JP2023042938A - Inverter control device and program - Google Patents
Inverter control device and program Download PDFInfo
- Publication number
- JP2023042938A JP2023042938A JP2021150371A JP2021150371A JP2023042938A JP 2023042938 A JP2023042938 A JP 2023042938A JP 2021150371 A JP2021150371 A JP 2021150371A JP 2021150371 A JP2021150371 A JP 2021150371A JP 2023042938 A JP2023042938 A JP 2023042938A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- temperature
- inverter
- frequency
- carrier signal
- field
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims abstract description 34
- 230000009467 reduction Effects 0.000 claims abstract description 17
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 53
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 38
- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims description 30
- 230000003313 weakening effect Effects 0.000 claims description 6
- 238000013021 overheating Methods 0.000 abstract description 10
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 7
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000006870 function Effects 0.000 description 3
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004590 computer program Methods 0.000 description 2
- 230000007274 generation of a signal involved in cell-cell signaling Effects 0.000 description 2
- 230000012447 hatching Effects 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 101000841267 Homo sapiens Long chain 3-hydroxyacyl-CoA dehydrogenase Proteins 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 102100029107 Long chain 3-hydroxyacyl-CoA dehydrogenase Human genes 0.000 description 1
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- JJYKJUXBWFATTE-UHFFFAOYSA-N mosher's acid Chemical compound COC(C(O)=O)(C(F)(F)F)C1=CC=CC=C1 JJYKJUXBWFATTE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Control Of Electric Motors In General (AREA)
- Control Of Ac Motors In General (AREA)
Abstract
Description
本発明は、インバータ制御装置、及びプログラムに関する。 The present invention relates to an inverter control device and a program.
従来、例えば特許文献1に記載されているように、ステータ巻線を有する回転電機と、ステータ巻線に電気的に接続されるインバータとを備える制御システムに適用されるインバータ制御装置が知られている。
Conventionally, as disclosed in
回転電機の高速回転領域において、ステータ巻線に弱め界磁電流を流す弱め界磁制御が実行され得る。この場合、回転電機に所定トルクを発生させるためにステータ巻線に流す電流ベクトルの大きさは、弱め界磁制御が行われていない場合よりも大きくなる。このため、弱め界磁制御が実行される場合、弱め界磁制御が実行されない場合よりもインバータ及び回転電機の発熱量が多くなり、インバータ及び回転電機の少なくとも一方が過熱状態になり得る。 In the high-speed rotation region of the rotating electrical machine, field-weakening control can be executed to supply a field-weakening current to the stator windings. In this case, the magnitude of the current vector to be passed through the stator windings to generate the predetermined torque in the rotating electrical machine is greater than when the field-weakening control is not performed. Therefore, when the field-weakening control is executed, the amount of heat generated by the inverter and the rotating electric machine is greater than when the field-weakening control is not executed, and at least one of the inverter and the rotating electric machine may be overheated.
インバータ及び回転電機の少なくとも一方が過熱状態になることを回避するために、回転電機の指令トルクを低下させることも考えられる。しかしながら、この場合、回転電機の駆動を適正に継続できなくなる懸念がある。 In order to avoid overheating of at least one of the inverter and the rotating electrical machine, it is conceivable to reduce the command torque of the rotating electrical machine. However, in this case, there is a concern that the driving of the rotary electric machine cannot be continued properly.
本発明は、回転電機のトルク低下を抑制又はトルクを維持しつつ、インバータ及び回転電機が過熱状態になることを回避できるインバータ制御装置及びプログラムを提供することを主たる目的とする。 A main object of the present invention is to provide an inverter control device and a program that can prevent the inverter and the rotating electrical machine from becoming overheated while suppressing a decrease in the torque of the rotating electrical machine or maintaining the torque.
本発明は、ステータ巻線を有する回転電機と、前記ステータ巻線に電気的に接続されるインバータと、を備える制御システムに適用されるインバータ制御装置において、前記ステータ巻線の指令電圧とキャリア信号との大小比較に基づいて、前記インバータのスイッチング制御を実行するスイッチ制御部と、前記インバータ及び前記回転電機のうち少なくとも一方の温度を取得する取得部と、を備え、前記スイッチ制御部は、前記ステータ巻線に弱め界磁電流を流しつつ前記スイッチング制御を実行している場合において、取得した温度が温度閾値を超えたと判定したとき、前記キャリア信号の周波数を低減させ、かつ、前記弱め界磁電流を減少させる。 The present invention provides an inverter control device applied to a control system comprising a rotating electrical machine having stator windings and an inverter electrically connected to the stator windings, wherein a command voltage of the stator windings and a carrier signal a switch control unit that executes switching control of the inverter based on a magnitude comparison between the When it is determined that the obtained temperature exceeds a temperature threshold when the switching control is performed while the field-weakening current is flowing through the stator winding, the frequency of the carrier signal is reduced and the field-weakening current is applied. Decrease the current.
本発明では、ステータ巻線に弱め界磁電流を流しつつスイッチング制御が実行されている場合において、取得部により取得された温度が温度閾値を超えたと判定されたとき、キャリア信号の周波数を低減させる。これにより、単位時間当たりのスイッチング回数が減らされるため、インバータの電圧利用率が高くなり、また、インバータ及び回転電機の発熱量を抑制できる。 In the present invention, when it is determined that the temperature acquired by the acquisition unit exceeds the temperature threshold when switching control is performed while field-weakening current is flowing through the stator winding, the frequency of the carrier signal is reduced. . As a result, the number of times of switching per unit time is reduced, so that the voltage utilization rate of the inverter is increased, and the amount of heat generated by the inverter and the rotating electric machine can be suppressed.
電圧利用率が高くなることにより、回転電機のトルクに余裕がでる。そこで、本発明では、弱め界磁電流を減少させる。これにより、ステータ巻線に流れる電流ベクトルの大きさを減少させ、インバータ及び回転電機の発熱量を抑制し、インバータ及び回転電機が過熱状態にならないようにすることができる。この際、弱め界磁電流の減少に伴うトルク低下を電圧利用率の向上によって抑制したり、弱め界磁電流の減少に伴うトルク低下分を電圧利用率の向上によって補償したりすることができる。 As the voltage utilization rate increases, the torque of the rotary electric machine has a margin. Therefore, the present invention reduces the field-weakening current. As a result, the magnitude of the current vector flowing through the stator windings can be reduced, the amount of heat generated by the inverter and the rotating electrical machine can be suppressed, and the inverter and the rotating electrical machine can be prevented from overheating. At this time, it is possible to suppress the decrease in torque due to the decrease in the field-weakening current by improving the voltage utilization factor, or to compensate for the decrease in torque due to the decrease in the field-weakening current by improving the voltage utilization factor.
以上説明した本発明によれば、回転電機のトルク低下を抑制又はトルクを維持しつつ、インバータ及び回転電機が過熱状態になることを回避することができる。 According to the present invention described above, it is possible to prevent the inverter and the rotating electrical machine from becoming overheated while suppressing a decrease in the torque of the rotating electrical machine or maintaining the torque.
<第1実施形態>
以下、本発明に係る制御装置を具体化した第1実施形態について、図面を参照しつつ説明する。本実施形態において、制御装置を備える制御システムは、電気自動車等の車両に搭載されている。
<First Embodiment>
Hereinafter, a first embodiment embodying a control device according to the present invention will be described with reference to the drawings. In this embodiment, a control system including a control device is mounted on a vehicle such as an electric vehicle.
