CN111201705B - 旋转电机的控制装置 - Google Patents

Abstract

控制装置(60)包括存储器(61)，该存储器(61)存储将对于定子(33)的电枢绕组的电枢侧指令值和对于励磁绕组(32)的励磁电流指令值的组合、与包括转矩指令值的驱动信息相关联的设定信息。控制装置(60)基于驱动信息和存储在存储器(61)中的设定信息，来设定与驱动信息对应的励磁电流指令值以及电枢侧指令值。将流向励磁绕组(32)的励磁电流控制为设定的励磁电流指令值，将流向电枢绕组的电流或施加到电枢绕组的电压控制为设定的电枢侧指令值。

Description

旋转电机的控制装置

相关申请的援引

本申请以2017年10月10日申请的日本专利申请2017-197144号为基础，在此援引其记载内容。

技术领域

涉及一种旋转电机的控制装置，对转子具有励磁绕组的旋转电机的驱动进行控制。

背景技术

例如，在专利文献1中公开了永磁体励磁型旋转电机的控制装置。该控制装置通过调节在定子的电枢绕组流动的电流中的有助于转矩产生的成分和有助于磁场产生的成分，将旋转电机的转矩控制为转矩指令值。另外，控制装置将在电枢绕组流动的电流的各成分调节为使旋转电机高效地驱动的值。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2006-238631号公报

发明内容

但是，存在定子包括励磁绕组的绕组励磁型的旋转电机。绕组励磁型的旋转电机中，也期望根据请求的转矩使旋转电机高效地动作。

本发明是鉴于上述技术问题而完成的，其目的在于提供一种控制装置，该控制装置能够使转子包括励磁绕组的旋转电机根据请求的转矩高效地驱动。

为了解决上述技术问题，本发明的控制装置适用于包括旋转电机和电力转换器的控制系统，上述旋转电机包括设置于转子的励磁绕组及设置于定子的电枢绕组，并由交流电力驱动，上述电力转换器向上述旋转电机供给交流电力。控制装置包括：存储部，上述存储部存储设定信息，用于将上述旋转电机的转矩控制为转矩指令值，上述设定信息是将上述电枢绕组中流动的电流或施加于上述电枢绕组的电压的指令值即电枢侧指令值和励磁电流指令值的组合、与包含转矩指令值的驱动信息相关联的信息；驱动信息获取部，上述驱动信息获取部获取上述驱动信息；指令值设定部，上述指令值设定部基于通过上述驱动信息获取部获取的上述驱动信息和存储在上述存储部中的上述设定信息，设定与获取的上述驱动信息对应的上述励磁电流指令值及上述电枢侧指令值；励磁控制部，上述励磁控制部将上述励磁绕组中流动的励磁电流控制为设定的上述励磁电流指令值；以及电枢控制部，上述电枢控制部将上述电枢绕组中流动的电流或施加到上述电枢绕组的电压控制为设定的上述电枢侧指令值。

存在多个将旋转电机的转矩设为转矩指令值所要求的励磁电流指令值及电枢侧指令值的组合。这里，在本申请中，着眼于根据励磁电流的大小，能够使旋转电机驱动时的效率更高的电枢侧指令值的存在。鉴于此，在本发明中，基于包含转矩指令值的驱动信息和存储在存储部中的设定信息，获取用于将旋转电机的转矩控制为转矩指令值的励磁电流指令值与电枢侧指令值的组合。因此，例如，可以将使旋转电机动作时的效率变高这样的，励磁电流指令值与电枢侧指令值的组合预先确定为设定信息。由此，能够根据所请求的转矩高效率地驱动旋转电机。

附图说明

参照附图和以下详细的记述，可以更明确本发明的上述目的、其他目的、特征和优点。附图如下上述。

图1是第一实施方式的车载的整体结构图。

图2是表示使用PWM控制的转矩控制的框图。

图3是表示使用矩形波控制的转矩控制的框图。

图4是说明第一设定信息的图。

图5是说明电流相位的图。

图6是说明第一设定信息的图。

图7是说明第二设定信息的图。

图8是说明第二设定信息的图。

图9是表示转矩控制步骤的流程图。

图10是说明本实施方式的作用的图。

具体实施方式

(第一实施方式)

