JP7380536B2 - インバータ制御装置及び車載用流体機械 - Google Patents
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Description
上記インバータ制御装置について、前記2つの可変相のうち第1可変相における前記制御周期内の前記複数のPWM信号である複数の第1可変相PWM信号は、前記基準パルス幅よりも広いパルス幅を有する第1幅広信号と、前記基準パルス幅よりも狭いパルス幅を有する第1幅狭信号と、を含み、前記2つの可変相のうち第2可変相における前記制御周期内の前記複数のPWM信号である複数の第2可変相PWM信号は、前記第1幅広信号が出力される場合に出力されるものであって、前記基準パルス幅よりも狭いパルス幅を有する第2幅狭信号と、前記第1幅狭信号が出力される場合に出力されるものであって、前記基準パルス幅よりも広いパルス幅を有する第2幅広信号と、を含むとよい。
前記車載用流体機械は、前記車載用電動モータによって駆動する圧縮部を備えた車載用電動圧縮機であるとよい。
以下、インバータ制御装置、当該インバータ制御装置が搭載された車載用流体機械の第1実施形態について説明する。なお、以下の記載は、一例を示すものであり、インバータ制御装置及び車載用流体機械が本実施形態の内容に限定されるものではない。
インバータ制御装置14は、CPU及びメモリ等といった電子部品を有するコントローラである。インバータ制御装置14は、インバータ回路13、詳細には3相スイッチング素子Qu1~Qw2を制御することにより、車載用電動モータ11を駆動させる。
回転制御部36は、位置/速度推定部34と電気的に接続されている。これにより、回転制御部36は、位置/速度推定部34によって推定されたロータ22の回転位置及び実回転速度Nrを把握可能となっているとともに、位置/速度推定部34に対して推定に必要なパラメータを送信可能となっている。
図3に示すように、回転制御部36は、まずステップS101にて、取得部35によって取得される外部指令値(本実施形態では指令回転速度Nc)と、位置/速度推定部34によって把握(本実施形態では推定)された実回転速度Nrとに基づいて、2相電流指令値Idr,Iqrを導出する。2相電流指令値Idr,Iqrとは、d軸電流Idの目標値であるd軸電流指令値Idrと、q軸電流Iqの目標値であるq軸電流指令値Iqrとである。
3相電圧指令値Vur,Vvr,Vwrは、u相電圧指令値Vur、v相電圧指令値Vvr及びw相電圧指令値Vwrで構成されている。u相電圧指令値Vurは、u相コイル24uの印加電圧の目標値であり、v相電圧指令値Vvrは、v相コイル24vの印加電圧の目標値であり、w相電圧指令値Vwrは、w相コイル24wの印加電圧の目標値である。ステップS103では、回転制御部36は、例えば2相電圧指令値Vdr,Vqrを2相/3相変換することによって、3相電圧指令値Vur,Vvr,Vwrとして3相基準指令値Vu0,Vv0,Vw0を導出する。
電圧利用率Rは、2相電圧指令値Vdr,Vqrを車載用電動モータ11に印加するために必要な電源電圧Vinの利用率である。例えば、電圧利用率Rは、電源電圧Vinに対する2相電圧指令値Vdr,Vqrの実効値の比率、又は当該比率に所定の補正パラメータを加算又は乗算したパラメータである。
パルス変更制御は、前記3相電圧指令値に対応した基準パルス幅を有し、少なくとも1つの相における制御周期T内の複数のPWM信号について、平均パルス幅Wua,Wva,Wwaが基準パルス幅Wu0,Wv0,Ww0となるように複数のPWM信号のうち少なくとも2つのパルス幅を互いに異ならせる制御である。本実施形態では、回転制御部36は、3相のうちv相及びw相のPWM信号についてはパルス変更制御を行う一方、u相についてはパルス変更制御を行わない。すなわち、本実施形態では、v相及びw相が「可変相」に対応し、u相が「固定相」に対応する。
詳細には、固定相であるu相については、第1u相パルス幅Wu1及び第2u相パルス幅Wu2はu相基準パルス幅Wu0であるため、u相平均パルス幅Wuaはu相基準パルス幅Wu0である。
(1-1)インバータ制御装置14は、車載用蓄電装置104を用いて車載用電動モータ11を駆動させるインバータ回路13の制御に用いられるものである。車載用電動モータ11は3相コイル24u,24v,24wを有し、インバータ回路13は3相スイッチング素子Qu1~Qw2を有している。
電圧利用率Rが閾値利用率Rthよりも大きい状況下では、比較的特定周波数のノイズが小さくなり易い。この点、本構成によれば、電圧利用率Rが閾値利用率Rthよりも大きい状況下では、パルス変更制御を行わないことにより、パルス幅変更制御に係る処理負荷の軽減を図ることができる。
(1-5)2つの可変相のうち第1可変相(例えばv相)における制御周期T内のPWM信号は、第1v相PWM信号Pv1及び第2v相PWM信号Pv2を含む。第1v相PWM信号Pv1は、v相基準パルス幅Wv0よりも広い第1v相パルス幅Wv1を有する。第2v相PWM信号Pv2は、v相基準パルス幅Wv0よりも狭い第2v相パルス幅Wv2を有する。
本実施形態では、3相電圧指令値Vur,Vvr,Vwrの導出処理などが第1実施形態と異なっている。本実施形態の回転制御処理について図5を用いて説明する。
回転制御部36は、ステップS205を肯定判定した場合には、ステップS206において、ステップS204にて導出された3相電圧指令値Vur,Vvr,Vwrとしてのシフト指令値Vux,Vvx,Vwxに基づいてPWM信号を生成する。そして、回転制御部36は、ステップS207において、ステップS206にて生成されたPWM信号を用いてスイッチング制御を行う。本実施形態では、回転制御部36は、制御周期T内においてPWM信号を2回出力する。
変化指令値Vuy,Vvy,Vwyは、3相基準指令値Vu0,Vv0,Vw0に対して変化振幅fyの中性点電位Enを重畳させた値である。変化振幅fyは、シフト振幅fxとは異なる振幅である。これにより、変化指令値Vuy,Vvy,Vwyの変化範囲がシフト指令値Vux,Vvx,Vwxの変化範囲と異なることとなり、変化指令値Vuy,Vvy,Vwyとシフト指令値Vux,Vvx,Vwxとが異なる値となり易い。変化範囲とは最小値から最大値までの範囲である。
(2-1)回転制御部36は、3相電圧指令値Vur,Vvr,Vwrを導出する処理にて、2相電圧指令値Vdr,Vqrと電源電圧Vinとに基づいて算出される電圧利用率Rに応じて、異なる3相電圧指令値Vur,Vvr,Vwrを導出する。
○ 制御周期T内に生成されるPWM信号の数は2つに限られず任意であり、3つ以上であってもよい。この場合、パルス幅が変更されないPWM信号があってもよい。つまり、制御周期T内に3つ以上の複数のPWM信号が生成される条件下において複数のPWM信号を異ならせるとは、少なくとも2つについて異なっていればよく、基準パルス幅となっているPWM信号を含んでもよい。
○ 固定相がなくてもよい。すなわち、回転制御部36は、u相、v相及びw相のすべてについてパルス変更制御を行ってもよい。
○ 第1v相パルス幅Wv1がv相基準パルス幅Wv0よりも広く、且つ、第1w相パルス幅Ww1がw相基準パルス幅Ww0よりも広くてもよい。この場合、第2v相パルス幅Wv2がv相基準パルス幅Wv0よりも狭く、且つ、第2w相パルス幅Ww2がw相基準パルス幅Ww0よりも狭くするとよい。
(イ)前記3相電圧指令値導出部は、前記2相電圧指令値に基づいて、基準振幅を有する3相基準指令値を生成する基準生成部と、前記3相基準指令値に対して前記中性点電位を重畳させることによって前記3相電圧指令値を導出する重畳部と、を備え、前記重畳部は、前記電圧利用率が前記第1電圧利用率である場合には、前記3相基準指令値に対して前記第1中性点振幅の中性点電位を重畳させ、前記電圧利用率が前記第2電圧利用率である場合には、前記3相基準指令値に対して前記第2中性点振幅の中性点電位を重畳させるものであるとよい。
Claims (8)
- 車載用蓄電装置を用いて車載用電動モータを駆動させるインバータ回路の制御に用いられるインバータ制御装置であって、
前記車載用電動モータは、3相コイルを有し、
前記インバータ回路は、3相スイッチング素子を有し、
前記インバータ制御装置は、
前記3相コイルに印加する3相電圧指令値を導出する3相電圧指令値導出部と、
前記3相電圧指令値とキャリア信号とに基づいて、予め定められた制御周期内に複数のPWM信号を各相毎に生成する生成部と、
を備え、前記各相のPWM信号を用いて前記3相スイッチング素子をPWM制御するものであり、
前記生成部は、前記3相電圧指令値に対応した基準パルス幅を有し、1つの相における前記制御周期内の前記複数のPWM信号について、前記制御周期内の前記複数のPWM信号の平均パルス幅が前記基準パルス幅となるように前記複数のPWM信号のうち、少なくとも2つのパルス幅を互いに異ならせるパルス変更制御を行うパルス変更部を備えていることを特徴とするインバータ制御装置。 - 前記車載用蓄電装置の電圧である電源電圧を把握する電圧把握部と、
前記車載用電動モータの回転速度を把握する速度把握部と、
外部から送信される外部指令値と前記速度把握部の把握結果とに基づいて、前記車載用電動モータのd軸及びq軸に印加する電圧の目標値である2相電圧指令値を導出する2相電圧指令値導出部と、
を備え、
前記3相電圧指令値導出部は、前記2相電圧指令値に基づいて、前記3相電圧指令値を導出し、
前記生成部は、前記2相電圧指令値と前記電圧把握部の把握結果とに基づいて算出される電圧利用率が予め定められた閾値利用率以下である場合に、前記パルス変更部による前記パルス変更制御が行われるようにする請求項1に記載のインバータ制御装置。 - 前記パルス変更部は、3相のうち2つの可変相における前記制御周期内の前記複数のPWM信号について前記パルス変更制御を行う一方、3相のうち前記可変相以外の1つの固定相における前記制御周期内の前記複数のPWM信号については前記パルス変更制御を行わない請求項1又は請求項2に記載のインバータ制御装置。
- 前記2つの可変相のうち第1可変相における前記制御周期内の前記複数のPWM信号である複数の第1可変相PWM信号は、
前記基準パルス幅よりも広いパルス幅を有する第1幅広信号と、
前記基準パルス幅よりも狭いパルス幅を有する第1幅狭信号と、
を含み、
前記2つの可変相のうち第2可変相における前記制御周期内の前記複数のPWM信号である複数の第2可変相PWM信号は、
前記第1幅広信号が出力される場合に出力されるものであって、前記基準パルス幅よりも狭いパルス幅を有する第2幅狭信号と、
前記第1幅狭信号が出力される場合に出力されるものであって、前記基準パルス幅よりも広いパルス幅を有する第2幅広信号と、
を含む請求項3に記載のインバータ制御装置。 - 前記車載用蓄電装置の電圧である電源電圧を把握する電圧把握部と、
前記車載用電動モータの回転速度を把握する速度把握部と、
外部から送信される外部指令値と前記速度把握部の把握結果とに基づいて、前記車載用電動モータのd軸及びq軸に印加する電圧の目標値である2相電圧指令値を導出する2相電圧指令値導出部と、
を備え、
前記3相電圧指令値導出部は、前記2相電圧指令値に基づいて、前記3相電圧指令値を導出するものであって、
前記2相電圧指令値と前記電圧把握部の把握結果とに基づいて算出される電圧利用率が第1電圧利用率である場合には、前記3相電圧指令値として、前記3相電圧指令値の中性点電位が第1中性点振幅で変化することによって得られる第1のシフト指令値を導出し、
前記電圧利用率が前記第1電圧利用率よりも小さい第2電圧利用率である場合には、前記3相電圧指令値として、前記中性点電位が前記第1中性点振幅よりも大きい第2中性点振幅で変化することによって得られる第2のシフト指令値を導出する請求項1~4のうちいずれか一項に記載のインバータ制御装置。 - 前記車載用蓄電装置の電圧である電源電圧を把握する電圧把握部と、
前記車載用電動モータの回転速度を把握する速度把握部と、
外部から送信される外部指令値と前記速度把握部の把握結果とに基づいて、前記車載用電動モータのd軸及びq軸に印加する電圧の目標値である2相電圧指令値を導出する2相電圧指令値導出部と、
を備え、
前記3相電圧指令値導出部は、前記2相電圧指令値に基づいて、前記3相電圧指令値を導出するものであって、
前記2相電圧指令値と前記電圧把握部の把握結果とに基づいて算出される電圧利用率が予め定められた閾値利用率以下である場合、同一の前記2相電圧指令値に対して、前記3相コイルの相間電圧が同一であって変化範囲が互いに異なる3相電圧指令値を、切替周期で切り替えて導出する請求項1~5のうちいずれか一項に記載のインバータ制御装置。 - 前記車載用電動モータと、
前記インバータ回路と、
請求項1~6のうちいずれか一項に記載のインバータ制御装置と、
を備えていることを特徴とする車載用流体機械。 - 前記車載用流体機械は、前記車載用電動モータによって駆動する圧縮部を備えた車載用電動圧縮機である請求項7に記載の車載用流体機械。
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