図1に示すように、車両10は、回転電機20を備えている。回転電機20は、3相の同期機であり、星形結線された各相のステータ巻線21を備えている。各相のステータ巻線21は、電気角で120°ずつずれて配置されている。本実施形態の回転電機20は、ロータ22に界磁極としての永久磁石を備える永久磁石同期機である。
As shown in FIG. 1 ,
回転電機20は、車載主機であり、ロータ22が車両10の駆動輪11と動力伝達可能とされている。回転電機20が電動機として機能することにより発生するトルクが、ロータ22から駆動輪11に伝達される。これにより、駆動輪11が回転駆動させられる。なお、回転電機20は、車両10の車輪に一体に設けられるインホイールモータであってもよいし、車両10の車体に備えられるいわゆるオンボードモータであってもよい。
The rotary
車両10は、インバータ30と、コンデンサ31と、直流電源である蓄電池12とを備えている。インバータ30は、上アームスイッチSWHと下アームスイッチSWLとの直列接続体を3相分備えている。本実施形態において、各スイッチSWH,SWLは、電圧制御形の半導体スイッチング素子であり、具体的にはIGBTである。このため、各スイッチSWH,SWLの高電位側端子はコレクタであり、低電位側端子はエミッタである。各スイッチSWH,SWLには、フリーホイールダイオードDH,DLが逆並列に接続されている。
The
各相において、上アームスイッチSWHのエミッタと、下アームスイッチSWLのコレクタとには、ステータ巻線21の第1端が接続されている。各相のステータ巻線21の第2端同士は、中性点で接続されている。なお、本実施形態において、各相のステータ巻線21は、ターン数が同じに設定されている。
A first end of the stator winding 21 is connected to the emitter of the upper arm switch SWH and the collector of the lower arm switch SWL in each phase. The second ends of the
各相の上アームスイッチSWHのコレクタと、蓄電池12の正極端子とは、正極側母線Lpにより接続されている。各相の下アームスイッチSWLのエミッタと、蓄電池12の負極端子とは、負極側母線Lnにより接続されている。正極側母線Lpと負極側母線Lnとは、コンデンサ31により接続されている。なお、コンデンサ31は、インバータ30に内蔵されていてもよいし、インバータ30の外部に設けられていてもよい。
The collector of the upper arm switch SWH of each phase and the positive electrode terminal of the
蓄電池12は、例えば組電池であり、蓄電池12の端子電圧は例えば数百Vである。蓄電池12は、例えば、リチウムイオン電池又はニッケル水素蓄電池等の2次電池である。
The
車両10は、電流センサ32、電圧センサ33、回転角センサ34、モータ温度センサ35、インバータ温度センサ36、及び制御装置37を備えている。電流センサ32は、各相のうち少なくとも2相分のステータ巻線21に流れる電流を検出する。電圧センサ33は、コンデンサ31の端子電圧を電源電圧Vdcとして検出する。回転角センサ34は、例えばレゾルバであり、ロータ22の回転角(具体的には、電気角)を検出する。モータ温度センサ35は、例えばサーミスタであり、回転電機20の温度(例えば、ステータ巻線21の温度)をモータ温度Tmgdとして検出する。インバータ温度センサ36は、例えばサーミスタ又は感温ダイオードであり、インバータ30の温度(例えば、上,下アームスイッチSWH,SWLの温度)をインバータ温度Tinvdとして検出する。各センサ32~36の検出値は、制御装置37に入力される。
The
制御装置37は、マイコン37aを主体として構成され、マイコン37aは、CPUを備えている。マイコン37aが提供する機能は、実体的なメモリ装置に記録されたソフトウェアおよびそれを実行するコンピュータ、ソフトウェアのみ、ハードウェアのみ、あるいはそれらの組合せによって提供することができる。例えば、マイコン37aがハードウェアである電子回路によって提供される場合、それは多数の論理回路を含むデジタル回路、又はアナログ回路によって提供することができる。例えば、マイコン37aは、自身が備える記憶部としての非遷移的実体的記録媒体(non-transitory tangible storage medium)に格納されたプログラムを実行する。プログラムには、例えば、図4等に示す処理のプログラムが含まれる。プログラムが実行されることにより、プログラムに対応する方法が実行される。記憶部は、例えば不揮発性メモリである。なお、記憶部に記憶されたプログラムは、例えば、インターネット等のネットワークを介して更新可能である。
The
制御装置37は、指令トルクTrq*を受信する。制御装置37は、回転電機20のトルクを受信した指令トルクTrq*に制御すべく、インバータ30を構成する各スイッチSWH,SWLのスイッチング制御を行う。各相において、上アームスイッチSWHと下アームスイッチSWLとは、デッドタイムを挟みつつ交互にオンされる。
続いて、図2を用いて、制御装置37により実行される回転電機20のトルク制御について説明する。図2に示す例では、トルク制御として、電流フィードバック制御が行われる。なお、電流フィードバック制御に代えて、トルクフィードバック制御が行われてもよい。
Next, torque control of the rotary
指令電流設定部40は、指令トルクTrq*、ロータ22の回転速度Nm、及び後述するキャリア信号Sigの周波数frに基づいて、d,q軸指令電流Id*,Iq*を設定する。d,q軸指令電流Id*,Iq*は、例えば、最小電流最大トルク制御(MTPA)により算出されればよい。なお、指令電流設定部40は、指令トルクTrq*、ロータ22の回転速度Nm及びキャリア信号Sigの周波数frと、d,q軸指令電流Id*,Iq*とが関係付けられたマップ情報又は数式情報に基づいて、d,q軸指令電流Id*,Iq*を設定すればよい。また、ロータ22の回転速度Nmは、例えば、回転角センサ34の検出値に基づいて算出されればよい。
The command
2相変換部41は、電流センサ32の検出値と、回転角センサ34により検出された電気角θeとに基づいて、3相固定座標系におけるU,V,W相電流を、2相回転座標系(dq座標系)におけるd軸電流Idr及びq軸電流Iqrに変換する。
The two-
d軸偏差算出部42は、d軸指令電流Id*からd軸電流Idrを減算することにより、d軸電流偏差ΔIdを算出する。q軸偏差算出部43は、q軸指令電流Iq*からq軸電流Iqrを減算することにより、q軸電流偏差ΔIqを算出する。
The d-
d軸指令電圧算出部44は、d軸電流偏差ΔIdに基づいて、d軸電流Idrをd軸指令電流Id*にフィードバック制御するための操作量として、d軸指令電圧Vdを算出する。q軸指令電圧算出部45は、q軸電流偏差ΔIqに基づいて、q軸電流Iqrをq軸指令電流Iq*にフィードバック制御するための操作量として、q軸指令電圧Vqを算出する。なお、d軸指令電圧算出部44及びq軸指令電圧算出部45で用いられるフィードバック制御は、例えば比例積分制御とすればよい。
Based on the d-axis current deviation ΔId, the d-axis
3相変換部47は、d,q軸指令電圧算出部44,45から出力されたd,q軸指令電圧Vd,Vq及び電気角θeに基づいて、2相回転座標系におけるd,q軸指令電圧Vd,Vqを、3相固定座標系におけるU,V,W相指令電圧VU*,VV*,VW*に変換する。本実施形態において、U,V,W相指令電圧VU*,VV*,VW*は、電気角で位相が120°ずつずれた正弦波状の波形となる。
The three-
信号生成部48は、U,V,W相指令電圧VU*,VV*,VW*及び電源電圧Vdcに基づく3相変調により、U相の上,下アームスイッチSWH,SWLの駆動信号GUH,GULと、V相の上,下アームスイッチSWH,SWLの駆動信号GVH,GVLと、W相の上,下アームスイッチSWH,SWLの駆動信号GWH,GWLとを生成する。詳しくは、U相を例にして説明すると、信号生成部48は、U相指令電圧VU*を電源電圧Vdcの1/2で除算することにより、U相規格化指令電圧VUSを算出する。信号生成部48は、図3に示すように、U相規格化指令電圧VUSと、キャリア信号Sigとの大小比較に基づいて、U相PWM信号GU*を算出する。信号生成部48は、U相PWM信号GU*と、U相PWM信号GU*の論理反転信号とに基づいて、U相の上,下アームスイッチSWH、SWLの上,下アーム駆動信号GUH,GULを生成する。なお、図3には、電気角で180度の期間にわたるキャリア信号Sig等の推移を示す。
The
信号生成部48は、生成したU相の上,下アーム駆動信号GUH,GULをU相の上,下アームスイッチSWH,SWLのゲートに対して出力し、生成したV相の上,下アーム駆動信号GVH,GVLをV相の上,下アームスイッチSWH,SWLのゲートに対して出力し、生成したW相の上,下アーム駆動信号GWH,GWLをW相の上,下アームスイッチSWH,SWLのゲートに対して出力する。これにより、インバータ30のスイッチング制御として、正弦波PWM制御が実行される。なお、制御装置37の制御周期は、キャリア信号Sigの周期よりも十分に短い。また、本実施形態のキャリア信号Sigは、上昇速度及び下降速度が等しい三角波信号である。
