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JP7059925B2 - Inverter controller - Google Patents
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JP7059925B2 - Inverter controller - Google Patents

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Description

本発明は、インバータ制御装置に関する。 The present invention relates to an inverter control device.

従来、三相交流回転電機に流れる各相の電流に基づきインバータ回路に設けられたスイッチング素子を動作させるインバータ制御装置が知られている(特許文献1参照)。
特許文献1に開示されるインバータ制御装置は、スイッチング素子をPWM制御するPWM制御部と、スイッチング素子を矩形波制御する矩形波制御部と、PWM制御と矩形波制御とを切り替える制御切替部とを備えている。制御切替部は、三相交流回転電機のd軸電圧指令値及びq軸電圧指令値に基づき変調率Vaを演算している。制御切替部は、三相交流回転電機がPWM制御されている状態で、変調率Vaが閾値を上回った場合に三相交流回転電機が矩形波制御される状態に切り替える。ここで、d軸電圧指令値及びq軸電圧指令値は、トルク指令値に基づき演算されたd軸電流指令値及びq軸電流指令値と、三相交流回転電機に流れる各相の電流を変換したd軸電流値及びq軸電流値との差分をフィードバック制御することにより演算されている。なお、PWM制御とは三相交流回転電機の低回転領域において実施される制御であり、矩形波制御とは三相交流回転電機の高回転領域において実施される制御である。
Conventionally, an inverter control device for operating a switching element provided in an inverter circuit based on the current of each phase flowing through a three-phase AC rotary electric machine is known (see Patent Document 1).
The inverter control device disclosed in Patent Document 1 includes a PWM control unit that PWM-controls a switching element, a square wave control unit that controls a square wave of a switching element, and a control switching unit that switches between PWM control and square wave control. I have. The control switching unit calculates the modulation factor Va based on the d-axis voltage command value and the q-axis voltage command value of the three-phase AC rotary electric machine. The control switching unit switches to a state in which the three-phase AC rotary electric machine is controlled by a square wave when the modulation factor Va exceeds the threshold value in the state where the three-phase AC rotary electric machine is PWM-controlled. Here, the d-axis voltage command value and the q-axis voltage command value are converted between the d-axis current command value and the q-axis current command value calculated based on the torque command value and the current of each phase flowing through the three-phase AC rotary electric machine. It is calculated by feedback-controlling the difference between the d-axis current value and the q-axis current value. The PWM control is a control performed in a low rotation region of a three-phase AC rotary electric machine, and a square wave control is a control performed in a high rotation region of a three-phase AC rotary electric machine.

特開2016-226191号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2016-226191

ところで、d軸電流指令値及びq軸電流指令値は、d軸電流指令値及びq軸電流指令値とd軸電流値及びq軸電流値との差分をフィードバック制御することにより演算されるため、例えば図5(a)に示すように変調率Vaが閾値の近傍で変動する可能性がある。そのため、変調率Vaが閾値を上回ってもすぐに閾値を下回るように変動する場合が考えられる。この場合、例えば図5(b)に示すように変調率Vaが閾値を上回る状態が所定時間継続すると、図5(c)に示すようにPWM制御から矩形制御に切り替えることが考えられるが、当該所定時間の分だけPWM制御から矩形波制御に切り替えることができない。すなわち、PWM制御から矩形波制御に切り替えられない状態となるため三相交流回転電機のトルク応答性が低下してしまう。 By the way, since the d-axis current command value and the q-axis current command value are calculated by feedback-controlling the difference between the d-axis current command value and the q-axis current command value and the d-axis current value and the q-axis current value. For example, as shown in FIG. 5A, the modulation factor Va may fluctuate in the vicinity of the threshold value. Therefore, even if the modulation factor Va exceeds the threshold value, it may fluctuate so as to immediately fall below the threshold value. In this case, for example, if the state in which the modulation factor Va exceeds the threshold value continues for a predetermined time as shown in FIG. 5 (b), it is conceivable to switch from the PWM control to the rectangular control as shown in FIG. 5 (c). It is not possible to switch from PWM control to square wave control for a predetermined time. That is, since the PWM control cannot be switched to the rectangular wave control, the torque response of the three-phase AC rotary electric machine deteriorates.

本発明の目的は、PWM制御から矩形波制御への切り替えに伴う三相交流回転電機のトルク応答性を向上させることができるインバータ制御装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide an inverter control device capable of improving the torque response of a three-phase AC rotary electric machine when switching from PWM control to square wave control.

上記課題を解決するインバータ制御装置は、PWM制御信号を出力することにより三相交流回転電機を駆動させるスイッチング素子をPWM制御するPWM制御部と、矩形波信号を出力することにより前記スイッチング素子を矩形波制御する矩形波制御部と、前記PWM制御信号と前記矩形波信号とを切り替えて出力することにより前記PWM制御と前記矩形波制御とを切り替える制御切替部とを備えたインバータ制御装置であって、前記三相交流回転電機の各相の電流値及び前記三相交流回転電機の回転速度に基づき前記三相交流回転電機の誘起電圧を演算する誘起電圧演算部を備え、前記制御切替部は、前記PWM制御信号を出力している状態で前記誘起電圧が閾値を上回る場合、前記矩形波信号に切り替えて出力する。 The inverter control device that solves the above problems has a PWM control unit that PWM-controls a switching element that drives a three-phase AC rotary electric machine by outputting a PWM control signal, and a rectangular wave signal that outputs the switching element in a rectangular shape. An inverter control device including a square wave control unit for wave control and a control switching unit for switching between the PWM control and the square wave control by switching and outputting the PWM control signal and the square wave signal. The control switching unit includes an induced voltage calculation unit that calculates the induced voltage of the three-phase AC rotary electric machine based on the current value of each phase of the three-phase AC rotary electric machine and the rotation speed of the three-phase AC rotary electric machine. When the induced voltage exceeds the threshold while the PWM control signal is being output, the signal is switched to the square wave signal and output.

これによれば、三相交流回転電機の各相の電流値及び三相交流回転電機の回転速度に基づいて三相交流回転電機の誘起電圧を演算している。そして、制御切替部は、スイッチング素子がPWM制御されている状態で誘起電圧が閾値を上回る場合、矩形波信号を出力する。すなわち、インバータ制御装置は、PWM制御から矩形波制御に切り替えるときに誘起電圧を指標としている。従来の三相交流回転電機のd軸電圧指令値及びq軸電圧指令値を用いて演算される変調率を指標として用いる場合と比較して、三相交流回転電機の誘起電圧は、三相交流回転電機の駆動状態が反映された電流値及び回転速度によって演算される。そのため、誘起電圧は、閾値近傍での変動が少ない。そして、インバータ制御装置は、三相交流回転電機の誘起電圧を指標として用いることにより三相交流回転電機の駆動状態によってPWM制御から矩形波制御に切り替えることになる。そのため、誘起電圧が閾値を上回る場合にPWM制御から矩形波制御に即座に切り替えることができる。したがって、PWM制御から矩形波制御への切り替えに伴うトルク応答性を向上させることができる。 According to this, the induced voltage of the three-phase AC rotary electric machine is calculated based on the current value of each phase of the three-phase AC rotary electric machine and the rotation speed of the three-phase AC rotary electric machine. Then, the control switching unit outputs a rectangular wave signal when the induced voltage exceeds the threshold value in the state where the switching element is PWM controlled. That is, the inverter control device uses the induced voltage as an index when switching from PWM control to rectangular wave control. Compared with the case where the modulation factor calculated using the d-axis voltage command value and the q-axis voltage command value of the conventional three-phase AC rotary electric machine is used as an index, the induced voltage of the three-phase AC rotary electric machine is the three-phase AC. It is calculated by the current value and rotation speed that reflect the drive state of the rotary electric machine. Therefore, the induced voltage has little fluctuation near the threshold value. Then, the inverter control device switches from PWM control to square wave control depending on the drive state of the three-phase AC rotary electric machine by using the induced voltage of the three-phase AC rotary electric machine as an index. Therefore, when the induced voltage exceeds the threshold value, the PWM control can be immediately switched to the rectangular wave control. Therefore, it is possible to improve the torque response associated with the switching from the PWM control to the rectangular wave control.

