JP6213155B2

JP6213155B2 - Digital filter

Info

Publication number: JP6213155B2
Application number: JP2013225973A
Authority: JP
Inventors: 得郎筒井
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2013-10-30
Filing date: 2013-10-30
Publication date: 2017-10-18
Anticipated expiration: 2033-10-30
Also published as: JP2015088926A

Description

本発明は、デジタルフィルタに関する。 The present invention relates to a digital filter.

駆動源として電動モータを搭載したハイブリッド車、電気自動車、燃料電池車などが知られている。このような車両は、電動モータに電力を供給する、例えば、バッテリ、キャパシタなどの電源装置と、電圧を昇圧または降圧するためのコンバータと、直流と交流とを変換するためのインバータなどの電気機器とが設けられたシステムを備える。 A hybrid vehicle, an electric vehicle, a fuel cell vehicle and the like equipped with an electric motor as a driving source are known. Such a vehicle supplies electric power to an electric motor, for example, a power supply device such as a battery or a capacitor, a converter for stepping up or down a voltage, and an electric device such as an inverter for converting direct current to alternating current Is provided.

デジタルフィルタに関して、サーボデータ算出のためのパラメータを算出し、これらに基づいて動作モードを判定し、動作モードに応じてフィルタのパラメータを変更し、フィルタの内部変数の初期値を適切な値に設定することにより、フィルタ特性変更時にフィルタ出力が不連続となることを防止する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。 For the digital filter, calculate the servo data calculation parameters, determine the operation mode based on these parameters, change the filter parameters according to the operation mode, and set the initial values of the filter internal variables to appropriate values. Thus, a technique for preventing the filter output from becoming discontinuous when the filter characteristic is changed is known (see, for example, Patent Document 1).

また、デジタルフィルタの出力信号に対して演算を施して出力するフィードバック信号演算部と、デジタルフィルタの入力信号に対して演算を施して出力するフィードフォワード信号演算部と、該フィードバック信号演算部の出力と該フィードフォワード信号演算部の出力とを加算してデジタルフィルタの出力信号とする加算器とを具備するデジタルフィルタのフィルタ係数を変更する技術が知られている。この技術では、デジタルフィルタの全フィルタ係数を順次０に設定し、該フィードバック信号演算部におけるフィルタ係数を順次変更後の係数へ更新し、該フィードフォワード信号演算部におけるフィルタ係数を順次変更後の係数へ変更する（例えば、特許文献２参照）。 Also, a feedback signal calculation unit that calculates and outputs the output signal of the digital filter, a feedforward signal calculation unit that calculates and outputs the input signal of the digital filter, and an output of the feedback signal calculation unit There is known a technique for changing the filter coefficient of a digital filter including an adder that adds the output of the feedforward signal calculation unit and the output of the feedforward signal calculation unit to obtain an output signal of the digital filter. In this technique, all the filter coefficients of the digital filter are sequentially set to 0, the filter coefficients in the feedback signal calculation unit are sequentially updated to the changed coefficients, and the filter coefficients in the feedforward signal calculation unit are sequentially changed coefficients. (For example, refer to Patent Document 2).

特開平１１−１１２２８９号公報JP-A-11-112289 特開平０２−２５２３０７号公報Japanese Patent Laid-Open No. 02-252307

動作モードに応じてフィルタのパラメータを変更する技術では、フィルタ定数変更時のフィルタ出力値の不連続性を抑えるために積分制御を行うため、複雑な演算処理が必要となる。 In the technique of changing the filter parameters in accordance with the operation mode, the integration control is performed in order to suppress the discontinuity of the filter output value when the filter constant is changed, so that complicated arithmetic processing is required.

デジタルフィルタの全フィルタ係数を順次０に設定し、該フィードバック信号演算部におけるフィルタ係数を順次変更後の係数へ更新する技術では、全フィルタ係数を順次０に設定するための演算量が増加するとともに、全フィルタ係数を順次０に設定するためフィルタリングできない時間が発生するとともに、フィルタリングに遅れが生じる。 In the technique of sequentially setting all the filter coefficients of the digital filter to 0 and updating the filter coefficients in the feedback signal calculation unit to the coefficients after being sequentially changed, the amount of calculation for sequentially setting all the filter coefficients to 0 increases. Since all the filter coefficients are sequentially set to 0, a time during which filtering cannot be performed occurs and filtering is delayed.

本発明の目的は、フィルタ定数を変更した際のデジタルフィルタの出力波形の特性を改善することである。 An object of the present invention is to improve the characteristics of the output waveform of a digital filter when the filter constant is changed.

開示の一実施例のデジタルフィルタは、
直流電力から交流電力を電気的に生成する電力変換装置の電圧が入力され、当該電源電圧に重畳されるノイズを除去することが可能であり、且つカットオフ周波数を可変に制御するデジタルフィルタであって、
前記電力変換装置に供給される電力量を調整するためのキャリア周波数を変更する際に、変更前後のキャリア周波数のうち、高いほうのキャリア周波数の状態で前記デジタルフィルタのフィルタ定数が切り替わるように、前記デジタルフィルタのフィルタ定数を切り替えるタイミングと前記電力変換装置のキャリア周波数を変更するタイミングの順序が決定され、前記デジタルフィルタのフィルタ定数を切り替えるタイミングで切り替えられたフィルタ定数に基づいて、フィルタリングを行う。 The digital filter of an embodiment of the disclosure is
This is a digital filter that receives the voltage of a power converter that electrically generates AC power from DC power, can remove noise superimposed on the power supply voltage, and variably controls the cutoff frequency. And
When changing the carrier frequency for adjusting the amount of power supplied to the power converter, so that the filter constant of the digital filter is switched in the state of the higher carrier frequency among the carrier frequencies before and after the change , The order of timing for switching the filter constant of the digital filter and the timing for changing the carrier frequency of the power converter is determined, and filtering is performed based on the filter constant switched at the timing of switching the filter constant of the digital filter.

開示の実施例によれば、フィルタ定数を変更した際のデジタルフィルタの出力波形の特性を改善することができる。 According to the disclosed embodiment, it is possible to improve the characteristics of the output waveform of the digital filter when the filter constant is changed.

制御回路の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a control circuit. 制御回路の一実施例を示す図である。It is a figure which shows one Example of a control circuit. 制御回路の動作の一実施例を示す図である。It is a figure which shows one Example of operation | movement of a control circuit. 制御回路の一実施例のデジタルフィルタの出力波形を示す図である。It is a figure which shows the output waveform of the digital filter of one Example of a control circuit.

次に、本発明を実施するための形態を、以下の実施例に基づき図面を参照しつつ説明する。以下で説明する実施例は一例に過ぎず、本発明が適用される実施の形態は、以下の実施例に限られない。
なお、実施例を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を用い、繰り返しの説明は省略する。 Next, the form for implementing this invention is demonstrated, referring drawings based on the following Examples. Examples described below are merely examples, and embodiments to which the present invention is applied are not limited to the following examples.
In all the drawings for explaining the embodiments, the same reference numerals are used for those having the same function, and repeated explanation is omitted.

＜実施例＞
＜制御回路＞
図１に、制御回路の一例を示す。 <Example>
<Control circuit>
FIG. 1 shows an example of the control circuit.

制御回路の一例は、モータ４００に電力を供給する。制御回路は、駆動源としてモータを搭載したハイブリッド車、電気自動車、燃料電池車などに搭載される。 An example of the control circuit supplies power to the motor 400. The control circuit is mounted on a hybrid vehicle, an electric vehicle, a fuel cell vehicle, or the like that has a motor as a drive source.

制御回路は、コンバータ２００と、インバータ３００とを備える。インバータ３００は、モータ４００を駆動する。コンバータ２００は、インバータ３００に必要な電力を供給する。 The control circuit includes a converter 200 and an inverter 300. Inverter 300 drives motor 400. Converter 200 supplies necessary power to inverter 300.

コンバータ２００は、昇圧制御を行う。コンバータ２００は、インバータ３００のスイッチングノイズやモータノイズをフィルタで除去した電圧(VH電圧)を昇圧制御に使用する。コンバータ２００は、リアクトル２０２と、２個のトランジスタTrbH２０４、TrbL２０６と、２個のダイオード２０８、２１０とを有する。トランジスタTrbH２０４、TrbL２０６の一例は、ｎｐｎ型のトランジスタである。リアクトル２０２は、バッテリ１００の正極側に一端が接続され、２個のトランジスタの接続点に他端が接続される。 Converter 200 performs boost control. Converter 200 uses a voltage (VH voltage) obtained by removing switching noise and motor noise of inverter 300 with a filter for boost control. Converter 200 includes a reactor 202, two transistors TrbH 204 and TrbL 206, and two diodes 208 and 210. An example of the transistors TrbH204 and TrbL206 are npn transistors. Reactor 202 has one end connected to the positive electrode side of battery 100 and the other end connected to a connection point of two transistors.

２個のトランジスタTrbH２０４、TrbL２０６は、直列に接続される。各トランジスタTrbH２０４、TrbL２０６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ようにダイオード２０８、２１０がそれぞれ接続される。 The two transistors TrbH204 and TrbL206 are connected in series. Diodes 208 and 210 are connected between the collectors and emitters of the transistors TrbH204 and TrbL206 so that current flows from the emitter side to the collector side.

２個のトランジスタTrbH２０４、TrbL２０６のゲート電圧をオンまたはオフに制御することにより、インバータ３００に供給する電力量が調整される。 By controlling the gate voltages of the two transistors TrbH204 and TrbL206 to be on or off, the amount of power supplied to the inverter 300 is adjusted.

トランジスタTrbH２０４、TrbL２０６を、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)で構成してもよい。トランジスタに代えて、パワーMOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor)などの電力スイッチング素子を用いるようにしてもよい。 The transistors TrbH204 and TrbL206 may be composed of IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors). Instead of the transistor, a power switching element such as a power MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor) may be used.

