JPH07337066A - 直接トルク制御インバータのスイッチング回数低減方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 １次鎖交磁束の大きさが１次鎖交磁束の最大
値φｍａｘと最小値φｍｉｎとの間にあるときには、１
次鎖交磁束の磁束偏角の領域が切換わっても前の磁束偏
角の領域のスイッチング電圧パターンを保持するように
する。 【構成】 演算回路６で演算された１次鎖交磁束の磁束
偏角の領域の切換わり時に、演算回路６で演算された１
次鎖交磁束ベクトルの大きさが予め定められた１次鎖交
磁束の最大値φｍａｘと最小値φｍｉｎとの間にあると
き、前の磁束偏角領域のスイッチング電圧パターンのデ
ータを保持させるラッチ回路２６を設け、前の磁束偏角
領域のアドレスでスイッチングテーブル８をアクセスし
たときのアドレスを保持し、前の磁束偏角領域のスイッ
チング電圧パターンのデータを保持する構成にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、直接トルク制御インバ
ータのスイッチング回数低減方式、特に直接トルク制御
方式の三相誘導電動機を用いてエンジンと三相誘導電動
機との間でエネルギーの授受を行ない、その回転制御を
行うようにしたエンジン・誘導電動機のハイブリッド装
置において、インバータ部のスイッチング切換え回数を
少なくするようにした直接トルク制御インバータのスイ
ッチング回数低減方式に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の直接トルク制御インバータのスイ
ッチングは次のようにして行われていた。

【０００３】すなわち図１２は従来のスイッチングテー
ブルをアクセスするスイッチングパターン選択回路の概
略説明図を示している。同図において、７はスイッチン
グパターン選択回路、８はスイッチングテーブルを表わ
している。

【０００４】現時点の１次鎖交磁束の磁束偏角の領域は
３ビットで表わされ、この３ビットがスイッチングテー
ブル８のＡ３，Ａ２，Ａ１のアドレス部分に入力される
様になっている。そしてヒステリシスを有する磁束比較
器２４からの出力信号がスイッチングテーブル８のＡ０
のアドレス部分に入力されており、トルク比較器２５の
出力であるトルク偏差が２ビットのＡ５，Ａ４で表わさ
れ、スイッチングテーブル８のＡ５，Ａ４のアドレス部
分に入力されるようになっている。

【０００５】この様にＡ５ないしＡ０の６ビットのアド
レスがスイッチングパターン選択回路７で生成され、当
該Ａ５ないしＡ０の６ビットのアドレスでスイッチング
テーブル８がアクセスされるようになっている。

【０００６】１次鎖交磁束の磁束偏角の領域が例えば図
１３図示の如く、６領域に区分されているとき、領域１
から２、領域２から３等、１次鎖交磁束の磁束偏角の領
域が切換わる毎に新たなアドレスがスイッチングパター
ン選択回路７で生成され、この新たなアドレスでスイッ
チングテーブル８がアクセスされる。そしてスイッチン
グテーブル８から読出された新たなスイッチング電圧パ
ターンが、インバータ部に設定されるようになってい
た。

【０００７】例えば図１４図示の如く、１次鎖交磁束Φ
の磁束偏角が予め定められた最大値φｍａｘ及び最小値
φｍｉｎとの間にあり、その磁束偏角の領域が１から２
へ切換わるとき、１次鎖交磁束Φの磁束偏角の領域が１
から２へ切換わる前後でスイッチング電圧パターンがス
イッチングテーブル８からそれぞれ読出され、当該スイ
ッチング電圧パターンに対応してスイッチング電圧ベク
トルＶ２とスイッチング電圧ベクトルＶ３とが磁束偏角
の領域が１と２とでそれぞれ発生する。

【０００８】従って磁束偏角の領域が１において１次鎖
交磁束Φがスイッチング電圧ベクトルＶ２に沿って回転
しているとき、１次鎖交磁束Φの磁束偏角の領域が１か
ら２へ切換わると、１次鎖交磁束Φは当該スイッチング
電圧ベクトルＶ３に沿って回転を始める。

【０００９】つまり磁束偏角が１の領域から２の領域に
切換わるときの１次鎖交磁束Φの回転の仕方は、磁束偏
角の領域が１においてスイッチング電圧ベクトルＶ２に
沿って回転する１次鎖交磁束Φの先端が１次鎖交磁束の
最大値φｍａｘと最小値φｍｉｎとの間にあっても、１
次鎖交磁束Φが２の領域に切換わるときには新たに設定
されたスイッチング電圧ベクトルＶ３に沿って強制的に
回転させられるようになっていた。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】この様な従来のインバ
ータ部へのスイッチング電圧パターンの設定制御の仕方
では、１次鎖交磁束の磁束偏角の領域が切換わる毎にイ
ンバータ部のスイッチング電圧パターンを設定制御し直
しているので、インバータ部のスイッチング回数が増え
ると共に、インダクタンスのため三相誘導電動機の三相
巻線に所定の１次鎖交磁束が発生しない内に、新たなス
イッチング電圧パターンが設定制御され、所望の磁束特
性が得られないという問題点があった。

【００１１】本発明は、上記の問題点を鑑みなされたも
のであり、磁束偏角の領域が切換わるとき、１次鎖交磁
束の大きさが１次鎖交磁束の最大値φｍａｘと最小値φ
ｍｉｎとの間にあるときには、１次鎖交磁束の磁束偏角
の領域が切換わってもスイッチング電圧パターンの新た
な設定制御をやめ、前の磁束偏角の領域のスイッチング
電圧パターンを保持するようにして、インバータ部のス
イッチング回数を減らし、充分な磁束特性が得られる直
接トルク制御インバータのスイッチング回数低減方式を
提供することを目的としている。