上記のインバータ制御装置において、前記三相交流回転電機の前記各相の電流値をd軸電流値及びq軸電流値に変換する第1座標変換部を備え、前記PWM制御部は、トルク指令値に基づき前記三相交流回転電機のd軸電流指令値及びq軸電流指令値を演算する電流指令値演算部と、前記d軸電流指令値と前記d軸電流値との差分及び前記q軸電流指令値と前記q軸電流値との差分をフィードバック制御することにより前記三相交流回転電機のd軸電圧指令値及びq軸電圧指令値を演算する電流制御部と、前記d軸電圧指令値及び前記q軸電圧指令値を前記三相交流回転電機の各相に発生させる電圧の目標値である三相電圧指令値に変換する第2座標変換部と、前記三相電圧指令値に基づき前記PWM制御信号を生成するPWM信号生成部と、を有し、前記d軸電流指令値、前記q軸電流指令値、及び前記回転速度に基づき前記三相交流回転電機に発生すると推定される推定誘起電圧を演算する推定誘起電圧演算部を更に備え、前記制御切替部は、前記矩形波信号を出力している状態で前記推定誘起電圧が前記閾値を下回る場合、前記PWM制御信号を出力するとよい。 The inverter control device includes a first coordinate conversion unit that converts the current value of each phase of the three-phase AC rotary electric machine into a d-axis current value and a q-axis current value, and the PWM control unit is a torque command value. Based on the above, the current command value calculation unit that calculates the d-axis current command value and the q-axis current command value of the three-phase AC rotary electric machine, the difference between the d-axis current command value and the d-axis current value, and the q-axis current. A current control unit that calculates the d-axis voltage command value and the q-axis voltage command value of the three-phase AC rotary electric machine by feedback-controlling the difference between the command value and the q-axis current value, the d-axis voltage command value, and the d-axis voltage command value. The second coordinate conversion unit that converts the q-axis voltage command value into a three-phase voltage command value, which is a target value of the voltage generated in each phase of the three-phase AC rotary electric machine, and the PWM based on the three-phase voltage command value. It has a PWM signal generation unit that generates a control signal, and an estimated induced voltage estimated to be generated in the three-phase AC rotary electric machine based on the d-axis current command value, the q-axis current command value, and the rotation speed. Further, the control switching unit may output the PWM control signal when the estimated induced voltage is lower than the threshold value in a state where the rectangular wave signal is output.

矩形波制御からPWM制御に切り替える際に、制御切替部による制御の切り替えが遅れてしまうと三相交流回転電機に過剰の電流が流れてしまうおそれがある。
その点、これによれば、d軸電流指令値、q軸電流指令値、及び回転速度に基づき三相交流回転電機に発生すると推定される推定誘起電圧を演算している。そして、制御切替部は、スイッチング素子が矩形波制御されている状態で推定誘起電圧が閾値を下回る場合、PWM制御信号を出力する。すなわち、インバータ制御装置は、矩形波制御からPWM制御に切り替えるときに推定誘起電圧を指標としている。三相交流回転電機の駆動状態を示す電流値及び回転速度に基づき演算される誘起電圧よりも早く演算されるため、矩形波制御からPWM制御への切り替えを早めに実施することができる。したがって、矩形波制御からPWM制御への切り替えに伴い三相交流回転電機への過剰な電流の供給を抑制できる。
When switching from rectangular wave control to PWM control, if the control switching by the control switching unit is delayed, an excessive current may flow in the three-phase AC rotary electric machine.
In that respect, according to this, the estimated induced voltage estimated to be generated in the three-phase AC rotary electric machine is calculated based on the d-axis current command value, the q-axis current command value, and the rotation speed. Then, the control switching unit outputs a PWM control signal when the estimated induced voltage is lower than the threshold value in a state where the switching element is controlled by a square wave. That is, the inverter control device uses the estimated induced voltage as an index when switching from the rectangular wave control to the PWM control. Since it is calculated faster than the induced voltage calculated based on the current value and the rotation speed indicating the driving state of the three-phase AC rotary electric machine, it is possible to switch from the square wave control to the PWM control earlier. Therefore, it is possible to suppress the supply of an excessive current to the three-phase AC rotary electric machine due to the switching from the rectangular wave control to the PWM control.

この発明によれば、PWM制御から矩形波制御への切り替えに伴う三相交流回転電機のトルク応答性を向上させることができる。 According to the present invention, it is possible to improve the torque response of the three-phase AC rotary electric machine accompanying the switching from the PWM control to the rectangular wave control.

インバータ制御装置の構成を示すブロック図。The block diagram which shows the structure of the inverter control device. 制御切替部の構成を示すブロック図。The block diagram which shows the structure of the control switching part. (a)は誘起電圧の変化を示すタイムチャート、(b)は制御方式の切り替えを示すタイムチャート。(A) is a time chart showing the change of the induced voltage, and (b) is a time chart showing the switching of the control method. (a)は推定誘起電圧の変化を示すタイムチャート、(b)は制御方式の切り替えを示すタイムチャート。(A) is a time chart showing the change of the estimated induced voltage, and (b) is a time chart showing the switching of the control method. (a)は変調率の変化を示すタイムチャート、(b)はタイマカウント値を示すタイムチャート、(c)は制御方式の切り替えを示すタイムチャート。(A) is a time chart showing a change in the modulation factor, (b) is a time chart showing a timer count value, and (c) is a time chart showing switching of a control method.

以下、インバータ制御装置を具体化した実施形態を図1~図4にしたがって説明する。なお、本実施形態のインバータ制御装置は、三相交流回転電機の駆動を制御するインバータ装置に適用されていることを前提として説明する。 Hereinafter, embodiments in which the inverter control device is embodied will be described with reference to FIGS. 1 to 4. The inverter control device of the present embodiment will be described on the premise that it is applied to an inverter device that controls the drive of a three-phase AC rotary electric machine.

