JP3394436B2 - Control device for permanent magnet type synchronous motor and control device for electric vehicle - Google Patents
Control device for permanent magnet type synchronous motor and control device for electric vehicleInfo
- Publication number
- JP3394436B2 JP3394436B2 JP01280098A JP1280098A JP3394436B2 JP 3394436 B2 JP3394436 B2 JP 3394436B2 JP 01280098 A JP01280098 A JP 01280098A JP 1280098 A JP1280098 A JP 1280098A JP 3394436 B2 JP3394436 B2 JP 3394436B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- phase
- permanent magnet
- synchronous motor
- circuit
- control
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/72—Electric energy management in electromobility
Landscapes
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、永久磁石型同期モ
ータに用いられる制御装置及びその制御装置を用いた電
気自動車用制御装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a controller used for a permanent magnet type synchronous motor and an electric vehicle controller using the controller.
【0002】[0002]
【従来の技術】永久磁石型同期モータの制御装置とし
て、例えば、特開平6−315201号公報に開示され
たものがある。この開示技術によれば、永久磁石型同期
モータの制御を永久磁石同期モータが高速で回転してい
るときに開始する場合や、永久磁石同期モータの回転数
が上がり過ぎ制御できる範囲を超えた場合などにおいて
インバータのスイッチング素子がオフ状態にあるときに
は、永久磁石モータの発電動作による高い直流電圧がイ
ンバータの入力側に発生している。そのため、このまま
永久磁石同期モータの制御を開始するまたは再開するた
めに、リレー回路によりバッテリーとインバータを接続
すると、バッテリの過充電等を起こすことになる。そこ
で、インバータと永久磁石型同期モータの間の接続を開
放するコンタクタを備え、インバータのスイッチングを
駆動するプリドライブ回路への電力供給が断たれた場合
にインバータと永久磁石型同期モータの間の接続を開放
し、永久磁石型同期モータの発電動作による高い直流電
圧のインバータの入力側の出現を回避するようにしてい
る。2. Description of the Related Art As a control device for a permanent magnet type synchronous motor, for example, there is one disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 6-315201. According to the disclosed technique, the control of the permanent magnet synchronous motor is started when the permanent magnet synchronous motor is rotating at a high speed, or the rotational speed of the permanent magnet synchronous motor is too high and exceeds the controllable range. For example, when the switching element of the inverter is off, a high DC voltage is generated on the input side of the inverter due to the power generation operation of the permanent magnet motor. Therefore, if the battery and the inverter are connected by the relay circuit in order to start or restart the control of the permanent magnet synchronous motor as it is, the battery is overcharged. Therefore, a contactor that opens the connection between the inverter and the permanent magnet synchronous motor is provided, and the connection between the inverter and the permanent magnet synchronous motor is provided when the power supply to the pre-drive circuit that drives the switching of the inverter is cut off. Is opened to prevent the appearance of the high DC voltage on the input side of the inverter due to the power generation operation of the permanent magnet type synchronous motor.
【0003】この特開平6−315201号公報に開示
された技術では、コンタクタを使用するためコストが上
昇し、重量も増大するという問題がある。The technique disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-315201 has a problem that the cost is increased and the weight is increased because a contactor is used.
【0004】また、特開平1−190286号公報によ
れば、インバータの6個のスイッチング素子のうち、直
流電源の負極側に接続された3個のスイッチング素子の
少なくとも2つを同時にオンする3相短絡によって、永
久磁石モータにブレーキ力を発生させて停止維持制御を
行うという技術が開示されている。Further, according to Japanese Patent Laid-Open No. 1-190286, among the six switching elements of the inverter, at least two of the three switching elements connected to the negative side of the DC power source are turned on at the same time. A technique is disclosed in which a braking force is generated in a permanent magnet motor by a short circuit to perform stop maintenance control.
【0005】この特開平1−190286号公報に開示
された技術は、停止時の制御であって走行時の制御では
ないので、永久磁石型同期モータが高速に回転している
ときに3相短絡を行うと初期時(過渡的)にモータからイ
ンバータのスイッチング素子へ大きな電流が流れる点に
課題は残っており、最大許容電流の大きなスイッチング
素子を使えば、コスト上昇を招くという欠点もある。Since the technique disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 1-190286 is a control at the time of stop and not at the time of traveling, it is a three-phase short circuit when the permanent magnet type synchronous motor is rotating at a high speed. However, the problem remains that a large current flows from the motor to the switching element of the inverter at the initial stage (transitionally), and the use of a switching element having a maximum allowable current has a drawback of increasing cost.
【0006】ここで、オンオフ制御動作をする永久磁石
型同期モータ用制御装置において、3相短絡が必要とな
る場合について図10を用いて説明する。図10は、3
相短絡を行った場合のモータ電流およびモータトルク特
性を説明する図である。A case where a three-phase short circuit is required in a permanent magnet type synchronous motor control device which performs an on / off control operation will be described with reference to FIG. Figure 3
It is a figure explaining the motor current and motor torque characteristic at the time of performing a phase short circuit.
【0007】3相短絡の制御は、直流電源の正極側に接
続されたすべてのスイッチング素子20、22、24を
オン、他の直流電源の負極側に接続されたすべてのスイ
ッチング素子21、23、25をオフとする信号を制御
部11から出力することにより達成できる。この制御に
よりモータ1の3相端子の電流はスイッチング素子2
0、22、24と、それに付随するダイオードを通って
流れ、モータ1の3相端子は物理的に結合することにな
る。In controlling the three-phase short circuit, all switching elements 20, 22, 24 connected to the positive side of the DC power supply are turned on, and all switching elements 21, 23 connected to the negative side of the other DC power supply are turned on. This can be achieved by outputting a signal for turning off 25 from the control unit 11. By this control, the current of the three-phase terminal of the motor 1 is switched to the switching element 2
Flowing through 0, 22, 24 and its associated diode, the three phase terminals of motor 1 will be physically coupled.
【0008】なお、3相短絡はスイッチング素子21、
23、25をオン、スイッチング素子20、22、24
をオフとしても達成される。The three-phase short circuit causes the switching element 21,
23, 25 are turned on, switching elements 20, 22, 24
It will be achieved even if it is turned off.
【0009】しかしながら、単純に3相短絡を行った場
合には、以下のような問題が発生する。何の工夫もなく
「時間0」で他方のスイッチング素子を同時にオンして3
相短絡を行ったときの(他方のスイッチング素子はオフ
のままの)モータ電流とモータトルクの特性を示してお
り、 図10(a)はU相電流、図10(b)はV相電流、図
10(c)はW相電流、図10(d)はトルク特性のそれぞれ
を示している。However, when the three-phase short circuit is simply performed, the following problems occur. Without any contrivance, turn on the other switching element simultaneously at "time 0" and
The characteristics of the motor current and the motor torque when the phase short circuit is performed (the other switching element remains off) are shown. Fig. 10 (a) shows the U phase current, Fig. 10 (b) shows the V phase current, FIG. 10C shows the W-phase current, and FIG. 10D shows the torque characteristics.
【0010】ここで示した特性は、最初 U相電流は正
側に大きく偏って流れ、V相、W相電流は負側に偏って
流れており、 十分に時間が経った後は、U相V相W相
ともに0を中心とした正弦波に落ちつく。この時モータ
トルクにも振動に繋がるトルク変動が発生している。こ
の3相短絡の開始時にモータ電流が偏る特性は、3相短
絡開始時点の永久磁石の磁極位置により、V相が一番大
きく偏ったり、W相が一番大きく偏ったり、正側に偏っ
たり、負側に偏ったりするからである。The characteristics shown here are that the U-phase current first flows largely to the positive side, and the V-phase and W-phase currents flow to the negative side, and after a sufficient time has passed, the U-phase Both V phase and W phase settle to a sine wave centered on 0. At this time, the motor torque also experiences torque fluctuations that lead to vibrations. The characteristic that the motor current is biased at the start of the three-phase short circuit is that the V phase is the most biased, the W phase is the most biased, or the positive side is biased, depending on the magnetic pole position of the permanent magnet at the start of the three-phase short circuit. , Because it is biased toward the negative side.
【0011】[0011]
【発明が解決しようとする課題】従来技術において、3
相短絡の開始時にモータ電流が偏る現象について、図1
1および図4を参照して更に説明する。図11は、図1
0の場合のモータ等価回路を説明する図である。図4
は、3相短絡を行った場合のモータ電流-時間特性を説
明する図である。In the prior art, 3
Fig. 1 shows the phenomenon that the motor current is biased at the beginning of phase short circuit.
Further description will be given with reference to FIG. FIG. 11 shows FIG.
It is a figure explaining a motor equivalent circuit in case of 0. Figure 4
FIG. 6 is a diagram illustrating a motor current-time characteristic when a three-phase short circuit is performed.
【0012】即ち、図11(a)は 3相短絡中の永久磁石
型同期モータの等価回路を示す図である。ここでRaは電
機子巻線抵抗、Laは電機子巻線自己インダクタンス、e
u、ev、ewは永久磁石による誘起電圧である。図11(a)
の等価回路に流れる電流(定常電流成分と呼称するもの)
を図4(a)に示している。 図11(b)は永久磁石による
誘起電圧を除いたモータの等価回路を示す図である。図
11(b)の等価回路に流れる電流(過渡電流成分と呼称す
るもの)を図4(b)に示している。そして、3相短絡を行
った場合の電流は図4(a)の定常電流成分と(b)の過渡電
流成分の和としてを表すことができる。That is, FIG. 11 (a) is a diagram showing an equivalent circuit of a permanent magnet type synchronous motor during a three-phase short circuit. Where Ra is the armature winding resistance, La is the armature winding self-inductance, e
u, ev, and ew are induced voltages by the permanent magnet. Figure 11 (a)
Current flowing in the equivalent circuit of (called a steady current component)
Is shown in FIG. FIG. 11B is a diagram showing an equivalent circuit of the motor excluding the induced voltage by the permanent magnet. A current (referred to as a transient current component) flowing through the equivalent circuit of FIG. 11B is shown in FIG. 4B. The current when the three-phase short circuit is performed can be expressed as the sum of the steady current component of FIG. 4A and the transient current component of FIG.
【0013】図4(a)の定常電流成分は3相短絡を開始
した後、十分時間が経ったときの1相分(U相)の電流の
特性(振幅i1の正弦波)である。また図示していないが、
誘起電圧euは電流の周波数が非常に高いとすると、電流
に対してほぼ90°進んだ位相で発生している。そし
て、3相短絡開始時の電流の偏りは、3相短絡開始のタ
イミングが定常電流成分のどの位相になるかによって変
化する。The steady-state current component of FIG. 4 (a) is the characteristic of the current for one phase (U phase) (sine wave of amplitude i1) when a sufficient time has elapsed after the start of the three-phase short circuit. Also, although not shown,
If the frequency of the electric current is very high, the induced voltage eu is generated in a phase advanced by about 90 ° with respect to the electric current. The bias of the current at the start of the three-phase short circuit changes depending on which phase of the steady current component the three-phase short circuit start timing is.
【0014】即ち、図4(a)の定常電流成分において、
(1)の時点の位相となるタイミングで3相短絡を開始し
た場合には、正負どちらに偏ることなく電流は流れ始め
る。(2)の時点の位相のタイミングで3相短絡を開始し
た場合には、 負極側に接続されたスイッチング素子下
側に電流が偏って流れ始め、(3)の時点の位相のタイミ
ングで3相短絡を開始した場合(図10(a)の図示に相当
する場合)には、正極側に接続されたスイッチング素子
に電流が偏って流れ始める。That is, in the steady current component of FIG.
