JP2008109759A - 回転電機の制御装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 固定子と巻線界磁式回転子を備えた回転電機を制御する回転電機の制御装置であって、上記固定子に印加する電圧の位相を制御すると共に、上記巻線界磁式回転子の界磁電流を制御する制御部を備えた回転電機の制御装置において、上記制御部は、上記巻線界磁式回転子への界磁電流と上記固定子に印加する電圧の位相との組合せからなり、上記回転電機への指令トルクに対して、損失最小、銅損最小、トルクリプル最小、電磁加振力最小となる4つ制御マップのうちの少なくとも2つの制御マップと、これらの制御マップを上記回転電機の状況に応じて切り換える切り換え手段と、を備えたことを特徴とする。
【選択図】図2
Description
図1はこの発明の実施の形態1を説明するもので、巻線界磁式同期電動機あるいは巻線界磁式発電電動機に例示される回転電機の制御装置を車両に適用した構成図である。
図1において、回転電機100は、制御装置と一体構成されており、駆動源として、例えばガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどの内燃機関101を備えている。この回転電機100と内燃機関101は、直接結合あるいはベルトやプーリーなどの結合手段102を介して互いにトルクの授受可能な状態で配置されている。また、回転電機100は、蓄電池103と電気的に接続されている。この蓄電池103は、他の車両用負荷との共用蓄電池でも良く、また、回転電機100の専用蓄電池であっても良い。
次に、実施の形態2について説明する。実施の形態1においては、界磁電流Ifと固定子側の電圧印加開始角度δを変更制御する場合について説明したが、回転電機100のトルクを急変させる必要がある場合には、時定数の大きい界磁電流Ifを固定制御し、固定子側の電圧印加開始角度δを変更制御する。これにより指令トルクに追従させることが可能である。この場合、界磁巻線201側と固定子巻線200側の両方を制御せず、固定子巻線200側の制御のみであるので制御装置を簡略化出来る効果がある。
次に、実施の形態3について説明する。実施の形態1で説明したように、指令トルクに対して界磁電流IfとU相電圧印加開始角度δの組合せが複数存在するので、両者の複数の組合せをとることが可能である。そこで、図4あるいは図5と図6に示すように、指令トルクを変化させた場合に界磁電流If及び相電圧印加開始角度δがなめらかに変化する組合せを選択することができる。
次に、実施の形態4について説明する。実施の形態1で説明した回転電機の制御装置を、回転速度によって異なる制御マップを有する構成としてもよい。制御マップは全回転速度を持たなくても、回転速度を持っていない回転数は制御マップ間の補間により、界磁電流Ifと相電圧印加開始角度δを決めて制御を行う。
次に、実施の形態5について説明する。実施の形態1で説明した回転電機の制御装置を、直流電圧に対して複数の制御マップを有する構成としてもよい。蓄電池103の充電状況や温度や劣化度合により、制御装置に入力される直流電圧Vpnが異なる状態となりうる。直流電圧Vpnが小さい場合は、回転による固定子巻線200の誘起電圧は同じであるので、直流電圧Vpnと誘起電圧の関係で流せる電流の制約を受ける。このことにより、最適制御の界磁電流Ifと相電圧印加開始角度δの制御マップが異なってくる。直流電圧に対して複数の制御マップを有する制御装置を用いることにより、最適に制御を行うことができる。銅損最小時を例で直流電圧が異なる同一回転速度のトルク指令に対する界磁電流Ifと相電圧印加開始角度δとの関係をそれぞれ図14及び図15に示す。また、トルク指令時のd軸電流Id、q軸電流Iqの変化をそれぞれ図16及び図17に示す。直流電圧が低い場合は、流せる電流値が小さくなるため、d軸電流Id及びq軸電流Iqは共に小さくなる。
101 内燃機関
102 結合手段
103 蓄電池
200 固定子巻線
201 界磁巻線
202 回転電機本体部分
203 電力変換部
204a U相上アームスイッチング素子
204b V相上アームスイッチング素子
204c W相上アームスイッチング素子
205a U相下アームスイッチング素子
205b V相下アームスイッチング素子
205c W相下アームスイッチング素子
206 駆動回路
207a U相上アームフライホイールダイオード
207b V相上アームフライホイールダイオード
207c W相上アームフライホイールダイオード
208a U相下アームフライホイールダイオード
208b V相下アームフライホイールダイオード
208c W相下アームフライホイールダイオード
209 界磁巻線電流用電力素子
210 フライホイールダイオード
211 界磁巻線フライホイールダイオード
212 シャント抵抗
213,214 スイッチング素子駆動回路
215 演算装置
216 回転子位置検出装置
217 回転子位置検出回路
Claims (7)
- 固定子と巻線界磁式回転子を備えた回転電機を制御する回転電機の制御装置であって、上記固定子に印加する電圧の位相を制御すると共に、上記巻線界磁式回転子の界磁電流を制御する制御部を備えた回転電機の制御装置において、
上記制御部は、上記巻線界磁式回転子への界磁電流と上記固定子に印加する電圧の位相との組合せからなり、上記回転電機への指令トルクに対して、損失最小、銅損最小、トルクリプル最小、電磁加振力最小となる4つ制御マップのうちの少なくとも2つの制御マップと、これらの制御マップを上記回転電機の状況に応じて切り換える切り換え手段と、を備えたことを特徴とする回転電機の制御装置。 - 固定子と巻線界磁式回転子を備えた回転電機を制御する回転電機の制御装置であって、上記固定子に印加する電圧の位相を制御すると共に、上記巻線界磁式回転子の界磁電流を制御する制御部を備えた回転電機の制御装置において、
上記制御部は、上記回転電機への指令トルクに対して、上記巻線界磁式回転子への界磁電流が固定値で制御され、損失最小、銅損最小、トルクリプル最小、電磁加振力最小となる4つ制御マップのうちの少なくとも2つの制御マップと、これらの制御マップを上記回転電機の状況に応じて切り換える切り換え手段と、を備えたことを特徴とする回転電機の制御装置。 - 上記固定子に印加される相電圧は、所定通電角の矩形波電圧であることを特徴とする請求項1又は請求項2記載の回転電機の制御装置。
- 上記所定通電角は、180度であることを特徴とする請求項3記載の回転電機の制御装置。
- 上記指令トルクに対する上記界磁電流と上記電圧の位相との組合せによる制御マップは、上記界磁電流と上記電圧の位相が連続する制御マップであることを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれかに記載の回転電機の制御装置。
- 上記指令トルクに対する上記界磁電流の制御マップと上記指令トルクに対する上記電圧の位相の制御マップは、上記回転電機の回転速度により異なる制御マップであることを特徴とする請求項1〜請求項5のいずれかに記載の回転電機の制御装置。
- 上記指令トルクに対する上記界磁電流の制御マップと上記指令トルクに対する上記電圧の位相の制御マップは、上記制御装置に入力される直流電圧により異なる制御マップであることを特徴とする請求項1〜請求項6のいずれかに記載の回転電機の制御装置。
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