JP2008109798A - Control device for multiphase rotary machine - Google Patents

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Takashi Suzuki
崇志 鈴木
Yasuaki Aoki
康明 青木
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Denso Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve response of q-axis current during an increase of required torque to a multiphase rotary machine. <P>SOLUTION: A command current iqc is calculated based on the required torque Td, and a command voltage vqc is calculated based on a gap between the command current and an actual current iq. A command voltage vdc in d-axis is calculated based on a gap between the command current idc and the actual current id. The command current idc in the d-axis is the sum of feedback current idb and open loop current idf. The feedback current idb is calculated based on a gap between the length of the command voltage vectors (vdc, vqc) and permissible voltage Vom. The open loop current idf is calculated by open loop control so that the length of the command voltage vectors may become within the permissible voltage Vom when the command current iqc flows. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、インバータのスイッチング素子を操作することで多相回転機の出力を制御する多相回転機の制御装置に関する。   The present invention relates to a control device for a multiphase rotating machine that controls the output of the multiphase rotating machine by operating a switching element of an inverter.

例えば3相電動機の制御装置等にあっては、インバータの出力電圧の上限値が、インバータの入力電圧によって制限されている。このため、電動機の回転速度が大きくなることで電動機の誘起電圧が増大するときには、所望の出力を生成するために要求される電圧が増大し、出力制御を適切に行なうことが困難となる。このため、こうした状況下にあっては、d軸電流を増大させることで誘起電圧を抑制するいわゆる弱め界磁制御を行なうことが周知である。これにより、電動機の出力制御が可能な回転速度領域を拡大することができる。   For example, in a control device for a three-phase motor, the upper limit value of the output voltage of the inverter is limited by the input voltage of the inverter. For this reason, when the induced voltage of the motor increases as the rotational speed of the motor increases, the voltage required to generate a desired output increases, making it difficult to perform output control appropriately. For this reason, under such circumstances, it is well known to perform so-called field weakening control that suppresses the induced voltage by increasing the d-axis current. Thereby, the rotation speed area | region which can control the output of an electric motor can be expanded.

詳しくは、例えば電動機に対するdq軸上での指令電圧から定まる演算上のインバータの出力電圧値と予め定められた値との差に基づき、フィードバック制御によりd軸の指令電流の補正量を算出することも提案されている(特許文献1)。
特許第3566163号公報
Specifically, for example, the correction amount of the d-axis command current is calculated by feedback control based on a difference between the output voltage value of the inverter calculated from the command voltage on the dq axis for the electric motor and a predetermined value. Has also been proposed (Patent Document 1).
Japanese Patent No. 3566163

ただし、上記出力電圧値と予め定められた値との差に基づくフィードバック制御によっては、例えば要求トルクが増大するときなどにおいて、q軸電流の増大要求によって上記出力電圧値がインバータの入力電圧を超えて増大しようとするとき、これを迅速に抑制するようにd軸電流を増加させることは困難である。このため、q軸電流の増大要求に迅速に対処することが困難となるおそれがあった。   However, depending on the feedback control based on the difference between the output voltage value and a predetermined value, for example, when the required torque increases, the output voltage value exceeds the input voltage of the inverter due to a request to increase the q-axis current. Therefore, it is difficult to increase the d-axis current so as to suppress this quickly. For this reason, it may be difficult to quickly cope with the demand for increasing the q-axis current.

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、要求トルクの増大時等のq軸電流の増大要求により適切に対処することのできる多相回転機の制御装置を提供することにある。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a control device for a multi-phase rotating machine that can appropriately cope with a demand for an increase in q-axis current when the required torque is increased. It is to provide.

以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について記載する。   Hereinafter, means for solving the above-described problems and the operation and effects thereof will be described.

請求項1記載の発明は、前記インバータにd軸及びq軸の指令電流を流すためのd軸及びq軸の指令電圧を算出する指令電圧算出手段と、前記q軸の指令電流が増大するとき、前記指令電圧に応じて定まる演算上の前記インバータの出力電圧値を許容範囲内に収めるための操作量を開ループ制御にて算出する操作量算出手段とを備えることを特徴とする。   According to a first aspect of the present invention, there is provided a command voltage calculating means for calculating a command voltage for the d-axis and the q-axis for flowing a command current for the d-axis and the q-axis to the inverter, and when the command current for the q-axis is increased And an operation amount calculation means for calculating an operation amount for keeping an output voltage value of the inverter within an allowable range within an allowable range determined according to the command voltage by open loop control.

q軸の指令電流が増大するときには、上記演算上の出力電圧値が許容範囲を超えて増大するおそれがある。ここで、上記構成では、出力電圧値を許容範囲内に制御するための操作量を、開ループ制御にて算出する。このため、出力電圧値を許容範囲内にフィードバック制御すべく操作量を算出する場合と比較して、操作量を迅速に算出することや、q軸の指令電流の増大直後の操作量の変化量を大きくすることができる。すなわち、フィードバック制御では、q軸の指令電流の増大直後の操作量の変化量を大きくするためには、ゲインを増大させる必要があるが、この場合には、ハンチングが生じやすい。このため、フィードバック制御によっては、q軸の指令電流の増大直後の操作量の変化量を大きくすることが困難である。   When the q-axis command current increases, the output voltage value in the calculation may increase beyond the allowable range. Here, in the above configuration, the operation amount for controlling the output voltage value within the allowable range is calculated by the open loop control. For this reason, compared with the case where the operation amount is calculated to feedback control the output voltage value within the allowable range, the operation amount can be calculated quickly, or the amount of change in the operation amount immediately after the q-axis command current increases. Can be increased. That is, in the feedback control, in order to increase the amount of change in the operation amount immediately after the increase of the q-axis command current, it is necessary to increase the gain. In this case, hunting is likely to occur. For this reason, depending on the feedback control, it is difficult to increase the amount of change in the operation amount immediately after the increase of the q-axis command current.

請求項2記載の発明は、請求項1記載の発明において、前記許容範囲内に収めるための操作量が、d軸の指令電流であることを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the operation amount to be within the allowable range is a d-axis command current.

q軸電流を流すために要求されるq軸の指令電圧は、d軸電流が増大するほど小さくなる。この点、上記構成では、d軸の指令電流を用いることで、所望のq軸電流を流すためのq軸の指令電圧を好適に低減することができ、ひいては上記出力電圧値を許容範囲内に収めることができる。   The q-axis command voltage required for flowing the q-axis current decreases as the d-axis current increases. In this regard, in the above configuration, by using the d-axis command current, the q-axis command voltage for flowing a desired q-axis current can be suitably reduced, and the output voltage value is within an allowable range. Can fit.

請求項3記載の発明は、請求項2記載の発明において、前記操作量算出手段は、前記許容範囲の上限値と前記d軸の指令電圧とに基づきq軸の指令電圧の上限値を算出する手段を備え、q軸における指令電圧が前記上限値よりも大きいとき、これらの差に基づき、前記d軸の指令電流を算出することを特徴とする。   According to a third aspect of the present invention, in the second aspect of the invention, the operation amount calculation means calculates an upper limit value of the q-axis command voltage based on the upper limit value of the allowable range and the d-axis command voltage. And a d-axis command current is calculated based on the difference between the command voltage on the q-axis and the upper limit value.

許容範囲の上限値とq軸の指令電圧とから、dq軸の指令電圧に応じて定まる演算上の出力電圧値を許容範囲内とすることのできるq軸の指令電圧の上限値を算出することができる。そして、この上限値よりも実際のq軸の指令電圧が大きいときには、上記演算上の出力電圧値は許容範囲を超える大きな値となっていることを意味する。そしてこのときには、q軸の指令電圧と上限値との差は、出力電圧値を許容範囲内とするために必要なd軸電流と相関を有する。この点、上記構成では、こうした状況下、q軸の指令電圧と上限値との差に基づき、d軸電流を算出する。   From the upper limit value of the allowable range and the q-axis command voltage, calculating the upper limit value of the q-axis command voltage that allows the operation output voltage value determined according to the dq-axis command voltage to be within the allowable range Can do. When the actual q-axis command voltage is larger than the upper limit value, it means that the output voltage value in the calculation is a large value exceeding the allowable range. At this time, the difference between the q-axis command voltage and the upper limit value has a correlation with the d-axis current necessary for setting the output voltage value within the allowable range. In this regard, in the above configuration, the d-axis current is calculated based on the difference between the q-axis command voltage and the upper limit value under such circumstances.

請求項4記載の発明は、請求項2記載の発明において、前記操作量算出手段は、q軸における指令電流と実電流との差に基づき、前記d軸の指令電流を算出することを特徴とする。   The invention according to claim 4 is the invention according to claim 2, wherein the operation amount calculation means calculates the command current of the d-axis based on a difference between the command current and the actual current in the q-axis. To do.

q軸における指令電流が増大するときには、q軸における指令電流と実電流との差が増大し、ひいては、q軸上の指令電圧が増大する。そして、これにより、指令電圧に応じて定まる演算上の出力電圧値が許容範囲を超える事態が生じると考えられる。この点、上記構成では、q軸における指令電流と実電流との差に基づき、d軸の指令電流を算出することで、簡易な手法にてd軸の指令電流を算出することができる。なお、q軸の指令電圧を、q軸における指令電流と実電流との差に基づき算出する手段を備えるものにあっては、q軸における指令電流と実電流との差に基づき、q軸における指令電圧の増加量を高精度に把握する事ができるため、この手法は特に有効である。   When the command current on the q-axis increases, the difference between the command current on the q-axis and the actual current increases, and consequently the command voltage on the q-axis increases. As a result, it is considered that a situation occurs in which the calculated output voltage value determined in accordance with the command voltage exceeds the allowable range. In this regard, in the above configuration, the d-axis command current can be calculated by a simple method by calculating the d-axis command current based on the difference between the q-axis command current and the actual current. In addition, in a device provided with means for calculating the q-axis command voltage based on the difference between the command current and the actual current in the q-axis, based on the difference between the command current and the actual current in the q-axis, This method is particularly effective because the increase amount of the command voltage can be grasped with high accuracy.

請求項5記載の発明は、請求項3又は4記載の発明において、前記操作量算出手段は、前記d軸の指令電流の算出に際し、前記多相回転機の回転速度を用いることを特徴とする。   The invention according to claim 5 is the invention according to claim 3 or 4, wherein the manipulated variable calculation means uses the rotational speed of the multiphase rotating machine when calculating the d-axis command current. .

d軸電流を増加させたときのq軸電圧の減少量は、回転速度に依存する。この点、上記構成では、d軸の指令電流の算出に際し回転速度を用いることで、要求されるd軸の指令電流をより適切に算出することができる。   The amount of decrease in the q-axis voltage when the d-axis current is increased depends on the rotation speed. In this regard, in the above configuration, the required d-axis command current can be calculated more appropriately by using the rotational speed when calculating the d-axis command current.

請求項6記載の発明は、請求項1〜5のいずれかに記載の発明において、前記演算上の出力電圧値が閾値電圧よりも大きいとき、d軸の指令電圧を減少させることなく前記指令電圧を補正することで、前記出力電圧値を閾値電圧内に制限する制限手段を更に備えることを特徴とする。   According to a sixth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to fifth aspects, when the output voltage value in operation is larger than a threshold voltage, the command voltage is not reduced without decreasing the d-axis command voltage. It further comprises a limiting means for limiting the output voltage value within a threshold voltage by correcting.

上記演算上の出力電圧値が閾値電圧よりも大きいとき、この指令電圧によってインバータを操作すると、過変調制御となり制御性が低下するなど、不都合が生じることがある。このため、閾値電圧を超えるときには、演算上の出力電圧値が閾値電圧以下となるように指令電圧を補正する手法が知られている。しかし、これにより、d軸の指令電圧が減少するおそれがあり、ひいてはd軸電流の増加速度が低下するおそれがある。この点、上記構成では、指令電圧の補正に際してd軸の指令電圧を減少させないために、こうした問題を回避することができる。   When the operation output voltage value is larger than the threshold voltage, operating the inverter with this command voltage may cause inconveniences such as overmodulation control and reduced controllability. For this reason, there is known a method of correcting the command voltage so that the calculated output voltage value is equal to or lower than the threshold voltage when the threshold voltage is exceeded. However, this may cause the d-axis command voltage to decrease, and thus the d-axis current increase rate may decrease. In this regard, in the above configuration, such a problem can be avoided because the d-axis command voltage is not reduced when the command voltage is corrected.

請求項7記載の発明は、請求項6記載の発明において、前記制限手段は、前記演算上の出力電圧値が閾値電圧よりも大きいとき、q軸の指令電圧のみを補正することを特徴とする。   The invention according to claim 7 is the invention according to claim 6, wherein the limiting means corrects only the q-axis command voltage when the output voltage value in the calculation is larger than a threshold voltage. .

上記構成では、q軸の指令電圧のみを補正(低減補正)することで、d軸の指令電圧をそのままとしつつも上記出力電圧値を閾値電圧以下とすることができる。このため、d軸の電流の増加を妨げることなく、出力電圧値を閾値電圧以下とすることができる。   In the above configuration, by correcting (reducing and correcting) only the q-axis command voltage, the output voltage value can be made equal to or less than the threshold voltage while the d-axis command voltage remains unchanged. For this reason, an output voltage value can be made below a threshold voltage, without preventing the increase of the d-axis current.

請求項8記載の発明は、請求項6記載の発明において、前記制限手段は、前記演算上の出力電圧値が閾値電圧よりも大きいとき、前記出力電圧値を前記閾値電圧内としつつ前記指令電圧のベクトルの位相をd軸の負側に変更すべく前記指令電圧を補正することを特徴とする。   The invention according to claim 8 is the invention according to claim 6, wherein, when the output voltage value in the calculation is larger than a threshold voltage, the restricting means sets the command voltage while keeping the output voltage value within the threshold voltage. The command voltage is corrected so as to change the phase of the vector to the negative side of the d-axis.

上記構成では、出力電圧値を閾値電圧内としつつ指令電圧のベクトルの位相をd軸の負側に変更することで、d軸の電流の増加を促進しつつ出力電圧値を閾値電圧内とすることができる。   In the above configuration, by changing the phase of the vector of the command voltage to the negative side of the d-axis while keeping the output voltage value within the threshold voltage, the output voltage value is within the threshold voltage while promoting the increase of the d-axis current. be able to.

請求項9記載の発明は、請求項8記載の発明において、前記位相の変更は、d軸の指令電圧及び前記閾値電圧に基づき定まるq軸の指令電圧の上限値と現在のq軸の指令電圧との差に応じて行なわれることを特徴とする。   According to a ninth aspect of the present invention, in the eighth aspect of the invention, the phase change is performed by changing the upper limit value of the q-axis command voltage determined based on the d-axis command voltage and the threshold voltage, and the current q-axis command voltage. It is performed according to the difference between and.

d軸の指令電圧と閾値電圧との差から、出力電圧値を閾値電圧内とするためのq軸の指令電圧の上限値を算出することができる。このため、これら2つの値に基づき、q軸の指令電圧の上限値を把握することができる。そして、q軸の指令電圧の上限値に対する現在のq軸の指令電圧の過剰分は、d軸の指令電流に要求される増大量を定める。この点、上記構成では、q軸の指令電圧の上限値と現在のq軸の指令電圧の差に応じて位相を変更することで、d軸の電流を適切に増加させることができる。   From the difference between the d-axis command voltage and the threshold voltage, the upper limit value of the q-axis command voltage for setting the output voltage value within the threshold voltage can be calculated. For this reason, the upper limit value of the q-axis command voltage can be grasped based on these two values. The excess of the current q-axis command voltage with respect to the upper limit value of the q-axis command voltage determines the amount of increase required for the d-axis command current. In this regard, in the above configuration, the d-axis current can be appropriately increased by changing the phase according to the difference between the upper limit value of the q-axis command voltage and the current q-axis command voltage.

請求項10記載の発明は、請求項6〜9のいずれかに記載の発明において、前記指令電圧算出手段は、d軸及びq軸におけるそれぞれの指令電流及び実電流の差の累積値に基づきd軸及びq軸の各指令電圧を算出するものであって且つ、前記演算上の出力電圧値が閾値電圧よりも大きいとき、q軸についてのみ前記累積値の増加を禁止することを特徴とする。   According to a tenth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the sixth to ninth aspects, the command voltage calculating means is configured to determine d based on a cumulative value of a difference between the command current and the actual current in the d-axis and the q-axis. Each of the command voltages for the axes and q-axis is calculated, and when the output voltage value in calculation is larger than a threshold voltage, the increase of the cumulative value is prohibited only for the q-axis.

上記制限手段による制限時に累積値が算出されると、制限手段による制限にもかかわらず、q軸の指令電圧が現実に多相回転機のq軸に印加されているときに適切な値となるように累積値が増加することとなる。このため、累積値が過大な値となり、指令電圧の設定を適切に行なうことが困難となる。この点、上記構成では、制限手段による制限時、q軸における累積値の増加を禁止することで、こうした問題を回避することができる。   When the cumulative value is calculated at the time of restriction by the restriction means, it becomes an appropriate value when the q-axis command voltage is actually applied to the q-axis of the multiphase rotating machine, regardless of the restriction by the restriction means. Thus, the cumulative value will increase. For this reason, the accumulated value becomes excessive, and it becomes difficult to set the command voltage appropriately. In this regard, in the above configuration, such a problem can be avoided by prohibiting an increase in the cumulative value on the q axis when the restriction is performed.

特に上記構成では、d軸については制限手段によって制限がなされないために、d軸の指令電圧の算出に用いる累積値については、指令電流及び実電流の差に応じて更新されることが望ましい。この点、上記構成では、d軸の累積値の増加についてはこれを禁止しないために、d軸の累積値を適切な値とすることができ、ひいてはd軸の制御性を良好なものに維持することができる。   In particular, in the above configuration, since the d-axis is not limited by the limiting means, the accumulated value used for calculating the d-axis command voltage is desirably updated according to the difference between the command current and the actual current. In this respect, in the above configuration, since the increase in the accumulated value of the d-axis is not prohibited, the accumulated value of the d-axis can be set to an appropriate value, and the d-axis controllability can be kept good. can do.

請求項11記載の発明は、請求項5〜10のいずれかに記載の発明において、前記許容範囲の上限値を前記閾値電圧以下に設定することを特徴とする。   According to an eleventh aspect of the present invention, in the invention according to any one of the fifth to tenth aspects, an upper limit value of the allowable range is set to be equal to or lower than the threshold voltage.

上記構成では、許容範囲の上限値を閾値電圧以下とすることで、出力電圧値を許容範囲内に収めるための開ループ制御を迅速に起動させることができ、ひいてはq軸の指令電流の増大時にd軸電流を迅速に増大させることができる。   In the above configuration, by setting the upper limit value of the allowable range to be equal to or lower than the threshold voltage, the open loop control for keeping the output voltage value within the allowable range can be quickly started. As a result, when the q-axis command current increases The d-axis current can be increased rapidly.

請求項12記載の発明は、請求項1〜11のいずれかに記載の記載の発明において、前記演算上の出力電圧値を許容範囲内とすべく、前記許容範囲の上限値と前記演算上の出力電圧値との差に基づきd軸の指令電流を操作するフィードバック手段を更に備えることを特徴とする。   The invention according to claim 12 is the invention according to any one of claims 1 to 11, wherein the upper limit value of the allowable range and the arithmetic value are set so that the output voltage value in the calculation is within the allowable range. Feedback means for operating the d-axis command current based on the difference from the output voltage value is further provided.

上記構成では、フィードバック手段を備えることで、出力電圧値が許容範囲内となるようにより適切に制御することができる。   In the above configuration, by providing the feedback means, the output voltage value can be more appropriately controlled so as to be within the allowable range.

請求項13記載の発明は、前記インバータにd軸及びq軸の指令電流を流すためのd軸及びq軸の指令電圧を算出する指令電圧算出手段と、前記指令電圧に応じて定まる演算上の前記インバータの出力電圧値が閾値電圧よりも大きいとき、d軸の指令電圧を減少させることなく前記指令電圧を補正することで、前記出力電圧値を前記閾値電圧内に制限する制限手段を備えることを特徴とする。   According to a thirteenth aspect of the present invention, there is provided a command voltage calculation means for calculating a command voltage for the d axis and the q axis for flowing a command current for the d axis and the q axis to the inverter, and an operation determined according to the command voltage. When the output voltage value of the inverter is larger than the threshold voltage, a limiting unit is provided that limits the output voltage value within the threshold voltage by correcting the command voltage without decreasing the d-axis command voltage. It is characterized by.

指令電圧に応じて定まる演算上の出力電圧値が閾値電圧よりも大きいとき、この指令電圧によってインバータを操作すると、過変調制御となり制御性が低下するなど、不都合が生じることがある。このため、閾値電圧を超えるときには、演算上の出力電圧値が閾値電圧以下となるように指令電圧を補正する手法が知られている。しかし、これにより、d軸の指令電圧が減少するおそれがあり、ひいてはd軸電流の増加速度が低下するおそれがある。この点、上記構成では、指令電圧の補正に際してd軸の指令電圧を減少させないために、こうした問題を回避することができる。   When the operation output voltage value determined in accordance with the command voltage is larger than the threshold voltage, operating the inverter with this command voltage may cause inconvenience such as overmodulation control and lower controllability. For this reason, there is known a method of correcting the command voltage so that the calculated output voltage value is equal to or lower than the threshold voltage when the threshold voltage is exceeded. However, this may cause the d-axis command voltage to decrease, and thus the d-axis current increase rate may decrease. In this regard, in the above configuration, such a problem can be avoided because the d-axis command voltage is not reduced when the command voltage is corrected.

請求項14記載の発明は、請求項13記載の発明において、前記出力電圧値を許容範囲内にフィードバック制御すべく、前記許容範囲の上限値と前記出力電圧値との差に基づきd軸の指令電圧を補正するフィードバック手段を更に備え、前記制限手段は、前記演算上の出力電圧値が閾値電圧よりも大きいとき、q軸の指令電圧のみを補正することを特徴とする。   According to a fourteenth aspect of the present invention, in the invention according to the thirteenth aspect, in order to feedback control the output voltage value within the allowable range, a d-axis command is determined based on a difference between the upper limit value of the allowable range and the output voltage value. Feedback means for correcting the voltage is further provided, and the limiting means corrects only the q-axis command voltage when the calculated output voltage value is larger than a threshold voltage.

上記構成では、q軸電流が増大するとき、フィードバック手段によってd軸の指令電圧を増大させることができる。そして、上記出力電圧値が閾値電圧よりも大きくなるときには、q軸の指令電圧を補正(低減補正)することで、d軸の指令電圧をそのままの値としつつも上記出力電圧値を許容範囲内とすることができる。このため、d軸の電流の増加を妨げることなく、出力電圧値を許容範囲内とすることができる。   In the above configuration, when the q-axis current increases, the d-axis command voltage can be increased by the feedback means. When the output voltage value becomes larger than the threshold voltage, the command voltage on the q axis is corrected (reduced correction) to keep the command voltage on the d axis as it is, while keeping the output voltage value within the allowable range. It can be. For this reason, the output voltage value can be within an allowable range without hindering an increase in d-axis current.

請求項15記載の発明は、請求項13記載の発明において、前記制限手段は、前記演算上の出力電圧値が閾値電圧よりも大きいとき、前記出力電圧値を前記閾値電圧内としつつ前記指令電圧のベクトルの位相をd軸の負側に変更すべく前記指令電圧を補正することを特徴とする。   According to a fifteenth aspect of the present invention, in the thirteenth aspect of the present invention, when the output voltage value in the calculation is larger than a threshold voltage, the limiting means sets the output voltage value within the threshold voltage and the command voltage. The command voltage is corrected so as to change the phase of the vector to the negative side of the d-axis.

上記構成では、出力電圧値を閾値電圧内としつつ指令電圧のベクトルの位相をd軸の負側に変更することで、d軸の電流の増加を促進しつつ出力電圧値を閾値電圧内とすることができる。   In the above configuration, by changing the phase of the vector of the command voltage to the negative side of the d-axis while keeping the output voltage value within the threshold voltage, the output voltage value is within the threshold voltage while promoting the increase of the d-axis current. be able to.

請求項16記載の発明は、請求項15記載の発明において、前記位相の変更は、前記演算上の出力電圧値及びd軸の指令電圧に基づき定まるq軸の指令電圧の上限値と現在のq軸の指令電圧との差に応じて行なわれることを特徴とする。   According to a sixteenth aspect of the present invention, in the fifteenth aspect of the invention, the change of the phase is performed by determining the upper limit value of the q-axis command voltage determined based on the operation output voltage value and the d-axis command voltage and the current q It is performed according to the difference from the command voltage of the shaft.

d軸の指令電圧と閾値電圧とから、出力電圧値を閾値電圧内とするためのq軸の指令電圧の上限値を算出することができる。このため、これら2つの値に基づき、q軸の指令電圧の上限値を把握することができる。そして、q軸の指令電圧の上限値に対する現在のq軸の指令電圧の過剰分は、d軸電流に要求される増大量を定める。この点、上記構成では、q軸の指令電圧の上限値と現在のq軸の指令電圧の差に応じて位相を変更することで、d軸の電流を適切に増加させることができる。   From the d-axis command voltage and the threshold voltage, an upper limit value of the q-axis command voltage for setting the output voltage value within the threshold voltage can be calculated. For this reason, the upper limit value of the q-axis command voltage can be grasped based on these two values. The excess of the current q-axis command voltage relative to the upper limit value of the q-axis command voltage determines the amount of increase required for the d-axis current. In this regard, in the above configuration, the d-axis current can be appropriately increased by changing the phase according to the difference between the upper limit value of the q-axis command voltage and the current q-axis command voltage.

請求項17記載の発明は、請求項13〜16のいずれかに記載の発明において、前記指令電圧算出手段は、d軸及びq軸におけるそれぞれの指令電流及び実電流の差の累積値に基づきd軸及びq軸の各指令電圧を算出するものであって且つ、前記演算上の出力電圧値が閾値電圧よりも大きいとき、q軸についてのみ前記累積値の増加を禁止することを特徴とする。   According to a seventeenth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the thirteenth to sixteenth aspects, the command voltage calculation means is configured to determine d based on a cumulative value of a difference between the command current and the actual current on the d axis and the q axis. Each of the command voltages for the axes and q-axis is calculated, and when the output voltage value in calculation is larger than a threshold voltage, the increase of the cumulative value is prohibited only for the q-axis.

上記制限手段による制限時に累積値が算出されると、制限手段による制限にもかかわらず、q軸の指令電圧が現実に多相回転機のq軸に印加されているときに適切な値となるように累積値が増加することとなる。このため、累積値が過大な値となり、指令電圧の設定を適切に行なうことが困難となる。この点、上記構成では、制限手段による制限時、q軸における累積値の増加を禁止することで、こうした問題を回避することができる。   When the cumulative value is calculated at the time of restriction by the restriction means, it becomes an appropriate value when the q-axis command voltage is actually applied to the q-axis of the multiphase rotating machine, regardless of the restriction by the restriction means. Thus, the cumulative value will increase. For this reason, the accumulated value becomes excessive, and it becomes difficult to set the command voltage appropriately. In this regard, in the above configuration, such a problem can be avoided by prohibiting an increase in the cumulative value on the q axis when the restriction is performed.

特に上記構成では、d軸については制限手段によって制限がなされないために、d軸の指令電圧の算出に用いる累積値については、指令電流及び実電流の差に応じて更新されることが望ましい。この点、上記構成では、d軸の累積値の増加についてはこれを禁止しないために、d軸の累積値を適切な値とすることができ、ひいてはd軸の制御性を良好なものに維持することができる。   In particular, in the above configuration, since the d-axis is not limited by the limiting means, the accumulated value used for calculating the d-axis command voltage is desirably updated according to the difference between the command current and the actual current. In this respect, in the above configuration, since the increase in the accumulated value of the d-axis is not prohibited, the accumulated value of the d-axis can be set to an appropriate value, and the d-axis controllability can be kept good. can do.

請求項18記載の発明は、請求項1〜17のいずれかに記載の発明において、前記多相回転機が表面磁石同期回転機であることを特徴とする。   The invention according to claim 18 is the invention according to any one of claims 1 to 17, wherein the multiphase rotating machine is a surface magnet synchronous rotating machine.

