という。)により、電動機としてのモータ10を駆動制御するものである。モータ10は、例えば車載用の電動モータであって、電動ファン、オイルポンプ、ウォーターポンプ、車両のステアリング操作をアシストするための電動パワーステアリング装置等に適用される。もちろん、車載用以外に電動モータに用いてもよい。
Embodiment 1 FIG.
As shown in FIG. 6, the motor control apparatus according to the first embodiment controls driving of the motor 10 as a motor by pulse width modulation (hereinafter referred to as “PWM”). The motor 10 is, for example, an in-vehicle electric motor, and is applied to an electric fan, an oil pump, a water pump, an electric power steering device for assisting a steering operation of the vehicle, and the like. Of course, you may use for an electric motor besides the vehicle-mounted use.

モータ10は、三相ブラシレスモータであり、いずれも図示しないロータおよびステータを有している。ロータは、円板状の部材であり、その表面に永久磁石が貼り付けられ、磁極を有している。ステータは、内部にロータを相対回転可能に収容している。ステータは、径内方向へ所定角度毎に突出する突出部を有し、この突出部に図6に示すU相コイル11、V相コイル12、およびW相コイル13が巻回されている。U相コイル11、V相コイル12、およびW相コイル13が「巻線」に対応している。
実施の形態1は、インバータ部20、回転角センサ30、電流検出部40、コンデンサ50、チョークコイル51、制御部60、バッテリ90等を備えている。インバータ部20は、3相電圧形PWMインバータであり、U相コイル11、V相コイル12、およびW相コイル13のそれぞれへの通電を切り替えるべく、6つのスイッチング素子21〜26がブリッジ接続されている。スイッチング素子21〜26は、電界効果トランジスタの一種であるMOSFETであるが、その他のトランジスタ、IGBT等を用いてもよい。以下、スイッチング素子21〜26をSW21〜26という。
The motor 10 is a three-phase brushless motor, and each has a rotor and a stator (not shown). The rotor is a disk-shaped member, and a permanent magnet is affixed to the surface thereof and has a magnetic pole. The stator accommodates the rotor therein so as to be relatively rotatable. The stator has protrusions that protrude in the radial direction at predetermined angles, and the U-phase coil 11, the V-phase coil 12, and the W-phase coil 13 shown in FIG. 6 are wound around the protrusions. The U-phase coil 11, the V-phase coil 12, and the W-phase coil 13 correspond to “windings”.
The first embodiment includes an inverter unit 20, a rotation angle sensor 30, a current detection unit 40, a capacitor 50, a choke coil 51, a control unit 60, a battery 90, and the like. The inverter unit 20 is a three-phase voltage type PWM inverter, and six switching elements 21 to 26 are bridge-connected in order to switch energization to each of the U-phase coil 11, the V-phase coil 12, and the W-phase coil 13. Yes. The switching elements 21 to 26 are MOSFETs which are a kind of field effect transistors, but other transistors, IGBTs, or the like may be used. Hereinafter, the switching elements 21 to 26 are referred to as SW21 to 26.

3つのSW21〜23は、ドレインがバッテリ90の正極側に接続されている。また、SW21〜23のソースがそれぞれSW24〜26のドレインに接続されている。SW24〜26のソースは、バッテリ90の負極側に接続されている。
対になっているSW21とSW24との接続点は、U相コイル11の一端に接続している。対になっているSW22とSW25との接続点は、V相コイル12の一端に接続している。対になっているSW223とSW25との接続点は、W相コイル13の一端に接続している。
以下、高電位側に配置されるスイッチング素子であるSW21〜23を「上SW」、低電位側に配置されているスイッチング素子であるSW24〜26を「下SW」という。なお、本稿の実施の形態では、分かりやすさのため低電位側の電位を0Vとする。
The drains of the three SWs 21 to 23 are connected to the positive electrode side of the battery 90. The sources of SW21 to 23 are connected to the drains of SW24 to 26, respectively. The sources of the SWs 24 to 26 are connected to the negative electrode side of the battery 90.
A connection point between the paired SW 21 and SW 24 is connected to one end of the U-phase coil 11. A connection point between the paired SW 22 and SW 25 is connected to one end of the V-phase coil 12. A connection point between the pair of SW 223 and SW 25 is connected to one end of the W-phase coil 13.
Hereinafter, SW21 to 23 which are switching elements arranged on the high potential side are referred to as “upper SW”, and SW24 to 26 which are switching elements arranged on the low potential side are referred to as “lower SW”. In the embodiment of the present paper, the low-potential side potential is set to 0 V for easy understanding.

電流検出部40は、U相電流検出部41、V相電流検出部42、およびW相電流検出部43から構成される。本実施形態では、U相電流検出部41、V相電流検出部42、およびW相電流検出部43は、シャント抵抗により構成される。以下、U相電流検出部41、V相電流検出部42、およびW相電流検出部43を、適宜電流検出部41〜43ともいう。U相電流検出部41は、U相コイル11に流れる電流を検出する。V相電流検出部42は、V相コイル12に流れる電流を検出する。W相電流検出部43はW相コイル13に流れる電流を検出する。電流検出部41〜43により検出された検出値(以下、「AD値」という。)は、増幅回路44を経由して制御部60を構成するレジスタに記憶される。なお、レジスタによるAD値の取得は、電流検出部41〜43について同時に行われる。   The current detection unit 40 includes a U-phase current detection unit 41, a V-phase current detection unit 42, and a W-phase current detection unit 43. In the present embodiment, the U-phase current detection unit 41, the V-phase current detection unit 42, and the W-phase current detection unit 43 are configured by shunt resistors. Hereinafter, the U-phase current detection unit 41, the V-phase current detection unit 42, and the W-phase current detection unit 43 are also referred to as current detection units 41 to 43 as appropriate. The U-phase current detection unit 41 detects a current flowing through the U-phase coil 11. V-phase current detection unit 42 detects a current flowing through V-phase coil 12. W-phase current detection unit 43 detects the current flowing through W-phase coil 13. Detection values (hereinafter referred to as “AD values”) detected by the current detection units 41 to 43 are stored in a register constituting the control unit 60 via the amplifier circuit 44. In addition, acquisition of AD value by a register | resistor is performed simultaneously about the current detection parts 41-43.

回転角センサ30(例えば、レゾルバ)は、モータ10に取り付けられており、モータ10のロータ位置を表す位置情報、具体的には、ロータの回転角を検出する。回転角センサ30によって検出されたロータの回転角は、電気角θに換算され、制御部60を構成するレジスタに記憶される。   The rotation angle sensor 30 (for example, a resolver) is attached to the motor 10 and detects position information indicating the rotor position of the motor 10, specifically, the rotation angle of the rotor. The rotation angle of the rotor detected by the rotation angle sensor 30 is converted into an electrical angle θ and stored in a register constituting the control unit 60.

コンデンサ50およびチョークコイル51は、バッテリ90とインバータ部20との間に配置され、パワーフィルタを構成している。これにより、バッテリ90を共有する他の装置から伝わるノイズを低減する。また、インバータ部20側からバッテリ90を共有する他の装置へ伝わるノイズを低減している。コンデンサ50は、電荷を蓄えることで、SW21〜26への電力供給を補助したり、サージ電流などのノイズ成分を抑制したりする。コンデンサ50の電圧Vconは、制御部60により取得される。   The capacitor 50 and the choke coil 51 are arranged between the battery 90 and the inverter unit 20 and constitute a power filter. Thereby, noise transmitted from other devices sharing the battery 90 is reduced. Further, noise transmitted from the inverter unit 20 side to other devices sharing the battery 90 is reduced. Capacitor 50 accumulates electric charge to assist power supply to SW 21 to 26 and suppress noise components such as surge current. The voltage Vcon of the capacitor 50 is acquired by the control unit 60.

制御部60は、電力変換装置1全体の制御を司るものであって、マイコン67、図示しないレジスタ、駆動回路68等で構成される。図7に示すように、制御部60は、三相二相変換部62、制御器63、二相三相変換部64、デューティ変換部70、PWM信号生成部80等を有している。   The control unit 60 controls the entire power conversion apparatus 1 and includes a microcomputer 67, a register (not shown), a drive circuit 68, and the like. As shown in FIG. 7, the control unit 60 includes a three-phase two-phase conversion unit 62, a controller 63, a two-phase three-phase conversion unit 64, a duty conversion unit 70, a PWM signal generation unit 80, and the like.

三相二相変換部62は、電流検出部41〜43により検出されレジスタに記憶されたAD値を読み込み、読み込まれたAD値に基づいてU相電流Iu、V相電流Iv、およびW相電流Iwを算出する。算出された三相電流Iu、Iv、Iwおよび回転角センサ30から入力された電気角θに基づき、d軸電流検出値Idおよびq軸電流検出値Iqを算出する。   The three-phase to two-phase converter 62 reads the AD value detected by the current detectors 41 to 43 and stored in the register, and based on the read AD value, the U-phase current Iu, the V-phase current Iv, and the W-phase current Iw is calculated. Based on the calculated three-phase currents Iu, Iv, Iw and the electrical angle θ input from the rotation angle sensor 30, the d-axis current detection value Id and the q-axis current detection value Iq are calculated.

制御器63では、d軸電流指令値Id*およびq軸電流指令値Iq*と、d軸電流検出値Idおよびq軸電流検出値Iqとから、電流フィードバック演算を行い、d軸電圧指令値Vd*およびq軸電圧指令値Vq*を算出する。より詳細には、d軸電流指令値Id*とd軸電流検出値Idとの電流偏差ΔId、および、q軸電流指令値Iq*とq軸電流検出値Iqとの電流偏差ΔIqを算出し、電流指令値Id*、Iq*に追従させるべく、電流偏差ΔId、ΔIqが0に収束するように電圧指令値Vd*、Vq*を算出する。   The controller 63 performs a current feedback calculation from the d-axis current command value Id * and the q-axis current command value Iq * and the d-axis current detection value Id and the q-axis current detection value Iq, and the d-axis voltage command value Vd. * And q-axis voltage command value Vq * are calculated. More specifically, the current deviation ΔId between the d-axis current command value Id * and the d-axis current detection value Id and the current deviation ΔIq between the q-axis current command value Iq * and the q-axis current detection value Iq are calculated, In order to follow the current command values Id * and Iq *, the voltage command values Vd * and Vq * are calculated so that the current deviations ΔId and ΔIq converge to zero.

二相三相変換部64では、制御器63で算出された電圧指令値Vd*、Vq*および電気角θに基づき、三相電圧指令値Vu1、Vv1、Vw1を算出する。なお、三相電圧指令値Vu1、Vv1、Vw1はインバータに入力される直流電源電圧、すなわち、コンデンサ50の電圧Vcon以下となるように設定されることが好ましい。   The two-phase / three-phase converter 64 calculates the three-phase voltage command values Vu1, Vv1, and Vw1 based on the voltage command values Vd * and Vq * and the electrical angle θ calculated by the controller 63. The three-phase voltage command values Vu1, Vv1, and Vw1 are preferably set to be equal to or less than the DC power supply voltage input to the inverter, that is, the voltage Vcon of the capacitor 50.

