JP2012016234A - 回転機の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コンデンサとインバータとの間の電気経路を開閉するリレーが開状態とされる状況下、モータジェネレータの通電制御によってコンデンサの充電電圧を規定電圧以下に放電する際、モータジェネレータが回転し続けることを防止する。
【解決手段】指令電流設定部３０によって設定される指令電流ｉｄｒ，ｉｑｒは、固定座標変換部５０によってαβ座標系に変換された後、β成分の符号が反転され、回転座標変換部５４によってｄｑ座標系に変換される。これにより、ｄｑ変換部５４の出力は、指令電流設定部３０によって設定される指令電流ｉｄｒ，ｉｑｒをα軸に対して線対称変換したものとなる。放電制御に際しては、対称変換された指令電流にフィードバック制御される。
【選択図】図１

Description

本発明は、回転機に接続される直流交流変換回路の入力端子と直流電源との間にキャパシタが介在して且つ前記キャパシタと前記直流電源との間の電気経路を開閉する開閉手段を備える電力変換システムに適用され、前記開閉手段が開状態とされる状況下、前記キャパシタの充電電圧を規定電圧以下に放電制御させるべく前記直流交流変換回路を操作することで前記回転機に対する通電制御を行なう通電制御手段を備える回転機の制御装置に関する。

この種の制御装置としては、例えば下記特許文献１に見られるように、３相の永久磁石モータのｑ軸方向の指令電流をゼロとして且つｄ軸方向の電流の絶対値をゼロよりも大きい値としてモータの通電制御を行なうことで、インバータに接続されたコンデンサを放電させるものも提案されている。これは、モータのトルクＴが、ｄ軸電流ｉｄ、ｑ軸電流ｉｑ、ｄ軸インダクタンスＬｄ，ｑ軸インダクタンスＬｑ、電機子鎖交磁束定数φ、および極対数ｐを用いて「Ｔ＝ｐ｛φ＋（Ｌｄ−Ｌｑ）｝ｉｄ・ｉｑ」と表現されることに鑑みたものである。すなわち、モータ通電電流の位相をｄ軸方向とすることで、モータ通電に際してトルクの発生の回避を狙っている。

特開平９−７０１９６号公報

ところで、上記指令電流となるようにモータの通電制御をする際には、モータの電気角の検出値を用いる必要がある。ただし、この検出値に誤差がある場合、モータの通電電流の位相を上記検出値からｄ軸と認識される方向とすることで、モータにトルクが生じるおそれがある。そしてこのトルクによってモータが回転したとしても、モータの通電電流の位相は、検出値の誤差のゆえに誤ってｄ軸と認識される方向とされ続けることとなり、モータのトルクが生成され続け、モータの回転が継続されるおそれがある。

さらに、トルクがゼロとならない要因として、上記トルク式の誤差がある。すなわち、上記トルク式は、ｄ軸インダクタンスＬｄやｑ軸インダクタンスＬｑ等が固定値とされる簡易なモータモデルから導出されるものである。これに対し、実際のモータは、空間高調波に起因したインダクタンス成分等を有し、これらは電気角に依存する。このため、トルクをゼロとしつつモータの通電制御を行なうべく通電電流の位相をｄ軸としたとしても、実際にはトルクが生成されるおそれがある。そしてこうした事態は、近年、空間高調波が特に顕著となる集中巻が採用された永久磁石モータの利用の増加に伴って、ますます深刻なものとなりつつある。

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、キャパシタと直流電源との間の電気経路を開閉する開閉手段が開状態とされる状況下、キャパシタの充電電圧を規定電圧以下により適切に放電させることのできる回転機の制御装置を提供することにある。

以下、上記課題を解決するための手段、およびその作用効果について記載する。

請求項１記載の発明は、回転機に接続される直流交流変換回路の入力端子と直流電源との間にキャパシタが介在して且つ前記キャパシタと前記直流電源との間の電気経路を開閉する開閉手段を備える電力変換システムに適用され、前記開閉手段が開状態とされる状況下、前記キャパシタの充電電圧を規定電圧以下に放電制御させるべく前記直流交流変換回路を操作することで前記回転機に対する通電制御を行なう通電制御手段を備える回転機の制御装置において、前記通電制御手段は、前記通電制御による前記回転機のｄ軸方向の回転方向とは逆方向に前記回転機を実際に流れる電流のベクトルを回転させることで前記回転機を実際に流れる電流のベクトル方向を無効電流のベクトル方向に一致させる一致制御手段を備えることを特徴とする。

