JP2013031352A - 回転機の制御装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】インバータの次回の操作状態を表現する電圧ベクトルV(n+1)は、ステップS20において、評価関数Jを最小とする電圧ベクトルに決定する。ここで、偏差edq(n+2)は、次回の操作状態として仮設定されたものによる予測電流ide(n+2),iqe(n+2)と指令電流idr,iqrとの差である。また、仮積分値Intは、前回までに採用された電圧ベクトルによって生じる偏差を入力とする積分要素の出力値(積分値In)に偏差edq(n+2)にゲインKiを乗算した値を加えたものである。ステップS28において変調率Mが閾値Mth以上であると判断される場合、積分値Inの更新を禁止する。
【選択図】 図4
Description
以下、本発明にかかる回転機の制御装置をハイブリッド車の制御装置に適用した第1の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
vd=(R+pLd)id −ωLqiq …(c1)
vq=ωLdid +(R+pLq)iq +ωφ …(c2)
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。
<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。
<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。
Φq=Lq・iq …(c6)
T=P(Φd・iq−Φq・id) …(c7)
ちなみに、上記の式(c7)においては、極対数Pを用いている。
<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。
<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。
<第6の実施形態>
以下、第6の実施形態について、先の第5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。
<第7の実施形態>
以下、第7の実施形態について、先の第1の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
<その他の実施形態>
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
上記各実施形態において例示したように禁止手段に限らない。たとえば、変調率Mが閾値Mth以上となる場合、ゲインKiq,Kidの絶対値をゼロ以上の値に低減補正する手段であってもよい。
上記実施形態では、低変調率であっても仮積分値Intを評価関数Jに加えたがこれに限らず、過変調領域に限って評価関数Jに仮積分値Intを加えてもよい。この場合、低変調率時には、積分値Inを初期化しておくことが望ましい。
上記各実施形態では、現在の電圧ベクトルV(n)を次回も採用した場合の偏差edq(n+2)の2乗が閾値eth以下であることに基づき次回の電圧ベクトルV(n+1)を現在の電圧ベクトルV(n)とする場合であっても、積分値Inを更新したがこれに限らない。過変調領域においては、現在の電圧ベクトルV(n)を次回も採用した場合の偏差edq(n+2)の2乗が閾値eth以下となる期間が短いことに鑑みれば、この期間において積分値Inを更新しなくても積分値Inによって狙いとする効果を奏しうる。
予測される制御量(予測電流ide,iqe)と指令値(指令電流idr,iqr)との差に限らない。たとえば、予測される制御量に代えて、実際の制御量(実電流id,iq)であってもよい。ただし、仮積分値Intを構成する今回の偏差については予測される制御量を用いる。
上記第5の実施形態(図11)や第6の実施形態(図12)において、履歴評価手段による処理を開始する閾値(M1)を、履歴評価手段による処理を停止する閾値(M2)よりも大きくしてもよい。また、履歴評価手段による処理を開始する閾値(M1)と、履歴評価手段による処理を停止する閾値(M2)とを同一としてもよい。
「履歴評価手段による評価の寄与率の漸増処理、漸減処理について」
上記第6の実施形態(図12)に例示したものに限らない。たとえば、仮積分値Intを用いる評価関数Jを、最終的に、偏差edq(n+2)の2乗と仮積分値Intの2乗とのそれぞれに重み係数α、βを乗算した値同士の和として且つ、これら重み係数α、βが互いに相違する値となってもよい。また、先の図12のステップS62の処理によって定まる寄与率の漸増速度と、同図12のステップS68の処理によって定まる寄与率の漸減速度とを互いに相違させてもよい。
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ものに限らず、たとえばこれらのうちのいずれか一方のみに応じて可変設定するものであってもよい。またたとえば、トルクと相関を有するパラメータとして、電流に基づき可変設定をしてもよい。
予測電流ide(n+2),iqe(n+2)と指令電流idr,iqrとの差が閾値eth以上となることで過渡時と判断するものに限らず、この差を入力とするローパスフィルタの値が所定値以上となることで過渡時と判断するものであってもよい。
時定数可変手段としては、上記第4の実施形態において例示したものに限らない。たとえば、電気角30度における瞬時変調率の平均値を算出するものであってもよい。ここで、「30度」は、過変調領域において3相回転機に顕著に生じる高調波が「2×3」次であるために、瞬時変調率の極大および極小間の間隔が「360°/2×2×3」となることに鑑みたものである。図14には、電気角30度の期間における瞬時変調率の極大値M(1)と極小値M(2)との単純平均値を変調率Mとする例を示している。なお、瞬時変調率とは、電気角30度と比較して十分に短いタイムスケールにおけるインバータの出力電圧のベクトルノルムが電気角の1周期継続されたと仮定した場合の変調率のこととする。
スイッチング状態の切り替え端子数が「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。
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。
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)との差の絶対値と、予測電流iqe(n+2)と指令電流iqr(n+2)との差の絶対値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。
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d軸電流またはトルクおよびq軸電流等、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。
回転機としては、3相回転機に限らず、5相回転機等、4相以上の回転機であってもよい。
指令電流idr,iqrとしては、最小電流最大トルク制御を実現するための値に設定されるものに限らず、たとえば最大効率制御を実現するための値に設定されたものであってもよい。またたとえば特願2009−182425号公報に記載されているように、弱め界磁制御を行うためのものであってもよい。
Claims (14)
- 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、
を備え、
前記決定手段は、
前記制御量とその指令値との差の履歴の定量値に基づき、前記仮設定される操作状態の評価を、前記制御量が前記指令値よりも大きい状態と前記制御量が前記指令値よりも小さい状態との不均衡を低減する場合に該不均衡を増大させる場合よりも高くする履歴評価手段と、
前記直流交流変換回路の出力線間電圧の基本波成分の振幅が前記直流電圧源の電圧よりも大きい所定値以上となる場合に所定値未満の場合と比較して、前記履歴評価手段による前記履歴の定量値の更新を制限する制限手段とを備えることを特徴とする回転機の制御装置。 - 前記制限手段は、前記基本波成分の振幅が前記直流電圧源の電圧よりも大きい所定値以上となる場合、前記履歴評価手段による前記履歴の定量値の更新を禁止する禁止手段であることを特徴とする請求項1記載の回転機の制御装置。
- 前記所定値は、矩形波制御時の値よりも低い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。
- 前記所定値を、前記回転機の運転領域に応じて可変設定する可変手段を備えることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の回転機の制御装置。
- 前記回転機の制御量の指令値が急激に変化する過渡時において、前記履歴評価手段の保持する前記履歴の定量値を初期化する初期化手段を備えることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の回転機の制御装置。
- 前記初期化手段は、前記制御量とその指令値との差が所定値以上となることで前記過渡時であると判断することを特徴とする請求項5記載の回転機の制御装置。
- 前記決定手段は、現在の操作状態と同一の操作状態を仮設定した場合の前記予測される制御量とその指令値との差が所定以下である場合、前記履歴の定量値にかかわらず現在の操作状態に決定する現在値重視手段を備え、
前記履歴評価手段は、前記現在値重視手段によって現在の操作状態に決定される場合であっても、前記履歴の定量値を更新することを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の回転機の制御装置。 - 前記履歴の定量値は、前記決定手段によって決定された操作状態に応じた前記制御量とその指令値との差を入力とする積分要素の出力であることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の回転機の制御装置。
- 前記制限手段の入力パラメータとなる前記直流交流変換回路の出力線間電圧の基本波成分の振幅相当量を、前記決定手段によって決定された操作状態に対応する電圧ベクトルに基づき算出する振幅相当量算出手段を備え、
該振幅相当量算出手段は、前記振幅相当量算出手段の時定数を、前記回転機の電気角速度が高いほど小さくする時定数可変手段を備えることを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載の回転機の制御装置。 - 前記決定手段は、前記履歴評価手段による処理を前記直流交流変換回路の出力線間電圧の基本波成分の振幅が前記所定値よりも小さい規定値未満となる場合には行なわないことを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載の回転機の制御装置。
- 前記決定手段は、前記直流交流変換回路の出力線間電圧の基本波成分の振幅に関する閾値について、前記履歴評価手段による処理がなされている状況下、該処理を停止させるための閾値と、前記履歴評価手段による処理がなされていない状況下、該処理を開始するための閾値とを互いに相違する値とすることを特徴とする請求項10記載の回転機の制御装置。
- 前記決定手段は、
前記仮設定される操作状態の評価を、前記制御量とその指令値との差が小さい場合の方が大きい場合よりも高くする乖離評価手段を備え、
前記履歴評価手段による処理がなされている状況下、前記履歴評価手段による評価と前記乖離評価手段による評価とを併用するものであって且つ、
前記履歴評価手段による処理を開始するに際して、前記操作状態の決定に関する前記履歴評価手段による評価の寄与率を漸増させることを特徴とする請求項10または11記載の回転機の制御装置。 - 前記決定手段は、
前記仮設定される操作状態の評価を、前記制御量とその指令値との差が小さい場合の方が大きい場合よりも高くする乖離評価手段を備え、
前記履歴評価手段による処理がなされている状況下、前記履歴評価手段による評価と前記乖離評価手段による評価とを併用するものであって且つ、
前記履歴評価手段を停止させるに際して、前記操作状態の決定に関する前記履歴評価手段による評価の寄与率を漸減させることを特徴とする請求項10〜12のいずれか1項に記載の回転機の制御装置。 - 前記回転機は、N相の多相回転機であり、
前記決定手段は、
「360°/2N」の周期で前記操作状態の変更を禁止する領域および許可する領域を設定する禁止領域設定手段を備え、
前記禁止する領域においては、前記履歴の定量値にかかわらず現在の操作状態に決定するものであることを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載の回転機の制御装置。
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2011
- 2011-12-19 JP JP2011276636A patent/JP5733192B2/ja active Active
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