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公開番号2025150286
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-09
出願番号2024051094
出願日2024-03-27
発明の名称電力変換器の制御装置、プログラム及び電力変換器の制御方法
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 21/05 20060101AFI20251002BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】回転電機を駆動しつつ、昇温対象を昇温させることができる電力変換器の制御装置、プログラム及び電力変換器の制御方法を提供する。
【解決手段】制御装置60は、昇温要求があると判定された場合、昇温要求がないと判定される場合よりもU,V,W相巻線24U,24V,24Wに流す電流ベクトルの大きさを大きくする昇温制御を行うスイッチ制御部を備える。スイッチ制御部は、昇温制御とともに、回転電機20の発生トルクを指令トルクに制御すべく、各スイッチSUH,SVH,SWH,SUL,SVL,SWLのスイッチング制御を行う。また、スイッチ制御部は、昇温制御において、回転電機20のトルクリプルがリプル許容値よりも大きいと判定した場合、dq座標系のq軸と前記電機子巻線に流す電流ベクトルとのなす角度の大きさを小さくすべくロータ21の磁束を小さくするリプル抑制処理を行う。
【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（２４Ｕ～２４Ｗ）及びロータ（２１）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、上，下アームスイッチ（ＳＵＨ～ＳＷＬ）を有する電力変換器（３０）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、
昇温対象部（１０）の昇温要求があるか否かを判定する判定部（１００）と、
前記昇温要求があると判定された場合、前記昇温要求がないと判定される場合よりも前記電機子巻線に流す電流ベクトルの大きさを大きくする昇温制御を行うとともに、前記回転電機の発生トルクを指令トルク（Ｔｒｑ＊）に制御すべく、前記上，下アームスイッチのスイッチング制御を行うスイッチ制御部（１０１）と、
を備え、
前記スイッチ制御部は、前記昇温制御において、前記回転電機のトルクリプルが閾値よりも大きいと判定した場合、ｄｑ座標系のｑ軸と前記電機子巻線に流す電流ベクトルとのなす角度の大きさを小さくすべく前記ロータの磁束を小さくするリプル抑制処理を行う、電力変換器の制御装置。
続きを表示（約 1,900 文字）【請求項２】
前記電力変換器は、第１電力変換器であり、
前記回転電機は、界磁巻線（２２）を有し、
前記システムは、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）を備え、
前記スイッチ制御部は、
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い、
前記リプル抑制処理として、前記界磁巻線に流れる界磁電流を小さくすることにより前記ロータの磁束を小さくする処理を行う、請求項１に記載の電力変換器の制御装置。
【請求項３】
前記回転電機は、永久磁石を有する前記ロータを備えるメモリモータであり、
前記スイッチ制御部は、前記リプル抑制処理として、前記永久磁石を減磁させる弱め界磁電流を前記電機子巻線に流すことにより、前記ロータの磁束を小さくする処理を行う、請求項１に記載の電力変換器の制御装置。
【請求項４】
前記スイッチ制御部は、
前記昇温制御における要求態様に基づいて、前記リプル抑制処理として第１モードと第２モードとを切り替え、
前記第１モードにおける前記ロータの磁束を、前記第２モードにおける前記ロータの磁束よりも小さくする、請求項２又は３に記載の電力変換器の制御装置。
【請求項５】
前記スイッチ制御部は、
前記回転電機の温度に基づいて、前記リプル抑制処理として第１モードと第２モードとを切り替え、
前記第１モードにおける前記ロータの磁束を、前記第２モードにおける前記ロータの磁束よりも小さくする、請求項２又は３に記載の電力変換器の制御装置。
【請求項６】
前記スイッチ制御部は、前記昇温制御の実行中に前記指令トルクが所定量以上変化すると判定した場合、前記昇温制御を停止した状態で前記回転電機の発生トルクを前記所定量変化させ、その後、前記昇温制御を再開する、請求項２又は３に記載の電力変換器の制御装置。
【請求項７】
前記スイッチ制御部は、前記昇温制御において、前記回転電機のトルクリプルを小さくすべく、前記電機子巻線に流す電流の目標値であるｄ軸目標電流及びｑ軸目標電流の少なくとも一方に交流信号を加える、請求項１～３のいずれか１項に記載の電力変換器の制御装置。
【請求項８】
蓄電部（１０）と、
複数相の電機子巻線（２４Ｕ～２４Ｗ）及びロータ（２１）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、上，下アームスイッチ（ＳＵＨ～ＳＷＬ）を有する電力変換器（３０）と、
を備えるシステムに適用されるプログラムにおいて、
昇温対象部（１０）の昇温要求があるか否かを判定する判定処理と、
前記昇温要求があると判定された場合、前記昇温要求がないと判定される場合よりも前記電機子巻線に流す電流ベクトルの大きさを大きくする昇温制御を行うとともに、前記回転電機の発生トルクを指令トルク（Ｔｒｑ＊）に制御すべく、前記上，下アームスイッチのスイッチング制御を行う制御処理と、
を実行させ、
前記制御処理における前記昇温制御において、前記回転電機のトルクリプルが閾値よりも大きいと判定した場合、ｄｑ座標系のｑ軸と前記電機子巻線に流す電流ベクトルとのなす角度の大きさを小さくすべく前記ロータの磁束を小さくするリプル抑制処理を行う、プログラム。
【請求項９】
蓄電部（１０）と、
複数相の電機子巻線（２４Ｕ～２４Ｗ）及びロータ（２１）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、上，下アームスイッチ（ＳＵＨ～ＳＷＬ）を有する電力変換器（３０）と、
を備えるシステムに適用される電力変換器の制御方法において、
昇温対象部（１０）の昇温要求があるか否かを判定する判定ステップと、
前記昇温要求があると判定された場合、前記昇温要求がないと判定される場合よりも前記電機子巻線に流す電流ベクトルの大きさを大きくする昇温制御を行うとともに、前記回転電機の発生トルクを指令トルク（Ｔｒｑ＊）に制御すべく、前記上，下アームスイッチのスイッチング制御を行う制御ステップと、
を備え、
前記制御ステップにおける前記昇温制御において、前記回転電機のトルクリプルが閾値よりも大きいと判定した場合、ｄｑ座標系のｑ軸と前記電機子巻線に流す電流ベクトルとのなす角度の大きさを小さくすべく前記ロータの磁束を小さくするリプル抑制処理を行う、電力変換器の制御方法。

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、プログラム及び電力変換器の制御方法に関する。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、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に適用される制御装置が知られている。制御装置としては、回転電機を駆動しつつ、昇温対象を昇温させるものがある。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】
特開２０２３－０１６５５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
回転電機を駆動しつつ、昇温対象を昇温させる技術については、未だ改善の余地がある。
【０００５】
本開示は、回転電機を駆動しつつ、昇温対象を昇温させることができる電力変換器の制御装置、プログラム及び電力変換器の制御方法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、
複数相の電機子巻線及びロータ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、
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、
昇温対象部の昇温要求があるか否かを判定する判定部と、
前記昇温要求があると判定された場合、前記昇温要求がないと判定される場合よりも前記電機子巻線に流す電流ベクトルの大きさを大きくする昇温制御を行うとともに、前記回転電機の発生トルクを指令トルクに制御すべく、前記上，下アームスイッチのスイッチング制御を行うスイッチ制御部と、
を備え、
前記スイッチ制御部は、前記昇温制御において、前記回転電機のトルクリプルが閾値よりも大きいと判定した場合、ｄｑ座標系のｑ軸と前記電機子巻線に流す電流ベクトルとのなす角度の大きさを小さくすべく前記ロータの磁束を小さくするリプル抑制処理を行う、電力変換器の制御装置。
【０００７】
制御装置は、昇温制御において、昇温対象部を昇温させるべく電機子巻線に流す電流ベクトルの大きさを大きくするとともに、回転電機の発生トルクを指令トルクに制御する。ここで、昇温制御が実行される場合、昇温制御が実行されない場合よりもｄｑ座標系のｑ軸と電機子巻線に流す電流ベクトルとのなす角度（以下、電流進角）の大きさが大きくなり得る。この場合、例えば、回転電機のステータとロータとを含むｄ軸磁路が磁気飽和し、回転電機のトルクリプルが大きくなる懸念がある。
【０００８】
そこで、本開示のスイッチ制御部は、回転電機のトルクリプルが閾値よりも大きいと判定した場合、昇温制御において、電流進角の大きさを小さくすべくロータの磁束を小さくするリプル抑制処理を実行する。
【０００９】
リプル抑制処理において、ロータの磁束が小さくされることによりマグネットトルクが低下する。これにより、回転電機の発生トルクを指令トルクに制御しつつ、電流進角の大きさを小さくすることができる。その結果、昇温制御が実行されることにより回転電機のトルクリプルが大きくなる事態の発生を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
第１実施形態に係るシステムの全体構成図。
冷却システムの概要を示す図。
通常制御及び昇温制御における３相交流電流及びトルクの推移を示す図。
比較例に係るｄｑ座標系における昇温制御時の電流ベクトルを示す図。
第１実施形態に係るｄｑ座標系における昇温制御時の等トルク線を示す図。
制御装置の処理を示す機能ブロック図。
昇温制御の処理手順を示すフローチャート。
トルクリプルの算出処理の手順を示すフローチャート。
低磁束モードの処理手順を示すフローチャート。
通常制御及び昇温制御における３相交流電流、ｄ，ｑ軸電流、界磁電流及びトルクの推移を示す図。
シミュレーション結果を示す図。
第２実施形態に係る昇温制御の処理手順を示すフローチャート。
低磁束モードの処理手順を示すフローチャート。
第２モードの処理手順を示すフローチャート。
第３実施形態に係る昇温制御の処理手順を示すフローチャート。
比較例に係る３相交流電流、ｄ，ｑ軸電流、界磁電流及びトルクの推移を示す図。
比較例に係るｄｑ座標系における電流ベクトルを示す図。
第４実施形態に係る３相交流電流、ｄ，ｑ軸電流、界磁電流及びトルクの推移を示す図。
ｄｑ座標系における電流ベクトルを示す図。
第５実施形態に係るシステムの全体構成図。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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