JP4572610B2 - モータ駆動システムの制御装置 - Google Patents
モータ駆動システムの制御装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4572610B2 JP4572610B2 JP2004207087A JP2004207087A JP4572610B2 JP 4572610 B2 JP4572610 B2 JP 4572610B2 JP 2004207087 A JP2004207087 A JP 2004207087A JP 2004207087 A JP2004207087 A JP 2004207087A JP 4572610 B2 JP4572610 B2 JP 4572610B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- voltage
- command value
- power
- output
- drive system
- 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
Links
Images
Classifications
-
- Y02T10/7077—
-
- Y02T10/7241—
-
- Y02T90/127—
Landscapes
- Control Of Ac Motors In General (AREA)
Description
・DC-DCコンバータを使用しているため、システムのサイズが大きくなるとともに、コストが高い。
・バッテリ電圧はDC-DCコンバータで変換したうえでさらにインバータで変換を行いモータに印加されるので損失が大きい。
以上の点を鑑みて、本発明は、複数電源を用いたモータ駆動システムを、より低損失で、より小型に、より低コストにしつつ、各電源から供給する電力を任意の値に制御可能とするモータ駆動システムの制御装置を提供することを目的とするものである。
3つ以上の電位を出力する、複数の直流電源で構成されたマルチ出力直流電源と、このマルチ出力直流電源の出力電圧を変換した電圧をモータに印加することでこのモータを駆動する電力変換装置とで構成されるモータ駆動システムの制御装置であって、
前記モータに印加する第1の電圧指令値を生成する電圧指令生成手段と、
前記マルチ出力直流電源の各電位の出力端子から供給されるべき電力の分配電力目標値に応じて、前記電圧指令生成手段から出力された前記第1の電圧指令値から、前記マルチ出力直流電源の各出力電位に対応した第2の電圧指令値群((電位の数−1)×モータの相の数の電圧指令値)を生成する電圧分配手段と、
を備えることを特徴する。
前記電圧分配手段は、前記第2の電圧指令値群を構成する電圧ベクトルの和が、前記第1の電圧指令値の電圧ベクトルに等しくなるように、前記前記第2の電圧指令値群を生成する、ことを特徴とする。
前記電圧分配手段は、前記第2の電圧指令値群を構成する各電圧ベクトルの大きさの割合が、対応する前記電力分配目標値の割合に等しくなるように、前記前記第2の電圧指令値群を生成する、ことを特徴とする。
前記モータをトルク指令に追従させるために必要なd軸電流指令値とq軸電流指令値とを演算する電流指令値演算手段を備え、
前記電流指令値演算手段は、少なくとも前記分配電力目標値に応じて、d軸電流指令値とq軸電流指令値とを決定する、
ことを特徴とする。即ち、「分配電力目標値」に応じて弱め界磁を行うことを特徴とする。
前記モータをトルク指令に追従させるために必要なd軸電流指令値とq軸電流指令値とを演算する電流指令値演算手段を備え、
前記電流指令演算手段は、前記分配電力目標値を前記マルチ出力直流電源の対応する出力電位電圧で除した値の絶対値の最大値に応じて、前記d軸電流指令値と前記q軸電流指令値とを決定する、
ことを特徴とする。即ち、最大の「分配電力目標値/直流電圧」に応じて弱め界磁を行うことを特徴とする。
前記マルチ出力直流電源は、低電位側同士または高電位側同士が接続されて共通電位が形成され、複数の電位形成するものである、ことを特徴とする。
前記マルチ出力直流電源の出力電位の数は3つである、ことを特徴とする。
第1の実施態様
図2は、本発明の第1の実施態様によるモータ駆動システムの制御装置の構成を示す機能ブロック図である。比較のために、一般的なインバータの制御装置を用いたモータ駆動システムの構成を示す機能ブロック図として図3に示す。
本実施態様による、モータ駆動システムは、直流電源10aと直流電源10bとで構成されるマルチ出力直流電源10と、この電源の電圧を用いてモータに印加する電圧を生成する電力変換器30と、モータ20と、電力変換器30を駆動することでモータ20のトルクを制御しつつ、直流電圧源10a、10bそれぞれから供給される電力の分配比率を制御する制御装置40とで構成される。
マルチ出力直流電源10は、直流電圧源10aの低電位側端子と10bの低電位側端子が接続されて共通電位(以降、GND電位と記す)が構成されている。この電源は、3つの電位、つまり、GND電位、直流電圧源10aの電位Vdc_a、直流電圧源10bの電位Vdc_bを出力する電源である。
