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公開番号2025144691
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-03
出願番号2024044493
出願日2024-03-21
発明の名称電動機制御装置
出願人三菱電機株式会社
代理人弁理士法人ぱるも特許事務所
主分類H02M 7/48 20070101AFI20250926BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】電動機制御装置に2相変調方式を適用する場合、スイッチング固定相の切り替えに伴い、各相の電圧値が急峻に変化する。そのため、母線電圧が変化して電磁ノイズが発生するので、安定した電力供給ができない恐れがある。
【解決手段】スイッチング素子のスイッチングを固定する固定相の切り替えに伴う母線電圧の急峻な変化を抑制するように、インバータを駆動するためのデューティに補正量を与える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
直流母線からの直流電力を複数相からなる交流電力に変換し、変換した電力を、交流電動機に与える電動機制御装置において、
複数のスイッチング素子からなり、前記スイッチング素子のオンオフにより、直流電力を前記複数相の交流電力に変換する電力変換回路、
前記複数のスイッチング素子をオンオフ制御するスイッチング制御手段、
を備え、
前記スイッチング制御手段は、前記複数相のうち、少なくとも１相のスイッチング素子を１周期のうちのあらかじめ定められた期間オンまたはオフに固定して変調するとともに固定相を順次切り替えるデューティを出力する出力指令計算部と、
前記固定相を固定しない相に切り替えたときに前記直流母線の母線電圧の変動を抑制するために前記デューティを補正する補正量を計算する出力指令補正量計算部と、
前記出力指令計算部の出力と前記出力指令補正量計算部の出力に基づいて、各相の補正後のデューティを計算する出力指令補正部と、
を有することを特徴とする電動機制御装置。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
直流母線に接続される各相の上アームスイッチング素子、下アームスイッチング素子のスイッチングにより三相交流出力を生成する電力変換回路と、前記電力変換回路の前記各相の上アームスイッチング素子および下アームスイッチング素子のスイッチングを制御するスイッチング制御手段とを備え、前記三相交流出力を、交流電動機に与える電動機駆動装置において、
前記スイッチング制御手段は、前記各相の相電圧を生成するためのデューティを演算し、前記デューティが最小となる相の前記下アームスイッチング素子をオンとしてスイッチングを固定し、または前記デューティが最大となる相の上アームスイッチング素子をオンとしてスイッチングを固定する２相変調のデューティを演算する出力指令計算部と、
スイッチングを固定する固定相が切り替わる予め定められた区間において、前記直流母線の母線電圧の変動を抑制するために前記デューティを補正する補正量を計算する出力指令補正量計算部と、
前記出力指令計算部の出力と前記出力指令補正量計算部の出力に基づいて、各相の補正後のデューティを計算する出力指令補正部と、
を有することを特徴とする電動機制御装置。
【請求項３】
前記固定相が切り替わった後、次に固定相に切り替わるまでの間で、前記母線電圧の変動が生じるあらかじめ定められた期間のみ前記デューティを補正することを特徴とする請求項１または２に記載の電動機制御装置。
【請求項４】
前記デューティの補正は、前記デューティの補正の開始の一定期間に一定の補正量を前記デューティに与え、その後前記補正量を０に近づけていくことを特徴とする請求項１または２に記載の電動機制御装置。
【請求項５】
前記補正量が０となった後、逆符号の補正量を前記デューティに与えることを特徴とする請求項４に記載の電動機制御装置。
【請求項６】
前記デューティの補正は、前記固定相以外のいずれかの相または全ての相を補正することを特徴とする請求項２に記載の電動機制御装置。
【請求項７】
前記出力指令補正部は、前記母線電圧の電圧変動量のシミュレーションによる計算もしくは実測値に基づき、前記交流電動機の回転数、出力動作点に応じて前記補正量を設定した補正テーブルを有することを特徴とする請求項１または２に記載の電動機制御装置。
【請求項８】
前記交流電動機の出力トルクのトルク脈動があらかじめ定められた値よりも大きいときに前記デューティを補正しないことを特徴とする請求項１または２に記載の電動機制御装置。
【請求項９】
前記電力変換回路を構成する半導体スイッチング素子は、ワイドバンドギャップ半導体によって形成されていることを特徴とした請求項１または２に記載の電動機制御装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、電動機制御装置に関するものである。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
電力の出力形態を変換する電動機制御装置および電動機駆動システムとしては、交流電力を直流電力へ変換するＡＣ／ＤＣコンバータ（ＡｌｔｅｒｎａｔｅＣｕｒｒｅｎｔ／ＤｉｒｅｃｔＣｕｒｒｅｎｔＣＯＮＶＥＲＴＥＲ）、直流電力から交流電力へ変換するインバータ（Ｉｎｖｅｒｔｅｒ）、等が一般的である。これらの電動機制御装置および電動機駆動システムは、半導体スイッチング素子を備えた構成であることが多い。
【０００３】
ここで、電動機制御装置および電動機駆動システムは、直流電源と、コンデンサと複数の半導体スイッチとからなり、直流電源に接続されるインバータ回路と、インバータ回路に負荷として接続された交流電動機とから構成される。特に、電気自動車の駆動システムの電源として、リチウムイオンバッテリまたはリチウムイオンバッテリを介した昇圧コンバータ付きのシステムからなる事が多い。
【０００４】
インバータ回路は、複数の半導体スイッチをあらかじめ定めたスイッチング周波数でオンオフすることにより、直流電源の直流電力をあらかじめ定めた交流電力に変換して、負荷である交流電動機のトルクおよび回転速度を調節する。また、交流電動機は、動作状況によっては発電機として動作し、発電によって生じた回生電力を直流電源に充電する。なお、電気自動車に適用される交流電動機としては、効率の良い永久磁石３相同期電動機がよく用いられる。
【０００５】
３相同期電動機を用いた駆動システムにおいて、インバータ回路は、上段側スイッチング素子と下段側スイッチング素子とが直列に接続された３組の直列回路が、それぞれ直流電源と並列に接続されて構成され、３組の直列回路のそれぞれの中点と３相同期電動機のＵ相、Ｖ相、Ｗ相のそれぞれの入力とが接続されている。
【０００６】
また、インバータ回路の各相に設けられるスイッチング素子を順次オンおよびオフさせることにより、３相同期電動機の各相に互いに位相が１２０度ずつ異なる交流電力を供給して３相同期電動機を駆動させる。以下、特に断らない限り、電動機は３相同期電動機を指すものとする。なお、インバータ回路の動作原理については、一般的に広く知られているので、ここでは説明を省略する。
【０００７】
上記のようなインバータは、外部より母線電圧を供給して電動機を駆動する。３相インバータの代表的な制御方式は３相変調方式であるが、スイッチング損失の低減および電圧利用率の向上のため、３相のうち１相を固定相とする２相変調がある。２相変調方式は、ｕ、ｖ、ｗの各相で上アームがオン状態、下アームがオフ状態、またはその逆の状態でスイッチング相が固定する状態を繰り返し、３相インバータのうち一つの相をスイッチング固定相とする変調方式である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
特開２０２３－８１５０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
このような電動機制御装置は、インバータを構成する半導体スイッチの動作により、母線電圧が変動する。母線電圧の変動を抑制するために、抑制要素である電圧平滑用コンデンサの静電容量を大きくする場合がある。この場合、駆動システム全体のサイズ、重量が大きくなり、コストも増加する。
また、２相変調方式を使用する時、スイッチング固定相の切り替えに伴い、各相の電圧値が急峻に変化する。そのため、母線電圧が急変化し、電磁ノイズが発生するので、電源が安定した電力供給ができない恐れがある。
【００１０】
このような課題の対策として、２相変調方式のスイッチング固定相切替前後に３相変調方式を用いる事で、スイッチング固定相切替時母線電圧の急峻な変化を抑制する方法がある。
（【００１１】以降は省略されています）

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