バッテリ１００から放電された電力をモータ４００に供給する際、コンバータ２００のスイッチング動作により、電圧が昇圧される。逆に、モータ４００により発電された電力をバッテリ１００に充電する際、電圧がコンバータ２００により降圧される。 When the electric power discharged from the battery 100 is supplied to the motor 400, the voltage is boosted by the switching operation of the converter 200. Conversely, when charging the battery 100 with the power generated by the motor 400, the voltage is stepped down by the converter 200.

インバータ３００は、直流電力から交流電力を電気的に生成する電源回路を有する電力変換装置である。インバータ３００は、Ｕ相アーム３０２と、Ｖ相アーム３０４と、Ｗ相アーム３０６とを有する。Ｕ相アーム３０２と、Ｖ相アーム３０４と、Ｗ相アーム３０６は並列に接続される。Ｕ相アーム３０２は、直列に接続された２個のトランジスタ３０８、３１０を有する。Ｖ相アーム３０４は、直列に接続された２個のトランジスタ３１２、３１４を有する。Ｗ相アーム３０６は、直列に接続された２個のトランジスタ３１６、３１８を有する。トランジスタ３０８−３１８の一例は、ｎｐｎ型のトランジスタである。 The inverter 300 is a power conversion device having a power supply circuit that electrically generates AC power from DC power. Inverter 300 has a U-phase arm 302, a V-phase arm 304, and a W-phase arm 306. U-phase arm 302, V-phase arm 304, and W-phase arm 306 are connected in parallel. The U-phase arm 302 has two transistors 308 and 310 connected in series. The V-phase arm 304 has two transistors 312 and 314 connected in series. The W-phase arm 306 has two transistors 316 and 318 connected in series. An example of the transistors 308 to 318 is an npn transistor.

トランジスタ３０８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３２０が接続される。トランジスタ３１０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３２２が接続される。トランジスタ３１２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３２４が接続される。トランジスタ３１４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３２６が接続される。トランジスタ３１６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３２８が接続される。トランジスタ３１８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３３０が接続される。 A diode 320 is connected between the collector and emitter of the transistor 308 to allow current to flow from the emitter side to the collector side. A diode 322 that flows current from the emitter side to the collector side is connected between the collector and emitter of the transistor 310. A diode 324 is connected between the collector and emitter of the transistor 312 to flow current from the emitter side to the collector side. A diode 326 that allows current to flow from the emitter side to the collector side is connected between the collector and the emitter of the transistor 314. A diode 328 that allows current to flow from the emitter side to the collector side is connected between the collector and the emitter of the transistor 316. A diode 330 is connected between the collector and emitter of the transistor 318 to allow current to flow from the emitter side to the collector side.

各アームにおける各トランジスタの接続点は、モータ４００の各コイル（図示なし）の中性点（図示なし）とは異なる端部にそれぞれ接続される。 A connection point of each transistor in each arm is connected to an end portion different from a neutral point (not shown) of each coil (not shown) of the motor 400.

インバータ３００は、バッテリ１００から供給される直流電流を交流電流に変換し、モータ４００に供給する。また、インバータ３００は、モータ４００により発電された交流電流を直流電流に変換する。 The inverter 300 converts a direct current supplied from the battery 100 into an alternating current and supplies the alternating current to the motor 400. Further, the inverter 300 converts the alternating current generated by the motor 400 into a direct current.

平滑コンデンサ１０２は、バッテリ１００によりチャージされる。 The smoothing capacitor 102 is charged by the battery 100.

２個のトランジスタTrbH２０４、TrbL２０６のゲート電圧をオンにする時間とオフにする時間は、インバータ３００の電源電圧Vs_invに基づいて設定される。つまり、２個のトランジスタTrbH２０４、TrbL２０６のゲート電圧をオンにする時間とオフにする時間を制御する際に、インバータの電源電圧Vs_invを１つのパラメータとして使用する。具体的には、インバータ３００の電源電圧Vs_invが目標電圧よりも低い場合には電力供給量を上昇させるように制御し、逆にインバータ３００の電源電圧Vs_invが目標電圧よりも高い場合には電力供給量を低下させるように制御する。 The time for turning on and turning off the gate voltages of the two transistors TrbH204 and TrbL206 is set based on the power supply voltage Vs_inv of the inverter 300. That is, the inverter power supply voltage Vs_inv is used as one parameter when controlling the time to turn on and off the gate voltages of the two transistors TrbH204 and TrbL206. Specifically, when the power supply voltage Vs_inv of the inverter 300 is lower than the target voltage, control is performed to increase the power supply amount. Conversely, when the power supply voltage Vs_inv of the inverter 300 is higher than the target voltage, power supply is performed. Control to reduce the amount.