【００１２】

【課題を解決しようとする手段】上記の目的を解決する
ために、本発明の直接トルク制御インバータのスイッチ
ング回数低減方式はエンジンと誘導電動機とが結合され
たエンジン・誘導電動機におけるハイブリッド装置の直
接トルク制御インバータのスイッチング回数低減方式に
おいて、スイッチング素子の組合わせにより三相誘導電
動機の三相巻線に回転磁束（１次鎖交磁束）を発生させ
るインバータ部と、三相誘導電動機の瞬時入力電圧と電
流とからその１次鎖交磁束ベクトル及び瞬時トルクを演
算する演算回路と、予め定められた１次鎖交磁束の最大
値φｍａｘ及び最小値φｍｉｎ、予め定められた磁束偏
角の領域、トルクの正転，停止，逆転の種類を要素と
し、インバータ部のスイッチング電圧パターンが予めデ
ータとして記憶されているスイッチングテーブルと、演
算回路が出力する上記１次鎖交磁束ベクトル及び瞬時ト
ルクと目標値の１次鎖交磁束指令及びトルク指令とを基
に上記スイッチングテーブルをアクセスし、上記インバ
ータ部のスイッチング電圧パターンを選択するスイッチ
ングパターン選択回路と、演算回路で演算された１次鎖
交磁束の磁束偏角の領域の切換わり時に、演算回路で演
算された１次鎖交磁束ベクトルの大きさが上記予め定め
られた１次鎖交磁束の最大値φｍａｘと最小値φｍｉｎ
との間にあるとき、前の磁束偏角の領域のスイッチング
電圧パターンのデータを保持させるラッチ回路とを備
え、インバータ部のスイッチング切換え回数を低減せし
めたことを特徴としている。

【００１３】そして、上記前の磁束偏角の領域のスイッ
チング電圧パターンのデータを保持させるラッチ回路
は、前の磁束偏角領域のアドレスを保持することによ
り、前の磁束偏角領域のスイッチング電圧パターンのデ
ータを保持する構成であっても、また前の磁束偏角領域
のアドレスでスイッチングテーブルから読出されたスイ
ッチング電圧パターンのデータを保持する構成であって
もよい。

【００１４】

【作用】１次鎖交磁束の大きさが１次鎖交磁束の最大値
φｍａｘと最小値φｍｉｎとの間にあって回転している
ときには、１次鎖交磁束の磁束偏角の領域が切換わって
も、１次鎖交磁束の磁束偏角の領域の切換わりによる新
たなスイッチング電圧パターンの設定制御が行われずに
前の磁束偏角の領域のスイッチング電圧パターンが保持
され続けるので、スイッチング回数が減り、充分な磁束
特性が得られるようになる。

【００１５】

【実施例】図１は本発明が用いられているエンジン・誘
導電動機のハイブリッド装置の一実施例全体構成図を示
している。

【００１６】同図において、エンジン１は三相誘導電動
機２に直結されており、エンジン１と当該三相誘導電動
機２との間でエネルギーの授受がおこなわれるようにな
っている。三相誘導電動機２はインバータ部３内のスイ
ッチング素子Ｓａ０ないしＳｃ１のスイッチングパター
ンによって制御されるトルク直接制御方式の誘導電動機
である。

【００１７】インバータ部３はそのスイッチング素子Ｓ
ａ０ないしＳｃ１のスイッチングパターンによって三相
誘導電動機２に三相交流電圧を供給し、三相誘導電動機
２の三相巻線に回転磁束を発生させるが、その時の三相
誘導電動機２に流れる瞬時電流と瞬時電圧とが電流電圧
センサ４で検出され、その瞬時電流と瞬時電圧とがイン
バータ制御回路５に入力されるようになっている。

【００１８】当該インバータ制御回路５は演算回路６、
スイッチングパターン選択回路７及びスイッチングテー
ブル８を備えている。演算回路６は、電流電圧センサ４
で検出された瞬時電流と瞬時電圧とを基に三相誘導電動
機２の１次鎖交磁束ベクトル、即ち１次鎖交磁束ベクト
ルの大きさと当該１次鎖交磁束ベクトルの角度（磁束偏
角）、及び瞬時トルクをそれぞれ演算し求めるようにな
っている。

【００１９】スイッチングパターン選択回路７は、演算
回路６で求められた上記１次鎖交磁束ベクトルの大きさ
と当該１次鎖交磁束ベクトルの角度、及び瞬時トルクと
システムコンピュータ９から与えられる三相誘導電動機
２の目標値である１次鎖交磁束指令及びトルク指令とか
ら、この目標値に対して一定の誤差範囲内におさまるよ
うに、スイッチングテーブル８をアクセスし、インバー
タ部３に設定すべきスイッチング電圧パターンを選択す
るようになっている。

【００２０】スイッチングテーブル８には予め定められ
た１次鎖交磁束の最大値φｍａｘ及び最小値φｍｉｎ、
予め定められた磁束偏角の領域、トルクの正転，停止，
逆転の種類を要素とし、インバータ部３のスイッチング
電圧パターンが予めデータとして記憶されている。

【００２１】上記システムコンピュータ９には、インバ
ータ制御回路５、特に演算回路６から得られる回転磁界
すなわち周波数の情報、三相誘導電動機２に取付けられ
たギア位置センサ１０からのギア位置情報、エンジン回
転情報、さらにはアクセル，ブレーキが踏まれたときの
各情報、スタータスイッチ，リターダスイッチが投入さ
れたときの各情報が入力されており、システムコンピュ
ータ９はその時々のエンジン１の状態に対応した１次鎖
交磁束指令及びトルク指令の各目標値をインバータ制御
回路５に向けて出力する。

