JP2015154689A - 回転電機のインバータ制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】三相交流回転電機に流れる電流の振動をより抑えることができる回転電機のインバータ制御装置を提供する。【解決手段】電流制御部４４は、ｄ軸指令電流値とｄ軸実電流値の差を小さくすべくｄ軸の比例項およびｄ軸の積分項に基づいてｄ軸指令電圧値Ｖｄ＊を演算するとともにｑ軸指令電流値とｑ軸実電流値の差を小さくすべくｑ軸の比例項およびｑ軸の積分項に基づいてｑ軸指令電圧値Ｖｑ＊を演算する。電流制御部４４は、ｄ軸の比例項、ｄ軸の積分項、ｑ軸の比例項、ｑ軸の積分項の変動量が大きい時に、変動量が大きい項のゲインを減少させる。【選択図】図１

Description

本発明は、回転電機のインバータ制御装置に関するものである。

特許文献１に開示のＰＭモータの制御装置においては、インバータの出力電流が高いほど電流制御系の電流制御アンプの比例ゲインおよび積分時定数を低下させる制御手段を備えている。

特開２００１−２７５３８１号公報

ところで、回転電機のインバータ制御装置においてＰＩ制御する際に電流が振動すると、例えば回転電機を搭載した車両の振動などを引き起こすことが懸念され、電流の振動を抑えて振動を低減したいという要求がある。特許文献１に開示の技術を用いる場合、出力電流を監視するにはセンサを用いることとなり、センサの検出誤差等を含んだ形で電流制御系の電流制御アンプの比例ゲインおよび積分時定数を低下させることとなり制御性の更なる改善が必要とされる。

本発明の目的は、三相交流回転電機に流れる電流の振動をより抑えることができる回転電機のインバータ制御装置を提供することにある。

請求項１に記載の発明では、三相交流回転電機に流れるＵ、Ｖ、Ｗの各相の電流に基づいて電流経路に設けられたスイッチング素子を制御する回転電機のインバータ制御装置であって、ｄ軸指令電流値とｄ軸実電流値の差を小さくすべくｄ軸の比例項およびｄ軸の積分項に基づいて制御値を演算する第１の比例積分制御部と、ｑ軸指令電流値とｑ軸実電流値の差を小さくすべくｑ軸の比例項およびｑ軸の積分項に基づいて制御値を演算する第２の比例積分制御部と、ｄ軸の比例項、ｄ軸の積分項、ｑ軸の比例項、ｑ軸の積分項のうち少なくとも１つの項について変動量が大きい時に、当該変動量が大きい項のゲインを減少させるゲイン調整手段と、を備えることを要旨とする。

請求項１に記載の発明によれば、第１の比例積分制御部において、ｄ軸指令電流値とｄ軸実電流の差を小さくすべくｄ軸の比例項およびｄ軸の積分項に基づいて制御値が演算される。第２の比例積分制御部において、ｑ軸指令電流値とｑ軸実電流の差を小さくすべくｑ軸の比例項およびｑ軸の積分項に基づいて制御値が演算される。ゲイン調整手段において、ｄ軸の比例項、ｄ軸の積分項、ｑ軸の比例項、ｑ軸の積分項のうち少なくとも１つの項について変動量が大きい時に、当該変動量が大きい項のゲインが減少される。これにより、三相交流回転電機に流れるＵ、Ｖ、Ｗの各相の電流の振動をより抑えることができる。

請求項２に記載のように、請求項１に記載の回転電機のインバータ制御装置において、前記ゲイン調整手段は、ピーク値とボトム値から変動量を求めるとよい。
請求項３に記載のように、請求項１または２に記載の回転電機のインバータ制御装置において、前記ゲイン調整手段は、ｄ軸の比例項、ｄ軸の積分項、ｑ軸の比例項、ｑ軸の積分項の全てに対して、各項の変動量が大きい時に、変動量が大きい項のゲインを減少させるとよい。

請求項４に記載のように、請求項１〜３のいずれか１項に記載の回転電機のインバータ制御装置において、前記ゲイン調整手段は、指令電流値が定常状態である時において、ｄ軸の比例項、ｄ軸の積分項、ｑ軸の比例項、ｑ軸の積分項のうち少なくとも１つの項について変動量が大きい時に、当該変動量が大きい項のゲインを減少させるとよい。

請求項５に記載のように、請求項４に記載の回転電機のインバータ制御装置において、指令電流値が過渡状態である時において、ｄ軸およびｑ軸における指令電流値と実電流値の差が大きい時に、当該差が大きい軸の比例項の比例ゲインを大きくする比例ゲイン調整手段を更に備えるとよい。

