JP2012253943A - Rotary machine controller - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、直流電圧源の正極および負極のそれぞれに回転機の端子を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について、該直流交流変換回路のスイッチング素子をオン・オフ操作することで前記回転機を流れる電流、前記回転機のトルク、および前記回転機の磁束の少なくとも1つを有した制御量を制御する回転機の制御装置に関する。 The present invention relates to a DC / AC converter circuit including a switching element that selectively connects a terminal of a rotating machine to each of a positive electrode and a negative electrode of a DC voltage source, by turning on / off the switching element of the DC / AC converter circuit. The present invention relates to a control device for a rotating machine that controls a control amount having at least one of a current flowing through the rotating machine, a torque of the rotating machine, and a magnetic flux of the rotating machine.
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、インバータの操作状態を様々に設定した場合についての3相電動機の電流をそれぞれ予測し、予測される電流と指令電流との偏差を最小化することのできる操作状態となるように、インバータを操作するいわゆるモデル予測制御を行うものが提案されている。これによれば、インバータの操作状態に基づき予測される電流の挙動を最適化するようにインバータが操作されるため、過渡時における指令電流への追従性を良好なものとすることができる。このため、モデル予測制御は、車載主機としてのモータジェネレータの制御装置等、過渡追従特性として特に高い性能が要求される用途にとっては、有用性が高いと考えられる。
As this type of control device, for example, as seen in
ただし、モデル予測制御を行なう場合、予測される電流と指令電流との偏差を最小化する操作状態が都度選択されるために、インバータのスイッチング状態の切替頻度が増大し、ひいてはインバータの出力線間電圧の基本波成分の実効値を大きくすることが困難となる。 However, when model predictive control is performed, an operation state that minimizes the deviation between the predicted current and the command current is selected each time, so that the switching frequency of the inverter switching state increases, and consequently, between the output lines of the inverter. It becomes difficult to increase the effective value of the fundamental wave component of the voltage.
本発明は、上記課題を解決する過程でなされたものであり、その目的は、直流電圧源の正極および負極のそれぞれに回転機の端子を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について、該直流交流変換回路のスイッチング素子をオン・オフ操作することで前記回転機を流れる電流、前記回転機のトルク、および前記回転機の磁束の少なくとも1つを有した制御量を制御する新たな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 the process of solving the above-described problems, and an object thereof is a DC / AC conversion circuit including a switching element that selectively connects a terminal of a rotating machine to each of a positive electrode and a negative electrode of a DC voltage source. A new control for controlling a control amount having at least one of the current flowing through the rotating machine, the torque of the rotating machine, and the magnetic flux of the rotating machine by turning on and off the switching element of the DC / AC converter circuit. It is to provide a control device for a rotating machine.
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。 Hereinafter, means for solving the above-described problems and the operation and effect thereof will be described.
請求項1記載の発明は、直流電圧源の正極および負極のそれぞれに回転機の端子を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について、該直流交流変換回路のスイッチング素子をオン・オフ操作することで前記回転機を流れる電流、前記回転機のトルク、および前記回転機の磁束の少なくとも1つを有した制御量を制御する回転機の制御装置において、固定座標系における電圧ベクトルにて表現される前記直流交流変換回路の操作状態を仮設定した場合の前記制御量を予測する予測手段と、該予測手段によって予測される制御量に基づき、該予測される制御量に対応する操作状態を評価し、評価の高い操作状態を前記直流交流変換回路の操作状態として決定する決定手段と、該決定された操作状態となるように前記直流交流変換回路を操作する操作手段と、前記決定手段が前記決定を行なうために前記操作状態を評価するに際し、特定の操作状態の評価を高くして且つ、該評価を高くする操作状態を前記回転機の回転角度に応じて可変設定する可変手段とを備えることを特徴とする。 According to the first aspect of the present invention, there is provided a DC / AC converter circuit including a switching element that selectively connects a terminal of a rotating machine to each of a positive electrode and a negative electrode of a DC voltage source, and the switching element of the DC / AC converter circuit is turned on / off. In a control device for a rotating machine that controls a control amount having at least one of a current flowing through the rotating machine, a torque of the rotating machine, and a magnetic flux of the rotating machine by operating, a voltage vector in a fixed coordinate system Predicting means for predicting the control amount when the operation state of the DC / AC conversion circuit to be expressed is temporarily set, and an operation state corresponding to the predicted control amount based on the control amount predicted by the prediction means Determining means for determining an operation state having a high evaluation as an operation state of the DC-AC converter circuit, and the DC switching so as to be the determined operation state. An operation means for operating a conversion circuit, and an operation state that increases the evaluation of a specific operation state and increases the evaluation when the determination unit evaluates the operation state in order to make the determination. Variable means for variably setting according to the rotation angle.
上記発明では、可変手段によって回転角度に応じて特定の操作状態の評価が高くされるため、この可変手段の設計によって、スイッチング状態の切り替えを制限することが可能となる。 In the above-described invention, since the evaluation of a specific operation state is enhanced by the variable means according to the rotation angle, switching of the switching state can be limited by the design of the variable means.
請求項2記載の発明は、請求項1記載の発明において、前記可変手段によって最も評価が高くされる操作状態に従って前記直流交流変換回路が操作される場合、前記回転機の各端子が前記回転機の1電気角周期の間に前記直流電圧源の正極および負極のそれぞれに1度ずつ接続される矩形波制御となることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, when the DC-AC converter circuit is operated according to the operation state that is most highly evaluated by the variable means, each terminal of the rotating machine is connected to the rotating machine. In one electrical angle cycle, the rectangular wave control is connected to the positive electrode and the negative electrode of the DC voltage source once each.
請求項3記載の発明は、請求項1または2記載の発明において、前記決定手段は、前記評価が最も高かった操作状態を前記直流交流変換回路の操作状態に決定するものであり、前記可変手段は、前記特定の操作状態に対応する前記予測される制御量とその指令値との差が規定値以下である場合、前記特定の操作状態の評価を最も高くするものであることを特徴とする。
The invention according to
上記発明では、制御量とその指令値との差が規定値を上回る場合には、特定の操作状態以外を採用可能とすることで、上記規定値の設定によって制御量が指令値から過度に乖離する事態を抑制することが可能となる。 In the above invention, when the difference between the controlled variable and its command value exceeds the specified value, it is possible to adopt other than a specific operation state, so that the controlled variable is excessively deviated from the command value by setting the specified value. It becomes possible to suppress the situation.
請求項4記載の発明は、請求項3記載の発明において、前記規定値は、前記回転機を流れる電流、前記回転機のトルクおよび前記回転機の回転速度の少なくとも1つを入力として可変設定されることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the third aspect of the present invention, the specified value is variably set by inputting at least one of a current flowing through the rotating machine, a torque of the rotating machine, and a rotational speed of the rotating machine. It is characterized by that.
決定手段による評価対象となる制御量の絶対値は、電流やトルクに依存する。このため、制御量とその指令値との乖離として許容される最大値は、電流やトルクの絶対値の大きさに依存する。この点、上記電流やトルクに応じて規定値を可変設定するなら、規定値を許容される最大値とすることができる。また、回転速度は、制御量の変化速度と相関を有するパラメータである。このため、制御量とその指令値との差の許容最大値を回転速度に応じて可変設定するなら、この許容最大値を、正常な制御がなされる状況下、制御によって制御量とその指令値との差が外れることのない値であって極力小さい値とすることができる。 The absolute value of the controlled variable to be evaluated by the determining means depends on the current and torque. For this reason, the maximum value allowed as the difference between the controlled variable and its command value depends on the magnitude of the absolute value of current and torque. In this regard, if the specified value is variably set according to the current and torque, the specified value can be set to the maximum allowable value. The rotation speed is a parameter having a correlation with the change rate of the control amount. For this reason, if the allowable maximum value of the difference between the controlled variable and its command value is variably set according to the rotational speed, this controlled maximum value and its command value are controlled by the control under normal control conditions. It is a value that does not deviate from the above and can be made as small as possible.
請求項5記載の発明は、請求項3または4記載の発明において、前記決定手段は、前記予測される制御量とその指令値との差が小さいほど評価を高くするものであり、前記可変手段は、前記特定の操作状態以外の操作状態に対応する前記差の絶対値から前記特定の操作状態に対応する前記差の絶対値を減算した相対誤差が前記規定値だけ増加補正されたものを前記決定手段による評価にゆだねることを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, in the invention according to the third or fourth aspect, the determining means increases the evaluation as the difference between the predicted control amount and its command value is small. The variable means Is obtained by correcting the relative error obtained by subtracting the absolute value of the difference corresponding to the specific operation state from the absolute value of the difference corresponding to the operation state other than the specific operation state by the specified value. It is characterized by being left to evaluation by a determination means.
上記発明では、特定の操作状態に対応する前記差の絶対値が規定値以上となる場合、他の操作状態を採用可能とすることができる。 In the said invention, when the absolute value of the said difference corresponding to a specific operation state becomes beyond a regulation value, another operation state can be employ | adopted.
請求項6記載の発明は、請求項1〜5のいずれか1項に記載の発明において、前記制御量を制御するための操作量として、前記直流交流変換回路の出力電圧ベクトルの位相を設定する位相設定手段をさらに備え、前記可変手段は、前記直流交流変換回路の操作状態のうち前記位相設定手段によって設定される位相から定まるものの評価を高くすることを特徴とする。
The invention according to
上記発明では、電圧の位相に応じて制御量が制御される状況下、これを適切に行なうことができる。 In the above-described invention, this can be appropriately performed under the situation where the control amount is controlled according to the phase of the voltage.
