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JP2005253268A - Inverter control device, control program and control method - Google Patents

Inverter control device, control program and control method Download PDF

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JP2005253268A
JP2005253268A JP2004064162A JP2004064162A JP2005253268A JP 2005253268 A JP2005253268 A JP 2005253268A JP 2004064162 A JP2004064162 A JP 2004064162A JP 2004064162 A JP2004064162 A JP 2004064162A JP 2005253268 A JP2005253268 A JP 2005253268A
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JP
Japan
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dead time
command value
signal
value
switching elements
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Application number
JP2004064162A
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Masahiro Yamada
将宏 山田
Masaru Suzuki
優 鈴木
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an inverter control device which enables an optimum dead time compensation corresponding to the supply current to a motor, while simplifying the constitution of a motor control system. <P>SOLUTION: A dead time compensation circuit 30 is constituted of a high level counter 32, a multiplexer 34 and a ROM 36. The high level counter 32 takes in a current command value and the magnitude comparison results of carrier signals from a comparator 28, and counts them to obtain the duty ratio of a PWM signal. The multiplexer 34 and the ROM 36 read a dead time compensation value Kd corresponding to the duty ratio to add the value to a dead time set value Td. The result is subtracted from a current command value I by a subtractor 26 to set a dead time without employing a current detector, resulting in simplifying the constitution of a motor control system. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、インバータを構成する複数のスイッチング素子をオンオフ制御するインバータの制御技術、特に、直列接続された2つのスイッチング素子のオンオフに際して短絡防止用のデッドタイムを設定するインバータの制御技術に関する。   The present invention relates to an inverter control technique for controlling on / off of a plurality of switching elements constituting an inverter, and more particularly to an inverter control technique for setting a dead time for preventing a short circuit when two switching elements connected in series are turned on / off.

直流ブラシレスモータや交流同期モータなどでは、固定子に巻装されたコイルに通電することで磁界を発生させ、回転子を駆動制御している。コイルの通電制御は、インバータを構成する複数のスイッチング素子に対して、インバータ制御装置がPWM制御用のオンオフ信号を与えることで行われている。   In a DC brushless motor, an AC synchronous motor, and the like, a magnetic field is generated by energizing a coil wound around a stator, and the rotor is driven and controlled. The energization control of the coil is performed by giving an on / off signal for PWM control by an inverter control device to a plurality of switching elements constituting the inverter.

スイッチング素子をオンオフ制御する際に、直列接続された2つのスイッチング素子に対して同時にオン信号が与えられて通電されると、電源の高電圧側と低電圧側が短絡されてしまうので、これを防止するために、当該2つのスイッチング素子へのオンオフ信号にはデッドタイムを設定するのが一般的である。   When switching on and off a switching element, if an on signal is simultaneously applied to two switching elements connected in series and energized, the high voltage side and the low voltage side of the power supply are short-circuited, preventing this. Therefore, it is common to set a dead time for the on / off signal to the two switching elements.

特開2002−272182号公報には、従来技術に係るデッドタイム設定方法の一例が記載されている。この従来技術では、低速運転時、低負荷運転時にデッドタイムに起因して発生してしまう電流歪みやトルクリップルを緩和するため、インバータからモータへの供給電流の極性に応じたデッドタイムの補償を行っている。   Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-272182 describes an example of a dead time setting method according to the prior art. This conventional technology compensates for the dead time according to the polarity of the current supplied from the inverter to the motor in order to reduce the current distortion and torque ripple caused by the dead time during low speed operation and low load operation. Is going.

特開2002−272182号公報JP 2002-272182 A 特許第3062900号Japanese Patent No. 3062900

しかし、上記文献のデッドタイム補償では、供給電流の極性を判定するために、電流検出器を設けている。この構成によれば、電流検出器及び電流検出器の出力ノイズを除去のためのフィルタ等複雑な回路が必要となり、モータ制御システムの構成が複雑、且つ製造コストが上がってしまうという問題点がある。   However, in the dead time compensation of the above document, a current detector is provided to determine the polarity of the supply current. According to this configuration, a complicated circuit such as a current detector and a filter for removing the output noise of the current detector is required, and the configuration of the motor control system is complicated and the manufacturing cost increases. .

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、モータ制御システムの構成を簡略化しつつ、モータへの供給電流に応じた最適なデッドタイム補償を可能としたインバータ制御装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and provides an inverter control device that enables optimal dead time compensation in accordance with the supply current to the motor while simplifying the configuration of the motor control system. With the goal.