表面磁石同期回転機では、最小の電流で最大のトルクを生成可能な電流ベクトルが、d軸電流をゼロとした電流ベクトルとなる。このため、指令電圧に応じて定まる演算上の出力電圧値がインバータの入力電圧を超えない限り、極力d軸に電流を流さないことが望ましい。一方、出力電圧値が入力電圧に近似するまでd軸電流を流さないなら、出力電圧値が入力電圧を超えるとき、d軸電流を迅速に増加させることが困難となりやすい。この点、上記操作量算出手段を備えるなら、d軸電流を迅速に増加させることができるため、出力電圧値が入力電圧に近似するまで極力d軸電流を抑制することができる。また、上記制限手段を備える場合においても、d軸電流を迅速に増加させることができるため、出力電圧値が入力電圧に近似するまで極力d軸電流を抑制することができる。   In the surface magnet synchronous rotating machine, the current vector that can generate the maximum torque with the minimum current is the current vector with the d-axis current set to zero. For this reason, it is desirable not to let a current flow through the d-axis as much as possible unless the computational output voltage value determined according to the command voltage exceeds the input voltage of the inverter. On the other hand, if the d-axis current is not passed until the output voltage value approximates the input voltage, it is difficult to increase the d-axis current rapidly when the output voltage value exceeds the input voltage. In this regard, if the manipulated variable calculation means is provided, the d-axis current can be increased rapidly, so that the d-axis current can be suppressed as much as possible until the output voltage value approximates the input voltage. Even when the limiting means is provided, the d-axis current can be increased rapidly, so that the d-axis current can be suppressed as much as possible until the output voltage value approximates the input voltage.

請求項19記載の発明は、請求項1〜18のいずれかに記載の発明において、前記多相回転機が、電動式パワーステアリングのアクチュエータとして用いられてなることを特徴とする。   The invention according to claim 19 is the invention according to any one of claims 1 to 18, wherein the multi-phase rotating machine is used as an actuator of an electric power steering.

パワーステアリングのアクチュエータには、要求トルクに対する特に迅速な応答が望まれる。この点、上記構成では、操作量算出手段や制限手段を備えることで、q軸の指令電流の増大に迅速に対処することができ、ひいては要求トルクの増大に迅速に対処することができる。   A power steering actuator is desired to have a particularly quick response to a required torque. In this regard, in the above configuration, by providing the operation amount calculating means and the limiting means, it is possible to quickly cope with an increase in the q-axis command current and, in turn, quickly cope with an increase in the required torque.

請求項20記載の発明は、前記インバータにd軸及びq軸の指令電流を流すためのd軸及びq軸の指令電圧を算出する指令電圧算出手段と、前記出力電圧値を許容範囲内にフィードバック制御すべく、前記許容範囲の上限値と前記出力電圧値との差に基づきd軸の指令電圧を補正するフィードバック手段と、前記q軸の指令電流の増大に伴い前記多相回転機を流れる電流を変化させる際、前記要求トルクの増大直後におけるd軸の電流の応答性をq軸の電流の応答性よりも高める手段とを備えることを特徴とする。   According to a twenty-second aspect of the present invention, there is provided command voltage calculating means for calculating a command voltage for the d-axis and the q-axis for causing a command current for the d-axis and the q-axis to flow through the inverter, and the output voltage value is fed back within an allowable range. Feedback means for correcting the d-axis command voltage based on the difference between the upper limit value of the allowable range and the output voltage value to control, and the current flowing through the multiphase rotating machine as the q-axis command current increases And a means for increasing the d-axis current response immediately after the increase of the required torque to be higher than the q-axis current response.

上記構成では、q軸の指令電流の増大直後におけるd軸の電流の応答性をq軸の電流の応答性よりも高めることで、結果としてq軸電流を迅速に増加させることができる。   In the above configuration, the d-axis current response immediately after the increase of the q-axis command current is made higher than the q-axis current response, and as a result, the q-axis current can be rapidly increased.

請求項21記載の発明は、請求項1〜12及び請求項20のいずれかに記載の発明において、前記q軸の指令電流は、要求トルクに基づき求められることを特徴とする。   According to a twenty-first aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to twelfth and twentieth aspects, the q-axis command current is obtained based on a required torque.

上記構成では、操作量算出手段や制限手段を備えることで、要求トルクの増大に伴ってq軸の指令電流が増大するときに実際のq軸電流を迅速に増大させることができる。   In the above configuration, by providing the operation amount calculating means and the limiting means, the actual q-axis current can be rapidly increased when the q-axis command current increases as the required torque increases.

請求項22記載の発明は、前記多相回転機に対する要求トルクの増大に伴い前記多相回転機を流れるd軸における電流を変化させるに際し、その変化量を、前記要求トルクの増大直後において最大とする手段を備えることを特徴とする。   According to a twenty-second aspect of the present invention, when the current in the d-axis flowing through the multiphase rotating machine is changed as the required torque for the multiphase rotating machine is increased, the amount of change is maximized immediately after the increase of the required torque. It has the means to do, It is characterized by the above-mentioned.

上記構成では、要求トルクの増大に伴い多相回転機を流れるd軸電流の変化量を、要求トルクの増大直後において最大とするために、要求トルクの増大時に界磁電流を迅速に増大させることができる。このため、q軸電流を迅速に増大させることができ、ひいては要求トルクの増大により適切に対処することができる。   In the above configuration, in order to maximize the amount of change in the d-axis current flowing through the multiphase rotating machine as the required torque increases, immediately after the increase in the required torque, the field current is increased rapidly when the required torque increases. Can do. For this reason, the q-axis current can be increased rapidly, and as a result, it is possible to appropriately cope with the increase in the required torque.

なお、上記手段は、特に、多相回転機に印加される相電圧の振幅がインバータの入力電圧の2倍の値に近似する領域においてのみ機能するものであってもよい。   Note that the above means may function only in a region where the amplitude of the phase voltage applied to the multiphase rotating machine approximates a value twice the input voltage of the inverter.

(第1の実施形態)
以下、本発明にかかる多相回転機の制御装置を車載パワーステアリングのアクチュエータとしての電動機の制御装置に適用した第1の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment in which a control device for a multiphase rotating machine according to the present invention is applied to a control device for an electric motor as an actuator of an in-vehicle power steering will be described with reference to the drawings.

図1に、本実施形態にかかる電動機の制御システムの全体構成を示す。   FIG. 1 shows an overall configuration of an electric motor control system according to the present embodiment.

図示されるように、電動機10は、パワーステアリングのアクチュエータであり、ここでは、表面磁石同期電動機(SPMSM)にて構成されている。パワーステアリングでは、図示しないハンドル操作によって生じるトルクが検出され、これに応じて要求トルクTdが算出される。   As shown in the drawing, the electric motor 10 is a power steering actuator, and here, is constituted by a surface magnet synchronous motor (SPMSM). In power steering, torque generated by a handle operation (not shown) is detected, and a required torque Td is calculated accordingly.

2相変換部20は、電動機10の電気角θに基づき、電動機10を流れる3相の実電流iu,iv,iwを、d軸の実電流idとq軸の実電流iqとに変換する。q軸電流設定部22は、要求トルクTdに基づき、q軸の指令電流iqcを算出する。詳しくは、ここでは、トルク定数Ktに要求トルクTdを乗算することで、指令電流iqcを算出する。ちなみに、トルク定数Ktは、電動機10の逆起電力定数と極対数との積である。   The two-phase converter 20 converts the three-phase actual currents iu, iv, and iw flowing through the motor 10 into a d-axis actual current id and a q-axis actual current iq based on the electrical angle θ of the motor 10. The q-axis current setting unit 22 calculates a q-axis command current iqc based on the required torque Td. Specifically, here, the command current iqc is calculated by multiplying the torque constant Kt by the required torque Td. Incidentally, the torque constant Kt is a product of the counter electromotive force constant of the electric motor 10 and the number of pole pairs.

偏差算出部24では、q軸の実電流iqに対する指令電流iqcの差を算出する。そして、指令電圧算出部26では、偏差算出部24の出力に基づき、指令電流iqcを流すための指令電圧vqcを算出する。詳しくは、ここでは比例ゲインKpqと積分ゲインKiqとに基づく比例積分制御によって指令電圧vqcを算出する。   The deviation calculation unit 24 calculates the difference between the command current iqc and the q-axis actual current iq. The command voltage calculation unit 26 calculates a command voltage vqc for flowing the command current iqc based on the output of the deviation calculation unit 24. Specifically, here, the command voltage vqc is calculated by proportional-integral control based on the proportional gain Kpq and the integral gain Kiq.

一方、偏差算出部28では、d軸の実電流idに対する後述する指令電流idcの差を算出する。指令電圧算出部30では、偏差算出部28の出力に基づき、指令電流idcを流すための指令電圧vdcを算出する。詳しくは、ここでは比例ゲインKpdと積分ゲインKidとに基づく比例積分制御によって指令電圧vdcを算出する。   On the other hand, the deviation calculation unit 28 calculates a difference between a command current idc, which will be described later, with respect to the d-axis actual current id. The command voltage calculation unit 30 calculates a command voltage vdc for flowing the command current idc based on the output of the deviation calculation unit 28. Specifically, here, the command voltage vdc is calculated by proportional-integral control based on the proportional gain Kpd and the integral gain Kid.

3相変換部32は、電動機10の電気角θに基づき、指令電圧vdc、vqcを、3相の指令電圧vuc、vvc、vwcに変換する。PWM信号生成部34は、指令電圧vuc、vvc、vwcに基づき、電動機10の各相に指令電圧vuc、vvc、vwcを印加するためのインバータ36のスイッチング素子の操作信号を生成し、これを出力する。インバータ36は、上記操作信号に応じてバッテリBの電力を電動機10に供給する。   The three-phase conversion unit 32 converts the command voltages vdc, vqc into three-phase command voltages vuc, vvc, vwc based on the electrical angle θ of the electric motor 10. The PWM signal generation unit 34 generates an operation signal of the switching element of the inverter 36 for applying the command voltages vuc, vvc, vwc to each phase of the electric motor 10 based on the command voltages vuc, vvc, vwc, and outputs this To do. The inverter 36 supplies the electric power of the battery B to the electric motor 10 according to the operation signal.

ここで本実施形態の電動機10は、上述したようにSPMSMであるため、q軸電流のみによって要求トルクTdとなるように電動機10の出力が制御可能である。特に、SPMSMでは、d軸電流がゼロであるときに最小の電流で最大のトルクを生成可能であるために、基本的には、最大トルク制御を行なうべくd軸の指令電流idcをゼロとする。ただし、電動機10の回転速度ω(より正確には、電気角θの時間微分値である回転速度ω)が上昇すると、電動機10に生じる誘起電圧が増大する。これは、以下の理由による。dq軸上での電圧方程式は、電動機10の抵抗R、d軸インダクタンスLd、q軸インダクタンスLq、逆起電力定数Φを用いて、以下の式で表現される。

vd=(R+sLd)id ―ωLq×iq …(c1)
vq= (R+sLq)iq +ω(Φ+Ld×id)…(c2)

上記において、上記の式(c2)の右辺第2項は、誘起電圧に関する項である。上記の式からわかるように、回転速度ωが上昇すると、上記の式(c2)の右辺第2項の絶対値が大きくなり、誘起電圧が増大する。そしてこれにより、電圧vqが増大する。しかし、電圧vd,vqは、インバータ36の入力電圧、すなわちバッテリBの電圧VBによって制限される。すなわち、電圧vd、vqのベクトルの長さ「√{(vd)^2+(vq)^2}」を、バッテリBの電圧VBの「√(3/8)」倍よりも大きくすることはできない。このため、高回転速度領域においては、d軸電流を増大させることで(d軸電流を負の値として且つその絶対値を増大させることで)、q軸の電圧vqを低下させる弱め界磁制御を行う。これにより、上記の式(c2)の右辺第2項を低減することができ、ひいては電圧vqを低減することができる。これにより、図2に示されるように、d軸電流をゼロとする最大トルク制御よりも、高回転速度領域において電動機10を駆動することが可能となる。
Here, since the electric motor 10 of this embodiment is SPMSM as described above, the output of the electric motor 10 can be controlled so that the required torque Td is obtained only by the q-axis current. In particular, in SPMSM, since the maximum torque can be generated with the minimum current when the d-axis current is zero, basically, the d-axis command current idc is set to zero to perform the maximum torque control. . However, when the rotational speed ω of the electric motor 10 (more precisely, the rotational speed ω that is the time differential value of the electrical angle θ) increases, the induced voltage generated in the electric motor 10 increases. This is due to the following reason. The voltage equation on the dq axis is expressed by the following equation using the resistance R, d axis inductance Ld, q axis inductance Lq, and counter electromotive force constant Φ of the electric motor 10.

vd = (R + sLd) id−ωLq × iq (c1)
vq = (R + sLq) iq + ω (Φ + Ld × id) (c2)

In the above, the second term on the right side of the above formula (c2) is a term related to the induced voltage. As can be seen from the above equation, when the rotational speed ω increases, the absolute value of the second term on the right side of the above equation (c2) increases and the induced voltage increases. As a result, the voltage vq increases. However, the voltages vd and vq are limited by the input voltage of the inverter 36, that is, the voltage VB of the battery B. That is, the vector length “√ {(vd) ^ 2 + (vq) ^ 2}]” of the voltages vd and vq cannot be larger than “√ (3/8)” times the voltage VB of the battery B. . For this reason, in the high rotational speed region, field weakening control is performed to decrease the q-axis voltage vq by increasing the d-axis current (by making the d-axis current negative and increasing its absolute value). . As a result, the second term on the right side of the above equation (c2) can be reduced, and thus the voltage vq can be reduced. As a result, as shown in FIG. 2, it is possible to drive the electric motor 10 in the high rotation speed region as compared with the maximum torque control in which the d-axis current is zero.

上記弱め界磁制御を行うべく、本実施形態では、指令電圧vdc、vqcに応じて定まる演算上のインバータ36の出力電圧値(指令電圧vdc、vqcのベクトルの長さ「√{(vdc)^2+(vqc)^2}」)を許容範囲内に収めるフィードバック制御を行う。   In the present embodiment, in order to perform the field weakening control, in this embodiment, the output voltage value of the inverter 36 determined in accordance with the command voltages vdc and vqc (the length of the vector of the command voltages vdc and vqc “√ {(vdc) ^ 2 + ( Feedback control is performed so that vqc) ^ 2} ") falls within the allowable range.

すなわち、先の図1に示すように、ノルム算出部40では、指令電圧vdc、vqcのベクトルの長さを算出する。また、許容電圧設定部42では、バッテリBの電圧VBに定数Aを乗算することで許容範囲の上限値である許容電圧Vomを算出する。この許容電圧Vomは、バッテリBの電圧VBの「√(3/8)」倍の値以下に設定される。これは、指令電圧vuc,vvc,vwcの振幅を、バッテリBによって実現可能な電圧(「VB/2」)以下とするための設定である。このため、定数Aは、「√(3/8)」以下の値に設定することとなる。ここで、最大トルク制御を極力優先する観点からは、上記定数Aは、極力大きい値とすることが望ましい。ただし、要求トルクTdの増大時にd軸電流を迅速に増大させるためには、定数Aをある程度小さい値とすることが望まれる。これら2つの要請に鑑みて、定数Aは設定される。ちなみに、本実施形態では、定数Aを、「0.9×√(3/8)」程度の値に設定する。   That is, as shown in FIG. 1, the norm calculation unit 40 calculates the vector lengths of the command voltages vdc and vqc. The allowable voltage setting unit 42 calculates the allowable voltage Vom, which is the upper limit value of the allowable range, by multiplying the voltage VB of the battery B by the constant A. This allowable voltage Vom is set to a value equal to or less than “√ (3/8)” times the voltage VB of battery B. This is a setting for setting the amplitude of the command voltages vuc, vvc, and vwc to be equal to or lower than the voltage (“VB / 2”) that can be realized by the battery B. For this reason, the constant A is set to a value equal to or less than “√ (3/8)”. Here, from the viewpoint of giving priority to the maximum torque control as much as possible, it is desirable that the constant A be a value as large as possible. However, in order to quickly increase the d-axis current when the required torque Td is increased, it is desirable that the constant A be a small value. In view of these two requirements, the constant A is set. Incidentally, in this embodiment, the constant A is set to a value of about “0.9 × √ (3/8)”.

偏差算出部44では、上記指令電圧vdc、vqcのベクトルの長さに対する許容電圧Vomの差を算出する。一方、電圧補正量算出部46では、偏差算出部44の出力に基づき、d軸電圧の補正量ΔVを算出する。ここでは、比例ゲインKpと積分ゲインKiとを用いて、比例積分制御によって補正量ΔVを算出する。また、フィードバック電流算出部48では、補正量ΔVに基づき、フィードバック制御の操作量としてのd軸の指令電流(フィードバック電流idb)を算出する。ここでは、上記補正量ΔVを、回転速度ω及びd軸インダクタンスLdの乗算値で除算することで、フィードバック電流idbを算出する。ここで、フィードバック電流idbの算出に際して回転速度ωを用いるのは、上記の式(c2)に示されるように、d軸電流によって低減できるq軸電圧量が回転速度ωに依存するためである。   The deviation calculation unit 44 calculates the difference of the allowable voltage Vom with respect to the vector length of the command voltages vdc and vqc. On the other hand, the voltage correction amount calculation unit 46 calculates a d-axis voltage correction amount ΔV based on the output of the deviation calculation unit 44. Here, the correction amount ΔV is calculated by proportional-integral control using the proportional gain Kp and the integral gain Ki. The feedback current calculation unit 48 calculates a d-axis command current (feedback current idb) as an operation amount of feedback control based on the correction amount ΔV. Here, the feedback current idb is calculated by dividing the correction amount ΔV by the multiplication value of the rotational speed ω and the d-axis inductance Ld. Here, the reason why the rotational speed ω is used in calculating the feedback current idb is that the q-axis voltage amount that can be reduced by the d-axis current depends on the rotational speed ω, as shown in the above equation (c2).

上記フィードバック制御にてd軸の指令電流を操作することで弱め界磁制御をすることができる。ただし、この場合、図3に示されるように、フィードバック電流idbの応答性が低い。このため、指令電圧vdc、vqcのベクトルの長さがバッテリBの電圧VBの「√(3/8)」倍の値近傍にあるときに要求トルクTdが増大すると、q軸の実電流iqを迅速に変化させることができない。すなわち、この場合、要求トルクTdに応じて指令電流iqcが増加するものの、q軸の実電流iqを増加させるには、まずd軸の実電流idを負の値として増加させなければならない。しかし、指令電流idfの変化が遅いために、実電流idの増加も遅くなる。   Field weakening control can be performed by manipulating the d-axis command current in the feedback control. However, in this case, as shown in FIG. 3, the response of the feedback current idb is low. For this reason, if the required torque Td increases when the vector length of the command voltages vdc and vqc is in the vicinity of a value “√ (3/8)” times the voltage VB of the battery B, the q-axis actual current iq is reduced. It cannot be changed quickly. That is, in this case, although the command current iqc increases according to the required torque Td, in order to increase the q-axis actual current iq, first, the d-axis actual current id must be increased as a negative value. However, since the change in the command current idf is slow, the increase in the actual current id is also slow.

そこで本実施形態では、上記指令電圧vdc、vqcのベクトルの長さを許容電圧Vom内に収めるための操作量であるd軸の指令電流idcの開ループ制御項を備える。詳しくは、先の図1に示すように、開ループ項算出部50において、指令電圧vdc、vqcに基づき、指令電圧vdc、vqcのベクトルの長さを許容電圧Vom内に収めるためのd軸の指令電流idcの補正量Δidを算出する。ここで、d軸の電流が補正量Δidだけ変化すると、q軸の電圧は、上記の式(c2)から、簡易的に「ωLd×Δid」だけ変化すると考えられる。そしてこの補正量Δidによって、図4に示すように、指令電圧vdc、vqcのベクトルの長さを許容電圧Vom内に収めるための条件は、下記の式(c3)となる。

Vom=√{(vdc)^2+(vqc+ωLd×Δid)^2} …(c3)

上記の式(c3)を、補正量Δidについて解くと、下記の式(c4)となる。

Δid=[√{Vom^2−(vdc)^2}―vqc]/ωLd …(c4)

先の図1に示す開ループ項算出部50では、上記の式(c4)によって補正量Δidを算出する。そして、ゲイン設定部52では、補正量ΔidにゲインKfを乗算することで、開ループ電流idfを算出する。強め界磁禁止部54では、開ループ電流idfがゼロよりも大きいとき、開ループ電流idfをゼロに補正する。これは、開ループ電流idfがゼロよりも大きいときには、上記の式(c2)において誘起電圧を増大させるように作用することに鑑み、これを回避するためになされるものである。更に、指令電流算出部56では、開ループ電流idfにフィードバック電流idbを加算することで、d軸の指令電流を算出する。更に、強め界磁禁止部58では、指令電流算出部56の出力がゼロよりも大きいとき、これをゼロに補正する。これについても、上記出力がゼロよりも大きいときには、上記の式(c2)において誘起電圧を増大させるように作用することに鑑み、これを回避するためになされるものである。こうして、d軸の最終的な指令電流idcが算出される。
Therefore, in this embodiment, an open-loop control term for the d-axis command current idc, which is an operation amount for keeping the vector length of the command voltages vdc and vqc within the allowable voltage Vom, is provided. Specifically, as shown in FIG. 1 above, in the open loop term calculation unit 50, based on the command voltages vdc and vqc, the length of the vector of the command voltages vdc and vqc is set to fall within the allowable voltage Vom. A correction amount Δid of the command current idc is calculated. Here, when the d-axis current changes by the correction amount Δid, the q-axis voltage is considered to change simply by “ωLd × Δid” from the above equation (c2). As shown in FIG. 4, the condition for keeping the vector lengths of the command voltages vdc and vqc within the allowable voltage Vom by the correction amount Δid is expressed by the following equation (c3).

Vom = √ {(vdc) ^ 2 + (vqc + ωLd × Δid) ^ 2} (c3)

When the above equation (c3) is solved for the correction amount Δid, the following equation (c4) is obtained.

Δid = [√ {Vom ^ 2- (vdc) ^ 2} -vqc] / ωLd (c4)

In the open loop term calculation unit 50 shown in FIG. 1, the correction amount Δid is calculated by the above equation (c4). Then, the gain setting unit 52 calculates the open loop current idf by multiplying the correction amount Δid by the gain Kf. The strong field prohibiting unit 54 corrects the open loop current idf to zero when the open loop current idf is larger than zero. This is done to avoid this when the open loop current idf is larger than zero in view of the fact that it acts to increase the induced voltage in the above equation (c2). Further, the command current calculation unit 56 calculates the d-axis command current by adding the feedback current idb to the open loop current idf. Further, when the output of the command current calculation unit 56 is greater than zero, the strong field prohibition unit 58 corrects this to zero. This is also done to avoid this when the output is greater than zero in view of the effect of increasing the induced voltage in the above equation (c2). Thus, the final command current idc for the d axis is calculated.

図5に、上記指令電流idc,iqcの算出にかかる処理の手順を示す。この処理は、例えばマイクロコンピュータ等によって所定周期で繰り返し実行される。   FIG. 5 shows a procedure of processing related to the calculation of the command currents idc and iqc. This process is repeatedly executed at a predetermined cycle by, for example, a microcomputer.

この一連の処理では、まずステップS10において、要求トルクTdに基づきq軸の指令電流iqcを算出する。続くステップS12においては、指令電流iqc及び実電流iqに基づき、指令電圧vqcを算出する。続くステップS14においては、指令電流idcと実電流idとに基づき、指令電圧vdcを算出する。そして、ステップS16においては、ステップS12,14において算出された指令電圧vdc、vqcと、許容電圧Vomと回転速度ωとに基づき、フィードバック電流idbを算出する。更に、ステップS18においては、ステップS12,14において算出された指令電圧vdc、vqcと、許容電圧Vomと回転速度ωとに基づき、開ループ電流idfを算出する。   In this series of processes, first, in step S10, a q-axis command current iqc is calculated based on the required torque Td. In the subsequent step S12, the command voltage vqc is calculated based on the command current iqc and the actual current iq. In the subsequent step S14, the command voltage vdc is calculated based on the command current idc and the actual current id. In step S16, the feedback current idb is calculated based on the command voltages vdc and vqc calculated in steps S12 and S14, the allowable voltage Vom and the rotational speed ω. Further, in step S18, the open loop current idf is calculated based on the command voltages vdc and vqc calculated in steps S12 and S14, the allowable voltage Vom and the rotational speed ω.

続くステップS20においては、開ループ電流idfがゼロよりも小さいか否かを判断する。そして、ゼロ以上であるときには、開ループ電流idfをゼロとする。一方、ステップS20において肯定判断されるときや、ステップS22の処理が完了するときには、ステップS24に移行する。ステップS24においては、この一連の処理の次回の処理時における指令電流idcを、開ループ電流idfとフィードバック電流idbとの和とする。そして、ステップS26においては、指令電流idcがゼロよりも小さいか否かを判断する。そしてゼロ以上であると判断されるときには、ステップS28において、指令電流idcをゼロとする。なお、ステップS26において肯定判断されるときや、ステップS28の処理が完了するときには、この一連の処理を一旦終了する。   In a succeeding step S20, it is determined whether or not the open loop current idf is smaller than zero. And when it is more than zero, the open loop current idf is set to zero. On the other hand, when an affirmative determination is made in step S20 or when the process of step S22 is completed, the process proceeds to step S24. In step S24, the command current idc at the next processing of this series of processing is the sum of the open loop current idf and the feedback current idb. In step S26, it is determined whether or not the command current idc is smaller than zero. If it is determined that the value is greater than or equal to zero, the command current idc is set to zero in step S28. When an affirmative determination is made in step S26 or when the process of step S28 is completed, this series of processes is temporarily terminated.

以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。   According to the embodiment described in detail above, the following effects can be obtained.

(1)電動機4に対する要求トルクTdが増大するとき、指令電圧vdc、vqcのベクトル(指令電圧ベクトル)の長さを許容電圧Vom内に収めるための操作量を開ループ制御にて算出した。これにより、フィードバック制御により操作量を算出する場合と比較して、操作量を迅速に算出することや、要求トルクTdの増大直後の操作量の変化量を大きくすることができる。すなわち、フィードバック制御により出力トルクの増大直後の操作量の変化量を大きくするためには、ゲインKp,Kiを増大させる必要があるが、この場合、ハンチングが生じやすい。このため、フィードバック制御によっては、要求トルクTdの増大直後の操作量の変化量を大きくすることが困難である。   (1) When the required torque Td for the electric motor 4 increases, the operation amount for keeping the length of the vector (command voltage vector) of the command voltages vdc and vqc within the allowable voltage Vom is calculated by the open loop control. Thereby, compared with the case where the operation amount is calculated by feedback control, the operation amount can be calculated quickly, and the change amount of the operation amount immediately after the increase of the required torque Td can be increased. That is, in order to increase the amount of change in the operation amount immediately after the increase of the output torque by feedback control, it is necessary to increase the gains Kp and Ki. In this case, hunting is likely to occur. For this reason, depending on the feedback control, it is difficult to increase the amount of change in the operation amount immediately after the increase in the required torque Td.

(2)指令電圧ベクトルを許容電圧Vom内に収めるための操作量を、d軸の指令電流idcとした。これにより、要求トルクTdに応じたq軸電流を流すためのq軸の指令電圧を好適に低減することができ、ひいては指令電圧ベクトルを許容電圧Vom内に収めることができる。なお、本実施形態では、電動機10の各相に印加される電圧を指令電圧とするPWM制御をしているため、実際には操作量は指令電圧である。しかし、この指令電圧は、指令電流idc,iqcから定まるものであるため、ここでは、指令電流idcを上記操作量と定義する。   (2) The operation amount for keeping the command voltage vector within the allowable voltage Vom is the d-axis command current idc. As a result, the q-axis command voltage for allowing the q-axis current to flow according to the required torque Td can be suitably reduced, and the command voltage vector can be kept within the allowable voltage Vom. In the present embodiment, since the PWM control is performed using the voltage applied to each phase of the electric motor 10 as the command voltage, the operation amount is actually the command voltage. However, since this command voltage is determined from the command currents idc and iqc, the command current idc is defined as the manipulated variable here.

(3)許容電圧Vomとd軸の指令電圧vdcとに基づきq軸の指令電圧vqcの上限値(√{Vom^2−(vdc)^2})を算出し、指令電圧vqcと上限値との差に基づき、d軸の指令電流の補正量Δidを算出した。これにより、指令電圧ベクトルを許容電圧Vom以下とするためのd軸の指令電流の補正量Δidを適切に算出することができる。   (3) An upper limit value (√ {Vom ^ 2- (vdc) ^ 2}) of the q-axis command voltage vqc is calculated based on the allowable voltage Vom and the d-axis command voltage vdc, and the command voltage vqc and the upper limit value are calculated. Based on the difference, a correction amount Δid for the d-axis command current was calculated. Thereby, it is possible to appropriately calculate the correction amount Δid of the d-axis command current for setting the command voltage vector to be equal to or less than the allowable voltage Vom.

(4)開ループ電流idfの算出に際し、回転速度ωを用いた。これにより、要求されるd軸電流をより適切に算出することができる。   (4) In calculating the open loop current idf, the rotational speed ω was used. Thereby, the required d-axis current can be calculated more appropriately.

(5)指令電圧ベクトルを許容電圧Vom内とすべく、指令電圧ベクトルの長さと許容電圧Vomとの差に基づき、フィードバック電流idbを算出した。これにより、指令電圧ベクトルが許容電圧Vom内となるようにより適切に制御することができる。   (5) In order to keep the command voltage vector within the allowable voltage Vom, the feedback current idb was calculated based on the difference between the length of the command voltage vector and the allowable voltage Vom. As a result, the command voltage vector can be more appropriately controlled so as to be within the allowable voltage Vom.

(第2の実施形態)
以下、第2の実施形態について、先の第1の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
(Second Embodiment)
Hereinafter, the second embodiment will be described with reference to the drawings with a focus on differences from the first embodiment.

図6に、本実施形態にかかる電動機10の制御システムの全体構成を示す。なお、図6において、先の図1に示した部材と同一の部材に付いては、便宜上同一の符号を付している。   FIG. 6 shows an overall configuration of a control system of the electric motor 10 according to the present embodiment. In FIG. 6, the same members as those shown in FIG. 1 are given the same reference numerals for the sake of convenience.

図示されるように、本実施形態では、開ループ項算出部60において、q軸の指令電流iqcと実電流iqとの差に基づき、開ループ電流idfを算出する。これは以下の理由による。   As illustrated, in the present embodiment, the open loop term calculation unit 60 calculates the open loop current idf based on the difference between the q-axis command current iqc and the actual current iq. This is due to the following reason.

指令電圧vdc、vqcのベクトルの長さが許容電圧Vomを超えるのは、要求トルクTdの増大に応じてq軸の指令電圧vqcが増大するためと考えられる。このため、q軸の指令電圧vqcの増大による上記ベクトルの伸長をd軸電流の増大によって補償することができるなら、指令電圧vdc、vqcのベクトルの長さを許容電圧Vom以下とすることができると考えられる。一方、q軸の指令電圧vqcの増大は、q軸の指令電流iqcの増大によって生じる。したがって、q軸の実電流idに対する指令電流idcの差に応じて上記ベクトルの長さの伸長を補償するためのd軸電流を算出することができると考えられる。   The reason why the vector lengths of the command voltages vdc and vqc exceed the allowable voltage Vom is considered to be that the q-axis command voltage vqc increases as the required torque Td increases. Therefore, if the expansion of the vector due to the increase in the q-axis command voltage vqc can be compensated by the increase in the d-axis current, the vector length of the command voltages vdc and vqc can be made equal to or less than the allowable voltage Vom. it is conceivable that. On the other hand, the increase in the q-axis command voltage vqc is caused by the increase in the q-axis command current iqc. Therefore, it is considered that the d-axis current for compensating for the extension of the vector length can be calculated according to the difference of the command current idc with respect to the q-axis actual current id.

特に本実施形態では、指令電圧算出部26において比例積分制御がなされるため、指令電流iqcが増大した直後の指令電圧vqcの増大量Δvqcは、「Kpq(iqc−iq)」にて近似することができる。一方、開ループ電流idfによって低減できるq軸電圧量は、「ωLd×idf」である。以上より、開ループ項算出部60は、下記の式(c5)にて開ループ電流idfを算出する。

idf=KF(iqc−iq)/ωLd …(c5)

なお、上記の式(c5)におけるゲインKFは、上記比例ゲインKpqと同一でもよいが、これと相違させてもよい。
Particularly in this embodiment, since the command voltage calculation unit 26 performs proportional-integral control, the increase amount Δvqc of the command voltage vqc immediately after the command current iqc increases is approximated by “Kpq (iqc−iq)”. Can do. On the other hand, the q-axis voltage amount that can be reduced by the open loop current idf is “ωLd × idf”. From the above, the open loop term calculation unit 60 calculates the open loop current idf by the following equation (c5).

idf = KF (iqc−iq) / ωLd (c5)

The gain KF in the above equation (c5) may be the same as the proportional gain Kpq, but may be different from this.

図7に、上記指令電流idc,iqcの算出にかかる処理の手順を示す。この処理は、例えばマイクロコンピュータ等によって所定周期で繰り返し実行される。   FIG. 7 shows a procedure of processing related to the calculation of the command currents idc and iqc. This process is repeatedly executed at a predetermined cycle by, for example, a microcomputer.

この一連の処理では、まずステップS30において、要求トルクTdに基づきq軸の指令電流iqcを算出する。続くステップS32においては、指令電流iqc及び実電流iqに基づき、指令電圧vqcを算出する。続くステップS34においては、指令電流iqcと、実電流iqと、回転速度ωとに基づき、開ループ電流idfを算出する。続くステップS36においては、開ループ電流idfがゼロよりも小さいか否かを判断する。そして、ゼロ以上であるときには、ステップS38において、開ループ電流idfをゼロとする。一方、ステップS36において肯定判断されるときや、ステップS38の処理が完了するときには、ステップS40に移行する。   In this series of processes, first, in step S30, a q-axis command current iqc is calculated based on the required torque Td. In the subsequent step S32, the command voltage vqc is calculated based on the command current iqc and the actual current iq. In the subsequent step S34, an open loop current idf is calculated based on the command current iqc, the actual current iq, and the rotational speed ω. In a succeeding step S36, it is determined whether or not the open loop current idf is smaller than zero. If it is equal to or greater than zero, the open loop current idf is set to zero in step S38. On the other hand, when an affirmative determination is made in step S36, or when the process of step S38 is completed, the process proceeds to step S40.

ステップS40においては、指令電流idcを、開ループ電流idfとフィードバック電流idbとの和とする。そして、ステップS42においては、指令電流idcがゼロよりも小さいか否かを判断する。そしてゼロ以上であると判断されるときには、ステップS44において、指令電流idcをゼロとする。なお、ステップS42において肯定判断されるときや、ステップS44の処理が完了するときには、ステップS46に移行する。ステップS46においては、指令電流idcと実電流idとに基づき、指令電圧vdcを算出する。そして、ステップS48においては、ステップS32,S46において算出された指令電圧vdc、vqcと、許容電圧Vomと回転速度ωとに基づき、この一連の処理の次回の処理時におけるフィードバック電流idbを算出する。なお、ステップS48の処理が完了すると、この一連の処理を一旦終了する。   In step S40, the command current idc is the sum of the open loop current idf and the feedback current idb. In step S42, it is determined whether or not the command current idc is smaller than zero. If it is determined that the value is greater than or equal to zero, the command current idc is set to zero in step S44. When an affirmative determination is made at step S42 or when the processing at step S44 is completed, the routine proceeds to step S46. In step S46, command voltage vdc is calculated based on command current idc and actual current id. In step S48, based on the command voltages vdc and vqc calculated in steps S32 and S46, the allowable voltage Vom, and the rotation speed ω, the feedback current idb at the next processing of this series of processing is calculated. When the process of step S48 is completed, this series of processes is temporarily terminated.

以上説明した本実施形態によれば、先の第1の実施形態の上記(1),(2),(4),(5)の効果に加えて、更に以下の効果が得られるようになる。   According to the present embodiment described above, in addition to the effects (1), (2), (4), and (5) of the first embodiment, the following effects can be obtained. .

(6)q軸における指令電流iqcと実電流iqとの差に基づき、開ループ電流idfを算出した。これにより、簡易な手法にて開ループ電流idfを算出することができる。特に、本実施形態では、q軸の指令電圧vqcを、q軸における指令電流iqcと実電流iqとの差に基づき算出するため、指令電流iqcと実電流iqとの差に基づきq軸における指令電圧vqcの増加量を高精度に把握することができるため、この手法は有効である。   (6) The open loop current idf was calculated based on the difference between the command current iqc and the actual current iq on the q axis. Thereby, the open loop current idf can be calculated by a simple method. In particular, in the present embodiment, since the q-axis command voltage vqc is calculated based on the difference between the command current iqc and the actual current iq on the q-axis, the command on the q-axis is calculated based on the difference between the command current iqc and the actual current iq. This method is effective because the increase amount of the voltage vqc can be grasped with high accuracy.

(第3の実施形態)
以下、第3の実施形態について、先の第1の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
(Third embodiment)
Hereinafter, the third embodiment will be described with reference to the drawings with a focus on differences from the first embodiment.

上述したように、要求トルクTdの増大時、フィードバック電流idbの応答が遅く、結果として実電流idの応答が遅れる。ここで上記実施形態では、指令電流idcの応答性を高めることで、実電流idの応答性を高めた。これに対し、本実施形態では、図8に示すように、実電流idをフィードバック電流idbに迅速に追従させることを考える。これは、図9に示すように、指令電流iqcの増大に際し、まず実電流idの増大を優先することで行なうことができる。すなわち、指令電流idc,iqcは、電圧ベクトル(vd、vq)の長さがバッテリBの電圧VBの「√(3/8)」倍の値となるとの条件のもとで上記の式(c1)、(c2)を関係付けることで定まる円内に制限される。この円は、図示されるように、中心の座標が(Φ/Ld,0)であり、半径が「{√(3/8)}VB/ω」である。ここにおいて、図中破線にて示す態様にてq軸の電流を増大させることはできないが、一旦d軸電流を増大させることでq軸電流を増大させることができる。   As described above, when the required torque Td increases, the response of the feedback current idb is slow, and as a result, the response of the actual current id is delayed. Here, in the above embodiment, the response of the actual current id is increased by increasing the response of the command current idc. On the other hand, in this embodiment, as shown in FIG. 8, it is considered that the actual current id quickly follows the feedback current idb. As shown in FIG. 9, this can be done by giving priority to the increase of the actual current id when the command current iqc is increased. In other words, the command currents idc and iqc are based on the above equation (c1) under the condition that the length of the voltage vector (vd, vq) is a value “√ (3/8)” times the voltage VB of the battery B. ) And (c2) are related to each other and are limited to a circle determined. As shown, this circle has a center coordinate (Φ / Ld, 0) and a radius “{√ (3/8)} VB / ω”. Here, the q-axis current cannot be increased in the manner indicated by the broken line in the figure, but the q-axis current can be increased by increasing the d-axis current once.

図9に示されるように、q軸電流を増大させる上でd軸電流を増大させることが有効であるが、制御性を高く維持するための設定がd軸電流を増大させる上で障害となることがある。すなわち、指令電圧vdc、vqcによって定まるベクトルの長さがバッテリBの電圧VBの「√(3/8)」倍の値を超えるときには、インバータ36を介して指令電圧vqc、vdcを電動機10に印加することはできない。このため、指令電圧vdc,vqcを算出する際に積分制御を行う場合には、積分項の絶対値が過度に大きくなり、ひいては電動機10に印加される電圧の制御性を低下させることとなる。このため、制御性を高く維持する観点から、指令電圧vdc、vqcによって定まるベクトルの長さがバッテリBの電圧VBの「√(3/8)」倍の値を超えるときには、予め指令電圧vdc、vqcによって定まるベクトルの長さを電圧VBの「√(3/8)」倍の値に制限し、且つ積分項の更新を禁止する処理がなされることがある。しかし、この処理によれば、本来、優先的に増加させたい指令電圧vdcまでもが低減されるおそれがある。このため、d軸電流の増加が遅れ、ひいてはq軸電流を迅速に増大させることができなくなる。   As shown in FIG. 9, increasing the d-axis current is effective in increasing the q-axis current, but setting for maintaining high controllability is an obstacle to increasing the d-axis current. Sometimes. That is, when the length of the vector determined by the command voltages vdc and vqc exceeds a value “√ (3/8)” times the voltage VB of the battery B, the command voltages vqc and vdc are applied to the motor 10 via the inverter 36. I can't do it. For this reason, when integral control is performed when calculating the command voltages vdc and vqc, the absolute value of the integral term becomes excessively large, and as a result, the controllability of the voltage applied to the electric motor 10 is lowered. Therefore, from the viewpoint of maintaining high controllability, when the length of the vector determined by the command voltages vdc and vqc exceeds a value “√ (3/8)” times the voltage VB of the battery B, the command voltage vdc, There is a case where the length of the vector determined by vqc is limited to a value that is “√ (3/8)” times the voltage VB and the update of the integral term is prohibited. However, according to this process, there is a risk that even the command voltage vdc that is originally to be preferentially increased may be reduced. For this reason, the increase of the d-axis current is delayed, and as a result, the q-axis current cannot be increased rapidly.

そこで本実施形態では、指令電圧vdc、vqcによって定まるベクトルの長さが閾値電圧Vmよりも大きいとき、d軸の指令電圧vdcを固定しつつ、指令電圧ベクトルの長さが閾値電圧Vmとなるように補正する。図10に、本実施形態にかかる電動機10の制御システムの全体構成を示す。なお、図10において、先の図1に示した部材と対応する部材については、便宜上、同一の符号を付している。   Therefore, in this embodiment, when the length of the vector determined by the command voltages vdc and vqc is larger than the threshold voltage Vm, the command voltage vector length becomes the threshold voltage Vm while fixing the d-axis command voltage vdc. To correct. FIG. 10 shows an overall configuration of a control system for the electric motor 10 according to the present embodiment. In FIG. 10, members corresponding to those shown in FIG. 1 are given the same reference numerals for convenience.

図示されるように、本実施形態では、指令電圧vdc、vqcによって定まるベクトルの長さを閾値電圧Vm内に制限する制限部70を備える。ここで、閾値電圧Vmは、閾値電圧設定部72において、バッテリBの電圧に定数Cを乗算することで設定される。ここで、定数Cは、定数A以上の値に設定することが望ましい。換言すれば、閾値電圧Vmは、許容電圧Vom以上であることが望ましい。本実施形態では、定数Cを、「√(3/8)」に設定する。これにより、電動機10に印加可能な最大電圧となるまで、指令電圧vdc、vqcによって定まるベクトルの長さを制限することを回避することが可能となる。このため、指令電圧vdc、vqcに基づく制御を良好に行うことができる。そして、指令電圧vdc、vqcによって定まるベクトルの長さが閾値電圧Vmを超えるとき、d軸の指令電圧vdcを補正することなく、q軸の指令電圧vqcを減少補正することで、上記ベクトルの長さを閾値電圧Vmとする。更に、この際、指令電圧算出部26における積分項の更新が禁止される。   As illustrated, the present embodiment includes a limiting unit 70 that limits the length of a vector determined by the command voltages vdc and vqc within the threshold voltage Vm. Here, the threshold voltage Vm is set by multiplying the voltage of the battery B by a constant C in the threshold voltage setting unit 72. Here, the constant C is desirably set to a value equal to or greater than the constant A. In other words, the threshold voltage Vm is preferably equal to or higher than the allowable voltage Vom. In the present embodiment, the constant C is set to “√ (3/8)”. This makes it possible to avoid limiting the length of the vector determined by the command voltages vdc and vqc until the maximum voltage that can be applied to the electric motor 10 is reached. For this reason, control based on the command voltages vdc and vqc can be performed satisfactorily. When the vector length determined by the command voltages vdc and vqc exceeds the threshold voltage Vm, the vector length can be reduced by correcting the decrease of the q-axis command voltage vqc without correcting the d-axis command voltage vdc. Let this be the threshold voltage Vm. Further, at this time, the update of the integral term in the command voltage calculation unit 26 is prohibited.

図11に、本実施形態にかかる指令電流idc,iqcの算出にかかる処理の手順を示す。この処理は、例えばマイクロコンピュータ等によって所定周期で繰り返し実行される。   FIG. 11 shows a procedure of processing related to calculation of the command currents idc and iqc according to the present embodiment. This process is repeatedly executed at a predetermined cycle by, for example, a microcomputer.

この一連の処理では、まずステップS50において、要求トルクTdに基づきq軸の指令電流iqcを算出する。続くステップS52においては、指令電流iqc及び実電流iqに基づき、指令電圧vqcを算出する。続くステップS54においては、指令電流idcと実電流idとに基づき、指令電圧vdcを算出する。そして、ステップS56においては、ステップS12,14において算出された指令電圧vdc、vqcによって定まるベクトルの長さが、閾値電圧Vmを超えているか否かを判断する。そして、閾値電圧Vmを超えていると判断されるときには、ステップS58において、指令電圧vdc、vqcによって定まるベクトルの長さを閾値電圧Vmとする補正を行なう。ここでは、閾値電圧Vmの2乗からd軸の指令電圧vdcの2乗を減算した値の平方根をq軸の指令電圧vqcとし、d軸の指令電圧vdcはそのままとする。なお、この際、q軸の指令電圧vqcの算出に際して用いる積分項の演算を禁止する。詳しくは、今回のq軸の指令電圧vqcの算出に際しての積分項の更新を無効とする。これにより、q軸の指令電圧vqcの算出に用いる積分項は、ベクトルの長さの制限がなされる以前の値に保持されることとなる。一方、ステップS56において閾値電圧Vm以下であると判断されるときや、ステップS58の処理が完了するときには、ステップS60に移行する。ステップS60においては、許容電圧Vom、回転速度ω、指令電圧vdc、vqcに基づき、この一連の処理の次回の処理時における次回のフィードバック電流idbを算出する。続いてステップS62においては、フィードバック電流idbがゼロよりも小さいか否かを判断する。そしてゼロ以上であると判断されるときには、ステップS64において、フィードバック電流idbをゼロとする。なお、ステップS62において肯定判断されるときや、ステップS64の処理が完了するときには、この一連の処理を一旦終了する。   In this series of processes, first, in step S50, a q-axis command current iqc is calculated based on the required torque Td. In the subsequent step S52, the command voltage vqc is calculated based on the command current iqc and the actual current iq. In the subsequent step S54, the command voltage vdc is calculated based on the command current idc and the actual current id. In step S56, it is determined whether or not the length of the vector determined by the command voltages vdc and vqc calculated in steps S12 and S14 exceeds the threshold voltage Vm. When it is determined that the threshold voltage Vm is exceeded, in step S58, correction is performed so that the length of the vector determined by the command voltages vdc and vqc is the threshold voltage Vm. Here, the square root of the value obtained by subtracting the square of the d-axis command voltage vdc from the square of the threshold voltage Vm is taken as the q-axis command voltage vqc, and the d-axis command voltage vdc is left as it is. At this time, the calculation of the integral term used when calculating the q-axis command voltage vqc is prohibited. Specifically, the update of the integral term at the time of calculating the q-axis command voltage vqc is invalidated. As a result, the integral term used for calculating the q-axis command voltage vqc is held at a value before the vector length is limited. On the other hand, when it is determined in step S56 that the voltage is equal to or lower than the threshold voltage Vm, or when the process of step S58 is completed, the process proceeds to step S60. In step S60, the next feedback current idb in the next process of this series of processes is calculated based on the allowable voltage Vom, the rotational speed ω, and the command voltages vdc and vqc. Subsequently, in step S62, it is determined whether or not the feedback current idb is smaller than zero. If it is determined that the value is greater than or equal to zero, the feedback current idb is set to zero in step S64. When an affirmative determination is made in step S62 or when the process of step S64 is completed, this series of processes is temporarily terminated.

以上詳述した本実施形態によれば、先の第1の実施形態の上記(1)〜(5)の効果に加えて、更に以下の効果が得られるようになる。   According to the embodiment described above in detail, the following effects can be obtained in addition to the effects (1) to (5) of the first embodiment.

(7)指令電圧vdc、vqcによって定まるベクトルの長さが閾値電圧Vmよりも大きいとき、d軸の指令電圧vdcを減少させることなく指令電圧vdc、vqcを補正することで、ベクトルの長さを閾値電圧Vm内に制限した。これにより、上記ベクトルの長さが閾値電圧Vmを越える際に、d軸電流の増加速度が低下するおそれを回避することができる。   (7) When the length of the vector determined by the command voltages vdc and vqc is larger than the threshold voltage Vm, the length of the vector is reduced by correcting the command voltages vdc and vqc without decreasing the d-axis command voltage vdc. It was limited within the threshold voltage Vm. Thereby, when the length of the vector exceeds the threshold voltage Vm, it is possible to avoid a possibility that the increasing speed of the d-axis current is lowered.

(8)指令電圧vdc、vqcによって定まるベクトルの長さが閾値電圧Vmよりも大きいとき、d軸の指令電圧vdcを補正することなくq軸の指令電圧vqcを低減補正した。これにより、d軸の電流の増加を妨げることなく、上記ベクトルの長さを許容電圧Vom内とすることができる。   (8) When the length of the vector determined by the command voltages vdc and vqc is larger than the threshold voltage Vm, the q-axis command voltage vqc is reduced and corrected without correcting the d-axis command voltage vdc. Thereby, the length of the vector can be within the allowable voltage Vom without hindering an increase in d-axis current.

(9)指令電流idc,iqc及び実電流id,iqの差の累積値(積分項)に基づきd軸及びq軸の各指令電圧vdc,vqcを算出して且つ、指令電圧vdc、vqcによって定まるベクトルの長さが閾値電圧Vmよりも大きいとき、q軸についてのみ積分項の絶対値の増加を禁止した。これにより、指令電圧vqcの制御性の低下を回避することができる。また、d軸については、指令電圧vdcの制限がなされないために、d軸の指令電圧vdcの算出に用いる積分項については、指令電流idc及び実電流idの差に応じて更新されることが望ましい。この点、本実施形態では、d軸の積分項の増加についてはこれを禁止しないために、d軸の積分項を適切な値とすることができ、ひいてはd軸の制御性を良好なものに維持することができる。   (9) The command voltages vdc and vqc for the d-axis and the q-axis are calculated based on the cumulative value (integral term) of the difference between the command currents idc and iqc and the actual currents id and iq, and are determined by the command voltages vdc and vqc. When the vector length is larger than the threshold voltage Vm, an increase in the absolute value of the integral term is prohibited only for the q axis. Thereby, it is possible to avoid a decrease in controllability of the command voltage vqc. Further, since the command voltage vdc is not limited for the d-axis, the integral term used to calculate the command voltage vdc for the d-axis may be updated according to the difference between the command current idc and the actual current id. desirable. In this respect, in this embodiment, since the increase of the d-axis integral term is not prohibited, the d-axis integral term can be set to an appropriate value, and the d-axis controllability can be improved. Can be maintained.

(第4の実施形態)
以下、第4の実施形態について、先の第3の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
(Fourth embodiment)
Hereinafter, the fourth embodiment will be described with reference to the drawings with a focus on differences from the third embodiment.

図12に、本実施形態にかかる電動機10の制御システムの全体構成を示す。なお、図12において、先の図10に示した部材と対応する部材については、便宜上、同一の符号を付している。   FIG. 12 shows an overall configuration of a control system for the electric motor 10 according to the present embodiment. In FIG. 12, members corresponding to those shown in FIG. 10 are given the same reference numerals for convenience.

図示されるように、本実施形態では、指令電圧vdc、vqcによって定まるベクトルの長さを閾値電圧Vm内に制限する制限部74を備える。制限部74では、指令電圧vdc、vqcによって定まるベクトルの長さを閾値電圧Vmとしつつ、同ベクトルの位相をd軸の負側に変更する。   As illustrated, the present embodiment includes a limiting unit 74 that limits the length of a vector determined by the command voltages vdc and vqc within the threshold voltage Vm. The limiting unit 74 changes the phase of the vector to the negative side of the d-axis while setting the length of the vector determined by the command voltages vdc and vqc to the threshold voltage Vm.

図13に、本実施形態にかかる指令電流idc,iqcの算出にかかる処理の手順を示す。この処理は、例えばマイクロコンピュータ等によって所定周期で繰り返し実行される。   FIG. 13 shows a procedure of processing related to calculation of the command currents idc and iqc according to the present embodiment. This process is repeatedly executed at a predetermined cycle by, for example, a microcomputer.

この一連の処理では、まずステップS70〜S76において、先の図11のステップS
50〜S56の処理と同一の処理を行なう。そして、ステップS76において、指令電圧vdc、vqcによって定まるベクトルの長さが閾値電圧Vmを超えていると判断されるときには、ステップS78において、指令電圧vdc、vqcによって定まるベクトルの長さを閾値電圧Vmとする補正を行なう。
In this series of processing, first, in steps S70 to S76, step S in FIG.
The same processing as the processing of 50 to S56 is performed. If it is determined in step S76 that the length of the vector determined by the command voltages vdc and vqc exceeds the threshold voltage Vm, the length of the vector determined by the command voltages vdc and vqc is determined in step S78. To correct.

ここでは、閾値電圧Vmの2乗からd軸の指令電圧vdcの2乗を減算した値の平方根から指令電圧vqcを減算した値にゲインKθを乗算することで、上記ベクトルの位相の補正量Δθを算出する。そして、指令電圧vdc、vqcによって定まるベクトルの位相φを「φ+Δθ」として且つ、その長さが閾値電圧Vmとなるように補正する。なお、この際、先の図11のステップS58同様、q軸の指令電圧vqcの算出に際して用いる積分項の演算を禁止する。   Here, the value obtained by subtracting the command voltage vqc from the square root of the value obtained by subtracting the square of the d-axis command voltage vdc from the square of the threshold voltage Vm is multiplied by the gain Kθ to obtain the vector phase correction amount Δθ. Is calculated. Then, the phase φ of the vector determined by the command voltages vdc and vqc is corrected to “φ + Δθ” and the length thereof becomes the threshold voltage Vm. At this time, as in step S58 of FIG. 11, the integral term used for calculating the q-axis command voltage vqc is prohibited.

そして、ステップS78の処理が完了すると、先の図11のステップS60〜S64と同様、ステップS80〜S84の処理を行なう。   When the process of step S78 is completed, the processes of steps S80 to S84 are performed in the same manner as steps S60 to S64 of FIG.

以上詳述した本実施形態によれば、先の第1の実施形態の上記(1)〜(5)の効果や、先の第3の実施形態の上記(7),(9)の効果に加えて、更に以下の効果が得られるようになる。   According to this embodiment detailed above, the effects (1) to (5) of the previous first embodiment and the effects (7) and (9) of the previous third embodiment are achieved. In addition, the following effects can be obtained.

(10)指令電圧vdc,vqcのベクトルの長さが閾値電圧Vmよりも大きいとき、上記長さを閾値電圧Vmとしつつベクトルの位相をd軸の負側に変更すべく指令電圧vdc、vqcを補正した。これにより、d軸の電流の増加を促進しつつ上記ベクトルの長さを閾値電圧Vmとすることができる。   (10) When the vector lengths of the command voltages vdc and vqc are larger than the threshold voltage Vm, the command voltages vdc and vqc are set to change the phase of the vector to the negative side of the d-axis while setting the length to the threshold voltage Vm. Corrected. Thereby, the length of the vector can be set to the threshold voltage Vm while promoting the increase of the d-axis current.

(11)上記位相の変更を、d軸の指令電圧vdc及び閾値電圧Vmに基づき定まるq軸の指令電圧vqcの上限値と現在のq軸の指令電圧vqcとの差に応じて行った。これにより、d軸の電流を適切に増加させることができる。   (11) The phase was changed according to the difference between the upper limit value of the q-axis command voltage vqc determined based on the d-axis command voltage vdc and the threshold voltage Vm and the current q-axis command voltage vqc. Thereby, the d-axis current can be appropriately increased.

(第5の実施形態)
以下、第5の実施形態について、先の第3の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
(Fifth embodiment)
Hereinafter, the fifth embodiment will be described with reference to the drawings with a focus on differences from the third embodiment.

図14に、本実施形態にかかる電動機10の制御システムの全体構成を示す。なお、図14において、先の図10等に示した部材と対応する部材については、便宜上、同一の符号を付している。   In FIG. 14, the whole structure of the control system of the electric motor 10 concerning this embodiment is shown. In FIG. 14, members corresponding to those shown in FIG. 10 and the like are given the same reference numerals for the sake of convenience.

図示されるように、本実施形態では、先の第1の実施形態の構成に、先の第3の実施形態における制限部70、すなわち指令電圧vdc、vqcによって定まるベクトルの長さを閾値電圧Vm内に制限する制限部70を備える。これにより、d軸の電流をより迅速に増大させることができ、ひいては、q軸の電流をより迅速に増大させることができる。   As shown in the figure, in this embodiment, the length of the vector determined by the limiting unit 70 in the previous third embodiment, that is, the command voltages vdc and vqc, is added to the threshold voltage Vm in the configuration of the first embodiment. The limiting part 70 which restricts inside is provided. As a result, the d-axis current can be increased more quickly, and the q-axis current can be increased more quickly.

図15に、本実施形態にかかるd軸及びq軸の電流の応答性についての実験結果を示す。この図では、要求トルクの増大に応じて増大した最終的な指令電流idc,iqcを「100%」と規格化し、実電流id,iqの変化をプロットしている。   FIG. 15 shows the experimental results of the d-axis and q-axis current responsiveness according to the present embodiment. In this figure, the final command currents idc and iqc that have increased in response to an increase in the required torque are normalized to “100%”, and the changes in the actual currents id and iq are plotted.

図示されるように、指令電流iqcが急激に(ステップ状に)変化する際、まずd軸の実電流idが上昇する。このようにd軸の実電流idの応答性を高めることで、q軸の実電流iqの応答性をも高めることができる。特に、上記開ループ電流idfの寄与等により、実電流id,iqの変化に際して、d軸の実電流idの変化量は、要求トルクTdの増大直後(指令電流iqcの増大直後)に最大となる。また、d軸の指令電圧vdcを補正することなく電圧ベクトルの長さを制限し且つ、q軸の積分演算を禁止する処理を行なうことで、実電流id,iqのオーバーシュートを好適に抑制することができる。なお、図15では、オーバーシュート量が15%程度に抑制されているが、いかなる状況であっても、オーバーシュート量を「25%」以下に抑制する設定が容易であることが発明者らによって見出されている。   As shown in the figure, when the command current iqc changes abruptly (stepwise), first, the actual current id on the d axis rises. Thus, by increasing the response of the d-axis actual current id, the response of the q-axis actual current iq can also be increased. In particular, when the actual currents id and iq change due to the contribution of the open loop current idf and the like, the amount of change in the d-axis actual current id is maximized immediately after the required torque Td is increased (immediately after the command current iqc is increased). . Further, by limiting the length of the voltage vector without correcting the d-axis command voltage vdc and prohibiting the q-axis integral calculation, the overshoots of the actual currents id and iq are suitably suppressed. be able to. In FIG. 15, the overshoot amount is suppressed to about 15%. However, the inventors have found that it is easy to set the overshoot amount to “25%” or less under any circumstances. Has been found.

以上説明した本実施形態によれば、先の第1の実施形態及び先の第3の実施形態の各効果を得ることができるとともに、要求トルクTdの増大に伴うq軸の実電流の応答性をより高めることができる。   According to the present embodiment described above, each effect of the first embodiment and the third embodiment can be obtained, and the responsiveness of the q-axis actual current as the required torque Td increases. Can be further enhanced.

(第6の実施形態)
以下、第6の実施形態について、先の第2の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
(Sixth embodiment)
Hereinafter, the sixth embodiment will be described with reference to the drawings with a focus on differences from the second embodiment.

図16に、本実施形態にかかる電動機10の制御システムの全体構成を示す。なお、図16において、先の図10等に示した部材と対応する部材については、便宜上、同一の符号を付している。   FIG. 16 shows the overall configuration of the control system of the electric motor 10 according to the present embodiment. In FIG. 16, members corresponding to those shown in FIG. 10 and the like are given the same reference numerals for the sake of convenience.

図示されるように、本実施形態では、先の第2の実施形態の構成に、先の第3の実施形態における制限部70、すなわち指令電圧vdc、vqcによって定まるベクトルの長さを閾値電圧Vm内に制限する制限部70を備える。これによっても、d軸の電流をより迅速に増加させることができ、ひいては、q軸の電流をより迅速に増大させることができる。   As shown in the figure, in this embodiment, the length of a vector determined by the limiting unit 70 in the previous third embodiment, that is, the command voltages vdc and vqc, is added to the threshold voltage Vm in the configuration of the previous second embodiment. The limiting part 70 which restricts inside is provided. This also makes it possible to increase the d-axis current more quickly, and consequently increase the q-axis current more quickly.

(第7の実施形態)
以下、第7の実施形態について、先の第1の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
(Seventh embodiment)
Hereinafter, the seventh embodiment will be described with reference to the drawings with a focus on differences from the first embodiment.

図17に、本実施形態にかかる電動機10の制御システムの全体構成を示す。なお、図12において、先の図10に示した部材と対応する部材については、便宜上、同一の符号を付している。   In FIG. 17, the whole structure of the control system of the electric motor 10 concerning this embodiment is shown. In FIG. 12, members corresponding to those shown in FIG. 10 are given the same reference numerals for convenience.

図示されるように、本実施形態では、指令電圧vdc,vqcのベクトルの長さを許容電圧Vom内に収めるための操作量として、開ループ制御にて、d軸の指令電圧vdcの補正量(開ループ電圧vdf)を算出する。すなわち、本実施形態では、開ループ項算出部50aにおいて、許容電圧Vomの2乗から指令電圧vdcの2乗を減算した値の平方根から指令電圧vqcを減算した値を算出する。そして、この値に、ゲインKvを乗算することで、開ループ電圧vdfを算出する。そして、加算部82において、この開ループ電圧vdfと指令電圧算出部30の出力する指令電圧vdcとの和が算出され、これが最終的な指令電圧とされる。   As shown in the figure, in the present embodiment, as an operation amount for keeping the vector lengths of the command voltages vdc and vqc within the allowable voltage Vom, the correction amount of the d-axis command voltage vdc ( Open loop voltage vdf) is calculated. That is, in this embodiment, the open loop term calculation unit 50a calculates a value obtained by subtracting the command voltage vqc from the square root of the value obtained by subtracting the square of the command voltage vdc from the square of the allowable voltage Vom. The open loop voltage vdf is calculated by multiplying this value by the gain Kv. Then, the adder 82 calculates the sum of the open loop voltage vdf and the command voltage vdc output from the command voltage calculator 30, and this is the final command voltage.

以上説明した本実施形態によっても、先の第1の実施形態の上記効果に準じた効果を得ることができる。   Also according to the present embodiment described above, it is possible to obtain an effect according to the above-described effect of the first embodiment.

(その他の実施形態)
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
(Other embodiments)
Each of the above embodiments may be modified as follows.

・上記第3〜第6の実施形態において、指令電圧vdc、vqcによって定まるベクトルの長さを閾値電圧Vm内に制限する際には、q軸の積分演算の更新を禁止したが、これに限らず、例えば積分項をリセットしてもよい。   In the third to sixth embodiments, when the length of the vector determined by the command voltages vdc and vqc is limited within the threshold voltage Vm, the update of the q-axis integral calculation is prohibited, but this is not limitative. For example, the integral term may be reset.

・上記第7の実施形態の構成に、先の第3の実施形態における制限部70、すなわち指令電圧vqcのみを補正することにより指令電圧vdc、vqcによって定まるベクトルの長さを閾値電圧Vm内に制限する制限部70を備えてもよい。   In the configuration of the seventh embodiment, the length of the vector determined by the command voltages vdc and vqc is corrected within the threshold voltage Vm by correcting only the limiter 70 in the previous third embodiment, that is, the command voltage vqc. You may provide the restriction | limiting part 70 to restrict | limit.

・上記第1,2,7の実施形態の構成に、先の第4の実施形態における制限部74、すなわち指令電圧vdc、vqcによって定まるベクトルの位相をd軸の負側としつつその長さを閾値電圧Vm内に制限する制限部74を備えてもよい。   In the configuration of the first, second, and seventh embodiments, the length of the limiting unit 74 in the previous fourth embodiment, that is, the phase of the vector determined by the command voltages vdc and vqc is set to the negative side of the d axis. A limiting unit 74 that limits the threshold voltage Vm may be provided.

・指令電圧vdc、vqcによって定まるベクトルの長さを許容電圧Vom内に収めるための操作量としての指令電流idcの開ループ制御による算出手法としては、上記第1及び第2の実施形態で例示したものに限らない。例えば上記の式(c1)及び(c2)に基づき、近似式を用いることなく、電圧ベクトル(vd,vq)の長さが許容電圧Vomとなるためのd軸電流idを下記の式として算出してもよい。

id=[√{Vom^2−(Rid+sLdid−ωLqiq)^2}―(R+sLq)iq−ωΦa]/ωLd

・指令電圧vdcの算出手法としては、上記実施形態で例示したものに限らない。例えば、指令電流idc及び実電流idの差に基づく比例項としてもよく、比例項及び積分項及び微分項の和としてもよい。更には、非干渉化制御をすべく、上記の式(c1)の第2項をq軸の実電流iqに基づき算出し、上記フィードバック項に加えてもよい。
The calculation method by open loop control of the command current idc as the operation amount for keeping the length of the vector determined by the command voltages vdc and vqc within the allowable voltage Vom is exemplified in the first and second embodiments. Not limited to things. For example, based on the above formulas (c1) and (c2), the d-axis current id for the length of the voltage vector (vd, vq) to be the allowable voltage Vom is calculated as the following formula without using an approximate formula. May be.

id = [√ {Vom ^ 2− (Rid + sLdid−ωLqiq) ^ 2} − (R + sLq) iq−ωΦa] / ωLd

The method for calculating the command voltage vdc is not limited to the one exemplified in the above embodiment. For example, it may be a proportional term based on the difference between the command current idc and the actual current id, or may be the sum of a proportional term, an integral term, and a derivative term. Furthermore, in order to perform non-interference control, the second term of the above formula (c1) may be calculated based on the q-axis actual current iq and added to the feedback term.

・指令電圧vqcの算出手法としては、上記実施形態で例示したものに限らない。例えば、指令電流iqc及び実電流iqの差に基づく比例項としてもよく、比例項及び積分項及び微分項の和としてもよい。更には、非干渉化制御をすべく、上記の式(c2)の第2項をd軸の実電流idに基づき算出し、上記フィードバック項に加えてもよい。   The calculation method of the command voltage vqc is not limited to the one exemplified in the above embodiment. For example, it may be a proportional term based on the difference between the command current iqc and the actual current iq, or may be the sum of a proportional term, an integral term, and a differential term. Furthermore, in order to perform non-interference control, the second term of the above formula (c2) may be calculated based on the actual current id of the d axis and added to the feedback term.

・許容電圧Vomや閾値電圧Vmの設定は、上記の設定に限らない。ただし、許容電圧Vomは閾値電圧Vm以下であることが望ましく、更には、許容電圧Vomは閾値電圧Vmよりも小さいことがより望ましい。また、これら許容電圧Vomや閾値電圧Vmは、バッテリBの電圧VBの「√(3/8)」倍以下の値とすることが望ましい。ただし、バッテリBの電圧VBの「√(3/8)」倍の値の更に「1.28」倍の値までは、過変調PWM制御による制御性を確保することができることに鑑みれば、閾値電圧Vmをこの値以下としてもよい。   The setting of the allowable voltage Vom and the threshold voltage Vm is not limited to the above setting. However, the allowable voltage Vom is preferably equal to or lower than the threshold voltage Vm, and more preferably, the allowable voltage Vom is smaller than the threshold voltage Vm. Further, it is desirable that these allowable voltage Vom and threshold voltage Vm have a value not more than “√ (3/8)” times the voltage VB of battery B. However, in view of the fact that the controllability by overmodulation PWM control can be ensured up to a value of “1.28” times the value of “√ (3/8)” times the voltage VB of the battery B, the threshold value The voltage Vm may be less than or equal to this value.

・上記各実施形態では、要求トルクの増大に伴ってq軸の指令電流が増大するときに本発明を適用したが、これに限らず、例えば回転速度を所望に制御するとき等、要は出力を所望に変更制御することでq軸の指令電流が増大するときであればよい。   In each of the above-described embodiments, the present invention is applied when the q-axis command current increases as the required torque increases. However, the present invention is not limited to this. For example, when the rotational speed is controlled as desired, the output is important. It is sufficient that the q-axis command current is increased by controlling the change to a desired value.

・上記各実施形態では、電動機10をパワーステアリングのアクチュエータとして用いたが、これに限らず、例えばハイブリッド車や電気自動車の原動機として用いてもよい。   In each of the above embodiments, the electric motor 10 is used as an actuator for power steering. However, the electric motor 10 is not limited to this, and may be used as a prime mover for a hybrid vehicle or an electric vehicle, for example.

・電動機10としては、表面磁石同期電動機に限らず、例えば埋め込み磁石同期電動機であってもよい。   The electric motor 10 is not limited to a surface magnet synchronous motor, and may be, for example, an embedded magnet synchronous motor.

・多相回転機としては、電動機に限らず、発電機であってもよい。   -As a multiphase rotating machine, not only an electric motor but a generator may be sufficient.

第1の実施形態にかかる電動機の制御システムの全体構成を示す図。The figure which shows the whole structure of the control system of the electric motor concerning 1st Embodiment. 弱め界磁制御による運転可能回転領域の拡大効果を示す図。The figure which shows the expansion effect of the driving | operation possible rotation area | region by field weakening control. 上記実施形態にかかるd軸の指令電流の設定手法を説明するタイムチャート。The time chart explaining the setting method of the d-axis command current according to the embodiment. 同実施形態にかかるd軸の指令電流の設定手法を説明する図。The figure explaining the setting method of the d-axis command current concerning the embodiment. 同実施形態にかかるdq軸の指令電流の設定処理の手順を示す流れ図。The flowchart which shows the procedure of the setting process of the command current of the dq axis concerning the embodiment. 第2の実施形態にかかる電動機の制御システムの全体構成を示す図。The figure which shows the whole structure of the control system of the electric motor concerning 2nd Embodiment. 同実施形態にかかるdq軸の指令電流の設定処理の手順を示す流れ図。The flowchart which shows the procedure of the setting process of the command current of the dq axis concerning the embodiment. 第3の実施形態にかかるd軸の電流制御手法を説明するタイムチャート。The time chart explaining the d-axis current control method according to the third embodiment. 理想的なd軸の電流制御手法を説明する図。The figure explaining the ideal d-axis current control method. 第3の実施形態にかかる電動機の制御システムの全体構成を示す図。The figure which shows the whole structure of the control system of the electric motor concerning 3rd Embodiment. 同実施形態にかかるdq軸の指令電流の設定処理の手順を示す流れ図。The flowchart which shows the procedure of the setting process of the command current of the dq axis concerning the embodiment. 第4の実施形態にかかる電動機の制御システムの全体構成を示す図。The figure which shows the whole structure of the control system of the electric motor concerning 4th Embodiment. 同実施形態にかかるdq軸の指令電流の設定処理の手順を示す流れ図。The flowchart which shows the procedure of the setting process of the command current of the dq axis concerning the embodiment. 第5の実施形態にかかる電動機の制御システムの全体構成を示す図。The figure which shows the whole structure of the control system of the electric motor concerning 5th Embodiment. 同実施形態にかかるdq軸電流の応答性を示すタイムチャート。The time chart which shows the responsiveness of the dq-axis current concerning the embodiment. 第6の実施形態にかかる電動機の制御システムの全体構成を示す図。The figure which shows the whole structure of the control system of the electric motor concerning 6th Embodiment. 第7の実施形態にかかる電動機の制御システムの全体構成を示す図。The figure which shows the whole structure of the control system of the electric motor concerning 7th Embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

10…電動機、26,30…指令電圧算出部、50,50a,60…開ループ項算出部、70,74…制限部。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Electric motor, 26, 30 ... Command voltage calculation part, 50, 50a, 60 ... Open loop term calculation part, 70, 74 ... Restriction part.

Claims (22)

インバータのスイッチング素子を操作することで多相回転機の出力を制御する多相回転機の制御装置において、
前記インバータにd軸及びq軸の指令電流を流すためのd軸及びq軸の指令電圧を算出する指令電圧算出手段と、
前記q軸の指令電流が増大するとき、前記指令電圧に応じて定まる演算上の前記インバータの出力電圧値を許容範囲内に収めるための操作量を開ループ制御にて算出する操作量算出手段とを備えることを特徴とする多相回転機の制御装置。
In the control device for a multi-phase rotating machine that controls the output of the multi-phase rotating machine by operating the switching element of the inverter,
Command voltage calculating means for calculating a command voltage for the d-axis and the q-axis for flowing a command current for the d-axis and the q-axis to the inverter;
An operation amount calculating means for calculating an operation amount for keeping an output voltage value of the inverter within an allowable range within an allowable range when the q-axis command current increases according to the command voltage by open loop control; A control device for a multi-phase rotating machine.
前記許容範囲内に収めるための操作量が、d軸の指令電流であることを特徴とする請求項1記載の多相回転機の制御装置。   2. The control device for a multi-phase rotating machine according to claim 1, wherein the operation amount to be within the allowable range is a d-axis command current. 前記操作量算出手段は、前記許容範囲の上限値と前記d軸の指令電圧とに基づきq軸の指令電圧の上限値を算出する手段を備え、q軸における指令電圧が前記上限値よりも大きいとき、これらの差に基づき、前記d軸の指令電流を算出することを特徴とする請求項2記載の多相回転機の制御装置。   The operation amount calculation means includes means for calculating an upper limit value of the q-axis command voltage based on the upper limit value of the allowable range and the d-axis command voltage, and the command voltage on the q-axis is larger than the upper limit value. The controller for a multi-phase rotating machine according to claim 2, wherein the command current for the d-axis is calculated based on the difference between the two. 前記操作量算出手段は、q軸における指令電流と実電流との差に基づき、前記d軸の指令電流を算出することを特徴とする請求項2記載の多相回転機の制御装置。   3. The control device for a multi-phase rotating machine according to claim 2, wherein the manipulated variable calculation means calculates the d-axis command current based on a difference between the command current and the actual current in the q-axis. 前記操作量算出手段は、前記d軸の指令電流の算出に際し、前記多相回転機の回転速度を用いることを特徴とする請求項3又は4記載の多相回転機の制御装置。   5. The control device for a multi-phase rotating machine according to claim 3, wherein the operation amount calculating means uses a rotation speed of the multi-phase rotating machine in calculating the d-axis command current. 6. 前記演算上の出力電圧値が閾値電圧よりも大きいとき、d軸の指令電圧を減少させることなく前記指令電圧を補正することで、前記出力電圧値を閾値電圧内に制限する制限手段を更に備えることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の多相回転機の制御装置。   Limiting means for limiting the output voltage value within the threshold voltage by correcting the command voltage without decreasing the d-axis command voltage when the arithmetic output voltage value is greater than the threshold voltage. The control device for a multi-phase rotating machine according to any one of claims 1 to 5. 前記制限手段は、前記演算上の出力電圧値が閾値電圧よりも大きいとき、q軸の指令電圧のみを補正することを特徴とする請求項6記載の多相回転機の制御装置。   7. The control device for a multi-phase rotating machine according to claim 6, wherein the limiting means corrects only the q-axis command voltage when the calculated output voltage value is larger than a threshold voltage. 前記制限手段は、前記演算上の出力電圧値が閾値電圧よりも大きいとき、前記出力電圧値を前記閾値電圧内としつつ前記指令電圧のベクトルの位相をd軸の負側に変更すべく前記指令電圧を補正することを特徴とする請求項6記載の多相回転機の制御装置。   The limiting means is configured to change the phase of the command voltage vector to the negative side of the d-axis while keeping the output voltage value within the threshold voltage when the calculated output voltage value is greater than the threshold voltage. The control device for a multi-phase rotating machine according to claim 6, wherein the voltage is corrected. 前記位相の変更は、d軸の指令電圧及び前記閾値電圧に基づき定まるq軸の指令電圧の上限値と現在のq軸の指令電圧との差に応じて行なわれることを特徴とする請求項8記載の多相回転機の制御装置。   9. The phase change is performed according to a difference between an upper limit value of a q-axis command voltage determined based on a d-axis command voltage and the threshold voltage and a current q-axis command voltage. The control apparatus of the multiphase rotating machine of description. 前記指令電圧算出手段は、d軸及びq軸におけるそれぞれの指令電流及び実電流の差の累積値に基づきd軸及びq軸の各指令電圧を算出するものであって且つ、前記演算上の出力電圧値が閾値電圧よりも大きいとき、q軸についてのみ前記累積値の増加を禁止することを特徴とする請求項6〜9のいずれかに記載の多相回転機の制御装置。   The command voltage calculating means calculates each command voltage for the d-axis and the q-axis based on a cumulative value of the difference between the command current and the actual current for the d-axis and the q-axis, and the calculation output 10. The control device for a multi-phase rotating machine according to claim 6, wherein when the voltage value is larger than a threshold voltage, the increase of the cumulative value is prohibited only for the q-axis. 前記許容範囲の上限値を前記閾値電圧以下に設定することを特徴とする請求項5〜10のいずれかに記載の多相回転機の制御装置。   The control device for a multi-phase rotating machine according to any one of claims 5 to 10, wherein an upper limit value of the allowable range is set to be equal to or lower than the threshold voltage. 前記演算上の出力電圧値を許容範囲内とすべく、前記許容範囲の上限値と前記演算上の出力電圧値との差に基づきd軸の指令電流を操作するフィードバック手段を更に備えることを特徴とする請求項1〜11のいずれかに記載の記載の多相回転機の制御装置。   Feedback means for operating a d-axis command current based on a difference between an upper limit value of the allowable range and the calculated output voltage value so that the calculated output voltage value falls within the allowable range. The control device for a multiphase rotating machine according to any one of claims 1 to 11. インバータのスイッチング素子を操作することで多相回転機の出力を制御する多相回転機の制御装置において、
前記インバータにd軸及びq軸の指令電流を流すためのd軸及びq軸の指令電圧を算出する指令電圧算出手段と、
前記指令電圧に応じて定まる演算上の前記インバータの出力電圧値が閾値電圧よりも大きいとき、d軸の指令電圧を減少させることなく前記指令電圧を補正することで、前記出力電圧値を前記閾値電圧内に制限する制限手段を備えることを特徴とする多相回転機の制御装置。
In the control device for a multi-phase rotating machine that controls the output of the multi-phase rotating machine by operating the switching element of the inverter,
Command voltage calculating means for calculating a command voltage for the d-axis and the q-axis for flowing a command current for the d-axis and the q-axis to the inverter;
When the output voltage value of the inverter determined in accordance with the command voltage is larger than the threshold voltage, the output voltage value is corrected by correcting the command voltage without reducing the d-axis command voltage. A control device for a multi-phase rotating machine, comprising limiting means for limiting the voltage.
前記出力電圧値を許容範囲内にフィードバック制御すべく、前記許容範囲の上限値と前記出力電圧値との差に基づきd軸の指令電圧を補正するフィードバック手段を更に備え、
前記制限手段は、前記演算上の出力電圧値が閾値電圧よりも大きいとき、q軸の指令電圧のみを補正することを特徴とする請求項13記載の多相回転機の制御装置。
Feedback means for correcting a command voltage for the d-axis based on a difference between an upper limit value of the allowable range and the output voltage value in order to feedback control the output voltage value within the allowable range;
14. The control device for a multi-phase rotating machine according to claim 13, wherein the limiting means corrects only the q-axis command voltage when the calculated output voltage value is larger than a threshold voltage.
前記制限手段は、前記演算上の出力電圧値が閾値電圧よりも大きいとき、前記出力電圧値を前記閾値電圧内としつつ前記指令電圧のベクトルの位相をd軸の負側に変更すべく前記指令電圧を補正することを特徴とする請求項13記載の多相回転機の制御装置。   The limiting means is configured to change the phase of the command voltage vector to the negative side of the d-axis while keeping the output voltage value within the threshold voltage when the calculated output voltage value is greater than the threshold voltage. 14. The control device for a multi-phase rotating machine according to claim 13, wherein the voltage is corrected. 前記位相の変更は、前記演算上の出力電圧値及びd軸の指令電圧に基づき定まるq軸の指令電圧の上限値と現在のq軸の指令電圧との差に応じて行なわれることを特徴とする請求項15記載の多相回転機の制御装置。   The phase change is performed in accordance with a difference between an upper limit value of a q-axis command voltage determined based on an output voltage value in calculation and a d-axis command voltage and a current q-axis command voltage. The control device for a multiphase rotating machine according to claim 15. 前記指令電圧算出手段は、d軸及びq軸におけるそれぞれの指令電流及び実電流の差の累積値に基づきd軸及びq軸の各指令電圧を算出するものであって且つ、前記演算上の出力電圧値が閾値電圧よりも大きいとき、q軸についてのみ前記累積値の増加を禁止することを特徴とする請求項13〜16のいずれかに記載の多相回転機の制御装置。   The command voltage calculating means calculates each command voltage for the d-axis and the q-axis based on a cumulative value of the difference between the command current and the actual current for the d-axis and the q-axis, and the calculation output The control device for a multi-phase rotating machine according to any one of claims 13 to 16, wherein when the voltage value is larger than a threshold voltage, an increase in the cumulative value is prohibited only for the q-axis. 前記多相回転機が表面磁石同期回転機であることを特徴とする請求項1〜17のいずれかに記載の多相回転機の制御装置。   The control device for a multiphase rotating machine according to any one of claims 1 to 17, wherein the multiphase rotating machine is a surface magnet synchronous rotating machine. 前記多相回転機が、電動式パワーステアリングのアクチュエータとして用いられてなることを特徴とする請求項1〜18のいずれかに記載の多相回転機の制御装置。   The control device for a multi-phase rotating machine according to any one of claims 1 to 18, wherein the multi-phase rotating machine is used as an actuator for an electric power steering. インバータのスイッチング素子を操作することで多相回転機の出力を制御する多相回転機の制御装置において、
前記インバータにd軸及びq軸の指令電流を流すためのd軸及びq軸の指令電圧を算出する指令電圧算出手段と、
前記出力電圧値を許容範囲内にフィードバック制御すべく、前記許容範囲の上限値と前記出力電圧値との差に基づきd軸の指令電圧を補正するフィードバック手段と、
前記q軸の指令電流の増大に伴い前記多相回転機を流れる電流を変化させる際、前記要求トルクの増大直後におけるd軸の電流の応答性をq軸の電流の応答性よりも高める手段とを備えることを特徴とする多相回転機の制御装置。
In the control device for a multi-phase rotating machine that controls the output of the multi-phase rotating machine by operating the switching element of the inverter,
Command voltage calculating means for calculating a command voltage for the d-axis and the q-axis for flowing a command current for the d-axis and the q-axis to the inverter;
Feedback means for correcting the d-axis command voltage based on the difference between the upper limit value of the allowable range and the output voltage value in order to feedback-control the output voltage value within the allowable range;
Means for increasing the response of the d-axis current immediately after the increase of the required torque to be higher than the response of the q-axis current when the current flowing through the multiphase rotating machine is changed with the increase of the q-axis command current; A control device for a multi-phase rotating machine.
前記q軸の指令電流は、要求トルクに基づき求められることを特徴とする請求項1〜12及び請求項20のいずれかに記載の多相回転機の制御装置。   The control device for a multi-phase rotating machine according to any one of claims 1 to 12, wherein the q-axis command current is obtained based on a required torque. インバータのスイッチング素子を操作することで多相回転機の出力トルクを制御する多相回転機の制御装置において、
前記多相回転機に対する要求トルクの増大に伴い前記多相回転機を流れるd軸における電流を変化させるに際し、その変化量を、前記要求トルクの増大直後において最大とする手段を備えることを特徴とする多相回転機の制御装置。
In the control device for a multi-phase rotating machine that controls the output torque of the multi-phase rotating machine by operating the switching element of the inverter,
And a means for maximizing the amount of change immediately after the increase of the required torque when changing the current in the d-axis flowing through the multi-phase rotary machine as the required torque of the multi-phase rotary machine increases. Control device for multi-phase rotating machines.
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