JP2007236161A - Switched reluctance motor - Google Patents

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光二 佐々木
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To achieve high motor output characteristics over the whole rotational speed ranging, from low rotational speed to high rotational speed. <P>SOLUTION: In a control unit 1 for performing PWM control on a switched reluctance motor 2, maps 11, 12, 13 for obtaining duty, a switch-on angle and an angle of lead of switch-on angle of PWM control according to the operation amount of accelerator and rotational speed are provided. According to the input operation amount of accelerator and the detected rotational speed, each value is set by CPU 3, and a motor 2 is drive controlled based on the set value. Since control is not performed only by rotational speed; as an example, if it is applied to an electric cart, the target output can be matched with the pedaling amount (operational amount) in accelerator pedal; and thereby the motor output can be changed according the pedaling amount of the accelerator. In this case, the accelerator can be operated with the same feeling as of a cart having an internal combustion engine. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、スイッチトリラクタンスモータの制御装置に関するものである。   The present invention relates to a control device for a switched reluctance motor.

従来、ロータに複数の磁性体からなる突極部を設け、ロータを外囲するように同軸的に配設されたステータに複数の内向突極部を設け、各内向突極部にそれぞれ巻線して励磁コイルを形成し、各励磁コイルに選択的に通電することにより、ステータの内向突極部にロータの突極部を磁気吸引してロータに回転トルクを発生させるようにしたスイッチトリラクタンスモータが知られている。このSRモータにあっては、マグネットを必要としないため構造が簡単であることから、悪環境に対処し易くかつ安価に小型高出力化が可能であるなどの利点があり、種々のモータ装置への適用が考えられ、例えば電動カートなどの電動車両としての駆動モータに利用することも考えられている。   Conventionally, a salient pole portion made of a plurality of magnetic bodies is provided on a rotor, a plurality of inward salient pole portions are provided on a stator that is coaxially arranged so as to surround the rotor, and windings are provided on each inward salient pole portion. In this way, a switched reluctance is formed by forming a magnetizing coil and selectively energizing each magnetizing coil to magnetically attract the salient pole part of the rotor to the inward salient pole part of the stator to generate rotational torque in the rotor. A motor is known. Since this SR motor does not require a magnet and has a simple structure, it has advantages such as being easy to cope with a bad environment and being able to reduce the size and increase the output at a low cost. For example, it may be used for a drive motor as an electric vehicle such as an electric cart.

上記スイッチトリラクタンスモータの制御として高回転速度時の対策が考えられており、例えば回転子(ロータ)の実際の回転速度及び設定された目標回転速度の少なくとも一方に基づき回転子の回転状態を判断してその判断結果に応じて回転子の低回転速度領域ではPWM制御し、高回転速度領域では進み角制御するようにしたものがある(例えば特許文献1参照)。
特開平3−143285号公報
As a control of the switched reluctance motor, a countermeasure at high rotational speed is considered. For example, the rotational state of the rotor is determined based on at least one of the actual rotational speed of the rotor (rotor) and the set target rotational speed. In some cases, PWM control is performed in the low rotation speed region of the rotor and advance angle control is performed in the high rotation speed region according to the determination result (see, for example, Patent Document 1).
Japanese Patent Laid-Open No. 3-143285

しかしながら、低回転速度領域では進み角制御をしていないくても巻線電流を十分に流すことができるが、上記特許文献の制御にあっては、使用するパワー素子の容量の制限から電流フィードバック制御行っている。そのため電流検出器を設けていることから、部品点数の増大及びそれに伴って装置が高騰化するという問題があった。   However, in the low rotation speed region, the winding current can flow sufficiently even if the lead angle control is not performed. However, in the control of the above patent document, the current feedback is performed due to the limitation of the capacity of the power element to be used. Control is going on. For this reason, since the current detector is provided, there is a problem that the number of parts increases and the apparatus becomes so expensive.

また、上記特許文献のものにあっては、インダクタンスの変化について減少期間と増加期間とが続けて記載されていることから、インダクタンスの増減が連続的に変化するものであり、その場合には進角制御により回生制動によるブレーキ発生要因となってしまうという問題がある。   Further, in the above-mentioned patent document, since the decrease period and the increase period are continuously described with respect to the change of the inductance, the increase / decrease of the inductance continuously changes. There is a problem that the angle control causes a brake generation by regenerative braking.

