JP2010119216A - Power converter - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）などの電力変換用のスイッチング素子を用いてモータジェネレータを駆動する電力変換装置に関し、特にスイッチング素子の過熱時にモータジェネレータのトルクを下げることなく過熱を回避する電力変換装置に関する。 The present invention relates to a power converter that drives a motor generator using a switching element for power conversion such as an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor), and in particular, avoids overheating without lowering the torque of the motor generator when the switching element overheats. The present invention relates to a power conversion device.
従来、車両に搭載された電力変換装置におけるハイブリッド用のモータジェネレータの制御には、複数のＩＧＢＴから成るインバータに対する正弦波モードや過変調モードなどの複数の制御モードを切り換えて、モータジェネレータに最適な電圧を印加する方法が用いられている（例えば特許文献１）。また、インバータの過熱時には、過熱したインバータが駆動するモータジェネレータへのトルク指令を下げることで、電流振幅を下げ、過熱を回避するようになっている。
しかし、上記のように、過熱したインバータが駆動するモータジェネレータへのトルク指令を下げた場合、トルクの減少によりモータジェネレータの駆動力が減少するため、ドライバに違和感を与えるという問題がある。 本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、インバータの過熱時にドライバに違和感を与えることなく過熱を回避することができる電力変換装置を提供することを目的としている。 However, as described above, when the torque command to the motor generator driven by the overheated inverter is lowered, the driving force of the motor generator is reduced due to the reduction of the torque, which causes the driver to feel uncomfortable. This invention is made | formed in view of such a subject, and it aims at providing the power converter device which can avoid overheating, without giving discomfort to a driver at the time of overheating of an inverter.
上記目的を達成するために、本発明による電力変換装置は、バッテリーの直流電力を昇降圧コンバータで昇圧し、この昇圧電力を複数のスイッチング素子を有するインバータで交流電力に変換し、この交流電力でモータジェネレータを駆動し、また、当該モータジェネレータを発電機とする際に当該モータジェネレータから出力される交流電力をインバータで直流電力に変換し、この変換した直流電力を昇降圧コンバータで降圧してバッテリーに回生する電力変換装置において、前記インバータの温度を検出し、この検出温度が、前記インバータがその温度が所定時間継続した際に破損する過熱温度となる前に設定された所定温度以上となった場合に、前記昇降圧コンバータから前記インバータへ入力されるインバータ入力電圧を下げる制御を行う駆動制御手段を備えることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a power converter according to the present invention boosts DC power of a battery with a buck-boost converter, converts the boosted power into AC power with an inverter having a plurality of switching elements, and uses the AC power. When the motor generator is driven and the motor generator is used as a generator, the AC power output from the motor generator is converted into DC power by an inverter, and the converted DC power is stepped down by a step-up / down converter. In the power conversion device that regenerates, the temperature of the inverter is detected, and the detected temperature becomes equal to or higher than a predetermined temperature set before the inverter becomes a superheat temperature that is damaged when the temperature continues for a predetermined time. Control to lower the inverter input voltage input to the inverter from the buck-boost converter Characterized in that it comprises a driving control means for performing.
この構成によれば、インバータのスイッチング素子のスイッチング損失が下がり、インバータが過熱温度となることを回避することができる。 According to this configuration, the switching loss of the switching element of the inverter can be reduced, and the inverter can be prevented from reaching an overheating temperature.
本発明による電力変換装置は、バッテリーの直流電力を昇降圧コンバータで昇圧し、この昇圧電力を複数のスイッチング素子を有するインバータで交流電力に変換し、この交流電力でモータジェネレータを駆動し、また、当該モータジェネレータを発電機とする際に当該モータジェネレータから出力される交流電力をインバータで直流電力に変換し、この変換した直流電力を昇降圧コンバータで降圧してバッテリーに回生する電力変換装置において、前記インバータの温度を検出し、この検出温度が、前記インバータがその温度が所定時間継続した際に破損する過熱温度以上の場合に、前記インバータによる前記モータジェネレータの制御モードが正弦波モードの場合に過変調モードとなるように、前記昇降圧コンバータから前記インバータへ入力されるインバータ入力電圧を下げ、前記制御モードが過変調モードの場合に矩形波モードとなるように前記インバータ入力電圧を下げる制御を行う駆動制御手段を備えることを特徴とする。 A power converter according to the present invention boosts DC power of a battery with a buck-boost converter, converts the boosted power into AC power with an inverter having a plurality of switching elements, drives a motor generator with the AC power, In the power converter for converting AC power output from the motor generator into DC power with an inverter when the motor generator is used as a generator, and stepping down the converted DC power with a buck-boost converter to regenerate the battery, When the temperature of the inverter is detected and the detected temperature is equal to or higher than the overheating temperature at which the inverter is damaged when the temperature continues for a predetermined time, and when the control mode of the motor generator by the inverter is a sine wave mode The inverter from the buck-boost converter to be in an overmodulation mode Lowering the inverter input voltage input, characterized in that it comprises a driving control means for controlling to decrease the inverter input voltage to a rectangular wave mode when the control mode is the overmodulation mode.
