JP6950827B2 - キャリア周波数設定方法、モータ駆動システムおよびキャリア周波数設定装置 - Google Patents
キャリア周波数設定方法、モータ駆動システムおよびキャリア周波数設定装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP6950827B2 JP6950827B2 JP2020528853A JP2020528853A JP6950827B2 JP 6950827 B2 JP6950827 B2 JP 6950827B2 JP 2020528853 A JP2020528853 A JP 2020528853A JP 2020528853 A JP2020528853 A JP 2020528853A JP 6950827 B2 JP6950827 B2 JP 6950827B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- motor
- carrier frequency
- torque
- relationship
- inverter
- 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
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 44
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 44
- 238000009795 derivation Methods 0.000 claims description 28
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 42
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 39
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 21
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 21
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 21
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 21
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 15
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 5
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 4
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 4
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 2
- 230000010365 information processing Effects 0.000 description 2
- 229910000565 Non-oriented electrical steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 238000004590 computer program Methods 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 1
- 238000013213 extrapolation Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P27/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
- H02P27/04—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
- H02P27/06—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters
- H02P27/08—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters with pulse width modulation
- H02P27/085—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters with pulse width modulation wherein the PWM mode is adapted on the running conditions of the motor, e.g. the switching frequency
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P27/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
- H02P27/04—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
- H02P27/06—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters
- H02P27/08—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters with pulse width modulation
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M1/00—Details of apparatus for conversion
- H02M1/08—Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
- H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