デューティ変換部70では、二相三相変換部64で算出された三相電圧指令値Vu1、Vv1、Vw1に基づき、デューティ指令値を算出する。デューティ変換部70は図8に示すように、デューティ換算部71、デッドタイム補償部72、最終指令デューティ演算部73で構成される。   The duty converter 70 calculates a duty command value based on the three-phase voltage command values Vu1, Vv1, and Vw1 calculated by the two-phase / three-phase converter 64. As shown in FIG. 8, the duty conversion unit 70 includes a duty conversion unit 71, a dead time compensation unit 72, and a final command duty calculation unit 73.

まず、デューティ換算部71では、コンデンサ50の電圧Vconを参照しつつ、三相電圧指令値Vu1、Vv1、Vw1をデューティ換算値Vu2、Vv2、Vw2に換算する。   First, the duty converter 71 converts the three-phase voltage command values Vu1, Vv1, and Vw1 into duty converted values Vu2, Vv2, and Vw2 while referring to the voltage Vcon of the capacitor 50.

デッドタイム補償部72では、デッドタイムの影響により、コイル11〜13に印加される電圧が変化する変化量を打ち消すように、デッドタイムに基づく値であるデッドタイム補償量に基づいてデューティ換算値Vu2、Vv2、Vw2を変更し、補償デューティ指令値Vu3、Vv3、Vw3を算出する。   In the dead time compensator 72, the duty conversion value Vu2 is based on the dead time compensation amount which is a value based on the dead time so as to cancel the amount of change in the voltage applied to the coils 11 to 13 due to the influence of the dead time. , Vv2, and Vw2 are changed, and compensation duty command values Vu3, Vv3, and Vw3 are calculated.

最終指令デューティ演算部73では、デッドタイムを設けることにより制限されるデューティ上限値Vmaxを演算し、補償デューティ指令値Vu3、Vv3、Vw3がデューティ上限値Vmaxより大きくなる場合には、補償デューティ指令値Vu3、Vv3、Vw3をデューティ上限値Vmax以下となるよう補正し、調整デューティ指令値Vu4、Vv4、Vw4を算出する。さらに、PWM信号生成部80で生成できる下限値であるデューティ下限値Vminより小さい調整デューティ指令値Vu4、Vv4、Vw4については、デューティ下限値Vminに置き換えて、最終デューティ指令値Vu5、Vv5、Vw5を算出する。   The final command duty calculation unit 73 calculates a duty upper limit value Vmax limited by providing a dead time, and when the compensation duty command values Vu3, Vv3, and Vw3 are larger than the duty upper limit value Vmax, the compensation duty command value Vu3, Vv3, and Vw3 are corrected to be equal to or lower than the duty upper limit value Vmax, and adjustment duty command values Vu4, Vv4, and Vw4 are calculated. Further, adjustment duty command values Vu4, Vv4, and Vw4 smaller than the duty lower limit value Vmin that is the lower limit value that can be generated by the PWM signal generation unit 80 are replaced with the duty lower limit value Vmin, and the final duty command values Vu5, Vv5, and Vw5 are changed. calculate.

デューティ変換部70における処理の詳細については後述する。なお、 三相二相変換部62、制御器63、二相三相変換部64、デューティ間残部71が請求項に記載される基本出力指令値演算部に該当し、デッドタイム補償部72が請求項に記載されるデッドタイム補償部に該当し、最終指令デューティ演算部73が請求項に記載される最終指令値演算部に該当する。   Details of the processing in the duty converter 70 will be described later. The three-phase / two-phase converter 62, the controller 63, the two-phase / three-phase converter 64, and the remaining duty 71 correspond to the basic output command value calculator described in the claims, and the dead time compensator 72 charges. The final command duty calculation unit 73 corresponds to the final command value calculation unit described in the claims.

PWM信号処理部80は、デューティ変換部70から出力された最終デューティ指令値Vu5、Vv5、Vw5とPWM信号のキャリア信号であるPWM基準信号とを比較し、SW21〜26のオン/オフを制御している。図7では、U相上SW用信号をUH_SW、U相下SW用信号をUL_SW、V相上SW用信号をVH_SW、V相下SW用信号をVL_SW、W相上SW用信号をWH_SW、W相下SW用信号をWL_SWと表記している。なお、本実施形態では、上昇速度と下降速度とが互いに等しい2等辺三角形形状の三角波をPWM基準信号(三角波指令値と呼ぶ)とする三角波比較方式を用いる。   The PWM signal processing unit 80 compares the final duty command values Vu5, Vv5, and Vw5 output from the duty conversion unit 70 with the PWM reference signal that is a carrier signal of the PWM signal, and controls on / off of the SWs 21 to 26. ing. In FIG. 7, the U-phase upper SW signal is UH_SW, the U-phase lower SW signal is UL_SW, the V-phase upper SW signal is VH_SW, the V-phase lower SW signal is VL_SW, and the W-phase upper SW signal is WH_SW, W The signal for the lower SW is expressed as WL_SW. In the present embodiment, a triangular wave comparison method is used in which a triangular wave having an isosceles triangle shape having the same ascending speed and descending speed is used as a PWM reference signal (referred to as a triangular wave command value).

ここで、三角波比較方式によるPWM制御信号生成方法は図1に示した方法である。具体的には、デューティと出力電圧が正の相関をとるよう、三角波指令値はキャリア周期において下向きの三角形状となるよう設定されている。さらに、デッドタイムを生成するため、デューティ0%〜100%の振幅の三角波指令値C1と、三角波指令値C1を下方向に(200×デッドタイムDT÷キャリア周期CT)[%]だけシフトした三角波指令値C2を作成する。上SW21、22、23については、デューティが三角波指令値C1を上回ったときオンし、デューティが三角波指令値C1を下回ったときオフする。一方、下SW24、25、26については、デューティが三角波指令値C2を上回ったときオフし、デューティが三角波指令値C2を下回ったときオンする。これにより、キャリア周期の中心から対称にオンおよびオフ期間が設定されたセンターアライン型のPWM制御信号を生成する。なお、本実施の形態1におけるPWM制御信号は、キャリア更新タイミング前後において、上SW用制御信号にデッドタイム用のオフが確保される。   Here, the PWM control signal generation method by the triangular wave comparison method is the method shown in FIG. Specifically, the triangular wave command value is set to have a downward triangular shape in the carrier period so that the duty and the output voltage have a positive correlation. Further, in order to generate a dead time, a triangular wave command value C1 having a duty of 0% to 100% and a triangular wave obtained by shifting the triangular wave command value C1 downward (200 × dead time DT ÷ carrier cycle CT) [%] A command value C2 is created. The upper SWs 21, 22, and 23 are turned on when the duty exceeds the triangular wave command value C1, and turned off when the duty falls below the triangular wave command value C1. On the other hand, the lower SWs 24, 25, and 26 are turned off when the duty exceeds the triangular wave command value C2, and are turned on when the duty falls below the triangular wave command value C2. This generates a center-aligned PWM control signal in which the on and off periods are set symmetrically from the center of the carrier period. The PWM control signal according to the first embodiment ensures that the upper SW control signal is off for dead time before and after the carrier update timing.

続いて、一般的なデューティ指令について、図9を参照して説明する。
図9(a)に示すように、デューティ指令信号は、振幅が略同一で、位相が互いに120°ずれた正弦波信号であるU相デューティDu指令信号、V相デューティDv指令信号およびW相デューティDw指令信号の3つの信号から構成される。デューティ指令信号の最大値と最小値との平均値はデューティ約50%に相当する。
Next, a general duty command will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 9 (a), the duty command signal is a sine wave signal having substantially the same amplitude and phases shifted from each other by 120 °, a U-phase duty Du command signal, a V-phase duty Dv command signal, and a W-phase duty. It consists of three signals of the Dw command signal. The average value of the maximum value and the minimum value of the duty command signal corresponds to a duty of about 50%.

PWM基準信号Pは、三角波信号であり、デューティ指令信号の正弦波の周期に比べ極めて短い。なお、図9(a)では、デューティ指令信号の1周期におけるPWM基準信号Pの数は模式的に図示してあり、実際にはPWM基準信号Pの周波数はもっと頻繁である。図9(b)は、図9(a)の領域Kを拡大し、PWM基準信号Pとデューティ指令信号との大小関係を模式的に示した説明図である。図9(b)を参照して、U相デューティDu指令信号、V相デューティDv指令信号およびW相デューティDw指令信号の位相が互いに120°ずれていることにより、キャリアの1周期でみるとデューティ指令値がU相V相W相で異なることが示される。なお、上述のデューティ指令信号は、本実施の形態では、デッドタイム補償部72で算出された補償デューティ指令値に相当する。   The PWM reference signal P is a triangular wave signal and is extremely shorter than the cycle of the sine wave of the duty command signal. In FIG. 9A, the number of PWM reference signals P in one cycle of the duty command signal is schematically illustrated, and the frequency of the PWM reference signal P is actually more frequent. FIG. 9B is an explanatory diagram schematically showing the magnitude relationship between the PWM reference signal P and the duty command signal by enlarging the region K of FIG. 9A. With reference to FIG. 9B, the phase of the U-phase duty Du command signal, the V-phase duty Dv command signal, and the W-phase duty Dw command signal is shifted by 120 ° from each other. It is shown that the command value is different between the U phase, the V phase, and the W phase. Note that the above-described duty command signal corresponds to the compensation duty command value calculated by the dead time compensation unit 72 in the present embodiment.

ところで、本実施の形態1におけるPWM信号生成方法では、図1、図2を参照して前述したように、(1-2×DT÷CT)×100〜100[%]のデューティ範囲がデッドタイムにより所望の出力が得られず、出力が歪む領域である。   By the way, in the PWM signal generation method according to the first embodiment, as described above with reference to FIGS. 1 and 2, the duty range of (1-2 × DT ÷ CT) × 100 to 100 [%] is a dead time. Thus, a desired output cannot be obtained, and the output is distorted.

そこで、本実施の形態では、補償デューティ指令値が上述の範囲であった場合でも出力の歪みを防止するよう、制御部60のデューティ変換部70において補償デューティ指令値を補正する最終指令デューティ演算部73を設けている。そこで、制御部60におけるデューティ変換部70の処理について、図10、図11に示すフローチャートに基づいて説明する。   Therefore, in the present embodiment, a final command duty calculation unit that corrects the compensation duty command value in the duty conversion unit 70 of the control unit 60 so as to prevent output distortion even when the compensation duty command value is in the above range. 73 is provided. Therefore, the processing of the duty conversion unit 70 in the control unit 60 will be described based on the flowcharts shown in FIGS. 10 and 11.

