JP2017192198A - Inverter controller - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、PWM制御によりインバータを制御するインバータ制御装置に関する。 The present invention relates to an inverter control device that controls an inverter by PWM control.
従来、PWM制御によりインバータを制御するインバータ制御装置において、搬送波周波数を拡散し、電磁音による騒音を低減する技術が知られている。例えば特許文献1、2に開示されたPWMインバータの制御装置は、下式により、基本搬送波周波数Fc0に、最大変動分ΔFcと係数k1とを乗じて得られる拡散周波数(ΔFc×k1)を加算して搬送波周波数Fcを算出する。
Fc=Fc0+ΔFc×k1
ここで、基本搬送波周波数Fc0は、電圧指令に応じて演算される。最大変動分ΔFcは予め設定された定数である。係数k1は、「−1」から「+1」までの範囲でランダムに変化するテーブルデータとして規定されており、全データの平均値が約0である。
2. Description of the Related Art Conventionally, in an inverter control apparatus that controls an inverter by PWM control, a technique for spreading noise of a carrier wave and reducing noise due to electromagnetic sound is known. For example, the PWM inverter control device disclosed in
Fc = Fc0 + ΔFc × k1
Here, the basic carrier frequency Fc0 is calculated according to the voltage command. The maximum variation ΔFc is a preset constant. The coefficient k1 is defined as table data that randomly changes in a range from “−1” to “+1”, and an average value of all data is approximately zero.
特許文献1、2の従来技術では、基本搬送波周波数Fc0が一定とすると、拡散周波数の変動分がそのまま搬送波周波数Fcの変動分となる。また、係数k1の変化はランダムに設定されており、仮に係数k1が下限の「−1」から上限の「+1」まで一気に変化すると、搬送波周波数Fcは、最大変動分ΔFcの2倍の差分について急激に変化する。
したがって、搬送波周波数Fcを十分に拡散させるために最大変動分ΔFcを比較的大きく設定すると、係数k1の変化量によっては、インバータの出力電圧が急変し、制御が不安定になるおそれがある。一方、最大変動分ΔFcを比較的小さく設定すると、搬送波周波数Fcが十分に拡散されず、電磁音による騒音を低減することができない。
In the prior arts of
Therefore, if the maximum variation ΔFc is set to be relatively large in order to sufficiently spread the carrier frequency Fc, the output voltage of the inverter may change suddenly depending on the amount of change of the coefficient k1, and the control may become unstable. On the other hand, if the maximum variation ΔFc is set to be relatively small, the carrier frequency Fc is not sufficiently diffused, and noise due to electromagnetic sound cannot be reduced.
本発明は、このような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、制御安定性を向上させ、且つ、電磁音による騒音を低減するインバータ制御装置を提供することにある。 The present invention was created in view of the above points, and an object thereof is to provide an inverter control device that improves control stability and reduces noise caused by electromagnetic noise.
本発明のインバータ制御装置は、電源(11)から入力される直流電力を複数のスイッチング素子(31−36)の動作により交流電力に変換するインバータ(30)を制御する装置である。このインバータ制御装置は、電圧指令演算部(580)と、PWM信号生成部(66)と、搬送波周波数設定部(67)とを備える。
電圧指令演算部は、インバータに指令する電圧ベクトルを演算する。
PWM信号生成部は、インバータが出力する電圧波形を特定する方式として、相電圧と搬送波とを比較しPWM信号を生成する。搬送波周波数設定部は、PWM信号生成部が用いる搬送波の周波数(Fc)を設定する。
The inverter control apparatus of this invention is an apparatus which controls the inverter (30) which converts the direct-current power input from a power supply (11) into alternating current power by operation | movement of a some switching element (31-36). The inverter control device includes a voltage command calculation unit (580), a PWM signal generation unit (66), and a carrier frequency setting unit (67).
The voltage command calculation unit calculates a voltage vector commanded to the inverter.
The PWM signal generation unit compares the phase voltage with a carrier wave to generate a PWM signal as a method for specifying the voltage waveform output from the inverter. The carrier frequency setting unit sets the frequency (Fc) of the carrier used by the PWM signal generation unit.
搬送波周波数設定部は、基礎周波数調整部(68)と、拡散周波数調整部(69)とを有する。
基礎周波数調整部は、搬送波周波数の基礎となる基礎周波数を、所定の変動範囲(Tb)において周期的且つ連続的に変化させる。
拡散周波数調整部は、基礎周波数に対し最大変動分(±ΔF)以内の範囲で分布する拡散周波数を、基礎周波数の変動周期(Tb)よりも短い間隔で基礎周波数に加算する。
The carrier frequency setting unit includes a basic frequency adjustment unit (68) and a spread frequency adjustment unit (69).
The fundamental frequency adjustment unit periodically and continuously changes the fundamental frequency that is the basis of the carrier frequency within a predetermined fluctuation range (Tb).
The spread frequency adjusting unit adds a spread frequency distributed in a range within a maximum variation (± ΔF) with respect to the fundamental frequency to the fundamental frequency at an interval shorter than the variation period (Tb) of the fundamental frequency.
ここで、基礎周波数の変化を特定する「連続的」という用語は、基礎周波数の変動範囲を基準として解釈する。例えば、下限周波数から上限周波数までの周波数差を一段階で変化するステップ変化を「不連続」な変化として排除する。一方、変動範囲に対して相対的に小さなステップ変化を「連続的な変化」であるとみなし、本発明の構成要件を充足するものとして解釈する。 Here, the term “continuous” that specifies the change in the fundamental frequency is interpreted with reference to the fluctuation range of the fundamental frequency. For example, a step change that changes the frequency difference from the lower limit frequency to the upper limit frequency in one step is excluded as a “discontinuous” change. On the other hand, a relatively small step change with respect to the variation range is regarded as a “continuous change”, and is interpreted as satisfying the constituent requirements of the present invention.
本発明では、搬送波周波数は、周期的に変化する基礎周波数と、基礎周波数の変動周期よりも短い間隔で基礎周波数に加算される拡散周波数とにより設定される。周期的且つ連続的に変化する基礎周波数が主導的に周波数を拡散させ、さらに拡散周波数が補助的な拡散機能を有する。
したがって、本発明では、電磁音による騒音を低減するために拡散周波数の最大変動分を特段に大きく設定する必要がないため、拡散周波数の変動に伴う搬送波周波数の急変を防止することができる。よって、本発明のインバータ制御装置は、制御安定性の向上と、電磁音による騒音の低減とを適切に両立することができる。
In the present invention, the carrier frequency is set by a fundamental frequency that changes periodically and a spread frequency that is added to the fundamental frequency at intervals shorter than the fluctuation period of the fundamental frequency. The fundamental frequency that changes periodically and continuously leads to the frequency spreading, and the spreading frequency has an auxiliary spreading function.
Therefore, in the present invention, it is not necessary to set a particularly large maximum fluctuation of the spread frequency in order to reduce noise due to electromagnetic sound, and thus it is possible to prevent a sudden change in the carrier frequency due to the spread frequency fluctuation. Therefore, the inverter control device of the present invention can appropriately achieve both improvement of control stability and reduction of noise due to electromagnetic sound.
好ましくは、拡散周波数が分布する拡散範囲は、基礎周波数の変動範囲よりも小さく設定されている。これにより、拡散成分による搬送波周波数の急変を防止し、制御安定性を向上させることができる。
また好ましくは、基礎周波数調整部は、基礎周波数を、変動範囲の下限周波数(Fm)から上限周波数(FM)まで単調増加させ、且つ、上限周波数から下限周波数まで単調減少させる。これにより、さらに搬送波周波数の急変を防止し、制御安定性をより向上させることができる。
Preferably, the spreading range in which the spreading frequency is distributed is set smaller than the fluctuation range of the basic frequency. As a result, a sudden change in the carrier frequency due to the spread component can be prevented, and the control stability can be improved.
Preferably, the fundamental frequency adjustment unit monotonously increases the fundamental frequency from the lower limit frequency (Fm) to the upper limit frequency (FM) of the fluctuation range, and monotonically decreases from the upper limit frequency to the lower limit frequency. As a result, a sudden change in the carrier frequency can be prevented, and the control stability can be further improved.
以下、インバータ制御装置の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。以下の第1〜第3実施形態を包括して「本実施形態」という。
本実施形態のインバータ制御装置は、ハイブリッド自動車や電気自動車の動力源であるモータジェネレータ(以下「MG」)を駆動するシステムにおいて、MGに三相交流電力を供給するインバータを制御する装置である。
Hereinafter, a plurality of embodiments of an inverter control device will be described based on the drawings. The following first to third embodiments are collectively referred to as “this embodiment”.
The inverter control device of this embodiment is a device that controls an inverter that supplies three-phase AC power to the MG in a system that drives a motor generator (hereinafter referred to as “MG”) that is a power source of a hybrid vehicle or an electric vehicle.
[システム構成]
まず、各実施形態のインバータ制御装置が適用されるMG駆動システムの全体構成について図1を参照して説明する。図1には、一つのMGを備えるシステムを例示する。
MG駆動システム90は、充放電可能な二次電池である「電源」としてのバッテリ11の直流電力をインバータ30で三相交流電力に変換してMG80に供給するシステムである。MG駆動システム90においてMG制御装置10は、主にインバータ30及びインバータ制御装置50を含む。
なお、MG制御装置10は、バッテリ11の電圧を昇圧してインバータ30に出力するコンバータを備えたMG駆動システムに適用されてもよい。また、MG制御装置10は、二つ以上のMGを備えたMG駆動システムにも同様に適用可能である。
[System configuration]
First, an overall configuration of an MG drive system to which the inverter control device of each embodiment is applied will be described with reference to FIG. FIG. 1 illustrates a system including one MG.
The MG
The
MG80は、例えば永久磁石式同期型の三相交流モータである。本実施形態では、MG80は、ハイブリッド自動車の駆動輪を駆動するトルクを発生する電動機としての機能、及び、エンジンや駆動輪から伝達されるトルクを発電によってエネルギー回収する発電機としての機能を兼ね備える。 The MG 80 is, for example, a permanent magnet type synchronous three-phase AC motor. In the present embodiment, the MG 80 has a function as an electric motor that generates torque for driving driving wheels of a hybrid vehicle and a function as a generator that recovers energy by generating electric power transmitted from the engine and driving wheels.
MG80の三相巻線81、82、83のうち二相の巻線に接続される電流経路には、相電流を検出する電流センサが設けられる。図1の例では、V相巻線82及びW相巻線83に接続される電流経路に、それぞれ相電流Iv、Iwを検出する電流センサ87、88が設けられており、残るU相の電流Iuをキルヒホッフの法則に基づいて推定している。他の実施形態では、どの二相の電流を検出してもよく、三相の電流を検出してもよい。或いは、一相の電流検出値に基づいて他の二相の電流を推定する技術を採用してもよい。
MG80の電気角θeは、例えばレゾルバ等の回転角センサ85により検出される。
A current sensor for detecting a phase current is provided in a current path connected to the two-phase winding among the three-
The electrical angle θe of the MG 80 is detected by a
インバータ30は、上下アームの6つのスイッチング素子31−36がブリッジ接続されている。詳しくは、スイッチング素子31、32、33は、それぞれU相、V相、W相の上アームのスイッチング素子であり、スイッチング素子34、35、36は、それぞれU相、V相、W相の下アームのスイッチング素子である。スイッチング素子31−36は、例えばIGBTで構成され、低電位側から高電位側へ向かう電流を許容する還流ダイオードが並列に接続されている。
In the
インバータ30は、インバータ制御装置50からのゲート信号UU、UL、VU、VL、WU、WLに従ってスイッチング素子31−36が動作することで直流電力を三相交流電力に変換する。そして、インバータ制御装置50が演算した電圧指令に応じた相電圧Vu、Vv、VwをMG80の各相巻線81、82、83に印加する。平滑コンデンサ25は、インバータ30に入力されるシステム電圧Vsysを平滑化する。
電圧センサ37はシステム電圧Vsysを検出する。
The
The
インバータ制御装置50は、マイコン等により構成され、図示しないCPU、ROM、I/O、及び、これらの構成を接続するバスライン等を内部に備えている。マイコンは、予め記憶されたプログラムをCPUで実行することによるソフトウェア処理や、専用の電子回路によるハードウェア処理による制御を実行する。
The
インバータ制御装置50は、各センサが検出したシステム電圧Vsys、二相の相電流Iv、Iw、電気角θeを取得する。また、インバータ制御装置50は、微分器86により電気角θeが時間微分された電気角速度ω[deg/s]を取得する。電気角速度ωは、比例定数を乗じることにより回転数N[rpm]に換算されるため、本明細書では「電気角速度ωを換算した回転数」を省略して「回転数ω」という。なお、インバータ制御装置50の内部に微分器86を有してもよい。
The
さらにインバータ制御装置50は、上位制御回路からトルク指令Trq*が入力され、これらの情報に基づいて、インバータ30を操作するゲート信号UU、UL、VU、VL、WU、WLを演算する。インバータ30は、ゲート信号UU、UL、VU、VL、WU、WLに従ってスイッチング素子31−36が動作することにより、バッテリ11から入力される直流電力を交流電力に変換しMG80に供給する。
Further, the
[インバータ制御装置の構成、作用]
インバータ制御装置50の構成について、図2〜図4を参照して説明する。
図2に、インバータ30に指令する電圧ベクトルを演算する「電圧指令演算部」として、トルクフィードバック制御部540及び電流フィードバック制御部580を備えるインバータ制御装置50の構成を示す。図中、「フィードバック制御部」を「FB制御部」と記す。
[Configuration and operation of inverter control device]
The configuration of the
FIG. 2 shows a configuration of an
本実施形態の特徴的な作用効果は、インバータ30に出力する電圧波形を、相電圧と搬送波とを比較して生成されるPWM信号により特定する構成を前提として発現する。
なお、ハイブリッド自動車のMG駆動システム90に現実に適用される構成としては、トルクフィードバック制御部540と電流フィードバック制御部580との両方を備える構成が一般的であるため、ここでは、その構成を代表的な実施形態として説明する。
The characteristic effect of this embodiment is expressed on the assumption that the voltage waveform output to the
Note that, as a configuration that is actually applied to the
この構成では、演算した電圧ベクトルの振幅とシステム電圧Vsysとから算出される変調率に応じて、電圧ベクトルを演算するフィードバック方式が切り替えられる。すなわち、トルクフィードバック制御部540と電流フィードバック制御部580とが協働して電圧ベクトルを演算する場合と、電流フィードバック制御部580が単独で電圧ベクトルを演算する場合とがある。
In this configuration, the feedback method for calculating the voltage vector is switched according to the modulation factor calculated from the calculated amplitude of the voltage vector and the system voltage Vsys. That is, there are a case where the torque
図2に示すように、インバータ制御装置50は、dq変換部51、トルク推定部52、トルク減算器53、制御器54、電流指令演算部55、電流減算器56、制御器57、制御器58、電圧振幅/位相演算部59、変調器60、ゲート信号生成部79等を含む。このうち、制御器57と、制御器58及び電圧振幅/位相演算部59とは、上述のフィードバック制御部の構成に応じて選択的に設けられる。
As shown in FIG. 2, the
最初に、両方のフィードバック方式に共通の構成を説明する。
dq変換部51は、電気角θeに基づき、電流センサ87、88から取得した相電流をdq軸電流Id、Iqに変換し、電流減算器56にフィードバックする。
電流指令演算部55は、トルク指令Trq*に基づき、例えば電流当たり最大トルクが得られるように、マップや数式を用いてdq軸電流指令Id*、Iq*を演算する。
電流フィードバック制御部580の電流減算器56は、dq軸電流指令Id*、Iq*と、dq変換部51からフィードバックされるdq軸電流Id、Iqとの電流偏差ΔId、ΔIqを算出する。
First, a configuration common to both feedback systems will be described.
The
Based on the torque command Trq * , the current command calculation unit 55 calculates the dq-axis current commands Id * and Iq * using a map or a mathematical formula so that the maximum torque per current can be obtained, for example.
The
続いて、トルクフィードバック制御部540と電流フィードバック制御部580とが協働して電圧ベクトルを演算する場合の構成を説明する。
トルク推定部52は、dq軸電流Id、Iq、及び、MG80のモータ定数に基づき、式(1)を用いてトルク推定値Trq_estを算出する。なお、MG80にトルクセンサを備えたシステムでは、トルク推定部52を設けず、トルク検出値を取得してもよい。
Trq_est=p×{Iq×ψ+(Ld−Lq)×Id×Iq} ・・・(1)
ただし、
p :MGの極対数
ψ :逆起電圧定数
Ld、Lq:d軸インダクタンス、q軸インダクタンス
Next, a configuration when the torque
Trq_est = p × {Iq × ψ + (Ld−Lq) × Id × Iq} (1)
However,
p: number of pole pairs of MG ψ: counter electromotive voltage constant Ld, Lq: d-axis inductance, q-axis inductance
トルクフィードバック制御部540のトルク減算器53は、トルク指令Trq*とトルク推定値Trq_estとのトルク偏差ΔTrqを算出する。制御器54は、トルク偏差ΔTrqを0に収束させるように、PI演算により電圧位相φを演算し、変調器60に出力する。
また、電流フィードバック制御部580の制御器57は、電流偏差ΔId、ΔIqを0に収束させるように、PI演算により電圧振幅Vrを演算し、変調器60に出力する。
The
次に、電流フィードバック制御部580が単独で電圧ベクトルを演算する場合の構成を説明する。
電流フィードバック制御部580の制御器58は、電流偏差ΔId、ΔIqを0に収束させるように、PI演算によりdq軸電圧指令Vd*、Vq*を演算する。電圧振幅/位相演算部59は、dq軸電圧指令Vd*、Vq*を電圧振幅Vr及び電圧位相φに変換し、変調器601に出力する。なお、図2では電圧位相φをd軸基準で示しているが、q軸基準で電圧位相を定義してもよい。
Next, a configuration in the case where the current
The
こうして変調器60は、いずれかのフィードバック方式で演算された電圧振幅Vr及び電圧位相φが入力される。また、変調器60は、システム電圧Vsys、電気角θe、回転数ω等の情報が入力される。
変調器60は、これらの情報に基づき、インバータ30を操作するパルス電圧の出力波形として、少なくともPWM信号を出力する。ここでは、変調器60がパルスパターン又はPWM信号を出力可能であるものとして説明する。
Thus, the
Based on this information, the
図3に示すように、変調器60は、変調率算出部61、方式切替部62、電圧波形特定部63を有する。電圧波形特定部63には、パルスパターン設定部64、記憶部65、PWM信号生成部66、及び、搬送波周波数設定部67が含まれる。
変調率算出部61は、電流フィードバック制御部580が出力した電圧振幅Vr、及びシステム電圧Vsysに基づいて、式(2)により変調率mを算出する。
m=2√(2/3)×(Vr/Vsys) ・・・(2)
As shown in FIG. 3, the
The modulation
m = 2√ (2/3) × (Vr / Vsys) (2)
方式切替部62は、変調率m等に基づいて、電圧波形特定部63による電圧波形の特定方式を切り替える。例えば図4に示すように、方式切替部62は、変調率mが所定値α未満の範囲では搬送波比較によるPWM方式を採用し、変調率mが所定値α以上の範囲ではパルスパターン方式を採用する。
電圧波形特定部63は、インバータ30が出力する電圧波形を特定する。具体的には、インバータ30を駆動する信号として、パルスパターン又はPWM信号を生成し、ゲート信号生成部79に出力する。ゲート信号生成部79は、変調器60が出力したパルスパターン又はPWM信号に基づいて、ゲート信号UU、UL、VU、VL、WU、WLを生成し、インバータ30のスイッチング素子31−36に出力する。
The
The voltage
続いて、電圧波形特定部63の詳細な構成を説明する。
パルスパターン設定部64は、インバータ30が出力する電圧波形を特定する方式として、記憶部65に予め記憶された複数の電圧波形から、いずれかのパルスパターンを選択する。パルスパターンは、変調率m、回転数ω等に応じて選択される。
本明細書では、パルスパターンに、電気1周期に1パルスの矩形波を出力するパターンを含む。典型的には、変調率が1.27のとき、矩形波のパルスパターンが選択される。変調率が1.27未満のときに選択される矩形波以外のパルスパターンは、変調率m、回転数ω等に応じて、電気1周期のパルス数、各パルスの位置及び幅により規定される。
Next, a detailed configuration of the voltage
The pulse
In this specification, the pulse pattern includes a pattern that outputs a rectangular wave of one pulse in one electrical cycle. Typically, when the modulation factor is 1.27, a rectangular wave pulse pattern is selected. The pulse pattern other than the rectangular wave selected when the modulation rate is less than 1.27 is defined by the number of pulses in one electrical cycle, the position and width of each pulse, according to the modulation rate m, the rotational speed ω, and the like. .
PWM信号生成部66は、インバータ30が出力する電圧波形を特定する方式として、電流フィードバック制御部580の出力に基づいて算出される相電圧と搬送波とを比較しPWM信号を生成する。インバータ30が出力する電圧波形を特定する。
詳しくは、PWM信号は、相電圧が換算されたdutyと、三角波等の搬送波とが比較されることにより生成される。例えば、変調率が0〜1.15の範囲では正弦波PWMが用いられ、変調率が1.15〜1.27の範囲では過変調PWMが用いられる。
The PWM
Specifically, the PWM signal is generated by comparing the duty in which the phase voltage is converted with a carrier wave such as a triangular wave. For example, the sine wave PWM is used in the range of the modulation rate of 0 to 1.15, and the overmodulation PWM is used in the range of the modulation rate of 1.15 to 1.27.
搬送波周波数設定部67は、PWM信号生成部66が用いる搬送波の周波数(以下「搬送波周波数Fc」)を設定する。
ところで、搬送波周波数Fcは、PWM信号の電圧波形に含まれる周波数成分に反映される。そして、その周波数でインバータ30のスイッチング素子31−36が動作することにより、電磁音が発生する。この周波数が人間の可聴周波数帯に含まれる場合、同じ周波数の音がある時間にわたって継続すると、装置の近傍にいる使用者に騒音として聞こえるおそれがある。特にハイブリッド自動車のMG駆動システム90に適用されるインバータ制御装置50では、車両の商品性に影響を及ぼすおそれがある。
The carrier
By the way, the carrier frequency Fc is reflected in the frequency component included in the voltage waveform of the PWM signal. Then, when the switching elements 31-36 of the
そこで、本実施形態の搬送波周波数設定部67は、インバータ30のスイッチング動作により同じ周波数の電磁音が継続して発生することを防止するため、搬送波周波数Fcを「拡散」させる。そのための構成として、搬送波周波数設定部67は、基礎周波数調整部68及び拡散周波数調整部69を有する。
Therefore, the carrier
基礎周波数調整部68は、搬送波周波数Fcの基礎となる基礎周波数、所定の変動範囲において周期的且つ連続的に変化させる。なお、「連続的」の解釈について、「その他の実施形態」の箇所で補足する。
拡散周波数調整部69は、基礎周波数に対し最大変動分以内の範囲で分布する拡散周波数を、基礎周波数の変動周期よりも短い間隔で基礎周波数に加算する。
基礎周波数及び拡散周波数の具体的な設定については後述する。
The fundamental
The spread
Specific settings of the fundamental frequency and the spread frequency will be described later.
上述の通り、本実施形態の特徴的な作用効果は、インバータ30に出力する電圧波形をPWM信号により特定する構成を前提として発現する。その特徴とは、PWM信号の生成に用いる搬送波周波数Fcを固定するのでなく、搬送波周波数設定部67及び基礎周波数調整部68により搬送波周波数Fcを可変に調整する点にある。
As described above, the characteristic effects of the present embodiment are expressed on the premise that the voltage waveform output to the
要するに、図3に示す変調器60において、方式切替部62が変調率mに応じてPWM方式を選択する場合に特徴的な作用効果が発現する。言い換えれば、本実施形態のインバータ制御装置50は、常に搬送波比較による制御を行う必要はなく、特定の条件下で搬送波を用いる制御を行うときのみ、搬送波周波数Fcを可変に調整すればよい。
特徴的な作用効果に直接的に関係しないパルスパターン設定部64や記憶部65を含むインバータ制御装置50の構成を、あえて代表的な実施形態として説明した意義は、この点を明示する点にある。
In short, in the
The significance of describing the configuration of the
以下、搬送波周波数設定部67の詳細な作用効果について、実施形態毎に説明する。
(第1実施形態)
第1実施形態の作用効果について、図5を参照して説明する。第1実施形態では、ある一相のPWM信号生成に用いられる搬送波の周波数Fcに着目する。
Hereinafter, detailed operational effects of the carrier
(First embodiment)
The effect of 1st Embodiment is demonstrated with reference to FIG. In the first embodiment, attention is paid to the frequency Fc of the carrier wave used for generating a certain one-phase PWM signal.
ここでは、例えばMG80の回転数ωの変化に対し、基礎周波数の下限周波数Fm及び上限周波数FMを固定するものとして考える。なお、他の実施形態では、MG80の回転数ω等に応じて基礎周波数の下限周波数Fm及び上限周波数FMを可変としてもよい。ただし、回転数ωの変化は、数百ms〜sオーダー以上の比較的長い時間軸で生じるものであるのに対し、基礎周波数の変動周期Tbは、例えば数十μs〜数msのオーダーで設定されることを想定している。したがって、基礎周波数の周期変動を考えるに当たっては、実質的に回転数ωが一定の状態として考えればよい。
Here, for example, it is assumed that the lower limit frequency Fm and the upper limit frequency FM of the fundamental frequency are fixed with respect to a change in the rotational speed ω of the
図5(a)に示すように、基礎周波数は、下限周波数Fmから上限周波数FMまで一定の正勾配で単調増加する。そして、上限周波数FMに達すると折り返し、増加時の勾配を反転した一定の負勾配で下限周波数Fmまで単調減少する。こうして、基礎周波数は、下限周波数Fmから上限周波数FMまでの変動範囲Rbにおいて、変動周期Tbで周期的且つ連続的に増減を繰り返す。 As shown in FIG. 5A, the fundamental frequency monotonously increases with a constant positive gradient from the lower limit frequency Fm to the upper limit frequency FM. Then, when reaching the upper limit frequency FM, it turns back and monotonously decreases to the lower limit frequency Fm with a constant negative gradient obtained by inverting the gradient at the time of increase. Thus, the basic frequency repeats increase and decrease periodically and continuously in the fluctuation range Rb from the lower limit frequency Fm to the upper limit frequency FM.
また、図5(a)の一部に、基礎周波数に拡散周波数を加えて拡散させた状態を示す。なお、図示の例では拡散周波数をランダムに加えているが、所定のパターンを短周期又は長周期で繰り返すように拡散周波数を加えてもよい。
このように、拡散周波数は、基礎周波数の変動周期Tbよりも短い間隔で基礎周波数に加えられる。PWM信号生成部66は、こうして得られた周波数Fcの搬送波と相電圧とを比較することによりPWM信号を生成し、インバータ30の出力電圧波形を特定する。
FIG. 5 (a) shows a state where a spread frequency is added to the base frequency and spread. In the illustrated example, the spreading frequency is randomly added, but the spreading frequency may be added so that a predetermined pattern is repeated in a short cycle or a long cycle.
Thus, the spread frequency is added to the fundamental frequency at intervals shorter than the fluctuation period Tb of the fundamental frequency. The PWM
図5(b)に示すように、例えば拡散周波数は、基礎周波数Fbに対し最大変動分±ΔF以内の拡散範囲Rspで、正負対称の山形に分布する。すなわち、基礎周波数Fbの頻度が最も高く、基礎周波数Fbからの変動分が大きくなるにしたがって頻度が減少する。上限変動分+ΔF、下限変動分−ΔFを有する周波数での頻度は0に収束する。
拡散範囲Rsp内の任意の周波数における基礎周波数Fbからの変動分Δfは、係数k(−1≦k≦1)を用いて、式(3)で表される。
Δf=k×ΔF ・・・(3)
また、式(4)の通り、拡散範囲Rspの幅は、片側最大変動分ΔFの2倍となる。
Rsp=2ΔF ・・・(4)
As shown in FIG. 5 (b), for example, the spreading frequency is distributed in a positive and negative symmetrical mountain shape within a spreading range Rsp within the maximum variation ± ΔF with respect to the fundamental frequency Fb. That is, the frequency of the fundamental frequency Fb is the highest, and the frequency decreases as the variation from the fundamental frequency Fb increases. The frequency at the frequency having the upper limit variation + ΔF and the lower limit variation −ΔF converges to zero.
The variation Δf from the fundamental frequency Fb at an arbitrary frequency within the spreading range Rsp is expressed by Expression (3) using a coefficient k (−1 ≦ k ≦ 1).
Δf = k × ΔF (3)
Further, as shown in Expression (4), the width of the diffusion range Rsp is twice the one-side maximum variation ΔF.
Rsp = 2ΔF (4)
ここで図5(a)に示すように、拡散範囲Rspは、基礎周波数の変動範囲Rbよりも小さく設定されている。つまり、搬送波周波数Fcの変動に関し、基礎周波数の周期変動が主導的に寄与し、拡散周波数による拡散が補助的に寄与するという関係になっている。
周期的に変化する基礎周波数を中心として拡散周波数が加算されることにより、搬送波周波数Fcは、基礎周波数の下限Fm及び上限FMに拡散周波数の最大変動分±ΔFを加えた範囲で変動する。よって、搬送波周波数Fcは、(Fm−ΔF)から(FM+ΔF)の範囲で変動することになる。
Here, as shown in FIG. 5A, the spreading range Rsp is set to be smaller than the fluctuation range Rb of the fundamental frequency. That is, regarding the fluctuation of the carrier frequency Fc, the period fluctuation of the basic frequency contributes predominantly, and the diffusion by the spreading frequency contributes supplementarily.
By adding the spreading frequency around the periodically changing basic frequency, the carrier frequency Fc changes within a range obtained by adding the maximum variation ± ΔF of the spreading frequency to the lower limit Fm and the upper limit FM of the basic frequency. Therefore, the carrier frequency Fc varies in the range of (Fm−ΔF) to (FM + ΔF).
したがって、図5(c)に示すように、搬送波周波数Fcの頻度分布は、基礎周波数の下限Fmから上限FMまでの範囲で一定であり、さらに、下限Fm以下、及び上限FM以上の範囲に、拡散周波数の最大変動分±ΔFによる分布が加わる。
この搬送波周波数Fcの頻度分布は、PWM信号の電圧波形に含まれる周波数成分の分布となる。その結果、例えばインバータ母線電流を高速フーリエ変換して得られるスペクトル振幅の周波数特性に反映される。また、搬送波周波数Fcの頻度分布は、インバータ30の動作による電磁音の発生に影響する。
Therefore, as shown in FIG. 5 (c), the frequency distribution of the carrier frequency Fc is constant in the range from the lower limit Fm to the upper limit FM of the fundamental frequency, and further in the range of the lower limit Fm and the upper limit FM. Distribution due to the maximum variation ± ΔF of the spread frequency is added.
The frequency distribution of the carrier frequency Fc is a distribution of frequency components included in the voltage waveform of the PWM signal. As a result, for example, it is reflected in the frequency characteristics of the spectrum amplitude obtained by fast Fourier transform of the inverter bus current. In addition, the frequency distribution of the carrier frequency Fc affects the generation of electromagnetic sound due to the operation of the
(効果)
(1)本実施形態の効果について、従来技術と対比しつつ説明する。
特許文献1、2(特許第4974457号公報、特許第5121895号公報)に開示された従来技術を図10に示す。従来技術では、式(5)により、基本搬送波周波数Fc0に、最大変動分ΔFcと係数k1とを乗じて得られる拡散周波数(ΔFc×k1)を加算して搬送波周波数Fcを算出する。
Fc=Fc0+ΔFc×k1 ・・・(5)
(effect)
(1) The effect of this embodiment will be described in comparison with the prior art.
The prior art disclosed in Patent Documents 1 and 2 (Japanese Patent No. 4974457, Japanese Patent No. 5121895) is shown in FIG. In the prior art, the carrier frequency Fc is calculated by adding the spread frequency (ΔFc × k1) obtained by multiplying the basic carrier frequency Fc0 by the maximum variation ΔFc and the coefficient k1 according to the equation (5).
Fc = Fc0 + ΔFc × k1 (5)
特許文献1、2の従来技術では、基本搬送波周波数Fc0が一定とすると、拡散周波数の変動分がそのまま搬送波周波数Fcの変動分となる。また、係数k1の変化はランダムに設定されており、仮に係数k1が下限の「−1」から上限の「+1」まで一気に変化すると、搬送波周波数Fcは、最大変動分ΔFcの2倍の差分について急激に変化する。
In the prior arts of
したがって、図10(a)に示すように、搬送波周波数Fcを十分に拡散させるために最大変動分ΔFcを比較的大きく設定すると、係数k1の変化量によっては、インバータの出力電圧が急変し、制御が不安定になるおそれがある。
一方、図10(b)に示すように、最大変動分ΔFcを比較的小さく設定すると、搬送波周波数Fcが十分に拡散されず、電磁音による騒音を低減することができない。
Therefore, as shown in FIG. 10A, when the maximum variation ΔFc is set relatively large in order to sufficiently spread the carrier frequency Fc, the output voltage of the inverter changes suddenly depending on the amount of change of the coefficient k1, and the control is performed. May become unstable.
On the other hand, as shown in FIG. 10B, when the maximum variation ΔFc is set to be relatively small, the carrier frequency Fc is not sufficiently diffused, and noise due to electromagnetic sound cannot be reduced.
これに対し本実施形態では、搬送波周波数Fcは、周期的に変化する基礎周波数と、基礎周波数の変動周期Tbよりも短い間隔で基礎周波数に加算される拡散周波数とにより設定される。周期的且つ連続的に変化する基礎周波数が主導的に周波数を拡散させ、さらに拡散周波数が補助的な拡散機能を有する。
したがって、本実施形態では、電磁音による騒音を低減するために拡散周波数の最大変動分を特段に大きく設定する必要がないため、拡散周波数の変動に伴う搬送波周波数Fcの急変を防止することができる。よって、インバータ制御装置50は、制御安定性の向上と、電磁音による騒音の低減とを適切に両立することができる。
On the other hand, in the present embodiment, the carrier frequency Fc is set by a fundamental frequency that changes periodically and a spread frequency that is added to the fundamental frequency at intervals shorter than the fluctuation period Tb of the fundamental frequency. The fundamental frequency that changes periodically and continuously leads to the frequency spreading, and the spreading frequency has an auxiliary spreading function.
Therefore, in this embodiment, since it is not necessary to set the maximum variation of the spread frequency to be particularly large in order to reduce noise due to electromagnetic sound, it is possible to prevent a sudden change in the carrier frequency Fc accompanying the variation of the spread frequency. . Therefore, the
(2)本実施形態では、拡散周波数が分布する拡散範囲Rspは、基礎周波数の変動範囲Rbよりも小さく設定される。これにより、拡散成分による搬送波周波数Fcの急変を防止し、制御安定性を向上させることができる。
(3)本実施形態では、基礎周波数調整部68は、基礎周波数の変動範囲Rbにおいて基礎周波数を単調増加又は単調減少させる。これにより、さらに搬送波周波数Fcの急変を防止し、制御安定性をより向上させることができる。
さらに、基礎周波数調整部68は、基礎周波数の単調増加又は単調減少の時間変化率を制限するようにしてもよい。
(2) In the present embodiment, the spreading range Rsp in which the spreading frequency is distributed is set smaller than the fluctuation range Rb of the basic frequency. Thereby, it is possible to prevent a sudden change in the carrier frequency Fc due to the spread component and to improve the control stability.
(3) In the present embodiment, the fundamental
Further, the fundamental
(第2実施形態)
第2実施形態について、図6を参照して説明する。第2実施形態は、インバータ30が三相インバータであることを前提とし、基礎周波数調整部68は、基礎周波数の変動周期Tbを、インバータ出力電圧の電気1周期の3n分の1(nは自然数)に設定するものである。
(Second Embodiment)
A second embodiment will be described with reference to FIG. The second embodiment is based on the premise that the
図6には、n=3、すなわち、基礎周波数の変動周期Tbを電気1周期の9分の1に設定する例を示す。図6の横軸は、U相電圧Vuの振幅が負から正にゼロクロスする位相を基準とした電気角を表している。すなわち、U相電圧Vu、V相圧Vv、W相圧Vwの振幅は、それぞれ電気角0、120、240[degE]で負から正にゼロクロスする。また、各相の電圧振幅は、それぞれ電気角180、300、420[degE]で正から負にゼロクロスする。
FIG. 6 shows an example in which n = 3, that is, the variation period Tb of the fundamental frequency is set to 1/9 of one electrical period. The horizontal axis of FIG. 6 represents an electrical angle based on the phase at which the amplitude of the U-phase voltage Vu crosses from negative to positive zero. That is, the amplitudes of the U-phase voltage Vu, the V-phase pressure Vv, and the W-phase pressure Vw zero-cross from negative to positive at
ここで、変動周期Tbを、電気1周期の9分の1に相当する40[degE]間隔で設定することにより、各相電圧振幅が負から正にゼロクロスする位相では、いずれも基礎周波数が下限周波数Fmとなり、各相電圧振幅が正から負にゼロクロスする位相では、いずれも基礎周波数が上限周波数FMとなる。したがって、基礎周波数の周期変動について、三相間での対称性を確保することができる。その結果、電流オフセットを抑止し、制御安定性を向上させることができる。
一般に三相以上のM相インバータについて、基礎周波数調整部68は、基礎周波数の変動周期Tbを、インバータ出力電圧の電気周期の「(M×n)分の1(nは自然数)」に設定することが好ましい。
Here, by setting the fluctuation period Tb at an interval of 40 [degE] corresponding to 1/9 of one electrical period, the fundamental frequency has a lower limit in any phase where each phase voltage amplitude is zero-crossed from negative to positive. In the phase where the frequency Fm is zero and each phase voltage amplitude is zero-crossing from positive to negative, the fundamental frequency is the upper limit frequency FM. Therefore, the symmetry between the three phases can be ensured for the periodic fluctuation of the fundamental frequency. As a result, current offset can be suppressed and control stability can be improved.
In general, for an M-phase inverter having three or more phases, the fundamental
(第3実施形態)
第3実施形態について、図7を参照して説明する。第3実施形態は、インバータ30が三相以上の多相インバータであることを前提とし、基礎周波数調整部68は、各相の基礎周波数の変動範囲Rbが互いに重複することを避けるように設定する。言い換えれば、基礎周波数調整部68は、各相の基礎周波数の変動範囲Rbを分散させるように独立に調整する。
(Third embodiment)
A third embodiment will be described with reference to FIG. The third embodiment is based on the premise that the
図7(a)に示すように、例えばV相電圧波形特定用の基礎周波数の変動範囲Rbvに対し、U相及びW相の電圧波形特定用の基礎周波数の変動範囲Rbu、Rbwは、それぞれ低周波数側及び高周波数側に、互いに重複しないように分散して設定される。
図7(b)に、三相の電圧波形特定用の基礎周波数の変動範囲Rbを同一とした場合の搬送波周波数Fcの頻度分布、或いは、その搬送波周波数Fcを用いて生成される電圧波形に基づくインバータ電流スペクトルの振幅を破線で示す。この場合、インバータ電流スペクトルの振幅が特定の周波数域に集中するため、電磁音の音圧が大きくなる。
As shown in FIG. 7A, for example, the basic frequency fluctuation ranges Rbu and Rbw for specifying the U-phase and W-phase voltage waveforms are lower than the basic frequency fluctuation range Rbv for specifying the V-phase voltage waveform. The frequency side and the high frequency side are set so as not to overlap each other.
FIG. 7B is based on the frequency distribution of the carrier frequency Fc when the three-phase voltage waveform specifying basic frequency variation ranges Rb are the same, or the voltage waveform generated using the carrier frequency Fc. The amplitude of the inverter current spectrum is indicated by a broken line. In this case, since the amplitude of the inverter current spectrum is concentrated in a specific frequency range, the sound pressure of the electromagnetic sound is increased.
それに対し第3実施形態では、各相の基礎周波数の変動範囲Rbを分散させることで、基礎周波数を拡散させて得られる搬送波周波数をFc用いて生成される電圧波形に基づくインバータ電流スペクトルの振幅を低減することができる。
これにより、インバータ30の電磁音の音圧を低減することができる。
On the other hand, in the third embodiment, by dispersing the fluctuation range Rb of the fundamental frequency of each phase, the amplitude of the inverter current spectrum based on the voltage waveform generated by using the carrier wave frequency obtained by spreading the fundamental frequency using Fc is obtained. Can be reduced.
Thereby, the sound pressure of the electromagnetic sound of the
(その他の実施形態)
(a)基礎周波数の周期変動を規定する周期関数は、図5(a)、図7(a)に示すように、時間軸に対して直線的に増減する三角波形状のものに限られない。その他、例えば図8(a)、(b)に示すように、正弦波や半楕円又はサイクロイドとしてもよい。これらの例では、基礎周波数は、いずれも周期的且つ連続的に変化している。また、下限周波数Fmから上限周波数FMまで単調増加し、上限周波数FMから下限周波数Fmまで単調減少している。また、他の実施形態では、単調増加又は単調減少に限らず、一回の変動周期Tbに変動範囲Rb内で複数回の増減を繰り返すようにしてもよい。このように周期関数の形状を微調整することで、電磁音をより聞こえにくくすることができる可能性がある。
(Other embodiments)
(A) The periodic function that defines the periodic fluctuation of the fundamental frequency is not limited to a triangular wave shape that linearly increases or decreases with respect to the time axis, as shown in FIGS. 5 (a) and 7 (a). In addition, as shown in FIGS. 8A and 8B, for example, a sine wave, a semi-ellipse, or a cycloid may be used. In these examples, the fundamental frequency is changing periodically and continuously. Further, it monotonically increases from the lower limit frequency Fm to the upper limit frequency FM, and monotonically decreases from the upper limit frequency FM to the lower limit frequency Fm. In other embodiments, the increase / decrease may be repeated a plurality of times within the fluctuation range Rb in one fluctuation cycle Tb, not limited to monotonous increase or monotonic decrease. By finely adjusting the shape of the periodic function in this way, it may be possible to make the electromagnetic sound more difficult to hear.
さらに図8(c)には、ステップ状に増減する周期関数を示す。ここで、図5(a)及び図7(a)に直線で図示する三角波形状の周期関数も、厳密には、装置の分解能に応じた最小制御単位でステップ状に増減している。
しかし、図8(c)に示す例は、最小制御単位レベルのステップを意味するものではなく、最小制御単位よりも大きなオーダーであり、且つ、基礎周波数の変動範囲Rbよりも小さなサイズのステップである。
Further, FIG. 8C shows a periodic function that increases or decreases in steps. Here, strictly, the triangular wave-shaped periodic function shown by a straight line in FIGS. 5A and 7A also increases or decreases in a stepped manner in a minimum control unit corresponding to the resolution of the apparatus.
However, the example shown in FIG. 8 (c) does not mean a step at the minimum control unit level, but is an order larger than the minimum control unit and a step having a size smaller than the fluctuation range Rb of the fundamental frequency. is there.
そして、このサイズのステップ状の変化は、特許請求の範囲で基礎周波数について特定する「連続的に変化」するものに含まれると解釈する。すなわち、図8(c)の周期関数で規定される基礎周波数を用いる構成は、「特許請求の範囲に記載の発明を実施するための形態」に該当するものである。
要するに、特許請求の範囲において基礎周波数の変化を特定する「連続的」という用語は、「制御安定性を向上させる」という本発明の解決課題に鑑み、基礎周波数の変動範囲Rbを基準として解釈されることが適当である。
Then, the step-like change in size is interpreted as being included in the “continuously changing” specified for the fundamental frequency in the claims. That is, the configuration using the fundamental frequency defined by the periodic function in FIG. 8C corresponds to the “embodiment for carrying out the invention described in the claims”.
In short, in the claims, the term “continuous” specifying the change in the fundamental frequency is interpreted with reference to the fluctuation range Rb of the fundamental frequency in view of the problem of the present invention “improving control stability”. It is appropriate.
例えば、変動範囲Rbの下限周波数Fmから上限周波数FMまでの範囲で変化する鋸波を想定する。鋸波の上昇時には直線的に周波数が増加し、上限周波数FMに到達すると同時に一気に下限周波数Fmにまで低下する。このように、変動範囲Rbの下限周波数Fmから上限周波数FMまでの周波数差を一段階で変化するステップ変化は「不連続」な変化である。基礎周波数が鋸波状に、すなわち周期的且つ不連続に変動する構成では「制御安定性を向上させる」という課題を達成することができないため、本発明から排除される。
それに比べ、基礎周波数が変動範囲Rbに対して小さなレベルでステップ状に変化する構成では、制御安定性の向上効果に影響を及ぼさない。したがって、本発明では、最小制御単位レベルの変化を含め、このような相対的に小さなステップ変化を「連続的」な変化であるとみなす。
For example, a sawtooth wave that changes in a range from the lower limit frequency Fm to the upper limit frequency FM of the fluctuation range Rb is assumed. When the sawtooth wave rises, the frequency increases linearly, reaches the upper limit frequency FM, and at the same time decreases to the lower limit frequency Fm. As described above, the step change that changes the frequency difference from the lower limit frequency Fm to the upper limit frequency FM of the fluctuation range Rb in one step is a “discontinuous” change. A configuration in which the fundamental frequency fluctuates in a sawtooth shape, that is, periodically and discontinuously cannot eliminate the problem of “improving control stability”, and thus is excluded from the present invention.
In contrast, in a configuration in which the fundamental frequency changes stepwise at a small level with respect to the fluctuation range Rb, the effect of improving the control stability is not affected. Therefore, in the present invention, such a relatively small step change including a change in the minimum control unit level is regarded as a “continuous” change.
(b)拡散周波数は、図5(b)に示す分布曲線に代えて、図9に示すような分布テーブルにより、拡散周波数係数kについて離散的に規定してもよい。このテーブルにおいて係数kに対応する頻度は、係数kが0のときの頻度を最大値として、正領域と負領域とで対称に、合計が100%となるように規定されている。例えばk=1.0のときの頻度は2%であり、k=(−0.4)のときの頻度は10%である。 (B) Instead of the distribution curve shown in FIG. 5B, the spreading frequency may be discretely defined for the spreading frequency coefficient k using a distribution table as shown in FIG. In this table, the frequency corresponding to the coefficient k is defined so that the total is 100% symmetrically in the positive area and the negative area, with the frequency when the coefficient k is 0 being the maximum value. For example, the frequency when k = 1.0 is 2%, and the frequency when k = (− 0.4) is 10%.
ところで、図5(b)に示す分布曲線は、厳密には、装置の分解能に応じた最小間隔で離散的なテーブルが規定されているに等しいとも考えられる。ただし、図9に示す例は、分解能に応じた最小間隔よりも十分に大きな間隔で、係数kに対応する頻度を離散的に規定することを意図したものである。これにより、拡散周波数の生成に係る演算負荷を低減することができる。 By the way, it can be considered that the distribution curve shown in FIG. 5B is exactly equal to a discrete table being defined with a minimum interval corresponding to the resolution of the apparatus. However, the example shown in FIG. 9 is intended to discretely define the frequency corresponding to the coefficient k at an interval sufficiently larger than the minimum interval according to the resolution. Thereby, the calculation load concerning the production | generation of a spreading | diffusion frequency can be reduced.
(c)上記実施形態では、拡散周波数の拡散範囲Rspを基礎周波数の変動範囲Rbよりも小さく設定し、拡散成分による搬送波周波数Fcの急変を防止している。ただし、例えば拡散周波数の一回の変化量を制限すること等により、拡散範囲Rspを変動範囲Rbよりも大きく設定することも可能である。
(d)拡散周波数の頻度分布は、図5(b)に示すように基礎周波数Fbに対して正負対称に分布させる例に限らず、基礎周波数Fbに対して非対称としてもよい。図9においても同様である。
(C) In the above embodiment, the spread range Rsp of the spread frequency is set to be smaller than the fluctuation range Rb of the basic frequency to prevent a sudden change in the carrier frequency Fc due to the spread component. However, it is also possible to set the diffusion range Rsp to be larger than the fluctuation range Rb, for example, by limiting the amount of change of the diffusion frequency once.
(D) The frequency distribution of the spread frequency is not limited to an example in which the frequency is distributed symmetrically with respect to the fundamental frequency Fb as shown in FIG. 5B, but may be asymmetric with respect to the fundamental frequency Fb. The same applies to FIG.
(e)本発明のインバータ制御装置は、相電圧と搬送波とを比較するPWM制御によりインバータ出力電圧を生成するものであればよく、インバータの負荷の種類を問わない。したがって、本発明のインバータ制御装置は、ハイブリッド自動車や電気自動車のMG駆動システムに限らず、一般機械用モータやモータ以外の負荷を駆動するシステムに適用されてもよい。
以上、本発明は、上記実施形態になんら限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施可能である。
(E) The inverter control device of the present invention may be any device that generates an inverter output voltage by PWM control that compares a phase voltage with a carrier wave, and does not matter the type of inverter load. Therefore, the inverter control device of the present invention is not limited to the MG drive system of a hybrid vehicle or an electric vehicle, but may be applied to a system for driving a load other than a motor for a general machine or a motor.
As mentioned above, this invention is not limited to the said embodiment at all, In the range which does not deviate from the meaning of invention, it can implement with a various form.
11・・・バッテリ(電源)、
30・・・インバータ、 31−36・・・スイッチング素子、
50・・・インバータ制御装置、
580・・・電流フィードバック制御部(電圧指令演算部)、
66・・・PWM信号生成部、
67・・・搬送波周波数設定部、
68・・・基礎周波数調整部、
69・・・拡散周波数調整部、
80・・・MG(交流電動機)。
11 ... battery (power supply),
30 ... Inverter, 31-36 ... Switching element,
50: Inverter control device,
580 ... Current feedback control unit (voltage command calculation unit),
66... PWM signal generator,
67 ... Carrier frequency setting unit,
68: Fundamental frequency adjustment unit,
69... Spreading frequency adjustment unit,
80: MG (AC motor).
Claims (6)
前記インバータに指令する電圧ベクトルを演算する電圧指令演算部(580)と、
前記インバータが出力する電圧波形を特定する方式として、相電圧と搬送波とを比較しPWM信号を生成するPWM信号生成部(66)と、
前記PWM信号生成部が用いる搬送波の周波数(Fc)を設定する搬送波周波数設定部(67)と、
を備え、
前記搬送波周波数設定部は、
搬送波周波数の基礎となる基礎周波数を、所定の変動範囲(Tb)において周期的且つ連続的に変化させる基礎周波数調整部(68)と、
前記基礎周波数に対し最大変動分(±ΔF)以内の範囲で分布する拡散周波数を、前記基礎周波数の変動周期(Tb)よりも短い間隔で前記基礎周波数に加算する拡散周波数調整部(69)と、
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 controls an inverter (30) that converts DC power input from a power source (11) into AC power by operation of a plurality of switching elements (31-36),
A voltage command calculation unit (580) for calculating a voltage vector commanded to the inverter;
As a method for specifying the voltage waveform output from the inverter, a PWM signal generation unit (66) that compares the phase voltage with a carrier wave to generate a PWM signal;
A carrier frequency setting unit (67) for setting a frequency (Fc) of a carrier used by the PWM signal generation unit;
With
The carrier frequency setting unit is
A fundamental frequency adjusting unit (68) that periodically and continuously changes a fundamental frequency that is a basis of the carrier wave frequency within a predetermined fluctuation range (Tb);
A spreading frequency adjusting unit (69) for adding a spreading frequency distributed in a range within a maximum fluctuation (± ΔF) to the fundamental frequency to the fundamental frequency at an interval shorter than a fluctuation period (Tb) of the fundamental frequency; ,
An inverter control device comprising:
前記基礎周波数を、変動範囲の下限周波数(Fm)から上限周波数(FM)まで単調増加させ、且つ、前記上限周波数から前記下限周波数まで単調減少させる請求項1または2に記載のインバータ制御装置。 The fundamental frequency adjustment unit is
3. The inverter control device according to claim 1, wherein the basic frequency is monotonously increased from a lower limit frequency (Fm) to an upper limit frequency (FM) and is monotonously decreased from the upper limit frequency to the lower limit frequency.
三相以上のM相インバータについて、前記基礎周波数の変動周期(Tb)を、前記インバータの出力電圧の電気1周期の(M×n)分の1(nは自然数)に設定する請求項1〜3のいずれか一項に記載のインバータ制御装置。 The fundamental frequency adjustment unit is
The fluctuation period (Tb) of the fundamental frequency is set to 1 / (M × n) of an electrical cycle of the output voltage of the inverter (n is a natural number) for an M-phase inverter having three or more phases. The inverter control device according to any one of 3.
三相以上の多相インバータについて、各相電圧波形の特定に用いられる前記基礎周波数の変動範囲(Rbu、Rbv、Rbw)が互いに重複することを避けるように設定する請求項1〜4のいずれか一項に記載のインバータ制御装置。 The fundamental frequency adjustment unit is
The multi-phase inverter having three or more phases is set so as to avoid the overlapping ranges (Rbu, Rbv, Rbw) of the fundamental frequency used for specifying each phase voltage waveform from overlapping each other. The inverter control device according to one item.
前記PWM信号生成部又は前記パルスパターン設定部による電圧波形の特定方式を切替える方式切替部(62)と、
をさらに備える請求項1〜5のいずれか一項に記載のインバータ制御装置。 As a method for specifying the voltage waveform output by the inverter, a pulse pattern setting unit (64) for selecting any one of a plurality of pulse patterns stored in advance,
A method switching unit (62) for switching a method of specifying a voltage waveform by the PWM signal generation unit or the pulse pattern setting unit;
The inverter control device according to any one of claims 1 to 5, further comprising:
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