CN103580587B - 旋转装置的控制设备 - Google Patents

Abstract

公开了一种旋转装置（10）的控制设备，在该控制设备中，电压命令值设置部（24,26）基于旋转装置（10）的控制量的命令值来设置端子命令值。单独校正部（70,72,74,76,78,80,82,84,86）基于流入旋转装置（10）的各个端子的电流的历史信息计算反馈操作量，并且以反馈操作量校正端子电压命令值。当确定部（S24）确定是从电力运行控制和再生控制中的一种控制到另一种控制的切换时间时，禁止部禁止在校正端子电压命令值时反映差对应量、同时保持极性，其中差对应量对应于反馈操作量与反馈操作量的平均值之差。

Description

旋转装置的控制设备

技术领域

本公开涉及一种控制设备，其对用于将交流电压施加到旋转装置的端子以便控制旋转装置的控制量的交流电压施加部进行操作。

背景技术

JP-A-2008-228476公开了如下的一种控制设备：其基于在逆变器的阳极侧直流总线线路中流动的电流的峰值，将逆变器的输出电压反馈校正为与电动机的旋转速度成比例的前馈操作量。

本公开的发明人发现，在上述控制设备中，当切换电力运行控制和再生控制时，电动机的可控性降低。

发明内容

本公开的目的在于提供一种控制设备，其对用于将交流电压施加到旋转装置的端子以便控制旋转装置的控制量的交流电压施加部进行操作。

根据本公开的一方面的控制设备包括操作部，并控制包括多个端子的旋转装置的控制量。操作部对交流电压施加部进行操作，该交流电压施加部包括多个输出端子并将来自输出端子的交流电压施加到旋转装置的各个端子。操作部包括电压命令值设置部、多个单独校正部、确定部和禁止部。

电压命令值设置部接收控制量的命令值，并将作为交流电压施加部的各个输出端子的电压命令值的端子电压命令值设置为控制量的开环操作量。

单独校正部基于流入旋转装置的各个端子的电流的历史信息来计算用于减小流入旋转装置的各个端子的电流的振幅波动的反馈操作量。单独校正部以反馈操作量对端子电压命令值进行校正。

确定部确定是否是从电力运行控制和再生控制中的一种到电力运行控制和再生控制中的另一种的切换时间。

当确定部确定是切换时间时，禁止部在保持差对应量的极性的情况下禁止在校正端子电压命令值时反映差对应量。差对应量对应于反馈操作量与反馈操作量的平均值之差。

本公开的发明人发现，反馈操作量中的差对应量的极性易于在电力运行控制与再生控制之间反转。因此，刚在电力运行控制与再生控制之间进行切换之后，基于历史信息的反馈操作量可以不同于适当值。另外，反馈控制的增益的符号在电力运行控制与再生控制之间反转。因此，当对从电力运行控制和再生控制中的一种控制切换为另一种控制的确定延迟时，会不适当地计算反馈操作量，并且反馈操作量可能在切换时间不同于适当值。

鉴于上述，控制设备包括禁止部。因此，控制设备可以限制刚在确定部确定是切换时间之后反馈操作量不同于适当值的状况。

附图说明

从结合附图所进行的以下详细描述来看，本公开的另外的目的和优点将是更显而易见的。在附图中：

图1是示出根据本公开的第一实施例的电动机控制系统的图；

图2是示出根据第一实施例的电动机控制系统中的相位校正部执行的处理的流程图；

图3是示出逆变器的开关模式与总线电流之间的关系的图；

图4是示出根据第一实施例的单独校正处理的流程图；

图5是示出根据第一实施例的共同校正处理的流程图；

图6A是示出根据第一实施例的电流在切换时间的波动的图，以及图6B是示出根据比较示例的电流在切换时间的波动的图；

图7是示出根据本公开的第二实施例的电动机控制系统的图；

图8是示出根据本公开的第三实施例的电动机控制系统的图；

图9是示出根据本公开的第四实施例的单独校正处理的流程图；

图10是示出根据本公开的第五实施例的电动机控制系统的图；

图11是示出根据本公开的第六实施例的电动机控制系统的图；以及

图12是示出根据本公开的第七实施例的单独校正处理的流程图。

具体实施方式

（第一实施例）

将参照附图描述第一实施例，其中根据本公开的控制设备被应用于安装在车载电动转向系统（in-vehicle electric power steering）中的电动机的控制设备。

图1是示出根据本实施例的电动机10的控制系统的配置的图。电动机10是三相同步电动机。具体地，电动机10是表贴式永磁同步电动机（SPMSM）。

电动机10经由逆变器INV与电池12耦合。逆变器INV包括三组开关元件S￥p、S￥n（￥=u,v,w）的串联耦合体。串联耦合体的结点（逆变器INV的输出端子）分别耦合至电动机10的U相端子、V相端子、W相端子。在本实施例中，N沟道金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）被用作开关元件S￥#（￥=u,v,w；#=p,n）。开关元件S￥#分别与二极管D￥#反并联耦合。二极管D￥#可以是开关元件S￥#的体二极管。

在本实施例中，控制系统包括作为检测电动机10和逆变器INV的状态的检测部的旋转角传感器14、电压传感器16、电流传感器18、比较器30、32、34。旋转角传感器14检测电动机10的旋转角（电角θ）。电压传感器16检测逆变器INV的输入电压（电源电压VDC）。电流传感器18检测流入逆变器INV的输入端子的电流（总线电流IDC）。在该情况下，总线电流IDC流入与负电极侧直流总线线路Ln耦合的负电极侧输入端子。电流传感器18可以包括与负电极侧直流总线线路Ln串联耦合的分路电阻器以及检测分路电阻器的两端之间的电位差的器件。

比较器30、32、34检测上臂开关元件S￥p的电流路径的两端之间的电位差（即，源极与漏极之间的电压）的极性。

上述各个传感器的检测值和比较器30、32、34的输出信号C￥被传送到控制设备20。控制设备20基于各种传感器的检测值来生成用于操作逆变器INV的操作信号，并输出操作信号。用于操作逆变器INV的开关元件S￥#的信号被表示为操作信号g￥#。

控制设备20执行的处理由框图示出。在描述控制概况之后，以下将描述电力运行和再生切换控制。

[控制概况]

命令电流设置部22接收转矩命令值Trq*，并且将控制电动机10的转矩所需要的电流设置为转矩命令值Trq*，作为命令值（电流命令值id*、iq*）。在本实施例中，用于实现最小电流最大转矩控制的电流被设置为电流命令值id*、iq*。也就是说，id*=0和iq*=0。

命令电压设置部24接收电流命令值id*、iq*以及从速度计算部23传送的电角速度ω，并且将用于控制流入电动机10的电流的开环操作量（电压命令值vd*、vq*）设置为电流命令值id*、iq*。命令电压设置部24使用以下公式（c1）、（c2）表示的电压公式来设置电压命令值vd*、vq*，其中公式（c1）、（c2）使用电动机10的电阻R、电感L和反向电压常数

vd*=R·id+L·(did*/dt)–ω·L·iq*...(c1)

三相转换部26将电压命令值vd*、vq*转换为用于电动机10的各个端子的电压命令值vu*、vv*、vw*。

操作信号生成部28基于通过电源电压VDC标准化的占空信号D￥#与三角波载波的比较来生成开关元件S￥#的操作信号g￥#，其基于电压命令值vu*、vv*、vw*。具体地，操作信号生成部28通过将逻辑H和逻辑L基于比较结果而被确定的PWM信号g￥的上升沿延迟了死区时间，生成上臂操作信号g￥p。另外，操作信号生成部28通过将PWM信号g￥的逻辑反转信号的上升沿延迟了死区时间来生成下臂操作信号g￥n。

在本实施例中，上述开环控制是基本的。然而，为了减少电动机10的转矩波动，执行以下四种处理。第一处理是相位补偿处理，其中将流入电动机10的电流的相位反馈控制为电流命令值id*、iq*的相位。第二处理是振幅校正处理，其中减小流入电动机10的各个端子的电流的振幅的波动。第三处理是死区时间补偿处理，其中对由于为操作信号g￥p和操作信号g￥n设置的死区时间而导致电压可控性的降低进行补偿。第四处理是建模误差补偿处理，其中对上述电压公式的建模误差进行补偿。以下将描述这些处理。

首先，将描述相位补偿处理。

相位操作部40接收比较器30、32、34的输出信号C￥，并且计算对输入至三相转换部26的电角θ进行校正的校正量Δθ。图2中示出了相位操作部40执行的处理的详情。相位操作部4以预定间隔重复处理。

在S10中，相位操作部40确定在开关元件S￥#处于开态的时段内输出信号C￥的逻辑是否反转。执行用于确定电动机10的相电流i￥的极性的反转定时的处理。也就是说，当相电流i￥的极性反转时，开关元件S￥#的两端之间的电位差的极性反转。相位操作部40基于从操作信号生成部28传送的开关模式信息来确定开关元件S￥#处于开态的时段。开关模式表示逆变器INV中所包括的每个开关元件S￥#是处于开态还是处于关态。

当相位操作部40确定输出信号C￥的逻辑反转（S10：是）时，相位操作部40进行至S12，在S12中，相位操作部40将在该时间处的电角θ存储为反转相位θ0￥。在S14中，相位操作部40通过将反转相位命令值θ0￥*减去在S12中所存储的反转相位θ0￥来计算偏差Δθ￥。反转相位命令值θ0u*为0度或180度，反转相位命令值θ0v*为30度或210度，并且反转相位命令值θ0w*为150度或330度。这是因为在本实施例中将d轴的电流命令值id*被设置为零。例如，反转相位命令值θ0u*被设置为0度还是180度取决于实际电角θ。当实际电角θ接近0度时，反转相位命令值θ0u*被设置为0度。当实际电角θ接近180度时，反转相位命令值θ0u*被设置为180度。当反转相位命令值θ0u*为零并且反转相位θ0u为350度或更大且小于360度时，优选地在将通过从360度减去反转相位θ0u而获得的值重置为反转相位θ0u之后计算偏差Δθ￥。

在S16中，相位操作部40计算偏差Δθ￥与目标值Δθt之间的差。当通过稍后所述的比例积分微分（PID）控制来将偏差Δθ￥反馈控制为零时，目标值θt是用于对在S12中所存储的反转定时相对于相电流i￥的极性的实际反转定时的延迟进行补偿的补偿量。目标值Δθt随着电角速度ω的增大而增大。这是因为在S12中所存储的反转定时相对于相电流i￥的极性的实际反转定时的延迟量随着电角速度ω的增大而增大。

在S18中，相位操作部40将比例元素、积分元素和差分元素的输出之和设置为校正量Δθ，比例元素、积分元素和差分元素的输入是差Δ。

当计算校正量Δθ时，相位校正部42以校正量Δθ对电角θ进行校正，并且将校正后的电角传送至三相转换部26。相应地，三相转换部26将电压命令值v￥*的相位相对于电压命令值vd*、vq*的相位偏移了校正量Δθ。

接下来，将描述振幅校正处理。

三相转换部50将电流命令值id*、iq*转换为三相电流命令值i￥*。绝对值计算部（ABS）52计算电流命令值iu*的绝对值，并将电流命令值iu*的绝对值传送到偏差计算部62。绝对值计算部（ABS）54计算电流命令值iv*的绝对值并将电流命令值iv*的绝对值传送到偏差计算部64。绝对值计算部（ABS）56计算电流命令值iw*的绝对值并将电流命令值iw*的绝对值传送到偏差计算部66。

绝对值计算部（ABS）58计算总线电流IDC的绝对值，并将总线电流IDC的绝对值传送到选择器60。选择器60基于从操作信号生成部28传送到选择器60的开关模式信息，选择性地将总线电流IDC的绝对值传送到偏差计算部62、64、66之一。选择器60存储图3所示的关系。选择器60弄清相电流iu、iv、iw的绝对值中的哪一个等于总线电流IDC的绝对值，并且将绝对值计算部38的输出值传送到偏差计算部62、64、66中的与电流等于总线电流IDC的绝对值的相对应的一个偏差计算部。在图3中，在相电流i￥被从逆变器INV向电动机10传送的情况下，将相电流i￥的符号设置为正。在本实施例中，选择器60可以作为识别部来进行操作。

图1所示的单独反馈操作量控制部70接收来自偏差计算部62的输出信号，并且计算用于将U相的相电流iu的绝对值反馈控制为电流命令值iu*的绝对值的操作量。单独反馈操作量控制部72接收来自偏差计算部64的输出信号，并且计算用于将V相的相电流iv的绝对值反馈控制为电流命令值iv*的绝对值的操作量。单独反馈操作量控制部74接收来自偏差计算部66的输出信号，并且计算用于将W相的相电流iw的绝对值反馈控制为电流命令值iw*的绝对值的操作量。在本实施例中，单独反馈操作量计算部70、72、74中的每一个均计算作为输入是偏差计算部62、64、66中的对应偏差计算部的输出信号的比例元素和积分元素的输出之和的操作量（即，单独校正量comp￥）。

单独反馈操作量计算部70、72、74的时间常数被设置为使得单独反馈操作量计算部70、72、74对反馈控制的响应低于相位操作部40对相位补偿处理的响应。这是因为当电流命令值i￥*的相位不同于实际相电流i￥的相位时，单独反馈操作量计算部70、72、74的输出值（即，单独校正量comp￥）可以不同于用于将相电流i￥的振幅反馈控制为电流命令值i￥*的振幅的适当值。

加法部76将1与从单独反馈操作量计算部70传送的单独校正量compu相加，并将计算结果输出到乘法部82。类似地，加法部78将1与从单独反馈操作量计算部72传送的单独校正量compv相加，并将计算结果输出到乘法部84。加法部80将1与单独反馈操作量计算部74的单独校正量compw相加，并将计算结果输出到乘法部86。乘法部82、84、86分别将电压命令值vu*、vv*、vw*乘以加法部76、78、80的输出信号，并输出计算结果作为以反馈操作量校正后的电压命令值vu*、vv*、vw*。

在本实施例中，单独反馈操作量计算部70、72、74、加法部76、78、80和乘法部82、84、86的协作使得能够对电压命令值v￥*进行振幅校正。相电流i￥是交流。因此，当以绝对值计算部58的输出值与绝对值计算部52、54、56中的每一个的输出值的比率对振幅校正量进行量化时，在计算这些比率时分母可以是零或者可以接近零，并且可以降低振幅校正量的计算精度。当分母小时可以避免这些比率的计算。然而，在该情况下，控制可能是复杂的。

接下来，将描述死区时间补偿处理。

死区时间补偿部90基于比较器30、32、34的输出信号C￥以及从操作信号生成部28传送到死区时间补偿部90的开关模式信息，计算电压命令值v￥*的校正量dt￥用于死区时间补偿。输出信号C￥和开关模式信息是用于确定相电流i￥的极性的输入。例如，当一个输出信号C￥在基于开关模式信息将对应的开关元件S￥p确定为开态的时段内为逻辑H时，可以确定对应的相电流i￥是负的。

当确定相电流i￥是负的时，这相当于上臂开关元件S￥p在死区时间时段内是开态的情况。因此，死区时间校正量dt￥被设置为负校正量。当确定相电流i￥是正的时，这相当于下臂开关元件S￥p在死区时间时段内是开态的情况。因此，死区时间校正量dt￥被设置为正校正量。

在校正部92、94、96将从死区时间补偿部90输出的死区时间校正量dt￥与乘法部82、84、86的输出值相加，并且将校正部92、94、96的输出值传送到操作信号生成部28作为最终电压命令值v￥*。

接下来，将描述建模误差补偿处理。

在加法部100处对单独反馈操作量计算部70、72、74的输出值进行求和，并在平均值计算部102使其乘以1/3。平均值计算部102的输出值是单独反馈操作量计算部70、72、74的输出值的平均值。平均反馈操作量计算部104计算作为输入是平均值计算部102的输出值的比例元素和积分元素的输出之和的平均校正量compa。平均值校正量compa用于校正电压公式中的电阻R。

电阻R被选择作为建模误差的补偿对象，这是因为电阻R随着温度而极大地改变。交通工具的环境可以是超低温度（小于或等于负10摄氏度），或者电动机10的温度可以超过100摄氏度。因此，电阻R的最大可能值可以比最小可能值大几倍。在本实施例中，假设可以忽视电感的改变，这是因为假设在磁饱和没有发生的区域（即，电流与磁通之间的比例系数几乎不改变的区域）中使用电动机10。

在本实施例中，平均值计算部102和平均反馈操作量计算部104可以作为共同校正部进行操作。

（电力运行和再生切换控制）

将参照图4描述单独反馈操作量计算部70、72、74执行的处理。单独反馈操作量计算部70、72、74中的每一个均以预定间隔重复处理。在以下描述中，概括单独反馈操作量计算部70、72、74中的每一个执行的处理，并且将单独反馈操作量计算部70、72、74中的每一个简称为单独反馈操作量计算部。

在S20中，单独反馈操作量计算部确定总线电流IDC的绝对值是否等于对应相的相电流的绝对值。当单独反馈操作量计算部70执行步骤S20中的处理时，单独反馈操作量计算部70确定开关模式是1还是4。当S20中的确定是肯定的时，执行偏差计算部62、64、66中的对应偏差计算部的处理。

在S24中，单独反馈操作量计算部基于q轴的电流命令值iq*和电角速度ω来确定是否执行电力运行控制。当iq*·ω>0时，单独反馈操作量计算部确定执行电力运行控制。当iq*·ω<0时，单独反馈操作量计算部确定执行再生控制。在本实施例中，为了限制是执行电力运行控制还是再生控制的确定的寻线（hunting），针对在将电力运行控制的确定切换为再生控制的确定时的条件以及在将再生控制的确定切换为电力运行控制的确定时的条件来设置迟滞。具体地，当单独反馈操作量计算部已确定执行电力运行控制时，单独反馈操作量计算部在iq*·ω为负并且iq*·ω的绝对值等于或大于预定值的条件下确定执行再生控制。当单独反馈操作量计算部已确定执行再生控制时，单独反馈操作量计算部在iq*·ω为正并且iq*·ω的绝对值等于或大于预定值的条件下确定执行电力运行控制。

当单独反馈操作量计算部在S24中确定执行电力运行控制时，单独反馈操作量计算部进行至S26，以将比例元素的增益kpi设置为比例增益KPi并将积分元素的增益kii设置为积分增益KIi。另一方面，当单独反馈操作量计算部在S24中确定执行再生控制时，单独反馈操作量计算部进行至S28，以将比例元素的增益kpi设置为-KPi并将积分元素的增益kii设置为-KIi。以此方式，由于在电力运行控制中需要增大电压振幅以增大电流的绝对值并且在再生控制中需要减小电压振幅以增大电流的绝对值，因此比例元素和积分元素的增益的极性在电力运行控制与再生控制之间反转。

在S26或S28的处理之后，单独反馈操作量计算部进行至S30，以确定是从电力运行控制到再生控制的切换时间还是从再生控制到电力运行控制的切换时间。当单独反馈操作量计算部确定是切换时间时，单独反馈操作量计算部进行至S32，以反转积分元素的输出值In￥的极性。这是因为积分元素的输出值In￥的适当值的符号易于在电力运行控制与再生控制之间反转。由于通过在平均反馈操作量计算部104处的处理将单独反馈操作量计算部70、72、74的输出（单独校正量comp￥）的平均值设置为零，因此认为积分元素的输出值In￥由例如逆变器INV和电动机10的每个相的电路径上的电压降引起。因此，对命令电压设置部24的建模误差进行补偿，并且认为电流i￥与电流命令值i￥*之间的差由每个相的电路径的电压降引起。认为上述倾向由下述事实引起：电路径上的电压降的极性在电力运行控制与再生控制之间反转。

S32中的处理是用于减少各相电流iu、iv、iw的振幅的波动的前馈方法。相应地，即使当积分元素的输出值In￥的适当值在从电力运行控制和再生控制中的一种控制切换为另一种控制的情况下极大地改变时，可以缩短输出值In￥收敛于新的适当值所需要的时间。由于S24中的处理具有迟滞，因此状态在S30中的肯定确定之前已从电力运行控制和再生控制中的一种控制改变为另一种控制。相应地，产生了比例元素和积分元素的增益的极性不适当的时间。因此，在不执行S32中的处理的情况下，积分元素的输出值In￥收敛于适当值所需要的时间很可能延长。S32中的处理可由禁止部中所包括的反转反映部来操作。

当S32中的处理结束时或者当S30中的确定是否定的时，单独反馈操作量计算部进行至S34。在S34中，单独反馈操作量计算部将积分元素的输出值In￥更新为输出值In￥与kii·Δi￥之和，并且计算单独校正量comp￥作为积分元素的输出值In￥与输出值kpi·Δi￥之和。

当S34中的处理结束时或者当S20中的确定是否定的时，单独反馈操作量计算部立刻结束该系列处理。

图5中示出了平均反馈操作量计算部104执行的处理的详情。平均反馈操作量计算部以预定间隔重复处理。

在S40中，平均反馈操作量计算部104计算单独校正量compu、compv、compw的平均值Δa。在S42中，平均反馈操作量计算部104确定是否执行电力运行控制。当平均反馈操作量计算部104在S42中确定执行电力运行控制时，平均反馈操作量计算部104进行至S44，以将比例元素的增益设置为比例增益Kpa并将积分元素的增益kia设置为积分增益KIa。当平均反馈操作量计算部104在S42中确定执行再生控制时，平均反馈操作量计算部104进行至S46，以将比例元素的增益设置为-Kpa并将积分元素的增益kia设置为-KIa。

当在S44或S46中的处理结束时，平均反馈操作量计算部104进行至S48。在S48中，平均反馈操作量计算部104将积分元素的输出值Ina设置为在前值与Kia·Δa之和，并且计算作为积分元素的输出值Ina与比例元素的输出值Kpa·Δa之和的平均校正量compa。然后，平均反馈操作量计算部104通过将平均校正量compa与电阻R相加来校正电阻R。

当S48中的处理结束时，平均反馈操作量计算部104立即结束该系列处理。在平均校正量compa是适当值的情况下，由于在S32中处理的输出值Inu、Inv、Inw的平均值约为零，因此可以认为在S44和S46中不需要在电力运行控制与再生控制之间反转增益的符号。另一方面，可以认为在平均校正量compa变为适当值之前平均校正量compa的符号由于S32中的处理而反转。作为用于减小上述影响的试验性计划，提供了从S42至S46的处理。

图6A是示出根据本实施例的控制系统中的电流的波动的图；以及图6B是示出根据比较示例的控制系统中的电流的改变的图，其中，不执行以平均校正量compa对电阻R的校正处理以及S32中的处理。如图6A和图6B所示，根据本实施例的控制设备20可以限制在从电力运行控制到再生控制的切换时间处电流的波动。

根据本实施例的控制设备20可以实现以下效果。

在从电力运行控制和再生控制中的一种控制到另一种控制的切换时间，反转用于基于电流的历史信息减小振幅的波动的反馈操作量（即，输出值In￥）的符号。相应地，鉴于输出值In￥的适当值的极性在电力运行控制与再生控制之间改变的倾向，可以在切换时间以前馈方式提供输出值In￥。

将单独校正量comp￥的平均值反馈控制为零。相应地，可以实现输出值In￥的适当值的符号在电力运行控制与再生控制之间反转的倾向。

以平均校正量compa校正电阻R。相应地，可以校正作为命令电压设置部24的建模误差的最显著因子的参数。

电阻R的校正量是用于将全部相的单独校正量comp￥的平均值反馈控制为零的操作量。由于在各相之间发生温度失衡并且没有基于特定相校正电阻，因此，电阻R可以适于控制全部相。另外，由于对全部相的单独校正量comp￥进行了平均，因此输出值In￥的适当值的符号在电力运行控制与再生控制之间反转的倾向会尤其显著。

在用于确定从电力运行控制到再生控制的切换时间的条件与用于确定从再生控制到电力运行控制的切换时间的条件之间设置迟滞。由于确定切换发生的时间相对于实际切换时间延迟，因此在切换时间的单独校正值comp￥很可能极大地不同于适当值。因此，对单独校正值comp￥的符号进行反转的处理可具体变化。

控制设备20仅接收电流传感器18检测到的总线电流IDC作为流入电动机10的电流的检测值。在该情况下，由于难以执行已知的电流反馈控制，因此使用逆变器INV的输出电压的命令值作为开环操作量的动机加强。在该情况下，流入电动机10的各相的电流的振幅很可能波动。因此，使用单独校正量comp￥以及在电流运行控制与再生控制之间的切换时间反转输出值In￥的符号尤其有效。

（第二实施例）

将关注于与第一实施例的不同之处来描述本公开的第二实施例。

图7中示出了根据本实施例的系统配置。在图7中，为了方便，图1中示出的部件和处理由相同的附图标号或字母表示。

在本实施例中，以平均校正量compa校正q轴的电压命令值vq*。也就是说，加法部106将从平均反馈操作量计算部104传送的平均校正量compa与从命令电压设置部24传送的q轴的电压命令值vq*相加，并传送至三相转换部26。

仅将q轴的电压命令值vq*设置为校正对象，以执行等同于第一实施例的对建模误差的补偿处理。也就是说，在本实施例中，由于d轴的电流命令值id*被设置为零，因此电阻R的误差仅影响q轴的电压命令值vq*。

（第三实施例）

将关注于与第一实施例的不同之处来描述本公开的第三实施例。

图8中示出了根据本实施例的系统配置。为了方便，图1中示出的部件和处理由相同的附图标号或字母表示。

在本实施例中，命令电流设置部22基于平均校正量compa来设置电流命令值iq*、id*。命令电流设置部22通过将用于实现最小电流最大转矩控制以等同于基于平均校正量compa校正后的电阻R的电流的基本值与校正量与相加来设置电流命令值iq*、id*。

（第四实施例）

将关注于与第一实施例的不同之处来描述本公开的第四实施例。

在本实施例中，没有设置平均反馈操作量计算部104，并且没有校正电阻R。如图9所示，改变单独反馈操作量计算部70、72、74执行的处理。

单独反馈操作量计算部70、72、74以预定间隔重复处理。在图9中，由相同附图标记表示对应于图4所示的处理的处理。

如图9所示，在本实施例中，在S32a中，将上次控制时段内的积分元素的输出值In￥设置为当从输出值In￥减去在上次控制时段内的全部相的积分元素的输出值的平均值时的差（差对应量）的符号反转值与平均值之和。在本实施例中，没有设置平均反馈操作量计算部104。因此，积分元素的输出值In￥包括用于对与各相的电流的振幅的平均值的差进行补偿的补偿量以及用于将平均值设置为电流命令值i￥*的补偿量。因此，首先，从输出值In￥中提取差对应量。然后，通过对差对应量的符号进行反转，执行等同于图4的S32中的处理的处理。全部相的积分元素的输出值的平均值是与平均反馈操作量计算部104的输出值相对应的量。

在本实施例中，S32a中的处理可以由包括平均值计算部和差对应量计算部的分离部以及包括在禁止部中的反转反映部来执行。

（第五实施例）

将关注于与第一实施例的不同之处来描述本公开的第五实施例。

图10中示出了根据本实施例的系统配置。在图10中，为了方便，由相同的附图标号或字母表示图1中示出的部件和处理。

在本实施例中，建模误差反馈操作量计算部104a仅接收单独反馈操作量计算部70、72、74中的一个单独反馈操作量计算部（在图10中作为示例示出了单独反馈操作量计算部70）的输出值。在该情况下，将电阻R校正为用于将U相的电流iu设置为电流命令值iu*的适当值。然后，单独反馈操作量计算部72计算用于对V相的电流iv的振幅与U相的电流iu的振幅之间的差进行补偿的校正量。另外，单独反馈操作量计算部74计算用于对W相的电流iw的振幅与U相的电流iu的振幅之间的差进行补偿的校正量。

上述处理能够减小单独反馈操作量计算部70、72、74算出的单独校正量comp￥的平均值。因此，即使当通过图4的S34中的处理对输出值In￥进行反转时，控制设备20也能限制用于将各相的电流i￥的平均值设置为命令值的操作量被不适当地反转。

（第六实施例）

关注于与第一实施例的不同之处来描述本公开的第六实施例。

图11中示出了根据本实施例的系统配置。在图11中，为了方便，由相同的附图标号或字母表示图1中示出的部件和处理。

如图11所示，在本实施例中，电阻校正部110接收与温度传感器112检测到的温度（定子绕组的温度Ts）相应的信号，并且计算电阻R。电阻校正部110使电阻R随着温度Ts的增大而增大。在命令电压设置部24处使用所算出的电阻R。相应地，可以减小命令电压设置部24的建模误差，并且可以减小单独反馈校正量计算部70、72、74算出的单独校正量comp￥的平均值。因此，即使当通过图4的S34中的处理来对输出值In￥进行反转时，控制设备20可以限制用于将各相的电流i￥的平均值设置为命令值的操作量被不适当地反转。

（第七实施例）

将关注于与第四实施例的不同之处来描述本公开的第七实施例。

将参照图12描述单独反馈操作量计算部70、72、74执行的处理。单独反馈操作量计算部70、72、74中的每一个均以预定间隔重复处理。在图12中，由相同的附图标记表示与图4所示的处理相对应的处理。

如图12所示，在本实施例中，在S32b中，将在上次控制时段内的积分元素的输出值In￥设置为在上次控制时段内的全部相的积分元素的输出值的平均值。执行S32b中的处理，以初始化当从在上次控制时段内的积分元素的输出值In￥减去在上次控制时段内的全部相的积分元素的输出值的平均值时的差（差对应量）。在本实施例中，S32b中的处理可以由禁止部中所包括的初始化部执行。

与不执行S32b中的处理的情况相比，S32b中的处理可以缩短输出值In￥在从电力运行控制和再生控制中的一种控制到另一种控制的切换时间收敛于适当值所需要的时间。

（其他实施例）

可以如下修改上述实施例中的每一个。

[关于确定部]

确定部不总是需要基于q轴的电流命令值iq*和电角速度ω来作出确定。作为示例，确定部可基于转矩命令值Trq*和电角速度ω来作出确定。

确定部不总是需要设置用于确定从电力运行控制到再生控制的切换时间的条件与用于确定从再生控制到电力运行控制的切换时间的条件之间的迟滞。

[关于反转反映部]

反转反映部不总是需要对单独反馈操作量计算部70、72、74中的每一个的积分元素的输出值In￥进行反转。作为示例，反转反映部可将积分元素的输出值In￥设置为反转值与增益（>0）的乘积。作为另一示例，反转反映部可将积分元素的输出值In￥设置为通过将极性反转并将绝对值固定为预定值而获得的值。

[关于共同校正部]

共同校正部不限于在第一实施例中参照图1以及在第五实施例中参照图10所述的共同校正部。作为示例，共同校正部可以一律用下述操作量对全部相的振幅进行校正：该操作量用于将任意两个相的反馈操作量（振幅反馈操作量）的平均值（诸如，“compu+compv）/2”）反馈控制为零。在该情况下，存在全部相的平均值“（compu+compv+compw）/3”不为零的可能性。然而，与没有执行本处理的情况相比，能够减小全部相的平均值的绝对值。

在参照图7所述的第二实施例中，当d轴的电流命令值id*不为零时，d轴的电压命令值vd*可以是校正对象。

在图5所示的处理中，可以例如通过设置反馈控制的时间常数来限制电力运行控制与再生控制之间的切换的影响。

[关于减小部]

当固定用于计算作为开环操作量的端子电压命令值（电压命令值vd*、vq*）的模型参数时，用于在不基于电流的反馈操作量的情况下校正算出的向量范数的部件不限于下述减小部：其仅包括参照图11所述的电阻可变部。例如，减小部还可包括电感可变部。

[关于平均值计算部]

平均值计算部不总是需要如在第四实施例中参照图9所述的那样计算全部相的积分元素的输出值In￥的平均值。作为示例，平均值计算部可计算全部相的单独校正量comp￥的上次值的平均值。

作为另一示例，平均值计算部没有计算全部相的平均值，而是计算积分元素的输出值In￥的最大值和最小值的平均值。在该情况下，所算出的平均值不同于全部相的平均值。然而，可以对差对应量进行分离，差对应量是从单独校正量comp￥减去平均值时的差。

[关于差对应量计算部]

在平均值计算部计算全部相的单独校正量comp￥的上次值的平均值的情况下，优选的是，差对应量计算部从单独校正量comp￥的上次值中减去平均值。

[关于分离部]

作为示例，基于通过以平均校正量comp对q轴的电压命令值vq*的改变量进行三相转换而获得的值，分离部可在图9的S32a中的处理中计算与该平均值对应的量。

[关于电压命令值设置部]

电压命令值设置部不总是需要使用电压公式。作为示例，电压命令值设置部可使用映射。作为另一示例，在控制对象是电感装置并且执行V/f控制的情况下，电压命令值设置部可计算输出电压。

[关于单独校正部]

单独校正部不总是需要包括加法部（即，加法部76、78、80）。作为示例，单独校正部可基于电角θ以及电流命令值id*、iq*的相位来指定实际电流i￥接近零的时段，可计算用于将当从实际电流i￥中减去电流命令值i￥*时的差反馈控制为1的操作量，并且可将操作量传送到加法部76、78、80。

单独校正部不总是需要基于比例元素和积分元素的输出之和来计算反馈操作量。作为示例，单独校正部可基于比例元素、积分元素和差分元素的输出之和来计算反馈操作量。

单独校正部不总是需要接收实际电流i￥的绝对值与电流命令值i￥*之差。作为示例，单独校正部可基于电角θ以及电流命令值id*、iq*的相位来确定实际电流i￥的符号，并且可基于实际电流i￥的符号来改变反馈增益的符号。

在提供了检测流入各相的电流的部件的情况下，单独校正部可计算用于对各电流的峰值进行标准化的校正量，并且可校正各相的电压命令值v￥*。

[关于基于历史信息的反馈操作量]

反馈操作量不限于积分元素的输出值In￥。作为示例，反馈操作量可以是两个积分元素的输出值。

[关于差对应量]

在单独校正部被配置成基于各相的电流i￥的相对幅度比较来减小振幅的幅度变化的情况下，可以减小反馈操作量的平均值的绝对值。因此，在该情况下，可将反馈对应量视为差对应量。

[关于过零定时检测部]

过零（zero cross）定时检测部不总是需要使用比较器30、32、34的输出信号C￥。作为示例，过零定时检测部可包括差分放大器电路和比较部，该差分放大器电路接收开关元件S￥p的电流路径的两端之间的电位差，该比较部将差分放大器电路的输出电压与参考电压进行比较。比较部可通过中央处理单元执行的软件处理来提供。

过零定时检测部不总是需要检测上臂开关元件S￥n的电流路径的两端之间的电位差的极性，并且过零定时检测部可检测下臂开关元件S￥n的电流路径的电位差的极性。

过零定时检测部可接收总线电流IDC。当通过空间向量调制来生成用于利用逆变器INV对电压命令值v￥*进行模拟的操作信号g￥#并且将在一个时段内选择与三个相邻的有效电压向量对应的开关模式的条件设置为调制条件时，这可以实现。在该情况下，由于每个时段始终包括总线电流IDC的绝对值等于各相的电流的绝对值的时段，因此过零定时检测部可基于总线电流IDC来确定相电流的极性是否在相邻时段之间反转。当使用三个相邻的有效电压向量和零电压向量来将一个时段内的平均电压设置为电压命令值vd*、vq*时，可选择三个有效电压向量中的两个，以使得电压命令值vd*、vd*和两个有效电压向量之间的角度最小。

[关于相位操作部]

相位操作部不总是需要计算比例元素、积分元素和差分元素的输出之和作为相位校正量Δθ。作为示例，相位操作部可将比例元素和积分元素的输出之和设置为相位校正量Δθ。

相位操作部不总是需要使偏差Δθ的目标值Δθt随着电角速度ω的增大而增大。作为示例，当实际电流i￥的过零定时和电流命令值i￥*的过零定时中较早的一个定时被用作触发事物（trigger）、并且用硬件对相对于较晚的定时的旋转量进行计数以减小延迟时，能够实现类似效果。

[关于死区时间]

死区时间校正量不总是需要基于开关元件S￥#的电流路径的两端的电位差来计算。作为示例，死区时间校正量可基于电流命令值i￥*的极性来计算。

[关于作为检测对象的电流]

作为检测对象的电流不限于流入负电极侧输入端子的电流。作为示例，作为检测对象的电流可以是流入正电极侧输入端子（即，与正电极侧直流总线线路Lp耦合的端子）的电流。

作为另一示例，可提供检测诸如相电流iu、iv的两个相的电流的部件。在该情况下，不需要识别部。

[关于实际电流的相位校正处理]

相位校正处理不总是需要将实际电流i￥的过零定时反馈控制为电流命令值i￥*的过零定时。在每个PWM时段内可以获取相电流iu、iv、iw的所有信息的情况下，当与相电流i￥相对于与相电流i￥中的每一个同步的电流命令值i￥*的差的绝对值相比，在所有相中，相电流i￥相对于通过超前校正（advance correction）处理的电流命令值i￥*的差的绝对值更小时，可将相位电流量Δθ用作延迟侧的校正量。在该情况下，当与相电流i￥相对于与相电流i￥中的每一个同步的电流命令值i￥*的差的绝对值相比，在所有相中，相电流i￥相对于通过延迟校正处理的电流命令值i￥*的差的绝对值更小时，可将相位校正量Δθ用作超前侧的校正量。可以通过将在三相转换部50处的转换中所使用的参数相对于电角θ超前来计算通过超前校正处理的电流命令值i￥*。

当使用在改变与在PWM处理的一个周期内所使用的开关模式中的有效电压向量相对应的一对模式中的至少一种模式前后的定时时，所有相电流iu、iv、iw的信息不需要在每个PWM周期内获取。在该情况下，可以使用在改变模式之前和之后的定时处获取的相电流i￥的信息。相应地，可以确定相电流i￥相对于通过超前校正处理的电流命令值i￥的差的绝对值是否比相电流i￥相对于与相电流i￥中的每一个同步的电流命令值i￥的差的绝对值小。

[关于逆变器INV的输出电压的相位的操作]

逆变器INV的输出电压的相位不总是需要直接基于实际电流的相位差来操作。作为示例，在JP-A-2008-278736中所公开的，可以对逆变器INV的输出电压的相位进行操作以使在开关模式为0或7的时间处的线路电流的过零定时对应于线路电流的改变量的过零定时。

[关于交流电压施加部]

交流电压施加部不限于直流到交流转换电路（即，逆变器INV），其包括将旋转装置的各个端子与交流电压源的正电极或负电极耦合的多个开关元件。作为示例，如在JP-A-2008-30825中所公开的，交流电压施加部可以是与旋转装置的端子耦合的转换器。

[关于旋转装置]

同步机不限于SPMSM，并且可以是内部永磁同步电动机（IPMSM）。旋转装置不限于同步机。

旋转装置不总是需要安装在车载电动转向系统中。控制设备不总是需要控制旋转装置的转矩。作为示例，控制设备可控制旋转速度。

Claims (15)

1.一种控制设备，包括操作部（20）并控制包括多个端子的旋转装置（10）的控制量，所述操作部（20）对交流电压施加部（INV）进行操作，所述交流电压施加部包括多个输出端子并将来自所述输出端子的交流电压施加到所述旋转装置（10）的各个端子，所述操作部（20）包括：

电压命令值设置部（24，26），其接收所述控制量的命令值，并将作为所述交流电压施加部（INV）的各个输出端子的电压的命令值的、端子电压命令值设置为所述控制量的开环操作量；

多个单独校正部（70,72,74,76,78,80,82,84,86），其基于流入所述旋转装置（10）的各个端子的电流的历史信息来计算用于减小流入所述旋转装置（10）的各个端子的电流的振幅波动的反馈操作量，所述单独校正部（70,72,74,76,78,80,82,84,86）以所述反馈操作量对所述端子电压命令值进行校正；

确定部（S24），其确定是否是从电力运行控制和再生控制中的一种控制到所述电力运行控制和所述再生控制中的另一种控制的切换时间；以及

禁止部，当所述确定部（S24）确定是所述切换时间时，所述禁止部在保持差对应量的极性的情况下禁止在校正所述端子电压命令值时反映所述差对应量，所述差对应量对应于所述反馈操作量与所述反馈操作量的平均值之差。

2.根据权利要求1所述的控制设备，其中，

所述禁止部包括反转反映部（S32,S32b），当所述确定部（S24）确定是所述切换时间时，所述反转反映部以极性与所述差对应量的极性相反的校正量对所述端子电压命令值进行校正。

3.根据权利要求1或2所述的控制设备，其中，

所述电压命令值设置部（24,26）接收流入所述旋转装置（10）的电流的命令值作为所述控制量的命令值，并且设置所述端子电压命令值，以及

所述单独校正部（70,72,74,76,78,80,82,84,86）算出的所述反馈操作量用于将流入所述旋转装置（10）的各个端子的电流反馈控制为所述电流的命令值。

4.根据权利要求3所述的控制设备，其中，

所述操作部（20）还包括分离部，所述分离部将所述差对应量与所述单独校正部（70,72,74,76,78,80,82,84,86）算出的所述反馈操作量分离。

5.根据权利要求4所述的控制设备，其中，

所述分离部包括减小部（100,102,104,110），所述减小部减小所述平均值的绝对值。

6.根据权利要求5所述的控制设备，其中，

所述减小部包括共同校正部（104），所述共同校正部以用于将所述反馈操作量之一或多个所述反馈操作量的平均值反馈控制为零的操作量来均一地对所述交流电压施加部（INV）的各个输出端子的电压的振幅进行校正。

7.根据权利要求6所述的控制设备，其中，

所述电压命令值设置部（24,26）通过将所述电流的命令值作为所述控制量的命令值输入至电压公式来设置所述端子电压命令值，在所述电压公式中使用所述旋转装置（10）的电阻、电感和反向电压常数使流入旋转装置（10）的电流与所述旋转装置（10）的端子电压相关，以及

所述共同校正部（104）控制所述电阻以将所述平均值反馈控制为零。

8.根据权利要求6所述的控制设备，其中，

所述电压命令值设置部（24,26）包括计算部和转换部，

所述计算部接收所述电流的命令值作为所述控制量的命令值，并且计算旋转二维坐标系中的电压命令值，

所述转换部将所述旋转二维坐标系中的电压命令值转换为所述端子电压命令值，以及

所述共同校正部（104，S48）控制所述旋转二维坐标系中的电压命令值以将所述平均值反馈控制为所述命令值。

9.根据权利要求6所述的控制设备，其中，

所述电压命令值设置部（24,26）包括计算部和转换部，

所述计算部接收旋转二维坐标系中的电流的命令值作为所述控制量的命令值，并且计算所述旋转二维坐标系中的电压命令值，

所述转换部将所述旋转二维坐标系中的电压命令值转换为所述端子电压命令值，以及

所述共同校正部（104,S48）控制所述旋转二维坐标系中的电流的命令值以将所述平均值反馈控制为所述命令值。

10.根据权利要求4所述的控制设备，其中，

所述分离部包括平均值计算部和差对应量计算部（S32a），

所述平均值计算部计算所述单独校正部（70,72,74,76,78,80,82,84,86）算出的多个所述反馈操作量的平均值，以及

当所述确定部（S24）确定是所述切换时间时，所述差对应量计算部通过从各个反馈操作量中减去所述平均值来计算所述差对应量。

11.根据权利要求5所述的控制设备，其中，

所述电压命令值设置部（24,26）通过将所述电流的命令值作为所述控制量的命令值输入至电压公式来设置所述端子电压命令值，在所述电压公式中使用所述旋转装置（10）的电阻和电感使流入所述旋转装置（10）的电流与所述旋转装置（10）的端子电压相关，以及

所述减小部（100,102,104,110）包括能够改变所述电压公式中的电阻的电阻可变部（110）。

12.根据权利要求1所述的控制设备，其中，

所述禁止部包括初始化部（32b），当所述确定部（S24）确定是所述切换时间时，所述初始化部将所述单独校正部（70,72,74,76,78,80,82,84,86）算出的反馈操作量中的差对应量设置为零。

13.根据权利要求1或2所述的控制设备，其中，

所述确定部（S24）设置用于确定从所述电力运行控制到所述再生控制的切换时间的条件与用于确定从所述再生控制到所述电力运行控制的切换时间的条件之间的迟滞。

14.根据权利要求1或2所述的控制设备，其中，

所述单独校正部（70,72,74,76,78,80,82,84,86）执行基于所述历史信息计算所述反馈操作量作为积分元素的输出的处理。

15.根据权利要求1或2所述的控制设备，其中，

所述交流电压施加部（INV）包括直流到交流转换电路，所述直流到交流转换电路包括选择性地将所述旋转装置（10）的端子耦合到直流电压源的正电极或负电极的多个开关元件，

所述操作部（20）还包括识别部（60），

所述识别部（60）接收流入所述直流到交流转换电路的负电极侧输入端子的电流或者流入所述直流到交流转换电路的正电极侧输入端子的电流的检测值，以及

所述识别部（60）基于表示每个所述开关元件的开态或关态的开关模式，识别检测值被接收的电流流入所述旋转装置（10）的哪个端子。