上述した目的を達成するために、本発明は、インバータを構成する複数のスイッチング素子に対し、指令値に応じたオンオフ信号を与えるインバータ制御装置であって、直列接続された2つのスイッチング素子に与えるオンオフ信号に、短絡防止用のデッドタイムを設定するデッドタイム設定手段を備え、該デッドタイム設定手段は、前記指令値に基づいて前記デッドタイムを調節するデッドタイム補償手段を有することを特徴とする。   In order to achieve the above-described object, the present invention is an inverter control device that provides an on / off signal corresponding to a command value to a plurality of switching elements constituting an inverter, and is provided to two switching elements connected in series. A dead time setting means for setting a dead time for preventing a short circuit in the on / off signal is provided, and the dead time setting means has a dead time compensation means for adjusting the dead time based on the command value. .

また、前記デッドタイム補償手段は、前記指令値に基づいてオンオフ信号のデューティー比を求め、該デューティー比に応じて前記デッドタイムを調節することが好ましい。   Further, it is preferable that the dead time compensation means obtains a duty ratio of the on / off signal based on the command value and adjusts the dead time according to the duty ratio.

また、前記デッドタイム補償手段は、前記指令値とキャリア信号の大小比較をした結果をカウントすることにより、デューティー比を求めることが好ましい。   Further, it is preferable that the dead time compensating means obtains a duty ratio by counting a result of comparing the command value with a carrier signal.

また、前記デッドタイム補償手段は、キャリア信号生成用のクロック周期が変更される場合に、前記クロック周期で前記指令値とキャリア信号の大小比較をした結果をカウントすることが好ましい。   The dead time compensation means preferably counts the result of comparing the command value with the carrier signal in the clock cycle when the clock cycle for generating the carrier signal is changed.

また、上述した目的を達成するために、本発明は、複数のスイッチング素子で構成されるインバータを制御する制御装置に、前記各スイッチング素子へのオンオフ信号を生成するための指令値を取得する工程と、前記指令値に応じて調節されたデッドタイムを、直列接続された2つのスイッチング素子に与えるオンオフ信号に設定する工程と、を実行させるためのインバータの制御プログラムである。   In order to achieve the above-described object, the present invention obtains a command value for generating an on / off signal to each switching element in a control device that controls an inverter composed of a plurality of switching elements. And a step of setting the dead time adjusted according to the command value to an on / off signal to be applied to two switching elements connected in series.

また、上述した目的を達成するために、本発明は、複数のスイッチング素子で構成されるインバータを制御する制御方法であって、前記各スイッチング素子へのオンオフ信号を生成するための指令値を取得するステップと、前記指令値に応じて調節されたデッドタイムを、直列接続された2つのスイッチング素子に与えるオンオフ信号に設定するステップと、を含むことを特徴とする。   In order to achieve the above object, the present invention provides a control method for controlling an inverter composed of a plurality of switching elements, and obtains a command value for generating an on / off signal to each of the switching elements. And a step of setting a dead time adjusted according to the command value to an on / off signal to be given to two switching elements connected in series.

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

図1は、第一の実施形態に係るモータ制御システムの概略を示す構成図である。このモータ制御システムは、電気自動車やハイブリッド自動車に搭載され、車両の駆動源として用いられる。モータ制御システムは、直流電源10と、インバータ12と、同期モータ14と、インバータ制御装置20と、を備え、インバータ制御装置20がインバータ12を制御することで三相交流電流を生成し、同期モータ14を回転制御している。   FIG. 1 is a configuration diagram showing an outline of the motor control system according to the first embodiment. This motor control system is mounted on an electric vehicle or a hybrid vehicle and used as a drive source for the vehicle. The motor control system includes a DC power source 10, an inverter 12, a synchronous motor 14, and an inverter control device 20. The inverter control device 20 controls the inverter 12 to generate a three-phase AC current, and the synchronous motor 14 is rotationally controlled.

直流電源10の高電位と低電位の間に、各相(U相,V相,W相)ごとに2つのスイッチング素子(トランジスタ)UP及びUN,VP及びVN,WP及びWNが直列接続され、さらに、これら2つのスイッチング素子の中間に各相コイルに通ずる導電線が接続されることで、インバータ12は構成される。以下、直列接続された2つのスイッチング素子のうち、高電位側のスイッチング素子UP,VP,WPを上側素子と呼び、低電位側のスイッチング素子UN,VN,WNを下側素子と呼ぶ。   Between the high potential and low potential of the DC power supply 10, two switching elements (transistors) UP and UN, VP and VN, WP and WN are connected in series for each phase (U phase, V phase, W phase), Furthermore, the inverter 12 is configured by connecting a conductive line leading to each phase coil between these two switching elements. Hereinafter, of the two switching elements connected in series, the high-potential side switching elements UP, VP, and WP are referred to as upper elements, and the low-potential side switching elements UN, VN, and WN are referred to as lower elements.