本発明によれば、三相交流回転電機に流れる電流の振動をより抑えることができる。

インバータ装置の構成を示すブロック図。 電流制御部の構成を示すブロック図。 電流制御部の構成を示すブロック図。 比例項の推移を示す図。 積分項の推移を示す図。 積分項、比例項の推移を示す図。 積分項、比例項の推移を示す図。

以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図１に示すように、インバータ装置１０は、インバータ回路２０とインバータ制御装置３０を備えている。インバータ制御装置３０は、ドライブ回路３５と、ＰＷＭ制御部４０を備えている。

インバータ回路２０は、６つのスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６と６つのダイオードＤ１〜Ｄ６を有する。スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６としてＩＧＢＴを用いている。正極母線と負極母線との間に、Ｕ相上アームを構成するスイッチング素子Ｑ１と、Ｕ相下アームを構成するスイッチング素子Ｑ２が直列接続されている。正極母線と負極母線との間に、Ｖ相上アームを構成するスイッチング素子Ｑ３と、Ｖ相下アームを構成するスイッチング素子Ｑ４が直列接続されている。正極母線と負極母線との間に、Ｗ相上アームを構成するスイッチング素子Ｑ５と、Ｗ相下アームを構成するスイッチング素子Ｑ６が直列接続されている。スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６にはダイオードＤ１〜Ｄ６が逆並列接続されている。正極母線、負極母線には平滑コンデンサ１２を介して直流電源としてのバッテリ１１が接続されている。

スイッチング素子Ｑ１とスイッチング素子Ｑ２の間が三相交流回転電機としての三相交流モータ（以下、単にモータという）９０のＵ相端子に接続されている。スイッチング素子Ｑ３とスイッチング素子Ｑ４の間がモータ９０のＶ相端子に接続されている。スイッチング素子Ｑ５とスイッチング素子Ｑ６の間がモータ９０のＷ相端子に接続されている。上下のアームを構成するスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６を有するインバータ回路２０は、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６のスイッチング動作に伴いバッテリ１１の電圧である直流電圧を交流電圧に変換してモータ９０に供給することができるようになっている。モータ９０は車両駆動用モータである。

各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６のゲート端子にはドライブ回路３５が接続されている。ドライブ回路３５は、制御信号に基づいてインバータ回路２０のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６をスイッチング動作させる。

モータ９０に位置検出部９１が設けられ、位置検出部９１によりモータ９０の回転位置としての電気角θが検出される。電流センサ９２によりモータ９０のＵ相実電流値Ｉｕが検出される。また、電流センサ９３によりモータ９０のＷ相実電流値Ｉｗが検出される。

ＰＷＭ制御部４０は、トルク／指令電流値変換部４１と、減算部４２，４３と、電流制御部４４と、座標変換部４５，４６と、ＰＷＭ発生部４７と、定常／過渡判定部７０と、定常／過渡判定部７１と、ΔＩｄ変動判定部８０と、Ｋｐｄ変更部８１と、ΔＩｑ変動判定部８２と、Ｋｐｑ変更部８３とを備えている。

座標変換部４５は、電流センサ９２，９３によるＵ相実電流値ＩｕおよびＷ相実電流値Ｉｗからモータ９０のＶ相実電流値Ｉｖを求め、位置検出部９１により検出される電気角θに基づいて、Ｕ相実電流値Ｉｕ、Ｖ相実電流値ＩｖおよびＷ相実電流値Ｉｗをｄ軸実電流値（励磁成分電流値）Ｉｄおよびｑ軸実電流値（トルク成分電流値）Ｉｑに変換する。なお、ｄ軸実電流値（励磁成分電流値）Ｉｄはモータ９０に流れる電流において、界磁を発生させるための電流ベクトル成分であり、ｑ軸実電流値（トルク成分電流値）Ｉｑはモータ９０に流れる電流において、トルクを発生させるための電流ベクトル成分である。

トルク／指令電流値変換部４１は、外部から入力されるトルク指令値Ｔｒｅｆを、ｄ軸指令電流値Ｉｄ＊およびｑ軸指令電流値Ｉｑ＊に変換する。例えば、トルク／指令電流値変換部４１は、記憶部（図示略）に予め記憶されるトルク指令値Ｔｒｅｆとｄ軸指令電流値Ｉｄ＊およびｑ軸指令電流値Ｉｑ＊とが対応付けられたテーブルを用いてトルク／指令電流値変換を行う。

