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公開番号2024043187
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-03-29
出願番号2022148228
出願日2022-09-16
発明の名称回転電機の制御装置、回転電機の制御プログラム
出願人株式会社デンソー
代理人個人,個人,個人,個人,個人
主分類H02P 27/06 20060101AFI20240322BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】3レベルインバータを用いて回転電機を制御する制御装置において、複数通りの出力電圧のパルスパターンからその時に応じたパルスパターンを選択する方法を提供する。
【解決手段】制御装置(40)は、直流を3レベルの電位の交流相電圧に変換する3レベルインバータ(20)を用いて回転電機(10)を制御する。制御装置は、3レベルインバータから回転電機へ出力する出力電圧を、同一の変調率を実現可能な複数通りのパルスパターンに切り替え可能な変調部(40i)と、回転電機及び3レベルインバータの少なくとも一方の状態に応じて、変調部が切り替えるパルスパターンを選択する選択部(40j)と、を備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
直流を３レベルの電位の交流相電圧に変換する３レベルインバータ（２０）を用いて回転電機（１０）を制御する制御装置（４０）であって、
前記３レベルインバータから前記回転電機へ出力する出力電圧を、同一の変調率を実現可能な複数通りのパルスパターンに切り替え可能な変調部（４０ｉ）と、
前記回転電機及び前記３レベルインバータの少なくとも一方の状態に応じて、前記変調部が切り替える前記パルスパターンを選択する選択部（４０ｊ）と、
を備える回転電機の制御装置。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
前記回転電機及び前記３レベルインバータの少なくとも一方の状態は、前記回転電機の回転速度及びトルクで定まる状態である、請求項１に記載の回転電機の制御装置。
【請求項３】
前記選択部は、前記回転電機のトルクが低トルクから中トルクの状態において、前記回転電機又は前記３レベルインバータの損失が他のパルスパターンでの前記損失よりも少ないパルスパターンを選択する、請求項１又は２に記載の回転電機の制御装置。
【請求項４】
前記選択部は、前記回転電機のトルクが低トルクから中トルクの状態において、前記回転電機の回転速度が高いほど出力電圧の半周期内に出力するパルス数が少ないパルスパターンを選択する、請求項１又は２に記載の回転電機の制御装置。
【請求項５】
前記選択部は、前記回転電機のトルクが低トルクから中トルクの状態において、前記回転電機の回転速度が低いほど出力電圧の５次高調波及び７次高調波が小さいパルスパターンを選択する、請求項１又は２に記載の回転電機の制御装置。
【請求項６】
前記選択部は、前記回転電機の回転速度が低いほど出力電圧の半周期内に出力するパルス数が多いパルスパターンを選択する、請求項１又は２に記載の回転電機の制御装置。
【請求項７】
前記選択部は、前記回転電機の回転速度が低いほど出力電圧の５次高調波及び７次高調波が小さいパルスパターンを選択する、請求項１又は２に記載の回転電機の制御装置。
【請求項８】
前記回転電機及び前記３レベルインバータの少なくとも一方の状態は、前記３レベルインバータに印加される直流電圧又は前記３レベルインバータへ流れる直流電流である、請求項１に記載の回転電機の制御装置。
【請求項９】
前記選択部は、前記回転電機の各回転速度帯において、前記３レベルインバータへ流れる直流電流に共振が生じないパルスパターンを選択する、請求項１又は８に記載の回転電機の制御装置。
【請求項１０】
前記選択部は、前記３レベルインバータへ流れる直流電流が閾値よりも大きい場合に、出力電圧の５次高調波及び７次高調波が他のパルスパターンでの前記５次高調波及び前記７次高調波よりも小さいパルスパターンを選択する、請求項１又は８に記載の回転電機の制御装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、３レベルインバータを用いて回転電機を制御する制御装置に関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、直流を３レベルの電位の交流相電圧に変換する電力変換器を備え、電動機への出力電圧を発生する手段として、過変調モードと１パルスモードとを有する制御装置がある（特許文献１参照）。過変調モードでは、出力相電圧の基本波のゼロクロス付近でのみ変調を行い、変調を停止する部分では変調波に応じた極性の電圧を連続して出力している。１パルスモードでは、出力電圧の半周期内に単一極性の電圧パルスを１個出力している。そして、特許文献１に記載の制御装置は、特定の位相で１パルスモードと過変調モードの間の移行を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特許第２９２３７２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、３レベルインバータを用いて回転電機を制御する制御装置では、中間レベルの出力電圧を出力することができるため、同一の変調率を実現可能な出力電圧のパルスパターンが複数通り存在する。特許文献１に記載の制御装置では、１パルスモードと過変調モードとの間の移行を行う位相を調整しているものの、同一の変調率を実現可能な複数通りのパルスパターンからその時に応じたパルスパターンを選択する方法について考慮していない。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その主たる目的は、３レベルインバータを用いて回転電機を制御する制御装置において、複数通りの出力電圧のパルスパターンからその時に応じたパルスパターンを選択する方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するための第１の手段は、
直流を３レベルの電位の交流相電圧に変換する３レベルインバータ（２０）を用いて回転電機（１０）を制御する制御装置（４０）であって、
前記３レベルインバータから前記回転電機へ出力する出力電圧を、同一の変調率を実現可能な複数通りのパルスパターンに切り替え可能な変調部（４０ｉ）と、
前記回転電機及び前記３レベルインバータの少なくとも一方の状態に応じて、前記変調部が切り替える前記パルスパターンを選択する選択部（４０ｊ）と、
を備える。
【０００７】
上記構成によれば、回転電機の制御装置は、直流を３レベルの電位の交流相電圧に変換する３レベルインバータを用いて回転電機を制御する。
【０００８】
ここで、３レベルインバータを用いて回転電機を制御する制御装置では、中間レベルの出力電圧を出力することができるため、同一の変調率を実現可能な出力電圧のパルスパターンが複数通り存在する。変調部は、前記３レベルインバータから前記回転電機へ出力する出力電圧を、同一の変調率を実現可能な複数通りのパルスパターンに切り替え可能である。そして、選択部は、前記回転電機及び前記３レベルインバータの少なくとも一方の状態に応じて、前記変調部が切り替える前記パルスパターンを選択する。したがって、目標の変調率を実現する場合に、複数通りの出力電圧のパルスパターンからその時に応じたパルスパターンを選択することができる。
【０００９】
第２の手段では、前記回転電機及び前記３レベルインバータの少なくとも一方の状態は、前記回転電機の回転速度及びトルクで定まる状態である。こうした構成によれば、選択部は、前記回転電機の回転速度及びトルクで定まる状態に応じて、前記変調部が切り替える前記パルスパターンを適切に選択することができる。
【００１０】
第３の手段では、前記選択部は、前記回転電機のトルクが低トルクから中トルクの状態において、前記回転電機又は前記３レベルインバータの損失が他のパルスパターンでの前記損失よりも小さいパルスパターンを選択する。こうした構成によれば、複数通りのパルスパターンにより同一の変調率を実現可能な場合に、前記回転電機のトルクが低トルクから中トルクの状態においては、前記回転電機又は前記３レベルインバータの損失を減少させることを優先することができる。なお、回転電機のトルクは、相対的に低トルクから高トルクまでに分類することができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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