The
本実施形態において、制御装置37は、ステータ巻線21に弱め界磁電流を流している場合において、インバータ30及び回転電機20が過熱状態となることを回避するために、キャリア信号Sigの周波数frを低減させつつ、弱め界磁電流を減少させる過熱保護制御を実行する。
In the present embodiment, the
続いて、図4を用いて、制御装置37により実行される過熱保護制御について説明する。図4に示す過熱保護制御は、例えば、所定の制御周期で繰り返し実行される。
Next, the overheat protection control executed by the
ステップS10では、ステータ巻線21に弱め界磁電流を流す弱め界磁制御を実行中であるか否かを判定する。 In step S10, it is determined whether or not field weakening control is being executed to apply a field weakening current to the stator winding 21 .
ステップS10において弱め界磁制御を実行中であると判定した場合には、ステップS11に進み、モータ温度センサ35により検出されたモータ温度Tmgd(「第1温度」に相当)、及びインバータ温度センサ36により検出されたインバータ温度Tinvd(「第2温度」に相当)を取得する。本実施形態では、インバータ30の許容上限温度が、回転電機20の許容上限温度よりも高い。なお、ステップS11の処理が「取得部」に相当する。
If it is determined in step S10 that the field-weakening control is being executed, the process proceeds to step S11, where the motor temperature Tmgd (corresponding to the "first temperature") detected by the
ステップS12では、通常モード及び後述する過熱保護モードのうち、制御モードが過熱保護モードであるか否かを判定する。通常モードでは、キャリア信号Sigの周波数frを所定周波数fcにしつつ、正弦波PWM制御を行う。所定周波数fcは、回転電機20の特性や回転電機20の動作条件に基づいて設定され、本実施形態では15kHzに設定されている。
In step S12, it is determined whether or not the control mode is the overheat protection mode, out of the normal mode and the overheat protection mode, which will be described later. In the normal mode, sine wave PWM control is performed while the frequency fr of the carrier signal Sig is set to a predetermined frequency fc. The predetermined frequency fc is set based on the characteristics of the rotating
ステップS12において通常モードであると判定した場合には、ステップS13に進み、モータ温度Tmgdが第1保護開始閾値TAH(例えば140℃)を超えたか否かを判定する。なお、第1保護開始閾値TAHは、「第1温度閾値」に相当し、回転電機20の許容上限温度よりも低い値に設定されていればよい。
If the normal mode is determined in step S12, the process proceeds to step S13 to determine whether or not the motor temperature Tmgd has exceeded the first protection start threshold value TAH (for example, 140°C). Note that the first protection start threshold TAH corresponds to the “first temperature threshold” and may be set to a value lower than the allowable upper limit temperature of the rotating
ステップS13においてモータ温度Tmgdが第1保護開始閾値TAH以下であると判定した場合には、ステップS14に進み、インバータ温度Tinvdが第2保護開始閾値TBHを超えたか否かを判定する。本実施形態において、第2保護開始閾値TBHは、第1保護開始閾値TAHよりも高く設定されている。このように設定されているのは、インバータ30の許容上限温度が回転電機20の許容上限温度よりも高いためである。なお、第2保護開始閾値TBHは、「第2温度閾値」に相当し、インバータ30の許容上限温度よりも低い値に設定されていればよい。
When it is determined in step S13 that the motor temperature Tmgd is equal to or lower than the first protection start threshold TAH, the process proceeds to step S14 to determine whether the inverter temperature Tinvd exceeds the second protection start threshold TBH. In this embodiment, the second protection start threshold TBH is set higher than the first protection start threshold TAH. This is because the allowable upper limit temperature of
ステップS14においてインバータ温度Tinvdが第2保護開始閾値TBH以下であると判定した場合には、ステップS15に進み、制御モードを通常モードにする。 When it is determined in step S14 that the inverter temperature Tinvd is equal to or lower than the second protection start threshold TBH, the process proceeds to step S15 to set the control mode to the normal mode.
一方、ステップS13においてモータ温度Tmgdが第1保護開始閾値TAHを超えたと判定した場合には、回転電機20が過熱状態になるおそれがあるため、ステップS16に進む。ステップS16では、制御モードを過熱保護モードにする。過熱保護モードでは、キャリア信号Sigの周波数frを低減しつつ、正弦波PWM制御を行う。本実施形態では、図5に示すように、モータ温度Tmgdが高いほど、キャリア信号Sigの周波数frを低減させる。モータ温度Tmgdが上限温度TAK以上になる場合、キャリア信号Sigの周波数frが下限周波数fLを下回らないようにする。キャリア信号Sigの周波数frを下限周波数fLで制限するのは、ステータ巻線21に流れる相電流の制御性が低下し、相電流の波形が歪むことに起因した損失の増加を回避するためである。
On the other hand, if it is determined in step S13 that the motor temperature Tmgd has exceeded the first protection start threshold value TAH, the rotating
ちなみに、モータ温度Tmgdが低下すると、キャリア信号Sigの周波数frを増大させる。この場合、例えば図5に示すように、モータ温度Tmgdが低下して第1保護解除閾値TALになったタイミングにおいてキャリア信号Sigの周波数frが所定周波数fcになっていれば、図5にハッチングにて示す領域において、モータ温度Tmgdの低下に伴う周波数frの増加態様を自由に定めることができる。 Incidentally, when the motor temperature Tmgd drops, the frequency fr of the carrier signal Sig is increased. In this case, for example, as shown in FIG. 5, if the frequency fr of the carrier signal Sig reaches the predetermined frequency fc at the timing when the motor temperature Tmgd drops to reach the first protection release threshold TAL, the hatching in FIG. , it is possible to freely determine the manner in which the frequency fr increases as the motor temperature Tmgd decreases.
また、過熱保護モードでは、低減したキャリア信号Sigの周波数frに基づいて、弱め界磁電流を減少させる。詳しくは、キャリア信号Sigの周波数frの低減によりインバータ30の電圧利用率が高くなることに伴い、ステータ巻線21に印加される電圧が高くなる。この場合、弱め界磁電流を低減しつつステータ巻線21に電流を流すことができる。そこで、指令電流設定部40において、図6に示すように、低減したキャリア信号Sigの周波数frが低いほど、弱め界磁電流が小さくなるようにd軸指令電流Id*を設定する。d軸指令電流Id*と、キャリア信号Sigの周波数frとを関係付けるマップ情報又は数式情報は、回転電機20のトルク及び回転速度Nmで定まる動作条件ごとに、キャリア信号Sigの周波数frの低減による電圧利用率の向上に伴う弱め界磁電流の低減見込み分を考慮して作成されればよい。
Also, in the overheat protection mode, the field-weakening current is reduced based on the reduced frequency fr of the carrier signal Sig. Specifically, the voltage applied to the stator winding 21 increases as the voltage utilization rate of the
図7に、過熱保護制御が実施された場合の一例を示す。図7において、(a)はモータ温度Tmgdの推移を示し、(b)はキャリア信号Sigの周波数frの推移を示し、(c)は弱め界磁電流の推移を示す。時刻t1において、制御装置37は、モータ温度Tmgdが第1保護開始閾値TAHを超えたと判定する。このため、制御装置37は、モータ温度Tmgdが高くなるほど、キャリア信号Sigの周波数frを低減する。また、制御装置37は、低減したキャリア信号Sigの周波数frが低いほど、弱め界磁電流を減少させる。図7に示す例では、キャリア信号Sigの周波数frが低減され、かつ、弱め界磁電流が減少させられることにより、モータ温度Tmgdの上昇速度が徐々に低下している。
FIG. 7 shows an example when overheat protection control is performed. In FIG. 7, (a) shows changes in the motor temperature Tmgd, (b) shows changes in the frequency fr of the carrier signal Sig, and (c) shows changes in the field-weakening current. At time t1,
図4の説明に戻り、ステップS16の処理の完了後、ステップS12において制御モードが過熱保護モードであると判定した場合には、ステップS17に進む。ステップS17では、モータ温度Tmgdが第1保護解除閾値TAL(<TAH)以下になったか否かを判定する。本実施形態において、第1保護解除閾値TALは、第1保護開始閾値TAHから第1所定温度ΔT1を差し引いた値である。ステップS17においてモータ温度Tmgdが第1保護解除閾値TALよりも高いと判定した場合には、ステップS16に進む。一方、ステップS17においてモータ温度Tmgdが第1保護解除閾値TAL以下になったと判定した場合には、ステップS18に進む。 Returning to the description of FIG. 4, after the processing of step S16 is completed, if it is determined in step S12 that the control mode is the overheat protection mode, the process proceeds to step S17. In step S17, it is determined whether or not the motor temperature Tmgd has become equal to or less than the first protection release threshold TAL (<TAH). In this embodiment, the first protection release threshold TAL is a value obtained by subtracting the first predetermined temperature ΔT1 from the first protection start threshold TAH. If it is determined in step S17 that the motor temperature Tmgd is higher than the first protection cancellation threshold TAL, the process proceeds to step S16. On the other hand, when it is determined in step S17 that the motor temperature Tmgd has become equal to or lower than the first protection cancellation threshold TAL, the process proceeds to step S18.
ステップS18では、インバータ温度Tinvdが第2保護解除閾値TBL(<TBH)以下になったか否かを判定する。本実施形態において、第2保護解除閾値TBLは、第2保護開始閾値TBHから第2所定温度ΔT2を差し引いた値である。ステップS18においてインバータ温度Tinvdが第2保護解除閾値TBL以下になったと判定した場合には、ステップS15に進む。これにより、過熱保護モードが解除されるとともに、制御モードが通常モードにされる。なお、第2所定温度ΔT2は、第1所定温度ΔT1と同じ値であってもよいし、異なる値であってもよい。 In step S18, it is determined whether or not the inverter temperature Tinvd has become equal to or lower than the second protection release threshold value TBL (<TBH). In this embodiment, the second protection release threshold TBL is a value obtained by subtracting the second predetermined temperature ΔT2 from the second protection start threshold TBH. If it is determined in step S18 that the inverter temperature Tinvd has become equal to or lower than the second protection cancellation threshold value TBL, the process proceeds to step S15. As a result, the overheat protection mode is canceled and the control mode is changed to the normal mode. The second predetermined temperature ΔT2 may be the same value as the first predetermined temperature ΔT1, or may be a different value.
ステップS17,S18の処理が設けられることにより、通常モード及び過熱保護モードのうち一方から他方へと制御モードが交互に切り替えられる現象(いわゆるハンチング)を回避できる。 By providing the processes of steps S17 and S18, it is possible to avoid a phenomenon (so-called hunting) in which the control mode is alternately switched from one of the normal mode and the overheat protection mode to the other.
制御モードが通常モードである場合、ステップS14においてインバータ温度Tinvdが第2保護開始閾値TBHを超えたと判定した場合には、インバータ30が過熱状態になるおそれがあるため、ステップS19に進む。ステップS19では、ステップS16の処理と同様に、制御モードを過熱保護モードにする。詳しくは、図5に示すように、インバータ温度Tinvdが高いほど、キャリア信号Sigの周波数frを低減する。モータ温度Tmgdが上限温度TAK以上になる場合、キャリア信号Sigの周波数frが下限周波数fLを下回らないようにする。ちなみに、インバータ温度Tinvdと比較される上限温度TBKは、例えば、モータ温度Tmgdと比較される上限温度TAKよりも高く設定されている。また、図6に示すように、低減したキャリア信号Sigの周波数frが低いほど、弱め界磁電流が小さくなるようにd軸指令電流Id*を設定する。
When the control mode is the normal mode, if it is determined in step S14 that the inverter temperature Tinvd has exceeded the second protection start threshold TBH, the
ちなみに、インバータ温度Tinvdが低下すると、キャリア信号Sigの周波数frを増大させる。この場合、例えば図5に示すように、インバータ温度Tinvdが低下して第2保護解除閾値TBLになったタイミングにおいてキャリア信号Sigの周波数frが所定周波数fcになっていれば、図5にハッチングにて示す領域において、モータ温度Tmgdの低下に伴う周波数frの増加態様を自由に定めることができる。 Incidentally, when the inverter temperature Tinvd drops, the frequency fr of the carrier signal Sig is increased. In this case, for example, as shown in FIG. 5, if the frequency fr of the carrier signal Sig reaches the predetermined frequency fc at the timing when the inverter temperature Tinvd drops to reach the second protection release threshold value TBL, hatching in FIG. , it is possible to freely determine the manner in which the frequency fr increases as the motor temperature Tmgd decreases.
