JP2008005671A

JP2008005671A - 永久磁石型回転電機の制御装置

Info

Publication number: JP2008005671A
Application number: JP2006175220A
Authority: JP
Inventors: Kota Kasaoka; 広太笠岡; Hidetaka Inoue; 秀毅井上
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2006-06-26
Filing date: 2006-06-26
Publication date: 2008-01-10
Anticipated expiration: 2026-06-26
Also published as: US20080007199A1; JP4754417B2; EP1873900B1; US7573227B2; DE602007011006D1; EP1873900A1

Abstract

【課題】適切な通電制御を行う。
【解決手段】制御部１４は、一次電圧と最大電圧との偏差である一次電圧偏差ΔＶを一次電圧Ｖの位相角βに応じてｄｑ座標上でのｄ軸電圧偏差成分ΔＶｄおよびｑ軸電圧偏差成分ΔＶｑに分解する。制御部１４は、ｄ軸電圧偏差成分ΔＶｄおよびｑ軸電圧偏差成分ΔＶｑに基づくｄ軸電流偏差成分ΔＩｄαおよびｑ軸電流偏差成分ΔＩｑαを合成して合成電流偏差ΔＩを算出し、合成電流偏差ΔＩに制御ゲインＫ（ｓ）を乗算して得られる合成電流補正量Ｉａｄｊをｄ軸電流補正成分ΔＩｄａｄｊおよびｑ軸電流補正成分ΔＩｑａｄｊに分解してｄ軸目標電流Ｉｄｃおよびｑ軸目標電流Ｉｑｃを補正する
【選択図】図１

Description

本発明は、永久磁石型回転電機の制御装置に関する。

従来、例えば永久磁石を有する回転子の界磁方向を界磁軸とし、この界磁軸に直交する方向をトルク軸とする回転磁束座標を用いたベクトル制御により、回転子を回転させる回転磁界を発生する固定子の電機子への通電が電源電圧に応じた最大電圧以下となるように制御する制御装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
この制御装置では、電動機の運転状態に応じて逆起電圧が増大することに伴い、電動機に誘起される電圧振幅が電源電圧に応じた最大電圧を超える場合に、界磁軸目標電流を補正することで、回転子の界磁量を等価的に弱めるようにして電流位相を制御する弱め界磁制御を実行するようになっている。
特開２００２−９５３００号公報