When the three-phase short circuit is started at the timing of the phase of (1), the current starts to flow regardless of whether it is positive or negative. When a three-phase short circuit is started at the timing of the phase at the time of (2), the current starts to flow unevenly under the switching element connected to the negative side, and the three-phase is started at the timing of the phase at the time of (3). When the short circuit is started (corresponding to the case shown in FIG. 10A), the current begins to flow unevenly in the switching element connected to the positive electrode side.
【0015】これは、3相短絡を開始する以前は電流は
0であり、 (2)の時点の位相のタイミングで3相短絡
を開始すると、電流は0からマイナス側に流れはじめ、
その後正弦波の振幅の2倍の大きさまで流れる。同様に
(3)の時点の位相のタイミングで3相短絡を開始する
と、電流は0からプラス側に流れはじめ、その後正弦波
の振幅の2倍の大きさまで流れる。 従って、(1)の時
点の位相となるタイミングで3相短絡を開始すれば、
1つの相(U相)については偏りがなくなるが、V相、W
相はU相からそれぞれ120°、240°遅れているの
で、 3相全部の偏りをなくすことはできない。This is because the current is 0 before starting the three-phase short circuit, and when the three-phase short circuit is started at the timing of the phase at time (2), the current starts to flow from 0 to the negative side.
After that, it flows up to twice the amplitude of the sine wave. As well
When the three-phase short circuit is started at the timing of the phase at the time of (3), the current starts to flow from 0 to the positive side, and then flows up to twice the amplitude of the sine wave. Therefore, if a three-phase short circuit is started at the timing that is the phase at time (1),
Unbiased for one phase (U phase), but V phase, W
Since the phases are 120 ° and 240 ° behind the U phase, it is not possible to eliminate the bias of all three phases.
【0016】一方、図4(b)の過渡電流成分は3相短絡
開始時の電流の偏りを示している。iu’は、U相の偏り
の電流成分(3相短絡過渡電流成分)であり、 数式
(1)で表わされる時定数τでもって減衰する。
τ=La/Ra (数1)
V相W相の3相短絡過渡電流成分も同様に時定数τで減
衰する。On the other hand, the transient current component shown in FIG. 4 (b) shows the bias of the current at the start of the three-phase short circuit. iu ′ is a biased U-phase current component (three-phase short-circuit transient current component), and is attenuated by the time constant τ expressed by the equation (1). τ = La / Ra (Equation 1) The three-phase short-circuit transient current components of V phase and W phase also decay with the time constant τ.
【0017】また、3相短絡過渡電流成分iu’は、(数
2)式のように表すことができる。
iu'=iu'0・exp(−t/τ) (数2)
この減衰曲線の初期値iu’0は、図4(a)の定常電流成
分における3相短絡を開始した位相の電流値の符合を反
転したもの、つまり (2)の位相のタイミングで3相短
絡を開始した場合には、初期値iu’0は−i1、(3)の場
合にはi1となる。V相、W相の3相短絡過渡電流成分の
初期値も同様に、それぞれV相、W相の定常電流成分に
おける3相短絡を開始した位相の電流値の符合を反転し
たものとなる。Further, the three-phase short circuit transient current component iu 'can be expressed by the equation (2). iu '= iu'0 · exp (-t / τ) (Equation 2) The initial value iu'0 of this attenuation curve is the current value of the phase at which the three-phase short circuit starts in the steady current component of Fig. 4 (a). The initial value iu'0 is -i1 when the sign is inverted, that is, when the three-phase short circuit is started at the timing of the phase of (2), and i1 is obtained in the case of (3). Similarly, the initial values of the V-phase and W-phase three-phase short-circuit transient current components are also the inversion of the signs of the current values of the phases at which the three-phase short-circuit is started in the V-phase and W-phase steady-state current components.
【0018】この3相短絡開始時に流れる電流がスイッ
チング素子(IGBT等)の最大電流値を越えた場合には、ス
イッチング素子を壊す可能性がある。 また、図10(d)
のトルク特性に示すようにモータトルクが変動してい
て、駆動系(ギア等)に悪影響を及ぼすことが考えられ
る。If the current flowing at the start of the three-phase short circuit exceeds the maximum current value of the switching element (IGBT, etc.), the switching element may be destroyed. Also, FIG. 10 (d)
The motor torque is fluctuating as shown in the torque characteristic of 1), which may adversely affect the drive system (gear, etc.).
【0019】本発明の目的は、過大電流の発生を回避し
コスト低減に結び付く永久磁石型同期モータ用制御装置
及び電気自動車用制御装置を提供することにある。An object of the present invention is to provide a controller for a permanent magnet type synchronous motor and a controller for an electric vehicle, which avoids the generation of excessive current and leads to cost reduction.
【0020】[0020]
【課題を解決するための手段】本発明の特徴は、各相毎
に備えたスイッチング素子を介して直流電力から変換し
た交流電力を3相の永久磁石型同期モータに供給するイ
ンバータと、該インバータに供給される前記直流電力を
平滑化する平滑用コンデンサと、前記永久磁石型同期モ
ータの3相短絡を含む前記各スイッチング素子のオンオ
フ制御を実行し前記インバータを制御する制御部とを備
えた永久磁石型同期モータ用制御装置であって、前記永
久磁石型同期モータの回転時に前記制御部が前記3相短
絡のオンオフ制御を実行する前に、前記各スイッチング
素子の先行オンオフ制御を実行し、その後に前記3相短
絡に移行する短絡移行手段を具備することにある。A feature of the present invention is to provide an inverter for supplying AC power converted from DC power to a three-phase permanent magnet type synchronous motor through a switching element provided for each phase, and the inverter. And a controller for executing on / off control of each switching element including three-phase short circuit of the permanent magnet type synchronous motor and controlling the inverter. A magnet-type synchronous motor control device, wherein before the control unit executes the on-off control of the three-phase short circuit when the permanent magnet-type synchronous motor rotates, the control unit executes the preceding on-off control of each of the switching elements, and thereafter. And a short-circuit transfer means for transferring to the three-phase short circuit.
【0021】本発明の他の特徴は、前記インバータは少
なくとも6つの前記スイッチング素子により3相ブリッ
ジ回路を構成するものであって、短絡移行手段は、前記
スイッチング素子がすべてオフ状態であるときに、前記
直流電源の正極側に接続された1相分、または、2相分
のスイッチング素子と前記直流電源の負極側に接続され
た他の相のスイッチング素子とをモータの状態で決まる
所定時点でオン状態にし、過渡電流を抑制するための所
定期間継続した後、前記スイッチング素子のオンオフ状
態を切り替えて3相短絡に移行する永久磁石型同期モー
タ制御装置にある。Another feature of the present invention is that the inverter constitutes a three-phase bridge circuit with at least six of the switching elements, and the short-circuit transition means includes: when all the switching elements are in an off state. One-phase or two-phase switching elements connected to the positive side of the DC power supply and switching elements of other phases connected to the negative side of the DC power supply are turned on at a predetermined time determined by the state of the motor. The permanent magnet synchronous motor control device switches the switching element to the on-off state and shifts to a three-phase short circuit after the switching element is brought into a state and continued for a predetermined period to suppress the transient current.
【0022】本発明の他の特徴は、回転する3相永久磁
石型同期モータをフリーラン状態からインバータによる
駆動に切り替える永久磁石型同期モータ用制御装置にお
いて、前記永久磁石型同期モータの磁極位置により決ま
る所定時点から、前記インバータにより3相短絡に伴う
過渡電流を打ち消すスイッチング制御を行う永久磁石型
同期モ―タ用制御装置にある。Another feature of the present invention is a controller for a permanent magnet type synchronous motor which switches a rotating three-phase permanent magnet type synchronous motor from a free-run state to a drive by an inverter, depending on the magnetic pole position of the permanent magnet type synchronous motor. A permanent magnet type synchronous motor control device performs switching control for canceling a transient current due to a three-phase short circuit from the predetermined time point determined.
【0023】また、上記目的を達成する電気自動車用制
御装置は、前記永久磁石型同期モータ用制御装置を用い
て制御するものである。Further, an electric vehicle control device that achieves the above object is controlled by using the permanent magnet type synchronous motor control device.
【0024】さらに、電気自動車用制御装置は、回転す
る3相の永久磁石型同期型モータによって発生した過渡
電流成分が流れるスイッチング素子の相を選定する相選
定手段と、該選択された相に対して平滑用コンデンサの
蓄電電力を所定期間の間印加して前記過渡電流成分を打
ち消すよう制御する打ち消し制御手段とを具備するもの
であっても良い。Furthermore, the control device for an electric vehicle includes a phase selecting means for selecting a phase of a switching element through which a transient current component generated by a rotating three-phase permanent magnet synchronous motor flows, and a phase selecting means for the selected phase. And a canceling control unit for controlling the canceling of the transient current component by applying the stored power of the smoothing capacitor for a predetermined period.
【0025】本発明によれば、永久磁石型同期モータの
回転時に事前制御を実行してから3相短絡に移行するの
で、過大電流の発生が防止される。すなわち、永久磁石
型同期モータが高速回転しているときの再起動時におけ
る3相短絡処理を、3相短絡初期時にスイッチング素子
に過大電流が流すことになく行うことができる。これに
より、スイッチング素子が壊れるのを防止でき、永久磁
石型同期モータ用制御装置の高速回転時の安全性を高め
ることに効果がある。According to the present invention, since the pre-control is executed when the permanent magnet type synchronous motor is rotated and then the three-phase short circuit is performed, generation of an excessive current is prevented. That is, the three-phase short-circuit process at the time of restarting when the permanent magnet type synchronous motor is rotating at high speed can be performed without causing an excessive current to flow through the switching element at the initial stage of the three-phase short-circuit. As a result, it is possible to prevent the switching element from being broken, and it is effective to enhance the safety of the permanent magnet type synchronous motor control device at high speed rotation.
【0026】[0026]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照し説明する。図1は、本発明による一実
施例の永久磁石型同期モータ用制御装置(以下、単に制
御装置とも略称する)を示す図である。 本実施例の永久
磁石型同期モータ用制御装置は、永久磁石型同期モータ
1(以下、モータ1とも略称する)に交流電力を供給する
インバータ2と、平滑用コンデンサ3(以下、コンデン
サ3とも略称する)と、制御部11とを備えている。制
御装置は、さらに、磁極位置を検出する磁極位置センサ
4、エンコーダ5、 電流センサ6、メインリレー7、
補助リレー8、抵抗9、バッテリ10を備えている。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a permanent magnet type synchronous motor control device (hereinafter, also simply referred to as a control device) according to an embodiment of the present invention. The control device for a permanent magnet type synchronous motor of the present embodiment includes an inverter 2 for supplying AC power to a permanent magnet type synchronous motor 1 (hereinafter also abbreviated as motor 1), and a smoothing capacitor 3 (hereinafter also abbreviated as capacitor 3). And a control unit 11. The control device further includes a magnetic pole position sensor 4 for detecting the magnetic pole position, an encoder 5, a current sensor 6, a main relay 7,
The auxiliary relay 8, the resistor 9, and the battery 10 are provided.
【0027】制御部11は、電流制御部12、短絡移行
処理部13、電圧指令切り替え部14、搬送波比較部1
5、PWM信号出力許可部16などから成るものであ
る。制御部11は、さらに、メインリレー7、補助リレ
ー8のオンオフの制御を行う機能を有する。制御部11
は、例えば、マイクロコンピュータと各種機能の処理を
実行するためのプログラムから構成することができる。The control unit 11 includes a current control unit 12, a short circuit shift processing unit 13, a voltage command switching unit 14, and a carrier wave comparison unit 1.