インバータ制御装置20は、各相ごとに設けられた3つの電流制御部を備えており、これらに三相交流電流を生成するための電流指令値を入力して、各スイッチング素子UP,UN,VP,VN,WP,WNをPWM(Pulse Width Modulation)制御する。これにより、直流電源から所望の三相交流電流に生成され、同期モータ14の出力トルク値、回転速度等が制御される。同期モータ14は、内部にロータ及びステータを備えて構成され、ステータに巻装される各相コイルにインバータ12からの三相交流電流を供給することでロータが回転駆動される。この駆動力が車輪に伝達され、車両が駆動される。   The inverter control device 20 includes three current control units provided for each phase, and inputs a current command value for generating a three-phase AC current to each of the current control units, and switches each of the switching elements UP, UN, VP. , VN, WP, WN are controlled by PWM (Pulse Width Modulation). As a result, a desired three-phase alternating current is generated from the direct current power source, and the output torque value, rotation speed, and the like of the synchronous motor 14 are controlled. The synchronous motor 14 includes a rotor and a stator therein, and the rotor is rotationally driven by supplying a three-phase alternating current from the inverter 12 to each phase coil wound around the stator. This driving force is transmitted to the wheels to drive the vehicle.

次に、インバータ制御装置20の電流制御部の動作について、より詳細に説明する。図2は、U相制御部の構成を示すブロック図であり、図3は、U相制御部の内部信号の経時変化を示すタイミングチャートである。なお、U相制御部を一例として説明するが、V相制御部,W相制御部についても構成及び動作は同じである。   Next, the operation of the current control unit of the inverter control device 20 will be described in more detail. FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of the U-phase control unit, and FIG. 3 is a timing chart showing a change with time of an internal signal of the U-phase control unit. Although the U phase control unit will be described as an example, the configuration and operation of the V phase control unit and the W phase control unit are the same.

アップダウンカウンタ24は、カウント値の増減を繰り返して、キャリア信号である三角波を発生する。すなわち、クロック生成部22から一定周期のパルス信号が入力されるごとにカウント値をインクリメント(+1)し、カウント値が上限値(本実施形態では127)に到達すると、カウント値のデクリメント(−1)を開始する。その後、パルス信号が入力されるごとにカウント値をデクリメント(−1)し、カウント値が下限値(本実施形態では0)に到達すると、再びカウント値のインクリメント(+1)を開始する。アップダウンカウンタ24は、上記の処理を繰り返すことにより三角波を生成し、これを出力する。   The up / down counter 24 repeatedly increases and decreases the count value to generate a triangular wave that is a carrier signal. In other words, the count value is incremented (+1) every time a pulse signal having a fixed period is input from the clock generation unit 22, and when the count value reaches the upper limit value (127 in this embodiment), the count value is decremented (−1). ). Thereafter, every time a pulse signal is input, the count value is decremented (−1), and when the count value reaches the lower limit value (0 in this embodiment), incrementing of the count value (+1) is started again. The up / down counter 24 generates a triangular wave by repeating the above processing, and outputs it.

U相制御部には、同期モータ14を所望の出力トルク値、回転速度などに制御するように演算された電流指令値Iが入力される。電流指令値は、同期モータ14の回転に応じた交流電流を指示する値であり、時間経過に伴って正弦波状に変化する。U相制御部に入力された電流指令値は、U相制御部内で分岐して2つの信号Ip,Inとして伝送される。2つの電流指令値のうち一方が上側素子制御用の信号Ipであり、他方が下側素子制御用の信号Inである。なお、本実施形態では、各電流制御部に電流指令値が入力されることとしているが、電圧指令値が入力される場合もある。   A current command value I calculated to control the synchronous motor 14 to a desired output torque value, rotation speed, etc. is input to the U-phase control unit. The current command value is a value indicating an alternating current corresponding to the rotation of the synchronous motor 14, and changes in a sine wave shape with the passage of time. The current command value input to the U-phase control unit branches in the U-phase control unit and is transmitted as two signals Ip and In. One of the two current command values is an upper element control signal Ip, and the other is a lower element control signal In. In the present embodiment, a current command value is input to each current control unit, but a voltage command value may be input.

上側素子制御用の電流指令値Ipは減算器26に入力され、ここでデッドタイム設定値Td’が減算される。これにより、上側素子制御用の電流指令値Ip’(破線)は、元の電流指令値I(実線)より若干小さな値となる。その後、減算器26から出力された電流指令値Ip’は、上側素子制御用の比較器28に取り込まれ、アップダウンカウンタ24により生成された三角波と大小が比較される。ここで、電流指令値Ip’が三角波よりも大きい場合には、比較器28から上側素子UPにオン信号が出力され、上側素子UPは導通状態に制御される。また、電流指令値Ip’が三角波よりも小さい場合にはオフ信号が出力され、上側素子UPは遮断状態に制御される。   The current command value Ip for controlling the upper element is input to the subtractor 26, where the dead time set value Td 'is subtracted. As a result, the upper element control current command value Ip ′ (broken line) is slightly smaller than the original current command value I (solid line). Thereafter, the current command value Ip ′ output from the subtractor 26 is taken into the comparator 28 for controlling the upper element, and the triangular wave generated by the up / down counter 24 is compared with the magnitude. Here, when the current command value Ip ′ is larger than the triangular wave, an ON signal is output from the comparator 28 to the upper element UP, and the upper element UP is controlled to be in a conductive state. Further, when the current command value Ip ′ is smaller than the triangular wave, an off signal is output, and the upper element UP is controlled to be in a cut-off state.

