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JP7620486B2 - Inverter control device - Google Patents
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JP7620486B2 - Inverter control device - Google Patents

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JP7620486B2 JP2021072893A JP2021072893A JP7620486B2 JP 7620486 B2 JP7620486 B2 JP 7620486B2 JP 2021072893 A JP2021072893 A JP 2021072893A JP 2021072893 A JP2021072893 A JP 2021072893A JP 7620486 B2 JP7620486 B2 JP 7620486B2
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Description

本発明は、多相の回転電機と、回転電機を構成する電機子巻線に電気的に接続されたインバータと、を備えるシステムに適用されるインバータの制御装置に関する。 The present invention relates to an inverter control device that is applied to a system that includes a multi-phase rotating electric machine and an inverter that is electrically connected to the armature windings that constitute the rotating electric machine.

この種の制御装置は、電機子巻線に電流を流して回転電機の駆動制御を行うために、インバータを構成する各相のスイッチのスイッチング制御を行う。ここで、スイッチング制御におけるスイッチング動作に伴ってサージ電圧が発生する。サージ電圧が増大し、2相の電機子巻線間で部分放電が発生した場合、回転電機の劣化を招くおそれがある。 This type of control device controls the switching of the switches of each phase that make up the inverter in order to pass current through the armature windings and control the drive of the rotating electric machine. Here, surge voltages are generated due to the switching operations in the switching control. If the surge voltage increases and partial discharge occurs between the two-phase armature windings, this may lead to deterioration of the rotating electric machine.

サージ電圧を低減するための制御装置として、特許文献1には、回転電機の雰囲気湿度が判定値を超える高湿度時において、電機子巻線の印加電圧の極性が反転する場合のスイッチング動作様態を変更するものが開示されている。詳しくは、制御装置は、電機子巻線の印加電圧の極性が反転する場合において、2相の電機子巻線間における電位差の上昇を抑制するようなスイッチング動作を行う。これにより、高湿度時において、電機子巻線の表面電荷により2相の電機子巻線間に生じる電界を弱くすることができ、部分放電の発生の抑制を図っている。 As a control device for reducing surge voltages, Patent Document 1 discloses one that changes the switching operation mode when the polarity of the voltage applied to the armature winding is reversed when the humidity of the atmosphere of the rotating electric machine is high and exceeds a judgment value. In detail, when the polarity of the voltage applied to the armature winding is reversed, the control device performs a switching operation that suppresses an increase in the potential difference between the two-phase armature windings. This makes it possible to weaken the electric field generated between the two-phase armature windings by the surface charge of the armature windings when the humidity is high, thereby suppressing the occurrence of partial discharges.

特開2008-22624号公報JP 2008-22624 A

ところで、雰囲気湿度が相対的に高い場合において部分放電の発生を抑制する技術は、2相の電機子巻線間における電位差の上昇を抑制するものに限られない。 However, techniques for suppressing the occurrence of partial discharges when the atmospheric humidity is relatively high are not limited to those that suppress the increase in the potential difference between two-phase armature windings.

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、雰囲気湿度が相対的に高い場合に部分放電の発生を抑制できるインバータの制御装置を提供することを主たる目的とする。 The present invention was made in consideration of the above circumstances, and its main objective is to provide an inverter control device that can suppress the occurrence of partial discharge when the ambient humidity is relatively high.

本発明は、多相の回転電機と、前記回転電機を構成する電機子巻線に電気的に接続されたインバータと、を備えるシステムに適用されるインバータの制御装置であって、前記回転電機の駆動制御を行うために、前記インバータを構成する各相のスイッチのスイッチング制御を行う制御部と、前記回転電機の雰囲気湿度が高い場合に、前記雰囲気湿度が低い場合に比べて、前記スイッチング制御における前記スイッチのスイッチング動作に伴って前記電機子巻線に発生するサージ電圧の発生期間が短くなるように、前記スイッチング動作の動作条件を設定する設定処理を行う設定部と、を備える。 The present invention is an inverter control device applied to a system including a multi-phase rotating electric machine and an inverter electrically connected to an armature winding that constitutes the rotating electric machine, and includes a control unit that performs switching control of the switches of each phase that constitutes the inverter in order to control the drive of the rotating electric machine, and a setting unit that performs a setting process to set the operating conditions of the switching operation so that when the ambient humidity of the rotating electric machine is high, the generation period of a surge voltage that occurs in the armature winding due to the switching operation of the switch in the switching control is shorter than when the ambient humidity is low.

スイッチング動作に伴いサージ電圧が発生する場合には、そのサージ電圧が所定の高電圧に到達してから時間的な遅れを経て部分放電が発生する。この場合、サージ電圧が所定の高電圧に到達してから部分放電が発生するまでの期間(以下、放電遅れ期間)は、回転電機の雰囲気湿度に依存し、湿度が高いほど、放電遅れ期間が短くなる。部分放電は、放電遅れ期間が経過するまでにサージ電圧が収束しない場合に発生し、放電遅れ期間が短くなることにより、部分放電が発生し易くなる。 When a surge voltage occurs due to switching operation, partial discharge occurs after a time delay after the surge voltage reaches a specified high voltage. In this case, the period from when the surge voltage reaches a specified high voltage until partial discharge occurs (hereinafter referred to as the discharge delay period) depends on the atmospheric humidity of the rotating electric machine, and the higher the humidity, the shorter the discharge delay period. Partial discharge occurs when the surge voltage does not converge before the discharge delay period has elapsed, and partial discharge becomes more likely to occur as the discharge delay period becomes shorter.

そこで、本発明では、回転電機の雰囲気湿度が高い場合に、雰囲気湿度が低い場合に比べて、スイッチのスイッチング動作に伴って電機子巻線に発生するサージ電圧の発生期間が短くなるように、スイッチング動作の動作条件を設定するようにした。これにより、雰囲気湿度が相対的に高い場合において、放電遅れ期間が経過するまでにサージ電圧を収束させることができ、部分放電の発生を抑制することができる。 In this invention, therefore, the operating conditions of the switching operation are set so that when the ambient humidity of the rotating electric machine is high, the period during which the surge voltage occurs in the armature winding due to the switching operation of the switch is shorter than when the ambient humidity is low. As a result, when the ambient humidity is relatively high, the surge voltage can be converged before the discharge delay period has elapsed, and the occurrence of partial discharge can be suppressed.

システムの全体構成図。Overall system configuration diagram. ターンオン動作における入力電圧と部分放電との推移を示す図。FIG. 13 is a diagram showing the transition of input voltage and partial discharge during turn-on operation. 部分放電の発生メカニズムを示す図。FIG. 2 is a diagram showing the mechanism by which partial discharge occurs. 放電遅れ期間を示す図。FIG. 放電遅れ期間と湿度検出値との関係を示す図。FIG. 13 is a diagram showing the relationship between a discharge delay period and a detected humidity value. 第1実施形態に係る設定処理の手順を示すフローチャート。5 is a flowchart showing the procedure of a setting process according to the first embodiment. 第2実施形態に係る設定処理の手順を示すフローチャート。10 is a flowchart showing the procedure of a setting process according to a second embodiment. 湿度検出値とスイッチング速度及びスイッチング周期との関係を示す図。FIG. 4 is a graph showing the relationship between the detected humidity value and a switching speed and a switching period.

(第1実施形態)
以下、本発明に係るインバータの制御装置を、車載のシステム100に適用した第1実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
First Embodiment
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A first embodiment in which an inverter control device according to the present invention is applied to an in-vehicle system 100 will be described below with reference to the drawings.