図4の説明に戻り、ステップS19の処理の後、ステップS12において制御モードが過熱保護モードであると判定した場合には、ステップS17に進む。なお、本実施形態では、ステップS19の処理が行われる状況において、ステップS17において肯定判定されるように制御システムが構成されている。その後、ステップS18において否定判定した場合には、ステップS19に進む。 Returning to the description of FIG. 4, after the process of step S19, if it is determined in step S12 that the control mode is the overheat protection mode, the process proceeds to step S17. In the present embodiment, the control system is configured such that affirmative determination is made in step S17 in a situation where the process of step S19 is performed. After that, when a negative determination is made in step S18, the process proceeds to step S19.
一方、ステップS18においてインバータ温度Tinvdが第2保護解除閾値TBL以下になったと判定した場合には、ステップS15に進む。これにより、過熱保護モードが解除されるとともに、制御モードが通常モードにされる。なお、ステップS12~S18の処理が「スイッチ制御部」に相当する。 On the other hand, if it is determined in step S18 that the inverter temperature Tinvd has become equal to or lower than the second protection release threshold value TBL, the process proceeds to step S15. As a result, the overheat protection mode is canceled and the control mode is changed to the normal mode. Note that the processing of steps S12 to S18 corresponds to the "switch control unit".
以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。 According to this embodiment detailed above, the following effects can be obtained.
本実施形態では、ステータ巻線21に弱め界磁電流を流しつつPWM制御が実行されている場合において、モータ温度Tmgdが第1保護開始閾値TAHを超えたとの条件、及びインバータ温度Tinvdが第2保護開始閾値TBHを超えたとの条件のうち、いずれかが成立したと判定されたとき、制御モードが過熱保護モードにされる。詳しくは、過熱保護モードでは、キャリア信号Sigの周波数frが低減される。これにより、単位時間当たりのスイッチング回数を減らすことができ、ひいてはインバータ30の電圧利用率が高くなる。その結果、インバータ30及び回転電機20の発熱量を抑制し、インバータ30及び回転電機20が過熱状態にならないようにすることができる。
In the present embodiment, when the PWM control is executed while the field-weakening current is applied to the stator winding 21, the condition is that the motor temperature Tmgd exceeds the first protection start threshold value TAH, and the inverter temperature Tinvd is set to the second When it is determined that one of the conditions that the protection start threshold TBH is exceeded is established, the control mode is set to the overheat protection mode. Specifically, in the overheat protection mode, the frequency fr of the carrier signal Sig is reduced. As a result, the number of times of switching per unit time can be reduced, and the voltage utilization rate of the
電圧利用率が高くなることにより、回転電機20のトルクに余裕がでる。そこで、過熱保護モードでは、弱め界磁電流を減少させる。これにより、ステータ巻線21に流れる電流ベクトルの大きさを減少させ、インバータ30及び回転電機20の発熱量を抑制し、インバータ30及び回転電機20が過熱状態にならないようにすることができる。
By increasing the voltage utilization rate, the torque of the rotary
以上説明した本実施形態によれば、回転電機20のトルク低下を抑制又はトルクを維持しつつ、インバータ及び回転電機20が過熱状態になることを回避することができる。
According to the present embodiment described above, it is possible to prevent the inverter and the rotating
過熱保護モードにおいて、モータ温度Tmgd及びインバータ温度Tinvdが高いほど、キャリア信号Sigの周波数frが低減される。これにより、モータ温度Tmgd及びインバータ温度Tinvdの変化に応じて、過熱保護を適正に行うことができる。 In the overheat protection mode, the higher the motor temperature Tmgd and the inverter temperature Tinvd, the lower the frequency fr of the carrier signal Sig. As a result, overheat protection can be properly performed according to changes in the motor temperature Tmgd and the inverter temperature Tinvd.
過熱保護モードにおいて、低減されたキャリア信号Sigの周波数frが低いほど、弱め界磁電流が減少される。つまり、キャリア信号Sigの周波数frの低減による電圧利用率の向上に伴う弱め界磁電流の低減見込み分を考慮しつつ、d軸指令電流Id*の絶対値が減少される。これにより、過熱保護を適正に行うことができる。 In the overheat protection mode, the lower the frequency fr of the reduced carrier signal Sig, the more the field-weakening current is reduced. That is, the absolute value of the d-axis command current Id* is reduced while considering the expected reduction in the field-weakening current that accompanies the improvement in the voltage utilization rate due to the reduction in the frequency fr of the carrier signal Sig. Thereby, overheating protection can be properly performed.
過熱保護モードの開始条件として、インバータ温度Tinvdが第2保護開始閾値TBHを超えたとの第1条件、及びモータ温度Tmgdが第1保護開始閾値TAHを超えたとの第2条件が設定されている。第1条件が成立した場合、モータ温度Tmgdではなく、インバータ温度Tinvdに基づいて、キャリア信号Sigの周波数fr及び弱め界磁電流が設定される。一方、第2条件が成立した場合、インバータ温度Tinvdではなく、モータ温度Tmgdに基づいて、キャリア信号Sigの周波数fr及び弱め界磁電流が設定される。これにより、許容上限温度の異なるインバータ30及び回転電機20の過熱保護を適正に行うことができる。
As conditions for starting the overheat protection mode, a first condition that the inverter temperature Tinvd exceeds the second protection start threshold TBH and a second condition that the motor temperature Tmgd exceeds the first protection start threshold TAH are set. When the first condition is satisfied, the frequency fr of the carrier signal Sig and the field-weakening current are set based on the inverter temperature Tinvd instead of the motor temperature Tmgd. On the other hand, when the second condition is established, the frequency fr of the carrier signal Sig and the field-weakening current are set based on the motor temperature Tmgd instead of the inverter temperature Tinvd. As a result, it is possible to properly protect the
キャリア信号Sigの周波数frが低減されることにより、電圧利用率を向上できる一方、ステータ巻線21に流れる相電流の制御性が低下し、相電流の波形が歪むことに起因して、回転電機20の騒音及び振動が大きくなる。このため、過熱状態になるおそれがない通常時においては、極力実施しないようにすることが望ましい。ただし、本実施形態では、過熱状態になるおそれがある場合における一時的な措置として、過熱保護モードにされる。これにより、弱め界磁電流の減少に伴うトルク低下を抑制又は補償でき、過熱異常を回避しつつ、車両10の走行を極力継続させることができる。
By reducing the frequency fr of the carrier signal Sig, the voltage utilization factor can be improved. 20 noise and vibration increase. For this reason, it is desirable to avoid doing this as much as possible during normal times when there is no risk of overheating. However, in this embodiment, the overheat protection mode is set as a temporary measure when there is a risk of overheating. As a result, it is possible to suppress or compensate for the decrease in torque that accompanies the decrease in the field-weakening current, and it is possible to keep the
<第1実施形態の変形例>
・回転電機20の許容上限温度がインバータ30の許容上限温度よりも高くてもよい。この場合、第1保護開始閾値TAHが第2保護開始閾値TBHよりも高く設定されていればよい。
<Modified Example of First Embodiment>
- The allowable upper limit temperature of the rotating
・第1所定温度ΔT1が0に設定されていてもよい。この場合、第1保護解除閾値TALと第1保護開始閾値TAHとが同じ値になる。また、第2所定温度ΔT2が0に設定されていてもよい。この場合、第2保護解除閾値TBLと第2保護開始閾値TBHとが同じ値になる。 - The first predetermined temperature ΔT1 may be set to zero. In this case, the first protection release threshold TAL and the first protection start threshold TAH have the same value. Also, the second predetermined temperature ΔT2 may be set to zero. In this case, the second protection release threshold TBL and the second protection start threshold TBH are the same value.
・制御装置37は、キャリア信号Sigの周波数frの設定方法を、図5に示す方法に代えて、図8に示す方法で実施してもよい。詳しくは、回転電機20の過熱保護について説明すると、制御装置37は、モータ温度Tmgdが第1保護開始閾値TAHを超えたと判定した場合、キャリア信号Sigの周波数frを、所定周波数fcから下限周波数fLまでステップ状に低減させる。一方、制御装置37は、キャリア信号Sigの周波数frを下限周波数fLに設定している場合において、モータ温度Tmgdが第1保護解除閾値TAL以下になったと判定したとき、キャリア信号Sigの周波数frを下限周波数fLから所定周波数fcまでステップ状に増大させる。
- The
続いて、インバータ30の過熱保護について説明すると、制御装置37は、インバータ温度Tinvdが第2保護開始閾値TBHを超えたと判定した場合、キャリア信号Sigの周波数frを、所定周波数fcから下限周波数fLまでステップ状に低減させる。一方、制御装置37は、キャリア信号Sigの周波数frを下限周波数fLに設定している場合において、インバータ温度Tinvdが第2保護解除閾値TBL以下になったと判定したとき、キャリア信号Sigの周波数frを下限周波数fLから所定周波数fcまでステップ状に増大させる。
Subsequently, the overheat protection of the
<第2実施形態>
以下、第2実施形態について、第1実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。インバータ30の許容上限温度は、回転電機20の許容上限温度よりも高い。このため、インバータ30は、回転電機20よりも熱的な信頼性が高い。回転電機20に対する過熱保護制御が実行されることにより、インバータ30の発熱も抑制されるため、インバータ30の過熱保護を行うことができると考えられる。この点に鑑み、本実施形態では、図9に示す過熱保護制御が制御装置37により実行される。図9に示す過熱保護制御は、例えば、所定の制御周期で繰り返し実行される。なお、本実施形態では、第1保護開始閾値TAHを保護開始閾値TAHと称し、第1保護解除閾値TALを保護解除閾値TALと称すこととする。
<Second embodiment>
The second embodiment will be described below with reference to the drawings, focusing on differences from the first embodiment. The allowable upper limit temperature of
ステップS20では、弱め界磁制御を実行中であるか否かを判定する。 In step S20, it is determined whether or not field-weakening control is being executed.
ステップS20において弱め界磁制御を実行中であると判定した場合には、ステップS21に進み、モータ温度Tmgdを取得する。なお、ステップS21の処理が「取得部」に相当する。 If it is determined in step S20 that the field weakening control is being executed, the process proceeds to step S21 to acquire the motor temperature Tmgd. Note that the process of step S21 corresponds to the "acquisition unit".
ステップS22では、通常モード及び過熱保護モードのうち、制御モードが過熱保護モードであるか否かを判定する。 In step S22, it is determined whether or not the control mode is the overheat protection mode, out of the normal mode and the overheat protection mode.
ステップS22において制御モードが通常モードであると判定した場合には、ステップS23に進み、モータ温度Tmgdが保護開始閾値TAHを超えたか否かを判定する。 If it is determined in step S22 that the control mode is the normal mode, the process proceeds to step S23 to determine whether or not the motor temperature Tmgd has exceeded the protection start threshold value TAH.
ステップS23においてモータ温度Tmgdが保護開始閾値TAH以下であると判定した場合には、ステップS24に進み、制御モードを通常モードにする。 When it is determined in step S23 that the motor temperature Tmgd is equal to or lower than the protection start threshold value TAH, the process proceeds to step S24 to set the control mode to the normal mode.
一方、ステップS23においてモータ温度Tmgdが保護開始閾値TAHを超えたと判定した場合には、ステップS25に進み、制御モードを過熱保護モードにする。ステップS25の処理は、先の図4のステップS16と同じ処理である。ステップS25の処理により、キャリア信号Sigの周波数frが低減され、また、弱め界磁電流が小さくされる。 On the other hand, if it is determined in step S23 that the motor temperature Tmgd has exceeded the protection start threshold value TAH, the process proceeds to step S25 to set the control mode to the overheat protection mode. The process of step S25 is the same as the process of step S16 in FIG. By the processing in step S25, the frequency fr of the carrier signal Sig is reduced, and the field-weakening current is reduced.
ステップS25の処理の後、ステップS22において制御モードが過熱保護モードであると判定した場合には、ステップS26に進む。ステップS26では、モータ温度Tmgdが保護解除閾値TAL以下になったか否かを判定する。ステップS26においてモータ温度Tmgdが保護解除閾値TALよりも高いと判定した場合には、ステップS25に進む。これにより、制御モードが過熱保護モードにされる。一方、ステップS26においてモータ温度Tmgdが保護解除閾値TAL以下になったと判定した場合には、ステップS24に進む。これにより、過熱保護モードが解除され、制御モードが通常モードにされる。 After the process of step S25, when it is determined in step S22 that the control mode is the overheat protection mode, the process proceeds to step S26. In step S26, it is determined whether or not the motor temperature Tmgd has become equal to or less than the protection cancellation threshold TAL. If it is determined in step S26 that the motor temperature Tmgd is higher than the protection cancellation threshold TAL, the process proceeds to step S25. As a result, the control mode is set to the overheat protection mode. On the other hand, if it is determined in step S26 that the motor temperature Tmgd has become equal to or lower than the protection cancellation threshold TAL, the process proceeds to step S24. As a result, the overheat protection mode is canceled and the control mode is changed to the normal mode.
以上説明した本実施形態によれば、過熱保護制御を簡素化しつつ、回転電機20及びインバータ30が過熱状態になることを回避できる。
<第2実施形態の変形例>
回転電機20の許容上限温度が、インバータ30の許容上限温度よりも高くてもよい。この場合、図9に示す過熱保護制御において、モータ温度Tmgdに代えて、インバータ温度Tinvdが用いられればよい。また、図9に示す過熱保護制御において、閾値として、TAH,TALに代えて、TBH,TBLが用いられればよい。
According to the present embodiment described above, it is possible to simplify the overheat protection control and prevent the rotating
<Modification of Second Embodiment>
The allowable upper limit temperature of rotating
<第3実施形態>
以下、第3実施形態について、第1実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、制御モードが過熱保護モードにされることに代えて、損失比較処理が行われる。
<Third Embodiment>
The third embodiment will be described below with reference to the drawings, focusing on differences from the first embodiment. In this embodiment, loss comparison processing is performed instead of setting the control mode to the overheat protection mode.
図10に、本実施形態の過熱保護制御の手順を示す。図10に示す過熱保護制御は、例えば、制御装置37により所定の制御周期で繰り返し実行される。なお、図10において、先の図4に示した処理と同一の処理については、便宜上、同一の符号を付している。
FIG. 10 shows the procedure of overheat protection control in this embodiment. The overheat protection control shown in FIG. 10 is, for example, repeatedly executed by the
ステップS13において肯定判定した場合には、ステップS30に進み、損失比較処理を行う。以下、図11を用いて、損失比較処理について説明する。 When an affirmative determination is made in step S13, the process proceeds to step S30 to perform loss comparison processing. The loss comparison process will be described below with reference to FIG.