この構成によれば、モータジェネレータのトルクはそのままで、正弦波モードから過変調モード、又は過変調モードから矩形波モードへ移行することによって、インバータのスイッチング回数が減少して、インバータのスイッチング素子の過熱が回避される。従って、トルクが減少しないので、ドライバに違和感を与えることなくインバータの過熱を回避することができる。 According to this configuration, the number of switching times of the inverter is reduced by shifting from the sine wave mode to the overmodulation mode, or from the overmodulation mode to the rectangular wave mode without changing the torque of the motor generator. Overheating is avoided. Accordingly, since the torque does not decrease, overheating of the inverter can be avoided without causing the driver to feel uncomfortable.
本発明による電力変換装置は、バッテリーの直流電力を昇降圧コンバータで昇圧し、この昇圧電力を複数のスイッチング素子を有するインバータで交流電力に変換し、この交流電力でモータジェネレータを駆動し、また、当該モータジェネレータを発電機とする際に当該モータジェネレータから出力される交流電力をインバータで直流電力に変換し、この変換した直流電力を昇降圧コンバータで降圧してバッテリーに回生する電力変換装置において、前記インバータの温度を検出し、この検出温度が、前記インバータがその温度が所定時間継続した際に破損する過熱温度となる前に設定された所定温度以上となった場合に、前記昇降圧コンバータから前記インバータへ入力されるインバータ入力電圧を下げる制御を行い、また、前記過熱温度以上の場合に、前記インバータによる前記モータジェネレータの制御モードが正弦波モードの場合に過変調モードとなるように、前記昇降圧コンバータから前記インバータへ入力されるインバータ入力電圧を下げ、前記制御モードが過変調モードの場合に矩形波モードとなるように前記インバータ入力電圧を下げる制御を行う駆動制御手段を備えることを特徴とする。 A power converter according to the present invention boosts DC power of a battery with a buck-boost converter, converts the boosted power into AC power with an inverter having a plurality of switching elements, drives a motor generator with the AC power, In the power converter for converting AC power output from the motor generator into DC power with an inverter when the motor generator is used as a generator, and stepping down the converted DC power with a buck-boost converter to regenerate the battery, When the temperature of the inverter is detected and the detected temperature becomes equal to or higher than a predetermined temperature set before the inverter reaches a superheat temperature that is damaged when the temperature continues for a predetermined time, the step-up / down converter Control to lower the inverter input voltage input to the inverter, and the overheat temperature In the above case, the inverter input voltage input from the buck-boost converter to the inverter is lowered so that the motor generator is controlled by the inverter when the control mode of the motor generator is a sine wave mode. Drive control means is provided for performing control to lower the inverter input voltage so as to be in the rectangular wave mode in the overmodulation mode.
この構成によれば、インバータのスイッチング素子のスイッチング損失が下がり、インバータが過熱温度となることを回避することができ、例え、過熱温度となった場合でも、モータジェネレータのトルクはそのままで、インバータのスイッチング回数を減少させ、インバータのスイッチング素子の過熱を回避することができる。従って、トルクが減少しないので、ドライバに違和感を与えることなくインバータの過熱を回避することができる。 According to this configuration, the switching loss of the switching element of the inverter can be reduced and the inverter can be prevented from reaching an overheating temperature. For example, even when the overheating temperature is reached, the torque of the motor generator remains unchanged and the inverter The number of times of switching can be reduced, and overheating of the switching elements of the inverter can be avoided. Therefore, since the torque does not decrease, overheating of the inverter can be avoided without causing the driver to feel uncomfortable.
以上説明したように本発明によれば、インバータの過熱時にドライバに違和感を与えることなく過熱を回避することができるという効果がある。 As described above, according to the present invention, there is an effect that overheating can be avoided without causing the driver to feel uncomfortable when the inverter is overheated.
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。但し、本明細書中の全図において相互に対応する部分には同一符号を付し、重複部分においては後述での説明を適時省略する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. However, parts corresponding to each other in all the drawings in this specification are denoted by the same reference numerals, and description of the overlapping parts will be omitted as appropriate.
図１は、本発明の実施形態に係る電力変換装置の回路構成を示すブロック図である。 FIG. 1 is a block diagram illustrating a circuit configuration of a power conversion device according to an embodiment of the present invention.