図1に示すように、システム100は、回転電機10及びインバータ20を備えている。本実施形態において、回転電機10は、ブラシレスの同期機であり、例えば永久磁石同期機である。回転電機10は、3相の電機子巻線であるU,V,W相巻線11U,11V,11Wを備えている。 As shown in FIG. 1, the system 100 includes a rotating electric machine 10 and an inverter 20. In this embodiment, the rotating electric machine 10 is a brushless synchronous machine, for example a permanent magnet synchronous machine. The rotating electric machine 10 includes U-, V-, and W-phase windings 11U, 11V, and 11W, which are three-phase armature windings.

回転電機10は、インバータ20を介して直流電源としてのバッテリ30に接続されている。インバータ20は、上アームスイッチSUH,SVH,SWHと下アームスイッチSUL,SVL,SWLとの直列接続体を備えている。U相上,下アームスイッチSUH,SULの接続点PUには、U相導電部材22Uを介してU相巻線11Uの第1端が電気的に接続(以下、単に接続)されている。V相上,下アームスイッチSVH,SVLの接続点PVには、V相導電部材22Vを介してV相巻線11Vの第1端が接続されている。W相上,下アームスイッチSWH,SWLの接続点PWには、W相導電部材22Wを介してW相巻線11Wの第1端が接続されている。U,V,W相巻線11U,11V,11Wの第2端は中性点PTで接続されている。なお、各相の導電部材22U,22V,22Wは、例えば、ケーブル又はバスバーである。 The rotating electric machine 10 is connected to a battery 30 as a DC power source via an inverter 20. The inverter 20 includes a series connection of upper arm switches SUH, SVH, and SWH and lower arm switches SUL, SVL, and SWL. A first end of the U-phase winding 11U is electrically connected (hereinafter, simply connected) to a connection point PU of the U-phase upper and lower arm switches SUH and SUL via a U-phase conductive member 22U. A first end of the V-phase winding 11V is connected to a connection point PV of the V-phase upper and lower arm switches SVH and SVL via a V-phase conductive member 22V. A first end of the W-phase winding 11W is connected to a connection point PW of the W-phase upper and lower arm switches SWH and SWL via a W-phase conductive member 22W. The second ends of the U-, V-, and W-phase windings 11U, 11V, and 11W are connected at a neutral point PT. The conductive members 22U, 22V, and 22W of each phase are, for example, cables or bus bars.

本実施形態では、各スイッチSUH~SWLとして、電圧制御形の半導体スイッチング素子が用いられており、より具体的にはNチャネルMOSFETが用いられている。各スイッチSUH~SWLには、ボディダイオードが内蔵されている。 In this embodiment, a voltage-controlled semiconductor switching element, more specifically an N-channel MOSFET, is used as each of the switches SUH to SWL. Each of the switches SUH to SWL has a built-in body diode.

インバータ20とバッテリ30との間には、インバータ20に入力される電圧を平滑化するコンデンサ23が設けられている。コンデンサ23の高電位側端子には、バッテリ30の正極端子が接続され、コンデンサ23の低電位側端子には、バッテリ30の負極端子が接続されている。コンデンサ23の高電位側端子には、上アームスイッチSUH~SWHの高電位側端子であるドレインが接続されている。コンデンサ23の低電位側端子には、下アームスイッチSUL~SWLの低電位側端子であるソースが接続されている。なお、コンデンサ23は、インバータ20外部に設けられていてもよいし、インバータ20内部に設けられていてもよい。 A capacitor 23 is provided between the inverter 20 and the battery 30 to smooth the voltage input to the inverter 20. The positive terminal of the battery 30 is connected to the high potential terminal of the capacitor 23, and the negative terminal of the battery 30 is connected to the low potential terminal of the capacitor 23. The drains, which are the high potential terminals of the upper arm switches SUH to SWH, are connected to the high potential terminal of the capacitor 23. The sources, which are the low potential terminals of the lower arm switches SUL to SWL, are connected to the low potential terminal of the capacitor 23. The capacitor 23 may be provided outside the inverter 20 or may be provided inside the inverter 20.

システム100は、電圧センサ40、電流センサ41、回転角センサ42、温度センサ43、気圧センサ44、及び湿度センサ45を備えている。電圧センサ40は、コンデンサ23の端子電圧である電源電圧を検出する。電流センサ41は、回転電機10に流れる各相電流のうち、少なくとも2相分の電流を検出する。回転角センサ42は、例えばレゾルバ又はホール素子で構成され、回転電機10の電気角を検出する。 The system 100 includes a voltage sensor 40, a current sensor 41, a rotation angle sensor 42, a temperature sensor 43, an air pressure sensor 44, and a humidity sensor 45. The voltage sensor 40 detects the power supply voltage, which is the terminal voltage of the capacitor 23. The current sensor 41 detects at least two phases of the currents flowing through the rotating electric machine 10. The rotation angle sensor 42 is composed of, for example, a resolver or a Hall element, and detects the electrical angle of the rotating electric machine 10.

温度センサ43は、回転電機10の温度を検出する。回転電機10の温度は、例えば、巻線11U,11V,11Wの温度である。気圧センサ44は、回転電機10及びインバータ20の設置環境における大気圧を検出する。湿度センサ45は、回転電機10の設置環境における雰囲気湿度を検出する。各センサ40~45の検出値は、制御システムに備えられる制御装置50に入力される。 The temperature sensor 43 detects the temperature of the rotating electric machine 10. The temperature of the rotating electric machine 10 is, for example, the temperature of the windings 11U, 11V, and 11W. The air pressure sensor 44 detects the atmospheric pressure in the installation environment of the rotating electric machine 10 and the inverter 20. The humidity sensor 45 detects the atmospheric humidity in the installation environment of the rotating electric machine 10. The detection values of each sensor 40 to 45 are input to a control device 50 provided in the control system.

制御装置50には、電流センサ41により検出された電流値(以下、電流検出値I)、回転角センサ42により検出された電気角θe、温度センサ43により検出された温度(以下、温度検出値TDr)、気圧センサ44により検出された大気圧(以下、気圧検出値Pr)、湿度センサ45により検出された雰囲気湿度(以下、湿度検出値Hr)が入力される。制御装置50は、電気角θeに基づいて、回転電機10の回転速度としての電気角周波数ωeを算出する。 The control device 50 receives as input the current value detected by the current sensor 41 (hereinafter, the current detection value I), the electrical angle θe detected by the rotation angle sensor 42, the temperature detected by the temperature sensor 43 (hereinafter, the temperature detection value TDr), the atmospheric pressure detected by the air pressure sensor 44 (hereinafter, the air pressure detection value Pr), and the atmospheric humidity detected by the humidity sensor 45 (hereinafter, the humidity detection value Hr). The control device 50 calculates the electrical angle frequency ωe, which is the rotation speed of the rotating electric machine 10, based on the electrical angle θe.

制御装置50は、回転電機10の制御量を指令値に制御すべく、入力された各値を用い、インバータ20を構成する各スイッチSUH~SWLのスイッチング制御を行う。本実施形態において、制御量はトルクであり、指令値はトルク指令値Trq*である。トルク指令値Trq*は、例えば、制御装置50よりも上位の制御装置から入力される。制御装置50は、デッドタイムDTを挟みつつ上,下アームスイッチを交互にオン状態とすべく、上,下アームスイッチに対応する駆動信号SAを、上,下アームスイッチに対して個別に設けられた駆動回路Drに出力する。駆動信号SAは、オン指令又はオフ指令のいずれかをとる。なお、本実施形態において、制御装置50は「制御部」に相当する。 The control device 50 uses the input values to control the control amount of the rotating electric machine 10 to a command value, and performs switching control of each switch SUH to SWL that constitutes the inverter 20. In this embodiment, the control amount is torque, and the command value is a torque command value Trq*. The torque command value Trq* is input, for example, from a control device that is higher than the control device 50. The control device 50 outputs drive signals SA corresponding to the upper and lower arm switches to drive circuits Dr that are individually provided for the upper and lower arm switches, so that the upper and lower arm switches are alternately turned on with dead time DT in between. The drive signal SA is either an on command or an off command. In this embodiment, the control device 50 corresponds to a "control unit."

駆動回路Drのそれぞれは、駆動信号SAに基づいて、デッドタイムDTを設定しつつ、上,下アームスイッチが交互にオン状態とされるようなスイッチング制御を行う。そして、このスイッチング制御により、各スイッチSUH~SWLの駆動状態が切り替えられる。 Each drive circuit Dr performs switching control based on the drive signal SA to set the dead time DT and alternately turn on the upper and lower arm switches. This switching control then switches the drive state of each switch SUH to SWL.

スイッチング制御では、各スイッチSUH~SWLの駆動状態の切り替えに伴って、各相の巻線11U,11V,11Wのインダクタンスやキャパシタンスに起因する共振によりサージ電圧が発生することがある。サージ電圧が増大し、回転電機10の各相の巻線11U,11V,11Wに過電圧が印加された場合、図3に示すように、近接する巻線間で部分放電HPが発生し、回転電機10の劣化を招くおそれがある。特に、湿度検出値Hrが湿度閾値Hthよりも高い高湿度時には、各相の巻線11U,11V,11Wに表面電荷が発生しやすく、かつ集中しやすい傾向にあるため、サージ電圧が増大しやすい。 In switching control, when the drive state of each switch SUH to SWL is changed, a surge voltage may occur due to resonance caused by the inductance and capacitance of the windings 11U, 11V, and 11W of each phase. If the surge voltage increases and an overvoltage is applied to the windings 11U, 11V, and 11W of each phase of the rotating electric machine 10, partial discharge HP may occur between adjacent windings as shown in FIG. 3, which may cause deterioration of the rotating electric machine 10. In particular, when the humidity detection value Hr is higher than the humidity threshold value Hth, surface charges tend to be easily generated and concentrated on the windings 11U, 11V, and 11W of each phase, and the surge voltage is likely to increase.

図2に、ターンオン動作における入力電圧Vinと部分放電HPとの推移を示す。入力電圧Vinは、インバータ20から回転電機10の各相の巻線11U,11V,11Wにそれぞれ入力される電圧であり、各スイッチSUH~SWLのスイッチング動作によりオン電圧Vonとオフ電圧Voffとで切り替えられる。オン電圧Vonは、バッテリ30の正極側電圧に対応した値である。オン電圧Vonは、例えば、バッテリ30の正極側電圧から、インバータ20の上アームスイッチSUH~SWH等の電圧降下量を差し引いた値である。オフ電圧Voffはバッテリ30の負極側電圧に対応した値であり、例えばグランド電圧(0V)である。 Figure 2 shows the transition of the input voltage Vin and partial discharge HP during turn-on operation. The input voltage Vin is the voltage input from the inverter 20 to each of the windings 11U, 11V, and 11W of each phase of the rotating electric machine 10, and is switched between an on voltage Von and an off voltage Voff by the switching operation of each switch SUH to SWL. The on voltage Von is a value corresponding to the positive electrode side voltage of the battery 30. The on voltage Von is, for example, a value obtained by subtracting the voltage drop amount of the upper arm switches SUH to SWH of the inverter 20 from the positive electrode side voltage of the battery 30. The off voltage Voff is a value corresponding to the negative electrode side voltage of the battery 30, for example, ground voltage (0 V).

以下、上アームを例にして説明する。図2に示すように、上アームスイッチのターンオン動作により入力電圧Vinにサージ電圧が発生すると、部分放電HPが発生する場合がある。具体的には、時刻t1に、入力電圧Vinがオン電圧Vonへの上昇を開始した後、時刻t2に入力電圧Vinがオン電圧Vonを超えてオーバーシュートし、時刻t3において入力電圧Vinが1スイッチング周期における最大値に到達する。その後、入力電圧Vinは、最大値から低下し、オン電圧Vonになる。本実施形態では、ターンオン動作が開始された後に入力電圧Vinがオン電圧Vonを上回る期間であって、入力電圧Vinが最初にオン電圧Vonを上回る時刻t2から、その後入力電圧Vinが最初にオン電圧Vonになる時刻t5までの期間をサージ発生期間TAと呼ぶ。また、サージ発生期間TAにおける入力電圧Vinをサージ電圧と呼ぶ。このサージ発生期間TAにおいて、サージ電圧が所定の高電圧に到達する時刻t3から放電遅れ期間TD経過後の時刻t4に部分放電HPが発生する。本実施形態では、サージ電圧の最大値を所定の高電圧としている。 The following will be described using the upper arm as an example. As shown in FIG. 2, when a surge voltage occurs in the input voltage Vin due to the turn-on operation of the upper arm switch, a partial discharge HP may occur. Specifically, after the input voltage Vin starts to rise to the on-voltage Von at time t1, the input voltage Vin exceeds the on-voltage Von at time t2 and overshoots, and the input voltage Vin reaches its maximum value in one switching period at time t3. After that, the input voltage Vin drops from its maximum value and becomes the on-voltage Von. In this embodiment, the period during which the input voltage Vin exceeds the on-voltage Von after the turn-on operation is started, from time t2 when the input voltage Vin first exceeds the on-voltage Von to time t5 when the input voltage Vin first becomes the on-voltage Von thereafter, is called the surge generation period TA. The input voltage Vin during the surge generation period TA is called the surge voltage. During this surge generation period TA, a partial discharge HP occurs at time t4 after the discharge delay period TD has elapsed from time t3 when the surge voltage reaches a predetermined high voltage. In this embodiment, the maximum surge voltage is set to a predetermined high voltage.

なお、各相において、上アームスイッチのターンオフ動作の後、下アームスイッチがターンオン動作することで、部分放電HPが発生し得る。具体的には、入力電圧Vinは、ターンオフ動作が開始された後に、オン電圧Vonから低下し、その後オフ電圧Voffを下回る。その後、入力電圧Vinは、最小値となった後、上昇に転じてオフ電圧Voffになる。本実施形態では、ターンオフ動作において、その動作の開始後に入力電圧Vinがオフ電圧Voffを下回る期間をサージ発生期間TAと呼び、このサージ発生期間TAにおける入力電圧Vinをサージ電圧と呼ぶ。このサージ発生期間TAにおいて、入力電圧Vinが所定の低電圧に到達してから放電遅れ期間TD経過後に部分放電HPが発生する。 In each phase, partial discharge HP may occur when the lower arm switch is turned on after the upper arm switch is turned off. Specifically, after the turn-off operation is started, the input voltage Vin drops from the on voltage Von and then falls below the off voltage Voff. After that, the input voltage Vin reaches a minimum value and then starts to rise to the off voltage Voff. In this embodiment, the period during which the input voltage Vin falls below the off voltage Voff after the start of the turn-off operation is called the surge generation period TA, and the input voltage Vin during this surge generation period TA is called the surge voltage. During this surge generation period TA, partial discharge HP occurs after the discharge delay period TD has elapsed since the input voltage Vin reached a predetermined low voltage.

図3,図4を用いて、放電遅れ期間TDについて説明する。以下では、ターンオン動作の場合を例にして説明する。図3に、近接するU相巻線11UとV相巻線11Vとを例にして、これら巻線11U,11Vの間に発生する部分放電HPの発生メカニズムを示す。図3に示す構成は、例えば、同一スロットに異相の巻線11U,11Vが収容されている構成である。図3の吹き出しに拡大して示すように、サージ電圧が所定の高電圧に到達すると、まずU相巻線11UとV相巻線11Vとの間の電界等によって、巻線11U,11V近傍の気体分子PAから偶発的に電子EAが電離し、破線円CAに示すように初期電子EPが発生する。図3に矢印YAで示すように、初期電子EPは、U相巻線11UとV相巻線11Vとの間の電界により加速され、他の気体分子PAに衝突する。すると、初期電子EPの衝突により他の気体分子PAから複数の電子EAが電離し、破線円CBに示すように複数の自由電子EBや、電子が離脱することで正に帯電した原子、分子の正イオンといった荷電粒子が発生する。その後、自由電子EB及び正イオン等の荷電粒子の加速、衝突、及び発生が繰り返されつつ、発生する自由電子EBや正イオンの数が増大することにより、部分放電HPが発生する。 The discharge delay period TD will be explained using Figures 3 and 4. The following will explain the case of turn-on operation as an example. Figure 3 shows the mechanism of partial discharge HP that occurs between the adjacent U-phase winding 11U and V-phase winding 11V as an example. The configuration shown in Figure 3 is, for example, a configuration in which different-phase windings 11U and 11V are accommodated in the same slot. As shown in an enlarged view in Figure 3, when the surge voltage reaches a predetermined high voltage, electrons EA are accidentally ionized from gas molecules PA near the windings 11U and 11V due to the electric field between the U-phase winding 11U and the V-phase winding 11V, and initial electrons EP are generated as shown in the dashed circle CA. As shown by the arrow YA in Figure 3, the initial electrons EP are accelerated by the electric field between the U-phase winding 11U and the V-phase winding 11V and collide with other gas molecules PA. Then, multiple electrons EA are ionized from other gas molecules PA due to the collision of the initial electrons EP, and multiple free electrons EB are generated as shown in the dashed circle CB, and charged particles such as positive ions of positively charged atoms and molecules are generated as the electrons leave. After that, the acceleration, collision, and generation of the free electrons EB and charged particles such as positive ions are repeated, and the number of generated free electrons EB and positive ions increases, causing partial discharge HP.

図4に図2の一部を拡大して示す。図4に示すように、時刻t3において入力電圧Vinが最大値となってから、時刻t4において部分放電HPが発生するまでには、初期電子EPが発生するまでの期間である統計遅れ期間TB1と、自由電子EBが加速、衝突、及び発生を繰り返す期間である形成遅れ期間TB2とが必要となる。放電遅れ期間TDは、統計遅れ期間TB1と形成遅れ期間TB2とを加えたものである。 Figure 4 shows an enlarged portion of Figure 2. As shown in Figure 4, from when the input voltage Vin reaches its maximum value at time t3 until partial discharge HP occurs at time t4, a statistical delay period TB1 is required, which is the period until initial electrons EP are generated, and a formation delay period TB2 is required during which free electrons EB are repeatedly accelerated, collided, and generated. The discharge delay period TD is the sum of the statistical delay period TB1 and the formation delay period TB2.

本発明者らは、統計遅れ期間TB1及び形成遅れ期間TB2と回転電機10の雰囲気湿度との関係について検討を重ね、形成遅れ期間TB2は雰囲気湿度によらず略一定である一方、統計遅れ期間TB1は雰囲気湿度により大きく依存することを見出した。具体的には、雰囲気湿度が高いほど、統計遅れ期間TB1が短くなることを見出した。 The inventors have conducted extensive research into the relationship between the statistical delay period TB1 and the formation delay period TB2 and the ambient humidity of the rotating electric machine 10, and have found that while the formation delay period TB2 is substantially constant regardless of the ambient humidity, the statistical delay period TB1 is more dependent on the ambient humidity. Specifically, they have found that the higher the ambient humidity, the shorter the statistical delay period TB1.

図5に、放電遅れ期間TDと雰囲気湿度との関係を示す。図5には、雰囲気湿度が23%,40%,及び60%である場合における放電遅れ期間TDが示されている。具体的には、各雰囲気湿度において、10回分の放電遅れ期間TDのサンプルが取得され、取得された10回分のサンプルが、昇順に整理されて示されている。 Figure 5 shows the relationship between the discharge delay period TD and the ambient humidity. Figure 5 shows the discharge delay period TD when the ambient humidity is 23%, 40%, and 60%. Specifically, at each ambient humidity, 10 samples of the discharge delay period TD are obtained, and the obtained 10 samples are arranged in ascending order and shown.

図5に示すように、放電遅れ期間TDは、雰囲気湿度が高いほど短くなっている。これは、上述したように、雰囲気湿度が高いほど、統計遅れ期間TB1が短くなるからである。雰囲気湿度が高いほど、統計遅れ期間TB1が短くなる原因としては、雰囲気湿度が高いほど、気体分子PAが帯電しやすくなり、気体分子PAから初期電子EPが電離しやすくなったことが考えられる。 As shown in FIG. 5, the higher the atmospheric humidity, the shorter the discharge delay period TD. This is because, as described above, the higher the atmospheric humidity, the shorter the statistical delay period TB1. The reason why the statistical delay period TB1 becomes shorter as the atmospheric humidity increases is thought to be that the higher the atmospheric humidity, the easier it becomes for gas molecules PA to become charged, and the easier it becomes for initial electrons EP to ionize from gas molecules PA.

本発明者らは、この点に着目し、高湿度時には、湿度検出値Hrが湿度閾値Hth以下となる低湿度時に比べてサージ発生期間TAが短くなるように、スイッチング動作の動作条件を設定するようにした。つまり、偶発的な電子EAの電離発生期間である統計遅れ期間TB1が雰囲気湿度に依存することに着目し、高湿度時には、サージ発生期間TAを短くすることで、初期電子EPが発生しにくくなるようにしたり、初期電子EPが発生した場合でも初期電子EPが部分放電HPまで成長しにくくなるようにしたりする。これにより、高湿度時における部分放電HPの発生が抑制される。 The inventors focused on this point and set the operating conditions of the switching operation so that the surge generation period TA is shorter at high humidity than at low humidity when the humidity detection value Hr is equal to or lower than the humidity threshold value Hth. In other words, focusing on the fact that the statistical delay period TB1, which is the period during which accidental ionization of electrons EA occurs, depends on the atmospheric humidity, the inventors shorten the surge generation period TA at high humidity, making it more difficult for initial electrons EP to occur, and making it more difficult for initial electrons EP to grow into partial discharges HP even if they do occur. This suppresses the occurrence of partial discharges HP at high humidity.

続いて、図6を用いて、制御装置50が実行する設定処理の手順を説明する。この処理は、所定の制御周期で繰り返し実行される。以下では、U相を例にして説明する。 Next, the procedure of the setting process executed by the control device 50 will be explained using FIG. 6. This process is repeatedly executed at a predetermined control period. The following explanation uses the U phase as an example.

