JP7639626B2 - Inverter control device and program - Google Patents
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Description
本発明は、インバータ制御装置、及びプログラムに関する。 The present invention relates to an inverter control device and a program.
従来、例えば特許文献1に記載されているように、ステータ巻線を有する回転電機と、ステータ巻線に電気的に接続されるインバータとを備える制御システムに適用されるインバータ制御装置が知られている。
Conventionally, as described in, for example,
回転電機の高速回転領域において、ステータ巻線に弱め界磁電流を流す弱め界磁制御が実行され得る。この場合、回転電機に所定トルクを発生させるためにステータ巻線に流す電流ベクトルの大きさは、弱め界磁制御が行われていない場合よりも大きくなる。このため、弱め界磁制御が実行される場合、弱め界磁制御が実行されない場合よりもインバータ及び回転電機の発熱量が多くなり、インバータ及び回転電機の少なくとも一方が過熱状態になり得る。 In the high-speed rotation region of the rotating electric machine, a field-weakening control may be performed in which a field-weakening current is passed through the stator winding. In this case, the magnitude of the current vector passed through the stator winding to generate a predetermined torque in the rotating electric machine is larger than when field-weakening control is not performed. For this reason, when field-weakening control is performed, the amount of heat generated by the inverter and the rotating electric machine is greater than when field-weakening control is not performed, and at least one of the inverter and the rotating electric machine may become overheated.
インバータ及び回転電機の少なくとも一方が過熱状態になることを回避するために、回転電機の指令トルクを低下させることも考えられる。しかしながら、この場合、回転電機の駆動を適正に継続できなくなる懸念がある。 To prevent at least one of the inverter and the rotating electric machine from overheating, it is possible to reduce the command torque of the rotating electric machine. However, in this case, there is a concern that the rotating electric machine may not be able to continue to be driven properly.
本発明は、回転電機のトルク低下を抑制又はトルクを維持しつつ、インバータ及び回転電機が過熱状態になることを回避できるインバータ制御装置及びプログラムを提供することを主たる目的とする。 The main objective of the present invention is to provide an inverter control device and program that can prevent the inverter and the rotating electric machine from overheating while suppressing torque reduction or maintaining the torque of the rotating electric machine.
本発明は、ステータ巻線を有する回転電機と、
前記ステータ巻線に電気的に接続されるインバータと、
を備える制御システムに適用されるインバータ制御装置において、
前記ステータ巻線に印加される相電圧をPWM電圧波形にする前記インバータのスイッチング制御である正弦波PWM制御を実行するスイッチ制御部と、
前記インバータ及び前記回転電機のうち少なくとも一方の温度を取得する取得部と、
を備え、
前記スイッチ制御部は、前記ステータ巻線に弱め界磁電流を流しつつ前記正弦波PWM制御を実行している場合において、取得した温度が温度閾値を超えたと判定したとき、前記正弦波PWM制御から、前記ステータ巻線に印加される相電圧を、前記正弦波PWM制御によるPWM波形電圧よりも変調率の高いPWM電圧波形にする前記スイッチング制御である過変調PWM制御に切り替え、かつ、前記弱め界磁電流を減少させる。
The present invention relates to a rotating electric machine having a stator winding,
an inverter electrically connected to the stator winding;
An inverter control device applied to a control system including:
a switch control unit that executes a sine wave PWM control, which is a switching control of the inverter that changes the phase voltage applied to the stator winding into a PWM voltage waveform;
an acquisition unit that acquires a temperature of at least one of the inverter and the rotating electric machine;
Equipped with
When the switch control unit determines that the acquired temperature exceeds a temperature threshold value while executing the sinusoidal PWM control while flowing a field-weakening current through the stator winding, it switches from the sinusoidal PWM control to overmodulation PWM control, which is the switching control that converts the phase voltage applied to the stator winding into a PWM voltage waveform having a higher modulation rate than the PWM waveform voltage by the sinusoidal PWM control, and reduces the field-weakening current.
本発明では、ステータ巻線に弱め界磁電流を流しつつ正弦波PWM制御が実行されている場合において、取得部により取得された温度が温度閾値を超えたと判定されたとき、正弦波PWM制御から過変調PWM制御に切り替えられる。これにより、PWM波形電圧の変調率が高くなり、ひいてはインバータの電圧利用率が高くなる。 In the present invention, when sine wave PWM control is being performed while a field weakening current is flowing through the stator winding, if it is determined that the temperature acquired by the acquisition unit exceeds the temperature threshold, the sine wave PWM control is switched to overmodulation PWM control. This increases the modulation rate of the PWM waveform voltage, and thus increases the voltage utilization rate of the inverter.
電圧利用率が高くなることにより、回転電機のトルクに余裕がでる。そこで、本発明では、過変調PWM制御に切り替えることに加えて、ステータ巻線に流れる電流ベクトルの大きさを減少させるために弱め界磁電流を減少させる。弱め界磁電流の減少により、インバータ及び回転電機の温度が低下する。この場合、弱め界磁電流の減少に伴うトルク低下を電圧利用率の向上によって抑制したり、弱め界磁電流の減少に伴うトルク低下分を電圧利用率の向上によって補償したりすることができる。 By increasing the voltage utilization rate, the rotating electric machine has more torque. Therefore, in the present invention, in addition to switching to overmodulation PWM control, the field weakening current is reduced to reduce the magnitude of the current vector flowing through the stator winding. The reduction in the field weakening current reduces the temperature of the inverter and the rotating electric machine. In this case, the torque reduction caused by the reduction in the field weakening current can be suppressed by improving the voltage utilization rate, and the torque reduction caused by the reduction in the field weakening current can be compensated for by improving the voltage utilization rate.
以上説明した本発明によれば、回転電機のトルク低下を抑制又はトルクを維持しつつ、インバータ及び回転電機が過熱状態になることを回避することができる。 According to the present invention described above, it is possible to prevent the inverter and the rotating electric machine from overheating while suppressing the torque drop of the rotating electric machine or maintaining the torque.
<第1実施形態>
以下、本発明に係る制御装置を具体化した第1実施形態について、図面を参照しつつ説明する。本実施形態において、制御装置を備える制御システムは、電気自動車等の車両に搭載されている。
First Embodiment
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A first embodiment of a control device according to the present invention will now be described with reference to the drawings. In this embodiment, a control system including a control device is mounted on a vehicle such as an electric vehicle.