モータ20は、3相交流モータである。このモータは、下で説明する電力変換器30より出力される交流電圧により駆動される。
この電力変換器は、図4に示すように各相同じ構成のスイッチ手段で構成されている。U相のスイッチ手段31を使って説明する。このスイッチ31は、モータ20のU相に出力する電圧を生成するスイッチであり、高電位側(Vdc_a)に接続されているIGBTなどのパワー素子からなる双方向の導通を切り替えることができる第1のスイッチと、中間電位(Vdc_b)と接続されているIGBTなどのパワー素子からなる双方向の導通を切り替えることができる第2のスイッチと、GND電位と接続されている双方向の導通を切り替えることができる第3のスイッチとで構成されている。なお、第3のスイッチは、電源からモータへ流れる電流を導通するスイッチはダイオードでる。GND電位、Vdc_a、Vdc_bのなかから択一的に接続するスイッチであり、各電位に接続する時間の割合を変化させることで、モータに必要な電圧を供給する。V相のスイッチ手段32、W相のスイッチ手段33も同様である。
ちなみに、図3の従来技術では、電力変換器としてはインバータ30’が使用されており、同様の符号で示したものは、以下のものを除き本発明の装置と同様の機能を持つ。即ち、従来の規格化電圧指令手段45’と従来のPWMパルス生成手段46’とは、本発明のそれとは異なるものである。
図2において、電圧分配手段44、規格化電圧指令生成手段45で電力の分配を所望の値に制御する機能を実現する。電力分配手段44では、以下のような原理に基づいて演算を行なう。モータのトルクを指令値どおりに制御しつつ、電源10aから供給される電力Paと電源10bから供給される電力Pbの割合を変更するには以下の2つの条件を満たせば良い。図7に本発明の電力変換装置と電源と電力フロー(Pa,Pb)を示す。
1)電圧条件
Vu*=Vu_a*+Vu_b*
Vv*=Vv_a*+Vv_b*
Vw*=Vw_a*+Vw_b*
2)電力条件
Pa:Pb=Vu_a*:Vu_b*
Pa:Pb=Vv_a*:Vv_b*
Pa:Pb=Vw_a*:Vw_b*
1)電圧条件
V*=Va*(Vu_a*、Vv_a*、Vw_a*)+Vb*(Vu_b*、Vv_b*、Vw_b*)
2)電力条件
Pa:Pb=sgn(Va*)|Va*(Vu_a*、Vv_a*、Vw_a*)|
:sgn(Vb*)(|Vb*(Vu_b*、Vv_b*、Vw_b*)|
ただし、sgn(Va*)、sgn(Vb*)は、電圧ベクトルVと同じ方向を1、反対方向を−1と定義する。
これを電圧ベクトルで表記すると、図9、図11のようになる。
ここで、
Pa=rto_pa・P
Pb=rto_pb・P
と定義する。ただし、rto_pa+rto_pb=1とする。
電圧分配手段44には、電圧指令vu*、vv*、vw*と分配電力指令値rto_pa*(=1-rto_pb)が入力される。これらから、以下の計算により電源a分電圧指令、電源b分電圧指令を求める。
vu_a*=rto_pa・vu*
vu_b*=rto_pb・vu*
vv_a*=rto_pa・vv*
vv_b*=rto_pb・vv*
vw_a*=rto_pa・vw*
vw_b*=rto_pb・vu*
mu_a*=vu_a*/Vdc_a/2
mu_b*=vu_b*/Vdc_b/2
mv_a*=vv_a*/Vdc_a/2
mv_b*=vv_b*/Vdc_b/2
mw_a*=vw_a*/Vdc_a/2
mw_b*=vw_b*/Vdc_b/2
以上のような演算により、モータトルクをトルク指令値に追従させつつ、電源10aと電源10bの電力の分配を指令値に追従させることができる。
以上説明してきたように、本実施例では、モータトルクをトルク指令どおりの値に制御しながら、電源10aと電源10bから供給する電力の割合を指令値どおりに制御することができる。
図16は、本発明の第2の実施態様によるモータ駆動システムの制御装置の構成を示す機能ブロック図である。本実施態様が第1の実施態様と異なるのは、トルク制御手段41aである。他の部分は第1の実施態様と同じである。トルク制御手段41aは、トルク指令、モータ回転数に加えて、新たに分配電力目標値も用いてd軸電流指令、q軸電流指令を生成する。本手段では、電源a分電圧指令vu_a*、vv_a*、vw_a*、電源b分電圧指令vu_b*、vv_b、vw_b*のいずれもが電源電圧以上となって出力不可能な状態とはならない電流指令を生成する。
具体的には、以下の操作を行なう。即ち、電源10aの分配電力指令rto_pa*、電源10bの分配電力指令rto_pb*をそれぞれ対応する電圧で割った値の絶対値|rto_pa*/Vdc_a|、|rto_pb*/Vdc_b|を演算し、その値が大きい方の値に基づいてd軸電流、q軸電流を演算するようにする。この値は電圧が大きいほうが電圧が先に不足することになるため、この値が大きい方に基づいてd軸電流指令、q軸電流指令を決めれば、どちらの電圧も飽和することがない構成となる。図14は、このような本発明の弱め界磁の動作を行い電圧不足が解消されたことを示す図である。