減算部４２は、ｄ軸指令電流値Ｉｄ＊とｄ軸実電流値Ｉｄとの差ΔＩｄを算出する。減算部４３は、ｑ軸指令電流値Ｉｑ＊とｑ軸実電流値Ｉｑとの差ΔＩｑを算出する。電流制御部４４は、差ΔＩｄおよび差ΔＩｑに基づいて制御値としてのｄ軸指令電圧値Ｖｄ＊およびｑ軸指令電圧値Ｖｑ＊を算出する。座標変換部４６は、位置検出部９１により検出される電気角θに基づいて、ｄ軸指令電圧値Ｖｄ＊およびｑ軸指令電圧値Ｖｑ＊を指令電圧値Ｖｕ＊、Ｖｖ＊、Ｖｗ＊に変換する。

ＰＷＭ発生部４７は、ＰＷＭ制御により基準となる三角波と指令電圧値Ｖｕ＊、Ｖｖ＊、Ｖｗ＊との比較結果に基づいて、インバータ回路２０の各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６をオン、オフさせるためのＰＷＭ制御信号を出力する。

つまり、ＰＷＭ制御部４０は、モータ９０に流れるＵ、Ｖ、Ｗの各相の電流（実電流値Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ）に基づいてモータ９０におけるｄ軸実電流値（励磁成分電流値）とｑ軸実電流値（トルク成分電流値）が目標値となるようにモータ９０の電流経路に設けられたスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６を制御する。

ＰＷＭ発生部４７からの信号はドライブ回路３５に送られる。
次に、図２，３を用いて電流制御部４４の構成について説明する。
図２に示すように、電流制御部４４は、Ｐ項演算部５０と、Ｉ項演算部５１と、加算部５２と、加算部５３と、Ｐ項変動判定部５４と、Ｋｐｄ変更部５５と、Ｉ項変動判定部５６と、Ｋｉｄ変更部５７を有する。

Ｐ項演算部５０は、ｄ軸指令電流値とｄ軸実電流値の差を小さくすべくｄ軸の比例項（Ｐ項）を演算する。つまり、ｄ軸指令電流値とｄ軸実電流値の差ΔＩｄと、比例ゲインＫｐｄとの積（＝Ｋｐｄ・ΔＩｄ）を演算する。また、Ｉ項演算部５１は、ｄ軸指令電流値とｄ軸実電流値の差を小さくすべくｄ軸の積分項（Ｉ項）を演算する。つまり、ｄ軸指令電流値とｄ軸実電流値の差ΔＩｄの積分値と、積分ゲインＫｉｄとの積（＝Ｋｉｄ・∫ΔＩｄｄｔ）を演算する。加算部５２は、Ｐ項演算部５０からのｄ軸の比例項（＝Ｋｐｄ・ΔＩｄ）とＩ項演算部５１からの積分項（＝Ｋｉｄ・∫ΔＩｄｄｔ）を入力して両者の和（＝Ｋｐｄ・ΔＩｄ＋Ｋｉｄ・∫ΔＩｄｄｔ）を求める。

加算部５３は、加算部５２の出力（＝Ｋｐｄ・ΔＩｄ＋Ｋｉｄ・∫ΔＩｄｄｔ）と非干渉項（＝−ω・Ｌｑ・Ｉｑ＊）とを加算する。非干渉項のうちのωはモータ回転数であり、Ｌｑは定数であり、Ｉｑ＊はｑ軸指令電流値である。加算部５３による加算値（＝Ｋｐｄ・ΔＩｄ＋Ｋｉｄ・∫ΔＩｄｄｔ−ω・Ｌｑ・Ｉｑ＊）が座標変換部４６に対しｄ軸指令電圧値Ｖｄ＊として送られる。

このようにして、第１の比例積分制御部としてのＰ項演算部５０、Ｉ項演算部５１、加算部５２、加算部５３において、ｄ軸指令電流値とｄ軸実電流値の差を小さくすべくｄ軸の比例項およびｄ軸の積分項に基づいて制御値、即ち、ｄ軸指令電圧値Ｖｄ＊を演算する。

Ｐ項変動判定部５４は、Ｐ項演算部５０によるｄ軸の比例項（＝Ｋｐｄ・ΔＩｄ）の変動量が閾値よりも大きいか否か判定する。具体的には、図４に示すように、ｄ軸の比例項（＝Ｋｐｄ・ΔＩｄ）のピーク値とボトム値の差を変動量Ｈ１として算出してピーク値とボトム値の差である変動量Ｈ１が予め定めた閾値よりも大きいか否か判定する。Ｐ項変動判定部５４はその判定結果をＫｐｄ変更部５５に送る。Ｋｐｄ変更部５５は、ｄ軸指令電流値Ｉｄ＊が定常状態である時において、Ｐ項変動判定部５４によりｄ軸の比例項の変動量が閾値よりも大きいと判定されていると、Ｐ項演算部５０における比例ゲインＫｐｄを小さくする。この比例ゲインＫｐｄを用いてＰ項演算部５０はｄ軸の比例項（＝Ｋｐｄ・ΔＩｄ）を演算する。