図１に示す電力変換装置１０は、バッテリー１１と、昇降圧コンバータ１２と、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２と、ＭＧ１用のインバータ１３と、ＭＧ２用のインバータ１４と、蓄電の役割も有するサージ電圧吸収用コンデンサ１５と、駆動制御部（駆動制御手段）１６とを備えて構成されている。
The
本発明の特徴は、駆動制御部１６にあり、これは、温度検出部５１−１，５１−２と、過熱防止制御部５２と、モータ制御部５３と、回転数検出部５４−１，５４−２と、ＭＧパワー演算部５５と、昇降圧電圧演算部５６と、昇降圧制御部５７とを備えて構成されている。
A feature of the present invention resides in the drive control unit 16, which includes temperature detection units 51-1 and 51-2, an overheat
バッテリー１１は、昇降圧コンバータ１２に接続されており、昇降圧コンバータ１２に直流電力を供給し、また昇降圧コンバータ１２から回生される直流電力を蓄電する。
The
昇降圧コンバータ１２は、バッテリー１１から供給された直流電力を昇圧してインバータ１３及び１４へ出力し、またインバータ１３及び１４から出力された直流電力を降圧してバッテリー１１へ出力する。また、昇降圧コンバータ１２は、コンデンサ２３と、リアクトル２４と、高圧側の半導体素子である上アーム用スイッチング素子（電力変換用スイッチング素子）２１と、高圧ＧＮＤ（グランド）側の半導体素子である下アーム用スイッチング素子（電力変換用スイッチング素子）２２と、ダイオードＤ１，Ｄ２を含んで構成されている。
The step-up / down converter 12 boosts the DC power supplied from the
これら構成要素は、バッテリー１１の正極側にコンデンサ２３及びリアクトル２４の一端が接続され、負極側にコンデンサ２３の他端と下アーム用スイッチング素子２２のエミッタ端子が接続されている。上アーム用スイッチング素子２１と下アーム用スイッチング素子２２とは直列に接続されており、リアクトル２４の他端は、その間、つまり上アーム用スイッチング素子２１のエミッタ端子及び下アーム用スイッチング素子２２のコレクタ端子に接続されている。
In these components, one end of the
上アーム用スイッチング素子２１のコレクタ端子は、後述するＭＧ１用インバータ１３及びＭＧ２用インバータ１４の一端側に接続されている。下アーム用スイッチング素子２２のエミッタ端子は、ＭＧ１用インバータ１３及びＭＧ２用インバータ１４の他端側に接続されている。スイッチング素子２１，２２のコレクタ−エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側に電流を流すダイオードＤ１，Ｄ２が接続されている。また、スイッチング素子２１，２２のゲート端子は、昇降圧制御部５７に接続されている。
The collector terminal of the
モータジェネレータＭＧ１及びモータジェネレータＭＧ２は、それぞれＭＧ１用インバータ１３、ＭＧ２用インバータ１４に接続されており、バッテリー１１から供給される電力により駆動する。発電機として働く場合は、交流電力をそれぞれに接続されるインバータ１３及び１４に出力する。
Motor generator MG1 and motor generator MG2 are connected to MG1 inverter 13 and MG2 inverter 14, respectively, and are driven by electric power supplied from
ＭＧ１用インバータ１３及びＭＧ２用インバータ１４は、互いに並列に接続されており、昇降圧コンバータ１２によって昇圧された直流電力を三相交流に変換して、モータジェネレータＭＧ１及びＭＧ２に出力する。また、モータジェネレータＭＧ１及びＭＧ２が発電機として働く場合は、モータジェネレータＭＧ１及びＭＧ２から出力される交流電力を直流に変換して昇降圧コンバータ１２に出力する。 The MG1 inverter 13 and the MG2 inverter 14 are connected in parallel to each other, convert the DC power boosted by the step-up / down converter 12 into a three-phase AC, and output it to the motor generators MG1 and MG2. When motor generators MG1 and MG2 function as generators, AC power output from motor generators MG1 and MG2 is converted to DC and output to buck-boost converter 12.
ＭＧ１用インバータ１３は、Ｕ相３１、Ｖ相３２及びＷ相３３からなり、Ｕ相３１、Ｖ相３２及びＷ相３３は、昇降圧コンバータ１２に並列に接続されている。Ｕ相３１は、高圧側の半導体素子の上アーム用スイッチング素子３４と高圧ＧＮＤ側の半導体素子の下アーム用スイッチング素子３５とが直列に接続されてなる。同様に、Ｖ相は上アーム用スイッチング素子３６と下アーム用スイッチング素子３７、Ｗ相は上アーム用スイッチング素子３８と下アーム用スイッチング素子３９が直列に接続されてなる。
The MG1 inverter 13 includes a
各スイッチング素子３４〜３９のコレクタ−エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すダイオードＤ３〜Ｄ８がそれぞれ接続されている。各スイッチング素子３４〜３９のゲート端子には、モータ制御部５３からのＰＷＭ（パルス幅変調）指令信号が入力され、当該スイッチング素子３４〜３９の駆動が制御されるようになっている。ＵＶＷ各相の中間点は、モータジェネレータＭＧ１の各相コイル（図示略）の各相端に接続されている。
Between the collectors and emitters of the respective switching elements 34 to 39, diodes D3 to D8 for passing a current from the emitter side to the collector side are respectively connected. A PWM (pulse width modulation) command signal from the
ＭＧ２用インバータ１４は、Ｕ相４１、Ｖ相４２及びＷ相４３からなり、Ｕ相４１、Ｖ相４２及びＷ相４３は、昇降圧コンバータ１２及びＭＧ１用インバータ１３に並列に接続されている。Ｕ相４１は、高圧側の半導体素子の上アーム用スイッチング素子４４と高圧ＧＮＤ側の半導体素子の下アーム用スイッチング素子４５とが直列に接続されてなる。同様に、Ｖ相は上アーム用スイッチング素子４６と下アーム用スイッチング素子４７、Ｗ相は上アーム用スイッチング素子４８と下アーム用スイッチング素子４９が直列に接続されてなる。
The MG2 inverter 14 includes a
各スイッチング素子４４〜４９のコレクタ−エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すダイオードＤ９〜Ｄ１４がそれぞれ接続されている。各スイッチング素子４４〜４９のゲート端子には、モータ制御部５３からのＰＷＭ指令信号が入力され、当該スイッチング素子４４〜４９の駆動が制御されるようになっている。ＵＶＷ各相の中間点は、モータジェネレータＭＧ２の各相コイル（図示略）の各相端に接続されている。ここで、昇降圧コンバータ１２及びインバータ１３，１４にそれぞれ含まれるスイッチング素子は、ＩＧＢＴ等のパワーデバイスが用いられているとする。