以下，参照附图，对车辆装设了本发明的控制装置的第一实施方式进行说明。

如图1所示，车辆包括发动机10。发动机10包括燃料喷射阀等，通过从燃料喷射阀喷射出的汽油或轻油等燃料的燃烧而产生动力。所产生的动力从发动机10的输出轴10a输出。

车辆包括作为直流电源的电池20和控制系统。电池20例如是额定电压为12V的铅蓄电池。控制系统包括交流驱动的旋转电机30、逆变器40、励磁通电电路41和电容器21。逆变器40相当于电力转换器。

在本实施方式中，作为旋转电机30，使用绕组励磁型的同步机。另外，在本实施方式中，作为旋转电机30，使用了附加了电动机的功能的发电机即ISG(Integrated StarterGenerator)。

旋转电机30包括转子31和定子33。转子31包括供励磁电流Ifr流动的励磁绕组32。定子33包括产生使转子31旋转的旋转磁场的电枢绕组。电枢绕组由以电角度相互错位120°的状态配置的U相绕组34U、V相绕组34V、W相绕组34W(三相绕组)构成。转子31的旋转轴经由未图示的带轮等与发动机10的输出轴10a连接。

在使旋转电机30作为发电机驱动的情况下，转子31通过从输出轴10a供给的旋转动力旋转，并且旋转电机30发电。通过旋转电机30的发电电力，电池20被充电。另一方面，在使旋转电机30作为电动机驱动的情况下，随着转子31的旋转输出轴10a旋转，并将旋转力施加给输出轴10a。由此，例如能够辅助车辆的行驶。另外，经由变速装置等将车辆的驱动轮连接到输出轴10a。

逆变器40基于来自电池20的直流电源生成用于驱动旋转电机30的交流电力。逆变器40包括U、V、W相上臂开关SUp、SVp、SWp和U、V、W相下臂开关SUn、SVn、SWn的串联连接体。在U、V、W相上臂开关SUp、SVp、SWp与U、V、W相下臂开关SUn、SVn、SWn的连接点，连接有U、V、W相绕组34U、34V、34W的第一端。U、V、W相绕组34U、34V、34W的第二端在中性点连接。即，在本实施方式中，U、V、W相绕组34U、34V、34W被星形连接。另外，在本实施方式中，作为各臂开关SUp～SWn，使用IGBT。相对于U、V、W相上臂开关SUp、SVp、SWp，U、V、W相上臂二极管DUp、DVp、DWp被反并联连接，相对于U、V、W相下臂开关SUn、SVn、SWn，U、V、W相下臂二极管DUn、DVn、DWn被反并联连接。

在U、V、W相上臂开关SUp、SVp、SWp的高电位侧端子即集电极，经由高电位侧电气路径Lp连接有电池20的正极端子。在U、V、W相下臂开关SUn、SVn、SWn的低电位侧端子即发射极，经由低电位侧电气路径Ln连接有电池20的负极端子。各电气路径Lp、Ln是母线等导电构件。在高电位侧电气路径Lp中的、与各上臂开关SUp、SVp、SWp的集电极的连接点相比靠电池20的正极端子侧的位置，连接有电容器21的高电位侧端子。在低电位侧电气路径Ln中的、与各下臂开关SUn、SVn、SWn的发射极的连接点相比靠电池20的负极端子侧的位置，连接有电容器21的低电位侧端子。

从高电位侧电气路径Lp中的与电容器21的高电位侧端子的连接点向各上臂开关SUp～SWp的集电极侧流动的电流称为逆变器电流IDC。逆变器电流IDC从与电容器21的高电位侧端子的连接点向各上臂开关SUp～SWp的集电极侧流动的方向定义为正。

励磁通电电路41是全桥电路，包括第一上臂开关SH1及第一下臂开关SL1的串联连接体、以及第二上臂开关SH2及第二下臂开关SL2的串联连接体。在第一上臂开关SH1和第一下臂开关SL1之间的连接点上，经由未图示的电刷连接有励磁绕组32的第一端。在第二上臂开关SH2和第二下臂开关SL2之间的连接点上，经由未图示的电刷连接有励磁绕组32的第二端。另外，在本实施方式中，作为各臂开关SH1、SL1、SH2、SL2，使用IGBT。另外，各二极管DH1、DL1、DH2、DL2被反并联连接到各臂开关SH1、SL1、SH2、SL2。

第一上臂开关SH1和第二上臂开关SH2的高电位侧端子即集电极连接到高电位侧电气路径Lp中的与电容器21的高电位侧端子的连接点相比靠逆变器40侧的位置。第一下臂开关SL1和第二下臂开关SL2的低电位侧端子即发射极连接到低电位侧电气路径Ln中的与电容器21的低电位侧端子的连接点相比靠逆变器40侧的位置。

控制系统包括电压检测部50、相电流检测部51、励磁电流检测部52、角度检测部53和控制装置60。电压检测部50检测电容器21的端子电压作为电源电压VDC。相电流检测部51检测流向U相绕组34U、V相绕组34V、W相绕组34W的相电流。励磁电流检测部52检测流向励磁绕组32的励磁电流Ifr。角度检测部53输出与转子31的旋转角对应的信号即角度信号。来自各检测部50～53的输出信号被输入到控制装置60。

控制装置60例如构造成众所周知的微型计算机。控制装置60具有相当于存储部的存储器61。控制装置60基于角度检测部53的角度信号来计算旋转电机30的电角度θe和转子31的转速Nm。

另外，控制装置60的各功能的一部分或全部例如也可以由一个或多个集成电路等通过硬件来构成。另外，控制装置60的各功能例如可以由存储在非过渡实体存储介质中的软件以及执行该软件的计算机构成。

对由控制装置60执行的逆变器40的操作进行说明。控制装置60获取角度检测部53的角度信号，基于获取的角度信号，生成使构成逆变器40的各开关SUp～SWn接通断开的驱动信号。具体而言，控制装置60在使旋转电机30作为电动机进行输出驱动的情况下，为了将直流电力转换为交流电力并向U相绕组34U、V相绕组34V、W相绕组34W供给，生成接通断开各开关SUp～SWn的驱动信号。然后，将生成的驱动信号供给到各开关SUp～SWn的栅极。另一方面，控制装置60在使旋转电机30作为发电机进行再生驱动的情况下，为了将从U相绕组34U、V相绕组34V、W相绕组34W输出的交流电力转换为直流电力并向电池20供给，生成接通断开各开关SUp～SWn的驱动信号。

接着，对控制装置60进行的励磁通电电路41的操作进行说明。为了使励磁绕组32励磁，控制装置60接通断开构成励磁通电电路41的各开关SH1～SL2。作为励磁通电电路41的第一状态，控制装置60接通第一上臂开关SH1和第二下臂开关SL2，并且断开第二上臂开关SH2和第一下臂开关SL1。由此，在励磁绕组32中，励磁电流Ifr从第一上臂开关SH1流向第二下臂开关SL2。作为励磁通电电路41的第二状态，控制装置60断开第一上臂开关SH1和第二下臂开关SL2，并且接通第二上臂开关SH2和第一下臂开关SL1。由此，在励磁绕组32中，励磁电流Ifr从第二上臂开关SH2流向第一下臂开关SL1。

接着，对控制装置60进行的旋转电机30的转矩控制进行说明。图2和图3是转矩控制的框图。

首先，对图2所示的转矩控制进行说明。在从逆变器40向旋转电机30供给的电压的调制系数Mr为规定调制系数(例如1)以下的情况下，进行图2所示的转矩控制。调制系数Mr是通过电源电压VDC对从逆变器40向旋转电机30供给的电压矢量的振幅Vn进行规一化的值(Vn/VDC)。

控制装置60通过PWM控制来生成用于接通断开逆变器40的各开关SUp～SWn的各驱动信号，以将旋转电机30的转矩Trqr控制为转矩指令值Trq*。另外，控制装置60为了设定用于PWM控制的指令电压(U相指令电压Vu*、V相指令电压Vv*、W相指令电压Vw*)，进行众所周知的矢量控制。

两相转换部70基于由相电流检测部51检测的相电流及电角度θe，将旋转电机30的三相固定坐标系中的U相电流IU、V相电流IV、W相电流IW转换为两相旋转坐标系即dq坐标系中的d轴电流Idr、q轴电流Iqr。

驱动信息获取部71获取转矩指令值Trq*、转速Nm和电源电压VDC，作为驱动信息。

在存储器61中，存储有d轴指令电流Id*、q轴指令电流Iq*、励磁电流指令值If*与驱动信息相关联的信息即第一设定信息。例如，第一设定信息是将d轴指令电流Id*、q轴指令电流Iq*和励磁电流指令值If*与驱动信息相关联地存储的映射信息。d轴指令电流Id*、q轴指令电流Iq*相当于电枢侧指令值。

第一指令值设定部72基于由驱动信息获取部71获取的驱动信息和存储在存储器61中的第一设定信息，设定用于将旋转电机30的转矩控制成转矩指令值Trq*的各指令值Id*、Iq*、If*。

定子控制部73计算d轴指令电压Vd*，作为用于将d轴电流Idr反馈控制到d轴指令电流Id*的操作量。具体而言，定子控制部73计算从d轴指令电流Id*减去d轴电流Idr的偏差，并且计算d轴指令电压Vd*，作为用于将计算出的偏差反馈控制为0的操作量。

另外，定子控制部73计算q轴指令电压Vq*，作为用于将q轴电流Iqr反馈控制到q轴指令电流Iq*的操作量。具体而言，定子控制部73计算从q轴指令电流Iq*减去q轴电流Iqr的偏差，并且计算q轴指令电压Vq*，作为用于将计算出的偏差反馈控制为0的操作量。顺便提及，例如，基于由定子控制部73计算出的各指令电压Vd*、Vq*来计算作为上述调制系数Mr的基础的电压矢量的振幅Vn即可。

另外，在本实施方式中，定子控制部73使用的反馈控制是比例积分控制。此外，作为反馈控制，并不局限于比例积分控制，例如也可以是比例积分微分控制。

三相转换部74基于d轴指令电压Vd*、q轴指令电压Vq*以及电角度θe，将d轴指令电压Vd*、q轴指令电压Vq*转换为三相固定坐标系中的U相指令电压Vu*、V相指令电压Vv*、W相指令电压Vw*。在本实施方式中，U相指令电压Vu*、V相指令电压Vv*、W相指令电压Vw*是正弦波状的波形，并且相位以120°电角度错开。

定子生成部75基于载波信号、各相指令电压Vu*、Vv*、Vw*以及电源电压VDC，通过PWM控制来生成用于接通断开逆变器40的各开关SUp～SWn的各驱动信号。具体而言，PWM控制基于由“VDC/2”除以各相指令电压Vu*、Vv*、Vw*的值与载波信号的大小比较，来生成各驱动信号。在本实施方式中，载波信号是三角波信号。在PWM控制中，由“VDC/2”除以各相指令电压Vu*、Vv*、Vw*的值小于载波信号的振幅。另外，两相转换部70、定子控制部73、三相转换部74以及定子生成部75相当于电枢控制部。

励磁电流控制部81计算励磁指令电压Vf*，作为用于将由励磁电流检测部52检测到的励磁电流Ifr反馈控制成从存储器61获取的励磁电流指令值If*的操作量。具体而言，励磁电流控制部81计算从励磁电流指令值If*减去励磁电流Ifr的偏差，并且计算励磁指令电压Vf*，作为用于将计算出的偏差反馈控制为0的操作量。另外，在本实施方式中，在励磁电流控制部81中使用的反馈控制是比例积分控制。此外，作为反馈控制，并不局限于比例积分控制，例如也可以是比例积分微分控制。

励磁生成部82基于通过电源电压VDC除以励磁指令电压Vf*的值、与三角波信号(载波信号)的大小比较，生成用于将励磁绕组32的施加电压控制成励磁指令电压Vf*的励磁通电电路41的各驱动信号。此外，在本实施方式中，励磁电流控制部81及励磁生成部82相当于励磁控制部。

接着，对图3所示的转矩控制进行说明。在调制系数Mr大于上述规定调制系数的情况下，实施图3所示的转矩控制。控制装置60通过矩形波控制来生成用于接通断开逆变器40的各开关SUp～SWn的各驱动信号，以将旋转电机30的转矩Trqr控制为转矩指令值Trq*。在矩形波控制中，在旋转电机30的一个电角度周期中，对逆变器40进行操作，以使上臂开关SUp～SWp的接通操作期间和下臂开关SUn～SWn的接通操作期间各为一次。

在存储器61中，存储有将指令电压相位δ*、励磁电流指令值If*与驱动信息相关联的信息即第二设定信息。指令电压相位δ*是施加到U相绕组34U、V相绕组34V、W相绕组34W的电压矢量的相位(电压相位δ)的指令值，以将旋转电机30的转矩设为转矩指令值Trq*。

在本实施方式中，在存储器61中与电压相位δ对应地存储有指令调制系数Mr*。指令调制系数Mr*例如用于确定接通期间Ton。接通期间Ton是指接通逆变器40的各开关SUp～SWn的期间。接通期间Ton例如被设定在电角度120°～180°之间。

第二指令值设定部90基于由驱动信息获取部71获取的驱动信息Trq*、Nm、VDC、和存储在存储器61中的第二设定信息，设定与驱动信息Trq*、Nm、VDC对应的指令电压相位δ*和指令调制系数Mr*。

模式生成部92基于指令电压相位δ*、指令调制系数Mr*及电角度θe，生成逆变器40的各开关SUp～SWn的各驱动信号，以通过矩形波控制来驱动旋转电机30。通过由模式生成部92生成的驱动信号，各相中的上臂开关被接通且下臂开关被断开的状态、上臂开关被断开且下臂开关被接通的状态在旋转电机30的一个电角度周期中各出现一次。另外，在矩形波控制中，上臂开关向断开状态的切换在每相位中电角度彼此错开120°。

在存储器61中，对于三相，分别存储有仅接通上、下臂开关中的上臂开关SUp～SWp的第一信号和仅接通下臂开关SUn～SWn的第二信号各自与电角度θe相关联的脉冲模式。脉冲模式与指令调制系数Mr*及指令电压相位δ*相关联地存储在存储器61中。模式生成部92选择与指令调制系数Mr*及指令电压相位δ*对应的脉冲模式，基于所选择的脉冲模式生成逆变器40的各开关的驱动信号。顺便提及，在模式生成部92中生成驱动信号时，指令调制系数Mr*的信息不是必须的。

此外，在图3中，励磁电流控制部81和励磁生成部82与图2中所示的结构相同。顺便提及，用于选择图2或图3所示的控制的参数不限于调制系数Mr。例如，也可以基于图2、图3所示的各个控制的实施区域与转矩指令值Trq*以及转速Nm相关联的信息、由驱动信息获取部71获取的转矩指令值Trq*及转速Nm，选择图2或图3所示的控制。

(关于第一设定信息和第二设定信息)

接着，对存储在存储器61中的第一设定信息进行说明。

在第一设定信息中，设定有在进行图2所示的控制的情况下，能获取到的指令值Id*、Iq*、If*的组合中、旋转电机30的效率η为最高值的各指令值Id*、Iq*、If*。

在本实施方式中，使旋转电机30驱动时的效率η被定义为旋转电机30的实际动力与从电池20经由逆变器40向定子33的电枢绕组34U、34V、34W供给的电力的的比率。具体而言，例如，可以通过以下的式(1)来定义效率η。

η＝Trqr×Nm×旋转电机的机械效率/(VDC×IDC)…(1)

另外，在上述式(1)中，也可以从转矩指令值Trq*获取旋转电机30的转矩Trqr。

使用图4，对作为第一设定信息存储的各指令值Id*、Iq*、If*的组合进行说明。图4是说明在不同值的励磁电流(If1、If2、If3)下的电流相位β与效率η之间的关系的图，是将横轴设为电流相位β，将纵轴设为效率η的图。各励磁电流的值以If1、If2、If3的顺序变大。另外，将各励磁电流If1、If2、If3下的最大效率示为η1、η2、η3。这里，如图5所示，电流相位β是由d轴电流Idr、q轴电流Iqr确定的电流矢量的相位。在本实施方式中，电流相位β定义为：以d轴的正方向为基准(β＝0)，从该基准朝向逆时针方向为正方向。

返回图4的说明，在励磁电流If1中，在电流相位β1的情况下为最高效率η1。在励磁电流If2中，在电流相位β2的情况下为最高效率η2。在励磁电流If3中，在电流相位β3的情况下为最高效率η3。即，随着励磁电流Ifr以If1、If2、If3的顺序增大，成为最高效率的电流相位β以β1、β2、β3的顺序增大。

因此，在本实施方式中，如图6的(a)所示，第一设定信息是在从第一电流值Ia到第二电流值Ib的范围中，包含励磁电流指令值If*越大，电流相位β越单调地增加的d轴指令电流Id*、q轴指令电流Iq*的组合的信息。另外，在本实施方式中，在励磁电流指令值If*为第一电流值Ia以下的情况下，电流相位β被固定在第一电流相位βa。另外，在励磁电流指令值If*为第二电流值Ib以上的情况下，电流相位β被固定在第二电流相位βb(＞βa)。

另外，如图6的(b)所示，第一设定信息是电流振幅a越大，电流相位β越小的d轴指令电流Id*、q轴指令电流Iq*的组合的信息。这里，电流振幅a表示流向电枢绕组34U、34V、34W的电流矢量的大小，如图5所示，由d轴电流Idr、q轴电流Iqr确定。

另外，在旋转电机30的动力运行驱动时，设定旋转电机30的转矩Trqr为正值。在动力运行驱动时的第一设定信息中包含的电流相位β能够获取的范围，是根据使转矩Trqr为正值的d轴指令电流Id*、q轴指令电流Iq*的组合确定的范围。

接着，对存储在存储器61中的第二设定信息进行说明。

在第二设定信息中，设定有在进行图3所示的控制的情况下能获取到的指令值δ*、Mr*、If*的组合中、使旋转电机30驱动时的效率为最高值的各指令值的组合。

使用图7、图8，对作为第二设定信息存储的各指令值δ*、If*的组合进行说明。图7表示在不同的励磁电流(If4、If5、If6)下的指令电压相位δ*与效率η之间的关系，是将横轴设为指令电压相位δ*，将纵轴设为效率η的图。各励磁电流的值以If4、If5、If6的顺序变小。另外，将各励磁电流If4、If5、If6中效率最大的点设为η4、η5、η6。

另外，在本实施方式中，着眼于指令电压相位δ*和励磁电流指令值If*进行说明。

在图7中，在励磁电流If6中，在电压相位δ1的情况下为最高效率η6。在励磁电流If5中，在电压相位δ2的情况下为最高效率η5。在励磁电流If4中，在电压相位δ4的情况下为最高效率η4。即，随着励磁电流Ifr以If6、If5、If4的顺序增大，成为最高效率的电压相位δ以δ1、δ2、δ4的顺序增大。

因此，如图8所示，第二设定信息是包含励磁电流指令值If*越大，指令电压相位δ*就越大的励磁电流指令值If*与指令电压相位δ*的组合的信息。另外，动力运行驱动时的第二设定信息中包含的指令电压相位δ*能够获取的范围，是使扭矩Trqr为正值的指令电压相位δ*的范围。

(关于转矩控制)

接着，对使用了存储在存储器61中的第一设定信息、第二设定信息的转矩控制，使用图9进行说明。图9所示的处理由控制装置60以规定周期反复实施。

在步骤S11中，作为驱动信息，分别获取转矩指令值Trq*、转速Nm、电源电压VDC。

在步骤S12中，判定调制系数Mr是否在规定调制系数Mα以下。

如果在步骤S12中调制系数Mr在规定调制系数Mα以下，则进入步骤S13。在步骤S13中，从存储在存储器61中的第一设定信息中读取与驱动信息Trq*、Nm、VDC对应的各指令值Id*、Iq*、If*，并设定为用于控制旋转电机30的转矩的指令值。

在步骤S14中，使励磁通电电路41驱动，以将流向励磁绕组32的励磁电流Ifr控制为步骤S13中设定的励磁电流指令值If*。具体而言，当设定了励磁电流指令值If*后，通过励磁电流控制部81和励磁生成部82将励磁电流Ifr反馈控制为励磁电流指令值If*。

在步骤S15中，对逆变器40进行PWM控制，以将旋转电机30的转矩Trqr控制为转矩指令值Trq*。具体而言，通过定子控制部73、三相转换部74和定子生成部75，将d轴电流Idr、q轴电流Iqr反馈控制为在步骤S13中设定的d轴指令电流Id*、q轴指令电流Iq*。然后，定子生成部75基于载波信号、由三相转换部74生成的各相指令电压Vu*、Vv*、Vw*以及电源电压VDC，通过正弦波PWM控制来生成用于接通断开逆变器40的各开关SUp～SWn的各驱动信号。

另一方面，在步骤S12中判定为调制系数Mr大于规定调制系数Mα的情况下，进入步骤S16。在步骤S16中，从第二设定信息中读取用于将旋转电机30的转矩Trqr控制为转矩指令值Trq*的各指令值Δδ*、Mr*、If*，将旋转电机的转矩Trqr设定为用于控制为转矩指令值Trq*的指令值。

在步骤S17中，使励磁通电电路41驱动，以将励磁电流Ifr控制为步骤S16中设定的励磁电流指令值If*。

在步骤S18中，对逆变器40进行矩形波控制，以将旋转电机30的转矩Trqr控制为转矩指令值Trq*。具体而言，模式生成部92基于在步骤S16中设定的指令电压相位δ*、指令调制系数Mr*以及电角度θe，生成逆变器40的各开关SUp～SWn的各驱动信号，以通过矩形波控制来驱动旋转电机30。

当步骤S15或S18的处理结束时，暂时结束图9的处理。

接着，使用图10对本实施方式的效果进行说明。

图10的(a)是表示在不同的励磁电流(If11、If12、If13)下的电压相位δ与转矩指令值Trq*之间的关系的图。另外，图10的(b)是表示各励磁电流If11、If12、If13下的电压相位δ与效率η之间的关系的图。在图10中，励磁电流按照If11、If12、If13的顺序成为较大的值。

例如，假定控制装置60将旋转电机30的转矩控制为转矩指令值Trq*1的情况。在图10的(a)中，作为控制系统能够将旋转电机30的转矩Trqr控制为转矩指令值Trq*1的电压相位δ与励磁电流If的组合，示出了(δ11、If11)、(δ12、If12)、(δ13、If13)。在各组合中，将电压相位δ与励磁电流If控制为(δ13、If13)的组合的指令值δ*、If*作为第二设定信息，与转矩指令值Trq*1相关联地存储在存储器61中。另一方面，在各组合中，将电压相位δ与励磁电流If控制为(δ11、If11)、(δ12、If12)的组合的各指令值δ*、If*是比较例，未作为第二设定信息存储在存储器61中。

控制装置60通过使用第二设定信息将电压相位δ控制为δ13，将励磁电流If控制为If13，从而控制系统驱动旋转电机30时的最高效率为η13(图10的(b))。另一方面，在作为比较例表示的电压相位δ与励磁电流If的组合(δ1、If11)、(δ2、If12)的情况下，效率η1、η2比效率η3更低。

在以上说明的本实施方式中起到了以下效果。

·控制装置60根据转矩指令值Trq*从第一设定信息设定效率最高的各指令值Id*、Iq*、If*。因此，当控制装置60通过PWM控制来控制旋转电机30的驱动时，可以根据转矩指令值Trq*，有效地驱动旋转电机30。

·控制装置60根据转矩指令值Trq*从第二设定信息设定效率最高的各指令值δ*、If*。因此，当控制装置60通过矩形波控制来控制旋转电机30的驱动时，可以根据转矩指令值Trq*，有效地驱动旋转电机30。

(其它实施方式)

·存储在第一设定信息中的各指令值Id*、Iq*、If*可以仅与转矩指令值Trq*对应地存储。类似地，存储在第二设定信息中的各指令值δ*、Mr*可以仅与转矩指令值Trq*对应地存储。

·在图2所示的控制中，可以在存储器61中存储使电流振幅a、电流相位β以及励磁电流指令值If*与驱动信息相关联的第一设定信息。在这种情况下，在步骤S13中，控制装置60设定作为存储器61中存储的电流相位β的d轴指令电流Id*、q轴指令电流Iq*的组合即可。

·本发明可以应用于旋转电机30的再生驱动时。另外，在再生驱动时，设定旋转电机30的转矩Trqr为负值。例如，包含在再生驱动时的第一设定信息中的电流相位β能够获取的范围，设为从转矩Trqr成为负值的d轴指令电流Id*、q轴指令电流Iq*的组合确定的范围即可。

·作为旋转电机的特性，例如不限于图4、图6、图7、图8所示的特性。

·在第二设定信息中，也可以仅将指令电压相位δ*与驱动信息对应。在这种情况下，也可以将指令调制系数Mr*设定为固定值。

·在两相旋转坐标系中，电流相位β也可以定义为：以d轴的正方向为基准(β＝0)，从该基准沿逆时针方向为负方向。在这种情况下，将励磁电流Ifr越大电流相位β越单调地减少这样的，励磁电流指令值If*与d指令电流Id*、q轴指令电流Iq*的组合存储在第一设定信息中。

虽然根据实施例对本发明进行了记述，但是应当理解为本发明并不限定于上述实施例、结构。本发明也包含各种各样的变形例、等同范围内的变形。除此之外，各种各样的组合、方式、进一步包含有仅一个要素、一个以上或一个以下的其它组合、方式也属于本发明的范畴、思想范围。

Claims (8)

1.一种旋转电机的控制装置，

适用于包括旋转电机和电力转换器的控制系统，所述旋转电机包括设置于转子的励磁绕组及设置于定子的电枢绕组，并由交流电力驱动，所述电力转换器向所述旋转电机供给交流电力，所述旋转电机的控制装置包括：

存储部，所述存储部存储有设定信息，所述设定信息是将所述电枢绕组中流动的电流或施加到所述电枢绕组的电压的指令值即电枢侧指令值和励磁电流指令值的组合、与包含转矩指令值的驱动信息相关联的信息，用于将所述旋转电机的转矩控制为转矩指令值；

驱动信息获取部，所述驱动信息获取部获取所述驱动信息；

指令值设定部，所述指令值设定部基于通过所述驱动信息获取部获取的所述驱动信息和存储在所述存储部中的所述设定信息，来设定与获取的所述驱动信息对应的所述励磁电流指令值及所述电枢侧指令值；

励磁控制部，所述励磁控制部将所述励磁绕组中流动的励磁电流控制为设定的所述励磁电流指令值；以及

电枢控制部，所述电枢控制部将所述电枢绕组中流动的电流或施加到所述电枢绕组的电压控制为设定的所述电枢侧指令值。

2.如权利要求1所述的旋转电机的控制装置，其特征在于，

所述设定信息是将所述旋转电机的转矩达到所述转矩指令值的情况下能够获取的所述励磁电流指令值和所述电枢侧指令值的组合中的、驱动所述旋转电机时的效率为最大的所述励磁电流指令值和所述电枢侧指令值的组合与所述驱动信息相关联的信息。

3.如权利要求1或2所述的旋转电机的控制装置，其特征在于，

所述电枢绕组为三相绕组，

所述电枢控制部将所述电枢绕组中流动的各相电流从三相固定坐标系的值转换为两相旋转坐标系的d轴电流和q轴电流，并基于所述驱动信息调节所述d轴电流及所述q轴电流，将所述旋转电机的转矩控制为所述转矩指令值，

所述电枢侧指令值是将所述d轴电流及所述q轴电流调节为与所述转矩指令值对应的值的电流指令值的组合。

4.如权利要求3所述的旋转电机的控制装置，其特征在于，

在所述设定信息中，组合有所述励磁电流越大、由所述d轴电流和所述q轴电流确定的电流相位越单调变化这样的所述励磁电流指令值和所述电枢侧指令值。

5.如权利要求1、2、4中任一项所述的旋转电机的控制装置，其特征在于，

所述电力转换器具有上臂开关以及与所述上臂开关串联连接的下臂开关，

所述电枢控制部通过矩形波控制来操作所述电力转换器，所述矩形波控制在所述旋转电机的一个电角度周期中，使所述上臂开关的接通操作期间和所述下臂开关的接通操作期间各为一次，

所述电枢侧指令值是确定用于通过所述矩形波控制来操作所述电力转换器的、所述电力转换器的输出电压的电压相位的指令值。

6.如权利要求3所述的旋转电机的控制装置，其特征在于，

所述电力转换器具有上臂开关以及与所述上臂开关串联连接的下臂开关，

所述电枢控制部通过矩形波控制来操作所述电力转换器，所述矩形波控制在所述旋转电机的一个电角度周期中，使所述上臂开关的接通操作期间和所述下臂开关的接通操作期间各为一次，

所述电枢侧指令值是确定用于通过所述矩形波控制来操作所述电力转换器的、所述电力转换器的输出电压的电压相位的指令值。

7.如权利要求5所述的旋转电机的控制装置，其特征在于，

在所述设定信息中，组合有所述励磁电流越大、所述电压相位越单调变化这样的所述励磁电流指令值和所述电枢侧指令值。

8.如权利要求6所述的旋转电机的控制装置，其特征在于，

在所述设定信息中，组合有所述励磁电流越大、所述电压相位越单调变化这样的所述励磁电流指令值和所述电枢侧指令值。

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