ステップS10では、第1,第2絶縁条件が全て成立しているか否かを判定する。第1,第2絶縁条件は、回転電機10を構成する各相の巻線11U,11V,11W周囲の気体分子PAの分子密度が低くなり、回転電機10を構成するU,V,W相巻線11U,11V,11W間の絶縁耐力が低くなる状況であるか否かを判定するための条件である。つまり、部分放電HPは、近接する巻線周囲の気体分子PAを介して発生するものであり、気体分子PAの分子密度が低くなると、気体分子PA間の距離が長くなる。これにより、自由電子EBが電界により加速される距離が長くなり、自由電子EBが気体分子PAに衝突した場合における衝突エネルギが大きくなる。その結果、部分放電HPが発生しやすくなり、U,V,W相巻線11U,11V,11W間の絶縁耐力が低くなる。 In step S10, it is determined whether the first and second insulation conditions are all satisfied. The first and second insulation conditions are conditions for determining whether the molecular density of gas molecules PA around the windings 11U, 11V, and 11W of each phase constituting the rotating electric machine 10 is low, and the dielectric strength between the U-, V-, and W-phase windings 11U, 11V, and 11W constituting the rotating electric machine 10 is low. In other words, partial discharge HP occurs through gas molecules PA around adjacent windings, and when the molecular density of the gas molecules PA is low, the distance between the gas molecules PA becomes longer. This increases the distance over which free electrons EB are accelerated by the electric field, and the collision energy when the free electrons EB collide with the gas molecules PA becomes large. As a result, partial discharge HP is more likely to occur, and the dielectric strength between the U-, V-, and W-phase windings 11U, 11V, and 11W is reduced.

第1絶縁条件は、気圧検出値Prが気圧閾値Pthよりも低いとの条件である。なお、気圧閾値Pthは、例えば、1気圧未満の値(例えば、0.6~0.7気圧)に設定されればよい。第2絶縁条件は、温度検出値TDrが温度閾値TDthよりも高いとの条件である。なお、温度閾値TDthは、例えば、回転電機10の許容上限温度に近い温度(例えば、150℃)に設定されればよい。 The first insulation condition is that the air pressure detection value Pr is lower than the air pressure threshold value Pth. The air pressure threshold value Pth may be set to a value less than 1 atmosphere (e.g., 0.6 to 0.7 atmospheres). The second insulation condition is that the temperature detection value TDr is higher than the temperature threshold value TDth. The temperature threshold value TDth may be set to a temperature close to the upper allowable temperature limit of the rotating electric machine 10 (e.g., 150°C).

ステップS10において第1,第2絶縁条件の少なくとも1つが成立していないと判定した場合には、設定処理の実行条件が成立していないと判定し、設定処理を終了する。 If it is determined in step S10 that at least one of the first and second insulation conditions is not met, it is determined that the conditions for executing the setting process are not met, and the setting process is terminated.

一方、ステップS10において第1,第2絶縁条件の全てが成立していると判定した場合には、ステップS11に進む。ステップS11では、第1駆動条件が成立しているか否かを判定する。第1駆動条件は、上アームスイッチSUHのターンオン動作に伴い発生するサージ電圧が大きくなる状況であるか否かを判定するための条件である。第1駆動条件は、上アームスイッチSUHのターンオン動作前に検出された電流検出値Iであるオフ電流値Ioffが低電流側閾値ILthよりも低いとの条件である。なお、低電流側閾値ILthは、上アームスイッチSUHのターンオン動作に伴い発生するサージ電圧が大きくなる状況であること判定できる値に設定され、例えば、10Aに設定されればよい。上アームスイッチSUHのターンオン動作に伴うサージ電圧は、下アームスイッチSULのボディダイオードのリカバリ動作に起因して発生する。 On the other hand, if it is determined in step S10 that both the first and second insulation conditions are satisfied, the process proceeds to step S11. In step S11, it is determined whether or not the first drive condition is satisfied. The first drive condition is a condition for determining whether or not a situation exists in which a surge voltage generated by the turn-on operation of the upper arm switch SUH becomes large. The first drive condition is a condition in which the off current value Ioff, which is the current detection value I detected before the turn-on operation of the upper arm switch SUH, is lower than the low current threshold value ILth. The low current threshold value ILth is set to a value that can determine that a situation exists in which a surge voltage generated by the turn-on operation of the upper arm switch SUH becomes large, and may be set to, for example, 10 A. The surge voltage generated by the turn-on operation of the upper arm switch SUH is generated due to the recovery operation of the body diode of the lower arm switch SUL.

ステップS11において第1駆動条件が成立していないと判定した場合には、ステップS12に進む。一方、ステップS11において第1駆動条件が成立していると判定した場合には、設定処理の実行条件が成立していると判定し、ステップS13に進む。 If it is determined in step S11 that the first drive condition is not met, the process proceeds to step S12. On the other hand, if it is determined in step S11 that the first drive condition is met, the process determines that the execution conditions for the setting process are met, and the process proceeds to step S13.

ステップS12では、第2~第4駆動条件が成立しているか否かを判定する。第2~第4駆動条件は、上アームスイッチSUHのターンオフ動作に伴い発生するサージ電圧が大きくなる状況であるか否かを判定するための条件である。第2駆動条件は、上アームスイッチSUHのターンオフ動作前に検出された電流検出値Iであるオン電流値Ionが高電流側閾値IHthよりも高いとの条件である。なお、高電流側閾値IHthは、上アームスイッチSUHのターンオフ動作に伴う相電流の時間変化に起因して発生するサージ電圧が大きくなる状況であること判定できる値に設定され、例えば、回転電機10の許容上限電流値の80%に設定されればよい。また、第3駆動条件は、トルク指令値Trq*が、指令値閾値としてのトルク閾値Trqthよりも大きいとの条件である。なお、トルク閾値Trqthは、大電流を必要とする状況であること判定できる値に設定され、例えば、回転電機10の許容上限トルクの80%に設定されればよい。 In step S12, it is determined whether the second to fourth drive conditions are satisfied. The second to fourth drive conditions are conditions for determining whether the surge voltage generated by the turn-off operation of the upper arm switch SUH is large. The second drive condition is a condition that the on-current value Ion, which is the current detection value I detected before the turn-off operation of the upper arm switch SUH, is higher than the high-current side threshold value IHth. The high-current side threshold value IHth is set to a value that can determine that the surge voltage generated due to the time change of the phase current associated with the turn-off operation of the upper arm switch SUH is large, and may be set to, for example, 80% of the allowable upper limit current value of the rotating electric machine 10. The third drive condition is a condition that the torque command value Trq* is larger than the torque threshold value Trqth as a command value threshold value. The torque threshold value Trqth is set to a value that can determine that the situation requires a large current, and may be set to, for example, 80% of the allowable upper limit torque of the rotating electric machine 10.

第4駆動条件は、電気角周波数ωeが、速度閾値としての低周波数閾値ωthよりも低いとの条件である。なお、低周波数閾値ωthは、高トルクでの駆動され得る状況であることを判定できる値に設定され、例えば、回転電機10の許容上限回転速度の10%の値に設定されればよい。 The fourth driving condition is that the electrical angular frequency ωe is lower than the low frequency threshold ωth as a speed threshold. The low frequency threshold ωth is set to a value that can determine that the situation allows driving with high torque, and may be set to, for example, 10% of the allowable upper limit rotation speed of the rotating electric machine 10.

ステップS12において第2~第4駆動条件のいずれもが成立していないと判定した場合には、設定処理の実行条件が成立していないと判定し、設定処理を終了する。一方、ステップS12において第2~第4駆動条件の少なくとも1つが成立していると判定した場合には、設定処理の実行条件が成立していると判定し、ステップS13に進む。 If it is determined in step S12 that none of the second to fourth drive conditions are met, it is determined that the conditions for executing the setting process are not met, and the setting process is terminated. On the other hand, if it is determined in step S12 that at least one of the second to fourth drive conditions is met, it is determined that the conditions for executing the setting process are met, and the process proceeds to step S13.

ステップS13では、湿度検出値Hrが湿度閾値Hthよりも高いか否かを判定する。湿度閾値Hthは、部分放電HPが発生し易くなる湿度環境であることを判定するための判定値である。湿度閾値Hthは、適合等により定められていればよく、例えば、相対湿度65%に設定されればよい。ステップS13において否定判定した場合には、ステップS14に進む。ステップS14では、各スイッチSUH~SWLのスイッチング速度VSを第1スイッチング速度VB1に設定し、設定処理を終了する。 In step S13, it is determined whether the humidity detection value Hr is higher than the humidity threshold value Hth. The humidity threshold value Hth is a determination value for determining whether the humidity environment is such that partial discharge HP is likely to occur. The humidity threshold value Hth may be determined by suitability or the like, and may be set to a relative humidity of 65%, for example. If a negative determination is made in step S13, the process proceeds to step S14. In step S14, the switching speed VS of each switch SUH to SWL is set to the first switching speed VB1, and the setting process ends.

一方、ステップS13において肯定判定した場合には、ステップS15に進む。ステップS15では、上アームスイッチSUHのスイッチング速度VSを、第1スイッチング速度VB1よりも高い第2スイッチング速度VB2に設定し、設定処理を終了する。例えば、駆動回路Drには、上アームスイッチSUHのゲートに接続される充電抵抗体及び放電抵抗体が設けられている。上アームスイッチSUHのターンオン動作において、スイッチング速度VSを第2スイッチング速度VB2に設定する場合には、第1スイッチング速度VB1に設定する場合に比べて、充電抵抗体の抵抗値を小さく設定する。これにより、上アームスイッチSUHのゲートへの電荷の流入速度が高くなり、スイッチング速度VSが高くなる。また、制御装置50は、ターンオフ動作において、スイッチング速度VSを第2スイッチング速度VB2に設定する場合には、第1スイッチング速度VB1に設定する場合に比べて、放電抵抗体の抵抗値を小さく設定する。これにより、上アームスイッチSUHのゲートからの電荷の流出速度が高くなり、スイッチング速度VSが高くなる。なお、本実施形態において、ステップS15の処理が「設定部」に相当する。 On the other hand, if the determination in step S13 is affirmative, the process proceeds to step S15. In step S15, the switching speed VS of the upper arm switch SUH is set to a second switching speed VB2 higher than the first switching speed VB1, and the setting process is terminated. For example, the drive circuit Dr is provided with a charging resistor and a discharging resistor connected to the gate of the upper arm switch SUH. When the switching speed VS is set to the second switching speed VB2 in the turn-on operation of the upper arm switch SUH, the resistance value of the charging resistor is set smaller than when the switching speed VS is set to the first switching speed VB1. This increases the flow rate of charge into the gate of the upper arm switch SUH, and the switching speed VS becomes higher. In addition, when the control device 50 sets the switching speed VS to the second switching speed VB2 in the turn-off operation, the control device 50 sets the resistance value of the discharging resistor to a smaller value than when the switching speed VS is set to the first switching speed VB1. This increases the flow rate of charge from the gate of the upper arm switch SUH, and the switching speed VS becomes higher. In this embodiment, the process of step S15 corresponds to the "setting unit."

以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。 The present embodiment described above provides the following advantages:

回転電機10では、インバータ20を構成するスイッチSUH~SWLのスイッチング動作によりサージ電圧が発生し、サージ電圧の増大により部分放電HPが発生する。サージ電圧が発生してから部分放電HPが発生するまでには、放電遅れ期間TDが存在し、高湿度時には、低湿度時に比べて、放電遅れ期間TDが短くなる。本実施形態では、高湿度時には、低湿度時に比べてサージ発生期間TAが短くなるように、スイッチング動作の動作条件を設定する設定処理が行われる。つまり、高湿度時において、放電遅れ期間TDが相対的に短くなることに対応させて、サージ電圧が収束するまでの時間が短くなるようにサージ電圧の発生期間を制御するようにした。これにより、高湿度時において、放電遅れ期間TDが経過するまでにサージ電圧を収束させることができ、部分放電HPの発生を抑制することができる。 In the rotating electric machine 10, a surge voltage is generated by the switching operation of the switches SUH to SWL that constitute the inverter 20, and partial discharges HP occur due to the increase in the surge voltage. There is a discharge delay period TD between the generation of the surge voltage and the generation of the partial discharge HP, and at high humidity, the discharge delay period TD is shorter than at low humidity. In this embodiment, a setting process is performed to set the operating conditions of the switching operation so that at high humidity, the surge generation period TA is shorter than at low humidity. In other words, in response to the relatively shorter discharge delay period TD at high humidity, the generation period of the surge voltage is controlled so that the time until the surge voltage converges is shortened. As a result, at high humidity, the surge voltage can be converged before the discharge delay period TD has elapsed, and the occurrence of partial discharges HP can be suppressed.

本実施形態では、スイッチング動作の動作条件として、各スイッチSUH~SWLのスイッチング速度VSを用い、高湿度時には、低湿度時に比べてスイッチング速度VSが高くなるようにした。これにより、各スイッチング周期において、サージ発生期間TAを短くすることができ、部分放電HPの発生を抑制することができる。 In this embodiment, the switching speed VS of each switch SUH to SWL is used as the operating condition for the switching operation, and the switching speed VS is set to be higher at high humidity than at low humidity. This makes it possible to shorten the surge generation period TA in each switching cycle and suppress the occurrence of partial discharge HP.

本実施形態では、スイッチング動作としてターンオン動作を行う場合には、オフ電流値Ioffが低電流側閾値ILthよりも低いと判定されたことを条件にスイッチング速度VSを高める処理が行われる。ターンオン動作では、オフ電流値Ioffが低電流側閾値ILthよりも低い状況で、サージ電圧が増大しやすい。サージ電圧が増大しやすい状況においてのみ上記処理が行われることで、サージ電圧を抑制しつつ、設定処理による制御装置50の処理負担の軽減を図ることができる。 In this embodiment, when a turn-on operation is performed as a switching operation, a process is performed to increase the switching speed VS on the condition that the off-current value Ioff is determined to be lower than the low-current threshold value ILth. In a turn-on operation, when the off-current value Ioff is lower than the low-current threshold value ILth, the surge voltage is likely to increase. By performing the above process only in a situation where the surge voltage is likely to increase, it is possible to reduce the processing load on the control device 50 due to the setting process while suppressing the surge voltage.

本実施形態では、スイッチング動作としてターンオフ動作を行う場合には、トルク指令値Trq*がトルク閾値Trqthよりも大きいと判定されたことを条件にスイッチング速度VSを高める処理が行われる。ターンオフ動作を行う場合には、トルク指令値Trq*がトルク閾値Trqthよりも大きい状況で、サージ電圧が増大しやすい。サージ電圧が増大しやすい状況においてのみ上記処理が行われることで、サージ電圧を抑制しつつ、設定処理による制御装置50の処理負担の軽減を図ることができる。 In this embodiment, when a turn-off operation is performed as a switching operation, a process is performed to increase the switching speed VS on the condition that it is determined that the torque command value Trq* is greater than the torque threshold value Trqth. When a turn-off operation is performed, the surge voltage is likely to increase when the torque command value Trq* is greater than the torque threshold value Trqth. By performing the above process only in a situation where the surge voltage is likely to increase, it is possible to reduce the processing load on the control device 50 due to the setting process while suppressing the surge voltage.

また、スイッチング動作としてターンオフ動作を行う場合には、オン電流値Ionが高電流側閾値IHthよりも高いと判定されたことを条件にスイッチング速度VSを高める処理が行われる。ターンオフ動作を行う場合には、オン電流値Ionが高電流側閾値IHthよりも高い状況で、サージ電圧が増大しやすい。サージ電圧が増大しやすい状況においてのみ上記処理が行われることで、サージ電圧を抑制しつつ、設定処理による制御装置50の処理負担の軽減を図ることができる。 When a turn-off operation is performed as the switching operation, a process is performed to increase the switching speed VS on the condition that it is determined that the on-current value Ion is higher than the high-current threshold IHth. When a turn-off operation is performed, the surge voltage is likely to increase when the on-current value Ion is higher than the high-current threshold IHth. By performing the above process only in a situation where the surge voltage is likely to increase, it is possible to reduce the processing load on the control device 50 due to the setting process while suppressing the surge voltage.

さらに、スイッチング動作としてターンオフ動作を行う場合には、電気角周波数ωeが低周波数閾値ωthよりも低いと判定されたことを条件にスイッチング速度VSを高める処理が行われる。ターンオフ動作を行う場合には、電気角周波数ωeが低周波数閾値ωthよりも低い状況で、サージ電圧が増大しやすい。サージ電圧が増大しやすい状況においてのみ上記処理が行われることで、サージ電圧を抑制しつつ、設定処理による制御装置50の処理負担の軽減を図ることができる。 Furthermore, when a turn-off operation is performed as a switching operation, a process is performed to increase the switching speed VS on the condition that it is determined that the electrical angular frequency ωe is lower than the low frequency threshold ωth. When a turn-off operation is performed, the surge voltage is likely to increase when the electrical angular frequency ωe is lower than the low frequency threshold ωth. By performing the above process only in a situation where the surge voltage is likely to increase, it is possible to reduce the processing load on the control device 50 due to the setting process while suppressing the surge voltage.

温度検出値TDrが温度閾値TDthよりも高いと判定されたことを条件にスイッチング速度VSを高める処理が行われる。温度検出値TDrが温度閾値TDthよりも高い状況は、回転電機10の絶縁耐力が低くなる状況である。このような状況においてのみ上記処理が行われるため、サージ電圧を抑制しつつ、設定処理による制御装置50の処理負担の軽減を図ることができる。 When it is determined that the temperature detection value TDr is higher than the temperature threshold value TDth, a process is performed to increase the switching speed VS. When the temperature detection value TDr is higher than the temperature threshold value TDth, the dielectric strength of the rotating electric machine 10 is reduced. The above process is performed only in such a situation, so that the processing load on the control device 50 due to the setting process can be reduced while suppressing the surge voltage.

気圧検出値Prが気圧閾値Pthよりも低いと判定されたことを条件にスイッチング速度VSを高める処理が行われる。気圧検出値Prが気圧閾値Pthよりも低い状況は、回転電機10の絶縁耐力が低くなる状況である。このような状況においてのみ上記処理が行われるため、サージ電圧を抑制しつつ、設定処理による制御装置50の処理負担の軽減を図ることができる。 When it is determined that the air pressure detection value Pr is lower than the air pressure threshold value Pth, a process is performed to increase the switching speed VS. When the air pressure detection value Pr is lower than the air pressure threshold value Pth, the dielectric strength of the rotating electric machine 10 is reduced. The above process is performed only in such a situation, so that the processing load on the control device 50 due to the setting process can be reduced while suppressing the surge voltage.

(第2実施形態)
以下、第2実施形態について、先の第1実施形態との相違点を中心に図7を参照しつつ説明する。本実施形態では、設定処理において、スイッチング動作の動作条件として、各スイッチSUH~SWLのスイッチング周期FAを用いる点で第1実施形態と異なる。
Second Embodiment
The second embodiment will be described below with reference to Fig. 7, focusing on the differences from the first embodiment. The present embodiment differs from the first embodiment in that the setting process uses the switching period FA of each switch SUH to SWL as an operating condition for the switching operation.

図7に、本実施形態の設定処理のフローチャートを示す。なお、図7において、先の図6に示した処理と同一の処理については、便宜上、同一のステップ番号を付して説明を省略する。 Figure 7 shows a flowchart of the setting process of this embodiment. Note that in Figure 7, the same processes as those shown in Figure 6 above are given the same step numbers for convenience, and the explanation is omitted.

図7に示すように、本実施形態の設定処理では、ステップS13において否定判定した場合には、ステップS20に進む。ステップS20では、回転電機10の制御を、第1スイッチング周期FB1を用いた制御に設定し、設定処理を終了する。 As shown in FIG. 7, in the setting process of this embodiment, if a negative determination is made in step S13, the process proceeds to step S20. In step S20, the control of the rotating electric machine 10 is set to control using the first switching period FB1, and the setting process ends.

一方、ステップS15において肯定判定した場合には、ステップS21に進む。ステップS21では、回転電機10の制御を、第1スイッチング周期FB1よりも長い第2スイッチング周期FB2を用いた制御に設定し、設定処理を終了する。例えば、ステップS21では、駆動信号SAの生成に用いるキャリア周波数をステップS20の場合よりも低く設定することにより、第1スイッチング周期FB1よりも第2スイッチング周期FB2を長くする。 On the other hand, if the determination in step S15 is positive, the process proceeds to step S21. In step S21, the control of the rotating electric machine 10 is set to control using a second switching period FB2 that is longer than the first switching period FB1, and the setting process ends. For example, in step S21, the carrier frequency used to generate the drive signal SA is set lower than in step S20, thereby making the second switching period FB2 longer than the first switching period FB1.

高湿度時にスイッチング周期FAを相対的に長く設定することで、回転電機10の駆動期間におけるサージ発生期間TAの発生頻度が少なくなる。これにより、回転電機10の駆動期間に占めるサージ発生期間TAの割合を少なくすることができ、部分放電HPの発生を抑制することができる。なお、本実施形態において、ステップS21の処理が「設定部」に相当する。 By setting the switching period FA relatively long when the humidity is high, the frequency of occurrence of the surge occurrence period TA during the driving period of the rotating electric machine 10 is reduced. This makes it possible to reduce the proportion of the surge occurrence period TA in the driving period of the rotating electric machine 10, thereby suppressing the occurrence of partial discharge HP. Note that in this embodiment, the process of step S21 corresponds to the "setting unit".

<その他の実施形態>
なお、上記実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
<Other embodiments>
The above embodiment may be modified as follows.

・移動体としては、車両に限られず、船舶又は航空機などであってもよい。移動体が船舶の場合、回転電機が船舶の航行動力源となり、移動体が航空機の場合、回転電機が航空機の飛行動力源となる。特に、移動体が航空機の場合、飛行高度により回転電機の雰囲気湿度が大きく変化しやすいため、雰囲気湿度によりサージ電圧の発生期間を制御し、部分放電の発生を抑制することが有効となる。 - The moving body is not limited to a vehicle, but may be a ship or an aircraft. When the moving body is a ship, the rotating electric motor serves as the ship's navigation power source, and when the moving body is an aircraft, the rotating electric motor serves as the aircraft's flight power source. In particular, when the moving body is an aircraft, the ambient humidity of the rotating electric motor is likely to change significantly depending on the flight altitude, so it is effective to control the period during which surge voltage occurs depending on the ambient humidity and suppress the occurrence of partial discharge.

・インバータを構成するスイッチとしては、NチャネルMOSFETに限らず、例えばIGBTであってもよい。この場合、スイッチの高電位側端子がコレクタとなり、低電位側端子がエミッタとなる。また、この場合、スイッチにフリーホイールダイオードが逆並列に接続されていればよい。 - The switches that make up the inverter are not limited to N-channel MOSFETs, but may be IGBTs, for example. In this case, the high-potential terminal of the switch becomes the collector, and the low-potential terminal becomes the emitter. In this case, a freewheel diode needs to be connected in inverse parallel to the switch.

・インバータ及び回転電機は、3相のものに限らず、2相のものであっても4相以上のものであってもよい。つまり、インバータ及び回転電機は、多相のものであればよい。 - The inverter and rotating electric machine are not limited to three-phase ones, but may be two-phase or four or more phases. In other words, the inverter and rotating electric machine may be multi-phase ones.

・回転電機の制御量はトルクに限らず、例えば回転速度であってもよい。 - The control quantity of a rotating electric machine is not limited to torque, but may be, for example, rotation speed.

・上記実施形態では、湿度閾値Hthにより高湿度時と低湿度時と区分し、高湿度時と低湿度時とでスイッチング速度VS又はスイッチング周期FAを切り替える例を示したが、これに限られない。例えば、図8に示すように、湿度検出値Hrが高いほど、スイッチング速度VSを高くしたり、スイッチング周期FAを長くしたりしてもよい。 - In the above embodiment, the humidity threshold value Hth is used to distinguish between high humidity and low humidity, and the switching speed VS or switching period FA is switched between high humidity and low humidity, but this is not limited to the above. For example, as shown in FIG. 8, the higher the humidity detection value Hr, the higher the switching speed VS or the longer the switching period FA may be.

・本開示に記載の制御部及びその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。あるいは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ以上の専用ハードウェア論理回路によってプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。もしくは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリと一つ以上のハードウェア論理回路によって構成されたプロセッサとの組み合わせにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。 The control unit and the method described in the present disclosure may be realized by a dedicated computer provided by configuring a processor and memory programmed to execute one or more functions embodied in a computer program. Alternatively, the control unit and the method described in the present disclosure may be realized by a dedicated computer provided by configuring a processor with one or more dedicated hardware logic circuits. Alternatively, the control unit and the method described in the present disclosure may be realized by one or more dedicated computers configured by combining a processor and memory programmed to execute one or more functions with a processor configured with one or more hardware logic circuits. In addition, the computer program may be stored in a computer-readable non-transient tangible recording medium as instructions executed by the computer.

10…回転電機、11U…U相巻線、11V…V相巻線、11W…W相巻線、20…インバータ、50…制御装置、100…システム、SUH~SWL…スイッチ、TA…サージ電圧の発生期間。 10... rotating machine, 11U... U-phase winding, 11V... V-phase winding, 11W... W-phase winding, 20... inverter, 50... control device, 100... system, SUH-SWL... switches, TA... period of surge voltage generation.

Claims (10)

多相の回転電機(10)と、
前記回転電機を構成する電機子巻線(11U,11V,11W)に電気的に接続されたインバータ(20)と、を備えるシステム(100)に適用されるインバータの制御装置(50)であって、
前記回転電機の駆動制御を行うために、前記インバータを構成する各相のスイッチ(SUH~SWL)のスイッチング制御を行う制御部と、
前記回転電機の雰囲気湿度が高い場合に、前記雰囲気湿度が低い場合に比べて、前記スイッチング制御における前記スイッチのスイッチング動作に伴って前記電機子巻線に発生するサージ電圧の発生期間(TA)が短くなるように、前記スイッチング動作の動作条件を設定する設定処理を行う設定部と、を備えるインバータの制御装置。
A polyphase rotating electric machine (10),
and an inverter (20) electrically connected to an armature winding (11U, 11V, 11W) constituting the rotating electric machine,
a control unit that performs switching control of switches (SUH to SWL) of each phase that constitutes the inverter in order to perform drive control of the rotating electric machine;
a setting unit that performs a setting process to set operating conditions for the switching operation so that, when the ambient humidity of the rotating electric machine is high, a generation period (TA) of a surge voltage generated in the armature winding due to the switching operation of the switch in the switching control is shorter than when the ambient humidity is low.
前記動作条件は、前記スイッチのスイッチング速度(VA)であり、
前記設定部は、前記雰囲気湿度が高い場合に、前記雰囲気湿度が低い場合に比べて、前記スイッチング速度が高くなるように設定する請求項1に記載のインバータの制御装置。
The operating condition is the switching speed (VA) of the switch;
The inverter control device according to claim 1 , wherein the setting unit sets the switching speed to be higher when the atmospheric humidity is high than when the atmospheric humidity is low.
前記動作条件は、前記スイッチのスイッチング周期(FA)であり、
前記設定部は、前記雰囲気湿度が高い場合に、前記雰囲気湿度が低い場合に比べて、前記スイッチング周期が長くなるように設定する請求項1又は2に記載のインバータの制御装置。
The operating condition is a switching period (FA) of the switch,
3 . The inverter control device according to claim 1 , wherein the setting unit sets the switching period to be longer when the atmospheric humidity is high than when the atmospheric humidity is low.
前記設定部は、前記制御部が前記スイッチング動作としてターンオン動作の制御を行う場合に、前記ターンオン動作前に前記電機子巻線に流れる電流値が低電流側閾値よりも小さいことを条件として、前記設定処理を行う請求項1~3のいずれか1項に記載のインバータの制御装置。 The inverter control device according to any one of claims 1 to 3, wherein the setting unit performs the setting process on the condition that the value of the current flowing through the armature winding before the turn-on operation is smaller than a low-current threshold when the control unit controls a turn-on operation as the switching operation. 前記制御部は、前記回転電機の制御量を指令値に制御するために前記スイッチング制御を行い、
前記設定部は、前記制御部が前記スイッチング動作としてターンオフ動作の制御を行う場合に、前記指令値が指令値閾値よりも大きいことを条件として、前記設定処理を行う請求項1~4のいずれか1項に記載のインバータの制御装置。
the control unit performs the switching control to control a control amount of the rotating electric machine to a command value;
The inverter control device according to any one of claims 1 to 4, wherein the setting unit performs the setting process on the condition that the command value is greater than a command value threshold when the control unit controls a turn-off operation as the switching operation.
前記設定部は、前記制御部が前記スイッチング動作としてターンオフ動作の制御を行う場合に、前記ターンオフ動作前に前記電機子巻線に流れる電流値が高電流側閾値よりも大きいことを条件として、前記設定処理を行う請求項1~5のいずれか1項に記載のインバータの制御装置。 The inverter control device according to any one of claims 1 to 5, wherein the setting unit performs the setting process on the condition that the value of the current flowing through the armature winding before the turn-off operation is greater than a high-current threshold when the control unit controls a turn-off operation as the switching operation. 前記設定部は、前記制御部が前記スイッチング動作としてターンオフ動作の制御を行う場合に、前記回転電機の回転速度が速度閾値よりも低いことを条件として、前記設定処理を行う請求項1~6のいずれか1項に記載のインバータの制御装置。 The inverter control device according to any one of claims 1 to 6, wherein the setting unit performs the setting process on the condition that the rotation speed of the rotating electric machine is lower than a speed threshold when the control unit controls a turn-off operation as the switching operation. 前記設定部は、前記回転電機の温度が温度閾値よりも高いことを条件として、前記設定処理を行う請求項1~7のいずれか1項に記載のインバータの制御装置。 The inverter control device according to any one of claims 1 to 7, wherein the setting unit performs the setting process on the condition that the temperature of the rotating electric machine is higher than a temperature threshold value. 前記設定部は、前記回転電機の周囲の気圧が気圧閾値よりも低いことを条件として、前記設定処理を行う請求項1~8のいずれか1項に記載のインバータの制御装置。 The inverter control device according to any one of claims 1 to 8, wherein the setting unit performs the setting process on the condition that the atmospheric pressure around the rotating electric machine is lower than an atmospheric pressure threshold. 前記システムは、移動体に搭載され、
前記回転電機は、前記移動体を移動させるための動力源である請求項1~9のいずれか1項に記載のインバータの制御装置。
The system is mounted on a moving object,
10. The inverter control device according to claim 1, wherein the rotating electric machine is a power source for moving the moving body.
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