Diodes D9 to D14 that flow current from the emitter side to the collector side are connected between the collector and emitter of the switching elements 44 to 49, respectively. A PWM command signal from the
このような電力変換装置１０においては、バッテリー１１の直流電力が昇降圧コンバータ１２で昇圧されてインバータ１３及び１４で三相交流に変換され、この三相交流でモータジェネレータＭＧ２が駆動される。一方、モータジェネレータＭＧ１が発電機として働く場合は、モータジェネレータＭＧ１から出力される交流電力がインバータ１３で直流電力に変換され、更に昇降圧コンバータ１２で降圧されてバッテリー１１に回生されるようになっている。
In such a
次に、駆動制御部１６において、モータ制御部５３は、インバータ１３，１４のスイッチング素子３４〜３９及び４４〜４９の駆動を制御するＰＷＭ指令信号を該当のスイッチング素子３４〜３９及び４４〜４９へ出力し、また、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令信号をＭＧパワー演算部５５へ出力し、更に、各インバータ１３，１４によるモータジェネレータＧＭ１，ＧＭ２の現在の制御モードを過熱防止制御部５２へ出力する。
Next, in the drive control unit 16, the
制御モードには、図２（ａ）に示す正弦波モード、（ｂ）に示す過変調モード、（ｃ）に示す矩形波モードがある。正弦波モードとは、インバータ１３，１４で直流電圧を交流電圧に変換する際に、変調信号である連続パルス信号のパルス幅を連続パルス幅信号と同振幅以下の正弦波信号で変化させ、図２（ａ）に波形を示す交流信号とするものである。過変調モードとは、図２（ｂ）に波形を示すように、その連続パルス信号のパルス幅を連続パルス幅信号よりも大きい振幅の正弦波信号で変化させるものである。矩形波モードとは、図２（ｃ）に波形を示すように、連続パルス信号のパルス幅を過変調モードよりも更に大きい振幅の正弦波信号で変化させて矩形波とするものである。 Control modes include a sine wave mode shown in FIG. 2A, an overmodulation mode shown in FIG. 2B, and a rectangular wave mode shown in FIG. In the sine wave mode, when the DC voltage is converted into the AC voltage by the inverters 13 and 14, the pulse width of the continuous pulse signal which is a modulation signal is changed by a sine wave signal having the same amplitude or less as the continuous pulse width signal. 2 (a) is an AC signal having a waveform. The overmodulation mode is a mode in which the pulse width of the continuous pulse signal is changed by a sine wave signal having an amplitude larger than that of the continuous pulse width signal, as shown in the waveform of FIG. In the rectangular wave mode, as shown in the waveform of FIG. 2C, the pulse width of the continuous pulse signal is changed by a sine wave signal having a larger amplitude than that of the overmodulation mode to form a rectangular wave.
これら制御モードにおける変調率は、インバータ１３，１４への入力電圧に対して何割をモータジェネレータＧＭ１，ＧＭ２へ出力するかを決めるものであり、次式（１）で表される。
変調率＝インバータ出力線間電圧／インバータ入力電圧 …（１）
The modulation rate in these control modes determines what percentage is output to the motor generators GM1 and GM2 with respect to the input voltage to the inverters 13 and 14, and is expressed by the following equation (1).
Modulation rate = Inverter output line voltage / Inverter input voltage (1)
インバータ入力電圧は、図１に示すように、昇降圧コンバータ１２からインバータ１３へ入力される電圧ＶＨである。インバータ出力線間電圧は、モータジェネレータＧＭ１又はＧＭ２へ出力される相電圧である。このインバータ出力線間電圧は、本発明では一定に制御され、次式（２）で表される。
インバータ出力線間電圧（モータジェネレータへの出力電圧）＝インバータ入力電圧ＶＨ×変調率 …（２）
The inverter input voltage is a voltage VH input from the buck-boost converter 12 to the inverter 13 as shown in FIG. The inverter output line voltage is a phase voltage output to motor generator GM1 or GM2. This inverter output line voltage is controlled to be constant in the present invention and is expressed by the following equation (2).
Inverter output line voltage (output voltage to motor generator) = inverter input voltage VH × modulation rate (2)
変調率は、図２に示すように、正弦波モードにおいては０〜７１％であって、この際のモータジェネレータＧＭ１，ＧＭ２へ出力される相電圧（インバータ出力線間電圧）の波形（スイッチング波形）は、図示の通りである。なお、スイッチング波形とは、スイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦ（オン／オフ）に応じた電圧波形である。 As shown in FIG. 2, the modulation factor is 0 to 71% in the sine wave mode, and the waveform (switching waveform) of the phase voltage (inverter output line voltage) output to motor generators GM1 and GM2 at this time. ) Is as shown. The switching waveform is a voltage waveform corresponding to ON / OFF (ON / OFF) of the switching element.