図1に示すように、インバータ装置1は、インバータ回路10と、インバータ制御装置20とを備えている。インバータ回路10は、6つのスイッチング素子Q1~Q6と、6つのダイオードD1~D6を備えている。スイッチング素子Q1~Q6には、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(IGBT)が採用されている。正極母線と負極母線との間に、三相交流回転電機としてのモータ60のU相に接続される上アームを構成するスイッチング素子Q1と、当該U相に接続される下アームを構成するスイッチング素子Q2とが直列接続されている。また、正極母線と負極母線との間にモータ60のV相に接続される上アームを構成するスイッチング素子Q3と、当該V相に接続される下アームを構成するスイッチング素子Q4とが直列接続されている。また、正極母線と負極母線との間にモータ60のW相に接続される上アームを構成するスイッチング素子Q5と、当該W相に接続される下アームを構成するスイッチング素子Q6とが直列接続されている。スイッチング素子Q1~Q6には、ダイオードD1~D6のそれぞれが逆並列接続されている。正極母線及び負極母線には、コンデンサCを介してバッテリBが接続されている。このように構成されたインバータ回路10は、スイッチング素子Q1~Q6のスイッチング動作に伴いバッテリBの直流電圧を交流電圧に変換してモータ60に供給することでモータ60を駆動させる。なお、バッテリBには、電圧センサ65が設けられており、バッテリBの直流電圧Vdcを監視している。 As shown in FIG. 1, the inverter device 1 includes an inverter circuit 10 and an inverter control device 20. The inverter circuit 10 includes six switching elements Q1 to Q6 and six diodes D1 to D6. Insulated gate bipolar transistors (IGBTs) are used in the switching elements Q1 to Q6. Between the positive electrode bus and the negative electrode bus, the switching element Q1 constituting the upper arm connected to the U phase of the motor 60 as a three-phase AC rotary electric machine, and the switching element constituting the lower arm connected to the U phase. Q2 is connected in series. Further, the switching element Q3 constituting the upper arm connected to the V phase of the motor 60 and the switching element Q4 constituting the lower arm connected to the V phase are connected in series between the positive electrode bus and the negative electrode bus. ing. Further, the switching element Q5 constituting the upper arm connected to the W phase of the motor 60 and the switching element Q6 constituting the lower arm connected to the W phase are connected in series between the positive electrode bus and the negative electrode bus. ing. Diodes D1 to D6 are connected in antiparallel to the switching elements Q1 to Q6, respectively. A battery B is connected to the positive electrode bus and the negative electrode bus via a capacitor C. The inverter circuit 10 configured in this way drives the motor 60 by converting the DC voltage of the battery B into an AC voltage and supplying it to the motor 60 in accordance with the switching operation of the switching elements Q1 to Q6. The battery B is provided with a voltage sensor 65 to monitor the DC voltage Vdc of the battery B.

インバータ制御装置20は、第1座標変換部21と、回転速度演算部22と、ドライブ回路25と、PWM制御部30と、矩形波制御部40と、制御切替部50とを備えている。 The inverter control device 20 includes a first coordinate conversion unit 21, a rotation speed calculation unit 22, a drive circuit 25, a PWM control unit 30, a square wave control unit 40, and a control switching unit 50.

第1座標変換部21は、モータ60の各相の電流値Iu,Iv,Iwをモータ60の回転位置を示す電気角θeを用いてd軸電流値Id及びq軸電流値Iqに変換する。電流値Iu,Iv,Iwは、接続配線W1,W2,W3上にそれぞれ設けられた電流センサ61,62,63を介して検出される。電気角θeは、モータ60に設けられた位置検出部64により検出される。 The first coordinate conversion unit 21 converts the current values Iu, Iv, and Iw of each phase of the motor 60 into the d-axis current value Id and the q-axis current value Iq using the electric angle θe indicating the rotation position of the motor 60. The current values Iu, Iv, and Iw are detected via the current sensors 61, 62, and 63 provided on the connection wirings W1, W2, and W3, respectively. The electric angle θe is detected by the position detecting unit 64 provided in the motor 60.

回転速度演算部22は、モータ60の回転速度ωを演算する。回転速度演算部22は、位置検出部64により検出された電気角θeを微分することで回転速度ωを演算している。 The rotation speed calculation unit 22 calculates the rotation speed ω of the motor 60. The rotation speed calculation unit 22 calculates the rotation speed ω by differentiating the electric angle θe detected by the position detection unit 64.

PWM制御部30は、PWM制御信号S1を出力することによりモータ60を駆動させるインバータ回路10のスイッチング素子Q1~Q6をPWM制御する。PWM制御部30は、電流指令値演算部31と、減算部32,33と、電流制御部34と、第2座標変換部35と、PWM信号生成部36とを有している。 The PWM control unit 30 PWM-controls the switching elements Q1 to Q6 of the inverter circuit 10 that drives the motor 60 by outputting the PWM control signal S1. The PWM control unit 30 includes a current command value calculation unit 31, subtraction units 32 and 33, a current control unit 34, a second coordinate conversion unit 35, and a PWM signal generation unit 36.

電流指令値演算部31は、外部から入力されるトルク指令値Trefに基づきモータ60のd軸電流指令値Id*及びq軸電流指令値Iq*を演算する。例えば、電流指令値演算部31は、記憶部(図示略)に予め記憶されるトルク指令値Trefとd軸電流指令値Id*及びq軸電流指令値Iq*とが対向付けられたテーブルを用いてd軸電流指令値Id*及びq軸電流指令値Iq*を演算する。 The current command value calculation unit 31 calculates the d-axis current command value Id * and the q-axis current command value Iq * of the motor 60 based on the torque command value Tref input from the outside. For example, the current command value calculation unit 31 uses a table in which the torque command value Tref stored in advance in the storage unit (not shown), the d-axis current command value Id *, and the q-axis current command value Iq * are opposed to each other. The d-axis current command value Id * and the q-axis current command value Iq * are calculated.

減算部32は、d軸電流指令値Id*とd軸電流値Idとの差分ΔIdを演算する。減算部33は、q軸電流指令値Iq*とq軸電流値Iqとの差分ΔIqを演算する。
電流制御部34は、差分ΔId,ΔIqに基づきモータ60のd軸電圧指令値Vd*及びq軸電圧指令値Vq*を演算する。具体的には、電流制御部34は、差分ΔId,ΔIqをなくすようにフィードバック制御することでd軸電圧指令値Vd*及びq軸電圧指令値Vq*を演算する。
The subtraction unit 32 calculates the difference ΔId between the d-axis current command value Id * and the d-axis current value Id. The subtraction unit 33 calculates the difference ΔIq between the q-axis current command value Iq * and the q-axis current value Iq.
The current control unit 34 calculates the d-axis voltage command value Vd * and the q-axis voltage command value Vq * of the motor 60 based on the differences ΔId and ΔIq. Specifically, the current control unit 34 calculates the d-axis voltage command value Vd * and the q-axis voltage command value Vq * by performing feedback control so as to eliminate the differences ΔId and ΔIq.

第2座標変換部35は、位置検出部64により検出される電気角θeに基づきd軸電圧指令値Vd*及びq軸電圧指令値Vq*を三相電圧指令値Vu,Vv,Vwに変換する。三相電圧指令値Vu,Vv,Vwは、モータ60の各相に発生させる電圧値の目標値である。 The second coordinate conversion unit 35 converts the d-axis voltage command value Vd * and the q-axis voltage command value Vq * into the three-phase voltage command values Vu, Vv, Vw based on the electric angle θe detected by the position detection unit 64. .. The three-phase voltage command values Vu, Vv, and Vw are target values of voltage values generated in each phase of the motor 60.

PWM信号生成部36は、PWM制御により基準となる三角波と三相電圧指令値Vu,Vv,Vwとの比較結果に基づきインバータ回路10の各スイッチング素子Q1~Q6を開閉するためのPWM制御信号S1を生成する。 The PWM signal generation unit 36 is a PWM control signal S1 for opening and closing each switching element Q1 to Q6 of the inverter circuit 10 based on the comparison result between the triangular wave as a reference and the three-phase voltage command values Vu, Vv, Vw by PWM control. To generate.

矩形波制御部40は、矩形波信号S2を出力することによりモータ60を駆動させるインバータ回路10のスイッチング素子Q1~Q6を矩形波制御する。矩形波制御部40は、トルク演算部41と、減算部42と、電圧位相制御部43と、矩形波信号生成部44とを有している。トルク演算部41には、位置検出部64により検出された電気角θeと、d軸電流値Id及びq軸電流値Iqとが入力される。トルク演算部41は、電気角θe、d軸電流値Id、及びq軸電流値Iqに基づきモータ60に発生しうるトルク推定値Tdetを演算する。トルク推定値Tdetは、例えば矩形波制御部40に設けられた記憶部(図示略)に予め記憶されるd軸電流値Id、q軸電流値Iq、電気角θe、及びトルク推定値Tdetが対向付けられたテーブルを用いて演算される。 The square wave control unit 40 controls the switching elements Q1 to Q6 of the inverter circuit 10 that drives the motor 60 by outputting the square wave signal S2. The square wave control unit 40 includes a torque calculation unit 41, a subtraction unit 42, a voltage phase control unit 43, and a square wave signal generation unit 44. The electric angle θe detected by the position detection unit 64, the d-axis current value Id, and the q-axis current value Iq are input to the torque calculation unit 41. The torque calculation unit 41 calculates a torque estimation value Tdet that can be generated in the motor 60 based on the electric angle θe, the d-axis current value Id, and the q-axis current value Iq. In the torque estimated value Tdet, for example, the d-axis current value Id, the q-axis current value Iq, the electric angle θe, and the torque estimated value Tdet stored in advance in a storage unit (not shown) provided in the square wave control unit 40 face each other. It is calculated using the attached table.

減算部42は、外部から入力されるトルク指令値Trefとトルク推定値Tdetとのトルク差分値ΔTを演算する。
電圧位相制御部43は、減算部42により演算されるトルク指令値Trefとトルク推定値Tdetとのトルク差分値ΔTを小さくするように電圧位相角指令値φiを調整する。電圧位相角指令値φiの調整は、例えば、トルク差分値ΔTが小さくなるようにフィードバック制御することで実施できる。そのため、トルク推定値Tdetをトルク指令値Trefと一致させることが可能性である。
The subtraction unit 42 calculates the torque difference value ΔT between the torque command value Tref and the torque estimation value Tdet input from the outside.
The voltage phase control unit 43 adjusts the voltage phase angle command value φi so as to reduce the torque difference value ΔT between the torque command value Tref calculated by the subtraction unit 42 and the torque estimation value Tdet. The voltage phase angle command value φi can be adjusted, for example, by feedback control so that the torque difference value ΔT becomes small. Therefore, it is possible to match the estimated torque value Tdet with the torque command value Tref.

矩形波信号生成部44は、電圧位相制御部43から出力される電圧位相角指令値φiに対応するカウント値から目標カウント値後のタイミングにおいて、矩形波信号S2を立ち上げる、もしくは立ち下げる。具体的には、矩形波信号S2は、電圧位相角指令値φiに対応するカウント値から目標カウント値後に同一周期で「Vdc/2」と「-Vdc/2」とを交互に変化する矩形波状の制御信号である。すなわち、矩形波制御部40は、トルク指令値Trefとモータ60のトルク推定値Tdetとのトルク差分値ΔTに基づきスイッチング素子Q1~Q6を矩形波制御するための矩形波信号S2を生成する。 The square wave signal generation unit 44 raises or lowers the square wave signal S2 at a timing after the target count value from the count value corresponding to the voltage phase angle command value φi output from the voltage phase control unit 43. Specifically, the rectangular wave signal S2 has a rectangular wave shape in which "Vdc / 2" and "-Vdc / 2" are alternately changed in the same cycle after the target count value from the count value corresponding to the voltage phase angle command value φi. It is a control signal of. That is, the square wave control unit 40 generates a square wave signal S2 for controlling the switching elements Q1 to Q6 in a square wave based on the torque difference value ΔT between the torque command value Tref and the torque estimated value Tdet of the motor 60.

制御切替部50は、PWM制御部30により生成されたPWM制御信号S1と、矩形波制御部40により生成された矩形波信号S2とが入力される。
制御切替部50は、PWM制御信号S1と矩形波信号S2とを切り替えて出力することによりPWM制御と矩形波制御とを切り替える。具体的には、制御切替部50は、スイッチング素子Q1~Q6のスイッチング動作を制御するための制御信号SとしてPWM制御信号S1及び矩形波信号S2のいずれかを選択して出力することでPWM制御と矩形波制御を切り替える。なお、制御切替部50は、モータ60を動作させた当初は、モータ60が低回転領域で駆動されるためPWM制御部30から出力されるPWM制御信号S1を制御信号Sとして出力している。
The control switching unit 50 inputs the PWM control signal S1 generated by the PWM control unit 30 and the square wave signal S2 generated by the square wave control unit 40.
The control switching unit 50 switches between PWM control and square wave control by switching and outputting the PWM control signal S1 and the rectangular wave signal S2. Specifically, the control switching unit 50 selects and outputs one of the PWM control signal S1 and the square wave signal S2 as the control signal S for controlling the switching operation of the switching elements Q1 to Q6, thereby performing PWM control. And switch between square wave control. At the beginning of operating the motor 60, the control switching unit 50 outputs the PWM control signal S1 output from the PWM control unit 30 as the control signal S because the motor 60 is driven in the low rotation region.

ドライブ回路25には、各スイッチング素子Q1~Q6のゲート端子が接続されている。また、ドライブ回路25には、制御切替部50が接続されている。ドライブ回路25は、制御切替部50により出力された制御信号Sに基づきインバータ回路10のスイッチング素子Q1~Q6をスイッチング動作させる。 The gate terminals of the switching elements Q1 to Q6 are connected to the drive circuit 25. Further, a control switching unit 50 is connected to the drive circuit 25. The drive circuit 25 switches the switching elements Q1 to Q6 of the inverter circuit 10 based on the control signal S output by the control switching unit 50.

ここで、制御切替部50についてより詳しく説明する。
図1及び図2に示すように、制御切替部50には、PWM制御信号S1及び矩形波信号S2だけでなく、第1座標変換部21により出力されるd軸電流値Id及びq軸電流値Iq、回転速度演算部22により出力される回転速度ω、及びPWM制御部30の電流指令値演算部31により演算されるd軸電流指令値Id*及びq軸電流指令値Iq*が入力される。制御切替部50は、これら入力された各種パラメータに基づきPWM制御から矩形波制御への切り替え及び矩形波制御からPWM制御への切り替えを制御している。
Here, the control switching unit 50 will be described in more detail.
As shown in FIGS. 1 and 2, the control switching unit 50 has not only the PWM control signal S1 and the square wave signal S2, but also the d-axis current value Id and the q-axis current value output by the first coordinate conversion unit 21. Iq, the rotation speed ω output by the rotation speed calculation unit 22, and the d-axis current command value Id * and the q-axis current command value Iq * calculated by the current command value calculation unit 31 of the PWM control unit 30 are input. .. The control switching unit 50 controls switching from PWM control to rectangular wave control and switching from rectangular wave control to PWM control based on these input parameters.

図2に示すように、制御切替部50は、PWM制御信号S1及び矩形波信号S2を切り替える信号切替部51と、信号切替部51による信号S1,S2の切り替えの指令を出力する切替指令出力部52とを備えている。なお、上述したがモータ60を動作させた当初は、PWM制御信号S1が制御信号Sとして採用されるため、切替指令出力部52はPWM制御信号S1をドライブ回路25に出力するための第1指令信号Sc1を信号切替部51に出力している状態である。 As shown in FIG. 2, the control switching unit 50 outputs a signal switching unit 51 for switching the PWM control signal S1 and the square wave signal S2, and a switching command output unit for outputting a command for switching the signals S1 and S2 by the signal switching unit 51. It is equipped with 52. As described above, when the motor 60 is initially operated, the PWM control signal S1 is adopted as the control signal S, so that the switching command output unit 52 is the first command for outputting the PWM control signal S1 to the drive circuit 25. This is a state in which the signal Sc1 is output to the signal switching unit 51.

切替指令出力部52は、モータ60の誘起電圧Viを演算する誘起電圧演算部52aと、モータ60に発生すると推定される誘起電圧である推定誘起電圧Vieを演算する推定誘起電圧演算部52bとを備えている。 The switching command output unit 52 includes an induced voltage calculation unit 52a that calculates the induced voltage Vi of the motor 60 and an estimated induced voltage calculation unit 52b that calculates the estimated induced voltage Vie that is the induced voltage estimated to be generated in the motor 60. I have.

誘起電圧Vi及び推定誘起電圧Vieの演算について説明する。
誘起電圧演算部52aは、モータ60の各相の電流値Iu,Iv,Iwに基づき演算されたd軸電流値Id及びq軸電流値Iqと、モータ60の回転速度ωとに基づきモータ60のd軸誘起電圧Vod及びq軸誘起電圧Voqを演算する。そして、誘起電圧演算部52aは、d軸誘起電圧Vod及びq軸誘起電圧Voqに基づき誘起電圧Viを演算する。具体的には以下の式で演算される。
The calculation of the induced voltage Vi and the estimated induced voltage Vie will be described.
The induced voltage calculation unit 52a of the motor 60 is based on the d-axis current value Id and the q-axis current value Iq calculated based on the current values Iu, Iv, and Iw of each phase of the motor 60, and the rotation speed ω of the motor 60. The d-axis induced voltage Vod and the q-axis induced voltage Voq are calculated. Then, the induced voltage calculation unit 52a calculates the induced voltage Vi based on the d-axis induced voltage Vod and the q-axis induced voltage Voq. Specifically, it is calculated by the following formula.

Vod=R×Id-ω×Lq×Iq
Voq=R×Iq+ω×Ld×Id+ω×Ke
Vi=√(Vod^2+Voq^2)
R…モータの抵抗値、Ld…モータのd軸におけるインダクタンス、Lq…モータのq軸におけるインダクタンス、Ke…永久磁石の磁束。
Vod = R x Id-ω x Lq x Iq
Voq = R x Iq + ω x Ld x Id + ω x Ke
Vi = √ (Vod ^ 2 + Voq ^ 2)
R ... motor resistance value, Ld ... motor d-axis inductance, Lq ... motor q-axis inductance, Ke ... permanent magnet magnetic flux.

推定誘起電圧演算部52bは、d軸電流指令値Id*、q軸電流指令値Iq*、及び回転速度ωに基づきモータ60に発生すると推定される誘起電圧のd軸推定誘起電圧Vod_est及びq軸推定誘起電圧Voq_estを演算する。そして、推定誘起電圧演算部52bは、d軸推定誘起電圧Vod_est及びq軸推定誘起電圧Voq_estに基づき推定誘起電圧Vieを演算する。具体的には以下の式で演算される。 The estimated induced voltage calculation unit 52b is a d-axis estimated induced voltage Vod_est and q-axis of the induced voltage estimated to be generated in the motor 60 based on the d-axis current command value Id *, the q-axis current command value Iq *, and the rotation speed ω. Calculate the estimated induced voltage Voq_est. Then, the estimated induced voltage calculation unit 52b calculates the estimated induced voltage Vie based on the d-axis estimated induced voltage Vod_est and the q-axis estimated induced voltage Voxy_est. Specifically, it is calculated by the following formula.

Vod_est=R×Id*-ω×Lq×Iq*
Voq_est=R×Iq*+ω×Ld×Id*+ω×Ke
Vie=√(Vod_est^2+Voq_est^2)
なお、切替指令出力部52は、図示しないメモリを有しており、当該メモリには、上記した式を実行するためのプログラムや、モータ60の抵抗値及びインダクタンスLd,Lq等のデータが記憶されている。
Vod_est = R x Id * -ω x Lq x Iq *
Voq_est = R x Iq * + ω x Ld x Id * + ω x Ke
View = √ (Vod_est ^ 2 + Voxy_est ^ 2)
The switching command output unit 52 has a memory (not shown), and the memory stores data such as a program for executing the above equation, the resistance value of the motor 60, and the inductances Ld and Lq. ing.

図3(a)に示すように、誘起電圧Viは、モータ60を動作させた当初からモータ60の回転数が増加すると徐々にその大きさが増大していく。モータ60の回転数が増大していくと、モータ60の回転速度ω、モータ60のd軸電流値Id、及びモータ60のq軸電流値Iqが増大する。すなわち、誘起電圧Viは、回転速度ω、d軸電流値Id、及びq軸電流値Iqが大きくなるほど増大する。 As shown in FIG. 3A, the induced voltage Vi gradually increases in magnitude as the rotation speed of the motor 60 increases from the beginning when the motor 60 is operated. As the rotation speed of the motor 60 increases, the rotation speed ω of the motor 60, the d-axis current value Id of the motor 60, and the q-axis current value Iq of the motor 60 increase. That is, the induced voltage Vi increases as the rotation speed ω, the d-axis current value Id, and the q-axis current value Iq increase.

図2及び図3(a)に示すように、切替指令出力部52は、誘起電圧演算部52aにより演算されるモータ60の誘起電圧Viが閾値Mthを上回る場合、信号切替部51に対して矩形波信号S2をドライブ回路25に出力するための第2指令信号Sc2を出力する。すなわち、信号切替部51において、PWM制御信号S1から矩形波信号S2に切り替えさせ、矩形波信号S2を制御信号Sとして出力させる。よって、図3(b)に示すように、インバータ回路10のスイッチング素子Q1~Q6は、PWM制御された状態から矩形波制御される状態に切り替わる。 As shown in FIGS. 2 and 3A, the switching command output unit 52 is rectangular with respect to the signal switching unit 51 when the induced voltage Vi of the motor 60 calculated by the induced voltage calculation unit 52a exceeds the threshold Mth. The second command signal Sc2 for outputting the wave signal S2 to the drive circuit 25 is output. That is, in the signal switching unit 51, the PWM control signal S1 is switched to the square wave signal S2, and the square wave signal S2 is output as the control signal S. Therefore, as shown in FIG. 3B, the switching elements Q1 to Q6 of the inverter circuit 10 are switched from the PWM controlled state to the rectangular wave controlled state.

図4(a)に示すように、推定誘起電圧Vieは、誘起電圧Viと同様の傾向を有しており、モータ60を動作させた当初からモータ60の回転数が増加すると徐々にその大きさが増大していく。モータ60の回転数が増大していくと、モータ60の回転速度ωだけでなく、外部から入力されるトルク指令値Trefが増大する。すなわち、モータ60のd軸電流指令値Id*及びモータ60のq軸電流指令値Iq*が増大する。 As shown in FIG. 4A, the estimated induced voltage Vie has the same tendency as the induced voltage Vi, and its magnitude gradually increases as the rotation speed of the motor 60 increases from the beginning when the motor 60 is operated. Will increase. As the rotation speed of the motor 60 increases, not only the rotation speed ω of the motor 60 but also the torque command value Tref input from the outside increases. That is, the d-axis current command value Id * of the motor 60 and the q-axis current command value Iq * of the motor 60 increase.