デューティ換算部71の処理:
最初のステップS101(以下、「ステップ」を省略し、単に記号「S」で示す。)では、三相電圧指令値Vu1、Vv1、Vw1およびコンデンサ50の電圧Vconから、デューティ換算値Vu2、Vv2、Vw2を算出する。デューティ換算値Vu2、Vv2、Vw2は、以下の式(1)〜(3)により算出される。
Vu2=Vu1÷Vcon×100 …(1)
Vv2=Vv1÷Vcon×100 …(2)
Vw2=Vw1÷Vcon×100 …(3)
Processing of the duty conversion unit 71:
In the first step S101 (hereinafter, “step” is omitted and simply indicated by the symbol “S”), the duty conversion values Vu2, Vv2, Vv1, Vv1 and the voltage Vcon of the capacitor 50 are converted from the three-phase voltage command values Vu1, Vv1, Vw1. Vw2 is calculated. The duty converted values Vu2, Vv2, and Vw2 are calculated by the following equations (1) to (3).
Vu2 = Vu1 ÷ Vcon × 100 (1)
Vv2 = Vv1 ÷ Vcon × 100 (2)
Vw2 = Vw1 ÷ Vcon × 100 (3)

デッドタイム補償部72の処理:
S102では、U相電流検出部41により検出されるAD値に基づき、U相電流Iuが0未満か否かを判断する。なお、U相電流Iuが負である場合、コイル11から電流が流れ出し、U相電流Iuが正である場合、コイル11に電流が流れ込む。他の相電流についても同様である。
U相電流Iuが0未満である場合(S102:YES)、すなわちU相電流Iuが負である場合、S103へ移行する。U相電流Iuが0以上である場合(S102:NO)、すなわちU相電流Iuが正である場合、S104へ移行する。
U相電流Iuが負である場合(S102:YES)に移行するS103では、相電流が負のときデッドタイムの間は出力電圧がコンデンサ50の電圧Vconとなる、すなわち上SWがオン、下SWがオフと同等の出力となるため、これを補償すべくデッドタイム補償を行い、補償デューティ指令値Vu3を算出する。補償デューティ指令値Vu3は、以下の式(4)により算出される。
Vu3=Vu2-2×DT÷CT×100 …(4)
U相電流Iuが正である場合(S102:NO)に移行するS104では、相電流が正のときデッドタイムの間は出力電圧が低電位側すなわち0Vとなる、すなわち上SWがオフ、下SWがオンと同等の出力となるため、デューティ換算値Vu2 を補償する必要はない。従い、補償デューティ指令値Vu3は、以下の式(5)により算出される。
Vu3=Vu2 …(5)
Processing of the dead time compensation unit 72:
In S102, based on the AD value detected by the U-phase current detection unit 41, it is determined whether or not the U-phase current Iu is less than zero. In addition, when the U-phase current Iu is negative, a current flows out from the coil 11, and when the U-phase current Iu is positive, a current flows into the coil 11. The same applies to the other phase currents.
When the U-phase current Iu is less than 0 (S102: YES), that is, when the U-phase current Iu is negative, the process proceeds to S103. When the U-phase current Iu is 0 or more (S102: NO), that is, when the U-phase current Iu is positive, the process proceeds to S104.
In S103, when the U-phase current Iu is negative (S102: YES), the output voltage becomes the voltage Vcon of the capacitor 50 during the dead time when the phase current is negative, that is, the upper SW is on, the lower SW Therefore, dead time compensation is performed to compensate for this, and a compensation duty command value Vu3 is calculated. The compensation duty command value Vu3 is calculated by the following equation (4).
Vu3 = Vu2-2 × DT ÷ CT × 100 (4)
In S104, which shifts to the case where the U-phase current Iu is positive (S102: NO), when the phase current is positive, the output voltage becomes low potential side, that is, 0V during the dead time, that is, the upper SW is off, the lower SW Therefore, it is not necessary to compensate the duty conversion value Vu2. Accordingly, the compensation duty command value Vu3 is calculated by the following equation (5).
Vu3 = Vu2 (5)

S105では、V相電流検出部42により検出されるAD値に基づき、V相電流Ivが0未満か否かを判断する。
V相電流Ivが0未満である場合(S105:YES)、すなわちV相電流Ivが負である場合、S106へ移行する。V相電流Ivが0以上である場合(S105:NO)、すなわちV相電流Ivが正である場合、S107へ移行する。
V相電流Ivが負である場合(S105:YES)に移行するS106では、U相と同様の方法で、補償デューティ指令値Vv3は、以下の式(6)により算出される。
Vv3=Vv2-2×DT÷CT×100 …(6)
V相電流Ivが正である場合(S105:NO)に移行するS107では、U相と同様の方法で、補償デューティ指令値Vv3は、以下の式(7)により算出される。
Vv3=Vv2 …(7)
In S105, based on the AD value detected by the V-phase current detector 42, it is determined whether or not the V-phase current Iv is less than zero.
When the V-phase current Iv is less than 0 (S105: YES), that is, when the V-phase current Iv is negative, the process proceeds to S106. When the V-phase current Iv is 0 or more (S105: NO), that is, when the V-phase current Iv is positive, the process proceeds to S107.
In S106, which shifts to the case where the V-phase current Iv is negative (S105: YES), the compensation duty command value Vv3 is calculated by the following equation (6) in the same manner as in the U-phase.
Vv3 = Vv2-2 × DT ÷ CT × 100 (6)
In S107, when the V-phase current Iv is positive (S105: NO), the compensation duty command value Vv3 is calculated by the following equation (7) in the same manner as in the U-phase.
Vv3 = Vv2 (7)

S108では、W相電流検出部43により検出されるAD値に基づき、W相電流Iwが0未満か否かを判断する。
W相電流Iwが0未満である場合(S108:YES)、すなわちW相電流Iwが負である場合、S109へ移行する。W相電流Iwが0以上である場合(S108:NO)、すなわちW相電流Iwが正である場合、S110へ移行する。
W相電流Iwが負である場合(S108:YES)に移行するS109では、U相と同様の方法で、補償デューティ指令値Vw3は、以下の式(8)により算出される。
Vw3=Vw2-2×DT÷CT×100 …(8)
W相電流Iwが正である場合(S108:NO)に移行するS110では、U相と同様の方法で、補償デューティ指令値Vw3は、以下の式(9)により算出される。
Vw3=Vw2 …(9)
なお、本実施の形態において、請求項に記載のデッドタイム補償量は、相電流が負の場合は(-2×DT÷CT×100)であり、相電流が正の場合は0である。
In S108, based on the AD value detected by the W-phase current detection unit 43, it is determined whether or not the W-phase current Iw is less than zero.
When the W-phase current Iw is less than 0 (S108: YES), that is, when the W-phase current Iw is negative, the process proceeds to S109. When the W-phase current Iw is 0 or more (S108: NO), that is, when the W-phase current Iw is positive, the process proceeds to S110.
In S109, when the W-phase current Iw is negative (S108: YES), the compensation duty command value Vw3 is calculated by the following equation (8) in the same manner as in the U-phase.
Vw3 = Vw2-2 × DT ÷ CT × 100 (8)
In S110, when the W-phase current Iw is positive (S108: NO), the compensation duty command value Vw3 is calculated by the following equation (9) in the same manner as in the U-phase.
Vw3 = Vw2 (9)
In the present embodiment, the dead time compensation amount recited in the claims is (−2 × DT ÷ CT × 100) when the phase current is negative, and is 0 when the phase current is positive.

最終指令デューティ演算部73の処理:
S111では、PWM信号生成部で生成可能なデューティの上限値Vmaxを求める。本実施の形態では、デューティ上限値Vmaxは、以下の式(10)により算出される。
Vmax=(1-2×DT÷CT)×100 …(10)
Processing of final command duty calculation unit 73:
In S111, an upper limit value Vmax of the duty that can be generated by the PWM signal generation unit is obtained. In the present embodiment, duty upper limit value Vmax is calculated by the following equation (10).
Vmax = (1-2 × DT ÷ CT) × 100 (10)

S112では、U相の補償デューティ指令値Vu3とデューティ上限値Vmaxを比較し、Vu3>Vmaxか否かを判断する。
Vu3>Vmaxであると判断された場合(S112:YES)、S113へ移行する。Vu3≦Vmaxであると判断された場合(S112:NO)、S114へ移行する。
Vu3>Vmaxであると判断された場合(S112:YES)に移行するS113では、補償デューティ指令値Vu3がデューティ上限値Vmax以下となるように補正する必要がある場合であり、補正量Vudfを算出する。補正量Vudfは、以下の式(11)により算出される。
Vudf=Vu3−Vmax …(11)
Vu3≦Vmaxであると判断された場合(S112:NO)に移行するS114では、補償デューティ指令値Vu3がデューティ上限値Vmax以下であり、PWM制御信号として生成可能なデューティであるため、補正する必要がない。従い、補正量Vudfは、以下の式(12)により算出される。
Vudf=0 …(12)
In S112, the U-phase compensation duty command value Vu3 is compared with the duty upper limit value Vmax, and it is determined whether or not Vu3> Vmax.
When it is determined that Vu3> Vmax (S112: YES), the process proceeds to S113. If it is determined that Vu3 ≦ Vmax (S112: NO), the process proceeds to S114.
In S113, when it is determined that Vu3> Vmax (S112: YES), it is necessary to correct the compensation duty command value Vu3 to be equal to or lower than the duty upper limit value Vmax, and the correction amount Vudf is calculated. To do. The correction amount Vudf is calculated by the following equation (11).
Vudf = Vu3-Vmax (11)
When it is determined that Vu3 ≦ Vmax (S112: NO), in S114, the compensated duty command value Vu3 is equal to or lower than the duty upper limit value Vmax and is a duty that can be generated as a PWM control signal, so correction is necessary. There is no. Accordingly, the correction amount Vudf is calculated by the following equation (12).
Vudf = 0 (12)

S115では、V相の補償デューティ指令値Vv3とデューティ上限値Vmaxを比較し、Vv3>Vmaxか否かを判断する。
Vv3>Vmaxであると判断された場合(S115:YES)、S116へ移行する。Vv3≦Vmaxであると判断された場合(S115:NO)、S117へ移行する。
Vv3>Vmaxであると判断された場合(S115:YES)に移行するS116では、U相と同様の方法で、補正量Vvdfは、以下の式(13)により算出される。
Vvdf=Vv3−Vmax …(13)
Vv3≦Vmaxであると判断された場合(S115:NO)に移行するS117では、U相と同様の方法で、補正量Vvdfは、以下の式(14)により算出される。
Vvdf=0 …(14)
In S115, the V-phase compensation duty command value Vv3 is compared with the duty upper limit value Vmax, and it is determined whether or not Vv3> Vmax.
If it is determined that Vv3> Vmax (S115: YES), the process proceeds to S116. When it is determined that Vv3 ≦ Vmax (S115: NO), the process proceeds to S117.
In S116, which is shifted to the case where it is determined that Vv3> Vmax (S115: YES), the correction amount Vvdf is calculated by the following equation (13) in the same manner as in the U phase.
Vvdf = Vv3-Vmax (13)
In S117, the process proceeds to the case where it is determined that Vv3 ≦ Vmax (S115: NO), the correction amount Vvdf is calculated by the following equation (14) in the same manner as in the U phase.
Vvdf = 0 (14)