ステップS40では、キャリア信号Sigの周波数frを所定量低減させたと仮定した場合における弱め界磁電流の減少量を算出し、弱め界磁電流の減少に伴う、インバータ30及び回転電機20で発生する損失の減少量(以下、損失減少量Wf)を算出する。損失減少量Wfは、主に、弱め界磁電流の減少に伴う銅損の減少量である。
In step S40, the amount of decrease in the field-weakening current is calculated assuming that the frequency fr of the carrier signal Sig is decreased by a predetermined amount, and the loss generated in the
ステップS41では、キャリア信号Sigの周波数frを所定量低減させたと仮定した場合において、周波数frの低減に伴う、インバータ30及び回転電機20で発生する損失の増加量(以下、損失増加量Wh)を算出する。損失増加量Whは、主に、周波数frの低減に伴い、ステータ巻線21に流れる相電流の制御性が低下し、相電流の波形が歪むことに起因した損失の増加量である。
In step S41, assuming that the frequency fr of the carrier signal Sig is reduced by a predetermined amount, the amount of increase in loss generated in the
ステップS42では、損失減少量Wfが損失増加量Whを超えているか否かを判定する。ステップS42において肯定判定した場合には、ステップS43に進み、キャリア信号Sigの周波数frを所定量低減させる。また、算出した弱め界磁電流の減少量だけd軸指令電流Id*の絶対値を減少させる。 In step S42, it is determined whether or not the loss reduction amount Wf exceeds the loss increase amount Wh. When an affirmative determination is made in step S42, the process proceeds to step S43 to reduce the frequency fr of the carrier signal Sig by a predetermined amount. Also, the absolute value of the d-axis command current Id* is decreased by the calculated decrease amount of the field-weakening current.
一方、ステップS42において否定判定した場合には、ステップS44に進み、キャリア信号Sigの周波数frの低減を停止するとともに、弱め界磁電流の減少を停止する。つまり、キャリア信号Sigの周波数frを前回の制御周期で設定したキャリア信号Sigの周波数frに維持するとともに、弱め界磁電流を前回の制御周期で設定した弱め界磁電流に維持する。これにより、弱め界磁電流の減少と、キャリア信号Sigの周波数frの低減とが停止させられる。 On the other hand, if a negative determination is made in step S42, the process advances to step S44 to stop decreasing the frequency fr of the carrier signal Sig and stop decreasing the weakening field current. That is, the frequency fr of the carrier signal Sig is maintained at the frequency fr of the carrier signal Sig set in the previous control cycle, and the field-weakening current is maintained at the field-weakening current set in the previous control cycle. This stops the reduction of the field-weakening current and the reduction of the frequency fr of the carrier signal Sig.
なお、損失比較処理において、ステップS42において肯定判定した場合であっても、キャリア信号Sigの周波数frが下限周波数fLに到達した場合、キャリア信号Sigの周波数frの低減を停止させればよい。 In the loss comparison process, even if the determination in step S42 is affirmative, if the frequency fr of the carrier signal Sig reaches the lower limit frequency fL, the reduction of the frequency fr of the carrier signal Sig may be stopped.
また、ステップS14において肯定判定した場合には、ステップS31に進み、図11に示す損失比較処理を行う。 If the determination in step S14 is affirmative, the process proceeds to step S31, and the loss comparison process shown in FIG. 11 is performed.
以上説明したように、本実施形態では、例えばモータ温度Tmgdが第1保護開始閾値TAHを超えたと判定した場合、キャリア信号Sigの周波数frを低減させ始める。これにより、弱め界磁電流が減少し始め、かつ、キャリア信号Sigの周波数frが低減し始める。損失増加量Whが損失減少量Wf以上になったか否かが制御周期毎に判定される。損失増加量Whが損失減少量Wf以上になったと判定された制御周期において、キャリア信号Sigの周波数frの低減が停止される。これにより、回転電機20及びインバータ30が過熱状態になることを回避しつつ、回転電機20及びインバータ30で発生する損失の増加を抑制することができる。
As described above, in the present embodiment, for example, when it is determined that the motor temperature Tmgd has exceeded the first protection start threshold TAH, the frequency fr of the carrier signal Sig starts to decrease. As a result, the field-weakening current begins to decrease, and the frequency fr of the carrier signal Sig begins to decrease. It is determined in each control cycle whether or not the loss increase amount Wh has become equal to or greater than the loss decrease amount Wf. Reduction of the frequency fr of the carrier signal Sig is stopped in the control cycle in which it is determined that the loss increase Wh has become equal to or greater than the loss decrease Wf. As a result, it is possible to prevent the rotary
<その他の実施形態>
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
<Other embodiments>
It should be noted that each of the above-described embodiments may be modified as follows.
・過熱保護制御で用いられる回転電機20及びインバータ30の温度としては、温度センサの検出値に限らず、制御装置37が備える温度推定部により推定された値であってもよい。
The temperature of the rotating
・インバータを構成する半導体スイッチとしては、IGBTに限らず、例えば、ボディダイオードを内蔵するNチャネルMOSFETであってもよい。この場合、スイッチの高電位側端子がドレインであり、低電位側端子がソースである。 - The semiconductor switch that constitutes the inverter is not limited to the IGBT, and may be, for example, an N-channel MOSFET with a built-in body diode. In this case, the high side terminal of the switch is the drain and the low side terminal is the source.
・制御システムが搭載される移動体としては、車両に限らず、例えば、航空機又は船舶であってもよい。例えば、移動体が航空機の場合、回転電機は航空機の飛行動力源となり、移動体が船舶の場合、回転電機は船舶の航行動力源となる。また、制御システムとしては、移動体に搭載されるシステムに限らず、定置式のシステムであってもよい。 - The mobile object on which the control system is mounted is not limited to a vehicle, and may be, for example, an aircraft or a ship. For example, if the mobile object is an aircraft, the rotating electric machine will be the flight power source of the aircraft, and if the mobile object is a ship, the rotating electric machine will be the navigation power source of the ship. Further, the control system is not limited to a system mounted on a moving object, and may be a stationary system.
・本開示に記載の制御部及びその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。あるいは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ以上の専用ハードウェア論理回路によってプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。もしくは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリと一つ以上のハードウェア論理回路によって構成されたプロセッサとの組み合わせにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。 - The controller and techniques described in this disclosure can be performed by a dedicated computer provided by configuring a processor and memory programmed to perform one or more functions embodied by a computer program; may be implemented. Alternatively, the controls and techniques described in this disclosure may be implemented by a dedicated computer provided by configuring the processor with one or more dedicated hardware logic circuits. Alternatively, the control units and techniques described in this disclosure can be implemented by a combination of a processor and memory programmed to perform one or more functions and a processor configured by one or more hardware logic circuits. It may also be implemented by one or more dedicated computers configured. The computer program may also be stored as computer-executable instructions on a computer-readable non-transitional tangible recording medium.