一方で、推定誘起電圧Vieは、回転速度ω、d軸電流指令値Id*、及びq軸電流指令値Iq*が減少すると徐々にその大きさが減少していく。なお、誘起電圧Viにも同様の傾向がある。 On the other hand, the magnitude of the estimated induced voltage Vie gradually decreases as the rotation speed ω, the d-axis current command value Id *, and the q-axis current command value Iq * decrease. The induced voltage Vi also has the same tendency.

図2及び図4(a)に示すように、切替指令出力部52は、推定誘起電圧演算部52bにより演算される推定誘起電圧Vieが閾値Mthを下回る場合、信号切替部51に対してPWM制御信号S1をドライブ回路25に出力するための第1指令信号Sc1を信号切替部51に出力する。よって、図4(b)に示すように、インバータ回路10のスイッチング素子Q1~Q6は、矩形波制御された状態からPWM制御される状態に切り替わる。 As shown in FIGS. 2 and 4A, the switching command output unit 52 performs PWM control to the signal switching unit 51 when the estimated induced voltage View calculated by the estimated induced voltage calculation unit 52b is below the threshold value Mth. The first command signal Sc1 for outputting the signal S1 to the drive circuit 25 is output to the signal switching unit 51. Therefore, as shown in FIG. 4B, the switching elements Q1 to Q6 of the inverter circuit 10 are switched from the rectangular wave controlled state to the PWM controlled state.

このように構成された制御切替部50は、信号切替部51からPWM制御信号S1が出力されている状態(スイッチング素子Q1~Q6がPWM制御されている状態)で誘起電圧Viが閾値Mthを上回る場合、切替指令出力部52から第2指令信号Sc2を信号切替部51に出力することで矩形波信号S2に切り替えて出力する。すなわち、制御切替部50は、誘起電圧Viが閾値Mthを上回る場合、インバータ回路10のスイッチング素子Q1~Q6をPWM制御された状態から矩形波制御する状態に切り替える。 In the control switching unit 50 configured in this way, the induced voltage Vi exceeds the threshold value Mth in a state where the PWM control signal S1 is output from the signal switching unit 51 (a state in which the switching elements Q1 to Q6 are PWM controlled). In this case, the switching command output unit 52 outputs the second command signal Sc2 to the signal switching unit 51 to switch to the rectangular wave signal S2 and output the signal. That is, when the induced voltage Vi exceeds the threshold value Mth, the control switching unit 50 switches the switching elements Q1 to Q6 of the inverter circuit 10 from the PWM controlled state to the rectangular wave controlled state.

また、制御切替部50は、信号切替部51から矩形波信号S2が出力されている状態(スイッチング素子Q1~Q6が矩形波制御されている状態)で推定誘起電圧Vieが閾値Mthを下回る場合、切替指令出力部52から第1指令信号Sc1を信号切替部51に出力することでPWM制御信号S1に切り替えて出力する。すなわち、制御切替部50は、推定誘起電圧Vieが閾値Mthを下回る場合、インバータ回路10のスイッチング素子Q1~Q6を矩形波制御された状態からPWM制御される状態に切り替える。 Further, when the estimated induced voltage Vie is lower than the threshold Mth in the state where the rectangular wave signal S2 is output from the signal switching unit 51 (the state where the switching elements Q1 to Q6 are controlled by the square wave), the control switching unit 50 is used. By outputting the first command signal Sc1 from the switching command output unit 52 to the signal switching unit 51, the signal is switched to the PWM control signal S1 and output. That is, when the estimated induced voltage Vie is lower than the threshold value Mth, the control switching unit 50 switches the switching elements Q1 to Q6 of the inverter circuit 10 from the rectangular wave controlled state to the PWM controlled state.

また、閾値Mthについて説明する。
例えば、従来の技術で提案されている変調率Va(図5参照)を用いる場合、一般的にモータ60の回転数が増加したとき変調率Vaが4/π(約1.27)を超えるとPWM制御の制御性が極度に低下することが知られている。そのため、従来の技術では変調率Vaが4/πを上回るとスイッチング素子Q1~Q6を矩形波制御し、変調率Vaが4/πを下回るとスイッチング素子Q1~Q6をPWM制御していた。すなわち、モータ60が高回転領域で駆動していれば矩形波制御、モータ60が低回転領域で駆動していればPWM制御を実施していた。
Further, the threshold value Mth will be described.
For example, when the modulation factor Va (see FIG. 5) proposed in the prior art is used, generally when the modulation factor Va exceeds 4 / π (about 1.27) when the rotation speed of the motor 60 increases. It is known that the controllability of PWM control is extremely reduced. Therefore, in the conventional technique, when the modulation factor Va exceeds 4 / π, the switching elements Q1 to Q6 are controlled by a square wave, and when the modulation factor Va is lower than 4 / π, the switching elements Q1 to Q6 are PWM controlled. That is, if the motor 60 is driven in the high rotation region, rectangular wave control is performed, and if the motor 60 is driven in the low rotation region, PWM control is performed.

本実施形態における閾値Mthは、上記の変調率Vaと同様にモータ60が低回転領域で駆動しているか、高回転領域で駆動しているかを区分する閾値である。そのため、閾値Mthは、変調率Vaが4/πとなる場合に一致するように設定されている。 The threshold value Mth in the present embodiment is a threshold value for discriminating whether the motor 60 is driven in the low rotation region or the high rotation region, as in the case of the above-mentioned modulation factor Va. Therefore, the threshold value Mth is set to match when the modulation factor Va is 4 / π.

変調率Vaは、以下の式で求められる。
Va=(√(Vd*^2+Vq*^2))/Vdc
すなわち、閾値Mthは、変調率Vaが4/πとなるときのd軸電圧指令値Vd*とq軸電圧指令値Vq*に対応するd軸電流値Id、q軸電流値Iq、d軸電流指令値Id*、q軸電流指令値Iq*、及び回転速度ωに基づき演算された誘起電圧Vi及び推定誘起電圧Vieに一致するように設定されている。
The modulation factor Va is calculated by the following equation.
Va = (√ (Vd * ^ 2 + Vq * ^ 2)) / Vdc
That is, the threshold Mth is the d-axis current value Id, the q-axis current value Iq, and the d-axis current corresponding to the d-axis voltage command value Vd * and the q-axis voltage command value Vq * when the modulation factor Va is 4 / π. It is set to match the induced voltage Vi and the estimated induced voltage Vie calculated based on the command value Id *, the q-axis current command value Iq *, and the rotation speed ω.

本実施形態の作用について説明する。
上記のように構成されたインバータ制御装置20は、制御切替部50からPWM制御信号S1が出力されている状態で誘起電圧演算部52aにより演算されたモータ60の誘起電圧Viが閾値Mthを上回る場合、矩形波信号S2を出力する。また、インバータ制御装置20は、制御切替部50から矩形波信号S2が出力されている状態で推定誘起電圧演算部52bにより演算されたモータ60に発生すると推定される推定誘起電圧Vieが閾値Mthを下回る場合、PWM制御信号S1を出力する。よって、インバータ制御装置20は、スイッチング素子Q1~Q6がPWM制御されている状態で誘起電圧Viが閾値Mthを上回る場合、PWM制御から矩形波制御に切り替え、スイッチング素子Q1~Q6が矩形波制御されている状態で推定誘起電圧Vieが閾値Mthを下回る場合、矩形波制御からPWM制御に切り替わる。
The operation of this embodiment will be described.
In the inverter control device 20 configured as described above, when the induced voltage Vi of the motor 60 calculated by the induced voltage calculation unit 52a exceeds the threshold value Mth while the PWM control signal S1 is output from the control switching unit 50. , Outputs the square wave signal S2. Further, in the inverter control device 20, the estimated induced voltage Vie estimated to be generated in the motor 60 calculated by the estimated induced voltage calculation unit 52b while the rectangular wave signal S2 is output from the control switching unit 50 sets the threshold value Mth. If it is lower than that, the PWM control signal S1 is output. Therefore, when the induced voltage Vi exceeds the threshold voltage Mth in the state where the switching elements Q1 to Q6 are PWM controlled, the inverter control device 20 switches from the PWM control to the square wave control, and the switching elements Q1 to Q6 are controlled by the square wave. When the estimated induced voltage Vie is lower than the threshold Mth in this state, the square wave control is switched to the PWM control.

本実施形態では以下の効果を得ることができる。
(1)本実施形態では、モータ60の各相の電流値Iu,Iv,Iw及びモータ60の回転速度ωに基づいてモータ60の誘起電圧Viを演算している。そして、制御切替部50は、スイッチング素子Q1~Q6がPWM制御されている状態で誘起電圧Viが閾値Mthを上回る場合、矩形波信号S2を出力する。すなわち、インバータ制御装置20は、PWM制御から矩形波制御に切り替えるときに誘起電圧Viを指標としている。従来のモータ60のd軸電圧指令値Vd*及びq軸電圧指令値Vq*を用いて演算される変調率Vaを指標として用いる場合と比較して、モータ60の誘起電圧Viは、モータ60の駆動状態が反映された電流値Iu,Iv,Iw及び回転速度ωによって演算される。そのため、誘起電圧Viは、閾値Mth近傍での変動が少ない。そして、インバータ制御装置20は、モータ60の誘起電圧Viを指標として用いることによりモータ60の駆動状態によってPWM制御から矩形波制御に切り替えることになる。そのため、誘起電圧Viが閾値Mthを上回る場合にPWM制御から矩形波制御に即座に切り替えることができる。したがって、PWM制御から矩形波制御への切り替えに伴うトルク応答性を向上させることができる。
In this embodiment, the following effects can be obtained.
(1) In the present embodiment, the induced voltage Vi of the motor 60 is calculated based on the current values Iu, Iv, Iw of each phase of the motor 60 and the rotation speed ω of the motor 60. Then, the control switching unit 50 outputs the rectangular wave signal S2 when the induced voltage Vi exceeds the threshold value Mth while the switching elements Q1 to Q6 are PWM controlled. That is, the inverter control device 20 uses the induced voltage Vi as an index when switching from PWM control to rectangular wave control. Compared with the case where the modulation factor Va calculated by using the d-axis voltage command value Vd * and the q-axis voltage command value Vq * of the conventional motor 60 is used as an index, the induced voltage Vi of the motor 60 is the motor 60. It is calculated by the current values Iu, Iv, Iw and the rotation speed ω that reflect the driving state. Therefore, the induced voltage Vi has little fluctuation in the vicinity of the threshold value Mth. Then, the inverter control device 20 switches from PWM control to square wave control depending on the drive state of the motor 60 by using the induced voltage Vi of the motor 60 as an index. Therefore, when the induced voltage Vi exceeds the threshold value Mth, the PWM control can be immediately switched to the rectangular wave control. Therefore, it is possible to improve the torque response associated with the switching from the PWM control to the rectangular wave control.

(2)矩形波制御からPWM制御に切り替える際に、制御切替部50による制御の切り替えが遅れてしまうとモータ60に過剰の電流が流れてしまうおそれがある。
その点、本実施形態では、d軸電流指令値Id*、q軸電流指令値Iq*、及び回転速度ωに基づきモータ60に発生すると推定される推定誘起電圧Vieを演算している。そして、制御切替部50は、スイッチング素子Q1~Q6が矩形波制御されている状態で推定誘起電圧Vieが閾値Mthを下回る場合、PWM制御信号S1を出力する。すなわち、インバータ制御装置20は、矩形波制御からPWM制御に切り替えるときに推定誘起電圧Vieを指標としている。モータ60の駆動状態を示す電流値Iu,Iv,Iw及び回転速度ωに基づき演算される誘起電圧Viよりも早く演算されるため、矩形波制御からPWM制御への切り替えを早めに実施することができる。したがって、矩形波制御からPWM制御への切り替えに伴いモータ60への過剰な電流の供給を抑制できる。
(2) When switching from rectangular wave control to PWM control, if the control switching by the control switching unit 50 is delayed, an excessive current may flow in the motor 60.
In that respect, in the present embodiment, the estimated induced voltage Vie estimated to be generated in the motor 60 is calculated based on the d-axis current command value Id *, the q-axis current command value Iq *, and the rotation speed ω. Then, the control switching unit 50 outputs the PWM control signal S1 when the estimated induced voltage View is lower than the threshold value Mth while the switching elements Q1 to Q6 are controlled by the rectangular wave. That is, the inverter control device 20 uses the estimated induced voltage View as an index when switching from the rectangular wave control to the PWM control. Since the calculated voltage is faster than the induced voltage Vi calculated based on the current values Iu, Iv, Iw and the rotation speed ω indicating the drive state of the motor 60, it is possible to switch from the square wave control to the PWM control earlier. can. Therefore, it is possible to suppress the supply of an excessive current to the motor 60 with the switching from the rectangular wave control to the PWM control.

なお、本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
〇 本実施形態では、閾値Mthは、変調率Va(=√(Vd*^2+Vq*^2))に一致するようにしていたが、これに限らない。例えば、変調率Vaは、製品仕様によって適宜係数を乗算してもよい。そのため、閾値Mthは、変調率Vaが当該係数を乗算して演算される場合においては当該係数を考慮して設定することが好ましい。
In addition, this embodiment can be changed and carried out as follows. The present embodiment and the following modified examples can be implemented in combination with each other within a technically consistent range.
〇 In the present embodiment, the threshold value Mth is set to match the modulation factor Va (= √ (Vd * ^ 2 + Vq * ^ 2)), but the present invention is not limited to this. For example, the modulation factor Va may be appropriately multiplied by a coefficient depending on the product specifications. Therefore, when the modulation factor Va is calculated by multiplying the coefficient, it is preferable to set the threshold value Mth in consideration of the coefficient.

〇 本実施形態では、誘起電圧演算部52a及び推定誘起電圧演算部52bが切替指令出力部52に設けられることにより切替指令出力部52は、誘起電圧Vi及び推定誘起電圧Vieを演算する機能と、第1指令信号Sc1及び第2指令信号Sc2を出力する機能を一括して有していたが、これに限らない。例えば、切替指令出力部52から誘起電圧Vi及び推定誘起電圧Vieを演算する機能を分けるように誘起電圧演算部52a及び推定誘起電圧演算部52bの配置を変更してもよい。 〇 In the present embodiment, the induced voltage calculation unit 52a and the estimated induced voltage calculation unit 52b are provided in the switching command output unit 52, so that the switching command output unit 52 has a function of calculating the induced voltage Vi and the estimated induced voltage Vie. It has a function of outputting the first command signal Sc1 and the second command signal Sc2 collectively, but the present invention is not limited to this. For example, the arrangement of the induced voltage calculation unit 52a and the estimated induced voltage calculation unit 52b may be changed so as to separate the functions for calculating the induced voltage Vi and the estimated induced voltage Vie from the switching command output unit 52.

〇 また、誘起電圧演算部52a及び推定誘起電圧演算部52bを制御切替部50が有していなくてもよく、例えばインバータ制御装置20における任意の箇所に設けるようにしてもよい。 Further, the control switching unit 50 may not have the induced voltage calculation unit 52a and the estimated induced voltage calculation unit 52b, and may be provided at any position in the inverter control device 20, for example.

〇 インバータ制御装置20は、誘起電圧演算部52aを備え、推定誘起電圧演算部52bを備えない構成を採用してもよい。このように変更しても、本実施形態の(1)の効果を得ることができる。 〇 The inverter control device 20 may adopt a configuration in which the induced voltage calculation unit 52a is provided and the estimation induced voltage calculation unit 52b is not provided. Even if it is changed in this way, the effect of (1) of the present embodiment can be obtained.

〇 第1座標変換部21は、PWM制御部30又は矩形波制御部40に含まれるように構成されていてもよい。
〇 第1座標変換部21は、インバータ制御装置20の外部で演算されてからインバータ制御装置20のPWM制御部30及び矩形波制御部40に入力されるように変更してもよい。
〇 The first coordinate conversion unit 21 may be configured to be included in the PWM control unit 30 or the square wave control unit 40.
〇 The first coordinate conversion unit 21 may be changed so as to be calculated outside the inverter control device 20 and then input to the PWM control unit 30 and the square wave control unit 40 of the inverter control device 20.

〇 本実施形態では、モータ60のV相の電流値Ivを電流センサ62により検出していたが、例えば第1座標変換部21により電流値Iu,Iwから電流値Ivを演算するように変更してもよい。 〇 In this embodiment, the current value Iv of the V phase of the motor 60 was detected by the current sensor 62, but for example, the current value Iv is calculated from the current values Iu and Iw by the first coordinate conversion unit 21. You may.

10…インバータ回路、20…インバータ制御装置、21…第1座標変換部、30…PWM制御部、31…電流指令値演算部、34…電流制御部、35…第2座標変換部、36…PWM信号生成部、40…矩形波制御部、50…制御切替部、52a…誘起電圧演算部、52b…推定誘起電圧演算部、Iu,Iv,Iw…電流値、Id…d軸電流値、Iq…q軸電流値、Id*…d軸電流指令値、Iq*…q軸電流指令値、ΔId,ΔIq…差分、ω…回転速度、Vd*…d軸電圧指令値、Vq*…q軸電圧指令値、Vu,Vv,Vw…三相電圧指令値、Mth…閾値、Tref…トルク指令値、S1…PWM制御信号、S2…矩形波信号、Q1~Q6…スイッチング素子。 10 ... Inverter circuit, 20 ... Inverter control device, 21 ... First coordinate conversion unit, 30 ... PWM control unit, 31 ... Current command value calculation unit, 34 ... Current control unit, 35 ... Second coordinate conversion unit, 36 ... PWM Signal generation unit, 40 ... rectangular wave control unit, 50 ... control switching unit, 52a ... induced voltage calculation unit, 52b ... estimated induced voltage calculation unit, Iu, Iv, Iw ... current value, Id ... d-axis current value, Iq ... q-axis current value, Id * ... d-axis current command value, Iq * ... q-axis current command value, ΔId, ΔIq ... difference, ω ... rotation speed, Vd * ... d-axis voltage command value, Vq * ... q-axis voltage command Value, Vu, Vv, Vw ... Three-phase voltage command value, Mth ... Threshold, Tref ... Torque command value, S1 ... PWM control signal, S2 ... Rectangular wave signal, Q1 to Q6 ... Switching element.

Claims (2)

PWM制御信号を出力することにより三相交流回転電機を駆動させるスイッチング素子をPWM制御するPWM制御部と、
矩形波信号を出力することにより前記スイッチング素子を矩形波制御する矩形波制御部と、
前記PWM制御信号と前記矩形波信号とを切り替えて出力することにより前記PWM制御と前記矩形波制御とを切り替える制御切替部とを備えたインバータ制御装置であって、
前記三相交流回転電機の各相の電流値及び前記三相交流回転電機の回転速度に基づき前記三相交流回転電機の誘起電圧を演算する誘起電圧演算部を備え、
前記制御切替部は、前記PWM制御信号を出力している状態で前記誘起電圧が閾値を上回る場合、前記矩形波信号に切り替えて出力することを特徴とするインバータ制御装置。
A PWM control unit that PWM-controls the switching element that drives the three-phase AC rotary electric machine by outputting a PWM control signal.
A square wave control unit that controls the switching element by outputting a square wave signal, and a square wave control unit.
An inverter control device including a control switching unit that switches between PWM control and square wave control by switching and outputting the PWM control signal and the square wave signal.
It is provided with an induced voltage calculation unit that calculates the induced voltage of the three-phase AC rotary electric machine based on the current value of each phase of the three-phase AC rotary electric machine and the rotation speed of the three-phase AC rotary electric machine.
The control switching unit is an inverter control device characterized in that when the induced voltage exceeds a threshold value in a state where the PWM control signal is output, the control switching unit switches to the rectangular wave signal and outputs the signal.
前記三相交流回転電機の前記各相の電流値をd軸電流値及びq軸電流値に変換する第1座標変換部を備え、
前記PWM制御部は、
トルク指令値に基づき前記三相交流回転電機のd軸電流指令値及びq軸電流指令値を演算する電流指令値演算部と、
前記d軸電流指令値と前記d軸電流値との差分及び前記q軸電流指令値と前記q軸電流値との差分をフィードバック制御することにより前記三相交流回転電機のd軸電圧指令値及びq軸電圧指令値を演算する電流制御部と、
前記d軸電圧指令値及び前記q軸電圧指令値を前記三相交流回転電機の各相に発生させる電圧の目標値である三相電圧指令値に変換する第2座標変換部と、
前記三相電圧指令値に基づき前記PWM制御信号を生成するPWM信号生成部と、を有し、
前記d軸電流指令値、前記q軸電流指令値、及び前記回転速度に基づき前記三相交流回転電機に発生すると推定される推定誘起電圧を演算する推定誘起電圧演算部を更に備え、
前記制御切替部は、前記矩形波信号を出力している状態で前記推定誘起電圧が前記閾値を下回る場合、前記PWM制御信号を出力することを特徴とする請求項1に記載のインバータ制御装置。
A first coordinate conversion unit that converts the current value of each phase of the three-phase AC rotary electric machine into a d-axis current value and a q-axis current value is provided.
The PWM control unit
A current command value calculation unit that calculates the d-axis current command value and the q-axis current command value of the three-phase AC rotary electric machine based on the torque command value, and
By feedback-controlling the difference between the d-axis current command value and the d-axis current value and the difference between the q-axis current command value and the q-axis current value, the d-axis voltage command value of the three-phase AC rotary electric machine and A current control unit that calculates the q-axis voltage command value,
A second coordinate conversion unit that converts the d-axis voltage command value and the q-axis voltage command value into a three-phase voltage command value that is a target value of the voltage generated in each phase of the three-phase AC rotary electric machine.
It has a PWM signal generation unit that generates the PWM control signal based on the three-phase voltage command value.
Further provided with an estimated induced voltage calculation unit for calculating an estimated induced voltage estimated to be generated in the three-phase AC rotary electric machine based on the d-axis current command value, the q-axis current command value, and the rotation speed.
The inverter control device according to claim 1, wherein the control switching unit outputs the PWM control signal when the estimated induced voltage is lower than the threshold value in the state of outputting the square wave signal.
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