また、過変調モードにおいては７１％〜７８％であって、この際の相電圧の波形は、ｂ１，ｂ２で示すように、正弦波モードにおける複数パルス分がオン又はオフとなる。更に、矩形波モードにおいては７８％〜（以上）であって、この際の相電圧の波形は、ｃ１，ｃ２で示すように、過変調モードよりも更に複数パルス分がオン又はオフとなる。 The overmodulation mode is 71% to 78%, and the phase voltage waveform at this time is turned on or off for a plurality of pulses in the sine wave mode, as indicated by b1 and b2. Further, in the rectangular wave mode, it is 78% to (or more), and the waveform of the phase voltage at this time is turned on or off for a plurality of pulses as compared with the overmodulation mode, as indicated by c1 and c2.
回転数検出部５４−１は、モータジェネレータＧＭ１の回転数を検出してＭＧパワー演算部５５へ出力し、回転数検出部５４−２は、モータジェネレータＧＭ２の回転数を検出してＭＧパワー演算部５５へ出力する。 The rotation speed detection unit 54-1 detects the rotation speed of the motor generator GM1 and outputs it to the MG power calculation section 55. The rotation speed detection section 54-2 detects the rotation speed of the motor generator GM2 and calculates the MG power. To the unit 55.
ＭＧパワー演算部５５は、モータ制御部５３からのモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２へのトルク指令信号及び回転数検出部５４−１，５４−２からのモータジェネレータＧＭ１，ＧＭ２の回転数に応じて、モータジェネレータＧＭ１，ＧＭ２のパワーを演算し、このパワー又は回転数を昇降圧電圧演算部５６へ出力する。
The MG power calculation unit 55 generates a motor according to the torque command signal from the
昇降圧電圧演算部５６は、ＭＧパワー演算部５５からのモータジェネレータＧＭ１，ＧＭ２のパワー又は回転数に応じて、昇降圧コンバータ１２からインバータ１３へ入力されるインバータ入力電圧ＶＨの目標値ＶＨ＊を演算して昇降圧制御部５７へ出力する。目標値ＶＨ＊は、後述する過熱防止制御部５２からの電圧低減値ΔＶＨに応じても可変されるようになっている。
The step-up / step-down
昇降圧制御部５７は、インバータ入力電圧ＶＨが目標値ＶＨ＊となるようにスイッチング素子２１，２２を制御する。
The step-up / step-down control unit 57 controls the switching
温度検出部５１−１は、インバータ１３のスイッチング素子３４〜３９の温度を検出して過熱防止制御部５２へ出力し、また、温度検出部５１−２は、インバータ１４のスイッチング素子４４〜４９の温度を検出して過熱防止制御部５２へ出力する。
The temperature detection unit 51-1 detects the temperature of the switching elements 34 to 39 of the inverter 13 and outputs the detected temperature to the overheat
過熱防止制御部５２は、温度検出部５１−１，５１−２で検出された温度に応じて次に説明する第１の制御及び第２の制御を行う。
The overheat
第１の制御は、温度検出部５１−１，５１−２での検出温度が、後述する第１の閾値以上となった際に、インバータ入力電圧ＶＨを僅かに下げるための電圧低減値ΔＶＨを設定して昇降圧制御部５７へ出力する制御を行う。この場合、昇降圧制御部５７において、インバータ入力電圧ＶＨの目標値ＶＨ＊が、その電圧低減値ΔＶＨだけ下げられることになる。 In the first control, a voltage reduction value ΔVH for slightly reducing the inverter input voltage VH when the temperature detected by the temperature detectors 51-1 and 51-2 is equal to or higher than a first threshold described later. Control to set and output to the step-up / down control unit 57 is performed. In this case, the step-up / step-down control unit 57 lowers the target value VH * of the inverter input voltage VH by the voltage reduction value ΔVH.
第１の閾値とは、インバータ１３，１４のスイッチング素子３４〜３９，４４〜４９が、その温度が所定時間継続した際に破損する過熱温度となる前に設定された所定温度である。この第１の閾値を検出してインバータ入力電圧ＶＨを下げることにより、スイッチング損失を下げることができ、これによってスイッチング素子３４〜３９，４４〜４９が過熱温度となることを回避することができる。そもそも、ＩＧＢＴ等のスイッチング素子の損失には、スイッチング素子がオン時に流れる電流が抵抗で損失するオン損失と、オン／オフ時のスイッチング損失とがある。 The first threshold value is a predetermined temperature that is set before the switching elements 34 to 39 and 44 to 49 of the inverters 13 and 14 are overheated to break when the temperature continues for a predetermined time. By detecting this first threshold value and lowering the inverter input voltage VH, it is possible to reduce the switching loss, thereby avoiding the switching elements 34 to 39 and 44 to 49 from being overheated. In the first place, the loss of a switching element such as an IGBT includes an on loss in which a current that flows when the switching element is on is lost by a resistor, and a switching loss at the time of on / off.