一方、下側素子制御用の電流指令値Inは、そのまま(デッドタイム設定値Td’が減算されることなく)下側素子制御用の比較器29に取り込まれ、アップダウンカウンタ24により生成された三角波と大小が比較される。ここで、電流指令値Inが三角波よりも小さい場合には、比較器29から下側素子UNにオン信号が出力され、下側素子UNは導通状態に制御される。また、電流指令値Inが三角波よりも大きい場合にはオフ信号が出力され、下側素子UNは遮断状態に制御される。   On the other hand, the current command value In for controlling the lower element is directly taken into the lower element control comparator 29 (without subtracting the dead time set value Td ′) and generated by the up / down counter 24. The triangle wave and the magnitude are compared. Here, when the current command value In is smaller than the triangular wave, an ON signal is output from the comparator 29 to the lower element UN, and the lower element UN is controlled to be conductive. When the current command value In is larger than the triangular wave, an off signal is output, and the lower element UN is controlled to be in a cut-off state.

上記のオンオフ信号の生成処理により、上側素子UPへオン信号が出力される期間には下側素子UNへオフ信号が出力され、上側素子UPへオフ信号が出力される期間には下側素子UNへオン信号が出力されることとなる。但し、上側素子制御用の電流指令値Ipからデッドタイム設定値Td’が減算されることにより、上側素子UPへオン信号が出力される期間と下側素子UNへオン信号が出力される期間との間には、両素子とも遮断状態となるデッドタイムが設定されている。   By the above-described generation process of the on / off signal, an off signal is output to the lower element UN during a period when the on signal is output to the upper element UP, and a lower element UN is output during a period when the off signal is output to the upper element UP. A turn-on signal is output. However, a period in which an ON signal is output to the upper element UP and a period in which an ON signal is output to the lower element UN are obtained by subtracting the dead time set value Td ′ from the current command value Ip for upper element control. In between, a dead time is set in which both elements are in a cut-off state.

このデッドタイムにより、直列接続された各相のスイッチング素子UP及びUNの同時導通状態が回避され、高電位と低電位の短絡が防止されている。同時導通を確実に回避するために必要となるデッドタイムの具体的数値は、スイッチング素子の種類、ゲート駆動回路の遅延ばらつきなどの要因により異なるが、フォトカプラ方式では約2μs〜5μsであり、高耐圧IC方式では約500ns〜700nsである。   Due to this dead time, the simultaneous conduction state of the switching elements UP and UN of each phase connected in series is avoided, and a short circuit between the high potential and the low potential is prevented. The specific value of the dead time required to reliably avoid simultaneous conduction differs depending on factors such as the type of switching element and the delay variation of the gate drive circuit, but in the photocoupler method, it is about 2 μs to 5 μs. In the withstand voltage IC method, it is about 500 ns to 700 ns.

上述した構成のU相制御部において、スイッチング素子UP,UNを導通状態から遮断状態に切り換えた直後には、スイッチング素子UP,UNにはテール電流が流れる。テール電流が流れる時間はU相コイルに流れる電流量により変化するが、電流量に応じてデッドタイムを最適化するために、デッドタイム補償回路30が設けられている。デッドタイム補償回路30は、ハイレベルカウンタ32、マルチプレクサ(MPX)34と、デッドタイム補償値テーブルが格納されたROM36と、で構成される。   In the U-phase control unit having the above-described configuration, a tail current flows through the switching elements UP and UN immediately after switching the switching elements UP and UN from the conductive state to the cutoff state. Although the time during which the tail current flows varies depending on the amount of current flowing through the U-phase coil, a dead time compensation circuit 30 is provided to optimize the dead time according to the amount of current. The dead time compensation circuit 30 includes a high level counter 32, a multiplexer (MPX) 34, and a ROM 36 in which a dead time compensation value table is stored.

ハイレベルカウンタ32は、比較器28から上側素子UPへの出力信号を取り込んで、これに基づきPWM制御のデューティー比を求める。つまり、キャリア信号の一周期が開始してから終了するまでの間、所定時間ごとに、比較器28の出力信号がオン信号であるか又はオフ信号であるかを判定し、オン信号である場合にのみカウント値をインクリメント(+1)する。これにより、キャリア信号の一周期においてオン信号が出力される時間割合(デューティー比)が求められる。   The high level counter 32 takes in the output signal from the comparator 28 to the upper element UP, and obtains the duty ratio of PWM control based on this. That is, when one cycle of the carrier signal starts and ends, it is determined at every predetermined time whether the output signal of the comparator 28 is an on signal or an off signal, and is an on signal. Only the count value is incremented (+1). Thereby, the time ratio (duty ratio) at which the ON signal is output in one cycle of the carrier signal is obtained.

なお、キャリア信号の一周期の開始及び終了は、アップダウンカウンタ24が出力するキャリア信号を取り込み、その値が所定値(例えば“0”)になったことにより認識すればよい。また、処理を簡略化するためにはカウンタのビット数は小さくすることが好ましく、本実施形態では8ビットカウンタとしている。   The start and end of one cycle of the carrier signal may be recognized when the carrier signal output from the up / down counter 24 is taken in and the value becomes a predetermined value (for example, “0”). In order to simplify the processing, it is preferable to reduce the number of bits of the counter. In this embodiment, an 8-bit counter is used.

マルチプレクサ34は、論理回路として構成された8ビットデコーダであり、ハイレベルカウンタ32からカウント値を取り込むと、このカウント値が属する値域を判定する。つまり、カウント値の値域は“0〜94”,“95〜123”,“124〜131”,“132〜160”,“161〜255”の5つの値域に分割されており、これらの値域の中からカウント値が属するいずれか一つの値域を判定し、その判定結果をROM36に出力する。   The multiplexer 34 is an 8-bit decoder configured as a logic circuit. When the count value is taken from the high level counter 32, the value range to which the count value belongs is determined. That is, the range of the count value is divided into five value ranges of “0 to 94”, “95 to 123”, “124 to 131”, “132 to 160”, and “161 to 255”. Any one value range to which the count value belongs is determined from the inside, and the determination result is output to the ROM 36.

ROM36には、各値域のそれぞれにデッドタイム補償値が対応付けられたテーブルが格納されている。デッドタイム補償値のテーブルを、図4に示す。このテーブルでは、カウンタ値が“124〜131”にある場合には、電流指令値Iはゼロ近傍であり、コイルに流れる電流値もほぼ電流指令値I通りとなるため、デッドタイム補償値を“0.0μsec”相当の値としてデッドタイムを調節しない。一方、カウンタ値が“160”を超えた場合、又は“95”を下回った場合には、電流指令値は大きな値であり、コイルに流れる電流も大きいため、ターンオフ時の際にスイッチング素子に流れるテール電流の時間が長くなるのでデッドタイム補償値を例えば“1.0μsec”相当の値として、デッドタイムを拡大している。   The ROM 36 stores a table in which each time range is associated with a dead time compensation value. A table of dead time compensation values is shown in FIG. In this table, when the counter value is “124 to 131”, the current command value I is near zero, and the current value flowing through the coil is almost the same as the current command value I. The dead time is not adjusted as a value corresponding to 0.0 μsec ”. On the other hand, when the counter value exceeds “160” or falls below “95”, the current command value is a large value and the current flowing through the coil is also large, so that the current flows through the switching element at the time of turn-off. Since the time of the tail current becomes long, the dead time is extended by setting the dead time compensation value to a value corresponding to, for example, “1.0 μsec”.

ROM36は、マルチプレクサ34の判定結果を取り込むと、その判定結果の値域に対応するデッドタイム補償値Kdをテーブルから読み出して、加算器42に出力する。加算器42にて、デッドタイム補償値Kdはデッドタイム設定値Tdに加算される。これにより、デッドタイム設定値Tdは電流指令値に応じて調節され、調節後のデッドタイム設定値Td’が生成される。このデッドタイム設定値Td’が、上側素子制御用の電流指令値Ipから減算されることで、オンオフ信号にデッドタイムが設定される。このようにして各相コイルに通電される電流量に応じてデッドタイムが調節され、モータ制御が最適化される。   When the ROM 36 fetches the determination result of the multiplexer 34, the ROM 36 reads out the dead time compensation value Kd corresponding to the range of the determination result from the table and outputs it to the adder 42. In the adder 42, the dead time compensation value Kd is added to the dead time set value Td. Thereby, the dead time set value Td is adjusted according to the current command value, and the adjusted dead time set value Td 'is generated. This dead time setting value Td 'is subtracted from the upper element control current command value Ip, so that the dead time is set in the on / off signal. In this way, the dead time is adjusted according to the amount of current applied to each phase coil, and motor control is optimized.

なお、本実施形態では、デッドタイム補償回路30を、8ビットカウンタ32,8ビットデコーダ34,ROM36で構成したが、上記処理を行うものであれば特にこれに限らない。例えば、ハイレベルカウンタ32及びマルチプレクサ34を演算処理装置(CPU)として構成して、プログラムを実行して上記と同等な処理を行うことも可能である。また、ROM36に代えて、レジスタを用いてもよい。   In the present embodiment, the dead time compensation circuit 30 includes the 8-bit counter 32, the 8-bit decoder 34, and the ROM 36. However, the present invention is not limited to this as long as the above processing is performed. For example, the high level counter 32 and the multiplexer 34 can be configured as an arithmetic processing unit (CPU), and a program can be executed to perform processing equivalent to the above. Further, a register may be used instead of the ROM 36.

また、本実施形態では、デッドタイム補償回路30は、電流指令値とキャリア信号を大小比較してデューティー比を求めてからデッドタイム設定値Kdを選択しているが、他の実施形態では、デッドタイム補償回路30は、電流指令値とキャリア信号の大小比較を行わずに、電流指令値の大きさに応じたデッドタイム設定値Kdを選択するよう構成してもよい。   In the present embodiment, the dead time compensation circuit 30 selects the dead time set value Kd after comparing the current command value and the carrier signal to obtain the duty ratio, but in other embodiments, the dead time set value Kd is selected. The time compensation circuit 30 may be configured to select the dead time setting value Kd corresponding to the magnitude of the current command value without performing the magnitude comparison between the current command value and the carrier signal.

上述した実施形態において特徴的なことは、電流指令値の大きさに応じたデッドタイム補償値Kdを求め、これに基づきデッドタイムを調節していることである。このような構成とすることにより、電流検出器を設けて実際の電流値(実電流値)を検出する必要がないため、モータ制御システムの構成を簡略化することができる。よって、車両の製造が容易となり、コストを低く抑えることができる。また、電流検出器で実電流値を検出して、デッドタイムの補正を行う場合、補正処理のスループットが大きくなってしまうが、電流指令値によってデッドタイムを補正するとスループットが小さくなり、モータ制御システムの応答性を高いものとすることができる。   What is characteristic in the above-described embodiment is that the dead time compensation value Kd corresponding to the magnitude of the current command value is obtained and the dead time is adjusted based on this. By adopting such a configuration, it is not necessary to provide a current detector and detect an actual current value (actual current value), so that the configuration of the motor control system can be simplified. Therefore, manufacture of a vehicle becomes easy and cost can be suppressed low. In addition, when the actual current value is detected by the current detector and the dead time is corrected, the correction processing throughput increases, but if the dead time is corrected by the current command value, the throughput decreases, and the motor control system The responsiveness of can be made high.

また、本実施形態では、デッドタイム補償値Kdを求めるに際して、PWM制御のデューティー比を求めている。デューティー比は、スイッチング素子が通電状態となる時間割合を表しているため、通電状態から遮断状態への切り換え時にスイッチング素子に流れる電流を最も直接的に反映する数値である。よって、PWM制御のデューティー比を求め、これに応じてデッドタイム補償値Kdを決定することが、デッドタイムの最適化には特に好ましい。   In the present embodiment, when the dead time compensation value Kd is obtained, the duty ratio of PWM control is obtained. Since the duty ratio represents a time ratio during which the switching element is energized, it is a numerical value that most directly reflects the current flowing through the switching element when switching from the energized state to the cutoff state. Therefore, it is particularly preferable for optimizing the dead time to obtain the duty ratio of the PWM control and determine the dead time compensation value Kd according to the duty ratio.

また、本実施形態では、電流指令値に応じてデッドタイム補償値Kdを求めるため、ROM36の容量を小さく抑えることが可能となっている。つまり、従来技術のように電流検出器を用いて実電流値を検出した場合には、電流指令値の振幅、電流指令値の周波数、その他のデッドタイム補償に関する要因に応じて、多数のデッドタイム補償値テーブルが必要となってしまうが、これに対し、本実施形態のように電流指令値に応じてデッドタイム補償値Kdを求める場合には、上記要因によらず同一のテーブルを利用できるため、ROM36の容量は少なくて済む。   In the present embodiment, since the dead time compensation value Kd is obtained according to the current command value, the capacity of the ROM 36 can be kept small. In other words, when the actual current value is detected using a current detector as in the prior art, a large number of dead times depend on the amplitude of the current command value, the frequency of the current command value, and other factors related to dead time compensation. In contrast to this, a compensation value table is required. On the other hand, when the dead time compensation value Kd is obtained according to the current command value as in the present embodiment, the same table can be used regardless of the above factors. The capacity of the ROM 36 can be small.

次に、第二の実施形態に係るモータ制御システムについて説明する。第二の実施形態に係るモータ制御システムの構成は、第一の実施形態と概ね同じであり、各相制御部の内部構成の一部のみが第一の実施形態と異なっている。図5は、第二の実施形態に係るU相制御部の構成を示すブロック図である。   Next, a motor control system according to the second embodiment will be described. The configuration of the motor control system according to the second embodiment is substantially the same as that of the first embodiment, and only a part of the internal configuration of each phase control unit is different from that of the first embodiment. FIG. 5 is a block diagram showing the configuration of the U-phase control unit according to the second embodiment.

第二の実施形態では、最適なモータ制御を行うためにキャリア周期を変更している。つまり、各相制御部にはクロックの周期を変化させる分周回路44が設けられており、これに最適なキャリア周期を指定するキャリア周期切り換え信号を入力することで、クロック生成部22が出力したクロックを、キャリア周期切り換え信号に応じた周期のクロックに変更してからアップダウンカウンタ24に入力する。この結果、アップダウンカウンタ24が生成するキャリア周期は、複数の異なる周期(本実施形態では、0.5kHz,1.0kHz,1.5kHz)のいずれかに切り換えられる。   In the second embodiment, the carrier cycle is changed in order to perform optimal motor control. In other words, each phase control unit is provided with a frequency dividing circuit 44 that changes the clock cycle, and the clock generation unit 22 outputs a carrier cycle switching signal that designates the optimum carrier cycle for this. The clock is changed to a clock having a cycle corresponding to the carrier cycle switching signal and then input to the up / down counter 24. As a result, the carrier period generated by the up / down counter 24 is switched to one of a plurality of different periods (in this embodiment, 0.5 kHz, 1.0 kHz, 1.5 kHz).

しかし、このようにキャリア周期の変更制御を行った場合に、ハイレベルカウンタ32が一定時間ごとに比較器28の出力信号を判定しカウントを行うと、次の不具合がある。つまり、図6(a)に示すキャリア周期が小さい場合と、図6(b)に示すキャリア周期が大きい場合を比較すれば理解できるとおり、キャリア周期が変化するとオン信号の時間幅が変化し、同じデューティー比でもカウントされる数値が相互に異なる。この結果、ROM36に格納されるデッドタイム補償値テーブルも、図7(a)〜(c)に示すように各キャリア周期に応じて複数のものが必要となる。また、これに伴って、複数のテーブルからキャリア周期に対応したものを選択する処理も必要となってしまう。   However, when the carrier cycle change control is performed as described above, if the high level counter 32 determines and counts the output signal of the comparator 28 at regular time intervals, there is the following problem. That is, as can be understood by comparing the case where the carrier period shown in FIG. 6A is small and the case where the carrier period shown in FIG. 6B is large, when the carrier period changes, the time width of the ON signal changes, Even when the duty ratio is the same, the numbers counted are different from each other. As a result, as shown in FIGS. 7A to 7C, a plurality of dead time compensation value tables stored in the ROM 36 are required according to each carrier period. Along with this, processing for selecting a table corresponding to the carrier cycle from a plurality of tables is also required.

このように各相制御部の処理が複雑になってしまう事態を回避するために、第二の実施形態では、ハイレベルカウンタ32は、分周回路44から出力されるクロックを取り込み、クロックのタイミングごとに比較器28の出力信号を判定してカウントを行う。この構成によれば、キャリア周期が変更された場合でも、ハイレベルカウンタのカウント値の範囲は変化しないため、デッドタイム補償回路の処理は複雑化しない。また、デッドタイム補償値テーブルを一つ(例えば図7(c)のみ)で済ませることができ、ROM36の容量を小さく抑えることができる。   In order to avoid such a situation that the processing of each phase control unit becomes complicated in this way, in the second embodiment, the high-level counter 32 takes in the clock output from the frequency dividing circuit 44 and the clock timing. Every time, the output signal of the comparator 28 is judged and counted. According to this configuration, even when the carrier period is changed, the range of the count value of the high level counter does not change, so the processing of the dead time compensation circuit is not complicated. Further, only one dead time compensation value table (for example, only FIG. 7C) can be used, and the capacity of the ROM 36 can be kept small.

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、等価な範囲で様々な変形が可能である。   The preferred embodiments of the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made within an equivalent range.

例えば、上記の実施形態では、モータ制御システムが車載される場合について説明したが、モータ制御システムは他の用途に用いられてもよい。また、モータ制御システムの制御対象は同期モータに限らず、直流ブラシレスモータなど他の種類のモータであってもよい。   For example, in the above embodiment, the case where the motor control system is mounted on the vehicle has been described. However, the motor control system may be used for other purposes. Further, the control target of the motor control system is not limited to the synchronous motor, but may be other types of motors such as a DC brushless motor.

実施形態に係るモータ制御システムの構成図である。It is a block diagram of the motor control system which concerns on embodiment. 実施形態に係るインバータ制御装置のU相制御部のブロック図である。It is a block diagram of the U-phase control part of the inverter control apparatus which concerns on embodiment. U相制御部内の各信号の経時変化を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows a time-dependent change of each signal in a U phase control part. デッドタイム補償テーブルを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows a dead time compensation table. 第二の実施形態に係るインバータ制御装置のU相制御部のブロック図である。It is a block diagram of the U-phase control part of the inverter control apparatus which concerns on 2nd embodiment. キャリア周期が変更された場合のオンオフ信号を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows an on-off signal when a carrier cycle is changed. デッドタイム補償テーブルを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows a dead time compensation table.

符号の説明Explanation of symbols

10 直流電源、12 インバータ、14 同期モータ、20 インバータ制御装置、22 クロック生成部、24 アップダウンカウンタ、26 減算器、28,29 比較器、30 デッドタイム補償回路、32 ハイレベルカウンタ、34 マルチプレクサ、36 ROM、42 加算器、44 分周回路、Td,Td’ デッドタイム設定値、UP,UN,VP,VN,WP,WN スイッチング素子。   10 DC power supply, 12 inverter, 14 synchronous motor, 20 inverter control device, 22 clock generator, 24 up / down counter, 26 subtractor, 28, 29 comparator, 30 dead time compensation circuit, 32 high level counter, 34 multiplexer, 36 ROM, 42 adder, 44 frequency divider, Td, Td ′ dead time set value, UP, UN, VP, VN, WP, WN switching elements.

Claims (6)

インバータを構成する複数のスイッチング素子に対し、指令値に応じたオンオフ信号を与えるインバータ制御装置であって、
直列接続された2つのスイッチング素子に与えるオンオフ信号に、短絡防止用のデッドタイムを設定するデッドタイム設定手段を備え、
該デッドタイム設定手段は、前記指令値に基づいて前記デッドタイムを調節するデッドタイム補償手段を有することを特徴とするインバータ制御装置。
An inverter control device that gives an on / off signal corresponding to a command value to a plurality of switching elements constituting the inverter,
A dead time setting means for setting a dead time for preventing a short circuit in an on / off signal given to two switching elements connected in series;
The dead time setting means includes a dead time compensation means for adjusting the dead time based on the command value.
請求項1に記載のインバータ制御装置であって、
前記デッドタイム補償手段は、前記指令値に基づいてオンオフ信号のデューティー比を求め、該デューティー比に応じて前記デッドタイムを調節することを特徴とするインバータ制御装置。
The inverter control device according to claim 1,
The dead time compensation means obtains a duty ratio of an on / off signal based on the command value, and adjusts the dead time according to the duty ratio.
請求項2に記載のインバータ制御装置であって、
前記デッドタイム補償手段は、前記指令値とキャリア信号の大小比較をした結果をカウントすることにより、デューティー比を求めることを特徴とするインバータ制御装置。
The inverter control device according to claim 2,
The dead time compensation means obtains a duty ratio by counting the result of comparing the command value with the carrier signal, and an inverter control device.
請求項3に記載のインバータ制御装置であって、
前記デッドタイム補償手段は、キャリア信号生成用のクロック周期が変更される場合に、前記クロック周期で前記指令値とキャリア信号の大小比較をした結果をカウントすることを特徴とするインバータ制御装置。
The inverter control device according to claim 3,
The dead time compensating means counts the result of comparing the command value with the carrier signal in the clock cycle when the clock cycle for generating the carrier signal is changed.
複数のスイッチング素子で構成されるインバータを制御する制御装置に、
前記各スイッチング素子へのオンオフ信号を生成するための指令値を取得する工程と、
前記指令値に応じて調節されたデッドタイムを、直列接続された2つのスイッチング素子に与えるオンオフ信号に設定する工程と、
を実行させるためのインバータの制御プログラム。
In a control device that controls an inverter composed of a plurality of switching elements,
Obtaining a command value for generating an on / off signal to each of the switching elements;
Setting a dead time adjusted according to the command value to an on / off signal to be given to two switching elements connected in series;
Inverter control program to execute
複数のスイッチング素子で構成されるインバータを制御する制御方法であって、
前記各スイッチング素子へのオンオフ信号を生成するための指令値を取得するステップと、
前記指令値に応じて調節されたデッドタイムを、直列接続された2つのスイッチング素子に与えるオンオフ信号に設定するステップと、
を含むことを特徴とするインバータの制御方法。
A control method for controlling an inverter composed of a plurality of switching elements,
Obtaining a command value for generating an on / off signal to each of the switching elements;
Setting a dead time adjusted according to the command value to an on / off signal to be given to two switching elements connected in series;
An inverter control method comprising:
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