CN113165689B - 马达控制装置 - Google Patents

马达控制装置 Download PDF

Info

Publication number
CN113165689B
CN113165689B CN201980076247.2A CN201980076247A CN113165689B CN 113165689 B CN113165689 B CN 113165689B CN 201980076247 A CN201980076247 A CN 201980076247A CN 113165689 B CN113165689 B CN 113165689B
Authority
CN
China
Prior art keywords
motor
carrier frequency
frequency switching
frequency
command value
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
CN201980076247.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113165689A (zh
Inventor
高冈碧
原崇文
青柳滋久
松井大和
野野村重幸
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.)
Hitachi Astemo Ltd
Original Assignee
Hitachi Astemo Ltd
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 Hitachi Astemo Ltd filed Critical Hitachi Astemo Ltd
Publication of CN113165689A publication Critical patent/CN113165689A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113165689B publication Critical patent/CN113165689B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/04—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
    • B62D5/0457—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such
    • B62D5/046—Controlling the motor
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P27/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
    • H02P27/04—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
    • H02P27/06—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters
    • H02P27/08—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters with pulse width modulation
    • H02P27/085—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters with pulse width modulation wherein the PWM mode is adapted on the running conditions of the motor, e.g. the switching frequency
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L13/00—Electric propulsion for monorail vehicles, suspension vehicles or rack railways; Magnetic suspension or levitation for vehicles
    • B60L13/03—Electric propulsion by linear motors
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/32—Means for protecting converters other than automatic disconnection
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/32—Means for protecting converters other than automatic disconnection
    • H02M1/327—Means for protecting converters other than automatic disconnection against abnormal temperatures
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/53—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/537—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters
    • H02M7/5387—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration
    • H02M7/53871—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration with automatic control of output voltage or current
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P23/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by a control method other than vector control
    • H02P23/04—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by a control method other than vector control specially adapted for damping motor oscillations, e.g. for reducing hunting
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2200/00—Type of vehicles
    • B60L2200/26—Rail vehicles

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)
  • Steering Control In Accordance With Driving Conditions (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

在步骤S54～步骤S55中，对马达(10)的扭矩指令值的变化率Δτ*在规定值以上的情况下，基于马达(10)的转速N，以载波频率fc的频率切换速度Δfc的响应频率ωfc变得比电流控制部(70)的响应频率ωACR快的方式，来设定载波频率fc的频率切换速度Δfc。在步骤S54、步骤S56中，对马达(10)的扭矩指令值的变化率Δτ*在小于规定值的情况下，基于对马达(10)的扭矩指令值τ*和马达(10)的转速N，与电流控制部(70)的响应频率ωACR无关地设定载波频率fc的频率切换速度Δfc。根据本发明，能够在防止了马达控制装置的响应劣化的基础上抑制载波频率的切换时的扭矩变动，能够在广泛的运转范围内稳定地驱动马达。