第２の制御は、温度検出部５１−１，５１−２での検出温度が、上記の過熱温度の値である第２の閾値以上となった際に、モータ制御部５３からの制御モードが正弦波モードであるか、過変調モードであるか、正弦波モード及び過変調モードの何れでもないかの何れかを判定し、正弦波モードである場合、モータジェネレータＧＭ１，ＧＭ２が過変調モードで制御されるようにするための電圧低減値ΔＶＨを設定して昇降圧電圧演算部５６へ出力する制御を行う。この場合、昇降圧電圧演算部５６において、インバータ入力電圧ＶＨの目標値ＶＨ＊が、その電圧低減値ΔＶＨだけ下げられることによって、モータジェネレータＧＭ１，ＧＭ２への出力電圧が過変調モードの波形となる。
In the second control, when the temperature detected by the temperature detectors 51-1 and 51-2 becomes equal to or higher than the second threshold value that is the value of the overheat temperature, the control mode from the
また、上述の第２の閾値以上となった際に過変調モードである場合、モータジェネレータＧＭ１，ＧＭ２が矩形波モードで制御されるようにするための電圧低減値ΔＶＨを設定して昇降圧電圧演算部５６へ出力する制御を行う。この場合、昇降圧電圧演算部５６において、インバータ入力電圧ＶＨの目標値ＶＨ＊が、その電圧低減値ΔＶＨだけ下げられることによって、モータジェネレータＧＭ１，ＧＭ２への出力電圧が矩形波モードの波形となる。
If the overmodulation mode is reached when the second threshold value is exceeded, the voltage reduction value ΔVH is set so that the motor generators GM1, GM2 are controlled in the rectangular wave mode, and the step-up / step-down voltage is set. Control to output to the
更には、上述の第２の閾値以上となった際に正弦波モード及び過変調モードの何れでもない場合は、矩形波モードで制御されているので、電圧低減値ΔＶＨを０に設定して昇降圧電圧演算部５６へ出力する制御を行う。この場合、昇降圧電圧演算部５６におけるインバータ入力電圧ＶＨの目標値ＶＨ＊は変化しない。
Further, if the sine wave mode or the overmodulation mode is not exceeded when the second threshold value is exceeded, the voltage is controlled by the rectangular wave mode. Control to output to the
ここで、上述したスイッチング素子３４〜３９，４４〜４９のオン損失と、スイッチング損失との各々の割合は、約５０／５０である。本実施形態では、スイッチング損失を減少させることで過熱を回避している。即ち、モータジェネレータＧＭ１，ＧＭ２への出力電圧（正弦波の振幅に相当）は一定であるので、正弦波モードから過変調モード又は矩形波モードとしてスイッチング回数を減少させ、スイッチング素子３４〜３９，４４〜４９の過熱を回避している。 Here, the ratio of each of the on-loss and switching loss of the switching elements 34 to 39 and 44 to 49 described above is about 50/50. In this embodiment, overheating is avoided by reducing switching loss. That is, since the output voltage (corresponding to the amplitude of the sine wave) to the motor generators GM1 and GM2 is constant, the switching frequency is reduced from the sine wave mode to the overmodulation mode or the rectangular wave mode, and the switching elements 34 to 39, 44 -49 overheating is avoided.
このよう構成の電力変換装置１０におけるインバータ１３，１４のスイッチング素子３４〜３９，４４〜４９の過熱時の動作について、図３に示すフローチャートを参照して説明する。
The operation at the time of overheating of the switching elements 34 to 39 and 44 to 49 of the inverters 13 and 14 in the
ステップＳ１において、昇降圧電圧演算部５６でインバータ入力電圧ＶＨの目標値ＶＨ＊が設定され、昇降圧制御部５７がその設定された目標値ＶＨ＊にインバータ入力電圧ＶＨを制御して、モータジェネレータＧＭ１，ＧＭ２が駆動されているとする。
In step S1, the target value VH * of the inverter input voltage VH is set by the step-up / step-down
ステップＳ２において、過熱防止制御部５２で、温度検出部５１−１で検出されたＭＧ１用インバータ１３の温度が第１の閾値以上か否かが判断される。この判断結果がＮｏであればステップＳ３において、過熱防止制御部５２で、温度検出部５１−１で検出されたＭＧ１用インバータ１３の温度が第２の閾値以上か否かが判断される。この判断結果がＮｏであればステップＳ４において、電圧低減値ΔＶＨ１＝０とされ、更にステップＳ５において、今まで設定されている電圧低減値ΔＶＨ１と比較され、大きい方がΔＶＨ１とされる。ここでは、今までも電圧低減値ΔＶＨ１＝０であるため、ΔＶＨ１＝０がΔＶＨとして昇降圧電圧演算部５６へ出力される。
In step S2, the overheat
この結果、ステップＳ６において、昇降圧電圧演算部５６では、インバータ入力電圧ＶＨの目標値ＶＨ＊は変えられず、現在のままの設定値とされる。
As a result, in step S6, the step-up / step-down
一方、ステップＳ２において、過熱防止制御部５２で、ＭＧ１用インバータ１３の温度が第１の閾値以上であると判断されたとする。この場合、ステップＳ７において、過熱防止制御部５２で、インバータ入力電圧ＶＨを僅かに下げるための電圧低減値ΔＶＨが設定され、これがステップＳ５でΔＶＨとして選択され、昇降圧電圧演算部５６へ出力される。
On the other hand, in step S2, it is assumed that the overheat
従って、ステップＳ６において、昇降圧電圧演算部５６では、そのΔＶＨだけ目標値ＶＨ＊が下げられるので、昇降圧制御部５７は、その下げられた目標値ＶＨ＊となるようにスイッチング素子２１，２２を制御してインバータ入力電圧ＶＨを下げる。これによって、スイッチング損失が下がってスイッチング素子３４〜３９が過熱温度となることが回避される。
Accordingly, in step S6, the step-up / step-down
また、ステップＳ３において、過熱防止制御部５２で、温度検出部５１−１で検出されたＭＧ１用インバータ１３の温度が第２の閾値以上であると判断されたとする。この場合、ステップＳ８において、過熱防止制御部５２で、制御モードが正弦波モードであるか否かが判断される。この結果、正弦波モードと判断された場合、ステップＳ７において、過熱防止制御部５２で、モータジェネレータＧＭ１が過変調モードで制御されるようにするための電圧低減値ΔＶＨが設定され、これがステップＳ５でΔＶＨとして選択され、昇降圧電圧演算部５６へ出力される。