一般に高回転速度側では進み角制御を行うことで効率およびモータ出力を改善することができる。しかし、高回転速度になるに従い、転流の間隔が短くなり各相の通電時間が減少し、巻線電流の立ち上り時間の影響が相対的に大きくなって、十分な巻線電流が確保できなくなる。そのため、高回転速度側でモータ出力が落ち込み、電動カートなどでは最高速度が抑えられてしまうという問題がある。   Generally, efficiency and motor output can be improved by performing advance angle control on the high rotation speed side. However, as the rotational speed becomes higher, the commutation interval becomes shorter, the energization time of each phase decreases, the effect of the rise time of the winding current becomes relatively large, and sufficient winding current cannot be secured. . Therefore, there is a problem that the motor output drops on the high rotation speed side, and the maximum speed is suppressed in an electric cart or the like.

このような課題を解決して、低回転速度領域から高回転速度領域に至る全回転速度領域で高いモータ特性を実現するために本発明に於いては、スイッチトリラクタンスモータの目標出力を設定する目標出力設定手段と、前記スイッチトリラクタンスモータの回転速度を検出する回転速度検出手段と、前記スイッチトリラクタンスモータをPWM制御する駆動制御手段と、前記目標出力と前記回転速度とに対応して前記スイッチトリラクタンスモータの通電形態を設定する通電形態設定手段とを有し、前記駆動制御手段が、前記設定された目標出力と前記検出された回転速度に応じて前記通電形態設定手段にて設定された前記通電形態に基づいて前記スイッチトリラクタンスモータの駆動を制御するものとした。   In order to solve such problems and realize high motor characteristics in the entire rotational speed region from the low rotational speed region to the high rotational speed region, in the present invention, the target output of the switched reluctance motor is set. Corresponding to the target output setting means, the rotational speed detection means for detecting the rotational speed of the switched reluctance motor, the drive control means for PWM controlling the switched reluctance motor, the target output and the rotational speed An energization form setting means for setting an energization form of the switched reluctance motor, and the drive control means is set by the energization form setting means according to the set target output and the detected rotational speed. Further, the driving of the switched reluctance motor is controlled based on the energization mode.

特に、前記通電形態が、前記目標出力と前記回転速度とに対応して設定される前記PWM制御のデューティと、前記目標出力と前記回転速度とに対応して設定される前記スイッチトリラクタンスモータの通電角と、前記目標出力と前記回転速度とに対応して設定される前記通電角の進角とにより設定されると良い。また、前記デューティと前記通電角と前記進角とが、前記目標出力と前記回転速度とに対応して作成された各マップにより設定されると良い。   In particular, the energization mode of the switched reluctance motor set according to the duty of the PWM control set corresponding to the target output and the rotational speed, and the target output and the rotational speed. It may be set by an energization angle and an advance angle of the energization angle set corresponding to the target output and the rotation speed. Further, the duty, the energization angle, and the advance angle may be set by each map created corresponding to the target output and the rotation speed.

このように本発明によれば、スイッチリラクタンスモータをPWM制御すると共に、その通電形態をスイッチトリラクタンスモータの目標出力と回転速度とに対応して設定した通電形態設定手段を用い、目標出力と回転速度とに応じて通電形態を設定することから、回転速度だけで制御することがないため、例えば電動カートに適用した場合に目標出力をアクセルペダルの踏み込み量(操作量)に対応づけることにより、アクセル踏み込み量に応じてデューティを変化させることができるなど、内燃機関搭載カートと同様の感覚でアクセル操作することができる。   Thus, according to the present invention, the switch reluctance motor is PWM-controlled, and the energization mode setting means that sets the energization mode corresponding to the target output and rotation speed of the switched reluctance motor is used. Since the energization mode is set according to the speed, it is not controlled only by the rotation speed, so for example, by applying the target output to the accelerator pedal depression amount (operation amount) when applied to an electric cart, The accelerator operation can be performed with a feeling similar to that of the cart equipped with the internal combustion engine, such that the duty can be changed in accordance with the accelerator depression amount.

特に、通電形態がPWM制御のデューティと通電角とその進角とを対象とし、それらを回転速度及び目標出力に応じて設定することにより、低回転速度側ではデューティ100%以下でのPWM制御と進角とによる効率的な制御を行い、高回転速度側ではデューティ100%でさらに通電角を増大しかつ進角させることによりダイナミックレンジの大きな制御を簡単に行うことができる。また、それらの設定を目標出力と回転速度に対応して求めるマップを用いることにより、簡単に設定することができる。   In particular, the energization mode targets the duty of PWM control, the energization angle and its advance angle, and sets them according to the rotation speed and the target output, so that PWM control with a duty of 100% or less on the low rotation speed side Efficient control based on the advance angle is performed, and on the high rotation speed side, the energization angle is further increased and the advance angle is increased at a duty of 100%, so that control with a large dynamic range can be easily performed. Moreover, it can set easily by using those maps which obtain | require those settings corresponding to a target output and a rotational speed.