S118では、W相の補償デューティ指令値Vw3とデューティ上限値Vmaxを比較し、Vw3>Vmaxか否かを判断する。
Vw3>Vmaxであると判断された場合(S118:YES)、S119へ移行する。Vw3≦Vmaxであると判断された場合(S118:NO)、S120へ移行する。
Vw3>Vmaxであると判断された場合(S118:YES)に移行するS119では、U相と同様の方法で、補正量Vwdfは、以下の式(15)により算出される。
Vwdf=Vw3−Vmax …(15)
Vw3≦Vmaxであると判断された場合(S118:NO)に移行するS120では、U相と同様の方法で、補正量Vwdfは、以下の式(16)により算出される。
Vwdf=0 …(16)
In S118, the W-phase compensation duty command value Vw3 is compared with the duty upper limit value Vmax, and it is determined whether or not Vw3> Vmax.
When it is determined that Vw3> Vmax is satisfied (S118: YES), the process proceeds to S119. When it is determined that Vw3 ≦ Vmax (S118: NO), the process proceeds to S120.
In S119, the process proceeds to the case where it is determined that Vw3> Vmax (S118: YES), the correction amount Vwdf is calculated by the following equation (15) by the same method as the U phase.
Vwdf = Vw3-Vmax (15)
In S120, the process proceeds to the case where it is determined that Vw3 ≦ Vmax (S118: NO), the correction amount Vwdf is calculated by the following equation (16) in the same manner as in the U phase.
Vwdf = 0 (16)

S121では、各相の補償デューティ指令値Vu3、Vv3、Vw3を補正量 Vudf 、Vvdf、 Vwdfで補正し、デューティ上限値Vmax以下となる調整デューティ指令値Vu4、Vv4、Vw4を算出する。調整デューティ指令値Vu4、Vv4、Vw4は、以下の式(17)〜(19)により算出される。
Vu4=Vu3−Vudf−Vvdf−Vwdf …(17)
Vv4=Vv3−Vudf−Vvdf−Vwdf …(18)
Vw4=Vw3−Vudf−Vvdf−Vwdf …(19)
式(17)〜(19)に示すように、U相V相W相の補償デューティ指令値Vu3、Vv3、Vw3から補正量 Vudf 、Vvdf、 Vwdfを等しく減算するので、線間電圧は変化しない。従って、この調整デューティ指令値Vu4、Vv4、Vw4が出力可能な範囲であれば、所望の出力を得られる。
なお、補償デューティ指令値Vu3、Vv3、Vw3が全てデューティ上限値Vmax以下であった場合には、補正量 Vudf 、Vvdf、 Vwdfは全て0であり、実質補正が行われていないのと同等である。
In S121, compensation duty command values Vu3, Vv3, and Vw3 for each phase are corrected with correction amounts Vudf, Vvdf, and Vwdf, and adjusted duty command values Vu4, Vv4, and Vw4 that are equal to or lower than the duty upper limit value Vmax are calculated. Adjustment duty command values Vu4, Vv4, and Vw4 are calculated by the following equations (17) to (19).
Vu4 = Vu3-Vudf-Vvdf-Vwdf (17)
Vv4 = Vv3-Vudf-Vvdf-Vwdf (18)
Vw4 = Vw3−Vudf−Vvdf−Vwdf (19)
As shown in the equations (17) to (19), the correction amounts Vudf, Vvdf, and Vwdf are equally subtracted from the compensation duty command values Vu3, Vv3, and Vw3 for the U phase, the V phase, and the W phase, so the line voltage does not change. Therefore, if the adjustment duty command values Vu4, Vv4, and Vw4 are within a possible output range, a desired output can be obtained.
When the compensation duty command values Vu3, Vv3, and Vw3 are all equal to or lower than the duty upper limit value Vmax, the correction amounts Vudf, Vvdf, and Vwdf are all 0, which is equivalent to the fact that no substantial correction is performed. .

S122では、PWM信号生成部で生成可能なデューティの下限値Vminを求める。本実施の形態では、デューティ下限値Vminは、以下の式(10)により算出される。
Vmin=-2×DT÷CT×100 …(20)
In S122, a lower limit value Vmin of the duty that can be generated by the PWM signal generation unit is obtained. In the present embodiment, duty lower limit value Vmin is calculated by the following equation (10).
Vmin = −2 × DT ÷ CT × 100 (20)

S123では、U相の調整デューティ指令値Vu4とデューティ下限値Vminを比較し、Vu4<Vminか否かを判断する。
Vu4<Vminであると判断された場合(S123:YES)、S124へ移行する。Vu4≧Vminであると判断された場合(S123:NO)、S125へ移行する。
Vu4<Vminであると判断された場合(S123:YES)に移行するS124では、調整デューティ指令値Vu4がPWM制御信号として生成不可能なデューティであるため、以下の式(21)に示すように、最終デューティ指令値Vu5はデューティ下限値Vminに設定される。
Vu5=Vmin …(21)
Vu4≧Vminであると判断された場合(S123:NO)に移行するS125では、調整デューティ指令値Vu4がPWM制御信号として生成可能なデューティであるため、変更する必要がない。従い、最終デューティ指令値Vu5は、以下の式(22)により算出される。
Vu5=Vu4 …(22)
In S123, the U-phase adjustment duty command value Vu4 and the duty lower limit value Vmin are compared to determine whether Vu4 <Vmin.
If it is determined that Vu4 <Vmin (S123: YES), the process proceeds to S124. When it is determined that Vu4 ≧ Vmin (S123: NO), the process proceeds to S125.
When it is determined that Vu4 <Vmin (S123: YES), in S124, the adjusted duty command value Vu4 is a duty that cannot be generated as a PWM control signal. Therefore, as shown in the following equation (21) The final duty command value Vu5 is set to the duty lower limit value Vmin.
Vu5 = Vmin (21)
When it is determined that Vu4 ≧ Vmin (S123: NO), in S125, the adjusted duty command value Vu4 is a duty that can be generated as a PWM control signal, and therefore, there is no need to change it. Accordingly, the final duty command value Vu5 is calculated by the following equation (22).
Vu5 = Vu4 (22)

S126では、V相の調整デューティ指令値Vv4とデューティ下限値Vminを比較し、Vv4<Vminか否かを判断する。
Vv4<Vminであると判断された場合(S126:YES)、S127へ移行する。Vv4≧Vminであると判断された場合(S126:NO)、S128へ移行する。
Vv4<Vminであると判断された場合(S126:YES)に移行するS127では、U相と同様の方法で、以下の式(23)に示すように、最終デューティ指令値Vv5はデューティ下限値Vminに設定される。
Vv5=Vmin …(23)
Vv4≧Vminであると判断された場合(S126:NO)に移行するS128では、U相と同様の方法で、最終デューティ指令値Vv5は、以下の式(24)により算出される。
Vv5=Vv4 …(24)
In S126, the V-phase adjustment duty command value Vv4 and the duty lower limit value Vmin are compared to determine whether Vv4 <Vmin.
When it is determined that Vv4 <Vmin (S126: YES), the process proceeds to S127. When it is determined that Vv4 ≧ Vmin (S126: NO), the process proceeds to S128.
When it is determined that Vv4 <Vmin (S126: YES), in S127, the final duty command value Vv5 is the duty lower limit value Vmin as shown in the following equation (23) by the same method as the U phase. Set to
Vv5 = Vmin (23)
In S128, which is shifted to the case where it is determined that Vv4 ≧ Vmin (S126: NO), the final duty command value Vv5 is calculated by the following equation (24) by the same method as the U phase.
Vv5 = Vv4 (24)

S129では、W相の調整デューティ指令値Vw4とデューティ下限値Vminを比較し、Vw4<Vminか否かを判断する。
Vw4<Vminであると判断された場合(S129:YES)、S130へ移行する。Vw4≧Vminであると判断された場合(S129:NO)、S131へ移行する。
Vw4<Vminであると判断された場合(S129:YES)に移行するS130では、U相と同様の方法で、以下の式(25)に示すように、最終デューティ指令値Vw5はデューティ下限値Vminに設定される。
Vw5=Vmin …(25)
Vw4≧Vminであると判断された場合(S129:NO)に移行するS131では、U相と同様の方法で、最終デューティ指令値Vw5は、以下の式(26)により算出される。
Vw5=Vw4 …(26)
In S129, the W-phase adjustment duty command value Vw4 and the duty lower limit value Vmin are compared to determine whether Vw4 <Vmin.
When it is determined that Vw4 <Vmin (S129: YES), the process proceeds to S130. When it is determined that Vw4 ≧ Vmin (S129: NO), the process proceeds to S131.
When it is determined that Vw4 <Vmin (S129: YES), in S130, the final duty command value Vw5 is the duty lower limit value Vmin as shown in the following equation (25) by the same method as the U phase. Set to
Vw5 = Vmin (25)
In S131, the process proceeds to the case where it is determined that Vw4 ≧ Vmin (S129: NO), the final duty command value Vw5 is calculated by the following equation (26) by the same method as the U phase.
Vw5 = Vw4 (26)

図10、図11のフローチャートに示す処理による各相デューティの変化を図12に模式的に示す。図12でAと示された期間は、デューティが100%近傍、正確には、(1-2×DT÷CT)×100%〜100%の期間であって、デッドタイムの制約によりPWM制御信号を生成不可能な場合である。このような場合に各相のデューティ指令値を等しく低下させることで、PWM制御信号を生成可能なデューティに変更する。各相のデューティ指令値を等しく低下させているので、線間電圧は各相のデューティ指令値を低下させる前と変わらない。また、本実施例ではデューティが0%近傍、正確には、(-2×DT÷CT×100)%〜0%の範囲では補正が行われない。これは、本実施の形態のPWM信号生成方法では(-2×DT÷CT×100)%〜0%の範囲もPWM制御信号を生成可能であるからである。すなわち、本実施の形態で示す技術では、デッドタイムによる出力制限がかかる場合、正確には、デューティ指令値が(1-2×DT÷CT)×100%〜100%である場合のみ補正を行うロジックとなる。なお、各相のデューティ指令値を低下させるよう補正することによって、PWM制御信号が生成不可能となるデューティ下限値、具体的には(-2×DT÷CT×100)%を下回る場合には、該当する相のデューティ指令値をデューティ下限値にクリップする。また、図12に示すデューディ指令値は模式的に正弦波としているが、実際には正弦波にデッドタイム補償分のデューティ調整が加えられた波形となる。   FIG. 12 schematically shows changes in the duty of each phase due to the processing shown in the flowcharts of FIGS. The period indicated by A in FIG. 12 is a period in which the duty is close to 100%, more precisely, (1-2 × DT ÷ CT) × 100% to 100%. Is impossible to generate. In such a case, the duty command value of each phase is equally reduced to change to a duty that can generate a PWM control signal. Since the duty command value of each phase is reduced equally, the line voltage is the same as before the duty command value of each phase is reduced. Further, in this embodiment, the correction is not performed when the duty is in the vicinity of 0%, more precisely, in the range of (−2 × DT ÷ CT × 100)% to 0%. This is because the PWM signal generation method of the present embodiment can generate a PWM control signal in a range of (−2 × DT ÷ CT × 100)% to 0%. In other words, in the technique shown in the present embodiment, when output limitation due to dead time is applied, exactly, correction is performed only when the duty command value is (1-2 × DT ÷ CT) × 100% to 100%. It becomes logic. When the duty command value of each phase is corrected so as to be lowered, the duty control value becomes lower than the duty lower limit value at which the PWM control signal cannot be generated, specifically (−2 × DT ÷ CT × 100)%. Then, the duty command value of the corresponding phase is clipped to the duty lower limit value. The duty command value shown in FIG. 12 is typically a sine wave, but in practice, it is a waveform in which duty adjustment for dead time compensation is added to the sine wave.

以上のフローチャートに示す処理により、デッドタイム期間の出力を補償して算出された補償デューティ指令値がPWM制御信号として生成不可能な場合に限り、全相の補償デューディ指令値から等しく補正することができる。また、この補正によってデューティ指令値がPWM制御信号として生成不可能となる場合でも、できるかぎり所望の出力が得られるように制御できる。   Only when the compensation duty command value calculated by compensating the output during the dead time period cannot be generated as a PWM control signal by the processing shown in the flowchart above, the compensation duty command value for all phases can be corrected equally. it can. Further, even when the duty command value cannot be generated as a PWM control signal by this correction, control can be performed so that a desired output is obtained as much as possible.

以上の実施の形態1によれば、キャリア周期を変更することなく、デューティ指令値がデッドタイムによる出力不可となるデューティ上限値を超える場合に全相のデューティ指令値を等しく補正するので、制御応答性を損なうことなく、デッドタイムによって発生する電動機の出力電圧制限を抑制することができる。また、デューティ指令値がPWM制御信号を生成不可能となる値である場合のみ補正を行うので、電動機の中性点電位の変動をできるだけ抑えた速度安定性の良い電動機の制御装置を提供することができる。 According to the first embodiment described above, the duty command value for all phases is corrected equally when the duty command value exceeds the duty upper limit value at which output is not possible due to dead time without changing the carrier cycle. Without restricting the performance, it is possible to suppress the output voltage limitation of the electric motor that occurs due to the dead time. Further, since the correction is performed only when the duty command value is a value that makes it impossible to generate a PWM control signal, an electric motor control device with good speed stability that suppresses fluctuations in the neutral point potential of the electric motor as much as possible is provided. Can do.

なお、本実施の形態1では、出力指令値としてPWM制御信号のデューティを用いたが、PWM制御信号のデューティと相関のある値であればこれに限定されるものではない。例えば、各相の出力電圧指令値を出力指令値として用いても良い。   In the first embodiment, the duty of the PWM control signal is used as the output command value. However, the present invention is not limited to this as long as the value has a correlation with the duty of the PWM control signal. For example, the output voltage command value of each phase may be used as the output command value.

実施の形態2.
本発明の実施の形態2による電動機の制御装置は、実施の形態1の変形例であり、上下スイッチ用のPWM制御信号の生成方法が異なるものである。PWM制御信号の生成方法が異なることにより、PWM信号生成部で生成可能なデューティ範囲が異なり、デッドタイムによって出力制限されるデューティが変わる。従い、本実施の形態2では、係るPWM制御信号の生成方法を用いた場合において、デッドタイムによって発生する電動機の出力電圧制限を抑制する方法について説明する。
Embodiment 2. FIG.
The motor control apparatus according to the second embodiment of the present invention is a modification of the first embodiment, and differs in the method of generating the PWM control signal for the up / down switch. Due to the generation method of the PWM control signal being different, the duty range that can be generated by the PWM signal generation unit is different, and the duty whose output is limited is changed by the dead time. Therefore, in the second embodiment, a description will be given of a method of suppressing the output voltage limit of the electric motor that is generated due to the dead time when the PWM control signal generation method is used.

本実施の形態2の電動機の制御装置において、実施の形態1と異なる点は、PWM制御信号の生成方法および制御部60の処理、より具体的にはデューティ変換部70の処理であり、それ以外の処理および構成は実施の形態1と同じであるため説明を省略する。 In the motor control apparatus according to the second embodiment, the points different from the first embodiment are the PWM control signal generation method and the processing of the control unit 60, more specifically the processing of the duty conversion unit 70. Since the processing and configuration are the same as those in the first embodiment, description thereof is omitted.

本実施の形態2におけるPWM制御信号生成方法は、図3に示した方法である。具体的には、デューティと出力電圧が正の相関をとるよう、三角波指令値はキャリア周期において上向きの三角形状となるよう設定されている。さらに、デッドタイムを生成するため、デューティ0%〜100%の振幅の三角波指令値C1と、三角波指令値C1を下方向に(200×デッドタイムDT÷キャリア周期CT)[%]だけシフトした三角波指令値C2を作成する。上SW21、22、23については、デューティが三角波指令値C1を上回ったときオンし、デューティが三角波指令値C1を下回ったときオフする。一方、下SW24、25、26については、デューティが三角波指令値C2を上回ったときオフし、デューティが三角波指令値C2を下回ったときオンする。これにより、キャリア周期の中心から対称にオンおよびオフ期間が設定されたセンターアライン型のPWM制御信号を生成する。なお、本実施の形態2におけるPWM制御信号は、キャリア更新タイミング前後において、下SW用制御信号にデッドタイム用のオフが確保される。   The PWM control signal generation method in the second embodiment is the method shown in FIG. Specifically, the triangular wave command value is set to have an upward triangular shape in the carrier period so that the duty and the output voltage have a positive correlation. Further, in order to generate a dead time, a triangular wave command value C1 having a duty of 0% to 100% and a triangular wave obtained by shifting the triangular wave command value C1 downward (200 × dead time DT ÷ carrier cycle CT) [%] A command value C2 is created. The upper SWs 21, 22, and 23 are turned on when the duty exceeds the triangular wave command value C1, and turned off when the duty falls below the triangular wave command value C1. On the other hand, the lower SWs 24, 25, and 26 are turned off when the duty exceeds the triangular wave command value C2, and are turned on when the duty falls below the triangular wave command value C2. This generates a center-aligned PWM control signal in which the on and off periods are set symmetrically from the center of the carrier period. Note that the PWM control signal in the second embodiment ensures that the dead SW is off for the lower SW control signal before and after the carrier update timing.

ところで、本実施の形態2におけるPWM信号生成方法では、図3、図4を参照して前述したように、(-200×DT÷CT)〜0[%]のデューティ範囲がデッドタイムにより所望の出力が得られず、出力が歪む領域である。   By the way, in the PWM signal generation method according to the second embodiment, as described above with reference to FIGS. 3 and 4, the duty range of (−200 × DT ÷ CT) to 0 [%] is desired depending on the dead time. This is a region where output cannot be obtained and output is distorted.

そこで、本実施の形態2では、補償デューティ指令値が上述の範囲であった場合でも出力の歪みを防止するよう、制御部60のデューティ変換部70において補償デューティ指令値を補正する最終指令デューティ演算部73を設けている。そこで、制御部60におけるデューティ変換部の処理70について、以下に説明する。なお、デューティ換算部71およびデッドタイム補償部72は実施の形態1と同じであるため、説明を省略し、デューティ変換部70の最終指令デューティ演算部73について、図13に示すフローチャートに基づいて説明する。   Therefore, in the second embodiment, the final command duty calculation is performed in which the duty conversion unit 70 of the control unit 60 corrects the compensation duty command value so as to prevent output distortion even when the compensation duty command value is within the above range. A portion 73 is provided. Therefore, the processing 70 of the duty conversion unit in the control unit 60 will be described below. Since duty conversion unit 71 and dead time compensation unit 72 are the same as those in the first embodiment, description thereof will be omitted, and final command duty calculation unit 73 of duty conversion unit 70 will be described based on the flowchart shown in FIG. To do.

最終指令デューティ演算部73の処理:
デューティ換算部71およびデッドタイム補償部72にて、補償デューティ指令値Vu3、Vv3、Vw3が得られている。
S211では、PWM信号生成部で生成可能なデューティの下限値Vminを求める。本実施の形態2では、デューティ下限値Vminは、以下の式(30)により算出される。
Vmin=0 …(30)
Processing of final command duty calculation unit 73:
Compensation duty command values Vu3, Vv3, and Vw3 are obtained by the duty conversion unit 71 and the dead time compensation unit 72.
In S211, a lower limit value Vmin of the duty that can be generated by the PWM signal generation unit is obtained. In the second embodiment, the duty lower limit value Vmin is calculated by the following equation (30).
Vmin = 0 (30)

S212では、U相の補償デューティ指令値Vu3とデューティ下限値Vminを比較し、Vu3<Vminか否かを判断する。
Vu3<Vminであると判断された場合(S212:YES)、S213へ移行する。Vu3≧Vminであると判断された場合(S212:NO)、S214へ移行する。
Vu3<Vminであると判断された場合(S212:YES)に移行するS213では、補償デューティ指令値Vu3がデューティ下限値Vmin以上となるように補正する必要がある場合であり、補正量Vudfを算出する。補正量Vudfは、以下の式(11)により算出される。
Vudf=Vu3−Vmin …(31)
Vu3≧Vminであると判断された場合(S212:NO)に移行するS214では、補償デューティ指令値Vu3がデューティ下限値Vmin以上であり、PWM制御信号として生成可能なデューティであるため、補正する必要がない。従い、補正量Vudfは、以下の式(12)により算出される。
Vudf=0 …(32)
In S212, the U-phase compensation duty command value Vu3 and the duty lower limit value Vmin are compared to determine whether Vu3 <Vmin.
When it is determined that Vu3 <Vmin (S212: YES), the process proceeds to S213. When it is determined that Vu3 ≧ Vmin (S212: NO), the process proceeds to S214.
When it is determined that Vu3 <Vmin (S212: YES), in S213, it is necessary to correct the compensation duty command value Vu3 to be equal to or higher than the duty lower limit value Vmin, and the correction amount Vudf is calculated. To do. The correction amount Vudf is calculated by the following equation (11).
Vudf = Vu3-Vmin (31)
When it is determined that Vu3 ≧ Vmin (S212: NO), in S214, the compensated duty command value Vu3 is equal to or greater than the duty lower limit value Vmin, and is a duty that can be generated as a PWM control signal, so correction is necessary. There is no. Accordingly, the correction amount Vudf is calculated by the following equation (12).
Vudf = 0 (32)