In step S3, it is assumed that the overheat
この場合、ステップＳ６において、昇降圧電圧演算部５６では、そのΔＶＨだけ目標値ＶＨ＊が下げられるので、昇降圧制御部５７は、その下げられた目標値ＶＨ＊となるようにスイッチング素子２１，２２を制御してインバータ入力電圧ＶＨを下げる。これによって、インバータ入力電圧ＶＨが、その電圧低減値ΔＶＨだけ下げられることによって、モータジェネレータＧＭ１への出力電圧が過変調モードの波形となる。このため、スイッチング回数が減少し、ＭＧ１用インバータ１３のスイッチング素子３４〜３９の過熱が回避される動作状態となる。
In this case, in step S6, the step-up / step-down
一方、ステップＳ８において、過熱防止制御部５２で、制御モードが正弦波モードでないと判断された場合、更に、ステップＳ９において、過変調モードであるか否かが判断される。この結果、過変調モードと判断された場合、ステップＳ７において、過熱防止制御部５２で、モータジェネレータＧＭ１が矩形波モードで制御されるようにするための電圧低減値ΔＶＨが設定され、これがステップＳ５でΔＶＨとして選択され、昇降圧電圧演算部５６へ出力される。
On the other hand, when the overheat
この場合、ステップＳ６において、昇降圧電圧演算部５６では、そのΔＶＨだけ目標値ＶＨ＊が下げられるので、昇降圧制御部５７は、その下げられた目標値ＶＨ＊となるようにスイッチング素子２１，２２を制御してインバータ入力電圧ＶＨを下げる。これによって、インバータ入力電圧ＶＨが、その電圧低減値ΔＶＨだけ下げられることによって、モータジェネレータＧＭ１への出力電圧が矩形波モードの波形となる。このため、スイッチング回数が減少し、ＭＧ１用インバータ１３のスイッチング素子３４〜３９の過熱が回避される動作状態となる。
In this case, in step S6, the step-up / step-down
なお、ステップＳ９において、過変調モードでないと判断された場合、言い換えれば、正弦波モード及び過変調モードの何れでもないと判断された場合、矩形波モードで制御されていることになる。この場合、ステップＳ１０において、過熱防止制御部５２で、電圧低減値ΔＶＨが０に設定され、これがステップＳ５でΔＶＨとして選択され、昇降圧電圧演算部５６へ出力される。この場合、昇降圧電圧演算部５６におけるインバータ入力電圧ＶＨの目標値ＶＨ＊は変化しない。
In step S9, when it is determined that the mode is not the overmodulation mode, in other words, when it is determined that neither the sine wave mode nor the overmodulation mode is selected, the control is performed in the rectangular wave mode. In this case, in step S10, the overheat
次に、ステップＳ１１，Ｓ１２，Ｓ１３では、ＭＧ２用インバータ１４側の温度検出に応じたモータジェネレータＧＭ２の駆動制御が行われるが、これは、ステップＳ２，Ｓ３，Ｓ４で説明したＭＧ１用インバータ１３側での制御と同様である。また、ステップＳ１１，Ｓ１２，Ｓ１３に付随する一点鎖線枠１０２内のＭＧ２用インバータ１４の制御も、一点鎖線枠１０１内のＭＧ１用インバータ１３の制御と同様であるため、その説明を省略する。
Next, in steps S11, S12, and S13, drive control of the motor generator GM2 is performed according to the temperature detection on the MG2 inverter 14 side. This is based on the MG1 inverter 13 side described in steps S2, S3, and S4. This is the same as the control in. Further, the control of the MG2 inverter 14 in the dashed-dotted
このように本実施形態の電力変換装置１０によれば、次のような効果を得ることができる。従来はインバータの過熱時に、過熱したインバータが駆動するモータジェネレータへのトルクを、図４（ａ）に示すように、符号１１０から１１１へ下げることで、電流振幅を下げ、過熱を回避していた。このため、トルクの減少によりモータジェネレータの駆動力が減少するため、ドライバに違和感を与えていた。 本実施形態では、過熱防止制御部５２が行う第２の制御によって、図４（ｂ）に符号１１０で示すようにトルクはそのままで、正弦波モード１２０から過変調モード１２１又は矩形波モード１２２へ移行することによって、スイッチング回数を減少させ、インバータ１３，１４のスイッチング素子３４〜３９，４４〜４９の過熱を回避するようにした。従って、トルクが減少しないので、ドライバへの違和感が無くなる。言い換えれば、インバータ１３，１４の過熱時にドライバに違和感を与えることなく過熱を回避することができる。
Thus, according to the
また、過熱防止制御部５２が行う第１の制御によって、インバータ１３，１４が過熱温度となる前に、インバータ１３，１４が第１の閾値以上となった場合、インバータ入力電圧ＶＨをやや下げる制御を行うようにしたので、インバータ１３，１４のスイッチング素子３４〜３９，４４〜４９のスイッチング損失が下がり、スイッチング素子３４〜３９，４４〜４９が過熱温度となることを回避することができる。
Further, the first control performed by the overheat
この他、上記の電力変換装置１０は、第１の制御及び第２の制御の双方を備える構成となっていたが、何れか一方の制御のみを行う構成としても良い。
In addition to the above, the
１０ 電力変換装置
１１ バッテリー
１２ 昇降圧コンバータ
１３ ＭＧ１用インバータ
１４ ＭＧ２用インバータ
１５ サージ電圧吸収用コンデンサ
１６ 駆動制御部
２１，２２，３４〜３９，４４〜４９ スイッチング素子
２３ コンデンサ
２４ リアクトル
１６ 駆動制御部
５１−１，５１−２ 温度検出部
５２ 過熱防止制御部
５３ モータ制御部
５４−１，５４−２ 回転数検出部
５５ ＭＧパワー演算部
５６ 昇降圧電圧演算部
５７ 昇降圧制御部
Ｄ１〜Ｄ１４ ダイオード
ＶＨ インバータ入力電圧
ＶＨ＊ インバータ入力電圧の目標値
ΔＶＨ 電圧低減値
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記インバータの温度を検出し、この検出温度が、前記インバータがその温度が所定時間継続した際に破損する過熱温度となる前に設定された所定温度以上となった場合に、前記昇降圧コンバータから前記インバータへ入力されるインバータ入力電圧を下げる制御を行う駆動制御手段を備えることを特徴とする電力変換装置。 The DC power of the battery is boosted by a buck-boost converter, the boosted power is converted into AC power by an inverter having a plurality of switching elements, the motor generator is driven by this AC power, and the motor generator is used as a generator. In the power converter that converts the AC power output from the motor generator into DC power with an inverter, regenerates the battery by stepping down the converted DC power with a buck-boost converter,
When the temperature of the inverter is detected and the detected temperature becomes equal to or higher than a predetermined temperature set before the inverter reaches a superheat temperature that is damaged when the temperature continues for a predetermined time, the step-up / down converter A power conversion device comprising drive control means for performing control to lower an inverter input voltage input to the inverter.
前記インバータの温度を検出し、この検出温度が、前記インバータがその温度が所定時間継続した際に破損する過熱温度以上の場合に、前記インバータによる前記モータジェネレータの制御モードが正弦波モードの場合に過変調モードとなるように、前記昇降圧コンバータから前記インバータへ入力されるインバータ入力電圧を下げ、前記制御モードが過変調モードの場合に矩形波モードとなるように前記インバータ入力電圧を下げる制御を行う駆動制御手段を備えることを特徴とする電力変換装置。 The DC power of the battery is boosted by a buck-boost converter, the boosted power is converted into AC power by an inverter having a plurality of switching elements, the motor generator is driven by this AC power, and the motor generator is used as a generator. In the power converter that converts the AC power output from the motor generator into DC power with an inverter, regenerates the battery by stepping down the converted DC power with a buck-boost converter,
When the temperature of the inverter is detected and the detected temperature is equal to or higher than the overheating temperature at which the inverter is damaged when the temperature continues for a predetermined time, and when the control mode of the motor generator by the inverter is a sine wave mode Control is performed to lower the inverter input voltage input to the inverter from the buck-boost converter so that the overmodulation mode is set, and to reduce the inverter input voltage so that the rectangular wave mode is set when the control mode is the overmodulation mode. A power conversion device comprising drive control means for performing.
前記インバータの温度を検出し、この検出温度が、前記インバータがその温度が所定時間継続した際に破損する過熱温度となる前に設定された所定温度以上となった場合に、前記昇降圧コンバータから前記インバータへ入力されるインバータ入力電圧を下げる制御を行い、また、前記過熱温度以上の場合に、前記インバータによる前記モータジェネレータの制御モードが正弦波モードの場合に過変調モードとなるように、前記昇降圧コンバータから前記インバータへ入力されるインバータ入力電圧を下げ、前記制御モードが過変調モードの場合に矩形波モードとなるように前記インバータ入力電圧を下げる制御を行う駆動制御手段を備えることを特徴とする電力変換装置。 The DC power of the battery is boosted by a buck-boost converter, the boosted power is converted into AC power by an inverter having a plurality of switching elements, the motor generator is driven by the AC power, and the motor generator is used as a generator. In the power converter that converts the AC power output from the motor generator into DC power with an inverter, regenerates the battery by stepping down the converted DC power with a buck-boost converter,
When the temperature of the inverter is detected and the detected temperature becomes equal to or higher than a predetermined temperature set before the inverter reaches a superheat temperature that is damaged when the temperature continues for a predetermined time, the step-up / down converter The control is performed to lower the inverter input voltage input to the inverter, and when the temperature is equal to or higher than the overheat temperature, the motor generator control mode by the inverter is set to the overmodulation mode when the control mode is a sine wave mode. Drive control means is provided for performing control to lower the inverter input voltage input to the inverter from a buck-boost converter and lower the inverter input voltage so that the control mode is a rectangular wave mode when the control mode is an overmodulation mode. A power converter.
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