5, the PWM signal output permission unit 16 and the like. The control unit 11 further has a function of controlling ON / OFF of the main relay 7 and the auxiliary relay 8. Control unit 11
Can be composed of, for example, a microcomputer and a program for executing processing of various functions.
【0028】ここで、本実施例の永久磁石型同期モータ
用制御装置の永久磁石型同期モータの制御方法について
説明する。すなわち、インバータのスイッチング素子を
オンオフ制御してモータに供給される電力を制御し、永
久磁石型同期モータの速度やトルクを制御する方法につ
いて説明する。Here, the control method of the permanent magnet type synchronous motor of the permanent magnet type synchronous motor control device of the present embodiment will be described. That is, a method of controlling the power supplied to the motor by controlling the on / off of the switching element of the inverter to control the speed and torque of the permanent magnet type synchronous motor will be described.
【0029】制御部11は、 インバータ2のスイッチ
ング制御を開始する前の処理として、まず、補助リレー
8をオンしてバッテリ10からコンデンサ3へ充電を行
う。ここではメインリレー7はオフされている。コンデ
ンサ3への充電電流は、その最大値を抵抗9により抑え
ることができ、リレーや配線の焼損を防ぐことができ
る。 コンデンサ3の電圧がバッテリ10の電圧に等し
くなったところでメインリレー7をオンする。補助リレ
ー8はオフする。As a process before starting the switching control of the inverter 2, the control unit 11 first turns on the auxiliary relay 8 to charge the capacitor 3 from the battery 10. Here, the main relay 7 is turned off. The maximum value of the charging current to the capacitor 3 can be suppressed by the resistor 9, and burning of the relay and wiring can be prevented. When the voltage of the capacitor 3 becomes equal to the voltage of the battery 10, the main relay 7 is turned on. The auxiliary relay 8 is turned off.
【0030】制御部11はメインリレー7が投入された
後、 電流制御部12を開始し、その結果得られる3相
(U相、V相、W相)の電圧指令値をPWM信号としてイ
ンバータ2へ出力する。電流制御部12においては、ト
ルク分電流指令および励磁分電流指令と電流センサ6の
出力する電流値から求める トルク分電流及び励磁分電
流とそれぞれに突き合わせを行って、電圧指令を計算す
る。また、電流指令はトルク指令、モータ回転数等から
ベクトル制御等により計算する。The control unit 11 starts the current control unit 12 after the main relay 7 is turned on, and the resulting three-phase
The voltage command value of (U phase, V phase, W phase) is output to the inverter 2 as a PWM signal. In the current controller 12, the voltage command is calculated by matching the torque component current command and the excitation component current command with the torque component current and the excitation component current obtained from the current value output from the current sensor 6. The current command is calculated from the torque command, the motor speed, etc. by vector control or the like.
【0031】電気自動車用制御装置等ではアクセル開度
等からトルク指令を求める。モータ速度制御を演算し、
トルク指令を求めても良い。また、電流制御に必要な磁
極位置は、磁極位置検出手段としての磁極位置センサ4
からの信号を基に計算する。モータ回転数(モータ速度)
は、エンコーダ5の出力するパルスから求める。In the electric vehicle control device or the like, the torque command is obtained from the accelerator opening degree or the like. Calculate the motor speed control,
The torque command may be obtained. Further, the magnetic pole position required for current control is determined by the magnetic pole position sensor 4 serving as magnetic pole position detecting means.
Calculate based on the signal from. Motor speed (motor speed)
Is calculated from the pulse output from the encoder 5.
【0032】電圧指令切り替え部14は電流制御により
得られる電圧指令を選択して搬送波比較部15へ出力す
る。搬送波比較部15は3相の電圧指令と搬送波の比較
を行い、3相それぞれのPWM信号を作成する。 ここ
で、搬送波比較部15はマイコン内蔵のタイマユニット
等を使用してもよい。PWM信号出力許可部16はイン
バータ2のゲート部へのPWM信号出力を禁止または許
可するところである。PWM信号出力が許可されていれ
ば、PWM信号によりインバータ2のスイッチングの操
作を行う。禁止されていれば、全てのスイッチング素子
をオフする。The voltage command switching unit 14 selects a voltage command obtained by current control and outputs it to the carrier wave comparing unit 15. The carrier wave comparison unit 15 compares the three-phase voltage command and the carrier wave, and creates PWM signals for each of the three phases. Here, the carrier wave comparison unit 15 may use a timer unit or the like with a built-in microcomputer. The PWM signal output permission unit 16 is a place where the PWM signal output to the gate unit of the inverter 2 is prohibited or permitted. If the PWM signal output is permitted, the switching operation of the inverter 2 is performed by the PWM signal. If prohibited, all switching elements are turned off.
【0033】尚、PWM信号出力許可部16は、制御部
11( または、別に制御装置自身)が具備するマイコン
内蔵のPWM信号の出力停止機能を利用しても良いし、
マイコンから出力許可の制御信号を出力してPWM信
号とのANDをとる外部回路により構成しても良い。The PWM signal output permission unit 16 may use the PWM signal output stop function built in the microcomputer provided in the control unit 11 (or the control device itself),
It may be configured by an external circuit that outputs a control signal for permitting output from the microcomputer and performs AND with the PWM signal.
【0034】制御部11は、モータの回転数が上昇して
制御可能な範囲を越えた場合、電流制御部12を停止し
て、PWM信号出力許可部16によりPWM信号の出力
を禁止して、インバータ2のスイッチング素子20、2
1、22、23、24、25を全てオフにする。このと
き、モータ1の誘起電圧がインバータ2のダイオード回
路を通して インバータ2の入力側に現れる。When the number of rotations of the motor increases and exceeds the controllable range, the control unit 11 stops the current control unit 12 and prohibits the PWM signal output by the PWM signal output permission unit 16, Switching elements 20 and 2 of the inverter 2
Turn off all 1, 22, 23, 24, and 25. At this time, the induced voltage of the motor 1 appears on the input side of the inverter 2 through the diode circuit of the inverter 2.
【0035】従って、モータ1の誘起電圧によって バ
ッテリ10が過充電になるのを防ぐために、制御部11
はメインリレー7をオフして、バッテリ10とインバー
タ2を切り放す制御を実行する。 即ち、インバータ2
の入力側に誘起電圧が現れないようにして再度各リレー
を投入することができるように、モータ1の3相端子の
短絡制御(3相短絡と呼称する制御)を実行する。 そし
て、3相短絡を行っているときに、補助リレー8の投入
さらにはメインリレー7の投入を行い、3相短絡のブレ
ーキ作用によりモータ回転数がモータ制御可能な領域ま
で下がった後、電流制御部12を再開する。Therefore, in order to prevent the battery 10 from being overcharged by the induced voltage of the motor 1, the control unit 11
Turns off the main relay 7 and executes control to disconnect the battery 10 and the inverter 2. That is, the inverter 2
The short-circuit control of the three-phase terminals of the motor 1 (control referred to as a three-phase short circuit) is executed so that the relays can be turned on again so that no induced voltage appears on the input side of. Then, while the three-phase short circuit is being performed, the auxiliary relay 8 is turned on and then the main relay 7 is turned on, and the braking operation of the three-phase short circuit causes the motor rotation speed to fall to the motor controllable region, and then the current control is performed. Part 12 is restarted.
【0036】また、次のような場合にも3相短絡の制御
処理が必要となる。即ち、モータ1が高速回転中に、
例えば、電気自動車の走行中に不測の要因によって、制
御装置の制御部11の制御電源(図示せず)が切られた場
合に、換言すれば、オンオフ制御を突然停止したとき
に、制御部11の停止に従って、メインリレー7、補助
リレー8がオフとなり、 インバータ2のスイッチング
素子が全てオフとなる。そして、制御装置の操作者(電
気自動車の運転者)が制御電源を入れ通常通りに補助リ
レー8を投入して、制御装置を再起動すると、インバー
タ2の入力側には高い誘起電圧が発生しているため、リ
レー回路(メインリレー7のみの回路、または、 メイン
リレー7と補助リレー8とを含む回路)の焼損やバッテ
リの過充電を引き起こすことになる。従って、信頼性向
上のためには、リレーを投入する以前にモータ1の3相
短絡の制御処理を行う必要がある。In addition, the control processing of the three-phase short circuit is also required in the following cases. That is, while the motor 1 is rotating at high speed,
For example, when the control power source (not shown) of the control unit 11 of the control device is turned off due to an unexpected factor while the electric vehicle is running, in other words, when the on / off control is suddenly stopped, the control unit 11 The main relay 7 and the auxiliary relay 8 are turned off, and all the switching elements of the inverter 2 are turned off. When the operator of the control device (driver of the electric vehicle) turns on the control power and turns on the auxiliary relay 8 as usual and restarts the control device, a high induced voltage is generated on the input side of the inverter 2. Therefore, the relay circuit (the circuit including only the main relay 7 or the circuit including the main relay 7 and the auxiliary relay 8) is burnt out and the battery is overcharged. Therefore, in order to improve the reliability, it is necessary to perform the control processing of the three-phase short circuit of the motor 1 before turning on the relay.
【0037】3相短絡の制御は、制御部11からインバ
ータ2の一方の側、例えば直流電源の正極側に接続され
た各スイッチング素子20、22、24を同時にオンと
し、直流電源の負極側に接続された各スイッチング素子
21、23、25はオフのままとする信号を出力して、
3相短絡を実行する。あるいはまた、スイッチング素子
21、23、25を同時にオンとし、スイッチング素子
20、22、24はオフのままとする信号を出力して、
3相短絡を実行する。この制御によりモータ1の3相端
子の電流は 全てスイッチング素子20、22、24と
それに付随するダイオードを、またはスイッチング素子
21、23、25とそれに付随するダイオードを通って
流れ モータ1の3相端子を物理的に結合したのと同じ
ことになる。In controlling the three-phase short circuit, the control unit 11 simultaneously turns on the switching elements 20, 22, and 24 connected to one side of the inverter 2, for example, the positive side of the DC power source, and the negative side of the DC power source. Each of the connected switching elements 21, 23 and 25 outputs a signal for keeping it off,
Perform a three-phase short circuit. Alternatively, the switching elements 21, 23 and 25 are turned on at the same time, and the switching elements 20, 22 and 24 are output as a signal to remain off,
Perform a three-phase short circuit. By this control, all the currents of the three-phase terminals of the motor 1 flow through the switching elements 20, 22, 24 and the associated diodes, or through the switching elements 21, 23, 25 and the associated diodes. The three-phase terminals of the motor 1 Would be the same as physically connecting.
【0038】本発明による制御処理の特徴は、3相短絡
開始時に、何の工夫も無く単に3相短絡を行った場合に
発生する過渡電流成分を、 図1の平滑コンデンサ3が
保有する蓄電電力を基にしてモータ側に電流を流すこと
によって打ち消すものである。The feature of the control process according to the present invention is that the transient current component generated when a three-phase short circuit is simply performed without any measures at the start of the three-phase short circuit is stored in the smoothing capacitor 3 shown in FIG. Based on, the current is canceled by applying a current to the motor side.
【0039】次に、図2のフロー図により本発明による
短絡制御の処理を説明する。この制御処理を行うには、
まず、制御部11の短絡移行処理部13のコンデンサ電
圧の印加時間の計算部17において、平滑コンデンサ3
の電圧を入力し(S201)、次に、コンデンサ電圧の
印加時間(後述する所定期間T1)の計算を実行する(S
202)。 これは、コンデンサ3が保有する蓄電電力
を基にしてモータ1に流す電流の大きさは、コンデンサ
3の電圧とスイッチング素子をオンする時間によって決
定されるからである。Next, the short circuit control process according to the present invention will be described with reference to the flow chart of FIG. To perform this control process,
First, the smoothing capacitor 3 is calculated in the capacitor voltage application time calculator 17 of the short-circuit transfer processor 13 of the controller 11.
Is input (S201), and then the application time of the capacitor voltage (predetermined period T1 described later) is calculated (S201).
202). This is because the magnitude of the current passed through the motor 1 based on the stored power stored in the capacitor 3 is determined by the voltage of the capacitor 3 and the time for which the switching element is turned on.
【0040】コンデンサ電圧の印加時間が決まるとそれ
に従って、短絡用電圧指令の計算部18が短絡用電圧指
令の計算を実行する(S203)。これは、搬送波と比
較した後に必要なコンデンサ電圧の印加時間(パルス幅)
が得られるように、電圧指令を計算するものである。When the application time of the capacitor voltage is determined, the short-circuit voltage command calculator 18 calculates the short-circuit voltage command accordingly (S203). This is the application time (pulse width) of the required capacitor voltage after comparing with the carrier wave.
The voltage command is calculated so that
【0041】ここで、電圧指令切り替え部14は短絡移
行処理部13の電圧指令を選択するものとする。次に、
短絡信号出力タイミング検出部19により、先行オンオ
フ制御のための所定時点としての「第1のタイミング」を
検出して(S204)、先行オンオフ制御のたにのPW
M信号出力許可部16へPWM信号出力許可信号を出力
する(S205)。 短絡信号出力タイミング検出部19
は、予め大きな過渡電流成分が流れる相を判断して過渡
電流成分を打ち消すように、コンデンサ電圧を印加する
第1のタイミング(位相)を磁極位置から判定して PW
M信号出力許可信号を出力するものである。そして、所
定時間T1経過後、3相短絡制御に移行)する(S20
6、S207)。Here, it is assumed that the voltage command switching unit 14 selects the voltage command of the short circuit shift processing unit 13. next,
The short-circuit signal output timing detection unit 19 detects the "first timing" as the predetermined time point for the advanced on / off control (S204), and the PW of the advanced on / off control is performed.
A PWM signal output permission signal is output to the M signal output permission unit 16 (S205). Short circuit signal output timing detection unit 19
Determines the first timing (phase) of applying the capacitor voltage from the magnetic pole position so that the phase in which a large transient current component flows is canceled and the transient current component is canceled in advance.
The M signal output permission signal is output. Then, after a lapse of a predetermined time T1, the control shifts to three-phase short circuit control (S20
6, S207).
【0042】図10のように、U相に最も大きな過渡電
流成分が流れる場合について、本実施例の動作を図3を
用いて説明する。後述する時刻t0のタイミングで、図
3(A)のように、スイッチング素子20、23、25
をオンし、他のスイッチング素子21、22、24はオ
フする。次に、所定時間T1が経過したとき、図3
(B)に示すように、U相のスイッチング素子のオンオ
フを切り替える。つまり、スイッチング素子20をオ
フ、スイッチング素子21をオンする。これにより、直
流電源の負極側のスイッチング素子がすべてオン状態と
なるので、モータ1を3相短絡することになる。The operation of this embodiment will be described with reference to FIG. 3 in the case where the largest transient current component flows in the U phase as shown in FIG. At the timing of time t0 described later, as shown in FIG.
Is turned on and the other switching elements 21, 22, 24 are turned off. Next, when the predetermined time T1 has passed,
As shown in (B), the U-phase switching element is switched on and off. That is, the switching element 20 is turned off and the switching element 21 is turned on. As a result, all the switching elements on the negative side of the DC power supply are turned on, so that the motor 1 is short-circuited in three phases.
【0043】3相短絡状態に移行する前に、図3(A)
の回路を所定時間T1だけ構成することで、図6のよう
なコンデンサ電圧Vcの大きさで、かつ、期間T1のパ
ルス電圧VP UをU相に印加したことになる。そのた
め、「電気回路の重ね合わせの理」という定理から、各
相に流れる電流はモータ1の誘起電圧による定常電流成
分、図3(A)の動作で発生するパルス電圧VPUによる
補償電流成分、3相短絡過渡電流成分の和で表される。
つまり、図11に示す定常電流成分、3相短絡過渡電流
成分、および、図6に示す補償電流成分の和である。し
たがって、3相短絡過渡電流成分を補償電流成分により
打ち消すことで、大電流が流れることを防止するもので
ある。Before shifting to the three-phase short-circuited state, FIG.
By configuring the above circuit for a predetermined time T1, it means that the pulse voltage VP U having the magnitude of the capacitor voltage Vc as shown in FIG. 6 and of the period T1 is applied to the U phase. Therefore, from the theorem of “superposition of electric circuits”, the current flowing in each phase is a steady current component due to the induced voltage of the motor 1, a compensation current component due to the pulse voltage VPU generated in the operation of FIG. It is represented by the sum of the phase short circuit transient current components.
That is, it is the sum of the steady current component shown in FIG. 11, the three-phase short circuit transient current component, and the compensation current component shown in FIG. Therefore, by canceling the three-phase short circuit transient current component by the compensation current component, a large current is prevented from flowing.
【0044】図6からわかるように、各相の回路定数が
同じ場合、パルス電圧VPUによって流れるV相、W相の
補償電流は同じ値となる。そのため、本実施例で3相短
絡過渡電流成分を補償するには、V相、W相の3相短絡
過渡電流が等しいことが条件となる。As can be seen from FIG. 6, when the circuit constants of the respective phases are the same, the compensation currents of the V phase and the W phase flowing by the pulse voltage VPU have the same value. Therefore, in order to compensate the three-phase short-circuit transient current component in this embodiment, the V-phase and W-phase three-phase short-circuit transient currents are required to be equal.
【0045】そこで、この一連の動作で重要なことは制
御を開始する時刻t0と、所定時間T1の決定方法であ
る。時刻t0は定常電流の絶対値が最大となる誘起電圧
のタイミングを設定する。具体的には、図4におけるU
相の定常電流が最大となる時刻(3)である。このとき、
V相、W相の定常電流はU相電流の1/2(但し、符号
は逆)で、同値であるので、上述の条件を満足する。詳
細は図8により説明する。Therefore, what is important in this series of operations is the time t0 at which the control is started and the method for determining the predetermined time T1. At time t0, the timing of the induced voltage that maximizes the absolute value of the steady current is set. Specifically, U in FIG.
It is time (3) when the steady-state current of the phase becomes maximum. At this time,
The steady-state currents of the V-phase and the W-phase are ½ of the U-phase current (however, the signs are opposite) and have the same value, so the above condition is satisfied. Details will be described with reference to FIG.
【0046】ところで、3相短絡過渡電流成分は3相短
絡を開始する時点の位相によって異なってくるので、次
のようにパルス電圧を加える第1のタイミングを設定す
る。図8は、本発明による一実施例の第1のタイミング
を示す図である。図8において、U相、V相、W相の定
常電流成分とU相の誘起電圧成分について示す。定常電
流成分(iu、iv、iw)は、 同じ振幅i1で位相が120°
ずつずれている。誘起電圧(euのみ図示)は、永久磁石型
同期モータの固定子巻線と鎖交する永久磁石の磁束が変
化することによって発生するものであり、誘起電圧の位
相は、例えば永久磁石型同期モータに既設の磁極位置検
出手段にて検出した磁極位置から求めることができる。
ここではモータ電流は、高周波領域を想定しているの
で、誘起電圧と電流の位相差はほぼ90°となってい
る。Since the three-phase short circuit transient current component differs depending on the phase at the time of starting the three-phase short circuit, the first timing for applying the pulse voltage is set as follows. FIG. 8 is a diagram showing a first timing according to an embodiment of the present invention. FIG. 8 shows the U-phase, V-phase, and W-phase steady-state current components and the U-phase induced voltage components. The steady current components (iu, iv, iw) have the same amplitude i1 and a phase of 120 °.
It is deviating from each other. The induced voltage (only eu is shown) is generated when the magnetic flux of the permanent magnet that links the stator windings of the permanent magnet type synchronous motor changes, and the phase of the induced voltage is, for example, the permanent magnet type synchronous motor. Can be obtained from the magnetic pole position detected by the existing magnetic pole position detection means.
Since the motor current is assumed to be in a high frequency region here, the phase difference between the induced voltage and the current is approximately 90 °.
【0047】図8の図中に縦に引いた点線で示す時点の
位相では、V相電流とW相電流とが振幅(i 1/2)で等
しく、さらに U相電流の振幅(−i1)に対して正負が逆
で、大きさが半分になっている。 この時点の位相で正
規の3相短絡を開始すれば、U相の3相短絡過渡電流の
初期値は 「i1」となり、 V相とW相の3相短絡過渡電流
の初期値は「−i 1/2」となる。In the phase at the time point indicated by the dotted line drawn vertically in the drawing of FIG. 8, the V-phase current and the W-phase current are equal in amplitude (i 1/2), and further the amplitude of the U-phase current (-i 1) However, the magnitude is halved. If a normal three-phase short circuit is started at this phase, the initial value of the U-phase three-phase short-circuit transient current becomes “i1”, and the initial value of the V-phase and W-phase three-phase short-circuit transient current becomes “−i”. It becomes 1/2 ".
【0048】次に、所定時間T1の決定方法について図
6、図7を用いて説明する。前述したように、図3
(A)のような制御をした場合に発生するパルス電圧V
PUにより流れる各相の補償電流成分を決定する等価回路
が図6である。このパルス電圧VPUによりU相に流れる
補償電流成分iu"は図7に示すような波形となる。パル
ス電圧が発生してからの所定期間T1の間、U相補償電
流成分iu"は(数3)、(数4)与えられる式で負の方
向に増加する。Next, a method for determining the predetermined time T1 will be described with reference to FIGS. As mentioned above, FIG.
Pulse voltage V generated when the control shown in FIG.
FIG. 6 shows an equivalent circuit for determining the compensation current component of each phase flowing by the PU. The compensation current component iu "flowing in the U phase by this pulse voltage VPU has a waveform as shown in Fig. 7. During the predetermined period T1 after the pulse voltage is generated, the U phase compensation current component iu" is expressed by (Equation 3). ), (Equation 4) The value increases in the negative direction.
【0049】
iu"=−i2・{1-exp(-t/τ)} (数3)
i2=2Vc/(3Ra) (数4)
但し、時定数τ=La/Raで表せられる。なお、V相補償
電流成分iv"、W相補償電流成分iw"は、iv"=iw"=
−iu"/2となる。Iu "=-i2 {1-exp (-t / τ)} (Equation 3) i2 = 2Vc / (3Ra) (Equation 4) However, the time constant τ can be expressed by La / Ra. The V-phase compensation current component iv "and the W-phase compensation current component iw" are iv "= iw" =
-Iu "/ 2.
【0050】ここで、U相補償電流成分iu"とU相に流
れる3相短絡過渡電流成分iu'の絶対値が一致する時点
が存在するので、これらの値が一致するように、(数
3)を用いて所定時間T1を決定する。時定数τが大き
い場合には、直線近似により決定することもできる。所
定時間T1の具体的な決定方法の1例を、以下に説明す
る。Here, there is a point in time when the absolute values of the U-phase compensation current component iu "and the three-phase short-circuit transient current component iu 'flowing in the U-phase coincide. ) Is used to determine the predetermined time T1. When the time constant τ is large, it can be determined by linear approximation.One example of a specific method for determining the predetermined time T1 will be described below.
【0051】所定時点としての第1のタイミングは、U
相を捉えて表現すればスイッチング素子20、23、2
5を同時にオンする場合は、定常電流成分のdi/dtが負
から正に移行する変曲点である。The first timing as the predetermined time point is U
If the phase is captured and expressed, the switching elements 20, 23, 2
When 5 is turned on at the same time, it is an inflection point at which di / dt of the steady current component shifts from negative to positive.
【0052】また、スイッチング素子21、22、24
を同時にオンする場合の第1のタイミングはdi/dtが正
から負に移行する変曲点である。 そして、前述のよう
に変曲点は磁極位置検出手段にて検出した位相位置から
事前に求めることができる。Further, the switching elements 21, 22, 24
The first timing when both are turned on at the same time is an inflection point where di / dt shifts from positive to negative. Then, as described above, the inflection point can be obtained in advance from the phase position detected by the magnetic pole position detecting means.
【0053】一方、コンデンサによるパルス電圧を加え
る所定期間T1は、 図4(b)に示す3相短絡過渡電流成
分iu'(初期値i1)と、 図7に示すパルス電圧による電流
iu''との和が零(0)となる時間である。したがって、こ
の時間を方程式から解いて求めると、
T1=−τ・ln(i2/(i2+i1)) (5)
となる。On the other hand, during the predetermined period T1 for applying the pulse voltage by the capacitor, the three-phase short circuit transient current component iu '(initial value i1) shown in FIG. 4 (b) and the current by the pulse voltage shown in FIG.
It is the time when the sum with iu '' becomes zero (0). Therefore, when this time is solved by an equation, T1 = −τln (i2 / (i2 + i1)) (5).
【0054】なお、i2はコンデンサ電圧の関数である
ので、コンデンサ電圧を基に所定期間T1を計算する必
要がある。所定期間T1を例えばマイコンで計算すると
処理時間がかかるので、コンデンサ電圧に応じた所定期
間T1を計算したテーブルを予め作成しておいてこれを
利用することが望ましい。即ち、本発明による他の特徴
は、所定期間T1を平滑用コンデンサの電圧の大小によ
って変化させることにある。換言すれば、平滑用コンデ
ンサの電圧を検出し所定期間T1を計算する手段を設け
ることにある。Since i2 is a function of the capacitor voltage, it is necessary to calculate the predetermined period T1 based on the capacitor voltage. Since it takes processing time to calculate the predetermined period T1 by, for example, a microcomputer, it is desirable to prepare a table in which the predetermined period T1 is calculated according to the capacitor voltage in advance and use it. That is, another feature of the present invention is that the predetermined period T1 is changed depending on the magnitude of the voltage of the smoothing capacitor. In other words, the means for detecting the voltage of the smoothing capacitor and calculating the predetermined period T1 is provided.
【0055】また、100%電流の偏りを補正すること
はできないが、 この所定期間T1を「適切なある値」に固
定しておいて、 過電流でスイッチング素子(例えば、IG
BT)を壊さないようにすることも可である。Although it is not possible to correct the bias of 100% current, the predetermined period T1 is fixed to "an appropriate value", and a switching element (for example, IG
It is also possible not to destroy (BT).
【0056】更に、本実施例では第1のタイミングを正
確に設定しているが、高速に回転するモータに対して、
マイコンのサンプリング処理では、図8に示す時点の位
相を正確に検出することは難しいと言える。従って、パ
ルス電圧を加える所定期間T1は、ある大きさの時間幅
であるので、第1のタイミングとして、図8に示す時点
の位相の前後に所定期間T1程度の時間幅を持たせてお
いて、換言すれば、前述の変曲点の前後に設定した所定
領域( 例えば、所定期間T1と同じ時間幅T1を変曲点の
前後に有する領域)の範囲内の時点を採用しても、同等
の効果を得ることができる。さらにまた、所定期間T1
の2倍程度の時間幅(2T1)を変曲点の前後に有する所
定領域であっても、過電流でスイッチング素子としての
IGBTを壊さないようにする効果があることを確認してい
る。因みに、本実施例の時間幅は、T1=150(μsec)
程度である。Further, although the first timing is set accurately in this embodiment, for the motor rotating at high speed,
It can be said that it is difficult for the sampling process of the microcomputer to accurately detect the phase at the time point shown in FIG. Therefore, the predetermined period T1 to which the pulse voltage is applied has a certain width, and therefore, as the first timing, a predetermined period T1 is provided before and after the phase at the time point shown in FIG. In other words, even if a time point within the range of the predetermined area set before and after the inflection point (for example, the area having the same time width T1 as the predetermined period T1 before and after the inflection point) is adopted, the same result is obtained. The effect of can be obtained. Furthermore, the predetermined period T1
Even if it is a predetermined area that has a time width (2T1) that is about twice the
It has been confirmed that it has the effect of not breaking the IGBT. Incidentally, the time width of this embodiment is T1 = 150 (μsec)
It is a degree.
【0057】図3のように、コンデンサ電圧Vcなどか
ら計算された所定時間T1でスイッチング素子を切り替
えると、所定期間T1を経過した後は、パルス電圧VPU
が0となる。そのため、各相の補償電流成分iu"、i
v"、iw"は図7に示すように時定数τで徐々に0に減少
していく。U相補償電流成分iu"とU相に流れる3相短
絡過渡電流成分iu'の絶対値が所定時間T1経過時に同
じであれば、図7の所定期間T1を経過後の波形は、図
4(b)の3相短絡過渡電流成分と符号は異なるが、同
じ波形となる。つまり、所定時間T1経過時にU相補償
電流成分iu"とU相に流れる3相短絡過渡電流成分iu'
の絶対値が一致するように、所定時間T1を決定するの
で、各相の3相短絡過渡電流成分はそれぞれの相の補償
電流成分により打ち消すことができる。したがって、図
4(a)の定常電流成分だけが流れることになる。As shown in FIG. 3, when the switching elements are switched at the predetermined time T1 calculated from the capacitor voltage Vc, etc., the pulse voltage VPU is passed after the predetermined time T1 has elapsed.
Becomes 0. Therefore, the compensation current components iu ", i of each phase
v "and iw" gradually decrease to 0 with a time constant τ as shown in FIG. If the absolute values of the U-phase compensation current component iu "and the three-phase short-circuit transient current component iu 'flowing in the U-phase are the same after the elapse of the predetermined time T1, the waveform after the elapse of the predetermined period T1 of FIG. Although the sign is different from that of the three-phase short circuit transient current component of b), it has the same waveform, that is, the U-phase compensation current component iu ″ and the three-phase short-circuit transient current component iu ′ flowing in the U phase when a predetermined time T1 has elapsed.
Since the predetermined time T1 is determined so that the absolute values of the two coincide with each other, the three-phase short circuit transient current component of each phase can be canceled by the compensation current component of each phase. Therefore, only the steady current component of FIG. 4A flows.
【0058】また逆に、他方のスイッチング素子21、
一方のスイッチング素子22、24を同時にオンする場
合も考えられ、この場合のオンする第1のタイミング
(位相)は、前述のスイッチング素子20、23、25を
オンする場合より180°ずれている。On the contrary, the other switching element 21,
A case may be considered in which one of the switching elements 22 and 24 is turned on at the same time. In this case, the first timing of turning on
The (phase) is shifted by 180 ° from the case where the switching elements 20, 23 and 25 are turned on.
【0059】そして、所定期間の後に、 一方のスイッ
チング素子22、24をオフ、他方のスイッチング素子
23、25をオンして、3相短絡に移行する。 この時
には、 コンデンサ3からの電流は、スイッチング素子
22、24からモータ1を通してスイッチング素子21
に流れる。Then, after a predetermined period of time, one of the switching elements 22 and 24 is turned off and the other of the switching elements 23 and 25 is turned on to shift to a three-phase short circuit. At this time, the current from the capacitor 3 is transmitted from the switching elements 22 and 24 through the motor 1 to the switching element 21.
Flow to.
【0060】さらにまた、スイッチング素子20、2
3、25を同時にオンした後、あるいはスイッチング素
子21、22、24を同時にオンした後に、一方のスイ
ッチング素子20、22、24によって3相短絡する方
法も考えられる。Furthermore, the switching elements 20, 2
A method of short-circuiting three phases by one of the switching elements 20, 22, and 24 after simultaneously turning on the switching elements 3 and 25 or simultaneously turning on the switching elements 21, 22 and 24 is also conceivable.
【0061】そして、V相に最も大きな過渡電流成分が
流れ、それを打ち消そうとする場合は、スイッチング素
子21、22、25を同時にオンして、所定期間後、ス
イッチング素子22をオフ、スイッチング素子23をオ
ンして3相短絡に移行するなどの、U相の場合と同様の
方法が考えられる。W相に最も大きな過渡電流成分が流
れて、それを打ち消そうとする場合には、スイッチング
素子21、23、24を同時にオンして所定時間後に、
スイッチング素子24をオフ、スイッチング素子25を
オンして3相短絡に移行するなどの、U相の場合と同様
の方法が考えられる。Then, when the largest transient current component flows in the V phase and it is desired to cancel it, the switching elements 21, 22 and 25 are simultaneously turned on, and after a predetermined period, the switching element 22 is turned off and switched. A method similar to the case of the U phase, such as turning on the element 23 and shifting to a three-phase short circuit, can be considered. When the largest transient current component flows in the W phase and it is desired to cancel it, when the switching elements 21, 23 and 24 are turned on at the same time,
The same method as in the case of the U phase can be considered, such as switching off the switching element 24 and turning on the switching element 25 to shift to a three-phase short circuit.
【0062】以上のように、スイッチング素子のオンオ
フについては、誘起電圧との関係で任意に選択できる.
そのため、モータ1がフリーランで回転している状熊か
らインバータによるモータ制御を再開する場合、再開ま
での時間をできるだけ短くする必要がある製品では、大
きな過渡電流が流れないように誘起電圧の状態に応じて
3相のスイッチング素子のオンオフ状態を上記のスイッ
チング方法の中から決定することが望ましい。As described above, ON / OFF of the switching element can be arbitrarily selected in relation to the induced voltage.
Therefore, when restarting the motor control by the inverter from the state where the motor 1 is rotating in free run, in products that require the time to restart as short as possible, the state of the induced voltage should be set so that a large transient current does not flow. It is desirable to determine the on / off state of the three-phase switching element from the above switching methods according to the above.
【0063】また、モータ制御の再開まで数10msか
ら数100ms程度時間がかかっても問題がない製品の
場合には、スイッチング方法を図3のように予め決定し
ておくこともできる。その場合、図8に示すように、U
相の誘起電圧からU相定常電流成分が負で最大となるタ
イミングを決定し、その時刻をt0として、制御を開始
することもできる。In the case of a product in which there is no problem even if it takes about 10 ms to 100 ms to restart the motor control, the switching method can be determined in advance as shown in FIG. In that case, as shown in FIG.
It is also possible to determine the timing at which the U-phase steady-state current component becomes negative and becomes maximum from the induced voltage of the phase and set the time as t0 to start the control.