- H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
- H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P21/00—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
- H02P21/14—Estimation or adaptation of machine parameters, e.g. flux, current or voltage
- H02P21/20—Estimation of torque
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P21/00—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
- H02P21/50—Vector control arrangements or methods not otherwise provided for in H02P21/00- H02P21/36
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
- Control Of Ac Motors In General (AREA)
Description
本願は、2018年7月2日に、日本に出願された特願2018−126066号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
具体的に特許文献2では、モータの回転数が低く、且つ、モータのトルクが大きい第1の領域では、最も低い第1の周波数にキャリア周波数を設定する。また、モータの回転数が第1の領域で設定されている回転数よりも高く、且つ、モータのトルクが第1の領域で設定されているトルクと同程度である第2の領域では、第1の周波数よりも高い第2の周波数にキャリア周波数を設定する。また、モータの回転数が第1の領域および第2の領域で設定されている回転数よりも高く、且つ、モータのトルクが第1の領域および第2の領域で設定されているトルクよりも低い第2のトルクになる第3の領域では、最も高い第3の周波数にキャリア周波数を設定する。
本発明のモータ駆動システムの第2の例は、インバータと、前記インバータから交流電力の供給を受けて駆動されるモータと、前記インバータの動作を制御する制御装置とを有するモータ駆動システムであって、前記インバータは、ワイドバンドギャップ半導体以外の半導体を用いて構成されたスイッチング素子を有し、前記制御装置は、前記モータの回転数毎に導出される前記モータのトルクと前記インバータにおけるキャリア周波数との関係に基づいて、前記インバータのキャリア周波数を設定するキャリア周波数設定手段を有し、前記モータの回転数毎に導出される前記モータのトルクとキャリア周波数との関係は、前記モータのトルクに関わらず、キャリア周波数が略同等の値であることを特徴とする。
(第1の実施形態)
まず、第1の実施形態を説明する。
図1は、モータ駆動システムの概略構成の一例を示す図である。
本実施形態では、モータMが、回転子に永久磁石が内蔵されたIPMSM(Interior Permanent Magnet Synchronous Motor、永久磁石埋込型同期電動機)である場合を例に挙げて説明する。
整流回路20は、例えば4つのダイオードで構成された全波整流回路であり、交流電力を直流電力に変換するものである。
電解コンデンサ30は、整流回路20から出力された直流電力の脈流を除去するものである。
インバータ50は、例えば、三相フルブリッジを構成する6つのスイッチング素子を備えた回路である。インバータ50は、制御装置70から出力され、スイッチング素子に入力されるPWM信号Sに基づいて、スイッチング素子をオン・オフすることにより、入力した直流電力を、モータMを駆動するために必要な周波数を有する交流電力に変換し、モータMに出力(供給)する。本実施形態では、スイッチング素子が、ワイドバンドギャップ半導体(SiC、GaN等)を用いて構成されるスイッチング素子である場合を例に挙げて説明する。
印加電圧演算部71は、外部から入力する速度指令値(モータMの回転数の指令値)と、同じく外部から入力するトルク指令値(モータMのトルクの指令値)と、電圧センサ40で測定された入力電圧Viと、電流センサ61〜63で測定されたモータ電流Iu、Iv、Iwとを入力し、これらに基づいて、モータMの各相に印加する電圧を演算し、その電圧を示す電圧指令信号を生成する。キャリア周波数設定装置7Aは、キャリア周波数設定部75を有する。
比較部73は、印加電圧演算部71で生成された電圧指令信号と、キャリア波発生部72で発生した三角波(キャリア波)とを比較する。
PWM信号出力部74は、比較部73における比較の結果に応じたパルス信号をPWM信号Sとしてインバータ50に出力する。前述したように、インバータ50は、このPWM信号Sに基づいてスイッチング素子をオン・オフして、入力した直流電力を交流電力に変換し、モータMに出力する。
インバータ50への入力電力からモータMの出力を減算した値が、モータ駆動システムで失われるエネルギー(損失)である。ここでは、この損失が、モータMの損失とインバータ50の損失との和に等しいものとして、損失の内訳を検討した。モータMの損失には鉄損および銅損の他に、機械損、風損、および軸受損等が含まれる。しかしながら、モータMの形状が同一で、回転数が同一であれば、インバータ50の動作が変更されても、これらの損失(機械損、風損、および軸受損等)は一定であると見なせる。従って、以下で示す鉄損は、これらの損失を含めたものとする。このようにしても、同一回転数であれば、モータMの損失の中に、これらの損失(機械損、風損、および軸受損等)が一定量含まれるものの、モータMのトルクの変化に対する、モータ駆動システムの損失の増減の傾向を検証するのに支障をきたさないと考えられる。そこで、ここでは、モータMの損失が鉄損(ただし、機械損、風損、および軸受損等を含めた損失)および銅損からなるものとした。また、ここでは、キャリア周波数の範囲を5kHz〜50kHzとした。
・相数;3
・極数;12
・固定子外径;135mm
・固定子内径;87mm
・固定子スロット数;18(集中巻)
・固定子(コア)材質;無方向性電磁鋼板(35A300)
・回転子外径;85mm
・回転子(コア)積厚;30mm
・ロータ内の永久磁石の残留磁束密度1.1T
また、図2−1および図2−2において、銅損比率は、同一の回転数比率および同一のトルク比率の中でキャリア周波数fcが最低(ここでは5kHz)のときの総合損失に対する、各キャリア周波数fcでのモータMの銅損の比である。鉄損比率は、同一の回転数比率および同一のトルク比率の中でキャリア周波数fcが最低(ここでは5kHz)のときの総合損失に対する、各キャリア周波数fcでのモータMの鉄損の比である。インバータ損比率は、同一の回転数比率および同一のトルク比率の中でキャリア周波数fcが最低(ここでは5kHz)のときの総合損失に対する、各キャリア周波数fcでのインバータ50の損失の比である。
図3は、図2−1および図2−2に示す総合効率比率とキャリア周波数との関係をグラフ形式で示す図である。
図4−1および図4−2は、図2−1および図2−2に示す総合損失比率とキャリア周波数との関係をグラフ形式で示す図である。図4−1(a)、図4−1(b)、図4−1(c)、図4−2(a)、図4−2(b)は、それぞれ、トルク比率が、0.05、0.125、0.25、0.375、0.5(図2−1(a)、図2−1(b)、図2−1(c)、図2−2(a)、図2−2(b))のときの結果を示す。
キャリア周波数の5%程度の差異は総合損失が最小となる最適キャリア周波数の値に与える影響は小さい。従って、本明細書における「略同等」は、「キャリア周波数の差異が5%以下であること」を意味する。
さらに、モータMの回転数比率が何れの場合であっても、最低値の最適キャリア周波数に対応するトルク比率の範囲は、一つの範囲のみ存在することが分かる。例えば、モータMの回転数比率が0.75の場合には、トルク比率が0.05から0.125の範囲において、最適キャリア周波数が最低値の5kHzとなり、その他のトルク比率の範囲では、最適キャリア周波数の値は5kHzよりも高い。また、モータMの回転数比率が1.00の場合には、トルク比率が0.250において、最適キャリア周波数が最低値の20kHzとなり、その他のトルク比率の範囲では、最適キャリア周波数の値は20kHzよりも高い。よって、モータMのトルク比率が、最低の最適キャリア周波数に対応するトルク比率の範囲よりも小さい範囲では、モータMのトルク比率が大きくなると、最適キャリア周波数が、同じまたは低くなるようにすることにより、または、モータMのトルク比率が、最低の最適キャリア周波数に対応するトルク比率の範囲よりも大きい範囲では、モータMのトルク比率が大きくなると、最適キャリア周波数が、同じまたは高くなるようにすることにより、モータ駆動システム全体の効率を最大化(損失を最小化)することができる。
また、インバータ損比率と、鉄損比率および銅損比率の和の値そのものは、インバータやモータMの種類によって異なるが、キャリア周波数の変化に対する、インバータ損比率と、鉄損比率および銅損比率の和との変化の挙動は、モータMの種類によって大きく異なることはないと考えられる。従って、モータMのトルクが大きくなると、キャリア周波数が、略同等となるまたは高くなるようにすることにより、モータ駆動システム全体の効率を最大化(損失を最小化)することができることは、IPMSMに限らず、その他の種類のモータMであっても同じであると考えられる。
次に、ステップS1402において、制御装置70は、制御装置70に対して予め設定されているモータMのトルクの複数の候補のうち、未選択の候補を1つ指定する。
次に、ステップS1404において、制御装置70は、ステップS1401〜S1403で指定された内容に基づいてPWM信号Sを生成し、インバータ50に出力する。インバータ50は、このPWM信号Sに基づいてモータMを動作させる。このとき、印加電圧演算部71は、ステップS1401で指定された回転数をモータMの回転数の指令値とし、ステップS1402で指定されたトルクをモータMのトルクの指令値として、モータMの各相に印加する電圧を演算し、その電圧を示す電圧指令信号を生成する。また、キャリア波発生部72は、ステップS1403で指定されたキャリア周波数の三角波を発生させる。
次に、ステップS1406において、制御装置70は、制御装置70に対して予め設定されているキャリア周波数の複数の候補を全て指定したか否かを判定する。この判定の結果、キャリア周波数の複数の候補を全て指定していない場合、処理は、ステップS1403に戻る。そして、キャリア周波数の複数の候補の全てが指定されるまで、ステップS1403〜S1406の処理が繰り返し実行される。つまり、ステップS1405における総合損失の測定(導出)は、インバータ50におけるキャリア周波数を異ならせて行われる。
ステップS1407において、制御装置70は、ステップS1401で指定されたモータMの回転数、および、ステップS1402で指定されたモータMのトルクを指令値とするPWM信号Sを生成してモータMを駆動した場合の総合損失のうち最小の総合損失となるキャリア周波数を最適キャリア周波数として特定する(つまり、ステップS1405において導出された総合損失に基づいて、総合損失が最小になるときのキャリア周波数を最適キャリア周波数として導出する)。
ステップS1408においてモータMのトルクの複数の候補を全て指定したと判定される場合には、キャリア周波数の全ての候補のそれぞれの三角波を用いて、ステップS1401で指定されたモータMの回転数と、モータMのトルクの全ての候補のそれぞれとを指令値とするPWM信号Sを生成してモータMを駆動したときの最適キャリア周波数が、繰り返し実行されたステップS1407において得られている。そして、処理は、ステップS1409に進む。
ステップS1410においてモータMの回転数の複数の候補を全て指定したと判定される場合には、モータMの回転数の全ての候補のそれぞれについて、モータMのトルクと最適キャリア周波数との関係が、繰り返し実行されたステップS1409において得られている。そして、処理は、ステップS1411に進む。
「モータMのトルク比率が大きくなると、最適キャリア周波数が高くなる第1部分」には、「モータMのトルク比率が大きくなっても最適キャリア周波数が略同等である部分」が含まれてもよい。
