JP2013005503A - Rotary electric machine controller - Google Patents
Rotary electric machine controller Download PDFInfo
- Publication number
- JP2013005503A JP2013005503A JP2011131853A JP2011131853A JP2013005503A JP 2013005503 A JP2013005503 A JP 2013005503A JP 2011131853 A JP2011131853 A JP 2011131853A JP 2011131853 A JP2011131853 A JP 2011131853A JP 2013005503 A JP2013005503 A JP 2013005503A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- current phase
- magnet
- magnet temperature
- current
- torque
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Landscapes
- Control Of Ac Motors In General (AREA)
Abstract
Description
本発明は、回転電機の制御装置に関し、より詳しくは、マグネットトルクとリラクタンストルクとを発生させる回転電機の制御装置に関する。 The present invention relates to a rotating electrical machine control device, and more particularly to a rotating electrical machine control device that generates a magnet torque and a reluctance torque.
ロータコアに永久磁石を埋め込んだ磁石埋め込み型モータ(以下、IPMモータという)は、コイルと永久磁石の吸引力/反発力に起因するマグネットトルクに加えて、ステータ・ロータ間ギャップの磁気抵抗の変化により発生するリラクタンストルクを得ることができる。このため、IPMモータは、高出力性能が要求される用途、例えば、ハイブリット車等の電動車両の走行用モータに好適である。 A magnet-embedded motor (hereinafter referred to as an IPM motor) in which a permanent magnet is embedded in a rotor core is based on a change in the magnetic resistance of the gap between the stator and rotor in addition to the magnet torque caused by the attractive force / repulsive force of the coil and permanent magnet. The generated reluctance torque can be obtained. For this reason, the IPM motor is suitable for an application where high output performance is required, for example, a traveling motor for an electric vehicle such as a hybrid vehicle.
IPMモータでは、マグネットトルクとリラクタンストルクとを合成した合成トルクが最大となるように電流位相を設定する必要がある。但し、マグネットトルクは、例えば、磁石温度により変化するため、リラクタンストルクとの割合が変わる。このため、合成トルクが最大となる電流位相にズレが生じる。 In the IPM motor, it is necessary to set the current phase so that the combined torque obtained by combining the magnet torque and the reluctance torque becomes maximum. However, since the magnet torque varies depending on, for example, the magnet temperature, the ratio with the reluctance torque varies. For this reason, a deviation occurs in the current phase at which the combined torque becomes maximum.
このような状況に鑑みて、特許文献1には、永久磁石の減磁を検出し、検出される減磁に応じて電流位相を変化させる突極型永久磁石モータの制御装置が開示されている。また、特許文献1には、突極型PMモータの電圧方程式を変形して現在の磁束を求め、或いは、ホール素子、磁気抵抗素子等のセンサにより現在の磁束を検出し、減磁する前の磁束を用いて減磁率を演算することが開示されている。
In view of such a situation,
特許文献1に開示された技術によれば、マグネットトルクの変化に応じて電流位相を変更することができる。しかしながら、当該技術は、永久磁石の減磁が発生して、例えば、モータ電圧等に減磁の影響が現れてからフィードバック制御するものであり、制御の迅速性の観点から改良の余地がある。また、電圧方程式はモータ回転数を含むが、電動車両等の用途では、車両の運転状況に応じてモータ回転数が頻繁に変化するため、制御の安定性に欠けることが想定される。
According to the technique disclosed in
即ち、本発明の目的は、磁石温度が変化してマグネットトルクが増減した場合に、磁石温度に基づき電流位相を素早く変更して回転電機の駆動効率を向上させることが可能な回転電機の制御装置を提供することである。 That is, an object of the present invention is to provide a control device for a rotating electrical machine that can quickly change the current phase based on the magnet temperature and improve the driving efficiency of the rotating electrical machine when the magnet temperature changes and the magnet torque increases or decreases. Is to provide.
本発明に係る回転電機の制御装置は、マグネットトルクとリラクタンストルクとの合成トルクに基づいて、回転電機の駆動を制御する制御装置において、ロータの磁石温度を取得する手段と、取得された磁石温度に基づいて、電流位相を合成トルクが最大となる最適電流位相に設定する電流位相設定手段とを有することを特徴とする。 A control device for a rotating electrical machine according to the present invention includes a means for acquiring a magnet temperature of a rotor in a control device that controls driving of the rotating electrical machine based on a combined torque of a magnet torque and a reluctance torque, and an acquired magnet temperature. And a current phase setting means for setting the current phase to an optimum current phase that maximizes the combined torque.