【００２２】またシステムコンピュータ９には バッテ
リ１１の充電状態を監視するバッテリ電圧及び電流の各
情報が入力されており、バッテリ１１が過放電や過充電
などの状態に陥らないようにシステムコンピュータ９の
制御を介してその保護がなされるようになっている。

【００２３】なお１２は制動抵抗制御回路であり、例え
ばブレーキが踏まれたとき、システムコンピュータ９か
らの信号に基づき当該制動抵抗制御回路１２はスイッチ
ング素子１３をオンオフさせるＰＷＭ信号を生成する。
このとき三相誘導電動機２は発電機として運転され、そ
の起電力は電源側へ送り返される。つまりエンジン１側
から見て三相誘導電動機２は重負荷となり、当該起電力
は抵抗器１４で消費される回生制動（抵抗制動）とな
る。従って、ブレーキ作用の支援が行われるようにな
る。

【００２４】エンジン１の起動に当たっては、システム
コンピュータ９にスタータスイッチ投入の情報が入力さ
れると、エンジン起動のための１次鎖交磁束指令及びト
ルク指令の目標値がシステムコンピュータ９からインバ
ータ制御回路５に出力され、エンジン１の起動状態に応
じてインバータ部３に設定すべきスイッチング電圧パタ
ーンを時々刻々変えながらインバータ部３は回転磁束を
発生させる三相交流電圧を三相誘導電動機２に供給す
る。

【００２５】エンジン１が起動され、定速回転状態にな
ると、三相誘導電動機２は誘導発電機つまりオルタネー
タとして運転され、その発電電圧は他の電装部品の電源
となると共にインバータ部３を介してバッテリ１１を充
電する。

【００２６】またブレーキが踏まれたとき、システムコ
ンピュータ９に当該ブレーキ情報が入力され、システム
コンピュータ９からインバータ制御回路５に三相誘導電
動機２を介してエンジン１を減速するための１次鎖交磁
束指令及びトルク指令の目標値が出力される。この目標
値の１次鎖交磁束指令及びトルク指令と上記説明の演算
回路６で求められる１次鎖交磁束ベクトルの大きさと当
該１次鎖交磁束ベクトルの角度、及び瞬時トルクとから
三相誘導電動機２に上記目標値のトルク指令に一致する
ようなスイッチング電圧パターンが刻々インバータ部３
に選択設定され、これによって三相誘導電動機２がブレ
ーキ作用を行う。

【００２７】また逆に、アクセルが踏まれたとき、三相
誘導電動機２のトルクが増大するように運転される。従
ってエンジン１側自身の加速に加え、三相誘導電動機２
側からもエンジン１に対する加速が支援される。

【００２８】図２は本発明が用いられているエンジン・
誘導電動機のハイブリッド装置の詳細な一実施例構成を
示している。同図において、符号２，３，６ないし９，
１１は図１のものに対応し、４─１は電圧センサ、４─
２は電流センサ、１６─１，１６─２は三相／二相変換
器、１７─１，１７─２は乗算器、１８─１，１８─２
は減算器、１９─１，１９─２は積分器、２０は絶対値
算出器、２１─１，２１─２は乗算器、２２は減算器、
２３は磁束偏角算出器、２４は磁束比較器、２５はトル
ク比較器、２６はラッチ回路をそれぞれ表している。

【００２９】インバータ部３のスイッチＳａは図１のス
イッチング素子Ｓａ０とＳａ１とに対応しており、スイ
ッチＳａがその接点０とオンとなっているときは図１の
スイッチング素子Ｓａ０がオン、スイッチＳａがその接
点１とオンとなっているときは図１のスイッチング素子
Ｓａ１がオンの状態にそれぞれ対応している。インバー
タ部３の他のスイッチＳｂ，Ｓｃについても上記スイッ
チＳａと同様に、図１のスイッチング素子Ｓｂ０ないし
Ｓｃ１のそれぞれの状態に対応している。

【００３０】電圧センサ４─１は２つの相間瞬時電圧、
例えばＶ相とＷ相との相間電圧Ｖｖｗ及びＷ相とＵ相と
の相間電圧Ｖｗｕを検出しており、電流センサ４─２は
その２つの瞬時電流、例えば電流Ｉｕ，Ｉｗを検出して
いる。そして対応して設けられている三相／二相変換器
１６─１，１６─２でそれぞれ三相二相変換演算処理が
なされる。

【００３１】ここで、三相正弦波電圧による三相誘導電
動機２の回転磁束ベクトルΦは，一般に三相／二相変換
を行ない，その直軸、横軸磁界を直交座標で示すと、図
５図示の如く円になるので、三相／二相変換器１６─１
の三相二相変換演算処理においてＶｄ，Ｖｑを得、三相
／二相変換器１６─２の三相二相変換演算処理において
ｉｄ，ｉｑを得る。

【００３２】この様にして得られたｉｄ，ｉｑはこれら
に対応して設けられている乗算器１７─１，１７─２で
一次抵抗の定数Ｒ１がそれぞれ乗算され、減算器１８─
１，１８─２でそれぞれＶｄ─Ｒ１・ｉｄ，Ｖｑ─Ｒ１
・ｉｑが演算される。そして対応して設けられている積
分器１９─１，１９─２でそれぞれ積分され、Φｄ，Φ
ｑが得られる。

【００３３】この様にして得られたΦｄ，Φｑを基に、
１次鎖交磁束の大きさを絶対値算出器２０で絶対値計
算、すなわち√（Φｄ² ＋Φｑ² ）を行う。また対応の
乗算器２１─１，２１─２で三相／二相変換器１６─
１，１６─２から得られた上記のｉｄ，ｉｑを用いてそ
れぞれ乗算し、Φｄ・ｉｑ，Φｑ・ｉｄを得、その後減
算器２２で演算トルクＴ、すなわちΦｄ・ｉｑ─Φｑ・
ｉｄの瞬時トルクを得る。

【００３４】また磁束偏角算出器２３で上記積分器１９
─１，１９─２から得られたΦｄ，Φｑ及び上記絶対値
算出器２０から得られた１次鎖交磁束の絶対値√（Φｄ
² ＋Φｑ² ）とを基に１次鎖交磁束の磁束偏角、すなわ
ちその領域が求められる。磁束偏角算出器２３から得ら
れた１次鎖交磁束の磁束偏角領域はスイッチングパター
ン選択回路７のラッチ回路２６に入力される。

【００３５】図３はスイッチングパターン選択回路及び
スイッチングテーブルの一実施例構成を示しており、符
号３，７ないし９は図１のものに対応し、符号２０，２
２ないし２６は図２のものに対応している。２７はアド
レス／データＲＯＭ、２８はデータＲＯＭを表してい
る。

【００３６】スイッチングパターン選択回路７に設けら
れているラッチ回路２６は、磁束偏角算出器２３から得
られた１次鎖交磁束の磁束偏角領域（当該磁束偏角領域
については後ほど説明する）がＤ１ないしＤ３の３ビッ
トのデータで入力され、磁束比較器２４の出力が当該ラ
ッチ回路２６のイネーブル信号となっている。このイネ
ーブル信号により、Ｄ１ないしＤ３の入力データがＱ１
ないしＱ３の３ビットの出力側にそれぞれラッチされる
ようになっている。

【００３７】スイッチングテーブル８は２つのＲＯＭ、
すなわちアドレス／データＲＯＭ２７とデータＲＯＭ２
８とを備えており、当該スイッチングテーブル８は実質
上Ａ５ないしＡ０の６ビット構成のアドレスでアクセス
され、Ｄ６ないしＤ４の３ビットでスイッチング電圧パ
ターンのデータが読出されるようになっている。

【００３８】図４はラッチ回路の一実施例真理値表図を
示しており、ヒステリシスを有する磁束比較器２４の出
力に応じて、当該ラッチ回路２６の磁束偏角領域の出力
Ｑ１ないしＱ３が変化する。

【００３９】すなわち１次鎖交磁束の大きさ｜Φ｜がラ
ッチ回路２６のヒステリシス内、つまり１次鎖交磁束の
最小値φｍｉｎ＜｜Φ｜＜１次鎖交磁束の最大値φｍａ
ｘ、或いは｜Φ｜＜１次鎖交磁束の最小値φｍｉｎのと
き、ラッチ回路２６の出力Ｑ１ないしＱ３のデータはそ
のまま保持され、１次鎖交磁束の大きさ｜Φ｜＞１次鎖
交磁束の最大値φｍａｘのとき、ラッチ回路２６の入力
Ｄ１ないしＤ３のデータが出力側のＱ１ないしＱ３にそ
れぞれそのままラッチされる。

【００４０】後に説明する様に、１次鎖交磁束の磁束偏
角領域が切換わるとき、上記１次鎖交磁束の最小値φｍ
ｉｎ＜｜Φ｜＜１次鎖交磁束の最大値φｍａｘ、或いは
｜Φ｜＜１次鎖交磁束の最小値φｍｉｎならば前の磁束
偏角領域のスイッチング電圧パターンのデータがラッチ
回路２６の出力側Ｑ１ないしＱ３に保持されるので、イ
ンバータ部３のスイッチング切換え回数を減らすことが
出来るようになり、また１次鎖交磁束Φはより円軌跡に
近づくようにになる。

【００４１】ところで、演算回路６で得られた１次鎖交
磁束ベクトル及び瞬時トルクとシステムコンピュータ９
から与えられる三相誘導電動機２の目標値である１次鎖
交磁束指令Φ＊及びトルク指令Ｔ＊とから、スイッチン
グパターン選択回路７を介してスイッチングテーブル８
に記憶されているデータを読出す処理が行われる。

【００４２】すなわち、磁束比較器２４で１次鎖交磁束
指令Φ＊の目標値と上記絶対値算出器２０から得られた
１次鎖交磁束の絶対値√（Φｄ² ＋Φｑ² ）とを比較し
てその磁束偏差｜Φ｜が求められ、トルク比較器２５で
トルク指令Ｔ＊の目標値と上記減算器２１から得られた
演算トルクＴのΦｄ・ｉｑ─Φｑ・ｉｄとを比較してそ
のトルク偏差が求められ、ラッチ回路２６に磁束偏角算
出器２３からの磁束偏角の領域がラッチされる。

【００４３】この磁束偏差｜Φ｜，トルク偏差及び演算
回路６の磁束偏角算出器２３で求められラッチ回路２６
にラッチされた磁束偏角の領域を基に上記スイッチング
テーブル８をアクセスし、インバータ部３に設定制御す
べきスイッチング電圧パターンを読出す。このスイッチ
ング電圧パターンの読出し説明に先立ってスイッチング
テーブル８に格納されているデータの説明をしておく。