ところで、上記従来技術の一例に係る制御装置においては、例えばトルク軸をＹ軸とし、界磁軸をＸ軸とする座標面上において、電圧振幅が第１象限および第２象限内に存在する場合、つまり電圧進角が１８０°未満である場合には、弱め界磁制御によって電圧振幅を最大電圧円内に収束させることができる。
しかしながら、電圧振幅が第３象限内に存在する場合、つまり電圧進角が１８０°以上となる場合には、弱め界磁制御によって電圧振幅を最大電圧円内に収束させることができないという問題が生じる。
特に、電機子による回転磁界と回転子の永久磁石との間のマグネットトルクと、回転磁界と回転子の鉄心部との間の回転トルク、つまりリラクタンストルクとを併用して回転子を回転させる電動機においては、例えば図５に示すように、電圧進角が１８０°以上となる領域において出力可能な総トルクが最大となることから、この第３象限内の電圧振幅に対して電源電圧に応じた適切な通電を制御することが望まれている。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、適切な通電制御を行うことが可能な永久磁石型回転電機の制御装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決して係る目的を達成するために、請求項１に記載の発明の永久磁石型回転電機の制御装置は、永久磁石を具備する回転子と該回転子を回転させる回転磁界を発生する電機子を具備する固定子とを備える永久磁石型回転電機（例えば、実施の形態でのモータ１１）と、前記回転子の磁極位置を検出する磁極位置検出手段（例えば、実施の形態での回転センサ３３）と、前記磁極位置に応じて前記電機子に印加する電機子電圧の位相を設定しつつ、前記電機子に流れる電機子電流を、前記回転子の界磁方向を界磁軸とし、該界磁軸に直交する方向をトルク軸とする回転磁束座標を用いたベクトル制御により制御する電流制御手段（例えば、実施の形態での制御部１４）とを備える永久磁石型回転電機の制御装置であって、前記永久磁石型回転電機の一次電圧（例えば、実施の形態での一次電圧Ｖ）と、電源電圧に応じた最大電圧（例えば、実施の形態での電源電圧円振幅｜Ｖｏｍ｜）との偏差である一次電圧偏差（例えば、実施の形態での一次電圧偏差ΔＶ）を、前記一次電圧の位相角（例えば、実施の形態での位相角β）に応じて前記回転磁束座標での界磁軸電圧偏差成分（例えば、実施の形態でのｄ軸電圧偏差成分ΔＶｄ）およびトルク軸電圧偏差成分（例えば、実施の形態でのｑ軸電圧偏差成分ΔＶｑ）に分解し、各前記電圧偏差成分および界磁軸インダクタンス（例えば、実施の形態でのｄ軸インダクタンスＬｄ）およびトルク軸インダクタンス（例えば、実施の形態でのｑ軸インダクタンスＬｑ）に基づき、前記回転磁束座標での界磁軸電流偏差成分（例えば、実施の形態でのｄ軸電流偏差成分ΔＩｄα）およびトルク軸電流偏差成分（例えば、実施の形態でのｑ軸電流偏差成分ΔＩｑα）を算出する電流偏差算出手段（例えば、実施の形態でのステップＳ０１〜ステップＳ０４）と、各前記電流偏差成分がゼロとなるように、前記回転磁束座標での界磁軸目標電流（例えば、実施の形態でのｄ軸目標電流Ｉｄｃ）およびトルク軸目標電流（例えば、実施の形態でのｑ軸目標電流Ｉｑｃ）を修正する目標電流修正手段（例えば、実施の形態での界磁制御部２２）とを備えることを特徴としている。

上記構成の永久磁石型回転電機の制御装置によれば、一次電圧と最大電圧との偏差である一次電圧偏差から、界磁軸目標電流およびトルク軸目標電流を修正するための界磁軸電流偏差成分およびトルク軸電流偏差成分を算出することから、例えば一次電圧の電圧進角が１８０°以上となる状態であっても、一次電圧を電源電圧に応じた最大電圧以下に適切に収束させることができ、界磁軸目標電流のみを修正する場合に比べて、適切な通電制御を行うことができる。