上記構成によれば、磁石温度に基づいて、合成トルクが最大となるように電流位相を設定することで、磁石温度が変化してマグネットトルクが増減した場合に、回転電機の駆動効率を素早く向上させることができる。電流位相設定手段は、例えば、磁石温度が予め定めた閾値未満の範囲において、磁石温度が高くなるほど、リラクタンストルクが最大となる電流位相に近づくように電流位相を設定する。 According to the above configuration, by setting the current phase based on the magnet temperature so as to maximize the combined torque, when the magnet temperature changes and the magnet torque increases or decreases, the drive efficiency of the rotating electrical machine is quickly improved. Can be made. For example, the current phase setting means sets the current phase so that the reluctance torque becomes closer to the maximum current phase as the magnet temperature increases in a range where the magnet temperature is less than a predetermined threshold.
また、電流位相設定手段は、磁石温度が予め定めた閾値以上であるときに、電流位相を最適電流位相よりも遅角側に設定することが好ましい。
また、電流位相設定手段は、磁石温度が予め定めた閾値以上であるときに、電流位相を0度に設定することが好ましい。
Further, it is preferable that the current phase setting means sets the current phase on the retard side with respect to the optimum current phase when the magnet temperature is equal to or higher than a predetermined threshold value.
The current phase setting means preferably sets the current phase to 0 degrees when the magnet temperature is equal to or higher than a predetermined threshold.
上記構成によれば、不可逆的な減磁を防止することができる。電流位相が進角側にシフトして90度に近づくほど逆磁界が大きくなり減磁も大きくなる。即ち、磁石温度が閾値以上の高温である場合には、高温に起因する減磁と逆磁界に起因する減磁とが発生して、不可逆的な減磁に至るおそれがある。このため、磁石温度が閾値以上であるときには、電流位相を遅角側にシフトさせて又は0度に設定して、逆磁界に起因する減磁を抑制し、不可逆的な減磁を防止する。 According to the above configuration, irreversible demagnetization can be prevented. As the current phase shifts toward the advance side and approaches 90 degrees, the reverse magnetic field increases and the demagnetization increases. That is, when the magnet temperature is higher than the threshold, demagnetization due to the high temperature and demagnetization due to the reverse magnetic field may occur, leading to irreversible demagnetization. For this reason, when the magnet temperature is equal to or higher than the threshold, the current phase is shifted to the retard side or set to 0 degree to suppress demagnetization caused by the reverse magnetic field and prevent irreversible demagnetization.
本発明に係る回転電機の駆動制御装置によれば、磁石温度が変化してマグネットトルクが増減した場合に、磁石温度に基づき電流位相を素早く変更して回転電機の駆動効率を向上させることが可能である。また、磁石温度が予め定めた閾値以上であるときに、電流位相を最適電流位相よりも遅角側に設定する又は電流位相を0度に設定することにより、不可逆的な減磁を防止することができる。 According to the rotary electric machine drive control device of the present invention, when the magnet temperature changes and the magnet torque increases or decreases, the current phase can be quickly changed based on the magnet temperature to improve the drive efficiency of the rotary electric machine. It is. In addition, when the magnet temperature is equal to or higher than a predetermined threshold value, irreversible demagnetization is prevented by setting the current phase to the retard side of the optimum current phase or by setting the current phase to 0 degree. Can do.
以下、図面を用いて、本発明に係る回転電機の制御装置の実施形態につき、詳細に説明する。実施形態では、ハイブリッド車両等の電動車両に搭載されるモータ駆動システム10を例示するが、本発明の適用はこれに限定されない。図1では、モータ11の駆動を制御する制御装置20の構成図を示すが、例えば、ハイブリッド車両に搭載されるジェネレータについても同じ構成図が適用できる。