10…車両、20…回転電機、30…インバータ、37…制御装置。
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記ステータ巻線に電気的に接続されるインバータ(30)と、
を備える制御システムに適用されるインバータ制御装置(37)において、
前記ステータ巻線の指令電圧とキャリア信号との大小比較に基づいて、前記インバータのスイッチング制御を実行するスイッチ制御部と、
前記インバータ及び前記回転電機のうち少なくとも一方の温度を取得する取得部と、
を備え、
前記スイッチ制御部は、前記ステータ巻線に弱め界磁電流を流しつつ前記スイッチング制御を実行している場合において、取得した温度(Tmgd,Tinvd)が温度閾値(TAH,TBH)を超えたと判定したとき、前記キャリア信号の周波数を低減させ、かつ、前記弱め界磁電流を減少させる、インバータ制御装置。 a rotating electrical machine (20) having stator windings (21);
an inverter (30) electrically connected to the stator windings;
In an inverter control device (37) applied to a control system comprising
a switch control unit that performs switching control of the inverter based on a magnitude comparison between the command voltage of the stator winding and the carrier signal;
an acquisition unit that acquires the temperature of at least one of the inverter and the rotating electric machine;
with
The switch control unit determines that the acquired temperature (Tmgd, Tinvd) exceeds the temperature threshold (TAH, TBH) when the switching control is performed while the field-weakening current is applied to the stator winding. when the frequency of the carrier signal is reduced and the field weakening current is reduced.
取得した温度が前記温度閾値を超えたと判定した場合、前記キャリア信号の周波数を低減させ始め、かつ、前記弱め界磁電流を減少させ始め、
前記キャリア信号の周波数を低減させることに伴う、前記インバータ及び前記回転電機で発生する損失の増加量(Wh)が、前記弱め界磁電流を減少させることに伴う前記損失の減少量(Wf)以上になったか否かを都度判定し、前記増加量が前記減少量以上になったと判定した場合、前記キャリア信号の周波数の低減と、前記弱め界磁電流の減少とを停止させる、請求項1~4のいずれか1項に記載のインバータ制御装置。 The switch control unit
If it is determined that the acquired temperature exceeds the temperature threshold, start reducing the frequency of the carrier signal and start reducing the field weakening current;
The amount of increase (Wh) in loss generated in the inverter and the rotating electrical machine due to the reduction of the frequency of the carrier signal is equal to or greater than the amount of decrease (Wf) in loss due to the decrease of the field-weakening current. It is determined each time whether or not it has become, and when it is determined that the amount of increase is equal to or greater than the amount of decrease, the reduction of the frequency of the carrier signal and the reduction of the field-weakening current are stopped. 5. The inverter control device according to any one of 4.
前記温度閾値は、第1温度閾値(TAH)と、前記第1温度閾値よりも高い第2温度閾値(TBH)とであり、
前記スイッチ制御部は、前記ステータ巻線に弱め界磁電流を流しつつ前記スイッチング制御を実行している場合において、取得した前記第1温度が前記第1温度閾値を超えたとの条件、及び取得した前記第2温度が前記第2温度閾値を超えたとの条件のうち、いずれかの条件が成立したと判定したとき、前記キャリア信号の周波数を低減させ、かつ、前記弱め界磁電流を減少させる、請求項1~5のいずれか1項に記載のインバータ制御装置。 The obtaining unit obtains a first temperature (Tmgd), which is the temperature with the lower allowable upper limit temperature, and a second temperature (Tinvd), which is the temperature with the higher allowable upper limit temperature, of the inverter and the rotating electric machine. Acquired,
the temperature thresholds are a first temperature threshold (TAH) and a second temperature threshold (TBH) higher than the first temperature threshold;
The switch control unit, when performing the switching control while applying a field-weakening current to the stator winding, provides a condition that the acquired first temperature exceeds the first temperature threshold, and the acquired When it is determined that any one of the conditions that the second temperature exceeds the second temperature threshold is satisfied, reducing the frequency of the carrier signal and reducing the field-weakening current. The inverter control device according to any one of claims 1 to 5.
前記ステータ巻線に電気的に接続されるインバータ(30)と、
コンピュータ(37a)と、
を備える制御システムに適用されるプログラムにおいて、
前記コンピュータに、
前記ステータ巻線の指令電圧とキャリア信号との大小比較に基づいて、前記インバータのスイッチング制御を実行する処理と、
前記インバータ及び前記回転電機のうち少なくとも一方の温度を取得する処理と、
前記ステータ巻線に弱め界磁電流を流しつつ前記スイッチング制御を実行している場合において、取得した温度(Tmgd,Tinvd)が温度閾値(TAH,TBH)を超えたと判定したとき、前記キャリア信号の周波数を低減させ、かつ、前記弱め界磁電流を減少させる処理と、
を実行させる、プログラム。 a rotating electrical machine (20) having stator windings (21);
an inverter (30) electrically connected to the stator windings;
a computer (37a);
In a program applied to a control system comprising
to said computer;
a process of performing switching control of the inverter based on a magnitude comparison between the command voltage of the stator winding and the carrier signal;
a process of acquiring the temperature of at least one of the inverter and the rotating electric machine;
When it is determined that the obtained temperature (Tmgd, Tinvd) exceeds the temperature threshold (TAH, TBH) in the case where the switching control is performed while the field-weakening current is applied to the stator winding, the carrier signal reducing the frequency and reducing the field-weakening current;
The program that causes the to run.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2021150371A JP2023042938A (en) | 2021-09-15 | 2021-09-15 | Inverter control device and program |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2021150371A JP2023042938A (en) | 2021-09-15 | 2021-09-15 | Inverter control device and program |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2023042938A true JP2023042938A (en) | 2023-03-28 |
Family
ID=85724167
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2021150371A Pending JP2023042938A (en) | 2021-09-15 | 2021-09-15 | Inverter control device and program |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2023042938A (en) |
-
2021
- 2021-09-15 JP JP2021150371A patent/JP2023042938A/en active Pending
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3681318B2 (en) | Synchronous motor control device and vehicle using the same | |
US9331627B2 (en) | Control apparatus for AC motor | |
US9318982B2 (en) | Control apparatus for AC motor | |
JP5803559B2 (en) | Rotating electrical machine control device | |
US20140225540A1 (en) | Control apparatus for ac motor | |
JP6459783B2 (en) | Control device for rotating electrical machine | |
WO2016195033A1 (en) | Rotating electrical machine control device | |
US9716452B2 (en) | Rotation angle calculation device | |
JP5391698B2 (en) | Rotating machine control device and control system | |
US20200366227A1 (en) | Control apparatus for rotating electric machine | |
JP2011050183A (en) | Inverter device | |
US11146203B2 (en) | Motor control apparatus | |
JP6173516B1 (en) | Electric motor control apparatus and electric motor control method | |
JP4642645B2 (en) | Electric motor control device | |
JP7115348B2 (en) | inverter | |
JP4775145B2 (en) | Synchronous motor controller | |
JP6203318B1 (en) | Electric motor control apparatus and electric motor control method | |
JP2023042938A (en) | Inverter control device and program | |
JP7385538B2 (en) | Power converter, temperature estimation method and program | |
JP2022175118A (en) | Power conversion device and program | |
JP2023042936A (en) | Inverter control device and program | |
JP7211242B2 (en) | Modulation method switching device | |
JP4727405B2 (en) | Electric motor control device | |
JP2002051596A (en) | Drive controller for ac motor | |
JP6464924B2 (en) | Control device for rotating electrical machine |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20240610 |