Description

马达控制装置
技术领域
本发明涉及一种马达控制装置。
背景技术
马达控制装置通过PWM(Pulse Width Modulation：脉宽调制)控制来控制逆变器而驱动马达。在PWM控制中，使用载波和作为电压指令的调制波来进行脉宽调制，将脉冲电压施加到马达上。在PWM控制中，如果将载波频率设定得高，则可以降低马达中发生的谐波损耗，从而可以实现提高马达的效率或防止发热。另一方面，逆变器会由于开关元件的导通/断开次数增加而增加逆变器损耗(开关损耗)，成为逆变器发热的主要原因。此外，向逆变器供给直流电压的电路中包含LC电路，如果设定发生LC谐振的载波频率，就会造成过电流和过电压。为此，在马达控制装置中，为了逆变器或马达的热保护或避免LC谐振，基于转速或扭矩指令、温度信息等马达的运转信息一边切换载波频率一边进行PWM控制。
在PWM控制中，如果突然切换载波频率，包含在施加到马达上的脉冲电压中的谐波电压也会骤变，产生被称为切换冲击的扭矩变动。如果产生扭矩变动，马达就会发生振动、噪音，成为马达零件故障的主要原因，并且马达控制也会变得不稳定。因此，在马达的全部的运转信息中稳定地输出扭矩需要抑制在载波频率的切换时产生的扭矩变动。在此，载波频率和马达控制系统的响应频率成比例关系，例如如果将载波频率设定得高则马达控制装置的可设定的响应频率的上限也会变高。将该马达控制装置的响应频率低于请求值的情形称为响应劣化，如果产生响应劣化，则马达会产生振动、噪音，并且不能实现所希望的动作。通常由于载波频率和马达转速以及载波频率和响应频率的上限值成比例关系，因此响应频率或载波频率是根据马达转速速来预先设定适当的值。根据这些背景技术，需要一种在防止马达控制装置的响应劣化的同时抑制载波频率切换时产生的扭矩变动的技术。
在专利文献1中有以下记载：将载波频率的设定值从设定频率降低到LC谐振上限频率的情况下，将载波频率的设定值变更为至少基于由温度传感器检测出的开关元件的温度和第一规定温度而算出的第一变更频率，且将升压转换器的输出电压设定值变更为LC谐振上限频率是第一变更频率的电压。在专利文献2中有以下记载：将用于防止开关元件的温度上升的扭矩限制量设为最小，由此来提高通电能力以谋求逆变器的高功率小型化。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2015-80343号公报
专利文献2：日本专利特开2011-97672号公报
发明内容
发明要解决的问题
在专利文献1以及专利文献2所记载的技术中，不能防止马达控制装置的响应劣化，并且不能抑制载波频率的切换时的扭矩变动，也不能在广泛的运转范围内稳定地驱动马达。
解决问题的技术手段
本发明的马达控制装置具备：PWM控制部，其通过脉宽调制来生成用于驱动逆变器的信号；载波频率设定部，其根据马达的转速来设定用于所述脉宽调制的载波频率；以及载波频率切换运算部，其运算所述载波频率的频率切换速度，所述载波频率切换运算部基于对所述马达的扭矩指令值的变化率来切换所述频率切换速度的运算方法。
发明的效果
根据本发明，能够在防止了马达控制装置的响应劣化的基础上抑制载波频率的切换时的扭矩变动，能够在广泛的运转范围内稳定地驱动马达。
附图说明
图1是表示马达控制装置的构成图。
图2是表示载波频率切换运算部的方框构成图。
图3的(a)、(b)是说明载波频率的切换时的扭矩变动的图。
图4的(a)、(b)是说明载波频率的切换模式的图。
图5是表示载波频率切换运算部的动作的流程图。
图6的(a)、(b)是说明载波频率的切换时的扭矩变动的图。
图7的(a)～(e)是表示第1实施方式中的电流响应的图。
图8的(a)～(e)是表示第1实施方式中的电流响应的图。
图9是表示第2实施方式中的电动动力转向装置的构成图。
图10是表示第3实施方式中的电动车辆的构成图。
图11是表示第4实施方式中的铁路车辆的构成图。
具体实施方式
[第1实施方式]
将参照图1～图7说明第1实施方式。图1是马达控制装置120的构成图。马达控制装置120控制马达10的旋转。如图1所示，马达控制装置120具备：电流传感器30、位置及速度运算部50、电流坐标变换部60、电流控制部70、电压坐标变换部80、PWM控制部90、载波频率设定部100以及载波频率切换运算部110。
马达10安装有旋转位置传感器40。在此，旋转位置传感器40优选为由铁心和线圈构成的旋转变压器，但是也可以采用使用了GMR传感器以及霍尔元件的传感器。
位置及速度运算部50基于来自旋转位置传感器40的信号来输出马达10的转子位置θd以及旋转速度ω。电流坐标变换部60基于由电流传感器30检测出的三相交流电流(Iu、Iv、Iw)和转子位置θd来输出dq轴电流Id、Iq。