請求項7記載の発明は、請求項6記載の発明において、前記可変手段は、前記回転機の相数で前記回転機の1電気角周期の「1/2」を除算した角度領域毎に、前記評価を高くする操作状態を可変設定することを特徴とする。 According to a seventh aspect of the present invention, in the invention of the sixth aspect, the variable means is provided for each angle region obtained by dividing "1/2" of one electrical angle period of the rotating machine by the number of phases of the rotating machine. The operation state for increasing the evaluation is variably set.
矩形波制御では、回転機の各端子に接続されるスイッチング素子のスイッチング状態が1電気角周期の「1/2」に1度切り替えられる。このため、直流交流変換回路に接続されるいずれかの端子でスイッチング状態が切り替えられるタイミング間の間隔は、各相が均等に分散されている通常の場合を想定すると、回転機の相数で前記回転機の1電気角周期の「1/2」を除算した角度領域となる。上記発明では、この点に鑑み、可変手段を構成した。 In the rectangular wave control, the switching state of the switching element connected to each terminal of the rotating machine is switched once to “½” of one electrical angle cycle. For this reason, the interval between the timings at which the switching state is switched at any terminal connected to the DC / AC converter circuit is assumed to be the number of phases of the rotating machine, assuming a normal case where each phase is evenly distributed. The angle region is obtained by dividing "1/2" of one electrical angle cycle of the rotating machine. In the above invention, in view of this point, the variable means is configured.
請求項8記載の発明は、請求項6または7記載の発明において、前記位相設定手段は、前記回転機のトルクをその指令値にフィードバック制御するための操作量として前記位相を操作することを特徴とする。
The invention according to
請求項9記載の発明は、請求項1〜8のいずれか1項に記載の発明において、前記操作手段は、前記可変手段による可変設定がなされる場合、前記操作状態の更新タイミングを前記回転機の回転角度周期で設定することを特徴とする。 According to a ninth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to eighth aspects, when the variable setting is performed by the variable unit, the operation unit sets the update timing of the operation state to the rotating machine. The rotation angle period is set as follows.
上記発明では、更新タイミングが角度周期で設定されるため、回転速度にかかわらず、可変手段の意図する制御からの誤差を低減することができる。 In the above invention, since the update timing is set by the angular period, an error from the control intended by the variable means can be reduced regardless of the rotation speed.
請求項10記載の発明は、請求項6〜8のいずれか1項に記載の発明において、前記操作手段は、前記位相設定手段による位相の設定がなされる場合、前記操作状態の更新タイミングとして、前記設定される位相によって指示される操作状態の変更タイミングを含めることを特徴とする。
The invention according to
上記発明では、更新タイミングを時間周期とする場合等と比較して、位相設定手段による位相に応じた操作状態の切り替えを正確に行なうことができる。 In the above invention, compared with the case where the update timing is set to a time period, the operation state can be switched accurately according to the phase by the phase setting means.
<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。
<First Embodiment>
Hereinafter, a first embodiment in which a control device for a rotating machine according to the present invention is applied to a control device for a rotating machine as an in-vehicle main machine will be described with reference to the drawings.
図1に、本実施形態にかかるモータジェネレータの制御システムの全体構成を示す。車載主機としてのモータジェネレータ10は、3相の永久磁石同期モータである。また、モータジェネレータ10は、突極性を有する回転機(突極機)である。詳しくは、モータジェネレータ10は、埋め込み磁石同期モータ(IPMSM)である。
FIG. 1 shows the overall configuration of a motor generator control system according to this embodiment. The
モータジェネレータ10は、インバータIVを介して端子電圧がたとえば百V以上となる高電圧バッテリ12に接続されている。インバータIVは、スイッチング素子S*p,S*n(*=u,v,w)の直列接続体を3組備えており、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S*#(*=u,v,w;#=p,n)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D*#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の回転角度(電気角θ)を検出する回転角度センサ14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16を備えている。更に、インバータIVの入力電圧(電源電圧VDC)を検出する電圧センサ18を備えている。
In this embodiment, the following is provided as detection means for detecting the state of the
上記各種センサの検出値は、図示しないインターフェースを介して低電圧システムを構成する制御装置20に取り込まれる。制御装置20では、これら各種センサの検出値に基づき、インバータIVを操作する操作信号を生成して出力する。ここで、インバータIVのスイッチング素子S*#を操作する信号が、操作信号g*#である。
The detection values of the various sensors are taken into the
上記制御装置20は、モータジェネレータ10のトルクを要求トルクTrに制御すべく、インバータIVを操作する。詳しくは、要求トルクTrを実現するための指令電流とモータジェネレータ10を流れる電流とが一致するように、インバータIVを操作する。すなわち、本実施形態では、モータジェネレータ10のトルクが最終的な制御量となるものであるが、トルクを制御すべく、モータジェネレータ10を流れる電流を直接の制御量として、これを指令電流に制御する。特に、本実施形態では、モータジェネレータ10を流れる電流を指令電流に制御すべく、インバータIVの操作状態を複数通りのそれぞれに設定した場合についてのモータジェネレータ10の電流を予測し、上記操作状態のうち予測電流が指令電流に近くなるものをインバータIVの実際の操作状態として採用するモデル予測制御を行う。
The
以下では、まず「1.低変調率での制御」について説明した後、「2.過変調領域での制御」について説明し、最後に本願の要部となる「3.矩形波制御」について説明する。
「1.低変調率での制御」
電流センサ16によって検出された相電流(電流iu,iv,iw)は、dq変換部22において、回転座標系の実電流id,iqに変換される。また、回転角度センサ14によって検出される電気角θは、速度算出部23の入力となり、これにより、回転速度(電気角速度ω)が算出される。一方、指令電流設定部24は、要求トルクTrを入力とし、dq座標系での指令電流idr,iqrを出力する。これら指令電流idr,iqr、実電流id,iq、及び電気角θは、モデル予測制御部30の入力となる。モデル予測制御部30では、これら入力パラメータに基づき、インバータIVの操作状態を規定する電圧ベクトルViを決定し、操作部26に出力する。操作部26では、入力された電圧ベクトルViに基づき、上記操作信号を生成してインバータIVに出力する。
In the following, “1. Control at a low modulation rate” will be described first, followed by “2. Control at an overmodulation region”, and finally “3. To do.
“1. Control at low modulation rate”
The phase currents (currents iu, iv, iw) detected by the
ここで、インバータIVの操作状態を表現する電圧ベクトルは、図2に示す8つの電圧ベクトルとなる。例えば、低電位側のスイッチング素子Sun,Svn,Swnがオン状態となる操作状態(図中、「下」と表記)を表現する電圧ベクトルが電圧ベクトルV0であり、高電位側のスイッチング素子Sup,Svp,Swpがオン状態となる操作状態(図中、「上」と表記)を表現する電圧ベクトルが電圧ベクトルV7である。これら電圧ベクトルV0,V7は、モータジェネレータ10の全相を短絡させるものであり、インバータIVからモータジェネレータ10に印加される電圧がゼロとなるものであるため、ゼロ電圧ベクトルと呼ばれている。これに対し、残りの6つの電圧ベクトルV1〜V6は、上側アームおよび下側アームの双方にオン状態となるスイッチング素子が存在する操作パターンによって規定されるものであり、有効電圧ベクトルと呼ばれている。なお、図2(b)に示すように、電圧ベクトルV1、V3,V5のそれぞれがU相、V相、W相の正側にそれぞれ対応している。
Here, the voltage vectors expressing the operation state of the inverter IV are eight voltage vectors shown in FIG. For example, a voltage vector representing an operation state (indicated as “lower” in the drawing) in which the low-potential side switching elements Sun, Svn, Swn are turned on is the voltage vector V0, and the high-potential side switching elements Sup, A voltage vector representing an operation state (indicated as “upper” in the drawing) in which Svp and Swp are turned on is a voltage vector V7. These voltage vectors V0 and V7 are for short-circuiting all phases of the
次に、モデル予測制御部30の処理の詳細について説明する。先の図1に示す操作状態設定部31では、インバータIVの操作状態を設定する。ここでは、先の図2に示した電圧ベクトルV0〜V7をインバータIVの操作状態として設定する。dq変換部32では、操作状態設定部31によって設定された電圧ベクトルをdq変換することで、dq座標系の電圧ベクトルVdq=(vd,vq)を算出する。こうした変換を行うべく、操作状態設定部31における電圧ベクトルV0〜V7を、例えば、先の図2において、「上」を「VDC/2」として且つ「下」を「−VDC/2」とすることで表現すればよい。この場合、例えば、電圧ベクトルV0は、(−VDC/2、−VDC/2、−VDC/2)となり、電圧ベクトルV1は、(VDC/2、−VDC/2、−VDC/2)となる。
Next, details of the processing of the model
予測部33では、電圧ベクトル(vd、vq)と、実電流id,iqと、電気角速度ωとに基づき、インバータIVの操作状態を操作状態設定部31によって設定される状態とした場合の電流id,iqを予測する。ここでは、下記(c1)、(c2)にて表現される電圧方程式を、電流の微分項について解いた下記の状態方程式(式(c3)、(c4))を離散化し、1ステップ先の電流を予測する。
vd=(R+pLd)id −ωLqiq …(c1)
vq=ωLdid +(R+pLq)iq +ωφ …(c2)
pid
=−(R/Ld)id +ω(Lq/Ld)iq +vd/Ld …(c3)
piq
=−ω(Ld/Lq)id−(Rd/Lq)iq+vq/Lq−ωφ/Lq…(c4)
ちなみに、上記の式(c1)、(c2)において、抵抗R、微分演算子p、d軸インダクタンスLd,q軸インダクタンスLqおよび電機子鎖交磁束定数φを用いた。
In the
vd = (R + pLd) id−ωLqiq (c1)
vq = ωLdid + (R + pLq) iq + ωφ (c2)
pid
= − (R / Ld) id + ω (Lq / Ld) iq + vd / Ld (c3)
piq
= −ω (Ld / Lq) id− (Rd / Lq) iq + vq / Lq−ωφ / Lq (c4)
Incidentally, in the above formulas (c1) and (c2), the resistance R, the differential operator p, the d-axis inductance Ld, the q-axis inductance Lq, and the armature flux linkage constant φ are used.
上記電流の予測は、操作状態設定部31によって設定される複数通りの操作状態のそれぞれについて行われる。 The prediction of the current is performed for each of a plurality of operation states set by the operation state setting unit 31.
一方、操作状態決定部34では、予測部33によって予測された予測電流ide,iqeと、指令電流idr,iqrとを入力として、インバータIVの操作状態を決定する。ここでは、操作状態設定部31によって設定された操作状態のそれぞれを評価関数Jによって評価し、評価のもっとも高かった操作状態を選択する。この評価関数Jとして、本実施形態では、評価が低いほど値が大きくなるものを採用する。具体的には、評価関数Jを、指令電流ベクトルIdqr=(idr,iqr)と、予測電流ベクトルIdqe=(ide,iqe)との差の内積値に基づき算出する。これは、指令電流ベクトルIdqrと予測電流ベクトルIdqeとの各成分の偏差が正、負の双方の値となりうることに鑑み、値が大きいほど評価が低いことを表現するための一手法である。これにより、指令電流ベクトルIdqrと予測電流ベクトルIdqeとの各成分の差が大きいほど、評価が低くなる評価関数Jを構築することができる。なお、本実施形態では、評価関数Jを上記内積値とオフセット値Δとの和とする。このオフセット値Δについては後に詳述する。
On the other hand, the operation
図3に、本実施形態にかかるモデル予測制御の処理手順を示す。この処理は、所定周期(制御周期Tc)で繰り返し実行される。 FIG. 3 shows a model prediction control processing procedure according to the present embodiment. This process is repeatedly executed at a predetermined cycle (control cycle Tc).
この一連の処理では、まずステップS10において、電気角θ(n)と、実電流id(n),iq(n)とを検出するとともに、前回の制御周期で決定された電圧ベクトルV(n)を出力する。続くステップS12においては、1制御周期先における電流(ide(n+1),iqe(n+1))を予測する。これは、上記ステップS10によって出力された電圧ベクトルV(n)によって、1制御周期先の電流がどうなるかを予測する処理である。ここでは、上記の式(c3)、(c4)にて表現されたモデルを前進差分法にて制御周期Tcで離散化したものを用いて、予測電流ide(n+1)、iqe(n+1)を算出する。この際、電流の初期値として、上記ステップS10において検出された実電流id(n),iq(n)を用いるとともに、dq軸上の電圧ベクトルとして、電圧ベクトルV(n)を、上記ステップS10において検出された電気角θ(n)に「ωTc/2」を加算した角度によってdq変換したものを用いる。 In this series of processing, first, in step S10, the electrical angle θ (n) and the actual currents id (n) and iq (n) are detected, and the voltage vector V (n) determined in the previous control cycle. Is output. In subsequent step S12, the current (ide (n + 1), iqe (n + 1)) in one control cycle ahead is predicted. This is a process of predicting what will happen to the current one control cycle ahead based on the voltage vector V (n) output in step S10. Here, the predicted currents ide (n + 1) and iqe (n + 1) are calculated by using the model expressed by the above equations (c3) and (c4) discretized by the forward difference method with the control cycle Tc. To do. At this time, the actual currents id (n) and iq (n) detected in step S10 are used as the initial value of the current, and the voltage vector V (n) is used as the voltage vector on the dq axis. And dq-transformed by using an angle obtained by adding “ωTc / 2” to the electrical angle θ (n) detected in step (b).
続くステップS14,S16では、次回の制御周期における電圧ベクトルを複数通りに設定した場合のそれぞれについて、2制御周期先の電流を予測する処理を行う。すなわち、まずステップS14において、次回の制御周期における電圧ベクトルV(n+1)を仮設定する。ここでは、今回の制御周期における電圧ベクトルV(n)にて表現される操作状態からのスイッチング状態の切り替え相数が「1」以下となるものを次回の制御周期における電圧ベクトルV(n+1)として仮設定する。 In subsequent steps S14 and S16, a process of predicting a current two control cycles ahead is performed for each of cases where a plurality of voltage vectors are set in the next control cycle. That is, first, in step S14, the voltage vector V (n + 1) in the next control cycle is temporarily set. Here, the voltage vector V (n + 1) in the next control cycle is defined as the voltage vector V (n + 1) in the next control cycle in which the number of switching phases from the operation state represented by the voltage vector V (n) in the current control cycle is equal to or less than “1”. Set temporarily.
たとえば、電圧ベクトルV(n)が有効電圧ベクトル(Vi;i=1〜6)である場合、電圧ベクトルV(n+1)を、電圧ベクトルVi−1、Vi,Vi+1(i:mod 6)とするか、ゼロ電圧ベクトルとする。ただし、ゼロ電圧ベクトルとしては、V(n)=V2k(k=1〜3)であるなら、電圧ベクトルV7を選択し、V(n)=V2k−1であるなら、電圧ベクトルV0を選択する。図4(a)に、V(n)=V1の場合について、電圧ベクトルV(n+1)として仮設定可能な4つの電圧ベクトルを示した。また、現在の電圧ベクトルV(n)がゼロ電圧ベクトル(電圧ベクトルV0)である場合、図4(b)に示すように、電圧ベクトルV(n+1)を、奇数の電圧ベクトルV1,V3,V5または電圧ベクトルV0とする。さらに、現在の電圧ベクトルV(n)がゼロ電圧ベクトル(電圧ベクトルV7)である場合、図4(c)に示すように、電圧ベクトルV(n+1)を、偶数の電圧ベクトルV2,V4,V6または電圧ベクトルV7とする。 For example, when the voltage vector V (n) is an effective voltage vector (Vi; i = 1 to 6), the voltage vector V (n + 1) is set to the voltage vectors Vi−1, Vi, Vi + 1 (i: mod 6). Or a zero voltage vector. However, as the zero voltage vector, if V (n) = V2k (k = 1 to 3), the voltage vector V7 is selected, and if V (n) = V2k−1, the voltage vector V0 is selected. . FIG. 4A shows four voltage vectors that can be temporarily set as the voltage vector V (n + 1) when V (n) = V1. Further, when the current voltage vector V (n) is a zero voltage vector (voltage vector V0), as shown in FIG. 4B, the voltage vector V (n + 1) is changed to odd voltage vectors V1, V3, V5. Alternatively, the voltage vector V0. Further, when the current voltage vector V (n) is a zero voltage vector (voltage vector V7), as shown in FIG. 4C, the voltage vector V (n + 1) is converted into an even voltage vector V2, V4, V6. Alternatively, the voltage vector V7 is used.
続くステップS16においては、上記ステップS12と同様にして予測電流ide(n+2)、iqe(n+2)を算出する。ただし、ここでは、電流の初期値として、上記ステップS12において算出された予測電流ide(n+1),iqe(n+1)を用いるとともに、dq軸上の電圧ベクトルとして、電圧ベクトルV(n+1)を、上記ステップS10において検出された電気角θ(n)に「3ωTc/2」を加算した角度によってdq変換したものを用いる。 In subsequent step S16, predicted currents ide (n + 2) and iqe (n + 2) are calculated in the same manner as in step S12. However, here, the predicted currents ide (n + 1) and iqe (n + 1) calculated in step S12 are used as the initial value of the current, and the voltage vector V (n + 1) is used as the voltage vector on the dq axis. What dq-transformed by the angle which added "3 (omega) Tc / 2" to the electrical angle (theta) (n) detected in step S10 is used.
続くステップS18においては、次回の制御周期における電圧ベクトルV(n+1)を決定する処理を行う。ここでは、ステップS14において仮設定された4つの電圧ベクトルのそれぞれに対応する予測電流ide(n+2),iqe(n+2)を用いて、評価関数Jの値を4つ算出し、これらのうち評価関数Jを最小化する電圧ベクトルを最終的な電圧ベクトルV(n+1)とする。続くステップS20においては、電圧ベクトルV(n),V(n+1)を、それぞれ電圧ベクトルV(n−1),V(n)とし、電気角θ(n)を電気角θ(n−1)とし、実電流id(n),iq(n)を、それぞれ実電流id(n−1)、iq(n−1)とする。 In the subsequent step S18, a process for determining the voltage vector V (n + 1) in the next control cycle is performed. Here, four values of the evaluation function J are calculated using the predicted currents ide (n + 2) and iqe (n + 2) corresponding to the four voltage vectors temporarily set in step S14, and among these, the evaluation function J Let the voltage vector that minimizes J be the final voltage vector V (n + 1). In the subsequent step S20, the voltage vectors V (n) and V (n + 1) are set as voltage vectors V (n-1) and V (n), respectively, and the electrical angle θ (n) is the electrical angle θ (n-1). And real currents id (n) and iq (n) are assumed to be real currents id (n-1) and iq (n-1), respectively.
なお、ステップS20の処理が完了する場合には、この一連の処理を一旦終了する。
「2.過変調領域での制御」
ところで、上記の式(c1)、(c2)に、指令電流idr,iqr(固定値)を入力することで、指令電圧ベクトル(vdr、vqr)のノルムが一義的に定まる。このノルムは、モータジェネレータ10の電気角θが「360°」回転することで、図5(a)に示す2次元固定座標系において「360°」回転する。ここで、インバータIVによって実現可能な出力電圧は、図5(a)に示すように、1辺の長さが「√(2/3)×VDC」の6角形内の領域に制限される。このため、指令電圧ベクトル(vdr、vqr)の終点が描く曲線(円)としての上限は、図5(a)に示した半径「VDC/√2」の円(6角形の内接円)となる。この状態は、インバータIVの出力線間電圧の基本波成分の振幅が入力電圧と一致していることを意味し、このときの変調率を「2/√3」と定義する。
In addition, when the process of step S20 is completed, this series of processes is once complete | finished.
“2. Control in the overmodulation region”
By the way, by inputting the command currents idr and iqr (fixed values) into the above formulas (c1) and (c2), the norm of the command voltage vector (vdr, vqr) is uniquely determined. This norm rotates “360 °” in the two-dimensional fixed coordinate system shown in FIG. 5A when the electrical angle θ of the
本実施形態では、変調率が「2/√3」よりも大きい領域を過変調領域とする。過変調領域においても変調率をさらに上昇させることができることが周知である。ただし、過変調領域である場合、すなわち、指令電流idr,iqrに応じた上記指令電圧ベクトルのノルムが上記円の半径よりも大きくなる場合、モータジェネレータ10の電気角によっては指令電流idr,iqrを実現することはできず、これに起因してモータジェネレータ10の制御量に電気角周波数の6倍の高調波成分が重畳される。すなわち、図5(b)に示す円にて表現される指令電圧ベクトルの場合、指令電圧ベクトルの終点が上記6角形の領域内に入る破線部分では指令どおりに電圧が出力され、6角形の領域からはみ出る1点鎖線部分は6角形に制約された電圧が出力され、これが電気角周波数の6倍の周期で繰り返される。このため、モータジェネレータ10の制御量に電気角周波数の6倍の高調波が重畳される。
In the present embodiment, an area where the modulation rate is larger than “2 / √3” is defined as an overmodulation area. It is well known that the modulation rate can be further increased in the overmodulation region. However, in the overmodulation region, that is, when the norm of the command voltage vector corresponding to the command currents idr and iqr is larger than the radius of the circle, the command currents idr and iqr may be changed depending on the electrical angle of the
この6次の高調波の重畳によって電流が変動したとしてもその平均値が指令電流idr,iqrとなるなら、モータジェネレータ10のトルクを要求トルクTrに制御することができる。ただし、上記評価関数Jを用いてインバータIVの操作状態を決定する場合、モータジェネレータ10の実際のトルクと要求トルクTrとの間に定常的な乖離が生じる。これは、予測電流ide(n+2),iqe(n+2)となると予測されるタイミングと現在時との間の時間間隔(予測間隔)が上記高調波の周期と比較して小さいことに起因している。すなわち、この場合、局所的なタイムスケースにおいて予測電流ide,iqeと指令電流idr,iqrとの差を最小にするための操作状態が選択される。ただし、インバータIVの出力電圧からの制約により実際の電流を指令電流とすることのできない領域とこれを上回る制御が可能な領域とが存在する。そして、上回る制御が可能な領域においては、指令電流と予測電流との差を最小とする操作状態が選択されるため、指令電流を上回る操作状態の使用が回避され、電流の平均値が指令電流に対して不足する。
Even if the current fluctuates due to the superposition of the sixth harmonic, if the average value becomes the command currents idr and iqr, the torque of the
ちなみに、上記定常偏差は、高調波の周期以上の長期間にわたって都度の予測電流ide,iqeと指令電流idr,iqrとの差を評価することで次回の操作状態を決定するなら解消しうる。ただし、この場合には演算負荷が過大となる。 Incidentally, the steady-state deviation can be eliminated if the next operation state is determined by evaluating the difference between the predicted currents ide and iq and the command currents idr and iqr each time over a long period of time equal to or higher than the period of the harmonics. However, in this case, the calculation load becomes excessive.
そこで本実施形態では、先の図1に示した処理によって過変調領域における定常偏差の抑制を図る。 Therefore, in this embodiment, the steady deviation in the overmodulation region is suppressed by the process shown in FIG.
すなわち、dq変換部22の出力する実電流idは、例えば1次遅れフィルタ等のローパスフィルタ40に取り込まれる。ローパスフィルタ40は、実電流idの高調波成分を減衰させつつ基本波成分を選択的に透過させるものであり、カットオフ周波数を電気角速度ωに応じて可変設定する。切替部42は、ローパスフィルタ40の出力信号(平均実電流idL)を予測部33に出力するか否かを切り替える。一方、dq変換部22の出力する実電流iqは、例えば1次遅れフィルタ等のローパスフィルタ44に取り込まれる。ローパスフィルタ44は、実電流iqの高調波成分を減衰させつつ基本波成分を選択的に透過させるものであり、カットオフ周波数を電気角速度ωに応じて可変設定する。切替部46は、ローパスフィルタ44の出力信号(平均実電流iqL)を予測部33に出力するか否かを切り替える。
That is, the actual current id output from the
これにより、切替部42,46によって平均実電流idL,iqLが予測部33に入力される場合には、予測部33では、実電流id,iqに基づく予測電流ide,iqeの算出に加えて、平均実電流idL,iqLに基づく平均予測電流ideL,iqeLの算出を行なう。
Thus, when the average actual currents idL and iqL are input to the
そして、平均実電流idL,iqLに基づき予測部33によって予測された平均予測電流ideLに重み係数α(>0)を乗算した値と、実電流id,iqに基づき予測部33によって予測された予測電流ideに重み係数「1−α(>0)」を乗算した値とが加算部48において加算される。これにより、平均予測電流ideLと予測電流ideとの加重平均処理を行なう。そして、セレクタ52では、加算部48の値と、予測電流ideとのいずれかを操作状態決定部34に選択的に出力する。
Then, a value obtained by multiplying the average predicted current ideL predicted by the
また、平均実電流idL,iqLに基づき予測部33によって予測された平均予測電流iqeLに重み係数α(>0)を乗算した値と、実電流id,iqに基づき予測部33によって予測された予測電流iqeに重み係数「1−α(>0)」を乗算した値とが加算部50において加算される。これにより、平均予測電流iqeLと予測電流iqeとの加重平均処理を行なう。そして、セレクタ54では、加算部50の値と、予測電流iqeとのいずれかを操作状態決定部34に選択的に出力する。
In addition, a value obtained by multiplying the average predicted current iqeL predicted by the
ここで、加算部48,50の出力は、予測部33によって予測された予測電流ide,iqeの高調波成分を除去しつつも、基本波成分の位相遅れが低減されたものとなっている。これは、ローパスフィルタ40,44によるフィルタ処理のなされない成分を含むためである。ここで、位相遅れ補償の効果は、上記重み係数αをゼロに近づけるほど大きくなる。
Here, the outputs of the
図6に、上記切替部42,46やセレクタ52,54の操作によるモデル予測手法の切り替え処理の手順を示す。この処理は、制御装置20において、たとえば所定周期で繰り返し実行される。
FIG. 6 shows a procedure for switching the model prediction method by operating the switching
この一連の処理では、まずステップS30において、平均電圧ベクトルVaを算出する。これは、上記の式(c1)、(c2)において微分演算子pを除去したものに、指令電流ベクトルIdqrを入力することで行なわれる。ここで、平均電圧ベクトルVaとは、インバータIVの出力電圧のうち電気角周波数を有する基本波成分の実効値のことである。すなわち、インバータIVは、1電気角周期よりも短い時間間隔でスイッチング状態を切り替えることで、その出力電圧が、電気角周波数成分を有する正弦波形状の電圧を模擬したものとなっている。インバータIVの模擬する上記正弦波形状の電圧が平均電圧ベクトルVaである。ちなみに、この平均電圧ベクトルVaのノルムは、変調率や電圧利用率と比例関係にある物理量である。ここで、変調率は、インバータIVの出力電圧についての基本波成分のフーリエ係数のことである。なお、このフーリエ係数の算出に際しては、基本波の振幅中心とインバータIVの出力電圧の変動幅の中央値とを一致させる。 In this series of processing, first, in step S30, an average voltage vector Va is calculated. This is performed by inputting the command current vector Idqr to the above equations (c1) and (c2) from which the differential operator p is removed. Here, the average voltage vector Va is an effective value of a fundamental wave component having an electrical angular frequency in the output voltage of the inverter IV. In other words, the inverter IV switches the switching state at a time interval shorter than one electrical angular cycle, so that the output voltage simulates a sinusoidal voltage having an electrical angular frequency component. The sinusoidal voltage simulated by the inverter IV is the average voltage vector Va. Incidentally, the norm of the average voltage vector Va is a physical quantity proportional to the modulation rate and the voltage utilization rate. Here, the modulation rate is a Fourier coefficient of the fundamental wave component for the output voltage of the inverter IV. In calculating the Fourier coefficient, the amplitude center of the fundamental wave and the median value of the fluctuation range of the output voltage of the inverter IV are matched.
続くステップS32においては、変調率Mを算出する。これは、電源電圧VDCと、平均電圧ベクトルVaとを用いて、「(|Va|/VDC)√(8/3)」となる。続くステップS34では、過変調領域であるか否かを判断する。そしてステップS34において肯定判断される場合には、ステップS36において、平均予測電流ideL,iqeLを用いて(加算部48,50の出力信号に基づき)インバータIVの操作状態を評価する。これに対し、ステップS36において否定判断される場合には、ステップS38において、予測電流ide,iqeのみを用いてインバータIVの操作状態を評価する。
In the subsequent step S32, the modulation factor M is calculated. This is “(| Va | / VDC) √ (8/3)” using the power supply voltage VDC and the average voltage vector Va. In a succeeding step S34, it is determined whether or not the region is an overmodulation region. If an affirmative determination is made in step S34, the operation state of the inverter IV is evaluated in step S36 using the average predicted currents ideL and iqeL (based on the output signals of the
なお、上記ステップS36,S38の処理が完了する場合には、この一連の処理を一旦終了する。
「3.矩形波制御」
ところで、周知のように、インバータIVの変調率を最大とすることのできる制御は、矩形波制御である。ただし、上記可変調領域での制御を行なう場合、評価関数Jを用いて電圧ベクトルを評価することに起因して、矩形波制御とはならないことが発明者らによって見出されている。そこで本実施形態では、矩形波制御においては、上記評価関数Jを定めるオフセット値Δを操作することで、評価手法を切り替える処理を行なう。
When the processes in steps S36 and S38 are completed, this series of processes is temporarily terminated.
"3. Rectangular wave control"
As is well known, the control that can maximize the modulation factor of the inverter IV is rectangular wave control. However, the inventors have found that when the control is performed in the above-described modulation region, the rectangular wave control is not performed due to the evaluation of the voltage vector using the evaluation function J. Therefore, in the present embodiment, in the rectangular wave control, the process of switching the evaluation method is performed by operating the offset value Δ that defines the evaluation function J.
図7に、本実施形態にかかる上記評価手法の切り替え処理の手順を示す。この処理は、たとえば所定周期でくり返し実行される。 FIG. 7 shows the procedure of the switching process of the evaluation method according to the present embodiment. This process is repeatedly executed, for example, at a predetermined cycle.
この一連の処理では、まずステップS40において、矩形波制御がなされている旨を示す矩形波フラグがオンであるか否かを判断する。そして、ステップS40において否定判断される場合、ステップS42において、変調率Mが規定値Mthよりも大きいか否かを判断する。ここで、規定値Mthは、平均予測電流ideL,iqeLを用いた評価を行なうことで実現可能な変調率の上限値程度に設定する。この上限値は、トルクおよび電気角速度ωによって定まる動作点に応じて変動する傾向があるため、規定値Mthを動作点に応じて可変設定することが望ましい。 In this series of processing, first, in step S40, it is determined whether or not a rectangular wave flag indicating that rectangular wave control is being performed is ON. If a negative determination is made in step S40, it is determined in step S42 whether or not the modulation factor M is greater than the specified value Mth. Here, the prescribed value Mth is set to about the upper limit value of the modulation rate that can be realized by performing the evaluation using the average predicted currents ideL and iqeL. Since this upper limit value tends to vary according to the operating point determined by the torque and the electrical angular velocity ω, it is desirable to variably set the specified value Mth according to the operating point.
ステップS42において肯定判断される場合、ステップS44において、矩形波フラグをオンする。続くステップS52においては、実電流id,iqから推定される推定トルクを要求トルクTrにフィードバック制御するための操作量として、インバータIVの出力電圧の位相指令θvを算出する。ここで、位相指令θvは、d軸に対する位相δと電気角θとの和とすればよい。また、d軸に対する位相δは、上記推定トルクと要求トルクTrとの差の比例要素および積分要素の和として算出すればよい。なお、推定トルクは、以下の式(c5)によって予測すればよい。 If a positive determination is made in step S42, the rectangular wave flag is turned on in step S44. In the following step S52, the phase command θv of the output voltage of the inverter IV is calculated as an operation amount for feedback-controlling the estimated torque estimated from the actual currents id and iq to the required torque Tr. Here, the phase command θv may be the sum of the phase δ with respect to the d axis and the electrical angle θ. Further, the phase δ with respect to the d axis may be calculated as the sum of the proportional element and the integral element of the difference between the estimated torque and the required torque Tr. The estimated torque may be predicted by the following equation (c5).
T=P{Φ・iq+(Ld−Lq)id・iq} …(c5)
ちなみに、上記の式(c5)においては、極対数Pを用いている。
T = P {Φ · iq + (Ld−Lq) id · iq} (c5)
Incidentally, the number P of pole pairs is used in the above formula (c5).
続くステップS54においては、操作状態のそれぞれに対応するオフセット値Δのうち、位相指令θv方向のベクトルVθvとのなす角度が最も小さい電圧ベクトルに対応するものをゼロとし、それ以外のものを規定値A(>0)とする。ここで規定値Aは、指令電流ベクトルIdqr=(idr,iqr)と、予測電流ベクトルIdqe=(ide,iqe)との差の内積値のとり得ると想定される値の最大値よりも大きく設定する。これにより、ベクトルVθvとのなす角度が最も小さい電圧ベクトルを常時選択することができる。 In the subsequent step S54, among the offset values Δ corresponding to the respective operation states, those corresponding to the voltage vector having the smallest angle with the vector Vθv in the phase command θv direction are set to zero, and other values are set to the specified values. Let A (> 0). Here, the specified value A is set to be larger than the maximum value of values that can be assumed as the inner product value of the difference between the command current vector Idqr = (idr, iqr) and the predicted current vector Idqe = (ide, iqe). To do. Thereby, it is possible to always select the voltage vector having the smallest angle with the vector Vθv.
一方、上記ステップS40において肯定判断される場合、ステップS46において、予測電流ide,iqeのベクトルの位相と指令電流idr,iqrのベクトルの位相との差が所定値以下であるか否かを判断する。この判断は、指令電流idr,iqrのベクトルの位相に応じて所定範囲を定めておくことで行なうことができる。そして、ステップS46において否定判断される場合には、ステップS52に移行する一方、ステップS46において肯定判断される場合には、ステップS48において矩形波フラグをオフとする。そして、ステップS48の処理が完了する場合や、ステップS42において否定判断される場合には、ステップS50においてオフセット値Δをゼロとする。 On the other hand, if an affirmative determination is made in step S40, it is determined in step S46 whether the difference between the phase of the vector of the predicted currents ide and iqe and the phase of the vector of the command currents idr and iqr is equal to or less than a predetermined value. . This determination can be made by setting a predetermined range according to the phase of the vectors of the command currents idr and iqr. If a negative determination is made in step S46, the process proceeds to step S52. If an affirmative determination is made in step S46, the rectangular wave flag is turned off in step S48. When the process of step S48 is completed or when a negative determination is made in step S42, the offset value Δ is set to zero in step S50.
なお、ステップS50、S54の処理が完了する場合、この一連の処理を一旦終了する。 In addition, when the process of step S50, S54 is completed, this series of processes is once complete | finished.
図8〜12に、本実施形態の効果を示す。ここで、図8は、本実施形態の効果を評価するための運転領域を示すものであり、ケース1が図9に、ケース2が図10に、ケース3が図11にそれぞれ対応している。
The effect of this embodiment is shown in FIGS. Here, FIG. 8 shows an operation region for evaluating the effect of the present embodiment.
詳しくは、ケース1として、図9(b)に示すように、予測電流ide,iqeのみによる評価のなされる正弦波モードから平均予測電流ideL,iqeLを用いた評価のなされる過変調モードを経て、上記矩形波制御を行なう場合を示した。これに対し、図9(a)には、矩形波制御を継続した場合を示している。また、ケース2として、図10(a)に示すように、正弦波モードから過変調モードを経て矩形波制御を行なう場合と、図10(b)に示すように、矩形波制御から過変調モードを経て正弦波モードに移行する場合とを示した。また、ケース3として、トルクを増大させる場合(図11(a))とトルクを減少させる場合(図11(b))とのそれぞれについて、矩形波制御を継続する場合を示した。
Specifically, as
なお、図12(a)は、先の図7に示す処理を行なった場合を示し、図12(b)は、オフセット値Δを常時ゼロとした場合を示す。図示されるように、先の図7に示す処理によってオフセット値Δを操作することで、スイッチング回数を低減することができ、各相のスイッチング状態の切り替え周期を1電気角周期の「1/2」とすることができる。 12A shows a case where the processing shown in FIG. 7 is performed, and FIG. 12B shows a case where the offset value Δ is always zero. As shown in the figure, the number of switchings can be reduced by manipulating the offset value Δ by the process shown in FIG. 7, and the switching cycle of the switching state of each phase is set to “1/2 of one electrical angle cycle. ".
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)位相指令θv方向のベクトルVθvとの位相差が最も小さい電圧ベクトルによって表現されるインバータIVの操作状態の評価を最も高くした。これにより、トルクフィードバック制御の操作量として矩形波制御におけるインバータIVの出力電圧の位相を操作することができる。
<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。
(1) The evaluation of the operation state of the inverter IV expressed by the voltage vector having the smallest phase difference from the vector Vθv in the phase command θv direction is the highest. Thereby, the phase of the output voltage of the inverter IV in the rectangular wave control can be manipulated as an operation amount of the torque feedback control.
<Second Embodiment>
Hereinafter, the second 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、モデル予測制御による操作状態の更新周期(制御周期Tc)に対応する時間を電気角速度ωに応じて可変設定することで、回転角度周期とする。 In the present embodiment, the rotation angle period is set by variably setting the time corresponding to the operation state update period (control period Tc) by the model predictive control according to the electrical angular velocity ω.
図13に、本実施形態にかかる更新周期の切り替え処理の手順を示す。この処理は、たとえば所定周期でくり返し実行される。 FIG. 13 shows a procedure of update cycle switching processing according to the present embodiment. This process is repeatedly executed, for example, at a predetermined cycle.
この一連の処理では、まずステップS60において矩形波フラグがオンとなっているか否かを判断する。そしてステップS60において肯定判断される場合、ステップS62において、制御周期Tcを、「2π/N」とする。なお、ステップS62の処理が完了する場合や、ステップS60において否定判断される場合には、この一連の処理を一旦終了する。 In this series of processing, it is first determined in step S60 whether or not the rectangular wave flag is on. If an affirmative determination is made in step S60, the control cycle Tc is set to “2π / N” in step S62. When the process of step S62 is completed or when a negative determination is made in step S60, this series of processes is temporarily terminated.
上記処理によれば、矩形波制御において、「2π/N」毎に、インバータIVの操作状態が更新されることとなる。このため、制御周期Tcを固定された時間によって定める場合と比較して、インバータIVの出力電圧の位相を操作する状況下、スイッチング状態の実際の切替位相と位相指令θvによって指示されるスイッチング状態の切替位相との誤差の変動を低減することができる。 According to the above processing, in the rectangular wave control, the operation state of the inverter IV is updated every “2π / N”. Therefore, compared with the case where the control cycle Tc is determined by a fixed time, the actual switching phase of the switching state and the switching state indicated by the phase command θv under the situation where the phase of the output voltage of the inverter IV is manipulated. It is possible to reduce fluctuations in error from the switching phase.
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)の効果に加えて、さら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 effect (1) of the first embodiment.
(2)インバータIVの操作状態の更新タイミングをモータジェネレータ10の回転角度周期で設定した。これにより、インバータIVの出力電圧の位相の誤差が電気角速度ωに起因して変動すること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。
(2) The update timing of the operation state of the inverter IV is set by the rotation angle cycle of the
<Third Embodiment>
Hereinafter, the third 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、電圧ベクトルV1〜V6のうち位相指令θv方向のベクトルVθvとのなす角度が最小となるものが切り替わるタイミングをモデル予測制御による操作状態の更新タイミングとする割り込み処理を行なう。 In the present embodiment, interrupt processing is performed in which the timing at which the angle between the voltage vectors V1 to V6 and the vector Vθv in the direction of the phase command θv becomes the minimum is changed to the operation state update timing by model predictive control.
図14に、本実施形態にかかる更新周期の切り替え処理の手順を示す。この処理は、たとえば所定周期でくり返し実行される。 FIG. 14 shows the procedure of the update cycle switching process according to this embodiment. This process is repeatedly executed, for example, at a predetermined cycle.
この一連の処理では、まずステップS70において矩形波フラグがオンとなっているか否かを判断する。そしてステップS70においてオンとなっている場合、ステップS72において、位相指令θv方向のベクトルVθvとのなす角度が最小となる電圧ベクトルが変化したか否かを判断する。そして、ステップS72において肯定判断される場合、ステップS74において、インバータIVの操作状態を更新する(電圧ベクトルV(n+1)を出力する)。なお、ステップS74の処理が完了する場合や、ステップS70,S72において否定判断される場合には、この一連の処理を一旦終了する。 In this series of processing, it is first determined in step S70 whether or not the rectangular wave flag is on. If ON in step S70, it is determined in step S72 whether or not the voltage vector that minimizes the angle formed by the vector Vθv in the phase command θv direction has changed. If an affirmative determination is made in step S72, the operation state of inverter IV is updated (outputs voltage vector V (n + 1)) in step S74. When the process of step S74 is completed or when a negative determination is made in steps S70 and S72, this series of processes is temporarily ended.
上記処理によれば、インバータIVの出力電圧の位相と位相指令θvとの誤差を十分に低減することができ、より正確な位相操作を行なうことができる。 According to the above processing, the error between the phase of the output voltage of the inverter IV and the phase command θv can be sufficiently reduced, and more accurate phase operation can be performed.
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)の効果に加えて、さら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 effect (1) of the first embodiment.
(3)位相指令θvによってスイッチング状態の切替が指示されるタイミングを、インバータIVの操作状態の更新タイミングに含めた。これにより、操作量としての位相の精度を向上させることができることから、トルクフィードバック制御の制御性を向上させることができる。
<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。
(3) The timing at which switching of the switching state is instructed by the phase command θv is included in the update timing of the operation state of the inverter IV. Thereby, since the precision of the phase as an operation amount can be improved, the controllability of torque feedback control can be improved.
<Fourth Embodiment>
Hereinafter, the fourth 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、矩形波制御の実行時において、予測電流ide(n+2),iqe(n+2)と指令電流idr,iqrとの差が許容範囲を超える場合、指令電流idr,iqrと、予測電流ide,iqeとの差がもっとも小さくなる操作状態を選択する。このため、本実施形態では、矩形波制御用の指令電流idr,iqrを設定する。すなわち、矩形波制御では、トルクフィードバック制御によるインバータIVの出力電圧の位相の操作に応じて弱め界磁制御がなされることとなる。そしてこの際の指令電流idr,iqrは、たとえば最小電流最大トルク制御等を実現すべく設定された指令電流設定部24の出力とは相違する。このため、矩形波制御時に流れる電流が正常であるか否かを判断するうえでは、矩形波制御用の指令電流が必要となる。そこで本実施形態では、矩形波制御時には、図15に示す処理によって指令電流idr,iqrを設定する。
In the present embodiment, when the rectangular wave control is executed, if the difference between the predicted currents ide (n + 2) and iqe (n + 2) and the command currents idr and iqr exceeds the allowable range, the command currents idr and iqr and the predicted current ide , Iqe, the operation state with the smallest difference is selected. For this reason, in this embodiment, the command currents idr and iqr for rectangular wave control are set. That is, in the rectangular wave control, field-weakening control is performed according to the operation of the phase of the output voltage of the inverter IV by torque feedback control. The command currents idr and iqr at this time are different from the output of the command
図15に、矩形波制御時の指令電流の設定処理の手順を示す。この処理は、たとえば所定周期でくり返し実行される。 FIG. 15 shows a procedure for setting a command current during rectangular wave control. This process is repeatedly executed, for example, at a predetermined cycle.
この一連の処理では、まずステップS80において、矩形波フラグがオンとなっているか否かを判断する。そしてステップS80において肯定判断される場合、ステップS82において、弱め界磁制御の磁束ノルム指令値Φfwcを以下の式(c6)にて算出する。 In this series of processing, first, in step S80, it is determined whether or not the rectangular wave flag is on. When an affirmative determination is made in step S80, a magnetic flux norm command value Φfwc for field weakening control is calculated by the following equation (c6) in step S82.
ここでは、ノルム目標値Nr、d軸正方向と鎖交磁束ベクトルとのなす角度θf(=arctan(Lqiq/(Ldid+φ)))を用いている。
Here, the norm target value Nr, the angle θf (= arctan (Lqiq / (Ldid + φ))) formed by the d-axis positive direction and the flux linkage vector are used.
以下、この式の導出について説明する。 Hereinafter, derivation of this equation will be described.
モータジェネレータ10の端子電圧Vamは、誘起電圧Voおよび電流Iを用いると、電流の変動による影響を無視する場合、以下の式(c7)にて表現される。
Vam=Vo+RI …(c7)
上記の式(c7)は、d軸正方向と鎖交磁束ベクトルとのなす角度θf(=arctan(Lqiq/(Ldid+φ)))を用いて、以下の式(c8)となる。
When the induced voltage Vo and the current I are used, the terminal voltage Vam of the
Vam = Vo + RI (c7)
The above equation (c7) becomes the following equation (c8) using an angle θf (= arctan (Lqiq / (Ldid + φ))) formed by the d-axis positive direction and the flux linkage vector.
ただし、上記の式(c8)において、モータジェネレータ10の正回転がプラス符号に対応し、逆回転がマイナス符号に対応する。
However, in the above formula (c8), the forward rotation of the
上記の式(c8)を、誘起電圧Voについて解くと、以下の式(c9)を得る。 When the above equation (c8) is solved for the induced voltage Vo, the following equation (c9) is obtained.
続くステップS84では、磁束ノルム指令値Φfwcと要求トルクTrとに基づき、指令電流idr,iqrをマップ演算する。これにより、指令電流idr,iqrは、変調率が矩形波制御の変調率と同一となる場合において要求トルクTrとするうえで要求される電流となる。 In the subsequent step S84, the command currents idr and iqr are map-calculated based on the magnetic flux norm command value Φfwc and the required torque Tr. As a result, the command currents idr and iqr are currents required for the required torque Tr when the modulation rate is the same as the modulation rate of the rectangular wave control.
なお、上記ステップS84の処理が完了する場合や、ステップS80において否定判断される場合には、この一連の処理を一旦終了する。 When the process of step S84 is completed or when a negative determination is made in step S80, this series of processes is temporarily terminated.
図16に、実施形態にかかる上記評価手法の切り替え処理の手順を示す。この処理は、たとえば所定の時間周期(制御周期Tc)でくり返し実行される。なお、図16において、先の図7に示した処理に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いる。 FIG. 16 shows a procedure of the evaluation method switching process according to the embodiment. This process is repeatedly executed, for example, at a predetermined time cycle (control cycle Tc). In FIG. 16, processes corresponding to the processes shown in FIG. 7 are given the same step numbers for convenience.
この一連の処理では、ステップS42において肯定判断される場合、ステップS44aにおいて、矩形波フラグをオンとするとともに、予測電流ide(n+2),iqe(n+2)のみによって評価関数Jを算出する瞬時値評価に切り替える。これは、指令電流idr,iqrと予測電流ide,iqeとの差が許容範囲から外れるか否かを瞬時値によって評価するための設定である。 In this series of processes, when an affirmative determination is made in step S42, the rectangular wave flag is turned on in step S44a, and the instantaneous value evaluation that calculates the evaluation function J only by the predicted currents ide (n + 2) and iqe (n + 2) is performed. Switch to. This is a setting for evaluating whether or not the difference between the command currents idr, iqr and the predicted currents ide, iqe is out of the allowable range by an instantaneous value.
続くステップS52の処理の後、ステップS54aにおいて、オフセット値Δがゼロ以外とされる場合の規定値Aを、要求トルクTrおよび電気角速度ωに応じて可変設定する。この規定値Aは、予測電流ide(n+2),iqe(n+2)と指令電流idr,iqrとの差についての許容上限値に設定される。ここで、要求トルクTrは、電流の絶対値と相関を有するパラメータである。このため、たとえ許容上限値が上記差を指令電流のベクトルノルムで除算した値(誤差割合)としては固定値である場合であっても、規定値Aは、要求トルクTrに応じて可変設定されることが望ましいこととなる。また、電気角速度ωは電流の変化速度と相関を有するパラメータである。このため、電気角速度ωに応じて規定値Aを可変設定することで、正常時において上記差が上記規定値Aを上回ることのない値を適切に設定することができる。なお、規定値Aは、予測電流ide(n+2),iqe(n+2)と指令電流idr,iqrとの差についての正常時における最大値以上となっている。この最大値は、トルクおよび電気角速度ωに応じて定まる動作点に応じて変化するため、この観点からも、規定値Aを、要求トルクTrおよび電気角速度ωに応じて可変設定することが望ましい。 After the process of subsequent step S52, in step S54a, the specified value A when the offset value Δ is set to a value other than zero is variably set according to the required torque Tr and the electrical angular velocity ω. This specified value A is set to an allowable upper limit value for the difference between the predicted currents ide (n + 2) and iqe (n + 2) and the command currents idr and iqr. Here, the required torque Tr is a parameter having a correlation with the absolute value of the current. Therefore, even if the allowable upper limit is a fixed value (error ratio) obtained by dividing the above difference by the vector norm of the command current, the specified value A is variably set according to the required torque Tr. It would be desirable to The electrical angular velocity ω is a parameter having a correlation with the current change rate. For this reason, by variably setting the prescribed value A according to the electrical angular velocity ω, it is possible to appropriately set a value at which the difference does not exceed the prescribed value A during normal operation. The specified value A is equal to or greater than the maximum value at the normal time for the difference between the predicted currents ide (n + 2) and iqe (n + 2) and the command currents idr and iqr. Since this maximum value changes according to the operating point determined according to the torque and the electrical angular velocity ω, it is desirable to variably set the specified value A according to the required torque Tr and the electrical angular velocity ω also from this viewpoint.
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)の効果に加えて、さら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 effect (1) of the first embodiment.
(4)予測電流ide(n+2),iqe(n+2)と指令電流idr,iqrとの差が規定値A以下であることを条件に、位相指令θvによって定まる操作状態に決定した。これにより、モータジェネレータ10を流れる電流が指令電流idr,iqrから大きく乖離する事態を回避することができる。
<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。
(4) The operation state determined by the phase command θv is determined on condition that the difference between the predicted currents ide (n + 2) and iqe (n + 2) and the command currents idr and iqr is equal to or less than the specified value A. Thereby, it is possible to avoid a situation in which the current flowing through
<Fifth Embodiment>
Hereinafter, a fifth embodiment will be described with reference to the drawings, focusing on differences from the first embodiment.
図17に、本実施形態にかかるシステム構成を示す。なお、図17において、先の図1に示した処理に対応する処理については、便宜上同一の符号を付している。 FIG. 17 shows a system configuration according to the present embodiment. Note that, in FIG. 17, processes corresponding to the processes shown in FIG.
図示されるように、トルク/磁束予測部64では、予測電流ide,iqeに基づき、モータジェネレータ10の磁束ベクトルΦとトルクTとを予測する。ここで、磁束ベクトルΦ=(Φd、Φq)は、下記の式(c10)、(c11)にて予測され、トルクは、下記の式(c12)によって予測される。
As shown in the figure, the torque / magnetic
Φd=Ld・id+φ …(c10)
Φq=Lq・iq …(c11)
T=P(Φd・iq−Φq・id) …(c12)
一方、磁束マップ24aでは、要求トルクTrに基づき、指令磁束ベクトルΦrを設定する。ここで、指令磁束ベクトルΦrは、要求トルクTrを満たすもののうち、例えば最小の電流で最大のトルクが得られる最大トルク制御を実現する等の要求によって設定されるものである。
Φd = Ld · id + φ (c10)
Φq = Lq · iq (c11)
T = P (Φd · iq−Φq · id) (c12)
On the other hand, in the magnetic flux map 24a, the command magnetic flux vector Φr is set based on the required torque Tr. Here, the command magnetic flux vector Φr is set according to a request for realizing, for example, maximum torque control that can obtain the maximum torque with the minimum current among those satisfying the required torque Tr.
操作状態決定部34aでは、評価関数Jに基づき最終的な操作状態を決定する。ここで、評価関数Jは、予測トルクTeと要求トルクTrとの差と、予測磁束ベクトルΦeと指令磁束ベクトルΦrとの各成分の差とに基づき定量化される。詳しくは、これらの差の2乗のそれぞれに重み係数a,bを乗算した値同士の和に基づき決定される。ここで、重み係数a,bは、トルクと磁束との大きさが相違することに鑑みたものである。すなわち例えば、トルクの数値の方が大きくなる単位設定をする場合、トルク偏差の方が大きくなりやすいため、重み係数a,bを用いない場合には、磁束の制御性が低い電圧ベクトルであっても評価がさほど低くならない等、デメリットが生じるおそれがある。このため、重み係数a、bを、評価関数Jの複数の入力パラメータの絶対値の大きさの相違を補償する手段として用いる。なお、トルクと磁束との関係式が「T=P×Ia×Φ×sin(θv−θi);Ia:電流振幅、θi:電流位相角」であることに鑑みれば、「a=1、b=|P×Ia×sin(θv−θi)|」とすることが望ましい。
The operation
ここで、本実施形態では、過変調領域においては、評価関数Jの入力パラメータを、磁束予測部64によって予測された予測トルクTeと予測磁束Φde,Φqeのそれぞれを位相遅れ補償器66,68,70によってフィルタ処理したものへと切り替える。なお、変調率が小さい領域等では、セレクタ72,72,76の操作によって、評価関数Jの入力パラメータを、磁束予測部64によって予測された予測トルクTeと予測磁束Φde,Φqeとに切り替える。
Here, in the present embodiment, in the overmodulation region, the input parameter of the evaluation function J is set to the predicted torque Te predicted by the magnetic
また矩形波制御は、評価関数Jにおけるオフセット値Δを操作することで行なうことができる。
<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。
The rectangular wave control can be performed by manipulating the offset value Δ in the evaluation function J.
<Other embodiments>
Each of the above embodiments may be modified as follows.
「オフセット値Δの可変設定パラメータについて」
要求トルクTrおよび電気角速度ωに限らない。たとえばトルクと相関を有するパラメータとして、推定トルクや、モータジェネレータ10を流れる電流を用いてもよい。また、電流の変化速度をより正確に把握する上では、電気角速度ωに加えて電源電圧VDCを用いることが有効である。
“Variable setting parameter of offset value Δ”
The torque is not limited to the required torque Tr and the electrical angular velocity ω. For example, an estimated torque or a current flowing through the
さらに、矩形波制御よりも小さい変調率において可変手段を適用するなら、変調率に応じて可変設定することも有効である。ここでの変調率は、制御量(トルク、電流等)の6次の変動量の大きさと相関を有するパラメータである。なお、この場合であっても、可変手段によって最高の評価となる操作状態によってインバータIVが操作される場合、可変手段は、インバータIVの出力電圧の位相を操作する手段となる。 Furthermore, if the variable means is applied at a modulation rate smaller than that of the rectangular wave control, it is effective to variably set according to the modulation rate. Here, the modulation factor is a parameter having a correlation with the magnitude of the sixth-order fluctuation amount of the control amount (torque, current, etc.). Even in this case, when the inverter IV is operated in accordance with the operation state that is the highest evaluation by the variable means, the variable means is a means for operating the phase of the output voltage of the inverter IV.
「可変手段について」
矩形波制御を行なう場合に限らないことについては、「オフセット値Δの可変設定パラメータについて」の欄に記載したとおりである。
"Variable means"
What is not limited to the case where the rectangular wave control is performed is as described in the column “variable setting parameter of offset value Δ”.
「位相設定手段について」
トルクフィードバック制御の操作量として位相を設定するものに限らない。たとえば、上記第4の実施形態における矩形波制御時の指令電流idr,iqrを、上記の式(c1)、(c2)において微分演算子pを削除したものに代入することで算出される電圧の位相とするものであってもよい。この場合、トルクの開ループ操作量として位相が操作されることとなる。
"Phase setting method"
The operation amount of torque feedback control is not limited to the one that sets the phase. For example, the voltage calculated by substituting the command currents idr and iqr at the time of the rectangular wave control in the fourth embodiment into those obtained by deleting the differential operator p in the above formulas (c1) and (c2). It may be a phase. In this case, the phase is manipulated as an open loop manipulated variable of torque.
「仮設定される操作状態について」
スイッチング状態の切り替え相数が「1」以下となるものに限らず、「2」以下となるものであってもよい。また、電圧ベクトルV0〜V7の全てであってもよい。
“Temporarily set operation status”
The number of switching phases in the switching state is not limited to “1” or less, and may be “2” or less. Moreover, all of voltage vectors V0-V7 may be sufficient.
「予測手段について」
次回の電圧ベクトルV(n+1)によって生じる制御量のみを予測するものに限らない。たとえば、数制御周期先の更新タイミングにおけるインバータIVの操作による制御量まで順次予測するものであってもよい。
About prediction means
It is not limited to predicting only the control amount generated by the next voltage vector V (n + 1). For example, the control amount by the operation of the inverter IV at the update timing after several control cycles may be predicted sequentially.
「決定手段について」
たとえば、上記第1の実施形態において、予測電流ide(n+2)と指令電流idr(n+2)との差と、予測電流iqe(n+2)と指令電流iqr(n+2)との差との加重平均処理値を、乖離度合いの評価対象とするパラメータとしてもよい。要は、乖離度合いが大きいほど評価が低くなることを定量化すべく、乖離度合いと評価との間に正または負の相関関係があるパラメータによって定量化すればよい。
About the decision means
For example, in the first embodiment, the weighted average processing value of the difference between the predicted current ide (n + 2) and the command current idr (n + 2) and the difference between the predicted current iqe (n + 2) and the command current iqr (n + 2). May be used as a parameter for evaluation of the degree of deviation. In short, in order to quantify that the evaluation becomes lower as the degree of divergence is larger, it may be quantified by a parameter having a positive or negative correlation between the degree of divergence and the evaluation.
たとえば、制御量とその指令値との差を、制御量とその指令値との差を指令値で除算した値によって定量化するなら、制御量の絶対値にかかわらず、同一の大きさで同一の誤差(指令値に対する誤差の割合)を定量化することができる。このため、この場合には、オフセット値Δを固定値としたとしても、上記第4の実施形態に準じた効果をうることも可能となる。 For example, if the difference between a controlled variable and its command value is quantified by dividing the difference between the controlled variable and its command value by the command value, the same magnitude and the same regardless of the absolute value of the controlled variable Error (ratio of error to command value) can be quantified. Therefore, in this case, even if the offset value Δ is set to a fixed value, it is possible to obtain an effect according to the fourth embodiment.
「制御量について」
指令値と予測値とに基づきインバータIVの操作を決定するために用いる制御量としては、トルクおよび磁束と、電流とのいずれかに限らない。例えば、トルクのみまたは磁束のみであってもよい。また例えば、トルクおよび電流であってもよい。ここで、制御量を電流以外とする場合等において、センサによる直接の検出対象を電流以外としてもよい。
"About controlled variables"
The control amount used for determining the operation of the inverter IV based on the command value and the predicted value is not limited to any of torque, magnetic flux, and current. For example, only torque or magnetic flux may be used. For example, torque and current may be used. Here, when the control amount is other than the current, the direct detection target by the sensor may be other than the current.
上記各実施形態では、回転機の究極の制御量(予測対象であるか否かにかかわらず、最終的に所望の量とされることが要求される制御量)を、トルクとしたが、これに限らず、例えば回転速度等としてもよい。 In each of the above embodiments, the ultimate control amount of the rotating machine (the control amount that is ultimately required to be a desired amount regardless of whether or not it is a prediction target) is the torque. For example, the rotational speed may be used.
「過変調制御について」
決定手段の入力パラメータとしての制御量とその指令値との差から制御量の高調波成分を低減する手段としては、予測電流ide,iqeの算出に用いる初期値となる実電流id,iqにローパスフィルタ処理を施すものに限らない。たとえば、実電流id,iqをハイパスフィルタ処理することで抽出される高周波成分を、制御量とその指令値との差から減算する手段であってもよい。
"Overmodulation control"
As means for reducing the harmonic component of the controlled variable from the difference between the controlled variable as the input parameter of the determining means and its command value, low-pass is applied to the actual currents id and iq which are initial values used for calculating the predicted currents ide and iq It is not restricted to what performs a filter process. For example, it may be a means for subtracting a high frequency component extracted by high-pass filtering the actual currents id and iq from the difference between the control amount and its command value.
また、決定手段の入力パラメータとしての制御量とその指令値との差から制御量の高調波成分を低減する手段を備えるものにも限らない。たとえば特開2011-019319号公報に記載されているように、制御量とその指令値との差を入力とする比例要素と、制御量とその指令値との差を入力とする積分要素とについて、それらの絶対値同士を加算したものによって評価関数を構成するものであってもよい。 Further, the present invention is not limited to the one provided with means for reducing the harmonic component of the control amount from the difference between the control amount as the input parameter of the determining means and its command value. For example, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2011-019319, a proportional element that inputs a difference between a controlled variable and its command value and an integral element that receives a difference between the controlled variable and its command value The evaluation function may be configured by adding the absolute values thereof.
「回転機について」
3相回転機に限らない。たとえば5つの端子のそれぞれの巻線が互いに接続された5相回転機等、4相以上の回転機であってもよい。こうした場合であっても、各固定子に対応する電圧ベクトルの優先領域を、同電圧ベクトルの進角側および遅角側にそれぞれ「π/N:Nは相数」の角度の領域とすることが望ましい。
また、上記実施形態では、固定子巻線同士がスター結線されたものを想定したが、これに限らず、たとえばデルタ結線されたものであってもよい。この場合、回転機の端子に印加される電圧と相に印加される電圧とは相違するものの、各固定子に対応する電圧ベクトルの優先領域を、同電圧ベクトルの進角側および遅角側にそれぞれ「π/N:Nは相数」の角度の領域とすることが望ましいことには変わりない。
"About rotating machines"
It is not limited to a three-phase rotating machine. For example, it may be a four-phase or more rotating machine such as a five-phase rotating machine in which the windings of the five terminals are connected to each other. Even in such a case, the priority area of the voltage vector corresponding to each stator should be an area of “π / N: N is the number of phases” on the advance side and the retard side of the voltage vector, respectively. Is desirable.
Further, in the above-described embodiment, it is assumed that the stator windings are star-connected. However, the present invention is not limited to this and may be, for example, delta-connected. In this case, although the voltage applied to the terminal of the rotating machine is different from the voltage applied to the phase, the priority area of the voltage vector corresponding to each stator is set to the advance side and the retard side of the voltage vector. In each case, it is desirable to set an angle region of “π / N: N is the number of phases”.
回転機としては、埋め込み磁石同期機に限らず、表面磁石同期機や、界磁巻線型同期機等、任意の同期機であってよい。更に、同期機にも限らず、誘導モータ等、誘導回転機であってもよい。 The rotating machine is not limited to an embedded magnet synchronous machine, and may be an arbitrary synchronous machine such as a surface magnet synchronous machine or a field winding type synchronous machine. Furthermore, it is not limited to a synchronous machine, but may be an induction rotating machine such as an induction motor.
回転機としては、ハイブリッド車に搭載されるものに限らず、電気自動車に搭載されるものであってもよい。また、回転機としては車両の主機として用いられるものに限らない。 The rotating machine is not limited to that mounted on a hybrid vehicle, but may be mounted on an electric vehicle. Further, the rotating machine is not limited to that used as the main machine of the vehicle.
「そのほか」
たとえばモデル予測制御において、変調率が規定値以上となることで従来の矩形波制御を行なってもよい。
"others"
For example, in the model predictive control, the conventional rectangular wave control may be performed when the modulation rate is equal to or higher than a specified value.
直流電圧源としては、高電圧バッテリ12に限らず、例えば高電圧バッテリ12の電圧を昇圧するコンバータの出力端子であってもよい。
The DC voltage source is not limited to the
10…モータジェネレータ、12…高電圧バッテリ(直流電圧源の一実施形態)、14…制御装置(回転機の制御装置の一実施形態)。
DESCRIPTION OF
Claims (10)
固定座標系における電圧ベクトルにて表現される前記直流交流変換回路の操作状態を仮設定した場合の前記制御量を予測する予測手段と、
該予測手段によって予測される制御量に基づき、該予測される制御量に対応する操作状態を評価し、評価の高い操作状態を前記直流交流変換回路の操作状態として決定する決定手段と、
該決定された操作状態となるように前記直流交流変換回路を操作する操作手段と、
前記決定手段が前記決定を行なうために前記操作状態を評価するに際し、特定の操作状態の評価を高くして且つ、該評価を高くする操作状態を前記回転機の回転角度に応じて可変設定する可変手段とを備えることを特徴とする回転機の制御装置。 A DC / AC converter circuit including a switching element that selectively connects a terminal of a rotating machine to each of a positive electrode and a negative electrode of a DC voltage source, by turning on / off the switching element of the DC / AC converter circuit. In a control device for a rotating machine that controls a control amount having at least one of a flowing current, a torque of the rotating machine, and a magnetic flux of the rotating machine,
Predicting means for predicting the control amount when temporarily setting the operation state of the DC-AC converter circuit represented by a voltage vector in a fixed coordinate system;
A determination unit that evaluates an operation state corresponding to the predicted control amount based on the control amount predicted by the prediction unit, and determines a highly evaluated operation state as an operation state of the DC-AC converter circuit;
Operating means for operating the DC-AC converter circuit so as to be in the determined operating state;
When the determination means evaluates the operation state in order to make the determination, the evaluation of the specific operation state is increased, and the operation state that increases the evaluation is variably set according to the rotation angle of the rotating machine. A control device for a rotating machine comprising a variable means.
前記可変手段は、前記特定の操作状態に対応する前記予測される制御量とその指令値との差が規定値以下である場合、前記特定の操作状態の評価を最も高くするものであることを特徴とする請求項1または2記載の回転機の制御装置。 The determining means determines the operation state having the highest evaluation as the operation state of the DC-AC conversion circuit,
The variable means has the highest evaluation of the specific operation state when a difference between the predicted control amount corresponding to the specific operation state and a command value thereof is a predetermined value or less. The control device for a rotating machine according to claim 1 or 2, characterized in that:
前記可変手段は、前記特定の操作状態以外の操作状態に対応する前記差の絶対値から前記特定の操作状態に対応する前記差の絶対値を減算した相対誤差が前記規定値だけ増加補正されたものを前記決定手段による評価にゆだねることを特徴とする請求項3または4記載の回転機の制御装置。 The determination means increases the evaluation as the difference between the predicted control amount and the command value is small,
In the variable means, the relative error obtained by subtracting the absolute value of the difference corresponding to the specific operation state from the absolute value of the difference corresponding to the operation state other than the specific operation state is corrected to increase by the specified value. 5. The control device for a rotating machine according to claim 3, wherein an object is subjected to evaluation by the determining means.
前記可変手段は、前記直流交流変換回路の操作状態のうち前記位相設定手段によって設定される位相から定まるものの評価を高くすることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の回転機の制御装置。 A phase setting means for setting a phase of an output voltage vector of the DC-AC converter circuit as an operation amount for controlling the control amount;
The rotation according to any one of claims 1 to 5, wherein the variable means increases the evaluation of the operating state of the DC / AC converter circuit determined by the phase set by the phase setting means. Machine control device.
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