JP4705839B2 - Power converter - Google Patents

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  • Control Of Ac Motors In General (AREA)

Description

本発明は、電力変換装置に係り、特に、ＰＷＭ駆動制御と矩形波駆動制御を切り換えて電動機を駆動することのできる電力変換装置に関する。   The present invention relates to a power conversion device, and more particularly to a power conversion device that can drive an electric motor by switching between PWM drive control and rectangular wave drive control.

従来、交流電動機の制御に際しては、トルク制御が容易で、かつきめ細やかな制御が可能であるＰＷＭ駆動制御が広く用いられてきた。しかし、ＰＷＭ制御は、直流電源の電圧利用が限られている。このため高回転、高トルク領域での駆動には適さない。一方、矩形波駆動制御は直流電源の最大電圧を電動機に印加することが可能である。また、高回転領域では、弱め界磁制御により交流電動機の電圧を抑えるＰＷＭ制御に比して効率が向上する。また、交流電動機の動作範囲を拡大することができる。   Conventionally, when controlling an AC motor, PWM drive control that allows easy torque control and fine control has been widely used. However, the PWM control has limited use of the voltage of the DC power supply. For this reason, it is not suitable for driving in a high rotation and high torque region. On the other hand, the rectangular wave drive control can apply the maximum voltage of the DC power supply to the electric motor. Further, in the high rotation region, the efficiency is improved as compared with the PWM control that suppresses the voltage of the AC motor by the field weakening control. In addition, the operating range of the AC motor can be expanded.

ところで、交流電動機の運転に際して、ＰＷＭ駆動制御あるいは矩形波駆動制御を選択して利用する場合、両制御の切り換え時に、電動機に印加される電圧の差によってトルク変動が生じる。このトルク変動を抑制する技術として、特許文献１，２が知られている。   By the way, when the AC motor is operated, when PWM drive control or rectangular wave drive control is selected and used, torque fluctuation occurs due to the difference in voltage applied to the motor when switching between the two controls. Patent Documents 1 and 2 are known as techniques for suppressing this torque fluctuation.

特許文献１には、上記ＰＷＭ駆動制御と矩形波駆動制御を切換える際、交流電動機に流れる電流に対し、オフセット調整を施すことによりトルク変動を低減することのできるモータ制御装置が示されている。また、特許文献２には、ＰＷＭ駆動と矩形波駆動制御を切換える際、ＰＷＭ駆動と矩形波駆動の中間の領域を設け、位相と電圧を連続的に変化させてトルク変動を低減することのできるモータ制御装置が示されている。
特開２００４−２３９２０号公報 特開平１１−２８５２８８号公報 Patent Document 1 discloses a motor control device that can reduce torque fluctuations by performing offset adjustment on the current flowing through the AC motor when switching between the PWM drive control and the rectangular wave drive control. In Patent Document 2, when switching between PWM driving and rectangular wave driving control, an intermediate region between PWM driving and rectangular wave driving can be provided, and the torque fluctuation can be reduced by continuously changing the phase and voltage. A motor controller is shown.
Japanese Patent Laid-Open No. 2004-23920 JP-A-11-285288