仮に、インバータ３００の電源電圧Vs_invにノイズが重畳した場合を考える。この場合、本来の電源電圧Vs_invに対して、ノイズが重畳した電源電圧Vs_invに基づいてTrbH２０４、TrbL２０６のゲート電圧をオンにする時間とオフにする時間が制御されるため好ましくない。 Let us consider a case where noise is superimposed on the power supply voltage Vs_inv of the inverter 300. In this case, the time for turning on and turning off the gate voltages of the TrbH 204 and the TrbL 206 is controlled based on the power supply voltage Vs_inv with noise superimposed on the original power supply voltage Vs_inv.

インバータ３００の電源電圧Vs_invに重畳するノイズは、モータノイズなどのモータ４００の回転数に比例した成分やインバータ３００のスイッチングノイズなどのインバータ３００のキャリア周波数に比例した成分が支配的である。 The noise superimposed on the power supply voltage Vs_inv of the inverter 300 is predominantly a component proportional to the rotation speed of the motor 400 such as motor noise or a component proportional to the carrier frequency of the inverter 300 such as switching noise of the inverter 300.

モータ４００の回転数に対応して、カットオフ周波数などのフィルタ定数が制御側から設定される。モータ４００の回転数は連続的に変化するため、制御側から設定されるフィルタ定数も連続的に変化する。このため、デジタルフィルタの出力にグリッジは発生しない。 Corresponding to the rotation speed of the motor 400, a filter constant such as a cutoff frequency is set from the control side. Since the rotation speed of the motor 400 changes continuously, the filter constant set from the control side also changes continuously. For this reason, no glitch occurs in the output of the digital filter.

インバータ３００のキャリア周波数に対応して、カットオフ周波数などのフィルタ定数が制御側から設定される。モータの回転数に対して、インバータ３００のキャリア周波数は、走行モードの変化により、制御側から不連続に変更させる。このため、キャリア周波数を切り替える際に、フィルタ定数も不連続に切り替えることになる。 Corresponding to the carrier frequency of the inverter 300, a filter constant such as a cutoff frequency is set from the control side. The carrier frequency of the inverter 300 is discontinuously changed from the control side by the change of the running mode with respect to the rotation speed of the motor. For this reason, when the carrier frequency is switched, the filter constant is also switched discontinuously.

つまり、インバータ３００の電源電圧Vs_invに重畳するノイズのうち、デジタルフィルタの出力に残る振幅の大きなノイズは、インバータ３００のキャリア周波数に依存する。ここで、インバータ３００のキャリア周波数は、トランジスタTrbH２０４、TrbL２０６のゲート電圧をオンまたはオフにする周波数である。したがって、キャリア周波数に基づいてノイズの周波数を算出し、適切なフィルタリングを行うことでノイズを低減できる。 That is, of the noise superimposed on the power supply voltage Vs_inv of the inverter 300, the noise having a large amplitude remaining in the output of the digital filter depends on the carrier frequency of the inverter 300. Here, the carrier frequency of the inverter 300 is a frequency at which the gate voltages of the transistors TrbH204 and TrbL206 are turned on or off. Therefore, noise can be reduced by calculating the frequency of noise based on the carrier frequency and performing appropriate filtering.

なお、キャリア周波数は、モータ４００の動作モード、動作状態に応じて適宜変更する必要があるため、カットオフ周波数が可変であるデジタルフィルタを使用する。 Since the carrier frequency needs to be changed as appropriate according to the operation mode and operation state of the motor 400, a digital filter having a variable cutoff frequency is used.

カットオフ周波数を変更することにより、デジタルフィルタのフィルタ定数が変更される。したがって、キャリア周波数が不連続に変更された場合にはデジタルフィルタのフィルタ定数も不連続に変更される。この場合、フィルタ定数の不連続な変化にともなって、デジタルフィルタによりフィルタリングされた波形にうねり、跳ね上がりなどの細いパルスが発生する。この細いパルスは、グリッジと呼ばれることもある。グリッジの影響により、デジタルフィルタによるフィルタリング後の電圧と実際のインバータ３００の電源電圧Vs_invとの乖離が大きくなる。このため、インバータ３００の電源電圧Vs_invとは異なる電圧、つまりノイズが重畳された電源電圧Vs_invが昇圧制御に利用され、制御性が悪化する。 By changing the cutoff frequency, the filter constant of the digital filter is changed. Therefore, when the carrier frequency is changed discontinuously, the filter constant of the digital filter is also changed discontinuously. In this case, along with the discontinuous change of the filter constant, a narrow pulse such as a wave or a jump is generated in the waveform filtered by the digital filter. This thin pulse is sometimes called a glitch. Due to the influence of the glitch, the difference between the voltage after filtering by the digital filter and the actual power supply voltage Vs_inv of the inverter 300 becomes large. For this reason, a voltage different from the power supply voltage Vs_inv of the inverter 300, that is, the power supply voltage Vs_inv on which noise is superimposed is used for boost control, and the controllability deteriorates.

一般的に、３相モータを駆動するインバータ３００の電源に重畳する（乗る）ノイズは、キャリア周波数に同期してインバータ３００のトランジスタ３０８−３１８をオンまたはオフに切り替えることにより発生する場合が多い。インバータ３００のトランジスタ３０８−３１８をオンまたはオフに切り替えるタイミングに併せて（同期して）、インバータ３００の電源ラインからモータ４００に電流が供給される。 In general, noise that is superimposed (ridden) on the power supply of the inverter 300 that drives the three-phase motor is often generated by switching on or off the transistors 308 to 318 of the inverter 300 in synchronization with the carrier frequency. Current is supplied to the motor 400 from the power supply line of the inverter 300 in synchronism with (in synchronization with) the timing of switching the transistors 308 to 318 of the inverter 300 on or off.

しかし、過渡的な電流の変化はコンバータ２００で供給できないため、コンデンサ２１２を電源とGND間に配置することにより、過渡的な電流を供給する。しかし、コンデンサ２１２から過渡的な電流を充電または放電する際に、電流の充放電量に応じた電圧変動が発生する場合がある。 However, since a transient current change cannot be supplied by the converter 200, a transient current is supplied by disposing the capacitor 212 between the power supply and the GND. However, when a transient current is charged or discharged from the capacitor 212, a voltage fluctuation corresponding to the amount of charge / discharge of the current may occur.

インバータ３００のトランジスタ３０８−３１８をオンまたはオフにする制御は、キャリア周波数でのパルス幅変調(pulse width modulation、PWM）制御により行われる。このため、キャリア周波数が高い程トランジスタをオンにする時間が短くなるように制御され、キャリア周波数が低い程トランジスタをオンにする時間が長くなるように制御される。 Control for turning on or off the transistors 308 to 318 of the inverter 300 is performed by pulse width modulation (PWM) control at the carrier frequency. Therefore, the higher the carrier frequency, the shorter the time for turning on the transistor is controlled, and the lower the carrier frequency, the longer the time for turning on the transistor.

電流の充放電量は、トランジスタがオンである時間と正の相関があるため、キャリア周波数が高くなる程、充放電量は低下する。充放電量が低下することにより、電圧変動は小さくなり、キャリア周波数に依存するノイズも小さくなる。 Since the charge / discharge amount of current has a positive correlation with the time during which the transistor is on, the charge / discharge amount decreases as the carrier frequency increases. As the charge / discharge amount decreases, the voltage fluctuation decreases and the noise depending on the carrier frequency also decreases.

逆に、キャリア周波数が低くなる程、充放電量は上昇する。充放電量が上昇することにより、電圧変動は大きくなり、キャリア周波数に依存するノイズは大きくなる。 Conversely, the charge / discharge amount increases as the carrier frequency decreases. As the charge / discharge amount increases, the voltage fluctuation increases, and the noise depending on the carrier frequency increases.

キャリア周波数が高い場合にはインバータ３００の電源電圧Vs_invに重畳されるノイズは小さく、キャリア周波数が低い場合にはインバータ３００の電源電圧Vs_invに重畳されるノイズは大きくなる。 When the carrier frequency is high, the noise superimposed on the power supply voltage Vs_inv of the inverter 300 is small, and when the carrier frequency is low, the noise superimposed on the power supply voltage Vs_inv of the inverter 300 is large.

制御回路の一実施例は、フィルタ定数を変更するタイミングを調整することにより、グリッジを低減する。具体的には、切り替え前後のキャリア周波数のうち、高い周波数の状態で、デジタルフィルタのフィルタ定数の切り替えを実行する。高い周波数の状態でデジタルフィルタのフィルタ定数の切り替えを実行することにより、インバータ３００の電源電圧Vs_invに重畳されるノイズが小さい状態で切り替えることができるため、グリッジを低減することができる。グリッジを低減することによりフィルタ定数を変更した際のフィルタ出力値の特性を改善できる。 One embodiment of the control circuit reduces glitches by adjusting the timing of changing the filter constant. Specifically, the switching of the filter constant of the digital filter is executed in a high frequency state among the carrier frequencies before and after switching. By performing switching of the filter constant of the digital filter in a high frequency state, switching can be performed in a state where noise superimposed on the power supply voltage Vs_inv of the inverter 300 is small, so that glitches can be reduced. By reducing the glitch, the characteristics of the filter output value when the filter constant is changed can be improved.

＜制御回路の一実施例＞
図２は、制御回路の一実施例を示す。 <One Example of Control Circuit>
FIG. 2 shows an embodiment of the control circuit.

図２に示される制御回路は、図１を参照して説明した制御回路にコンバータ制御部５００を備えたものである。コンバータ制御部５００は、ASIC(application specific integrated circuit)などの集積回路で構成される。集積回路で構成されることにより、コンバータを高速化できる。 The control circuit shown in FIG. 2 includes a converter control unit 500 in the control circuit described with reference to FIG. Converter control unit 500 includes an integrated circuit such as an ASIC (application specific integrated circuit). By using an integrated circuit, the speed of the converter can be increased.

