JP2006141110A - 電動機制御装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 上アーム及び下アームを構成するパワー素子8a〜8fを有し、直流電力と交流電力を相互に変換する三相インバータ5と、上記パワー素子のスイッチングを制御する制御演算装置6とを備え、上記三相インバータの交流側端子に接続された三相交流電動機2を駆動または制動制御する電動機制御装置1において、上アームのパワー素子を全て開放し、下アームのパワー素子の内二相を短絡、一相を開放すると共に、上記三相交流電動機の回転位相角に基づいて上記二相分の短絡相を順次切り替えることにより、直流側と交流側との電力収受を遮断する構成とする。
【選択図】図1
Description
このため、直流電圧が増加し破損の懸念があるような場合に、直流側と交流側の電力収受を遮断して更なる直流電圧の増加を抑止し、過電圧による装置の損壊を防止することができる。
以下、この発明の実施の形態1を図にもとづいて説明する。
図1は、実施の形態1によるシステムの全体構成を示すブロック図である。
この図において、直流電源3は三相インバータ5を介して電動機2に接続されている。
動作形態の一例として、三相インバータ5は内部のパワー素子を構成する計6個のトランジスタ8a〜8fによってU相、V相、W相の上アーム及び下アームを構成すると共に、各トランジスタをスイッチングすることにより直流電力と交流電力を相互に変換して電動機2を駆動または制動する。
このとき電気的には、U相はU相電機子抵抗201a、U相電機子インダクタンス202a、U相誘起電圧(eu)203aとから構成されているとみなすことができる。
同様にV相はV相電機子抵抗201b、V相電機子インダクタンス202b、V相誘起電圧(ev)203bとから、W相はW相電機子抵抗201c、W相電機子インダクタンス202c、W相誘起電圧(ew)203cとから構成されているとみなすことができる。
W相とV相、U相とW相の線間で見た誘起電圧の波形は図2(b)のように図示される。
ここで位相角0゜から360゜は、0ラジアンから2πラジアンに相当する。
線間で見た誘起電圧のプラス側の波形に着目すると、三相の双対性から位相角0゜から120°ではV相、U相間の波形が、位相角120°から240゜ではW相、V相間の波形が、240゜から360゜ではU相、W相問の波形が、それぞれ他の2つより振幅が大きくなる。
制御演算装置6は演算のための入力情報として直流側電圧信号、及び、角度信号を入力する。まず、位相角検出器4により電動機2の回転子の回転位相角情報が検出され、位相角検出信号Θ_sigとして制御演算装置6に伝達される。
この図において、位相角算出器61は位相角検出器4からの位相角検出信号Θ_sigを入力とし、電動機2の回転位相角θを算出する。また、電圧算出器62は電圧検出器11a、11bからの直流高電位側電圧信号Vdch_sigと直流低電位側電圧信号Vdcl_sigを入力とし、三相インバータ5の直流側端子Nの電位を基準とする直流電圧Vdcを算出する。
次に、この発明の実施の形態2の構成を図にもとづいて説明する。
図7は、実施の形態2によるシステムの全体構成を示すブロック図である。
この図において、図1と同一または相当部分には同一符号を付して説明を省略する。図1と異なる点は、直流電源3がバッテリであり、電気負荷12を備えている点である。
この図においてまず、減算器65によって直流電圧指令Vdc*から電圧算出器62が出力する直流電圧Vdcが減算され直流電圧偏差Vdc_errが出力される。直流電圧制御器66は例えば比例積分(PI)演算などの公知の制御演算を行って直流電圧偏差Vdc_errがゼロとなるように電力収受遮断変調指令を算出し、PWM信号発生器67へ伝達する。
次に、この発明の実施の形態3の構成を図にもとづいて説明する。
図10は、実施の形態3によるシステムの全体構成を示すブロック図である。
この図において、図1と同一または相当部分には同一符号を付して説明を省略する。図1と異なる点は、三相インバータ5の直流側電流を検出する電流検出器13を設けた点である。
図11は、実施の形態3による制御演算装置6の内部構成を示すブロック図である。
この図において、電流算出器68は電流検出信号idc_sigを入力とし直流電流idcを算出する。続いて、スイッチング信号生成器64は回転位相角θ、直流電圧Vdcと切り替えしきい電圧Vdc_thの大小関係の識別信号、及び、直流電流idcに基づき、Vdc>Vdc_th、かつ、idcが交流側から直流側へ流れている場合にのみ三相インバータ5の直流側と交流側の電力収受を遮断するようスイッチングタイミング信号を生成する。
5 三相インバータ、 6 制御演算装置、 7 ゲート駆動回路、
8a U相上側トランジスタ、 8b U相下側トランジスタ、 8c V相上側トランジスタ、 8d V相下側トランジスタ、 8e W相上側トランジスタ、
8f W相下側トランジスタ、 9a
U相上側フライホィールダイオード、 9b U相下側フライホィールダイオード、
9c V相上側フライホィールダイオード、
9d V相下側フライホィールダイオード、
9e W相上側フライホィールダイオード、
9f W相下側フライホィールダイオード、 10 平滑コンデンサ、
11a 高電位側電圧検出器、 11b 低電位側電圧検出器、 12 電気負荷、 13 電流検出器、 61 位相角算出器、 62 電圧算出器、 63 電圧比較器、 64 スイッチング信号生成器、 65 減算器、
66 直流電圧制御器、 67 PWM信号発生器、 68 電流算出器、
201a U相電機子抵抗、 201b V相電機子抵抗、
201c W相電機子抵抗、 202a U相電機子インダクタンス、
202b V相電機子インダクタンス、 202c W相電機子インダクタンス、
203a U相誘起電圧(eu)、 203b V相誘起電圧(ev)、
203c W相誘起電圧(ew)。
Claims (4)
- 上アーム及び下アームを構成するパワー素子を有し、直流電力と交流電力を相互に変換する三相インバータと、上記パワー素子のスイッチングを制御する制御演算装置とを備え、上記三相インバータの交流側端子に接続された三相交流電動機を駆動または制動制御する電動機制御装置において、
上アームのパワー素子を全て開放し、下アームのパワー素子の内二相を短絡、一相を開放すると共に、上記三相交流電動機の回転位相角に基づいて上記二相分の短絡相を順次切り替えることにより、直流側と交流側との電力収受を遮断することを特徴とする電動機制御装置。 - 請求項1記載の電動機制御装置において、所定の電圧設定値に基づいて上記直流側と交流側との電力収受遮断動作の実行と停止を切り替えることを特徴とする電動機制御装置。
- 請求項2記載の電動機制御装置において、上記直流側と交流側との電力収受遮断動作を間欠的に実行することにより、直流平均電圧を所望値に制御することを特徴とする電動機制御装置。
- 請求項2記載の電動機制御装置において、直流電流値に基づいて上記直流側と交流側との電力収受遮断動作の実行と停止を切り替えることを特徴とする電動機制御装置。
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