JP2012147520A - 回転機の制御装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ノルム設定部30では、要求トルクTrと電気角速度ωとに基づき、インバータIVの出力電圧ベクトルのノルムを設定する。位相設定部28では、推定トルクTeを要求トルクTrにフィードバック制御するための操作量として位相δを設定する。操作状態設定部38では、ノルム設定部30によって設定されたノルムVnと、位相設定部28によって設定された位相δとに基づき操作信号を生成してインバータIVに出力する。位相δの値に基づき、モータジェネレータ10の永久磁石の異常の有無を判断する。
【選択図】 図1
Description
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。
vd=(R+pLd)id −ωLqiq …(c1)
vq= ωLdid+(R+pLq)iq +ωφ …(c2)
上記の式(c1),(c2)において、モータジェネレータ10が回転している状況下、定常状態を仮定すると、微分演算子pの項をゼロとすることができ、また、抵抗Rの項を無視すると、以下の式(c3)、(c4)が成立する。
vd=−ωLqiq …(c3)
vq= ωLdid +ωφ …(c4)
ここで、インバータIVの出力電圧ベクトルのノルムは、要求トルクTrおよび電気角速度ωに応じて一義的に設定されるものである。ここで、減磁が生じる場合には、電機子鎖交磁束定数φが小さくなることから、同一のノルムであっても、流せる電流が大きくなる。詳しくは、減磁が生じる場合、上記の式(c4)から、d軸の電流idが増大する。そしてこの場合、トルク推定器26においては、トルクが要求トルクTrよりも小さいと判断されることとなる。すなわち、電流とトルクとの関係は、下記の式(c5)によって表現される。
T=P{φ・iq+(Ld−Lq)・id・iq} …(c5)
ここで、IPMSMでは、「Ld−Lq」が負であることから、d軸の電流が負であって絶対値が減少したり、負から正に変化したりすると、推定トルクTeは小さくなる。このため、推定トルクTeを要求トルクTrに制御すべく、力行時には位相δが進角操作され、回生時には位相δが遅角操作されることとなる。なお、ここでの電機子鎖交磁束定数φは、減磁の有無にかかわらず変化しない定数である。
<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。
<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。
ノルム設定手段としては、要求トルクTrおよび電気角速度ωからノルムVnを一義的に定めるものに限らない。たとえば要求トルクTr、電気角速度ωおよびモータジェネレータ10の温度に応じてノルムVnを一義的に定めるものでもよい。
位相操作手段としては、位相δを直接の操作パラメータとするものに限らない。たとえば特開2010−11600号公報に記載の過変調制御装置のように、トルクフィードバック制御のための直接の操作パラメータがq軸の指令電流であるものであってもよい。この場合であっても、q軸の指令電流を実電流にフィードバック制御するための操作量として設定されるd軸の指令電圧と、予め定められたノルムとに基づきd軸の指令電圧を一義的に定めるものであるため、位相δがトルクフィードバック制御によって操作される。ちなみに、この構成において、永久磁石の磁束が減少する場合、トルクフィードバック制御のための操作量としてのq軸の指令電流が変化するため、q軸の電流を指令電流にフィードバック制御するためのd軸の指令電圧が正常時のものとは相違し、ひいては位相δが位相正常領域のものとは相違することとなると考えられる。
入力パラメータを要求トルクTrおよび電気角速度ωとするものに限らない。たとえば出力電圧ベクトルのノルムVnおよび電気角速度ωであってもよい。この場合であっても、上記ノルム設定部30によってノルムVnが要求トルクTrおよび電気角速度ωに応じて一義的に設定されるため、正常領域を高精度に設定することができると考えられる。
たとえば上記第1の実施形態において、力行であるか回生であるかに応じて正常領域よりも進角側となるか遅角側となるかを判断する処理を設け、力行時には位相正常領域よりも進角側であることを、また、回生時には位相正常領域よりも遅角側であることを、それぞれ減磁が生じたと判断するための条件としてもよい。
異常判断条件としては、位相正常領域から外れたり操作許容範囲の境界に固定される状態が閾値時間以上継続する条件(カウンタCが閾値Cth以上となる条件)に限らない。たとえば、積分制御器の出力の変動量が規定値以下であるにもかかわらず正常領域から外れることを条件としてもよい。さらに、ノルムVnが固定される状況を上記のように定常運転であることから把握するものに限らず、ノルムVnの変動量が規定値以下であることを直接的に判断することを条件としてもよい。なお、ノルムVnの変動量が規定値以下となることを判断する手段としては、ノルムVnを直接の入力パラメータとするものに限らず、ノルムVnを設定するためのパラメータ(要求トルクTrおよび電気角速度ω)を入力パラメータとするものであってもよい。すなわち、これらの変動量があらかじめ定められた値以下であるなら、ノルムVnの変動量が規定値以下であると考えられる。
上記各実施形態における減磁が生じた旨の判断が生じた場合を仮判断として、仮判断が累積されることで減磁が生じた旨の判断を確定させるようにしてもよい。この場合、仮判断がなされる回数が規定値に満たない間に正常である旨判断される場合(ステップS14、S30:NO)、仮異常の履歴をリセットすればよい。なお、仮異常判断がなされた時点でユーザにその旨を通知してもよいが、異常判断が確定した場合に限ってユーザに通知してもよい。
電圧印加回路としては、直流交流変換回路(インバータIV)に限らない。たとえば特願2008−30825号に記載されているように、回転機の各端子に接続されるコンバータであってもよい。
回転機のトルクの検出手段としては、回転機を流れる電流を入力とするものに限らない。たとえばモータジェネレータ10の回転軸に接触する手段であって且つトルクを直接検出する手段であってもよい。
回転機としては、車載主機となるものに限らない。例えばパワーステアリングに搭載される回転機等であってもよい。
・インバータIVの入力端子に接続される直流電源としては、高電圧バッテリ12に限らない。たとえば、高電圧バッテリ12とインバータIVとの間に、高電圧バッテリ12の電圧を昇圧するコンバータCVを備え、これを直流電源としてもよい。
Claims (5)
- 永久磁石を備える回転機に電圧を印加する電圧印加回路を操作することで前記回転機のトルクを要求トルクにフィードバック制御する回転機の制御装置において、
前記電圧印加回路の出力電圧のベクトルノルムを設定するノルム設定手段と、
前記回転機のトルクを要求トルクにフィードバック制御すべく前記電圧印加回路の出力電圧の位相を操作する位相操作手段と、
前記位相操作手段によって操作される位相に基づき前記永久磁石の磁束に異常が生じたか否かを判断する異常判断手段とを備えることを特徴とする回転機の制御装置。 - 前記出力電圧のベクトルノルム、前記回転機の回転速度、および前記要求トルクのうちの少なくとも2つのパラメータを入力として前記位相操作手段によって操作される位相の正常領域を設定する領域設定手段をさらに備え、
前記異常判断手段は、前記位相操作手段によって操作される位相が前記正常領域から外れることに基づき前記永久磁石の磁束に異常が生じたと判断することを特徴とする請求項1記載の回転機の制御装置。 - 前記位相操作手段による位相の操作を操作許容範囲内に制限する制限手段を備え、
前記異常判断手段は、前記位相操作手段によって設定される位相が前記操作許容範囲の境界値にとどまることに基づき前記永久磁石の磁束に異常が生じたと判断することを特徴とする請求項1記載の回転機の制御装置。 - 前記異常判断手段は、前記ノルム設定手段によって設定されるノルムが固定されることを条件に、前記磁束に異常が生じたと判断することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の回転機の制御装置。
- 前記電圧印加回路は、前記回転機の端子を直流電源の正極および負極のそれぞれに選択的に接続するスイッチング素子を備える直流交流変換回路であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の回転機の制御装置。
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