図1に示すように、車両10は、回転電機20を備えている。回転電機20は、3相の同期機であり、星形結線された各相のステータ巻線21を備えている。各相のステータ巻線21は、電気角で120°ずつずれて配置されている。本実施形態の回転電機20は、ロータ22に界磁極としての永久磁石を備える永久磁石同期機である。
As shown in FIG. 1, the
回転電機20は、車載主機であり、ロータ22が車両10の駆動輪11と動力伝達可能とされている。回転電機20が電動機として機能することにより発生するトルクが、ロータ22から駆動輪11に伝達される。これにより、駆動輪11が回転駆動させられる。なお、回転電機20は、車両10の車輪に一体に設けられるインホイールモータであってもよいし、車両10の車体に備えられるいわゆるオンボードモータであってもよい。
The rotating
車両10は、インバータ30と、コンデンサ31と、直流電源である蓄電池12とを備えている。インバータ30は、上アームスイッチSWHと下アームスイッチSWLとの直列接続体を3相分備えている。本実施形態において、各スイッチSWH,SWLは、電圧制御形の半導体スイッチング素子であり、具体的にはIGBTである。このため、各スイッチSWH,SWLの高電位側端子はコレクタであり、低電位側端子はエミッタである。各スイッチSWH,SWLには、フリーホイールダイオードDH,DLが逆並列に接続されている。
The
各相において、上アームスイッチSWHのエミッタと、下アームスイッチSWLのコレクタとには、ステータ巻線21の第1端が接続されている。各相のステータ巻線21の第2端同士は、中性点で接続されている。なお、本実施形態において、各相のステータ巻線21は、ターン数が同じに設定されている。
In each phase, the first end of the stator winding 21 is connected to the emitter of the upper arm switch SWH and the collector of the lower arm switch SWL. The second ends of the
各相の上アームスイッチSWHのコレクタと、蓄電池12の正極端子とは、正極側母線Lpにより接続されている。各相の下アームスイッチSWLのエミッタと、蓄電池12の負極端子とは、負極側母線Lnにより接続されている。正極側母線Lpと負極側母線Lnとは、コンデンサ31により接続されている。なお、コンデンサ31は、インバータ30に内蔵されていてもよいし、インバータ30の外部に設けられていてもよい。
The collector of the upper arm switch SWH of each phase and the positive terminal of the storage battery 12 are connected by a positive side bus Lp. The emitter of the lower arm switch SWL of each phase and the negative terminal of the storage battery 12 are connected by a negative side bus Ln. The positive side bus Lp and the negative side bus Ln are connected by a
蓄電池12は、例えば組電池であり、蓄電池12の端子電圧は例えば数百Vである。蓄電池12は、例えば、リチウムイオン電池又はニッケル水素蓄電池等の2次電池である。 The storage battery 12 is, for example, a battery pack, and the terminal voltage of the storage battery 12 is, for example, several hundred volts. The storage battery 12 is, for example, a secondary battery such as a lithium ion battery or a nickel-metal hydride battery.
車両10は、電流センサ32、電圧センサ33、回転角センサ34、モータ温度センサ35、インバータ温度センサ36、及び制御装置37を備えている。電流センサ32は、各相のうち少なくとも2相分のステータ巻線21に流れる電流を検出する。電圧センサ33は、コンデンサ31の端子電圧を電源電圧Vdcとして検出する。回転角センサ34は、例えばレゾルバであり、ロータ22の回転角(具体的には、電気角)を検出する。モータ温度センサ35は、例えばサーミスタであり、回転電機20の温度(例えば、ステータ巻線21の温度)をモータ温度Tmgdとして検出する。インバータ温度センサ36は、例えばサーミスタ又は感温ダイオードであり、インバータ30の温度(例えば、上,下アームスイッチSWH,SWLの温度)をインバータ温度Tinvdとして検出する。各センサ32~36の検出値は、制御装置37に入力される。
The
制御装置37は、マイコン37aを主体として構成され、マイコン37aは、CPUを備えている。マイコン37aが提供する機能は、実体的なメモリ装置に記録されたソフトウェアおよびそれを実行するコンピュータ、ソフトウェアのみ、ハードウェアのみ、あるいはそれらの組合せによって提供することができる。例えば、マイコン37aがハードウェアである電子回路によって提供される場合、それは多数の論理回路を含むデジタル回路、又はアナログ回路によって提供することができる。例えば、マイコン37aは、自身が備える記憶部としての非遷移的実体的記録媒体(non-transitory tangible storage medium)に格納されたプログラムを実行する。プログラムには、例えば、図2及び図4等に示す処理のプログラムが含まれる。プログラムが実行されることにより、プログラムに対応する方法が実行される。記憶部は、例えば不揮発性メモリである。なお、記憶部に記憶されたプログラムは、例えば、インターネット等のネットワークを介して更新可能である。
The
制御装置37は、指令トルクTrq*を受信する。制御装置37は、回転電機20のトルクを受信した指令トルクTrq*に制御すべく、インバータ30を構成する各スイッチSWH,SWLのスイッチング制御を行う。各相において、上アームスイッチSWHと下アームスイッチSWLとは、デッドタイムを挟みつつ交互にオンされる。
The
続いて、図2を用いて、制御装置37により実行される回転電機20のトルク制御について説明する。図2に示す例では、トルク制御として、電流フィードバック制御が行われる。なお、電流フィードバック制御に代えて、トルクフィードバック制御が行われてもよい。
Next, the torque control of the rotating
指令電流設定部40は、指令トルクTrq*、ロータ22の回転速度Nm、電圧センサ33により検出された電源電圧Vdc、及び後述する増加割合RTrに基づいて、d,q軸指令電流Id*,Iq*を設定する。d,q軸指令電流Id*,Iq*は、例えば、最小電流最大トルク制御(MTPA)により算出されればよい。なお、指令電流設定部40は、指令トルクTrq*、ロータ22の回転速度Nm及び「Vdc×RTr」と、d,q軸指令電流Id*,Iq*とが関係付けられたマップ情報又は数式情報に基づいて、d,q軸指令電流Id*,Iq*を設定すればよい。また、ロータ22の回転速度Nmは、例えば、回転角センサ34の検出値に基づいて算出されればよい。
The command
指令電流設定部40は、「Vdc×RTr」が高いほど、弱め界磁電流が小さくなるようなd軸指令電流Id*を設定する。指令電流設定部40は、例えば、弱め界磁電流の符号が負の場合、「Vdc×RTr」が高いほど、d軸指令電流Id*の絶対値を小さくする。
The command
2相変換部41は、電流センサ32の検出値と、回転角センサ34により検出された電気角θeとに基づいて、3相固定座標系におけるU,V,W相電流を、2相回転座標系(dq座標系)におけるd軸電流Idr及びq軸電流Iqrに変換する。
The two-
d軸偏差算出部42は、d軸指令電流Id*からd軸電流Idrを減算することにより、d軸電流偏差ΔIdを算出する。q軸偏差算出部43は、q軸指令電流Iq*からq軸電流Iqrを減算することにより、q軸電流偏差ΔIqを算出する。
The d-axis
d軸指令電圧算出部44は、d軸電流偏差ΔIdに基づいて、d軸電流Idrをd軸指令電流Id*にフィードバック制御するための操作量として、d軸指令電圧Vdを算出する。q軸指令電圧算出部45は、q軸電流偏差ΔIqに基づいて、q軸電流Iqrをq軸指令電流Iq*にフィードバック制御するための操作量として、q軸指令電圧Vqを算出する。なお、d軸指令電圧算出部44及びq軸指令電圧算出部45で用いられるフィードバック制御は、例えば比例積分制御とすればよい。
The d-axis command
リミッタ部46は、d,q軸指令電圧Vd,Vqに基づいて、ステータ巻線21に印加する電圧ベクトルVvtrを算出する。リミッタ部46は、算出した電圧ベクトルVvtrの大きさが制限値「C×RTr」よりも大きい場合、電圧ベクトルVvtrの電圧位相δを変化させずに、電圧ベクトルVvtrの大きさを制限値「C×RTr」と同じ値にする。制限値は、基準値Cと、増加割合RTrとの乗算値である。増加割合RTrは、1以上の値であり、基本的には1に設定されている。なお、図2に示すVvtcは、制限値「C×RTr」によって制限され、大きさが制限値と同じ値にされた電圧ベクトルを示す。
The
本実施形態では、3相変調が行われるため、基準値Cは下式(eq1)にて表される。つまり、基準値Cは、電源電圧Vdcに依存する。 In this embodiment, three-phase modulation is performed, so the reference value C is expressed by the following equation (eq1). In other words, the reference value C depends on the power supply voltage Vdc.
