JP2014072979A - 交流電動機の制御装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】2相の電流センサ16、17の電流検出値の一方が正側に、他方が負側に、オフセット誤差を生じる正負オフセット異常が発生したとき、正負の誤差が打ち消し合うため、3相の電流検出値の和を監視しても異常を検出することができない。この電動機制御装置の制御部155が有する正負オフセット異常検出部601は、オフセット異常の発生に伴うdq電流の変動に対してdq電流PI制御部23が出力したdq電圧指令vd*、vq*に基づいて、電気角1周期にわたって積算したdq電圧変動値を所定のdq電圧変動閾値と比較することで、正負オフセット異常を検出することができる。電流センサ系異常が確定すると、正負オフセット異常検出部601は、インバータ12にシャットダウンを指示し、交流電動機2の駆動を停止させる。
【選択図】図5
Description
ここで、電流センサを3相交流電動機の各相に1つずつ設け、交流電動機に供給される3相の電流の和はキルヒホッフの法則によりゼロであることに着目し、3相の電流検出値の和がゼロとならない場合、いずれかの電流センサが異常であると判定する技術が知られている(例えば特許文献1)。
図3(a)に示す正常時には、U相電流Iu、V相電流Iv、W相電流Iwの和は、キルヒホッフの法則による式(1)のとおり、常にゼロである。
Iu+Iv+Iw=0 ・・・(1)
Ius+Ivs+Iw=(Iu+ΔIs)+(Iv−ΔIs)+Iw
=Iu+Iv+Iw+(+ΔIs−ΔIs)=0 ・・・(2)
ここで、3相の電流検出値の和は、ゼロの場合に限らず、正負の誤差の相殺により「異常閾値以下の値」となれば同様の状況が生じる。以下、この異常を「正負オフセット異常」という。
本発明は、このような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、2相の電流センサの正負オフセット異常を検出可能な交流電動機の制御装置を提供することにある。
また、制御手段は、3相のうち2相の電流検出値の一方が正側に、他方が負側に、オフセット誤差を生じる正負オフセット異常について、正負オフセット異常検出処理を実行する。この正負オフセット異常検出処理は、異常の発生に伴う電流の変動に対してフィードバック制御演算部が出力した電圧指令に基づいて、所定の検出区間にわたって積算した値を所定の異常閾値と比較することによって行う。
ここで、「所定の検出区間」は、例えば「電気角m周期(mは自然数)」に相当する。
例えば、ハイブリッド自動車等の電動車両に搭載される電動機の場合には、ドライバビリティの低下を防止することができる。
また、正負オフセット異常を検出した場合、例えばユーザに異常を通知するとともに、フェールセーフの観点から、交流電動機の駆動を停止することが好ましい。
一方、3相電圧指令を用いる場合、異常閾値は、「相電圧オフセット閾値」として設定される。そして、3相電圧指令の電気角m周期(mは自然数)での積分値に基づく算出値を相電圧オフセット閾値と比較する。
「電気角m周期」については、mが大きく積分区間が長くなるほど、ノイズや演算誤差に強くなる一方、後述する急変の影響を受けやすくなるため、これらのバランスから適正な検出区間数を設定することが好ましい。
そこで、このような誤判定を防止するため、制御手段は、検出区間における交流電動機のトルク指令又は回転数の変化率が所定の急変閾値を超えたとき急変判定し、正負オフセット異常検出処理を中止することが好ましい。トルク指令や回転数の急変を判定したときは、このようにオフセット異常検出処理を中止するのが最も安全である。
例えば、トルク指令の変化率をXtrq、回転数の変化率をXrpmとすると、
K=(1+Xtrq)×(1+Xrpm)>1
で計算される閾値補正係数Kを異常閾値に乗算することが好ましい。
なお、電気角に同期して制御演算がされる制御系では、電圧指令のタイミングと更新タイミングとが一致するため、このような処理をする必要はない。
最初に、複数の実施形態に共通の構成について、図1、図2を参照して説明する。この実施形態による「交流電動機の制御装置」としての電動機制御装置10は、ハイブリッド自動車を駆動する電動機駆動システムに適用される。
図1に示すように、電動機駆動システム1は、交流電動機2、直流電源8、及び電動機制御装置10等を備える。
交流電動機2は、例えば電動車両の駆動輪6を駆動するためのトルクを発生する電動機である。本実施形態の交流電動機2は、3相永久磁石式同期モータである。
電動車両には、ハイブリッド自動車、電気自動車、燃料電池車等、電気エネルギーによって駆動輪6を駆動する車両が含まれるものとする。本実施形態の電動車両は、エンジン3を備えたハイブリッド車両であり、交流電動機2は、駆動輪6を駆動するためのトルクを発生する電動機としての機能、及び、エンジン3により駆動されて発電可能な発電機としての機能を有する、所謂モータジェネレータ(図中、「MG」と記す。)である。
直流電源8は、例えばニッケル水素またはリチウムイオン等の二次電池や電気二重層キャパシタ等、充放電可能な蓄電装置である。直流電源8は、電動機制御装置10のインバータ12(図2参照)と接続され、インバータ12を介して交流電動機2と電力の授受可能に構成されている
インバータ12には、図示しない昇圧コンバータによる直流電源の昇圧電圧がシステム電圧として入力される。インバータ12は、ブリッジ接続される図示しない6つのスイッチング素子を有する。スイッチング素子には、例えばIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)、MOS(Metal Oxide Semiconductor)トランジスタ、バイポーラトランジスタ等を用いることができる。
インバータ12を正弦波制御モード又は過変調制御モードで駆動する場合、代表的にはPWM信号に基づいてスイッチング素子のオン/オフが制御されることにより交流電動機2に3相交流電圧vu、vv、vwが印加され、交流電動機2の駆動が制御される。或いは、矩形波制御モードで駆動する場合、電圧位相指令によって位相制御される。
なお参考までに、3相のうち2相に電流センサが1つずつ設けられる構成を「2相1チャンネル」、3相の各相に電流センサが2つずつ設けられる構成を「3相2チャンネル」のようにいう。
本実施形態では、制御相をU相及びV相とし、監視相をW相とする。なお、他の実施形態では、U相とW相、又はV相とW相の2相を制御相としてもよい。
制御部15の詳細については、実施形態毎に後述する。
<1.正転力行> 回転数rpmが正でトルク指令値trq*が正のとき、電力消費。
<2.正転回生> 回転数rpmが正でトルク指令値trq*が負のとき、発電。
<3.逆転力行> 回転数rpmが負でトルク指令値trq*が負のとき、電力消費。
<4.逆転回生> 回転数rpmが負でトルク指令値trq*が正のとき、発電。
一方、回転数rpm>0(正転)で、トルク指令値trq*<0である場合、または、回転数rpm<0(逆転)でトルク指令値trq*>0である場合、インバータ12は、スイッチング素子のスイッチング動作により、交流電動機2が発電した交流電力を直流電力に変換し、直流電源8側へ供給することにより、回生動作する。
以下、制御部15の構成及び作用効果を第1〜第4実施形態毎に説明する。第1、第3実施形態の制御部を「制御部155(図5)」、第2、第4実施形態の制御部を「制御部156(図13)」と示す。
第1実施形態の制御部155の構成について、図5、図6を参照して説明する。
電流指令MAP21は、車両制御回路9から取得したトルク指令値trq*に基づき、交流電動機2の回転座標系(dq座標系)におけるd軸電流指令id*、及び、q軸電流指令iq*を演算する。以下、「d軸電流及びq軸電流」を「dq電流」のように表す。
本実施形態では、予め記憶されているマップを参照することで、dq電流指令id*、iq*を演算するが、他の実施形態では、数式等から演算するように構成してもよい。
ここで、2相の電流検出値に基づく3相→dq変換について説明する。まず、dq変換の一般式を以下の式(3)に示す。
そして、インバータ12で3相交流電圧vu、vv、vwが生成され、この3相交流電圧vu、vv、vwが交流電動機2に印加されることにより、トルク指令値trq*に応じたトルクが出力されるように、交流電動機2の駆動が制御される。
なお、本実施形態では、3相和の監視により電流センサの異常が検出できない場合を問題としているため、図5にて、電流センサ系異常判定部29による異常検出に関する部分を破線で表示している。
図3(a)に示すような正常時には、3相の電流センサ16、17、18の電流検出値の和は、キルヒホッフの法則により、式(1’)のようになる。
iu_sns+iv_sns+iw_sns=0 ・・・(1’)
iu_sns+iv_sns+iw_sns+(+ΔIs−ΔIs)=0
・・・(2’)
ここで、3相和はゼロの場合に限らず、正負の誤差の相殺により「3相和閾値以下の値」となれば同様の状況が生じる。例えば、3相和閾値が100、U相の誤差が+120、V相の誤差が−30の場合、U相の誤差は単独では異常であるにもかかわらず、2相の誤差が相殺して和が+90となるため、正常と判定されることとなる。
正負オフセット異常検出部601は、「正負オフセット異常検出処理」により、2相の電流センサが正負オフセット異常となる「電流センサ系異常」を確定するか、或いは、正常であると判定する。
まず、「更新点nΔ」及び「更新タイミング」の定義について説明する。電気角1周期である360[deg]のN分の1(Nは自然数)を電気角区間Δとする。ここで、Nを「分割数」という。例えば、分割数Nが24のとき、電気角区間Δは15[deg]に相当する。「更新点nΔ」とは、電気角区間Δのn倍(nは0から(N−1)までの整数)の角度ポイントをいう。
また、本実施形態では、更新タイミングにdq電圧指令vd*、vq*を取得する。
図6にて、電気角θeによる「nΔまたぎ判定61」がされると、前後線形補間処理63が指示される。本実施形態では、d軸電圧指令vd*の制御演算周期は電気角θeとは同期していないため、ちょうど更新タイミングにd軸電圧指令vd*が演算されるわけではない。そこで、更新タイミングの直前のd軸電圧指令vd*と更新タイミングの直後のd軸電圧指令vd*とを取得し、線形補間計算により、更新タイミングでのd軸電圧指令補間値V(nΔ)を算出する。
実際には、フーリエ級数展開の精度と積分の精度とのバランスを適正に確保するよう、交流電動機2の回転数、又は電気周波数によって、分割数Nは、電気角区間Δあたりの周期が制御演算周期の数周期程度に相当するように設定することが好ましい。具体的には、回転数又は電気角周波数が高くなるほど分割数Nを少なくし、回転数又は電気角周波数が低くなるほど分割数Nを多くするとよい。
合成振幅算出部68は、AdとBdとの二乗和平方根を計算し、d軸電圧変動値VΔdを出力する。異常閾値比較部69は、d軸電圧変動値VΔdをd軸電圧変動閾値と比較する。d軸電圧変動値VΔdが閾値より大きい場合、電流センサ系異常を確定し通知するとともにインバータ12にシャットダウン指示を出力する。
トルク指令急変率算出部71は、トルク指令trq*を取得する。回転数急変率算出部72は、電気角θeを微分器70で時間微分して得られた回転数rpmを取得する。
Xtrq=(trq*max−trq*min)/trq*0 ・・・(5.1)
Xrpm=(rpmmax−rpmmin)/rpm0 ・・・(5.2)
ここで、「trq*0、rpm0」は、電気角1周期の開始時におけるトルク指令及び回転数の開始値を示す。また、「trq*max/min、rpmmax/min」は、当該開始時以降のトルク指令及び回転数の最大値及び最小値を示す。
また、急変フラグをONしたとき、※印で示すように切替部65に指示し、「0」を入力するように切り替える。
まず、電流フィードバック制御全体について、図8を参照して説明する。
制御部155は、電気角θeを回転角センサ14から取得し(S101)、交流電動機2へ供給される相電流を3相の電流センサ16、17、18から取得する(S102)。
そして、3相和の絶対値が所定の3相和閾値より大きいか否か判断する(S104)。3相和の絶対値が3相和閾値以下であれば(S104:NO)、S112に進む。
一方、タイマが所定時間を超えた場合(S106:YES)、電流センサ系異常の確定を通知し、シャットダウンを指示して(S107)、S116へ進む。なお、「シャットダウン」の意味については後述する。
更新点nΔをまたいだと判定した場合(S301:YES)、S302に進む。更新点nΔをまたいでいないと判定した場合(S301:NO)、正負オフセット異常検出処理を終了する。
S302では、電気角1周期の開始時以降のトルク指令の最大値及び最小値(trq*max/min)、及び、回転数の最大値及び最小値(rpmmax/min)を更新し、S330に進む。
S331では、d軸電圧指令vd*及びq軸電圧指令vq*について、それぞれ、更新点nΔをまたぐ前後の電圧指令値vd*前、vd*後、vq*前、vq*後から、更新タイミングでのdq電圧指令補間値Vd(nΔ)、Vq(nΔ)を線形補間して求める。
Σdcos←Σdcos+Δ・Vd(nΔ)・cos(nΔ) ・・・(6.1)
Σdsin←Σdsin+Δ・Vd(nΔ)・sin(nΔ) ・・・(6.2)
Σqcos←Σqcos+Δ・Vq(nΔ)・cos(nΔ) ・・・(6.3)
Σqsin←Σqsin+Δ・Vq(nΔ)・sin(nΔ) ・・・(6.4)
0をまたいだと判定した場合(S303:YES)、S350に進む。0をまたいでいないと判定した場合(S303:NO)、正負オフセット異常検出処理を終了する。
S351では、トルク指令急変率算出部71及び回転数急変率算出部72は、トルク指令急変率Xtrq及び回転数急変率Xrpmを、それぞれ式(5.1)、(5.2)により算出する。
ここで、トルク指令の最大値及び最小値(trq*max/min)、及び、回転数の最大値及び最小値(rpmmax/min)は、S302で更新された最新の値が用いられる。
急変と判定される(S352:YES)と、急変フラグをONする(S353)。
次に、図9のS304では、S350で急変判定されたか否かを判断する。急変フラグがOFFの場合(S304:YES)、S360に進む。
S361では、電気角1周期にわたって累積されたΣdcos、Σdsin、Σqcos、Σqsinを、下式(7.1)〜(7.4)のように180[deg]で除し、Ad、Bd、Aq、Bq値を算出する。なお、180[deg](=π[rad])で除す理由は、フーリエ級数展開における係数(1/π)を根拠とする。
Ad=Σdcos/180deg ・・・(7.1)
Bd=Σdsin/180deg ・・・(7.2)
Aq=Σqcos/180deg ・・・(7.3)
Bq=Σqsin/180deg ・・・(7.4)
VΔd=√(Ad2+Bd2) ・・・(7.5)
VΔq=√(Aq2+Bq2) ・・・(7.6)
続くS307では、積算器66に累積されたΣdcos、Σdsin、Σqcos、Σqsinをゼロクリアする。S308では、トルク指令及び回転数の開始値trq*0、rpm0を保持する。
なお、オフセット誤差による電気1次のd軸電圧変動値VΔd、q軸電圧変動値VΔqは、同じ振幅で変動するため、基本的には、両方とも閾値より大きくなるか、両方とも閾値以下となる。また、dq電圧変動閾値の設定について、後述する。
この正負オフセット異常により、過大な電流がインバータ12に供給され、回路や素子の破損を招いたり、逆に必要な電流がインバータ12に供給されず、交流電動機2の適正な駆動がなされなくなったりするおそれがある。しかも、上述したように、正負オフセット異常は、誤差の大きさが同等の1相のオフセット異常や2相の同符号のオフセット異常に比べ、交流電動機2を使用するシステムに対し、より大きな影響を及ぼす。
以上で、図9〜図12を参照した正負オフセット異常検出処理の説明を終了する。
以上で、制御部155による電流フィードバック制御のルーチンを終了する。
dq座標系における電圧方程式は、下式(8.1)、(8.2)にて表される。ただし、過渡特性を表す時間微分(d/dt)項についてはゼロとみなす。
Vd=R×Id−ωLqIq ・・・(8.1)
Vq=R×Iq+ωLdId+ωφ ・・・(8.2)
ここで、記号を以下のように定義する。
Vd、Vq:d軸電圧、q軸電圧
Id、Iq:d軸電流、q軸電流
R:抵抗
Ld、Lq:d軸自己インダクタンス、q軸自己インダクタンス
ω:回転角速度(ω/(2π×60)は、60秒あたりの回転数に相当する)
φ:電機子鎖交磁束数
ΔVd=R×ΔId−ωLqΔIq ・・・(8.3)
ΔVq=R×ΔIq+ωLdΔId ・・・(8.4)
これより、電流の変動に対する電圧の変動量は回転数に応じて増加する。これは、オフセット誤差による電気1次変動にもあてはまると考えられる。
ΔVd=R×ΔIamp×cosθ−ωLq×ΔIamp×(−sinθ)
・・・(8.5)
ΔVq=R×ΔIamp×(−sinθ)+ωLd×ΔIamp×cosθ
・・・(8.6)
ΔVdamp=ΔIamp×√{R2+(ωLq)2} ・・・(8.7)
ΔVqamp=ΔIamp×√{R2+(ωLd)2} ・・・(8.8)