特許文献１に示されるモータ制御装置は、ＰＷＭ駆動制御時の交流電動機への印加電圧と矩形波駆動制御時の交流電動機への印加電圧に差があり、この印加電圧の差によって発生するＰＷＭ駆動制御と矩形波駆動制御との切換え時のオフセットを検出し、このオフセットを打ち消すようにインバータを制御している。しかし、制御切換え時に発生する印加電圧の差は電流の急激な変化を引き起こし、交流電動機の発生トルクを急変させることになる。
特許文献２に示されるモータ制御装置は、ＰＷＭ駆動制御から矩形波駆動制御に切り換える際、切換前後の電圧波形に対する中間の位相と振幅をもつ変形正弦波信号に基づくＰＷＭ処理を行って変換制御信号を生成し、また、矩形波を、無限大または十分に大きな振幅をもつ正弦波であると仮定し、切換前の電圧波形と切換後の電圧波形を異なる位相と振幅をもつ２つの正弦波として制御をしている。この際、矩形波駆動制御はＰＷＭ駆動制御と同様に一定周期の搬送波を用いて制御を行なっている。しかし、ＰＷＭ駆動制御と矩形波駆動制御の位相が異なるため、矩形波駆動制御における高回転領域において位相遅れが生じる。この位相遅れを生じさせないようにするためには、交流電動機回転数の周期に合わせて矩形パルス電圧を生成する必要がある。 The motor control device disclosed in Patent Document 1 has a difference between a voltage applied to the AC motor at the time of PWM drive control and a voltage applied to the AC motor at the time of the rectangular wave drive control, and the PWM drive generated by the difference between the applied voltages. An offset at the time of switching between control and rectangular wave drive control is detected, and the inverter is controlled so as to cancel this offset. However, the difference in applied voltage generated at the time of control switching causes a sudden change in current, which causes a sudden change in the torque generated by the AC motor.
When switching from PWM drive control to rectangular wave drive control, the motor control device disclosed in Patent Document 2 performs PWM processing based on a modified sine wave signal having an intermediate phase and amplitude with respect to the voltage waveform before and after the switching, thereby converting the control signal. Assuming that the square wave is a sine wave having an infinite or sufficiently large amplitude, the voltage waveform before switching and the voltage waveform after switching are converted into two sine waves having different phases and amplitudes. I have control. At this time, the rectangular wave drive control is performed using a carrier wave having a constant period, as in the PWM drive control. However, since the phases of the PWM drive control and the rectangular wave drive control are different, a phase delay occurs in the high rotation region in the rectangular wave drive control. In order to prevent this phase lag from occurring, it is necessary to generate a rectangular pulse voltage in accordance with the cycle of the AC motor rotation speed.

本発明は、これらの問題点に鑑みてなされたもので、交流電動機に印加する電圧を急激に変化させることを防止し、交流電動機のトルク変動を防止することができる電力変換装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of these problems, and provides a power converter that can prevent a voltage applied to an AC motor from being changed abruptly and prevent torque fluctuations of the AC motor. It is in.

本発明は上記課題を解決するため、次のような手段を採用した。   In order to solve the above problems, the present invention employs the following means.

直流電源からの直流電力を断続して交流電力に変換し交流電動機に供給するインバータと、前記交流電動機の回転位置を検出する手段および電動機に供給される電流を検出する手段を備え、検出したこれらの値および外部から与えられる指令値をもとに前記インバータを構成するスイッチング素子をオンオフ制御する制御回路を備え、該制御回路は、前記スイッチング素子を交流電力の各半波を断続して複数の矩形波を生成するＰＷＭ駆動制御と交流電力の各半波を半波単位で断続して単一の矩形波を生成する矩形波駆動制御とを切り換える切り換え手段を備え、ＰＷＭ駆動制御から矩形波駆動制御に切り換える際、現在の電圧ベクトル位相（θｖ１）の移動角速度（ω１）とＰＷＭ駆動制御の周期（Ｔｓ）の乗算結果を現在の電圧ベクトル位相（θｖ１）に加算した値を次回矩形波駆動演算タスク時の電圧ベクトル位相（θｓ１）とし、また、現在の電圧振幅と矩形波時の電圧振幅の差をｎ等分した結果を現在の電圧振幅に加算した値を次回電圧指令時の振幅とすることにより、矩形波駆動制御における電圧振幅指令値を搬送波周期毎行う演算タスク毎に段階に分けて増加させる。
These include: an inverter that intermittently converts DC power from a DC power source and converts it into AC power and supplies the AC motor; a means for detecting the rotational position of the AC motor; and a means for detecting a current supplied to the motor. And a control circuit that performs on / off control of the switching element that constitutes the inverter based on a command value given from the outside, and the control circuit intermittently switches each half-wave of AC power to a plurality of switching elements. Switching means for switching between PWM drive control for generating a rectangular wave and rectangular wave drive control for generating a single rectangular wave by intermittently switching each half wave of AC power in half-wave units. From PWM drive control to rectangular wave drive When switching to control, the multiplication result of the moving angular velocity (ω1) of the current voltage vector phase (θv1) and the period (Ts) of PWM drive control is used as the current voltage vector. The value added to the phase (θv1) is used as the voltage vector phase (θs1) at the next rectangular wave drive calculation task, and the difference between the current voltage amplitude and the voltage amplitude at the rectangular wave is divided into n equal parts. By using the value added to the amplitude as the amplitude at the next voltage command, the voltage amplitude command value in the rectangular wave drive control is increased in stages for each calculation task performed for each carrier cycle.

本発明は、以上の構成を備えるため、交流電動機に印加する電圧を急激に変化させることを防止し、交流電動機のトルク変動を防止することができる。   Since this invention is provided with the above structure, it can prevent changing the voltage applied to an alternating current motor rapidly, and can prevent the torque fluctuation of an alternating current motor.

以下、最良の実施形態を添付図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係る電力変換装置を説明する図である。図に示すように、制御回路２は交流電動機に印加する電圧を演算し、インバータ７を構成するスイッチング素子（パワーモジュール）をオンオフ制御する指令信号を生成し、生成した指令信号をパワーモジュール駆動回路３に送る。パワーモジュール駆動回路３は、受信した指令信号をもとにインバータ７を駆動して交流電動機５を回転駆動する。   Hereinafter, the best embodiment will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a diagram illustrating a power conversion device according to the present embodiment. As shown in the figure, the control circuit 2 calculates a voltage to be applied to the AC motor, generates a command signal for on / off control of a switching element (power module) constituting the inverter 7, and uses the generated command signal as a power module drive circuit. Send to 3. The power module drive circuit 3 drives the inverter 7 based on the received command signal to rotationally drive the AC motor 5.

交流電動機に供給される三相交流電流は電流検出器により検出し、制御回路２にフィードバックする。なお、図において、８はインバータ７の直流電源、６は交流電動機の回転子位置を検出するレゾルバ、９は外部コントローラからの入力指令信号である。   The three-phase AC current supplied to the AC motor is detected by a current detector and fed back to the control circuit 2. In the figure, 8 is a DC power source for the inverter 7, 6 is a resolver for detecting the rotor position of the AC motor, and 9 is an input command signal from an external controller.

制御回路２が内蔵する演算装置１は、電圧指令として磁束方向（ｄ軸）の電流（ｉｄ）とｄ軸に直交する方向（ｑ軸）の電流（ｉｑ）を、交流電動機が最高効率でトルクを発生できるように演算する。また、前記演算後の電圧指令をＰＷＭ（パルス幅変調）信号に変換し、パワーモジュール駆動回路３を介してインバータ７を駆動する。なお、演算装置１は搬送波比較型ＰＷＭ生成装置を使用し、搬送波と前記演算装置により生成された目標電圧を比較しＰＷＭを生成する。   The arithmetic unit 1 built in the control circuit 2 is configured to generate a voltage command with a current (id) in the magnetic flux direction (d-axis) and a current (iq) in the direction orthogonal to the d-axis (q-axis). To be able to generate Further, the voltage command after the calculation is converted into a PWM (pulse width modulation) signal, and the inverter 7 is driven via the power module drive circuit 3. Note that the arithmetic device 1 uses a carrier wave comparison type PWM generator, and generates a PWM by comparing the carrier wave with the target voltage generated by the arithmetic device.

また、矩形波駆動制御は交流電動機の各相半周期分を１パルスとして出力する。このため、インバータ７からの出力電圧の振幅は固定される。また、交流電動機の出力の制御は出力電圧の位相を変化させることにより行う。   Further, the rectangular wave drive control outputs one pulse for each half cycle of the AC motor. For this reason, the amplitude of the output voltage from the inverter 7 is fixed. The output of the AC motor is controlled by changing the phase of the output voltage.

図２は、交流電動機の電圧ベクトル位相および位相区間を説明する図である。演算装置１は交流電動機に印加する電圧のベクトルを（１）〜（６）の６パターンのベクトルに分ける。演算装置は、所要のトルクを発生するために必要な電圧ベクトルの位相θｖを演算し、演算した電圧ベクトルの位相θｖについて、図２に示す位相区間（１）（３３０〜３０°）、（２）（３０〜９０°）、（３）（９０〜１５０°）、（４）（１５０〜２１０°）、（５）（２１０〜２７０°）、（６）（２７０〜３３０°）を設定する。   FIG. 2 is a diagram for explaining a voltage vector phase and a phase interval of the AC motor. The arithmetic device 1 divides the voltage vector applied to the AC motor into six patterns of vectors (1) to (6). The arithmetic unit calculates the phase θv of the voltage vector necessary for generating the required torque, and the phase interval (1) (330 to 30 °), (2) shown in FIG. ) (30-90 °), (3) (90-150 °), (4) (150-210 °), (5) (210-270 °), (6) (270-330 °) .

図３は、矩形波駆動制御時におけるインバータ出力を説明する図である。図３において、
（ａ）は演算装置のカウンタの計数値（電圧位相θｖ）を示し、（ｂ）は図２に示す位相区間（１）〜（６）を示し、（ｃ）は電圧指令演算タスク（演算の起動タイミング）を示し、（ｄ）は前記電圧位相θｖをもとの生成した搬送波を示し、（ｅ）は前記搬送波をもとに生成したＵ相パルス、（ｆ）は前記搬送波をもとに生成したＶ相パルス、（ｇ）は前記搬送波をもとに生成したＷ相パルスを示す。 FIG. 3 is a diagram for explaining the inverter output during the rectangular wave drive control. In FIG.
(A) shows the count value (voltage phase θv) of the counter of the arithmetic unit, (b) shows the phase sections (1) to (6) shown in FIG. 2, and (c) shows the voltage command calculation task (calculation of calculation). (D) shows a carrier wave generated based on the voltage phase θv, (e) shows a U-phase pulse generated based on the carrier wave, and (f) shows a carrier wave generated based on the carrier wave. A generated V-phase pulse (g) indicates a W-phase pulse generated based on the carrier wave.

例えば、図３のように、電圧ベクトル位相θｖが区間（３）（９０〜１５０°）にあるとき、演算装置１はＵ、Ｖ、Ｗ各相の電圧パルスパターンをそれぞれＯｆｆ、Ｏｎ、Ｏｆｆに設定する。このように、矩形波駆動では電圧ベクトルの位相が現時点でいずれの位相区間に存在するかを判断し、その存在する位相区間に応じた電圧ベクトルを出力するように制御する。   For example, as shown in FIG. 3, when the voltage vector phase θv is in the section (3) (90 to 150 °), the arithmetic unit 1 sets the voltage pulse patterns of the U, V, and W phases to Off, On, and Off, respectively. Set. As described above, in rectangular wave driving, it is determined in which phase section the phase of the voltage vector currently exists, and control is performed so as to output a voltage vector corresponding to the existing phase section.

ここで、各位相区間の期間は交流電動機の電気的回転周期の約１／６周期である。矩形波駆動アルゴリズムでは、各位相区間の時間をＰＷＭ搬送波として利用する。よって、ＰＷＭ駆動制御時にＰＷＭ搬送波周期は特定固定周波数であるのに対し、矩形波駆動では矩形波用搬送波周期を交流電動機の電気角回転周期に応じて変化させ、交流電動機周期の約１／６周期とする。また、電圧指令の更新は搬送波の谷毎に更新する。   Here, the period of each phase section is about 1/6 period of the electrical rotation period of the AC motor. In the rectangular wave driving algorithm, the time of each phase interval is used as a PWM carrier wave. Therefore, while the PWM carrier wave period is a specific fixed frequency during PWM drive control, the rectangular wave carrier wave period is changed according to the electrical angular rotation period of the AC motor in the rectangular wave drive, and is about 1/6 of the AC motor period. Let it be a period. The voltage command is updated for each trough of the carrier wave.

図４は、電力変換装置の駆動領域を説明する図である。電力変換装置を用いた交流電動機駆動制御においては、ＰＷＭ駆動制御と矩形波駆動制御でそれぞれ効率が相違する。図４において、横軸は回転数であり、縦軸はトルクである。モータは実線で囲まれた領域内で使用可能である。なお、点線で囲まれた高回転・高トルク領域１４では、電動機の逆起電圧が高くなるため、これに対処することが必要となる。   FIG. 4 is a diagram illustrating a drive region of the power conversion device. In AC motor drive control using a power converter, efficiency differs between PWM drive control and rectangular wave drive control. In FIG. 4, the horizontal axis is the rotational speed, and the vertical axis is the torque. The motor can be used in an area surrounded by a solid line. In the high rotation / high torque region 14 surrounded by the dotted line, the counter electromotive voltage of the motor becomes high, and it is necessary to cope with this.

ここで、矩形波駆動では、高回転・高トルク領域１４において、最大電圧を印加することができる。このため、弱め界磁制御などを行うＰＷＭ駆動制御に比べ効率が向上する。   Here, in the rectangular wave driving, a maximum voltage can be applied in the high rotation / high torque region 14. For this reason, the efficiency is improved as compared with PWM drive control in which field weakening control or the like is performed.

一方、矩形波駆動制御では、最大電圧を印加しているため、高回転・低トルク域においてＰＷＭ制御に比べて効率が下がる。また、矩形波駆動制御は、スイッチング周波数が低いため過電流が流れる可能性がある。したがって、前記高回転・高トルク領域においてのみ矩形波駆動制御を行うことが望ましい。   On the other hand, in the rectangular wave drive control, since the maximum voltage is applied, the efficiency is lowered compared with the PWM control in a high rotation / low torque range. Further, in the rectangular wave drive control, an overcurrent may flow because the switching frequency is low. Therefore, it is desirable to perform the rectangular wave drive control only in the high rotation / high torque region.

なお、交流電動機を電気車に装備することを想定すると、電気車制御装置からのトルク指令が、矩形波駆動制御とＰＭＷ駆動制御の切換え点付近で往復することが考えられる。このような場合には、頻繁に切換が発生することを抑制するため、両制御の切換えに図５示すようにヒステリシス１５を設けることが望ましい。   Assuming that an AC motor is installed in an electric vehicle, it is conceivable that the torque command from the electric vehicle control device reciprocates near the switching point between the rectangular wave drive control and the PMW drive control. In such a case, in order to prevent frequent switching, it is desirable to provide hysteresis 15 for switching between the two controls as shown in FIG.

図６は、ＰＷＭ駆動制御と矩形波駆動制御の切り換え時の搬送波周波数の変化と演算タスクのタイミング、およびＰＷＭ駆動制御から矩形波駆動制御への切替え時に生成されるスイッチングパルス２３を示す図である。   FIG. 6 is a diagram showing a change in carrier frequency and timing of a calculation task when switching between PWM drive control and rectangular wave drive control, and a switching pulse 23 generated when switching from PWM drive control to rectangular wave drive control. .

図６において、時点ｔ０より前はＰＷＭ制御領域であり、時点ｔ０において矩形波制御領域に切り換えられる。矩形波駆動制御では搬送波の谷点毎に演算タスクを起動し、このタスクにより演算された電圧パターンは次回搬送波の谷点で出力される。設定される電圧パターンは後述するように電圧位相と電圧振幅を備える。   In FIG. 6, before the time t0 is the PWM control region, and is switched to the rectangular wave control region at the time t0. In the rectangular wave drive control, a calculation task is activated for each valley point of the carrier wave, and the voltage pattern calculated by this task is output at the valley point of the next carrier wave. The set voltage pattern has a voltage phase and a voltage amplitude as will be described later.

図６に示すように、矩形波駆動制御では搬送波の「谷」毎に演算タスクを起動し、このタスクにより設定された電圧パターンはマイコンの設定により搬送波の次回の「谷」の時点で出力される。電圧パターンは電圧位相と電圧振幅を備える。制御切り換え後の１回目演算タスク（矩形波駆動演算タスク）１７は現在の電圧振幅と矩形波時の電圧振幅の差をｎ等分し、現在の電圧振幅に加算し、次回電圧指令時の振幅とする。２回目の演算タスク１８では、現在の電圧振幅と前記ｎ等分された電圧を加算し次回電圧指令時の電圧ベクトル振幅とする。３回目の演算タスク１９からｎ−１回目までの演算タスクでは現在の矩形波駆動制御電圧パターンから１つ進んだ位相での電圧位相を設定する。   As shown in FIG. 6, in the rectangular wave drive control, a calculation task is started for each “valley” of the carrier wave, and the voltage pattern set by this task is output at the next “valley” time of the carrier wave according to the setting of the microcomputer. The The voltage pattern has a voltage phase and a voltage amplitude. The first calculation task (rectangular wave drive calculation task) 17 after control switching divides the difference between the current voltage amplitude and the voltage amplitude at the time of the rectangular wave into n equal parts, adds it to the current voltage amplitude, and the amplitude at the next voltage command. And In the second calculation task 18, the current voltage amplitude and the voltage equally divided by n are added to obtain the voltage vector amplitude at the next voltage command. In the third calculation task 19 to the (n-1) th calculation task, the voltage phase at a phase advanced by one from the current rectangular wave drive control voltage pattern is set.

図７は、演算タスクの内容を説明する図である。ＰＷＭ駆動制御から矩形波駆動制御への切り換え後の、第１回の演算タスクでは、時点ｔ１においてタスクを起動する。次いで、現在の電圧ベクトル位相（θｖ１）の移動角速度（ω１）とＰＷＭ駆動制御の周期（Ｔｓ）を乗算し、その結果（ω１・Ｔｓ）を現在の電圧ベクトル位相（θｖ１）に加算して、加算結果（θｖ１＋ω１・Ｔｓ）を次回矩形波駆動演算タスク時の電圧ベクトル位相（θｓ１）とする。また、現在の電圧振幅と矩形波時の電圧振幅の差をｎ等分し、その結果を現在の電圧振幅に加算し、次回電圧指令時の振幅とする（ステップＳ１）。 FIG. 7 is a diagram for explaining the contents of the calculation task. In the first calculation task after switching from PWM drive control to rectangular wave drive control, the task is started at time t1. Next, the moving angular velocity (ω1) of the current voltage vector phase (θv1) is multiplied by the period (Ts) of PWM drive control, and the result (ω1 · Ts) is added to the current voltage vector phase (θv1). The addition result (θv1 + ω1 · Ts) is set as a voltage vector phase (θs1) at the next rectangular wave drive calculation task. Further, the difference between the current voltage amplitude and the voltage amplitude at the time of the rectangular wave is divided into n equal parts, and the result is added to the current voltage amplitude to obtain the amplitude at the next voltage command (step S1).

第２回目の演算タスクでは、時点ｔ２においてタスクを起動する。第２回目の演算タスクでは、現在位相θｓ１に対し近い位置の矩形波電圧パターン切換時の位相を次回電圧指令時の電圧ベクトル位相とする。また、現在の電圧振幅と前記ｎ等分された電圧を加算し次回電圧指令時の電圧ベクトル振幅とする（ステップＳ２）。   In the second calculation task, the task is started at time t2. In the second calculation task, the phase at the time of switching the rectangular wave voltage pattern at a position close to the current phase θs1 is set as the voltage vector phase at the next voltage command. Further, the current voltage amplitude and the voltage divided by n are added to obtain the voltage vector amplitude at the next voltage command (step S2).

第３回目からからｎ−１回目までの演算タスクでは、現在の矩形波駆動制御電圧パターンのから１つ進んだ位相を電圧位相として設定する。また、現在の電圧振幅と前記ｎ等分された電圧を加算した値を次回電圧指令時の電圧ベクトル振幅とする（ステップＳ３）。   In the calculation task from the third time to the (n-1) th time, a phase advanced by one from the current rectangular wave drive control voltage pattern is set as the voltage phase. Further, a value obtained by adding the current voltage amplitude and the n-divided voltage is set as a voltage vector amplitude at the next voltage command (step S3).

第ｎ回目からの演算タスクでは、電圧指令を矩形波駆動時の電圧指令とする（ステップＳｎ）。なお、以上では、ＰＷＭ駆動制御から矩形波駆動制御への切り換えについて説明したが、矩形波駆動制御からＰＷＭ制御への切り換えについてもについても同様に行うことができる。   In the calculation task from the nth time, the voltage command is a voltage command at the time of rectangular wave driving (step Sn). In the above, switching from PWM drive control to rectangular wave drive control has been described. However, switching from rectangular wave drive control to PWM control can be performed in the same manner.

以上説明したように、本実施形態によれば、矩形波駆動制御切り換え後の交流電動機印加電圧を段階的に上げることができるため、トルク変動を抑えることが可能である。また、電力変換装置を電気車に搭載された交流電動機に適用する場合には、交流電動機の可動範囲を広げることが可能であり、電気車の効率または駆動能力を拡大することができる。また、電気車の交流電動機においてＰＷＭ駆動制御と矩形波駆動制御を切換える際、位相遅れを発生させることなく、電圧を徐々に印加することができるため、トルク変動を防ぐことができる。また、トルク変動を防ぐことにより車両の振動を防ぎ、電気者搭乗者に不快を感じさせることがない。   As described above, according to the present embodiment, the AC motor applied voltage after switching the rectangular wave drive control can be increased stepwise, so that torque fluctuation can be suppressed. In addition, when the power conversion device is applied to an AC motor mounted on an electric vehicle, the movable range of the AC motor can be expanded, and the efficiency or driving ability of the electric vehicle can be increased. In addition, when switching between PWM drive control and rectangular wave drive control in an AC motor of an electric vehicle, a voltage can be gradually applied without causing a phase delay, and therefore torque fluctuations can be prevented. Moreover, the vibration of the vehicle is prevented by preventing the torque fluctuation, and the electric passenger does not feel uncomfortable.

本実施形態に係る電力変換装置を説明する図である。It is a figure explaining the power converter device concerning this embodiment. 交流電動機の電圧ベクトル位相および位相区間を説明する図である。It is a figure explaining the voltage vector phase and phase area of an AC motor. 矩形波駆動制御時におけるインバータ出力を説明する図である。It is a figure explaining the inverter output at the time of rectangular wave drive control. 電力変換装置の駆動領域を説明する図である。It is a figure explaining the drive area | region of a power converter device. ヒステリシス特性を説明する図である。It is a figure explaining a hysteresis characteristic. ＰＷＭ駆動制御と矩形波駆動制御の切り換え時の搬送波周波数の変化と演算タスクのタイミングを示す図である。It is a figure which shows the change of the carrier frequency at the time of switching of PWM drive control and rectangular wave drive control, and the timing of a calculation task. 演算タスクの内容を説明する図である。It is a figure explaining the content of a calculation task.

符号の説明Explanation of symbols

１ 演算装置
２ 制御回路
３ パワーモジュール駆動回路
４ 三相交流電流
５ 交流電動機
６ レゾルバ
７ インバータ
８ 直流電源
９ 外部コントローラ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Arithmetic unit 2 Control circuit 3 Power module drive circuit 4 Three-phase alternating current 5 AC motor 6 Resolver 7 Inverter 8 DC power supply 9 External controller

Claims (2)

直流電源からの直流電力を断続して交流電力に変換し交流電動機に供給するインバータと、
前記交流電動機の回転位置を検出する手段および電動機に供給される電流を検出する手段を備え、検出したこれらの値および外部から与えられる指令値をもとに前記インバータを構成するスイッチング素子をオンオフ制御する制御回路を備え、
該制御回路は、前記スイッチング素子を交流電力の各半波を断続して複数の矩形波を生成するＰＷＭ駆動制御と交流電力の各半波を半波単位で断続して単一の矩形波を生成する矩形波駆動制御とを切り換える切り換え手段を備え、
ＰＷＭ駆動制御から矩形波駆動制御に切り換える際、現在の電圧ベクトル位相（θｖ１）の移動角速度（ω１）とＰＷＭ駆動制御の周期（Ｔｓ）の乗算結果を現在の電圧ベクトル位相（θｖ１）に加算した値を次回矩形波駆動演算タスク時の電圧ベクトル位相（θｓ１）とし、また、現在の電圧振幅と矩形波時の電圧振幅の差をｎ等分した結果を現在の電圧振幅に加算した値を次回電圧指令時の振幅とすることにより、矩形波駆動制御における電圧振幅指令値を搬送波周期毎行う演算タスク毎に段階に分けて増加させることを特徴とする電力変換装置。 An inverter that intermittently converts DC power from a DC power source into AC power and supplies the AC power to the AC motor;
Means for detecting the rotational position of the AC motor and means for detecting the current supplied to the motor, and on / off control of the switching elements constituting the inverter based on these detected values and command values given from the outside Control circuit
The control circuit is configured to generate a plurality of rectangular waves by intermittently switching each half wave of the AC power through the switching element and intermittently splitting each half wave of the AC power in units of half waves to generate a single rectangular wave. Switching means for switching between the rectangular wave drive control to be generated,
When switching from PWM drive control to rectangular wave drive control, the multiplication result of the moving angular velocity (ω1) of the current voltage vector phase (θv1) and the period (Ts) of PWM drive control is added to the current voltage vector phase (θv1). The value is the voltage vector phase (θs1) at the next rectangular wave drive calculation task, and the value obtained by adding the result obtained by dividing the difference between the current voltage amplitude and the voltage amplitude at the rectangular wave into n equal parts is added to the current voltage amplitude next time. A power conversion device characterized in that the voltage amplitude command value in rectangular wave drive control is increased in stages for each calculation task to be performed for each carrier cycle by using the amplitude at the time of voltage command . 請求項１記載の電力変換装置において、
前記駆動回路は、電動機を高回転数かつ高トルクで運転するときＰＷＭ駆動制御から矩形波駆動制御に切り換えることを特徴とする電力変換装置。 The power conversion device according to claim 1,
The drive circuit switches from PWM drive control to rectangular wave drive control when the motor is operated at a high rotational speed and high torque.
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