3相変換部47は、リミッタ部46から出力されたd,q軸指令電圧Vd,Vq及び電気角θeに基づいて、2相回転座標系におけるd,q軸指令電圧Vd,Vqを、3相固定座標系におけるU,V,W相指令電圧VU*,VV*,VW*に変換する。本実施形態において、U,V,W相指令電圧VU*,VV*,VW*は、電気角で位相が120°ずつずれた正弦波状の波形となる。
The three-
信号生成部48は、U,V,W相指令電圧VU*,VV*,VW*及び電源電圧Vdcに基づく3相変調により、U相の上,下アームスイッチSWH,SWLの駆動信号GUH,GULと、V相の上,下アームスイッチSWH,SWLの駆動信号GVH,GVLと、W相の上,下アームスイッチSWH,SWLの駆動信号GWH,GWLとを生成する。詳しくは、U相を例にして説明すると、信号生成部48は、U相指令電圧VU*を電源電圧Vdcの1/2で除算することにより、U相規格化指令電圧VUSを算出する。信号生成部48は、図3に示すように、U相規格化指令電圧VUSと、キャリア信号Sigとの大小比較に基づいて、U相PWM信号GU*を算出する。信号生成部48は、U相PWM信号GU*と、U相PWM信号GU*の論理反転信号とに基づいて、U相の上,下アームスイッチSWH、SWLの上,下アーム駆動信号GUH,GULを生成する。なお、図3には、電気角で180度の期間にわたるキャリア信号Sig等の推移を示す。
The
信号生成部48は、生成したU相の上,下アーム駆動信号GUH,GULをU相の上,下アームスイッチSWH,SWLのゲートに対して出力し、生成したV相の上,下アーム駆動信号GVH,GVLをV相の上,下アームスイッチSWH,SWLのゲートに対して出力し、生成したW相の上,下アーム駆動信号GWH,GWLをW相の上,下アームスイッチSWH,SWLのゲートに対して出力する。これにより、インバータ30のスイッチング制御として、正弦波PWM制御が実行される。なお、制御装置37の制御周期は、キャリア信号Sigの周期よりも十分に短い。また、本実施形態のキャリア信号Sigは、上昇速度及び下降速度が等しい三角波信号である。
The
上記正弦波PWM制御は、規格化指令電圧の振幅がキャリア信号Sigの振幅以下になる場合におけるインバータ30のスイッチング制御である。
The above-mentioned sine wave PWM control is the switching control of the
本実施形態において、制御装置37は、ステータ巻線21に弱め界磁電流を流している場合において、インバータ30及び回転電機20が過熱状態となることを回避するために、弱め界磁電流を減少させつつ、正弦波PWM制御を過変調PWM制御に切り替える過熱保護制御を実行する。過変調PWM制御は、図4に示すように、規格化指令電圧の振幅がキャリア信号Sigの振幅よりも大きくなる場合におけるスイッチング制御である。過変調PWM制御によりステータ巻線21に印加されるPWM電圧波形は、正弦波PWM制御によりステータ巻線21に印加されるPWM波形電圧よりも変調率の高い電圧波形となる。
In this embodiment, when a field-weakening current is flowing through the stator winding 21, the
続いて、図5を用いて、制御装置37により実行される過熱保護制御について説明する。図5に示す制御処理は、例えば、所定の制御周期で繰り返し実行される。
Next, the overheat protection control executed by the
ステップS10では、ステータ巻線21に弱め界磁電流を流す弱め界磁制御を実行中であるか否かを判定する。 In step S10, it is determined whether field weakening control, which passes a field weakening current through the stator winding 21, is being performed.
ステップS10において弱め界磁制御を実行中であると判定した場合には、ステップS11に進み、モータ温度センサ35により検出されたモータ温度Tmgd(「第1温度」に相当)、及びインバータ温度センサ36により検出されたインバータ温度Tinvd(「第2温度」に相当)を取得する。本実施形態では、インバータ30の許容上限温度が、回転電機20の許容上限温度よりも高い。なお、ステップS11の処理が「取得部」に相当する。
If it is determined in step S10 that field-weakening control is being performed, the process proceeds to step S11, where the motor temperature Tmgd (corresponding to the "first temperature") detected by the
ステップS12では、現在の制御モードが過変調PWM制御又は正弦波PWM制御のどちらであるかを判定する。 In step S12, it is determined whether the current control mode is overmodulation PWM control or sinusoidal PWM control.
ステップS12において現在の制御モードが正弦波PWM制御であると判定した場合には、ステップS13に進み、モータ温度Tmgdが第1保護開始閾値TAH(例えば140℃)を超えたか否かを判定する。なお、第1保護開始閾値TAHは、「第1温度閾値」に相当し、回転電機20の許容上限温度よりも低い値に設定されていればよい。
If it is determined in step S12 that the current control mode is sinusoidal PWM control, the process proceeds to step S13, where it is determined whether the motor temperature Tmgd has exceeded the first protection start threshold TAH (e.g., 140°C). The first protection start threshold TAH corresponds to the "first temperature threshold" and may be set to a value lower than the allowable upper limit temperature of the rotating
ステップS13においてモータ温度Tmgdが第1保護開始閾値TAH以下であると判定した場合には、ステップS14に進み、インバータ温度Tinvdが第2保護開始閾値TBHを超えたか否かを判定する。本実施形態において、第2保護開始閾値TBHは、第1保護開始閾値TAHよりも高く設定されている。このように設定されているのは、インバータ30の許容上限温度が回転電機20の許容上限温度よりも高いためである。なお、第2保護開始閾値TBHは、「第2温度閾値」に相当し、インバータ30の許容上限温度よりも低い値に設定されていればよい。
If it is determined in step S13 that the motor temperature Tmgd is equal to or lower than the first protection start threshold TAH, the process proceeds to step S14, where it is determined whether the inverter temperature Tinvd has exceeded the second protection start threshold TBH. In this embodiment, the second protection start threshold TBH is set higher than the first protection start threshold TAH. This setting is because the allowable upper limit temperature of the
ステップS14においてインバータ温度Tinvdが第2保護開始閾値TBH以下であると判定した場合には、ステップS15に進み、制御モードを正弦波PWM制御にする。 If it is determined in step S14 that the inverter temperature Tinvd is equal to or lower than the second protection start threshold TBH, the process proceeds to step S15, where the control mode is changed to sine wave PWM control.