【００４４】図６はＲＯＭアドレス生成の一実施例説明
図、図７はアドレス／データＲＯＭの一実施例格納図、
図８はデータＲＯＭの一実施例格納図、図９は回転磁束
ベクトル発生説明図、図１０はスイッチング電圧パター
ン印加説明図、図１１はスイッチング電圧ベクトルとス
イッチング電圧パターンとの関係説明図を示している。

【００４５】図１０のスイッチング電圧パターン印加説
明図において、バッテリ１１から三相誘導電動機２にス
イッチング電圧パターンｖｉ（Ｓａ，Ｓｂ，Ｓｃ）の形
で電圧が印加される。Ｓａ，Ｓｂ，Ｓｃはスイッチの状
態を示しており、例えば、スイッチＳａ，Ｓｂ，Ｓｃの
各接点が０側，０側，１側にそれぞれ接続されるとき、
スイッチング電圧パターンｖ₁ （０，０，１）で表され
る。この時三相誘導電動機２の三相巻線には当該スイッ
チング電圧パターンｖ₁ （０，０，１）に対応の電圧が
バッテリ１１から印加され、スイッチング電圧ベクトル
Ｖ１による磁束が発生する。これは図９の中心部に示さ
れた方向のスイッチング電圧ベクトルＶ１に対応してい
る。

【００４６】図１１に示された他のスイッチング電圧ベ
クトルＶ２ないしＶ６も同様のことを意味しており、ス
イッチング電圧パターンｖｉ（Ｓａ，Ｓｂ，Ｓｃ）の３
つのＳａ，Ｓｂ，Ｓｃのスイッチ状態に応じて図９の中
心部に示された方向のスイッチング電圧ベクトルＶ２な
いしＶ６による各磁束が発生する。スイッチング電圧パ
ターンｖ₀ （０，０，０），ｖ₇ （１，１，１）の時に
はスイッチング電圧ベクトルＶ０，Ｖ７は零ベクトルで
磁束は発生しない。

【００４７】そしてスイッチング電圧ベクトルＶ１ない
しＶ６の属する磁束偏角が図７図示の如く予め６領域に
分かたれており、スイッチング電圧ベクトルＶ１の領域
θは５、スイッチング電圧ベクトルＶ２の領域θは３、
‥‥、スイッチング電圧ベクトルＶ６の領域θは２と定
義付けられている。

【００４８】図９の回転磁束ベクトル発生説明図におい
て、１次鎖交磁束の最大値φｍａｘ及び最小値φｍｉｎ
が予め定められて設定されている。当該１次鎖交磁束の
最大値φｍａｘ及び最小値φｍｉｎは、図２，図３の磁
束比較器２４のヒステリシスによって決定されるもので
ある。今例えば図９図示の如く、１次鎖交磁束Φの磁束
偏角が領域θ＝１の位置にあり、スイッチング電圧ベク
トルＶ６による磁束が発生しているインバータ部３のス
イッチング電圧パターンの設定制御の下で回転している
とき、当該１次鎖交磁束Φは正転すなわち時計廻りの方
向にスイッチング電圧ベクトルＶ６に沿って回転する。

【００４９】そして当該１次鎖交磁束Φは、領域θ＝１
のＡで予め定められた１次鎖交磁束の最大値φｍａｘ以
上になろうとする。このとき上記図１１のスイッチング
電圧パターンをｖ₂ （０，１，０）に切り換えることに
より、スイッチング電圧ベクトルＶ２の磁束が三相誘導
電動機２の三相巻線に発生し、１次鎖交磁束Φの先端は
当該スイッチング電圧ベクトルＶ２に沿って回転する。

【００５０】そして当該１次鎖交磁束Φは、領域θ＝１
のＢで予め定められた１次鎖交磁束の最小値φｍｉｎ以
下になろうとする。このとき上記図１１のスイッチング
電圧パターンをｖ₆ （１，１，０）に切り換えることに
より、スイッチング電圧ベクトルＶ６の磁束が三相誘導
電動機２の三相巻線に発生し、１次鎖交磁束Φの先端は
当該スイッチング電圧ベクトルＶ６に沿って回転する。

【００５１】この様に１次鎖交磁束の大きさが予め定め
られた１次鎖交磁束の最大値φｍａｘ以上になろうとし
たとき、及び１次鎖交磁束の大きさが予め定められた１
次鎖交磁束の最小値φｍｉｎ以下になろうとしたとき、
上記図１１のスイッチング電圧パターンｖｉ（Ｓａ，Ｓ
ｂ，Ｓｃ）を適宜に切り換えることにより、１次鎖交磁
束の大きさは予め定められた１次鎖交磁束の最大値φｍ
ａｘと最小値φｍｉｎとの間に収めることができ、１次
鎖交磁束の大きさがほぼ一定の円をなす回転磁束ベクト
ルを発生させることができる。

【００５２】なお、演算回路６の演算トルクＴがトルク
指令Ｔ＊の目標値を超えると、Ｃでスイッチング電圧ベ
クトルＶ０，Ｖ７、すなわち零ベクトルＶ０，Ｖ７が選
ばれる。すなわちスイッチング電圧パターンｖ₀ （０，
０，０），ｖ₇ （１，１，１）に切り換えられる。１次
鎖交磁束ベクトルφを回転させる電圧ベクトルと停止さ
せる圧ベクトルを交互に用いることにより、すべり周波
数の瞬時制御が行える。

【００５３】この様に１次鎖交磁束の大きさが予め定め
られた１次鎖交磁束の最大値φｍａｘと最小値φｍｉｎ
との間に納まるように、スイッチング電圧パターンの切
り換えを行うためのデータがスイッチングテーブル８に
予め格納されている。

【００５４】スイッチングテーブル８は前記説明の如
く、図７に図示されたアドレス／データＲＯＭ２７、図
８に図示されたデータＲＯＭ２８を備えており、当該Ｒ
ＯＭアドレス／データ２７は図６のＲＯＭアドレス生成
の一実施例説明図で説明したアドレスの生成によってア
クセスされる。

【００５５】図６のＲＯＭアドレス生成の一実施例説明
図において、ＲＯＭアドレスは１６進２桁で表される様
になっており、上位桁はＡ７ないしＡ０の４ビットで表
され、その４ビット（Ａ７とＡ６とは未使用）の内のＡ
５，Ａ４の２ビットでトルクＴ、つまり正転のとき「０
０」、停止のとき「０１」、逆転のとき「１１」を与
え、下位桁はＡ３ないしＡ０の４ビットで表され、その
４ビットの内のＡ３，Ａ２，Ａ１の３ビットで１次鎖交
磁束の領域θとＡ０の１ビットで１次鎖交磁束の予め定
められた最大値φｍａｘ以上と最小値φｍｉｎ以下とを
与えている。すなわちＡ３，Ａ２，Ａ１のビットが「０
１１」で領域θ＝１、「０１０」で領域θ＝２、「００
０」で領域θ＝３、「００１」で領域θ＝４、「１０
１」で領域θ＝５、「１１１」で領域θ＝６を与え、１
ビットのＡ０が「０」で１次鎖交磁束が予め定められた
１次鎖交磁束の最小値φｍｉｎ以下になろうとする場
合、１ビットのＡ０が「１」で１次鎖交磁束が予め定め
られた１次鎖交磁束の最大値φｍａｘ以上になろうとす
る場合をそれぞれ表わすようにしている。

【００５６】図７のアドレス／データＲＯＭの一実施例
格納図において、太枠で囲まれた各枠の斜め線の上側
は、上記説明の図６で生成される１６進２桁のアドレス
を表わし、太枠で囲まれた各枠の斜め線の下側は、次に
説明する図８のデータＲＯＭ２８に格納されているＲＯ
Ｍデータを引き出すためのデータ、つまり図８のデータ
ＲＯＭ２８をアクセスするための１６進２桁のアドレス
を表わしている。

【００５７】図８のデータＲＯＭの一実施例格納図にお
いて、当該ＲＯＭデータは図７のアドレス／データＲＯ
Ｍの一実施例格納図で説明した様に、当該アドレス／デ
ータＲＯＭ２７から得られた１６進２桁のデータをアド
レスにしてスイッチング電圧パターンｖｉ（Ｓａ，Ｓ
ｂ，Ｓｃ）が読出されるようになっている。つまりＤ７
ないしＤ０の８ビットの内の上位Ｄ７，Ｄ６，Ｄ５の３
ビットがスイッチング電圧パターンｖｉ（Ｓａ，Ｓｂ，
Ｓｃ）を表しており、Ｄ７のビットがスイッチＳａの接
点状態、Ｄ６のビットがスイッチＳｂの接点状態、Ｄ５
のビットがスイッチＳｃの接点状態をそれぞれ表してい
る。

【００５８】今、例えば上記説明の如く１次鎖交磁束Φ
が、図９の回転磁束ベクトル発生説明図に示されている
様に領域θ＝１にあり、スイッチング電圧ベクトルＶ６
による磁束が発生するようにインバータ部３のスイッチ
ング電圧パターンが設定されているものとする。

【００５９】１次鎖交磁束Φの大きさ、すなわち１次鎖
交磁束Φの先端は当該スイッチング電圧ベクトルＶ６に
沿って回転する。そして当該１次鎖交磁束Φの先端が領
域θ＝１のＡで、予め定められた１次鎖交磁束の最大値
φｍａｘ以上に大きくなろうとする。このときスイッチ
ングパターン選択回路７のラッチ回路２６は、１次鎖交
磁束Φの領域が１であるので磁束比較器２４からのイネ
ーブル信号でそのＤ１ないしＤ３の入力側のデータをＱ
１ないしＱ３の出力側にそれぞれラッチさせるが、同じ
領域θ＝１であるのでラッチ回路２６の出力側Ｑ１ない
しＱ３は同じデータを保持する形となる。

【００６０】従って、このときスイッチングパターン選
択回路７では、図６で説明した様に、トルクＴが正転、
領域θが１、１次鎖交磁束Φの先端が予め定められた１
次鎖交磁束の最大値φｍａｘ以上に大きくなろうといて
いる状態から、Ａ５，Ａ４のビットが「００」、Ａ３，
Ａ２，Ａ１のビットが「０１１」、Ａ０のビットが
「１」、つまり「０００１１１」の１６進２桁で「０
７」のアドレスが生成される。

【００６１】この「０７」のアドレスで図７のアドレス
／データＲＯＭ２７がアクセスされ、データ「２０」が
読出される。そしてこのデータ「２０」をアドレスにし
て図８のデータＲＯＭ２８がアクセスされ、そのデータ
「００１０００００」が読出される。このデータの上位
２から４ビット、すなわちＤ６，Ｄ５，Ｄ４の３ビット
がスイッチング電圧パターンｖ₂ （０，１，０）を表し
ており、当該スイッチング電圧パターンｖ₂ （０，１，
０）がインバータ部３に設定制御される。これにより三
相誘導電動機２の三相巻線にスイッチング電圧ベクトル
Ｖ２の磁束が発生し、１次鎖交磁束Φの大きさ、すなわ
ち１次鎖交磁束Φの先端は当該スイッチング電圧ベクト
ルＶ２に沿って正回転する。

【００６２】そして当該１次鎖交磁束Φの先端が領域θ
＝１のＢで、予め定められた１次鎖交磁束の最小値φｍ
ｉｎ以下に小さくなろうとする。このときスイッチング
パターン選択回路７のラッチ回路２６は、１次鎖交磁束
Φの領域が１であるので磁束比較器２４からのイネーブ
ル信号でそのＤ１ないしＤ３の入力側データをＱ１ない
しＱ３の出力側にそれぞれラッチさせるが、同じ領域θ
＝１であるのでラッチ回路２６の出力側Ｑ１ないしＱ３
は同じデータを保持する形となる。

【００６３】従って、このときスイッチングパターン選
択回路７では図６で説明した様に、トルクＴが正転、領
域θが１、１次鎖交磁束の先端が予め定められた１次鎖
交磁束の最小値φｍｉｎ以下に小さくなろうといている
状態から、Ａ５，Ａ４のビットが「００」、Ａ３，Ａ
２，Ａ１のビットが「０１１」、Ａ０のビットが
「０」、つまり「０００１１０」の１６進２桁で「０
６」のアドレスが生成される。

【００６４】この「０６」のアドレスで図７のアドレス
／データＲＯＭ２７がアクセスされ、データ「６０」が
読出される。そしてこのデータ「６０」をアドレスにし
て図８のデータＲＯＭ２８がアクセスされ、そのデータ
「０１１０００００」が読出される。このデータの上位
２から４ビット、すなわちＤ６，Ｄ５，Ｄ４の３ビット
がスイッチング電圧パターンｖ₆ （１，１，０）を表し
ており、当該スイッチング電圧パターンｖ₆ （１，１，
０）がインバータ部３に設定制御される。これにより三
相誘導電動機２の三相巻線にスイッチング電圧ベクトル
Ｖ６の磁束が発生し、１次鎖交磁束Φの大きさ、すなわ
ち１次鎖交磁束Φの先端は当該ベクトルＶ６に沿って正
回転する。

【００６５】この様にしてインバータ部３のスイッチン
グ電圧パターンの切り換え制御を行うことにより、１次
鎖交磁束Φの大きさが予め定められた１次鎖交磁束の最
大値φｍａｘと最小値φｍｉｎとの間に納まり、ほぼ円
をなす回転磁束すなわち１次鎖交磁束ベクトルを三相誘
導電動機２の三相巻線に発生させて、回転させる電圧ベ
クトルと停止させる零ベクトルとを交互に選び、瞬時す
べり周波数制御を行わせトルク追従制御させる。

【００６６】ところで、１次鎖交磁束Φの磁束偏角領域
が切換わるとき、すなわち図９のＫで示されているスイ
ッチング電圧ベクトルＶ２に沿って１次鎖交磁束Φが正
回転しているとき、領域がθ＝１からθ＝２へ切換わ
る。

【００６７】このとき当該１次鎖交磁束Φは１次鎖交磁
束の最小値φｍｉｎと最大値φｍａｘとの間で回転して
いるので、スイッチングパターン選択回路７のラッチ回
路２７は、その領域θ＝２を表わすデータがＤ１ないし
Ｄ３に入力されていても、前の領域θ＝１を表わすデー
タがラッチ回路２７の出力側Ｑ１ないしＱ３に保持され
る。

【００６８】従って、１次鎖交磁束Φが領域θ＝２にな
っても前の領域θ＝１のときの同じデータのアドレスが
出力されているので、依然としてインバータ部３にはス
イッチング電圧ベクトルＶ２の磁束が発生し続け、１次
鎖交磁束Φは当該スイッチング電圧ベクトルＶ２に沿っ
て回転する。

【００６９】そして１次鎖交磁束ΦがＤに到達すると、
つまり当該１次鎖交磁束Φの先端が領域θ＝２のＤで、
予め定められた１次鎖交磁束の最大値φｍａｘ以上に大
きくなろうとする。このときスイッチングパターン選択
回路７のラッチ回路２６は、１次鎖交磁束Φの領域が２
であるので、磁束比較器２４からのイネーブル信号でそ
のＤ１ないしＤ３の入力側データをＱ１ないしＱ３の出
力側にそれぞれラッチさせる。

【００７０】従って、ラッチ回路２６の出力側Ｑ１ない
しＱ３には領域θ＝２を表わすＤ１ないしＤ３のデータ
がそれぞれそのままラッチされる。このときスイッチン
グパターン選択回路７では、図６で説明した様に、トル
クＴが正転、領域θが２、１次鎖交磁束Φの予め定めら
れた１次鎖交磁束の最大値φｍａｘ以上に大きくなろう
といている状態から、Ａ５，Ａ４のビットが「００」、
Ａ３，Ａ２，Ａ１のビットが「０１０」、Ａ０のビット
が「１」、つまり「０００１０１」の１６進２桁で「０
５」のアドレスが生成される。

【００７１】この「０５」のアドレスで図７のアドレス
／データＲＯＭ２７がアクセスされ、データ「３０」が
読出される。そしてこのデータ「３０」をアドレスにし
て図８のデータＲＯＭ２８がアクセスされ、そのデータ
「００１１００００」が読出される。このデータの上位
２から４ビット、すなわちＤ６，Ｄ５，Ｄ４の３ビット
がスイッチング電圧パターンｖ₃ （０，１，１）を表し
ており、当該スイッチング電圧パターンｖ₃ （０，１，
１）がインバータ部３に設定制御される。これにより三
相誘導電動機２の三相巻線にスイッチング電圧ベクトル
Ｖ３の磁束が発生し、１次鎖交磁束Φの大きさ、すなわ
ち１次鎖交磁束Φの先端は図９のＬで示されるスイッチ
ング電圧ベクトルＶ３に沿って正回転する。

【００７２】以下１次鎖交磁束Φがその磁束偏角領域を
２から３，３から４，４から５，５から６へ切換わると
きも同様に動作する。すなわち磁束偏角領域θの切換わ
りでは、前の領域のスイッチング電圧パターンが保持さ
れ、インバータ部３の切換えが行われないのでインバー
タ部３の切換え回数が減少する。

【００７３】以上の説明のラッチ回路２６は、磁束偏角
の領域の切換わりのとき、前の磁束偏角領域のアドレス
を保持することにより、前の磁束偏角領域のスイッチン
グ電圧パターンのデータを保持させる構成としている。

【００７４】しかしながら、ラッチ回路２６をスイッチ
ングテーブル８とインバータ部３との間に設け、当該ラ
ッチ回路２６で前の磁束偏角領域のアドレスで読出され
たスイッチング電圧パターンのデータを保持させるよう
にしても、同様の動作を得ることができる。このときも
ヒステリシスを有する磁束比較器２４の出力をラッチ回
路２６のイネーブル信号として用いる。

【００７５】

【発明の効果】以上説明した如く、本発明によれば、１
次鎖交磁束の大きさが１次鎖交磁束の最大値φｍａｘと
最小値φｍｉｎとの間にあるとき、１次鎖交磁束の磁束
偏角の領域が切換わっても前の磁束偏角の領域のスイッ
チング電圧パターンを保持するようにしたので、インバ
ータ部のスイッチング回数が減り、充分な磁束特性が得
られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が用いられているエンジン・誘導電動機
のハイブリッド装置の一実施例全体構成図である。

【図２】本発明が用いられているエンジン・誘導電動機
のハイブリッド装置の詳細な一実施例構成である。

【図３】スイッチングパターン選択回路及びスイッチン
グテーブルの一実施例構成である。

【図４】ラッチ回路の一実施例真理値表図である。

【図５】回転磁束ベクトル説明図である。

【図６】ＲＯＭアドレス生成の一実施例説明図である。

【図７】アドレス／データＲＯＭの一実施例格納図であ
る。

【図８】データＲＯＭの一実施例格納図である。

【図９】回転磁束ベクトル発生説明図である。

【図１０】スイッチング電圧パターン印加説明図であ
る。

【図１１】スイッチング電圧ベクトルとスイッチング電
圧パターンとの関係説明図である。

【図１２】従来のスイッチングテーブルをアクセスする
スイッチングパターン選択回路の概略説明図である。

【図１３】１次鎖交磁束の磁束偏角の領域説明図であ
る。

【図１４】従来の回転磁束ベクトル発生説明図である。

【符号の説明】

１ エンジン ２ 三相誘導電動機 ３ インバータ部 ５ インバータ制御回路 ６ 演算回路 ７ スイッチングパターン選択回路 ８ スイッチングテーブル ２６ ラッチ回路 ２７ アドレス／データＲＯＭ ２８ データＲＯＭ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジンと誘導電動機とが結合されたエ
   ンジン・誘導電動機のハイブリッド装置における直接ト
   ルク制御インバータのスイッチング回数低減方式におい
   て、 スイッチング素子の組合わせにより三相誘導電動機の三
   相巻線に回転磁束（１次鎖交磁束）を発生させるインバ
   ータ部と、 三相誘導電動機の瞬時入力電圧と電流とからその１次鎖
   交磁束ベクトル及び瞬時トルクを演算する演算回路と、 予め定められた１次鎖交磁束の最大値φｍａｘ及び最小
   値φｍｉｎ、予め定められた磁束偏角の領域、トルクの
   正転，停止，逆転の種類を要素とし、インバータ部のス
   イッチング電圧パターンが予めデータとして記憶されて
   いるスイッチングテーブルと、 演算回路が出力する上記１次鎖交磁束ベクトル及び瞬時
   トルクと目標値の１次鎖交磁束指令及びトルク指令とを
   基に上記スイッチングテーブルをアクセスし、上記イン
   バータ部のスイッチング電圧パターンを選択するスイッ
   チングパターン選択回路と、 演算回路で演算された１次鎖交磁束の磁束偏角の領域の
   切換わり時に、演算回路で演算された１次鎖交磁束ベク
   トルの大きさが上記予め定められた１次鎖交磁束の最大
   値φｍａｘと最小値φｍｉｎとの間にあるとき、前の磁
   束偏角領域のスイッチング電圧パターンのデータを保持
   させるラッチ回路とを備え、インバータ部のスイッチン
   グ切換え回数を低減せしめたことを特徴とする直接トル
   ク制御インバータのスイッチング回数低減方式。
2. 【請求項２】 上記前の磁束偏角領域のスイッチング電
   圧パターンのデータを保持させるラッチ回路は、前の磁
   束偏角領域のアドレスを保持し、前の磁束偏角領域のス
   イッチング電圧パターンのデータを保持するようにした
   ことを特徴とする請求項１記載の直接トルク制御インバ
   ータのスイッチング回数低減方式。
3. 【請求項３】 上記前の磁束偏角領域のスイッチング電
   圧パターンのデータを保持させるラッチ回路は、前の磁
   束偏角領域のアドレスでスイッチングテーブルから読出
   されたスイッチング電圧パターンのデータを保持するよ
   うにしたことを特徴とする請求項１記載の直接トルク制
   御インバータのスイッチング回数低減方式。