电流控制部70以dq轴电流指令值Id*、Iq*和dq轴电流Id、Iq一致的方式使用旋转速度ω来输出dq轴电压指令Vd*、Vq*。在此，在电流控制部70中，以电流指令值Id*、Iq*以所希望的速度跟随dq轴电流Id、Iq的方式来设定响应频率ωACR。
另外，在马达控制装置120中，在控制马达10的旋转速度ω的情况下，以与旋转速度ω和来自上位控制装置的速度指令ωr一致的方式来制作dq轴电流指令值Id*、Iq*。此外，在控制马达的实际扭矩τm的情况下，以与来自上位控制装置的扭矩指令值τ*一致的方式制作dq轴电流指令值Id*、Iq*。
在电压坐标变换部80中，基于dq轴电压指令Vd*、Vq*和转子位置θd来输出三相电压指令Vu*、Vv*以及Vw*。
PWM控制部90基于三相电压指令Vu*、Vv*、Vw*以及载波频率fc来进行脉宽调制，生成用于驱动逆变器20的栅极信号Gun、Gup、Gvn、Gvp、Gwn以及Gwv，将这些输出到逆变器20。
逆变器20基于栅极信号Gun、Gup、Gvn、Gvp、Gwn以及Gwv来控制开关元件的导通或断开，由此来调整脉冲电压Vu、Vv、Vw的频率以及电压有效值，将脉冲电压Vu、Vv以及Vw施加到马达10。
载波频率切换运算部110基于转速N、旋转速度ω、扭矩指令值τ*、扭矩指令值变化率Δτ*、逆变器20的温度Tmp等马达10的运转信息Mode来运算并输出载波频率fc的频率切换速度Δfc。载波频率设定部100基于马达10的运转信息Mode以及载波频率fc的频率切换速度Δfc来输出载波频率fc。另外，频率切换速度Δfc相当于使载波频率fc变化时的每小时的变化率，频率切换速度Δfc的值越大(越快)，载波频率fc在短时间内变化越大。
图2是载波频率切换运算部110的方框构成图。载波频率切换运算部110具备切换模式选择部111以及切换速度设定部112。切换模式选择部111基于马达的运转信息Mode来选择响应优先模式、变动抑制优先模式以及紧急模式的某一种，输出切换模式Mode2。各个模式的详情将在后描述。切换速度设定部112基于切换模式Mode2以及马达的运转信息Mode来输出载波频率fc的频率切换速度Δfc。
接下来，将说明PWM控制和载波频率fc的关系。
在PWM控制中，基于载波频率fc，通过将载波和成为电压指令的调制波Vu*、Vv*以及Vw*的振幅进行比较来输出脉冲电压Vu、Vv以及Vw。如果将载波频率fc设定得高，则能够降低在马达10中发生的谐波损耗，能够实现马达10的效率提高或防止发热。另一方面，由于逆变器20的开关元件的ON/OFF次数会增加，所以会增加逆变器损耗(开关损耗)，成为逆变器20的发热因素。此外，由于在向逆变器20供给直流电压的电路中包含了LC电路，存在发生LC谐振的载波频率fc，如果设定发生LC谐振的载波频率fc，则会成为马达10的过电流或过电压的主要原因。为此，为了逆变器20或马达10的热保护或LC谐振的避免，需要基于转速N、扭矩指令值τ*以及温度信息等马达10的运转信息Mode一边切换载波频率fc一边进行PWM控制。
接下来将说明载波频率fc的切换时的问题。
图3是说明载波频率fc的切换时的扭矩变动的图。图3的(a)表示急剧地切换载波频率fc的情况，图3的(b)表示将载波频率fc以规定的频率切换速度来切换的情况，在各个图中，上面的图表示载波频率fc的时间变化，下面的图表示扭矩的时间变化。
如果急剧地切换载波频率，如图3的(a)的A部所示，虽然没有电流控制部70的响应劣化，但是会产生被称为切换冲击的扭矩变动。该扭矩变动会引起马达10的振动、噪音，成为部件故障的主要原因，此外，由于马达控制变得不稳定，需要抑制。并且，如果急剧地切换载波频率fc，包含在施加到马达10的脉冲电压Vu、Vv以及Vw中的谐波分量骤变，成为电压干扰，因此成为扭矩变动的主要原因之一。
另一方面，如图3的(b)所示，以规定的频率切换速度Δfc来切换载波频率fc的情况下，由于包含在施加到马达10的脉冲电压Vu、Vv以及Vw中的谐波分量会缓慢地变化，如图3的(b)的B部所示，能够抑制扭矩变动。但是，由于载波频率fc和可设定的响应频率ωACR的上限值成比例关系，如果将载波频率fc的频率切换速度Δfc设定得过于慢，由于载波频率fc变化得过于缓慢，如图3的(b)的B部所示，会成为在载波频率fc的变化时间中电流控制部70的响应劣化的主要原因。如果响应劣化了，则会发生马达10的振动、噪音，并且无法实现所希望的动作。在此，响应频率ωACR以及载波频率fc是根据马达10的转速N来设定的。因此，需要兼顾电流控制部70的响应劣化抑制和载波频率fc的切换时的扭矩变动抑制。
接下来，将说明本实施方式的载波频率fc的频率切换速度Δfc的设定。
图4是说明载波频率fc的切换模式的图。图4的(a)表示响应优先模式，图4的(b)表示变动抑制优先模式，在各个图中，上面的图表示扭矩指令值τ*的时间变化，中间的图表示转速N的时间变化，下面的图表示载波频率fc的时间变化。
如图4的(a)的上面的图所示，在扭矩指令值变化率Δτ*在规定的值以上时切换载波频率的情况下，如图4的(a)的下面的图所示，如果将载波频率fc的频率切换速度Δfc设定得过于慢，则载波频率fc的变化时间的电流控制部70的响应会劣化。为此，实际扭矩τm跟随扭矩指令值τ*需要请求值以上的时间。为了防止这个，需要将载波频率fc的频率切换速度Δfc的响应频率ωfc设定为与电流控制部70的响应频率ωACR相同或者更快。即，需要设定为ωfc≥ωACR的响应优先模式。如果这样设定，能够将载波频率fc的切换时的电流控制部70的响应劣化和扭矩变动抑制到最小。
如图4的(b)的上面的图所示，扭矩指令值变化率Δτ*在规定的值以下的情况下，如图4的(b)的下面的图所示，即使使载波频率fc缓慢地变化，由于扭矩指令值τ*的变化小，实际扭矩τm已经跟随了扭矩指令值τ*，响应劣化的影响变小。在这种情况下为了进一步抑制扭矩变动，能够将载波频率fc的频率切换速度Δfc设定得慢。即，需要设定为变动抑制优先模式。另外，在这种情况下，也可以是ωfc＜ωACR。
此外，在切换载波频率fc时，在设定的载波频率fc与LC谐振带重叠的情况下、或者逆变器温度Tmp在规定的值以上而需要抑制发热的情况下，即使容忍扭矩发生变动也需要迅速地切换载波频率fc。在这种情况，以载波频率fc能够呈阶梯状地切换、换言之能够急剧地切换的方式来设定载波频率fc的频率切换速度Δfc。
图5是表示载波频率切换运算部110的动作的流程图。另外，由该流程图表示的程序能够通过具备CPU、存储器等的计算机来实行。全部的处理、或一部分的处理也能够通过硬逻辑电路来实现。并且，该程序能够预先存储在马达控制装置120的存储介质中而提供。或者是，也可以将程序存储在独立的存储介质中而提供、或通过网络线路将程序记录在马达控制装置120的存储介质中而存储。也可以作为数据信号(载波)等各种形式的、计算机可读的计算机程序产品来供给。
以下将参照图5来说明载波频率切换运算部110对载波频率fc的频率变化率Δfc的设定。
在图5的步骤S51中，切换模式选择部111判定作为马达10的运转信息Mode的参数之一的逆变器20的温度Tmp是否在规定值以上，即是否为过热状态。逆变器20的温度Tmp被判定为在规定值以上的情况下，切换模式选择部111选择紧急模式，前进到步骤S52。
在步骤S52中，切换速度设定部112以载波频率fc呈阶梯状变化的方式来设定并输出载波频率fc的频率切换速度Δfc。接受到这个，载波频率设定部100基于运转信息Mode以及载波频率fc的频率切换速度Δfc来使载波频率fc阶梯变化，即将频率切换速度Δfc设为最高速值并输出。总结步骤S51～步骤S52，在逆变器20的温度在规定值以上的情况下，将载波频率fc的频率切换速度Δfc设为最高速值。
在步骤S51中，逆变器20的温度Tmp被判定为低于规定值的情况下，前进到步骤S53。在步骤S53中，判定载波频率fc是否设定在LC谐振等的禁止带上。如果载波频率fc符合LC谐振等的禁止带，则切换模式选择部111选择紧急模式，前进到步骤S52。总结步骤S53、步骤S52，判定载波频率fc是否是LC谐振带，载波频率fc是LC谐振带的情况下，将载波频率fc的频率切换速度设为最高速值。
在步骤S53中，在判定为载波频率fc没有被设定在LC谐振等的禁止带上的情况下，前进到步骤S54。在步骤S54中，判定作为马达10的运转信息Mode的参数之一的扭矩指令值变化率Δτ*是否在规定值以上。
扭矩指令值变化率Δτ*在规定值以上的情况下，由切换模式选择部111选择响应优先模式，前进到步骤S55。
在步骤S55中，切换速度设定部112根据马达10的运转信息Mode的转速N等信息来获取电流控制部70的响应频率ωACR，以频率切换速度Δfc的响应频率ωfc满足ωfc≧ωACR的关系的方式，将载波频率fc的频率切换速度Δfc设定为快。总结步骤S54～步骤S55，在对马达10的扭矩指令值的变化率Δτ*在规定值以上的情况下，基于马达10的转速N，以载波频率fc的频率切换速度Δfc的响应频率ωfc比电流控制部70的响应频率ωACR快的方式来设定载波频率fc的频率切换速度Δfc。
在步骤S54中，在判定了扭矩指令值变化率Δτ*是否小于规定值的情况下，由切换模式选择部111选择变动抑制优先模式，前进到步骤S56。