図17は、本発明の第3の実施例態様による燃料電池車両の制御システムの構成を示す機能ブロック図である。即ち、本発明によるモータ駆動制御システムを燃料電池車両に適用した例である。燃料電池(FC)は、回生電力を受け入れることができないこと、動作点により効率が変化すること、応答性が良好でないことなどから、燃料電池とバッテリの電力を適切な配分で使用することが良いとされている。本実施態様では、第1の実施態様で説明したように外部より与えられた分配電力目標値に従った電力を燃料電池とバッテリから供給することができる。従って、効率の観点から最適な電力分配指令が与えられた場合には高効率にモータ駆動することができ、回生の場合には電力分配指令を全電力(100%)がバッテリに戻るように設定すれば、全ての電力をバッテリに回生することができるなど、状況にあった電力分配を行なうことができる。また、外部から与えられる電力分配指令は、本制御システム内で演算することもでき、そのとき電力分配指令は、本実施態様のような燃料電池とバッテリとを組み合わせた構成では、急激なドライバ加速要求などによる加速不足が生じた場合は、「比較的応答性の悪い燃料電池」の配分を少なくし、「応答性の高いバッテリ」の配分を多くしドライバ加速要求に応え、加速不足が解消されるのに従って、それぞれを通常の演算による配分に戻すような制御を行うことが好適である。このことは、燃料電池に限らず電源(バッテリ、キャパシタなど)の応答性の優劣でこのように分配を変える制御を行うことが有効である。
本実施態様では、半導体スイッチによる電圧の直接変換を行っているので、DC-DCコンバータを用いる従来例(図1)と比べ、大幅な小型化・低損失化を達成することができる。なお、本実施態様では、自動車を図示したが、本制御装置は、自動車以外の車両(列車、自動二輪者など)にも同様に適用可能である。
図18は、本発明の第4の実施例態様による2電源系を備える車両の制御システムの構成を示す機能ブロック図である。即ち、本発明によるモータ駆動制御システムを42Vと14Vの電源系を備える車両に適用した例である。本実施態様では、42V系のバッテリと14V系のバッテリに任意の割合で電力を配分することができるので、どちらのバッテリの充電量も望ましい値に制御することができる。
従って、図4に示すようにマルチ出力直流電源が単一出力電源の低電位側を共通電位にした構成のものに対応する電力変換器の例のみを示したが、本発明はこのような構成の電力変換器に限定されるものではない。例えば、図5に示すような単一電源の高電位側が共通電位にされた構成のマルチ出力直流電源に対応した電力変換器、図6に示すような単一電源を直列接続された構成のマルチ出力直流電源に対応した電力変換器であっても良い。また、図5の電力変換器30aは、U、V、W相のスイッチ手段31a,32a,33aを含み、図6の電力変換器30bは、U、V、W相のスイッチ手段31b,32b,33bを含むものである。さらに、図4、5、6に挙げた変換器のスイッチは、各相に1つずつダイオードを用いたものであるが、これらは例示であり、全てIGBTやMOSFETなどの既知のパワー素子を使うなどその他の構成を構成を取ることも可能である。
また、説明の便宜上、電圧レベルが3つのものだけを示したが、4つ以上であっても全く同様に電力の分配を制御することが可能である。また、マルチ出力直流電源を構成する単一出力電源は、キャパシタ(コンデンサ)などの既知の何らかの蓄電手段でもよい。
10a 直流電源
10b 直流電源
20 モータ
30,30a,30b 電力変換器
31,31a,31b U相のスイッチ手段
32,32a,32b V相のスイッチ手段
33,33a,33b W相のスイッチ手段
40 制御装置
41,41a トルク制御手段
42 電流制御手段
43 dq/3相電圧変換手段
44 電圧分配手段
45 規格化電圧指令生成手段
45’ 従来の規格化電圧指令生成手段
46 PWMパルス生成手段
46’ 従来のPWMパルス生成手段
47 3相/dq変換手段
Claims (7)
- 3つ以上の電位を出力する、複数の直流電源で構成されたマルチ出力直流電源と、このマルチ出力直流電源の出力電圧を変換した電圧をモータに印加することでこのモータを駆動する電力変換装置とで構成されるモータ駆動システムの制御装置であって、
前記モータに印加する第1の電圧指令値を生成する電圧指令生成手段と、
前記マルチ出力直流電源の各電位の出力端子から供給されるべき電力の分配電力目標値に応じて、前記電圧指令生成手段から出力された前記第1の電圧指令値から、前記マルチ出力直流電源の各出力電位に対応した第2の電圧指令値群を生成する電圧分配手段と、
を備えることを特徴するモータ駆動システムの制御装置。 - 請求項1に記載のモータ駆動システムの制御装置において、
前記電圧分配手段は、前記第2の電圧指令値群を構成する電圧ベクトルの和が、前記第1の電圧指令値の電圧ベクトルに等しくなるように、前記前記第2の電圧指令値群を生成する、
ことを特徴とするモータ駆動システムの制御装置。 - 請求項1または2に記載のモータ駆動システムの制御装置において、
前記電圧分配手段は、前記第2の電圧指令値群を構成する各電圧ベクトルの大きさの割合が、対応する前記電力分配目標値の割合に等しくなるように、前記前記第2の電圧指令値群を生成する、
ことを特徴とするモータ駆動システムの制御装置。 - 請求項1〜3のいずれか1項に記載のモータ駆動システムの制御装置において、
前記モータをトルク指令に追従させるために必要なd軸電流指令値とq軸電流指令値とを演算する電流指令値演算手段を備え、
前記電流指令値演算手段は、少なくとも前記分配電力目標値に応じて、d軸電流指令値とq軸電流指令値とを決定する、
ことを特徴とするモータ駆動システムの制御装置。 - 請求項1〜3のいずれか1項に記載のモータ駆動システムの制御装置において、
前記モータをトルク指令に追従させるために必要なd軸電流指令値とq軸電流指令値とを演算する電流指令値演算手段を備え、
前記電流指令演算手段は、前記分配電力目標値を前記マルチ出力直流電源の対応する出力電位電圧で除した値の絶対値の最大値に応じて、前記d軸電流指令値と前記q軸電流指令値とを決定する、
ことを特徴とするモータ駆動システムの制御装置。 - 請求項1〜5のいずれか1項に記載のモータ駆動システムの制御装置において、
前記マルチ出力直流電源は、低電位側同士または高電位側同士が接続されて共通電位が形成され、複数の電位形成するものである、
ことを特徴とするモータ駆動システムの制御装置。 - 請求項1〜6のいずれか1項に記載のモータ駆動システムの制御装置において、
前記マルチ出力直流電源の出力電位の数は3つである、
ことを特徴とするモータ駆動システムの制御装置。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004207087A JP4572610B2 (ja) | 2004-07-14 | 2004-07-14 | モータ駆動システムの制御装置 |
EP20050014560 EP1615325B1 (en) | 2004-07-07 | 2005-07-05 | Power conversion and vehicle |
US11/174,643 US7122991B2 (en) | 2004-07-07 | 2005-07-06 | Power conversion and vehicle |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004207087A JP4572610B2 (ja) | 2004-07-14 | 2004-07-14 | モータ駆動システムの制御装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2006033956A JP2006033956A (ja) | 2006-02-02 |
JP4572610B2 true JP4572610B2 (ja) | 2010-11-04 |
Family
ID=35899623
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2004207087A Active JP4572610B2 (ja) | 2004-07-07 | 2004-07-14 | モータ駆動システムの制御装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4572610B2 (ja) |
Families Citing this family (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4899536B2 (ja) * | 2006-03-01 | 2012-03-21 | 日産自動車株式会社 | 電力変換装置 |
JP4946106B2 (ja) * | 2006-03-15 | 2012-06-06 | 日産自動車株式会社 | 電力変換装置 |
EP1833151B1 (en) | 2006-03-07 | 2017-06-14 | Nissan Motor Co., Ltd. | Power conversion apparatus |
JP4992253B2 (ja) * | 2006-03-10 | 2012-08-08 | 日産自動車株式会社 | 電力変換装置 |
JP4760465B2 (ja) | 2006-03-17 | 2011-08-31 | 日産自動車株式会社 | 電力変換装置 |
JP5157356B2 (ja) * | 2006-11-17 | 2013-03-06 | 日産自動車株式会社 | 電力変換装置およびその制御方法 |
JP5320850B2 (ja) * | 2008-06-23 | 2013-10-23 | 日産自動車株式会社 | 電力変換装置及び自動車システム |
JP5707028B2 (ja) * | 2009-03-05 | 2015-04-22 | 日産自動車株式会社 | 電力変換装置 |
JP5338853B2 (ja) * | 2011-06-03 | 2013-11-13 | 日産自動車株式会社 | 電力変換装置 |
JP6292801B2 (ja) | 2013-09-04 | 2018-03-14 | 株式会社豊田中央研究所 | 電源システム |
WO2016059708A1 (ja) * | 2014-10-16 | 2016-04-21 | 日産自動車株式会社 | 電力供給システム及び電力供給システムの制御方法 |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000324871A (ja) * | 1999-04-30 | 2000-11-24 | Toyota Motor Corp | 電力変換システム |
-
2004
- 2004-07-14 JP JP2004207087A patent/JP4572610B2/ja active Active
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000324871A (ja) * | 1999-04-30 | 2000-11-24 | Toyota Motor Corp | 電力変換システム |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2006033956A (ja) | 2006-02-02 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5138781B2 (ja) | 電力変換装置 | |
US7122991B2 (en) | Power conversion and vehicle | |
JP4111175B2 (ja) | 電力変換装置、及びこれを搭載した2電源系車両 | |
JP4760465B2 (ja) | 電力変換装置 | |
US11211889B2 (en) | Motor system | |
JP4572610B2 (ja) | モータ駆動システムの制御装置 | |
JP5286596B2 (ja) | 負荷駆動システムの制御装置 | |
CN110311617B (zh) | 电动机驱动***和方法 | |
CN110299872B (zh) | 电机*** | |
JP2006121877A (ja) | モータ制御装置 | |
US20190296677A1 (en) | Electric motor driving system | |
JP4626259B2 (ja) | 電力変換装置の制御方法 | |
JP2019134654A (ja) | Srモータ制御システム | |
JP2005143274A (ja) | 電動車両の駆動制御装置及び駆動制御方法 | |
JP5320850B2 (ja) | 電力変換装置及び自動車システム | |
JP4725709B2 (ja) | モータ駆動システムの制御装置 | |
US10951041B2 (en) | Motor system | |
JP4844051B2 (ja) | 電力変換装置 | |
JP4655611B2 (ja) | 電力変換装置 | |
JP2022165651A (ja) | モータ制御装置 | |
WO2020158128A1 (ja) | 回転電機の駆動装置 | |
CN114868331A (zh) | 旋转电机控制装置 | |
JP2007020250A (ja) | 電力変換装置 | |
JP4639668B2 (ja) | 電力変換装置、及びこれを搭載した燃料電池車両 | |
JP7148463B2 (ja) | 制御装置、電動車両 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20060602 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20070528 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20100415 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20100511 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20100629 |
|
RD03 | Notification of appointment of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423 Effective date: 20100629 |
|
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: 20100720 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20100802 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4572610 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130827 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140827 Year of fee payment: 4 |