また、請求項２に記載の発明の永久磁石型回転電機の制御装置は、永久磁石を具備する回転子と該回転子を回転させる回転磁界を発生する電機子を具備する固定子とを備える永久磁石型回転電機（例えば、実施の形態でのモータ１１）と、前記回転子の磁極位置を検出する磁極位置検出手段（例えば、実施の形態での回転センサ３３）と、前記磁極位置に応じて前記電機子に印加する電機子電圧の位相を設定しつつ、前記電機子に流れる電機子電流を、前記回転子の界磁方向を界磁軸とし、該界磁軸に直交する方向をトルク軸とする回転磁束座標を用いたベクトル制御により制御する電流制御手段（例えば、実施の形態での制御部１４）とを備える永久磁石型回転電機の制御装置であって、前記永久磁石型回転電機の一次電圧（例えば、実施の形態での一次電圧Ｖ）と、電源電圧に応じた最大電圧（例えば、実施の形態での電源電圧円振幅｜Ｖｏｍ｜）との偏差である一次電圧偏差（例えば、実施の形態での一次電圧偏差ΔＶ）を、前記一次電圧の位相角（例えば、実施の形態での位相角β）に応じて前記回転磁束座標での界磁軸電圧偏差成分（例えば、実施の形態でのｄ軸電圧偏差成分ΔＶｄ）およびトルク軸電圧偏差成分（例えば、実施の形態でのｑ軸電圧偏差成分ΔＶｑ）に分解し、各前記電圧偏差成分および界磁軸インダクタンス（例えば、実施の形態でのｄ軸インダクタンスＬｄ）およびトルク軸インダクタンス（例えば、実施の形態でのｑ軸インダクタンスＬｑ）に基づき、前記回転磁束座標での界磁軸電流偏差成分（例えば、実施の形態でのｄ軸電流偏差成分ΔＩｄα）およびトルク軸電流偏差成分（例えば、実施の形態でのｑ軸電流偏差成分ΔＩｑα）を算出する電流偏差算出手段（例えば、実施の形態でのステップＳ０１〜ステップＳ０４）と、各前記電流偏差成分を、前記一次電圧の位相角に応じた電流位相角（例えば、実施の形態での電流位相角α）に基づき合成して合成電流偏差（例えば、実施の形態での合成電流偏差ΔＩ）を算出する合成電流偏差算出手段（例えば、実施の形態でのステップＳ０５）と、前記合成電流偏差がゼロとなるように、前記回転磁束座標での界磁軸目標電流（例えば、実施の形態でのｄ軸目標電流Ｉｄｃ）およびトルク軸目標電流（例えば、実施の形態でのｑ軸目標電流Ｉｑｃ）を修正する目標電流修正手段（例えば、実施の形態での界磁制御部２２）とを備えることを特徴としている。

さらに、請求項３に記載の発明の永久磁石型回転電機の制御装置では、前記目標電流修正手段は、前記合成電流偏差に対して制御演算を行い、合成電流補正量（例えば、実施の形態での合成電流補正量Ｉａｄｊ）を算出する合成電流補正量算出手段（例えば、実施の形態でのステップＳ０６）と、前記合成電流補正量を、前記電流位相角に応じて前記回転磁束座標での界磁軸電流補正成分（例えば、実施の形態でのｄ軸電流補正成分ΔＩｄａｄｊ）およびトルク軸電流補正成分（例えば、実施の形態でのｑ軸電流補正成分ΔＩｑａｄｊ）に分解する電流補正量算出手段（例えば、実施の形態でのステップＳ０７）とを備え、各前記電流補正成分がゼロとなるように、前記界磁軸目標電流および前記トルク軸目標電流を修正することを特徴としている。

上記構成の永久磁石型回転電機の制御装置によれば、界磁軸目標電流およびトルク軸目標電流を修正するための界磁軸電流偏差成分およびトルク軸電流偏差成分を合成して得た合成電流偏差に対して、制御演算（例えば、制御ゲインの乗算等）を行い、この制御演算によって得られる合成電流補正量を界磁軸電流補正成分およびトルク軸電流補正成分に分解することから、例えば位相角の検出誤差や角度ずれ等が存在する場合であっても、回転磁束座標上での電流および電圧に対する補正方向にずれが生じてしまうことを防止することができる。

請求項１に記載の発明の永久磁石型回転電機の制御装置によれば、例えば一次電圧の電圧進角が１８０°以上となる状態であっても、一次電圧を電源電圧に応じた最大電圧以下に適切に収束させることができ、界磁軸目標電流のみを修正する場合に比べて、適切な通電制御を行うことができる。

また、請求項２に記載の発明の永久磁石型回転電機の制御装置によれば、例えば一次電圧の電圧進角が１８０°以上となる状態であっても、一次電圧を電源電圧に応じた最大電圧以下に適切に収束させることができ、界磁軸目標電流のみを修正する場合に比べて、適切な通電制御を行うことができる。
さらに、請求項３に記載の発明の永久磁石型回転電機の制御装置によれば、例えば位相角の検出誤差や角度ずれ等が存在する場合であっても、回転磁束座標上での電流および電圧に対する補正方向にずれが生じてしまうことを防止することができる。

以下、本発明の永久磁石型回転電機の制御装置の一実施形態について添付図面を参照しながら説明する。
本実施の形態による永久磁石型回転電機の制御装置１０（以下、単に、モータ制御装置１０と呼ぶ）は、例えば図１に示すように、ハイブリッド車両等の車両に駆動源として搭載されるブラシレスＤＣモータ１１（以下、単に、モータ１１と呼ぶ）を駆動制御するものであって、このモータ１１は、界磁に利用する永久磁石を有する回転子（図示略）と、この回転子を回転させる回転磁界を発生する固定子（図示略）とを備えて構成されている。
そして、モータ制御装置１０は、例えばバッテリ１２を直流電源とするパワードライブユニット（ＰＤＵ）１３と、制御部１４とを備えて構成されている。

このモータ制御装置１０において、複数相（例えば、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の３相）のモータ１１の駆動および回生作動は制御部１４から出力される制御指令を受けてパワードライブユニット（ＰＤＵ）１３により行われる。
ＰＤＵ１３は、例えばトランジスタのスイッチング素子を複数用いてブリッジ接続してなるブリッジ回路を具備するパルス幅変調（ＰＷＭ）によるＰＷＭインバータを備え、モータ１１と電気エネルギーの授受を行う高圧系のバッテリ１２が接続されている。
ＰＤＵ１３は、例えばモータ１１の駆動時等において制御部１４から入力されるスイッチング指令であるゲート信号（つまり、ＰＷＭ信号）に基づき、ＰＷＭインバータにおいて各相毎に対をなす各トランジスタのオン（導通）／オフ（遮断）状態を切り替えることによって、バッテリ１２から供給される直流電力を３相交流電力に変換し、３相のモータ１１のステータ巻線への通電を順次転流させることで、各相のステータ巻線に交流のＵ相電流ＩｕおよびＶ相電流ＩｖおよびＷ相電流Ｉｗを通電する。

制御部１４は、回転直交座標をなすｄｑ座標上で電流のフィードバック制御を行うものであり、例えば運転者のアクセル操作に係るアクセル開度等に応じて設定されるトルク指令Ｔｑに基づきｄ軸電流指令Ｉｄｃ及びｑ軸電流指令Ｉｑｃを演算し、ｄ軸電流指令Ｉｄｃ及びｑ軸電流指令Ｉｑｃに基づいて各相出力電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗを算出し、各相出力電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗに応じてＰＤＵ１３へゲート信号であるＰＷＭ信号を入力すると共に、実際にＰＤＵ１３からモータ１１に供給される各相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの何れか２つの相電流をｄｑ座標上の電流に変換して得たｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑと、ｄ軸電流指令Ｉｄｃ及びｑ軸電流指令Ｉｑｃとの各偏差がゼロとなるように制御を行う。

この制御部１４は、例えば、目標電流設定部２１と、界磁制御部２２と、電流偏差算出部２３と、電流制御部２４と、ｄｑ−３相変換部２５と、ＰＷＭ信号生成部２６と、フィルタ処理部２７と、３相−ｄｑ変換部２８と、回転数演算部２９とを備えて構成されている。

そして、この制御部１４には、ＰＤＵ１３からモータ１１に出力される３相の各相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗのうち、２相のＵ相電流ＩｕおよびＷ相電流Ｉｗを検出する各電流センサ３１，３１から出力される各検出信号Ｉｕｓ，Ｉｗｓと、バッテリ１２の端子電圧（電源電圧）ＶＢを検出する電圧センサ３２から出力される検出信号と、モータ１１のロータの回転角θＭ（つまり、所定の基準回転位置からのロータの磁極の回転角度）を検出する回転センサ３３から出力される検出信号と、外部の制御装置（図示略）から出力されるトルク指令Ｔｑとが入力されている。

目標電流設定部２１は、例えば外部の制御装置（図示略）から入力されるトルク指令Ｔｑ（例えば、運転者によるアクセルペダルの踏み込み操作量に応じて必要とされるトルクをモータ１１に発生させるための指令値）と、回転数演算部２９から入力されるモータ１１の回転数ＮＭとに基づき、ＰＤＵ１３からモータ１１に供給される各相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを指定するための電流指令を演算しており、この電流指令は、回転する直交座標上でのｄ軸目標電流Ｉｄｃ及びｑ軸目標電流Ｉｑｃとして界磁制御部２２へ出力されている。

この回転直交座標をなすｄｑ座標は、例えばロータの永久磁石による界磁極の磁束方向をｄ軸（界磁軸）とし、このｄ軸と直交する方向をｑ軸（トルク軸）としており、モータ１１のロータの回転位相に同期して回転している。これにより、ＰＤＵ１３からモータ１１の各相に供給される交流信号に対する電流指令として、直流的な信号であるｄ軸目標電流Ｉｄｃおよびｑ軸目標電流Ｉｑｃを与えるようになっている。

界磁制御部２２は、後述するように、例えばモータ１１の回転数ＮＭの増大に伴う逆起電圧の増大を抑制するようにしてｄ軸目標電流Ｉｄｃおよびｑ軸目標電流Ｉｑｃを補正する。

電流偏差算出部２３は、界磁制御部２２から入力されるｄ軸目標電流Ｉｄｃと、ｄ軸電流Ｉｄとの偏差ΔＩｄを算出するｄ軸電流偏差算出部２３ａと、界磁制御部２２から入力されるｑ軸目標電流Ｉｑｃと、ｑ軸電流Ｉｑとの偏差ΔＩｑを算出するｑ軸電流偏差算出部２３ｂとを備えて構成されている。

電流制御部２４は、例えばモータ回転数ＮＭに応じたＰＩ（比例積分）動作により、偏差ΔＩｄを制御増幅してｄ軸電圧指令値Ｖｄを算出し、偏差ΔＩｑを制御増幅してｑ軸電圧指令値Ｖｑを算出する。

ｄｑ−３相変換部２５は、回転数演算部２９から入力されるロータの回転角θＭを用いて、ｄｑ座標上でのｄ軸電圧指令値Ｖｄおよびｑ軸電圧指令値Ｖｑを、静止座標である３相交流座標上での電圧指令値であるＵ相出力電圧ＶｕおよびＶ相出力電圧ＶｖおよびＷ相出力電圧Ｖｗに変換する。

ＰＷＭ信号生成部２６は、例えば、正弦波状の各相出力電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗと、三角波からなるキャリア信号と、スイッチング周波数とに基づくパルス幅変調により、ＰＤＵ１３のＰＷＭインバータの各スイッチング素子をオン／オフ駆動させる各パルスからなるスイッチング指令であるゲート信号（つまり、ＰＷＭ信号）を生成する。

フィルタ処理部２７は、各電流センサ３１，３１により検出された各相電流に対する検出信号Ｉｕｓ，Ｉｗｓに対して、高周波成分の除去等のフィルタ処理を行い、物理量としての各相電流Ｉｕ，Ｉｗを抽出する。

３相−ｄｑ変換部２８は、フィルタ処理部２７により抽出された各相電流Ｉｕ，Ｉｗと、回転数演算部２９から入力されるロータの回転角θＭとにより、モータ１１の回転位相による回転座標すなわちｄｑ座標上でのｄ軸電流Ｉｄおよびｑ軸電流Ｉｑを算出する。

回転数演算部２９は、回転センサ３３から出力される検出信号からモータ１１のロータの回転角θＭを抽出すると共に、この回転角θＭに基づき、モータ１１の回転数ＮＭを算出する。

本実施形態による永久磁石型回転電機の制御装置１０は上記構成を備えており、次に、このモータ制御装置１０の動作、特に、界磁制御部２２の動作について添付図面を参照しながら説明する。