在步骤S56中，切换速度设定部112根据马达10的运转信息Mode的扭矩指令值τ*、转速N等信息，以能够抑制在当前的运转中发生的扭矩变动的方式将载波频率fc的频率切换速度Δfc设定为不快。另外，在该变动抑制优先模式中，也可以设为ωfc＜ωACR的关系。总结步骤S54、步骤S56，在对马达10的扭矩指令值的变化率Δτ*小于规定值的情况下，基于对马达10的扭矩指令值τ*和马达10的转速N，与电流控制部70的响应频率ωACR无关地设定载波频率fc的频率切换速度Δfc。
另外，载波频率fc的频率切换速度Δfc也可以预先存储在查找表等中，并基于这些来设定。并且，载波频率fc的频率切换速度Δfc也可以根据所采用的马达10将扭矩指令值τ*、转速N和扭矩变动的关系公式化，并基于此来设定。
图6是说明扭矩变动的图。图6的(a)表示不设定频率切换速度Δfc的以往的情况，图6的(b)表示设定了频率切换速度Δfc的本实施方式的情况，在各个图中，上面的图表示转速N的时间变化，中间的图表示载波频率fc的时间变化，下面的图表示实际扭矩τm的时间变化。
如图6的(a)所示，在不设定频率切换速度Δfc的情况下，在载波频率fc的切换时，发生A部以及B部所示的扭矩变动。相对于此，在设定了图6的(b)所示的频率切换速度Δfc的本实施方式的情况下，在载波频率fc的切换时，如A’部以及B’所示，能够进行扭矩变动的抑制。
图7、图8是表示本实施方式中的电流响应的图，图7是表示将频率切换速度Δfc设定为ωACR≦ωfc的情况，图8是表示将频率切换速度Δfc设定为ωACR＞ωfc的情况。
图7的(a)表示实际扭矩τm相对于扭矩指令值τ*的变化，图7的(b)表示d轴电流Id相对于d轴电流指令值Id*的电流响应，图7的(c)表示q轴电流Iq相对于q轴电流指令值Iq*的电流响应，图7的(d)表示转速N的时间变化，图7的(e)表示载波频率fc的时间变化。
说明将本实施方式的频率切换速度Δfc设定为ωACR≦ωfc的情况，即设定为响应优先模式的情况。如图7的(e)所示，如果变更载波频率fc，则如图7的(a)所示，实际扭矩τm的切换冲击不会产生。此外，如图7的(c)所示，q轴电流Iq的电流响应Td是满足电流响应频率ωACR的请求值650rad/s的值，即680rad/s。即，可以确认在将频率切换速度Δfc设定为ωACR≦ωfc的情况下能够在满足电流响应频率ωACR的请求值的同时抑制扭矩的变动。
接下来，说明将本实施方式的频率切换速度Δfc设定为ωACR＞ωfc的情况，即设定为变动抑制优先模式的情况。图8的(a)表示实际扭矩τm相对于扭矩指令值τ*的变化，图8的(b)表示d轴电流Id相对于d轴电流指令值Id*的电流响应，图8的(c)表示q轴电流Iq相对于q轴电流指令值Iq*的电流响应，图8的(d)表示转速N的时间变化，图8的(e)表示载波频率fc的时间变化。
如图8的(e)所示，在变动抑制优先模式中载波频率fc缓慢地变更。其结果是，如图8的(a)所示，不会产生实际扭矩τm的切换冲击。另外，如图8的(c)所示，q轴电流Iq的电流响应Td是比电流响应频率ωACR的请求值650rad/s低的值，为568rad/s，但是如图8的(a)所示，实际扭矩τm已经跟随扭矩指令值τ*。因此，如上所述，响应劣化的影响小，在马达10的控制中不会产生特别的问题。
另外，在切换载波频率fc的情况下，为了防止载波频率fc的切换时的振荡(在载波频率fc的切换前的频率和切换后的频率之间的变动)，也可以使载波频率fc的频率切换速度Δfc具有迟滞特性。此外，载波频率fc的频率切换速度Δfc的设定所需要的马达10的运转信息Mode使用了载波频率fc、转速N、扭矩指令值τ*、扭矩指令值变化率Δτ*以及逆变器温度Tmp，但是如果能得到与本实施方式相同的效果，也可以使用例如d轴电流Id、q轴电流Iq等其他的参数。
[第2实施方式]
第2实施方式是将在第1实施方式中说明的马达控制装置120应用于电动动力转向装置200的例子。
图9是本实施方式的电动动力转向装置200的构成图。如图9所示，电动动力转向装置200装载了马达控制装置120，将马达10作为驱动源。对马达10的扭矩指令值τ*作为方向盘210的操舵辅助量而由操作量指令器203制作。通过操舵检测器201检测操舵角、操舵扭矩，将车辆速度、路面状态等状态量加入考虑，通过操作量指令器203来算出扭矩指令值τ*。马达控制装置120接收作为输入指令的扭矩指令值τ*，以马达10的实际扭矩τm跟随扭矩指令值τ*的方式来控制。
由直接连接到马达10的转子的输出轴输出的马达10的实际扭矩τm经由使用了蜗杆、轮或行星齿轮等减速机构或者液压机构的扭矩传递机构202，将扭矩传递到齿条204。通过向该齿条204传递的扭矩，驾驶者的方向盘210的操舵力由于电动力被减轻，从而操纵车轮205、206的操舵角。
通过应用在第1实施方式中说明的马达控制装置120，能够将电动动力转向装置200的扭矩稳定地输出。
[第3实施方式]
第3实施方式是将在第1实施方式中说明的马达控制装置120应用于电动车辆300的例子。
图10是本实施方式的电动车辆300的构成图。如图10所示，电动车辆300的前端部被前轮车轴305轴支撑，其两端具备前轮307、308。电动车辆300的后部被后轮车轴306轴支撑，其两端具备前轮309、310。前轮车轴305具备作为动力分配机构的差动齿轮304，将从发动机302经由变速器303传递的旋转动力传递到前轮车轴305。发动机302和马达10是机械连接，马达10的旋转动力被传递到发动机302，发动机302的旋转动力被传递到马达10。
马达10是由在第1实施方式中说明的马达控制装置120来驱动控制，从上位系统接受作为输入指令的扭矩指令值τ*，以马达10的实际扭矩τm跟随扭矩指令值τ*的方式来控制。即，一方面马达10由马达控制装置120控制而作为电动机进行动作，另一方面由于转子接受发动机302的旋转驱动力而旋转，从而也作为发生三相交流电力的发电机进行动作。
通过应用在第1实施方式中说明的马达控制装置120，能够使电动车辆300在全部驾驶区域得到稳定的扭矩输出。
另外，在本实施方式中以混合动力汽车为例进行了说明，但是即使是在插电式混合动力汽车、电动汽车等情况下也能得到同样的效果。此外，也可以装载1台以上的马达10。
[第4实施方式]
第4实施方式是将在第1实施方式中说明的马达控制装置120应用于铁路车辆400的例子。
图11是本实施方式的铁路车辆400的构成图。如图11所示，铁路车辆400上装载有台车401、402，台车401、402具备马达10、车轮403、404、405以及406。马达10由在第1实施方式中说明的马达控制装置120驱动控制，从上位系统接收作为输入指令的扭矩指令值τ*，以马达10的实际扭矩τm跟随扭矩指令值τ*指令值的方式来控制。
通过应用在第1实施方式中说明的马达控制装置120，铁路车辆400能够在全部驾驶区域得到稳定的扭矩输出。
根据所述说明的实施方式，也可以得到以下的作用效果。
(1)马达控制装置120具备：PWM控制部90，其通过脉宽调制生成用于驱动逆变器20的栅极信号Gun、Gup、Gvn、Gvp、Gwn以及Gwv；载波频率设定部100，其根据马达10的转速N来设定PWM控制部90用于脉宽调制的载波频率fc；以及载波频率切换速度运算部110，其运算载波频率fc的频率切换速度Δfc，载波频率切换运算部110基于对马达10的扭矩指令值τ*的变化值Δτ*来切换频率切换速度Δfc的运算方法。由此，能够在防止了马达控制装置的响应劣化的基础上抑制载波频率fc的切换时的扭矩变动，能够在广泛的运转范围内稳定地驱动马达。
本发明不限定于所述的实施方式，只要不损坏本发明的特征，在本发明的技术思想的范围内能够考虑到的其他的实施方式也包含在本发明的范围内。此外，也可以是将所述的实施方式组合的构成。
符号说明
10…马达
20…逆变器
30…电流传感器
40…旋转位置传感器
50…位置及速度运算部
60…电流坐标变换部
70…电流控制部
80…电压坐标变换部
90…PWM控制部
100…载波频率设定部
110…载波频率切换运算部
111…切换模式选择部
112…切换速度设定部
120…马达控制装置
200…电动动力转向装置
210…方向盘
201…操舵检测器
202…扭矩传递机构
203…操作量指令器
204…齿条
205、206…车轮
300…电动车辆
302…发动机
303…变速器
304…差动齿轮
305…前轮车轴
306…后轮车轴
307、308…前轮
309、310…后轮
400…铁路车辆
401、402…台车
403、404、405、406…车轮
Id*、Iq*…dq轴电流指令值
Id、Iq…dq轴电流
Iu、Iv、Iw…三相交流电流
Vd*、Vq*…dq轴电压指令
Vd、Vq…dq轴电压
Vu*、Vv*、Vw*…三相电压指令
θd…转子位置
ωr…旋转速度
ωr*…速度指令
τm…实际扭矩
Δτ*…扭矩指令值变化率
τ*…扭矩指令值
Gun、Gup、Gvn、Gvp、Gwn、Gwv…栅极信号
Vu、Vv、Vw…脉冲电压
Mode…运转信息
Mode2…切换模式
fc…载波频率
Δfc…频率切换速度
ωACR…电流控制部的响应频率
ωfc…载波频率切换时的响应频率。

Claims (9)

1.一种马达控制装置，具备：
PWM控制部，其通过脉宽调制生成用于驱动逆变器的信号；
载波频率设定部，其根据马达的转速来设定用于所述脉宽调制的载波频率；以及
载波频率切换运算部，其运算所述载波频率的频率切换速度，
所述载波频率切换运算部基于对所述马达的扭矩指令值的变化率来切换所述频率切换速度的运算方法。
2.根据权利要求1所述的马达控制装置，其特征在于，
还具备电流控制部，其基于电流指令值来运算电压指令，
所述PWM控制部基于所述电压指令来进行所述脉宽调制，
在对马达的扭矩指令值的变化率在规定值以上的情况下，所述载波频率切换运算部基于所述马达的转速，以所述频率切换速度的响应频率比所述电流控制部的响应频率快的方式来设定所述频率切换速度。
3.根据权利要求1所述的马达控制装置，其特征在于，
在对马达的扭矩指令值的变化率小于规定值的情况下，所述载波频率切换运算部基于所述扭矩指令值以及所述马达的转速来设定所述频率切换速度。
4.根据权利要求3所述的马达控制装置，其特征在于，
还具备电流控制部，其基于电流指令值来运算电压指令，
所述PWM控制部基于所述电压指令来进行所述脉宽调制，
所述载波频率切换运算部与所述电流控制部的响应频率无关地设定所述频率切换速度。
5.根据权利要求1所述的马达控制装置，其特征在于，
在所述逆变器的温度在规定值以上的情况下，所述载波频率切换运算部将所述频率切换速度设为最高速值。
6.根据权利要求1所述的马达控制装置，其特征在于，
所述载波频率切换运算部判定所述载波频率是否是LC谐振带，在所述载波频率是所述LC谐振带的情况下，将所述频率切换速度设为最高速值。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的马达控制装置，其特征在于，
由所述马达来辅助电动动力转向的操作力，基于所述扭矩指令值来驱动所述马达。
8.根据权利要求1至6中任一项所述的马达控制装置，其特征在于，
将所述马达作为电动车辆的驱动源，基于所述扭矩指令值来驱动所述马达。
9.根据权利要求1至6中任一项所述的马达控制装置，其特征在于，
将所述马达作为铁路车辆的驱动源，基于所述扭矩指令值来驱动所述马达。
CN201980076247.2A 2018-11-28 2019-11-14 马达控制装置 Active CN113165689B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018-222518 2018-11-28
JP2018222518A JP7163150B2 (ja) 2018-11-28 2018-11-28 モータ制御装置
PCT/JP2019/044626 WO2020110740A1 (ja) 2018-11-28 2019-11-14 モータ制御装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113165689A CN113165689A (zh) 2021-07-23
CN113165689B true CN113165689B (zh) 2022-11-29

Family

ID=70853686

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201980076247.2A Active CN113165689B (zh) 2018-11-28 2019-11-14 马达控制装置

Country Status (5)

Country Link
US (1) US11831265B2 (zh)
JP (1) JP7163150B2 (zh)
CN (1) CN113165689B (zh)
DE (1) DE112019005251T5 (zh)
WO (1) WO2020110740A1 (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7019764B1 (ja) * 2020-08-18 2022-02-15 三菱電機株式会社 交流回転機の制御装置及び電動車両
CN112054744B (zh) * 2020-09-18 2022-07-05 中国第一汽车股份有限公司 一种逆变器温度控制方法、系统、车辆及介质
CN113612415B (zh) * 2021-07-29 2024-07-26 珠海格力节能环保制冷技术研究中心有限公司 一种电机控制方法、装置、存储介质及控制系统
CN116915029B (zh) * 2023-09-11 2023-12-19 深圳市省油灯网络科技有限公司 一种电源变换器的控制方法、装置、系统及存储介质

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009207323A (ja) * 2008-02-29 2009-09-10 Mitsubishi Heavy Ind Ltd モータの制御装置
CN101919151A (zh) * 2008-01-18 2010-12-15 三菱电机株式会社 电力变换器的控制装置
JP2011097672A (ja) * 2009-10-27 2011-05-12 Toshiba Corp インバータ装置
CN104578874A (zh) * 2013-10-17 2015-04-29 丰田自动车株式会社 电力控制器
CN108141157A (zh) * 2015-10-16 2018-06-08 日本精工株式会社 电动机控制装置以及搭载了该电动机控制装置的电动助力转向装置

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5167697B2 (ja) 2007-06-01 2013-03-21 日産自動車株式会社 モータ制御方法およびモータ制御装置
JP4798075B2 (ja) * 2007-06-26 2011-10-19 トヨタ自動車株式会社 モータ駆動システム
JP5968805B2 (ja) * 2013-02-28 2016-08-10 日立オートモティブシステムズ株式会社 モータ装置およびモータ駆動装置
JP6062327B2 (ja) * 2013-07-09 2017-01-18 日立オートモティブシステムズ株式会社 インバータ装置および電動車両

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101919151A (zh) * 2008-01-18 2010-12-15 三菱电机株式会社 电力变换器的控制装置
JP2009207323A (ja) * 2008-02-29 2009-09-10 Mitsubishi Heavy Ind Ltd モータの制御装置
JP2011097672A (ja) * 2009-10-27 2011-05-12 Toshiba Corp インバータ装置
CN104578874A (zh) * 2013-10-17 2015-04-29 丰田自动车株式会社 电力控制器
CN108141157A (zh) * 2015-10-16 2018-06-08 日本精工株式会社 电动机控制装置以及搭载了该电动机控制装置的电动助力转向装置

Also Published As

Publication number Publication date
US20220029573A1 (en) 2022-01-27
CN113165689A (zh) 2021-07-23
DE112019005251T5 (de) 2021-07-22
WO2020110740A1 (ja) 2020-06-04
JP7163150B2 (ja) 2022-10-31
US11831265B2 (en) 2023-11-28
JP2020089136A (ja) 2020-06-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN113165689B (zh) 马达控制装置
CN111418147B (zh) 马达驱动系统
EP3562029B1 (en) Electric power steering device
EP2194643B1 (en) Controller for electric motor
JP6260502B2 (ja) モータ制御装置
US9896121B2 (en) Electric power steering apparatus
US20020109474A1 (en) Motor control device
US20160241183A1 (en) Controller
EP3683956B1 (en) Motor control device, electric actuator product and electric power steering device
EP1863163B1 (en) Motor controller
WO2018139298A1 (ja) 交流電動機の制御装置
US20230402947A1 (en) Method for limiting the electric power regenerated by a synchronous type electric motor
WO2017208652A1 (ja) モータ制御装置
EP3675351A1 (en) Electric power steering device
JP5345433B2 (ja) 操舵制御装置
JP2019201444A (ja) インバータ制御装置およびインバータ制御方法
JP2021118580A (ja) モータ制御装置、電動アクチュエータ製品及び電動パワーステアリング装置
WO2024190626A1 (ja) モータ制御装置および電気車
WO2024069745A1 (ja) インバータ制御装置
US11884339B2 (en) Method for operating a steering system, control unit for a steering system and steering system
JP7552291B2 (ja) モータ制御方法及びモータ制御システム
JP7117252B2 (ja) 電力変換装置
WO2021224958A1 (ja) モータ制御装置、及び電動パワーステアリング装置
JP2003128398A (ja) バッテリーフォークリフトの誘導電動機制御方法、これに供する装置、およびプログラム
JP5446070B2 (ja) ジェネレータ及びモータの制御装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant