JP5737093B2 - Rotating machine control device - Google Patents

Rotating machine control device Download PDF

Info

Publication number
JP5737093B2
JP5737093B2 JP2011198010A JP2011198010A JP5737093B2 JP 5737093 B2 JP5737093 B2 JP 5737093B2 JP 2011198010 A JP2011198010 A JP 2011198010A JP 2011198010 A JP2011198010 A JP 2011198010A JP 5737093 B2 JP5737093 B2 JP 5737093B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
current
rotating machine
prediction
predicted
norm
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2011198010A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2013062900A (en
Inventor
祐輔 上田
祐輔 上田
藤井 淳
淳 藤井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Denso Corp filed Critical Denso Corp
Priority to JP2011198010A priority Critical patent/JP5737093B2/en
Publication of JP2013062900A publication Critical patent/JP2013062900A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5737093B2 publication Critical patent/JP5737093B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Control Of Electric Motors In General (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)

Description

本発明は、互いに相違する電圧値の電圧のそれぞれを印加する各別の電圧印加手段と回転機の端子との間を開閉するスイッチング素子を備えて構成される電力変換回路について、該電力変換回路を構成するスイッチング素子のオン・オフ操作によって、前記回転機を流れる電流、前記回転機のトルク、および前記回転機の磁束の少なくとも1つを有した制御量を制御する回転機の制御装置に関する。   The present invention relates to a power conversion circuit comprising a switching element that opens and closes between a separate voltage application means for applying each of voltages having different voltage values and a terminal of a rotating machine. It is related with the control apparatus of the rotary machine which controls the controlled variable which has at least one of the electric current which flows through the said rotary machine, the torque of the said rotary machine, and the magnetic flux of the said rotary machine by the on / off operation of the switching element which comprises.

この種の制御装置としては、たとえば下記特許文献1に見られるように、インバータのスイッチング素子のオン・オフによって規定されるスイッチングモードを様々に設定した場合についての3相電動機の電流をそれぞれ予測し、予測される電流と指令電流との偏差を最小化することのできるスイッチングモードにてインバータを操作する、いわゆるモデル予測制御を行うものが提案されている。これによれば、インバータの出力電圧に基づき予測される電流の挙動を最適化するようにインバータが操作されるため、過渡時における指令電流への追従性が従来の三角波比較PWM制御によるものと比較して向上する。このため、モデル予測制御は、車載主機としてのモータジェネレータの制御装置等、過渡追従特性として特に高い性能が要求される用途にとっては、有用性が高いと考えられる。   As this type of control device, for example, as can be seen in Patent Document 1 below, the currents of the three-phase motors when the switching modes defined by the ON / OFF states of the switching elements of the inverter are variously set are predicted. There has been proposed what performs so-called model predictive control in which an inverter is operated in a switching mode capable of minimizing a deviation between a predicted current and a command current. According to this, since the inverter is operated so as to optimize the behavior of the current predicted based on the output voltage of the inverter, the followability to the command current at the time of transition is compared with that by the conventional triangular wave comparison PWM control. And improve. For this reason, model predictive control is considered to be highly useful for applications that require particularly high performance as transient tracking characteristics, such as a motor generator control device as an in-vehicle main unit.

特開2008−228419号公報JP 2008-228419 A

ところで、上記電流の予測には、その初期値として、電流センサによる電流の検出値が要求される。ただし、電流センサの出力値には、実際の電流の振幅に対して所定の比率(≠1)だけ相違する誤差であるいわゆるゲイン誤差が含まれることがある。そしてこの場合、ゲイン誤差に起因してモデル予測制御の制御性が低下するおそれがある。   By the way, in the prediction of the current, a current detection value by a current sensor is required as an initial value. However, the output value of the current sensor may include a so-called gain error, which is an error that differs from the actual current amplitude by a predetermined ratio (≠ 1). In this case, the controllability of the model predictive control may be reduced due to the gain error.

本発明は、上記課題を解決する過程でなされたものであり、その目的は、互いに相違する電圧値の電圧のそれぞれを印加する各別の電圧印加手段と回転機の端子との間を開閉するスイッチング素子を備えて構成される電力変換回路について、該電力変換回路を構成するスイッチング素子のオン・オフ操作によって、前記回転機を流れる電流、前記回転機のトルク、および前記回転機の磁束の少なくとも1つを有した制御量を制御する新たな回転機の制御装置を提供することにある。   The present invention has been made in the course of solving the above-mentioned problems, and its purpose is to open and close between each of different voltage application means for applying voltages having different voltage values and the terminals of the rotating machine. Regarding a power conversion circuit configured to include a switching element, at least an electric current flowing through the rotating machine, a torque of the rotating machine, and a magnetic flux of the rotating machine by an on / off operation of the switching element configuring the power conversion circuit An object of the present invention is to provide a new control device for a rotating machine that controls a control amount having one.

以下、上記課題を解決するための手段、およびその作用効果について記載する。   Hereinafter, means for solving the above-described problems and the operation and effect thereof will be described.

請求項1記載の発明は、互いに相違する電圧値の電圧のそれぞれを印加する各別の電圧印加手段と回転機の端子との間を開閉するスイッチング素子を備えて構成される電力変換回路について、該電力変換回路を構成するスイッチング素子のオン・オフ操作によって、前記回転機を流れる電流、前記回転機のトルク、および前記回転機の磁束の少なくとも1つを有した制御量を制御する回転機の制御装置において、前記スイッチング素子のそれぞれがオン状態であるかオフ状態であるかを示すスイッチングモードを仮設定し、該仮設定されたスイッチングモードのそれぞれに応じた前記制御量に関する予測を行なう予測手段と、該予測手段による予測結果に基づき、前記電力変換回路の実際の操作に用いるスイッチングモードを決定する決定手段と、該決定されたスイッチングモードとなるように前記電力変換回路を操作する操作手段と、前記回転機を流れる電流の検出値を取得する取得手段とを備え、前記予測手段による前記予測する処理は、前記制御量または該制御量の算出のためのパラメータとしての前記回転機の電流についての予測を行なう電流予測処理を含み、前記電流の検出値に応じた前記回転機の電流ベクトルのノルムを前記電流予測処理によって予測される電流ベクトルのノルムのうち前記操作手段によって採用されたスイッチングモードに対応するものにフィードバック制御するノルムフィードバック手段をさらに備えることを特徴とする。   The invention according to claim 1 is a power conversion circuit configured to include a switching element that opens and closes between a separate voltage application unit that applies each of voltages having different voltage values and a terminal of the rotating machine. A rotating machine that controls a controlled variable having at least one of a current flowing through the rotating machine, a torque of the rotating machine, and a magnetic flux of the rotating machine by turning on / off a switching element constituting the power conversion circuit. Predicting means for temporarily setting a switching mode indicating whether each of the switching elements is in an on state or in an off state in the control device, and performing a prediction regarding the control amount according to each of the temporarily set switching modes And a determinator for determining a switching mode used for actual operation of the power conversion circuit based on a prediction result by the prediction means. And an operation means for operating the power conversion circuit so as to be in the determined switching mode, and an acquisition means for acquiring a detected value of a current flowing through the rotating machine, wherein the prediction process by the prediction means includes: Current prediction processing for performing prediction on the control amount or the current of the rotating machine as a parameter for calculating the control amount, and the norm of the current vector of the rotating machine according to the detected value of the current It further comprises norm feedback means for performing feedback control on the current vector norm predicted by the current prediction processing, corresponding to the switching mode adopted by the operation means.

検出値にゲイン誤差が重畳される場合、予測手段によって予測された電流のうち前記決定手段によって決定された操作状態に対応するものと検出値との間には、予測手段に予測誤差がなくても、乖離が生じうる。上記発明では、この点に鑑み、上記予測される電流を規範として、検出値に含まれるゲイン誤差を把握し、これに基づき制御量の制御処理を補正する。   When a gain error is superimposed on the detection value, the prediction means has no prediction error between the detection value and the current predicted by the prediction means corresponding to the operation state determined by the determination means. However, divergence can occur. In the above invention, in view of this point, the gain error included in the detected value is grasped using the predicted current as a standard, and the control processing of the control amount is corrected based on the gain error.

請求項2記載の発明は、請求項1記載の発明において、前記ノルムフィードバック手段による前記フィードバック制御は、前記電流の検出値に応じた前記回転機を流れる電流についてのq軸成分を前記電流予測処理によって予測される電流のq軸成分のうちの前記操作手段によって採用されたスイッチングモードに対応するものにフィードバック制御する処理であることを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the feedback control by the norm feedback unit may be configured such that the q-axis component of the current flowing through the rotating machine according to the detected value of the current is the current prediction process. The feedback control is performed on the q-axis component of the current predicted by the method corresponding to the switching mode employed by the operating means.

電流のベクトルノルムと2次元座標系における電流ベクトルの成分の絶対値との間には、正の相関がある。このため、q軸成分もノルムと相関を有するパラメータとなることから、フィードバック制御量として利用可能である。   There is a positive correlation between the current vector norm and the absolute value of the current vector component in the two-dimensional coordinate system. For this reason, since the q-axis component is also a parameter having a correlation with the norm, it can be used as a feedback control amount.

なお、請求項2記載の発明は、以下のものであってもよい。   The invention described in claim 2 may be as follows.

・前記ノルムフィードバック手段による前記フィードバック制御は、前記電流の検出値に応じた前記回転機を流れる電流についてのq軸成分の値を前記電流予測処理によって予測される電流のq軸成分の値のうちの前記操作手段によって採用されたスイッチングモードに対応するものにフィードバック制御する処理であることを特徴とする。   In the feedback control by the norm feedback means, the value of the q-axis component for the current flowing through the rotating machine according to the detected value of the current is the value of the q-axis component of the current predicted by the current prediction process. This is a process of performing feedback control to the one corresponding to the switching mode adopted by the operation means.

・前記予測手段は、前記電力変換回路の出力電圧の平均値を算出する平均電圧算出手段と、該平均電圧算出手段によって算出される平均値に対する前記仮設定されたスイッチングモードに応じた前記電力変換回路の出力電圧の差として瞬時出力電圧を算出する瞬時電圧算出手段と、前記瞬時出力電圧に基づき、前記制御量の変化量を予測する変化量予測手段と、を備え、前記ノルムフィードバック手段による前記フィードバック制御は、前記電流の検出値に応じた前記回転機を流れる電流についてのq軸成分の変化量を、前記予測手段によって予測された変化量のうち前記操作手段によって採用されたスイッチングモードに対応するものにフィードバック制御する処理であることを特徴とする。   The prediction means includes an average voltage calculation means for calculating an average value of the output voltage of the power conversion circuit, and the power conversion according to the temporarily set switching mode for the average value calculated by the average voltage calculation means An instantaneous voltage calculating means for calculating an instantaneous output voltage as a difference between output voltages of the circuit; and a change amount predicting means for predicting a change amount of the control amount based on the instantaneous output voltage, and the norm feedback means provides the The feedback control corresponds to the switching mode adopted by the operation means among the change amounts predicted by the prediction means, with respect to the change amount of the q-axis component for the current flowing through the rotating machine according to the detected value of the current. It is the process which performs feedback control to what to do.

請求項3記載の発明は、請求項1記載の発明において、前記ノルムフィードバック手段による前記フィードバック制御は、前記電流の検出値に応じた前記回転機の各端子の電流と前記電流予測処理によって予測される前記各端子の電流との比を目標値にフィードバック制御するように、前記制御量に関する予測を行う処理において用いられる前記電流の検出値を補正する処理であることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the feedback control by the norm feedback means is predicted by the current of each terminal of the rotating machine according to the detected value of the current and the current prediction process. It is a process of correcting the detection value of the current used in the process of performing the prediction regarding the control amount so that the ratio of the current of each terminal to the target value is feedback-controlled.

電流同士の比は、位相ずれがなければ振幅同士の比となることから、ノルム同士の比となる。このため、比を目標値にフィードバック制御することで、ノルムのフィードバック制御を行なうことができる。   The ratio between the currents is the ratio between the amplitudes if there is no phase shift, and thus the ratio between the norms. For this reason, the feedback control of the ratio to the target value enables the norm feedback control.

請求項4記載の発明は、請求項1〜3のいずれか1項に記載の発明において、前記ノルムフィードバック手段は、前記電流の検出値に応じた前記回転機を流れる電流ベクトルと前記電流予測処理によって予測される電流ベクトルとのそれぞれのノルム同士の差または該ノルムと相関を有するパラメータ同士の差を入力とする積分要素の出力に基づき、前記制御量に関する予測を行なう処理において用いられるパラメータを補正することを特徴とする。   The invention according to claim 4 is the invention according to any one of claims 1 to 3, wherein the norm feedback means includes a current vector flowing through the rotating machine according to the detected value of the current and the current prediction process. Based on the output of the integration element that receives the difference between the norms of each of the current vectors predicted by or the difference between the parameters correlated with the norm, the parameter used in the process of performing the prediction on the control amount is corrected. It is characterized by doing.

上記発明では、積分要素を用いることで、予測される電流ベクトルのノルムと検出値に応じたノルムとの定常的な乖離を補償することが容易となる。   In the above invention, by using the integral element, it is easy to compensate for a steady divergence between the norm of the predicted current vector and the norm corresponding to the detected value.

請求項5記載の発明は、請求項4記載の発明において、前記ノルムフィードバック手段は、前記制御量に関する予測を行なう処理において用いられるパラメータの補正に際し、前記電流の検出値に応じた前記回転機の電流ベクトルと前記電流予測処理によって予測される電流ベクトルとのそれぞれのノルム同士の差または該ノルムと相関を有するパラメータ同士の差を入力とする微分要素の出力をさらに用いることを特徴とする。   According to a fifth aspect of the present invention, in the invention of the fourth aspect, the norm feedback means is configured to correct the parameter used in the process of performing the prediction relating to the control amount, when the parameter of the rotating machine according to the detected value of the current is corrected. It is further characterized by further using an output of a differential element that receives a difference between norms of a current vector and a current vector predicted by the current prediction process or a difference between parameters having a correlation with the norm.

上記発明では、微分要素を用いることで、ノルム同士の差または該ノルムと相関を有するパラメータ同士の差に高調波ノイズが重畳した場合であっても、その影響を好適に抑制することができる。   In the said invention, even if it is a case where a harmonic noise is superimposed on the difference between norms, or the difference between the parameters which have a correlation with this norm, the influence can be suppressed suitably by using a differential element.

請求項6記載の発明は、請求項1〜5のいずれか1項に記載の発明において、前記予測手段は、前記回転機の端子のうちの一部を流れる電流としての前記電流の検出値と、dq座標系の電流の算出に必要な残りの端子を流れる電流としての前記予測される電流とを、dq座標系の電流に変換する電流再現手段を備え、該電流再現手段によって再現される電流を前記制御量に関する予測を行なう処理に用いるものであり、前記ノルムフィードバック手段は、前記電流の検出値に応じた前記回転機を流れる電流ベクトルのノルムに関するパラメータとして、前記再現される電流を用いることを特徴とする。   According to a sixth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to fifth aspects, the prediction means includes a detected value of the current as a current flowing through a part of the terminals of the rotating machine. Current reproduction means for converting the predicted current as the current flowing through the remaining terminals necessary for calculating the current in the dq coordinate system into a current in the dq coordinate system, and the current reproduced by the current reproduction means Is used in the process of performing prediction on the control amount, and the norm feedback means uses the reproduced current as a parameter relating to the norm of the current vector flowing through the rotating machine according to the detected value of the current. It is characterized by.

互いに連結された固定子巻線に接続される複数の端子を備える回転機においては、全端子数よりも1つ少ない数の端子のそれぞれを流れる電流情報によって、回転機を流れる電流情報を不足なく取得することができる。ここで、電流の検出値のみでは電流情報として不足している場合、予測される電流を用いることで、不足分を補うことができる。そして、これらをdq座標系の電流に変換するなら、変換された電流は、電流の検出値と予測される電流との双方を含んだものとなる。このため、変換された電流は、電流の検出値を反映した電流となる。上記発明では、この点に鑑み、電流再現手段を備えた。   In a rotating machine having a plurality of terminals connected to stator windings connected to each other, current information flowing through each of the terminals less than the total number of terminals can be obtained with sufficient current information flowing through the rotating machine. Can be acquired. Here, when only current detection value is insufficient as current information, the shortage can be compensated by using the predicted current. If these are converted into currents in the dq coordinate system, the converted currents include both the detected current value and the predicted current. For this reason, the converted current is a current reflecting the detected value of the current. In view of this point, the above invention includes a current reproducing unit.

請求項7記載の発明は、請求項6記載の発明において、前記電力変換回路は、直流電圧源の正極および負極のそれぞれに前記回転機の端子を選択的に接続するスイッチング素子を備える直流交流変換回路であり、前記回転機の端子であって且つ前記直流交流変換回路の出力電圧が印加される端子の数は、3であり、前記取得手段は、前記直流交流変換回路の入力端子を流れる電流の検出値を取得するものであり、前記予測処理は、前記操作手段によって採用されたスイッチングモードに対応する電圧ベクトルが有効電圧ベクトルである場合、前記電流の検出値を前記回転機の3つの端子のうちのいずれか1つの端子を流れる電流の初期値として利用するものであり、前記ノルムフィードバック手段は、前記操作手段によって採用されたスイッチングモードに対応する電圧ベクトルが有効電圧ベクトルである場合、前記回転機の3つの端子のうちの前記採用されたスイッチングモードに応じて定まる1つの端子を流れる電流としての前記電流の検出値に基づき、前記電流の検出値に応じた前記回転機を流れる電流ベクトルのノルムに関するパラメータを定めることを特徴とする。   According to a seventh aspect of the invention, in the sixth aspect of the invention, the power conversion circuit includes a switching element that selectively connects a terminal of the rotating machine to each of a positive electrode and a negative electrode of a DC voltage source. The number of terminals to which the output voltage of the DC / AC converter circuit is applied, and the acquisition means is a current flowing through the input terminal of the DC / AC converter circuit. When the voltage vector corresponding to the switching mode adopted by the operation means is an effective voltage vector, the current detection value is output to the three terminals of the rotating machine. The norm feedback means is used as the initial value of the current flowing through any one of the terminals. When the voltage vector corresponding to the winding mode is an effective voltage vector, based on the detected value of the current as a current flowing through one terminal determined according to the adopted switching mode among the three terminals of the rotating machine A parameter relating to a norm of a current vector flowing through the rotating machine according to a detected value of the current is defined.

直流交流変換回路の出力電圧の印加される端子数が3である回転機の場合、有効電圧ベクトルにて表現される操作状態においては、1つの端子または2つの端子が直流電圧源の正極に接続されて且つ、残りの端子が直流電圧源の負極に接続される。このため、正極または負極のうち接続される端子数が1であるものについて、その端子を流れる電流と上記電流の検出値とが、少なくとも絶対値については一致する。上記発明では、この点に鑑み、有効電圧ベクトル採用時において、上記電流の検出値を用いてノルムに関するパラメータを定める。   In the case of a rotating machine where the number of terminals to which the output voltage of the DC / AC converter circuit is applied is 3, one terminal or two terminals are connected to the positive electrode of the DC voltage source in the operation state represented by the effective voltage vector. And the remaining terminals are connected to the negative electrode of the DC voltage source. For this reason, for the positive electrode or the negative electrode having one connected terminal, the current flowing through the terminal and the detected value of the current match at least in absolute value. In view of this point, in the above invention, the norm-related parameter is determined using the detected current value when the effective voltage vector is adopted.

請求項8記載の発明は、請求項1〜7のいずれか1項に記載の発明において、前記取得手段によって取得される電流の検出値に基づく前記予測手段によって予測される電流の評価結果に応じて、前記制御量の予測処理を補正する予測処理補正手段をさらに備え、前記ノルムフィードバック手段のフィードバックゲインは、前記予測処理補正手段のフィードバックゲインよりも小さいことを特徴とする。   The invention according to claim 8 is the invention according to any one of claims 1 to 7, in accordance with a current evaluation result predicted by the prediction means based on a detected value of current acquired by the acquisition means. And a prediction processing correction unit that corrects the control amount prediction processing, wherein the feedback gain of the norm feedback unit is smaller than the feedback gain of the prediction processing correction unit.

予測される電流の精度は、予測対象となるタイミングにおける電流の検出値によって評価することができる。上記発明では、この点に鑑み予測される電流を評価することで、精度が低下していると評価される場合、予測処理を補正することができる。しかも、この際、予測処理補正手段のゲインよりもノルムフィードバック手段のゲインを小さくすることで、ノルムのフィードバック制御との両立を図ることができる。   The accuracy of the predicted current can be evaluated by the detected current value at the timing to be predicted. In the said invention, when it estimates that the precision is falling by evaluating the electric current estimated in view of this point, a prediction process can be correct | amended. In addition, at this time, it is possible to achieve compatibility with norm feedback control by making the gain of the norm feedback means smaller than the gain of the prediction processing correction means.

第1の実施形態にかかるシステム構成図。1 is a system configuration diagram according to a first embodiment. FIG. 同実施形態にかかるスイッチングモードを示す図。The figure which shows the switching mode concerning the embodiment. 同実施形態にかかるモデル予測制御の処理手順を示す流れ図。The flowchart which shows the process sequence of the model prediction control concerning the embodiment. 同実施形態にかかる電流再現部の処理の手順を示す流れ図。The flowchart which shows the procedure of the process of the electric current reproduction part concerning the embodiment. 同実施形態の効果を示すタイムチャート。The time chart which shows the effect of the embodiment. 同実施形態の効果を示すタイムチャート。The time chart which shows the effect of the embodiment. 第2の実施形態にかかるシステム構成図。The system block diagram concerning 2nd Embodiment. 第3の実施形態にかかるシステム構成図。The system block diagram concerning 3rd Embodiment. 第4の実施形態にかかるシステム構成図。The system block diagram concerning 4th Embodiment.

<第1の実施形態>
以下、本発明にかかる回転機の制御装置を電動機の制御装置に適用した第1の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
<First Embodiment>
Hereinafter, a first embodiment in which a control device for a rotating machine according to the present invention is applied to a control device for an electric motor will be described with reference to the drawings.

図1に、本実施形態にかかる電動機の制御システムの全体構成を示す。電動機10は、3相の同期機である。   FIG. 1 shows an overall configuration of an electric motor control system according to the present embodiment. The electric motor 10 is a three-phase synchronous machine.

電動機10は、インバータINVを介してバッテリ12に接続されている。インバータINVは、スイッチング素子S¥p,S¥n(¥=u,v,w)の直列接続体を3組備えており、これら各直列接続体の接続点が電動機10のU,V,W相にそれぞれ接続されている。これらスイッチング素子S¥#(¥=u,v,w;#=p,n)として、本実施形態では、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(IGBT)が用いられている。そして、これらにはそれぞれ、ダイオードD¥#が逆並列に接続されている。   The electric motor 10 is connected to the battery 12 via the inverter INV. The inverter INV includes three sets of series connection bodies of switching elements S ¥ p, S ¥ n (¥ = u, v, w), and the connection points of these series connection bodies are U, V, W of the electric motor 10. Connected to each phase. As these switching elements S ¥ # (¥ = u, v, w; # = p, n), an insulated gate bipolar transistor (IGBT) is used in the present embodiment. In addition, a diode D ¥ # is connected in antiparallel to each of these.

本実施形態では、電動機10やインバータINVの状態を検出する検出手段として、以下のものを備えている。まず電動機10の回転角度(電気角θ)を検出する回転角度センサ14を備えている。また、インバータINVの入力端子(ここでは、負極側入力端子)を流れる電流(母線電流IDC)を検出する電流センサ16を備えている。さらに、インバータINVの入力電圧(電源電圧VDC)を検出する電圧センサ18を備えている。   In the present embodiment, the following is provided as detection means for detecting the state of the electric motor 10 and the inverter INV. First, a rotation angle sensor 14 for detecting the rotation angle (electrical angle θ) of the electric motor 10 is provided. Further, a current sensor 16 that detects a current (bus current IDC) flowing through the input terminal (here, the negative side input terminal) of the inverter INV is provided. Furthermore, a voltage sensor 18 for detecting the input voltage (power supply voltage VDC) of the inverter INV is provided.

上記各種センサの検出値は、制御装置20に取り込まれる。制御装置20では、これら各種センサの検出値に基づき、インバータINVを操作する操作信号を生成して出力する。ここで、インバータINVのスイッチング素子S¥#を操作する信号が、操作信号g¥#である。   The detection values of the various sensors are taken into the control device 20. The control device 20 generates and outputs an operation signal for operating the inverter INV based on the detection values of these various sensors. Here, the signal for operating the switching element S ¥ # of the inverter INV is the operation signal g ¥ #.

上記制御装置20は、電動機10のトルクを要求トルクT*に制御すべく、インバータINVを操作する。詳しくは、要求トルクT*を実現するための指令電流と電動機10を流れる電流とが一致するように、インバータINVを操作する。すなわち、本実施形態では、電動機10のトルクが最終的な制御量となるものであるが、トルクを制御すべく、電動機10を流れる電流を直接の制御量として、これを指令電流に制御する。特に、本実施形態では、電動機10を流れる電流を指令電流に制御すべく、スイッチングモードを複数通りのそれぞれに仮設定した場合についての電動機10の電流を予測し、インバータINVの実際のスイッチングモードを決定するモデル予測制御を行う。   The control device 20 operates the inverter INV so as to control the torque of the electric motor 10 to the required torque T *. Specifically, the inverter INV is operated so that the command current for realizing the required torque T * matches the current flowing through the electric motor 10. That is, in the present embodiment, the torque of the electric motor 10 becomes the final control amount, but in order to control the torque, the current flowing through the electric motor 10 is used as a direct control amount, and this is controlled to the command current. In particular, in the present embodiment, in order to control the current flowing through the motor 10 to the command current, the current of the motor 10 when the switching mode is temporarily set to each of a plurality of modes is predicted, and the actual switching mode of the inverter INV is determined. Perform model predictive control to determine.

上記スイッチングモードは、インバータINVを構成するスイッチング素子S¥#のそれぞれがオンであるかオフであるかを示すものであり、図2(a)に示される8通りのスイッチングモード0〜7からなる。例えば、低電位側のスイッチング素子Sun,Svn,Swnの全てがオン状態となるスイッチングモードがスイッチングモード0であり、高電位側のスイッチング素子Sup,Svp,Swpの全てがオン状態となるスイッチングモードがスイッチングモード7である。これらスイッチングモード0,7は、電動機10の全相を短絡させるものであり、インバータINVから電動機10に印加される電圧がゼロとなるものであるため、インバータINVの出力電圧ベクトルをゼロ電圧ベクトルとするものである。これに対し、残りの6つのスイッチングモード1〜6は、上側アームおよび下側アームの双方にオン状態となるスイッチング素子が存在する操作パターンによって規定されるものであり、インバータINVの出力電圧ベクトルを有効電圧ベクトルとするものである。   The switching mode indicates whether each of the switching elements S ¥ # constituting the inverter INV is on or off, and includes the eight switching modes 0 to 7 shown in FIG. . For example, the switching mode in which all of the low potential side switching elements Sun, Svn, Swn are in the on state is the switching mode 0, and the switching mode in which all of the high potential side switching elements Sup, Svp, Swp are in the on state. This is switching mode 7. In these switching modes 0 and 7, all phases of the electric motor 10 are short-circuited, and the voltage applied to the electric motor 10 from the inverter INV becomes zero. Therefore, the output voltage vector of the inverter INV is defined as a zero voltage vector. To do. On the other hand, the remaining six switching modes 1 to 6 are defined by an operation pattern in which switching elements that are turned on exist in both the upper arm and the lower arm, and the output voltage vector of the inverter INV is expressed as follows. This is an effective voltage vector.

図2(b)に、各スイッチングモード0〜7のそれぞれに対応する電圧ベクトルV0〜V7を示す。電圧ベクトルV0〜V7のそれぞれは、スイッチングモード0〜7のそれぞれにおけるインバータINVの出力電圧ベクトルを示すものである。なお、図示されるように、スイッチングモード1、3,5のそれぞれに対応する電圧ベクトルV1,V3,V5がU相、V相、W相の正側にそれぞれ対応している。   FIG. 2B shows voltage vectors V0 to V7 corresponding to the switching modes 0 to 7, respectively. Each of voltage vectors V0 to V7 indicates an output voltage vector of inverter INV in each of switching modes 0 to 7. As shown in the figure, voltage vectors V1, V3, and V5 corresponding to the switching modes 1, 3, and 5 correspond to the positive sides of the U phase, the V phase, and the W phase, respectively.

ここで、モデル予測制御について詳述する。   Here, the model predictive control will be described in detail.

先の図1に示す電流センサ16によって検出された母線電流IDCに基づき、電流再現部22において、回転座標系の実電流id,iqが算出される。また、回転角度センサ14によって検出される回転角度(電気角θ)は、速度算出部24の入力となり、これにより、回転速度(電気角速度ω)が算出される。一方、指令電流設定部26は、要求トルクT*を入力とし、dq座標系での指令電流id*,iq*を出力する。これら指令電流id*,iq*、実電流id,iq、電気角速度ωおよび電気角θは、モデル予測制御部30の入力となる。モデル予測制御部30では、これら入力パラメータに基づき、インバータINVのスイッチングモードを決定し、操作部28に出力する。操作部28では、入力されたスイッチングモードに基づき、上記操作信号g¥#を生成してインバータINVに出力する。   Based on the bus current IDC detected by the current sensor 16 shown in FIG. 1, the current reproduction unit 22 calculates the actual currents id and iq of the rotating coordinate system. Further, the rotation angle (electrical angle θ) detected by the rotation angle sensor 14 is input to the speed calculation unit 24, and thereby the rotation speed (electrical angular speed ω) is calculated. On the other hand, the command current setting unit 26 receives the requested torque T * and outputs the command currents id * and iq * in the dq coordinate system. These command currents id *, iq *, actual currents id, iq, electrical angular velocity ω, and electrical angle θ are input to the model prediction control unit 30. The model prediction control unit 30 determines the switching mode of the inverter INV based on these input parameters and outputs it to the operation unit 28. The operation unit 28 generates the operation signal g ¥ # based on the input switching mode and outputs it to the inverter INV.

次に、モデル予測制御部30の処理の詳細について説明する。モード設定部31では、先の図2(a)に示したインバータINVのスイッチングモードを仮設定する。この処理は、実際には、スイッチングモードに対応する電圧ベクトルを仮設定する処理となる。dq変換部32では、モード設定部31によって仮設定された電圧ベクトルをdq変換することで、dq座標系の電圧ベクトルVdq=(vd,vq)を算出する。こうした変換を行うべく、モード設定部31において仮設定された電圧ベクトルV0〜V7を、例えば上側アームがオンである場合を「VDC/2」として且つ下側アームがオンである場合を「−VDC/2」とすることで表現すればよい。この場合、例えば、電圧ベクトルV0は、(−VDC/2,−VDC/2,−VDC/2)となり、電圧ベクトルV1は、(VDC/2,−VDC/2,−VDC/2)となる。   Next, details of the processing of the model prediction control unit 30 will be described. The mode setting unit 31 temporarily sets the switching mode of the inverter INV shown in FIG. This process is actually a process of temporarily setting a voltage vector corresponding to the switching mode. The dq conversion unit 32 calculates the voltage vector Vdq = (vd, vq) of the dq coordinate system by performing dq conversion on the voltage vector temporarily set by the mode setting unit 31. In order to perform such conversion, the voltage vector V0 to V7 temporarily set in the mode setting unit 31 is set to, for example, “VDC / 2” when the upper arm is on and “−VDC” when the lower arm is on. / 2 ”. In this case, for example, the voltage vector V0 is (−VDC / 2, −VDC / 2, −VDC / 2), and the voltage vector V1 is (VDC / 2, −VDC / 2, −VDC / 2). .

予測部33では、電圧ベクトル(vd,vq)と、実電流id,iqと、電気角速度ωとに基づき、インバータINVのスイッチングモードをモード設定部31によって仮設定される状態とした場合の電流id,iqを予測する。この電流の予測は、以下の式(c1),(c2)にて表現されるモデル式に基づき、モード設定部31によって仮設定される複数通りのスイッチングモードのそれぞれについて行われる。
vd=R・id+Ld・(did/dt)−ω・Lq・iq …(c1)
vq=R・iq+Lq・(diq/dt)+ω・Ld・id+ω・φ …(c2)
ここで、抵抗R、電機子鎖交磁束定数φ、d軸のインダクタンスLd、q軸のインダクタンスLqを用いた。
In the prediction unit 33, the current id when the switching mode of the inverter INV is temporarily set by the mode setting unit 31 based on the voltage vector (vd, vq), the actual current id, iq, and the electrical angular velocity ω. , Iq is predicted. The prediction of the current is performed for each of a plurality of switching modes temporarily set by the mode setting unit 31 based on model expressions expressed by the following expressions (c1) and (c2).
vd = R · id + Ld · (did / dt) −ω · Lq · iq (c1)
vq = R · iq + Lq · (diq / dt) + ω · Ld · id + ω · φ (c2)
Here, the resistance R, the armature flux linkage constant φ, the d-axis inductance Ld, and the q-axis inductance Lq were used.

一方、モード決定部34では、予測部33によって予測された予測電流ide,iqeと、指令電流id*,iq*とを入力として、インバータINVのスイッチングモードを決定する。こうして決定されたスイッチングモードに基づき、操作部28では、操作信号g¥#を生成して出力する。   On the other hand, the mode determination unit 34 receives the predicted currents ide and iq predicted by the prediction unit 33 and the command currents id * and iq *, and determines the switching mode of the inverter INV. Based on the switching mode thus determined, the operation unit 28 generates and outputs an operation signal g ¥ #.

図3に、本実施形態にかかるモデル予測制御の処理手順を示す。この処理は、予め定められた長さを有する周期(制御周期Tc)で繰り返し実行される。   FIG. 3 shows a model prediction control processing procedure according to the present embodiment. This process is repeatedly executed in a cycle (control cycle Tc) having a predetermined length.

この一連の処理では、まずステップS10において、電気角θ(n)を検出し、実電流id(n),iq(n)を算出する。また、前回の制御周期で決定された電圧ベクトルV(n)を出力する。すなわち、インバータINVのスイッチングモードを、前回の制御周期で決定されたスイッチングモード(電圧ベクトルV(n)に対応するスイッチングモード)に更新する。   In this series of processing, first, in step S10, the electrical angle θ (n) is detected, and the actual currents id (n) and iq (n) are calculated. Also, the voltage vector V (n) determined in the previous control cycle is output. That is, the switching mode of the inverter INV is updated to the switching mode determined in the previous control cycle (the switching mode corresponding to the voltage vector V (n)).

続くステップS12においては、インバータINVの平均的な出力電圧ベクトルである平均電圧ベクトル(vda(n),vqa(n))を算出する。これは、上記の式(c1)、(c2)から電流の微分値の項を除いた式に、実電流id(n),iq(n)を代入した以下の式(c3)、(c4)にて算出することができる。
vda=R・id−ω・Lqs・iq …(c3)
vqa=R・iq+ω・Lds・id+ω・φ …(c4)
続くステップS14においては、1制御周期先における電流(ide(n+1),iqe(n+1))を予測する。これは、上記ステップS10によって出力された電圧ベクトルV(n)によって、1制御周期先の電流がどうなるかを予測する処理である。これは、上記の式(c1)、(c2)の電圧ベクトル(vd,vq)を、平均電圧ベクトル(vda,vqa)と瞬時電圧ベクトル(vd−vda,vq−vqa)とに分解し、瞬時電圧ベクトル(vd−vda,vq−vqa)と、上記の式(c1)、(c2)の電流の微分の項とが等しいとした下記の式(c5),(c6)を用いて行なうことができる。
vd−vda=Ld・(did/dt) …(c5)
vq−vqa=Lq・(diq/dt) …(c6)
詳しくは、上記の式(c5),(c6)を制御周期Tcによって離散化した下記の式(c7),(c8)にて行なうことができる。
ide(n+1)
=Tc・{vd(n)−vda(n)}/Ld+id(n) …(c7)
iqe(n+1)
=Tc・{vq(n)−vqa(n)}/Lq+iq(n) …(c8)
ちなみに、ここでの電圧ベクトル(vd(n),vq(n))は、ステップS10において出力された電圧ベクトルV(n)をステップS10において検出された電気角θ(n)による変換行列を用いて変換することで、dq軸上の電圧成分を算出したものである。
In subsequent step S12, an average voltage vector (vda (n), vqa (n)), which is an average output voltage vector of the inverter INV, is calculated. This is because the following formulas (c3) and (c4) are obtained by substituting the actual currents id (n) and iq (n) into the formulas (c1) and (c2) excluding the term of the differential value of the current. Can be calculated.
vda = R · id−ω · Lqs · iq (c3)
vqa = R · iq + ω · Lds · id + ω · φ (c4)
In subsequent step S14, the current (ide (n + 1), iqe (n + 1)) in one control cycle ahead is predicted. This is a process of predicting what will happen to the current one control cycle ahead based on the voltage vector V (n) output in step S10. This decomposes the voltage vectors (vd, vq) of the above equations (c1) and (c2) into an average voltage vector (vda, vqa) and an instantaneous voltage vector (vd-vda, vq-vqa), and instantaneously This is performed using the following equations (c5) and (c6) in which the voltage vector (vd−vda, vq−vqa) and the differential term of the current in the above equations (c1) and (c2) are equal. it can.
vd−vda = Ld · (did / dt) (c5)
vq−vqa = Lq · (diq / dt) (c6)
Specifically, it can be performed by the following formulas (c7) and (c8) obtained by discretizing the above formulas (c5) and (c6) with the control cycle Tc.
ide (n + 1)
= Tc · {vd (n) −vda (n)} / Ld + id (n) (c7)
iq (n + 1)
= Tc · {vq (n) −vqa (n)} / Lq + iq (n) (c8)
Incidentally, the voltage vector (vd (n), vq (n)) here uses a conversion matrix based on the electrical angle θ (n) detected in step S10 from the voltage vector V (n) output in step S10. Thus, the voltage component on the dq axis is calculated.

続くステップS16〜S22では、次回の制御周期におけるスイッチングモード(電圧ベクトルV(n+1))を複数通りに仮設定した場合のそれぞれについて、2制御周期先の電流を予測する処理を行う。すなわち、まずステップS16において、電圧ベクトルV(n+1)を仮設定する。続くステップS18においては、実電流id(n),iq(n)に代えて予測電流ide(n+1),iqe(n+1)を用いて上記ステップS12の処理と同様にして平均電圧ベクトル(vda(n+1),vqa(n+1))を算出する。さらに、ステップS20においては、上記ステップS14と同様にして、2制御周期先の予測電流ide(n+2),iqe(n+2)を算出する。ここでは、実電流id(n),iq(n)に代えて予測電流ide(n+1),iqe(n+1)を用いて且つ、瞬時電圧ベクトル(vd(n+1)−vda(n+1),vq(n+1)−vqa(n+1))を用いる。なお、ここでの電圧ベクトル(vd(n+1),vq(n+1))は、ステップS16において仮設定された電圧ベクトルV(n+1)を上記電気角θ(n)に「ωTc」を加算した回転角度による変換行列によって変換することで、dq軸上の電圧成分を算出したものである。   In subsequent steps S16 to S22, a process of predicting a current two control cycles ahead is performed for each of cases where the switching mode (voltage vector V (n + 1)) in the next control cycle is temporarily set in a plurality of ways. That is, first, in step S16, the voltage vector V (n + 1) is temporarily set. In the subsequent step S18, the average voltage vector (vda (n + 1) is used in the same manner as in step S12 using the predicted currents ide (n + 1) and iqe (n + 1) instead of the actual currents id (n) and iq (n). ), Vqa (n + 1)). Further, in step S20, the predicted currents ide (n + 2) and iqe (n + 2) ahead of two control cycles are calculated in the same manner as in step S14. Here, the predicted currents ide (n + 1) and iqe (n + 1) are used instead of the actual currents id (n) and iq (n), and the instantaneous voltage vectors (vd (n + 1) −vda (n + 1), vq (n + 1) are used. ) -Vqa (n + 1)). The voltage vectors (vd (n + 1), vq (n + 1)) here are rotation angles obtained by adding “ωTc” to the electrical angle θ (n) of the voltage vector V (n + 1) temporarily set in step S16. The voltage component on the dq axis is calculated by conversion using a conversion matrix.

ステップS22においては、スイッチングモード0〜7のすべてについて、予測電流ide(n+2),iqe(n+2)の算出が完了したか否かを判断する。ステップS22において否定判断される場合には、ステップS16に戻る。これに対し、ステップS22において肯定判断される場合には、ステップS24に移行する。   In step S22, it is determined whether or not the calculation of the predicted currents ide (n + 2) and iqe (n + 2) has been completed for all of the switching modes 0 to 7. If a negative determination is made in step S22, the process returns to step S16. On the other hand, when a positive determination is made in step S22, the process proceeds to step S24.

ステップS24においては、次回の制御周期におけるスイッチングモード(電圧ベクトルV(n+1))を決定する処理を行う。ここでは、評価関数Jによる評価の最も高いスイッチングモードを最終的なスイッチングモード(電圧ベクトルV(n+1))とする。本実施形態では、指令電流ベクトルと予測電流ベクトルとの各成分の差が大きいほど評価が低くなる評価関数Jを用いてスイッチングモードを評価する。詳しくは、評価関数Jとして、評価が低いほど値が大きくなるものを採用する。具体的には、評価関数Jを、指令電流ベクトル(id*,iq*)と、予測電流ベクトル(ide,iqe)との差の内積値に基づき算出する。これは、指令電流ベクトルと予測電流ベクトルとの各成分の偏差が正、負の双方の値となりえることに鑑み、値が大きいほど評価が低いことを表現するための一手法である。   In step S24, processing for determining the switching mode (voltage vector V (n + 1)) in the next control cycle is performed. Here, the highest switching mode evaluated by the evaluation function J is defined as the final switching mode (voltage vector V (n + 1)). In the present embodiment, the switching mode is evaluated using the evaluation function J, which is evaluated as the difference between the components of the command current vector and the predicted current vector is larger. In detail, as the evaluation function J, a function whose value becomes larger as the evaluation is lower is adopted. Specifically, the evaluation function J is calculated based on the inner product value of the difference between the command current vector (id *, iq *) and the predicted current vector (ide, iqe). This is a method for expressing that the evaluation is lower as the value is larger in view of the fact that the deviation of each component between the command current vector and the predicted current vector can be both positive and negative values.

ちなみに、ステップS22において肯定判断される時点で、スイッチングモード0〜7のそれぞれについての予測電流ide(n+2),iqe(n+2)が算出されている。このため、これら8通りの予測電流ide(n+2),iqe(n+2)を用いて、評価関数Jの値を8つ算出することができる。   Incidentally, the predicted currents ide (n + 2) and iqe (n + 2) for each of the switching modes 0 to 7 are calculated at the time when an affirmative determination is made in step S22. Therefore, eight values of the evaluation function J can be calculated using these eight predicted currents ide (n + 2) and iqe (n + 2).

続くステップS26においては、電圧ベクトルや電流、電気角のサンプリング番号を指定するパラメータnを「1」ずつ減少補正することで、パラメータnを更新し、この一連の処理を一旦終了する。   In the subsequent step S26, the parameter n specifying the voltage vector, the current, and the electrical angle sampling number is decreased and corrected by "1", thereby updating the parameter n and ending this series of processes once.

上述したように、本実施形態では、電動機10の電流を検出する手段が、母線電流IDCを検出する電流センサ16のみとなる。母線電流IDCは、インバータINVのスイッチングモードが有効電圧ベクトルに対応するものとなる場合、電動機10のいずれか1相の電流にその絶対値が一致する。一方、3相の回転機を流れる電流を特定するためには、少なくとも2相の電流情報が必要である。このため、本実施形態では、電流検出手段の検出値が、電動機10を流れる電流を特定するうえで必要な数の検出値よりも少ない。このため、本実施形態では、母線電流IDCと、予測電流ide,iqeとの協働で、電動機10を流れる電流を特定し、これを予測部33の入力とする。   As described above, in the present embodiment, the means for detecting the current of the electric motor 10 is only the current sensor 16 for detecting the bus current IDC. When the switching mode of the inverter INV corresponds to the effective voltage vector, the absolute value of the bus current IDC matches the current of one phase of the electric motor 10. On the other hand, in order to specify the current flowing through the three-phase rotating machine, at least two-phase current information is required. For this reason, in this embodiment, the detection value of the current detection means is smaller than the number of detection values necessary for specifying the current flowing through the electric motor 10. For this reason, in this embodiment, the current flowing through the electric motor 10 is specified in cooperation with the bus current IDC and the predicted currents ide and iqe, and this is used as the input of the prediction unit 33.

すなわち、先の図1に示す3相変換部21では、予測電流ide,iqeを、3相の予測電流iue,ive,iweに変換する。電流再現部22では、インバータINVの現在のスイッチングモードに基づき、母線電流IDCと、予測電流iue,ive,iweとの一部を、3相の電流値として選択的にdq変換することで実電流id,iqを算出し、予測部33に出力する。なお、電流再現部22の出力する実電流id,iqは、母線電流IDCのみならず、予測電流iue,ive,iweが利用されて算出されるものであるため、これは電動機10を流れている電流の検出値というわけではなく、検出値と推定値との混在した値となっている。   That is, the three-phase conversion unit 21 shown in FIG. 1 converts the predicted currents ide and iqe into three-phase predicted currents iue, ive and iwe. Based on the current switching mode of the inverter INV, the current reproduction unit 22 selectively dq converts a part of the bus current IDC and the predicted currents iue, ive, and iwe as three-phase current values to obtain the actual current. id and iq are calculated and output to the prediction unit 33. The actual currents id and iq output from the current reproduction unit 22 are calculated using not only the bus current IDC but also the predicted currents iue, ive, and iwe. It is not a detected current value, but a mixed value of the detected value and the estimated value.

図4に、本実施形態にかかる電流再現部22の行なう選択処理の手順を示す。この処理は、先の図3に示した処理と同期して且つ、図3のステップS10の処理に先立ってくり返し実行される。   FIG. 4 shows the procedure of the selection process performed by the current reproduction unit 22 according to the present embodiment. This process is executed repeatedly in synchronization with the process shown in FIG. 3 and prior to the process of step S10 in FIG.

この一連の処理では、まずステップS30において、この一連の処理に引き続いて行われる上記ステップS10の処理において出力される電圧ベクトルV(n)が、電圧ベクトルV1,V4のいずれかであるか否かを判断する。この処理は、母線電流IDCの絶対値がU相の相電流の絶対値と一致するか否かを判断するためのものである。すなわち、電圧ベクトルV1の場合、スイッチング素子Sup,Svn,Swnがオン状態となるため、母線電流IDCは、V相下側アームを流れる電流とW相下側アームを流れる電流との和となり、これは、U相上側アームを流れる電流に一致する。一方、電圧ベクトルV4の場合、スイッチング素子Sun,Svp,Swpがオン状態となるため、母線電流IDCは、U相下側アームを流れる電流に一致する。   In this series of processes, first, in step S30, whether or not the voltage vector V (n) output in the process of step S10 performed subsequent to this series of processes is one of the voltage vectors V1 and V4. Judging. This process is for determining whether or not the absolute value of the bus current IDC matches the absolute value of the U-phase current. That is, in the case of the voltage vector V1, since the switching elements Sup, Svn, Swn are turned on, the bus current IDC is the sum of the current flowing through the V-phase lower arm and the current flowing through the W-phase lower arm. Corresponds to the current flowing through the U-phase upper arm. On the other hand, in the case of voltage vector V4, switching elements Sun, Svp, and Swp are turned on, so that bus current IDC matches the current flowing through the U-phase lower arm.

そしてステップS30において肯定判断される場合、ステップS32において、電圧ベクトルV(n)が電圧ベクトルV4であるか否かを判断する。そして、ステップS32において肯定判断される場合、ステップS34においてU相の実電流iuを「−IDC」とする一方、ステップS32において否定判断される場合、ステップS36においてU相の実電流iuを「IDC」とする。これらの処理は、本実施形態では、相電流の極性を、インバータINVから電動機10へと電流が流出する場合に正と定めたことに対応したものである。ステップS34、S36の処理が完了する場合、ステップS38において、実電流iuと予測電流ive,iweとを選択する。   If an affirmative determination is made in step S30, it is determined in step S32 whether or not the voltage vector V (n) is the voltage vector V4. If an affirmative determination is made in step S32, the U-phase actual current iu is set to "-IDC" in step S34, whereas if a negative determination is made in step S32, the U-phase actual current iu is set to "IDC" in step S36. " In the present embodiment, these processes correspond to setting the polarity of the phase current to be positive when the current flows from the inverter INV to the electric motor 10. When the processes in steps S34 and S36 are completed, the actual current iu and the predicted currents ive and iwe are selected in step S38.

一方、ステップS30において否定判断される場合、ステップS40において、電圧ベクトルV(n)が電圧ベクトルV3,V6であるか否かを判断する。この処理は、母線電流IDCの絶対値がV相の相電流の絶対値と一致するか否かを判断するためのものである。そして、ステップS40において肯定判断される場合、ステップS42〜S48の処理において、上記ステップS32〜S38の処理の要領で、実電流ivを「IDC」とするか「−IDC」とするかの選択処理等を行なう。   On the other hand, if a negative determination is made in step S30, it is determined in step S40 whether or not voltage vector V (n) is voltage vectors V3 and V6. This process is for determining whether or not the absolute value of the bus current IDC matches the absolute value of the V-phase phase current. If an affirmative determination is made in step S40, in the process of steps S42 to S48, the selection process of whether the actual current iv is set to "IDC" or "-IDC" in the manner of the process of steps S32 to S38. Etc.

同様、ステップS40において否定判断される場合、ステップS50において、電圧ベクトルV(n)が電圧ベクトルV2,V5であるか否かを判断する。この処理は、母線電流IDCの絶対値がW相の相電流の絶対値と一致するか否かを判断するためのものである。そして、ステップS50において肯定判断される場合、ステップS52〜S58の処理において、上記ステップS32〜S38の処理の要領で、実電流iwを「IDC」とするか「−IDC」とするかの選択処理等を行なう。   Similarly, if a negative determination is made in step S40, it is determined in step S50 whether or not the voltage vector V (n) is the voltage vectors V2 and V5. This process is for determining whether or not the absolute value of the bus current IDC matches the absolute value of the W-phase current. If an affirmative determination is made in step S50, in the processing of steps S52 to S58, the selection process of whether the actual current iw is set to “IDC” or “−IDC” in the manner of the processing of steps S32 to S38. Etc.

これに対し、ステップS50において否定判断される場合、電圧ベクトルV(n)がゼロ電圧ベクトルであることから、ステップS60において、予測電流iue,ive,iweを選択する。   On the other hand, when a negative determination is made in step S50, since the voltage vector V (n) is a zero voltage vector, the predicted currents iue, ive, and iwe are selected in step S60.

上記ステップS38,S48,S58,S60の処理が完了する場合、ステップS62において、選択された3相の電流値をdq変換し、この一連の処理を一旦終了する。   When the processes in steps S38, S48, S58, and S60 are completed, the selected three-phase current values are dq converted in step S62, and this series of processes is temporarily terminated.

なお、上記3相の予測電流iue,ive,iweのうちステップS38,S48,S58,S60の処理において採用されたものについては、先の図3に示した処理の前回の周期における予測電流ide(n+1),iqe(n+1)を3相変換した値である。この予測電流ide(n+1),iqe(n+1)は、電流再現部22を介して予測部33に入力される際には、既に未来の電流の予測値ではなく、現在の電流の推定値となっている。このため、母線電流IDCの検出タイミングを、先の図3に示したステップS10の処理に同期させることで、母線電流IDCと、予測電流iue,ive,iweとの位相を同期させることができる。   Of the three-phase predicted currents iue, ive, and iwe, those used in the processes of steps S38, S48, S58, and S60 are the predicted currents ide () in the previous cycle of the process shown in FIG. n + 1) and iqe (n + 1) are three-phase converted values. When the predicted currents ide (n + 1) and iqe (n + 1) are input to the prediction unit 33 via the current reproduction unit 22, they are not estimated values of future currents, but are estimated values of current currents. ing. For this reason, the phase of the bus current IDC and the predicted currents iue, ive, and iwe can be synchronized by synchronizing the detection timing of the bus current IDC with the processing of step S10 shown in FIG.

もっとも、電圧ベクトルが変更される場合、電圧ベクトルV(n)の出力時(更新時)においては、デッドタイムに起因して母線電流IDCがステップS38,S48,S58において想定する相の電流とならないおそれがある。このため、実際には、電圧ベクトルが変更される直前において検出される母線電流IDCをステップS38,S48,S58において選択された実電流iu,iv,iwとすることが望ましい。また、ステップS38,S48,S58の処理時は、電圧ベクトルが変更される直前における母線電流IDCの検出に先立って行われるようにしてもよい。この場合、ステップS38,S48,S58の処理は、近い将来検出される母線電流IDCの扱いを定める処理となる。   However, when the voltage vector is changed, when the voltage vector V (n) is output (updated), the bus current IDC does not become the phase current assumed in steps S38, S48, and S58 due to the dead time. There is a fear. Therefore, actually, it is desirable that the bus current IDC detected immediately before the voltage vector is changed be the actual currents iu, iv, iw selected in steps S38, S48, S58. Further, the processing of steps S38, S48, and S58 may be performed prior to detection of the bus current IDC immediately before the voltage vector is changed. In this case, the processing of steps S38, S48, and S58 is processing for determining the handling of the bus current IDC detected in the near future.

ところで、電流センサ16の検出値には、その振幅と実際の電流の振幅との間の比率が「1」とならない誤差であるいわゆるゲイン誤差が生じうる。そこで本実施形態では、予測電流ide,iqeからこの誤差の影響を低減すべく、以下の処理を行なう。   By the way, the detection value of the current sensor 16 may have a so-called gain error that is an error in which the ratio between the amplitude and the actual current amplitude does not become “1”. Therefore, in the present embodiment, the following processing is performed to reduce the influence of this error from the predicted currents ide and iqe.

すなわち、先の図1に示す偏差算出部40では、d軸の予測電流ideと実電流idとについての互いに同位相の値同士の差を算出する。ここで、同位相の値とする手法としては、たとえば、実電流idを先の図3のステップS10において算出されたものとし、予測電流ideを、先の図3の一連の処理についての前回の制御周期における予測電流ide(n+1)とすればよい。フィードバック制御部42では、予測電流ideを実電流idにフィードバック制御するための操作量として、補償量idcompを算出する。詳しくは、偏差算出部40の出力値を入力とする比例要素、積分要素および微分要素の各出力同士の和を補償量idcompとする。   That is, the deviation calculating unit 40 shown in FIG. 1 calculates the difference between the values of the same phase for the d-axis predicted current ide and the actual current id. Here, as a method of setting the same phase value, for example, it is assumed that the actual current id is calculated in the previous step S10 of FIG. 3, and the predicted current ide is the previous value for the series of processes of the previous FIG. The predicted current ide (n + 1) in the control cycle may be used. The feedback control unit 42 calculates a compensation amount idcomp as an operation amount for performing feedback control of the predicted current ide to the actual current id. Specifically, the sum of the outputs of the proportional element, the integral element, and the differential element, each having the output value of the deviation calculating unit 40 as an input, is defined as a compensation amount idcomp.

同様に、偏差算出部44では、q軸の予測電流iqeと実電流iqとについての互いに同位相の値同士の差を算出する。フィードバック制御部46では、予測電流iqeを実電流iqにフィードバック制御するための操作量として、補償量iqcompを算出する。詳しくは、偏差算出部44の出力値を入力とする比例要素、積分要素および微分要素の各出力同士の和を補償量iqcompとする。   Similarly, the deviation calculation unit 44 calculates the difference between the values of the same phase for the q-axis predicted current iqe and the actual current iq. The feedback control unit 46 calculates a compensation amount iqcomp as an operation amount for performing feedback control of the predicted current iq to the actual current iq. Specifically, the compensation amount iqcomp is the sum of the outputs of the proportional element, the integral element, and the differential element, each of which receives the output value of the deviation calculation unit 44.

そして、補正部48では、補償量idcompによって電流再現部22の出力する実電流idを補正し、これを予測部33に出力する。また、補正部50では、補償量iqcompによって電流再現部22の出力する実電流iqを補正し、これを予測部33に出力する。これら補正部48,50の出力値が、先の図3のステップS10において算出される実電流id,iqである。   Then, the correction unit 48 corrects the actual current id output from the current reproduction unit 22 by the compensation amount idcomp, and outputs this to the prediction unit 33. Further, the correction unit 50 corrects the actual current iq output from the current reproduction unit 22 by the compensation amount iqcomp, and outputs this to the prediction unit 33. The output values of the correction units 48 and 50 are the actual currents id and iq calculated in step S10 of FIG.

こうした構成によれば、予測部33に入力される実電流id,iqは、予測電流ide,iqeにフィードバック制御される。ここで、予測電流ide,iqeは、モード決定部34によって選択されたスイッチングモードに対応するものである。そして、母線電流IDCにゲイン誤差が生じている場合、予測部33に予測誤差がない場合であっても、予測電流ide,iqeのベクトルノルムと母線電流IDCから算出される実電流id,iqのベクトルノルムとの間に乖離が生じる。このため、この乖離を、ゲイン誤差と相関を有するパラメータとして利用することができる。したがって、実電流id,iqと予測電流ide,iqeとに基づくフィードバック操作量によって予測部33の入力を補正することで、母線電流IDCにゲイン誤差が生じている場合であっても、予測部33によって予測される予測電流ide,iqeの予測精度を高く維持することができる。   According to such a configuration, the actual currents id and iq input to the prediction unit 33 are feedback-controlled to the predicted currents ide and iqe. Here, the predicted currents ide and iqe correspond to the switching mode selected by the mode determination unit 34. When the bus current IDC has a gain error, even if the prediction unit 33 has no prediction error, the vector norm of the predicted currents ide and iq and the actual currents id and iq calculated from the bus current IDC Deviation occurs from the vector norm. For this reason, this deviation can be used as a parameter having a correlation with the gain error. Therefore, by correcting the input of the prediction unit 33 by the feedback operation amount based on the actual currents id, iq and the predicted currents ide, iqe, the prediction unit 33 even when a gain error occurs in the bus current IDC. The prediction accuracy of the predicted currents ide and iq predicted by can be maintained high.

図5に、電動機10を表面磁石同期電動機(SPMSM)とした場合についての本実施形態の効果を示し、図6に、電動機10を埋込磁石同期電動機(IPMSM)とした場合についての本実施形態の効果を示す。図示されるように、真の電流値iqRやその平均値iqRaの指令電流iq*に対する誤差は、上記補償量iqcompの利用によって減少する。   FIG. 5 shows the effect of this embodiment when the electric motor 10 is a surface magnet synchronous motor (SPMSM), and FIG. 6 shows the present embodiment when the electric motor 10 is an embedded magnet synchronous motor (IPMSM). The effect of As shown in the figure, the error of the true current value iqR and its average value iqRa with respect to the command current iq * is reduced by using the compensation amount iqcomp.

以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。   According to the embodiment described in detail above, the following effects can be obtained.

(1)予測部33に入力される実電流id,iqを、これと同位相の予測電流ide,iqeにフィードバック制御した。これにより、電流センサ16のゲイン誤差に起因した予測電流ide,iqeの誤差を低減することができ、ひいては電動機10の電流の制御性を向上させることができる。   (1) The actual currents id and iq input to the prediction unit 33 are feedback-controlled to the predicted currents ide and iq having the same phase as this. Thereby, the errors of the predicted currents ide and iq due to the gain error of the current sensor 16 can be reduced, and as a result, the controllability of the current of the electric motor 10 can be improved.

(2)フィードバック制御部42,46を、積分要素を備えて構成した。これにより、予測電流ide,iqeのベクトルノルムと母線電流IDCに応じた実電流id,iqのベクトルノルムとの定常的な乖離を補償することが容易となる。   (2) The feedback control units 42 and 46 are configured to include an integral element. As a result, it becomes easy to compensate for a steady divergence between the vector norm of the predicted currents ide and iq and the vector norm of the actual currents id and iq according to the bus current IDC.

(3)フィードバック制御部42,46を、微分要素を備えて構成した。これにより、予測電流ide,iqeと実電流id,iqとの差に高調波ノイズが重畳した場合であっても、その影響を好適に抑制することができる。   (3) The feedback control units 42 and 46 are configured to include differential elements. Thereby, even when the harmonic noise is superimposed on the difference between the predicted currents ide, iqe and the actual currents id, iq, the influence can be suitably suppressed.

(4)電流再現部22を備えた。これにより、検出値として母線電流IDCのみを用いて、予測電流ide,iqeを算出することができる。
<第2の実施形態>
以下、第2の実施形態について、先の第1の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
(4) The current reproduction unit 22 is provided. Thus, the predicted currents ide and iqe can be calculated using only the bus current IDC as the detection value.
<Second Embodiment>
Hereinafter, the second embodiment will be described with reference to the drawings with a focus on differences from the first embodiment.

図7に、本実施形態にかかるシステム構成を示す。なお、図7において、先の図1に示した処理や部材に対応するものについては便宜上同一の符号を付している。   FIG. 7 shows a system configuration according to the present embodiment. In FIG. 7, the same reference numerals are given for the sake of convenience to those corresponding to the processes and members shown in FIG. 1.

本実施形態では、実電流id,iqの変化量を、予測電流ide,iqeの変化量Δide,Δiqe(=ide(n+2)−ide(n+1),iqe(n+2)−iqe(n+1))にフィードバック制御するための操作量として補償量idcomp,iqcompを算出する。   In the present embodiment, the change amounts of the actual currents id and iq are fed back to the change amounts Δide and Δiqe of the predicted currents ide and iqe (= ide (n + 2) −ide (n + 1), iqe (n + 2) −iqe (n + 1)). Compensation amounts idcomp and iqcomp are calculated as operation amounts for control.

すなわち、変化量算出部53では、d軸の予測電流ide(n+1)と、実電流id(n+2)との差を算出する。ちなみに、ここでのd軸の予測電流ide(n+1)は、先の図3のステップS14において算出されるものであり、実電流id(n+2)は、2制御周期後のステップS10における値である。偏差算出部40では、実電流id(n+2)から予測電流ide(n+1)を減算した値と変化量Δideとの差を算出する。   That is, the change amount calculation unit 53 calculates the difference between the d-axis predicted current ide (n + 1) and the actual current id (n + 2). Incidentally, the predicted d-axis current ide (n + 1) here is calculated in step S14 of FIG. 3, and the actual current id (n + 2) is a value in step S10 after two control cycles. . The deviation calculation unit 40 calculates the difference between the value obtained by subtracting the predicted current ide (n + 1) from the actual current id (n + 2) and the change amount Δide.

同様に、変化量算出部52では、q軸の予測電流iqe(n+1)と、実電流iq(n+2)との差を算出する。ちなみに、ここでのq軸の予測電流iqe(n+1)は、先の図3のステップS14において算出されるものであり、実電流iq(n+2)は、2制御周期後のステップS10における値である。偏差算出部44では、実電流iq(n+2)から予測電流iqe(n+1)を減算した値と変化量Δiqeとの差を算出する。
<第3の実施形態>
以下、第3の実施形態について、先の第1の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
Similarly, the change amount calculation unit 52 calculates the difference between the q-axis predicted current iqe (n + 1) and the actual current iq (n + 2). Incidentally, the q-axis predicted current iqe (n + 1) here is calculated in step S14 of FIG. 3, and the actual current iq (n + 2) is a value in step S10 after two control cycles. . The deviation calculation unit 44 calculates the difference between the value obtained by subtracting the predicted current iqe (n + 1) from the actual current iq (n + 2) and the amount of change Δiqe.
<Third Embodiment>
Hereinafter, the third embodiment will be described with reference to the drawings with a focus on differences from the first embodiment.

本実施形態では、母線電流IDCを固定座標系の予測電流(予測電流iue,ive,iqe)にフィードバック制御する。   In the present embodiment, the bus current IDC is feedback controlled to a predicted current (predicted currents iue, ive, iqe) in a fixed coordinate system.

図8に、本実施形態にかかるシステム構成を示す。なお、図8において、先の図1に示した処理や部材に対応するものについては便宜上同一の符号を付している。   FIG. 8 shows a system configuration according to the present embodiment. In FIG. 8, the same reference numerals are assigned for convenience to the processes and members shown in FIG.

図示されるように、母線電流推定部60は、モード決定部34によって決定されたスイッチングモードと、3相変換部21の出力する予測電流iue,ive,iweとを入力とし、予測母線電流IDCeを算出する。ここで、予測母線電流IDCeは、スイッチングモードが有効電圧ベクトルに対応する場合、予測電流iue,ive,iweのいずれかと絶対値が等しい値とされる。詳しくは、電圧ベクトルV1,V3,V5のそれぞれに対応する場合、予測電流iue,ive,iweのそれぞれとし、電圧ベクトルV2,V4,V6のそれぞれに対応する場合、予測電流iue,ive,iweのそれぞれに「−1」を乗算した値とする。   As shown in the figure, the bus current estimation unit 60 receives the switching mode determined by the mode determination unit 34 and the predicted currents iue, ive, and iwe output from the three-phase conversion unit 21, and calculates the predicted bus current IDCe. calculate. Here, when the switching mode corresponds to the effective voltage vector, the predicted bus current IDCe has a value that is equal in absolute value to any one of the predicted currents iue, ive, and iwe. Specifically, when corresponding to each of the voltage vectors V1, V3, and V5, it is assumed that each of the predicted currents iue, ive, and iwe, and when corresponding to each of the voltage vectors V2, V4, and V6, the predicted currents iue, eve, and iwe are determined. Each value is multiplied by “−1”.

除算部62では、母線電流IDCと予測母線電流IDCeとの比を算出する。偏差算出部64では、上記比と1との差を算出し、フィードバック制御部66に出力する。フィードバック制御部66では、上記比を「1」にフィードバック制御するための母線電流IDCの補正係数Kを算出する。詳しくは、偏差算出部64の出力を入力とする比例要素、積分要素および微分要素の各出力同士の和として補正係数Kを算出する。補正部68では、母線電流IDCに補正係数Kを乗算して電流再現部22に出力する。   The division unit 62 calculates the ratio between the bus current IDC and the predicted bus current IDCe. The deviation calculation unit 64 calculates the difference between the ratio and 1 and outputs the difference to the feedback control unit 66. The feedback control unit 66 calculates a correction coefficient K of the bus current IDC for feedback control of the ratio to “1”. Specifically, the correction coefficient K is calculated as the sum of the outputs of the proportional element, the integral element, and the derivative element that receive the output of the deviation calculator 64. The correction unit 68 multiplies the bus current IDC by the correction coefficient K and outputs the result to the current reproduction unit 22.

なお、スイッチングモードがゼロ電圧ベクトルに対応する場合、補正係数Kの算出処理を停止する。
<第4の実施形態>
以下、第4の実施形態について、先の第1の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
When the switching mode corresponds to the zero voltage vector, the correction coefficient K calculation process is stopped.
<Fourth Embodiment>
Hereinafter, the fourth embodiment will be described with reference to the drawings with a focus on differences from the first embodiment.

上記第1の実施形態の場合、電流センサ16のゲイン誤差を補償するために、予測電流ide,iqeを規範として用いた。しかし、予測部33にモデル誤差がある場合、電流センサ16のゲイン誤差を適切に補償することができない懸念がある。そこで本実施形態では、予測部33のモデル誤差を補償する処理を追加する。   In the case of the first embodiment, the predicted currents ide and iqe are used as norms to compensate for the gain error of the current sensor 16. However, when there is a model error in the prediction unit 33, there is a concern that the gain error of the current sensor 16 cannot be compensated appropriately. Therefore, in the present embodiment, a process for compensating the model error of the prediction unit 33 is added.

図9に、本実施形態にかかるシステム構成を示す。なお、図9において、先の図1に示した処理や部材に対応するものについては便宜上同一の符号を付している。   FIG. 9 shows a system configuration according to the present embodiment. Note that, in FIG. 9, the same reference numerals are assigned for convenience to those corresponding to the processes and members shown in FIG.

偏差算出部70では、予測電流ideと、同位相の実電流idとの差を算出する。フィードバック制御部72では、予測電流ideを実電流idにフィードバック制御するための操作量(モデル補正量Mdcomp)を算出する。詳しくは、偏差算出部70の出力を入力とする比例要素、積分要素および微分要素の各出力同士の和としてモデル補正量Mdcompを算出する。   The deviation calculating unit 70 calculates a difference between the predicted current ide and the actual current id having the same phase. The feedback control unit 72 calculates an operation amount (model correction amount Mdcomp) for feedback control of the predicted current ide to the actual current id. Specifically, the model correction amount Mdcomp is calculated as the sum of the outputs of the proportional element, the integral element, and the derivative element that receive the output of the deviation calculating unit 70.

同様に、偏差算出部74では、予測電流iqeと、同位相の実電流iqとの差を算出する。フィードバック制御部76では、予測電流iqeを実電流iqにフィードバック制御するための操作量(モデル補正量Mqcomp)を算出する。詳しくは、偏差算出部74の出力を入力とする比例要素、積分要素および微分要素の各出力同士の和としてモデル補正量Mqcompを算出する。そして、モデル補正量Mdcomp,Mqcompは、予測電流ide,iqeのそれぞれの補正量として、予測部33に入力される。詳しくは、たとえば、先の図3のステップS14における予測電流ide(n+1),iqe(n+1)を補正する補正量とされる。   Similarly, the deviation calculation unit 74 calculates the difference between the predicted current iqe and the actual current iq having the same phase. The feedback control unit 76 calculates an operation amount (model correction amount Mqcomp) for feedback control of the predicted current iq to the actual current iq. More specifically, the model correction amount Mqcomp is calculated as the sum of the outputs of the proportional element, the integral element, and the derivative element that receive the output of the deviation calculator 74. The model correction amounts Mdcomp and Mqcomp are input to the prediction unit 33 as correction amounts of the predicted currents ide and iqe. Specifically, for example, the correction amount is used to correct the predicted currents ide (n + 1) and iqe (n + 1) in step S14 of FIG.

ここで、モデル補正量Mdcomp,Mqcompを算出するフィードバック制御部72,76の比例ゲイン、積分ゲイン、微分ゲインは、補償量idcomp,iqcompを算出するフィードバック制御部42,46の比例ゲイン、積分ゲイン、微分ゲインよりも大きい値に設定されている。これにより、母線電流IDCによって得られる情報を規範として予測電流ide,iqeがモデル補正量Mdcomp,Mqcompによって補正される処理と、予測電流ide,iqeを規範としてゲイン誤差が補償される処理との干渉を好適に回避することができる。ここで、フィードバック制御部42,46のゲインを小さくするのは、ゲイン誤差の変化が非常に緩やかであることに鑑みた設定である。
<その他の実施形態>
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
Here, the proportional gain, the integral gain, and the differential gain of the feedback control units 72 and 76 that calculate the model correction amounts Mdcomp and Mqcomp are the proportional gain and the integral gain of the feedback control units 42 and 46 that calculate the compensation amounts idcomp and iqcomp, A value larger than the differential gain is set. Thereby, interference between the process in which the predicted currents ide and iqe are corrected by the model correction amounts Mdcomp and Mqcomp using the information obtained from the bus current IDC as a standard, and the process in which the gain error is compensated by using the predicted currents ide and iqe as a standard Can be suitably avoided. Here, the gains of the feedback control units 42 and 46 are set in consideration of the fact that the change of the gain error is very gradual.
<Other embodiments>
Each of the above embodiments may be modified as follows.

「ノルムフィードバック手段について」
上記第2の実施形態において、電動機10をSPMSMとして最小電流最大トルク制御を行なう場合、指令電流id*がゼロとなることに鑑み、q軸電流のみをフィードバック対象(補償量を算出するための入力パラメータ)としてもよい。
"About norm feedback means"
In the second embodiment, when the minimum current / maximum torque control is performed with the electric motor 10 as the SPMSM, the command current id * is zero, and only the q-axis current is fed back (input for calculating the compensation amount). Parameter).

上記第3の実施形態においては、目標値を「1」としたが、これに限らない。たとえば図5、図6に示唆されるように、フィードバック制御によってゲイン誤差がゼロとはならないことに鑑みれば、目標値の適合によってゲイン誤差をさらに低減することも可能となると思われる。   In the third embodiment, the target value is “1”, but the present invention is not limited to this. For example, as suggested in FIGS. 5 and 6, in view of the fact that the gain error does not become zero by feedback control, it is considered that the gain error can be further reduced by adapting the target value.

補償量idcomp,iqcompや補正係数Kを、比例要素、積分要素および微分要素の各出力同士の和とするものに限らない。たとえば比例要素および積分要素の出力同士の和としたり、積分要素の出力値としたりするものであってもよい。もっとも、積分要素を用いるものにも限らず、比例要素の出力値とするものであってもよい。   The compensation amounts idcomp, iqcomp and the correction coefficient K are not limited to the sum of the outputs of the proportional element, the integral element and the differential element. For example, the sum of the outputs of the proportional element and the integral element or the output value of the integral element may be used. However, the output value is not limited to using an integral element, and may be an output value of a proportional element.

積分要素等の入力パラメータとしては、上記各実施形態において例示したものに限らない。たとえば、電流再現部22の出力する電流ベクトルのノルムと、予測部33の予測電流ide,iqeのベクトルノルムとであってもよい。これらの差から算出される単一の補正量を、たとえば指令電流設定部26の設定する指令電流id*,iq*の位相に応じて補償量idcomp,iqcompに割り振るなら、上記第1の実施形態に準じた効果を奏する。また、ノルム同士の比から算出される単一の補正量によって、上記第3の実施形態の要領で母線電流IDCのゲイン補正を行ってもよい。   Input parameters such as integration elements are not limited to those exemplified in the above embodiments. For example, the norm of the current vector output by the current reproducing unit 22 and the vector norm of the predicted currents ide and iqe of the prediction unit 33 may be used. If the single correction amount calculated from these differences is allocated to the compensation amounts idcomp and iqcomp according to the phase of the command currents id * and iq * set by the command current setting unit 26, for example, in the first embodiment. The effect according to is produced. Moreover, you may perform the gain correction | amendment of the bus current IDC by the way of the said 3rd Embodiment with the single correction amount computed from the ratio of norms.

「予測処理補正手段について」
モデル補正量Mdcomp,Mqcompを、比例要素、積分要素および微分要素の各出力同士の和とするものに限らない。たとえば比例要素および積分要素の出力同士の和としたり、積分要素の出力値としたりするものであってもよい。もっとも、積分要素を用いるものにも限らない。
"Prediction processing correction means"
The model correction amounts Mdcomp and Mqcomp are not limited to the sum of the outputs of the proportional element, the integral element, and the derivative element. For example, the sum of the outputs of the proportional element and the integral element or the output value of the integral element may be used. However, it is not limited to those using integral elements.

「電流再現手段について」
母線電流IDCのみでは不足する情報を予測電流から取得するものに限らない。たとえば電流センサとして、3相の電動機10の1つの端子を流れる電流を検出するもののみを備え、不足する情報を予測電流から取得するものであってもよい。
"About current reproduction means"
Not only the bus current IDC alone is used to acquire information that is insufficient from the predicted current. For example, only a current sensor that detects a current flowing through one terminal of the three-phase motor 10 may be provided, and insufficient information may be acquired from the predicted current.

「平均電圧算出手段について」
たとえば、インバータINVの実際の操作に用いるスイッチングモードに対応する電圧ベクトルの所定期間の平均値を平均電圧としてもよい。
"Average voltage calculation method"
For example, the average value of the voltage vector corresponding to the switching mode used for the actual operation of the inverter INV over a predetermined period may be used as the average voltage.

「予測手段について」
次回の電圧ベクトルV(n+1)によって生じる制御量のみを予測するものに限らない。たとえば、数制御周期先の更新タイミングにおけるインバータINVの操作による制御量まで順次予測するものであってもよい。
About prediction means
It is not limited to predicting only the control amount generated by the next voltage vector V (n + 1). For example, the control amount by the operation of the inverter INV at the update timing several control cycles ahead may be sequentially predicted.

また、dq軸上の電流を予測するものに限らず、固定座標系の電流を予測するものであってもよい。この場合、予測電流ide,iqeを固定座標系の成分に変換する回転座標成分算出手段を備える必要がない。   Further, the current is not limited to predicting the current on the dq axis, but may be predicting the current in the fixed coordinate system. In this case, there is no need to provide a rotation coordinate component calculation means for converting the predicted currents ide and iq into components of the fixed coordinate system.

「決定手段について」
たとえば、上記第1の実施形態において、予測電流ide(n+2)と指令電流id*(n+2)との差の絶対値と、予測電流iqe(n+2)と指令電流iq*(n+2)との差の絶対値との加重平均処理値を、乖離度合いの評価対象とするパラメータとしてもよい。要は、乖離度合いが大きいほど評価が低くなることを定量化すべく、乖離度合いと評価との間に正または負の相関関係があるパラメータによって定量化すればよい。
About the decision means
For example, in the first embodiment, the absolute value of the difference between the predicted current ide (n + 2) and the command current id * (n + 2) and the difference between the predicted current iqe (n + 2) and the command current iq * (n + 2) The weighted average processing value with the absolute value may be used as a parameter for evaluating the degree of deviation. In short, in order to quantify that the evaluation becomes lower as the degree of divergence is larger, it may be quantified by a parameter having a positive or negative correlation between the degree of divergence and the evaluation.

「制御量について」
インバータINVの操作を決定するために用いる制御量(指令値との乖離度の評価対象となる制御量)としては、電流に限らない。たとえば、トルクおよび磁束であってもよい。またたとえば、トルクのみまたは磁束のみであってもよい。この場合であっても、トルクや磁束の予測に電流を用いる場合には、上記各実施形態の要領で、予測電流を、電流の検出値の誤差を把握する上での規範電流情報とすることができる。
"About controlled variables"
The control amount used for determining the operation of the inverter INV (the control amount to be evaluated for the degree of deviation from the command value) is not limited to current. For example, torque and magnetic flux may be used. Further, for example, only torque or only magnetic flux may be used. Even in this case, when current is used for torque or magnetic flux prediction, the predicted current is used as reference current information for grasping the error of the detected current value in the manner of each of the above embodiments. Can do.

上記各実施形態では、回転機の究極の制御量(予測対象であるか否かにかかわらず、最終的に所望の量とされることが要求される制御量)を、トルクとしたが、これに限らず、例えば回転速度等としてもよい。   In each of the above embodiments, the ultimate control amount of the rotating machine (the control amount that is ultimately required to be a desired amount regardless of whether or not it is a prediction target) is the torque. For example, the rotational speed may be used.

「回転機について」
回転機としては、3相回転機に限らず、5相回転機等、4相以上の回転機であってもよい。なお、たとえば5相回転機の場合、4相以上の電流情報が必要である。ただし、電流センサの数としては、4つに限らず、不足分については予測電流等によって補えばよい。
"About rotating machines"
The rotating machine is not limited to a three-phase rotating machine, and may be a four-phase or more rotating machine such as a five-phase rotating machine. For example, in the case of a five-phase rotating machine, current information for four or more phases is required. However, the number of current sensors is not limited to four, and the shortage may be compensated by a predicted current or the like.

上記実施形態では、固定子巻線がスター結線されたものを想定したがこれに限らず、デルタ結線されたものであってもよい。この場合、回転機の端子と相とは一致しない。   In the above embodiment, it is assumed that the stator windings are star-connected, but the present invention is not limited to this and may be delta-connected. In this case, the terminal and phase of the rotating machine do not match.

回転機としては、電動機に限らず、発電機であってもよい。   The rotating machine is not limited to an electric motor but may be a generator.

「そのほか」
直流電圧源としては、バッテリ12に限らず、例えばバッテリ12の電圧を昇圧するコンバータの出力端子であってもよい。
"others"
The DC voltage source is not limited to the battery 12 and may be, for example, an output terminal of a converter that boosts the voltage of the battery 12.

互いに相違する電圧値の電圧のそれぞれを印加する各別の電圧印加手段と回転機の端子との間を開閉するスイッチング素子を備えて構成される電力変換回路としては、回転機の端子を直流電圧源の正極および負極のそれぞれに選択的に接続するスイッチング素子を備える直流交流変換回路(インバータINV)に限らない。例えば、多相回転機の各相に3つ以上の互いに相違する値の電圧のそれぞれを印加する電圧印加手段と回転機の端子との間を選択的に開閉するスイッチング素子を備えるものであってもよい。なお、回転機の端子に3つ以上の互いに相違する値の電圧を印加するための電力変換回路としては、例えば特開2006−174697号公報に例示されているものがある。   As a power conversion circuit comprising a switching element that opens and closes between a different voltage applying means for applying each voltage having a voltage value different from each other and a terminal of the rotating machine, the terminal of the rotating machine is connected to a DC voltage. The present invention is not limited to a DC / AC conversion circuit (inverter INV) including a switching element that is selectively connected to each of the positive electrode and the negative electrode of the source. For example, a switching element that selectively opens and closes between a voltage application unit that applies three or more voltages having different values to each phase of a multiphase rotating machine and a terminal of the rotating machine is provided. Also good. An example of a power conversion circuit for applying three or more different voltages to a terminal of a rotating machine is exemplified in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-174697.

10…モータジェネレータ、12…バッテリ(直流電圧源の一実施形態)、14…制御装置(回転機の制御装置の一実施形態)。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Motor generator, 12 ... Battery (one Embodiment of DC voltage source), 14 ... Control apparatus (One Embodiment of the control apparatus of a rotary machine).

Claims (8)

互いに相違する電圧値の電圧のそれぞれを印加する各別の電圧印加手段と回転機の端子との間を開閉するスイッチング素子を備えて構成される電力変換回路について、該電力変換回路を構成するスイッチング素子のオン・オフ操作によって、前記回転機を流れる電流、前記回転機のトルク、および前記回転機の磁束の少なくとも1つを有した制御量を制御する回転機の制御装置において、
前記スイッチング素子のそれぞれがオン状態であるかオフ状態であるかを示すスイッチングモードを仮設定し、該仮設定されたスイッチングモードのそれぞれに応じた前記制御量に関する予測を行なう予測手段と、
該予測手段による予測結果に基づき、前記電力変換回路の実際の操作に用いるスイッチングモードを決定する決定手段と、
該決定されたスイッチングモードとなるように前記電力変換回路を操作する操作手段と、
前記回転機を流れる電流の検出値を取得する取得手段とを備え、
前記予測手段による前記予測する処理は、前記制御量または該制御量の算出のためのパラメータとしての前記回転機の電流についての予測を行なう電流予測処理を含み、
前記電流の検出値に応じた前記回転機の電流ベクトルのノルムを前記電流予測処理によって予測される電流ベクトルのノルムのうち前記操作手段によって採用されたスイッチングモードに対応するものにフィードバック制御するノルムフィードバック手段をさらに備えることを特徴とする回転機の制御装置。
A power conversion circuit configured to include a switching element that opens and closes between a separate voltage application unit that applies each of voltages having different voltage values and a terminal of the rotating machine, and switching that configures the power conversion circuit In a control device for a rotating machine that controls a control amount having at least one of a current flowing through the rotating machine, a torque of the rotating machine, and a magnetic flux of the rotating machine by an on / off operation of an element,
Prediction means for temporarily setting a switching mode indicating whether each of the switching elements is in an on state or an off state, and performing prediction regarding the control amount according to each of the temporarily set switching modes;
A determination unit that determines a switching mode used for an actual operation of the power conversion circuit based on a prediction result by the prediction unit;
Operating means for operating the power conversion circuit to be in the determined switching mode;
Obtaining means for obtaining a detected value of the current flowing through the rotating machine,
The predicting process by the predicting means includes a current predicting process for predicting the control amount or the current of the rotating machine as a parameter for calculating the control amount,
A norm feedback that feedback-controls the norm of the current vector of the rotating machine according to the detected value of the current to the norm of the current vector predicted by the current prediction process, corresponding to the switching mode adopted by the operating means. A control device for a rotating machine, further comprising means.
前記ノルムフィードバック手段による前記フィードバック制御は、前記電流の検出値に応じた前記回転機を流れる電流についてのq軸成分を前記電流予測処理によって予測される電流のq軸成分のうちの前記操作手段によって採用されたスイッチングモードに対応するものにフィードバック制御する処理であることを特徴とする請求項1記載の回転機の制御装置。   In the feedback control by the norm feedback means, the q-axis component of the current flowing through the rotating machine according to the detected value of the current is determined by the operating means of the q-axis component of the current predicted by the current prediction process. 2. The control device for a rotating machine according to claim 1, wherein the control is a feedback control to the one corresponding to the adopted switching mode. 前記ノルムフィードバック手段による前記フィードバック制御は、前記電流の検出値に応じた前記回転機の各端子の電流と前記電流予測処理によって予測される前記各端子の電流との比を目標値にフィードバック制御するように、前記制御量に関する予測を行う処理において用いられる前記電流の検出値を補正する処理であることを特徴とする請求項1記載の回転機の制御装置。 The feedback control by the norm feedback means feedback controls the ratio of the current of each terminal of the rotating machine according to the detected value of the current and the current of each terminal predicted by the current prediction process to a target value. The control apparatus for a rotating machine according to claim 1, wherein the control device corrects a detection value of the current used in a process of performing prediction regarding the control amount . 前記ノルムフィードバック手段は、前記電流の検出値に応じた前記回転機を流れる電流ベクトルと前記電流予測処理によって予測される電流ベクトルとのそれぞれのノルム同士の差または該ノルムと相関を有するパラメータ同士の差を入力とする積分要素の出力に基づき、前記制御量に関する予測を行なう処理において用いられるパラメータを補正することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の回転機の制御装置。   The norm feedback means includes a difference between norms of a current vector flowing through the rotating machine according to a detected value of the current and a current vector predicted by the current prediction process or between parameters having a correlation with the norm. The control device for a rotating machine according to any one of claims 1 to 3, wherein a parameter used in a process of performing prediction related to the control amount is corrected based on an output of an integration element having a difference as an input. . 前記ノルムフィードバック手段は、前記制御量に関する予測を行なう処理において用いられるパラメータの補正に際し、前記電流の検出値に応じた前記回転機の電流ベクトルと前記電流予測処理によって予測される電流ベクトルとのそれぞれのノルム同士の差または該ノルムと相関を有するパラメータ同士の差を入力とする微分要素の出力をさらに用いることを特徴とする請求項4記載の回転機の制御装置。   The norm feedback unit includes a current vector of the rotating machine corresponding to a detected value of the current and a current vector predicted by the current prediction process when correcting a parameter used in the process of performing prediction regarding the control amount. 5. The control device for a rotating machine according to claim 4, further comprising using an output of a differential element that receives a difference between norms of each other or a difference between parameters having a correlation with the norm. 前記予測手段は、前記回転機の端子のうちの一部を流れる電流としての前記電流の検出値と、dq座標系の電流の算出に必要な残りの端子を流れる電流としての前記予測される電流とを、dq座標系の電流に変換する電流再現手段を備え、該電流再現手段によって再現される電流を前記制御量に関する予測を行なう処理に用いるものであり、
前記ノルムフィードバック手段は、前記電流の検出値に応じた前記回転機を流れる電流ベクトルのノルムに関するパラメータとして、前記再現される電流を用いることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の回転機の制御装置。
The prediction means includes the detected value of the current as a current flowing through a part of the terminals of the rotating machine, and the predicted current as a current flowing through the remaining terminals necessary for calculating a current in the dq coordinate system. And a current reproduction means for converting the current to a current in the dq coordinate system, and the current reproduced by the current reproduction means is used for a process of performing prediction regarding the control amount,
The said norm feedback means uses the said reproduced electric current as a parameter regarding the norm of the current vector flowing through the rotating machine according to the detected value of the electric current. The control apparatus of the described rotating machine.
前記電力変換回路は、直流電圧源の正極および負極のそれぞれに前記回転機の端子を選択的に接続するスイッチング素子を備える直流交流変換回路であり、
前記回転機の端子であって且つ前記直流交流変換回路の出力電圧が印加される端子の数は、3であり、
前記取得手段は、前記直流交流変換回路の入力端子を流れる電流の検出値を取得するものであり、
前記予測処理は、前記操作手段によって採用されたスイッチングモードに対応する電圧ベクトルが有効電圧ベクトルである場合、前記電流の検出値を前記回転機の3つの端子のうちのいずれか1つの端子を流れる電流の初期値として利用するものであり、
前記ノルムフィードバック手段は、前記操作手段によって採用されたスイッチングモードに対応する電圧ベクトルが有効電圧ベクトルである場合、前記回転機の3つの端子のうちの前記採用されたスイッチングモードに応じて定まる1つの端子を流れる電流としての前記電流の検出値に基づき、前記電流の検出値に応じた前記回転機を流れる電流ベクトルのノルムに関するパラメータを定めることを特徴とする請求項6記載の回転機の制御装置。
The power conversion circuit is a DC AC conversion circuit including a switching element that selectively connects a terminal of the rotating machine to each of a positive electrode and a negative electrode of a DC voltage source,
The number of terminals that are terminals of the rotating machine and to which the output voltage of the DC / AC converter circuit is applied is three;
The acquisition means acquires a detection value of a current flowing through an input terminal of the DC / AC conversion circuit,
In the prediction process, when the voltage vector corresponding to the switching mode adopted by the operation means is an effective voltage vector, the current detection value flows through any one of the three terminals of the rotating machine. It is used as the initial value of current,
When the voltage vector corresponding to the switching mode adopted by the operating means is an effective voltage vector, the norm feedback means is determined according to the adopted switching mode among the three terminals of the rotating machine. The control device for a rotating machine according to claim 6, wherein a parameter relating to a norm of a current vector flowing through the rotating machine according to the detected value of the current is determined based on a detected value of the current as a current flowing through a terminal. .
前記取得手段によって取得される電流の検出値に基づく前記予測手段によって予測される電流の評価結果に応じて、前記制御量の予測処理を補正する予測処理補正手段をさらに備え、
前記ノルムフィードバック手段のフィードバックゲインは、前記予測処理補正手段のフィードバックゲインよりも小さいことを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の回転機の制御装置。
A prediction process correction unit that corrects the control amount prediction process according to a current evaluation result predicted by the prediction unit based on a detected current value acquired by the acquisition unit;
The control device for a rotating machine according to claim 1, wherein a feedback gain of the norm feedback unit is smaller than a feedback gain of the prediction processing correction unit.
JP2011198010A 2011-09-12 2011-09-12 Rotating machine control device Active JP5737093B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011198010A JP5737093B2 (en) 2011-09-12 2011-09-12 Rotating machine control device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011198010A JP5737093B2 (en) 2011-09-12 2011-09-12 Rotating machine control device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2013062900A JP2013062900A (en) 2013-04-04
JP5737093B2 true JP5737093B2 (en) 2015-06-17

Family

ID=48187092

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2011198010A Active JP5737093B2 (en) 2011-09-12 2011-09-12 Rotating machine control device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5737093B2 (en)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107154763B (en) * 2017-05-27 2019-04-30 东南大学 Permanent magnet synchronous motor dead beat direct Torque Control and control method
JP7189075B2 (en) * 2018-05-14 2022-12-13 株式会社神戸製鋼所 MOTOR DRIVE CONTROL APPARATUS AND METHOD, AND MOTOR DRIVE CONTROL SYSTEM
CN108712125A (en) * 2018-06-25 2018-10-26 哈尔滨理工大学 A kind of permanent magnet synchronous motor phase current is without time lag observation procedure and device
CN110601629B (en) * 2019-09-18 2021-05-28 哈尔滨工业大学 Method for improving PMSM servo system current loop response speed and reducing oscillation
CN111510040B (en) * 2020-04-10 2023-10-10 江苏大学 Double virtual voltage vector prediction torque control method without weight coefficient for five-phase permanent magnet synchronous motor
CN116633221B (en) * 2023-07-24 2023-10-31 南京理工大学 Minimum voltage vector error control method based on control quantity compensation

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001309697A (en) * 2000-04-25 2001-11-02 Matsushita Electric Ind Co Ltd Electric motor control device
KR100757977B1 (en) * 2001-09-29 2007-09-11 다이킨 고교 가부시키가이샤 Motor control method and apparatus thereof
JP5222640B2 (en) * 2008-07-09 2013-06-26 日立アプライアンス株式会社 Refrigeration equipment
JP4710963B2 (en) * 2008-11-28 2011-06-29 株式会社デンソー Rotating machine control device and control system
JP4915439B2 (en) * 2009-08-05 2012-04-11 株式会社デンソー Rotating machine control device
JP5152207B2 (en) * 2010-01-11 2013-02-27 株式会社デンソー Control device for multi-phase rotating machine

Also Published As

Publication number Publication date
JP2013062900A (en) 2013-04-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4915439B2 (en) Rotating machine control device
JP4811495B2 (en) Rotating machine control device
JP5566635B2 (en) Rotating machine control device
JP4710963B2 (en) Rotating machine control device and control system
JP5387614B2 (en) Rotating machine control device
JP5737093B2 (en) Rotating machine control device
JP2007110837A (en) Method for estimating magnetic pole position and motor controller
JP5440576B2 (en) Rotating machine control device
JP2011142791A (en) Control device for polyphase rotating machine
JP5447466B2 (en) Rotating machine control device
JP3783695B2 (en) Motor control device
JP6414771B2 (en) Motor control device and motor control method
JP5790123B2 (en) Motor drive control device and motor drive method
JP5413420B2 (en) Rotating machine control device
JP5182302B2 (en) Rotating machine control device
JP5724737B2 (en) Rotating machine control device
JP6030511B2 (en) Motor control device, generator control device, and motor control method
JP5678837B2 (en) Rotating machine control device
JP5857689B2 (en) Rotating machine control device
JP2012147540A (en) Controller for rotary machine
JP6424774B2 (en) Control device of AC rotating electric machine
JP6424773B2 (en) Control device of AC rotating electric machine
JP5891964B2 (en) Rotating machine control device
JP5724733B2 (en) Rotating machine control device
JP2011259637A (en) Control unit of rotary machine

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20131114

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20140806

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20140819

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20141016

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20150324

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20150406

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 5737093

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250