S215では、V相の補償デューティ指令値Vv3とデューティ下限値Vminを比較し、Vv3<Vminか否かを判断する。
Vv3<Vminであると判断された場合(S215:YES)、S216へ移行する。Vv3≧Vminであると判断された場合(S215:NO)、S217へ移行する。
Vv3<Vminであると判断された場合(S215:YES)に移行するS216では、U相と同様の方法で、補正量Vvdfは、以下の式(33)により算出される。
Vvdf=Vv3−Vmin …(33)
Vv3≧Vminであると判断された場合(S215:NO)に移行するS217では、U相と同様の方法で、補正量Vvdfは、以下の式(34)により算出される。
Vvdf=0 …(34)
In S215, the V-phase compensation duty command value Vv3 and the duty lower limit value Vmin are compared to determine whether Vv3 <Vmin.
When it is determined that Vv3 <Vmin (S215: YES), the process proceeds to S216. When it is determined that Vv3 ≧ Vmin (S215: NO), the process proceeds to S217.
In S216, the process proceeds to the case where it is determined that Vv3 <Vmin (S215: YES), the correction amount Vvdf is calculated by the following equation (33) in the same manner as in the U phase.
Vvdf = Vv3-Vmin (33)
In S217, the process proceeds to the case where it is determined that Vv3 ≧ Vmin (S215: NO), the correction amount Vvdf is calculated by the following equation (34) by the same method as the U phase.
Vvdf = 0 (34)

S218では、W相の補償デューティ指令値Vw3とデューティ下限値Vminを比較し、Vw3<Vminか否かを判断する。
Vw3<Vminであると判断された場合(S218:YES)、S219へ移行する。Vw3≧Vminであると判断された場合(S218:NO)、S220へ移行する。
Vw3<Vminであると判断された場合(S218:YES)に移行するS219では、U相と同様の方法で、補正量Vwdfは、以下の式(35)により算出される。
Vwdf=Vw3−Vmin …(35)
Vw3≧Vminであると判断された場合(S218:NO)に移行するS220では、U相と同様の方法で、補正量Vwdfは、以下の式(36)により算出される。
Vwdf=0 …(36)
In S218, the W-phase compensation duty command value Vw3 and the duty lower limit value Vmin are compared to determine whether or not Vw3 <Vmin.
When it is determined that Vw3 <Vmin (S218: YES), the process proceeds to S219. When it is determined that Vw3 ≧ Vmin (S218: NO), the process proceeds to S220.
In S219, the process proceeds to the case where it is determined that Vw3 <Vmin (S218: YES), the correction amount Vwdf is calculated by the following equation (35) by the same method as the U phase.
Vwdf = Vw3-Vmin (35)
In S220, the process proceeds to the case where it is determined that Vw3 ≧ Vmin (S218: NO), the correction amount Vwdf is calculated by the following equation (36) in the same manner as in the U phase.
Vwdf = 0 (36)

S221では、各相の補償デューティ指令値Vu3、Vv3、Vw3を補正量 Vudf 、Vvdf、 Vwdfで補正し、デューティ下限値Vmin以上となる調整デューティ指令値Vu4、Vv4、Vw4を算出する。調整デューティ指令値Vu4、Vv4、Vw4は、以下の式(37)〜(39)により算出される。
Vu4=Vu3−Vudf−Vvdf−Vwdf …(37)
Vv4=Vv3−Vudf−Vvdf−Vwdf …(38)
Vw4=Vw3−Vudf−Vvdf−Vwdf …(39)
式(37)〜(39)に示すように、U相V相W相の補償デューティ指令値Vu3、Vv3、Vw3から補正量 Vudf 、Vvdf、 Vwdfを等しく減算するので、線間電圧は変化しない。従って、この調整デューティ指令値Vu4、Vv4、Vw4が出力可能な範囲であれば、所望の出力を得られる。
なお、補正量 Vudf 、Vvdf、 Vwdfは0以下であるため、ここではデューティを大きくするよう補正している。また、補償デューティ指令値Vu3、Vv3、Vw3が全てデューティ下限値Vmin以上であった場合には、補正量 Vudf 、Vvdf、 Vwdfは全て0であり、実質補正が行われていないのと同等である。
In S221, compensation duty command values Vu3, Vv3, and Vw3 for each phase are corrected with correction amounts Vudf, Vvdf, and Vwdf, and adjusted duty command values Vu4, Vv4, and Vw4 that are equal to or greater than the duty lower limit value Vmin are calculated. Adjustment duty command values Vu4, Vv4, and Vw4 are calculated by the following equations (37) to (39).
Vu4 = Vu3-Vudf-Vvdf-Vwdf (37)
Vv4 = Vv3-Vudf-Vvdf-Vwdf (38)
Vw4 = Vw3-Vudf-Vvdf-Vwdf (39)
As shown in the equations (37) to (39), the correction amounts Vudf, Vvdf, and Vwdf are equally subtracted from the compensation duty command values Vu3, Vv3, and Vw3 of the U phase, the V phase, and the W phase, so the line voltage does not change. Therefore, if the adjustment duty command values Vu4, Vv4, and Vw4 are within a possible output range, a desired output can be obtained.
Since the correction amounts Vudf, Vvdf, and Vwdf are 0 or less, correction is made here to increase the duty. When the compensation duty command values Vu3, Vv3, and Vw3 are all equal to or higher than the duty lower limit value Vmin, the correction amounts Vudf, Vvdf, and Vwdf are all 0, which is equivalent to the fact that no substantial correction is performed. .

S222では、PWM信号生成部で生成可能なデューティの上限値Vmaxを求める。本実施の形態では、デューティ上限値Vmaxは、以下の式(40)により算出される。
Vmax=100 …(40)
In S222, an upper limit value Vmax of the duty that can be generated by the PWM signal generation unit is obtained. In the present embodiment, duty upper limit value Vmax is calculated by the following equation (40).
Vmax = 100 (40)

S223では、U相の調整デューティ指令値Vu4とデューティ上限値Vmaxを比較し、Vu4>Vmaxか否かを判断する。
Vu4>Vmaxであると判断された場合(S223:YES)、S224へ移行する。Vu4≦Vmaxであると判断された場合(S223:NO)、S225へ移行する。
Vu4>Vmaxであると判断された場合(S223:YES)に移行するS224では、調整デューティ指令値Vu4がPWM制御信号として生成不可能なデューティであるため、以下の式(41)に示すように、最終デューティ指令値Vu5はデューティ上限値Vmaxに設定される。
Vu5=Vmax …(41)
Vu4≦Vmaxであると判断された場合(S223:NO)に移行するS225では
、調整デューティ指令値Vu4がPWM制御信号として生成可能なデューティであるため、変更する必要がない。従い、最終デューティ指令値Vu5は、以下の式(42)により算出される。
Vu5=Vu4 …(42)
In S223, the U-phase adjustment duty command value Vu4 and the duty upper limit value Vmax are compared to determine whether Vu4> Vmax.
When it is determined that Vu4> Vmax is satisfied (S223: YES), the process proceeds to S224. When it is determined that Vu4 ≦ Vmax is satisfied (S223: NO), the process proceeds to S225.
When it is determined that Vu4> Vmax (S223: YES), in S224, the adjusted duty command value Vu4 is a duty that cannot be generated as a PWM control signal, and therefore, as shown in the following equation (41) The final duty command value Vu5 is set to the duty upper limit value Vmax.
Vu5 = Vmax (41)
When it is determined that Vu4 ≦ Vmax is satisfied (S223: NO), the adjustment duty command value Vu4 is a duty that can be generated as a PWM control signal, so there is no need to change it. Accordingly, the final duty command value Vu5 is calculated by the following equation (42).
Vu5 = Vu4 (42)

S226では、V相の調整デューティ指令値Vv4とデューティ上限値Vmaxを比較し、Vv4>Vmaxか否かを判断する。
Vv4>Vmaxであると判断された場合(S226:YES)、S227へ移行する。Vv4≦Vmaxであると判断された場合(S226:NO)、S228へ移行する。
Vv4>Vmaxであると判断された場合(S226:YES)に移行するS227では、U相と同様の方法で、以下の式(43)に示すように、最終デューティ指令値Vv5はデューティ上限値Vmaxに設定される。
Vv5=Vmax …(43)
Vv4≦Vmaxであると判断された場合(S226:NO)に移行するS228では、U相と同様の方法で、最終デューティ指令値Vv5は、以下の式(44)により算出される。
Vv5=Vv4 …(44)
In S226, the V-phase adjustment duty command value Vv4 and the duty upper limit value Vmax are compared to determine whether Vv4> Vmax.
When it is determined that Vv4> Vmax is satisfied (S226: YES), the process proceeds to S227. When it is determined that Vv4 ≦ Vmax (S226: NO), the process proceeds to S228.
When it is determined that Vv4> Vmax (S226: YES), in S227, the final duty command value Vv5 is set to the duty upper limit value Vmax as shown in the following equation (43) by the same method as the U phase. Set to
Vv5 = Vmax (43)
In S228, the process proceeds to a case where it is determined that Vv4 ≦ Vmax (S226: NO), the final duty command value Vv5 is calculated by the following equation (44) in the same manner as in the U phase.
Vv5 = Vv4 (44)

S229では、W相の調整デューティ指令値Vw4とデューティ上限値Vmaxを比較し、Vw4>Vmaxか否かを判断する。
Vw4>Vmaxであると判断された場合(S229:YES)、S230へ移行する。Vw4≦Vmaxであると判断された場合(S229:NO)、S231へ移行する。
Vw4>Vmaxであると判断された場合(S229:YES)に移行するS230では、U相と同様の方法で、以下の式(45)に示すように、最終デューティ指令値Vw5はデューティ上限値Vmaxに設定される。
Vw5=Vmax …(45)
Vw4≦Vmaxであると判断された場合(S229:NO)に移行するS231では、U相と同様の方法で、最終デューティ指令値Vw5は、以下の式(46)により算出される。
Vw5=Vw4 …(46)
In S229, the W-phase adjustment duty command value Vw4 is compared with the duty upper limit value Vmax to determine whether or not Vw4> Vmax.
When it is determined that Vw4> Vmax (S229: YES), the process proceeds to S230. When it is determined that Vw4 ≦ Vmax is satisfied (S229: NO), the process proceeds to S231.
When it is determined that Vw4> Vmax (S229: YES), in S230, the final duty command value Vw5 is the duty upper limit value Vmax as shown in the following equation (45) by the same method as the U phase. Set to
Vw5 = Vmax (45)
In S231, which is shifted to the case where it is determined that Vw4 ≦ Vmax (S229: NO), the final duty command value Vw5 is calculated by the following equation (46) by the same method as the U phase.
Vw5 = Vw4 (46)

図13のフローチャートに示す処理による各相デューティの変化を図14に模式的に示す。図14でBと示された期間は、デューティが0%近傍、正確には、(-2×DT÷CT×100)%〜0%の期間であって、デッドタイムの制約によりPWM制御信号を生成不可能な場合である。このような場合に各相のデューティ指令値を等しく増加させることで、PWM制御信号を生成可能なデューティに変更する。各相のデューティ指令値を等しく増加させているので、線間電圧は各相のデューティ指令値を増加させる前と変わらない。また、本実施例ではデューティが100%近傍、正確には、(1-2×DT÷CT)×100%〜100%の範囲では補正が行われない。これは、本実施の形態のPWM信号生成方法では(1-2×DT÷CT)×100%〜100%の範囲もPWM制御信号を生成可能であるからである。すなわち、本実施の形態で示す技術では、デッドタイムによる出力制限がかかる場合、正確には、デューティ指令値が(-2×DT÷CT×100)%〜0%である場合のみ補正を行うロジックとなる。なお、各相のデューティ指令値を増加させるよう補正することによって、PWM制御信号が生成不可能となるデューティ上限値、具体的には100%を上回る場合には、該当する相のデューティ指令値をデューティ上限値にクリップする。また、図14に示すデューディ指令値は模式的に正弦波としているが、実際には正弦波にデッドタイム補償分のデューティ調整が加えられた波形となる。   FIG. 14 schematically shows changes in the duty of each phase due to the processing shown in the flowchart of FIG. The period indicated by B in FIG. 14 is a period in which the duty is in the vicinity of 0%, more precisely, (−2 × DT ÷ CT × 100)% to 0%. This is the case when it cannot be generated. In such a case, the duty command value of each phase is increased equally to change to a duty that can generate the PWM control signal. Since the duty command value of each phase is increased equally, the line voltage is the same as before the duty command value of each phase is increased. In the present embodiment, correction is not performed when the duty is in the vicinity of 100%, more precisely, in the range of (1-2 × DT ÷ CT) × 100% to 100%. This is because the PWM signal generation method of the present embodiment can generate the PWM control signal even in the range of (1-2 × DT ÷ CT) × 100% to 100%. That is, in the technique shown in the present embodiment, when output restriction is imposed due to dead time, the logic that corrects only when the duty command value is (−2 × DT ÷ CT × 100)% to 0% is accurate. It becomes. In addition, when the duty command value of each phase is corrected so as to increase, the duty upper limit value at which the PWM control signal cannot be generated, specifically, when it exceeds 100%, the duty command value of the corresponding phase is set. Clip to the upper limit of the duty. The duty command value shown in FIG. 14 is typically a sine wave, but in reality, the waveform is obtained by adding a duty adjustment for dead time compensation to the sine wave.

以上のフローチャートに示す処理により、デッドタイム期間の出力を補償して算出された補償デューティ指令値がPWM制御信号として生成不可能な場合に限り、全相の補償デューディ指令値から等しく補正することができる。また、この補正によってデューティ指令値がPWM制御信号として生成不可能となる場合においても、できるかぎり所望の出力が得られるように制御できる。   Only when the compensation duty command value calculated by compensating the output during the dead time period cannot be generated as a PWM control signal by the processing shown in the flowchart above, the compensation duty command value for all phases can be corrected equally. it can. Further, even when the duty command value cannot be generated as a PWM control signal by this correction, control can be performed so that a desired output is obtained as much as possible.

以上の実施の形態2によれば、キャリア周期を変更することなく、デューティ指令値がデッドタイムによる出力不可となるデューティ下限値を下回る場合に全相のデューティ指令値を等しく補正するので、制御応答性を損なうことなく、デッドタイムによって発生する電動機の出力電圧制限を抑制することができる。また、デューティ指令値がPWM制御信号を生成不可能となる値である場合のみ補正を行うので、電動機の中性点電位の変動をできるだけ抑えた速度安定性の良い電動機の制御装置を提供することができる。 According to the second embodiment described above, since the duty command value for all phases is corrected equally when the duty command value falls below the duty lower limit value at which output is not possible due to dead time without changing the carrier cycle, the control response Without restricting the performance, it is possible to suppress the output voltage limitation of the electric motor that occurs due to the dead time. Further, since the correction is performed only when the duty command value is a value that makes it impossible to generate a PWM control signal, an electric motor control device with good speed stability that suppresses fluctuations in the neutral point potential of the electric motor as much as possible is provided. Can do.

なお、本実施の形態2では、出力指令値としてPWM制御信号のデューティを用いたが、PWM制御信号のデューティと相関のある値であればこれに限定されるものではない。例えば、各相の出力電圧指令値を出力指令値として用いても良い。   In the second embodiment, the duty of the PWM control signal is used as the output command value. However, the present invention is not limited to this as long as the value has a correlation with the duty of the PWM control signal. For example, the output voltage command value of each phase may be used as the output command value.

なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を適宜、変形、省略することができる。
なお、各図中、同一符合は同一または相当部分を示す。
In the present invention, each embodiment can be appropriately modified or omitted within the scope of the invention.
In addition, in each figure, the same code | symbol shows the same or an equivalent part.

1 電力変換装置、 10 モータ(回転電機)、
11から13 コイル(巻線)、 20 インバータ部、
21から23 上SW(高電位側スイッチング素子)、
24から26 下SW(低電位側スイッチング素子)、
30 回転角センサ、 40 電流検出部、
50 コンデンサ、 51 チョークコイル、
60 制御部、 90 バッテリ、
DT デッドタイム、 CT キャリア周期。
1 power converter, 10 motor (rotary electric machine),
11 to 13 coil (winding), 20 inverter section,
21 to 23 Upper SW (high potential side switching element),
24 to 26 Lower SW (low potential side switching element),
30 rotation angle sensor, 40 current detector,
50 capacitors, 51 choke coils,
60 control unit, 90 battery,
DT dead time, CT carrier period.

Claims (14)

高電位側に配置される複数の上側スイッチング素子と低電位側に配置される複数の下側スイッチング素子とを含むインバータと、前記インバータの同相の上側スイッチング素子と下側スイッチング素子とが同時にオンとならないようにデッドタイムを設けてスイッチング動作をさせるPWM制御信号を生成する制御指令演算部とを備え、
前記PWM制御信号に応じて前記インバータのスイッチング動作を制御することにより前記インバータに入力される直流電源電圧を変換して電動機の出力トルクを制御する電動機の制御装置であって、
前記制御指令演算部は、前記電動機のトルク指令に基づいて各相毎の基本出力指令値を演算する基本出力指令値演算部と、前記デッドタイムの影響により変化する出力電圧を打ち消すようなデッドタイム補償値に基づいて各相毎の前記基本出力指令値を変更して各相毎のデッドタイム補償指令値を演算するデッドタイム補償部と、各相毎の前記デッドタイム補償指令値が前記PWM制御信号として出力可能な指令値範囲内に入るように補正して各相毎の最終指令値として演算する最終指令値演算部と、前記最終指令値に基づいて前記PWM制御信号を生成するPWM信号生成部と、を有し、
前記最終指令値演算部は、前記デッドタイムと前記PWM制御信号のキャリア周波数に基づいて出力指令上限値を演算し、各相毎の前記デッドタイム補償指令値と前記出力指令上限値とを比較し、前記デッドタイム補償指令値が前記出力指令上限値より大きい相がある場合、当該大きい相の前記デッドタイム補償指令値と前記出力指令上限値との差を出力指令補正値として演算し、全相の前記デッドタイム補償指令値から前記出力指令補正値を減算した値を各相毎の前記最終指令値とする
ことを特徴とする電動機の制御装置。
An inverter including a plurality of upper switching elements arranged on the high potential side and a plurality of lower switching elements arranged on the low potential side, and the upper switching element and the lower switching element in the same phase of the inverter are simultaneously turned on A control command calculation unit that generates a PWM control signal that performs a switching operation with a dead time so as not to become,
A control apparatus for an electric motor that controls a switching operation of the inverter according to the PWM control signal to convert a DC power supply voltage input to the inverter to control an output torque of the electric motor;
The control command calculation unit includes a basic output command value calculation unit that calculates a basic output command value for each phase based on the torque command of the motor, and a dead time that cancels an output voltage that changes due to the influence of the dead time. A dead time compensation unit that calculates the dead time compensation command value for each phase by changing the basic output command value for each phase based on the compensation value, and the dead time compensation command value for each phase is the PWM control. A final command value calculation unit that calculates a final command value for each phase by correcting it so as to fall within a command value range that can be output as a signal, and a PWM signal generation that generates the PWM control signal based on the final command value And
The final command value calculation unit calculates an output command upper limit value based on the dead time and the carrier frequency of the PWM control signal, and compares the dead time compensation command value and the output command upper limit value for each phase. When there is a phase in which the dead time compensation command value is greater than the output command upper limit value, the difference between the dead time compensation command value of the larger phase and the output command upper limit value is calculated as an output command correction value, A motor control apparatus , wherein a value obtained by subtracting the output command correction value from the dead time compensation command value is used as the final command value for each phase .
請求項1に記載の電動機の制御装置において、
前記PWM信号生成部は、前記上側スイッチング素子に対する前記PWM制御信号を、PWMキャリアが更新されるタイミングの前後の期間において、前記デッドタイムに応じた所定期間は少なくともオフ信号となるように生成する
ことを特徴とする電動機の制御装置。
The motor control device according to claim 1 ,
The PWM signal generation unit generates the PWM control signal for the upper switching element so that the PWM signal is at least an off signal for a predetermined period according to the dead time in a period before and after the timing when the PWM carrier is updated. An electric motor control device.
請求項またはに記載の電動機の制御装置において、 出力指令上限値は、
上側スイッチング素子用のPWM制御信号のオンデューティ換算で、(1−2×DT÷CT)×100(%)[但し、DT:デッドタイム、CT:キャリア周期]
となる出力指令値である
ことを特徴とする電動機の制御装置。
In the motor control device according to claim 1 or 2 , the output command upper limit value is:
On-duty conversion of the PWM control signal for the upper side switching element, (1-2 × DT ÷ CT) × 100 (%) [However, DT: dead time, CT: carrier cycle]
The motor control device is characterized in that the output command value is as follows .
請求項1から請求項のいずれか一項に記載の電動機の制御装置において、
前記最終指令値が、前記PWM信号生成部で生成可能な最小値である出力指令下限値より小さくなる相がある場合、当該小さくなる相の前記最終指令値を出力指令下限値とすることを特徴とする電動機の制御装置。
In the control apparatus of the electric motor according to any one of claims 1 to 3 ,
When there is a phase in which the final command value is smaller than an output command lower limit value that is a minimum value that can be generated by the PWM signal generation unit, the final command value of the smaller phase is set as an output command lower limit value. An electric motor control device.
請求項に記載の電動機の制御装置において、
前記出力指令下限値は、
上側スイッチング素子用のPWM制御信号のオンデューティ換算で、(−2×DT÷CT)×100(%)[但し、DT:デッドタイム、CT:キャリア周期]
となる出力指令値である
ことを特徴とする電動機の制御装置。
In the motor control apparatus according to claim 4 ,
The output command lower limit value is
On-duty conversion of PWM control signal for upper switching element, (−2 × DT ÷ CT) × 100 (%) [However, DT: dead time, CT: carrier cycle]
The motor control device is characterized in that the output command value is as follows .
請求項1から請求項のいずれか一項に記載の電動機の制御装置において、
前記各相毎の前記基本出力指令値は、前記直流電源電圧によって出力可能な最大値以下である
ことを特徴とする電動機の制御装置。
In the motor control device according to any one of claims 1 to 5 ,
The motor control device according to claim 1, wherein the basic output command value for each phase is equal to or less than a maximum value that can be output by the DC power supply voltage .
高電位側に配置される複数の上側スイッチング素子と低電位側に配置される複数の下側スイッチング素子とを含むインバータと、前記インバータの同相の上側スイッチング素子と下側スイッチング素子とが同時にオンとならないようにデッドタイムを設けてスイッチング動作をさせるPWM制御信号を生成する制御指令演算部とを備え、
前記PWM制御信号に応じて前記インバータのスイッチング動作を制御することにより前記インバータに入力される直流電源電圧を変換して電動機の出力トルクを制御する電動機の制御装置であって、
前記制御指令演算部は、前記電動機のトルク指令に基づいて各相毎の基本出力指令値を演算する基本出力指令値演算部と、前記デッドタイムの影響により変化する出力電圧を打ち消すようなデッドタイム補償値に基づいて各相毎の前記基本出力指令値を変更して各相毎のデッドタイム補償指令値を演算するデッドタイム補償部と、各相毎の前記デッドタイム補償指令値が前記PWM制御信号として出力可能な指令値範囲内に入るように補正して各相毎の最終指令値として演算する最終指令値演算部と、前記最終指令値に基づいて前記PWM制御信号を生成するPWM信号生成部と、を有し、
前記最終指令値演算部は、各相毎の前記デッドタイム補償指令値と予め設定された出力指令下限値とを比較し、前記デッドタイム補償指令値が前記出力指令下限値より小さい相がある場合、当該小さい相の前記デッドタイム補償指令値と前記出力指令下限値との差を出力指令補正値として演算し、全相の前記デッドタイム補償指令値から前記出力指令補正値を減算した値を各相毎の前記最終指令値とする
ことを特徴とする電動機の制御装置。
An inverter including a plurality of upper switching elements arranged on the high potential side and a plurality of lower switching elements arranged on the low potential side, and the upper switching element and the lower switching element in the same phase of the inverter are simultaneously turned on A control command calculation unit that generates a PWM control signal that performs a switching operation with a dead time so as not to become,
A control apparatus for an electric motor that controls a switching operation of the inverter according to the PWM control signal to convert a DC power supply voltage input to the inverter to control an output torque of the electric motor;
The control command calculation unit includes a basic output command value calculation unit that calculates a basic output command value for each phase based on the torque command of the motor, and a dead time that cancels an output voltage that changes due to the influence of the dead time. A dead time compensation unit that calculates the dead time compensation command value for each phase by changing the basic output command value for each phase based on the compensation value, and the dead time compensation command value for each phase is the PWM control. A final command value calculation unit that calculates a final command value for each phase by correcting it so as to fall within a command value range that can be output as a signal, and a PWM signal generation that generates the PWM control signal based on the final command value And
The final command value calculation unit compares the dead time compensation command value for each phase with a preset output command lower limit value, and there is a phase in which the dead time compensation command value is smaller than the output command lower limit value Calculating a difference between the dead time compensation command value of the small phase and the output command lower limit value as an output command correction value, and subtracting the output command correction value from the dead time compensation command value of all phases. The motor control device, characterized in that the final command value for each phase is used.
請求項に記載の電動機の制御装置において、
前記PWM信号生成部は、前記下側スイッチング素子に対する前記PWM制御信号を、PWMキャリアが更新されるタイミングの前後の期間において、前記デッドタイムに応じた所定期間は少なくともオフ信号となるように生成する
ことを特徴とする電動機の制御装置。
The motor control device according to claim 7 ,
The PWM signal generation unit generates the PWM control signal for the lower switching element so that the PWM signal is at least an off signal during a predetermined period according to the dead time in a period before and after the timing when the PWM carrier is updated. An electric motor control device characterized by the above.
請求項またはに記載の電動機の制御装置において、
前記出力指令下限値は、上側スイッチング素子用のPWM制御信号のオンデューティ換算で0[%]となる出力指令値である
ことを特徴とする電動機の制御装置。
In the motor control apparatus according to claim 7 or 8 ,
The motor control device according to claim 1, wherein the output command lower limit value is an output command value that is 0 [%] in terms of on-duty conversion of the PWM control signal for the upper switching element .
請求項から請求項のいずれか一項に記載の電動機の制御装置において、
前記最終指令値が、前記PWM信号生成部で生成可能な最大値である出力指令上限値より大きくなる相がある場合、当該大きくなる相の前記最終指令値を前記出力指令上限値とする
ことを特徴とする電動機の制御装置。
In the motor control device according to any one of claims 7 to 9 ,
When there is a phase in which the final command value is larger than the output command upper limit value that is the maximum value that can be generated by the PWM signal generation unit, the final command value of the larger phase is set as the output command upper limit value. An electric motor control device characterized by the above.
請求項10に記載の電動機の制御装置において、
前記出力指令上限値は、上側スイッチング素子用の前記PWM制御信号のオンデューティ換算で100[%]となる出力指令値である
ことを特徴とする電動機の制御装置。
The motor control device according to claim 10 ,
The motor control device according to claim 1, wherein the output command upper limit value is an output command value that is 100 [%] in terms of on-duty conversion of the PWM control signal for the upper switching element .
請求項から請求項11のいずれか一項に記載の電動機の制御装置において、
前記各相毎の基本出力指令値は、前記直流電源電圧によって出力可能な最小値以上である
ことを特徴とする電動機の制御装置。
In the control apparatus of the electric motor according to any one of claims 7 to 11 ,
The motor control device according to claim 1, wherein a basic output command value for each phase is equal to or greater than a minimum value that can be output by the DC power supply voltage .
請求項1から請求項12のいずれか一項に記載の電動機の制御装置において、
前記基本出力指令値は、正弦波であり、各相毎の基本出力指令値の位相が互いに120°ずれている
ことを特徴とする電動機の制御装置。
The motor control device according to any one of claims 1 to 12 ,
The motor control device according to claim 1, wherein the basic output command value is a sine wave, and the phases of the basic output command values for each phase are shifted from each other by 120 ° .
請求項1から請求項13のいずれか一項に記載の電動機の制御装置において、
前記デッドタイム補償値は、前記デッドタイムと相電流の極性と前記PWM制御信号のキャリア周波数によって演算されることを特徴とする電動機の制御装置。
The motor control device according to any one of claims 1 to 13 ,
The motor control apparatus according to claim 1, wherein the dead time compensation value is calculated by the dead time, the polarity of the phase current, and the carrier frequency of the PWM control signal .
JP2014089929A 2014-04-24 2014-04-24 Electric motor control device Active JP5805262B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014089929A JP5805262B1 (en) 2014-04-24 2014-04-24 Electric motor control device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014089929A JP5805262B1 (en) 2014-04-24 2014-04-24 Electric motor control device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP5805262B1 true JP5805262B1 (en) 2015-11-04
JP2015211487A JP2015211487A (en) 2015-11-24

Family

ID=54544771

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2014089929A Active JP5805262B1 (en) 2014-04-24 2014-04-24 Electric motor control device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5805262B1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113039717A (en) * 2018-11-20 2021-06-25 三菱电机株式会社 AC rotating machine control device

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105450036B (en) * 2015-12-19 2018-01-12 四川中大华瑞能源技术有限公司 Dead-zone compensation method and device based on FPGA

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5338160B2 (en) * 2008-07-07 2013-11-13 三菱電機株式会社 Voltage control device for power converter
US7738267B1 (en) * 2009-01-07 2010-06-15 Rockwell Automation Technologies, Inc. Systems and methods for common-mode voltage reduction in AC drives
JP5321614B2 (en) * 2011-02-28 2013-10-23 株式会社デンソー Rotating machine control device
JP5510444B2 (en) * 2011-12-28 2014-06-04 株式会社デンソー Rotating machine control device
JP5505449B2 (en) * 2012-04-06 2014-05-28 株式会社デンソー Control device for multi-phase rotating machine

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113039717A (en) * 2018-11-20 2021-06-25 三菱电机株式会社 AC rotating machine control device

Also Published As

Publication number Publication date
JP2015211487A (en) 2015-11-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5839011B2 (en) Power conversion device and electric power steering device using the same
JP5333422B2 (en) Power converter
US8339089B2 (en) Power converter
US8264190B2 (en) Control apparatus for multi-phase rotary machine and electric power steering system
US9520817B2 (en) Power conversion apparatus and electric power steering apparatus having the same
JP5824918B2 (en) Inverter control device and inverter control method
US10116235B2 (en) Power conversion apparatus
US20110043149A1 (en) Motor controlling device
JP6644172B2 (en) Motor control device
US20170117833A1 (en) Motor control unit and electric power steering apparatus using the same and vehicle
US9553530B2 (en) Power converter
JP2015208143A (en) Motor drive device
WO2021100456A1 (en) Motor control device, motor control method, hybrid system, boosting converter system, and electric power steering system
JP4603340B2 (en) Motor control device and steering device
JP2006204054A (en) Motor control unit and motor drive system having the same
JP5805262B1 (en) Electric motor control device
JP5136839B2 (en) Motor control device
JP5808210B2 (en) Motor control device and motor control method
US11031899B1 (en) Method for operating an electronically commutated synchronous machine, and actuation circuit
JP2001028892A (en) Torque detector and driving controller for ac motor
JP2005168140A (en) Motor controller and its control method
JP2006074951A (en) Controller for ac motor
WO2021255813A1 (en) Power conversion device and electric power steering device
CN114762239A (en) Power conversion device
JP2021106477A (en) Power converter control device

Legal Events

Date Code Title Description
TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20150804

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20150901

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 5805262

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250