まず、電流センサのオフセット誤差による電流振幅ΔIampを電流センサの異常閾値から算出する。そして、電流振幅ΔIampを式(8.7)、(8.8)に代入して得られる電圧振幅ΔVdamp、ΔVqampに基づいてdq電圧変動閾値を設定する。上記のように、電圧振幅ΔVdamp、ΔVqampは回転角速度ω項を含むから、回転数に応じて設定する。
なお、上記の理論式から閾値を算出する方法は、抵抗R、自己インダクタンスLd、Lqといった回路定数を含み、これらの回路定数は種々の動特性や個体差、モデル化誤差を含む。このような誤差を避けるため、実際に誤差を発生させて、過敏な検出や検出もれのない値を適合して設定してもよい。
(1)制御部155は、電流検出値の変動に対してdq電流PI制御部23が出力したdq電圧指令に基づいて算出した値を所定の異常閾値と比較することによって、正負オフセット異常を検出する。これにより、正負オフセット異常の発生に気付かずに交流電動機2の通電の制御を継続することを防止することができる。したがって、ハイブリッド自動車等の電動車両に搭載される交流電動機の場合には、ドライバビリティの低下を防止することができる。
例えば、車両が急加速したり平地走行から登坂に移ったりするとき等のように、電流センサのオフセット異常以外の要因によってトルク指令trq*や回転数rpmが変化したとき、電流センサの異常であると誤判定し、交流電動機2の駆動を停止してしまうおそれがある。そこで、トルク指令trq*や回転数rpmが急変したと判定したときには、そのルーチンでの処理を中止することが最も安全である。これにより、電流センサのオフセット異常以外の要因による要求出力トルクや回転数の変化による正負オフセット異常の誤判定を防止し、誤判定による交流電動機2の駆動停止を回避することができる。
これにより、電気角と同期せず一定周期で制御演算がされる制御系において、更新タイミングでの電圧指令値として適正な値を取得し、「積分の正負対称性」を確保することができる。
本発明の第2実施形態の電動機制御装置について、主に図13〜図16を参照して説明する。第2実施形態では、第1実施形態のdq電圧指令に代えて、3相電圧指令に基づく正負オフセット異常検出処理を実行する。また、第1実施形態と同様、トルク指令trq*又は回転数rpmについての急変判定処理を行い、急変と判定した場合には、正負オフセット異常検出処理を中止する。
図14に示すように、第2実施形態の正負オフセット異常検出部602は、前後線形補間処理63の後の相電圧指令補間値Vu(nΔ)を、そのまま累積更新する。そのため、乗算器64、切替部55、積算器66、除算器67は、各相電圧指令について1ラインで構成されている。
異常閾値比較部69は、U相電圧オフセット値Vuofsの絶対値が相電圧オフセット閾値より大きいとき、電流センサ系異常の確定を通知し、シャットダウンを指示する。
(2F1)S330の「Σdcos、Σdsin、Σqcos、Σqsin累積更新処理」に代えて、S340の「Σu、Σv、Σw累積更新処理」(図16のサブフローチャート)を含む。
(2F2)S360の「VΔd、VΔq算出処理」、及び「VΔd=0、VΔq=0」とするS306に代えて、「Vuofs、Vvofs、Vwofsを算出」するS325、及び「Vuofs=0、Vvofs=0、Vwofs=0」とするS326を含む。
(2F4)「VΔd、VΔqをdq電圧変動閾値と比較」するS309に代えて、「Vuofs、Vvofs、Vwofsの絶対値を相電圧オフセット閾値と比較」するS329を含む。
S341では、U相、V相、W相の各相について、更新点nΔをまたぐ前後の電圧指令値vu*前、vu*後、vv*前、vv*後、vw*前、vw*後から、更新タイミングでの3相電圧指令補間値Vu(nΔ)、Vv(nΔ)、Vw(nΔ)を線形補間して求める。
Σu←Σu+Δ・Vu(nΔ) ・・・(9.1)
Σv←Σv+Δ・Vv(nΔ) ・・・(9.2)
Σw←Σw+Δ・Vw(nΔ) ・・・(9.3)
Vuofs=Σu/360deg ・・・(10.1)
Vvofs=Σv/360deg ・・・(10.2)
Vwofs=Σw/360deg ・・・(10.3)
ここで、相電圧オフセット値Vuofs、Vvofs、Vwofsは、正の値、負の値のいずれも取り得る。
続くS327では、Σu、Σv、Σwをゼロクリアする。
また、急変判定処理を実行することで、第1実施形態と同様、電流センサの誤差以外の要因による電圧の変動に基づく誤判定を防止することができる。
本発明の第3実施形態の電動機制御装置について、主に図17〜図19を参照して説明する。第3実施形態及び次の第4実施形態は、トルク指令trq*又は回転数rpmについての急変判定処理に代えて、異常閾値補正処理を実行することを特徴とする。特に第3実施形態では、dq電圧指令に基づく正負オフセット異常検出処理においてdq電圧変動閾値を補正する。
図17に示すように、第3実施形態の正負オフセット異常検出部603は、第1実施形態の正負オフセット異常検出部601(図6)に対し、トルク指令/回転数急変判定部73に代えて、閾値補正係数算出部74を有する。
閾値補正係数算出部74は、トルク指令急変率算出部71、回転数急変率算出部72が算出したトルク指令急変率Xtrq及び回転数急変率Xrpmに基づき、閾値補正係数Kを算出する。
なお、この点は、次の第4実施形態についても同様である。
(3F1)S350の「急変判定処理」、S304の急変フラグOFF判断ステップ、及び、S304でNOの場合のS306を含まない。
(3F2)S308とS309との間に、S370の「dq電圧変動閾値補正処理」(図19のサブフローチャート)を含む。
S371では、第1実施形態の急変判定処理(図11)のS351と同様に、トルク指令急変率Xtrq及び回転数急変率Xrpmを式(5.1)、(5.2)により算出する。ただし、「急変判定処理」と「dq電圧変動閾値補正処理」とは思想的に全く別の処理であることから、別のステップ番号を付与した。
K=(1+Xtrq)×(1+Xrpm) ・・・(11)
これにより、dq電圧変動閾値は次第に大きな値となるため、電圧変動値VΔd、VΔqと比較したとき(図18、S309)、異常と判定される場合が少なくなる方向に働く。また、急変をふまえて閾値を補正しつつ、異常検出処理を完全に中止するのではなく、閾値を超える変動に対しては異常検出機能を適正に維持することができる。
ここで、誤判定を確実に防止する観点から、閾値補正係数Kは余裕をもって十分大きな値に設定することが好ましい。上記の式(11)を用いて算出した閾値補正係数Kを用いれば、「急変による誤判定を防止し、異常検出機能を適正に維持する」閾値を設定するのに有効である。
本発明の第4実施形態の電動機制御装置について、主に図20〜図22を参照して説明する。第4実施形態では、3相電圧指令に基づく正負オフセット異常検出処理において、相電圧オフセット閾値を補正する。
図20に示すように、第4実施形態の正負オフセット異常検出部604は、第2実施形態の正負オフセット異常検出部602(図14)に対し、トルク指令/回転数急変判定部73に代えて、第3実施形態と実質的に同一の閾値補正係数算出部74を有する。
(4F1)S350の「急変判定処理」、S304の急変フラグOFF判断ステップ、及び、S304でNOの場合のS326を含まない。この相違点については、第1実施形態と第3実施形態との相違点と同様である。
(4F2)S308とS329との間に、S380の「相電圧オフセット閾値補正処理」(図22のサブフローチャート)を含む。
これにより、相電圧オフセット閾値は次第に大きな値となるため、相電圧オフセット値Vuofs、Vvofs、Vwofsの絶対値と比較したとき(図21、S329)、異常と判定される場合が少なくなる方向に働く。また、急変をふまえて閾値を補正しつつ、異常検出処理を完全に中止するのではなく、閾値を超える変動に対しては異常検出機能を適正に維持することができる。
このように、第4実施形態は、第3実施形態と同様の効果を奏する。
(ア)上記第1、第2実施形態の図6、図14では、独立したトルク指令急変率算出部71及び回転数急変率算出部72が算出したトルク指令急変率Xtrq及び回転数急変率Xrpmをトルク指令/回転数急変判定部73に入力している。この構成に限らず、トルク指令急変率算出部71及び回転数急変率算出部72を設けず、トルク指令/回転数急変判定部がトルク指令trq*及び回転数rpmを取得し、単独で急変判定してもよい。
また、回転数やトルク指令の急変を判定する参照値として式(5.1)および(5.2)に示すトルク指令急変率Xtrqおよび回転数急変率Xrpmを使用しているが、これに限らず異なる式で定義される急変率またはその他の急変の度合いを表す参照値を使用してもよい(所定時間内の単純な変化量など)し、異なる判定方法でもよい。
それに対し、電気角に同期して制御演算が実行され、更新タイミングでの電圧指令を直接取得できる制御系に本発明を適用する場合は、前後線形補間処理は必要ない。
(オ)フィードバック制御における電圧指令は、dq電圧指令又は3相電圧指令に限らず、他の座標系で定義される電圧指令を使用してもよい、
一方、電流指令を用いず位相指令を用いる矩形波制御モードでインバータを駆動する場合には、電流検出値に基づくトルク推定値をトルク指令に対してフィードバックする「トルクフィードバック制御方式」が採用される。このトルクフィードバック制御方式においても、「(電圧指令に代えて)位相指令に基づいて、所定の検出区間にわたって積算した値を所定の異常閾値と比較することによって正負オフセット異常を検出する」という本発明の技術的思想を適用することができる。矩形波制御モードは、正弦波PWM制御モードや過変調PWM制御モードよりも電圧利用率を高めることができるため、高回転、高トルクが要求される領域で有効に利用することができる。
以上、本発明は、上記実施形態になんら限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施可能である。
10・・・電動機制御装置(交流電動機の制御装置)、
12・・・インバータ、
155、156・・・制御部(制御手段)、
16、17、18・・・電流センサ、
23・・・dq電流PI制御部(フィードバック制御演算部)。
Claims (6)
- 3相の交流電動機(2)を駆動するインバータ(12)と、
前記交流電動機の3相に流れる電流を相毎に検出する電流センサ(16、17、18)と、
前記電流センサが検出した電流検出値と電流指令値との偏差をゼロに収束させるように電圧指令を演算するフィードバック制御演算部(23)を有し、前記電圧指令に基づいて前記インバータを構成する複数のスイッチング素子のオン/オフを切り換え、前記交流電動機の通電を制御する制御手段(155、156)と、
を備え、
前記制御手段は、
3相のうち2相の電流検出値の一方が正側に、他方が負側に、オフセット誤差を生じる正負オフセット異常について、
異常の発生に伴う電流の変動に対して前記フィードバック制御演算部が出力した前記電圧指令に基づいて、所定の検出区間にわたって積算した値を所定の異常閾値と比較することによって、前記正負オフセット異常を検出する正負オフセット異常検出処理を実行することを特徴とする交流電動機の制御装置(10)。 - 前記電圧指令は、前記フィードバック制御演算部が直接出力するd軸電圧指令及びq軸電圧指令、又は、当該d軸電圧指令及びq軸電圧指令を逆dq変換して算出される3相電圧指令であることを特徴とする請求項1に記載の交流電動機の制御装置。
- 前記電圧指令はd軸電圧指令及びq軸電圧指令であり、
前記制御手段(155)は、前記正負オフセット異常検出処理において、
前記d軸電圧指令及びq軸電圧指令のフーリエ級数展開における電気角m周期(mは自然数)での積分値に基づく算出値を前記異常閾値に相当するd軸電圧変動閾値及びq軸電圧変動閾値と比較することを特徴とする請求項2に記載の交流電動機の制御装置。 - 前記電圧指令は3相電圧指令であり、
前記制御手段(156)は、前記正負オフセット異常検出処理において、前記3相電圧指令の電気角m周期(mは自然数)での積分値に基づく算出値を前記異常閾値に相当する相電圧オフセット閾値と比較することを特徴とする請求項2に記載の交流電動機の制御装置。 - 前記制御手段は、前記検出区間における前記交流電動機のトルク指令又は回転数の変化率が所定の急変閾値を超えたとき急変判定し、前記正負オフセット異常検出処理を中止することを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の交流電動機の制御装置。
- 前記制御手段は、前記検出区間における前記交流電動機のトルク指令又は回転数の変化率に基づいて決定される閾値補正係数によって前記異常閾値を補正することを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の交流電動機の制御装置。
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