Hereinafter, embodiments of a control apparatus for a rotating electrical machine according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Although the embodiment illustrates the
まず、図1を参照して、モータ駆動システム10の構成を詳細に説明する。
First, the configuration of the
図1に示すように、モータ駆動システム10は、モータ11と、モータ11に電力を供給する蓄電装置であるバッテリ12と、交流・直流変換装置であるインバータ13と、バッテリ12の直流電圧を昇圧するコンバータ14と、モータ11の駆動を制御する制御装置20とを備える。また、モータ駆動システム10は、制御装置20によるモータ11の制御に必要な情報を検出するためのセンサとして、回転センサ15、電流センサ16、及び温度センサ17等を備える。
As shown in FIG. 1, the
なお、ハイブリッド車両には、走行用動力源であるエンジン、エンジンと2つの回転電機(モータ11及びジェネレータ)との間で動力を分配する動力分配機構、アクセル開度や車速、バッテリ12の充電率(SOC:State Of Charge)等に基づいて統合的に車両の走行機能を制御するパワーマネジメントコントロールコンピュータ等が搭載されている。
The hybrid vehicle has an engine that is a driving power source, a power distribution mechanism that distributes power between the engine and the two rotating electric machines (the
モータ11は、マグネットトルクとリラクタンストルクとを発生させる回転電機である。モータ11は、バッテリ12から供給される電力により回転駆動される。具体的には、バッテリ12の直流電流がインバータ13によって三相交流電流に変換されてモータ11に供給される。モータ11は、例えば、U相、V相、W相のコイルを含むステータと、永久磁石を含むロータとで構成される。なお、ステータコア及びロータコアのいずれも、電磁鋼板の積層体から構成できる。
The
モータ11のロータには、例えば、ロータ軸の周縁部に軸方向に沿って延びる磁石用スロットが形成されており、永久磁石は、この磁石用スロットに挿入されている。永久磁石は、例えば、ロータ軸の周縁部に所定の間隔をあけて配置され、各永久磁石の間には、突極部が形成される。モータ11には、ステータの回転磁界がロータに作用したときに、マグネットトルクとリラクタンストルクとが発生する。
In the rotor of the
インバータ13は、モータ11の各相に対応して、U相上下アームと、V相上下アームと、W相上下アームとを含む。そして、各相上下アームは、複数のスイッチング素子を含む。スイッチング素子としては、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)、電力用MOS(Metal Oxide Semiconductor)トランジスタ、又は電力用バイポーラトランジスタ等の半導体素子を用いることができる。スイッチング素子のオン/オフは、制御装置20から出力されるスイッチング制御信号S1〜S6により制御される。
インバータ13は、例えば、モータ11のトルク指令τ*が正の場合には、スイッチング制御信号S1〜S6に基づいて、スイッチング素子をオン/オフすることで、バッテリ12の直流電圧を交流電圧に変換し、モータ11から正のトルクが出力されるように駆動制御する。一方、回生制動時には、モータ11のトルク指令τ*が負に設定される。この場合、インバータ13は、モータ11が発電した交流電圧を直流電圧に変換し、その変換した直流電圧をコンバータ14に供給する。コンバータ14は、その直流電圧を降圧した後、バッテリ12に供給する。
For example, when the torque command τ * of the
回転センサ15は、モータ11のロータ回転角θを検出するセンサである。電流センサ16は、モータ11に流れる電流を検出するセンサである。なお、各相の電流Iu,Iv,Iwの瞬時値の和は0であるので、電流センサ16は2相分のモータ電流(例えば、V相電流Iv及びW相電流Iw)を検出するように配置すればよい。
The
温度センサ17は、モータ11のステータに設置され、ステータのコイル温度Tsを管理するために用いられる。温度センサ17としては、例えば、サーミスタを適用することができる。なお、温度センサ17により検出された温度は、ロータの永久磁石の温度(磁石温度T)を求めるために使用できる。
The
制御装置20は、例えば、パワーマネジメントコントロールコンピュータからの出力要求に従ってモータ11の制御を行う電子制御ユニット(ECU:Electronic Control Unit)であり、CPU、入出力ポート、メモリ等を備える。制御装置20は、出力要求であるトルク指令τ*に従って、インバータ13のスイッチング動作を制御するスイッチング制御信号を生成し、インバータ13を用いてモータ11を制御する。この制御を実行するため、制御装置20は、電流指令生成部21と、PI演算部22と、第1座標変換部23と、PWM信号生成部24と、第2座標変換部25と、回転数演算部26とを備える。
The
また、制御装置20は、ロータの永久磁石の磁石温度Tが変化してマグネットトルクτMが増減する場合に、磁石温度Tに基づいて、合成トルクτが最大となるように電流位相βを素早く制御し、モータ11を高効率で駆動させる機能を有する。制御装置20は、当該機能を実現するために、磁石温度取得手段27と、電流位相設定手段28とを有する。なお、本実施形態では、磁石温度取得手段27及び電流位相設定手段28は、電流指令生成部21のブロックに含まれる。
In addition, when the magnet temperature T of the permanent magnet of the rotor changes and the magnet torque τ M increases or decreases, the
PWM制御では、例えば、トルク指令τ*に応じた正弦波状の電圧指令と、三角波であるキャリアとを比較し、正弦波が三角波より大のときを1(ON)、小のときを0(OFF)とするパルス信号を生成する。電圧指令は、モータ11の各相に対応して、相互に120°の位相差を有する正弦波信号として供給される。生成したパルス信号に基づいて、スイッチング素子をオン/オフすることで、各相に擬似正弦波電圧としてのパルス幅変調電圧が印加される。制御装置20による制御手法として、キャリアの周波数とモータ11の回転周波数とを同期させる同期PWM制御を適用することができる。
In PWM control, for example, a sine wave voltage command corresponding to the torque command τ * is compared with a carrier that is a triangular wave, and 1 (ON) when the sine wave is larger than the triangular wave, and 0 (OFF) when the sine wave is smaller than the triangular wave. ) Is generated. The voltage command is supplied as a sine wave signal having a phase difference of 120 ° with respect to each phase of the
電流指令生成部21は、例えば、予め記憶されたマップ等に従って、モータ11に対するトルク指令τ*及びモータ11の回転数Nmから電流指令I*を求める。そして、詳しくは後述するように、電流指令I*及び磁石温度Tからd軸電流指令Id*及びq軸電流指令Iq*を生成する。電流位相βはd軸電流とq軸電流との比率で決まるから、電流指令生成部21は、電流指令I*及び磁石温度Tから電流位相指令β*を生成すると言える。予め定められたマップとしては、各電流値についてトルクと回転数との関係を規定したτ‐N制御マップが例示できる。
The current
なお、モータ11の回転数Nmは、回転数演算部26によって回転センサ15で検出されたロータ回転角θに基づいて算出される。また、第2座標変換部25では、ロータ回転角θを用いた座標変換(3相→2相)により、電流センサ16で検出されたV相電流Iv、W相電流Iwに基づいて、d軸電流Id及びq軸電流Iqが算出される。
The rotation speed Nm of the
PI演算部22は、制御偏差に応じたd軸電圧指令Vd*及びq軸電圧指令Vq*を生成する。PI演算部22には、電流指令生成部21で生成されたd軸電流指令Id*及びq軸電流指令Iq*と、第2座標変換部25によって算出されたd軸電流Id及びq軸電流Iqとの偏差ΔId(ΔId=Id*−Id),ΔIq(ΔIq=Iq*−Iq)が入力される。そして、PI演算部22は、d軸電流偏差ΔId及びq軸電流偏差ΔIqのそれぞれについて、所定ゲインによるPI演算(比例積分演算)を行なって制御偏差を求め、この制御偏差に応じたd軸電圧指令Vd*及びq軸電圧指令Vq*を生成する。
The
第1座標変換部23は、モータ11のロータ回転角θを用いた座標変換(2相→3相)を行って、PI演算部22で作成されたd軸電圧指令Vd*及びq軸電圧指令Vq*を、モータ11の各相に対応する電圧指令Vu*,Vv*,Vw*に変換する。
The first coordinate
PWM信号生成部24は、第1座標変換部23から供給される各相の電圧指令Vu*,Vv*,Vw*と、キャリアとの比較に基づいて、例えば、インバータ13の6つのスイッチング素子をオン/オフさせるためのスイッチング制御信号S1〜S6を生成する。そして、インバータ13が、スイッチング制御信号S1〜S6に従ってスイッチングされることにより、モータ11にトルク指令τ*に従ったトルクを出力するための交流電圧が印加される。
For example, the PWM
ここで、図1に加えて図2〜図5を適宜参照し、磁石温度取得手段27及び電流位相設定手段28の構成を詳説する。
Here, the configurations of the magnet
磁石温度取得手段27は、モータ11のロータに設けられた永久磁石の磁石温度Tを取得する機能を有する。磁石温度取得手段27は、例えば、モータ11のステータに取り付けられた温度センサ17により検出されるコイル温度Tsを用いて、磁石温度Tを推定することができる。コイル温度から磁石温度Tを推定する方法としては、入力電流及びその周波数からモータ11の損失を演算し、損失から発熱量を演算して、当該発熱量とコイル温度Tsとに基づき磁石温度Tを推定する方法が例示できる。モータ11の発熱量は、コイル周りの損失による発熱量と、コアの損失による発熱量と、磁石周りの損失による発熱量とを加算したものに概ね等しいため、モータ11の全体の発熱量及びコイル温度Tsから磁石温度Tを推定できる。
The magnet
また、磁石温度取得手段27は、モータ11の逆起電圧から磁石温度Tを推定することもできる。逆起電圧、回転数Nm、及び磁石温度Tの間には、一定の関係が成立するため、逆起電圧と回転数Nmとに基づいて磁石温度Tを推定できる。コイル温度Ts又は逆起電圧から磁石温度Tを推定する場合には、コイル温度Ts又は逆起電圧と、磁石温度Tとの関係を実験等により予め求めておき、この関係を規定したマップを準備しておくことが好適である。
Further, the magnet temperature acquisition means 27 can also estimate the magnet temperature T from the back electromotive voltage of the
また、磁石温度取得手段27は、実測した磁石温度Tを取得することもできる。磁石温度を実測する方法としては、ロータに熱電対及びスリップリングを設置する方法、磁石周りに温度センサを設置して無線で検出情報を制御装置20に送信する方法等が例示できる。或いは、コイル温度Tsと磁石温度Tとが同程度である場合には、温度センサ17による検出値を磁石温度Tとしてもよい。
The magnet temperature acquisition means 27 can also acquire the actually measured magnet temperature T. Examples of the method for actually measuring the magnet temperature include a method of installing a thermocouple and a slip ring on the rotor, a method of installing a temperature sensor around the magnet, and transmitting detection information to the
電流位相設定手段28は、磁石温度取得手段27により取得された磁石温度Tに基づいて、電流位相βを各磁石温度Tにおける最適電流位相βZに設定する機能を有する。最適電流位相βZとは、マグネットトルクτMとリラクタンストルクτRとを足し合わせた合成トルクτが最大となる電流位相である。合成トルクτは、極対数をp、永久磁石の磁束をφ、d軸インダクタンスをLd、q軸インダクタンスをLqとして、τ=p{φIq+(Ld−Lq)IdIq}で示される。τM=pφIq=pφIcosβ、τR=p(Ld−Lq)IdIq=p(Ld−Lq)Isin2β、でそれぞれ示される。そして、合成トルクτを電流位相βで微分した値(dτ/dβ)が0であるときの電流位相βが最適電流位相βZである。 The current phase setting means 28 has a function of setting the current phase β to the optimum current phase β Z at each magnet temperature T based on the magnet temperature T acquired by the magnet temperature acquisition means 27. The optimum current phase β Z is a current phase at which the combined torque τ obtained by adding the magnet torque τ M and the reluctance torque τ R is maximum. The combined torque τ is represented by τ = p {φIq + (Ld−Lq) IdIq} where the number of pole pairs is p, the magnetic flux of the permanent magnet is φ, the d-axis inductance is Ld, and the q-axis inductance is Lq. τ M = pφIq = pφIcos β and τ R = p (Ld−Lq) IdIq = p (Ld−Lq) Isin2β. The current phase beta when a value obtained by differentiating the resultant torque τ in current phase β (dτ / dβ) is 0 is optimal current phase beta Z.
電流位相設定手段28は、トルク指令τ*、回転数Nmが変化する場合には、磁石温度Tと、トルク指令τ*及び回転数Nmから求められる電流指令I*とに基づいて電流位相βを設定する。つまり、電流位相設定手段28は、磁石温度Tと電流指令I*とに基づいて、d軸電流指令Id*及びq軸電流指令Iq*を生成する。 When the torque command τ * and the rotational speed Nm change, the current phase setting means 28 determines the current phase β based on the magnet temperature T and the current command I * obtained from the torque command τ * and the rotational speed Nm. Set. That is, the current phase setting means 28 generates the d-axis current command Id * and the q-axis current command Iq * based on the magnet temperature T and the current command I * .
図2及び図3に示すように、マグネットトルクτMは、電流位相βが0度において最大となり、磁石温度Tが変化すると増減する。一方、リラクタンストルクτRは、電流位相βが45度において最大となり、磁石温度Tにより変化しない。つまり、最適電流位相βZは、磁石温度Tが変化すると0〜45度の範囲で変化する。電流位相設定手段28は、磁石温度Tに応じて、電流位相βを0〜45度の範囲で設定する。 As shown in FIGS. 2 and 3, the magnet torque τ M becomes maximum when the current phase β is 0 degree, and increases and decreases as the magnet temperature T changes. On the other hand, the reluctance torque τ R becomes maximum when the current phase β is 45 degrees and does not change with the magnet temperature T. That is, the optimum current phase β Z changes in the range of 0 to 45 degrees when the magnet temperature T changes. The current phase setting means 28 sets the current phase β in the range of 0 to 45 degrees according to the magnet temperature T.
例えば、磁石温度T1<磁石温度T2である場合、マグネットトルクτMは、マグネットトルクτM1(磁石温度T1のときのマグネットトルク)>マグネットトルクτM2(磁石温度T2のときのマグネットトルク)となる。このため、磁石温度T1における最適電流位相βZ1よりも、磁石温度T2における最適電流位相βZ2が進角側にシフトする。つまり、電流位相設定手段28は、磁石温度Tが高くなるほど、リラクタンストルクτRが最大となる電流位相βRに近づくように、電流位相βを進角側にシフトさせる。 For example, when magnet temperature T1 <magnet temperature T2, the magnet torque τ M is magnet torque τ M1 (magnet torque at magnet temperature T1)> magnet torque τ M2 (magnet torque at magnet temperature T2). . For this reason, the optimum current phase β Z2 at the magnet temperature T2 is shifted to the advance side rather than the optimum current phase β Z1 at the magnet temperature T1. That is, the current phase setting means 28, as the magnet temperature T becomes higher, so as to approach the current phase beta R reluctance torque tau R is maximized, to shift the current phase beta to the advance side.
電流位相設定手段28は、例えば、電流位相βと磁石温度Tとの関係を規定するβ‐Tマップを用いて、電流位相βを設定することが好適である。図4に例示するβ‐Tマップは、所定の電流値についてのマップであり、磁石温度Tが閾値Th未満の範囲で、磁石温度Tに応じた最適電流位相βZを規定している。即ち、各電流レベルに対応して複数のβ‐Tマップが存在し、電流位相設定手段28は、電流指令I*に応じたβ‐Tマップを選択する。 The current phase setting means 28 preferably sets the current phase β using, for example, a β-T map that defines the relationship between the current phase β and the magnet temperature T. The β-T map illustrated in FIG. 4 is a map for a predetermined current value, and defines an optimum current phase β Z corresponding to the magnet temperature T in a range where the magnet temperature T is less than the threshold Th. That is, a plurality of β-T maps exist corresponding to each current level, and the current phase setting means 28 selects a β-T map corresponding to the current command I * .
図4に例示するβ‐Tマップでは、磁石温度Tが閾値Th未満の範囲で、磁石温度Tが高くなるほど最適電流位相βZが大きくなる。そして、最適電流位相βZは、磁石温度Tが高くなるほど電流位相βRに近づき、曲線の傾きも大きくなる。これは、磁石温度Tが高くなるほど減磁の程度が大きくなることに起因する。一方、当該β‐Tマップでは、磁石温度Tが閾値Th以上の範囲で、電流位相βが0度(以下、0度のときの電流位相を電流位相β0とする)とされる。 In the β-T map illustrated in FIG. 4, the optimum current phase β Z increases as the magnet temperature T increases in the range where the magnet temperature T is less than the threshold Th. The optimum current phase β Z approaches the current phase β R as the magnet temperature T increases, and the slope of the curve increases. This is because the degree of demagnetization increases as the magnet temperature T increases. On the other hand, the in beta-T map, the extent magnet temperature T is equal to or larger than the threshold Th, current phase beta is 0 degrees (hereinafter, the current phase in the case of 0 degrees between the current phase beta 0 to) are.
電流位相設定手段28は、磁石温度Tが閾値Th(例えば、150℃)以上となったときに、電流位相βを最適電流位相βZよりも遅角側に設定する。電流位相設定手段28は、例えば、磁石温度Tが閾値Th以上の範囲では、磁石温度Tによらず電流位相βを一定値に設定する、又は磁石温度Tが高くなるほど電流位相βを遅角側にシフトさせる。より好ましくは、磁石温度Tが閾値Th以上となったときに、電流位相βを0度に設定する。電流位相設定手段28は、例えば、図4に例示するβ‐Tマップを用いて当該設定を実行する。
The current
つまり、電流位相設定手段28は、磁石温度Tが閾値Th未満であるときに、磁石温度Tに応じて電流位相βを最適電流位相βZに設定する。或いは、上限閾値である閾値Thに加えて下限閾値を設けて、下限閾値<T<上限閾値の範囲で電流位相βを磁石温度Tに応じた最適電流位相βZに設定してもよい。 That is, the current phase setting means 28 sets the current phase β to the optimum current phase β Z according to the magnet temperature T when the magnet temperature T is lower than the threshold Th. Alternatively, a lower limit threshold value may be provided in addition to the threshold value Th that is the upper limit threshold value, and the current phase β may be set to the optimum current phase β Z corresponding to the magnet temperature T within the range of the lower limit threshold value <T <the upper limit threshold value.
図5に、所定の電流値における電流位相βと逆磁界との関係を示す。図5に示すように、電流位相βが進角側にシフトして90度に近づくほど逆磁界が大きくなる。そして、逆磁界が大きくなると減磁も大きくなる。電流位相設定手段28は、磁石温度Tが閾値Th以上の高温である場合には、部品保護の観点から、例えば、電流位相βを0度(電流位相β0)に設定して逆磁界に起因する減磁を抑制する。つまり、電流位相設定手段28は、q軸電流指令Iq*を0として、電流指令I*に等しいq軸電流指令Iq*を生成する。
FIG. 5 shows the relationship between the current phase β and the reverse magnetic field at a predetermined current value. As shown in FIG. 5, the reverse magnetic field increases as the current phase β shifts toward the advance side and approaches 90 degrees. And as the reverse magnetic field increases, the demagnetization also increases. When the magnet temperature T is a high temperature equal to or higher than the threshold Th, the current
次に、上記構成を備えた制御装置20による電流位相βの制御について、図6のフローチャートを参照しながら詳説する。なお、図6は、電流指令生成部21における制御手順を示すものである。
Next, the control of the current phase β by the
まず、温度センサ17により検出されるコイル温度Tsを取得して、磁石温度Tを求める(S10)。この手順は、磁石温度取得手段27の機能により実行される。磁石温度取得手段27は、上記のように、コイル温度Ts又は逆起電圧と、磁石温度Tとの関係を規定したマップを用いて、磁石温度Tを求めることができる。
First, the coil temperature Ts detected by the
続いて、磁石温度Tが閾値Th以上であるか否か(S11)により、電流位相βを最適電流位相βZ(S12)又は電流位相β0(S14)に設定する。この手順は、電流位相設定手段28の機能により実行される。電流位相設定手段28は、上記のように、閾値Thを境として、最適電流位相βZと電流位相β0とそれぞれを規定するβ‐Tマップを用いて電流位相βを設定することができる。或いは、磁石温度Tが閾値Th以上であるか否かを判定する手順を別途設けて、複数のβ‐Tマップから判定結果に応じたマップを選択して電流位相βを設定してもよい。 Subsequently, the current phase β is set to the optimum current phase β Z (S12) or the current phase β 0 (S14) depending on whether the magnet temperature T is equal to or higher than the threshold Th (S11). This procedure is executed by the function of the current phase setting means 28. As described above, the current phase setting means 28 can set the current phase β using the β-T map that defines the optimum current phase β Z and the current phase β 0 with the threshold Th as a boundary. Alternatively, a procedure for determining whether or not the magnet temperature T is equal to or higher than the threshold Th may be separately provided, and a current phase β may be set by selecting a map corresponding to the determination result from a plurality of β-T maps.
そして、S12で設定された最適電流位相βZ(S13)又はS14で設定された電流位相β0(S15)から、d軸電流指令Id*及びq軸電流指令Iq*を生成する。 Then, the d-axis current command Id * and the q-axis current command Iq * are generated from the optimum current phase β Z (S13) set in S12 or the current phase β 0 (S15) set in S14.
以上のように、制御装置20は、磁石温度取得手段27と、電流位相設定手段28とを有するため、磁石温度Tに基づいて、合成トルクτが最大となるように電流位相βを設定することができる。ゆえに、磁石温度Tが変化してマグネットトルクτMが増減した場合に、モータ11の駆動効率を素早く向上させることができる。また、電流位相設定手段28は、磁石温度Tが予め定めた閾値Th以上であるときに、電流位相βを0度に設定するため、逆磁界に起因する減磁を抑制して、不可逆的な減磁を防止することができる。
As described above, since the
上記実施形態は、本発明の目的を損なわない範囲で設計変更することができる。 The above-described embodiment can be changed in design without departing from the object of the present invention.
例えば、上記実施形態では、電流位相設定手段28が磁石温度Tと電流指令I*とに基づいて電流位相βを設定し、d軸電流指令Id*及びq軸電流指令Iq*を生成するものとして説明したが、電流指令I*に基づいて電流位相βを設定した後、当該電流位相βを磁石温度Tに基づいて変更設定する構成であってもよい。 For example, in the above embodiment, the current phase setting means 28 sets the current phase β based on the magnet temperature T and the current command I *, and generates the d-axis current command Id * and the q-axis current command Iq *. As described above, after the current phase β is set based on the current command I * , the current phase β may be changed and set based on the magnet temperature T.
10 モータ駆動システム、11 モータ、12 バッテリ、13 インバータ、14 コンバータ、15 回転センサ、16 電流センサ、17 温度センサ、20 制御装置、21 電流指令生成部、22 PI演算部、23 第1座標変換部、24 PWM信号生成部、25 第2座標変換部、26 回転数演算部、27 磁石温度取得手段、28 電流位相設定手段。
DESCRIPTION OF
Claims (3)
ロータの磁石温度を取得する手段と、
取得された磁石温度に基づいて、電流位相を合成トルクが最大となる最適電流位相に設定する電流位相設定手段と、
を有することを特徴とする回転電機の制御装置。 In a control device that controls the driving of the rotating electrical machine based on the combined torque of the magnet torque and the reluctance torque,
Means for obtaining the magnet temperature of the rotor;
Based on the acquired magnet temperature, a current phase setting means for setting the current phase to an optimum current phase at which the combined torque is maximum,
A control device for a rotating electrical machine, comprising:
電流位相設定手段は、磁石温度が予め定めた閾値以上であるときに、電流位相を最適電流位相よりも遅角側に設定することを特徴とする回転電機の制御装置。 The control apparatus for a rotating electrical machine according to claim 1,
The control apparatus for a rotating electrical machine, wherein the current phase setting means sets the current phase to the retard side of the optimum current phase when the magnet temperature is equal to or higher than a predetermined threshold value.
電流位相設定手段は、磁石温度が予め定めた閾値以上であるときに、電流位相を0度に設定することを特徴とする回転電機の制御装置。 The control apparatus for a rotating electrical machine according to claim 2,
The current phase setting means sets the current phase to 0 degrees when the magnet temperature is equal to or higher than a predetermined threshold value.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011131853A JP5776349B2 (en) | 2011-06-14 | 2011-06-14 | Control device for rotating electrical machine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011131853A JP5776349B2 (en) | 2011-06-14 | 2011-06-14 | Control device for rotating electrical machine |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2013005503A true JP2013005503A (en) | 2013-01-07 |
JP5776349B2 JP5776349B2 (en) | 2015-09-09 |
Family
ID=47673503
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2011131853A Active JP5776349B2 (en) | 2011-06-14 | 2011-06-14 | Control device for rotating electrical machine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5776349B2 (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014107928A (en) * | 2012-11-27 | 2014-06-09 | Honda Motor Co Ltd | Motor controller |
JP2014176135A (en) * | 2013-03-06 | 2014-09-22 | Toshiba Corp | Motor drive device, inverter controller, and inverter control method |
WO2014174682A1 (en) * | 2013-04-26 | 2014-10-30 | 三菱電機株式会社 | Magnet temperature estimation device for permanent magnet motor and magnet temperature estimation method for permanent magnet motor |
JP2016220463A (en) * | 2015-05-25 | 2016-12-22 | マツダ株式会社 | Control device for vehicle with permanent magnet type synchronous motor mounted therein, and method for setting upper limit temperature of permanent magnet type synchronous motor |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006067718A (en) * | 2004-08-27 | 2006-03-09 | Honda Motor Co Ltd | Motor controller for hybrid vehicle |
JP2008178166A (en) * | 2007-01-16 | 2008-07-31 | Toyota Motor Corp | Motor drive device |
JP2008206323A (en) * | 2007-02-21 | 2008-09-04 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Motor driving device |
-
2011
- 2011-06-14 JP JP2011131853A patent/JP5776349B2/en active Active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006067718A (en) * | 2004-08-27 | 2006-03-09 | Honda Motor Co Ltd | Motor controller for hybrid vehicle |
JP2008178166A (en) * | 2007-01-16 | 2008-07-31 | Toyota Motor Corp | Motor drive device |
JP2008206323A (en) * | 2007-02-21 | 2008-09-04 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Motor driving device |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014107928A (en) * | 2012-11-27 | 2014-06-09 | Honda Motor Co Ltd | Motor controller |
JP2014176135A (en) * | 2013-03-06 | 2014-09-22 | Toshiba Corp | Motor drive device, inverter controller, and inverter control method |
WO2014174682A1 (en) * | 2013-04-26 | 2014-10-30 | 三菱電機株式会社 | Magnet temperature estimation device for permanent magnet motor and magnet temperature estimation method for permanent magnet motor |
JP5976204B2 (en) * | 2013-04-26 | 2016-08-23 | 三菱電機株式会社 | Magnet temperature estimation device for permanent magnet motor and magnet temperature estimation method for permanent magnet motor |
US9893598B2 (en) | 2013-04-26 | 2018-02-13 | Mitsubishi Electric Corporation | Magnet temperature estimation device for permanent magnet motor and magnet temperature estimation method for permanent magnet motor |
JP2016220463A (en) * | 2015-05-25 | 2016-12-22 | マツダ株式会社 | Control device for vehicle with permanent magnet type synchronous motor mounted therein, and method for setting upper limit temperature of permanent magnet type synchronous motor |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP5776349B2 (en) | 2015-09-09 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP3002872B1 (en) | Methods of estimating rotor magnet temperature and systems thereof | |
US7852029B2 (en) | Control device and control method of boost converter | |
US9054613B2 (en) | Motor drive apparatus and vehicle with the same mounted thereon | |
US9054630B2 (en) | Synchronous machine controller | |
US9438153B2 (en) | Rotary electric machine control device | |
JP5055246B2 (en) | Control device for rotating electrical machine | |
CN103812411B (en) | Variable-flux motor drive system | |
WO2014050283A1 (en) | Drive control device for rotary electric machine and electric vehicle drive system | |
US20140054986A1 (en) | Control apparatus for rotary electric machine, rotary electric machine drive system, and control method for rotary electric machine | |
JP2004187407A (en) | Motor control equipment | |
Gu et al. | Driving and braking control of PM synchronous motor based on low-resolution hall sensor for battery electric vehicle | |
EP2681838B1 (en) | Interior permanent magnet machine systems | |
JP2007274779A (en) | Electromotive drive control device, and electromotive drive control method | |
US20130015803A1 (en) | Methods, systems and apparatus for reducing power loss in an electric motor drive system | |
JP2015116021A (en) | Control device for permanent magnet synchronous motor | |
JP5776349B2 (en) | Control device for rotating electrical machine | |
JP5305933B2 (en) | Motor drive system | |
JP4652176B2 (en) | Control device for permanent magnet type rotating electrical machine | |
JP2006304462A (en) | Motor drive system and control method for permanent magnet motor | |
JP5605312B2 (en) | Rotating machine control device | |
JP2017112755A (en) | Rotary electric machine and rotary electric machine controller | |
JP5788057B1 (en) | Synchronous machine controller | |
JP5917378B2 (en) | Electric motor control device | |
JP2012165585A (en) | Synchronous motor drive system | |
JP2011135713A (en) | Motor drive control apparatus |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20140114 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20141016 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20141021 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20141215 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20150609 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20150622 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 5776349 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |