JP2008206383A - Control device of multi-phase rotary electric machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、多相回転機に電力を供給するインバータのスイッチング素子を操作することで該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 an output of the multiphase rotating machine by operating a switching element of an inverter that supplies electric power to the multiphase rotating machine.
この種の制御装置としては、3相電動機の各相に流れる電流を所望に制御すべく、各相に印加すべき電圧の指令値(指令電圧)を算出し、算出される指令電圧とキャリアとの大小に基づきインバータのスイッチング素子を操作するPWM制御を行うものも提案されている。これにより、3相電動機の各相に印加される電圧を指令電圧とすることができ、ひいては各相に流れる電流を所望に制御することができる。 As this type of control device, a command value (command voltage) of a voltage to be applied to each phase is calculated in order to control the current flowing in each phase of the three-phase motor as desired, and the calculated command voltage and carrier There is also proposed one that performs PWM control for operating the switching element of the inverter based on the size of the inverter. Thereby, the voltage applied to each phase of the three-phase motor can be used as a command voltage, and the current flowing through each phase can be controlled as desired.
また、3相電動機の高速度回転領域において、インバータのスイッチング素子のオン・オフ周期と3相電動機の電気角の回転周期とを略一致させるいわゆる矩形波制御もなされている(特許文献1〜3)。
ただし、高回転速度領域において矩形波制御を行い且つそれ以外の領域においてPWM制御を行う場合、矩形波制御からPWM制御へと切り替える際にトルクが急激に変化するおそれがある。 However, when the rectangular wave control is performed in the high rotation speed region and the PWM control is performed in other regions, the torque may change abruptly when switching from the rectangular wave control to the PWM control.
なお、上記矩形波制御とPWM制御とを行うものに限らず、多相回転機の各相に印加される電圧をその指令値に制御する電圧制御と、矩形波制御とを行う制御装置にあっては、矩形波制御と電圧制御との間の切り替えに伴ってトルク変動が生じるおそれのあるこうした実情も概ね共通したものとなっている。 Note that the present invention is not limited to the above-described rectangular wave control and PWM control, but is applicable to a voltage control that controls the voltage applied to each phase of the multiphase rotating machine to its command value and a control device that performs the rectangular wave control. Thus, such a situation where torque fluctuation may occur in accordance with switching between the rectangular wave control and the voltage control is generally common.
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、多相回転機の各相に印加される電圧をその指令値に制御する電圧制御と、矩形波制御とを行うに際し、矩形波制御と電圧制御との間の切り替えに伴うトルク変動を好適に抑制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 in order to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to perform voltage control for controlling the voltage applied to each phase of the multiphase rotating machine to its command value and rectangular wave control. At the time, an object of the present invention is to provide a control device for a multi-phase rotating machine capable of suitably suppressing torque fluctuations associated with switching between rectangular wave control and voltage control.
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、前記多相回転機の各相に印加される電圧の変化の周期を前記多相回転機の電気角の回転周期と略一致させるべく前記スイッチング素子を操作する矩形波制御手段と、前記多相回転機の各相に印加される電圧をその指令値に制御すべく前記スイッチング素子を操作する電圧制御手段と、前記矩形波制御手段による制御がなされるとき、該制御によって生成されている出力トルクを前記電圧制御手段によって生成する場合に前記指令値として要求される電圧に関するパラメータの値を推定する推定手段とを備えることを特徴とする。 According to a first aspect of the present invention, a rectangular wave that operates the switching element so as to make the period of change in the voltage applied to each phase of the multiphase rotating machine substantially coincide with the rotation period of the electrical angle of the multiphase rotating machine. When the control means, the voltage control means for operating the switching element to control the voltage applied to each phase of the multiphase rotating machine to its command value, and the control by the rectangular wave control means, the control And an estimation means for estimating a parameter value relating to a voltage required as the command value when the output torque generated by the voltage control means is generated by the voltage control means.
電圧制御手段の制御性は、指令値の最大値に依存する。これは、多相回転機の各相に印加可能な電圧の最大値がインバータへの入力電圧程度であることによる。ここで、上記発明では、矩形波制御がなされるとき、同制御によって生成されている出力トルクを上記電圧制御手段によって実現するために要求される電圧に関するパラメータが推定される。このため、矩形波制御手段による制御がなされている際、その制御を電圧制御手段によって行う場合の制御性を把握することができる。このため、矩形波制御手段と電圧制御手段との間の切り替えに伴い生じ得るトルク変動を好適に抑制可能な状況であるか否かを判断することができる。 The controllability of the voltage control means depends on the maximum value of the command value. This is because the maximum value of the voltage that can be applied to each phase of the multiphase rotating machine is about the input voltage to the inverter. Here, in the above invention, when the rectangular wave control is performed, a parameter relating to a voltage required for realizing the output torque generated by the control by the voltage control means is estimated. For this reason, when the control by the rectangular wave control means is performed, the controllability when the control is performed by the voltage control means can be grasped. For this reason, it is possible to determine whether or not the torque fluctuation that can be caused by switching between the rectangular wave control means and the voltage control means can be suitably suppressed.
なお、上記パラメータとしては、上記電圧そのものの他、例えば3相回転機にあっては、dq軸上での電圧の長さや、dq軸上での電圧のd軸成分、dq軸上の電圧ベクトルの位相等がある。 In addition to the voltage itself, for example, in the case of a three-phase rotating machine, the parameters include the length of the voltage on the dq axis, the d-axis component of the voltage on the dq axis, and the voltage vector on the dq axis. There is a phase.
請求項2記載の発明は、請求項1記載の発明において、前記推定手段は、前記多相回転機のd軸インダクタンス及びq軸インダクタンスを含むモデルに基づき前記パラメータを推定するものであって且つ、前記d軸インダクタンスを定数とするとともに、前記q軸インダクタンスを前記多相回転機を流れる電流に応じて可変設定することを特徴とする。
The invention according to
多相回転機のインダクタンス成分は、多相回転機の温度や多相回転機を流れる電流に応じて変化する。このため、推定手段による推定はこの変化の影響を受けることとなるため、これらインダクタンス成分等が一定であると仮定して推定を行う場合には、その推定に誤差が生じる。 The inductance component of the multiphase rotating machine varies depending on the temperature of the multiphase rotating machine and the current flowing through the multiphase rotating machine. For this reason, since the estimation by the estimation means is affected by this change, when estimation is performed assuming that these inductance components are constant, an error occurs in the estimation.
ここで、上記仮定の下では、q軸のインダクタンス成分の変動が上記推定に大きな影響を及ぼす一方、d軸インダクタンス成分の変動が上記推定に及ぼす影響は小さいことが発明者によって見出されている。上記発明では、この点に着目し、q軸インダクタンス成分を変化させる要因となる多相回転機を流れる電流に応じてq軸インダクタンス成分を可変設定することで、上記推定を高精度に行うことができる。 Here, under the above assumption, the inventor has found that the fluctuation of the q-axis inductance component has a large influence on the estimation, while the fluctuation of the d-axis inductance component has a small influence on the estimation. . In the above-mentioned invention, paying attention to this point, the above estimation can be performed with high accuracy by variably setting the q-axis inductance component according to the current flowing through the multiphase rotating machine that causes the q-axis inductance component to change. it can.
請求項3記載の発明は、請求項2記載の発明において、前記推定手段の推定誤差を、前記電圧制御手段による制御のなされているときに前記電圧制御手段によって前記多相回転機に印加される電圧に関するパラメータの値と前記推定手段によって推定される値とに基づき学習する誤差学習手段を更に備えることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the second aspect of the present invention, the estimation error of the estimation means is applied to the multiphase rotating machine by the voltage control means when being controlled by the voltage control means. It further comprises error learning means for learning based on a parameter value relating to voltage and a value estimated by the estimation means.
上記電圧に関するパラメータをモデルに基づき推定するに際しq軸のインダクタンスを多相回転機を流れる電流に基づき可変設定することで、モデルを構成するパラメータの変動による推定値の変動を好適に補償することができるとはいえ、推定値の絶対値についてはq軸インダクタンスの可変設定のみによっては高精度に設定することができない。この点、上記発明では、電圧制御手段による制御がなされているときに同電圧制御手段によって多相回転機に印加される電圧に関するパラメータの値と上記推定される値とに基づくことで、多相回転機の任意の動作点におけるモデル誤差を高精度に学習することができる。そして、この動作点からの変化に対するモデルのパラメータの変化による影響をq軸インダクタンスの可変設定によって好適に補償することで、高精度な推定が可能となる。 When estimating the parameter relating to the voltage based on the model, the q-axis inductance is variably set based on the current flowing through the multiphase rotating machine, so that the fluctuation of the estimated value due to the fluctuation of the parameters constituting the model can be suitably compensated. However, the absolute value of the estimated value cannot be set with high accuracy only by the variable setting of the q-axis inductance. In this regard, in the above invention, when the control by the voltage control means is performed, based on the value of the parameter relating to the voltage applied to the multiphase rotating machine by the voltage control means and the estimated value, The model error at an arbitrary operating point of the rotating machine can be learned with high accuracy. Then, it is possible to estimate with high accuracy by preferably compensating the influence of the change of the parameter of the model with respect to the change from the operating point by the variable setting of the q-axis inductance.
請求項4記載の発明は、請求項3記載の発明において、前記誤差学習手段は、前記多相回転機の回転速度が所定以上であるときの前記多相回転機に印加される電圧に関するパラメータに基づき前記学習を行うことを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the third aspect of the present invention, the error learning means is a parameter relating to a voltage applied to the multiphase rotating machine when a rotational speed of the multiphase rotating machine is equal to or higher than a predetermined value. Based on this, the learning is performed.
モデルを用いた上記電圧に関するパラメータの推定値の変動の要因としてq軸インダクタンスの変動が特に顕著となるのは、多相回転機の高回転速度領域である。上記発明では、この点に着目し、q軸インダクタンスを可変設定するのみでモデルパラメータの変動による推定値の変動を好適に補償し得るときに、すなわち、多相回転機の回転速度が所定以上であるときに、学習を行う。これにより、q軸インダクタンスの可変設定と学習結果との協働により、上記推定をいっそう高精度に行うことができる。 The fluctuation of the q-axis inductance is particularly noticeable in the high rotation speed region of the multiphase rotating machine as a factor of the fluctuation of the estimated value of the parameter relating to the voltage using the model. In the above invention, paying attention to this point, when the variation of the estimated value due to the variation of the model parameter can be suitably compensated only by variably setting the q-axis inductance, that is, the rotational speed of the multiphase rotating machine is not less than a predetermined value. At some point, learn. Thereby, the above estimation can be performed with higher accuracy by the cooperation of the variable setting of the q-axis inductance and the learning result.
請求項5記載の発明は、請求項1記載の発明において、前記推定手段の推定する前記パラメータの推定誤差を、前記電圧制御手段による制御のなされているときに前記電圧制御手段によって前記多相回転機に印加される電圧に関するパラメータの値と前記推定手段によって推定される値とに基づき学習する誤差学習手段を更に備えることを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the estimation error of the parameter estimated by the estimation means is controlled by the voltage control means when the polyphase rotation is controlled by the voltage control means. The apparatus further comprises error learning means for learning based on a parameter value relating to a voltage applied to the machine and a value estimated by the estimating means.
多相回転機の抵抗成分やインダクタンス成分は、多相回転機の温度や多相回転機を流れる電流に応じて変化することなどから、推定手段による推定はこの変化の影響を受けることとなる。この点、上記発明では、誤差学習手段を備えることで、モデルのパラメータの変化に起因する推定誤差を好適に学習することができる。 Since the resistance component and the inductance component of the multiphase rotating machine change according to the temperature of the multiphase rotating machine and the current flowing through the multiphase rotating machine, the estimation by the estimating means is affected by this change. In this regard, in the above-described invention, by including the error learning means, it is possible to preferably learn the estimation error caused by the change in the model parameter.
請求項6記載の発明は、請求項3〜5のいずれか1項に記載の発明において、前記誤差学習手段による学習結果と前記推定手段による推定とに基づき、前記要求される電圧の最大値が所定電圧以下であると判断されるとき、前記電圧制御手段による制御に切り替える切替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 third to fifth aspects, the maximum value of the required voltage is based on the learning result by the error learning unit and the estimation by the estimation unit. When it is determined that the voltage is equal to or lower than the predetermined voltage, the apparatus further includes switching means for switching to control by the voltage control means.
上記発明では、所定電圧によって、矩形波制御手段から電圧制御手段への切り替えに伴うトルク変動を好適に抑制可能な状況であるか否かを定量化することができる。そして、この所定電圧に基づき切り替えを行うことで、矩形波制御から電圧制御への切り替えに伴うトルク変動を好適に抑制することができる。更に、所定電圧以下であるか否かの判断に際して、推定手段のみならず、誤差学習手段の学習結果を用いることで、推定手段による推定誤差の影響を好適に補償しつつ高精度な判断を行うことができる。 In the above-described invention, it is possible to quantify whether or not the torque fluctuation associated with the switching from the rectangular wave control means to the voltage control means can be suitably suppressed by the predetermined voltage. Then, by performing switching based on this predetermined voltage, it is possible to suitably suppress torque fluctuations associated with switching from rectangular wave control to voltage control. Further, when determining whether or not the voltage is equal to or lower than the predetermined voltage, the use of the learning result of the error learning unit as well as the estimation unit makes a highly accurate determination while preferably compensating for the influence of the estimation error by the estimation unit. be able to.
請求項7記載の発明は、請求項6記載の発明において、前記誤差学習手段は、前記電圧制御手段の制御から前記矩形波制御手段の制御へと切り替えられる際の前記推定手段の推定値を学習するものであり、前記切替手段は、前記推定手段によって推定される値と閾値とを比較することで前記要求される電圧の最大値が所定電圧以下であるか否かの判断を行うものであって且つ、前記閾値を、前記誤差学習手段の学習した値と、前記インバータの入力電圧についての前記誤差学習手段による学習時の値及び現在の値とに基づき設定することを特徴とする。 According to a seventh aspect of the present invention, in the sixth aspect of the invention, the error learning unit learns an estimated value of the estimating unit when switching from the control of the voltage control unit to the control of the rectangular wave control unit. The switching means determines whether the maximum value of the required voltage is equal to or lower than a predetermined voltage by comparing a value estimated by the estimating means with a threshold value. In addition, the threshold value is set based on a value learned by the error learning unit, a value at the time of learning by the error learning unit, and a current value for the input voltage of the inverter.
電圧制御手段による制御によって多相回転機に印加される電圧が所定電圧以上となると、その制御性が低下する。このため、上記印加される電圧が所定電圧以上となることで、通常、矩形波制御手段による制御への切り替えがなされる。このため、この切り替え時の推定手段の推定値、すなわち上記誤差学習手段の学習した値を、矩形波制御手段による制御から電圧制御手段による制御へと切り替えるための閾値とすることができると考えられる。ただし、インバータの入力電圧が変動した場合には、矩形波制御手段による制御と電圧制御手段による制御との間の切り替えに適した所定電圧が変化する。上記発明では、この点に着目し、学習手段の学習した値とインバータの入力電圧についての誤差学習手段による学習時の値及び現在の値に基づき閾値を設定することで、電圧制御手段による制御によって多相回転機に印加される電圧が所定電圧以下となったか否かの判断を適切に行うことができる。 When the voltage applied to the multiphase rotating machine becomes equal to or higher than a predetermined voltage by the control by the voltage control means, the controllability is lowered. For this reason, when the applied voltage is equal to or higher than the predetermined voltage, switching to control by the rectangular wave control means is usually performed. For this reason, it is considered that the estimated value of the estimation means at the time of switching, that is, the value learned by the error learning means can be used as a threshold for switching from control by the rectangular wave control means to control by the voltage control means. . However, when the input voltage of the inverter fluctuates, a predetermined voltage suitable for switching between control by the rectangular wave control means and control by the voltage control means changes. In the above invention, paying attention to this point, the threshold value is set based on the value learned by the learning means and the learning value by the error learning means and the current value for the input voltage of the inverter. It is possible to appropriately determine whether or not the voltage applied to the multiphase rotating machine has become equal to or lower than a predetermined voltage.
請求項8記載の発明は、請求項1記載の発明において、前記電圧制御手段は、前記多相回転機を流れる電流をその指令値とするために各相に印加される電圧を指令値に制御するものであり、前記矩形波制御手段による制御がなされるとき、前記多相回転機を流れる電流が前記電流の指令値の近傍の領域内に入るか否かを判断する判断手段と、前記電流の指令値の近傍の領域内に入ると判断されてからの前記推定手段による推定値の変化量に基づき、前記電圧制御手段による制御に切り替える切替手段とを更に備えることを特徴とする。
The invention according to
多相回転機の抵抗成分やインダクタンス成分は、多相回転機の温度や、多相回転機を流れる電流によって生じる磁界等によって変化する。このため、推定手段による推定はこの変化の影響を受けることとなるため、これら抵抗成分やインダクタンス成分等が一定であると仮定して推定を行う場合には、その推定に誤差が生じる。 The resistance component and the inductance component of the multiphase rotating machine change depending on the temperature of the multiphase rotating machine, a magnetic field generated by a current flowing through the multiphase rotating machine, and the like. For this reason, since the estimation by the estimation means is affected by this change, an error occurs in the estimation when the estimation is performed assuming that the resistance component, the inductance component, and the like are constant.
ここで、上記発明では、多相回転機を流れる電流が、前記電圧制御手段による電流の指令値の近傍の領域に入るか否かを判断する。この判断に際しては、電圧の推定値を用いていないため、この判断は、上記変化の影響を受けず高精度に行うことができる。一方、上記領域に入ってから、矩形波制御時に生成されている出力トルクを電圧制御手段によって生成する場合に電圧制御手段に要求される電圧が電圧制御手段の制御性を高く維持することのできる値となるまでの期間における多相回転機の抵抗成分やインダクタンス成分の変化は小さい。このため、この期間における上記電圧ベクトルの変化量は、上記領域に応じて一義的に定まると考えられる。上記発明では、この点に着目し、矩形波制御によって生成されている出力トルクを電圧制御手段によって生成する場合に電圧制御手段に要求される電圧が電圧制御手段の制御性を高く維持することのできる値となったか否かを高精度に判断することができ、ひいては電圧制御手段と矩形波制御手段との間の切り替えに伴い生じ得るトルク変動を好適に抑制することができる。 Here, in the above-described invention, it is determined whether or not the current flowing through the multiphase rotating machine enters a region in the vicinity of the current command value by the voltage control means. In this determination, since the estimated value of the voltage is not used, this determination can be made with high accuracy without being affected by the change. On the other hand, when the output torque generated during the rectangular wave control is generated by the voltage control means after entering the region, the voltage required for the voltage control means can maintain the controllability of the voltage control means high. Changes in the resistance component and the inductance component of the multiphase rotating machine during the period until reaching the value are small. For this reason, it is considered that the amount of change in the voltage vector during this period is uniquely determined according to the region. In the above invention, paying attention to this point, when the output torque generated by the rectangular wave control is generated by the voltage control means, the voltage required for the voltage control means maintains the controllability of the voltage control means high. It is possible to determine with high accuracy whether or not the value can be obtained, and thus, it is possible to suitably suppress the torque fluctuation that may be caused by switching between the voltage control unit and the rectangular wave control unit.
なお、「多相回転機を流れる電流が前記電流の指令値の近傍の領域内に入るか否か」は、3相回転機において、dq軸上の実電流のベクトルの先端がdq軸上の指令値の近傍の領域内に入るか否かとすることが望ましい。 It should be noted that “whether or not the current flowing through the multiphase rotating machine falls within the region near the current command value” indicates that the tip of the actual current vector on the dq axis is on the dq axis in the three-phase rotating machine. It is desirable to determine whether or not to enter a region near the command value.
請求項9記載の発明は、請求項1記載の発明において、前記推定手段による推定に基づき、前記要求される電圧の最大値が所定電圧以下であるとき、前記電圧制御手段による制御に切り替える切替手段を更に備えることを特徴とする。 According to a ninth aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the switching means for switching to the control by the voltage control means when the maximum value of the required voltage is not more than a predetermined voltage based on the estimation by the estimation means. Is further provided.
上記発明では、所定電圧によって、矩形波制御手段から電圧制御手段への切り替えに伴うトルク変動を好適に抑制可能な状況であるか否かを定量化することができる。そして、この所定電圧に基づき切り替えを行うことで、矩形波制御から電圧制御への切り替えに伴うトルク変動を好適に抑制することができる。 In the above-described invention, it is possible to quantify whether or not the torque fluctuation associated with the switching from the rectangular wave control means to the voltage control means can be suitably suppressed by the predetermined voltage. Then, by performing switching based on this predetermined voltage, it is possible to suitably suppress torque fluctuations associated with switching from rectangular wave control to voltage control.
請求項10記載の発明は、請求項1又は9記載の発明において、前記推定手段は、前記多相回転機の回転速度の検出値及び前記多相回転機を流れる電流の検出値と前記パラメータとの関係を定めるマップを備えることを特徴とする。 According to a tenth aspect of the present invention, in the first or ninth aspect of the invention, the estimation means includes a detected value of a rotational speed of the multiphase rotating machine, a detected value of a current flowing through the multiphase rotating machine, and the parameter. It is characterized by having a map that defines the relationship of
多相回転機の抵抗成分やインダクタンス成分は、多相回転機の温度や、多相回転機を流れる電流によって生じる磁界等によって変化する。このため、推定手段による推定はこの変化の影響を受けることとなるため、これら抵抗成分やインダクタンス成分等が一定であると仮定して推定を行う場合には、その推定に誤差が生じる。 The resistance component and the inductance component of the multiphase rotating machine change depending on the temperature of the multiphase rotating machine, a magnetic field generated by a current flowing through the multiphase rotating machine, and the like. For this reason, since the estimation by the estimation means is affected by this change, an error occurs in the estimation when the estimation is performed assuming that the resistance component, the inductance component, and the like are constant.
この点、上記発明では、マップを用いて上記パラメータの値を推定するために、上記変化を反映した推定値を算出することができ、ひいてはパラメータの値の推定精度を向上させることができる。 In this regard, in the above invention, since the value of the parameter is estimated using the map, an estimated value reflecting the change can be calculated, and the estimation accuracy of the parameter value can be improved.
請求項11記載の発明は、請求項10記載の発明において、前記マップは、前記多相回転機の回転速度の検出値、前記多相回転機を流れる電流の検出値、及び前記多相回転機の温度と前記パラメータとの関係を定めることを特徴とする。 According to an eleventh aspect of the present invention, in the invention according to the tenth aspect, the map includes a detected value of a rotational speed of the multiphase rotating machine, a detected value of a current flowing through the multiphase rotating machine, and the multiphase rotating machine. The relationship between the temperature and the parameter is defined.
上記発明では、前記多相回転機の回転速度の検出値及び前記多相回転機を流れる電流の検出値に加えて、多相回転機の温度を用いることで、上記変化を反映した推定値をより高精度に算出することができ、ひいてはパラメータの値の推定精度をいっそう向上させることができる。 In the above invention, in addition to the detected value of the rotational speed of the multiphase rotating machine and the detected value of the current flowing through the multiphase rotating machine, the estimated value reflecting the change is obtained by using the temperature of the multiphase rotating machine. It is possible to calculate with higher accuracy, and as a result, it is possible to further improve the estimation accuracy of the parameter value.
請求項12記載の発明は、前記多相回転機の各相に印加される電圧の変化の周期を前記多相回転機の電気角の回転周期と略一致させるべく前記スイッチング素子を操作する矩形波制御手段と、前記多相回転機の各相に印加される電圧をその指令値に制御すべく前記スイッチング素子を操作する電圧制御手段と、前記矩形波制御手段による制御がなされるとき、該制御によって生成されている出力トルクを前記電圧制御手段によって生成する場合に前記指令値として要求される電圧に関するパラメータを推定する推定手段と、前記推定手段の推定値に基づき、前記要求される電圧の最大値が前記電圧制御手段による制御への切り替えのための所定電圧以下となるときに前記電圧制御手段による制御に切り替える切替手段と、前記推定値に基づく前記切り替えのタイミングついての、前記多相回転機の抵抗成分及びインダクタンス成分の少なくとも一方の変化による誤差を抑制する抑制手段とを備えることを特徴とする。 According to a twelfth aspect of the present invention, there is provided a rectangular wave that operates the switching element so as to make the period of change in voltage applied to each phase of the multiphase rotating machine substantially coincide with the rotation period of the electrical angle of the multiphase rotating machine. When the control means, the voltage control means for operating the switching element to control the voltage applied to each phase of the multiphase rotating machine to its command value, and the control by the rectangular wave control means, the control Estimating the parameter relating to the voltage required as the command value when the output torque generated by the voltage control means is generated, and based on the estimated value of the estimating means, the maximum of the required voltage Based on the estimated value, switching means for switching to control by the voltage control means when the value is equal to or lower than a predetermined voltage for switching to control by the voltage control means The information about the timing of the serial switching, characterized in that it comprises a suppression means for suppressing the error according to at least one of change in the resistance component and the inductance component of the multi-phase rotary machine.
電圧制御手段の制御性は、指令値の最大値に依存する。これは、多相回転機の各相に印加可能な電圧の最大値がインバータへの入力電圧程度であることによる。ここで、上記発明では、矩形波制御がなされるとき、同制御によって生成されている出力トルクを上記電圧制御手段によって実現するために要求される電圧に関するパラメータが推定される。このため、矩形波制御手段による制御がなされている際、その制御を電圧制御手段によって行う場合の制御性を把握することができる。このため、矩形波制御手段と電圧制御手段との間の切り替えに伴い生じ得るトルク変動を好適に抑制可能な状況であるか否かを判断することができる。 The controllability of the voltage control means depends on the maximum value of the command value. This is because the maximum value of the voltage that can be applied to each phase of the multiphase rotating machine is about the input voltage to the inverter. Here, in the above invention, when the rectangular wave control is performed, a parameter relating to a voltage required for realizing the output torque generated by the control by the voltage control means is estimated. For this reason, when the control by the rectangular wave control means is performed, the controllability when the control is performed by the voltage control means can be grasped. For this reason, it is possible to determine whether or not the torque fluctuation that can be caused by switching between the rectangular wave control means and the voltage control means can be suitably suppressed.
ところで、多相回転機の抵抗成分やインダクタンス成分は、多相回転機の温度や、多相回転機を流れる電流によって生じる磁界等によって変化する。このため、推定手段による推定はこの変化の影響を受けることとなるため、これら抵抗成分やインダクタンス成分等が一定であると仮定して推定を行う場合には、その推定に誤差が生じる。このため、推定値に基づく切り替えタイミングに誤差が生じる。この点、上記発明では、上記抵抗成分及びインダクタンス成分の少なくとも一方の変化による誤差を抑制する抑制手段を備えることで、こうした事態に好適に対処することができる。 By the way, the resistance component and the inductance component of the multiphase rotating machine vary depending on the temperature of the multiphase rotating machine, the magnetic field generated by the current flowing through the multiphase rotating machine, and the like. For this reason, since the estimation by the estimation means is affected by this change, an error occurs in the estimation when the estimation is performed assuming that the resistance component, the inductance component, and the like are constant. For this reason, an error occurs in the switching timing based on the estimated value. In this regard, in the above invention, such a situation can be suitably coped with by including suppression means for suppressing an error due to a change in at least one of the resistance component and the inductance component.
なお、上記パラメータとしては、上記電圧そのものの他、例えば3相回転機にあっては、dq軸上での電圧の長さや、dq軸上での電圧のd軸成分、dq軸上の電圧ベクトルの位相等がある。 In addition to the voltage itself, for example, in the case of a three-phase rotating machine, the parameters include the length of the voltage on the dq axis, the d-axis component of the voltage on the dq axis, and the voltage vector on the dq axis. There is a phase.
請求項13記載の発明は、請求項12記載の発明において、前記電圧制御手段は、前記多相回転機を流れる電流をその指令値とするために各相に印加される電圧を指令値に制御するものであり、前記抑制手段は、前記矩形波制御手段による制御がなされるとき、前記多相回転機を流れる電流が前記電流の指令値の近傍の領域内に入るか否かを判断する手段と、前記電流の指令値の近傍の領域内に入ると判断されてからの前記推定手段による推定値の変化量に基づき、前記要求される電圧の最大値が前記電圧制御手段による制御への切り替えのための所定電圧以下となるときを判断する手段とを備えることを特徴とする。 According to a thirteenth aspect of the present invention, in the twelfth aspect of the present invention, the voltage control means controls the voltage applied to each phase to a command value so that the current flowing through the multiphase rotating machine is a command value. The suppression means is means for determining whether or not the current flowing through the multiphase rotating machine falls within a region near the command value of the current when the control by the rectangular wave control means is performed. And the maximum value of the required voltage is switched to the control by the voltage control means based on the amount of change in the estimated value by the estimation means since it is determined that the current value falls within the region near the command value. And a means for determining when the voltage is equal to or lower than a predetermined voltage.
上記発明では、多相回転機を流れる電流が、前記電圧制御手段による電流の指令値の近傍の領域に入るか否かを判断する。この判断に際しては、電圧の推定値を用いていないため、この判断は、上記抵抗値やインダクタンスの変化の影響を受けず高精度に行うことができる。一方、上記領域に入ってから、矩形波制御時に生成されている出力トルクを電圧制御手段によって生成する場合に電圧制御手段に要求される電圧が電圧制御手段の制御性を高く維持することのできる値となるまでの期間における多相回転機の抵抗成分やインダクタンス成分の変化は小さい。このため、この期間における上記電圧ベクトルの変化量は、上記領域に応じて一義的に定まると考えられる。上記発明では、この点に着目し、矩形波制御によって生成されている出力トルクを電圧制御手段によって生成する場合に電圧制御手段に要求される電圧が電圧制御手段の制御性を高く維持することのできる値となったか否かを高精度に判断することができ、ひいては電圧制御手段への切り替えに伴い生じ得るトルク変動を好適に抑制することができる。 In the said invention, it is judged whether the electric current which flows through a multiphase rotary machine enters the area | region of the vicinity of the command value of the electric current by the said voltage control means. In this determination, since the estimated value of the voltage is not used, this determination can be made with high accuracy without being affected by the change in the resistance value and the inductance. On the other hand, when the output torque generated during the rectangular wave control is generated by the voltage control means after entering the region, the voltage required for the voltage control means can maintain the controllability of the voltage control means high. Changes in the resistance component and the inductance component of the multiphase rotating machine during the period until reaching the value are small. For this reason, it is considered that the amount of change in the voltage vector during this period is uniquely determined according to the region. In the above invention, paying attention to this point, when the output torque generated by the rectangular wave control is generated by the voltage control means, the voltage required for the voltage control means maintains the controllability of the voltage control means high. It is possible to determine with high accuracy whether or not the value can be achieved, and thus it is possible to favorably suppress torque fluctuations that can be caused by switching to the voltage control means.
なお、「多相回転機を流れる電流が前記電流の指令値の近傍の領域内に入るか否か」は、3相回転機において、dq軸上の実電流のベクトルの先端がdq軸上の指令値の近傍の領域内に入るか否かとすることが望ましい。 It should be noted that “whether or not the current flowing through the multiphase rotating machine falls within the region near the current command value” indicates that the tip of the actual current vector on the dq axis is on the dq axis in the three-phase rotating machine. It is desirable to determine whether or not to enter a region near the command value.
請求項14記載の発明は、請求項12記載の発明において、前記抑制手段は、前記推定手段を、前記多相回転機の回転速度の検出値及び前記多相回転機を流れる電流の検出値と前記パラメータとの関係を定めるマップを備えて構成することで実現されてなることを特徴とする。 According to a fourteenth aspect of the present invention, in the twelfth aspect of the present invention, the suppression means includes a detection value of a rotation speed of the multiphase rotating machine and a detection value of a current flowing through the multiphase rotating machine. It is realized by comprising a map that defines the relationship with the parameter.
上記発明では、マップを用いて上記パラメータの値を推定するために、上記インダクタンス等の変化を反映した推定値を算出することができ、ひいてはパラメータの値の推定精度を向上させることができる。 In the above invention, in order to estimate the value of the parameter using the map, it is possible to calculate an estimated value reflecting a change in the inductance or the like, and to improve the estimation accuracy of the parameter value.
請求項15記載の発明は、請求項14記載の発明において、前記マップは、前記多相回転機の回転速度の検出値、前記多相回転機を流れる電流の検出値、及び前記多相回転機の温度と前記パラメータとの関係を定めることを特徴とする。 The invention according to a fifteenth aspect is the invention according to the fourteenth aspect, wherein the map includes a detected value of a rotational speed of the multiphase rotating machine, a detected value of a current flowing through the multiphase rotating machine, and the multiphase rotating machine. The relationship between the temperature and the parameter is defined.
上記発明では、前記多相回転機の回転速度の検出値及び前記多相回転機を流れる電流の検出値に加えて、多相回転機の温度を用いることで、上記インダクタンス等の変化を反映した推定値をより高精度に算出することができ、ひいてはパラメータの値の推定精度をいっそう向上させることができる。 In the above invention, in addition to the detected value of the rotational speed of the multiphase rotating machine and the detected value of the current flowing through the multiphase rotating machine, the temperature of the multiphase rotating machine is used to reflect changes in the inductance and the like. The estimated value can be calculated with higher accuracy, and as a result, the estimated accuracy of the parameter value can be further improved.
請求項16記載の発明は、前記多相回転機の各相に印加される電圧の変化の周期を前記多相回転機の電気角の回転周期と略一致させるべく前記スイッチング素子を操作する矩形波制御手段と、前記多相回転機の各相に印加される電圧をその指令値に制御すべく前記スイッチング素子を操作する電圧制御手段と、前記矩形波制御手段による制御がなされるとき、該制御によって生成されている出力トルクを前記電圧制御手段によって生成する場合に前記指令値として要求される電圧及びその相当値のいずれかを推定する推定手段とを備えることを特徴とする。 According to a sixteenth aspect of the present invention, there is provided a rectangular wave for operating the switching element so as to make the period of change in the voltage applied to each phase of the multiphase rotating machine substantially coincide with the rotation period of the electrical angle of the multiphase rotating machine. When the control means, the voltage control means for operating the switching element to control the voltage applied to each phase of the multiphase rotating machine to its command value, and the control by the rectangular wave control means, the control And an estimation means for estimating either the voltage required as the command value or an equivalent value when the output torque generated by the voltage control means is generated by the voltage control means.
電圧制御手段の制御性は、指令値の最大値に依存する。これは、多相回転機の各相に印加可能な電圧の最大値がインバータへの入力電圧程度であることによる。ここで、上記構成では、矩形波制御がなされるとき、同制御によって生成されている出力トルクを上記電圧制御手段によって実現するために要求される電圧及びその相当値のいずれかが推定される。このため、矩形波制御手段による制御がなされている際、その制御を電圧制御手段によって行う場合の制御性を把握することができる。このため、矩形波制御手段から電圧制御手段への切り替えに伴い生じ得るトルク変動を好適に抑制可能な状況であるか否かを判断することができる。 The controllability of the voltage control means depends on the maximum value of the command value. This is because the maximum value of the voltage that can be applied to each phase of the multiphase rotating machine is about the input voltage to the inverter. Here, in the above configuration, when the rectangular wave control is performed, either the voltage required to realize the output torque generated by the control by the voltage control unit or an equivalent value thereof is estimated. For this reason, when the control by the rectangular wave control means is performed, the controllability when the control is performed by the voltage control means can be grasped. For this reason, it can be determined whether or not the torque fluctuation that can be caused by switching from the rectangular wave control means to the voltage control means can be suitably suppressed.
請求項17記載の発明は、請求項16記載の発明において、前記推定手段による推定に基づき、前記要求される電圧の最大値が所定電圧以下であるとき、前記電圧制御手段による制御に切り替える切替手段を備えることを特徴とする。
The invention according to claim 17 is the switching means for switching to the control by the voltage control means when the maximum value of the required voltage is not more than a predetermined voltage based on the estimation by the estimation means in the invention of
上記構成では、所定電圧によって、矩形波制御手段から電圧制御手段への切り替えに伴うトルク変動を好適に抑制可能な状況であるか否かを定量化することができる。そして、この所定電圧に基づき切り替えを行うことで、矩形波制御から電圧制御への切り替えに伴うトルク変動を好適に抑制することができる。 In the above-described configuration, it is possible to quantify whether or not the torque fluctuation associated with the switching from the rectangular wave control means to the voltage control means can be suitably suppressed by the predetermined voltage. Then, by performing switching based on this predetermined voltage, it is possible to suitably suppress torque fluctuations associated with switching from rectangular wave control to voltage control.
請求項18記載の発明は、請求項6,7,9又は12〜15,17記載の発明において、前記所定電圧は、前記インバータへの入力電圧の「1.28×1/2」倍の値以下に設定されてなることを特徴とする。 The invention described in claim 18 is the invention described in claim 6, 7, 9 or 12-15, 17, wherein the predetermined voltage is a value that is "1.28 × 1/2" times the input voltage to the inverter. It is characterized by being set as follows.
電圧制御手段の制御性を高く維持することができる指令値の最大値は、理論上、インバータの入力電圧の「1.28×1/2」倍の値であることが周知である。すなわち、これ以上に指令値が大きいときには、電圧制御手段によって多相回転機を所望の出力とする制御性が低下する。この点、上記構成では、上記所定電圧を、電圧制御手段による制御性を高く維持することのできる最大値以下に設定することで、矩形波制御手段から電圧制御手段への切り替えに際し、電圧制御手段による制御性を高く維持することができる。このため、矩形波制御手段から電圧制御手段への切り替えに際し、矩形波制御手段によって生成されていた出力トルクからの変化を抑制する制御を好適に行うことができる。 It is well known that the maximum value of the command value that can maintain the controllability of the voltage control means is theoretically a value that is “1.28 × ½” times the input voltage of the inverter. That is, when the command value is larger than this, the controllability that makes the multi-phase rotating machine a desired output is lowered by the voltage control means. In this regard, in the above configuration, the predetermined voltage is set to be equal to or lower than the maximum value that can maintain high controllability by the voltage control unit, so that the voltage control unit can be switched from the rectangular wave control unit to the voltage control unit. High controllability can be maintained. For this reason, at the time of switching from the rectangular wave control means to the voltage control means, it is possible to suitably perform control for suppressing a change from the output torque generated by the rectangular wave control means.
また、請求項18記載の発明と同様の目的の発明として、請求項6,7,9又は12〜15,17記載の発明において、前記所定電圧は、前記インバータへの入力電圧の「1.27×1/2」倍の値以下に設定されてなることを特徴としてもよい。
Further, as an invention having an object similar to that of the invention described in claim 18, in the invention described in
請求項19記載の発明は、請求項1〜9,12,13,16〜18のいずれか1項に記載の発明において、前記推定手段は、前記多相回転機に対する要求トルクと前記多相回転機の出力軸の回転速度とに基づき、前記推定を行うことを特徴とする。 According to a nineteenth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to ninth, twelfth, thirteenth, and sixteenth to eighteenth aspects, the estimation means includes: a required torque for the multiphase rotating machine; The estimation is performed based on the rotational speed of the output shaft of the machine.
矩形波制御手段による制御がなされている場合、この制御が正常になされているなら、多相回転機の出力トルクは、要求トルクに近似すると考えられる。この点、上記発明では、要求トルクを利用することで、「矩形波制御手段によって生成されている出力トルク」の値を簡易に取得することができる。 When the control by the rectangular wave control means is performed, if this control is performed normally, the output torque of the multiphase rotating machine is considered to approximate the required torque. In this regard, in the above-described invention, the value of “the output torque generated by the rectangular wave control means” can be easily obtained by using the required torque.
請求項20記載の発明は、請求項19記載の発明において、前記推定手段は、前記矩形波制御手段によって生成されている出力トルクとしての前記要求トルクを前記電圧制御手段の制御によって生成する場合に前記多相回転機の各相を流れる電流及びその相当値のいずれかを推定する手段と、該電流を流すために前記電圧制御手段の指令値として要求される電圧に関するパラメータを前記回転速度の検出値に基づき推定する手段とを備えて構成されることを特徴とする。 According to a twentieth aspect of the present invention, in the invention according to the nineteenth aspect, the estimation unit generates the required torque as the output torque generated by the rectangular wave control unit under the control of the voltage control unit. Detecting the rotational speed using a means for estimating either a current flowing through each phase of the multiphase rotating machine or an equivalent value thereof, and a parameter relating to a voltage required as a command value of the voltage control means for flowing the current And a means for estimating based on the value.
矩形波制御によって生成されている出力トルクがわかれば、これを電圧制御手段によって生成する場合に多相回転機を流れる電流を推定することができる。そして、この電流を流すために多相回転機に印加される電圧(電圧の指令値)に関するパラメータは、上記電流と回転速度とによって定まる。このため、上記発明では、矩形波制御手段による制御がなされるとき、該制御によって生成されている出力トルクを電圧制御手段によって生成する場合に指令値として要求される電圧に関するパラメータを推定することができる。 If the output torque generated by the rectangular wave control is known, the current flowing through the multiphase rotating machine can be estimated when the output torque is generated by the voltage control means. And the parameter regarding the voltage (voltage command value) applied to a multiphase rotating machine in order to flow this electric current is decided by the above-mentioned electric current and rotation speed. Therefore, in the above invention, when the control by the rectangular wave control means is performed, the parameter relating to the voltage required as the command value when the output torque generated by the control is generated by the voltage control means can be estimated. it can.
請求項21記載の発明は、請求項1〜9,12,13,16〜18のいずれか1項に記載の発明において、前記推定手段は、前記多相回転機を流れる電流の検出値と前記多相回転機の出力軸の回転速度とに基づき、前記推定を行うことを特徴とする。 According to a twenty-first aspect of the invention, in the invention according to any one of the first to ninth, twelfth, thirteenth, and sixteenth to eighteenth aspects, the estimation means includes a detected value of a current flowing through the multiphase rotating machine, and the The estimation is performed based on the rotational speed of the output shaft of the multiphase rotating machine.
電圧制御手段によって任意の出力トルクを生成するために要求される電圧の指令値は、回転速度に依存する。一方、矩形波制御手段による制御によって生成されている出力トルクは、多相回転機を流れる電流によって推定可能である。この点、上記構成では、これら回転速度の検出値及び電流の検出値に基づき、矩形波制御によって生成されている出力トルクを電圧制御手段によって生成する場合に要求される電圧を好適に推定することができる。 The command value of the voltage required for generating an arbitrary output torque by the voltage control means depends on the rotational speed. On the other hand, the output torque generated by the control by the rectangular wave control means can be estimated by the current flowing through the multiphase rotating machine. In this regard, in the above configuration, the voltage required when the output torque generated by the rectangular wave control is generated by the voltage control means is preferably estimated based on the detected value of the rotational speed and the detected value of the current. Can do.
請求項22記載の発明は、請求項21記載の発明において、前記推定手段は、前記電流の検出値に基づき前記多相回転機の出力トルクを推定する手段と、該出力トルクを前記電圧制御手段の制御によって生成する場合に前記多相回転機の各相を流れる電流及びその相当値のいずれかを推定する手段と、該電流を流すために前記多相回転機の各相に印加される電圧及びその相当値のいずれかを前記回転速度の検出値に基づき推定する手段とを備えて構成されることを特徴とする。 According to a twenty-second aspect of the present invention, in the twenty-first aspect, the estimating means estimates the output torque of the multiphase rotating machine based on the detected value of the current, and the output torque is the voltage control means. Means for estimating either the current flowing through each phase of the multi-phase rotating machine or its equivalent value when generated by the control of, and the voltage applied to each phase of the multi-phase rotating machine to flow the current And a means for estimating one of the corresponding values based on the detected value of the rotation speed.
多相回転機を流れる電流の検出値は、多相回転機の出力トルクと相関を有するパラメータである。上記構成では、この点に鑑み、電流の検出値に基づき上記出力トルクを推定する。また、矩形波制御によって生成されている出力トルクがわかれば、これを電圧制御手段によって生成する場合に多相回転機を流れる電流を推定することができる。そして、この電流を流すために多相回転機に印加される電圧、換言すれば電圧の指令値は、上記電流と回転速度とによって定まる。このため、上記構成では、矩形波制御手段による制御がなされるとき、該制御によって生成されている出力トルクを電圧制御手段によって生成する場合に指令値として要求される電圧及びその相当値のいずれかを推定することができる。 The detected value of the current flowing through the multiphase rotating machine is a parameter having a correlation with the output torque of the multiphase rotating machine. In the above configuration, in view of this point, the output torque is estimated based on the detected current value. If the output torque generated by the rectangular wave control is known, the current flowing through the multiphase rotating machine can be estimated when the output torque is generated by the voltage control means. The voltage applied to the multi-phase rotating machine to flow this current, in other words, the voltage command value is determined by the current and the rotational speed. For this reason, in the above configuration, when the control by the rectangular wave control means is performed, either the voltage required as the command value or the equivalent value is required when the output torque generated by the control is generated by the voltage control means. Can be estimated.
請求項23記載の発明は、請求項1〜22のいずれか1項に記載の発明において、前記多相回転機が3相回転機であり、前記推定手段は、前記要求される電圧に関するパラメータ又は前記要求される電圧の相当値としてのdq軸上の電圧を推定することを特徴とする。
The invention according to claim 23 is the invention according to any one of
上記構成では、要求される電圧の相当値として、dq軸上の電圧を推定することで、矩形波制御手段から電圧制御手段への切り替えを、直流電圧に基づき行うことができる。このため、電圧の振幅を考慮する必要がないことから、切り替えにかかる処理を簡易に行うことができる。 In the above configuration, the voltage on the dq axis is estimated as an equivalent value of the required voltage, so that switching from the rectangular wave control means to the voltage control means can be performed based on the DC voltage. For this reason, since it is not necessary to consider the amplitude of a voltage, the process concerning switching can be performed simply.
請求項24記載の発明は、請求項1〜23のいずれか1項に記載の発明において、前記電圧制御手段による前記指令値の最大値が前記インバータへの入力電圧の「1.28×1/2」倍の値以上となるとき、前記電圧制御手段による制御から前記矩形波制御手段による制御に切り替えることを特徴とする。 According to a twenty-fourth aspect of the invention, in the invention according to any one of the first to twenty-third aspects, a maximum value of the command value by the voltage control means is “1.28 × 1 / of an input voltage to the inverter. When the value is 2 times or more, the control by the voltage control unit is switched to the control by the rectangular wave control unit.
電圧制御手段による制御における指令値についての臨界値は、インバータの入力電圧の「1.28×1/2」倍の値であることが周知である。すなわち、これ以上に指令値が大きいときには、電圧制御手段によって多相回転機の出力を所望の出力とする制御性が低下する。この点、上記構成では、指令値が上記値以上であるときに矩形波制御に切り替えることで、電圧制御手段による指令値が上記値以上となる領域であっても多相回転機の出力トルクの制御性を高く維持することができる。 It is well known that the critical value for the command value in the control by the voltage control means is a value “1.28 × ½” times the input voltage of the inverter. That is, when the command value is larger than this, the controllability that makes the output of the multiphase rotating machine a desired output by the voltage control means decreases. In this regard, in the above configuration, when the command value is equal to or greater than the above value, switching to rectangular wave control allows the output torque of the multiphase rotating machine to be controlled even in a region where the command value by the voltage control means is equal to or greater than the above value. High controllability can be maintained.
請求項25記載の発明は、前記多相回転機の各相に印加される電圧の変化の周期を前記多相回転機の電気角の回転周期と略一致させるべく前記スイッチング素子を操作する矩形波制御手段と、前記多相回転機の各相に印加される電圧をその指令値に制御すべく前記スイッチング素子を操作する電圧制御手段と、前記多相回転機の各相を流れる電流の検出値と前記多相回転機の出力軸の回転速度の検出値とに基づき、前記矩形波制御手段による制御から前記電圧制御手段による制御に切り替える切替手段とを備えることを特徴とする。 According to a twenty-fifth aspect of the present invention, there is provided a rectangular wave for operating the switching element so as to make the period of change in voltage applied to each phase of the multiphase rotating machine substantially coincide with the rotation period of the electrical angle of the multiphase rotating machine. Control means, voltage control means for operating the switching element to control the voltage applied to each phase of the multiphase rotating machine to its command value, and a detected value of the current flowing through each phase of the multiphase rotating machine And switching means for switching from control by the rectangular wave control means to control by the voltage control means based on the detected value of the rotational speed of the output shaft of the multiphase rotating machine.
多相回転機の各相を流れる電流の検出値は、多相回転機の出力トルクと相関を有する。このため、電流の検出値に基づき矩形波制御手段から電圧制御手段への切り替えを行うことで、切り替えに際して出力トルクの変動を抑制し得る。しかも、回転速度の検出値を用いて切り替えを行うことで、矩形波制御手段による制御がなされるべき高回転速度領域にあるのか、あるいは同回転速度が電圧制御手段による制御が適切な領域に移行しつつあるのかを判断することもできる。また、下記請求項18の構成を有することで、電圧制御手段の制御性を高く維持することができる領域であるのかを判断することもできる。このため、電圧制御手段による制御が適切な領域において、出力トルクの変動を抑制しつつ電圧制御手段への切り替えを行うことができる。 The detected value of the current flowing through each phase of the multiphase rotating machine has a correlation with the output torque of the multiphase rotating machine. For this reason, by switching from the rectangular wave control means to the voltage control means based on the detected current value, fluctuations in the output torque can be suppressed during the switching. In addition, by switching using the detected value of the rotational speed, it is in a high rotational speed region that should be controlled by the rectangular wave control means, or the rotational speed is shifted to an appropriate region controlled by the voltage control means. You can also determine whether you are doing it. Moreover, by having the structure of the following Claim 18, it can also be judged whether it is an area | region which can maintain the controllability of a voltage control means highly. For this reason, it is possible to perform switching to the voltage control means while suppressing fluctuations in the output torque in a region where the control by the voltage control means is appropriate.
請求項26記載の発明において、請求項25記載の発明において、前記切替手段は、前記矩形波制御手段による制御によって生成されている出力トルクを前記電圧制御手段によって生成する場合に前記指令値として要求される電圧の最大値が所定電圧以下であるときに前記切り替えを行うことを特徴とする。
In the invention of
(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ハイブリッド車に搭載される3相電動機の制御装置に適用した第1の実施形態について、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 a three-phase motor mounted in a hybrid vehicle will be described with reference to the drawings.
図1に、電動機4の制御システムの全体構成を示す。
In FIG. 1, the whole structure of the control system of the
図示される電動機4は、埋込磁石同期電動機(IPMSM)からなる。また、電動機4の3つの相(U相、V相、W相)には、インバータ10が接続されている。このインバータ10は、3相インバータであり、3つの相のそれぞれとバッテリ42の正極側又は負極側とを導通させるべく、スイッチング素子12,14とスイッチング素子16,18とスイッチング素子20,22との並列接続体を備えて構成されている。更に、インバータ10は、各スイッチング素子12〜22に逆並列に接続されたフライホイールダイオード24〜34を備えている。そして、スイッチング素子12及びスイッチング素子14を直列接続する接続点が電動機4のU相と接続されている。また、スイッチング素子16及びスイッチング素子18を直列接続する接続点が電動機4のV相と接続されている。更に、スイッチング素子20及びスイッチング素子22を直列接続する接続点が電動機4のW相と接続されている。ちなみに、これらスイッチング素子12〜22は、本実施形態では、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(IGBT)によって構成されている。
The illustrated
インバータ10の各1組のスイッチング素子12,14とスイッチング素子16,18とスイッチング素子20,22との両端には、平滑コンデンサ40が接続されている。
A smoothing
一方、マイクロコンピュータ50は、バッテリ42の両端の電圧VBを検出する電圧センサ44や、電動機4の出力軸の回転角度を検出する位置センサ52、U相及びV相に流れる電流を検出する電流センサ54,56の出力を取り込む。そして、マイクロコンピュータ50は、W相に流れる電流を、キルヒホッフの法則に基づき、U相を流れる電流iuとV相を流れる電流ivとから算出する。そして、マイクロコンピュータ50は、上記電動機4の出力軸の回転角度や3つの相を流れるそれぞれの電流等に基づき、ゲート駆動回路60〜70を介してスイッチング素子12〜22を操作する。
On the other hand, the
図2に、マイクロコンピュータ50の行なう処理についてのブロック線図を示す。本実施形態では、三角波PWM制御及び矩形波制御によって、電動機4の出力トルクを要求トルクに制御する。以下では、図2に示す処理について、三角波PWM制御に関する処理、矩形波制御に関する処理、及びこれら両制御の切り替えに関する処理の順に説明する。
FIG. 2 shows a block diagram of processing performed by the
<PWM制御>
3相2相変換部80は、上記電流センサ54,56によって検出されるU相を流れる実電流iu及びV相を流れる実電流ivと、これらに基づき算出されるW相を流れる実電流iwとを、dq軸に座標変換して実電流id及び実電流iqを生成する部分である。ちなみに、この座標変換に際しては、電動機4の回転角度が用いられるために、3相2相変換部80には、位置センサ52によって検出される回転角度θが入力される。一方、指令電流生成部82は、要求トルクTcに応じて指令電流iqc,idcを生成する部分である。これら指令電流iqc,idcは、dq軸上での電流の指令値となっている。
<PWM control>
The three-phase / two-
上記指令電流idcと実電流idとの差に基づき、PI制御部84によって比例項と積分項とが算出される。そして、これら算出値の和は、第1指令電圧vd1としてPI制御部84から出力される。また、指令電流iqcと実電流iqとの差に基づき、PI制御部86によって比例項と積分項とが算出される。そして、これら算出値の和は、第1指令電圧vq1としてPI制御部86によって出力される。ここで、これら第1指令電圧vd1,vq1の振る舞いについて説明する。
Based on the difference between the command current idc and the actual current id, the
上記3つの相のそれぞれに印加される電圧vu,vv,vw、3相のそれぞれを流れる電流iu,iv,iw、3相のそれぞれに生じる逆起電力eu,ev,ew、電動機4の抵抗R、自己インダクタンスL´、相互インダクタンスM、時間微分演算子Pとの関係は下式となる。
vu=(R+PL´)×iu −1/2×PM×iv −1/2×PM×iw+eu
vv=−1/2×PM×iu+(R+PL´)×iv −1/2×PM×iw+ev
vw=−1/2×PM×iu −1/2×PM×iv+(R+PL´)×iw+ew
ここで、dq軸変換を行なうと、d軸及びq軸の電圧vd,vqは、電気角の回転速度ωと、d軸上のインダクタンスLd及びq軸上のインダクタンスLqと、逆起電力ωφとを用いて下式(cd)及び(cq)となる。なお、電気角の回転速度は、電動機4の回転速度に電動機4の極対数を乗算した値である。
vd=(R+PLd)×id −ωLq×iq …(cd)
vq= ωLd×id+(R+PLq)×iq +ωφ …(cq)
上記の式(cd)、(cq)に示されるように、電動機4に印加される電圧の各軸成分は、電動機4を流れる電流のうち同一の軸成分に比例する項のみならず、異なる軸成分に比例する項や逆起電力ωφ(以下、これらを干渉項という)を含む。
Voltages vu, vv, vw applied to each of the three phases, currents iu, iv, iw flowing through the three phases, and counter electromotive forces eu, ev, ew generated in the three phases, respectively, and the resistance R of the
vu = (R + PL ′) × iu−1 / 2 × PM × iv−1 / 2 × PM × iw + eu
vv = -1 / 2 * PM * iu + (R + PL ') * iv-1 / 2 * PM * iw + ev
vw = −1 / 2 × PM × iu −1 / 2 × PM × iv + (R + PL ′) × iw + ew
Here, when dq-axis conversion is performed, the voltages vd and vq of the d-axis and the q-axis are represented by the rotation speed ω of the electrical angle, the inductance Ld on the d-axis, the inductance Lq on the q-axis, and the counter electromotive force ωφ. The following formulas (cd) and (cq) are obtained. Note that the rotation speed of the electrical angle is a value obtained by multiplying the rotation speed of the
vd = (R + PLd) × id−ωLq × iq (cd)
vq = ωLd × id + (R + PLq) × iq + ωφ (cq)
As shown in the above formulas (cd) and (cq), each axis component of the voltage applied to the
そこで、本実施形態では、非干渉化制御部88により、これら干渉項を、実電流id及び実電流iqに基づき算出して第0指令電圧vd0,vq0を算出する。そして、第1指令電圧vd1と第0指令電圧vd0との和としてd軸の指令電圧vdc1を算出し、第1指令電圧vq1と第0指令電圧vq0との和としてq軸の指令電圧vqc1を算出する。
Therefore, in the present embodiment, the
d軸の指令電圧vdc1とq軸の指令電圧vqc1とは、2相3相変換部92に取り込まれる。2相3相変換部92では、d軸の指令電圧vdc1とq軸の指令電圧vqc1とを、U相の指令電圧vuc1と、V相の指令電圧vvc1と、W相の指令電圧vwc1とに変換する。これら指令電圧vuc1,vvc1,vwc1は、電動機4の各相に指令電流を流すときに各相に印加すべき電圧となっている。これら指令電圧vuc1,vvc1,vwc1は、基本的には、正弦波となって且つその電圧の中心がゼロとなっている。ただし、電圧センサ44によって検出されるバッテリ42の電圧に基づき、指令電圧vuc1,vvc1,vwc1の変調率が大きいときには、正弦波に所定の高調波を重畳したものが最終的な指令電圧vuc1,vvc1,vwc1とされる。なお、電動機4の各相の上記指令電流とは、上記指令電流idc,iqcによって定まる3相のそれぞれにおける指令電流を意味する。
The d-axis command voltage vdc1 and the q-axis command voltage vqc1 are taken into the two-phase / three-
これら指令電圧vuc1,vvc1,vwc1は、各々比較器94,96,98の非反転入力端子に印加される。比較器94,96,98では、指令電圧vuc1,vvc1,vwc1と、三角波生成部100によって生成される三角形状の搬送波との大小が比較される。そして、これら各比較器94、96、98の出力信号gu1、gv1、gw1は、指令電圧vuc1,vvc1,vwc1を各々パルス幅変調(PWM)したものとなる。
These command voltages vuc1, vvc1, and vwc1 are applied to the non-inverting input terminals of the
出力信号gu1,gv1,gw1は、切替部102に取り込まれる。そして、切替部102から出力される信号及びインバータ104,106,108によるそれらの反転信号が、Deadtime生成部110に取り込まれる。Deadtime生成部110では、上記出力される各信号とこれに対応する上記反転信号とを、これらのエッジ部分同士のタイミングの重なりを避けるように波形整形する。そして、波形整形された信号は、U相のスイッチング素子12を操作する操作信号gup、U相のスイッチング素子14を操作する操作信号gun、V相のスイッチング素子16を操作する操作信号gvp、V相のスイッチング素子18を操作する操作信号gvn、W相のスイッチング素子20を操作する操作信号gwp、W相のスイッチング素子22を操作する操作信号gwnとなる。
The output signals gu1, gv1, and gw1 are taken into the
上記構成において切替部102により出力信号gu1,gv1,gw1が選択されているときには、実電流iu,iv,iwを指令電流idc,iqcによって定まる3相の電流(指令電流)に追従させるべく、PI制御によりスイッチング素子12〜22の操作がなされる。この際には、3相に印加される電圧は、指令電圧vuc1,vvc1,vwc1に追従する。
In the above configuration, when the output signals gu1, gv1, and gw1 are selected by the
<矩形波制御>
トルク推定部120は、2相3相変換部80の出力するdq軸上での実電流id,iqに基づき、電動機4の出力トルクを推定する。この推定トルクTeは、例えば電動機4のトルク定数Kt、d軸インダクタンスLd、q軸インダクタンスLqを用いて、下記の式によって算出すればよい。
<Rectangular wave control>
The
Te=Kt×iq−(Ld−Lq)×id×iq
vqc算出部122は、要求トルクTcと推定トルクTeとの差に基づき、q軸上の指令電圧vqc2を算出する。一方、vdc算出部124は、指令電圧vqc2とバッテリ42の電圧VBとに基づき、d軸上の指令電圧vdc2を算出する。これらvqc算出部122及びvdc算出部124は、指令電圧vqc2,vdc2によって定まる電圧ベクトルの長さをバッテリ42の電圧VBに応じて定まる長さとしつつ、同電圧ベクトルの位相を定める処理を行っている。そして、2相3相変換部126は、指令電圧vqc2、vdc2を、3相の指令電圧vuc2,vvc2,vwc2に変換する。これら指令電圧vuc2,vvc2,vwc2は、略正弦波形状の信号である。また、出力信号生成部128では、指令電圧vuc2,vvc2,vwc2に基づき、出力信号gu2,gv2,gw2を生成する。ここで、出力信号gu2は、指令電圧vuc2がゼロ以上のときに論理「H」となり、ゼロ未満のときに論理「L」となる。また、出力信号gv2は、指令電圧vvc2がゼロ以上のときに論理「H」となり、ゼロ未満のときに論理「L」となる。更に、出力信号gw2は、指令電圧vwc2がゼロ以上のときに論理「H」となり、ゼロ未満のときに論理「L」となる。なお、これら出力信号gu2,gv2,gw2は、切替部102に出力される。
Te = Kt × iq− (Ld−Lq) × id × iq
The
上記指令電圧vuc2,vvc2,vwc2は、電動機4の電気角の回転周期と略等しい周期を有する。このため、出力信号gu2,gv2,gw2は、その論理「H」及び論理「L」の繰り返しの周期が電気角の1周期と略一致する。このため、上記構成において切替部102により出力信号gu2、gv2、gw2が選択されているときには、各相のアームの上段のスイッチング素子12,16,20及び下段のスイッチング素子14,18,22が交互にオン・オフされる周期が、電気角の1周期と略一致する。このため、切替部102によって出力信号gu2,gv2,gw2が選択される矩形波制御時には、電動機4の各相に印加される電圧が矩形波状に変化して且つ、その変化の周期が電気角の1周期と略等しくなる。
The command voltages vuc2, vvc2, and vwc2 have a period that is substantially equal to the rotation period of the electrical angle of the
<切替処理>
図3に、PWM制御を行う領域と矩形波制御を行う領域とを示す。図示されるように、低回転速度領域から中回転速度領域まではPWM制御を行う領域であり、高回転速度領域は矩形波制御を行う領域である。そして、PWM制御を行う領域と矩形波制御を行う領域との境界は、要求トルクTcが大きいほど低回転速度側となる。ここで、高回転速度領域において、PWM制御から矩形波制御へ切り替えるのは、次の理由による。
<Switching process>
FIG. 3 shows a region where PWM control is performed and a region where rectangular wave control is performed. As shown in the figure, the PWM control is performed from the low rotation speed region to the medium rotation speed region, and the high rotation speed region is the region where the rectangular wave control is performed. The boundary between the region for performing PWM control and the region for performing rectangular wave control is on the lower rotational speed side as the required torque Tc is larger. Here, the reason why the PWM control is switched to the rectangular wave control in the high rotation speed region is as follows.
電動機4の各相に印加可能な電圧の上限値は、バッテリ42の電圧VBである。このため、指令電圧vuc1,vvc1,vwc1の最大値が電圧VBの「1/2」以上となる状態、換言すれば変調率が「1」以上の状態では、電動機4の各相に実際に印加される電圧を指令電圧vuc1,vvc1,vwc1とすることができない。図4(a)に、変調率が「1」のときの各相に印加される電圧の推移を示し、図4(b)に、変調率が「1」よりも大きいときの各相に印加される電圧の推移を示す。図示されるように、変調率が「1」よりも大きいときには各相に印加される電圧の振幅は、バッテリ42の電圧VBの「1/2」によって制限されるため、正弦波形状の電圧とはならない。しかし、この場合であっても、図4(a)に示される電圧と比較すると、図4(b)中斜線にて示す領域だけ電圧の利用度が向上している。これにより、各相に印加される電圧の実効値を、先の図4(a)に示したものと比較して大きくすることができる。このため、指令電流idc,iqcによって定まる3相の指令電流を電動機4に流すことが可能となる。したがって、指令電圧vuc1,vvc1,vwc1の最大値が電圧VBの「1/2」以上となったとしても、PWM制御を継続することで、電動機4に、指令電流idc,iqcによって定まる3相の電流を流すことは可能である。
The upper limit value of the voltage that can be applied to each phase of the
上記指令電圧vuc1,vvc1,vwc1の最大値が増大していくと、最終的には、電動機4の各相に印加される電圧は、指令電圧vuc1,vvc1,vwc1と同一周期で「VB/2」と「−VB/2」とに交互に変化する矩形波状となる。しかし、理論的には、変調率が「1.28」となることでPWM制御による制御性が極度に低下することが知られている。このため、本実施形態では、指令電圧vuc1,vvc1,vwc1の最大値が、バッテリ42の電圧VBの「1.28/2」倍の値となることでPWM制御から矩形波制御へ切り替える。
As the maximum values of the command voltages vuc1, vvc1, and vwc1 increase, finally, the voltage applied to each phase of the
詳しくは、図2に示す切替制御部130では、指令電圧vuc1,vvc1,vwc1を定める指令電圧vdc1、vqc1を取り込み、これに基づき、切替部102を操作する。図5に、切替制御部130の行う処理のうち、特にPWM制御から矩形波制御への切り替えにかかる処理の手順を示す。なお、この処理は、マイクロコンピュータ50により、PWM制御がなされている期間において例えば所定周期で繰り返し実行される。
Specifically, the switching
この一連の処理においては、まずステップS10において、指令電圧vdc1、vqc1によって定まる電圧ベクトルの長さが、制限電圧VL以上であるか否かを判断する。ここで、制限電圧VLは、電圧VBに「1.28」及び「3/8」の平方根を乗算した値である。指令電圧vuc1,vvc1,vwc1の最大値に「3/2」の平方根を乗算したものがdq軸上の電圧ベクトルの長さとなる。そして、最大値として上記変調率が「1.28」であるときの値を用いると、これは、「VB/2」に「1.28」を乗算した値となる。このため、上記ステップS10によって、指令電圧vuc1,vvc1,vwc1の最大値が、「VB/2」に「1.28」を乗算した値以上であるか否かを判断することができる。そして、ステップS10において肯定判断されると、ステップS12において、上記切替部102を操作して出力信号gu2,gv2,gw2を選択することで、PWM制御から矩形波制御に切り替える処理がなされる。
In this series of processes, first, in step S10, it is determined whether or not the length of the voltage vector determined by the command voltages vdc1 and vqc1 is greater than or equal to the limit voltage VL. Here, the limit voltage VL is a value obtained by multiplying the voltage VB by the square roots of “1.28” and “3/8”. The voltage vector length on the dq axis is obtained by multiplying the maximum value of the command voltages vuc1, vvc1, and vwc1 by the square root of “3/2”. When the value when the modulation factor is “1.28” is used as the maximum value, this is a value obtained by multiplying “VB / 2” by “1.28”. For this reason, it is possible to determine whether or not the maximum value of the command voltages vuc1, vvc1, and vwc1 is equal to or larger than the value obtained by multiplying “VB / 2” by “1.28” by the above step S10. When an affirmative determination is made in step S10, in step S12, the
なお、ステップS10において否定判断されるときや、ステップS12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。 When a negative determination is made in step S10 or when the process of step S12 is completed, this series of processes is temporarily ended.
図6に、PWM制御と矩形波制御とによってとり得るdq軸上の電流を示す。図中、実線にて示す指令電流曲線CLは、上記指令電流生成部82によって生成される指令電流idc,iqcの描く曲線である。この曲線(指令電流idc,iqc)は、電動機4の制御に対する要求に応じて適宜設定されるものであるが、本実施形態では、要求トルクTcを最小の電流で実現することのできるdq軸上の電流によって設定されている。一方、図中、2点鎖線にて示すのは、実際に電動機4に流すことの可能な電流の境界をdq上で定義する制限曲線LLである。この制限曲線LLは、バッテリ42の電圧VB及び回転速度に基づき定まるものである。このため、PWM制御時には、実電流id,iqは、指令電流曲線CLと制限曲線LLとの交点である上限PMを超えることはできない。したがって、指令電流iqc,idcが上限PMに達することで矩形波制御に切り替えられることとなる。
FIG. 6 shows currents on the dq axis that can be taken by PWM control and rectangular wave control. In the figure, a command current curve CL indicated by a solid line is a curve drawn by the command currents idc and iqc generated by the command
矩形波制御がなされているときには、一般に、dq軸上の電流は、上記指令電流曲線CLによって規定される電流とは一致しない。すなわち、矩形波制御とPWM制御とでは、例えば図6のベクトルV1とベクトルV2とが互いに等しいトルクを実現するにもかかわらず電流が異なるというように、要求トルクTcが同一でも、dq軸上の電流が相違する。しかし、矩形波制御によって生成されるトルクをPWM制御によって実現する際のdq軸上の電流ベクトルの長さが上限PM以下であるなら、矩形波制御によって生成されていた出力トルクをPWM制御によって生成することが可能である。このため、矩形波制御からPWM制御への切り替えに際して出力トルクの変動を抑制することができると考えられる。 When rectangular wave control is performed, generally, the current on the dq axis does not coincide with the current defined by the command current curve CL. That is, in the rectangular wave control and the PWM control, for example, even if the required torque Tc is the same, the vector V1 and the vector V2 in FIG. The current is different. However, if the current vector length on the dq axis when the torque generated by the rectangular wave control is realized by the PWM control is less than the upper limit PM, the output torque generated by the rectangular wave control is generated by the PWM control. Is possible. For this reason, it is considered that fluctuations in output torque can be suppressed when switching from rectangular wave control to PWM control.
そこで本実施形態では、矩形波制御によって生成されている出力トルクをPWM制御によって生成する場合に要求される指令電圧vuc1,vvc1,vwc1の相当値を推定し、これに基づき、指令電圧vuc1,vvc1,vwc1が所定電圧以下であるか否かを判断する。ここで、所定電圧は、上記制限曲線LLに応じて定まるものである。そして、所定電圧以下であるときにPWM制御に切り替えることで、切り替えに伴う出力トルクの変動を抑制する。 Therefore, in this embodiment, the equivalent values of the command voltages vuc1, vvc1, and vwc1 required when the output torque generated by the rectangular wave control is generated by the PWM control are estimated, and based on this, the command voltages vuc1, vvc1 are estimated. , Vwc1 is determined to be equal to or lower than a predetermined voltage. Here, the predetermined voltage is determined according to the limit curve LL. And when it is below a predetermined voltage, it changes to PWM control, and the fluctuation | variation of the output torque accompanying switching is suppressed.
図7に、本実施形態にかかるPWM制御への切り替えにかかる処理の手順を示す。この処理は、先の図2のトルク推定部120及び切替制御部130によってなされるものであり、具体的には、マイクロコンピュータ50によって、矩形波制御のなされる期間において所定周期で繰り返し実行される。
FIG. 7 shows a procedure of processing related to switching to PWM control according to the present embodiment. This process is performed by the
この一連の処理では、まずステップS20において、実電流id,iqを取得する。続くステップS22においては、実電流に基づき推定トルクTeを算出する。これらステップS20,S22の処理は、先の図2に示したトルク推定部120によってなされる処理である。続くステップS24では、推定トルクTeに基づき、これをPWM制御によって生成するための指令電流idc,iqcを推定する。これは、図8に示すように、上記指令電流曲線CLにおいて出力トルクが推定トルクTeとなるときの指令電流idc,iqcを求める処理となる。これは、推定トルクTeと指令電流idc,iqcのそれぞれとの関係を定める2つの関数によって求めてもよいし、また、推定トルクTeと指令電流idc,iqcのそれぞれとの関係を定める2つのマップによって求めてもよい。
In this series of processing, first, actual currents id and iq are acquired in step S20. In the subsequent step S22, the estimated torque Te is calculated based on the actual current. The processes in steps S20 and S22 are performed by the
続くステップS26においては、推定される指令電流idc,iqcに基づき、これを生成するための指令電圧vdc1、vqc1を推定する。これは、上記の式(cd)、(cq)のdq軸上の電流として、上記推定される指令電流idc,iqcを代入することで算出することができる。 In subsequent step S26, based on the estimated command currents idc and iqc, command voltages vdc1 and vqc1 for generating the estimated currents are estimated. This can be calculated by substituting the estimated command currents idc and iqc as currents on the dq axes of the above formulas (cd) and (cq).
続くステップS28においては、推定された指令電圧vdc1、vqc1によって定まる電圧ベクトルの長さが、上記制限電圧VLから所定値αを減算した値以下であるか否かを判断する。この処理は、推定トルクTeをPWM制御によって生成する際に要求される指令電圧vuc1,vvc1,vwc1が、変調率「1.28」よりも小さい値となるか否かを判断するためのものである。なお、ここで所定値αは正の数であり、先の図5に示した処理によるPWM制御から矩形波制御への切替と、この図7に示す処理による矩形波制御からPWM制御への切替とのハンチングを回避するために設けられている。そして、ステップS28において肯定判断されるときには、ステップS30において、先の図2の切替部102が操作されることで出力信号gu1,gv1,gw1が選択され、PWM制御への切替がなされる。ちなみに、矩形波制御がなされているときには、先の図2に示したPI制御部84,86における積分項はゼロに保持される設定とする。
In the subsequent step S28, it is determined whether or not the length of the voltage vector determined by the estimated command voltages vdc1 and vqc1 is equal to or less than a value obtained by subtracting the predetermined value α from the limit voltage VL. This process is for determining whether or not the command voltages vuc1, vvc1, and vwc1 required when the estimated torque Te is generated by the PWM control become a value smaller than the modulation factor “1.28”. is there. Here, the predetermined value α is a positive number, and switching from PWM control to rectangular wave control by the process shown in FIG. 5 and switching from rectangular wave control to PWM control by the process shown in FIG. It is provided to avoid hunting. When an affirmative determination is made in step S28, the output signals gu1, gv1, and gw1 are selected in step S30 by operating the
なお、ステップS28において否定判断されるときや、ステップS30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。 When a negative determination is made in step S28 or when the process of step S30 is completed, this series of processes is temporarily terminated.
図9に、本実施形態にかかるPWM制御と矩形波制御との切替に伴うdq軸上での電圧ベクトルの推移を示す。詳しくは、図9において、実線にて実際の電圧ベクトルVrを示し、一点鎖線にて、現在の出力トルクをPWM制御によって生成するために要求される電圧ベクトルVeを示しており、2点鎖線にて、制限電圧VLを示している。 FIG. 9 shows the transition of the voltage vector on the dq axis accompanying switching between PWM control and rectangular wave control according to the present embodiment. Specifically, in FIG. 9, an actual voltage vector Vr is indicated by a solid line, and a voltage vector Ve required for generating the current output torque by PWM control is indicated by a one-dot chain line. The limit voltage VL is shown.
図9(a)においては、dq軸上の電圧ベクトルの長さが制限電圧VLよりも短く、PWM制御を行っているときを示している。また図9(b)は、電圧ベクトルVeの長さが制限電圧VLとなり、PWM制御から矩形波制御へ切り替えるときを示している。そして、図9(c)は、矩形波制御を行うときを示している。このときには、生成されている出力トルクをPWM制御によって生成するために要求される電圧ベクトルVeの長さが制限電圧VLよりも長くなっている。ここでは、電圧ベクトルVrの長さは制限電圧VLと一致するが、PWM制御時よりも位相を進めることで高回転速度制御を実現している。同様に、図9(d)も、生成されている出力トルクをPWM制御によって生成するために要求される電圧ベクトルVeの長さが制限電圧VLよりも長く、矩形波制御を行うときを示している。これに対し、図9(e)は、生成されている出力トルクをPWM制御によって生成するために要求される電圧ベクトルVeの長さが制限電圧VLよりも所定値αだけ短く、矩形波制御からPWM制御へ切り替えるときを示している。そして、図9(f)は、切替後のPWM制御を行うときを示している。 FIG. 9A shows a case where the length of the voltage vector on the dq axis is shorter than the limit voltage VL and PWM control is performed. FIG. 9B shows a case where the length of the voltage vector Ve becomes the limit voltage VL and the PWM control is switched to the rectangular wave control. FIG. 9C shows a case where rectangular wave control is performed. At this time, the length of the voltage vector Ve required for generating the generated output torque by PWM control is longer than the limit voltage VL. Here, the length of the voltage vector Vr coincides with the limit voltage VL, but the high rotation speed control is realized by advancing the phase compared with the PWM control. Similarly, FIG. 9D also shows a case where the length of the voltage vector Ve required for generating the generated output torque by PWM control is longer than the limit voltage VL and rectangular wave control is performed. Yes. On the other hand, in FIG. 9E, the length of the voltage vector Ve required for generating the generated output torque by the PWM control is shorter than the limit voltage VL by a predetermined value α, and the rectangular wave control is performed. A time when switching to PWM control is shown. FIG. 9F shows the time when the PWM control after switching is performed.
図10に、図9(a)〜図9(f)に示した電圧ベクトルの推移についてのタイムチャートを示す。ここで、図10(a)は、先の図9(a)〜図9(c)に示した推移と対応しており、図10(b)は、先の図9(d)〜図9(f)に示した推移と対応している。図10(a)に示されるように、電圧ベクトルVrの長さが制限電圧VLとなることで矩形波制御に切り替えることで、出力トルク(推定トルクTe)の変動を抑制しつつ、切り替えを行うことができる。しかも、矩形波制御に切り替えることで、高回転速度領域における電圧利用率(バッテリ42の電圧VBに対する線間電圧の1次成分の実効値)を向上させることができ、電動機4の回転速度を高回転速度に制御することが可能となる。また、図10(b)に示すように、生成されている出力トルクをPWM制御によって生成するために要求される電圧ベクトルVeの長さが制限電圧VLより短くなるときにPWM制御に切り替えることで、出力トルク(推定トルクTe)の変動を好適に抑制しつつ切り替えを行うことができる。
FIG. 10 shows a time chart regarding the transition of the voltage vector shown in FIGS. 9 (a) to 9 (f). Here, FIG. 10A corresponds to the transition shown in FIG. 9A to FIG. 9C, and FIG. 10B shows FIG. 9D to FIG. This corresponds to the transition shown in (f). As shown in FIG. 10 (a), switching to rectangular wave control by switching the length of the voltage vector Vr to the limit voltage VL performs switching while suppressing fluctuations in the output torque (estimated torque Te). be able to. Moreover, by switching to the rectangular wave control, the voltage utilization factor (effective value of the primary component of the line voltage with respect to the voltage VB of the battery 42) in the high rotation speed region can be improved, and the rotation speed of the
更に、本実施形態のように、生成されている出力トルクをPWM制御によって生成するために要求される指令電圧vdc1,vqc1(電圧ベクトルVe)に基づき、矩形波制御からPWM制御への切り替えを行うことで、出力トルクの変動の抑制のみならず、先の図3に示した両制御の境界近傍にて適切に切り替えを行うこともできる。すなわち、図11(a)に示す高回転速度且つ低トルク領域の動作点Pにあっては、矩形波制御時の電流ベクトルは、図11(b)に示されるようなものとなることがある。そして、この場合、電流ベクトルは、指令電流曲線CLによって定まる電流ベクトルと近似するために、矩形波制御からPWM制御への切り替えタイミングと誤判断されるおそれがある。これに対し、本実施形態では、先の図7のステップS26において指令電圧vdc1、vqc1を推定する際、上記の式(cd)、(cq)を用いるために、切り替えタイミングを、実電流id,iqに加えて、回転速度に基づき判断していることとなる。このため、図11(a)に示した動作点Pにおいて、矩形波制御からPWM制御への切り替えタイミングと誤判断されることを好適に回避することもできる。 Further, as in the present embodiment, switching from rectangular wave control to PWM control is performed based on command voltages vdc1 and vqc1 (voltage vector Ve) required for generating the generated output torque by PWM control. Thus, not only suppression of fluctuations in the output torque but also appropriate switching can be performed near the boundary between the two controls shown in FIG. That is, at the operating point P in the high rotational speed and low torque region shown in FIG. 11A, the current vector during the rectangular wave control may be as shown in FIG. 11B. . In this case, since the current vector approximates the current vector determined by the command current curve CL, there is a possibility that it is erroneously determined as the switching timing from the rectangular wave control to the PWM control. On the other hand, in this embodiment, when the command voltages vdc1 and vqc1 are estimated in step S26 of FIG. 7, the switching timing is set to the actual current id, in order to use the above formulas (cd) and (cq). In addition to iq, the determination is based on the rotation speed. For this reason, it can be suitably avoided that the operation point P shown in FIG. 11A is erroneously determined as the switching timing from the rectangular wave control to the PWM control.
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)矩形波制御によって生成されている出力トルクをPWM制御によって生成する場合の指令電圧vdc1,vqc1を推定した。これにより、矩形波制御からPWM制御へと切り替える際の出力トルクの変動を抑制することができる状況か否かを判断することができる。 (1) The command voltages vdc1 and vqc1 when the output torque generated by the rectangular wave control is generated by the PWM control are estimated. Accordingly, it can be determined whether or not the output torque fluctuation can be suppressed when switching from the rectangular wave control to the PWM control.
(2)推定される指令電圧vdc1,vqc1によって定義される電圧ベクトルの長さが所定電圧以下であるとき、PWM制御に切り替えた。このため、所定電圧によって、矩形波制御からPWM制御への切り替えに伴うトルク変動を好適に抑制可能な状況であるか否かを定量化することができる。 (2) When the length of the voltage vector defined by the estimated command voltages vdc1 and vqc1 is equal to or less than a predetermined voltage, the mode is switched to PWM control. For this reason, it is possible to quantify whether or not the torque fluctuation associated with the switching from the rectangular wave control to the PWM control can be suitably suppressed by the predetermined voltage.
(3)上記所定電圧を、バッテリ42の電圧VBに「1.28」及び「3/8」の平方根を乗算した値である制限電圧VLに設定した。これにより、矩形波制御からPWM制御への切り替えに際し、PWM制御の制御性を高く維持することができる。このため、矩形波制御からPWM制御への切り替えに際し、出力トルクの急変を抑制するように適切な制御をすることができる。 (3) The predetermined voltage is set to the limit voltage VL which is a value obtained by multiplying the voltage VB of the battery 42 by the square root of “1.28” and “3/8”. Thereby, when switching from the rectangular wave control to the PWM control, the controllability of the PWM control can be kept high. For this reason, when switching from the rectangular wave control to the PWM control, appropriate control can be performed so as to suppress a sudden change in the output torque.
(4)電動機4の実電流id,iqと電動機4の回転速度とに基づき、矩形波制御によって生成されている出力トルクをPWM制御で生成するための指令電圧vdc1、vqc1を推定した。これにより、指令電圧vdc1、vqc1を好適に推定することができる。
(4) Based on the actual currents id, iq of the
(5)出力トルクをPWM制御によって生成するための指令電流idc,iqcを推定し、指令電流idc,iqcと回転速度の検出値とに基づき、指令電圧vdc1、vqc1を推定した。これにより、上記の式(cd)、(cq)に基づき、指令電圧vdc1、vqc1を好適に推定することができる。 (5) The command currents idc and iqc for generating the output torque by PWM control were estimated, and the command voltages vdc1 and vqc1 were estimated based on the command currents idc and iqc and the detected rotation speed. Thereby, based on said formula (cd) and (cq), command voltage vdc1 and vqc1 can be estimated suitably.
(6)矩形波制御によって生成されている出力トルクをPWM制御によって生成するために要求される3相の電圧の代わりに、その相当値としてのdq軸上の電圧を推定した。これにより、電圧の振幅を考慮する必要がないため、切り替えにかかる処理を簡易に行うことができる。 (6) The voltage on the dq axis as an equivalent value was estimated instead of the three-phase voltage required for generating the output torque generated by the rectangular wave control by the PWM control. Thereby, since it is not necessary to consider the amplitude of a voltage, the process concerning switching can be performed simply.
(7)PWM制御による指令電圧vdc1、vqc1によって定義される電圧ベクトルの長さが、制限電圧VLとなることで、PWM制御から矩形波制御に切り替えた。これにより、極力PWM制御を用いつつも、PWM制御による出力トルクの制御性が低下する以前に矩形波制御に切り替えることができる。 (7) Since the length of the voltage vector defined by the command voltages vdc1 and vqc1 by the PWM control becomes the limit voltage VL, the PWM control is switched to the rectangular wave control. Thus, while using PWM control as much as possible, it is possible to switch to rectangular wave control before the controllability of output torque by PWM control decreases.
(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.
上記実施形態では、実電流id,iqに基づき推定トルクTeを算出し、推定トルクTe及び回転速度に基づき、矩形波制御からPWM制御への切り替えタイミングか否かを判断した。このことは、実電流id,iqと回転速度と(バッテリ42の電圧VBと)によって、矩形波制御からPWM制御へと切り替えるタイミングを判断することができることを意味する。そこで、本実施形態では、実電流id,iqと回転速度とに基づき、矩形波制御からPWM制御へと切り替えるタイミングをマップによって判断する。 In the above embodiment, the estimated torque Te is calculated based on the actual currents id and iq, and it is determined whether or not it is the switching timing from the rectangular wave control to the PWM control based on the estimated torque Te and the rotation speed. This means that the timing for switching from the rectangular wave control to the PWM control can be determined based on the actual currents id, iq, the rotation speed, and the voltage VB of the battery 42. Therefore, in this embodiment, the timing for switching from the rectangular wave control to the PWM control is determined based on the map based on the actual currents id, iq and the rotation speed.
図12に、本実施形態において用いるマップを示す。図示されるように、本実施形態では、バッテリ42の電圧VBと実電流id,iqと回転速度とによって定義される4次元上の各点毎に、マップ値として「1」及び「0」のいずれかの値が定められている。そして、「1」は、現在生成されている出力トルクをPWM制御によって生成するために要求される電圧ベクトル(vdc1,vqc1)の長さが、制限電圧VL(より正確には、VL−α)よりも大きいことを示している。また、「0」は、現在生成されている出力トルクをPWM制御によって生成するために要求される指令電圧vdc1,vqc1によって定義される電圧ベクトルの長さが、制限電圧VL(より正確には、VL−α)以下であることを示している。このマップは、実電流id,iq及び回転速度によって定まる動作点毎に、先の図7に示す処理を行うことで作成することができる。そして、このマップをマイクロコンピュータ50に格納することで、上記第1の実施形態と同様、矩形波制御からPWM制御への切り替えを行うことができる。
FIG. 12 shows a map used in the present embodiment. As shown in the figure, in this embodiment, map values of “1” and “0” are obtained for each point on the four dimensions defined by the voltage VB of the battery 42, the actual currents id, iq, and the rotation speed. Either value is defined. “1” indicates that the length of the voltage vector (vdc1, vqc1) required for generating the currently generated output torque by PWM control is the limit voltage VL (more precisely, VL−α). It is bigger than that. Also, “0” indicates that the length of the voltage vector defined by the command voltages vdc1 and vqc1 required for generating the currently generated output torque by PWM control is the limit voltage VL (more precisely, VL-α) or less. This map can be created by performing the process shown in FIG. 7 for each operating point determined by the actual currents id, iq and the rotation speed. By storing this map in the
図13に、本実施形態にかかる矩形波制御からPWM制御への切り替えにかかる処理の手順を示す。この処理は、矩形波制御がなされている期間において、マイクロコンピュータ50により、所定周期で繰り返し実行される。
FIG. 13 shows a procedure of processing related to switching from rectangular wave control to PWM control according to the present embodiment. This process is repeatedly executed at a predetermined cycle by the
この一連の処理では、まずステップS40において、上記電圧VBと実電流id,iqと回転速度とから、先の図12に示したマップを用いてマップ値を算出する。ここで、実電流id,iq及び回転速度によって定まる動作点や、電圧VBがマップ値の定義されている点ではない場合には、補間演算を行えばよい。そして、ステップS42においては、算出されたマップ値が「0」であるか否かを判断する。この処理は、現在生成されている出力トルクをPWM制御によって生成するために要求される電圧ベクトル(vdc1,vqc1)の長さが、制限電圧VL(より正確には、VL−α)以下であるか否かを判断するものである。そして、ステップS42において「0」と判断されるときには、ステップS44において、PWM制御に切り替える。 In this series of processing, first, in step S40, a map value is calculated using the map shown in FIG. 12 from the voltage VB, the actual currents id, iq, and the rotation speed. Here, in the case where the operating point determined by the actual currents id, iq and the rotational speed or the voltage VB is not a point where the map value is defined, an interpolation calculation may be performed. In step S42, it is determined whether or not the calculated map value is “0”. In this process, the length of the voltage vector (vdc1, vqc1) required for generating the currently generated output torque by PWM control is equal to or less than the limit voltage VL (more precisely, VL-α). Whether or not. And when it is judged as "0" in Step S42, it changes to PWM control in Step S44.
なお、ステップS42において否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、この一連の処理を一旦終了する。 When a negative determination is made in step S42 or when the process of step S44 is completed, this series of processes is temporarily terminated.
以上説明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 above, the following effects can be obtained.
(8)実電流id,iqと回転速度とに基づき矩形波制御からPWM制御への切り替えを行った。これにより、PWM制御による制御が適切な領域において、出力トルクの変動を抑制しつつPWM制御への切り替えを行うことができる。 (8) Switching from rectangular wave control to PWM control was performed based on the actual currents id, iq and the rotation speed. As a result, in a region where control by PWM control is appropriate, switching to PWM control can be performed while suppressing fluctuations in output torque.
(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.
上記実施形態では、矩形波制御時に生成されている出力トルクをPWM制御によって実現するための指令電圧vdc1,vqc1を、モデル(上記式(cd)、(cq))によって推定した。ところで、上記モデルは、電動機4の状態に応じて変化する。詳しくは、例えば電動機4を流れる電流によって生じる磁界に応じてインダクタンスLd,Lqが変化する。また、電動機4の温度によって抵抗Rが変化する。このため、これらインダクタンスLd,Lqや抵抗Rを一定として上記指令電圧vdc1、vqc1を推定したのでは、上記インダクタンスLd,Lqや抵抗Rの変化に依存して推定精度が変動するおそれがある。
In the above embodiment, the command voltages vdc1 and vqc1 for realizing the output torque generated during the rectangular wave control by the PWM control are estimated by the models (the above formulas (cd) and (cq)). By the way, the model changes in accordance with the state of the
そこで本実施形態では、図14に示す態様にて、推定される指令電圧vdc1、vqc1に基づくPWM制御への切り替えタイミングの誤差を抑制する。 Therefore, in the present embodiment, an error in switching timing to PWM control based on the estimated command voltages vdc1 and vqc1 is suppressed in the mode shown in FIG.
図14(a)において、実線にて示す曲線は、先の図6同様、指令電流曲線CLである。今、矩形波制御によって電動機4を流れる電流が電流ベクトルV1であるとする。このとき、図中、1点鎖線にて示す等トルク曲線と指令電流曲線CLとの交点SPの近傍の領域を切替領域SAとする。そして、矩形波制御による電流ベクトルが電流ベクトルV1から電流ベクトルV3に移行することで、その先端が切替領域SA内に入るとき、上記の式(cd)(cq)によって推定される指令電圧vdc1、vqc1を記憶する。
In FIG. 14A, the curve indicated by the solid line is the command current curve CL as in the case of FIG. Now, it is assumed that the current flowing through the
図14(b)に、このとき記憶される電圧ベクトルVV3を示す。ここで、本実施形態では、矩形波制御からPWM制御へ切り替えるための電圧ベクトルの変化量の閾値Δを定める。この閾値Δは、電流ベクトルが切替領域SA内に入ってから上記交点SPとなるまでの期間における推定される電圧ベクトルの長さの変化量に基づき設定されている。このため、図14(b)に示すように、推定される電圧ベクトルが電圧ベクトルVV3から電圧ベクトルVV4に変化することで、その長さの変化量が閾値Δとなったときに、実際の電圧ベクトルの長さを、図14(b)に2点鎖線にて示す制限電圧VL(より正確には、VL−α)以下とすることができると考えられる。ここで、図14(b)では、電圧ベクトルVV4の長さが、制限電圧VLよりも長い場合を例示している。これは、上記の式(cd)、(cq)において、インダクタンスLd,Lqや抵抗Rを一定とすることに起因した推定誤差のためである。しかし、この場合であっても、電圧ベクトルVV3から閾値Δだけ長さが変化した電圧ベクトルVV4については、その長さが正確に制限電圧VL以下となっていると考えられる。これは、上記推定される電圧ベクトルが電圧ベクトルVV3から電圧ベクトルVV4へと移行する期間内における上記インダクタンスLd,Lqや抵抗Rの変化が無視できることによる。 FIG. 14B shows a voltage vector VV3 stored at this time. Here, in the present embodiment, a threshold value Δ for the change amount of the voltage vector for switching from the rectangular wave control to the PWM control is determined. This threshold value Δ is set based on the estimated amount of change in the length of the voltage vector in the period from when the current vector enters the switching area SA to the intersection SP. For this reason, as shown in FIG. 14B, when the estimated voltage vector changes from the voltage vector VV3 to the voltage vector VV4, and the amount of change in the length becomes the threshold value Δ, the actual voltage It is considered that the length of the vector can be made equal to or less than the limit voltage VL (more precisely, VL-α) indicated by a two-dot chain line in FIG. Here, FIG. 14B illustrates a case where the length of the voltage vector VV4 is longer than the limit voltage VL. This is due to an estimation error caused by making the inductances Ld and Lq and the resistance R constant in the above formulas (cd) and (cq). However, even in this case, it is considered that the length of the voltage vector VV4 whose length has changed from the voltage vector VV3 by the threshold Δ is precisely equal to or less than the limit voltage VL. This is because changes in the inductances Ld and Lq and the resistance R during the period in which the estimated voltage vector shifts from the voltage vector VV3 to the voltage vector VV4 can be ignored.
こうした処理を行うことで、本実施形態では、上記の式(cd)、(cq)においてインダクタンスLd,Lqや抵抗Rを一定とすることによるPWM制御への切り替えに際しての誤差を抑制する。図15に、上記処理の手順を示す。この処理は、マイクロコンピュータ50により、矩形波制御時において例えば所定周期で繰り返し実行される。
By performing such processing, in this embodiment, errors in switching to PWM control due to the constant inductances Ld, Lq and resistance R in the above formulas (cd) and (cq) are suppressed. FIG. 15 shows the procedure of the above processing. This process is repeatedly executed by the
この一連の処理では、まずステップS50において、現在の要求トルクTcに基づき、先の図14(a)に示した指令電流曲線CLと等トルク曲線との交点SP(切替点)を算出する。この処理は、例えば、先の図2に示した指令電流生成部82に現在の要求トルクTcを入力した際の指令電流idc,iqcを切替点とすることで行うことができる。続くステップS52においては、先の図14(a)に示した切替領域SAを設定する。ここでは例えば、切替点とのd軸成分及びq軸成分における差がそれぞれ所定量以下の領域を切替領域とすればよい。
In this series of processing, first, in step S50, based on the current required torque Tc, an intersection SP (switching point) between the command current curve CL and the equal torque curve shown in FIG. 14A is calculated. This process can be performed, for example, by using the command currents idc and iqc when the current requested torque Tc is input to the command
続くステップS54においては、実電流id,iqが切替領域内に入ったか否かを判断する。そして、切替領域内にない場合には、ステップS50、S52の処理を繰り返す。そしてステップS54において切替領域内であると判断されるときには、ステップS56に移行する。ステップS56〜S60の処理では、先の図7のステップS22〜S26の処理を行う。そして、ステップS60の処理が完了すると、ステップS62において、切替領域となった直後のステップS60において推定される指令電圧vdc1、vqc1の長さを記憶済みであるか否かを判断する。そして、ステップS62において否定判断されるときには、ステップ64において、指令電圧vdc1、vqc1の長さを記憶し、ステップS56に戻る。
In a succeeding step S54, it is determined whether or not the actual currents id and iq have entered the switching region. If it is not within the switching area, the processes of steps S50 and S52 are repeated. If it is determined in step S54 that it is within the switching area, the process proceeds to step S56. In the processes of steps S56 to S60, the processes of steps S22 to S26 of FIG. 7 are performed. When the process of step S60 is completed, it is determined in step S62 whether or not the lengths of the command voltages vdc1 and vqc1 estimated in step S60 immediately after the switching region has been stored. When a negative determination is made in step S62, the lengths of the command voltages vdc1 and vqc1 are stored in
一方、ステップS62において記憶済みであると判断されるときには、ステップS66において、ステップS60にて推定された指令電圧vdc1、vqc1の長さに対する記憶された長さの差が上記閾値Δ以上となるか否かを判断する。そして、閾値Δ未満であるときには、ステップS56に戻る。 On the other hand, when it is determined in step S62 that the data has been stored, in step S66, is the difference between the stored lengths of the command voltages vdc1 and vqc1 estimated in step S60 equal to or greater than the threshold value Δ? Judge whether or not. And when it is less than threshold value (DELTA), it returns to step S56.
これに対し閾値Δ以上であると判断されるときには、ステップS68において、PWM制御に切り替える処理を行う。 On the other hand, when it is determined that the value is equal to or greater than the threshold value Δ, processing for switching to PWM control is performed in step S68.
図16(a)に、本実施形態にかかるPWM制御から矩形波制御への切り替えに伴う回転速度及び出力トルクの推移を示す。これに対し、図16(b)に、先の第1の実施形態におけるPWM制御から矩形波制御への切り替え時における回転速度及び出力トルクの推移例を示す。図16(b)に示す例では、PWM制御から矩形波制御への切り替えに際して、出力トルクが変動している。これは、矩形波制御への切り替えに伴い、先の図7に示した処理がなされるのであるが、この際、指令電圧vdc1、vqc1の推定に誤差が生じていると、矩形波制御を継続すべき状態であるにもかかわらず、PWM制御への切り替え時であると誤判断がなされ、PWM制御に切り替えられることによる。この場合、PWM制御によって要求トルクTcを生成するために要求される電圧を電動機4に印加することができないため、電動機4を流れる電流を所望に制御することができず、ひいては出力トルクが変動する。
FIG. 16A shows changes in the rotational speed and output torque associated with switching from PWM control to rectangular wave control according to the present embodiment. On the other hand, FIG. 16B shows a transition example of the rotation speed and the output torque at the time of switching from the PWM control to the rectangular wave control in the first embodiment. In the example shown in FIG. 16B, the output torque fluctuates when switching from PWM control to rectangular wave control. This is because the process shown in FIG. 7 is performed in accordance with the switching to the rectangular wave control. At this time, if there is an error in the estimation of the command voltages vdc1 and vqc1, the rectangular wave control is continued. This is because it is erroneously determined that it is time to switch to the PWM control in spite of the state to be changed, and the control is switched to the PWM control. In this case, since the voltage required for generating the required torque Tc by the PWM control cannot be applied to the
これに対し、本実施形態では、先の図15に示した処理を行うことで、矩形波制御からPWM制御への不適切な切り替えを抑制又は回避することができるため、PWM制御から矩形波制御への切り替えに伴う出力トルクの変動を好適に抑制することができる。 On the other hand, in the present embodiment, by performing the processing shown in FIG. 15 above, inappropriate switching from rectangular wave control to PWM control can be suppressed or avoided. The fluctuation of the output torque accompanying the switching to can be suitably suppressed.
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)、(3)〜(7)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 described above, the following effects can be obtained in addition to the effects (1) and (3) to (7) of the first embodiment.
(9)推定される指令電圧vdc1、vqc1に基づくPWM制御への切り替えのタイミングついての、電動機4の抵抗R及びインダクタンスLd、Lqの変化による誤差を抑制する処理を行った。これにより、PWM制御時の電動機4の出力トルクの変化を好適に抑制することができる。
(9) Processing for suppressing errors due to changes in the resistance R and the inductances Ld and Lq of the
(10)電動機4を流れる電流が切替領域内に入ると判断されてからの指令電圧vdc1、vqc1の長さの変化量に基づき、PWM制御によって要求される電圧が同制御への切り替えのための所定電圧以下となるときを判断した。これにより、矩形波制御によって生成されている出力トルクをPWM制御によって生成する場合に要求される電圧の指令値がPWM制御の制御性を高く維持することのできる値であるか否かを高精度に判断することができる。
(10) Based on the amount of change in the length of the command voltages vdc1 and vqc1 since it is determined that the current flowing through the
(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17に、本実施形態にかかる矩形波制御からPWM制御への切替処理の手順を示す。この処理は、マイクロコンピュータ50により、矩形波制御時において例えば所定周期で繰り返し実行される。なお、図17において、先の図15に示した処理と対応する処理には、便宜上同一のステップ番号を付している。
FIG. 17 shows a procedure for switching processing from rectangular wave control to PWM control according to the present embodiment. This process is repeatedly executed by the
図示されるように、本実施形態では、切替領域に入ると判断されてからの電圧ベクトルの長さの変化量に代えて、位相の変化量に基づきPWM制御への切り替えを行う。すなわち、切替領域に入ると、ステップS70において、そのときにステップS60にて推定される指令電圧vdc1、vqc1の位相φを記憶する。そして、その後、推定される電圧ベクトルの変化を監視し、その位相に対する上記位相φの差が閾値β以下となると(ステップS72:YES)、PWM制御に切り替える(ステップS68)。すなわち、先の図14(b)に示したように、PWM制御を行う際のベクトルは、矩形波制御を行う際のベクトルよりもその位相が遅れている。このため、記憶された位相φよりも閾値β以上遅角側に位相が変化することで、PWM制御に切り替える。 As shown in the figure, in the present embodiment, switching to PWM control is performed based on the amount of change in phase instead of the amount of change in length of the voltage vector after it is determined that the switching region is entered. That is, when entering the switching region, in step S70, the phase φ of the command voltages vdc1 and vqc1 estimated at that time in step S60 is stored. Thereafter, the estimated change in the voltage vector is monitored, and when the difference of the phase φ with respect to the phase becomes equal to or less than the threshold β (step S72: YES), the control is switched to PWM control (step S68). That is, as shown in FIG. 14B, the phase when the PWM control is performed is delayed from the vector when the rectangular wave control is performed. For this reason, when the phase changes from the stored phase φ to the retard side by the threshold β or more, the control is switched to PWM control.
このように、矩形波制御によって生成されている出力トルクをPWM制御によって生成する場合に指令値として要求される電圧に関するパラメータとして、電圧ベクトル(指令電圧vdc1、vqc1)の位相φを用いることによっても、電圧ベクトルの長さが制限電圧VL以下となるタイミングを高精度に判断することができる。 As described above, when the output torque generated by the rectangular wave control is generated by the PWM control, the phase φ of the voltage vector (command voltages vdc1, vqc1) is used as a parameter related to the voltage required as the command value. The timing at which the length of the voltage vector becomes equal to or less than the limit voltage VL can be determined with high accuracy.
以上説明した本実施形態によっても、先の第3の実施形態と同様の効果を得ることができる。 Also according to the present embodiment described above, the same effects as those of the third embodiment can be obtained.
(第5の実施形態)
以下、第5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。
(Fifth embodiment)
Hereinafter, a fifth embodiment will be described with reference to the drawings, focusing on differences from the first embodiment.
図18に、本実施形態にかかる矩形波制御からPWM制御への切替処理の手順を示す。この処理は、マイクロコンピュータ50により、矩形波制御時において例えば所定周期で繰り返し実行される。
FIG. 18 shows a procedure for switching processing from rectangular wave control to PWM control according to the present embodiment. This process is repeatedly executed by the
この一連の処理では、まずステップS80において、実電流id,iq、回転速度、及び電動機4の温度に基づき、矩形波制御によって生成されている出力トルクをPWM制御によって生成するために要求される指令電圧vdc1、vqc1をマップ演算する。ここで、マップは、上記実電流id,iq、回転速度、及び電動機4の温度の4つのパラメータを入力とし、これらから上記指令電圧vdc1、vqc1を定めるものである。これは、指令電圧vdc1、vqc1のそれぞれについて、上記4つのパラメータとの関係を定めるマップを予め作成しておくことで実現することができる。このマップは、上記4つのパラメータによる上記インダクタンスLd,Lqや抵抗Rの変化に応じて上記要求される指令電圧vdc1、vqc1が変化するように予め実験等によって適合されてたものである。このため、このマップを用いて推定される指令電圧vdc1、vqc1には、上記インダクタンスLd,Lqや抵抗Rを一定とみなしつつ上記の式(cd)、(cq)によって推定されたもののような誤差が生じない。
In this series of processing, first, in step S80, a command required to generate the output torque generated by the rectangular wave control based on the actual currents id, iq, the rotation speed, and the temperature of the
上記ステップS80の処理が完了すると、ステップS82、S84の処理において、先の図7に示したステップS28、S30と同様の処理を行う。 When the process of step S80 is completed, the same processes as steps S28 and S30 shown in FIG. 7 are performed in the processes of steps S82 and S84.
(第6の実施形態)
以下、第6の実施形態について、先の第5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 fifth embodiment.
図19に、本実施形態にかかる矩形波制御からPWM制御への切替処理の手順を示す。この処理は、マイクロコンピュータ50により、矩形波制御時において例えば所定周期で繰り返し実行される。
FIG. 19 shows a procedure for switching processing from rectangular wave control to PWM control according to the present embodiment. This process is repeatedly executed by the
この一連の処理では、まずステップS90において、実電流id,iq、回転速度、及び電動機4の温度に基づき、矩形波制御によって生成されている出力トルクをPWM制御によって生成するために要求される指令電圧vdc1、vqc1の位相φをマップ演算する。ここで、マップは、上記実電流id,iq、回転速度、及び電動機4の温度の4つのパラメータを入力とし、これらから上記指令電圧vdc1、vqc1の位相φを定めるものである。これは、指令電圧vdc1、vqc1の位相について、上記4つのパラメータとの関係を定めるマップを予め作成しておくことで実現することができる。このマップは、上記4つのパラメータによる上記インダクタンスLd,Lqや抵抗Rの変化に応じて上記要求される指令電圧vdc1、vqc1の位相が変化するように予め実験等によって適合されたものである。このため、このマップを用いて推定される指令電圧vdc1、vqc1の位相には、上記インダクタンスLd,Lqや抵抗Rを一定とみなしつつ上記の式(cd)、(cq)によって推定されたもののような誤差が生じない。
In this series of processing, first, in step S90, based on the actual currents id, iq, the rotation speed, and the temperature of the
上記ステップS90の処理が完了すると、ステップS92において、上記位相φが所定値γと略一致するか否かを判断する。この処理は、矩形波制御によって生成されている出力トルクをPWM制御によって生成可能であるか否かを判断するものである。ここで、所定値γは、回転速度、トルク、及びバッテリ42の電圧VBによってマップ演算される。これは、電動機4の出力制御では、通常、電動機4の状態に応じて力率が可変設定されることによる。このため、PWM制御に切り替えることが適切な位相は、電動機4の運転状態に応じて変化する。この変化に応じて適切な所定値γを設定するためのパラメータが、回転速度、トルク、及び電圧VBである。
When the process of step S90 is completed, it is determined in step S92 whether or not the phase φ substantially matches the predetermined value γ. In this process, it is determined whether or not the output torque generated by the rectangular wave control can be generated by the PWM control. Here, the predetermined value γ is map-calculated based on the rotation speed, the torque, and the voltage VB of the battery 42. This is because the power factor is normally variably set according to the state of the
上記位相φが所定値γとなると、ステップS94において、先の図7に示したステップS30と同様の処理を行う。 When the phase φ reaches the predetermined value γ, in step S94, processing similar to that in step S30 shown in FIG. 7 is performed.
以上説明した本実施形態においても、先の第5の実施形態の効果に準じた効果を得ることができる。 Also in the present embodiment described above, an effect according to the effect of the fifth embodiment can be obtained.
(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.
本実施形態では、矩形波制御時に生成されている出力トルクをPWM制御によって実現するための指令電圧vdc1、vqc1をモデル(上記の式(cd)、(cq))によって推定する際の推定誤差を、PWM制御時に電動機4に印加されている電圧に基づき学習する。具体的には、本実施形態では、PWM制御から矩形波制御への切り替え時において、要求トルクTcに基づき先の図7のステップS24の要領で指令電流idc,iqcを推定し、推定される指令電流idc,iqcと回転速度とに基づき指令電圧vdc1,vqc1を推定する。これら推定される指令電圧vdc1,vqc1と、PWM制御によって電動機4に印加される電圧(先の図2に示した2相3相変換部92に入力される指令電圧vdc1,vqc1)とのずれは、上記推定誤差と考えられる。このため、本実施形態では、この際推定される電圧ベクトル(指令電圧vdc1,vqc1)の長さを、上記制限電圧VLが上記モデルの推定誤差を補償するように補正された値として用いる。
In the present embodiment, the estimation error when estimating the command voltages vdc1 and vqc1 for realizing the output torque generated during the rectangular wave control by the PWM control by the model (the above formulas (cd) and (cq)) is calculated. Learning is performed based on the voltage applied to the
図20に、本実施形態にかかる矩形波制御からPWM制御への切り替えの原理を示す。詳しくは、図20(a)に、回転速度の推移を示し、図20(b)に、インバータ10の出力する電圧ベクトルの長さ(出力電圧)の推移を示し、図10(c)に上記推定される電圧ベクトルの長さ(推定電圧)の推移を示す。図示されるように、出力電圧が制限電圧VLとなることでPWM制御から矩形波制御へと切り替えられる時刻t1において、そのときの推定電圧を記憶する。そして、推定電圧が記憶値以下となる時刻t2において、矩形波制御からPWM制御へと切り替える。これにより、矩形波制御によって生成されている出力トルクをPWM制御によって生成する場合に要求される出力電圧が制限電圧VL以下となることで切り替えを行うことができる。
FIG. 20 shows the principle of switching from rectangular wave control to PWM control according to this embodiment. Specifically, FIG. 20A shows the transition of the rotation speed, FIG. 20B shows the transition of the length (output voltage) of the voltage vector output from the
ただし、実際には、上記モデル誤差は、電動機4を流れる電流や温度に応じて変動する。このため、PWM制御から矩形波制御へと切り替えた際に電動機4に流れていた電流や電動機4の温度と、矩形波制御からPWM制御へと切り替える際に電動機4に流れている電流や電動機4の温度との間に相違がある場合、上記推定される電圧ベクトルの長さは、制限電圧VLが上記モデルの推定誤差を補償するように補正された値とはならないおそれがある。すなわち、例えば図21の1)に示すように、高回転速度・小トルクにてPWM制御から矩形波制御へと切り替えられた後、中回転速度・大トルクにて矩形波制御からPWM制御へと切り替えられる場合には、両切り替え時における電流が大きく相違するためにモデル誤差も変化していると考えられる。また、例えば2)に示すように、高回転速度・中トルクにてPWM制御から矩形波制御へと切り替えられた後、中回転速度・大トルクにて矩形波制御からPWM制御へと切り替えられる場合にも、両切り替え時における電流が大きく相違するためにモデル誤差が変化していると考えられる。
However, in practice, the model error varies depending on the current flowing through the
そこで本実施形態では、上記モデルのうち、q軸インダクタンスを、電流に基づき可変設定する。このように、q軸インダクタンスのみを可変設定するのは、次の理由による。矩形波制御がなされる領域は、基本的に回転速度が大きいため、上記モデルのうち、干渉項が支配的となる。このため、推定誤差に対するモデルの抵抗の変動等による影響は無視し得る。このため、モデルのパラメータのうち変動し得るものとしては、d軸インダクタンス、q軸インダクタンス、及び逆起電力定数φが問題となる。 Therefore, in the present embodiment, among the above models, the q-axis inductance is variably set based on the current. Thus, the reason why only the q-axis inductance is variably set is as follows. In the region where the rectangular wave control is performed, the rotational speed is basically large, and therefore, the interference term is dominant in the model. For this reason, the influence of the fluctuation of the model resistance on the estimation error can be ignored. For this reason, the d-axis inductance, the q-axis inductance, and the back electromotive force constant φ are problematic as the parameters that can be varied among the model parameters.
図22に、これらd軸インダクタンス、q軸インダクタンス、及び逆起電力定数φのいずれか1つを変動させた場合における推定される電圧ベクトルの長さ(推定電圧)の変動の算出結果を示す。図22では、全てのパラメータを固定した場合の推定電圧に対するいずれか1つのパラメータを変動させた場合の推定電圧の比の変動量の百分率を示している。図示されるように、q軸インダクタンスを変動させた場合(実線)には、電圧の推定誤差が大きく変化するのに対し、d軸インダクタンスや逆起電力定数φ(破線、1点鎖線)を変動させても推定誤差はほとんど変化しない。このため、Lqインダクタンスのみを可変設定することで、マイクロコンピュータ50の演算負荷の増大を極力抑制しつつも上記モデルの推定誤差を好適に補償することが可能となる。
FIG. 22 shows a calculation result of the fluctuation of the estimated voltage vector length (estimated voltage) when any one of the d-axis inductance, the q-axis inductance, and the counter electromotive force constant φ is changed. FIG. 22 shows the percentage of the variation amount of the ratio of the estimated voltage when any one parameter is varied with respect to the estimated voltage when all the parameters are fixed. As shown in the figure, when the q-axis inductance is changed (solid line), the voltage estimation error changes greatly, whereas the d-axis inductance and the counter electromotive force constant φ (broken line, one-dot chain line) are changed. Even if it is made, the estimation error hardly changes. Therefore, by variably setting only the Lq inductance, it is possible to favorably compensate for the estimation error of the model while suppressing an increase in the calculation load of the
ただし、インバータ10の入力電圧は、変動する。一方、PWM制御から矩形波制御への切り替え時に推定される電圧ベクトルの長さは、インバータ10の入力電圧が変動していない場合に、上記推定誤差を補償するように上記制限電圧VLを補正した値として適切な値となる。したがって、インバータ10の入力電圧が変動する際には、入力電圧の変動に応じて上記推定される電圧ベクトルの長さを補正する。
However, the input voltage of the
図23に、本実施形態にかかるPWM制御への切り替えにかかる処理の手順を示す。この処理は、マイクロコンピュータ50によって、例えば矩形波制御のなされる領域近傍において所定周期で繰り返し実行される。
FIG. 23 shows a procedure of processing related to switching to PWM control according to the present embodiment. This process is repeatedly executed by the
この一連の処理では、まずステップS100において、電動機4を流れている電流に基づき、上記モデルのq軸インダクタンスをマップ演算する。ここで、マップは、図24に示されるように、電動機4を流れる電流の振幅が大きいほど小さい値とされている。続くステップS102においては、要求トルクTcに基づき、指令電流idc,iqcを推定する。この処理は、先の図8に示した要領で行うことができる。ただし、要求トルクTcが急激する際には、実際の電流の変化はこれに追従できないため、電動機4の出力トルクがこれに一致しない。このため、本実施形態では、先の図8に示した要領で推定された電流をフィルタ処理することで最終的な推定値とする。これにより、要求トルクTcを用いつつも、出力トルクを生成するための電流を高精度に推定することができる。
In this series of processing, first, in step S100, the q-axis inductance of the above model is map-calculated based on the current flowing through the
続くステップS104においては、指令電流idc,iqcと回転速度とに基づき、上記モデルを用いて指令電圧vdc1、vqc1を推定する。そして、ステップS106では、推定電圧ベクトルの長さNrmを算出する。続くステップS108では、PWM制御から矩形波制御への切り替え時であるか否かを判断する。この判断は、先の図5のステップS10において肯定判断されるか否かの判断となる。そして、切り替え時であると判断されると、ステップS110において、そのときの制限電圧VLと、推定電圧ベクトルの長さNrmとを、それぞれVL0,Nrm0として記憶する。 In the subsequent step S104, the command voltages vdc1 and vqc1 are estimated using the model based on the command currents idc and iqc and the rotation speed. In step S106, the length Nrm of the estimated voltage vector is calculated. In the subsequent step S108, it is determined whether or not it is time to switch from PWM control to rectangular wave control. This determination is a determination as to whether or not an affirmative determination is made in step S10 of FIG. If it is determined that it is time to switch, in step S110, the limit voltage VL at that time and the length Nrm of the estimated voltage vector are stored as VL0 and Nrm0, respectively.
これに対し、ステップS108において切り替え時でないと判断されるときには、ステップS112において、制限電圧変動量ΔVLを算出する。これは、上記ステップS110において記憶される制限電圧VL0に対する現在の制限電圧VLの変動量を算出する処理である。続くステップS114においては、矩形波制御からPWM制御への切り替えタイミングであるか否かを判断する。具体的には、現在の推定電圧ベクトルの長さNrmを、閾値と比較する処理となる。ここで、閾値は、ステップS110にて記憶された制限電圧VL0に対する長さNrm0の比に変動量ΔVLを乗算した値「(Nrm0/VL0)ΔVL」にて長さNrm0を補正したものとする。ここで、長さNrm0は、バッテリ42の電圧が変動しないなら閾値として適切な値と考えられる。一方、値「(Nrm0/VL0)ΔVL」は、バッテリ42の電圧変動量ΔVLによる推定電圧ベクトルの長さの変化を補償するための補正量である。 On the other hand, when it is determined in step S108 that it is not the time of switching, a limit voltage fluctuation amount ΔVL is calculated in step S112. This is a process of calculating the fluctuation amount of the current limit voltage VL with respect to the limit voltage VL0 stored in step S110. In a succeeding step S114, it is determined whether or not it is a switching timing from the rectangular wave control to the PWM control. Specifically, the current estimated voltage vector length Nrm is compared with a threshold value. Here, the threshold value is obtained by correcting the length Nrm0 by a value “(Nrm0 / VL0) ΔVL” obtained by multiplying the ratio of the length Nrm0 to the limit voltage VL0 stored in step S110 by the variation amount ΔVL. Here, the length Nrm0 is considered to be an appropriate value as a threshold if the voltage of the battery 42 does not fluctuate. On the other hand, the value “(Nrm0 / VL0) ΔVL” is a correction amount for compensating for the change in the length of the estimated voltage vector due to the voltage fluctuation amount ΔVL of the battery 42.
ステップS114にて肯定判断されるときには、ステップS116にてPWM制御へと切り替える。これに対し、ステップS110、S116の処理が完了するときや、ステップS114にて否定判断されるときには、この一連の処理を一旦終了する。 When an affirmative determination is made in step S114, switching to PWM control is performed in step S116. On the other hand, when the processes of steps S110 and S116 are completed, or when a negative determination is made in step S114, this series of processes is temporarily terminated.
図25(a)に、本実施形態にかかるPWM制御への切り替えに伴う出力トルクの推移例を示す。図示されるように、本実施形態によれば、PWM制御に切り替える際の出力トルクの変動が好適に抑制されている。これに対し、図25(b)には、先の第1の実施形態にかかる処理によって切り替えをした場合を示す。図示されるように、この場合、PWM制御への切り替えに伴い出力トルクが変動する。 FIG. 25A shows a transition example of output torque accompanying switching to PWM control according to the present embodiment. As shown in the drawing, according to the present embodiment, fluctuations in output torque when switching to PWM control are suitably suppressed. On the other hand, FIG. 25B shows a case where switching is performed by the processing according to the first embodiment. As shown in the figure, in this case, the output torque varies with switching to PWM control.
図26(a)に、上記切り替えに伴う出力トルクについての別の推移例(先の図21の2)の経路を通りPWM制御へと切り替える際のトルクの推移例)を示す。これに対し、図26(b)には、q軸インダクタンスを固定したモデルを用いて、先の図21の2)の経路を通りPWM制御へと切り替える際のトルクの推移例を示す。図示されるように、この場合、切り替えに際してトルクが変動する。
FIG. 26 (a) shows another transition example of the output torque accompanying the switching (transition example of torque when switching to PWM control through the
以上説明した本実施形態によれば、先の第1の実施形態の上記各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, the following effects can be obtained in addition to the effects of the first embodiment.
(11)モデルのパラメータのうちのd軸インダクタンスを定数とするとともにq軸インダクタンスを電動機4を流れる電流に応じて可変設定しつつ、所定のトルクをPWM制御によって生成する場合の指令電圧vdc1,vqc1を推定した。これにより、上記モデルによる推定を高精度に行うことができる。
(11) Command voltages vdc1 and vqc1 when a predetermined torque is generated by PWM control while the d-axis inductance of the model parameters is a constant and the q-axis inductance is variably set according to the current flowing through the
(12)PWM制御から矩形波制御へと切り替えられる際の推定電圧ベクトル(指令電圧vdc1,vqc1)に基づき、上記モデルの推定誤差を学習した。これにより、切り替え時におけるモデル誤差を高精度に学習することができる。そして、切り替え時からの変化に対するモデルのパラメータの変化による影響をq軸インダクタンスの可変設定によって好適に補償することで、上記モデルの推定精度を向上させることができる。 (12) Based on the estimated voltage vector (command voltages vdc1, vqc1) when switching from PWM control to rectangular wave control, the estimation error of the model was learned. Thereby, the model error at the time of switching can be learned with high accuracy. Then, the estimation accuracy of the model can be improved by preferably compensating the influence of the change of the model parameter on the change from the time of switching by the variable setting of the q-axis inductance.
(13)PWM制御から矩形波制御へと切り替えられる際の推定電圧ベクトルの長さを、同切り替え時に対する現在のバッテリ42の電圧VBの変動量にて補正することで、PWM制御への切り替え判断用の閾値を設定した。これにより、上記閾値によって、矩形波制御手段から電圧制御への切り替えに伴うトルク変動を好適に抑制可能な状況であるか否かを適切に判断することができる。 (13) Judgment of switching to PWM control by correcting the length of the estimated voltage vector when switching from PWM control to rectangular wave control with the current fluctuation amount of voltage VB of battery 42 at the time of switching. A threshold was set. As a result, it is possible to appropriately determine whether or not the torque fluctuation associated with the switching from the rectangular wave control means to the voltage control can be suitably suppressed based on the threshold value.
(14)電動機4に対する要求トルクTcと電動機4の回転速度とに基づき、上記推定を行った。これにより、「矩形波制御によって生成されている出力トルク」を簡易に取得することができる。
(14) The above estimation is performed based on the required torque Tc for the
(15)要求トルクTcをPWM制御によって生成する場合に電動機4の各相を流れる指令電流idc,iqcを推定し、該指令電流idc,iqcを流すためのPWM制御の指令電圧vdc1、vqc1を、回転速度の検出値に基づき推定した。これにより、指令電圧vdc1、vqc1を適切に推定することができる。
(15) When the required torque Tc is generated by PWM control, the command currents idc and iqc flowing through each phase of the
(第8の実施形態)
以下、第8の実施形態について、先の第7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。
(Eighth embodiment)
Hereinafter, the eighth embodiment will be described with reference to the drawings with a focus on differences from the previous seventh embodiment.
図27に、本実施形態にかかるPWM制御への切り替えにかかる処理の手順を示す。この処理は、マイクロコンピュータ50によって、矩形波制御のなされる期間において所定周期で繰り返し実行される。なお、図27において、先の図23と対応する処理については、便宜上同一のステップ番号を付してその説明を割愛する。
FIG. 27 shows a procedure of processing related to switching to PWM control according to the present embodiment. This process is repeatedly executed by the
この一連の処理では、ステップS104の処理が完了すると、ステップS106aにおいて、推定電圧ベクトルの位相Φを算出する。そして、ステップS108において肯定判断されるときには、ステップS110aにおいて、バッテリ42の電圧VBと、位相Φとを、それぞれVB0、Φ0として記憶する。また、ステップS112の処理が完了するときには、ステップS114aにおいて、現在の位相Φを閾値と比較することで、PWM制御への切り替えタイミングであるか否かを判断する。この閾値は、上記ステップS110aにて記憶される位相Φ0を電圧の変動量ΔVBに応じた補正量table(ΔVB)にて補正することで設定される。 In this series of processes, when the process of step S104 is completed, the phase Φ of the estimated voltage vector is calculated in step S106a. If an affirmative determination is made in step S108, the voltage VB and phase Φ of the battery 42 are stored as VB0 and Φ0, respectively, in step S110a. When the process of step S112 is completed, in step S114a, the current phase Φ is compared with a threshold value to determine whether it is the timing for switching to PWM control. This threshold is set by correcting the phase Φ0 stored in step S110a with a correction amount table (ΔVB) corresponding to the voltage fluctuation amount ΔVB.
以上説明した本実施形態によっても、先の第7の実施形態に準じた効果が得られる。 Also according to the present embodiment described above, the effect according to the seventh embodiment can be obtained.
(第9の実施形態)
以下、第9の実施形態について、先の第7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。
(Ninth embodiment)
Hereinafter, the ninth embodiment will be described with reference to the drawings, centering on differences from the previous seventh embodiment.
図28に、本実施形態にかかるPWM制御への切り替えにかかる処理の手順を示す。この処理は、マイクロコンピュータ50によって、例えば矩形波制御のなされる領域近傍において所定周期で繰り返し実行される。なお、図27において、先の図23と対応する処理については、便宜上同一のステップ番号を付してその説明を割愛する。
FIG. 28 shows a procedure of processing related to switching to PWM control according to the present embodiment. This process is repeatedly executed by the
この一連の処理では、ステップS108において否定判断されるときには、ステップS114bにおいて、現在の推定電圧ベクトルの長さNrmを補正したものが制限電圧VLから所定値αを減算した値以下となるか否かに基づき、PWM制御への切り替えタイミングであるか否かを判断する。ここで、現在の長さNrmの補正は、上記ステップS110bにて記憶した長さNrm0に対する制限電圧VL0の比「VL0/Nrm0」を長さNrmに乗算することで行う。この比「VL0/Nrm0」は、推定誤差を補償すべく推定電圧ベクトルの長さを補正する補正係数である。 In this series of processes, when a negative determination is made in step S108, whether or not the value obtained by correcting the current estimated voltage vector length Nrm is equal to or smaller than the value obtained by subtracting the predetermined value α from the limit voltage VL in step S114b. Based on the above, it is determined whether it is the timing for switching to PWM control. Here, the correction of the current length Nrm is performed by multiplying the length Nrm by the ratio “VL0 / Nrm0” of the limit voltage VL0 to the length Nrm0 stored in step S110b. The ratio “VL0 / Nrm0” is a correction coefficient that corrects the length of the estimated voltage vector to compensate for the estimation error.
以上説明した本実施形態によっても、先の第7の実施形態に準じた効果が得られる。 Also according to the present embodiment described above, the effect according to the seventh embodiment can be obtained.
(第10の実施形態)
以下、第10の実施形態について、先の第7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。
(Tenth embodiment)
Hereinafter, the tenth embodiment will be described with reference to the drawings with a focus on differences from the previous seventh embodiment.
図29に、本実施形態にかかるPWM制御への切り替えにかかる処理の手順を示す。この処理は、マイクロコンピュータ50によって、例えば矩形波制御のなされる領域近傍において所定周期で繰り返し実行される。なお、図29において、先の図23と対応する処理については、便宜上同一のステップ番号を付してその説明を割愛する。
FIG. 29 shows a processing procedure for switching to PWM control according to the present embodiment. This process is repeatedly executed by the
この一連の処理では、ステップS108cにおいて、上記モデルの推定誤差を学習することができるタイミングであるか否かを判断する。具体的には、PWM制御中且つ回転速度が所定速度以上であるか否かを判断する。ここで、回転速度が所定速度以上であるときとするのは、q軸インダクタンスを先の図24に示したマップにて可変設定するモデルの適用領域が高回転速度領域であることによる。すなわち、上述したように、q軸インダクタンスの変動による推定精度の変動が支配的となるのは上記モデルの干渉項が支配的となる高回転速度領域であるため、回転速度が高回転速度領域か否かを判断する。また、PWM制御中であるときとするのは、モデルの推定値との比較対象となる値を取得するためである。 In this series of processing, it is determined in step S108c whether or not it is the timing at which the estimation error of the model can be learned. Specifically, it is determined whether PWM control is being performed and the rotational speed is equal to or higher than a predetermined speed. Here, the reason why the rotation speed is equal to or higher than the predetermined speed is that the application area of the model in which the q-axis inductance is variably set in the map shown in FIG. 24 is the high rotation speed area. That is, as described above, the fluctuation of the estimation accuracy due to the fluctuation of the q-axis inductance is dominant in the high rotation speed region where the interference term of the model is dominant. Judge whether or not. Also, the time when the PWM control is being performed is to acquire a value to be compared with the estimated value of the model.
ステップS108cにて肯定判断されるときには、ステップS109において、PWM制御の指令電圧ベクトルの長さNRM(先の図2に示した2相3相変換部92に入力されるベクトルの長さ)を取得する。続くステップS110cにおいては、推定電圧ベクトルの長さNrmをNrm0として記憶する。
When an affirmative determination is made in step S108c, in step S109, the length NRM of the command voltage vector for PWM control (the length of the vector input to the two-phase three-
一方、ステップS108cにて否定判断されるときには、ステップS114cにおいて、推定電圧ベクトルの現在の長さNrmを補正したものが制限電圧VLから所定値αを引いたもの以下となるか否かに基づき、PWM制御への切り替えタイミングであるか否かを判断する。ここで、現在の長さNrmの補正は、ステップS110cにて記憶した長さNrm0に対するステップS109にて記憶した長さNRMの比「NRM/Nrm0」を現在の長さNrmに乗算することで行う。この比「NRM/Nrm0」は、推定誤差を補償すべく推定電圧ベクトルの長さを補正する補正係数である。 On the other hand, when a negative determination is made in step S108c, in step S114c, based on whether or not the correction of the current length Nrm of the estimated voltage vector is equal to or less than the limit voltage VL minus the predetermined value α. It is determined whether it is the timing for switching to PWM control. Here, the correction of the current length Nrm is performed by multiplying the current length Nrm by the ratio “NRM / Nrm0” of the length NRM stored in step S109 to the length Nrm0 stored in step S110c. . This ratio “NRM / Nrm0” is a correction coefficient for correcting the length of the estimated voltage vector to compensate for the estimation error.
以上説明した本実施形態によっても、先の第7の実施形態に準じた効果が得られる。 Also according to the present embodiment described above, the effect according to the seventh embodiment can be obtained.
(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.
・先の第1の実施形態において、先の図7のステップS20〜S26の処理に代えて、実電流id,iq及び回転速度から、指令電圧vdc1,vqc1や電圧ベクトル(vdc1,vqc1)の長さをマップ演算する処理を行ってもよい。この際のマップも、先の第2の実施形態と同様にして作成することができる。 In the first embodiment, instead of the processing in steps S20 to S26 of FIG. 7, the lengths of the command voltages vdc1, vqc1 and the voltage vectors (vdc1, vqc1) are calculated from the actual currents id, iq and the rotation speed. You may perform the process which carries out map calculation. The map at this time can also be created in the same manner as in the second embodiment.
・先の第1の実施形態では、矩形波制御によって生成されている出力トルクをPWM制御によって生成する場合に指令電圧として要求される3相の電圧を直接推定する代わりに、その相当値としてのdq軸上の電圧を推定したがこれに限らない。例えばαβ軸上での電圧を推定してもよく、3相の電圧を直接推定してもよい。 In the first embodiment, instead of directly estimating the three-phase voltage required as the command voltage when the output torque generated by the rectangular wave control is generated by the PWM control, Although the voltage on the dq axis is estimated, the present invention is not limited to this. For example, the voltage on the αβ axis may be estimated, or the three-phase voltage may be estimated directly.
・矩形波制御からPWM制御への切り替えは、矩形波制御によって生成されている出力トルクをPWM制御によって生成する場合に指令電圧として要求される3相の電圧が、バッテリ42の電圧VBに「1.28/2」を乗算した値(あるいはPWM制御から矩形波制御へ切り替える値よりもヒステリシス幅だけ小さい値)以下とするものに限らない。バッテリ42の電圧VBに「1.28/2」を乗算した値以下の任意の所定電圧を設け、上記3相の電圧が所定電圧以下となるときにPWM制御に切り替えることで、PWM制御に切り替えた際のPWM制御の制御性を良好なものとすることができる。 Switching from the rectangular wave control to the PWM control is performed by changing the voltage VB of the battery 42 to “1” when the three-phase voltage required as the command voltage when the output torque generated by the rectangular wave control is generated by the PWM control. .28 / 2 "(or a value that is smaller by a hysteresis width than a value for switching from PWM control to rectangular wave control) or less. Switch to PWM control by providing an arbitrary predetermined voltage equal to or lower than the value obtained by multiplying the voltage VB of the battery 42 by “1.28 / 2” and switching to PWM control when the three-phase voltage falls below the predetermined voltage. In this case, the controllability of the PWM control can be improved.
・更に、PWM制御から矩形波制御への切り替えは、指令電圧vuc1,vvc1,vwc1が、バッテリ42の電圧VBに「1.28/2」を乗算した値以上となるときに行うものに限らない。ただし、バッテリ42の電圧VBに「1.28/2」を乗算した値以下の所定値以上となるときに切り替えを行うことが望ましい。 In addition, switching from PWM control to rectangular wave control is not limited to that performed when the command voltages vuc1, vvc1, and vwc1 are equal to or higher than the value obtained by multiplying the voltage VB of the battery 42 by “1.28 / 2”. . However, it is desirable to perform switching when the voltage VB of the battery 42 is equal to or greater than a predetermined value equal to or less than a value obtained by multiplying the voltage VB of “1.28 / 2”.
・上記各実施形態では、PWM制御の制御性を高く維持することのできる指令値の最大値を、インバータの入力電圧の「1.28×1/2」とした。ここでは、理論的に算出さされる正確な値である「1.27」代の値を切り上げて「1.28」としていた。しかし、小数点の3桁目を切り捨てて「1.27」としてもよい。 In each of the above embodiments, the maximum value of the command value that can maintain high controllability of the PWM control is set to “1.28 × 1/2” of the input voltage of the inverter. Here, the value of the “1.27” range, which is an accurate value calculated theoretically, is rounded up to “1.28”. However, the third digit of the decimal point may be rounded down to “1.27”.
・先の第2の実施形態において、矩形波制御を行う領域で実電流id,iqが取り得る値が広範囲にわたることに鑑みれば、先の図12に示したマップデータは大規模なものとなりやすい。このため、現在生成されている出力トルクをPWM制御によって生成するために要求される電圧ベクトル(vdc1,vqc1)の長さが、制限電圧VL(より正確には、VL−α)以下となる動作点のみについてマップを作成し、先の図13に示した処理においては、実電流id,iq及び回転速度によって定義される動作点が、マップ値を定める動作点と不一致又は同動作点によって補間演算することのできない点であるときには、マップ値を「1」と算出するようにしてもよい。これにより、記憶されるデータ数を削減することができる。 In the previous second embodiment, the map data shown in FIG. 12 is likely to be large in view of the wide range of values that the actual currents id and iq can take in the rectangular wave control region. . Therefore, an operation in which the length of the voltage vector (vdc1, vqc1) required for generating the currently generated output torque by PWM control is equal to or less than the limit voltage VL (more precisely, VL-α). A map is created only for the points, and in the process shown in FIG. 13, the operating point defined by the actual currents id, iq and the rotational speed does not match the operating point that defines the map value or is interpolated by the same operating point. When the point cannot be used, the map value may be calculated as “1”. As a result, the number of stored data can be reduced.
・先の図7のステップS26の処理の完了後、推定された指令電圧vdc1、vqc1の位相を算出し、この位相と先の図19のステップS92に示す閾値γとが一致するときに、PWM制御に切り替えてもよい。 After completion of the process of step S26 of FIG. 7, the phases of the estimated command voltages vdc1 and vqc1 are calculated, and when this phase matches the threshold value γ shown in step S92 of FIG. You may switch to control.
・先の第3の実施形態や第4の実施形態においては切替点を要求トルクTcに基づき算出したが、これに限らず、例えば推定トルクTeや、実電流id,iqに基づき算出してもよい。 In the previous third and fourth embodiments, the switching point is calculated based on the required torque Tc. However, the present invention is not limited to this. For example, the switching point may be calculated based on the estimated torque Te or the actual currents id and iq. Good.
・先の第3の実施形態や第4の実施形態における切替領域の境界と切替点との距離を、実電流id,iq等に応じて可変設定してもよい。 -You may variably set the distance between the boundary of the switching region and the switching point in the third embodiment and the fourth embodiment according to the actual current id, iq, and the like.
・上記第3の実施形態や第4の実施形態における切替領域を都度算出する代わりに、指令電流曲線CLよりもd軸よりの領域として予め設定しておいてもよい。 -Instead of calculating the switching region in the third embodiment and the fourth embodiment each time, it may be set in advance as a region from the d-axis rather than the command current curve CL.
・上記第1、第3、第4の実施形態においては、矩形波制御によって生成されている出力トルクをPWM制御によって生成する場合に指令値として要求される電圧に関するパラメータを実電流id,iq及び回転速度に基づき推定したが、これに限らず、例えば先の第7〜第10の実施形態のように、要求トルクTcと回転速度とに基づき推定してもよい。 In the first, third, and fourth embodiments, when the output torque generated by the rectangular wave control is generated by the PWM control, the parameters relating to the voltage required as the command value are the actual currents id, iq and Although the estimation is based on the rotational speed, the present invention is not limited to this. For example, the estimation may be based on the required torque Tc and the rotational speed as in the previous seventh to tenth embodiments.
・上記第2の実施形態においては、バッテリ42の電圧VB、実電流id,iq及び回転速度に基づきPWM制御への切り替えタイミングを判断したが、これに限らず、例えばバッテリ42の電圧VB、要求トルクTc及び回転速度に基づきPWM制御への切り替えタイミングを判断してもよい。 In the second embodiment, the switching timing to the PWM control is determined based on the voltage VB of the battery 42, the actual currents id, iq, and the rotation speed. However, the present invention is not limited to this, for example, the voltage VB of the battery 42, the request The timing for switching to PWM control may be determined based on the torque Tc and the rotation speed.
・先の第7〜第10の実施形態においては、矩形波制御によって生成されている出力トルクをPWM制御によって生成する場合に指令値として要求される電圧に関するパラメータの値を要求トルクと回転速度とに基づき推定したが、これに限らず、例えば実電流id,iq及び回転速度に基づき推定してもよい。 In the previous seventh to tenth embodiments, when the output torque generated by the rectangular wave control is generated by the PWM control, the parameter value relating to the voltage required as the command value is the required torque and the rotation speed. However, the present invention is not limited to this, and may be estimated based on the actual currents id, iq and the rotation speed, for example.
・先の第7の実施形態において、PWM制御へと切り替えるための制限電圧の設定手法としては、上述したものに限らない。例えば「Nrm0×VL/VL0」としてもよい。 In the previous seventh embodiment, the method for setting the limiting voltage for switching to PWM control is not limited to the above. For example, “Nrm0 × VL / VL0” may be used.
・先の第8の実施形態において、推定される位相φを学習結果に基づき補正したものと基準となる位相とを比較することで切替タイミングを判断してもよい。 In the eighth embodiment, the switching timing may be determined by comparing the estimated phase φ based on the learning result with the reference phase.
・先の第7、第8及び第9の実施形態では、PWM制御から矩形波制御に切り替わる度にモデルの誤差を学習し、また、第10の実施形態では、PWM制御において回転速度が所定速度以上となる度にモデルの誤差を学習したが、これに限らない。例えば、PWM制御から矩形波制御に切り替わる際や、PWM制御において回転速度が所定速度以上となる際に一旦学習を行った後には、走行距離が所定以上となるまで再学習を行わないようにしてもよい。この場合であっても、学習結果を用いることで、矩形波によって生成されている出力トルクをPWM制御によって生成する場合に指令値として要求される電圧に関するパラメータの値を高精度に推定することができる。 In the previous seventh, eighth and ninth embodiments, the model error is learned each time the PWM control is switched to the rectangular wave control. In the tenth embodiment, the rotational speed is a predetermined speed in the PWM control. Although the error of the model is learned each time, the present invention is not limited to this. For example, once learning is performed when switching from PWM control to rectangular wave control or when the rotational speed exceeds a predetermined speed in PWM control, re-learning is not performed until the traveling distance exceeds a predetermined value. Also good. Even in this case, by using the learning result, it is possible to estimate the parameter value relating to the voltage required as the command value with high accuracy when the output torque generated by the rectangular wave is generated by the PWM control. it can.
・上記第7の実施形態において、PWM制御への切り替えタイミングの判断のための閾値を、上記実施形態で用いた値から所定値αを減算した値としてもよい。 In the seventh embodiment, the threshold for determining the timing for switching to PWM control may be a value obtained by subtracting the predetermined value α from the value used in the above embodiment.
・q軸インダクタンスを固定する場合であっても、各トルクの値毎に推定誤差を学習することで、モデルの推定誤差を補償しつつPWM制御への切り替えタイミングを高精度に判断することはできる。 ・ Even if q-axis inductance is fixed, learning the estimation error for each torque value allows the timing for switching to PWM control to be determined with high accuracy while compensating for the estimation error of the model. .
・矩形波制御によって生成されている出力トルクをPWM制御によって生成する場合に指令値として要求される電圧に関するパラメータとしては、上記各実施形態で例示したものに限らない。例えばd軸の指令電圧であってもよい。 The parameter relating to the voltage required as the command value when the output torque generated by the rectangular wave control is generated by the PWM control is not limited to those exemplified in the above embodiments. For example, it may be a d-axis command voltage.
・矩形波制御としては、先の図2に例示した処理に限らない。例えば上記特許文献1に記載されている手法を用いてもよい。
The rectangular wave control is not limited to the process illustrated in FIG. For example, the technique described in
・PWM制御としては、先の図2に例示した処理に限らない。例えば、非干渉化制御部88を備えなくてもよい。また、PWM制御のための搬送波としては、三角波に限らず、鋸波等であってもよい。更に、要求トルクTcからdq軸上の指令電流idc,iqcを求めるものに限らず、要求トルクTcから3相の指令電流iuc,ivc,iwcを直接求め、これに基づき指令電圧vuc1,vvc1,vwc1を算出してもよい。ここで、指令電流iuc,ivc,iwcから指令電圧vuc1,vvc1,vwc1を求める際には、上述した3相の電流と3相の電圧との関係を定める関係式を用いればよい。
The PWM control is not limited to the process illustrated in FIG. For example, the
・電動機4の各相に印加される電圧をその指令値に制御すべくスイッチング素子12〜22を操作する電圧制御としては、上記PWM制御に限らない。例えば、ヒステリシスコンパレータの2つの入力端子のいずれか一方に各1相の指令電圧vuc1,vvc1,vwc1を、また他方に同1相の実電圧vu,vv,vwを入力することで、瞬時電圧値制御を行ってもよい。
The voltage control for operating the switching
・上記各実施形態では、インバータ10の入力電圧をバッテリ42の電圧としたが、これに限らない。例えばバッテリ42の電圧を昇圧する昇圧回路を備えて、昇圧回路によって昇圧された電圧をインバータ10の入力電圧としてもよい。
In each of the above embodiments, the input voltage of the
・3相電動機としては、IPMSMに限らない。また、多相回転機としては、3相電動機に限らず、例えば3相発電機であってもよい。 -The three-phase motor is not limited to IPMSM. Further, the multiphase rotating machine is not limited to a three-phase motor, and may be, for example, a three-phase generator.
・多相回転機の制御装置としては、上記マイクロコンピュータ50に限らず、例えば専用の集積回路(IC)であってもよい。
The control device for the multi-phase rotating machine is not limited to the
4…電動機、10…インバータ、12〜22…スイッチング素子、50…マイクロコンピュータ(多相回転機の制御装置の一実施形態)。
DESCRIPTION OF
Claims (26)
前記多相回転機の各相に印加される電圧の変化の周期を前記多相回転機の電気角の回転周期と略一致させるべく前記スイッチング素子を操作する矩形波制御手段と、
前記多相回転機の各相に印加される電圧をその指令値に制御すべく前記スイッチング素子を操作する電圧制御手段と、
前記矩形波制御手段による制御がなされるとき、該制御によって生成されている出力トルクを前記電圧制御手段によって生成する場合に前記指令値として要求される電圧に関するパラメータの値を推定する推定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 a control device for a multi-phase rotating machine that controls the output of the multi-phase rotating machine by operating a switching element of an inverter that supplies power to the multi-phase rotating machine,
Rectangular wave control means for operating the switching element to make the period of change of the voltage applied to each phase of the multiphase rotating machine substantially coincide with the rotation period of the electrical angle of the multiphase rotating machine;
Voltage control means for operating the switching element to control the voltage applied to each phase of the multiphase rotating machine to its command value;
Estimating means for estimating a parameter value relating to a voltage required as the command value when the output torque generated by the control is generated by the voltage control means when the rectangular wave control means is controlled; A control device for a multi-phase rotating machine, comprising:
前記切替手段は、前記推定手段によって推定される値と閾値とを比較することで前記要求される電圧の最大値が所定電圧以下であるか否かの判断を行うものであって且つ、前記閾値を、前記誤差学習手段の学習した値と、前記インバータの入力電圧についての前記誤差学習手段による学習時の値及び現在の値とに基づき設定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 error learning means learns an estimated value of the estimating means when switching from the control of the voltage control means to the control of the rectangular wave control means,
The switching unit is configured to determine whether the maximum value of the required voltage is equal to or lower than a predetermined voltage by comparing the value estimated by the estimating unit with a threshold value, and the threshold value 7. The multiphase rotation according to claim 6, wherein: is set based on a value learned by the error learning means, a value at the time of learning by the error learning means and a current value for the input voltage of the inverter. Machine control device.
前記矩形波制御手段による制御がなされるとき、前記多相回転機を流れる電流が前記電流の指令値の近傍の領域内に入るか否かを判断する判断手段と、
前記電流の指令値の近傍の領域内に入ると判断されてからの前記推定手段による推定値の変化量に基づき、前記電圧制御手段による制御に切り替える切替手段とを更に備え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。 The voltage control means controls the voltage applied to each phase to the command value in order to set the current flowing through the multiphase rotating machine as its command value.
A judgment means for judging whether or not a current flowing through the multi-phase rotating machine falls within a region in the vicinity of the command value of the current when the control by the rectangular wave control means is performed;
And switching means for switching to control by the voltage control means on the basis of a change amount of the estimated value by the estimation means after it is determined that the current value is within a region near the command value. Item 4. The control device for a multiphase rotating machine according to Item 1.
前記多相回転機の各相に印加される電圧の変化の周期を前記多相回転機の電気角の回転周期と略一致させるべく前記スイッチング素子を操作する矩形波制御手段と、
前記多相回転機の各相に印加される電圧をその指令値に制御すべく前記スイッチング素子を操作する電圧制御手段と、
前記矩形波制御手段による制御がなされるとき、該制御によって生成されている出力トルクを前記電圧制御手段によって生成する場合に前記指令値として要求される電圧に関するパラメータを推定する推定手段と、
前記推定手段の推定値に基づき、前記要求される電圧の最大値が前記電圧制御手段による制御への切り替えのための所定電圧以下となるときに前記電圧制御手段による制御に切り替える切替手段と、
前記推定値に基づく前記切り替えのタイミングついての、前記多相回転機の抵抗成分及びインダクタンス成分の少なくとも一方の変化による誤差を抑制する抑制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 a control device for a multi-phase rotating machine that controls the output of the multi-phase rotating machine by operating a switching element of an inverter that supplies power to the multi-phase rotating machine,
Rectangular wave control means for operating the switching element to make the period of change of the voltage applied to each phase of the multiphase rotating machine substantially coincide with the rotation period of the electrical angle of the multiphase rotating machine;
Voltage control means for operating the switching element to control the voltage applied to each phase of the multiphase rotating machine to its command value;
When the control by the rectangular wave control means is performed, an estimation means for estimating a parameter relating to a voltage required as the command value when the output torque generated by the control is generated by the voltage control means;
Switching means for switching to control by the voltage control means when the maximum value of the required voltage is equal to or lower than a predetermined voltage for switching to control by the voltage control means based on the estimated value of the estimation means;
A control device for a multi-phase rotating machine, comprising: suppression means for suppressing an error caused by a change in at least one of a resistance component and an inductance component of the multi-phase rotating machine with respect to the switching timing based on the estimated value. .
前記抑制手段は、前記矩形波制御手段による制御がなされるとき、前記多相回転機を流れる電流が前記電流の指令値の近傍の領域内に入るか否かを判断する手段と、前記電流の指令値の近傍の領域内に入ると判断されてからの前記推定手段による推定値の変化量に基づき、前記要求される電圧の最大値が前記電圧制御手段による制御への切り替えのための所定電圧以下となるときを判断する手段とを備えることを特徴とする請求項12記載の多相回転機の制御装置。 The voltage control means controls the voltage applied to each phase to the command value in order to set the current flowing through the multiphase rotating machine as its command value.
The suppression means, when controlled by the rectangular wave control means, determines whether or not the current flowing through the multiphase rotating machine falls within a region in the vicinity of the current command value; Based on the amount of change in the estimated value by the estimating means since it is determined that it falls within the area near the command value, the maximum value of the required voltage is a predetermined voltage for switching to the control by the voltage controlling means. 13. The control device for a multi-phase rotating machine according to claim 12, further comprising means for determining when:
前記多相回転機の各相に印加される電圧の変化の周期を前記多相回転機の電気角の回転周期と略一致させるべく前記スイッチング素子を操作する矩形波制御手段と、
前記多相回転機の各相に印加される電圧をその指令値に制御すべく前記スイッチング素子を操作する電圧制御手段と、
前記矩形波制御手段による制御がなされるとき、該制御によって生成されている出力トルクを前記電圧制御手段によって生成する場合に前記指令値として要求される電圧及びその相当値のいずれかを推定する推定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 a control device for a multi-phase rotating machine that controls the output of the multi-phase rotating machine by operating a switching element of an inverter that supplies power to the multi-phase rotating machine,
Rectangular wave control means for operating the switching element to make the period of change of the voltage applied to each phase of the multiphase rotating machine substantially coincide with the rotation period of the electrical angle of the multiphase rotating machine;
Voltage control means for operating the switching element to control the voltage applied to each phase of the multiphase rotating machine to its command value;
When the control by the rectangular wave control means is performed, the estimation for estimating either the voltage required as the command value or its equivalent value when the output torque generated by the control is generated by the voltage control means And a control device for a multi-phase rotating machine.
前記推定手段は、dq軸上の電圧を推定することを特徴とする請求項1〜22のいずれか1項に記載の多相回転機の制御装置。 The multi-phase rotating machine is a three-phase rotating machine;
The control device for a multi-phase rotating machine according to any one of claims 1 to 22, wherein the estimating means estimates a voltage on a dq axis.
前記多相回転機の各相に印加される電圧の変化の周期を前記多相回転機の電気角の回転周期と略一致させるべく前記スイッチング素子を操作する矩形波制御手段と、
前記多相回転機の各相に印加される電圧をその指令値に制御すべく前記スイッチング素子を操作する電圧制御手段と、
前記多相回転機の各相を流れる電流の検出値と前記多相回転機の出力軸の回転速度の検出値とに基づき、前記矩形波制御手段による制御から前記電圧制御手段による制御に切り替える切替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 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 that supplies electric power to the multiphase rotating machine,
Rectangular wave control means for operating the switching element to make the period of change of the voltage applied to each phase of the multiphase rotating machine substantially coincide with the rotation period of the electrical angle of the multiphase rotating machine;
Voltage control means for operating the switching element to control the voltage applied to each phase of the multiphase rotating machine to its command value;
Switching from the control by the rectangular wave control means to the control by the voltage control means based on the detection value of the current flowing through each phase of the multiphase rotating machine and the detection value of the rotation speed of the output shaft of the multiphase rotating machine And a control device for a multi-phase rotating machine.
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