先ず、例えば図２に示すステップＳ０１において、界磁制御部２２は電流制御部２４から出力されるｄ軸電圧指令値Ｖｄおよびｑ軸電圧指令値Ｖｑに応じて、例えば下記数式（１）により記述される一次電圧Ｖを算出し、この一次電圧Ｖは電源電圧ＶＢに応じた所定の最大電圧、例えば図３に示す電圧ベクトルでの電源電圧円振幅｜Ｖｏｍ｜よりも大きいか否かを判定する。
この判定結果が「ＮＯ」の場合には、一連の処理を終了する。
一方、この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ０２に進む。

そして、ステップＳ０２においては、一次電圧Ｖと電源電圧円振幅｜Ｖｏｍ｜との偏差である一次電圧偏差ΔＶ（＝Ｖ−｜Ｖｏｍ｜）を算出する。
そして、ステップＳ０３においては、例えば下記数式（２）に示すように、一次電圧偏差ΔＶを一次電圧Ｖの位相角βに応じてｄｑ座標上でのｄ軸電圧偏差成分ΔＶｄおよびｑ軸電圧偏差成分ΔＶｑに分解する。

そして、ステップＳ０４においては、ロータの回転角速度ωと、ｄ軸インダクタンスＬｄと、ｑ軸インダクタンスＬｑとに基づき、例えば下記数式（３）に示すように、ｄ軸電圧偏差成分ΔＶｄおよびｑ軸電圧偏差成分ΔＶｑからｄｑ座標上でのｄ軸電流偏差成分ΔＩｄαおよびｑ軸電流偏差成分ΔＩｑαを算出する。

そして、ステップＳ０５においては、ｄ軸電流偏差成分ΔＩｄαおよびｑ軸電流偏差成分ΔＩｑαを、例えば下記数式（４）に示すように、一次電圧Ｖの位相角βに応じた電流位相角αに基づき合成して合成電流偏差ΔＩを算出する。
つまり、電圧ベクトル図上での電源電圧円は、例えば一次電圧Ｖと電源電圧円振幅｜Ｖｏｍ｜とが等しい場合には、例えば下記数式（５）に示すように記述される。

ここで、ｄ軸電圧指令値Ｖｄおよびｑ軸電圧指令値Ｖｑは、鎖交磁束Ψａに基づき、例えば下記数式（６）に示すように記述されることから、上記数式（５）は、例えば下記数式（７）に示すように記述される。

そして、上記数式（７）は、例えば下記数式（８）に示すように、ｄ軸電流Ｉｄおよびｑ軸電流Ｉｑに対し、中心Ｍ（Ｉｄ＝−Ψａ／Ｌｄ，Ｉｑ＝０）を有する楕円の式となり、電源電圧円は電流ベクトル図上において電圧制限による電流制限楕円（以下、単に、電圧制限楕円とよぶ）となる。このため、電圧ベクトル図上において、電圧を電源電圧円の中心（Ｖｄ＝０，Ｖｑ＝０）に向かい補正することは、電流ベクトル図上において、電流を楕円の中心Ｍに向かい補正することに相当する。

そして、ステップＳ０６においては、例えば図４に示すように、合成電流偏差ΔＩに対して、所定の制御演算、例えば制御ゲインＫ（ｓ）の乗算等を実行し、合成電流補正量Ｉａｄｊ（＝Ｋ（ｓ）・ΔＩ）を算出する。
この制御演算では、合成電流偏差ΔＩに対して制御ゲインＫ（ｓ）が演算されることから、電流ベクトルＩの終点（Ｉｄ，Ｉｑ）と、電圧制限楕円の中心Ｍとを含む直線上に電流を拘束することになる。