コンバータ制御部５００は、コンバータ２００と、インバータ３００と接続される。コンバータ制御部５００は、インバータ３００のキャリア周波数の変更タイミング情報とキャリア周波数の変更値情報とを取得する。コンバータ制御部５００は、現状のキャリア周波数からキャリア周波数の変更値への変化に基づいて、デジタルフィルタのフィルタ定数を切り替えるタイミングを調整する。 Converter control unit 500 is connected to converter 200 and inverter 300. Converter control unit 500 obtains carrier frequency change timing information and carrier frequency change value information of inverter 300. Converter control unit 500 adjusts the timing for switching the filter constant of the digital filter based on the change from the current carrier frequency to the change value of the carrier frequency.

具体的には、コンバータ制御部５００は、現状のキャリア周波数よりもキャリア周波数の変更値の方が高い場合には、デジタルフィルタのフィルタ定数を切り替えてから、インバータ３００のキャリア周波数の切り替えを実施する。逆に、コンバータ制御部５００は、現状のキャリア周波数がキャリア周波数の変更値以下である場合には、インバータ３００のキャリア周波数の切り替えを実施してから、デジタルフィルタのフィルタ定数を切り替える。 Specifically, converter control unit 500 switches the carrier frequency of inverter 300 after switching the filter constant of the digital filter when the change value of the carrier frequency is higher than the current carrier frequency. . Conversely, when the current carrier frequency is equal to or less than the change value of the carrier frequency, converter control unit 500 switches the carrier frequency of inverter 300 and then switches the filter constant of the digital filter.

＜コンバータ制御部５００の機能＞
コンバータ制御部５００は、A/D変換部５０２と、デジタルフィルタ５０４と、昇圧制御部５０６と、インバータ制御部５０８とを備える。 <Function of Converter Control Unit 500>
Converter control unit 500 includes A / D conversion unit 502, digital filter 504, boost control unit 506, and inverter control unit 508.

A/D変換部５０２は、インバータ３００のインバータ電源電圧Vs_invをデジタル値に変換し、デジタルフィルタ５０４に入力する。 The A / D conversion unit 502 converts the inverter power supply voltage Vs_inv of the inverter 300 into a digital value and inputs the digital value to the digital filter 504.

インバータ制御部５０８は、インバータ３００を制御する。インバータ制御部５０８は、トランジスタ３０８−３１８のゲート電圧をオンまたはオフにすることにより、インバータ３００を制御する。また、インバータ制御部５０８は、インバータ３００のキャリア周波数の変更タイミング情報とキャリア周波数の変更値情報とを取得する。インバータ制御部５０８は、現状のキャリア周波数からキャリア周波数の変更値への変化に基づいて、デジタルフィルタのフィルタ定数を切り替えるタイミングを調整する。 The inverter control unit 508 controls the inverter 300. The inverter control unit 508 controls the inverter 300 by turning on or off the gate voltage of the transistors 308-318. Moreover, the inverter control unit 508 acquires carrier frequency change timing information and carrier frequency change value information of the inverter 300. The inverter control unit 508 adjusts the timing for switching the filter constant of the digital filter based on the change from the current carrier frequency to the changed value of the carrier frequency.

具体的には、インバータ制御部５０８は、現状のキャリア周波数よりもキャリア周波数の変更値の方が高い場合には、デジタルフィルタ５０４のフィルタ定数の切り替え制御を実行してから、インバータ３００のキャリア周波数の切り替え制御を実行する。逆に、インバータ制御部５０８は、現状のキャリア周波数がキャリア周波数の変更値以下である場合には、インバータ３００のキャリア周波数の切り替え制御を実行してから、デジタルフィルタのフィルタ定数の切り替え制御を実行する。 Specifically, when the change value of the carrier frequency is higher than the current carrier frequency, the inverter control unit 508 executes the filter constant switching control of the digital filter 504, and then performs the carrier frequency of the inverter 300. The switching control is executed. Conversely, when the current carrier frequency is equal to or less than the change value of the carrier frequency, the inverter control unit 508 executes the switching control of the carrier constant of the inverter 300 and then the switching control of the filter constant of the digital filter. To do.

また、インバータ制御部５０８は、デジタルフィルタ５０４にカットオフ周波数などのフィルタ定数を入力する。 Further, the inverter control unit 508 inputs a filter constant such as a cutoff frequency to the digital filter 504.

デジタルフィルタ５０４は、A/D変換部５０２と、インバータ制御部５０８と接続される。デジタルフィルタ５０４は、A/D変換部５０２から入力されるデジタル値に変換したインバータ電源電圧Vs_invに重畳されるノイズを除去する。具体的には、デジタルフィルタ５０４は、インバータ制御部５０８からのカットオフ周波数などのフィルタ定数に基づいて、フィルタリングを行うことによりインバータ３００のキャリア周波数に比例する成分のノイズを除去する。 The digital filter 504 is connected to the A / D conversion unit 502 and the inverter control unit 508. The digital filter 504 removes noise superimposed on the inverter power supply voltage Vs_inv converted into a digital value input from the A / D conversion unit 502. Specifically, the digital filter 504 removes noise of a component proportional to the carrier frequency of the inverter 300 by performing filtering based on a filter constant such as a cutoff frequency from the inverter control unit 508.

デジタルフィルタ５０４は、ノイズを除去したインバータ電源電圧Vs_invを昇圧制御部５０６に入力する。 The digital filter 504 inputs the inverter power supply voltage Vs_inv from which noise has been removed to the boost control unit 506.

昇圧制御部５０６は、デジタルフィルタ５０４と接続される。昇圧制御部５０６は、デジタルフィルタ５０４からのノイズを除去したインバータ電源電圧Vs_invに基づいて、コンバータ２００のTrbH２０４、TrbL２０６のゲート電圧をオンにする時間とオフにする時間を制御する。 Boost control unit 506 is connected to digital filter 504. Boost control unit 506 controls the time for turning on and turning off the gate voltages of TrbH 204 and TrbL 206 of converter 200 based on inverter power supply voltage Vs_inv from which noise from digital filter 504 has been removed.

＜制御回路の動作の一実施例＞
図３は、制御回路の動作の一実施例を示す
ステップＳ３０２では、制御回路に、インバータ３００のキャリア周波数の切り替え要求が発生する。 <One Example of Operation of Control Circuit>
FIG. 3 shows an embodiment of the operation of the control circuit. In step S302, a request for switching the carrier frequency of the inverter 300 is generated in the control circuit.

ステップＳ３０４では、現状のキャリア周波数がキャリア周波数の変更値よりも高いか否かを判定する。 In step S304, it is determined whether or not the current carrier frequency is higher than the change value of the carrier frequency.

ステップＳ３０６では、現状のキャリア周波数がキャリア周波数の変更値よりも高いと判定した場合、デジタルフィルタ５０４のフィルタ定数の切り替えを実施する。例えば、高いキャリア周波数(5kHz)から低いキャリア周波数(2kHz)に変更する場合には、低いキャリア周波数に変更する前に、カットオフ周波数を設定することによりフィルタ定数の切り替えを実施する。デジタルフィルタ５０４は、切り替えられたフィルタ定数に基づいて、フィルタリングを行う。 In step S306, when it is determined that the current carrier frequency is higher than the change value of the carrier frequency, the filter constant of the digital filter 504 is switched. For example, when changing from a high carrier frequency (5 kHz) to a low carrier frequency (2 kHz), the filter constant is switched by setting a cutoff frequency before changing to a low carrier frequency. The digital filter 504 performs filtering based on the switched filter constant.

ステップＳ３０８では、インバータ３００のキャリア周波数の切り替えを実施する。例えば、低いキャリア周波数に変更する。 In step S308, the carrier frequency of the inverter 300 is switched. For example, change to a lower carrier frequency.

ステップＳ３１０では、現状のキャリア周波数がキャリア周波数の変更値以下であると判定した場合、インバータ３００のキャリア周波数の切り替えを実施する。例えば、低いキャリア周波数(2kHz)から高いキャリア周波数(5kHz)に変更する場合には、カットオフ周波数を設定することによりフィルタ定数の切り替えを実施する前に低いキャリア周波数に変更する。 In step S310, when it determines with the present carrier frequency being below the change value of a carrier frequency, switching of the carrier frequency of the inverter 300 is implemented. For example, when changing from a low carrier frequency (2 kHz) to a high carrier frequency (5 kHz), the filter constant is changed to a low carrier frequency before switching the filter constant by setting a cutoff frequency.

ステップＳ３１２では、デジタルフィルタ５０４のフィルタ定数の切り替えを実施する。例えば、カットオフ周波数を設定することによりフィルタ定数の切り替えを実施する。デジタルフィルタ５０４は、切り替えられたフィルタ定数に基づいて、フィルタリングを行う。 In step S312, the filter constant of the digital filter 504 is switched. For example, the filter constant is switched by setting a cutoff frequency. The digital filter 504 performs filtering based on the switched filter constant.

＜制御回路の一実施例の効果＞
図４は、制御回路の一実施例におけるデジタルフィルタの出力波形を示す。 <Effect of one embodiment of control circuit>
FIG. 4 shows the output waveform of the digital filter in one embodiment of the control circuit.

図４において、上図はフィルタ定数の切り替えタイミングを示し、下図はインバータの電源電圧波形とデジタルフィルタからの出力波形を示す。 In FIG. 4, the upper diagram shows the switching timing of the filter constant, and the lower diagram shows the power supply voltage waveform of the inverter and the output waveform from the digital filter.

また、図４において、左図は従来の制御回路の出力特性を示し、右図は本実施例の制御回路の出力特性を示す。 In FIG. 4, the left figure shows the output characteristics of the conventional control circuit, and the right figure shows the output characteristics of the control circuit of this embodiment.

従来の制御回路によれば、デジタルフィルタのフィルタ定数の切り替えとキャリア周波数の切り替えとが、切り替え前後のキャリア周波数の高低に拘わらず同様のタイミングで行われるため、キャリア周波数を高周波数から低周波数へ切り替える場合と、低周波数から高周波数へ切り替える場合のいずれかでグリッジが発生する。 According to the conventional control circuit, the switching of the filter constant of the digital filter and the switching of the carrier frequency are performed at the same timing regardless of the level of the carrier frequency before and after switching, so the carrier frequency is changed from a high frequency to a low frequency. A glitch occurs either when switching or when switching from a low frequency to a high frequency.

従来の制御回路に対し、本実施例の制御回路では、切り替え前後のキャリア周波数のうち、高い周波数の状態で、デジタルフィルタのフィルタ定数の切り替えが行われるため、グリッジが低減する。 In contrast to the conventional control circuit, in the control circuit of this embodiment, the filter constant of the digital filter is switched at a higher frequency among the carrier frequencies before and after switching, so that glitches are reduced.

制御回路の一実施例によれば、インバータのキャリア周波数を切り替える際に、切り替え前後のキャリア周波数のうち、高い周波数のタイミングで、デジタルフィルタのフィルタ定数の切り替えることにより、デジタルフィルタの出力波形のグリッジを低減できる。つまり、デジタルフィルタのフィルタ定数の切り替えタイミングと、インバータのキャリア周波数を切り替えるタイミングの順序を制御することにより、フィルタリングを停止することなく、グリッジを低減できる。 According to one embodiment of the control circuit, when the carrier frequency of the inverter is switched, the filter constant of the digital filter is switched at the timing of the higher frequency of the carrier frequencies before and after the switching. Can be reduced. That is, glitches can be reduced without stopping filtering by controlling the order of switching the filter constant of the digital filter and the timing of switching the carrier frequency of the inverter.

以上、本発明は特定の実施例及び変形例を参照しながら説明されてきたが、各実施例及び変形例は単なる例示に過ぎず、当業者は様々な変形例、修正例、代替例、置換例等を理解するであろう。説明の便宜上、本発明の実施例に従った装置は機能的なブロック図を用いて説明されたが、そのような装置はハードウエアで、ソフトウエアで又はそれらの組み合わせで実現されてもよい。本発明は上記実施例に限定されず、本発明の精神から逸脱することなく、様々な変形例、修正例、代替例、置換例等が包含される。 Although the present invention has been described above with reference to specific embodiments and modifications, each embodiment and modification is merely illustrative, and those skilled in the art will recognize various modifications, modifications, alternatives, and substitutions. You will understand examples. For convenience of explanation, an apparatus according to an embodiment of the present invention has been described using a functional block diagram, but such an apparatus may be implemented in hardware, software, or a combination thereof. The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various variations, modifications, alternatives, substitutions, and the like are included without departing from the spirit of the present invention.

１００バッテリ
１０２平滑コンデンサ
２００コンバータ
２０２リアクトル
２０４、２０６トランジスタ
２０８、２１０ダイオード
２１２コンデンサ
３００インバータ
３０２Ｕ相アーム
３０４Ｖ相アーム
３０６Ｗ相アーム
３０８、３１０、３１２、３１４、３１６、３１８トランジスタ
３２０、３２２、３２４、３２６、３２８、３３０ダイオード
４００モータ
５００コンバータ制御部
５０２ A/D変換部
５０４デジタルフィルタ
５０６昇圧制御部
５０８インバータ制御部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Battery 102 Smoothing capacitor 200 Converter 202 Reactor 204, 206 Transistor 208, 210 Diode 212 Capacitor 300 Inverter 302 U-phase arm 304 V-phase arm 306 W-phase arm 308, 310, 312, 314, 316, 318 Transistor 320, 322, 324 326, 328, 330 Diode 400 Motor 500 Converter control unit 502 A / D conversion unit 504 Digital filter 506 Boost control unit 508 Inverter control unit

Claims

直流電力から交流電力を電気的に生成する電力変換装置の電源電圧が入力され、当該電源電圧に重畳されるノイズを除去することが可能であり、且つカットオフ周波数が変更されることによってフィルタ定数が変更されるデジタルフィルタであって、
前記電力変換装置に供給される電力量を調整するためのキャリア周波数を変更する際に、変更前後のキャリア周波数のうち、高いほうのキャリア周波数の状態で前記デジタルフィルタのフィルタ定数が切り替わるように、前記デジタルフィルタのフィルタ定数を切り替えるタイミングと前記電力変換装置のキャリア周波数を変更するタイミングの順序が決定され、前記デジタルフィルタのフィルタ定数を切り替えるタイミングで切り替えられたフィルタ定数に基づいて、フィルタリングを行う、デジタルフィルタ。
A power supply voltage of a power conversion device that electrically generates AC power from DC power is input, noise superimposed on the power supply voltage can be removed, and the filter constant can be changed by changing the cutoff frequency. Is a digital filter to be changed ,
When changing the carrier frequency for adjusting the amount of power supplied to the power converter, so that the filter constant of the digital filter is switched in the state of the higher carrier frequency among the carrier frequencies before and after the change , The order of timing for switching the filter constant of the digital filter and the timing of changing the carrier frequency of the power converter is determined, and filtering is performed based on the filter constant switched at the timing of switching the filter constant of the digital filter. Digital filter.