表1のモータMの回転数比率が「0.25」の例では、第1部分(モータMのトルク比率が0.050以上、1.000以下の部分)に、「モータMのトルク比率が大きくなっても最適キャリア周波数が略同等である部分(モータMのトルク比率が0.050以上、0.125以下の部分、および、モータMのトルク比率が0.250以上、1.000以下の部分)」が含まれる。
表1のモータMの回転数比率が「0.50」の例では、第1部分(モータMのトルク比率が0.050以上、1.000以下の部分)に、「モータMのトルク比率が大きくなっても最適キャリア周波数が略同等である部分(モータMのトルク比率が0.050以上、0.125以下の部分、および、モータMのトルク比率が0.250以上、1.000以下の部分)」が含まれる。
表1のモータMの回転数比率が「0.75」の例では、第1部分(モータMのトルク比率が0.050以上、0.750以下の部分)に、「モータMのトルク比率が大きくなっても最適キャリア周波数が略同等である部分(モータMのトルク比率が0.050以上、0.125以下の部分、および、モータMのトルク比率が0.250以上、0.625以下の部分)」が含まれる。
「モータMのトルク比率が大きくなると、最適キャリア周波数が低くなる第2部分」には、「モータMのトルク比率が大きくなっても最適キャリア周波数が略同等である部分」が含まれてもよい。
表1のモータMの回転数比率が「1.00」の例では、第2部分(モータMのトルク比率が0.050以上、0.250以下の部分)に、「モータMのトルク比率が大きくなっても最適キャリア周波数が略同等である部分(モータMのトルク比率が0.050以上、0.125以下の部分)」が含まれる。
モータMを駆動する際に、キャリア周波数設定部75は、モータMのトルクと最適キャリア周波数とのモータMの回転数毎の関係から、モータMのトルクの指令値およびモータMの回転数の指令値に対応する最適キャリア周波数を、インバータ50におけるキャリア周波数として抽出する(つまり、上述した関係に基づいて、モータMのトルクの指令値およびモータMの回転数の指令値に応じたキャリア周波数を設定する)。
例えば表1に示すモータMの回転数比率1.00におけるモータMのトルク比率と最適キャリア周波数との関係から、インバータ50におけるキャリア周波数が設定される場合、キャリア周波数設定部75は、モータMのトルクが最低の最適キャリア周波数(20kHz)に対応するモータMのトルク以上となる範囲(モータMのトルク比率が0.250〜0.500の範囲)において、モータMのトルクが大きくなると20kHzから40kHzに高くなる最適キャリア周波数を、インバータ50におけるキャリア周波数として設定する。また、キャリア周波数設定部75は、モータMのトルクが最低の最適キャリア周波数(20kHz)に対応するモータMのトルク以下となる範囲(モータMのトルク比率が0.050〜0.250の範囲)において、モータMのトルクが大きくなると40kHzから20kHzに低くなる最適キャリア周波数を、インバータ50におけるキャリア周波数として設定する。
キャリア波発生部72は、このようにしてキャリア周波数設定部75により設定されたキャリア周波数の三角波を発生させる。尚、以上のように、モータMのトルクと最適キャリア周波数とのモータMの回転数毎の関係における最適キャリア周波数の値は、インバータ50に適用するキャリア周波数として使用されるものである。従って、モータMのトルクと最適キャリア周波数とのモータMの回転数毎の関係は、モータMのトルクとインバータ50に適用するキャリア周波数とのモータMの回転数毎の関係と同義である。
次に、第2の実施形態を説明する。第1の実施形態では、インバータ50を構成するスイッチング素子が、ワイドバンドギャップ半導体を用いて構成されるスイッチング素子である場合を例に挙げて説明した。これに対し、本実施形態では、インバータ50を構成するスイッチング素子が、ワイドバンドギャップ半導体以外の半導体(一般的なバンドギャップを有する半導体)を用いて構成されるスイッチング素子である場合について説明する。このように、本実施形態と第1の実施形態とは、インバータ50を構成するスイッチング素子が異なることによる構成が主として異なる。従って、本実施形態の説明において、第1の実施形態と同一の部分については、図1〜図14に付した符号と同一の符号を付す等して詳細な説明を省略する。
図15−1〜図15−2は、モータMの回転数比率が1.00のときの損失の測定結果を表形式で示す図である。図15−1(a)、(b)、図15−2(a)、(b)は、それぞれ、図2−1(a)、(b)、図2−2(a)、(b)に対応する図である。図16は、図15−1および図15−2に示す総合効率比率とキャリア周波数との関係をグラフ形式で示す図である。図16は、図3に対応する図である。図17−1および図17−2は、図15−1および図15−2に示す総合損失比率とキャリア周波数との関係をグラフ形式で示す図である。図17−1(a)、(b)、(c)、図17−2(a)、(b)は、それぞれ、図4−1(a)、(b)、(c)、図4−2(a)、(b)に対応する図である。
図20−1〜図20−3、図23−1〜図23−3、図26−1〜図26−3は、それぞれ、図18−1〜図18−3、図21−1〜図21−3、図24−1〜図24−3に示す総合損失比率とキャリア周波数との関係をグラフ形式で示す図である。図20−1(a)、(b)、(c)〜図20−3(a)、(b)、(c)、図23−1(a)、(b)、(c)〜図23−3(a)、(b)、(c)、図26−1(a)、(b)、(c)〜図26−3(a)、(b)、(c)は、それぞれ、図7−1(a)、(b)、(c)〜図7−3(a)、(b)、(c)、図10−1(a)、(b)、(c)〜図10−3(a)、(b)、(c)、図13−1(a)、(b)、(c)〜図13−3(a)、(b)、(c)に対応する図である。
以上のことから、ワイドバンドギャップ半導体以外の半導体をスイッチング素子として用いると、モータMの回転数およびトルクによらず、最適キャリア周波数は略同等になる。
以上のように本発明者は、インバータ50のスイッチング素子として、ワイドバンドギャップ半導体以外の一般的な半導体をスイッチング素子として用いる場合には、モータMの回転数およびトルクによらず、最適キャリア周波数は、略同等になるという知見を初めて見出した。また、第1の実施形態で説明したように、他のモータMおよびインバータ50でも同様にすることで、モータ駆動システム全体の効率を最大化(損失を最小化)することができることを確認した。
