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公開番号2024179119
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-12-26
出願番号2023097686
出願日2023-06-14
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 21/22 20160101AFI20241219BHJP(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熱を発生させる場合におけるNVを改善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、回転電機30のロータ31から駆動輪12までの動力伝達機構11を構成する一対のギアを備えるシステムに適用される。制御装置60は、ロータ31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第1条件、及び電機子巻線34U～34Wに流す交流電流の1周期又は複数周期における発生トルクの時間平均値を0からオフセットさせるとの第2条件を満たすように、d,q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、
ロータ（３１）及び電機子巻線（３４Ｕ～３４Ｗ）を有する回転電機（３０）と、
前記蓄電部及び前記電機子巻線を電気的に接続し、上，下アームスイッチ（ＳＵＨ～ＳＷＬ）を有する電力変換器（２０）と、
前記ロータから回転駆動対象（１２）までの動力伝達機構（１１）を構成し、前記ロータからの回転動力によって回転するとともに互いに噛み合う少なくとも一対のギア（１３，１４）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（６３，６７，１６３）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、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（６８）と、
を備え、
前記目標値算出部は、前記ロータの発生トルクを、前記ロータの回転停止状態を維持可能なトルクにするとの第１条件、及び前記電機子巻線に流す交流電流の１周期又は複数周期における前記発生トルクの時間平均値を０からオフセットさせるとの第２条件を満たすように、前記ｄ，ｑ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 1,800 文字）【請求項２】
前記回転電機は、永久磁石（３５）を有する前記ロータを備える永久磁石界磁型の回転電機、又は定電流が流れる界磁巻線（３２）を有する前記ロータを備える巻線界磁型の回転電機であり、
前記第２条件は、前記電機子制御部による前記スイッチング制御の実行中において、前記発生トルクを正負方向のうち一方向にオフセットさせるとの条件である、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（１６３）は、前記第１条件及び前記第２条件を満たすように、直流の前記ｄ，ｑ軸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（１６３）は、前記第１条件及び前記第２条件を満たすように、正弦波状の前記ｄ軸目標電流を算出するとともに、前記ｄ軸目標電流との位相差が０度又は１８０度となる正弦波状の前記ｑ軸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５】
前記電機子制御部による前記スイッチング制御の開始タイミングからの所定期間において用いられる前記ｄ，ｑ軸目標電流である初期ｄ，ｑ軸目標電流（Ｋｔ×Ｉｄ＊，Ｋｔ×Ｉｑ＊）を算出する初期目標値算出部（６９Ａ）を備え、
前記初期目標値算出部は、前記所定期間において、０から、前記目標値算出部により算出された前記ｄ，ｑ軸目標電流に向かって前記初期ｄ，ｑ軸目標電流を漸増させる、請求項２～４のいずれか１項に記載の電力変換器の制御装置。
【請求項６】
前記電機子制御部による前記スイッチング制御の終了タイミング前の所定期間において用いられる前記ｄ，ｑ軸目標電流である終了時ｄ，ｑ軸目標電流（Ｋｔ×Ｉｄ＊，Ｋｔ×Ｉｑ＊）を算出する終了時目標値算出部（６９Ｂ）を備え、
前記終了時目標値算出部は、前記所定期間において、前記目標値算出部により算出された前記ｄ，ｑ軸目標電流から０に向かって前記終了時ｄ，ｑ軸目標電流を漸減させる、請求項２～４のいずれか１項に記載の電力変換器の制御装置。
【請求項７】
前記回転電機は、界磁巻線（３２）を有する前記ロータを備える巻線界磁型の回転電機であり、
前記電力変換器は、第１電力変換器であり、
前記システムには、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）が備えられ、
正弦波状の界磁目標電流（Ｉｆ＊）を算出する目標界磁算出部（６５）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（６６）と、
を備え、
前記第２条件は、前記電機子制御部及び前記界磁制御部による前記スイッチング制御の実行中において、前記発生トルクを正負方向のうち一方向にオフセットさせるとの条件である、請求項１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（６３，６７）は、前記第１条件及び前記第２条件を満たすように、前記界磁目標電流との位相差が１８０度又は０度となる正弦波状の前記ｄ軸目標電流を算出する、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、正弦波状の前記ｑ軸目標電流を算出するとともに、前記ｑ軸目標電流の極性が切り替わる場合に前記ｄ軸電流の大きさが増加方向にオフセットするような前記ｄ軸目標電流を算出する、請求項８に記載の電力変換器の制御装置。
【請求項１０】
前記電機子制御部による前記スイッチング制御の開始タイミングからの所定期間において用いられる前記ｄ，ｑ軸目標電流である初期ｄ，ｑ軸目標電流（Ｋｔ×Ｉｄ＊，Ｋｔ×Ｉｑ＊）、及び前記所定期間において用いられる前記界磁目標電流である初期界磁目標電流（Ｋｔ×Ｉｆ＊）を算出する初期目標値算出部（６９Ａ）を備え、
前記初期目標値算出部は、前記所定期間において、０から、前記目標値算出部により算出された前記ｄ，ｑ軸目標電流に向かって前記初期ｄ，ｑ軸目標電流を漸増させるとともに、０から、前記目標界磁算出部により算出された前記界磁目標電流に向かって前記初期界磁目標電流を漸増させる、請求項７～９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 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、蓄電部と、蓄電部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システムが知られている。このシステムに適用される制御装置は、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、蓄電部を昇温させる。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熱を発生させる場合におけるＮＶ（Noise,Vibration）が問題となり得る。
【０００５】
本開示は、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熱を発生させる場合におけるＮＶを改善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】
本開示は、蓄電部と、
ロータ及び電機子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、上，下アームスイッチを有する電力変換器と、
前記ロータから回転駆動対象までの動力伝達機構を構成し、前記ロータからの回転動力によって回転するとともに互いに噛み合う少なくとも一対のギアと、
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、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、
を備え、
前記目標値算出部は、前記ロータの発生トルクを、前記ロータの回転停止状態を維持可能なトルクにするとの第１条件、及び前記電機子巻線に流す交流電流の１周期又は複数周期における前記発生トルクの時間平均値を０からオフセットさせるとの第２条件を満たすように、前記ｄ，ｑ軸目標電流を算出する。
【０００７】
本開示では、電機子巻線に流れるｄ軸電流をｄ軸目標電流に制御するとともに、電機子巻線に流れるｑ軸電流をｑ軸目標電流に制御すべく、電力変換器を構成する上，下アームスイッチのスイッチング制御が行われる。ｄ，ｑ軸目標電流は、ロータの発生トルクを、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を満たすように算出される。
【０００８】
本開示において、システムは、ロータから回転駆動対象までの動力伝達経路を構成する少なくとも一対のギアを備えている。一対のギアは、互いに噛み合うとともに、ロータからの回転動力によって回転する。
【０００９】
ここで、一対のギアにはバックラッシュが設けられている。上記スイッチング制御によってロータの発生トルクの極性が正負交互に変化すると、ギアの回転方向が交互に変化し、ギアの歯打ちが発生し得る。この場合、ロータの回転停止状態を維持しているにもかかわらず、ギアの歯打ち音が発生する。歯打ち音が大きくなると、システムのＮＶが悪化してしまう。
【００１０】
そこで、本開示では、電機子巻線に流す交流電流の１周期又は複数周期における回転電機の発生トルクの時間平均値を０からオフセットさせるとの条件を満たすように、ｄ，ｑ軸目標電流が算出される。これにより、一対のギアが有する歯同士の押し付け状態を維持して歯打ち音が発生するのを抑制したり、歯打ちが発生したとしても歯打ち音を低減したりすることができる。その結果、ＮＶを改善することができる。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

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