一方、ステップS13においてモータ温度Tmgdが第1保護開始閾値TAHを超えたと判定した場合には、回転電機20が過熱状態になるおそれがあるため、ステップS16に進む。ステップS16では、制御モードを正弦波PWM制御から過変調PWM制御に切り替える。本実施形態では、図6に示すように、モータ温度Tmgdが高いほど、増加割合RTr(>1)を増加させる。増加割合RTrが1を超えることにより、図2に示したリミッタ部46において、制限値「C×RTr」が大きくなる。その結果、リミッタ部46から3相変換部47へと出力されるd,q軸指令電圧Vd,Vqの大きさが増加し、規格化指令電圧の振幅がキャリア信号Sigの振幅よりも大きくなる。これにより、制御モードが正弦波PWM制御から過変調PWM制御に切り替えられる。
On the other hand, if it is determined in step S13 that the motor temperature Tmgd exceeds the first protection start threshold TAH, the rotating
また、増加割合RTrが1を超えることにより、指令電流設定部40に入力される「Vdc×RTr」が大きくなる。その結果、指令電流設定部40において定まる弱め界磁電流が小さくなる。つまり、モータ温度Tmgdが高いほど、過熱保護制御を実行しない場合における弱め界磁電流に対して、過熱保護制御を実行する場合における弱め界磁電流の減少度合いが大きくなる。
In addition, when the increase rate RTr exceeds 1, "Vdc x RTr" input to the command
図7に、弱め界磁電流の減少態様の一例を示す。図7(a)はモータ温度Tmgdの推移を示し、図7(b)は弱め界磁電流の推移を示す。時刻t1において、制御装置37は、モータ温度Tmgdが第1保護開始閾値TAHを超えたと判定する。このため、制御装置37は、モータ温度Tmgdが高くなるほど、弱め界磁電流を減少させる。図7に示す例では、弱め界磁電流が減少させられることにより、モータ温度Tmgdの上昇速度が徐々に低下している。
Figure 7 shows an example of how the field weakening current is reduced. Figure 7(a) shows the progression of the motor temperature Tmgd, and Figure 7(b) shows the progression of the field weakening current. At time t1, the
ステップS16において、モータ温度Tmgdが上限温度TAK以上になる場合、図6に示すように、増加割合RTrを上限割合RTlimにする。つまり、過変調PWM制御によるPWM波形電圧の変調率が上限変調率を超えないようにする。増加割合RTrを上限割合RTlimで制限するのは、ステータ巻線21に流れる相電流の制御性が大きく低下することを回避しつつ、相電流に含まれる高調波成分の増加に伴う損失の増加を回避するためである。 In step S16, if the motor temperature Tmgd is equal to or higher than the upper limit temperature TAK, the increase rate RTr is set to the upper limit rate RTlim as shown in FIG. 6. In other words, the modulation rate of the PWM waveform voltage by the overmodulation PWM control is prevented from exceeding the upper limit modulation rate. The increase rate RTr is limited to the upper limit rate RTlim in order to avoid a significant decrease in the controllability of the phase current flowing through the stator winding 21 while avoiding an increase in losses due to an increase in the harmonic components contained in the phase current.
図5の説明に戻り、ステップS16の処理の完了後、ステップS12において現在の制御モードが過変調PWM制御であると判定した場合には、ステップS17に進む。ステップS17では、モータ温度Tmgdが第1保護解除閾値TAL(<TAH)以下になったか否かを判定する。本実施形態において、第1保護解除閾値TALは、第1保護開始閾値TAHから第1所定温度ΔT1を差し引いた値である。ステップS17においてモータ温度Tmgdが第1保護解除閾値TALよりも高いと判定した場合には、ステップS16に進む。一方、ステップS17においてモータ温度Tmgdが第1保護解除閾値TAL以下になったと判定した場合には、ステップS18に進む。 Returning to the explanation of FIG. 5, after the processing of step S16 is completed, if it is determined in step S12 that the current control mode is overmodulation PWM control, the process proceeds to step S17. In step S17, it is determined whether the motor temperature Tmgd has become equal to or lower than the first protection release threshold TAL (<TAH). In this embodiment, the first protection release threshold TAL is a value obtained by subtracting the first predetermined temperature ΔT1 from the first protection start threshold TAH. If it is determined in step S17 that the motor temperature Tmgd is higher than the first protection release threshold TAL, the process proceeds to step S16. On the other hand, if it is determined in step S17 that the motor temperature Tmgd has become equal to or lower than the first protection release threshold TAL, the process proceeds to step S18.
ちなみに、モータ温度Tmgdが低下すると、増加割合RTrを減少させる。この場合、例えば図6に示すように、モータ温度Tmgdが低下して第1保護解除閾値TALになったタイミングにおいて増加割合RTrが1になっていれば、図6にハッチングにて示す領域において、モータ温度Tmgdの低下に伴う増加割合RTrの低下態様を自由に定めることができる。 Incidentally, when the motor temperature Tmgd decreases, the increase rate RTr decreases. In this case, for example, as shown in FIG. 6, if the increase rate RTr is 1 at the time when the motor temperature Tmgd decreases and reaches the first protection release threshold TAL, the decrease in the increase rate RTr associated with the decrease in the motor temperature Tmgd can be freely determined in the hatched area in FIG. 6.
ステップS18では、インバータ温度Tinvdが第2保護解除閾値TBL(<TBH)以下になったか否かを判定する。本実施形態において、第2保護解除閾値TBLは、第2保護開始閾値TBHから第2所定温度ΔT2を差し引いた値である。ステップS18においてインバータ温度Tinvdが第2保護解除閾値TBL以下になったと判定した場合には、ステップS15に進み、増加割合RTrを1にする。これにより、制御モードが過変調PWM制御から正弦波PWM制御に切り替えられ、また、弱め界磁電流の減少度合いが0になる。なお、第2所定温度ΔT2は、第1所定温度ΔT1と同じ値であってもよいし、異なる値であってもよい。 In step S18, it is determined whether the inverter temperature Tinvd has become equal to or lower than the second protection release threshold TBL (<TBH). In this embodiment, the second protection release threshold TBL is the second protection start threshold TBH minus the second predetermined temperature ΔT2. If it is determined in step S18 that the inverter temperature Tinvd has become equal to or lower than the second protection release threshold TBL, the process proceeds to step S15, where the increase rate RTr is set to 1. This switches the control mode from overmodulation PWM control to sine wave PWM control, and the degree of decrease in the field weakening current becomes 0. The second predetermined temperature ΔT2 may be the same value as the first predetermined temperature ΔT1, or may be a different value.
ステップS17,S18の処理が設けられることにより、正弦波PWM制御及び過変調PWM制御のうち一方から他方へと制御モードが交互に切り替えられる現象(いわゆるハンチング)を回避できる。 By providing the processing of steps S17 and S18, it is possible to avoid a phenomenon in which the control mode alternates between sine wave PWM control and overmodulation PWM control (so-called hunting).
現在の制御モードが正弦波PWM制御である場合、ステップS14においてインバータ温度Tinvdが第2保護開始閾値TBHを超えたと判定した場合には、インバータ30が過熱状態になるおそれがあるため、ステップS19に進む。ステップS19では、ステップS16の処理と同様の処理を行う。詳しくは、図6に示すように、インバータ温度Tinvdが高いほど、増加割合RTr(>1)を増加させる。増加割合RTrが1を超えることにより、図2に示したリミッタ部46において、制限値「C×RTr」が大きくなる。その結果、リミッタ部46から3相変換部47へと出力されるd,q軸指令電圧Vd,Vqの大きさが増加し、規格化指令電圧の振幅がキャリア信号Sigの振幅よりも大きくなる。これにより、制御モードが正弦波PWM制御から過変調PWM制御に切り替えられる。
When the current control mode is sinusoidal PWM control, if it is determined in step S14 that the inverter temperature Tinvd has exceeded the second protection start threshold TBH, the
また、増加割合RTrが1を超えることにより、指令電流設定部40に入力される「Vdc×RTr」が大きくなる。その結果、弱め界磁電流が小さくなる。つまり、インバータ温度Tinvdが高いほど、過熱保護制御を実行しない場合における弱め界磁電流に対して、過熱保護制御を実行する場合における弱め界磁電流の減少度合いが大きくなる。
In addition, when the increase rate RTr exceeds 1, "Vdc x RTr" input to the command
ステップS19において、インバータ温度Tinvdが上限温度TBK以上になる場合、図6に示すように、増加割合RTrを上限割合RTlimにする。つまり、過変調PWM制御によるPWM波形電圧の変調率が上限変調率を超えないようにする。ちなみに、インバータ温度Tinvdと比較される上限温度TBKは、例えば、モータ温度Tmgdと比較される上限温度TAKよりも高く設定されている。 In step S19, if the inverter temperature Tinvd is equal to or higher than the upper limit temperature TBK, the increase rate RTr is set to the upper limit rate RTlim, as shown in FIG. 6. In other words, the modulation rate of the PWM waveform voltage by the overmodulation PWM control is prevented from exceeding the upper limit modulation rate. Incidentally, the upper limit temperature TBK compared with the inverter temperature Tinvd is set higher than the upper limit temperature TAK compared with the motor temperature Tmgd, for example.
図5の説明に戻り、ステップS19の処理の後、ステップS12において現在の制御モードが過変調PWM制御であると判定した場合には、ステップS17に進む。なお、本実施形態では、ステップS19の処理が行われる状況において、ステップS17において肯定判定されるように制御システムが構成されている。その後、ステップS18において否定判定した場合には、ステップS19に進む。 Returning to the explanation of FIG. 5, after the processing of step S19, if it is determined in step S12 that the current control mode is overmodulation PWM control, the process proceeds to step S17. Note that in this embodiment, the control system is configured so that in a situation in which the processing of step S19 is performed, a positive determination is made in step S17. Thereafter, if a negative determination is made in step S18, the process proceeds to step S19.
ちなみに、インバータ温度Tinvdが低下すると、増加割合RTrを減少させる。この場合、例えば図6に示すように、インバータ温度Tinvdが低下して第2保護解除閾値TBLになったタイミングにおいて増加割合RTrが1になっていれば、図6にハッチングにて示す領域において、インバータ温度Tinvdの低下に伴う増加割合RTrの低下態様を自由に定めることができる。 Incidentally, when the inverter temperature Tinvd drops, the increase rate RTr is reduced. In this case, for example, as shown in FIG. 6, if the increase rate RTr is 1 at the time when the inverter temperature Tinvd drops to the second protection release threshold TBL, the decrease in the increase rate RTr associated with the decrease in the inverter temperature Tinvd can be freely determined in the hatched area in FIG. 6.
一方、ステップS18においてインバータ温度Tinvdが第2保護解除閾値TBL以下になったと判定した場合には、ステップS15に進み、増加割合RTrを1にする。これにより、制御モードが過変調PWM制御から正弦波PWM制御に切り替えられ、また、弱め界磁電流の減少度合いが0になる。 On the other hand, if it is determined in step S18 that the inverter temperature Tinvd is equal to or lower than the second protection release threshold TBL, the process proceeds to step S15, where the increase rate RTr is set to 1. This switches the control mode from overmodulation PWM control to sine wave PWM control, and the degree of decrease in the field weakening current becomes 0.
ちなみに、ステップS12~S18の処理が「スイッチ制御部」に相当する。 Incidentally, the processing in steps S12 to S18 corresponds to the "switch control unit."
以上説明したように、本実施形態の制御装置37は、ステータ巻線21に弱め界磁電流を流しつつ正弦波PWM制御が実行されている場合において、モータ温度Tmgdが第1保護開始閾値TAHを超えたとの条件、及びインバータ温度Tinvdが第2保護開始閾値TBHを超えたとの条件のうち、いずれかが成立したと判定したとき、過熱保護制御を行う。詳しくは、制御装置37は、正弦波PWM制御から過変調PWM制御に切り替える。これにより、ステータ巻線21に印加されるPWM波形電圧の変調率が高くなり、ひいてはインバータ30の電圧利用率が高くなる。
As described above, in this embodiment, when sine wave PWM control is being performed while a field weakening current is flowing through the stator winding 21, the
また、制御装置37は、弱め界磁電流を減少させる。弱め界磁電流を減少させる場合であっても、弱め界磁電流の減少に伴うトルク低下を電圧利用率の向上によって抑制したり、トルクを同等に維持したりすることができる。これにより、回転電機20のトルク低下を抑制又はトルクを維持しつつ、インバータ30及び回転電機20が過熱状態になることを回避することができる。
The
また、過熱保護の開始条件として、インバータ温度Tinvdが第2保護開始閾値TBHを超えたとの第1条件、及びモータ温度Tmgdが第1保護開始閾値TAHを超えたとの第2条件が設定されている。第1条件が成立した場合、モータ温度Tmgdではなく、インバータ温度Tinvdに基づいて、増加割合RTr、及び弱め界磁電流の減少度合いが設定される。一方、第2条件が成立した場合、インバータ温度Tinvdではなく、モータ温度Tmgdに基づいて、増加割合RTr、及び弱め界磁電流の減少度合いが設定される。これにより、許容上限温度の異なるインバータ30及び回転電機20の過熱保護を適正に行うことができる。
In addition, as the conditions for starting overheat protection, a first condition that the inverter temperature Tinvd exceeds the second protection start threshold TBH and a second condition that the motor temperature Tmgd exceeds the first protection start threshold TAH are set. When the first condition is met, the increase rate RTr and the degree of decrease in the field weakening current are set based on the inverter temperature Tinvd, not on the motor temperature Tmgd. On the other hand, when the second condition is met, the increase rate RTr and the degree of decrease in the field weakening current are set based on the motor temperature Tmgd, not on the inverter temperature Tinvd. This allows appropriate overheat protection to be performed for the
なお、過変調PWM制御は、電圧利用率を向上できる一方、回転電機20の騒音及び振動が大きくなる。このため、過熱状態になるおそれがない通常時においては、極力実施しないようにすることが望ましい。ただし、本実施形態では、過熱状態になるおそれがある場合における一時的な措置として、過変調PWM制御が実行される。これにより、弱め界磁電流の減少に伴うトルク低下を抑制又は補償でき、過熱異常を回避しつつ、車両10の走行を極力継続させることができる。
While overmodulation PWM control can improve the voltage utilization rate, it also increases the noise and vibration of the rotating
<第1実施形態の変形例>
・制御装置37は、回転電機20の電気角速度ωeが高いほど、上限割合RTlimを大きく設定してもよい。
<Modification of the First Embodiment>
The
・回転電機20の許容上限温度がインバータ30の許容上限温度よりも高くてもよい。この場合、第1保護開始閾値TAHが第2保護開始閾値TBHよりも高く設定されていればよい。
The allowable upper limit temperature of the rotating
・第1所定温度ΔT1が0に設定されていてもよい。この場合、第1保護解除閾値TALと第1保護開始閾値TAHとが同じ値になる。また、第2所定温度ΔT2が0に設定されていてもよい。この場合、第2保護解除閾値TBLと第2保護開始閾値TBHとが同じ値になる。 - The first predetermined temperature ΔT1 may be set to 0. In this case, the first protection release threshold TAL and the first protection start threshold TAH will be the same value. Also, the second predetermined temperature ΔT2 may be set to 0. In this case, the second protection release threshold TBL and the second protection start threshold TBH will be the same value.
・制御装置37は、増加割合RTrの設定を、図6に示す方法に代えて、図8に示す方法で実施してもよい。詳しくは、回転電機20の過熱保護について説明すると、制御装置37は、モータ温度Tmgdが第1保護開始閾値TAHを超えたと判定した場合、増加割合RTrを1から上限割合RTlimまでステップ状に増加させる。一方、制御装置37は、増加割合RTrを上限割合RTlimに設定している場合において、モータ温度Tmgdが第1保護解除閾値TAL以下になったと判定したとき、増加割合RTrを上限割合RTlimから1までステップ状に減少させる。
The
続いて、インバータ30の過熱保護について説明すると、制御装置37は、インバータ温度Tinvdが第2保護開始閾値TBHを超えたと判定した場合、増加割合RTrを1から上限割合RTlimまでステップ状に増加させる。一方、制御装置37は、増加割合RTrを上限割合RTlimに設定している場合において、インバータ温度Tinvdが第2保護解除閾値TBL以下になったと判定したとき、増加割合RTrを上限割合RTlimから1までステップ状に減少させる。
Next, regarding the overheat protection of the
<第2実施形態>
以下、第2実施形態について、第1実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。インバータ30の許容上限温度は、回転電機20の許容上限温度よりも高い。このため、インバータ30は、回転電機20よりも熱的な信頼性が高い。回転電機20に対する過熱保護制御が実行されることにより、インバータ30の発熱も抑制されるため、インバータ30の過熱保護を行うことができると考えられる。この点に鑑み、本実施形態では、図9に示す過熱保護制御が制御装置37により実行される。図9に示す制御処理は、例えば、所定の制御周期で繰り返し実行される。なお、本実施形態では、第1保護開始閾値TAHを保護開始閾値TAHと称し、第1保護解除閾値TALを保護解除閾値TALと称すこととする。
Second Embodiment
The second embodiment will be described below with reference to the drawings, focusing on the differences from the first embodiment. The allowable upper limit temperature of the
ステップS20では、弱め界磁制御を実行中であるか否かを判定する。 In step S20, it is determined whether field weakening control is being performed.
ステップS20において弱め界磁制御を実行中であると判定した場合には、ステップS21に進み、モータ温度Tmgdを取得する。なお、ステップS21の処理が「取得部」に相当する。 If it is determined in step S20 that field weakening control is being performed, the process proceeds to step S21, where the motor temperature Tmgd is acquired. Note that the process of step S21 corresponds to the "acquisition unit."
ステップS22では、現在の制御モードが過変調PWM制御又は正弦波PWM制御のどちらであるかを判定する。 In step S22, it is determined whether the current control mode is overmodulation PWM control or sinusoidal PWM control.
ステップS22において現在の制御モードが正弦波PWM制御であると判定した場合には、ステップS23に進み、モータ温度Tmgdが保護開始閾値TAHを超えたか否かを判定する。 If it is determined in step S22 that the current control mode is sine wave PWM control, the process proceeds to step S23, where it is determined whether the motor temperature Tmgd has exceeded the protection start threshold TAH.
ステップS23においてモータ温度Tmgdが保護開始閾値TAH以下であると判定した場合には、ステップS24に進み、制御モードを正弦波PWM制御にする。 If it is determined in step S23 that the motor temperature Tmgd is equal to or lower than the protection start threshold TAH, the process proceeds to step S24, where the control mode is changed to sine wave PWM control.
一方、ステップS23においてモータ温度Tmgdが保護開始閾値TAHを超えたと判定した場合には、ステップS25に進み、制御モードを正弦波PWM制御から過変調PWM制御に切り替える。ステップS25の処理は、先の図5のステップS16と同じ処理である。ステップS25の処理により、制御モードが正弦波PWM制御から過変調PWM制御に切り替えられ、また、弱め界磁電流が小さくなる。 On the other hand, if it is determined in step S23 that the motor temperature Tmgd has exceeded the protection start threshold TAH, the process proceeds to step S25, where the control mode is switched from sine wave PWM control to overmodulation PWM control. The process of step S25 is the same as step S16 in FIG. 5. The process of step S25 switches the control mode from sine wave PWM control to overmodulation PWM control, and also reduces the field weakening current.
ステップS25の処理の後、ステップS22において現在の制御モードが過変調PWM制御であると判定した場合には、ステップS26に進む。ステップS26では、モータ温度Tmgdが保護解除閾値TAL以下になったか否かを判定する。ステップS26においてモータ温度Tmgdが保護解除閾値TALよりも高いと判定した場合には、ステップS25に進む。一方、ステップS26においてモータ温度Tmgdが保護解除閾値TAL以下になったと判定した場合には、ステップS24に進み、増加割合RTrを1にする。これにより、制御モードが過変調PWM制御から正弦波PWM制御に切り替えられ、また、弱め界磁電流の減少度合いが0になる。以上説明した本実施形態によれば、過熱保護制御を簡素化しつつ、回転電機20及びインバータ30が過熱状態になることを回避できる。
After the processing of step S25, if it is determined in step S22 that the current control mode is overmodulation PWM control, the process proceeds to step S26. In step S26, it is determined whether the motor temperature Tmgd has become equal to or lower than the protection release threshold TAL. If it is determined in step S26 that the motor temperature Tmgd is higher than the protection release threshold TAL, the process proceeds to step S25. On the other hand, if it is determined in step S26 that the motor temperature Tmgd has become equal to or lower than the protection release threshold TAL, the process proceeds to step S24, where the increase rate RTr is set to 1. This switches the control mode from overmodulation PWM control to sine wave PWM control, and the degree of decrease in the field weakening current becomes 0. According to the present embodiment described above, it is possible to simplify the overheat protection control while preventing the rotating
<第2実施形態の変形例>
回転電機20の許容上限温度が、インバータ30の許容上限温度よりも高くてもよい。この場合、図9に示す過熱保護制御において、モータ温度Tmgdに代えて、インバータ温度Tinvdが用いられればよい。また、図9に示す過熱保護制御において、閾値として、TAH,TALに代えて、TBH,TBLが用いられればよい。
<Modification of the second embodiment>
The allowable upper limit temperature of the rotating
<第3実施形態>
以下、第3実施形態について、第1実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、過熱保護制御における増加割合RTrの設定方法が変更されている。
Third Embodiment
Hereinafter, the third embodiment will be described with reference to the drawings, focusing on the differences from the first embodiment. In this embodiment, the method of setting the increase rate RTr in the overheat protection control is changed.
図10に、本実施形態の過熱保護制御の手順を示す。図10に示す制御処理は、例えば、制御装置37により所定の制御周期で繰り返し実行される。なお、図10において、先の図5に示した処理と同一の処理については、便宜上、同一の符号を付している。
Figure 10 shows the procedure for overheat protection control in this embodiment. The control process shown in Figure 10 is repeatedly executed by the
ステップS13において肯定判定した場合には、ステップS30に進み、過変調処理を行う。以下、図11を用いて、過変調処理について説明する。 If the determination in step S13 is positive, the process proceeds to step S30, where overmodulation processing is performed. The overmodulation processing is described below with reference to FIG. 11.
ステップS40では、増加割合RTrを所定量増加させたと仮定した場合における弱め界磁電流の減少量を算出し、弱め界磁電流の減少に伴う、インバータ30及び回転電機20で発生する損失の減少量(以下、損失減少量Wf)を算出する。損失減少量Wfは、主に、弱め界磁電流の減少に伴う銅損の減少量である。
In step S40, the amount of reduction in the field-weakening current that would occur if the increase rate RTr were increased by a predetermined amount is calculated, and the amount of reduction in loss (hereinafter, loss reduction amount Wf) that occurs in the
ステップS41では、増加割合RTrを所定量増加させたと仮定した場合において、変調率の増加に伴う、インバータ30及び回転電機20で発生する損失の増加量(以下、損失増加量Wh)を算出する。損失増加量Whは、主に、変調率の増加に伴う鉄損及び高調波銅損の増加量である。
In step S41, assuming that the increase rate RTr has been increased by a predetermined amount, the increase in loss (hereinafter, loss increase Wh) that occurs in the
ステップS42では、損失減少量Wfが損失増加量Whを超えているか否かを判定する。ステップS42において肯定判定した場合には、ステップS43に進み、増加割合RTrを所定量増加させる。これにより、リミッタ部46から3相変換部47に入力されるd,q軸指令電圧Vd,Vqの大きさが増加し、また、指令電流設定部40において設定する弱め界磁電流が減少する。
In step S42, it is determined whether the loss reduction amount Wf exceeds the loss increase amount Wh. If the determination in step S42 is positive, the process proceeds to step S43, where the increase rate RTr is increased by a predetermined amount. This increases the magnitude of the d-axis and q-axis command voltages Vd and Vq input from the
一方、ステップS42において否定判定した場合には、ステップS44に進み、増加割合RTrの増加を停止する。つまり、増加割合RTrを前回の制御周期で設定した増加割合RTrに維持する。これにより、弱め界磁電流の減少と、過変調PWM制御によるPWM波形電圧の変調率の増加とが停止させられる。 On the other hand, if the result of step S42 is negative, the process proceeds to step S44, where the increase in the increase rate RTr is stopped. In other words, the increase rate RTr is maintained at the increase rate RTr set in the previous control cycle. This stops the decrease in the field weakening current and the increase in the modulation rate of the PWM waveform voltage by the overmodulation PWM control.
なお、過変調処理において、ステップS42において肯定判定した場合であっても、増加割合RTrが上限割合RTlimに到達した場合、増加割合RTrの増加を停止させればよい。 In the overmodulation process, even if a positive determination is made in step S42, if the increase rate RTr reaches the upper limit rate RTlim, the increase in the increase rate RTr may be stopped.
また、ステップS14において肯定判定した場合には、ステップS31に進み、図11に示す過変調処理を行う。 If the result of step S14 is affirmative, the process proceeds to step S31, where the overmodulation process shown in FIG. 11 is performed.
以上説明したように、本実施形態の制御装置37は、例えばモータ温度Tmgdが第1保護開始閾値TAHを超えたと判定した場合、増加割合RTrを増加させ始める。これにより、弱め界磁電流が減少し始め、かつ、変調率が増加し始める。制御装置37は、損失増加量Whが損失減少量Wf以上になったか否かを制御周期毎に判定する。制御装置37は、損失増加量Whが損失減少量Wf以上になったと判定した制御周期において、増加割合RTrの増加を停止させる。これにより、回転電機20及びインバータ30が過熱状態になることを回避しつつ、回転電機20及びインバータ30で発生する損失の増加を抑制することができる。
As described above, the
<その他の実施形態>
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
<Other embodiments>
Each of the above embodiments may be modified as follows.
・過熱保護制御で用いられる回転電機20及びインバータ30の温度としては、温度センサの検出値に限らず、制御装置37が備える温度推定部により推定された値であってもよい。
The temperatures of the rotating
・インバータを構成する半導体スイッチとしては、IGBTに限らず、例えば、ボディダイオードを内蔵するNチャネルMOSFETであってもよい。この場合、スイッチの高電位側端子がドレインであり、低電位側端子がソースである。 - The semiconductor switches that make up the inverter are not limited to IGBTs, but may be, for example, N-channel MOSFETs with built-in body diodes. In this case, the high-potential terminal of the switch is the drain, and the low-potential terminal is the source.
・制御システムが搭載される移動体としては、車両に限らず、例えば、航空機又は船舶であってもよい。例えば、移動体が航空機の場合、回転電機は航空機の飛行動力源となり、移動体が船舶の場合、回転電機は船舶の航行動力源となる。また、制御システムとしては、移動体に搭載されるシステムに限らず、定置式のシステムであってもよい。 - The moving body on which the control system is mounted is not limited to a vehicle, but may be, for example, an aircraft or a ship. For example, if the moving body is an aircraft, the rotating electric motor serves as the flying power source for the aircraft, and if the moving body is a ship, the rotating electric motor serves as the navigation power source for the ship. In addition, the control system is not limited to a system mounted on a moving body, but may be a stationary system.
・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…車両、20…回転電機、30…インバータ、37…制御装置。 10...vehicle, 20...rotating electric machine, 30...inverter, 37...control device.
Claims (5)
前記ステータ巻線に電気的に接続されるインバータ(30)と、
を備える制御システムに適用されるインバータ制御装置(37)において、
前記ステータ巻線に印加される相電圧をPWM電圧波形にする前記インバータのスイッチング制御である正弦波PWM制御を実行するスイッチ制御部と、
前記インバータ及び前記回転電機のうち少なくとも一方の温度を取得する取得部と、
を備え、
前記スイッチ制御部は、
前記ステータ巻線に弱め界磁電流を流しつつ前記正弦波PWM制御を実行している場合において、取得した温度(Tmgd,Tinvd)が温度閾値(TAH,TBH)を超えたと判定したとき、前記正弦波PWM制御から、前記ステータ巻線に印加される相電圧を、前記正弦波PWM制御によるPWM波形電圧よりも変調率の高いPWM電圧波形にする前記スイッチング制御である過変調PWM制御に切り替えるとともに前記過変調PWM制御によるPWM波形電圧の変調率を増加させ始め、かつ、前記弱め界磁電流を減少させ始め、
前記変調率を増加させることに伴う、前記インバータ及び前記回転電機で発生する損失の増加量(Wh)が、前記弱め界磁電流を減少させることに伴う前記損失の減少量(Wf)以上になったか否かを都度判定し、前記増加量が前記減少量以上になったと判定した場合、前記弱め界磁電流の減少と、前記変調率の増加とを停止させる、インバータ制御装置。 A rotating electric machine (20) having a stator winding (21);
an inverter (30) electrically connected to the stator winding;
In an inverter control device (37) applied to a control system including:
a switch control unit that executes a sine wave PWM control, which is a switching control of the inverter that changes the phase voltage applied to the stator winding into a PWM voltage waveform;
an acquisition unit that acquires a temperature of at least one of the inverter and the rotating electric machine;
Equipped with
The switch control unit is
when it is determined that the acquired temperatures (Tmgd, Tinvd) exceed temperature threshold values (TAH, TBH) while the sine wave PWM control is being performed while a field weakening current is flowing through the stator winding, the control switches from the sine wave PWM control to overmodulation PWM control, which is the switching control that makes the phase voltage applied to the stator winding a PWM voltage waveform having a higher modulation rate than the PWM waveform voltage by the sine wave PWM control, starts to increase the modulation rate of the PWM waveform voltage by the overmodulation PWM control , and starts to decrease the field weakening current;
An inverter control device that determines each time whether an increase (Wh) in loss generated in the inverter and the rotating electric machine due to an increase in the modulation factor has become equal to or greater than a decrease (Wf) in loss due to a decrease in the field-weakening current, and stops the decrease in the field-weakening current and the increase in the modulation factor when it is determined that the increase has become equal to or greater than the decrease .
前記ステータ巻線に電気的に接続されるインバータ(30)と、
を備える制御システムに適用されるインバータ制御装置(37)において、
前記ステータ巻線に印加される相電圧をPWM電圧波形にする前記インバータのスイッチング制御である正弦波PWM制御を実行するスイッチ制御部と、
前記インバータ及び前記回転電機のうち、許容上限温度が低い方の温度である第1温度(Tmgd)と、許容上限温度が高い方の温度である第2温度(Tinvd)とを取得する取得部と、
を備え、
前記スイッチ制御部は、前記ステータ巻線に弱め界磁電流を流しつつ前記正弦波PWM制御を実行している場合において、取得した前記第1温度が第1温度閾値(TAH)を超えたとの条件、及び取得した前記第2温度が、前記第1温度閾値よりも高い第2温度閾値(TBH)を超えたとの条件のうち、いずれかの条件が成立したと判定したとき、前記弱め界磁電流を減少させ、かつ、前記正弦波PWM制御から、前記ステータ巻線に印加される相電圧を、前記正弦波PWM制御によるPWM波形電圧よりも変調率の高いPWM電圧波形にする前記スイッチング制御である過変調PWM制御に切り替える、インバータ制御装置。 A rotating electric machine (20) having a stator winding (21);
an inverter (30) electrically connected to the stator winding;
In an inverter control device (37) applied to a control system including:
a switch control unit that executes a sine wave PWM control, which is a switching control of the inverter that changes the phase voltage applied to the stator winding into a PWM voltage waveform;
an acquisition unit that acquires a first temperature (Tmgd) that is a lower allowable upper limit temperature of the inverter and the rotating electric machine, and a second temperature (Tinvd) that is a higher allowable upper limit temperature of the inverter and the rotating electric machine;
Equipped with
When the switch control unit determines that either of a condition that the acquired first temperature exceeds a first temperature threshold (TAH) and a condition that the acquired second temperature exceeds a second temperature threshold (TBH) higher than the first temperature threshold is satisfied while the sinusoidal PWM control is being executed while a field-weakening current is flowing through the stator winding, the switch control unit reduces the field-weakening current and switches from the sinusoidal PWM control to overmodulation PWM control, which is the switching control that makes the phase voltage applied to the stator winding a PWM voltage waveform having a higher modulation rate than the PWM waveform voltage by the sinusoidal PWM control .
前記ステータ巻線に電気的に接続されるインバータ(30)と、
コンピュータ(37a)と、
を備える制御システムに適用されるプログラムにおいて、
前記コンピュータに、
前記ステータ巻線に印加される相電圧をPWM電圧波形にする前記インバータのスイッチング制御である正弦波PWM制御を実行する処理と、
前記インバータ及び前記回転電機のうち少なくとも一方の温度を取得する処理と、
前記ステータ巻線に弱め界磁電流を流しつつ前記正弦波PWM制御を実行している場合において、取得した温度(Tmgd,Tinvd)が温度閾値(TAH,TBH)を超えたと判定したとき、前記正弦波PWM制御から、前記ステータ巻線に印加される相電圧を、前記正弦波PWM制御によるPWM波形電圧よりも変調率の高いPWM電圧波形にする前記スイッチング制御である過変調PWM制御に切り替えるとともに前記過変調PWM制御によるPWM波形電圧の変調率を増加させ始め、かつ、前記弱め界磁電流を減少させ始める処理と、
前記変調率を増加させることに伴う、前記インバータ及び前記回転電機で発生する損失の増加量(Wh)が、前記弱め界磁電流を減少させることに伴う前記損失の減少量(Wf)以上になったか否かを都度判定し、前記増加量が前記減少量以上になったと判定した場合、前記弱め界磁電流の減少と、前記変調率の増加とを停止させる処理と、
を実行させる、プログラム。 A rotating electric machine (20) having a stator winding (21);
an inverter (30) electrically connected to the stator winding;
A computer (37a);
A program applied to a control system comprising:
The computer includes:
A process of executing a sinusoidal PWM control, which is a switching control of the inverter, for making the phase voltage applied to the stator winding into a PWM voltage waveform;
acquiring a temperature of at least one of the inverter and the rotating electric machine;
a process of switching from the sine wave PWM control to overmodulation PWM control, which is the switching control for making a phase voltage applied to the stator winding into a PWM voltage waveform having a higher modulation rate than the PWM waveform voltage by the sine wave PWM control, while flowing a field weakening current through the stator winding and starting to increase the modulation rate of the PWM waveform voltage by the overmodulation PWM control and start to decrease the field weakening current, when it is determined that the acquired temperatures (Tmgd, Tinvd) exceed temperature threshold values (TAH, TBH) while the sine wave PWM control is being performed;
a process of determining whether an increase (Wh) in loss generated in the inverter and the rotating electric machine due to an increase in the modulation factor is equal to or greater than a decrease (Wf) in the loss due to a decrease in the field-weakening current, and stopping the decrease in the field-weakening current and the increase in the modulation factor when it is determined that the increase is equal to or greater than the decrease;
A program to execute.
前記ステータ巻線に電気的に接続されるインバータ(30)と、an inverter (30) electrically connected to the stator winding;
コンピュータ(37a)と、A computer (37a);
を備える制御システムに適用されるプログラムにおいて、A program applied to a control system comprising:
前記コンピュータに、The computer includes:
前記ステータ巻線に印加される相電圧をPWM電圧波形にする前記インバータのスイッチング制御である正弦波PWM制御を実行する処理と、A process of executing a sinusoidal PWM control, which is a switching control of the inverter, for making the phase voltage applied to the stator winding into a PWM voltage waveform;
前記インバータ及び前記回転電機のうち、許容上限温度が低い方の温度である第1温度(Tmgd)と、許容上限温度が高い方の温度である第2温度(Tinvd)とを取得する処理と、A process of acquiring a first temperature (Tmgd) which is a lower allowable upper limit temperature of the inverter and the rotating electric machine, and a second temperature (Tinvd) which is a higher allowable upper limit temperature of the inverter and the rotating electric machine;
前記ステータ巻線に弱め界磁電流を流しつつ前記正弦波PWM制御を実行している場合において、取得した前記第1温度が第1温度閾値(TAH)を超えたとの条件、及び取得した前記第2温度が、前記第1温度閾値よりも高い第2温度閾値(TBH)を超えたとの条件のうち、いずれかの条件が成立したと判定したとき、前記弱め界磁電流を減少させ、かつ、前記正弦波PWM制御から、前記ステータ巻線に印加される相電圧を、前記正弦波PWM制御によるPWM波形電圧よりも変調率の高いPWM電圧波形にする前記スイッチング制御である過変調PWM制御に切り替える処理と、a process of reducing the field weakening current and switching from the sine wave PWM control to overmodulation PWM control, which is the switching control that changes the phase voltage applied to the stator winding to a PWM voltage waveform having a higher modulation rate than the PWM waveform voltage by the sine wave PWM control, when it is determined that either one of the conditions that the acquired first temperature exceeds a first temperature threshold (TAH) and that the acquired second temperature exceeds a second temperature threshold (TBH) higher than the first temperature threshold is satisfied while the sine wave PWM control is being executed while a field weakening current is flowing through the stator winding;
を実行させる、プログラム。A program to execute.
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