【0064】以上の説明が、スイッチング素子に大きな
電流が流れるのを防止するための本発明による回転時の
3相短絡事前制御である。The above description is the three-phase short-circuit pre-control at the time of rotation according to the present invention for preventing a large current from flowing through the switching element.
【0065】本発明の制御装置は、モータ1の回転時の
3相短絡を実行するときの初期に発生する過大電流を回
避するための、各スイッチング素子の先行オンオフ制御
を実行し3相短絡に移行する短絡移行手段( 即ち、短絡
移行処理部13の構成手段、または短絡移行処理部1
3、電圧指令切り替え部14、搬送波比較部15及びP
WM信号出力許可部16等の構成手段)を具備するもの
である。本発明によって、回転時の3相短絡制御の導入
が可能となり、最大許容電流の大きなスイッチング素子
やコンタクタを用いることなく過大電流の発生を回避す
ることできるので、コスト低減や信頼性の向上に繋がる
効果が得られる。The control device of the present invention executes the preceding on / off control of each switching element to avoid the excessive current generated at the initial stage when the three-phase short circuit is performed during the rotation of the motor 1, and the three-phase short circuit is performed. Short-circuit transfer means to be transferred (that is, the constituent means of the short-circuit transfer processing unit 13 or the short-circuit transfer processing unit 1
3, voltage command switching unit 14, carrier wave comparing unit 15 and P
The WM signal output permission unit 16 and the like) are provided. According to the present invention, it is possible to introduce a three-phase short-circuit control during rotation, and it is possible to avoid generation of an excessive current without using a switching element or a contactor having a large maximum allowable current, which leads to cost reduction and reliability improvement. The effect is obtained.
【0066】図5が、図2、図3に示す本実施例の制御
を行った場合のモータトルク特性を示す図である。従来
の制御で3相短絡を行ったときの図10の特性と比較し
て、図5は各相に流れる最大電流が半減している。3相
のいずれの電流も正側/負側に偏ることなく、制御開始
直後から正弦波状の定常電流成分だけが流れている。つ
まり、3相短絡過渡電流成分が補償電流成分により打ち
消されていることを示している。また、過渡的なモータ
トルクの変動も殆ど発生していない。FIG. 5 is a diagram showing a motor torque characteristic when the control of this embodiment shown in FIGS. 2 and 3 is performed. Compared with the characteristic of FIG. 10 when the three-phase short circuit is performed by the conventional control, the maximum current flowing in each phase is halved in FIG. All three-phase currents are not biased to the positive / negative side, and only a sinusoidal steady-state current component flows immediately after the start of control. That is, it indicates that the three-phase short circuit transient current component is canceled by the compensation current component. Further, there is almost no transitional fluctuation of the motor torque.
【0067】次に、コンデンサによるパルス電圧を搬送
波比較により出力して、3相短絡に移行する方法を示
す。Next, a method of outputting a pulse voltage by a capacitor by comparing carrier waves to shift to a three-phase short circuit will be described.
【0068】図9は、本発明による一実施例の搬送波比
較によるコンデンサ電圧印加の方法を示す図である。
すなわち、マイコン内蔵のカウンタ等によりPWM信号
を出力する機能を兼用して、パルス電圧を出力している
短絡移行手段の一実施例を示している。なお、 本実施
例の短絡移行手段には、短絡移行処理部13、電圧指令
切り替え部14、搬送波比較部15及びPWM信号出力
許可部16が含まれている。以下、これについて説明す
る。FIG. 9 is a diagram showing a method of applying a capacitor voltage by carrier wave comparison according to an embodiment of the present invention.
That is, there is shown an embodiment of the short-circuiting transition means for outputting a pulse voltage while also having a function of outputting a PWM signal by a counter incorporated in a microcomputer. The short-circuit shifting means of this embodiment includes a short-circuit shifting processing unit 13, a voltage command switching unit 14, a carrier wave comparing unit 15, and a PWM signal output permission unit 16. This will be described below.
【0069】図9において、クロックをカウントして0
とdatamaxの間でアップダウンを繰り返す2つのカウン
タがあり、U相V相W相の電圧値datau、datav、dataw
を専用のレジスタに設定し、 カウンタとレジスタの値
の大小の比較を行うことにより、U相、V相、W相のス
イッチング素子を駆動する PWM信号6本を自動的に
出力することができるものである。2つのカウンタと比
較することにより、上側と下側のスイッチング素子の短
絡防止時間を作っている。電流制御を行う場合には、電
流制御を演算して得られた電圧値をレジスタに設定し
て、PWM信号を出力し、そのPWM信号によりインバ
ータを操作してモータの駆動を行うことになる。In FIG. 9, the clock is counted to 0.
There are two counters that repeat up and down between the data and datamax, and the U phase V phase W phase voltage values datau, datav, dataw
, Which can automatically output 6 PWM signals for driving U-phase, V-phase, and W-phase switching elements by setting the value in the dedicated register and comparing the values of the counter and the register. Is. By comparing with two counters, the short circuit prevention time of the upper and lower switching elements is created. When performing the current control, the voltage value obtained by calculating the current control is set in the register, a PWM signal is output, and the inverter is operated by the PWM signal to drive the motor.
【0070】この機能を利用して3相短絡に移行する場
合、U相については、図9(a)に示すように、 PWM信
号を出力許可する前に電圧指令datauを零(0)に設定し
ておいて、上アームの信号はオン、下アームの信号はオ
フにしておく。上アームの信号はPWM信号出力許可さ
れると図1のスイッチング素子20のオンオフを操作
し、 下アームの信号は図1のスイッチング素子21の
オンオフを操作するものとする。When shifting to a three-phase short circuit using this function, for the U phase, as shown in FIG. 9 (a), the voltage command datau is set to zero (0) before the output of the PWM signal is permitted. Then, the signal of the upper arm is turned on and the signal of the lower arm is turned off. When the PWM signal output is permitted, the signal of the upper arm operates ON / OFF of the switching element 20 of FIG. 1, and the signal of the lower arm operates ON / OFF of the switching element 21 of FIG.
【0071】V相、W相については、 図9(b)に示すよ
うに、PWM信号を出力許可する前に電圧指令datav、d
atawをdatamaxの値に設定しておいて、上アームの信号
はオフ、下アームの信号はオンにしておく。 上アーム
の信号はPWM信号出力許可されると図1のスイッチン
グ素子22、24のオンオフを操作し、 下アームの信
号は図1のスイッチング素子23、25のオンオフを操
作するものとする。For the V phase and the W phase, as shown in FIG. 9 (b), the voltage commands datav and d before the PWM signal output is permitted.
With ataw set to the value of datamax, the upper arm signal is off and the lower arm signal is on. When the PWM signal output permission is given to the signal of the upper arm, the switching elements 22 and 24 of FIG. 1 are turned on and off, and the signal of the lower arm is turned on and off of the switching elements 23 and 25 of FIG.
【0072】次に、図8の破線に示した位相(第1のタ
イミング)で、コンデンサからのパルス電圧の出力がで
きるように、つまり PWM信号出力許可ができるよう
に、永久磁石型同期モータの磁極位置の判定を行う。こ
の判定処理は、図9のカウンタに同期して、カウンタの
1周期ごとにまたは半周期ごとに繰り返して起動する処
理とする(図示せず)。上記判定処理で、図8の破線に示
した位相(第1のタイミング)と判断した場合には、PW
M信号出力許可を行う。PWM信号出力が許可される
と、予め設定しておいたU相V相W相の上アームの信
号、 下アームの信号がそれぞれのスイッチング素子に
伝えられ、スイッチング素子20、23、25はオン、
スイッチング素子21、22、24はオフのままであ
る。(PWM信号出力が禁止されているときは全てのス
イッチング素子はオフされている。)
上記の状態は、コンデンサ3からの電力に基づいて パ
ルス電圧が加えられている状態であり、パルス電圧を所
定期間T1加えた後、スイッチング素子20はオフ、ス
イッチング素子21はオンに切り替える必要がある。
図9(a)では、コンデンサ電圧に応じた所定期間T1を予
め計算しておき、パルス電圧の印加時間が該所定期間T
1になるように電圧指令datauを変化させている。 この
処理もカウンタに同期してカウンタの1周期ごとにまた
は半周期ごとに繰り返して起動する処理の一部として行
い、A点とB点で電圧指令datauを変化させている。Next, in order to output the pulse voltage from the capacitor at the phase (first timing) shown by the broken line in FIG. 8, that is, to permit the PWM signal output, the permanent magnet type synchronous motor is driven. Determine the magnetic pole position. This determination process is a process that is repeatedly activated every one cycle or every half cycle of the counter in synchronization with the counter of FIG. 9 (not shown). If it is determined that the phase (first timing) indicated by the broken line in FIG.
Permits M signal output. When the PWM signal output is permitted, the preset U-phase V-phase W-phase upper-arm signal and lower-phase arm signal are transmitted to the respective switching elements, and the switching elements 20, 23, 25 are turned on,
The switching elements 21, 22, 24 remain off. (When the PWM signal output is prohibited, all the switching elements are turned off.) In the above state, the pulse voltage is applied based on the power from the capacitor 3, and the pulse voltage is set to the predetermined value. After the period T1 is added, it is necessary to switch the switching element 20 off and the switching element 21 on.
In FIG. 9A, a predetermined period T1 according to the capacitor voltage is calculated in advance, and the application time of the pulse voltage is the predetermined period T1.
The voltage command datau is changed so that it becomes 1. This processing is also performed as a part of the processing that is started repeatedly in synchronization with the counter every cycle of the counter or every half cycle, and the voltage command datau is changed at points A and B.
【0073】また、PWM信号出力が許可されてからA
点までの時間を予め調べておき、最終的にパルス電圧の
所定期間T1になるように、A点での電圧を計算する。B
点では電圧datauをdatamaxの値として、上アームの信号
はオフ、下アームの信号はオンにして、即ち、スイッチ
ング素子20はオフ、スイッチング素子21はオンにし
て、3相短絡に移行する。After the PWM signal output is permitted, A
The time to the point is checked in advance, and the voltage at the point A is calculated so that the pulse voltage finally reaches the predetermined period T1. B
At the point, the voltage datau is set to the value of datamax, the signal of the upper arm is turned off, the signal of the lower arm is turned on, that is, the switching element 20 is turned off and the switching element 21 is turned on, and the three-phase short circuit is performed.
【0074】ここで、所定期間T1の大きさによって
は、 A点で電圧指令を変化させるのではなく、B点で0
からdatamaxの間の電圧datauを設定することも起こる。
この時は上アームのオンの信号はB点で一度オフとな
り、電圧datauとカウンタが一致するところでもう一度
オンとなり、 最後にC点でオフになり3相短絡に移行す
ることになる。 このように2回に分けてコンデンサの
電圧を加えた場合でも(合計の時間は所定期間T1であ
る)、 連続した期間T1のパルス電圧を加えた場合と同
じ特性を示す。Here, depending on the size of the predetermined period T1, the voltage command is not changed at the point A but 0 at the point B.
It also happens to set the voltage datau between and datamax.
At this time, the ON signal of the upper arm is turned off once at the point B, turned on again when the voltage datau and the counter match, and finally turned off at the point C, and the three-phase short circuit occurs. Even when the voltage of the capacitor is applied twice in this way (the total time is the predetermined period T1), the same characteristics as when the pulse voltage of the continuous period T1 is applied are exhibited.
【0075】このように コンデンサからの電圧をPW
M信号として加えることによっても、3相短絡開始時の
電流の偏りを補正して、過大電流を防止するのに有効で
ある。In this way, the voltage from the capacitor is changed to PW
The addition as the M signal is also effective in correcting the bias of the current at the start of the three-phase short circuit and preventing the excessive current.
【0076】上述の処理は、U相にパルス電圧を加える
場合を例に取り説明してきたが、V相、W相にパルス電
圧を加える場合にも適応できる。換言すれば、本発明に
よる他の特徴は、制御部11が、PWM方式を用いてオ
ンオフ制御を実行するものであって、短絡移行手段は、
当該短絡移行手段が実行する先行オンオフ制御に該P
WM方式を兼用し、構成の簡素化を得る点にある。The above-described processing has been described by taking the case where the pulse voltage is applied to the U phase as an example, but it can be applied to the case where the pulse voltage is applied to the V phase and the W phase. In other words, another feature of the present invention is that the control unit 11 executes the on / off control by using the PWM method, and the short-circuit transition means includes:
The preceding ON / OFF control executed by the short-circuit transfer means is set to the P
The point is that the WM method is also used and the configuration is simplified.
【0077】ところで、上述の説明は、3相短絡時に1
つの相(例えばU相)に最も大きな過渡電流が流れること
を想定し、そして、該1つの相に関してパルス電圧を加
える最適な時点を、例えば、磁極位置から判定している
ものである。これに対し、別の方法も考えられる。これ
について、以下、説明する。例えば、永久磁石型同期モ
ータが具備する磁極位置検出手段が検出した磁極位置を
利用して、最も大きな過渡電流が流れる相を選定する
「相選定手段」を設けることによって、U、V、W相のうち
の選定相に対して 即時に3相短絡を開始できるので、
1つの相だけに対する最適な位相(所定時点)を待ってい
るよりも、確実にかつ短時間に3相短絡移行処理を開始
できるという利点がある。By the way, in the above description, when the three-phase short circuit occurs,
It is assumed that the largest transient current flows in one phase (for example, U phase), and the optimum time to apply the pulse voltage for the one phase is determined from the magnetic pole position, for example. On the other hand, another method can be considered. This will be described below. For example, by providing "phase selection means" for selecting the phase through which the largest transient current flows, by using the magnetic pole position detected by the magnetic pole position detection means included in the permanent magnet type synchronous motor, the U, V, W phases are provided. Since a 3-phase short circuit can be started immediately for the selected phase of
There is an advantage that the three-phase short-circuit transfer process can be started more reliably and in a shorter time than waiting for the optimum phase (predetermined time point) for only one phase.
【0078】そして、この選定された相に対して、これ
まで述べてきたように平滑コンデンサに蓄積された電荷
を所定期間印加して、過渡電流成分を打ち消すように制
御する「打ち消し制御手段」を設けることによって、3相
短絡時に発生する過電流を防止できる。この方法は、安
全性が重要視される電気自動車の電気自動車用制御装置
に好適であると言える。Then, as described above, the "cancellation control means" for controlling so as to cancel the transient current component by applying the electric charge accumulated in the smoothing capacitor to the selected phase for a predetermined period as described above. By providing the overcurrent, it is possible to prevent an overcurrent generated when a three-phase short circuit occurs. It can be said that this method is suitable for an electric vehicle control device of an electric vehicle where safety is important.
【0079】即ち、本発明による別の特徴は、電気自動
車用制御装置において、回転する3相の永久磁石型同期
型モータのスイッチング制御(オンオフ制御)を突然停止
したときに当該永久磁石型同期モータの発電電力によっ
て発生した過渡電流成分が流れるスイッチング素子の相
を選定する相選定手段と、該選択された相に対して平滑
用コンデンサの蓄電電力を所定期間の間印加して、過渡
電流成分を打ち消すよう制御する打ち消し制御手段とを
具備するところにある。That is, another feature of the present invention is that in a controller for an electric vehicle, when the switching control (on / off control) of a rotating three-phase permanent magnet synchronous motor is suddenly stopped, the permanent magnet synchronous motor is controlled. Phase selection means for selecting the phase of the switching element through which the transient current component generated by the generated electric power flows, and the stored power of the smoothing capacitor is applied to the selected phase for a predetermined period to determine the transient current component. And a cancellation control means for controlling to cancel.
【0080】一方、図1に戻って、 3相短絡を行って
いるときは、モータ1の誘起電圧はインバータ2の入力
側には発生しないので、 補助リレー8およびメインリ
レー7の投入を行っても抵抗9や接続回路に過電流が流
れることはなくなり有効である。On the other hand, returning to FIG. 1, when the three-phase short circuit is performed, the induced voltage of the motor 1 is not generated at the input side of the inverter 2. Therefore, the auxiliary relay 8 and the main relay 7 are turned on. Is effective because an overcurrent does not flow through the resistor 9 and the connection circuit.
【0081】また、3相短絡は永久磁石型同期モータに
ブレーキトルクを発生させ、モータ速度を下げる効果も
有する。 そして、メインリレー7の投入後、電流制御
部12が行えるモータ速度の範囲であれば、短絡移行処
理部13を中止して電流制御部12を再開し、電流制御
部12の結果得られる電圧指令を、 搬送波との比較を
行ってPWM信号としてインバータのゲート部に出力す
るものである。The three-phase short circuit also has an effect of generating a brake torque in the permanent magnet type synchronous motor and reducing the motor speed. Then, after the main relay 7 is turned on, if it is within the range of the motor speed that the current control unit 12 can perform, the short circuit transition processing unit 13 is stopped and the current control unit 12 is restarted, and the voltage command obtained as a result of the current control unit 12 Is compared with the carrier wave and output as a PWM signal to the gate section of the inverter.
【0082】更に、電気自動車が坂道(下り坂)で速度が
出すぎてモータ制御(電流制御)が不可能な場合や、電気
自動車が高速走行中にキースイッチをオフして制御が完
全に停止した状態から再度キースイッチをオンしてモー
タ制御を開始する場合などが考えられる電気自動車用制
御装置( 電気自動車の走行駆動に用いた永久磁石型同期
モータを制御する制御装置)に、本発明は適用可能であ
り、 特に、運転者が誤って電気自動車用制御装置のオ
ンオフ制御を突然停止した場合の安全性確保に有効であ
る。Further, when the electric vehicle is too slow on a slope (downhill) and the motor control (current control) is impossible, or when the electric vehicle is traveling at high speed, the key switch is turned off to completely stop the control. The present invention provides a control device for an electric vehicle (a control device for controlling a permanent magnet type synchronous motor used for driving and driving an electric vehicle) in which the key switch is turned on again to start motor control from the state described above. It is applicable, and is particularly effective for ensuring safety when the driver accidentally suddenly stops the on / off control of the electric vehicle control device.
【0083】また、インバータのスイッチング素子を使
用した永久磁石型同期モータの3相短絡を行うことによ
り、リレー回路の投入を行うことや、ブレーキ作用によ
って電気自動車の速度を下げることができる。電気自動
車の速度が下がってきたところで、3相短絡を中止して
モータの制御を開始することも可能である。Further, by performing a three-phase short circuit of the permanent magnet type synchronous motor using the switching element of the inverter, the relay circuit can be turned on and the speed of the electric vehicle can be reduced by the braking action. When the speed of the electric vehicle decreases, it is possible to stop the three-phase short circuit and start the control of the motor.
【0084】さらに、この方式はバッテリの代わりにコ
ンバータ等の直流電源を使用した場合にも適用できる。Furthermore, this method can be applied to the case where a DC power source such as a converter is used instead of the battery.
【0085】[0085]
【発明の効果】本発明によれば、永久磁石型同期モータ
の回転時に事前制御を実行してから3相短絡に移行する
ので、過大電流の発生が防止される。すなわち、永久磁
石型同期モータが高速回転しているときの再起動時にお
ける3相短絡処理を、3相短絡初期時にスイッチング素
子に過大電流が流すことになく行うことができる。これ
により、スイッチング素子が壊れるのを防止でき、永久
磁石型同期モータ用制御装置の高速回転時の安全性を高
めることに効果がある。According to the present invention, since the three-phase short circuit is performed after the pre-control is executed during the rotation of the permanent magnet type synchronous motor, the generation of the excessive current is prevented. That is, the three-phase short-circuit process at the time of restarting when the permanent magnet type synchronous motor is rotating at high speed can be performed without causing an excessive current to flow through the switching element at the initial stage of the three-phase short-circuit. As a result, it is possible to prevent the switching element from being broken, and it is effective to enhance the safety of the permanent magnet type synchronous motor control device at high speed rotation.
【図1】本発明の一実施例の永久磁石型同期モータ用制
御装置を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a controller for a permanent magnet type synchronous motor according to an embodiment of the present invention.
【図2】図1の一実施例における短絡制御の処理フロー
図である。FIG. 2 is a process flow chart of short circuit control in the embodiment of FIG.
【図3】図1の一実施例による短絡制御の動作説明図で
ある。FIG. 3 is an operation explanatory diagram of short circuit control according to the embodiment of FIG.
【図4】短絡制御時のモータ電流−時間特性を説明する
図である。FIG. 4 is a diagram illustrating motor current-time characteristics during short circuit control.
【図5】図1の一実施例による先行オンオフ制御を実行
して、3相短絡を行った場合のモータ電流およびモータ
トルク特性を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing motor current and motor torque characteristics when a three-phase short circuit is performed by executing the preceding on / off control according to the embodiment of FIG. 1;
【図6】図5の場合のモータ等価回路を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a motor equivalent circuit in the case of FIG. 5;
【図7】図5の場合のモータ電流-時間特性を示す図で
ある。FIG. 7 is a diagram showing a motor current-time characteristic in the case of FIG.
【図8】本発明による一実施例の第1のタイミングを示
す図である。FIG. 8 is a diagram showing a first timing according to an embodiment of the present invention.
【図9】本発明による一実施例の搬送波比較によるコン
デンサ電圧印加の方法を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing a method of applying a capacitor voltage by comparing carriers according to an embodiment of the present invention.
【図10】従来の装置による、3相短絡を行った場合の
モータ電流およびモータトルク特性を説明する図であ
る。FIG. 10 is a diagram illustrating motor current and motor torque characteristics when a three-phase short circuit is performed by a conventional device.
【図11】図10の場合のモータ等価回路を説明する図
である。11 is a diagram illustrating a motor equivalent circuit in the case of FIG.
