JP2008228431A - 交流電動機の駆動制御装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】トルク変動推定部510は、制御モード切換時に交流電動機M1の出力(トルク)が制御モード間のオフセットにより変動したことをバッテリ電流Ibの変動により検知して、バッテリ電流変動量に基づいて直流電源からの出力電力変動をトルク変動に換算して、トルク指令値の必要修正量ΔTrq♯を算出する。修正演算部520は、本来のトルク指令値Trqcomおよびトルク変動量推定部510により算出された必要修正ΔTrqの演算により、制御モード切換後の制御モードにおけるトルク指令値Trqcom♯を発生する。
【選択図】図6
Description
好ましくは、直流電源は、直流電力を蓄積する蓄電装置と、蓄電装置およびインバータの間に設けられ、直流電圧変換を行なうコンバータ装置とを含む。
図1は、本発明の実施の形態に従う交流電動機の駆動制御装置の代表例であるモータ駆動制御システムの全体構成図である。
電力用MOS(Metal Oxide Semiconductor)トランジスタあるいは、電力用バイポーラ
トランジスタ等を用いることができる。スイッチング素子Q1,Q2に対しては、逆並列ダイオードD1,D2が配置されている。リアクトルL1は、スイッチング素子Q1およびQ2の接続ノードと電力線6の間に接続される。また、平滑コンデンサC0は、電力線7およびアース線5の間に接続される。
次に、制御装置30によって制御される、インバータ14における電力変換について詳細に説明する。
tanφ=Vq♯/Vd♯ …(2)
さらに、制御モード判定部270は、システム電圧VHに対する上記演算による線間電圧振幅Vampの比である変調率Kmdを、すなわち下記(3)式に従って演算する。
制御モード判定部270は、上記の演算により求められた変調率Kmdに従って、正弦波PWM制御モードおよび過変調PWM制御モードの一方を選択する。なお、上述のように、制御モード判定部270による制御モードの選択は、座標変換部250での各相電圧指令値Vu,Vv,Vwの生成に反映される。すなわち、過変調PWM制御モード時には、各相電圧指令値Vu,Vv,Vwの振幅電圧が正弦波PWM制御モードよりも相対的に拡大される。
トルク推定部420は、電力演算部410によって求められたモータ供給電力Pmtおよび回転角センサ25によって検出される交流電動機M1の回転角θから算出される角速度ωを用いて、下記(5)式に従ってトルク推定値Trqを算出する。
PI演算部430へは、トルク指令値に対するトルク偏差ΔTqが入力される。PI演算部430は、トルク偏差ΔTqについて所定ゲインによるPI演算を行なって制御偏差を求め、求められた制御偏差に応じて矩形波電圧の位相φvを設定する。具体的には、正トルク発生(Trqcom>0)時には、トルク不足時には電圧位相を進める一方で、トルク過剰時には電圧位相を遅らせるとともに、負トルク発生(Trqcom<0)時には、トルク不足時には電圧位相を遅らせる一方で、トルク過剰時には電圧位相を進める。
以上のように、PWM制御モード(図5)では、モータ電流のフィードバック制御により、モータトルク制御を実行する一方で、矩形波電圧制御モード(図6)では、トルク推定値(電力)のフィードバック制御により、モータトルク制御が実行される。また、PWM制御モードでは、電流センサ24の検出値(モータ電流)に基づくフィードバック制御が行なわれる一方で、矩形波電圧制御モードでは、電流センサ24の検出値(モータ電流)および電圧センサ13の検出値(各相電圧振幅)の両方に基づくフィードバック制御が行なわれる。したがって、制御モードの切換時には、制御方式が一変すること、およびフィードバック制御に用いるセンサが完全に一致しないことから、これらの要因によって、交流電動機M1のトルク制御にオフセット的な変動が発生する可能性がある。これにより、交流電動機M1の出力がステップ状に変動する。
図7を参照して、制御装置30は、ステップS100により、所定の制御モード切換、ここでは、PWM制御モードから矩形波電圧制御モードへの切換が発生したかどうかを判定する。
たとえば、トルク変動量ΔTrqおよび必要修正量ΔTrq♯は、制御モード切換ごとに算出され、次の制御モード切換が発生するまでの同一制御モード(矩形波電圧制御モード)の継続期間中には、同一の必要修正量ΔTrq♯を用いてトルク指令値が修正される。
このような学習制御を行なうことにより、制御モードの切換回数が増加するにつれて、制御モードの切換時点からトルク変動(出力変動)を抑制できるようになる。
このように、制御モードの切換に伴ってインバータ14でのスイッチング損失が変化することをさらに反映してトルク変動量ΔTrqを推定することにより、バッテリ電流変動量ΔIbに基づく、制御モード切換時のトルク変動補償をより正確に実行することが可能となる。
Claims (6)
- 直流電源と、
電力用半導体スイッチング素子によるスイッチング動作により、交流電動機が動作指令値に従って動作するように、前記直流電源および前記交流電動機の間で電力変換を行なうためのインバータと、
前記交流電動機の運転条件に応じて、前記インバータにおける電力変換の制御モードを切換えるための制御モード選択手段と、
前記直流電源の電圧および電流を検出する検出手段と、
前記制御モード選択手段による前記制御モードの切換時に、前記検出手段により検出される切換前後間での前記直流電源の電流変化量に基づいて、切換後の制御モードにおける前記交流電動機の動作指令値を修正するための指令値修正手段とを備える、交流電動機の駆動制御装置。 - 前記制御モード選択手段が前記交流電動機に矩形波電圧を印加する第1の制御モードを選択した場合に、トルク指令値に対するトルク偏差に応じて前記矩形波電圧の位相を調整するフィードバック制御によってトルク制御を行なう第1のモータ制御手段と、
前記制御モード選択手段がパルス幅変調方式に従って前記交流電動機への印加電圧を制御する第2の制御モードを選択した場合に、前記モータ電流のフィードバック制御によってトルク制御を行なう第2のモータ制御手段とをさらに備え、
前記指令値修正手段は、
前記第2の制御モードから前記第1の制御モードへの切換時に、前記電流変化量に基づいて前記交流電動機のトルク変動量を算出するトルク変動量推定手段と、
前記トルク変動量推定手段により推定されたトルク変動量を補償するように前記第1のモータ制御手段に対する前記トルク指令値を修正する修正手段とを含む、請求項1記載の交流電動機の駆動制御装置。 - 前記トルク変動量推定手段は、前記第1の制御モードおよび前記第2の制御モードの間での前記スイッチング動作の回数差を考慮した所定のスイッチング損失差をさらに反映して前記トルク変動量を算出する、請求項2記載の交流電動機の駆動制御装置。
- 前記トルク変動量推定手段は、前記第2のモータ制御手段による制御中における前記スイッチング動作の回数を測定し、この測定した回数に基づいて前記第1の制御モードおよび前記第2の制御モードの間での前記スイッチング動作の回数差に応じたスイッチング損失差を推定して、推定した前記スイッチング損失差をさらに反映して前記トルク変動量を算出する、請求項2記載の交流電動機の駆動制御装置。
- 前記指令値修正手段は、
前記制御モードの切換時に前記直流電源の電流変動量に基づいて前記交流電動機の出力変動量を推定する手段と、
推定した前記出力変動量に応じて、切換後の制御モードにおける前記動作指令値の必要修正量を設定する手段と、
設定された前記必要修正量に従って、前期切換後の制御モードにおける前記動作指令値を修正する手段とを含み、
前記必要修正量は、今回の制御モード切換時の前記電流変動量に基づいて推定された出力変動量を用いてこれまでの前記必要修正量を修正する学習制御により設定される、請求項1記載の交流電動機の駆動制御装置。 - 前記直流電源は、
直流電力を蓄積する蓄電装置と、
前記蓄電装置および前記インバータの間に設けられ、直流電圧変換を行なうコンバータ装置とを含む、請求項1〜5のいずれか1項に記載の交流電動機の駆動制御装置。
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