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公開番号2025038991
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-03-21
出願番号2023145697
出願日2023-09-08
発明の名称回転電機駆動装置および回転電機駆動方法
出願人三菱電機株式会社
代理人弁理士法人山王内外特許事務所
主分類H02P 25/22 20060101AFI20250313BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】回転電機の各部位に発生する損失を低減し、閾値温度を超えた箇所の温度上昇を抑制することができる回転電機駆動装置を提供する。
【解決手段】回転電機駆動装置(1)は、それぞれの群に対応して設けられ、直流電源(7)から入力した直流電力を相電流に変換してそれぞれの群の固定子巻線に出力する、複数群の電力変換器(3)および(4)と、搬送波に基づいて生成した制御信号を出力してそれぞれの群の電力変換器(3)および(4)を制御し、回転電機(2)の一部分の温度が閾値温度よりも高い場合、それぞれの群における搬送波の位相を切り替える制御部(5)と、を備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
三相以上の複数群の固定子巻線を有する固定子と、回転体である回転子とを備えた回転電機を駆動させる回転電機駆動装置であって、
それぞれの群に対応して設けられ、電源から入力した直流電力を相電流に変換してそれぞれの群の前記固定子巻線に出力する複数群の電力変換器と、
搬送波に基づき生成した制御信号を出力してそれぞれの群の前記電力変換器を制御し、前記回転電機の一部分の温度が閾値温度よりも高い場合、それぞれの群における前記搬送波の位相を切り替える制御部と、を備えた
ことを特徴とする回転電機駆動装置。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
前記制御部は、前記回転電機の前記固定子の温度が前記閾値温度よりも高いか、または前記回転子の温度が前記閾値温度よりも高い場合に、それぞれの群における前記搬送波の位相差を変化させる
ことを特徴とする請求項１に記載の回転電機駆動装置。
【請求項３】
前記回転電機は、１群と２群との２系統で駆動する三相の前記固定子巻線を備えた多重回転電機であり、
前記制御部は、前記回転電機の前記固定子の温度が前記閾値温度よりも高いか、または前記回転子の温度が前記閾値温度よりも高い場合に、それぞれの群における前記搬送波の位相差を変化させる
ことを特徴とする請求項１に記載の回転電機駆動装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記固定子の温度が前記閾値温度よりも低く、前記回転子の温度が前記閾値温度よりも低い場合、前記回転電機の損失が最小になるようにそれぞれの群における前記搬送波の位相差を設定する
ことを特徴とする請求項３に記載の回転電機駆動装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記搬送波のキャリア周波数が基本波周波数の整数倍である同期制御である場合、前記搬送波の位相と基本波の位相とを０に揃える
ことを特徴とする請求項２から請求項４のいずれか１項に記載の回転電機駆動装置。
【請求項６】
１群と２群の前記固定子巻線は、電気角３０度の間隔で巻線が構成される
ことを特徴とする請求項３に記載の回転電機駆動装置。
【請求項７】
前記制御部は、１群の前記電力変換器から１群の前記固定子巻線に出力される相電流と２群の前記電力変換器から２群の前記固定子巻線に出力される相電流とで電流振幅が等しくなるように制御し、１群と２群との電流位相差が電気角３０度となるように制御する
ことを特徴とする請求項６に記載の回転電機駆動装置。
【請求項８】
前記電力変換器は、１群の前記固定子巻線に相電流を出力する１群の前記電力変換器と、２群の前記固定子巻線に相電流を出力する２群の前記電力変換器であり、
前記制御部は、１群と２群とでキャリア周波数が等しくなるように制御する
ことを特徴とする請求項３に記載の回転電機駆動装置。
【請求項９】
前記制御部は、前記回転子の温度が前記閾値温度よりも高く、ｎが整数である場合に、１群と２群とで前記搬送波の位相差が（９０＋１８０×ｎ）度になるように制御する
ことを特徴とする請求項８に記載の回転電機駆動装置。
【請求項１０】
前記制御部は、前記回転子の温度が前記閾値温度よりも高い場合、１群の前記電力変換器から１群の前記固定子巻線に出力される相電流と２群の前記電力変換器から２群の前記固定子巻線に出力される相電流との電流振幅および電流進角を増加させる
ことを特徴とする請求項９に記載の回転電機駆動装置。
（【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、回転電機駆動装置および回転電機駆動方法に関する。
続きを表示（約 2,200 文字）【背景技術】
【０００２】
回転電機駆動装置として、複数群の電力変換装置によって１台の回転電機を駆動させる多重駆動技術が一般的に知られている。回転電機をＰＷＭ（ＰＷＭ：ＰｕｌｓｅＷｉｄｔｈＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御により駆動させると、回転電機に高調波電流が流れ、高調波電流は、回転電機の損失および振動を増大させる要因となる。
【０００３】
また、複数群の電力変換装置を使用する際に、各群で発生する高調波電流成分の位相をずらす制御技術がある。例えば、特許文献１には、互いに電気角１８０度位相が相違する２組の３相巻線の回転電機に対して、大きさが等しく位相が反転する交流電圧を印加するドライブシステムが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
国際公開第２０１４／１３２３８５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載される従来の技術は、２組の３相巻線の回転電機に対して位相が反転する交流電圧を印加することにより、インダクタンスを増やして電流リプルを下げることは可能である。しかしながら、特許文献１には、回転電機の損失低減に対する制御が記載されておらず、回転電機の各部位の損失が増大して温度上昇するという課題があった。
【０００６】
本開示は上記課題を解決するものであり、回転電機の各部位に発生する損失を低減し、閾値温度を超えた箇所の温度上昇を抑制することができる回転電機駆動装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示に係る回転電機駆動装置は、三相以上の複数群の固定子巻線を有する固定子と、回転体である回転子とを備えた回転電機を駆動させる回転電機駆動装置であって、それぞれの群に対応して設けられ、電源から入力した直流電力を相電流に変換してそれぞれの群の固定子巻線に出力する、複数群の電力変換器と、搬送波に基づいて生成した制御信号を出力してそれぞれの群の電力変換器を制御し、回転電機の一部分の温度が閾値温度よりも高い場合、それぞれの群における搬送波の位相を切り替える制御部と、を備える。
【発明の効果】
【０００８】
本開示によれば、回転電機の一部分の温度が閾値温度よりも高い場合に、それぞれの群における搬送波の位相を切り替えることにより、回転電機の各部位に発生する損失を低減し、閾値温度を超えた箇所の温度上昇を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
実施の形態１に係る回転電機駆動装置の構成例を示す回路図である。
実施の形態１に係る制御部の構成例を示すブロック図である。
永久磁石同期回転電機の断面を示す断面図である。
誘導回転電機の断面を示す断面図である。
毎極毎相のスロット数が２つである回転電機（以下、毎極毎相（２）と記載する。）における１群と２群の巻線構成を示す断面図である。
毎極毎相のスロット数が４つである回転電機（以下、毎極毎相（４）と記載する。）における１群と２群の巻線構成を示す断面図である。
１群と２群の相電流の位相に対する振幅を示すグラフである。
１群の搬送波と２群の搬送波を示す波形図である。
位相範囲の拡大により１群の搬送波と２群の搬送波との位相差を強調して示す波形図である。
１群と２群の搬送波位相差に対する回転子損失を示すグラフである。
１群と２群の搬送波位相差に対する固定子損失を示すグラフである。
実施の形態１に係る回転電機駆動方法を示すフローチャートである。
三角波搬送波および相電圧信号波を示す波形図である。
変調率に対するキャリア１次成分における直流電圧に対する高調波電圧振幅を示すグラフである。
変調率に対するキャリア２次成分における直流電圧に対する高調波電圧振幅を示すグラフである。
周波数と回転数に対して１群と２群において現れるキャリア高調波成分を示すグラフである。
図１７Ａおよび図１７Ｂは、実施の形態１に係る回転電機駆動装置が備える制御部の機能を実現するハードウェア構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る回転電機駆動装置１の構成例を示す回路図である。図１において、回転電機駆動装置１は、回転電機２を駆動させる装置であり、１群電力変換器３、２群電力変換器４および制御部５を備えて構成される。直流母線３ａは、電力開閉器６ａによって開閉され、直流母線３ｂは、電力開閉器６ｂによって開閉される。１群電力変換器３および２群電力変換器４は、直流母線３ａおよび直流母線３ｂを介して直流電源７と接続されており、駆動電力を直流電源７から入力し、回生電力を直流電源７に出力する。また、１群電力変換器３および２群電力変換器４は、交流母線２ａを介して回転電機２と接続されており、駆動電力を回転電機２に出力し、回生電力を回転電機２から入力する。
（【００１１】以降は省略されています）

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