1…永久磁石型同期モータ、2…インバータ、3…平滑
用コンデンサ、4…磁極位置センサ、5…エンコーダ、
6…電流センサ、7…メインリレー、8…補助リレー、
9…抵抗、10…バッテリ、11…制御部、12…電流
制御部、13…短絡移行処理部、14…電圧指令切り替
え部、15…搬送波比較部、 16…PWM信号出力許
可部、17…コンデンサ電圧印加時間計算部、18…短
絡用電圧指令計算部、19…短絡信号出力タイミング検
出部、20、21、22、23、24、25…スイッチ
ング素子1 ... Permanent magnet type synchronous motor, 2 ... Inverter, 3 ... Smoothing capacitor, 4 ... Magnetic pole position sensor, 5 ... Encoder,
6 ... Current sensor, 7 ... Main relay, 8 ... Auxiliary relay,
9 ... Resistance, 10 ... Battery, 11 ... Control part, 12 ... Current control part, 13 ... Short circuit transition processing part, 14 ... Voltage command switching part, 15 ... Carrier comparison part, 16 ... PWM signal output permission part, 17 ... Capacitor Voltage application time calculation unit, 18 ... Short circuit voltage command calculation unit, 19 ... Short circuit signal output timing detection unit, 20, 21, 22, 23, 24, 25 ... Switching element
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小原 三四郎 茨城県ひたちなか市大字高場2520番地 株式会社 日立製作所 自動車機器事業 部内 (56)参考文献 特開 平5−268794(JP,A) 特開 平7−184394(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02P 6/24 B60L 9/18 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (72) Inventor Sanshiro Ohara 2520 Takaba, Hitachinaka City, Ibaraki Prefecture Hitachi Ltd. Automotive Equipment Division (56) Reference JP-A-5-268794 (JP, A) JP-A 7-184394 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) H02P 6/24 B60L 9/18
Claims (9)
3相ブリッジ回路を構成し、スイッチング素子を介して
直流電力から変換した交流電力を3相の永久磁石型同期
モータに供給するインバータと、前記インバータに供給
される前記直流電力を平滑化する平滑用コンデンサと、
前記インバータを制御する制御部とを備えたモータ制御
装置において、前記制御部は、前記3相の永久磁石型同
期モータが回転中であって前記スイッチング素子がすべ
てオフ状態からの再起動制御における3相短絡制御に先
行して、前記3相ブリッジ回路の前記直流電力の正極側
に接続された1相分、または2相分のスイッチング素子
と前記直流電源の負極側に接続され前記正極側に対応す
る他の相としての2相分または1相分のスイッチング素
子をモータの磁極位置で決まる所定の時点でオン状態と
して過渡電流成分を打ち消すように前記コンデンサ電圧
を印加し、前記過渡電流成分を抑制するために所定期間
継続して印加した後、前記スイッチング素子の制御を3
相短絡制御に切り替える短絡移行手段を備えた制御部で
あることを特徴とする永久磁石型同期モータ用制御装
置。 1. A three-phase bridge circuit comprising at least six switching elements, wherein an AC power converted from DC power via the switching elements is supplied to a three-phase permanent magnet synchronous motor and an inverter is supplied to the inverter. A smoothing capacitor for smoothing the DC power,
In a motor control device including a control unit that controls the inverter, the control unit controls the restart of the three-phase permanent magnet synchronous motor while the switching elements are all in the OFF state. Prior to the phase short-circuit control, one phase or two phases of switching elements connected to the positive side of the DC power of the three-phase bridge circuit and the negative side of the DC power supply are connected to correspond to the positive side. The switching element for two phases or one phase as the other phase is turned on at a predetermined time determined by the magnetic pole position of the motor to apply the capacitor voltage so as to cancel the transient current component and suppress the transient current component. In order to keep the voltage applied for a predetermined period of time, the switching element is controlled for 3 times.
A control unit for a permanent magnet type synchronous motor, which is a control unit having a short-circuit shifting means for switching to phase short-circuit control.
インバータに前記直流電力を供給する直流電源との間の
電気的接続を入り切りする開閉手段と、前記短絡移行手
段により前記3相短絡移行制御が終了した後に前記開閉
手段を投入する開閉制御を前記制御部によりおこなうこ
とを特徴とする永久磁石型同期モータ用制御装置。 2. The opening / closing means for turning on / off an electrical connection between the inverter and a DC power supply for supplying the DC power to the inverter, and the three-phase short-circuit transfer control by the short-circuit transfer means. A control device for a permanent magnet type synchronous motor, wherein the control unit controls the opening / closing of closing the opening / closing means after completion.
る前記短絡制御に先行する前記スイッチング素子の制御
は前記制御部によりPWM方式で制御されることを特徴
とする永久磁石型同期モータ用制御装置。 3. The control device for a permanent magnet type synchronous motor according to claim 1, wherein the control of the switching element prior to the short-circuit control by the short-circuit shifting means is controlled by the control unit by a PWM method. .
記同期モータが回転時の定常電流成分の最大値あるいは
最小値もしくは前記定常電流成分の変化が負から正ある
いは正から負に移行する変曲部であることを特徴とする
永久磁石型同期モータ用制御装置。 4. The method of claim 1, wherein the predetermined time is the synchronous motor is shifted to the negative from the change of the maximum value or the minimum value or the constant current component of the constant current component during rotation negative from positive or positive A permanent magnet type synchronous motor controller characterized by being an inflection part.
の関係から求めたT1期間であることを特徴とする永久
磁石型同期モータ用制御装置。 T1=−τ・ln(i2/(i2+i1)) ただし、τは3相短絡時の過渡電流成分の減衰時定数、 i1は3相短絡時の定常電流成分の振幅、 i2は平滑用コンデンサ電圧によって流れる電流の最終値、 lnは自然対数である。 5. The method of claim 1, wherein the predetermined time period, a permanent magnet synchronous motor control device, characterized in that the period T1 determined from the following relationship. T1 = -τ ・ ln (i2 / (i2 + i1)) where τ is the decay time constant of the transient current component at the time of three-phase short circuit, i1 is the amplitude of the steady current component at the time of three-phase short circuit, and i2 is the smoothing capacitor voltage. The final value of the current that flows, ln, is the natural logarithm.
平滑用コンデンサの電圧に基づいて変化させることを特
徴とする永久磁石型同期モータ用制御装置。 6. The method of claim 1, wherein the predetermined time period, a permanent magnet synchronous motor control device, characterized in that vary based on the voltage of the smoothing capacitor.
久磁石型同期モータの磁極位置から決定することを特徴
とする永久磁石型同期モータ用制御装置。 7. The permanent magnet synchronous motor control device according to claim 4, wherein the inflection portion is determined from a magnetic pole position of the permanent magnet synchronous motor.
転状態からインバータによる駆動に切り替える永久磁石
型同期モータ用制御装置において、前記インバータ駆動
による3相短絡制御に先行して前記永久磁石型同期モー
タの磁極位置により決まる所定時点から、前記インバー
タにより3相短絡に伴う過渡電流を打ち消すためのスイ
ッチング制御をおこなった後に3相短絡制御に移行する
短絡移行処理手段を含む制御部を備えたことを特徴とす
る永久磁石型同期モ―タ用制御装置。 8. A permanent magnet synchronous motor control device for switching from a free-run rotation state of a three-phase permanent magnet synchronous motor to driving by an inverter, wherein the three-phase short circuit control by the inverter drive precedes the permanent magnet synchronous. A control unit including a short-circuit shift processing unit that shifts to 3-phase short-circuit control after performing switching control for canceling a transient current due to 3-phase short-circuit by the inverter from a predetermined time determined by the magnetic pole position of the motor. A controller for a permanent magnet type synchronous motor that features.
タを、請求項1ないし請求項4または8のいずれか1項
記載の永久磁石型同期モータ用制御装置を用いて制御す
ることを特徴とする電気自動車用制御装置。 9. A permanent magnet type synchronous motor for driving an electric vehicle is controlled by using the permanent magnet type synchronous motor control device according to any one of claims 1 to 4 or 8. Control device for electric vehicle.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01280098A JP3394436B2 (en) | 1997-01-27 | 1998-01-26 | Control device for permanent magnet type synchronous motor and control device for electric vehicle |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9-12396 | 1997-01-27 | ||
| JP1239697 | 1997-01-27 | ||
| JP01280098A JP3394436B2 (en) | 1997-01-27 | 1998-01-26 | Control device for permanent magnet type synchronous motor and control device for electric vehicle |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10271884A JPH10271884A (en) | 1998-10-09 |
| JP3394436B2 true JP3394436B2 (en) | 2003-04-07 |
Family
ID=26348008
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP01280098A Expired - Fee Related JP3394436B2 (en) | 1997-01-27 | 1998-01-26 | Control device for permanent magnet type synchronous motor and control device for electric vehicle |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3394436B2 (en) |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19905457A1 (en) * | 1999-02-11 | 2000-08-31 | Daimler Chrysler Ag | Device and method for controlling a pulse-controlled inverter for controlling an electrical machine |
| JP4735042B2 (en) * | 2005-05-19 | 2011-07-27 | 株式会社安川電機 | Permanent magnet motor restart device |
| JP2010016953A (en) | 2008-07-02 | 2010-01-21 | Mitsubishi Electric Corp | Generator motor for vehicle and control method for the same |
| JP5857394B2 (en) * | 2010-09-15 | 2016-02-10 | 日産自動車株式会社 | Inverter device and inverter control method |
| JP2012249397A (en) * | 2011-05-27 | 2012-12-13 | Hitachi Appliances Inc | Motor control device and air conditioner using the same |
| WO2014118942A1 (en) * | 2013-01-31 | 2014-08-07 | 三菱電機株式会社 | Motor drive device |
| JP6201867B2 (en) * | 2014-03-31 | 2017-09-27 | アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 | Inverter control device |
| JP6173516B1 (en) * | 2016-03-30 | 2017-08-02 | 三菱電機株式会社 | Electric motor control apparatus and electric motor control method |
| JP6203318B1 (en) * | 2016-04-06 | 2017-09-27 | 三菱電機株式会社 | Electric motor control apparatus and electric motor control method |
| JP6342043B1 (en) * | 2017-06-20 | 2018-06-13 | 三菱電機株式会社 | Electric motor control apparatus and electric motor control method |
| WO2019049836A1 (en) * | 2017-09-08 | 2019-03-14 | Ntn株式会社 | Vehicle motive power assistance system |
-
1998
- 1998-01-26 JP JP01280098A patent/JP3394436B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10271884A (en) | 1998-10-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5914582A (en) | Permanent magnet synchronous motor controller and electric vehicle controller | |
| US5656911A (en) | Circuit for driving permanent-magnet synchronous motor using proportional controller | |
| RU2466040C1 (en) | Power inverter | |
| US6501243B1 (en) | Synchronous motor-control apparatus and vehicle using the control apparatus | |
| US6236172B1 (en) | Driving system for electric vehicle | |
| EP2613435B1 (en) | Drive system of synchronized electric motor | |
| JP3262257B2 (en) | Electric vehicle control device and control method | |
| KR100800901B1 (en) | Motor control unit | |
| EP2675060A1 (en) | Power conversion apparatus | |
| US20140070742A1 (en) | System and method for implementing a remedial electrical short | |
| JPH11308704A (en) | Electric vehicle control device and control method | |
| JP3394436B2 (en) | Control device for permanent magnet type synchronous motor and control device for electric vehicle | |
| JP7205176B2 (en) | motor drive system | |
| EP2538545A2 (en) | Sensorless control unit for brushless DC motor | |
| EP3761502B1 (en) | Rotating machine drive system | |
| EP3736969B1 (en) | A method of determining the position of a freely rotating rotor in a permanent magnet motor, and a control ciruit | |
| JP2018160972A (en) | Motor drive circuit control device and motor drive circuit diagnosis method | |
| EP1792392A1 (en) | Power converter controlling apparatus and method applying a fault protection scheme in a motor drive system | |
| EP1333563A1 (en) | A method for compensating for dead time non-linearities in a pulse with modulation controlled switching scheme | |
| US20200287482A1 (en) | Control circuit for electric tool | |
| JP2004282838A (en) | Inverter-driven induction motor braking method | |
| JP4269921B2 (en) | Brushless motor drive device | |
| JP2001231286A (en) | Dc brushless motor system | |
| CN113037146B (en) | A start-stop control method and system for a motor | |
| JP2008043069A (en) | Electric vehicle control device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080131 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090131 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090131 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100131 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110131 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110131 Year of fee payment: 8 |
|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
| S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110131 Year of fee payment: 8 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110131 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120131 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130131 Year of fee payment: 10 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |