CN102577093B - 电动机驱动装置的控制装置 - Google Patents

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Abstract

提供一种对控制动作点范围可以变大的交流电动机优选的电动机驱动装置的控制装置。具备：电流控制部、电压控制部、基于交流电动机的目标转矩(TM)来决定电流控制周期(Pi)的电流控制周期决定部、基于交流电动机的旋转速度(ω)来决定电压控制周期(Pv)的电压控制周期决定部和基于电流控制周期决定部以及电压控制周期决定部的决定来设定电流控制周期(Pi)以及电压控制周期(Pv)的控制周期设定部，其中，电流控制周期决定部根据目标转矩(TM)将随着目标转矩(TM)变小而连续地或者分阶段地变大的值决定为电流控制周期(Pi)，电压控制周期决定部根据旋转速度(ω)将随着旋转速度(ω)变低而连续地或者分阶段地变大的值决定为电压控制周期(Pv)。

Description

电动机驱动装置的控制装置
技术领域
本发明涉及对具备用于将直流电压变换为交流电压来供给交流电动机的逆变器的电动机驱动装置进行控制的控制装置。
背景技术
已公知有对具备用于将来自直流电源的直流电压变换为交流电压来供给交流电动机的逆变器的电动机驱动装置进行控制来进行交流电动机的电流反馈控制的控制装置。在这样的电动机驱动装置的控制装置中，基于流入交流电动机的绕组的电流的指令值即电流指令值与流过该绕组的电流的检测值即电流检测值的偏差来决定电压指令值的电流控制处理、和生成与该电压指令值对应的逆变器的开关控制信号的电压控制处理的双方按规定的周期被重复执行。关于这样的电流控制处理、电压控制处理的执行周期，例如在下述的专利文献1中公开有电流控制处理的执行周期即电流控制周期被设定为200μs、400μs的构成。
专利文献1：日本专利第3890907号公报
发明内容
然而，虽然在专利文献1中未明确记载，但是通常电流控制周期、电压控制周期(电压控制处理的执行周期)将在交流电动机可取的所有的动作点(转矩、旋转速度等)得到希望的控制性能(控制响应性、电流波动的程度等)那样的值设定为固定值。即，电流控制周期、电压控制周期按照配合这些值为最短那样的动作点(以下，称为“界限动作点”)进行设定。由此，电流控制周期、电压控制周期被设定为固定值，也可以不根据该动作点设当地控制交流电动机。
但是，对于电流控制周期、电压控制周期如上述那样被设定为固定值的构成，当交流电动机在离上述界限动作点较远的动作点动作时，有可能以比必要的周期还短的周期执行电流控制处理、电压控制处理。该问题有可能在控制装置控制作为驱动力源搭载在电动车辆、混合动力车辆等上的交流电动机的情况下，尤其显著地显现出来。这是因为，搭载在这样的车辆上的交流电动机的动作点可取的范围(以下，称为“动作点范围”)可以变为与几乎始终以额定状态运转那样的交流电动机相比较大的范围。因此，电流控制周期、电压控制周期被设定为固定值的现有的构成对作为驱动力源搭载在电动车辆、混合动力车辆等上的交流电动机那样的动作点范围可以变大的交流电动机而言，不是优选的方式。
于是，期望实现适合于控制动作点范围可以变大的交流电动机的控制的电动机驱动装置的控制装置。
本发明电动机驱动装置的控制装置，其进行电动机驱动装置的控制，该电动机驱动装置具备用于将直流电压变换为交流电压来供给交流电动机的逆变器，该电动机驱动装置的控制装置的特征在于具备：电流控制部，其进行用于基于流入所述交流电动机的绕组的电流的指令值即电流指令值与流过所述绕组的电流的检测值即电流检测值的偏差来决定电压指令值的电流控制处理；电压控制部，其进行用于生成与所述电压指令值对应的所述逆变器的开关控制信号的电压控制处理；电流控制周期决定部，其基于所述交流电动机的目标转矩决定所述电流控制处理的执行周期即电流控制周期；电压控制周期决定部，其基于所述交流电动机的旋转速度决定所述电压控制处理的执行周期即电压控制周期；和控制周期设定部，其基于所述电流控制周期决定部以及所述电压控制周期决定部的决定来设定所述电流控制周期以及所述电压控制周期，所述电流控制周期决定部根据所述目标转矩将随着所述目标转矩的变小而连续地或者分阶段地变大的值决定为所述电流控制周期，所述电压控制周期决定部根据所述旋转速度将随着所述旋转速度的变低而连续地或者分阶段地变大的值决定为所述电压控制周期。
根据上述的特征构成，设定了随着交流电动机的目标转矩的变小而变大的值作为电流控制周期。因此，能够配合由于目标转矩变小而降低的交流电动机的响应性来恰当地设定电流控制周期。由此，能够抑制以交流电动机不能准确地跟踪那样的短周期进行电压指令值的更新的情况(电流控制处理)。
另外，根据上述的特征构成，设定随着交流电动机的旋转速度的变低而变大的值作为电压控制周期。因此，能够配合由于旋转速度变低而变缓慢的表示交流电动机的转子的旋转角的磁极位置的时间的变化来确切地设定电压控制周期。由此，从根据将电流波动的大小控制为实用上没有问题的程度的观点，能够抑制以不必要的短的周期进行开关控制信号的生成的情况(电压控制处理)。
因此，根据上述的特征构成，能够抑制以比必要的周期还短的周期执行电流控制处理、电压控制处理的情况，并且根据交流电动机的动作点设定电流控制周期以及电压控制周期，因此能够抑制控制装置具备的运算处理单元的运算负荷不必要地增大的情况。另外，由于抑制了随着电流控制周期、电压控制周期变大，控制装置具备的运算处理单元的电流反馈控制的运算负荷，因此会容易在该运算处理单元中同时进行其他的处理等。这样，本发明的电动机驱动装置的控制装置对控制动作点范围可以变大的交流电动机而言为优选的方式。
此外，当逆变器的开关控制信号是基于载波(传输波)生成的PWM(pulse width modulation：脉冲宽度调制)信号时，配合电压控制周期的增大来降低载波频率，从而也可以实现导通截止损耗的降低。
这里，优选为所述电流控制周期决定部所决定的所述电流控制周期是基于与所述目标转矩对应地确定的所述交流电动机的电气时间常数设定的值，所述电压控制周期决定部所决定的所述电压控制周期是基于与所述旋转速度对应地确定的与电角度一周相当的时间设定的值。
交流电动机能够准确地跟踪的电压指令值的最小的更新周期随着目标转矩(电流指令值)的减少而增大，该最小的更新周期能够基于电气时间常数确切地导出。根据上述的构成，能够形成由电流控制周期决定部决定的电流控制周期被设定为基于这样的电气时间常数导出的最小的更新周期、不较大地背离从该更新周期变大的一侧的周期的构成。通过形成这样的构成，可以抑制起因于控制装置的控制响应性的降低，并且根据目标转矩将不比必要的周期还短的适当的周期设定为电流控制周期。
另外，电流波动的大小被抑制为不存在实用上问题的程度的开关控制信号的最大的更新周期随着旋转速度的降低而增大，该最大的更新周期能够基于相当于电角度一周的时间确切地导出。根据上述的构成，能够形成由电压控制周期决定部决定的电压控制周期被设定为基于这样的相当于电角度一周的时间导出的最大的更新周期、不较大地背离从该更新周期变短的一侧的周期的构成。通过形成这样的构成，可以抑制电流波动的增大，并且根据旋转速度将不比必要的周期短的适当的周期设定为电压控制周期。
另外，优选为所述控制周期设定部当由所述电流控制周期决定部所决定的所述电流控制周期比由所述电压控制周期决定部所决定的所述电压控制周期短时，设定与由所述电流控制周期决定部所决定的所述电流控制周期相同的值作为所述电压控制周期。
通常，电压控制处理基于在时间上最接近的由电流控制处理决定的电压指令值生成逆变器的开关控制信号。因此，当电流控制周期比电压控制周期短时，有可能基于电流控制处理的电压指令值的更新结果的一部分不反应在电压控制处理中，电压指令值变为不必要地频繁被更新的状态。根据该构成，能够有效地利用所有的电流控制处理的结果。此外，配合电流控制周期将电压控制周期设定为短的值也几乎不会产生问题。
另外，优选为还具备控制周期存储部，在控制周期存储部中存储有：按将所述目标转矩可取的值的范围划分为多个区域来设定的多个目标转矩区域的每一个规定了所述电流控制周期的电流控制周期映射图；和按将所述旋转速度可取的值的范围划分为多个区域来设定的多个旋转速度区域的每一个规定了所述电压控制周期的电压控制周期映射图，其中，所述电流控制周期映射图规定了随着所述目标转矩区域的变小而分阶段地变大的所述电流控制周期，所述电压控制周期映射图规定了随着所述旋转速度区域的变低而分阶段地变大的所述电压控制周期，所述电流控制周期决定部参照在所述控制周期存储部中存储的所述电流控制周期映射图来决定所述电流控制周期，并且所述电压控制周期决定部参照在所述控制周期存储部中存储的所述电压控制周期映射图来决定所述电压控制周期。
根据该构成，电流控制周期决定部、电压控制周期决定部仅参照在控制周期存储部中存储的电流控制周期映射图、电压控制周期映射图就能够适当地决定电流控制周期、电压控制周期。因此，能够将电流控制周期决定部、电压控制周期决定部的构成形成为简单的构成，并且能够抑制控制装置具备的运算处理单元的运算负荷在电流控制周期、电压控制周期决定之时较大地增大的情况。
另外，优选为所述电流控制处理是基于所述电流指令值与所述电流检测值的偏差至少进行比例控制以及积分控制来决定所述电压指令值的电流反馈控制处理，所述比例控制的控制增益即比例控制增益以及所述积分控制的控制增益即积分控制增益的双方根据所述电流控制周期来变更。
根据该构成，当电流控制周期被变更时，能够抑制超调现象的发生、电流检测值对电流指令值的跟踪性的降低，适当地设定比例控制增益、积分控制增益。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式的电动机驱动装置的构成的电路图。
图2是本发明的实施方式的控制装置的功能框图。
图3是示意地表示本发明的实施方式的电流控制周期映射图以及电压控制周期映射图的图。
图4是表示d轴电感以及q轴电感与电流的关系的一例的图。
具体实施方式
参照附图对本发明的电动机驱动装置的控制装置的实施方式进行说明。如图1所示，在本实施方式中，以电动机驱动装置1构成为驱动作为通过三相交流电动作的交流电动机的嵌入永久磁铁型同步电动机4(IPMSM，以下仅称为“电动机4”)的装置的情况为例进行说明。在本实施方式中，控制装置2控制电动机驱动装置1，从而使用矢量控制法来进行电动机4的电流反馈控制。具体而言，如图2所示，控制装置2具备按每个电流控制周期Pi进行电流控制处理的电流控制部24和按每个电压控制周期Pv进行电压控制处理的电压控制部10。而且，如图3所示，该控制装置2特征在于：根据由旋转速度ω、目标转矩TM确定的电动机4的动作点设定电流控制周期Pi、电压控制周期Pv、以及所设定的电流控制周期Pi、电压控制周期Pv与电动机4的动作点之间的关系。以下，对本实施方式的电动机驱动装置1以及其控制装置2详细地进行说明。
1.电动机驱动装置的构成
首先，基于图1对本实施方式的电动机驱动装置1的构成进行说明。该电动机驱动装置1具备用于将直流电压Vdc变换为交流电压来供给电动机4的逆变器6。此外，电动机4构成为根据需要也作为发电机工作。电动机4例如作为电动车辆、混合动力车辆等的驱动力源使用。另外，电动机驱动装置1具备产生直流电压Vdc的直流电源3和对来自直流电源3的直流电压Vdc平滑化的平滑电容器C1。例如可以使用镍氢二次电池、锂离子二次电池等各种二次电池、电容器或者他们的组合等作为直流电源3。直流电源3的电压即直流电压Vdc由电压传感器41检测来向控制装置2输出。此外，也可以形成为具备对直流电源3的电压进行升压或者降压的变换器，变换器的输出作为直流电压Vdc供给逆变器6的构成。
逆变器6是用于将直流电压Vdc变换为交流电压来供给电动机4的装置。逆变器6具备多组开关元件E1～E6和二极管D1～D6。这里，逆变器6对电动机4的各相(U相、V相、W相三相)的每一相具备一对开关元件，具体而言，具备U相用上臂元件E1以及U相用下臂元件E2、V相用上臂元件E3以及V相用下臂元件E4、以及W相用上臂元件E5及W相用下臂元件E6。本例使用IGBT(绝缘栅双极晶体管)作为这些开关元件E1～E6。各相用的上臂元件E1、E3、E5的发射极与下臂元件E2、E4、E6的集电极分别与电动机4的各相绕组(U相绕组Mu、V相绕组Mv、W相绕组Mw)连接。在以下的说明中，当没有必要特别区别各相绕组时，有可能将这些三相绕组统一记为“绕组Mu、Mv、Mw”。另外，各相用的上臂元件E1、E3、E5的集电极与系统电压线51连接，各相用的下臂元件E2、E4、E6的发射极与负极线52连接。另外，与各开关元件E1～E6分别并联有作为续流二极管发挥作用的二极管D1～D6。此外，除IGBT之外，可以使用双极型、场效应型、MOS型等各种构造的功率晶体管作为开关元件E1～E6。
各个开关元件E1～E6根据从控制装置2输出的开关控制信号S1～S6进行导通截止动作。由此，逆变器6将直流电压Vdc变换为交流电压来供给电动机4，使对应目标转矩TM的转矩向电动机4输出。这时，各开关元件E1～E6根据开关控制信号S1～S6进行依据后述的脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation，以下称为“PWM”)控制或者矩形波控制的导通截止动作。在本实施方式中，开关控制信号S1～S6是驱动各开关元件E1～E6的栅极的栅极驱动信号。另一方面，当电动机4作为发电机发挥作用时，逆变器6将发电产生的交流电压变换为直流电压供给系统电压线51。流过电动机4的各相绕组Mu、Mv、Mw的各相电流、具体而言U相电流Iur、V相电流Ivr以及W相电流Iwr由电流传感器42检测来向控制装置2输出。
另外，在电动机4的转子的各时刻的磁极位置θ由旋转传感器43检测来向控制装置2输出。旋转传感器43例如由旋转变压器等构成。这里，磁极位置θ表示电角度上的转子的旋转角度。电动机4的目标转矩TM作为来自未图示的车辆控制装置等其他的控制装置等的请求信号输入控制装置2。
2.控制装置的构成
接下来，基于图2对图1所示的控制装置2的功能详细地进行说明。此外，关于本发明的重要部分即控制周期设定的功能在第3节中说明。以下说明的控制装置2的各功能部以微型计算机等的逻辑电路为核心构件，由对输入的数据进行各种处理用的硬件或者软件(程序)或者其双方构成。如上所述，目标转矩TM以及磁极位置θ被输入控制装置2。进而，U相电流Iur、V相电流Ivr以及W相电流Iwr也输入到控制装置2。而且，控制装置2基于由这些目标转矩TM、磁极位置θ、磁极位置θ导出的电动机4的旋转速度ω以及各相电流Iur、Ivr、Iwr来进行使用了矢量控制法的电流反馈控制，决定供给电动机4的电压的指令值即d轴电压指令值Vd以及q轴电压指令值Vq。这里，对于矢量控制法，d轴设定为磁场的磁通方向，q轴设定为相对磁场的朝向在电角度上前进了π/2的方向。而且，基于这些d轴电压指令值Vd以及q轴电压指令值Vq生成用于驱动逆变器6的开关控制信号S1～S6并输出，经由该逆变器6进行电动机4的驱动控制。在本实施方式中，d轴电压指令值Vd以及q轴电压指令值Vq相当于本发明中的“电压指令值”。在以下的说明中，当没有必要特别区别时，有可能将这两轴的电压指令值统一记为“电压指令值Vd、Vq”。
如图2所示，决定流过电动机4的绕组Mu、Mv、Mw的电流的指令值即d轴电流指令值Id以及q轴电流指令值Iq的电流指令决定部7构成为具备d轴电流指令值导出部21以及q轴电流指令值导出部22。在本实施方式中，d轴电流指令值Id以及q轴电流指令值Iq相当于本发明中的“电流指令值”。在以下的说明中，当没有必要特别区别时，有可能将这两轴的电流指令值统一记为“电流指令值Id、Iq”。
目标转矩TM被输入到d轴电流指令值导出部21。d轴电流指令值导出部21基于输入的目标转矩TM来导出基本d轴电流指令值Idb。这里，基本d轴电流指令值Idb相当于进行最大转矩控制时的d轴电流的指令值。这里，最大转矩控制是指按照对于同一电流使从电动机4输出的输出转矩为最大的方式调节电流相位的控制。该最大转矩控制能够用流入电动机4的绕组Mu、Mv、Mw的电流最有效地产生转矩。此外，该电流相位是指d轴电流指令值Id与q轴电流指令值Iq的合成矢量相对于q轴的相位。
d轴电流指令值导出部21例如参照映射图导出根据目标转矩TM的值的基本d轴电流指令值Idb。这样导出的基本d轴电流指令值Idb被输入到减法器23。向减法器23还输入了后述的由电流调整指令值导出部31导出的d轴电流调整指令值ΔId。减法器23如下述的式(1)所示，从基本d轴电流指令值Idb中减去d轴电流调整指令值ΔId，导出调整后的d轴电流指令值Id。
Id＝Idb-ΔId...(1)
目标转矩TM以及d轴电流调整指令值ΔId被输入到q轴电流指令值导出部22。q轴电流指令值导出部22基于输入的目标转矩TM与d轴电流调整指令值ΔId导出q轴电流指令值Iq。q轴电流指令值导出部22例如参照映射图导出与目标转矩TM以及d轴电流调整指令值ΔId的值对应的q轴电流指令值Iq。
上述那样导出的d轴电流指令值Id以及q轴电流指令值Iq输入电流控制部24。此外，在电流控制部24中，由三相二相变换部27输入实际d轴电流Idr以及实际q轴电流Iqr，由旋转速度导出部28输入电动机4的旋转速度ω。实际d轴电流Idr以及实际q轴电流Iqr基于由电流传感器42(参照图1)检测出的U相电流Iur、V相电流Ivr以及W相电流Iwr和由旋转传感器43(参照图1)检测出的磁极位置θ，通过三相二相变换部27进行三相二相变换来被导出。在本实施方式中，实际d轴电流Idr以及实际q轴电流Iqr相当于本发明中的“电流检测值”。在以下的说明中，当没有必要特别区别实际d轴电流Idr以及实际q轴电流Iqr时，有可能将这两轴的电流检测值统一记为“电流检测值Idr、Iqr”。另外，电动机4的旋转速度ω基于由旋转传感器43(参照图1)检测出的磁极位置θ通过旋转速度导出部28被导出。
在电流控制部24中，还由后述的控制周期设定部14输入电流控制周期Pi。然后，电流控制部24基于流入电动机4的绕组Mu、Mv、Mw的电流的指令值即电流指令值Id、Iq与流过绕组Mu、Mv、Mw的电流的检测值即电流检测值Idr、Iqr的偏差，按每个电流控制周期Pi执行决定电压指令值Vd、Vq的电流控制处理。
具体而言，如下述的式(2)所示，电流控制部24基于d轴电流指令值Id与实际d轴电流Idr的偏差进行比例积分控制运算(PI控制运算)来导出基本d轴电压指令值Vdb，并且如下述的式(3)所示，基于q轴电流指令值Iq与实际q轴电流Iqr的偏差进行比例积分控制运算来导出基本q轴电压指令值Vqb。
Vdb＝(Kpd+Kid/s)×(Id-Idr)...(2)
Vqb＝(Kpq+Kiq/s)×(Iq-Iqr)...(3)
这里，Kpd以及Kpq分别是d轴以及q轴的比例控制增益，Kid以及Kiq分别是d轴以及q轴的积分控制增益。另外，s是拉普拉斯算子。此外，取代这些比例积分控制运算，也可以进行比例积分微分控制运算(PID控制运算)。
然后，如下述的式(4)所示，电流控制部24对基本d轴电压指令值Vdb加上d轴电压调整值ΔVd来导出d轴电压指令值Vd，并且如下述的式(5)所示，对基本q轴电压指令值Vqb加上q轴电压调整值ΔVq来导出q轴电压指令值Vq。
Vd＝Vdb+ΔVd...(4)
Vq＝Vqb+ΔVq...(5)
在本实施方式中，d轴电压调整值ΔVd、q轴电压调整值ΔVq由下述的式(6)、式(7)给出。
ΔVd＝-Eq...(6)
ΔVq＝Ed+Em...(7)
这里，Ed是d轴电枢电动势，由旋转速度ω、d轴电感Ld与实际d轴电流Idr之积给出。Eq是q轴电枢电动势，由旋转速度ω、q轴电感Lq与实际q轴电流Iqr之积给出。Em是永久磁铁(未图示)的电枢交链磁通引起的感应电压，由利用该永久磁铁的电枢交链磁通的有效值确定的感应电压常数MIf与旋转速度ω之积给出。此外，在本例中，上述永久磁铁被配置于转子中。
由电流控制部24导出的d轴电压指令值Vd以及q轴电压指令值Vq被输入到调制率导出部29。另外，由电压传感器41检测到的直流电压Vdc的值被输入到调制率导出部29。调制率导出部29基于这些值根据下述的式(8)导出调制率M。
M = ( Vd 2 + Vq 2 ) / Vdc · · · ( 8 )
在本实施方式中，调制率M是逆变器6的输出电压波形的基本波成分的有效值对直流电压Vdc的比率，这里，作为三相的线间电压有效值的值除以直流电压Vdc的值而导出。对于本实施方式，该调制率M相当于表示那时的电压指令值Vd、Vq对直流电压Vdc的大小的电压指标。
然而，随着旋转速度ω升高，电动机4的感应电压变高，用于驱动电动机4所必需的交流电压(以下称为“必需电压”)也升高。而且，当该必需电压超过变换此时的直流电压Vdc而可从逆变器6输出的最大的交流电压(以下称为“最大输出电压”)时，不能向绕组流入必需的电流，不能适当地控制电动机4。于是，控制装置2构成为在表示电动机4的必需电压对于基于直流电压Vdc的最大输出电压的调制率M比理论上的最大值即“0.78”大的区域中，进行后述的弱励磁控制。即，形成基于由调制率导出部29导出的调制率M来导出d轴电流调整指令值ΔId，基于导出的d轴电流调整指令值ΔId来调整基本d轴电流指令值Idb的构成。此外，上述的必需电压以及最大输出电压可以一并作为交流电压的有效值来相互地比较。
具体而言，由调制率导出部29导出的调制率M和调制率M的理论上的最大值即“0.78”被输入到减法器30。如下述的式(9)所示，减法器30导出从调制率M中减去“0.78”的调制率偏差ΔM。
ΔM＝M-0.78...(9)
此外，在本例中，以从调制率M中减去“0.78”来导出调制率偏差ΔM的情况为例来表示，也可以形成为从调制率M中减去小于“0.78”的值的构成。
由减法器30导出的调制率偏差ΔM输入到电流调整指令值导出部31。电流调整指令值导出部31使用规定的增益累计该调制率偏差ΔM，从而算出累计值∑ΔM。而且，当累计值∑ΔM为正的值时，对该累计值∑ΔM乘以比例常数来导出d轴电流调整指令值ΔId(＞0)，当累计值∑ΔM为零以下的值时，将d轴电流调整指令值ΔId设为零。这样导出的d轴电流调整指令值ΔId如上述的式(1)所示那样，从基本d轴电流指令值Idb中被减去，从而d轴电流指令值Id被导出。即，当d轴电流调整指令值ΔId为零(ΔId＝0)时，执行通常励磁控制，当d轴电流调整指令值ΔId取正的值(ΔId＞0)时，执行弱励磁控制。
这里，通常励磁控制是指不进行对由d轴电流指令值导出部21导出的基本d轴电流指令值Idb的调整的磁场控制。即，在通常励磁控制的执行中，本实施方式会进行最大转矩控制。另外，弱励磁控制是指按照与通常励磁控制相比减弱电动机4的励磁磁通的方式进行对基本d轴电流指令值Idb的调整的磁场控制。即，弱励磁控制按照与通常励磁控制相比增进电流相位的方式进行对基本d轴电流指令值Idb的调整，以便由电枢绕组产生减弱电动机4的励磁磁通的方向的磁通。
模式控制部5基于包含旋转速度ω以及目标转矩TM的电动机4的动作状态，从多个控制模式中决定要执行的控制模式，根据该控制模式来控制控制装置2的各部分的动作状态。这里如图2所示，旋转速度ω、目标转矩TM、调制率M以及d轴电流调整指令值ΔId被输入到模式控制部5，基于这些值来执行模式控制部5的控制动作。而且，模式控制部5形成为下述构成：以基于输入的目标转矩TM与旋转速度ω来决定控制模式为前提，并且基于d轴电流调整指令值ΔId可以对控制模式的选择规定一定的限制。
在本实施方式中，控制装置2构成为对于基于电压指令值Vd、Vq控制逆变器6来进行的电压波形控制，可以执行PWM控制以及矩形波控制。另外，控制装置2构成为对于进行电动机4的励磁磁通的控制的励磁控制，可以执行不进行对基于目标转矩TM决定的基本d轴电流指令值Idb的调整的通常励磁控制、以及按照减弱电动机4的励磁磁通的方式进行对d轴电流指令值Idb的调整的弱励磁控制。模式控制部5组合这些电压波形控制与励磁控制来选择多个控制模式的任意一种。例如，模式控制部5可以形成为下述构成：在调制率M为0.78以上的状态下，选择执行弱励磁控制与矩形波控制的控制模式，在调制率M小于0.78的状态下，选择执行通常励磁控制(最大转矩控制)与PWM控制的控制模式。此外，对于PWM控制以及矩形波控制，由于是公知常识，因这里省略详细的说明，以下仅简单地进行说明。
对于PWM控制而言，根据基于电压指令值Vd、Vq的交流电压波形(后述，交流电压指令值Vu、Vv、Vw)来控制逆变器6的各开关元件E1～E6的导通截止。具体而言，U、V、W的各相逆变器6的输出电压波形(PWM波形)由通过上臂元件E1、E3、E5为导通状态的高电平期间与下臂元件E2、E4、E6为导通状态的低电平期间构成的脉冲的集合构成，并且按照其基本波成分在一定期间为大致正弦波状的方式，控制各脉冲的占空比。PWM控制的调制率M可以在“0～0.78”的范围内变化。在这样的PWM控制中包含空间矢量PWM(SVPWM)控制、正弦波PWM控制、过调制PWM控制等。此外，PWM控制基于交流电压指令值Vu、Vv、Vw与载波(传输波)的比较来生成用于控制各开关元件E1～E6的导通截止的开关控制信号S1～S6(PWM信号)。SVPWM控制不依赖与载波的比较，通过数字运算直接生成PWM波形，在该情况下也可以说是基于假想的载波来生成开关控制信号S1～S6(PWM信号)。
在矩形波控制中，每隔电动机4的每一个电角度的1周期执行1次各开关元件E1～E6的导通以及截止。即U、V、W各相的逆变器6的输出电压波形按每一个周期交替地表现1次所述高电平期间与所述低电平期间，并且按照成为这些高电平期间与低电平期间的比为1∶1的矩形波的方式进行控制。这时，各相的输出电压波形相互隔开120°相位来进行输出。对于矩形波控制，调制率M固定在最大调制率即“0.78”处。
电压控制部10执行生成与电压指令值Vd、Vq对应的逆变器6的开关控制信号S1～S6的电压控制处理。在本例中，电压控制部10基于模式控制部5的控制模式的决定，分别选择性地执行PWM控制以及矩形波控制。此外，电压控制周期Pv由后述的控制周期设定部14输入电压控制部10(在本例中，为二相三相变换部25以及控制信号生成部26的双方)。而且，电压控制部10按每个电压控制周期Pv执行电压控制处理。
在本实施方式中，如图2所示，电压控制部10具备二相三相变换部25以及控制信号生成部26。d轴电压指令值Vd以及q轴电压指令值Vq被输入到二相三相变换部25。另外，由旋转传感器43(参照图1)检测出的磁极位置θ、上述的电压控制周期Pv也输入到二相三相变换部25。二相三相变换部25使用磁极位置θ对d轴电压指令值Vd以及q轴电压指令值Vq进行二相三相变换，导出三相的交流电压指令值、即U相电压指令值Vu、V相电压指令值Vv以及W相电压指令值Vw。在本例中，该处理按每个电压控制周期Pv来执行。但是，这些交流电压指令值Vu、Vv、Vw的波形按每个控制模式而不同，因此二相三相变换部25向控制信号生成部26输出按每个控制模式不同的电压波形的交流电压指令值Vu、Vv、Vw。
具体而言，二相三相变换部25当从模式控制部5接收到PWM控制的执行指令时，输出对应该PWM控制的交流电压波形的交流电压指令值Vu、Vv、Vw。另外，二相三相变换部25当从模式控制部5接收到矩形波控制的执行指令时，输出对应该矩形波控制的交流电压波形的交流电压指令值Vu、Vv、Vw。这里，执行矩形波控制时的交流电压指令值Vu、Vv、Vw能够作为逆变器6的各开关元件E1～E6的导通截止切换相位的指令值。该指令值是表示磁极位置θ的相位的指令值，该磁极位置θ表示对应各开关元件E1～E6的导通截止控制信号来切换各开关元件E1～E6的导通或者截止的定时。
由二相三相变换部25生成的U相电压指令值Vu、V相电压指令值Vv以及W相电压指令值Vw输入到控制信号生成部26。另外，上述的电压控制周期Pv也输入到控制信号生成部26。控制信号生成部26依据这些交流电压指令值Vu、Vv、Vw，生成用于控制图1所示的逆变器6的各开关元件E1～E6的开关控制信号S1～S6。在本例中，该处理按每个电压控制周期Pv来执行。而且，逆变器6根据开关控制信号S1～S6来进行各开关元件E1～E6的导通截止动作。由此，执行电动机4的PWM控制或者矩形波控制。
3.控制周期设定的功能部的构成
接下来，对本发明的重要部分即控制周期设定相关的各功能部的构成进行说明。作为这样的功能部，如图2所示，本实施方式的控制装置2具备电流控制周期决定部12、电压控制周期决定部13、控制周期设定部14和控制周期存储部15。
电流控制周期决定部12基于输入的电动机4的目标转矩TM决定电流控制处理的执行周期即电流控制周期Pi。该电流控制周期Pi的决定在预先确定的规定的电流控制定时逐次地被重复执行，决定该电流控制定时中的对应目标转矩TM的电流控制周期Pi。而且，由电流控制周期决定部12决定的电流控制周期Pi向控制周期设定部14输出。
在本实施方式中，电流控制周期决定部12参照如图3所示的存储在控制周期存储部15中的电流控制周期映射图，将分配给上述电流控制定时中的目标转矩TM所属的目标转矩区域中的电流控制周期Pi决定为电流控制处理的执行周期。此外，在电流控制周期映射图中，随着目标转矩TM变小而分阶段地变大的值被规定为电流控制周期Pi。因此，电流控制周期决定部12仅参照电流控制周期映射图就可以根据目标转矩TM将随着目标转矩TM变小而分阶段地变大的值决定为电流控制周期Pi。由此，可以配合由于目标转矩TM变小而降低的电动机4的响应性来适当地设定电流控制周期Pi。另外，可以抑制以电动机4不能确切地跟踪那样的短周期来进行电压指令值的更新(电流控制处理)。此外，关于电流控制周期映射图的详细内容后述。
电压控制周期决定部13基于输入的电动机4的旋转速度ω决定电压控制处理的执行周期即电压控制周期Pv。该电压控制周期Pv的决定以预先确定的规定的电压控制定时逐次地被重复执行，决定该电压控制定时中的对应于旋转速度ω的电压控制周期Pv。而且，由电压控制周期决定部13决定的电压控制周期Pv向控制周期设定部14输出。
在本实施方式中，电压控制周期决定部13参照如图3所示的存储在控制周期存储部15中的电压控制周期映射图，将在上述电压控制定时中的旋转速度ω所属的旋转速度区域中所分配的电压控制周期Pv决定为电压控制处理的执行周期。此外，在电压控制周期映射图中，随着旋转速度ω变低而分阶段地变大的值被规定为电压控制周期Pv。因此，电压控制周期决定部13仅参照电压控制周期映射图就可以根据旋转速度ω将随着旋转速度ω变低而分阶段地变大的值决定为电压控制周期Pv。由此，可以配合由于旋转速度ω变低而变缓慢的表示电动机4的转子(未图示)的旋转角的磁极位置的时间的变化来适当地设定电压控制周期Pv。另外，从将电流波动的大小控制为在实用上没有问题的程度的观点考虑，抑制了以不必要短的周期进行开关控制信号S1～S6的生成(电压控制处理)的情况。此外，对电压控制周期映射图的详细内容后述。
控制周期设定部14基于电流控制周期决定部12以及电压控制周期决定部13的决定来设定电流控制周期Pi以及电压控制周期Pv。在本例中，电流控制周期决定部12作出的电流控制周期Pi的决定和电压控制周期决定部13作出的电压控制周期Pv的决定如上述那样以预先确定的规定的定时逐次地被重复执行。而且，控制周期设定部14基本上通过向电流控制部24输出与电流控制周期决定部12决定的电流控制周期Pi相同的值来设定电流控制处理的执行周期，并且通过向电压控制部10输出与电压控制周期决定部13决定的电压控制周期Pv相同的值来设定电压控制处理的执行周期。这样通过形成为设定电流控制周期Pi、电压控制周期Pv的构成，可以抑制以比必要周期还短的周期执行电流控制处理、电压控制处理，可以根据电动机4的动作点来设定电流控制周期Pi以及电压控制周期Pv，可以抑制控制装置2具备的运算处理单元的运算负荷不必要地增大。另外，随着电流控制周期Pi、电压控制周期Pv变大，控制装置2具备的运算处理单元的电流反馈控制的运算负荷被抑制，因此成为容易使其他的处理同时地在该运算处理单元中执行的构成。
此外，在本实施方式中，控制周期设定部14构成为当由电流控制周期决定部12决定的电流控制周期Pi比由电压控制周期决定部13决定的电压控制周期Pv短时，对电压控制部10设定与由电流控制周期决定部12决定的电流控制周期Pi相同的值作为电压控制周期Pv。由此，如本例那样，在由电压控制部10执行的电压控制处理基于由时间上最接近的电流控制处理决定的电压指令值Vd、Vq来生成逆变器6的开关控制信号S1～S6的构成中，电流控制处理的电压指令值Vd、Vq的更新结果的一部分不反应在电压控制处理中，可以抑制电压指令值Vd、Vq变为不必要地频繁被更新的状态。
控制周期存储部15存储有：电流控制周期映射图，其按将目标转矩TM可取的值的范围划分为多个区域来设定的多个目标转矩区域的每一个规定了电流控制周期Pi；和电压控制周期映射图，其按将旋转速度ω可取的值的范围划分为多个区域来设定的多个旋转速度区域的每一个规定了电压控制周期Pv。
图3是在横轴取旋转速度ω、纵轴取目标转矩TM的曲线图上，示意地表示上述电流控制周期映射图与电压控制周期映射图的图。此外，图3中用实线表示电动机4可以动作区域的边界，本例中，旋转速度ω可取的值的最大值为ω3，目标转矩TM可取的值的最大值为TM3。另外，在图3所示的例中，将成为基准的基本运算周期设为“100μs”，电流控制周期Pi、电压控制周期Pv被设定为基本运算周期的整数倍的值。此外，基本运算周期能够根据用于生成PWM控制中的开关控制信号S1～S6的载波的周期来确定。例如，能够将基本运算周期取作载波的周期的一半的值。此外，在图3中，为了说明控制周期存储部15具备的电流控制周期映射图、电压控制周期映射图，将这些映射图组合来表示，可以形成为电流控制周期映射图与电压控制周期映射图被组合来作为二维映射图存储在控制周期存储部15中的构成，也可以形成为电流控制周期映射图与电压控制周期映射图作为相互独立的映射图存储在控制周期存储部15中的构成。
如图3所示，在本实施方式中，电流控制周期映射图按将目标转矩TM可取的值的范围划分为相互不重复的3个区域来设定的3个目标转矩区域规定电流控制周期Pi。具体而言，设定了目标转矩TM在TM1以下的区域(以下称为“第一目标转矩区域A1”)、目标转矩TM比TM1大且在TM2以下的区域(以下，称为“第二目标转矩区域A2”)、目标转矩TM比TM2大且在TM3以下的区域(以下，称为“第三目标转矩区域A3”)这3个目标转矩区域。而且，第一目标转矩区域A1被分配了“800μs”作为电流控制周期Pi，第二目标转矩区域A2被分配了“400μs”作为电流控制周期Pi，第三目标转矩区域A3被分配了“200μs”作为电流控制周期Pi。这样，电流控制周期映射图规定了随着目标转矩区域变小而分阶段地变大的电流控制周期Pi。
另一方面，如图3所示，在本实施方式中，电压控制周期映射图按将旋转速度ω可取的值的范围划分为相互不重复的3个区域来设定的3个旋转速度区域的每一个规定电压控制周期Pv。具体而言，设定了旋转速度ω在ω1以下的区域(以下，称为“第一旋转速度区域B1”)、旋转速度ω比ω1大且在ω2以下的区域(以下，称为“第二旋转速度区域B2”)、旋转速度ω比ω2大且在ω3以下的区域(以下，称为“第三旋转速度区域B3”)这3个旋转速度区域。而且，第一旋转速度区域B1被分配了“400μs”作为电压控制周期Pv，第二旋转速度区域B2被分配了“200μs”作为电压控制周期Pv，第三旋转速度区域B3被分配了“100μs”作为电压控制周期Pv。这样，电压控制周期映射图规定了随着旋转速度区域变低而分阶段地变大的电压控制周期Pv。
然而，如上所述，控制周期设定部14构成为当由电流控制周期决定部12决定的电流控制周期Pi比由电压控制周期决定部13决定的电压控制周期Pv短时，设定与由电流控制周期决定部12决定的电流控制周期Pi相同的值作为电压控制周期Pv。在图3所示的例中，当电动机4的目标转矩TM处于第三目标转矩区域A3，旋转速度ω处于第一旋转速度区域B1时，进行这样的设定。具体而言，该情况下，电压控制周期决定部13将电压控制周期Pv决定为“400μs”，但由电流控制周期决定部12决定的电流控制周期Pi为“200μs”，该值比“400μs”小，因此控制周期设定部14将电压控制周期Pv设定为“200μs”来代替“400μs”。
通过具备这样的控制周期存储部15，电流控制周期决定部12、电压控制周期决定部13可以仅参照存储在控制周期存储部15中的电流控制周期映射图、电压控制周期映射图来适当地决定电流控制周期Pi、电压控制周期Pv。因此，能够使电流控制周期决定部12、电压控制周期决定部13的构成简单，并且可以抑制控制装置2具备的运算处理单元的运算负荷在电流控制周期Pi、电压控制周期Pv的决定之时大幅度地增大。
然而，电流控制周期映射图规定的电流控制周期Pi的值被设为基于根据目标转矩TM确定的电动机4的电气时间常数T来设定的值。以下，关于这点详细地进行说明。电动机4可以准确地跟踪的电压指令值Vd、Vq的最小的更新周期(以下，称为“最小电流控制周期”)随着目标转矩TM(电流指令值Id、Iq)的减少而增大，该最小电流控制周期可以基于电气时间常数T来准确地导出。这里，电动机4的电气时间常数T根据电枢绕线电阻R与电感L被给出为T＝(L/R)。而且，通过对该电气时间常数T乘以例如规定的系数，可以导出最小电流控制周期。此外，规定的系数例如可以取作基于目标转矩TM的变化率的假想的最大值的系数。
通过考虑这样的电气时间常数T，可以形成为设定上述的最小电流控制周期、不较大背离自该最小电流控制周期变大侧的周期作为电流控制周期Pi的构成，可以抑制起因于控制装置2的控制响应性的降低，并且可以根据目标转矩TM设定不比必要周期还短的确切的周期作为电流控制周期Pi。
图4是表示本实施方式的电动机4中的d轴电感Ld以及q轴电感Lq与电流的关系的一例的图。此外，图4的横轴对于d轴电感Ld是d轴的电流，对于q轴电感Lq是q轴的电流。此外，在以下的说明中，将d轴的电流以及q轴的电流的双方仅设为电流I，关于d轴电感Ld等与d轴关连的物理量，当提及电流I时指d轴的电流，关于q轴电感Lq等与q轴关连的物理量，当提及电流I时指q轴的电流。
在图4所示的例中，q轴电感Lq与d轴电感Ld相比对电流I的变化量大。而且，在图4所示的电流值的全域中，q轴电感Lq为比d轴电感Ld大的值。因此，在图4所示的电流值的全域中，q轴的电气时间常数Tq(＝Lq/R)也比d轴的电气时间常数Td(＝Ld/R)大。因此，q轴与d轴相比响应性低，在本例中，基于响应性低的q轴的电气时间常数Tq，如以下所述设定了电流控制周期映射图中规定的电流控制周期Pi的在不同的目标转矩区域间的关系。
这里，如图4所示，将电流I为I1时的q轴电感Lq设为Lq1，将电流I为I2时的q轴电感Lq设为Lq2，将电流I为I3时的q轴电感Lq设为Lq3。此外，电流I1是与确定上述的第一目标转矩区域A1的上限的目标转矩TM的值(TM1)对应的电流，电流I2是与确定上述的第二目标转矩区域A2的上限的目标转矩TM的值(TM2)对应的电流，电流I3是与确定上述的第三目标转矩区域A3的上限的目标转矩TM的值(TM3)对应的电流。而且，如图4所示，Lq1以及Lq2分别为Lq3的4倍以及2倍的值。
这里，当设定为可以无视电枢绕线电阻R的对电流I的变化时，电流I为I1时的q轴的电气时间常数Tq(＝Lq1/R)、以及电流I为I2时的q轴的电气时间常数Tq(＝Lq2/R)分别成为电流I为I3时的q轴的电气时间常数Tq(＝Lq3/R)的4倍以及2倍的值。鉴于这样的与q轴的电气时间常数Tq相关的关系，如图3所示设定了电流控制周期映射图中规定的电流控制周期Pi的在不同的目标转矩区域间的关系。即，按照由对应电流I1的目标转矩TM1确定上限的第一目标转矩区域A1中被分配的电流控制周期Pi、以及由对应电流I2的目标转矩TM2确定上限的第二目标转矩区域A2中被分配的电流控制周期Pi分别成为由对应电流I3的目标转矩TM3确定上限的第三目标转矩区域A3中被分配的电流控制周期Pi(本例中为“200μs”)的4倍(本例中为“800μs”)以及2倍(本例中为“400μs”)的值的方式设定电流控制周期Pi。
另一方面，电压控制周期映射图规定的电压控制周期Pv的值被取作基于与根据旋转速度ω确定的电角度一周相当的时间(以下，仅称为“电角度一周时间”)来设定的值。以下，关于这点详细地进行说明。电流波动的大小被控制为实用上没有问题的程度的开关控制信号S1～S6的最大的更新周期(以下，称为“最大电压控制周期”)随着旋转速度的降低而增大，该最大电压控制周期可以基于电角度一周时间来适当地导出。这里，电角度一周时间可以基于旋转相度ω与磁极数来导出，随着旋转速度ω的降低而增大。具体而言，电角度一周时间与旋转速度ω的倒数成正比例。而且，通过电角度一周时间除以规定的常数，可以导出最大电压控制周期。此外，规定的常数例如可以取作“10”。
通过考虑这样的电角度一周时间，可以形成为设定上述的最大电压控制周期、不较大地背离由该最大电压控制周期变短侧的周期作为电压控制周期Pv的构成，可以抑制电流波动的增大，并且可以根据旋转速度ω设定不比必要周期还短的适当的周期作为电压控制周期Pv。
在图3所示的例中，旋转速度ω1以及旋转速度ω2分别为旋转速度ω3的“1/4”以及“1/2”的值。即，与旋转速度ω1对应的电角度一周时间、以及与旋转速度ω2对应的电角度一周时间分别为与旋转速度ω3对应的电角度一周时间的4倍以及2倍的值。鉴于与这样的电角度一周时间相关的关系，如图3所示，设置了电压控制周期映射图中规定的电压控制周期Pv的在不同的旋转速度区域之间的关系。即，按照由旋转速度ω1确定上限的第一旋转速度区域B1中被分配的电压控制周期Pv、以及由旋转速度ω2确定上限的第二旋转速度区域B2中被分配的电压控制周期Pv分别成为由旋转速度ω3确定上限的第三旋转速度区域B3中被分配的电压控制周期Pv(本例中为“100μs”)的4倍(本例中为“400μs”)以及2倍(本例中为“200μs”)的值的方式设定电压控制周期Pv。
然而，如上所述，电流控制部24进行基于电流指令值Id、Iq与电流检测值Idr、Iqr的偏差进行比例控制以及积分控制来决定电压指令值Vd、Vq的电流反馈控制处理。而且，在本实施方式中，在该电流反馈控制处理中使用的d轴比例控制增益Kpd、q轴比例控制增益Kpq、d轴积分控制增益Kid、q轴积分控制增益Kiq通过d轴电感Ld、q轴电感Lq以及电枢绕线电阻R用以下的式子给出。
Kpd＝ωc×Ld...(10)
Kpq＝ωc×Lq...(11)
Kid＝Kiq＝ωc×R...(12)
这里，ωc是截止角频率，为目标响应时间常数的倒数。此外，截止角频率ωc虽然根据电流控制周期Pi存在上限值，但基本上可以任意地设定。
而且，在本实施方式中，构成为d轴比例控制增益Kpd、q轴比例控制增益Kpq、d轴积分控制增益Kid、以及q轴积分控制增益Kiq根据电流控制周期Pi被变更。即，构成为比例控制增益Kpd、Kpq以及积分控制增益Kid、Kiq的双方根据电流控制周期Pi被变更。由此，当电流控制周期Pi变更时，可以抑制超调现象的发生、电流检测值Idr、Iqr对电流指令值Id、Iq的跟踪性的降低，并且可以适当地设定比例控制增益Kpd、Kpq、积分控制增益Kid、Kiq。
具体而言，在本实施方式中，构成为根据电流控制周期Pi变更截止角频率ωc，从而根据电流控制周期Pi来变更比例控制增益Kpd、Kpq以及积分控制增益Kid、Kiq的双方。例如，可以形成以与电流控制周期Pi相同的比例使截止角频率ωc变化的构成。即，可以形成为若电流控制周期Pi变为N倍(N是正数)，则截止角频率ωc也变为N倍的构成。
另外，如上所述，在PWM控制中，逆变器6的开关控制信号S1～S6是基于载波生成的PWM信号。于是，在控制装置2构成为可以切换载波的频率(载波频率)的情况下，当形成为配合电压控制周期Pv的增大来降低载波频率的构成时，可以实现开关损耗的降低。例如，可以形成为将载波的周期与电压控制周期Pv的关系保持为一定(例如，载波的周期为电压控制周期Pv的1倍、2倍等)来同时切换载波频率与电压控制周期Pv的构成。
如以上所述，根据本发明，可以抑制以比必要还短的周期执行电流控制处理、电压控制处理，并且可以根据电动机4的动作点设定电流控制周期Pi以及电压控制周期Pv。因此，可以抑制控制装置2具备的运算处理单元的运算负荷不必要地增大。另外，形成为随着电流控制周期Pi、电压控制周期Pv变大，控制装置2具备的运算处理单元的电流反馈控制的运算负荷被抑制，因此容易在该运算处理单元中使其他的处理同时被执行等的构成。
4.其他的实施方式
(1)在上述的实施方式中，如图3所示，以通过将目标转矩TM可取的值的范围划分为相互不重复的3个区域来设定3个目标转矩区域的情况为例进行了说明。但是，本发明的实施方式不限于此，将目标转矩TM可取的值的范围中被设定的目标转矩区域的个数设定为3个之外的数(例如2个、4个等)也是本发明的优选的实施方式之一。另外，也可以形成为通过将目标转矩TM可取的值的范围划分为相互重复的多个区域来设定多个目标转矩区域的构成。可以形成为下述构成：在这样的构成中，当电流控制周期决定部12决定电流控制周期Pi的时刻的目标转矩TM处于相邻的目标转矩区域的重复部分中时，也基于目标转矩TM以外的指标(旋转速度ω、调制率M、电动机4作为电动机发挥作用还是作为发电机发挥作用等)来判定属于哪个目标转矩区域。
(2)在上述的实施方式中，如图3所示，以通过将旋转速度ω可取的值的范围划分为相互不重复的3个区域来设定3个旋转速度区域的情况为例进行了说明。但是，本发明的实施方式不限于此，将旋转速度ω可取的值的范围中被设定的旋转速度区域的个数设定为3个以外的数(例如2个、4个等)也是本发明的优选的实施方式之一。另外，也可以形成为通过将旋转速度ω可取的值的范围划分为相互重复的多个区域来设定多个旋转速度区域的构成。可以形成为下述构成：在这样的构成中，当电压控制周期决定部13决定电压控制周期Pv的时刻的旋转速度ω处于相邻的旋转速度区域的重复部分中时，也基于旋转速度ω以外的指标(目标转矩TM、调制率M、电动机4作为电动机发挥作用还是作为发电机发挥作用等)来判定属于哪个旋转速度区域。
(3)在上述的实施方式中，以电流控制周期决定部12参照存储在控制周期存储部15中的电流控制周期映射图来决定电流控制周期Pi，并且电压控制周期决定部13参照存储在控制周期存储部15中的电压控制周期映射图来决定电压控制周期Pv的情况为例进行了说明。但是，本发明的实施方式不限于此。例如，也可以形成为下述构成：电流控制周期决定部12根据目标转矩TM基于规定的计算式来决定电流控制周期Pi。另外，也可以形成为下述构成：在任意的情况下都与将随着目标转矩TM变小而分阶段地变大的值决定为电流控制周期Pi的上述的实施方式不同，将随着目标转矩TM变小而连续地变大的值决定为电流控制周期Pi。另外，也可以形成为电压控制周期决定部13根据旋转速度ω基于规定的计算式来决定电压控制周期Pv的构成。另外，也可以形成为下述构成：在任意的情况下都与将随着旋转速度ω降低而分阶段地变大的值决定为电压控制周期Pv的上述的实施方式不同，将随着旋转速度ω降低而连续地变大的值决定为电压控制周期Pv。
(4)在上述的实施方式中，以构成为控制周期设定部14当由电流控制周期决定部12决定的电流控制周期Pi比由电压控制周期决定部13决定的电压控制周期Pv短时，设定与由电流控制周期决定部12决定的电流控制周期Pi相同的值作为电压控制周期Pv的情况为例进行了说明。但是，本发明的实施方式不限于此，也可以形成为下述构成：控制周期设定部14当由电流控制周期决定部12决定的电流控制周期Pi比由电压控制周期决定部13决定的电压控制周期Pv短时，也将由电压控制周期决定部13决定的值设定为电压控制周期Pv。优选形成下述构成：在这样的构成中，对于电压控制部10执行的电压控制处理，不仅基于由时间上最接近的电流控制处理决定的电压指令值Vd、Vq，也基于由之前的电流控制处理决定的电压指令值Vd、Vq来生成逆变器6的开关控制信号S1～S6。
(5)在上述的实施方式中，以d轴电压调整值ΔVd以及q轴电压调整值ΔVq由式(6)以及式(7)给出的情况为例进行了说明。但是，本发明的实施方式不限于此。例如，形成为d轴电压调整值ΔVd、q轴电压调整值ΔVq由下述的式(13)、式(14)给出的构成也是本发明的优选的实施方式之一。
ΔVd＝Vzd-Eq...(13)
ΔVq＝Vzq+Ed+Em...(14)
这里，Vzd是d轴电压下降，由电枢绕线电阻R与实际d轴电流Idr之积给出。Vzq是q轴电压下降，由电枢绕线电阻R与实际q轴电流Iqr之积给出。另外，也可以形成为下述构成：在基于式(6)以及式(7)、或者式(13)以及式(14)导出d轴电压调整值ΔVd以及q轴电压调整值ΔVq之时，使用d轴电流指令值Id、q轴电流指令值Iq来代替实际d轴电流Idr、实际q轴电流Iqr。此外，也可以形成为下述构成：使d轴电压调整值ΔVd、q轴电压调整值ΔVq为零，即将基本d轴电压指令值Vdb以及基本q轴电压指令值Vqb直接作为d轴电压指令值Vd以及q轴电压指令值Vq。
(6)在上述的实施方式中，以电流控制周期决定部12参照电流控制周期映射图来将决定电流控制周期Pi的定时的目标转矩TM所属的目标转矩区域中被分配的电流控制周期Pi决定为电流控制处理的执行周期的情况为例进行了说明。另外，以电压控制周期决定部13参照电压控制周期映射图来将决定电压控制周期Pv的定时中的旋转速度ω所属的旋转速度区域中被分配的电压控制周期Pv决定为电压控制处理的执行周期的情况为例进行了说明。但是，本发明的实施方式不限于此。例如，形成为在相邻的目标转矩区域的边界设置迟滞现象，将目标转矩TM增大中时的边界值设定为比目标转矩TM减少中时的边界值大的值的构成也是本发明的优选的实施方式之一。另外，形成为在相邻的旋转速度区域的边界设置迟滞现象，将旋转速度ω上升中时的边界值设定为比旋转速度ω下降中时的边界值大的值的构成也是本发明的优选的实施方式之一。
(7)在上述的实施方式中，以电流控制周期决定部12决定的电流控制周期Pi是基于与目标转矩TM对应地确定的电动机4的电气时间常数T来设定的值，电压控制周期决定部13决定的电压控制周期Pv是基于与根据旋转速度ω确定的电角度一周相当的时间来设定的值的情况为例进行了说明。但是，本发明的实施方式不限于此。例如，也可以形成下述构成：电流控制周期Pi是不基于电气时间常数T而基于其他的指标(例如目标转矩TM的倒数等)来设定的值。另外，也可以形成为下述构成：电压控制周期Pv是不基于与电角度一周相当的时间而基于其他的指标(例如旋转速度ω的倒数等)来设定的值。
(8)在上述的实施方式中，以确定目标转矩区域的边界的TM1、TM2、TM3基于图4所示的q轴电感Lq的特性来确定的情况为例进行了说明。但是，本发明的实施方式不限于此，可以相互独立地任意设定确定目标转矩区域的边界的目标转矩TM的值。例如，优选为按照目标转矩TM可取的值的范围大致均等地被分割的方式设定确定目标转矩区域的边界的目标转矩TM的值。另外，在上述的实施方式中，以确定旋转速度区域的边界的ω1、ω2、ω3按照ω1以及ω2分别为ω3的“1/4”以及“1/2”的值的方式被确定的情况为例进行了说明。但是，本发明的实施方式不限于此，确定旋转速度区域的边界的旋转速度ω的值可以相互独立地任意设定。例如，优选为按照旋转速度ω可取的值的范围大致均等地被分割的方式来设定用于确定旋转速度区域的边界的旋转速度ω的值。
(9)在上述的实施方式中，以构成为d轴比例控制增益Kpd、q轴比例控制增益Kpq、d轴积分控制增益Kid以及q轴积分控制增益Kiq由式(10)～式(12)给出，根据电流控制周期Pi来变更截止角频率ωc，从而根据电流控制周期Pi来变更比例控制增益Kpd、Kpq以及积分控制增益Kid、Kiq的双方的情况为例进行了说明。但是，本发明的实施方式不限于此，构成为不根据电流控制周期Pi来使截止角频率ωc变更，仅通过变化电感Ld、Lq、电枢绕线电阻R来变更各增益也是本发明的优选的实施方式之一。
(10)在上述的实施方式中，以d轴比例控制增益Kpd、q轴比例控制增益Kpq、d轴积分控制增益Kid以及q轴积分控制增益Kiq由式(10)～式(12)给出的情况为例进行了说明。但是，本发明的实施方式不限于此，形成为不使用共同的物理量(上述实施方式中，截止角频率ωc)来相互独立地设定这些增益的构成也是本发明的优选的实施方式之一。在该情况下，也可以形成为下述构成：根据电流控制周期Pi仅变更一部分的增益，不根据电流控制周期Pi来变更其余的增益。例如，可以形成为下述构成：根据电流控制周期Pi仅变更比例控制增益Kpd、Kpq以及积分控制增益Kid、Kiq中的任意一方，不根据电流控制周期Pi来变更另一方。这里，“不根据电流控制周期Pi来变更”并不意味一定是固定值，而是包含基于电流控制周期Pi以外的指标被变更的构成的概念。
(11)在上述的实施方式中，以交流电动机(电动机4)为通过三相交流电动作的嵌入永久磁铁型同步电动机(IPMSM)的情况为例进行了说明。但是，本发明的实施方式不限于此，例如，可以使用表面永久磁铁构造的同步电动机(SPMSM)作为电动机4，或者，在同步电动机以外还可以使用例如感应电动机等。另外，作为供给这样的交流电动机的交流电，可以使用三相以外的单相、二相、或者四相以上的多相交流电。
(12)在上述的实施方式中，以电流控制周期决定部12决定的电流控制周期Pi根据目标转矩TM确定，电压控制周期决定部13决定的电压控制周期Pv根据旋转速度ω确定，电流控制周期Pi、电压控制周期Pv被设定为基本运算周期的整数倍的值的情况为例进行了说明。该情况下，电流控制部24的电流控制处理与电压控制部10的电压控制处理有可能同时地发生。当电流控制处理与电压控制处理同时发生时，优选与电流控制处理相比先行执行电压控制处理。这样，与电流控制处理相比优先地执行电压控制处理，从而电流控制周期Pi不限于基本运算周期的整数倍，也可以按照与电压控制周期Pv相等或者变大的方式来决定电流控制周期Pi。
(13)在上述的实施方式中，以通过电流传感器42检测U相电流Iur、V相电流Ivr以及W相电流Iwr，通过旋转传感器43检测磁极位置θ的情况为例进行了说明。这时，优选构成为使各相的电流Iur、Ivr、Iwr以及磁极位置θ与电压控制周期Pv同步，对电压控制周期Pv进行1次或者多次检测，也可以构成为与电流控制周期Pi同步，对电流控制周期Pi进行1次或者多次检测。另外，也可以构成为不使各相的电流Iur、Ivr、Iwr以及磁极位置θ与电流控制周期Pi以及电压控制周期Pv的任意一个同步地执行，而与规定的旋转周期(例如电角度360°等)同步，对规定的旋转周期进行1次或者多次检测。
(14)在上述的实施方式中，以目标转矩TM输入电流控制周期决定部12，电流控制周期决定部12基于该目标转矩TM并且参照控制周期存储部15来决定电流控制周期Pi的情况为例进行了说明。另外，在上述的实施方式中，以旋转速度ω输入到电压控制周期决定部13，电压控制周期决定部13基于该旋转速度ω并且参照控制周期存储部15来决定电压控制周期Pv的情况为例进行了说明。但是，本发明的实施方式不限于此。例如，目标转矩TM、旋转速度ω输入到控制周期存储部15，控制周期存储部15向电流控制周期决定部12、电压控制周期决定部13输出与该目标转矩TM、旋转速度ω对应的电流控制周期Pi、电压控制周期Pv的构成也是本发明的优选的实施方式之一。该情况下，也可以形成为目标转矩TM不被输入电流控制周期决定部12的构成。另外，也可以形成为旋转速度ω不被输入电压控制周期决定部13的构成。
产业上的可利用性
本发明可以用于进行电动机驱动装置的控制的控制装置，该电动机驱动装置具备将直流电压变换为交流电压来供给交流电动机的逆变器。
附图标记的说明
1：电动机驱动装置；2：控制装置；4：电动机(交流电动机)；6：逆变器；10：电压控制部；12：电流控制周期决定部；13：电压控制周期决定部；14：控制周期设定部；15：控制周期存储部；24：电流控制部；Id：d轴电流指令值(电流指令值)；Iq：q轴电流指令值(电流指令值)；Idr：实际d轴电流(电流检测值)；Iqr：实际q轴电流(电流检测值)；Pi：电流控制周期；Pv：电压控制周期；S1～S6：开关控制信号；TM：目标转矩；Vd：d轴电压指令值(电压指令值)；Vq：q轴电压指令值(电压指令值)；ω：旋转速度。

Claims (8)

1.一种电动机驱动装置的控制装置，其进行电动机驱动装置的控制，该电动机驱动装置具备用于将直流电压变换为交流电压并供给交流电动机的逆变器，该电动机驱动装置的控制装置的特征在于，
具备：
电流控制部，其进行电流控制处理，该电流控制处理用于基于流入所述交流电动机的绕组的电流的指令值即电流指令值与流入所述绕组的电流的检测值即电流检测值的偏差来决定电压指令值；
电压控制部，其进行用于生成与所述电压指令值对应的所述逆变器的开关控制信号的电压控制处理；
电流控制周期决定部，其基于所述交流电动机的目标转矩决定所述电流控制处理的执行周期即电流控制周期；
电压控制周期决定部，其基于所述交流电动机的旋转速度决定所述电压控制处理的执行周期即电压控制周期；和
控制周期设定部，其基于所述电流控制周期决定部以及所述电压控制周期决定部的决定来设定所述电流控制周期以及所述电压控制周期，
所述电流控制周期决定部根据所述目标转矩将随着所述目标转矩的变小而连续地或者分阶段地变大的时间值确定为所述电流控制周期，
所述电压控制周期决定部根据所述旋转速度将随着所述旋转速度的变低而连续地或者分阶段地变大的时间值确定为所述电压控制周期。
2.根据权利要求1所述的电动机驱动装置的控制装置，其特征在于，
所述电流控制周期决定部所决定的所述电流控制周期是基于与所述目标转矩对应地确定的所述交流电动机的电气时间常数设定的值，
所述电压控制周期决定部所决定的所述电压控制周期是基于与所述旋转速度对应地确定的相当于电角度一周的时间设定的值。
3.根据权利要求1或2所述的电动机驱动装置的控制装置，其特征在于，
当由所述电流控制周期决定部所决定的所述电流控制周期比由所述电压控制周期决定部所决定的所述电压控制周期短时，所述控制周期设定部设定与由所述电流控制周期决定部所决定的所述电流控制周期相同的值作为所述电压控制周期。
4.根据权利要求1或2所述的电动机驱动装置的控制装置，其特征在于，
还具备控制周期存储部，在控制周期存储部中存储有：按将所述目标转矩可取的值的范围划分为多个区域来设定的多个目标转矩区域的每一个规定了所述电流控制周期的电流控制周期映射图；和按将所述旋转速度可取的值的范围划分为多个区域来设定的多个旋转速度区域的每一个规定了所述电压控制周期的电压控制周期映射图，
所述电流控制周期映射图规定了随着所述目标转矩区域的变小而分阶段地变大的所述电流控制周期，
所述电压控制周期映射图规定了随着所述旋转速度区域的变低而分阶段地变大的所述电压控制周期，
所述电流控制周期决定部参照存储于所述控制周期存储部中的所述电流控制周期映射图来决定所述电流控制周期，并且所述电压控制周期决定部参照存储于所述控制周期存储部中的所述电压控制周期映射图来决定所述电压控制周期。
5.根据权利要求3所述的电动机驱动装置的控制装置，其特征在于，
还具备控制周期存储部，在控制周期存储部中存储有：按将所述目标转矩可取的值的范围划分为多个区域来设定的多个目标转矩区域的每一个规定了所述电流控制周期的电流控制周期映射图；和按将所述旋转速度可取的值的范围划分为多个区域来设定的多个旋转速度区域的每一个规定了所述电压控制周期的电压控制周期映射图，
所述电流控制周期映射图规定了随着所述目标转矩区域的变小而分阶段地变大的所述电流控制周期，
所述电压控制周期映射图规定了随着所述旋转速度区域的变低而分阶段地变大的所述电压控制周期，
所述电流控制周期决定部参照存储于所述控制周期存储部中的所述电流控制周期映射图来决定所述电流控制周期，并且所述电压控制周期决定部参照存储于所述控制周期存储部中的所述电压控制周期映射图来决定所述电压控制周期。
6.根据权利要求1、2或5所述的电动机驱动装置的控制装置，其特征在于，
所述电流控制处理是基于所述电流指令值与所述电流检测值的偏差至少进行比例控制以及积分控制来决定所述电压指令值的电流反馈控制处理，
所述比例控制的控制增益即比例控制增益以及所述积分控制的控制增益即积分控制增益的双方根据所述电流控制周期进行变更。
7.根据权利要求3所述的电动机驱动装置的控制装置，其特征在于，
所述电流控制处理是基于所述电流指令值与所述电流检测值的偏差至少进行比例控制以及积分控制来决定所述电压指令值的电流反馈控制处理，
所述比例控制的控制增益即比例控制增益以及所述积分控制的控制增益即积分控制增益的双方根据所述电流控制周期进行变更。
8.根据权利要求4所述的电动机驱动装置的控制装置，其特征在于，
所述电流控制处理是基于所述电流指令值与所述电流检测值的偏差至少进行比例控制以及积分控制来决定所述电压指令值的电流反馈控制处理，
所述比例控制的控制增益即比例控制增益以及所述积分控制的控制增益即积分控制增益的双方根据所述电流控制周期进行变更。
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