JPH07337090A - 直接トルク制御インバータの過電流保護方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 過電流が発生したとき、過電流保護の動作時
間を早く動作させる。 【構成】 電流検出部２７が検出する電流値が保護電流
値指令を超えたとき、過電流リミットアドレスを生成せ
しめ、当該過電流リミットアドレスでスイッチングテー
ブル８をアクセスする構成となし、上記スイッチングテ
ーブル８には、当該過電流リミットアドレスに基づいて
当該スイッチングテーブル８がアクセスされた際、イン
バータ部３から三相誘導電動機２への電圧供給を遮断す
るスイッチング電圧パターンが選定されるデータを格納
しておき、スイッチングテーブル８から読出される当該
スイッチング電圧パターンをインバータ部３に設定制御
するように構成する。

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
ータの過電流保護方式、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、三相誘導電動機のエンジン側の駆動中にインバータ
部に過電流が流れたとき、スイッチングテーブルから読
出されるスイッチング電圧パターンに基づいてその過電
流保護を行うようにした直接トルク制御インバータの過
電流保護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過電
流保護は、次の様にしてその保護を行っていた。

【０００３】すなわち図１０は従来の直接トルク制御イ
ンバータの過電流概略説明図を示しており、インバータ
部３のスイッチング素子Ｓａ０ないしＳｃ１のスイッチ
ングパターンに応じてバッテリ１１から三相誘導電動機
２に三相交流電圧が供給される。このときバッテリ１１
からインバータ部３に流れる電流を電流検出部２７が検
出しており、過電流のピーク値とその継続時間とを検出
する過電流保護回路３０でその電流の過電流検出を行っ
ていた。当該過電流保護回路３０が過電流を検出する
と、スイッチングテーブル８の後段に設けられているゲ
ート回路３１のゲートを閉じさせ、当該ゲート回路３１
からインバータ部３へのスイッチング電圧パターンの制
御信号を「０」にし、インバータ部３の過電流保護を行
うようにしていた。

【０００４】なお６は演算回路、７はスイッチングパタ
ーン選択回路、２３は磁束偏角算出器を表しており、こ
れらの動作および全体の動作等は後ほど詳しく説明す
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】図１０で示されている
様に、スイッチングテーブル８の後段にスイッチング電
圧パターンの制御信号を「０」にするゲート回路３１を
設け、かつ過電流保護回路３０で過電流のピーク値とそ
の継続時間とを検出する従来の直接トルク制御インバー
タの過電流保護方式では、インバータ部３に流れる過電
流の保護の動作時間が遅い欠点があった。

【０００６】本発明は、上記の欠点を解決することを目
的としており、過電流が発生した時過電流リミットアド
レスを生成すると共に、スイッチングテーブルに当該過
電流リミットアドレスで零ベクトルデータがアクセスさ
れる構成にしておき、スイッチングテーブルから直接零
ベクトルのスイッチング電圧パターンをインバータ部に
出力するようにして、過電流保護の動作時間が早く、回
路構成も簡易な直接トルク制御インバータの過電流保護
方式を提供することを目的としている。

【０００７】

【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過電流保
護方式はエンジンと直接トルク制御方式の誘導電動機と
が結合されたエンジン・誘導電動機のハイブリッド装置
の直接トルク制御インバータの過電流保護方式におい
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、上記インバータ部に流れる過電流を検出
する電流検出部と、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，停止の種類、上記過電流検出
の有無を要素とし、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並びに上記電流検出部が検出する電
流値と目標値の１次鎖交磁束指令及びトルク指令並びに
保護電流値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を備え、
上記スイッチングテーブルは、上記電流検出部が検出す
る電流値が保護電流値指令を超えたとき生成される過電
流リミットアドレスに基づいて当該スイッチングテーブ
ルがアクセスされた際、インバータ部から三相誘導電動
機への電圧供給を遮断するスイッチング電圧パターンが
選定されるデータが記憶されてなり、スイッチングテー
ブルから読出されるスイッチング電圧パターンに基づい
て、インバータ部の過電流保護を行うようにしたことを
特徴としている。

【０００８】

【作用】インバータ部に過電流が流れると、過電流リミ
ットアドレスが生成され、当該過電流リミットアドレス
に基づいてスイッチングテーブルがアクセスされる。こ
のアクセスによりインバータ部から三相誘導電動機への
電圧供給を遮断するスイッチング電圧パターンが選定さ
れ、当該スイッチング電圧パターンがインバータ部に設
定制御されることにより、インバータ部の過電流保護が
行なわれる。

【０００９】

【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。

【００１０】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。

【００１１】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。また
インバータ部３のスイッチング素子Ｓａ０ないしＳｃ１
を保護するために、当該インバータ部３に流れる過電流
検出用の電流検出部２７が設けられている。

【００１２】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。

【００１３】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、及び瞬時トルク並
びに電流検出部２７が検出する電流値とシステムコンピ
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並びに予め定められ
ている保護電流値指令とから、電流検出部２７によって
検出されるインバータ部３の過電流検出の有無を参照し
なが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。

【００１４】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，停止の
種類、過電流検出の有無を要素とし、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。

【００１５】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
たタコメータ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並びに予め定められて
いる保護電流値指令の過電流リミット値をインバータ制
御回路５に向けて出力する。

【００１６】当該過電流リミット値は２つの態様を有し
ており、三相誘導電動機２が力行状態のとき、つまりエ
ンジン１側を駆動する電動機として動作しているときの
過電流リミット値Ｌｌｍｔと、三相誘導電動機２が回生
状態のとき、つまりエンジン１側から駆動され発電機と
して動作しているときの過電流リミット値−Ｌｌｍｔと
がある。前者の過電流リミット値Ｌｌｍｔは後に説明す
るように、電流検出器２７が当該過電流リミット値Ｌｌ
ｍｔ以上の過電流を検出したとき、零ベクトルをインバ
ータ部３に設定し、回転磁束を停止させて過電流の保護
を行う。一方、後者の過電流リミット値−Ｌｌｍｔは電
流検出器２７が当該過電流リミット値−Ｌｌｍｔ以下の
過電流を検出したとき、正転ベクトルををインバータ部
３に設定し、後ほど説明する回生制動を支援する。

【００１７】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。

【００１８】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。

【００１９】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。

【００２０】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。

【００２１】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。

【００２２】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。

【００２３】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，
１１，２７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、２
５はトルク比較器、２６は電流比較器，２７は電流検出
部をそれぞれ表している。

【００２４】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。

【００２５】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。

【００２６】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
を行いその直軸、横軸磁界を直交座標で示すと、図３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ｉ
ｄ，ｉｑを得る。

【００２７】この様にして得られたｉｄ，ｉｑはそれら
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。

【００２８】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。

【００２９】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 ）とを基に磁束偏角が求められる。

【００３０】この様にして演算回路６で得られた１次鎖
交磁束ベクトル及び瞬時トルク並びに電流検出部２７か
ら検出された電流値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＊並びに保護電流値指令Ｉ＊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。

【００３１】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＊の目標値と上記絶対値算出器２０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、電流比較器２６で 保
護電流値指令Ｉ＊と電流検出部２７から検出された電流
値とを比較して過電流の有無が求められる。

【００３２】この磁束偏差｜Φ｜，トルク偏差，演算回
路６の磁束偏角算出器２３で求められた磁束偏角および
過電流の有無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。

【００３３】図４はＲＯＭアドレス生成の一実施例説明
図、図５はＲＯＭアドレス／データの一実施例格納図、
図６はＲＯＭデータの一実施例格納図、図７は回転磁束
ベクトル発生説明図、図８はスイッチング電圧パターン
印加説明図、図９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。

【００３４】図８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７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。

【００３５】図９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７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により各磁束が発生する。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。

【００３６】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。

【００３７】図７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。今例えば１次鎖交磁
束Φの磁束偏角が領域θ＝６の位置にあり、スイッチン
グ電圧ベクトルＶ６を選択すると，当該１次鎖交磁束Φ
は正転，すなわち時計廻りの方向へスイッチング電圧ベ
クトルＶ６に沿って回転する。

【００３８】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８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。

【００３９】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８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。

【００４０】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８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
鎖交磁束の大きさを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。

【００４１】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
せる零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。

【００４２】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。

【００４３】スイッチングテーブル８として、図５に図
示されたＲＯＭアドレス／データの一実施例格納図、図
６に図示されたＲＯＭデータの一実施例格納図のものを
備えており、図５に図示されたＲＯＭアドレス／データ
の一実施例格納図のものは図４のＲＯＭアドレス生成の
一実施例説明図で図示されたアドレスの生成によってア
クセスされる。

【００４４】図４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４ビットのＡ７ないしＡ４で表
され、その内のＡ７，Ａ６の２ビットで過電流リミット
値Ｉ、すなわち過電流の有無、つまり上記説明の回生状
態の過電流検出（−Ｌｌｍｔ）のとき「００」、正常状
態で過電流が検出されない（−ＬｌｍｔからＬｌｍｔ）
とき「１０」、力行状態の過電流検出（Ｌｌｍｔ）のと
き「１１」を与え、Ａ５，Ａ４の２ビットでトルクＴ、
つまり正転のとき「００」、停止のとき「０１」及び
「１１」（当該「１１」は本来逆転のときに該当する
が、エンジンを逆転させることはないので停止処理とし
ている）を与えている。下位桁は４ビットのＡ３ないし
Ａ０で表され、その内の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。すなわちビットＡ３，Ａ２，Ａ１
の「０１１」で領域θ＝１、「０１０」で領域θ＝２、
「０００」で領域θ＝３、「００１」で領域θ＝４、
「１０１」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すようにしている。

【００４５】図５のＲＯＭアドレス／データの一実施例
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４で生成される１６進２桁のアドレス
を表し、太枠で囲まれた各枠の斜め線の下側は、次に説
明する図６のＲＯＭデータに格納されているＲＯＭデー
タを引き出すためのデータ、つまり図６のＲＯＭデータ
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。

【００４６】図５図示のＲＯＭアドレス／データの一実
施例格納図においては、１次鎖交磁束の領域θの予め定
められた特定領域θ＝１の領域の各枠の斜め線の下側の
総てのデータに対して１６進２桁の下位桁に「１」を与
え、演算磁束周波数検知のためのデータが書込まれてい
る。

【００４７】図６のＲＯＭデータの一実施例格納図にお
いて、当該ＲＯＭデータは図５のＲＯＭアドレス／デー
タの一実施例格納図で説明した様に、当該ＲＯＭアドレ
ス／データから得られた１６進２桁のデータをアドレス
にして過電流保護の有無、スイッチング電圧パターンｖ
ｉ（Ｓａ，Ｓｂ，Ｓｃ）及び上記演算磁束周波数検知の
ためのパルス生成か否かを示すデータが読出されるよう
になっている。

【００４８】つまり１６進２桁のアドレスの上位桁がＤ
７ないしＤ４の４ビットで表され、その内のＤ６，Ｄ
５，Ｄ４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、Ｄ６のビットがス
イッチＳａの接点状態、Ｄ５のビットがスイッチＳｂの
接点状態、Ｄ４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。

【００４９】また１６進２桁のアドレスの下位桁がＤ３
ないしＤ０の４ビットで表され、その内のＤ０のビット
が上記演算磁束周波数検知のためのパルス生成のビット
を表しており、１６進２桁のアドレスの下位桁が「１」
のときに限り、当該Ｄ０のビットに「１」が立てられ、
演算磁束周波数検知のためのパルス、すなわちパルサ信
号を出力する。

【００５０】今、インバータ部３に流れている電流が正
常状態（−ＬｌｍｔからＬｌｍｔ）であって、例えば上
記説明の如く１次鎖交磁束Φが、図７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＝６にあり、ス
イッチング電圧ベクトルＶ６の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。

【００５１】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では図４で説明した様に、過電流検出なし、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、Ａ７，Ａ６のビットが「０
１」、Ａ５，Ａ４のビットが「００」、Ａ３，Ａ２，Ａ
１のビットが「０１１」、Ａ０のビットが「１」、つま
り「０１０００１１１」の１６進２桁で「４７」のアド
レスが生成される。

【００５２】この「０７」のアドレスで図５のＲＯＭア
ドレス／データがアクセスされ、データ「２１」が読出
される。そしてこのデータ「２１」をアドレスにして図
６のＲＯＭデータがアクセスされ、そのデータ「００１
００００１」が読出される。このデータの上位２から４
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ｖ
₂ （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。またこのデー
タの最下位ビットＤ０が「１」であることから演算磁束
周波数検知のためのパルス（パルサ信号）を出力する。

【００５３】そして当該１次鎖交磁束Φの先端が予め定
められた１次鎖交磁束の最小値φｍｉｎ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
では図４で説明した様に、過電流検出なし、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
している状態から、Ａ７，Ａ６のビットが「０１」、Ａ
５，Ａ４のビットが「００」、Ａ３，Ａ２，Ａ１のビッ
トが「０１１」、Ａ０のビットが「０」、つまり「０１
０００１１０」の１６進２桁で「４６」のアドレスが生
成される。

【００５４】この「４６」のアドレスで図５のＲＯＭア
ドレス／データがアクセスされ、データ「６１」が読出
される。そしてこのデータ「６１」をアドレスにして図
６のＲＯＭデータがアクセスされ、そのデータ「０１１
００００１」が読出される。このデータの上位２から４
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ｖ
₆ （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Ｖ
６に沿って正回転する。またこのデータの最下位ビット
Ｄ０が「１」であることから演算磁束周波数検知のため
のパルス（パルサ信号）を出力し続ける。

【００５５】１次鎖交磁束ベクトルが磁束偏角の領域θ
＝１を超えて回転しθ＝２以降の領域になると、演算磁
束周波数検知のためのパルスは出力されなくなる。つま
り１次鎖交磁束ベクトルの１回転につき１個のパルス、
すなわちパルサ信号がスイッチングテーブル８から出力
する。

【００５６】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。

【００５７】一方、何らかの原因、たとえば三相誘導電
動機２がロックされ、インバータ部３に大電流が流れる
と、電流検出部２７は保護電流値指令の過電流リミット
値より大きな電流を検出する。従って、電流比較器２６
から過電流検出有りを表す信号が出力される。これによ
りスイッチングパターン選択回路７では図４で説明した
様に、過電流検出あり、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、Ａ７，Ａ６のビットが「１１」、Ａ５，Ａ４のビッ
トが「００」、Ａ３，Ａ２，Ａ１のビットが「０１
１」、Ａ０のビットが「１」、つまり「１１０００１１
１」の１６進２桁で「Ｃ７」のアドレス、すなわち過電
流リミットアドレスが生成される。

【００５８】この「Ｃ７」のアドレスで図５のＲＯＭア
ドレス／データがアクセスされ、データ「０１」が読出
される。そしてこのデータ「０１」をアドレスにして図
６のＲＯＭデータがアクセスされ、そのデータ「０００
００００１」が読出される。このデータの上位２から４
ビットがスイッチング電圧パターンｖ₀ （０，０，０）
を表しており、当該スイッチング電圧パターンｖ
₀ （０，０，０）がインバータ部３に設定制御される。
つまりインバータ部３のスイッチング素子Ｓａ０ないし
Ｓｃ１は即時に総てオフに設定制御され、直ちにインバ
ータ部３の過電流の保護がなされる。

【００５９】この説明から明らかな様に、電流比較器２
６から過電流検出有りを表す信号が出力されると、スイ
ッチングパターン選択回路７ではＡ７，Ａ６のビットが
「１１」の「１１ＸＸＸＸＸＸ」（Ｘは任意）で表され
る過電流リミットアドレスが生成される。

【００６０】当該過電流リミットアドレスの「１１ＸＸ
ＸＸＸＸ」を１６進２桁で表したとき、その上位桁は１
０進法で１２以上の数を有することになるので、１６進
法では「ＣないしＦ」で表示される。この１６進２桁の
その上位桁が「ＣないしＦ」を有するアドレスで図５の
ＲＯＭアドレス／データがアクセスされると、データ
「００」，「０１」，「７０」，「７１」のいずれかが
読出される。

【００６１】これらのデータ「００」，「０１」，「７
０」，「７１」は総て零ベクトル、すなわちデータ「０
０」，「０１」はスイッチングテーブル８からスイッチ
ング電圧パターンｖ₀ （０，０，０）を読出し、またデ
ータ「７０」，「７１」はスイッチングテーブル８から
スイッチング電圧パターンｖ₇ （１，１，１）を読出
す。

【００６２】当該スイッチング電圧パターンｖ₀ （０，
０，０）及びスイッチング電圧パターンｖ₇ （１，１，
１）はインバータ部３のスイッチング素子Ｓａ０ないし
Ｓｃ１を総てオフに設定制御するので、インバータ部３
の過電流の保護が直ちになされることとなる。

【００６３】なお、三相誘導電動機２がエンジン１側か
ら駆動され発電機として動作している状態の下で、過電
流リミット値−Ｌｌｍｔ以下の過電流検出がなされたと
き、図７の回生リミットの欄のデータが読出され、正転
ベクトルを出力して三相誘導電動機２の回生制動を支援
する。

【００６４】

【発明の効果】以上説明した如く、本発明によれば、過
電流が発生した時過電流リミットアドレスを生成すると
共に、スイッチングテーブルに当該過電流リミットアド
レスで零ベクトルデータがアクセスされるようにし、ス
イッチングテーブルから直接零ベクトルのスイッチング
電圧パターンをインバータ部に設定制御するようにした
ので、過電流が検出されたときインバータ部のスイッチ
ング素子を直ちにオフに設定制御でき、過電流保護の動
作時間が早くなる。また回路構成も簡易な構成となる。

【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】回転磁束ベクトル説明図である。

【図４】ＲＯＭアドレス生成の一実施例説明図である。

【図５】ＲＯＭアドレス／データの一実施例格納図であ
る。

【図６】ＲＯＭデータの一実施例格納図である。

【図７】回転磁束ベクトル発生説明図である。

【図８】スイッチング電圧パターン印加説明図である。

【図９】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１０】従来の直接トルク制御インバータの過電流保
護概略説明図である。

【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 電流比較器 ２７ 電流検出部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０２Ｍ 7/48 Ｊ 9181−5Ｈ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジンと直接トルク制御方式の誘導電
   動機とが結合されたエンジン・誘導電動機のハイブリッ
   ド装置の直接トルク制御インバータの過電流保護方式に
   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、 上記インバータ部に流れる過電流を検出する電流検出部
   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，停止の種類、上記過電流検出の有無を要素とし、
   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
   トルク並びに上記電流検出部が検出する電流値と目標値
   の１次鎖交磁束指令及びトルク指令並びに保護電流値指
   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を備え、 上記スイッチングテーブルは、上記電流検出部が検出す
   る電流値が保護電流値指令を超えたとき生成される過電
   流リミットアドレスに基づいて当該スイッチングテーブ
   ルがアクセスされた際、インバータ部から三相誘導電動
   機への電圧供給を遮断するスイッチング電圧パターンが
   選定されるデータが記憶されてなり、 スイッチングテーブルから読出されるスイッチング電圧
   パターンに基づいて、インバータ部の過電流保護を行う
   ようにしたことを特徴とする直接トルク制御インバータ
   の過電流保護方式。