そして、ステップＳ０７においては、合成電流補正量Ｉａｄｊを電流位相角αに応じてｄｑ座標上でのｄ軸電流補正成分ΔＩｄａｄｊおよびｑ軸電流補正成分ΔＩｑａｄｊに分解する。
そして、ステップＳ０８においては、各電流補正成分ΔＩｄａｄｊ，ΔＩｑａｄｊがゼロとなるように、例えばｄ軸目標電流Ｉｄｃからｄ軸電流補正成分ΔＩｄａｄｊを減算して得た値を、新たにｄ軸目標電流Ｉｄｃとして設定することで、ｄ軸目標電流Ｉｄｃを補正すると共に、ｑ軸目標電流Ｉｑｃからｑ軸電流補正成分ΔＩｑａｄｊを減算して得た値を、新たにｑ軸目標電流Ｉｑｃとして設定することで、ｑ軸目標電流Ｉｑｃを補正し、一連の処理を終了する。

上述したように、本実施の形態による永久磁石型回転電機の制御装置１０によれば、制御部１４は、一次電圧と最大電圧との偏差である一次電圧偏差ΔＶから、ｄ軸目標電流Ｉｄｃおよびｑ軸目標電流Ｉｑｃを修正するためのｄ軸電流補正成分ΔＩｄａｄｊおよびｑ軸電流補正成分ΔＩｑａｄｊを算出することから、例えば一次電圧Ｖの電圧進角が１８０°以上となる状態であっても、一次電圧Ｖを電源電圧に応じた最大電圧以下に適切に収束させることができ、ｄ軸目標電流Ｉｄｃのみを修正する場合に比べて、適切な通電制御を行うことができる。
しかも、制御部１４は、ｄ軸電圧偏差成分ΔＶｄおよびｑ軸電圧偏差成分ΔＶｑに基づくｄ軸電流偏差成分ΔＩｄαおよびｑ軸電流偏差成分ΔＩｑαを合成して合成電流偏差ΔＩを算出し、この合成電流偏差ΔＩに制御ゲインＫ（ｓ）を乗算して得られる合成電流補正量Ｉａｄｊをｄ軸電流補正成分ΔＩｄａｄｊおよびｑ軸電流補正成分ΔＩｑａｄｊに分解して、ｄ軸目標電流Ｉｄｃおよびｑ軸目標電流Ｉｑｃを補正することから、例えば位相角の検出誤差や角度ずれ等が存在する場合であっても、ｄｑ座標による電流ベクトル図上での電流に対する補正方向にずれが生じてしまうことを防止することができる。

なお、上述した実施の形態においては、合成電流偏差ΔＩに制御ゲインＫ（ｓ）を乗算して得られる合成電流補正量Ｉａｄｊに基づき、ｄ軸目標電流Ｉｄｃおよびｑ軸目標電流Ｉｑｃを補正するとしたが、これに限定されず、例えばｄ軸電圧偏差成分ΔＶｄおよびｑ軸電圧偏差成分ΔＶｑに基づくｄ軸電流偏差成分ΔＩｄαおよびｑ軸電流偏差成分ΔＩｑαに制御演算を実行して得られる各ｄ軸電流補正量およびｑ軸電流補正量によりｄ軸目標電流Ｉｄｃおよびｑ軸目標電流Ｉｑｃを補正してもよい。

なお、上述した実施の形態に係る永久磁石型回転電機の制御装置１０においては、モータ１１を車両の駆動源としたが、これに限定されず、例えば車両の内燃機関を始動させるスタータモータまたはオルタネータ等であってもよい。

本発明の一実施形態に係る永久磁石型回転電機の制御装置の構成図である。本発明の一実施形態に係る永久磁石型回転電機の制御装置の動作を示すフローチャートである。本発明の一実施形態に係る電圧ベクトル図および電流ベクトル図の一例を示すグラフ図である。本発明の一実施形態に係る電圧ベクトル図および電流ベクトル図の一例を示すグラフ図である。本発明の一実施形態に係る永久磁石型回転電機における総トルクおよびマグネットトルクおよびリラクタンストルクの電圧進角に応じた変化の一例を示すグラフ図である。

符号の説明

１０永久磁石型回転電機の制御装置
１１モータ（永久磁石型回転電機）
１４制御部（電流制御手段）
２２界磁制御部（目標電流修正手段）
３３回転センサ（磁極位置検出手段）
ステップＳ０１〜ステップＳ０４電流偏差算出手段
ステップＳ０５合成電流偏差算出手段
ステップＳ０６合成電流補正量算出手段
ステップＳ０７電流補正量算出手段

Claims

永久磁石を具備する回転子と該回転子を回転させる回転磁界を発生する電機子を具備する固定子とを備える永久磁石型回転電機と、前記回転子の磁極位置を検出する磁極位置検出手段と、前記磁極位置に応じて前記電機子に印加する電機子電圧の位相を設定しつつ、前記電機子に流れる電機子電流を、前記回転子の界磁方向を界磁軸とし、該界磁軸に直交する方向をトルク軸とする回転磁束座標を用いたベクトル制御により制御する電流制御手段とを備える永久磁石型回転電機の制御装置であって、
前記永久磁石型回転電機の一次電圧と、電源電圧に応じた最大電圧との偏差である一次電圧偏差を、前記一次電圧の位相角に応じて前記回転磁束座標での界磁軸電圧偏差成分およびトルク軸電圧偏差成分に分解し、各前記電圧偏差成分および界磁軸インダクタンスおよびトルク軸インダクタンスに基づき、前記回転磁束座標での界磁軸電流偏差成分およびトルク軸電流偏差成分を算出する電流偏差算出手段と、
各前記電流偏差成分がゼロとなるように、前記回転磁束座標での界磁軸目標電流およびトルク軸目標電流を修正する目標電流修正手段と
を備えることを特徴とする永久磁石型回転電機の制御装置。
永久磁石を具備する回転子と該回転子を回転させる回転磁界を発生する電機子を具備する固定子とを備える永久磁石型回転電機と、前記回転子の磁極位置を検出する磁極位置検出手段と、前記磁極位置に応じて前記電機子に印加する電機子電圧の位相を設定しつつ、前記電機子に流れる電機子電流を、前記回転子の界磁方向を界磁軸とし、該界磁軸に直交する方向をトルク軸とする回転磁束座標を用いたベクトル制御により制御する電流制御手段とを備える永久磁石型回転電機の制御装置であって、
前記永久磁石型回転電機の一次電圧と、電源電圧に応じた最大電圧との偏差である一次電圧偏差を、前記一次電圧の位相角に応じて前記回転磁束座標での界磁軸電圧偏差成分およびトルク軸電圧偏差成分に分解し、各前記電圧偏差成分および界磁軸インダクタンスおよびトルク軸インダクタンスに基づき、前記回転磁束座標での界磁軸電流偏差成分およびトルク軸電流偏差成分を算出する電流偏差算出手段と、
各前記電流偏差成分を、前記一次電圧の位相角に応じた電流位相角に基づき合成して合成電流偏差を算出する合成電流偏差算出手段と、
前記合成電流偏差がゼロとなるように、前記回転磁束座標での界磁軸目標電流およびトルク軸目標電流を修正する目標電流修正手段と
を備えることを特徴とする永久磁石型回転電機の制御装置。
前記目標電流修正手段は、
前記合成電流偏差に対して制御演算を行い、合成電流補正量を算出する合成電流補正量算出手段と、
前記合成電流補正量を、前記電流位相角に応じて前記回転磁束座標での界磁軸電流補正成分およびトルク軸電流補正成分に分解する電流補正量算出手段とを備え、
各前記電流補正成分がゼロとなるように、前記界磁軸目標電流および前記トルク軸目標電流を修正することを特徴とする請求項２に記載の永久磁石型回転電機の制御装置。