つまり、本実施形態では、実使用工程において、キャリア周波数設定部75は、モータMのトルクおよび回転数に関わらず、最適キャリア周波数が略同等の値になる関係に基づいて、最適キャリア周波数をインバータ50におけるキャリア周波数としてモータMの回転数毎に設定する。
本実施形態においても、第1の実施形態で説明した種々の変形例を採用することができる。
上述したモータMの回転数比率の値は一例にすぎず、本発明は、上述したモータMの回転数比率の値以外の値にも適用可能である。
また、以上説明した本発明の実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
Claims (8)
- モータを駆動するためのインバータにおけるキャリア周波数を設定するキャリア周波数設定方法であって、
前記インバータを用いて前記モータを駆動させた場合の前記インバータの損失と前記モータの損失との和である総合損失を導出することを、前記モータに生じるトルクと前記モータの回転数と前記インバータにおけるキャリア周波数とのそれぞれを異ならせて行う損失導出工程と、
前記損失導出工程により導出された前記総合損失に基づいて、複数のトルクおよび複数の回転数の組み合わせのそれぞれにおいて、前記総合損失が最小になるときのキャリア周波数を最適キャリア周波数として導出するキャリア周波数導出工程と、
前記キャリア周波数導出工程により導出された前記最適キャリア周波数に基づいて、前記モータのトルクと前記最適キャリア周波数との関係を、前記モータの回転数毎に導出する関係導出工程と、
前記関係導出工程により前記モータの回転数毎に導出された関係を記憶する関係記憶工程と、
前記関係記憶工程により前記関係が記憶された後、前記モータを駆動する際に、前記モータのトルクの指令値および前記モータの回転数の指令値に応じたキャリア周波数を、当該関係に基づいて設定するキャリア周波数設定工程と、
を有し、
前記インバータは、ワイドバンドギャップ半導体を用いて構成されたスイッチング素子を有し、
前記関係導出工程で前記モータの回転数毎に導出される前記モータのトルクと前記最適キャリア周波数との関係は、前記モータのトルクが、前記キャリア周波数導出工程により導出された前記最適キャリア周波数のうち、最低のキャリア周波数に対応する前記モータのトルク以上となる範囲において、前記モータのトルクが大きくなると、前記最適キャリア周波数が高くなる第1部分を有することを特徴とするキャリア周波数設定方法。 - 前記関係導出工程で前記モータの回転数毎に導出される前記モータのトルクと前記最適キャリア周波数との関係は、前記モータのトルクが、前記キャリア周波数導出工程により導出された前記最適キャリア周波数のうち、最低のキャリア周波数に対応する前記モータのトルク以下となる範囲において、前記モータのトルクが大きくなると、前記最適キャリア周波数が低くなる第2部分を有することを特徴とする請求項1に記載のキャリア周波数設定方法。
- 前記関係導出工程で、前記モータの回転数毎に導出される前記モータのトルクと前記最適キャリア周波数との関係は、前記モータのトルクが、前記キャリア周波数導出工程により導出された前記モータの最適キャリア周波数のうち、最低のキャリア周波数に対応する前記モータのトルクの範囲を、一つのみ有することを特徴とする請求項1または2に記載のキャリア周波数設定方法。
- モータを駆動するためのインバータにおけるキャリア周波数を設定するキャリア周波数設定方法であって、
前記インバータを用いて前記モータを駆動させた場合の前記インバータの損失と前記モータの損失との和である総合損失を導出することを、前記モータに生じるトルクと前記モータの回転数と前記インバータにおけるキャリア周波数とのそれぞれを異ならせて行う損失導出工程と、
前記損失導出工程により導出された前記総合損失に基づいて、複数のトルクおよび複数の回転数の組み合わせのそれぞれにおいて、前記総合損失が最小になるときのキャリア周波数を最適キャリア周波数として導出するキャリア周波数導出工程と、
前記キャリア周波数導出工程により導出された前記最適キャリア周波数に基づいて、前記モータのトルクと前記最適キャリア周波数との関係を、前記モータの回転数毎に導出する関係導出工程と、
前記関係導出工程により前記モータの回転数毎に導出された関係を記憶する関係記憶工程と、
前記関係記憶工程により前記関係が記憶された後、前記モータを駆動する際に、前記モータのトルクの指令値および前記モータの回転数の指令値に応じたキャリア周波数を、当該関係に基づいて設定するキャリア周波数設定工程と、
を有し、
前記インバータは、ワイドバンドギャップ半導体以外の半導体を用いて構成されたスイッチング素子を有し、
前記関係導出工程で前記モータの回転数毎に導出される前記モータのトルクと前記最適キャリア周波数との関係は、前記モータのトルクに関わらず、前記最適キャリア周波数が略同等の値であることを特徴とするキャリア周波数設定方法。 - インバータと、前記インバータから交流電力の供給を受けて駆動されるモータと、前記インバータの動作を制御する制御装置とを有するモータ駆動システムであって、
前記インバータは、ワイドバンドギャップ半導体を用いて構成されたスイッチング素子を有し、
前記制御装置は、前記モータの回転数毎に導出される前記モータのトルクと前記インバータにおけるキャリア周波数との関係に基づいて、前記インバータのキャリア周波数を設定するキャリア周波数設定手段を有し、
前記モータの回転数毎に導出される前記モータのトルクとキャリア周波数との関係は、前記モータのトルクが大きくなると、キャリア周波数が高くなる部分を有することを特徴とするモータ駆動システム。 - 前記モータの回転数毎に導出される前記モータのトルクとキャリア周波数との関係は、前記モータのトルクが、前記モータのトルクが大きくなるとキャリア周波数が高くなる部分の最低のキャリア周波数に対応する前記モータのトルク以下となる範囲において、前記モータのトルクが大きくなると、キャリア周波数が低くなる部分を有することを特徴とする請求項5に記載のモータ駆動システム。
- インバータと、前記インバータから交流電力の供給を受けて駆動されるモータと、前記インバータの動作を制御する制御装置とを有するモータ駆動システムであって、