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。図1は、本発明が適用された電動カートに搭載される駆動モータ制御装置の概略ブロック図である。目標設定値として図示されないアクセルペダルの踏み込み量であって良いアクセル操作信号が駆動制御手段としての制御ユニット1に入力し、それに応じて制御ユニット1から出力される駆動制御信号に応じて本発明の対象となるスイッチトリラクタンスモータ(以下、「SRモータ」とする)2が駆動制御される。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic block diagram of a drive motor control device mounted on an electric cart to which the present invention is applied. An accelerator operation signal, which may be a depression amount of an accelerator pedal (not shown) as a target set value, is input to the control unit 1 as drive control means, and according to the drive control signal output from the control unit 1 according to the accelerator operation signal. A target switched reluctance motor (hereinafter referred to as “SR motor”) 2 is driven and controlled.

制御ユニット1には、目標出力としてのアクセル操作信号が入力され、それに応じて目標出力を設定する目標出力設定手段としてのCPU3と、SRモータ2に通電するためのドライバ回路4とが設けられている。また、SRモータ2にはそのロータの回転速度を検出する回転速度検出手段としての回転センサ6が設けられ、回転センサ6により検出された回転検出信号がCPU3に入力するようになっている。なお、回転センサ6にあっては、ロータ位置または回転角度を検出するもの(角度センサ)であって良く、その場合にはCPU3で回転速度に換算する。   The control unit 1 is provided with an accelerator operation signal as a target output, and a CPU 3 as target output setting means for setting the target output in response thereto, and a driver circuit 4 for energizing the SR motor 2. Yes. The SR motor 2 is provided with a rotation sensor 6 as a rotation speed detecting means for detecting the rotation speed of the rotor, and a rotation detection signal detected by the rotation sensor 6 is input to the CPU 3. The rotation sensor 6 may be one that detects the rotor position or rotation angle (angle sensor). In this case, the CPU 3 converts the rotation speed into a rotation speed.

本発明に基づくSRモータ2にあっては、図2で示される3相構造のものであって良い。例えば、ロータ7には4つの半径方向外向き突極部が設けられ、ロータ7を同軸に外囲する円環状のステータ8には6つの半径方向内向き突極部が設けられていると共に、ステータ8の各突極部にはU相・V相・W相の各励磁コイルLu・Lv・Lwが巻回されかつ対向位置同士で連結されている。この図示例のものにあっては、ステータ8の各対向する一対の突極部の一方がN極となって、他方がS極となるように上記巻線が行われている。   The SR motor 2 according to the present invention may have a three-phase structure shown in FIG. For example, the rotor 7 is provided with four radially outward salient pole portions, the annular stator 8 coaxially surrounding the rotor 7 is provided with six radially inward salient pole portions, U-phase, V-phase, and W-phase exciting coils Lu, Lv, and Lw are wound around the salient pole portions of the stator 8 and connected to each other at opposing positions. In the illustrated example, the winding is performed such that one of a pair of opposed salient pole portions of the stator 8 is an N pole and the other is an S pole.

図2に、上記ドライバ回路4の一例を示す。図2にあっては、電源としての図示されないバッテリからの電源ライン(電圧Vb)に並列接続された各トランジスタQ1・Q2・Q3を介して各相の一方の励磁コイルLu・Lv・Lwが接続され、各相の他方の励磁コイルLu・Lv・Lwが各トランジスタQ4・Q5・Q6を介して接地されている。なお、各ダイオードD1・D2・D3・D4・D5・D6は還流用である。   FIG. 2 shows an example of the driver circuit 4. In FIG. 2, one excitation coil Lu, Lv, and Lw of each phase is connected through each transistor Q1, Q2, and Q3 connected in parallel to a power supply line (voltage Vb) from a battery (not shown) as a power source. The other exciting coils Lu, Lv, and Lw of each phase are grounded through the transistors Q4, Q5, and Q6. The diodes D1, D2, D3, D4, D5, and D6 are for reflux.