Ｉ項変動判定部５６は、Ｉ項演算部５１によるｄ軸の積分項（＝Ｋｉｄ・∫ΔＩｄｄｔ）の変動量が閾値よりも大きいか否か判定する。具体的には、図５に示すように、ｄ軸の積分項（＝Ｋｉｄ・∫ΔＩｄｄｔ）のピーク値とボトム値の差を変動量Ｈ２として算出してピーク値とボトム値の差である変動量Ｈ２が予め定めた閾値よりも大きいか否か判定する。Ｉ項変動判定部５６はその判定結果をＫｉｄ変更部５７に送る。Ｋｉｄ変更部５７は、ｄ軸指令電流値Ｉｄ＊が定常状態である時において、Ｉ項変動判定部５６によりｄ軸の積分項の変動量が閾値よりも大きいと判定されていると、Ｉ項演算部５１における積分ゲインＫｉｄを小さくする。この積分ゲインＫｉｄを用いてＩ項演算部５１はｄ軸の積分項（＝Ｋｉｄ・∫ΔＩｄｄｔ）を演算する。

図３に示すように、電流制御部４４は、Ｐ項演算部６０と、Ｉ項演算部６１と、加算部６２と、加算部６３と、Ｐ項変動判定部６４と、Ｋｐｑ変更部６５と、Ｉ項変動判定部６６と、Ｋｉｑ変更部６７を有する。

Ｐ項演算部６０は、ｑ軸指令電流値とｑ軸実電流値の差を小さくすべくｑ軸の比例項（Ｐ項）を演算する。つまり、ｑ軸指令電流値とｑ軸実電流値の差ΔＩｑと、比例ゲインＫｐｑとの積（＝Ｋｐｑ・ΔＩｑ）を演算する。また、Ｉ項演算部６１は、ｑ軸指令電流値とｑ軸実電流値の差を小さくすべくｑ軸の積分項（Ｉ項）を演算する。つまり、ｑ軸指令電流値とｑ軸実電流値の差ΔＩｑの積分値と、積分ゲインＫｉｑとの積（＝Ｋｉｑ・∫ΔＩｑｄｔ）を演算する。加算部６２は、Ｐ項演算部６０からのｑ軸の比例項（＝Ｋｐｑ・ΔＩｑ）とＩ項演算部６１からの積分項（＝Ｋｉｑ・∫ΔＩｑｄｔ）を入力して両者の和（＝Ｋｐｑ・ΔＩｑ＋Ｋｉｑ・∫ΔＩｑｄｔ）を求める。

加算部６３は、加算部６２の出力（＝Ｋｐｑ・ΔＩｑ＋Ｋｉｑ・∫ΔＩｑｄｔ）と非干渉項（＝ω・Ｌｄ・Ｉｄ＊＋ω・Ｋｅ）とを加算する。非干渉項のうちのωはモータ回転数であり、ＬｄおよびＫｅは定数であり、Ｉｄ＊はｄ軸指令電流値である。加算部６３による加算値（＝Ｋｐｑ・ΔＩｑ＋Ｋｉｑ・∫ΔＩｑｄｔ＋ω・Ｌｄ・Ｉｄ＊＋ω・Ｋｅ）が座標変換部４６に対しｑ軸指令電圧値Ｖｑ＊として送られる。

このようにして、第２の比例積分制御部としてのＰ項演算部６０、Ｉ項演算部６１、加算部６２、加算部６３において、ｑ軸指令電流値とｑ軸実電流値の差を小さくすべくｑ軸の比例項およびｑ軸の積分項に基づいて制御値、即ち、ｑ軸指令電圧値Ｖｑ＊を演算する。

Ｐ項変動判定部６４は、Ｐ項演算部６０によるｑ軸の比例項（＝Ｋｐｑ・ΔＩｑ）の変動量が閾値よりも大きいか否か判定する。具体的には、図４に示すように、ｑ軸の比例項（＝Ｋｐｑ・ΔＩｑ）のピーク値とボトム値の差を変動量Ｈ１として算出してピーク値とボトム値の差である変動量Ｈ１が予め定めた閾値よりも大きいか否か判定する。Ｐ項変動判定部６４はその判定結果をＫｐｑ変更部６５に送る。Ｋｐｑ変更部６５は、ｑ軸指令電流値Ｉｑ＊が定常状態である時において、Ｐ項変動判定部６４によりｑ軸の比例項の変動量が閾値よりも大きいと判定されていると、Ｐ項演算部６０における比例ゲインＫｐｑを小さくする。この比例ゲインＫｐｑを用いてＰ項演算部６０はｑ軸の比例項（＝Ｋｐｑ・ΔＩｑ）を演算する。

Ｉ項変動判定部６６は、Ｉ項演算部６１によるｑ軸の積分項（＝Ｋｉｑ・∫ΔＩｑｄｔ）の変動量が閾値よりも大きいか否か判定する。具体的には、図５に示すように、ｑ軸の積分項（＝Ｋｉｑ・∫ΔＩｑｄｔ）のピーク値とボトム値の差を変動量Ｈ２として算出してピーク値とボトム値の差である変動量Ｈ２が予め定めた閾値よりも大きいか否か判定する。Ｉ項変動判定部６６はその判定結果をＫｉｑ変更部６７に送る。Ｋｉｑ変更部６７は、ｑ軸指令電流値Ｉｑ＊が定常状態である時において、Ｉ項変動判定部６６によりｑ軸の積分項の変動量が閾値よりも大きいと判定されていると、Ｉ項演算部６１における積分ゲインＫｉｑを小さくする。この積分ゲインＫｉｑを用いてＩ項演算部６１はｑ軸の積分項（＝Ｋｉｑ・∫ΔＩｑｄｔ）を演算する。

図１に示すように、定常／過渡判定部７０は、トルク／指令電流値変換部４１によるｄ軸指令電流値Ｉｄ＊を入力する。定常／過渡判定部７０は、ｄ軸指令電流値Ｉｄ＊を一定時間ごとにサンプリングして２回のサンプリング値の差が閾値よりも大きいか否か判定する。そして、定常／過渡判定部７０は、２回のサンプリング値の差が閾値よりも小さいと定常状態であると判定し、２回のサンプリング値の差が閾値よりも大きいと過渡状態であると判定する。その判定結果は、Ｋｐｄ変更部８１、図２のＫｐｄ変更部５５、Ｋｉｄ変更部５７に送られる。

図１の定常／過渡判定部７１は、トルク／指令電流値変換部４１によるｑ軸指令電流値Ｉｑ＊を入力する。定常／過渡判定部７１は、ｑ軸指令電流値Ｉｑ＊を一定時間ごとにサンプリングして２回のサンプリング値の差が閾値よりも大きいか否か判定する。そして、定常／過渡判定部７１は、２回のサンプリング値の差が閾値よりも小さいと定常状態であると判定し、２回のサンプリング値の差が閾値よりも大きいと過渡状態であると判定する。その判定結果は、Ｋｐｑ変更部８３、図３のＫｐｑ変更部６５、Ｋｉｑ変更部６７に送られる。

図１のΔＩｄ変動判定部８０は、減算部４２による差ΔＩｄ（Ｉｄ＊−Ｉｄ）を入力する。ΔＩｄ変動判定部８０は、差ΔＩｄ（Ｉｄ＊−Ｉｄ）を一定時間ごとにサンプリングして２回のサンプリング値の差が閾値よりも大きいか否か判定する。ΔＩｑ変動判定部８２は、減算部４３による差ΔＩｑ（Ｉｑ＊−Ｉｑ）を入力する。ΔＩｑ変動判定部８２は、差ΔＩｑ（Ｉｑ＊−Ｉｑ）を一定時間ごとにサンプリングして２回のサンプリング値の差が閾値よりも大きいか否か判定する。

Ｋｐｄ変更部８１は、定常／過渡判定部７０によりｄ軸指令電流値Ｉｄ＊が過渡状態であると判定された時に、ΔＩｄ変動判定部８０による差ΔＩｄ（Ｉｄ＊−Ｉｄ）が閾値よりも大きいと、図２のＰ項演算部５０における比例ゲインＫｐｄを大きくする。この比例ゲインＫｐｄを用いてＰ項演算部５０はｄ軸の比例項（＝Ｋｐｄ・ΔＩｄ）を演算する。

図１のＫｐｑ変更部８３は、定常／過渡判定部７１によりｑ軸指令電流値Ｉｑ＊が過渡状態であると判定された時に、ΔＩｑ変動判定部８２による差ΔＩｑ（Ｉｑ＊−Ｉｑ）が閾値よりも大きいと、図３のＰ項演算部６０における比例ゲインＫｐｑを大きくする。この比例ゲインＫｐｑを用いてＰ項演算部６０はｑ軸の比例項（＝Ｋｐｑ・ΔＩｑ）を演算する。

次に、インバータ装置１０の作用について説明する。
図２のＰ項演算部５０、Ｉ項演算部５１、加算部５２、加算部５３において、ｄ軸指令電流値とｄ軸実電流値の差を小さくすべく、ｄ軸の比例項およびｄ軸の積分項に基づいて制御値、即ち、ｄ軸指令電圧値Ｖｄ＊が算出される。

また、図３のＰ項演算部６０、Ｉ項演算部６１、加算部６２、加算部６３において、ｑ軸指令電流値とｑ軸実電流値の差を小さくすべく、ｑ軸の比例項およびｑ軸の積分項に基づいて制御値、即ち、ｑ軸指令電圧値Ｖｑ＊が算出される。

図１の定常／過渡判定部７０によりｄ軸指令電流値Ｉｄ＊が定常状態であると判定された時において、図２のＰ項変動判定部５４、Ｋｐｄ変更部５５、Ｉ項変動判定部５６、Ｋｉｄ変更部５７において、ｄ軸の比例項、ｄ軸の積分項について変動量が大きい時に、その項のゲインを減少させる。ここで、ピーク値とボトム値から変動量が求められる。

また、図１の定常／過渡判定部７１によりｑ軸指令電流値Ｉｑ＊が定常状態であると判定された時において、図３のＰ項変動判定部６４、Ｋｐｑ変更部６５、Ｉ項変動判定部６６、Ｋｉｑ変更部６７において、ｑ軸の比例項、ｑ軸の積分項について変動量が大きい時に、その項のゲインを減少させる。ここで、ピーク値とボトム値から変動量が求められる。

一方、図１の定常／過渡判定部７０によりｄ軸指令電流値Ｉｄ＊が過渡状態であると判定された時において、ΔＩｄ変動判定部８０、Ｋｐｄ変更部８１において、ｄ軸指令電流値とｄ軸実電流値の差ΔＩｄが大きい時に、比例ゲインＫｐｄが大きくされる。また、図１の定常／過渡判定部７１によりｑ軸指令電流値Ｉｑ＊が過渡状態であると判定された時において、ΔＩｑ変動判定部８２、Ｋｐｑ変更部８３において、ｑ軸指令電流値とｑ軸実電流値の差ΔＩｑが大きい時に、比例ゲインＫｐｑが大きくされる。

比例項、積分項の振動は、ｄ軸実電流値Ｉｄ、ｑ軸実電流値Ｉｑの振動に寄与し、車両振動などを引き起こす。つまり、車両振動はトルクの変動が大きい時に発生し、トルクの変動は、ｄ軸実電流値Ｉｄ、ｑ軸実電流値Ｉｑに影響する。そのため、ｄ軸実電流値Ｉｄ、ｑ軸実電流値Ｉｑを安定的に（直流成分として）流すことが必要となる。本実施形態ではこの対策が講じられている。

図６には、所定の条件において、定常状態で実電流が大きく変動した場合でも、比例ゲインおよび積分ゲインを変更しない場合におけるｄ軸、ｑ軸の比例項、積分項を示す。
ｄ軸実電流値Ｉｄ、ｑ軸実電流値Ｉｑの振動は、比例項、積分項の影響を受ける。比例項は、指令電流値と実電流値の差に比例ゲインをかけて得られるとともに、積分項は、指令電流値と実電流値の差に積分ゲインをかけて得られるので、比例項の変動量および積分項の変動量は、電流制御部４４の内部（ＣＰＵ内部）で算出することができる。よって、比例項の変動量および積分項の変動量、即ち、振動を判断し、比例ゲインおよび積分ゲインを変更することができる。つまり、ゲインを変更しながら比例項および積分項の変化（振動）を抑える制御が実行される。

図７には、所定の条件において、定常状態で実電流が大きく変動した場合に、比例ゲインおよび積分ゲインを減少するように変更した場合におけるｄ軸、ｑ軸の比例項、積分項を示す。

図６と図７の対比において、ｄ軸の積分項の振幅Ｗ１、ｑ軸の積分項の振幅Ｗ２、ｄ軸の比例項の振幅Ｗ３、ｑ軸の比例項の振幅Ｗ４について図６に比べて図７の方が縮小している又は同程度であることが分る。なお図６，７の縦軸の単位は［Ｖ］である。

比例項の変動量および積分項の変動量をモニタリングしながらゲインを変更する。詳しくは、比例項、積分項の変動量Ｈ１，Ｈ２が閾値以上ならば、ゲインを減少させる。このようにすることにより、電流の振動が抑えられ、振動を低減することができることとなる。

また、単にゲインを下げるだけでなく、応答性が悪いと判断されたときには、比例ゲインを増加させる。つまり、図１の定常／過渡判定部７０，７１により指令電流値が過渡状態であると判定された時に、図１のΔＩｄ変動判定部８０、Ｋｐｄ変更部８１、ΔＩｑ変動判定部８２、Ｋｐｑ変更部８３により、ｄ軸指令電流値Ｉｄ＊とｄ軸実電流値Ｉｄの差ΔＩｄまたはｑ軸指令電流値Ｉｑ＊とｑ軸実電流値Ｉｑの差ΔＩｑが大きい時に、比例ゲインを大きくする。

従って、各項のＰＩゲインを個別に低下または比例ゲインを増加させることにより、変動が大きな項の必要なゲインを適切に変更でき、追従性が良好な電流応答が実現される。
上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。

（１）モータのＰＩ制御において定常時にはＩ項は理想的にはＤＣ成分となるが、制御要因、外部（モータイナーシャ、モータを搭載した車両のねじれ成分）などにより振動することがある。本実施形態では、回転電機のインバータ制御装置３０の構成として、ゲイン調整手段としてのＰ項変動判定部５４、Ｋｐｄ変更部５５、Ｉ項変動判定部５６、Ｋｉｄ変更部５７、Ｐ項変動判定部６４、Ｋｐｑ変更部６５、Ｉ項変動判定部６６、Ｋｉｑ変更部６７を備える。そして、ｄ軸の比例項、ｄ軸の積分項、ｑ軸の比例項、ｑ軸の積分項の変動量が大きい時に、変動量が大きい項のゲインを減少させる。つまり、ＰＩ各項を監視し、振動が大きい項のゲインを狙って低下させる（ＰＩの各項を調整する）。

よって、出力電流の監視、即ち、ＰＩ制御での計算結果ではなく、計算途中の値（ｄ軸の比例項、ｄ軸の積分項、ｑ軸の比例項、ｑ軸の積分項）を監視することにより三相交流回転電機に流れる電流の振動を精度よく抑えることができる。即ち、相交流回転電機に流れる電流の振動をより抑えて、車両等において振動を低減することができる。

（２）ゲイン調整手段は、図４，５に示したようにピーク値とボトム値から変動量Ｈ１，Ｈ２を求めるので、定常状態で振動が生じていることが正確に判断できる。
（３）ゲイン調整手段は、ｄ軸の比例項、ｄ軸の積分項、ｑ軸の比例項、ｑ軸の積分項の全てに対して、各項の変動量が大きい時に、変動量が大きい項のゲインを減少させる。これにより、出力電流の監視、即ち、ＰＩ制御での計算結果ではなく、計算途中のデータ（ｄ軸の比例項、ｄ軸の積分項、ｑ軸の比例項、ｑ軸の積分項）を個別に監視することにより三相交流回転電機に流れる電流の振動を精度よく抑えることができる。

（４）ゲイン調整手段は、指令電流値Ｉｄ＊，Ｉｑ＊が定常状態である時において、ｄ軸の比例項、ｄ軸の積分項、ｑ軸の比例項、ｑ軸の積分項の変動量が大きい時に、変動量が大きい項のゲインを減少させる。よって、実用上好ましい。

（５）回転電機のインバータ制御装置の構成として、比例ゲイン調整手段としてのΔＩｄ変動判定部８０、Ｋｐｄ変更部８１、ΔＩｑ変動判定部８２、Ｋｐｑ変更部８３を備える。そして、指令電流値が過渡状態である時において、ｄ軸およびｑ軸における指令電流値と実電流値の差ΔＩｄ，ΔＩｑが大きい時に、当該差が大きい軸の比例項の比例ゲインＫｐｄ，Ｋｐｑを大きくする。つまり、過渡状態であるので積分項は意味がなく無視できるので比例項についてゲインを大きくする。よって、モータに流れる電流の振動をより抑えつつ、過渡状態での追従性を向上させることができる。

実施形態は前記に限定されるものではなく、例えば、次のように具体化してもよい。
・図４，５を用いて説明したごとくピーク値とボトム値から変動量を求めたが、これに代わり、例えば、２回のサンプリング値の差、即ち、瞬間値である微分値から変動量を求めてもよい。

・上記（１）において変動量Ｈ１，Ｈ２が閾値以上の時にゲインを小さくしたが、これに代わり、変動量とゲインとの関係を予め対応付けておく。例えば、リニアに対応付けておく。そして、ｄ軸の比例項、ｄ軸の積分項、ｑ軸の比例項、ｑ軸の積分項の変動量が大きい時に、当該変動量が大きい項のゲインを減少させるようにしてもよい。

・ｄ軸の比例項、ｄ軸の積分項、ｑ軸の比例項、ｑ軸の積分項の全てに対して、各項の変動量が大きい時に、当該変動量が大きい項のゲインを減少させたが、これに限らない。
具体的には、ｄ軸の比例項、ｄ軸の積分項、ｑ軸の比例項、ｑ軸の積分項のうちの１つの項について、変動量が大きい時に、当該変動量が大きい項のゲインを減少させるようにしてもよい。他にも、ｄ軸の比例項、ｄ軸の積分項、ｑ軸の比例項、ｑ軸の積分項のうちの２つの項について、変動量が大きい時に、当該変動量が大きい項のゲインを減少させるようにしてもよい。他にも、ｄ軸の比例項、ｄ軸の積分項、ｑ軸の比例項、ｑ軸の積分項のうちの３つの項について、変動量が大きい時に、当該変動量が大きい項のゲインを減少させるようにしてもよい。

要は、ｄ軸の比例項、ｄ軸の積分項、ｑ軸の比例項、ｑ軸の積分項のうち少なくとも１つの項について変動量が大きい時に、当該変動量が大きい項のゲインを減少させるゲイン調整手段を備える構成にすればよい。

３０…インバータ制御装置、４４…電流制御部、５０…Ｐ項演算部、５１…Ｉ項演算部、５２…加算部、５３…加算部、５４…Ｐ項変動判定部、５５…Ｋｐｄ変更部、５６…Ｉ項変動判定部、５７…Ｋｉｄ変更部、６０…Ｐ項演算部、６１…Ｉ項演算部、６２…加算部、６３…加算部、６４…Ｐ項変動判定部、６５…Ｋｐｑ変更部、６６…Ｉ項変動判定部、６７…Ｋｉｑ変更部、８０…ΔＩｄ変動判定部、８１…Ｋｐｄ変更部、８２…ΔＩｑ変動判定部、８３…Ｋｐｑ変更部、９０…モータ、Ｑ１〜Ｑ６…スイッチング素子。

Claims (5)

1. 三相交流回転電機に流れるＵ、Ｖ、Ｗの各相の電流に基づいて電流経路に設けられたスイッチング素子を制御する回転電機のインバータ制御装置であって、
   ｄ軸指令電流値とｄ軸実電流値の差を小さくすべくｄ軸の比例項およびｄ軸の積分項に基づいて制御値を演算する第１の比例積分制御部と、
   ｑ軸指令電流値とｑ軸実電流値の差を小さくすべくｑ軸の比例項およびｑ軸の積分項に基づいて制御値を演算する第２の比例積分制御部と、
   ｄ軸の比例項、ｄ軸の積分項、ｑ軸の比例項、ｑ軸の積分項のうち少なくとも１つの項について変動量が大きい時に、当該変動量が大きい項のゲインを減少させるゲイン調整手段と、
   を備えることを特徴とする回転電機のインバータ制御装置。
2. 前記ゲイン調整手段は、ピーク値とボトム値から変動量を求めることを特徴とする請求項１に記載の回転電機のインバータ制御装置。
3. 前記ゲイン調整手段は、ｄ軸の比例項、ｄ軸の積分項、ｑ軸の比例項、ｑ軸の積分項の全てに対して、各項の変動量が大きい時に、変動量が大きい項のゲインを減少させることを特徴とする請求項１または２に記載の回転電機のインバータ制御装置。
4. 前記ゲイン調整手段は、指令電流値が定常状態である時において、ｄ軸の比例項、ｄ軸の積分項、ｑ軸の比例項、ｑ軸の積分項のうち少なくとも１つの項について変動量が大きい時に、当該変動量が大きい項のゲインを減少させることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の回転電機のインバータ制御装置。
5. 指令電流値が過渡状態である時において、ｄ軸およびｑ軸における指令電流値と実電流値の差が大きい時に、当該差が大きい軸の比例項の比例ゲインを大きくする比例ゲイン調整手段を更に備えたことを特徴とする請求項４に記載の回転電機のインバータ制御装置。