トルクが生じない方向は、放電制御装置がｄ軸方向と認識している方向に近似する。上記発明では、この点に鑑み、回転機を流れる電流のベクトルをｄ軸方向とは逆方向に回転させる。これにより、回転機を流れる電流の位相角を、トルクが生じない方向（無効電流のベクトル方向）に収束させることができる。このため、キャパシタの充電電圧を規定電圧以下に適切に放電させることができる。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記一致制御手段は、前記回転機に対する指令電流を設定する指令電流設定手段と、前記指令電流設定手段の設定する指令電流のベクトルを線対称変換する線対称変換手段と、前記回転機を流れる電流を前記線対称変換された電流に制御する電流制御手段とを備えることを特徴とする。

上記発明では、線対称変換手段および電流制御手段を備えることで、一致制御手段を簡易に構成することができる。

請求項３記載の発明は、請求項２記載の発明において、前記線対称変換手段は、前記線対称変換の対称軸を予め定められた固定軸とすることを特徴とする。

上記発明では、対称軸を固定軸とすることで、線対称変換手段の処理を簡素化することができる。

請求項４記載の発明は、請求項２記載の発明において、前記線対称変換手段は、前記ｄ軸方向に応じて前記線対称変換の対称軸を可変設定する可変手段を備えることを特徴とする。

上記発明では、可変手段を備えるため、線対称変換された指令電流のベクトル方向とｄ軸方向とが一致するようになるまでのこれらの回転量を低減するように対称軸を設定することができる。

請求項５記載の発明は、請求項４記載の発明において、前記対称軸は、前記通電制御の開始前における前記ｄ軸方向に対して所定角度だけずれた方向を有するように設定されることを特徴とする。

上記発明では、可変手段の処理を簡素化することができる。

請求項６記載の発明は、請求項４記載の発明において、前記対称軸は、前記通電制御の開始前における前記ｄ軸方向に対して前記通電制御の開始直後における前記指令電流の位相角の「１／２」だけ進角した方向を有するように設定されることを特徴とする。

上記発明では、電気角情報に誤差がない場合などの条件を満たす場合には、放電制御によってトルクが生じないため、回転子の回転量をゼロとすることができる。このため、電気角情報に誤差がある場合等においても、回転子の回転量を極力制限することができる。

請求項７記載の発明は、請求項２〜４のいずれか１項に記載の発明において、前記指令電流は、前記回転機にトルクを生じさせると想定される電流であることを特徴とする。

請求項８記載の発明は、請求項７記載の発明において、前記回転機に対する要求トルクに応じて前記回転機の指令電流を設定し、該指令電流に応じて前記直流交流変換回路を操作する操作手段をさらに備え、前記指令電流は、前記操作手段に用いられる指令電流が流用されることを特徴とする。

上記発明では、操作手段に用いられる指令電流が流用されるため、通電制御手段の処理を簡易に構築することができる。

請求項９記載の発明は、請求項２〜８のいずれか１項に記載の発明において、前記通電制御手段は、前記回転機を実際に流れる電流を前記線対称変換された電流にフィードバック制御することを特徴とする。

上記発明では、フィードバック制御手段を備えることで、線対称変換された電流への制御性を向上させることができる。

第１の実施形態にかかるシステム構成図。 αβ座標系を示す図。 上記実施形態にかかる放電制御態様を例示する図。 第２の実施形態にかかるシステム構成図。 同実施形態にかかる線対称変換を示す図。 第３の実施形態にかかるシステム構成図。 第４の実施形態にかかるシステム構成図。 上記各実施形態にかかる変形例のシステム構成を示す図。 上記各実施形態にかかる変形例のシステム構成を示す図。

＜第１の実施形態＞
以下、本発明にかかる回転機の制御装置を車載主機としての回転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。

図１に、本実施形態にかかるシステム構成図を示す。

図示されるように、モータジェネレータ１０は、車載主機としての３相の電動機兼発電機であり、駆動輪に機械的に連結されている。本実施形態では、モータジェネレータ１０として、集中巻きが採用された埋め込み磁石同期機（ＩＰＭＳＭ）を想定している。モータジェネレータ１０の各相は、インバータＩＶと、リレーＳＭＲ１，ＳＭＲ２，ＳＭＲ３を介して、直流電源としての２次電池（高電圧バッテリ１２）に接続されている。

インバータＩＶは、スイッチング素子Ｓｕｐ，Ｓｕｎの直列接続体と、スイッチング素子Ｓｖｐ，Ｓｖｎの直列接続体と、スイッチング素子Ｓｗｐ，Ｓｗｎの直列接続体とを備えており、これら各直列接続体の接続点がモータジェネレータ１０のＵ，Ｖ，Ｗ相にそれぞれ接続されている。これらスイッチング素子Ｓｕｐ，Ｓｕｎ，Ｓｖｐ，Ｓｖｎ，Ｓｗｐ，Ｓｗｎとして、本実施形態では、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）が用いられている。そして、これらにはそれぞれ、ダイオードＤｕｐ，Ｄｕｎ，Ｄｖｐ，Ｄｖｎ，Ｄｗｐ，Ｄｗｎが逆並列に接続されている。

本実施形態では、モータジェネレータ１０やインバータＩＶの状態を検出する検出手段として、以下のものを備えている。まずモータジェネレータ１０の電気角（回転角度θ）を検出する回転角度センサ２０を備えている。また、モータジェネレータ１０の各相を流れる電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗを検出する電流センサ２２を備えている。さらに、インバータＩＶの入力端子間の電圧を検出する電圧センサ２４を備えている。

上記インバータＩＶの入力端子とリレーＳＭＲ１〜ＳＭＲ３との間には、コンデンサ１４が接続されている。このコンデンサ１４は、リレーＳＭＲ１〜ＳＭＲ３が閉状態とされる期間においては、高電圧バッテリ１２の電圧程度に充電されている。以下では、リレーＳＭＲ１〜ＳＭＲ３が開状態とされる場合に、コンデンサ１４を放電させる放電制御について説明する。なお、以下に記載する処理は、実際には、高電圧バッテリ１２等を備えて構成される高電圧システムから絶縁された低電圧システムを構成する制御装置内の処理である。

指令電流設定部３０は、要求トルクＴｒを入力として、回転座標系（ｄｑ座標系）におけるｄ軸上の指令電流ｉｄｒとｑ軸上の指令電流ｉｑｒとを設定する。これは、最小電流最大トルク制御を実現する上での電流とすればよい。

ｄｑ変換部３２は、電流センサ２２によって検出される電流である３相の固定座標系の電流を、回転座標系（ｄｑ座標系）の電流ｉｄ，ｉｑに変換する。偏差算出部３４は、ｄ軸の指令電流ｉｄｒから電流ｉｄを減算することで、指令電流ｉｄｒに対する電流ｉｄの偏差を算出する。一方、偏差算出部３６は、ｑ軸の指令電流ｉｑｒから電流ｉｑを減算することで、指令電流ｉｑｒに対する電流ｉｑの偏差を算出する。フィードバック制御部３８は、偏差算出部３４の出力を入力し、ｄ軸の電流ｉｄを指令電流ｉｄｒにフィードバック制御するための操作量としてｄ軸の指令電圧ｖｄｒを算出する。一方、フィードバック制御部４０は、偏差算出部３６の出力を入力し、ｑ軸の電流ｉｑを指令電流ｉｑｒにフィードバック制御するための操作量としてｑ軸の指令電圧ｖｑｒを算出する。本実施形態では、これらフィードバック制御部３８，４０を、比例制御器および積分制御器によって構成している。

３相変換部４２は、回転角度センサ２０によって検出される都度の回転角度θに基づき、指令電圧ｖｄｒ、ｖｑｒを、３相の固定座標系の指令電圧であるＵ相の指令電圧Ｖｕｒ，Ｖ相の指令電圧Ｖｖｒ、およびＷ相の指令電圧Ｖｗｒに変換する。ＰＷＭ変調部４４は、インバータＩＶの３相の出力電圧を、指令電圧Ｖｕｒ，Ｖｖｒ，Ｖｗｒを模擬した電圧とするためのＰＷＭ信号を生成する。ここでは、例えば、指令電圧Ｖｕｒ，Ｖｖｒ，Ｖｗｒを電圧センサ２４によって検出されるインバータＩＶの入力電圧によって規格化したものと三角波形状のキャリアとの大小比較結果をＰＷＭ信号とすればよい。これによって生成されるＰＷＭ信号が、インバータＩＶのスイッチング素子Ｓｕｐ，Ｓｕｎ，Ｓｖｐ，Ｓｖｎ，Ｓｗｐ，Ｓｗｎを操作する操作信号ｇｕｐ，ｇｕｎ，ｇｖｐ，ｇｖｎ，ｇｗｐ，ｇｗｎである。