各トランジスタQ1〜Q6は、例えばU相励磁コイルLu・V相励磁コイルLv・W相励磁コイルLwの順にロータ7の回転に合わせてまき巻線電流を流すコイルを切り換えるように、CPU3からの制御信号に応じてオン・オフする。その通電制御にあってはPWM制御を行うものであり、CPU3から各トランジスタQ1〜Q6にはPWM制御信号を含む駆動制御信号が出力され、SRモータ2をデューティ制御することができるようになっている。   The transistors Q1 to Q6 are controlled by the CPU 3 so that, for example, the U-phase exciting coil Lu, the V-phase exciting coil Lv, and the W-phase exciting coil Lw are switched in order of the coil through which the winding current flows in accordance with the rotation of the rotor 7. Turns on / off according to the signal. In the energization control, PWM control is performed, and a drive control signal including a PWM control signal is output from the CPU 3 to each of the transistors Q1 to Q6, so that the SR motor 2 can be duty controlled. Yes.

図3に、低回転速度側と高回転速度側とにおける通電制御について、U相励磁コイルLuを代表として示す。図の最上段にインダクタンスの変化を示し、それに対応する各トランジスタQ1・Q4のオン・オフ要領について上段側に低回転速度の場合を示し、下段側に高回転速度の場合を示す。なお、インダクタンスの変化については、実線で示されるU相励磁コイルLuの他に、参考として、V相励磁コイルLvを破線で示し、W相励磁コイルLwを一点鎖線で示している。   FIG. 3 shows the U-phase excitation coil Lu as a representative of the energization control on the low rotation speed side and the high rotation speed side. In the uppermost part of the figure, the change in inductance is shown, and the corresponding on / off procedure of the transistors Q1 and Q4 is shown on the upper side with a low rotational speed, and on the lower stage with a high rotational speed. Regarding the change in inductance, in addition to the U-phase excitation coil Lu indicated by a solid line, for reference, the V-phase excitation coil Lv is indicated by a broken line and the W-phase excitation coil Lw is indicated by a one-dot chain line.

本図示例のSRモータ2にあっては、図4に示されるように、ロータ7の突極部7aの回転方向幅θprと、ステータ8の内向突極部8aの回転方向幅θpsと、隣り合う内向突極部8a間の回転方向幅θsとが互いに同一幅(角度)であり、図3に示されるようにインダクタンスの変化に最低値が所定区間連続する区間Jminが生じる。回転により突極部7a及び内向突極部8a同士の重なり合い部分が増大することによりインダクタンスが増大し(図3の区間Jinc)、重なり合い部分が減少することによりインダクタンスが減少する。尚、図示例では上記したようにθpr=θps=θtとした場合であり、その場合にはθpr=θps=θt=30度(機械角)になるが、上記各幅を同一幅に限るものではない。θpr=θpsの関係を保持しつつそれらの値を大きく(θtを減少)しても良く、その場合にはインダクタンスが図3の二点鎖線で示されるように変化し、インダクタンスの増大する区画Jincをより大きくすることができ、通電角を増加することで高出力化し得る。   In the SR motor 2 of the illustrated example, as shown in FIG. 4, the rotation direction width θpr of the salient pole portion 7 a of the rotor 7 and the rotation direction width θps of the inward salient pole portion 8 a of the stator 8 are adjacent to each other. The rotation direction width θs between the matching inward salient pole portions 8a are the same width (angle), and as shown in FIG. 3, there is a section Jmin in which the minimum value continues for a predetermined section in the change in inductance. When the overlapping portion between the salient pole portion 7a and the inward salient pole portion 8a is increased by the rotation, the inductance is increased (section Jinc in FIG. 3), and the inductance is decreased when the overlapping portion is reduced. In the illustrated example, θpr = θps = θt is set as described above. In this case, θpr = θps = θt = 30 degrees (mechanical angle). However, the widths are not limited to the same width. Absent. These values may be increased (θt is decreased) while maintaining the relationship of θpr = θps. In that case, the inductance changes as shown by a two-dot chain line in FIG. Can be made larger, and the output can be increased by increasing the energization angle.

低回転速度側では、3相駆動の場合の所謂120度(電気角)通電方式で通電制御を行う。その120度の通電角は図のALで示される範囲となる。図に示されるように通電角ALでの通電制御はPWM制御により行うものであり、その場合には接地側トランジスタQ4を通電角ALの間オン状態とし、電源側トランジスタQ1をデューティに応じてオン・オフさせる。   On the low rotation speed side, energization control is performed by a so-called 120 degree (electrical angle) energization method in the case of three-phase driving. The conduction angle of 120 degrees is in a range indicated by AL in the figure. As shown in the figure, the energization control at the energization angle AL is performed by PWM control. In this case, the ground side transistor Q4 is turned on during the energization angle AL, and the power supply side transistor Q1 is turned on according to the duty.・ Turn it off.

さらに、インダクタンスの上昇区間Jincの開始から通電するのではなく、上記最低値が連続する区間Jminにある内から通電開始する。その通電開始点に対する区間Jincの開始より区間Jmin側への進み角をON進角BLとする。また、通電角ALの終点に対する区間Jincの終点より前となる進み角をOFF進角CLとする。なお、区間Jminの開始から通電区間ALの開始までをON遅角DL、区間Jincの開始から通電区間ALの終点までをOFF遅角ELとし、進角を遅角に換算して制御しても良い。   Further, the energization is started not from the start of the inductance increasing section Jinc but from the section Jmin where the minimum value is continuous. The advance angle from the start of the section Jinc to the energization start point to the section Jmin side is defined as the ON advance angle BL. Further, the advance angle before the end point of the section Jinc with respect to the end point of the energization angle AL is defined as the OFF advance angle CL. Note that the ON delay DL is set from the start of the section Jmin to the start of the energization section AL, and the OFF delay EL is set from the start of the section Jinc to the end point of the energization section AL. good.

高回転速度側で高出力時には、図3の下段側に示されるように、デューティ100%とし、かつ通電角AHを120度よりも増大させると共に、その終わり位置を進角させるべくOFF進角EHを進ませている。結果として、図に示されるように他のON進角BH・ON遅角DH・OFF進角CHがそれぞれ変化する。   At the time of high output on the high rotation speed side, as shown in the lower side of FIG. 3, the duty is set to 100%, the energization angle AH is increased more than 120 degrees, and the OFF advance angle EH is advanced to advance the end position. Is progressing. As a result, as shown in the figure, the other ON advance angle BH, ON delay angle DH, and OFF advance angle CH change.

上記制御に用いる各設定値としてのPWMデューティ・通電角・OFF進角を求めるための通電形態設定手段としてマップ化した例をそれぞれ図5・図6・図7に示す。各マップとも、アクセル操作量及び回転速度に応じて各設定値を求める。それらデューティ用マップ11と通電角用マップ12とOFF進角用マップ13とにあっては図1に示されるようにCPU3と接続されていて良い。尚、通電形態設定手段としては、マップ化したものに限られるものではなく、例えば基準となるいくつかの点での各設定値を設定して、それらの間を補間計算で求めるようにしても良い。その補間計算による場合を図5で例示すると、図に示されるように各基準となる点P0〜P5を設定し、各点を直線または曲線となる式で補間する。   Examples mapped as energization mode setting means for obtaining the PWM duty, energization angle, and OFF advance angle as the set values used for the control are shown in FIGS. 5, 6, and 7, respectively. In each map, each set value is obtained according to the accelerator operation amount and the rotation speed. The duty map 11, the energization angle map 12, and the OFF advance map 13 may be connected to the CPU 3 as shown in FIG. Note that the energization mode setting means is not limited to a map, and for example, each set value at some reference points may be set, and an interval between them may be obtained by interpolation calculation. good. FIG. 5 shows an example of the case of the interpolation calculation. As shown in the figure, the reference points P0 to P5 are set, and each point is interpolated with an equation that becomes a straight line or a curve.

次に各マップについて示す。図5のマップでは、低回転速度側から所定の回転速度Ndまではアクセル操作量に比例してデューティも増大し、アクセル操作量が最大(100%)では所定の回転速度Nd以上の高回転速度側でデューティが100%になるようにされている。そのデューティ100%に達する点は、図に示されるように回転速度の上昇に伴ってアクセル操作量の最小側に連続的に移るようにされている。   Next, each map is shown. In the map of FIG. 5, the duty increases in proportion to the accelerator operation amount from the low rotation speed side to the predetermined rotation speed Nd, and when the accelerator operation amount is maximum (100%), the high rotation speed is equal to or higher than the predetermined rotation speed Nd. On the side, the duty is set to 100%. As shown in the figure, the point at which the duty reaches 100% is continuously shifted to the minimum side of the accelerator operation amount as the rotational speed increases.

図6のマップでは、低回転速度側から所定の回転速度Ndまではアクセル操作量の大小にかかわらず通電角ALを一定(120度)に設定し、所定の回転速度Nd以上では回転速度が増大するにつれてより小さなアクセル操作量から通電角AHを120度以上に増大させるようになっている。なお、最高回転速度かつ最大アクセル操作量で所定の最大通電角Amaxになるように増大する。図6の例ではその増大方法を比例的(線形)にし、2つの平面で構成されたマップとなっているが、より滑らかな制御とするために非線形化し、曲面で構成されたマップとしても良い。   In the map of FIG. 6, the energization angle AL is set constant (120 degrees) regardless of the amount of accelerator operation from the low rotational speed side to the predetermined rotational speed Nd, and the rotational speed increases above the predetermined rotational speed Nd. The energization angle AH is increased to 120 degrees or more from a smaller accelerator operation amount. It is increased so as to reach a predetermined maximum energization angle Amax at the maximum rotation speed and the maximum accelerator operation amount. In the example of FIG. 6, the increase method is proportional (linear) and the map is configured by two planes. However, in order to achieve smoother control, the map may be made non-linear and configured by curved surfaces. .

図7のマップでは、低回転速度側ではアクセル操作量にかかわらず回転速度の増大に応じてOFF進角が増大する(進む)ようになっている。なお、このマップでは上記各マップにおける所定の回転速度Ndより高い回転速度Nd2以上でかつアクセル操作量が大きい場合にOFF進角が回転速度の増大につれて減少するようになっている。その減少は、回転速度が高くなるにつれてアクセル操作量の小さい側から始まる。これは、通電角およびOFF進角が大きくなるとON進角が大きくなり、それがインダクタンスの減少部分に及ぶと制動トルクが発生するので、それを防ぐためにOFF進角を制限した例である。尚、OFF進角が小さくなり、駆動OFF後の巻線電流の低下途中でインダクタンスの減少部分に入るとやはり制動状態となるので、所望の出力や効率が得られるように適切なON進角、OFF進角および通電角とするのが望ましい。   In the map of FIG. 7, on the low rotational speed side, the OFF advance angle increases (advances) as the rotational speed increases regardless of the accelerator operation amount. In this map, when the rotational speed Nd2 is higher than the predetermined rotational speed Nd in each map and the accelerator operation amount is large, the OFF advance angle decreases as the rotational speed increases. The decrease starts from the side where the accelerator operation amount is small as the rotational speed increases. This is an example in which the OFF advance angle is limited to prevent the ON advance angle from increasing as the energization angle and the OFF advance angle increase, and the braking torque is generated when it reaches the reduced inductance portion. In addition, since the OFF advance angle becomes small and enters the reduced portion of the inductance in the middle of the decrease of the winding current after the drive is turned off, the braking state is also entered. Therefore, an appropriate ON advance angle, so as to obtain a desired output and efficiency, It is desirable to use an OFF advance angle and a conduction angle.

これら各マップからアクセル操作量及び回転速度に応じてPWMデューティ・通電角・OFF進角を求め、その設定値に基づいて図3に示されるように通電制御を行う。低回転速度での120度通電角一定の場合には、OFF進角CLを図7のマップにより変えた場合にはその進角分と同一の進角にてON進角BLとなり、巻線電流をデューティで制御することになる。   From these maps, the PWM duty, energization angle, and OFF advance angle are obtained according to the accelerator operation amount and the rotation speed, and energization control is performed based on the set values as shown in FIG. When the 120 ° conduction angle is constant at a low rotation speed, when the OFF advance CL is changed according to the map of FIG. 7, the ON advance BL is set at the same advance as the advance, and the winding current Is controlled by the duty.

尚、図示例の各マップは一例であり、使用環境に応じてそれぞれのマップ形状を適宜変えて用いることができる。例えば図示例で線形に変化する部分を曲線で変化するマップ形状としても良い。マップ形状を自由に設計変更することができ、それによりSRモータ2を用いた装置の使用条件に合わせた適切な制御を容易に行うことができる。   In addition, each map of the example of illustration is an example, and can change and use each map shape suitably according to use environment. For example, a linearly changing portion in the illustrated example may be a map shape that changes with a curve. It is possible to freely change the design of the map shape, and thus it is possible to easily perform appropriate control in accordance with the use conditions of the apparatus using the SR motor 2.

本発明によれば図8(a)に示されるようなモータ出力特性を得ることができる。従来の120度通電方式の場合には図8(b)に示されるようになる。それは、高回転速度側では進み角制御を行うことで効率及びモータ出力が向上するが、1相当たりの駆動する時間は高回転速度になるにしたがって減少することから、巻線電流の立ち上がり時間が影響して十分な巻線電流が確保できなくなるためであり、図8(b)に示されるように高回転速度側でモータ出力が落ち込むようになる。   According to the present invention, motor output characteristics as shown in FIG. 8A can be obtained. In the case of the conventional 120-degree energization method, it is as shown in FIG. The efficiency and motor output are improved by performing the lead angle control on the high rotation speed side, but the drive time per phase decreases as the rotation speed increases, so the rise time of the winding current This is because a sufficient winding current cannot be secured due to the influence, and the motor output falls on the high rotation speed side as shown in FIG.

それに対して本制御装置にあっては、低回転速度側(図示例では回転速度Nd以下)では120度通電角ALでPWMデューティの高い通電を行うと巻線電流が大きくなり過ぎるため、使用するパワー素子にて許容される電流値内で必要な電流を確保できる最大のPWMのデューティを回転速度に対応させて設定することにより、電流検出手段を用いずに巻線電流を抑制することができる。さらに、図示例のように、最大デューティとアクセル操作量の最大値とを対応させることで、電流フィードバック制御と同じ出力制御となる同等のダイナミックレンジを確保することができ、従来の電流フィードバック制御と同様の感覚となる制御を行うことができる。   On the other hand, this control device is used because the winding current becomes too large when energization with a high PWM duty is performed at a 120-degree conduction angle AL on the low rotation speed side (rotation speed Nd or less in the illustrated example). By setting the maximum PWM duty that can secure the necessary current within the current value allowed by the power element corresponding to the rotation speed, the winding current can be suppressed without using the current detection means. . Furthermore, as shown in the example, by associating the maximum duty with the maximum value of the accelerator operation amount, an equivalent dynamic range that is the same output control as the current feedback control can be secured, and the conventional current feedback control and It is possible to perform control that gives the same feeling.

高回転速度側(図示例では回転速度Nd以上)では通電角AHを120度より増大させることも行う。そして、最大通電角Amaxと最大アクセル操作量(100%)とを対応させており、それにより高回転速度側での出力(アクセル)制御のダイナミックレンジを120度通電角制御よりも大きくすることができる。OFF進角については、効率と出力との関係を考慮して適切な進角量を設定すると良い。図示例では図7のマップに示されるように回転速度とアクセル操作量との最大値近傍に至るまでOFF進角を増大させ、最大進角となってからは回転速度とアクセル操作量との最大値に至るまで減少させている。これは、ON進角が大きくなり通電角の開始が制動トルクの発生する領域に入り込まないように、そして所望の出力を得るために通電角を優先させた場合で、電動カートなどの電動車両の運転条件やSRモータ2の特性などに応じて任意に設定するものであって良い。これにより、図8(a)に示すように、高回転速度側でのモータ出力の落ち込みを防止することができ、最高速度をより一層高めることができる。   On the high rotation speed side (in the illustrated example, the rotation speed Nd or higher), the conduction angle AH is also increased from 120 degrees. The maximum energization angle Amax and the maximum accelerator operation amount (100%) are associated with each other, so that the dynamic range of the output (accelerator) control on the high rotational speed side can be made larger than that of the 120 ° energization angle control. it can. As for the OFF advance angle, an appropriate advance amount may be set in consideration of the relationship between efficiency and output. In the illustrated example, as shown in the map of FIG. 7, the OFF advance angle is increased until it reaches the maximum value of the rotation speed and the accelerator operation amount, and after reaching the maximum advance angle, the maximum of the rotation speed and the accelerator operation amount is reached. It has been reduced to the value. This is a case where the ON advance angle becomes large and the start of the energization angle does not enter the region where the braking torque is generated, and the energization angle is given priority in order to obtain a desired output. It may be set arbitrarily according to the operating conditions, the characteristics of the SR motor 2, and the like. Thereby, as shown to Fig.8 (a), the fall of the motor output in the high rotational speed side can be prevented, and the maximum speed can be raised further.

本発明によれば回転速度とアクセル操作量とをパラメータとして通電制御に用いる設定値(図示例ではデューティ・通電角・OFF進角)をマップから求めるようにしており、これにより簡単に必要な制御値を設定することができると共に、アクセル操作量から積極的に出力制御を行うことができる。これにより、電動カートなどの電動車両に適用した場合に、内燃機関搭載車両と同様の運転感覚となり、乗り換えても違和感を生じることがない。   According to the present invention, the setting values (duty, energization angle, OFF advance angle in the illustrated example) used for energization control are obtained from the map using the rotation speed and the accelerator operation amount as parameters, and this makes it possible to easily perform necessary control. A value can be set, and output control can be actively performed from the accelerator operation amount. As a result, when applied to an electric vehicle such as an electric cart, the driving feeling is the same as that of a vehicle equipped with an internal combustion engine, and a sense of incongruity does not occur even when changing.

また、通電角AL・AHを進角させて通電開始した場合に、インダクタンスの増大・減少または増大・減少・保持が繰り返されるSRモータにあっては進角が大きいとその通電部分がインダクタンスの減少部分にかかり制動になってしまうが、上記したようにインダクタンスの最低値となる区間Jmin内にON進角を留めることから制動となることがなく、高回転速度側での進角増大において効率低下となることがなく、効果が大となる。   In addition, when the energization angle AL / AH is advanced and energization is started, in the SR motor in which the increase / decrease or increase / decrease / hold of the inductance is repeated, if the advance angle is large, the energized portion reduces the inductance. Although the brake is applied to the portion, as described above, the ON advance angle is kept within the section Jmin where the inductance is the minimum value, so that the brake does not occur and the efficiency decreases when the advance angle increases on the high rotational speed side. The effect is great.

本発明が適用された電動カートに搭載される駆動モータ制御装置の概略ブロック図である。It is a schematic block diagram of the drive motor control apparatus mounted in the electric cart to which this invention was applied. ドライバ回路を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows a driver circuit. インダクタンスの変化と通電要領を示す図である。It is a figure which shows the change of an inductance, and the energization point. スイッチトリラクタンスモータの要部拡大説明図である。It is principal part expansion explanatory drawing of a switched reluctance motor. デューティ用のマップを示す図である。It is a figure which shows the map for duty. 通電角用のマップを示す図である。It is a figure which shows the map for conduction angles. OFF進角用のマップを示す図である。It is a figure which shows the map for OFF advance. (a)は本発明によるモータ出力特性を示す図であり、(b)は120度通電方式の場合のモータ出力特性を示す(a)に対応する図である。(A) is a figure which shows the motor output characteristic by this invention, (b) is a figure corresponding to (a) which shows the motor output characteristic in the case of a 120 degree | times energization system.

符号の説明Explanation of symbols

1 制御ユニット
2 スイッチトリラクタンスモータ(SRモータ)
3 CPU
4 ドライバ回路
6 回転センサ
11 デューティ用マップ
12 通電角用マップ
13 OFF進角用マップ
1 Control unit 2 Switched reluctance motor (SR motor)
3 CPU
4 Driver Circuit 6 Rotation Sensor 11 Duty Map 12 Energization Angle Map 13 OFF Advance Map

Claims (3)

スイッチトリラクタンスモータの目標出力を設定する目標出力設定手段と、前記スイッチトリラクタンスモータの回転速度を検出する回転速度検出手段と、前記スイッチトリラクタンスモータをPWM制御する駆動制御手段と、前記目標出力と前記回転速度とに対応して前記スイッチトリラクタンスモータの通電形態を設定する通電形態設定手段とを有し、
前記駆動制御手段が、前記設定された目標出力と前記検出された回転速度に応じて前記通電形態設定手段にて設定された前記通電形態に基づいて前記スイッチトリラクタンスモータの駆動を制御することを特徴とするスイッチトリラクタンスモータの制御装置。
Target output setting means for setting a target output of the switched reluctance motor, rotational speed detection means for detecting the rotational speed of the switched reluctance motor, drive control means for PWM controlling the switched reluctance motor, and the target output And an energization form setting means for setting an energization form of the switched reluctance motor corresponding to the rotational speed,
The drive control means controls the drive of the switched reluctance motor based on the energization form set by the energization form setting means according to the set target output and the detected rotational speed. A control device for a switched reluctance motor.
前記通電形態が、前記目標出力と前記回転速度とに対応して設定される前記PWM制御のデューティと、前記目標出力と前記回転速度とに対応して設定される前記スイッチトリラクタンスモータの通電角と、前記目標出力と前記回転速度とに対応して設定される前記通電角の進角とにより設定されることを特徴とする請求項1に記載のスイッチトリラクタンスモータの制御装置。   The duty of the PWM control that is set corresponding to the target output and the rotation speed, and the conduction angle of the switched reluctance motor set corresponding to the target output and the rotation speed. 2. The switched reluctance motor control device according to claim 1, wherein the control unit is set according to the target output and the advance angle of the energization angle set in correspondence with the rotation speed. 前記デューティと前記通電角と前記進角とが、前記目標出力と前記回転速度とに対応して作成された各マップにより設定されることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のスイッチトリラクタンスモータの制御装置。   3. The switch according to claim 1, wherein the duty, the energization angle, and the advance angle are set by each map created in correspondence with the target output and the rotation speed. 4. Control device for trilactance motor.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009136061A (en) * 2007-11-29 2009-06-18 Mitsuba Corp Control device of switched reluctance motor
JP2013021913A (en) * 2011-07-06 2013-01-31 Nidec Sr Drives Ltd Control of electrical machines
JP2017208890A (en) * 2016-05-16 2017-11-24 株式会社ミツバ Sr motor control apparatus

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