前記インバータは、ワイドバンドギャップ半導体以外の半導体を用いて構成されたスイッチング素子を有し、
前記制御装置は、前記モータの回転数毎に導出される前記モータのトルクと前記インバータにおけるキャリア周波数との関係に基づいて、前記インバータのキャリア周波数を設定するキャリア周波数設定手段を有し、
前記モータの回転数毎に導出される前記モータのトルクとキャリア周波数との関係は、前記モータのトルクに関わらず、キャリア周波数が略同等の値であることを特徴とするモータ駆動システム。 - モータを駆動するためのインバータのキャリア周波数を設定するキャリア周波数設定装置であって、
前記キャリア周波数設定装置は、
前記モータのトルクと、前記インバータを用いて前記モータを駆動させた場合の前記インバータの損失と前記モータの損失との和である総合損失が最小になるときのキャリア周波数である最適キャリア周波数との関係として、
前記インバータが、ワイドバンドギャップ半導体を用いて構成されたスイッチング素子を有する場合に、前記モータのトルクが、前記最適キャリア周波数が最低値となるキャリア周波数に対応する前記モータのトルク以上となる範囲において、前記モータのトルクが大きくなると、前記最適キャリア周波数が高くなる部分を有し、前記モータのトルクが、前記最適キャリア周波数が最低値となるキャリア周波数に対応する前記モータのトルク以下となる範囲において、前記モータのトルクが大きくなると、前記最適キャリア周波数が低くなる部分を更に有する関係を、前記モータの回転数毎に導出し、
前記インバータが、前記ワイドバンドギャップ半導体以外の半導体を用いて構成された前記スイッチング素子を有する場合に、前記モータのトルクに関わらず、前記最適キャリア周波数が略一定値である関係を、前記モータの回転数毎に導出し、
前記モータのトルクと前記最適キャリア周波数との関係に基づいて、前記インバータのキャリア周波数を設定することを特徴とするキャリア周波数設定装置。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018126066 | 2018-07-02 | ||
JP2018126066 | 2018-07-02 | ||
PCT/JP2019/026106 WO2020009062A1 (ja) | 2018-07-02 | 2019-07-01 | キャリア周波数設定方法、モータ駆動システムおよびキャリア周波数設定装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPWO2020009062A1 JPWO2020009062A1 (ja) | 2021-04-30 |
JP6950827B2 true JP6950827B2 (ja) | 2021-10-13 |
Family
ID=69060342
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2020528853A Active JP6950827B2 (ja) | 2018-07-02 | 2019-07-01 | キャリア周波数設定方法、モータ駆動システムおよびキャリア周波数設定装置 |
Country Status (11)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US11888422B2 (ja) |
EP (1) | EP3820039A4 (ja) |
JP (1) | JP6950827B2 (ja) |
KR (1) | KR102580048B1 (ja) |
CN (1) | CN112219351B (ja) |
BR (1) | BR112020022425A2 (ja) |
CA (1) | CA3097504C (ja) |
MX (1) | MX2020012658A (ja) |
RU (1) | RU2756895C1 (ja) |
TW (1) | TWI713296B (ja) |
WO (1) | WO2020009062A1 (ja) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111293953A (zh) * | 2020-03-27 | 2020-06-16 | 重庆金康动力新能源有限公司 | 电机控制方法、装置、电动汽车和存储介质 |
TWI740592B (zh) * | 2020-07-30 | 2021-09-21 | 新代科技股份有限公司 | 多軸馬達控制系統及其方法 |
TWI755131B (zh) * | 2020-10-30 | 2022-02-11 | 禾一電子科技有限公司 | 即時無感測器馬達控制驅動系統 |
EP4380032A1 (en) * | 2021-07-28 | 2024-06-05 | Mitsubishi Electric Corporation | Power conversion device and air conditioner |
CN113708702B (zh) * | 2021-09-01 | 2023-08-22 | 臻驱科技(上海)有限公司 | 一种电机控制器的降频控制方法及*** |
Family Cites Families (22)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3812299B2 (ja) * | 2000-06-28 | 2006-08-23 | 日産自動車株式会社 | 電気自動車用モータ制御装置 |
JP2007282298A (ja) | 2006-04-03 | 2007-10-25 | Nissan Motor Co Ltd | モーター制御装置 |
JP2006223097A (ja) * | 2006-04-21 | 2006-08-24 | Mitsubishi Electric Corp | 永久磁石形モータ、永久磁石形モータの制御方法、永久磁石形モータの制御装置、圧縮機、冷凍・空調装置。 |
JP2008022671A (ja) | 2006-07-14 | 2008-01-31 | Toyota Motor Corp | インバータの制御装置、インバータの制御方法および車両 |
JP4424421B2 (ja) | 2008-01-17 | 2010-03-03 | トヨタ自動車株式会社 | 電動車両の制御装置およびそれを備えた電動車両、ならびに電動車両の制御方法およびその制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体 |
JP2009291019A (ja) * | 2008-05-30 | 2009-12-10 | Toyota Motor Corp | 交流モータ用インバータの制御装置 |
JP4605274B2 (ja) | 2008-08-27 | 2011-01-05 | トヨタ自動車株式会社 | 車両 |
US8251388B2 (en) * | 2008-09-04 | 2012-08-28 | Bell Sports, Inc. | Bicycle child seat |
EP2437392B1 (en) * | 2009-05-29 | 2014-04-30 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Control device and control method for alternating current motor |
RU2519018C2 (ru) * | 2009-06-25 | 2014-06-10 | Хонда Мотор Ко., Лтд. | Устройство управления выходной мощностью |
JP2012010513A (ja) * | 2010-06-25 | 2012-01-12 | Nippon Steel Corp | モータ駆動装置 |
JP5742124B2 (ja) * | 2010-07-21 | 2015-07-01 | 日産自動車株式会社 | ハイブリッド車両の制御装置 |
JP5929596B2 (ja) * | 2012-07-31 | 2016-06-08 | 株式会社デンソー | モータ駆動装置 |
JP6184753B2 (ja) | 2013-05-30 | 2017-08-23 | コベルコ建機株式会社 | 電動機駆動用インバータ装置 |
JP6062327B2 (ja) * | 2013-07-09 | 2017-01-18 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | インバータ装置および電動車両 |
JP5984991B1 (ja) * | 2015-04-02 | 2016-09-06 | 三菱電機株式会社 | モータ制御装置及びモータ制御方法 |
DE102015218507A1 (de) * | 2015-09-25 | 2017-03-30 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren und Steuervorrichtung zum Betrieb eines elektrischen Antriebsstrangs |
JPWO2017126093A1 (ja) * | 2016-01-22 | 2018-10-18 | 株式会社日立産機システム | モータ制御装置 |
JP6754661B2 (ja) | 2016-10-11 | 2020-09-16 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | 交流電動機の制御装置および制御方法、並びに交流電動機駆動システム |
JP6282331B1 (ja) * | 2016-10-31 | 2018-02-21 | 三菱電機株式会社 | 電力変換装置 |
JP6784166B2 (ja) * | 2016-12-16 | 2020-11-11 | アイシン精機株式会社 | 電動機制御装置 |
JP6342531B1 (ja) | 2017-02-06 | 2018-06-13 | 不二製油株式会社 | 餌用生物用油脂組成物、餌用生物用油脂組成物の製造方法及び餌用生物の製造方法 |
-
2019
- 2019-07-01 EP EP19831131.8A patent/EP3820039A4/en active Pending
- 2019-07-01 US US17/051,658 patent/US11888422B2/en active Active
- 2019-07-01 CA CA3097504A patent/CA3097504C/en active Active
- 2019-07-01 KR KR1020207033908A patent/KR102580048B1/ko active IP Right Grant
- 2019-07-01 BR BR112020022425-1A patent/BR112020022425A2/pt unknown
- 2019-07-01 MX MX2020012658A patent/MX2020012658A/es unknown
- 2019-07-01 JP JP2020528853A patent/JP6950827B2/ja active Active
- 2019-07-01 RU RU2020138534A patent/RU2756895C1/ru active
- 2019-07-01 WO PCT/JP2019/026106 patent/WO2020009062A1/ja unknown
- 2019-07-01 CN CN201980036316.7A patent/CN112219351B/zh active Active
- 2019-07-02 TW TW108123277A patent/TWI713296B/zh active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR102580048B1 (ko) | 2023-09-20 |
JPWO2020009062A1 (ja) | 2021-04-30 |
US11888422B2 (en) | 2024-01-30 |
US20210091704A1 (en) | 2021-03-25 |
EP3820039A1 (en) | 2021-05-12 |
MX2020012658A (es) | 2021-02-02 |
CA3097504A1 (en) | 2020-01-09 |
CN112219351B (zh) | 2024-02-09 |
WO2020009062A1 (ja) | 2020-01-09 |
RU2756895C1 (ru) | 2021-10-06 |
CA3097504C (en) | 2023-03-28 |
KR20210003870A (ko) | 2021-01-12 |
BR112020022425A2 (pt) | 2021-02-09 |
TWI713296B (zh) | 2020-12-11 |
TW202019081A (zh) | 2020-05-16 |
CN112219351A (zh) | 2021-01-12 |
EP3820039A4 (en) | 2022-03-23 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6950827B2 (ja) | キャリア周波数設定方法、モータ駆動システムおよびキャリア周波数設定装置 | |
JP5862125B2 (ja) | 電力変換装置の制御装置 | |
Pramanick et al. | Low-order harmonic suppression for open-end winding IM with dodecagonal space vector using a single DC-link supply | |
CN103828195A (zh) | 铁路车辆用主电动机 | |
JP6184885B2 (ja) | インバータ装置及び空気調和機 | |
JP5674383B2 (ja) | 電気機械を非制限電流波形で励起させるシステム及び方法 | |
US20150069977A1 (en) | System and method for non-sinusoidal current waveform excitation of electrical generators | |
Liu et al. | Winding configurations and performance investigations of 12-stator pole variable flux reluctance machines | |
Benachour et al. | DTC-SVM control of induction machine fed by three level NPC matrix converter | |
JP2011109797A (ja) | 圧縮機用モータ駆動装置 | |
CN109964394B (zh) | 用于多相电机的dc总线纹波消除 | |
JP2003164179A (ja) | モータ駆動装置及びモータ駆動方法 | |
Singh et al. | PMBLDCG based stand-alone wind energy conversion system for small scale applications | |
Hota et al. | A novel three-phase induction motor drive for domestic fan application with improved reliability | |
JP3586593B2 (ja) | モータ制御装置 | |
Al-Ani et al. | Comparison of electromagnetic performance and power losses of a high-speed machine fed by PWM and PAM inverter strategies | |
JP2016163476A (ja) | モータ駆動装置、及びこれを備える機器、並びにモータ駆動方法 | |
Ralev et al. | Impact of smooth torque control on the efficiency of a high-speed automotive SRM drive | |
Singh et al. | Single-phase SEPIC based PFC converter for PMBLDCM drive in air-conditioning system | |
Hoang et al. | Optimum look-up table for reduction of current harmonics in direct torque controlled dual three-phase permanent magnet brushless ac machine drives | |
JP2012010513A (ja) | モータ駆動装置 | |
GB2587926A (en) | Brushless, self-excited synchronous field-winding machine | |
CN113812084A (zh) | 负载驱动装置、空气调节器及负载驱动装置的运行方法 | |
JP2004248395A (ja) | モータ駆動装置 | |
KRISHNA et al. | Speed Control of BLDC Motor using Modified Buck Boost Converter |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20201009 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20210706 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20210806 |
|
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: 20210824 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20210906 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 6950827 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |