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公開番号2024156402
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-11-06
出願番号2023070828
出願日2023-04-24
発明の名称電力変換器の制御装置、プログラム
出願人株式会社SOKEN,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 21/12 20160101AFI20241029BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】回転電機のロータの回転停止状態を維持しつつ、電力変換器のスイッチング制御により発生する熱量を増大させることができる電力変換器の制御装置及びプログラムを提供する。
【解決手段】制御装置60は、界磁巻線32に流す正弦波状の前記界磁目標電流を算出する。制御装置60は、回転電機30の発生トルクを、ロータ31の回転停止状態を維持可能なトルクにするとの条件、及びdq座標系において界磁巻線32に流れる電流ベクトルが回転電機30のリラクタンストルクを減少させる成分を有するとの条件を満たすように、算出した界磁目標電流と、回転電機30のインダクタンスとに基づいて、巻線34U～34Wに流すd軸目標電流を算出する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
蓄電部（１０）と、
複数相の電機子巻線（３４Ｕ～３４Ｗ）及び界磁巻線（３２）を有する回転電機（２０）と、
前記蓄電部及び前記電機子巻線を電気的に接続し、各相の上，下アームスイッチ（ＳＵＨ～ＳＷＬ）を有する第１電力変換器（２０）と、
前記蓄電部及び前記界磁巻線を電気的に接続する第２電力変換器（４０）と、
を備えるシステムに適用される電力変換器の制御装置（６０）において、
前記界磁巻線に流す界磁目標電流（Ｉｆ＊）、及び前記電機子巻線に流すｄ，ｑ軸目標電流（Ｉｄ＊，Ｉｑ＊）を算出する目標値算出部と、
算出された前記ｄ軸目標電流に前記電機子巻線に流れるｄ軸電流（Ｉｄｒ）を制御するとともに、算出された前記ｑ軸目標電流に前記電機子巻線に流れるｑ軸電流（Ｉｑｒ）を制御すべく、各相の前記上，下アームスイッチのスイッチング制御を行う電機子制御部と、
算出された前記界磁目標電流に前記界磁巻線に流れる界磁電流（Ｉｆｒ）を制御すべく、前記第２電力変換器のスイッチング制御を行う界磁制御部と、
を備え、
前記目標値算出部は、
正弦波状の前記界磁目標電流を算出し、
前記回転電機の発生トルクを、前記回転電機のロータの回転停止状態を維持可能なトルクにするとの条件、及びｄｑ座標系において前記界磁巻線に流れる電流ベクトルが前記回転電機のリラクタンストルクを減少させる成分を有するとの条件を満たすように、算出した前記界磁目標電流と、前記回転電機のインダクタンス（Ｌｄ，Ｌｑ，Ｌｍｆ）とに基づいて、前記ｄ軸目標電流を算出する、電力変換器の制御装置。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
前記目標値算出部は、各相の前記電機子巻線に流れる電流（Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ）の振幅が同等になるように、前記界磁目標電流の正の振幅（Ｉｆｐ）及び負の振幅（Ｉｆｍ）を個別に算出する、請求項１に記載の電力変換器の制御装置。
【請求項３】
前記目標値算出部は、
各相の前記上，下アームスイッチのスイッチング制御により発生する熱量の目標値である目標熱量（Ｑ＊）に基づいて、前記正の振幅及び前記負の振幅を算出し、
算出した前記正の振幅及び前記負の振幅に基づいて、正弦波状の前記界磁目標電流を算出する、請求項２に記載の電力変換器の制御装置。
【請求項４】
前記目標値算出部は、前記目標熱量及び前記ロータの電気角に基づいて、前記正の振幅及び前記負の振幅を算出する、請求項３に記載の電力変換器の制御装置。
【請求項５】
前記目標値算出部は、
前記インダクタンスに基づいて、前記界磁目標電流の初期値を算出し、
前記初期値の算出後、前記ｄ軸電流の振幅が前記ｑ軸電流の振幅と同等になるように、前記初期値における前記正の振幅及び前記負の振幅を調整する、請求項２に記載の電力変換器の制御装置。
【請求項６】
前記目標値算出部は、
前記電機子巻線に流れる相電流を検出する電流センサ（５１）の検出値に基づいて、前記電機子巻線に流れる前記ｄ軸電流を算出し、
算出した前記ｄ軸電流に基づいて、前記正の振幅及び前記負の振幅を調整する、請求項５に記載の電力変換器の制御装置。
【請求項７】
前記目標値算出部は、
前記インダクタンスに基づいて、前記界磁目標電流の初期値を算出し、
前記初期値の算出後、各相の前記上，下アームスイッチの温度が近づくように、前記初期値における前記正の振幅及び前記負の振幅を調整する、請求項２に記載の電力変換器の制御装置。
【請求項８】
前記目標値算出部は、各相の前記上，下アームスイッチの温度又は該温度の相関値を検出する温度センサの検出値に基づいて、前記正の振幅及び前記負の振幅を調整する、請求項７に記載の電力変換器の制御装置。
【請求項９】
前記目標値算出部は、前記インダクタンスが関係付けられたマップ情報、又は前記インダクタンスを出力とする物理モデルに基づいて、前記インダクタンスを算出する、請求項１～８のいずれか１項に記載の電力変換器の制御装置。
【請求項１０】
前記システムには、前記第１電力変換器において発生した熱を昇温対象（１０）に伝達する熱伝達部（４００，４０１）が備えられ、
前記昇温対象の昇温要求があるか否かを判定する判定部を備え、
前記目標値算出部は、前記昇温要求があると判定された場合、前記界磁目標電流及び前記ｄ，ｑ軸目標電流を算出する、請求項１～８のいずれか１項に記載の電力変換器の制御装置。
（【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】
本開示は、電力変換器の制御装置、及びプログラムに関する。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、バッテリと、バッテリに電気的に接続された電力変換器と、電力変換器に電気的に接続された電機子巻線を有する回転電機とを備える車両に適用される制御装置が知られている。この制御装置は、車両停止中に電力変換器のスイッチング制御を行うことにより、電機子巻線に流すｑ軸電流を０としつつ、電機子巻線にｄ軸電流を流す。これにより、回転電機のロータの回転停止状態を維持しつつ、バッテリを昇温させる。その結果、車両の停車状態を維持しつつバッテリを暖機することができる。なお、このような制御装置の例として、特許文献１に開示された制御装置が挙げられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特許第５２５９７５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ロータの回転停止状態を維持しつつ、電力変換器のスイッチング制御により発生する熱量を増大させる技術については、未だ改善の余地がある。
【０００５】
本発明は、回転電機のロータの回転停止状態を維持しつつ、電力変換器のスイッチング制御により発生する熱量を増大させることができる電力変換器の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。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１の開示は、蓄電部と、
複数相の電機子巻線及び界磁巻線を有する回転電機と、
前記蓄電部及び前記電機子巻線を電気的に接続し、各相の上，下アームスイッチを有する第１電力変換器と、
前記蓄電部及び前記界磁巻線を電気的に接続する第２電力変換器と、
を備えるシステムに適用される電力変換器の制御装置において、
前記界磁巻線に流す界磁目標電流、及び前記電機子巻線に流すｄ，ｑ軸目標電流を算出する目標値算出部と、
算出された前記ｄ軸目標電流に前記電機子巻線に流れるｄ軸電流を制御するとともに、算出された前記ｑ軸目標電流に前記電機子巻線に流れるｑ軸電流を制御すべく、各相の前記上，下アームスイッチのスイッチング制御を行う電機子制御部と、
算出された前記界磁目標電流に前記界磁巻線に流れる界磁電流を制御すべく、前記第２電力変換器のスイッチング制御を行う界磁制御部と、
を備え、
前記目標値算出部は、
正弦波状の前記界磁目標電流を算出し、
前記回転電機の発生トルクを、前記回転電機のロータの回転停止状態を維持可能なトルクにするとの条件、及びｄｑ座標系において前記界磁巻線に流れる電流ベクトルが前記回転電機のリラクタンストルクを減少させる成分を有するとの条件を満たすように、算出した前記界磁目標電流と、前記回転電機のインダクタンスとに基づいて、前記ｄ軸目標電流を算出する。
【０００７】
第１の開示では、ｄ軸電流に加えてｑ軸電流を電機子巻線に流すことにより、各相の上，下アームスイッチのスイッチング制御により発生する熱量を増加させる。ここで、回転電機のロータの回転停止状態を維持しつつ、スイッチング制御により発生する熱量を増大させるために、第１の開示では、ｄ軸電流の目標値であるｄ軸目標電流と、界磁電流の目標値である界磁目標電流との算出方法に特徴がある。
【０００８】
界磁電流とｄ軸電流とは、回転電機のインダクタンスによって関係付けられる。この関係を利用して、界磁目標電流と、回転電機のインダクタンスとに基づいて、ｄ軸目標電流が算出される。この際、回転電機の発生トルクを、回転電機のロータの回転停止状態を維持可能なトルクにするとの条件、及びｄｑ座標系において界磁巻線に流れる電流ベクトルが回転電機のリラクタンストルクを減少させる成分を有するとの条件が課される。これにより、ロータの回転停止状態を維持しつつ、各相の上，下アームスイッチのスイッチング制御により発生する熱量を増加させる。
【０００９】
第２の開示では、前記目標値算出部は、各相の前記電機子巻線に流れる電流の振幅が同等になるように、前記界磁目標電流の正の振幅及び負の振幅を個別に算出する。
【００１０】
各相の上，下アームスイッチのスイッチング制御により発生する熱量を増加させるためには、各相の上，下アームスイッチの発熱量に大きな偏りが発生しないようにすることが要求される。発熱量に大きな偏りが発生しないようにするためには、各相の電機子巻線に流れる電流の振幅を同等にする必要がある。そこで、本願出願人は、振幅が同等である各相の電流に基づいてｄ軸目標電流を算出し、算出したｄ軸目標電流及び回転電機のインダクタンスに基づいて、界磁目標電流を算出する方法について検討した。
（【００１１】以降は省略されています）

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