なお、ｄｑ変換部３２、偏差算出部３４，３６、フィードバック制御部３８，４０、３相変換部４２およびＰＷＭ変調部４４は、モータジェネレータ１０の稼動時におけるその制御量の制御のための処理手段を流用したものであってもよい。また、この際、フィードバック制御部３８，４０のゲインについては、放電制御用のゲインに変更してもよい。

本実施形態では、上記周知の電流フィードバック制御を利用しつつコンデンサ１４の放電制御を行なうべく、上記偏差算出部３４，３６に入力される指令電流ｉｄｒ，ｉｑｒを、指令電流設定部３０の出力する指令電流ｉｄｒ，ｉｑｒが線対称変換されたものとする。すなわち、指令電流設定部３０によって設定される指令電流ｉｄｒ，ｉｑｒは、固定座標変換部５０によって固定座標系（αβ座標系）の電流である指令電流ｉαｒ、ｉβｒに変換される。ここで、図２に示されるように、α軸は、ＵＶＷ相のうちの１相であるＵ相に一致させており、β軸はα軸に対して「π／２」だけ進角側に設定されている。

上記指令電流ｉβｒは、乗算器５２によって、符号が反転される。これは、指令電流ｉαｒ、ｉβｒを、α軸を対称軸として線対称変換するための処理である。こうして線対称変換された指令電流ｉαｒ、ｉβｒは、回転座標変換部５４によってｄｑ座標系の指令電流ｉｄｒ，ｉｑｒに変換される。この回転座標変換部５４の出力する指令電流ｉｄｒ，ｉｑｒが、偏差算出部３４，３６の入力となる。これにより、実電流ｉｄ，ｉｑは、指令電流設定部３０によって設定される指令電流ｉｄｒ，ｉｑｒがα軸を対称軸として線対称変換されたものにフィードバック制御されることとなる。

上記フィードバック制御によれば、モータジェネレータ１０の回転子が所定の回転角度にて固定されるロバスト制御が可能となる。以下、これについて図３に基づき説明する。なお、以下の説明は、便宜上、ｄ軸方向を、真のｄ軸方向として且つトルクが生じない無効電流のベクトル方向とする。

図３（ａ）は、放電開始前における回転子の電気角（電気角の初期値）を示す。この例では、ｄ軸方向とα軸とが一致する例を示したが、電気角の初期値自体は以下の議論にとって本質的でない。この場合、放電制御を行なうべく要求トルクＴｒを設定すると、これに応じて指令電流ｉｄｒ，ｉｑｒ（指令電流ベクトルＩｒ）が設定される。本実施形態では、モータジェネレータ１０をＩＰＳＭとしており、指令電流ｉｄｒ，ｉｑｒとして最小電流最大トルク制御を実現する電流を想定しているため、指令電流ｉｄｒ，ｉｑｒは、ｄ軸方向に対し「π／２」よりも大きい角度だけ進角した電流ベクトルに設定される。

一方、α軸を対称軸として対象変換された指令電流ｉｄｒ，ｉｑｒ（対象電流ベクトルＩｒｔ）は、β軸成分の符号が反転したものとなる。そして、モータジェネレータ１０を実際に流れる電流のベクトルは、対象電流ベクトルＩｒｔに制御されることから、ｄ軸方向は、この対象電流ベクトルＩｒｔ方向に変位することとなる。

図３（ｂ）は、放電制御によってｄ軸が変位している途中の状態を示している。ここで、ｄ軸正方向が遅角側に回転変位することで、指令電流ベクトルＩｒも、これに応じて遅角側に変位する。そして、対象電流ベクトルＩｒｔは、この変位後の指令電流ベクトルＩｒをα軸によって反転させたものであることから、ｄ軸の変位方向と反対方向に変位することとなる。これにより、対象電流ベクトルＩｒｔとｄ軸正方向とは、互いに逆方向に回転し、互いに近づくように変位する。

図３（ｃ）は、対象電流ベクトルＩｒｔとｄ軸とが一致した場合を示している。これにより、回転子にはこれを回転させる力が働かなくなる。そしてｄ軸方向が変化しないなら、指令電流ベクトルＩｒもそれ以上変化せず、したがって対象電流ベクトルＩｒｔも変化しない。ちなみに、回転子の慣性力によって対象電流ベクトルＩｒｔがｄ軸と一致した後にも僅かに遅角方向に回転し続ける場合、回転子にはｄ軸正方向を対象電流ベクトルＩｒｔ方向に近づけるトルクが加わることとなる。このため、ｄ軸は対象電流ベクトルＩｒｔに一致して固定される。

このように本実施形態では、モータジェネレータ１０を実際に流れる電流のベクトルとｄ軸とを一致させる制御がなされることから、回転角度センサ２０の検出誤差や、モータジェネレータ１０のトルクがゼロとなる方向と放電制御装置がｄ軸と認識している方向との誤差等にかかわらず、回転子の回転を収束させる制御を行なうことができる。

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。

（１）通電制御によるモータジェネレータ１０のｄ軸方向の回転方向とは逆方向にモータジェネレータ１０を流れる電流のベクトルを回転させることでモータジェネレータ１０を実際に流れる電流のベクトルの方向を無効電流ベクトルの方向と一致させた。これにより、モータジェネレータ１０を流れる電流の位相角を無効電流の位相角に収束させることができる。

（２）モータジェネレータ１０に対する指令電流ｉｄｒ，ｉｑｒを、α軸に対して線対称変換させた。これにより、通電制御によるモータジェネレータ１０のｄ軸方向の回転方向とは逆方向にモータジェネレータ１０を流れる電流のベクトルを回転させることができる。

（３）指令電流ｉｄｒ，ｉｑｒを、要求トルクＴｒに応じてモータジェネレータ１０を制御する際のものとした。これにより、要求トルクＴｒへの制御において利用する指令電流ｉｄｒ，ｉｑｒを設定する手段を流用することができるため、放電制御を行なう処理を簡易に構築することができる。

（４）放電制御時において、モータジェネレータ１０を実際に流れる電流を線対称変換された電流（対象電流ベクトルＩｒｔ）にフィードバック制御した。これにより、線対称変換された電流への制御性を向上させることができる。

（５）モータジェネレータ１０として、集中巻のものを採用した。この場合、モータジェネレータ１０のトルクがゼロとなる方向（無効電流のベクトル方向）が、モータジェネレータ１０の停止時（放電制御開始時の電気角）に応じて変動するため、モータジェネレータ１０のトルクがゼロとなる方向を高精度に特定するのが困難であり、この特定に誤差が伴う場合には、放電制御によって回転子が回転し続けるおそれがある。このため、本実施形態にかかる放電制御の利用価値が特に高い。
＜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。

上記第１の実施形態では、指令電流ｉｄｒ，ｉｑｒをα軸を対称軸として線対称変換した。この場合、対象変換後の電流ベクトル（対象電流ベクトルＩｒｔ）と、放電開始直前のｄ軸とのなす角度は、最大で「π」程度となる。このため、回転子は、「π／２」程度変位する可能性がある。本実施形態では、放電制御による回転子の回転量を低減すべく、放電開始前のｄ軸方向に応じて対称軸ｓａを可変設定する。

図４に、本実施形態にかかるシステム構成を示す。なお、図４において、先の図１に示した処理や部材に対応するものについては便宜上同一の符号を付している。

放電開始角保持部６０は、コンデンサ１４の放電開始直前におけるモータジェネレータ１０の回転角度θである放電開始角θ０を記憶保持する。一方、固定座標変換部５０ａは、放電開始角θ０に応じて可変設定された対称軸ｓａに対して線対称変換したものを固定座標系の成分に変換する部分である。一方、回転座標変換部５４ａは、入力される指令電流を、回転座標系の指令電流に変換する部分である。

図５に、対称軸ｓａの可変設定手法を示す。図５（ａ）は、α軸の正方向を基準とする「π／３」の角度領域Ａ１と、α軸の負方向を基準とする「π／３」の角度領域Ａ２とにおける対称軸ｓａを示している。この場合、対称軸ｓａは、α軸を「π／３」だけ回転させたものとなる。一方、図５（ｂ）は、α軸の正方向を基準とする「π／３〜２π／３」の角度領域Ａ３と、α軸の負方向を基準とする「π／３〜２π／３」の角度領域Ａ４とにおける対称軸ｓａを示している。この場合、対称軸ｓａは、α軸を「２π／３」だけ回転させたものとなる。また、図５（ｃ）は、α軸の正方向を基準とする「２π／３〜π」の角度領域Ａ５と、α軸の負方向を基準とする「２π／３〜π」の角度領域Ａ６とにおける対称軸ｓａを示している。この場合、対称軸ｓａは、α軸となる。

なお、これら各対称軸ｓａに対する線対称変換を行なう上では、固定座標変換部５０ａを、図５（ａ）〜図５（ｃ）のそれぞれの右側に示した行列によって構成することができる。すなわち、角度領域Ａ１，Ａ２の場合には、回転量を「θ−π／３」とする回転行列によって構成することができる。また、角度領域Ａ３，Ａ４の場合には、回転量を「θ＋π／３」とする回転行列によって構成することができる。さらに、角度領域Ａ５，Ａ６の場合には、回転量を「θ」とする回転行列によって構成することができる。一方、回転座標変換部５４ａは、固定座標変換部５０ａにおける行列の逆行列によって構成することができる。

こうした設定によれば、対象変換後の電流ベクトル（対象電流ベクトルＩｒｔ）と、放電開始直前のｄ軸とのなす角度の最大値を、上記第１の実施形態の場合と比較して低減することができる。

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）〜（５）の各効果に加えて、さらに以下の効果が得られるようになる。

（６）放電開始角θ０に応じて線対称変換の対称軸ｓａを可変設定した。これにより、線対称変換された指令電流のベクトルの方向とｄ軸方向とが一致するようになるまでのこれらの回転量を低減することができる。
＜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。

本実施形態では、放電制御開始時の指令電流ベクトルＩｒの位相角δ０の「１／２」だけｄ軸正方向のベクトルから回転した方向を有するように対称軸ｓａに設定する。この場合、対象電流ベクトルＩｒｔとｄ軸正方向とのなす角度は「０°」となる。このため、放電制御装置によってｄ軸正方向と認識される方向が、モータジェネレータ１０のトルクをゼロとする方向（無効電流のベクトル方向）に一致する場合には、放電制御によって回転子が回転することはない。また、これらが一致しない場合には、回転子が微少に回転して停止する。このため、放電制御における回転子の回転量を十分に低減することができる。

図６に、本実施形態にかかるシステム構成を示す。なお、図６において、先の図１に示した処理や部材に対応するものについては便宜上同一の符号を付している。

位相角算出部６２は、指令電流設定部３０によって設定される指令電流ｉｄｒ，ｉｑｒを入力とし、その位相角δ０を算出する。固定座標変換部５０ｂでは、放電開始角θ０と位相角δ０を用いることで、指令電流設定部３０によって設定される指令電流ｉｄｒ，ｉｑｒを、回転量「θ−（θ０＋δ０）／２」だけ回転させる。なお、回転座標変換部５４ｂは、入力信号を固定座標変換部５０ｂの回転方向とは逆方向に同量だけ回転させる。

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）〜（５）の各効果に加えて、さらに以下の効果が得られるようになる。

（７）対称軸ｓａを、放電制御の開始前におけるｄ軸方向に対して放電制御の開始直後における指令電流の位相角の「１／２」だけ進角した方向を有するように設定した。これにより、電気角情報に誤差がない場合などの条件を満たす場合には、放電制御によってトルクが生じないため、回転子の回転量をゼロとすることができる。このため、電気角情報に誤差がある場合等においても、回転子の回転量を極力制限することができる。
＜第４の実施形態＞
以下、第４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。

本実施形態では、モータジェネレータ１０を、表面磁石同期機（ＳＰＭ）とし、最小電流最大トルク制御をすべく指令電流設定部３０によって設定される指令電流ｉｄｒ，ｉｑｒのベクトル方向を、ｑ軸正方向とする。そして、対称軸ｓａを、放電開始直前のｄ軸正方向を「π／４」だけ回転させたものとする。

図７に、本実施形態にかかるシステム構成を示す。なお、図７において、先の図１に示した処理や部材に対応するものについては便宜上同一の符号を付している。

図示されるように、固定座標変換部５０ｃでは、指令電流設定部３０によって設定される指令電流ｉｄｒ，ｉｑｒを、「θ−（θ０／２＋π／４）」だけ回転させる。なお、回転座標変換部５４ｃは、入力信号を固定座標変換部５０ｃの回転方向とは逆方向に同量だけ回転させる。

以上説明した本実施形態によれば、ＳＰＭについて先の第３の実施形態に準じた効果を得ることができる。
＜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。
「指令電流の設定手法について」
指令電流設定部３０としては、最小電流最大トルク制御を実現するための電流を設定するものに限らない。

放電制御時における指令電流の設定手法としては、モータジェネレータ１０の稼動時において利用される指令電流設定部３０によって設定されるものを流用する手法に限らない。例えば、ｄ軸方向に対して規定角度Ａだけ進角した値としてもよい。この場合、対称軸ｓａを放電開始直前におけるｄ軸方向に対して「Ａ／２」だけ進角した方向を有する軸とするなら、上記第３の実施形態の上記（７）の効果に準じた効果を得ることができる。

また例えば、指令電流の位相角をゼロとしてもよい。この場合において「対称軸ｓａをｄ軸方向に対して「Ａ（＝０°）／２」だけ進角した方向を有する軸とする手法」を適用するに際しては、回転子が停止している状態において放電制御を行なうなら、対称軸ｓａを最初に設定した方向で固定することが望ましい。これは、対称軸ｓａの軸方向と、回転角度θによって認識されるｄ軸方向と、指令電流のベクトル方向との３つが一致することで、固定子を固定することができなくなるおそれがあることによる。すなわち、これら３つが一致する場合には、回転角度θによって認識されるｄ軸方向が実際のｄ軸方向に対してずれていると、回転子が回転するおそれがあり、その場合、対称軸ｓａの軸方向と指令電流のベクトル方向とも同じように回転するなら、回転子の回転が継続される。
「対称軸ｓａを固定軸とする場合について」
上記第１の実施形態のように、β軸上の指令電流ｉβｒの符号を反転させる処理を行なうものに限らない。例えば、図８に示されるように、Ｖ相の指令電流ｉｖｒとＷ相の指令電流ｉｗｒとを入れ替えてもよい。すなわち、図８においては、指令電流ｉｄｒ，ｉｑｒが３相変換部５０ｄによって３相の指令電流ｉｕｒ，ｉｖｒ，ｉｗｒに変換された後、回転座標変換部５４ｄに入力されるに際してＶ相の指令電流ｉｖｒとＷ相の指令電流ｉｗｒとが入れ替えられる。この回転座標変換部５４ｄの出力となるように実電流ｉｄ，ｉｑがフィードバック制御される。

この場合の固定軸としては、Ｕ相方向の軸とするものに限らず、例えばＶ相方向やＷ相方向の軸とするものであってもよい。もっとも、固定子の方向にも限らない。
「可変手段について」
・上記第２の実施形態のように、対称軸ｓａを、Ｕ相方向の軸、Ｖ相方向の軸およびＷ相方向の軸で切り替えるものとしては、図９に例示する処理を行なうものであってもよい。すなわち、図９においては、指令電流ｉｄｒ，ｉｑｒが３相変換部５０ｄによって３相の指令電流ｉｕｒ，ｉｖｒ，ｉｗｒに変換された後、回転座標変換部５４ｄに入力されるに先立って、２相入替部６４によって、放電開始角θ０に応じて３相のうちの２相が入れ替えられる。そして、回転座標変換部５４ｄの出力となるように実電流ｉｄ，ｉｑがフィードバック制御される。

・上記第４の実施形態においてＩＰＭＳＭを用いたとしても、指令電流ｉｄｒ，ｉｑｒの位相角が「π／２」からさほどずれないことに鑑みれば、放電制御による回転子の回転量を好適に制限することはできる。

また、上記第３,第４の実施形態に例示した手法に限らず、一般に放電開始直前のｄ軸方向に対して所定角度進角した方向を有するように対称軸ｓａを設定することは有効である。この際、対称軸ｓａは、放電開始直前のｄ軸方向と指令電流ベクトルの方向との間の方向を有するようにすることが望ましい。
「対称軸ｓａの開始角θ０依存性について」
上記第２の実施形態において、対称軸ｓａを、放電制御期間における都度の回転角度θに応じて可変設定してもよい。
「フィードバック制御手段について」
フィードバック制御手段としては、指令電流ｉｄｒ，ｉｑｒと実電流ｉｄ，ｉｑとの差を入力とする比例要素及び積分要素の出力の和をフィードバック操作量とするものに限らない。例えば比例要素、積分要素および微分要素の出力の和とするものでもよく、また、積分要素のみの出力とするものであってもよい。
「電流制御手段について」
フィードバック制御手段を備えることなく、指令電流ｉｄｒ，ｉｑｒへの開ループ制御を行なうものであってもよい。
「一致制御手段について」
一致制御手段としては、対称軸ｓａを設定するものに限らない。例えば、ｄ軸の回転方向とは逆方向に、ｄ軸の回転量と同量だけ指令電流自体を回転させるものであってもよい。こうした制御を行なうことによっても、回転子を固定制御することができると考えられる。
「通電制御手段について」
通電制御手段としては、放電電流量を一定値とするものに限らない。例えば、指令電流をパルス状に変化させるものであってもよい。具体的には、例えば先の図１の乗算器のゲインを「−１」と「１」とで周期的に切り替える処理を行ってもよい。この場合であっても、ゲインが「１」とされる期間が短いなら、上記第１の実施形態と同様の制御を行うことができると考えられる。
「回転機について」
ＩＰＭＳＭとしては、集中巻きのものに限らず、分布巻きのものであってもよい。

また、同期機としては、永久磁石を備えたものに限らず、例えば界磁巻線型同期機等であってもよい。この場合、通電制御に際して、回転角度θによってｄ軸方向と認識される方向を有するパルス状の電圧をインバータＩＶの出力電圧に重畳することが望ましい。
「そのほか」
・上記各実施形態では、モータジェネレータ１０が停止することを条件に放電制御を行なうことを想定したが、これに限らない。例えばモータジェネレータ１０の回転速度が極低速状態（規定速度以下）となることを条件としてもよい。

・インバータＩＶの入力端子に高電圧バッテリ１２が直接接続される構成に限らない。例えば、リアクトルと、リアクトルを介してコンデンサ１４に並列接続されるスイッチング素子と、フリーホイールダイオードと、スイッチング素子とフリーホイールダイオードとの直列接続体に接続されるコンデンサとを備える昇圧コンバータを、インバータＩＶの入力端子に接続させてもよい。この場合、昇圧コンバータの出力端子に接続されたコンデンサとコンデンサ１４とが放電制御の対象となり、コンデンサ１４の電圧は、昇圧コンバータのコンデンサの電圧が低下するに連れてフリーホイールダイオードを介して放電されることとなる。

・上記各実施形態において、非干渉制御や誘起電圧補償のための開ループ制御項を備えて指令電圧ｖｄｒ，ｖｑｒを算出してもよい。もっとも、これらは極低速では略ゼロとなるため、放電制御中にモータジェネレータ１０の回転角度θが変位したとしても、指令電圧ｖｄｒ，ｖｑｒへの寄与は小さい。

・回転機としては、駆動輪に機械的に連結されるものにも限らず、例えばシリーズハイブリッド車における発電機であってもよい。

１０…モータジェネレータ、３０…指令電流設定部、３８，４０…フィードバック制御部、５０…固定座標変換部、５４…回転座標変換部、ＩＶ…インバータ。

Claims (9)

1. 回転機に接続される直流交流変換回路の入力端子と直流電源との間にキャパシタが介在して且つ前記キャパシタと前記直流電源との間の電気経路を開閉する開閉手段を備える電力変換システムに適用され、前記開閉手段が開状態とされる状況下、前記キャパシタの充電電圧を規定電圧以下に放電制御させるべく前記直流交流変換回路を操作することで前記回転機に対する通電制御を行なう通電制御手段を備える回転機の制御装置において、
   前記通電制御手段は、前記通電制御による前記回転機のｄ軸方向の回転方向とは逆方向に前記回転機を実際に流れる電流のベクトルを回転させることで前記回転機を実際に流れる電流のベクトル方向を無効電流のベクトル方向に一致させる一致制御手段を備えることを特徴とする回転機の制御装置。
2. 前記一致制御手段は、前記回転機に対する指令電流を設定する指令電流設定手段と、前記指令電流設定手段の設定する指令電流のベクトルを線対称変換する線対称変換手段と、前記回転機を流れる電流を前記線対称変換された電流に制御する電流制御手段とを備えることを特徴とする請求項１記載の回転機の制御装置。
3. 前記線対称変換手段は、前記線対称変換の対称軸を予め定められた固定軸とすることを特徴とする請求項２記載の回転機の制御装置。
4. 前記線対称変換手段は、前記ｄ軸方向に応じて前記線対称変換の対称軸を可変設定する可変手段を備えることを特徴とする請求項２記載の回転機の制御装置。
5. 前記対称軸は、前記通電制御の開始前における前記ｄ軸方向に対して所定角度だけずれた方向を有するように設定されることを特徴とする請求項４記載の回転機の制御装置。
6. 前記対称軸は、前記通電制御の開始前における前記ｄ軸方向に対して前記通電制御の開始直後における前記指令電流の位相角の「１／２」だけ進角した方向を有するように設定されることを特徴とする請求項４記載の回転機の制御装置。
7. 前記指令電流は、前記回転機にトルクを生じさせると想定される電流であることを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載の回転機の制御装置。
8. 前記回転機に対する要求トルクに応じて前記回転機の指令電流を設定し、該指令電流に応じて前記直流交流変換回路を操作する操作手段をさらに備え、
   前記指令電流は、前記操作手段に用いられる指令電流が流用されることを特徴とする請求項７記載の回転機の制御装置。
9. 前記通電制御手段は、前記回転機を実際に流れる電流を前記線対称変換された電流にフィードバック制御することを特徴とする請求項２〜８のいずれか１項に記載の回転機の制御装置。

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