JP2016508013A - 永久磁石モータを制御する方法および対応するシステム - Google Patents
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Abstract
Description
ラジアンだけ位相シフトされている。これらの電流を得るために各コイルにわたって印加される、対応する正弦波固定子電圧が、それぞれVas、VbsおよびVcsである。
単位アンペアの、パーク基準座標系の軸d上で測定される固定子電流の値に対応するId、
単位アンペアの、パーク基準座標系の軸q上で測定される固定子電流の値に対応するIq、
単位アンペアの、パーク基準座標系の軸d上の固定子電流設定点に対応するIdref、および
単位アンペアの、パーク基準座標系の軸q上の固定子電流の値に対応するIqref、
を提供する。
式中、 VdおよびVqは、単位ボルトの、パーク基準座標系のそれぞれ軸dおよびq上の固定子電圧であり、
Rsは、モータの固定子の均等な抵抗を単位オームで表し、 LdおよびLqは、単位ヘンリーの、パーク基準座標系の各軸dおよびq上のインダクタンスであり、
は、回転子の磁石によって生成される磁束を単位Wbで表し、
演算子
は、変数xから導出される演算子である。
、インダクタンスLdおよびLq、ならびに抵抗Rsの正確な値が分からないにもかかわらず、設定点トルクに達することである。
モータによって提供されるトルクは以下のように表現される。
式中、
Cemはモータによって生成される電磁トルクであり、
は回転子の極の対の数であり、
は、パーク基準座標系の軸dおよびq上で生成される磁束を表す。
より正確には、以下のようになる。
概して、永久磁石モータは、軸dおよびqの間に完全な対称性を有し、これは、
と書くことができることを意味し、それゆえ、(2)および(3)を組み合わせることによって、モータによって提供されるトルクは以下のように書かれる。
したがって、最大の可能な範囲に対する損失を制限することによって、トルクを制御するためには、可能な限りゼロに近い、軸d上の固定子電流Idをもたらす構成を形成することが必要である。設定点トルクを提供するために、その後固定子電流Iqが軸q上で提供され、このトルクの電流の最低振幅、および、それゆえ、最小鉄損を得るためにゼロの固定子電流Idが軸d上で提供される。
およびLsについての可能性のある変動範囲または値範囲を含む表TABが提供される。
これらの間隔における最小値または最大値の各々は、本発明に従って制御される永久磁石モータの、大量生産に起因する電流の変動および可能性のある分散を考慮に入れたものである。一変形形態において、表TABは、Rs、
およびLsから選択される1つまたは2つのパラメータに対応する、1つまたは2つの値範囲、ならびに、値範囲を有しない各パラメータの推定値、例えば、平均値のみを含む。
Id≧Idref
である場合、線形演算子OP1Dが電流Idに適用されて、以下のように固定子電圧が得られる。
式中、min(x)は変数xの最小演算子であり、λdは収束係数としての役割を果たす正の係数である。
事実、この係数が低くなるほど、電流Idが該電流Idの設定点値Idrefに向けて収束するのが遅くなる。
抵抗Rsについて、電流Idが正である場合にはその値範囲の最小値Rs min、
または、
電流Idが負である場合にはその最大値Rs maxをとり、
インダクタンスLsについて、電流Iqが正である場合にはその値範囲の最大値Ls max、
または、
電流Iqが負である場合にはその最小値Ls minをとることによって制御信号Vdのゼロ次成分を最小化する。
式中、max(x)は変数xの最大演算子であり、
項max(RsId−ωrpLsIq)は、Id≧Idrefの場合と同様に、RsおよびLsについて、対応する値範囲の適切な限界を選択することによって、制御信号Vdのゼロ次成分を最大化する。
式中、λqは収束係数としての役割を果たす正の係数である。
事実、この係数が低くなるほど、電流Iqが該電流Iqの設定点値Iqrefに向けて収束するのが遅くなる。
項max(RsIq+ωrpLsId+ωrp
)は、前出の演算子のように、Rs、Lsおよび
について、対応する値範囲の適切な限度を選択することによって、制御信号Vqのゼロ次成分を最大化する。
を定義する式と組み合わせることによって、
Id<Idrefである場合には電流Idの導関数の正の符号、および、
Id≧Idrefである場合には負の符号を得ることが可能になり、また、
Iq<Iqrefである場合には電流Iqの導関数の正の符号、および、
Iq≧Iqrefである場合には負の符号を有することが可能になる。
との間で切り替わる固定子電圧Vdを平滑化するステップであって、これは電流Idと該電流Idの設定点値Idrefとの間の絶対値の差が、所定の閾値εdを下回るとすぐに行われる平滑化するステップ、および、ステップE3において得られる、
との間で切り替わる固定子電圧Vqを平滑化するステップであって、これは電流Iqと該電流Iqの設定点値Iqrefとの間の絶対値の差が、所定の閾値εqを下回るとすぐに行われる平滑化するステップである。
線形補間によって平滑化するこのステップE4は、平滑化手段MLISによって実施される。固定子電流が、それらのそれぞれの設定点に十分に近いとき、これらの電流が、本発明に係る制御方法を実行するプロセッサの周波数において、その設定点付近で振動しないようにすることが必要である。
Claims (10)
- 永久磁石回転子(R)および固定子を備えた電気モータを備える、モータ推進ユニットを制御する方法であって、
前記方法は、前記固定子の電流(Id、Iq)を、前記電流が前記電気モータの制御信号(Vd、Vq)によって、設定点電流値(Idref、Iqref)に達するように調整するステップ(ER)を含み、
前記調整されるべき電流(Id、Iq)および前記制御信号(Vd、Vq)は、複数の軸(d、q)を含む回転座標系において表現され、
前記調整するステップ(ER)が、前記複数の軸の各軸(d、q)について、前記軸上の前記調整されるべき電流(Id、Iq)に、前記調整されるべき電流(Id、Iq)の前記設定点値(Idref、Iqref)に対して、調整されるべき前記電流の値の関数として、異なる線形演算子(OP1D、OP2D、OP1Q、OP2Q)を適用するステップ(E3)を含み、
前記線形演算子を適用する前記ステップは、前記軸上の制御信号値(Vd、Vq)を提供することを特徴とする、方法。 - 前記線形演算子(OP1D、OP2D、OP1Q、OP2Q)は、
前記調整されるべき電流(Id、Iq)、前記回転子の速度(ωr)、および、前記モータ推進ユニットの特徴を推定する値範囲の制限値(Rsmin、Rsmax、Lsmin、Lsmax、
)の関数としての、前記軸上の推定される制御信号のゼロ次成分を、前記調整されるべき電流(Id、Iq)の前記設定点値(Idref、Iqref)に対して調整されるべき前記電流の値の関数として最小化または最大化する第1の項と、
収束係数(λd、λq)を使用した、前記軸(d、q)上の前記調整されるべき電流(Id、Iq)に比例する第2の項と、
を含むことを特徴とする、請求項1に記載の制御方法。 - 前記軸上の前記調整されるべき電流(Id、Iq)と該電流の設定点値(Idref、Iqref)との間の絶対値の差が、所定の閾値(εd、εq)を下回るとすぐに、前記軸(d、q)の1つの上の前記制御信号(Vd、Vq)を平滑化するステップ(E4)を含むことを特徴とする、請求項1〜3のいずれか一項に記載の制御方法。
- 前記モータ推進ユニットは、クオーターターンの回転を通じて、モータ推進ユニットの内因性の特徴が不変である、電気またはハイブリッド車両のモータ推進ユニットである、請求項1〜4のいずれか一項に記載の制御方法。
- 永久磁石回転子(R)および固定子を備えた電気モータを備える、モータ推進ユニットを制御するシステムであって、
前記システムは、前記固定子の電流(Id、Iq)を、前記電流が前記電気モータの制御信号(Vd、Vq)によって、設定点電流値(Idref、Iqref)に達するように調整するための手段を備え、前記調整されるべき電流(Id、Iq)および前記制御信号(Vd、Vq)は、複数の軸(d、q)を含む回転座標系において表現され、
前記調整手段が、前記複数の軸の各軸(d、q)について、前記軸上の前記調整されるべき電流(Id、Iq)に、前記調整されるべき電流(Id、Iq)の前記設定点値(Idref、Iqref)に対して、調整されるべき前記電流の値の関数として異なる線形演算子(OP1D、OP2D、OP1Q、OP2Q)を適用する手段(MAPP)を備え、前記線形演算子を適用するための前記手段は、前記軸上の制御信号値(Vd、Vq)を提供することを特徴とする、モータ推進ユニットを制御するシステム。 - 前記線形演算子(OP1D、OP2D、OP1Q、OP2Q)は、
前記調整されるべき電流(Id、Iq)、前記回転子の速度(ωr)、および、前記モータ推進ユニットの特徴を推定する値範囲の制限値(Rsmin、Rsmax、Lsmin、Lsmax、
)の関数としての、前記軸上の推定される制御信号(Vd、Vq)のゼロ次成分を、前記調整されるべき電流(Id、Iq)の前記設定点値(Idref、Iqref)に対して、調整されるべき前記電流の値の関数として最小化または最大化する第1の項と、
収束係数(λd、λq)を使用した、前記軸(d、q)上の前記調整されるべき電流(Id、Iq)に比例する第2の項と
を含むことを特徴とする、請求項6に記載のモータ推進ユニットを制御するシステム。 - 前記軸上の前記調整されるべき電流(Id、Iq)と、該電流の設定点値(Idref、Iqref)との間の絶対値の差が、所定の閾値(εd、εq)を下回るとすぐに、前記軸(d、q)の1つの上の前記制御信号(Vd、Vq)を平滑化する手段(MLIS)も備えることを特徴とする、請求項8に記載のモータ推進ユニットを制御するシステム。
- コンピュータプログラムであって、前記プログラムが1つまたは複数のプロセッサ上で実行されるときに、請求項1〜5のいずれか一項に記載の方法を実施するための命令を備えることを特徴とする、コンピュータプログラム。
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