JP2017038444A - Control device for AC rotary electric machine - Google Patents
Control device for AC rotary electric machine Download PDFInfo
- Publication number
- JP2017038444A JP2017038444A JP2015157037A JP2015157037A JP2017038444A JP 2017038444 A JP2017038444 A JP 2017038444A JP 2015157037 A JP2015157037 A JP 2015157037A JP 2015157037 A JP2015157037 A JP 2015157037A JP 2017038444 A JP2017038444 A JP 2017038444A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- phase
- current value
- phase current
- value
- calculated
- 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
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 claims abstract description 8
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 21
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 8
- 230000004043 responsiveness Effects 0.000 abstract description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 description 22
- 230000008569 process Effects 0.000 description 12
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 6
- 230000004044 response Effects 0.000 description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 5
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 230000007274 generation of a signal involved in cell-cell signaling Effects 0.000 description 3
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 230000000979 retarding effect Effects 0.000 description 2
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 2
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000652 nickel hydride Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
本発明は、電流センサにより検出された相電流の検出値に基づいて交流回転電機の通電を制御する交流回転電機の制御装置に関する。 The present invention relates to a control device for an AC rotating electrical machine that controls energization of the AC rotating electrical machine based on a detected value of a phase current detected by a current sensor.
従来、交流回転電機の制御では、相電流値を検出し、検出した相電流値に基づいた制御量を目標値にフィードバックさせている。このようなフィードバック制御において、相電流に高次成分が重畳すると、フィードバック制御の結果であるインバータの各相のスイッチング素子に対する操作指令にも、高次成分が重畳する。その結果、スイッチングノイズ等の騒音成分にも高次成分が含まれ、静粛性の面で問題となる。また、相電流がオフセットすると、トルク変動や出力変動が生じるので望ましくない。 Conventionally, in control of an AC rotating electrical machine, a phase current value is detected, and a control amount based on the detected phase current value is fed back to a target value. In such feedback control, when a high-order component is superimposed on the phase current, the high-order component is also superimposed on the operation command for the switching element of each phase of the inverter as a result of the feedback control. As a result, noise components such as switching noise also contain higher order components, which causes a problem in terms of quietness. Further, if the phase current is offset, torque fluctuation and output fluctuation occur, which is not desirable.
そのため、特許文献1に記載の交流電動機の制御装置は、相電流検出値を電気角の関数としてフーリエ級数展開し、相電流の1次成分である1次電流を検出し、検出した1次電流に基づいてフィードバック制御を実施している。具体的には、上記制御装置は、電気角k周期をN個に分割して設定した積算角において、積算角における相電流検出値に基づく算出値を電気角1周期にわたって積算することにより、フーリエ係数を算出している。
Therefore, the control device for an AC motor described in
上記制御装置は、電気角1周期にわたる積算角における相電流検出値に基づいて、1次電流を検出している。よって、トルク指令値が変更された場合、トルク指令値が変更されてから電位角1周期が経過するまでの間、1次電流はトルク指令値変更前の相電流を引きずることになる。それゆえ、トルク指令値の変更時おける応答性の低下が問題となることがある。特に、低回転速度域は、高回転速度域よりも、1次電流がトルク指令値変更前の相電流を引きずる時間が長くなるため、トルク指令値の変更時における応答性の低下が問題となる。 The control device detects a primary current based on a phase current detection value at an integrated angle over one electrical angle cycle. Therefore, when the torque command value is changed, the primary current drags the phase current before the torque command value is changed from when the torque command value is changed until one cycle of the potential angle elapses. Therefore, a decrease in responsiveness when changing the torque command value may be a problem. In particular, in the low rotational speed region, the time for the primary current to drag the phase current before the torque command value is changed is longer than that in the high rotational speed region. .
本発明は、上記実情に鑑み、トルク指令値に対する応答性を向上させることが可能な交流回転電機の制御装置を提供することを主たる目的とする。 In view of the above circumstances, it is a main object of the present invention to provide a control device for an AC rotating electrical machine that can improve the response to a torque command value.
請求項1に記載の発明は、3相の交流回転電機と、前記交流回転電機を駆動するインバータと、前記交流回転電機の2相以上の相の相電流値をそれぞれ検出する電流センサと、を備える回転電機システムに適用される交流回転電機の制御装置であって、3相の電気角1周期をN個(Nは自然数)に分割して、同じタイミングで演算角を設定する演算角設定部と、前記3相の相電流値について、電気角1/3周期以上且つ電気角1/2周期未満の所定範囲にわたる前記演算角における前記相電流値をそれぞれ選択する選択部と、前記3相のうちの1相を基準相とし、前記基準相における選択された前記相電流値に対して、前記3相のうちの前記基準相以外の他相における選択された前記相電流値を、電気角120°ずらして重ね合わせ、重ね合わせた各前記相電流値を前記基準相の相電流値とする合成部と、前記演算角ごとに、前記基準相の各前記相電流値に基づく算出値を前記電気角1周期にわたって積算してフーリエ係数を算出する係数算出部と、算出された前記フーリエ係数の1次成分に基づいて、1次電流値を算出する1次電流算出部と、算出された前記1次電流値をdq変換してd軸電流値及びq軸電流値を算出するdq電流算出部と、算出された前記d軸電流値及び前記q軸電流値に基づいた制御量が、前記制御量の目標値に追従するように、前記インバータを構成する複数のスイッチング素子を操作する操作部と、を備える。
The invention according to
請求項1に記載の発明によれば、3相の電気角1周期がN個に分割されて演算角が設定される。また、3相の電流値について、電気角1/3周期以上且つ電気角1/2周期未満の所定範囲にわたる前記演算角における前記相電流値が選択される。そして、基準相における選択された相電流値に対して、基準相以外の他相における選択された相電流値が電気角120°ずらして重ね合わされ、重ね合された各相電流値が基準相の相電流値とされる。さらに、演算角ごとに、基準相の各相電流値に基づく算出値が電気角1周期にわたって積算され、フーリエ係数が算出される。算出されたフーリエ係数の1次成分に基づいて、各相の1次電流値が算出され、算出された1次電流値がdq電流値に変換される。そして、dq電流値に基づいた制御量が目標値に追従するように、インバータのスイッチング素子が操作される。
According to the first aspect of the invention, the calculation angle is set by dividing one period of the three-phase electrical angle into N pieces. For the three-phase current values, the phase current values at the calculation angles over a predetermined range of an electrical angle of 1/3 cycle or more and less than an
各相の相電流値は、互いに電気角120°ずれた関係となっている。そのため、基準相の相電流値に対して、電気角120°ずらした他相の相電流値は、基準相の相電流値とみなすことができる。よって、電気角1/3周期以上且つ電気角1/2周期未満の所定範囲にわたる3相の相電流値から、基準相の電気角1周期にわたる相電流値を得ることができる。すなわち、電気角1/2周期未満の相電流値からフーリエ係数を算出することができる。そのため、トルク指令値が変更された際に、1次電流値がトルク指令値変更前の相電流値を引きずる期間を、電気角1周期にわたる相電流値の検出値からフーリエ係数を算出する場合よりも短縮することができる。したがって、トルク指令値に対する応答性を向上させることができる。
The phase current values of the respective phases have a relationship that the electrical angle is shifted by 120 °. Therefore, the phase current value of the other phase shifted by an electrical angle of 120 ° with respect to the phase current value of the reference phase can be regarded as the phase current value of the reference phase. Therefore, a phase current value over one electrical angle cycle of the reference phase can be obtained from a three-phase phase current value over a predetermined range of
また、請求項2に記載の発明は、3相の交流回転電機と、前記交流回転電機を駆動するインバータと、前記交流回転電機の2相以上の相の相電流値をそれぞれ検出する電流センサと、を備える回転電機システムに適用される交流回転電機の制御装置であって、3相の電気角1周期をN個(Nは自然数)に分割して、同じタイミングで演算角を設定する演算角設定部と、前記3相の相電流値について、電気角1/6周期以上且つ電気角1/4周期未満の所定範囲にわたる前記演算角における前記相電流値をそれぞれ選択する選択部と、前記相電流値を、電気角180°ずらすとともに相電流の振幅方向の中心を通る中心軸に対して反転させる並進反転を行う並進反転部と、前記3相のうちの1相を基準相とし、前記基準相における選択された前記相電流値と、前記基準相における選択された前記相電流値を前記並進反転させた相電流値と、前記3相のうちの前記基準相以外の他相における選択された前記相電流値を電気角120°ずらした相電流値と、前記電気角120°ずらした相電流値を前記並進反転させた相電流値とを、前記基準相の相電流値とする合成部と、前記演算角ごとに、前記基準相の各相電流値に基づく算出値を前記電気角1周期にわたって積算してフーリエ係数を算出する係数算出部と、算出された前記フーリエ係数の1次成分に基づいて、1次電流値を算出する1次電流算出部と、算出された前記1次電流値をdq変換してd軸電流値及びq軸電流値を算出するdq電流算出部と、算出された前記d軸電流値及び前記q軸電流値に基づいた制御量が、前記制御量の目標値に追従するように、前記インバータを構成する複数のスイッチング素子を操作する操作部と、を備える。
The invention according to
請求項2に記載の発明によれば、3相の電気角1周期がN個に分割されて演算角が設定される。また、3相の電流値について、電気角1/6周期以上且つ電気角1/4周期未満の所定範囲にわたる前記演算角における前記相電流値が選択される。そして、基準相の選択された相電流値と、基準相の選択された相電流値が並進反転された相電流値と、他相の選択された相電流値が電気角120°ずらされた相電流値と、他相の電気角120°ずらされた相電流値が並進反転された相電流値とが、基準相の相電流値とされる。さらに、演算角ごとに、基準相の各相電流値に基づく算出値が電気角1周期にわたって積算され、フーリエ係数が算出される。算出されたフーリエ係数の1次成分に基づいて、各相の1次電流値が算出され、算出された1次電流値がdq電流値に変換される。そして、dq電流値に基づいた制御量が目標値に追従するように、インバータのスイッチング素子が操作される。
According to the second aspect of the present invention, the calculation angle is set by dividing one period of the three-phase electrical angle into N pieces. For the three-phase current values, the phase current values at the calculation angles over a predetermined range of an electrical angle of 1/6 cycle or more and less than an
各相の相電流は、互いに電気角120°ずれた関係となっている。そのため、基準相の相電流値に対して、電気角120°ずらした他相の相電流値は、基準相の相電流値とみなすことができる。また、交流回転電機に対する印加電圧の大きさが同じであれば、ある相電流値を並進反転させたものは、その相電流値から電気角180°ずれた演算角における相電流値とみなせる。よって、電気角1/6周期以上且つ電気角1/4周期未満の所定範囲にわたる3相の相電流値から、基準相の電気角1周期にわたる相電流値を得ることができる。すなわち、電気角1/4周期未満の相電流値からフーリエ係数を算出することができる。そのため、トルク指令値が変更された際に、1次電流値がトルク指令値変更前の相電流値を引きずる期間を、電気角1周期にわたる相電流値の検出値からフーリエ係数を算出する場合よりも短縮することができる。 The phase currents of the respective phases have a relationship that is deviated by 120 ° in electrical angle. Therefore, the phase current value of the other phase shifted by an electrical angle of 120 ° with respect to the phase current value of the reference phase can be regarded as the phase current value of the reference phase. In addition, if the magnitude of the voltage applied to the AC rotating electric machine is the same, a value obtained by translationally inverting a certain phase current value can be regarded as a phase current value at an operation angle shifted by 180 ° from the phase current value. Therefore, a phase current value over one electrical angle cycle of the reference phase can be obtained from a three-phase phase current value over a predetermined range of 1/6 electrical angle or more and less than 1/4 electrical angle. That is, the Fourier coefficient can be calculated from the phase current value less than the electrical angle quarter cycle. Therefore, when the torque command value is changed, the period in which the primary current value drags the phase current value before the torque command value change is compared to the case where the Fourier coefficient is calculated from the detected value of the phase current value over one electrical angle cycle. Can also be shortened.
以下、交流回転電機の制御装置を具現化した各実施形態について図面を参照して説明する。各実施形態に係る交流回転電機の制御装置は、ハイブリッド自動車を駆動するモータシステムに適用されることを想定している。なお、以下の各実施形態において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付しており、同一符号の部分についてはその説明を援用する。 Hereinafter, embodiments embodying a control device for an AC rotating electrical machine will be described with reference to the drawings. The control device for an AC rotating electrical machine according to each embodiment is assumed to be applied to a motor system that drives a hybrid vehicle. In the following embodiments, parts that are the same or equivalent to each other are denoted by the same reference numerals in the drawings, and the description of the same reference numerals is used.
(第1実施形態)
まず、本実施形態に係るモータシステムについて、図1を参照して説明する。本実施形態に係るモータシステム(回転電機システム)は、モータ30、インバータ20、直流電源10、電流センサ31,32、回転位置センサ33、及び制御装置40を備える。制御装置40には、車両制御装置100からトルク指令値Trq*が入力される。
(First embodiment)
First, a motor system according to the present embodiment will be described with reference to FIG. The motor system (rotating electrical machine system) according to this embodiment includes a
MG30(交流回転電機)は、U相、V相、W相の3相のコイルが巻回された固定子と回転子とを含み、電動機としての機能及び発電機としての機能を有する3相のモータジェネレータである。MG30は、ハイブリッド自動車の走行駆動源となる。なお、MG30は、電動機としての機能のみを有する3相モータでもよい。
MG30 (AC rotating electrical machine) includes a stator and a rotor around which a three-phase coil of U phase, V phase, and W phase is wound, and has a three-phase function as a motor and a function as a generator. It is a motor generator. The
インバータ20は、2個のスイッチング素子が上下に接続されている直列体が、3個並列に接続されているブリッジ回路である。スイッチング素子としては、例えばゲート駆動型のIGBT、MOSトランジスタ等を採用できる。後述する制御装置40から送信される操作信号gua,gub,gva,gvb,gwa,gwbが、各スイッチング素子のゲート端子に入力されることにより、各スイッチング素子のオン・オフが操作される。その結果、MG30の各相のコイルに交流電圧Vu,Vv,Vwが印加され、MG30の駆動が制御される。
The
直流電源10は、例えばリチウムイオンやニッケル水素の二次電池であり、インバータ20を介して、MG30と電力の授受を行う。直流電源10の直流電圧が、インバータ20に入力されるシステム電圧VHとなる。直流電源10とインバータ20との間に、昇圧コンバータが接続されている場合には、昇圧コンバータにより昇圧された直流電圧が、インバータ20に入力されるシステム電圧VHとなる。
The
電流センサ31は、V相のコイルに設けられており、V相の相電流Ivを所定の周期で検出し、検出した相電流Ivの値を制御装置40へ送信する。また、電流センサ32は、W相のコイルに設けられており、W相の相電流Iwを所定の周期で検出し、検出した相電流Iwの値を制御装置40へ送信する。ここで、キルヒホッフの法則により3相の相電流の和は常にゼロであるから、V相の相電流Iv及びW相の相電流Iwがわかれば、残りのU相の相電流Iuは計算で求められる。本実施形態では、V相及びW相の2相に電流センサ31,32を設けているが、3相のうちのどの2相に電流センサ31,32を設けてもよい。
The
回転位置センサ33は、MG30の回転子の近くに設けられており、回転子の回転位置θを検出し、検出した回転位置θを制御装置40へ送信する。回転位置θは、電気角で表される値であり、回転位置θからMG30の回転速度Nrが算出される。回転位置センサ33としては、レゾルバやエンコーダ等が採用できる。
The
車両制御装置100は、制御装置40よりも上位のハイブリッド車両全体を制御する制御装置であり、CPU、ROM、RAM及びI/O等を備えたマイクロコンピュータを主体として構成されている。車両制御装置100は、アクセルセンサやブレーキセンサ、シフトポジションセンサ等の各種センサの検出値に基づいて、車両の運転状態を検出する。そして、車両制御装置100は、検出した車両の運転状態に応じたトルク指令値Trq*を算出し、算出したトルク指令値Trq*を制御装置40へ送信する。
The
制御装置40(交流回転電機の制御装置)は、CPU、ROM、RAM、及びI/O等を備えたマイクロコンピュータを主体として構成されている。制御装置40は、ROMに記憶されているプログラムをCPUにより実行するソフトウェア処理や、専用の電気回路によるハードウェア処理により、後述する各種機能を実現し、MG30の駆動を制御する。
The control device 40 (control device for an AC rotating electrical machine) is mainly configured by a microcomputer including a CPU, a ROM, a RAM, an I / O, and the like. The
制御装置40は、図2に示すように、MG30の制御モードとして、変調率mに応じて3つの制御モードのいずれかを選択して実施する。変調率mは、次の式(1)により定義される。Vrは、回転座標平面上でのMG30に印加される電圧ベクトルの大きさである。
As shown in FIG. 2, the
変調率mが0〜1.27未満のとき、制御装置40は、正弦波PWM制御モード及び過変調PWM制御モードを実施する。正弦波PWM制御モードは、正弦波状の各相の電圧指令値と搬送波との比較に基づいて、インバータ20の各相のスイッチング素子を制御するモードであり、正弦波状の電圧指令の振幅が搬送波の振幅以下の範囲で実施される。一方、過変調PWM制御モードは、電圧指令の正弦波成分の振幅が搬送波の振幅よりも大きい範囲で、正弦波PWM制御モードと同様のPWM制御を実施する。正弦波PWM制御モード及び過変調PWM制御モードでは、MG30を流れる電流のフィードバックによって、MG20に印加する電圧の振幅及び位相を制御する「電流フィードバック制御」を実施する。
When the modulation factor m is less than 0 to less than 1.27, the
また、変調率m=1.27のとき、制御装置40は、矩形波制御モードを実施する。矩形波制御モードは、一定期間内で、上アームのオン期間と下アームのオン期間との比を、1:1とする矩形波1パルスをMG30に印加するモードである。矩形波制御モードでは、MG30に印加する電圧の振幅が固定されるため、トルク指令値Trq*とトルク推定値Trqeとの偏差に基づいて、矩形波電圧パルスの位相を制御する「トルクフィードバック制御」を実施する。
Further, when the modulation factor m = 1.27, the
図3に、MG30の動作状態と各制御モードとの対応関係を示す。低回転速度域Iでは、正弦波PWM制御モードが実施され、トルク変動が抑制される。MG30の回転速度Nrが上昇し、システム電圧VHが最大値を超える中回転速度域IIでは、制御モードを正弦波PWM制御モードから過変調PWM制御モードに切り替えて、中回転速度域IIでの出力を上げる。さらに、MG30の回転速度Nrが上昇すると、過変調PWM制御モードから矩形波制御モードへ切替えて、高回転速度域IIIでの出力を上げる。以下、正弦波PWM制御及び過変調PWM制御モードを含むPWM制御モードと、矩形波制御モードについてそれぞれ説明する。
FIG. 3 shows the correspondence between the operating state of the
<PWM制御>
まず、PWM制御モードについて説明する。PWM制御モードでは、電流フィードバック制御を実施するため、フィードバックの制御量は電流値となる。図4に、PWM制御モードに対応する制御装置40の構成を示す。制御装置40は、電流指令生成部41、FF項演算部42、偏差算出部43,44、PI制御部45,46、加算部47,48、2相3相変換部49、rφ変換部50、電圧DUTY変換部51、及びPWM部52の機能を備える。さらに、制御装置40は、選択部53、合成部54、フーリエ係数算出部55、1次電流算出部56、dq電流算出部57、及び演算角設定部71の機能を備える。
<PWM control>
First, the PWM control mode will be described. In the PWM control mode, since current feedback control is performed, the feedback control amount is a current value. FIG. 4 shows a configuration of the
電流指令生成部41は、トルク指令値Trq*と電流指令マップとに基づいて、回転座標系の電流指令値Id*,Iq*を生成する。電流指令マップは、トルク指令値Trq*と電流指令値Id*,Iq*との対応を示すマップであり、予め記憶装置に記憶されている。なお、PWM制御モードでは、電流指令値Id*,Iq*が、制御量の目標値に相当する。
The
FF項演算部42は、生成された電流指令値Id*,Iq*に基づいて、d軸電圧指令値及びq軸電圧指令値のフィードフォワード項Vd_ff,Vq_ffを、それぞれ算出する(特開2014−132815号公報参照)。偏差算出部43,44は、生成された電流指令値Id*,Iq*と、後述するdq電流算出部57により算出された回転座標系の実電流Id,Iqとの電流偏差ΔId,ΔIqを、それぞれ算出する。PI制御部45,46は、算出された電流偏差ΔId,ΔIqが0に収束するように、d軸電圧指令値及びq軸電圧指令値のフィードバック項Vd_fb,Vq_fbを、それぞれ比例積分制御により算出する。加算部47,48は、フィードフォワード項Vd_ff,Vq_ffと、フィードバック項Vd_fb,Vq_fbとをそれぞれ加算して、回転座標系の電圧指令値Vd*,Vq*をそれぞれ算出する。なお、実電流Id,Iq(実電流Id,Iqを合わせてdq電流と称する)が制御量に相当する。
The FF
2相3相変換部49は、回転位置センサ33から受信した回転位置θを用いて、算出された回転座標系の電圧指令値Vd*,Vq*を、固定座標系の電圧指令値Vu*,Vv*,Vw*に変換する。rφ変換部50は、回転座標系の電圧指令値Vd*,Vq*を、回転座標平面上で大きさVr且つq軸を基準とする位相φqの指令電圧ベクトルに変換する。位相φqは、q軸から反時計まわり方向を正と定義する。
The two-phase / three-
電圧DUTY変換部51は、回転位置θ、算出された位相φq、及び変調率mに基づいて、各相の電圧指令値Vu*,Vv*,Vw*を指令デューティDu,Dv,Dwに変換する。変調率mは、算出されたベクトルVrの大きさ、システム電圧VH及び係数の乗算から算出される。PWM部52は、指令デューティDu,Dv,Dwに基づいて、操作信号gua,gub,gva,gvb,gwa,gwbを生成し、生成した各操作信号をインバータ20の各スイッチング素子へ送信する。各操作信号は、インバータ20の各スイッチング素子のオン・オフを制御する信号である。PWM制御モードでは、上述したFF項演算部42からPWM部52までの機能が操作部に相当する。
The voltage
各スイッチング素子のオン・オフが操作信号により制御されることで、MG30の各相のコイルに3相の交流電圧Vu,Vv,Vwが印加される。3相の交流電圧Vu,Vv,Vwの印加に伴い、MG30からトルク指令値Trq*に応じたトルクが出力され、MG30の各相のコイルには相電流Iu,Iv,Iwが流れる。
By turning on / off each switching element with an operation signal, three-phase AC voltages Vu, Vv, Vw are applied to the coils of each phase of MG30. Along with the application of the three-phase AC voltages Vu, Vv, Vw, torque corresponding to the torque command value Trq * is output from the
制御装置40は、各相の相電流Iu,Iv,Iwを検出して、実電流Id,Iqを算出し、実電流Id,Iqを電流指令値Id*,Iq*に対してフィードバックさせる。このとき、相電流Iu,Iv,Iwに高次成分が重畳していたり、相電流Iu,Iv,Iwがオフセットしていたりすることがある。高次成分が重畳した相電流Iu,Iv,Iwから実電流Id,Iqを算出すると、指令デューティDu,Dv,Dwにも高次成分が重畳し、それに伴うインバータ20のスイッチングノイズ等の騒音成分にも高次成分が含まれるようになる。特に、過変調PWM制御モードでは、PWMパルスに高次成分が含まれるため、相電流値に高次成分が重畳しやすく、騒音が大きくなるという問題がある。また、相電流値がオフセットすると、トルク変動やパワー変動が生じる。
The
そこで、制御装置40は、相電流値を回転位置θの関数としてフーリエ級数展開する。フーリエ級数展開の一般式を式(2),(3)に示す。式(2)は、cos関数のn次のフーリエ係数an、及びsin関数のn次のフーリエ係数bnを算出する式である。式(3)で示すf(θ)は、θを変数とする周期2πの周期関数であって、三角関数の和で表される。なお、式(2),(3)中の文字「n」は、これらの式だけで独立して用いるものであり、他の箇所で用いる「n」とは異なるものとする。
Therefore, the
式(3)において、0次成分であるa0/2は、直流成分であり、電流0(A)に対する電流振幅の中心のオフセット量に相当する。2次以上の成分は高次成分に相当する。よって、制御装置40は、相電流の1次成分のみを抽出し、抽出した相電流の1次成分である1次電流値から実電流Id,Iqを算出して、電流フィードバック制御を実施する。
In equation (3), a0 / 2, which is a zeroth-order component, is a direct current component and corresponds to the offset amount at the center of the current amplitude with respect to the current 0 (A). The second and higher order components correspond to higher order components. Therefore, the
一般に、フーリエ係数は、電気角1周期をN個(Nは自然数)に分割して設定した演算角におけるN個の相電流値に基づいて算出される。例えば、図5に示すように、電気角1周期を12個に分割して演算角を設定した場合、ある演算角では、その演算角及びその演算角の直前の11個の演算角における12個の相電流値に基づいて、フーリエ係数を算出する。各演算角は、フーリエ係数の演算開始タイミングとなる。本実施形態では、電流センサ31,32による相電流Iv,Iwの検出タイミングは、演算開始タイミングである演算角と同期しているとする。
In general, the Fourier coefficient is calculated based on N phase current values at calculation angles set by dividing one period of electrical angle into N (N is a natural number). For example, as shown in FIG. 5, when a calculation angle is set by dividing one period of electrical angle into 12 parts, in a certain calculation angle, 12 of the calculation angle and 11 calculation angles immediately before the calculation angle. The Fourier coefficient is calculated based on the phase current value. Each calculation angle becomes the calculation start timing of the Fourier coefficient. In the present embodiment, it is assumed that the detection timings of the phase currents Iv and Iw by the
図6(a)に、従来のフーリエ係数の演算処理において、演算対象となる相電流値の範囲を示す。時点t0,t1,t2,t3は、隣接する時点との間隔が電気角半周期となっている。従来、式(2)に基づき、電気角1周期にわたる演算角における相電流値に基づく算出値を、電気角1周期にわたって積算して、フーリエ係数を算出している。図6(b)は、算出したフーリエ係数の1次成分から算出した1次電流値を示す。 FIG. 6A shows a range of phase current values to be calculated in a conventional Fourier coefficient calculation process. At time points t0, t1, t2, and t3, the interval between adjacent time points is an electrical angle half cycle. Conventionally, based on the equation (2), the calculated value based on the phase current value at the calculation angle over one electrical angle cycle is integrated over one electrical angle cycle to calculate the Fourier coefficient. FIG. 6B shows the primary current value calculated from the primary component of the calculated Fourier coefficient.
従来、トルク指令値Trq*が変更された場合、トルク指令値Trq*が変更されてから電気角1周期が経過するまでの間、フーリエ係数ひいては1次電流値は、トルク指令値Trq*変更前の相電流値の影響を受ける。例えば、図6(a)に示すように、時点t1でトルク指令値Trq*が変更され、時点t2におけるdq電流を算出する場合、指令値変更前の時点t0から時点t1における相電流値と、指令値変更後の時点t1から時点t2における相電流値とに基づいて、1次電流値を算出することになる。よって、算出された1次電流値は、時点t2における実際の1次電流値に対して誤差が比較的大きくなる。その結果、トルク指令値Trq*に対する実トルクの応答性が低下する。 Conventionally, when the torque command value Trq * is changed, the Fourier coefficient, and thus the primary current value, before the torque command value Trq * is changed from when the torque command value Trq * is changed until one electrical angle cycle elapses. It is influenced by the phase current value. For example, as shown in FIG. 6A, when the torque command value Trq * is changed at time t1, and the dq current at time t2 is calculated, the phase current value from time t0 to time t1 before the command value change, The primary current value is calculated based on the phase current value from the time point t1 to the time point t2 after the command value is changed. Therefore, the calculated primary current value has a relatively large error with respect to the actual primary current value at time t2. As a result, the actual torque response to the torque command value Trq * is reduced.
図6(a)において、時点t1で指令値が変更された場合、時点t3におけるdq電流を算出するまでの間、算出された1次電流値は指令値変更前の相電流値を引きずることになる。特に、低回転速度域では、高回転速度域よりも、回転子が電気角1周期分回転するのに要する時間が長くなるため、トルク指令値Trq*の変更時において、1次電流値が指令値変更前の相電流値を引きずる時間が長くなる。そのため、特に低回転速度域では、トルク指令値Trq*の変更時における応答性の低下が問題となり、トルク指令値の変更時における応答性の向上が望まれる。 In FIG. 6A, when the command value is changed at time t1, the calculated primary current value is dragged from the phase current value before the command value change until the dq current is calculated at time t3. Become. In particular, in the low rotational speed range, the time required for the rotor to rotate by one electrical angle period is longer than in the high rotational speed range, and therefore, when the torque command value Trq * is changed, the primary current value is commanded. The time for dragging the phase current value before the value change becomes longer. Therefore, particularly in the low rotation speed region, a decrease in responsiveness when the torque command value Trq * is changed becomes a problem, and an improvement in responsiveness when the torque command value is changed is desired.
ここで、相の相電流は、互いに電気角120°ずれた関係となっている。例えばV相の相電流Ivに対して、U相の相電流Iuは進角方向に電気角120°ずれ、W相の相電流Iwは遅角方向に120°ずれているとする。この場合、U相の相電流Iuを遅角方向に120°ずらしたものはV相の相電流Ivと等しくなり、W相の相電流Iwを進角方向に120°ずらしたものはV相の相電流Ivと等しくなる。 Here, the phase currents of the phases are in a relationship of being shifted from each other by an electrical angle of 120 °. For example, it is assumed that the U-phase phase current Iu is shifted by 120 ° in the electrical angle direction and the W-phase phase current Iw is shifted by 120 ° in the retarded direction with respect to the V-phase current Iv. In this case, the U-phase phase current Iu shifted by 120 ° in the retarded direction is equal to the V-phase phase current Iv, and the W-phase phase current Iw shifted by 120 ° in the advanced angle direction is the V-phase phase current Iv. It becomes equal to the phase current Iv.
そこで、制御装置40は、各相において、電気角1/3周期にわたる演算角における相電流値Ivs,Iws,Iusをそれぞれ選択する。そして、制御装置40は、3相のうちのV相を基準相とし、基準相において選択した相電流値Ivsに対して、他の2相において選択した相電流値Ius,Iwsを電気角120°ずらして重ね合せることにした。電気角1/3周期にわたる演算角は、3相で同じタイミングの演算角とする。図7(a)に、本実施形態に係るフーリエ係数の演算処理において、演算対象として選択する各相の相電流値の範囲を示し、図7(b)に、選択した3相の相電流値を合成した相電流値を示す。基準相に重ね合わせた各相電流値は、基準相の電気角1周期にわたる相電流値とみなすことができる。図7(c)は、合成した基準相の電気角1周期にわたる相電流値に基づいて算出した1次電流値を示す。
Therefore, in each phase,
このように、各相の電気角1/3周期にわたる相電流値を合成して、基準相の電気角1周期にわたる相電流値を算出することにより、トルク指令値Trq*の変更時において、1次電流値がトルク指令値Trq*の変更前の相電流値を引きずる期間が従来の1/3に短縮される。例えば、図7(a)に示すように、時点t1でトルク指令値Trq*が変更され、時点t2におけるdq電流を算出する場合、時点t2から1/3周期前までの期間における各相の相電流値に基づいて、1次電流値を算出することになる。よって、時点t2におけるdq電流の算出時には、1次電流値が指令値変更前の相電流値を引きずっていない。したがって、本実施形態では、従来と比較して、トルク指令値Trq*の変更時におけるトルク指令値Trq*に対する実トルクの応答性の低下が抑制される。以下、本実施形態における1次電流値の算出手法について説明する。本実施形態では、V相を基準相として説明するが、基準相はどの相にしてもよい。 In this way, by synthesizing the phase current values over one-third cycle of the electrical angle of each phase and calculating the phase current value over one cycle of the electrical angle of the reference phase, when the torque command value Trq * is changed, 1 The period during which the next current value drags the phase current value before the change of the torque command value Trq * is shortened to 1/3 of the conventional value. For example, as shown in FIG. 7A, when the torque command value Trq * is changed at the time point t1 and the dq current at the time point t2 is calculated, the phase of each phase in the period from the time point t2 to 1/3 cycle before. Based on the current value, the primary current value is calculated. Therefore, when calculating the dq current at time t2, the primary current value does not drag the phase current value before the command value change. Therefore, in the present embodiment, compared to the prior art, a decrease in the actual torque response to the torque command value Trq * when the torque command value Trq * is changed is suppressed. Hereinafter, a method for calculating the primary current value in the present embodiment will be described. In this embodiment, the V phase is described as a reference phase, but the reference phase may be any phase.
演算角設定部71は、3相の相電流の電気角1周期をN個(Nは自然数)に分割して、同じタイミングで演算角を設定する。
The calculation
選択部53は、3相の相電流値について、電気角1/3周期にわたる演算角における相電流値をそれぞれ選択する。図8(a)〜(c)に、電気角0°〜120°にわたる演算角における相電流値を選択した図を示す。V相における選択した相電流値を黒丸で示し、選択していない相電流値を白丸で示す。W相における選択した相電流値を黒四角で示し、選択していない相電流値を白四角で示す。また、U相における選択した相電流値を黒三角で示し、選択していない相電流値を白三角で示す。
The
合成部54は、V相を基準相とし、V相において選択した相電流値Ivsに対して、U相において選択した相電流値Iusを遅角方向に電気角120°ずらして重ね合わせるとともに、W相において選択した相電流値Iwsを進角方向に電気角120°ずらして重ね合わせる。そして、V相を基準として合成した3相分の相電流値を、V相の電気角1周期における相電流値とする。図8(d)は、図8(a)に示すV相の選択した相電流値に対して、図8(b),(c)に示すW相及びU相の選択した相電流値を、それぞれ進角方向及び遅角方向に電気角120°ずらして合成した図である。
The combining
フーリエ係数算出部55(係数算出部)は、演算角ごとに、合成部54により合成された基準相の各相電流値に基づく算出値を、電気角1周期にわたって積算してフーリエ係数を算出する。
The Fourier coefficient calculation unit 55 (coefficient calculation unit) calculates the Fourier coefficient by integrating the calculated values based on the phase current values of the reference phase synthesized by the
1次電流算出部56は、フーリエ係数算出部55により算出されたフーリエ係数に基づいて、各相の1次電流値Iu_1,Iv_1,Iw_1を算出する。具体的には、算出されたフーリエ係数の1次係数a1,b1からV相の1次電流値Iv_1を算出する。そして、V相の1次電流値Iv_1を進角方向に120°ずらしてU相の1次電流値Iu_1算出するとともに、V相の1次電流値Iv_1を遅角方向に120°ずらしてW相の1次電流値Iw_1を算出する。なお、フーリエ係数の算出及び各相の1次電流値の算出の詳細は後述する。
The primary
dq電流算出部57は、算出された3相の1次電流値Iu_1,Iv_1,Iw_1を、回転座法系の実電流Id(d軸電流値)と実電流Iq(q軸電流値)に変換する。
The dq
次に、相電流値の検出値からdq電流を算出する手法について、図9のフローチャート及び図10のタイムチャートを参照して説明する。 Next, a method for calculating the dq current from the detected value of the phase current value will be described with reference to the flowchart of FIG. 9 and the time chart of FIG.
図10(a)は時間に対する回転位置θの特性を示し、図10(b)は時間に対するV相の相電流Iv(θ)の特性を示す。図10(a)において、回転位置θは、0〜360°の範囲で時間に比例して直線的に増加し、360°に到達すると同時に0°に戻る鋸波型に時間変化している。縦軸には、(n−1)番目、n番目、(n+1)番目の演算角θ[n−1]、θ[n]、θ[n+1]を示している。連続する演算角の間隔であるサンプル間隔は、Δθ=360/Nで一定であり、電気角1周期をN等分割した間隔となる。よって、電気角1周期では、演算角θ[1]からθ[N](=θ[0])の演算角が設定される。連続する電気角1周期において、後の周期の演算角θ[0]は前の周期の演算角θ[N]と同じ回転位置θとなる。電気角1周期分の演算角としては、N個の演算角が設定される。 10A shows the characteristic of the rotational position θ with respect to time, and FIG. 10B shows the characteristic of the V-phase phase current Iv (θ) with respect to time. In FIG. 10A, the rotational position θ increases linearly in proportion to the time in the range of 0 to 360 °, and changes with time in a sawtooth shape that reaches 360 ° and returns to 0 ° at the same time. The vertical axis indicates the (n−1) th, nth, and (n + 1) th calculation angles θ [n−1], θ [n], and θ [n + 1]. The sample interval, which is the interval between consecutive calculation angles, is constant at Δθ = 360 / N, and is an interval obtained by equally dividing one period of electrical angle by N. Therefore, in one electrical angle cycle, calculation angles from calculation angles θ [1] to θ [N] (= θ [0]) are set. In one continuous electrical angle cycle, the calculation angle θ [0] of the subsequent cycle is the same rotational position θ as the calculation angle θ [N] of the previous cycle. N calculation angles are set as calculation angles for one electrical angle cycle.
以下、本実施形態に係る相電流値の検出値からdq電流を算出する処理手順について、図9のフローチャートを参照して説明する。本処理手順は、制御装置40が、演算角ごとに繰り返し実行する。
Hereinafter, the processing procedure for calculating the dq current from the detected value of the phase current value according to the present embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG. This processing procedure is repeatedly executed by the
まず、nの値を、前回の処理時のnの値から1増やす(S10)。続いて、nがNよりも大きいか否か判定する(S11)。nがN以下の場合は(S11:NO)、そのままS13の処理に進む。nがNよりも大きい場合は(S11:YES)、n=1として(S12)、S13の処理に進む。 First, the value of n is incremented by 1 from the value of n at the previous processing (S10). Then, it is determined whether n is larger than N (S11). When n is N or less (S11: NO), the process proceeds to S13 as it is. When n is larger than N (S11: YES), n = 1 is set (S12), and the process proceeds to S13.
続いて、電流センサ31により検出されたV相の相電流値Iv(θ[n])、及び電流センサ32により検出されたW相の相電流値Iw(θ[n])を取得する(S13)。相電流値Iv(θ[n])及び相電流値Iw(θ[n])は、それぞれ演算角θ[n]におけるV相の相電流値及びW相の相電流値である。
Subsequently, the V-phase phase current value Iv (θ [n]) detected by the
続いて、S13で取得した相電流値Iv(θ[n])及び相電流値Iw(θ[n])を用いて、キルヒホッフの法則により、演算角θ[n]におけるU相の相電流値Iu(θ[n])を算出する(S14)。 Subsequently, using the phase current value Iv (θ [n]) and the phase current value Iw (θ [n]) acquired in S13, the phase current value of the U phase at the calculation angle θ [n] according to Kirchoff's law. Iu (θ [n]) is calculated (S14).
続いて、各相の電気角1/3周期にわたる相電流値を選択する(S15)。具体的には、演算角θ[n]以前の直近の電気角1/3周期にわたる演算角θ[n],θ[n−1],θ[n−2]…における各相の相電流値を選択する。
Subsequently, a phase current value over a period of 1/3 of the electrical angle of each phase is selected (S15). Specifically, the phase current value of each phase at the calculation angles θ [n], θ [n−1], θ [n−2]... Over the most recent
続いて、V相を基準相とし、V相において選択した相電流値に対して、W相において選択した相電流値及びU相において選択した相電流値を、それぞれ進角方向及び遅角方向に電気角120°ずらして合成する(S16)。 Subsequently, with the V phase as the reference phase, the phase current value selected in the W phase and the phase current value selected in the U phase in the advance direction and the retard direction, respectively, with respect to the phase current value selected in the V phase. The electrical angle is shifted by 120 ° and synthesized (S16).
続いて、S16で合成した電気角1周期にわたるV相の相電流値に対して、図9に示す式を用いて、1次のフーリエ係数a1及びb1を算出する。図9に示す式は、式(2)及び式(3)を離散化した式となっている。相電流Iv(θ[n])(n=1,2,…N)は、V相における選択した相電流値と、V相に合成したU相の相電流値と、V相に合成したW相の相電流値とを合わせたものとなる。演算角θ[n](n=1,2,…N)は、電気角1/3周期にわたる選択した演算角θ[n]と、選択した演算角θ[n]±120°と、を順に並べたものとなる。Iv(θ[n])・cosθ[n]・(θ[n]−θ[n−1])をn=1からNまで積算して、フーリエ係数a1を算出する。また、Iv(θ[n])・sinθ[n]・(θ[n]−θ[n−1])をn=1からNまで積算して、フーリエ係数b1を算出する。そして、算出したフーリエ係数a1及びb1から、V相の1次電流値Iv_1(θ[n])を算出する(S17)。 Subsequently, first-order Fourier coefficients a1 and b1 are calculated using the equation shown in FIG. 9 for the phase current value of the V phase over one electrical angle cycle synthesized in S16. The expression shown in FIG. 9 is an expression obtained by discretizing Expression (2) and Expression (3). The phase current Iv (θ [n]) (n = 1, 2,... N) is the selected phase current value in the V phase, the phase current value in the U phase synthesized in the V phase, and the W in the V phase. Combined with the phase current value of the phase. The calculation angle θ [n] (n = 1, 2,... N) is obtained by sequentially selecting the selected calculation angle θ [n] over a period of 1/3 electrical angle and the selected calculation angle θ [n] ± 120 °. It will be a side by side. Iv (θ [n]) · cos θ [n] · (θ [n] −θ [n−1]) is integrated from n = 1 to N to calculate the Fourier coefficient a1. Further, Iv (θ [n]) · sin θ [n] · (θ [n] −θ [n−1]) is integrated from n = 1 to N to calculate the Fourier coefficient b1. Then, the V-phase primary current value Iv_1 (θ [n]) is calculated from the calculated Fourier coefficients a1 and b1 (S17).
なお、本実施形態において、Iv(θ[n])(n=1,2,…N)が基準相の各相電流値に相当する。また、Iv(θ[n])・cosθ[n]・(θ[n]−θ[n−1])、及びIv(θ[n])・sinθ[n]・(θ[n]−θ[n−1])が、基準相の各相電流値に基づく算出値に相当する。 In the present embodiment, Iv (θ [n]) (n = 1, 2,... N) corresponds to each phase current value of the reference phase. Further, Iv (θ [n]) · cos θ [n] · (θ [n] −θ [n−1]) and Iv (θ [n]) · sin θ [n] · (θ [n] −θ [n-1]) corresponds to a calculated value based on each phase current value of the reference phase.
続いて、S17で算出したV相の1次電流Iv_1(θ[n])を、進角方向に電気角120°ずらしてU相の1次電流Iv_1(θ[n])を算出する。また、V相の1次電流Iv_1(θ[n])を、遅角方向に電気角120°ずらしてW相の1次電流Iw_1(θ[n])を算出する(S18)。 Subsequently, the V-phase primary current Iv_1 (θ [n]) calculated in S17 is shifted by an electrical angle of 120 ° in the advance direction to calculate the U-phase primary current Iv_1 (θ [n]). Further, the W-phase primary current Iw_1 (θ [n]) is calculated by shifting the V-phase primary current Iv_1 (θ [n]) by 120 ° in the retarding direction (S18).
続いて、S18で算出した、3相の1次電流値Iu_1(θ[n]),Iv_1(θ[n]),Iw_1(θ[n])を、図9に示す行列により回転座標系の実電流Id,Iqに変換する(S19)。以上で本処理を終了する。なお、V相の1次電流値Iv_1から、U相の1次電流値Iu_1又はW相の1次電流値Iw_1を算出し、算出した2相の1次電流値とキルヒホッフの法則と図9に示す行列とから、実電流Id,Iqを算出してもよい。 Subsequently, the three-phase primary current values Iu_1 (θ [n]), Iv_1 (θ [n]), and Iw_1 (θ [n]) calculated in S18 are represented by the matrix shown in FIG. The actual currents Id and Iq are converted (S19). This process is complete | finished above. The U-phase primary current value Iu_1 or the W-phase primary current value Iw_1 is calculated from the V-phase primary current value Iv_1, and the calculated 2-phase primary current value and Kirchhoff's law are shown in FIG. The actual currents Id and Iq may be calculated from the matrix shown.
<矩形波制御>
次に、矩形波制御モードについて説明する。矩形波制御モードでは、トルクフィードバック制御を実施するため、フィードバックの制御量はトルクとなる。図11に、矩形波制御モードに対応する制御装置40の構成を示す。制御装置40は、偏差算出部61、PI制御部62、矩形パルス生成部63、及び信号生成部64の機能を備える。さらに、制御装置40は、選択部53、合成部54、フーリエ係数算出部55、1次電流算出部56、dq電流算出部57、トルク推定部65、及び演算角設定部71の機能を備える。選択部53、合成部54、フーリエ係数算出部55、1次電流算出部56、dq電流算出部57及び演算角設定部71の機能は、PWM制御モードと同様であるから説明を省略する。
<Rectangular wave control>
Next, the rectangular wave control mode will be described. In the rectangular wave control mode, torque feedback control is performed, so the feedback control amount is torque. FIG. 11 shows the configuration of the
偏差算出部61は、トルク指令値Trq*と、後述するトルク推定部65により推定されたトルク推定値Trqeとのトルク偏差ΔTrqを算出する。トルク推定値Trqeは、実トルクの推定値である。PI制御部62は、トルク推定値Trqeをトルク指令値Trq*に追従させるべく、トルク偏差ΔTrqが0に収束するように、電圧位相指令値φq*を比例積分制御により算出する。なお、矩形波制御モードでは、トルク推定値Trqeが制御量に相当し、トルク指令値Trq*が制御量の目標値に相当する。
The
矩形パルス生成部63は、上述した位相φqの指令値である電圧位相指令値φq*と回転位置θとに基づいて矩形波を生成し、各相の電圧指令値Vu*,Vv*,Vw*を生成する。信号生成部64は、各相の電圧指令値Vu*,Vv*,Vw*及び変調率mに基づき、操作信号gua,gub,gva,gvb,gwa,gwbを生成し、生成した各操作信号をインバータ20の各スイッチング素子へ送信する。矩形波制御モードでは、上述した偏差算出部61から信号生成部64までの機能が操作部に相当する。
The
トルク推定部65は、dq電流算出部57により算出された実電流Id,Iqと、トルクマップ又は数式に基づいて、トルク推定値Trqeを算出する。トルクマップは、実電流Id,Iqと実トルクとの対応を示すマップであり、予め記憶装置に記憶されている。
The
なお、制御装置40の構成として、PWM制御モードに対応する構成と、矩形波制御モードに対応する構成とをそれぞれ示したが、制御装置40は、PWM制御モードと矩形波制御モードの両方に対応する構成であってもよい。すなわち、制御装置40は、電流指令生成部41からPWM部52までのPWM制御に対応する機能と、偏差算出部61から信号生成部64までの矩形波制御に対応する機能とをそれぞれ有し、変調率mに応じて、PWM制御に対応する機能と矩形波制御に対応する機能とを切替えてもよい。
In addition, although the structure corresponding to PWM control mode and the structure corresponding to rectangular wave control mode were each shown as a structure of the
以上説明した第1実施形態によれば、以下の効果を奏する。 According to 1st Embodiment described above, there exist the following effects.
・3相の相電流値を重ね合わせることにより、各相の電気角1/3周期にわたる相電流値の検出値があれば、基準相の電気角1周期にわたる相電流値を得ることができる。よって、トルク指令値が変更された際に、1次電流値がトルク指令値変更前の相電流値を引きずる期間を、電気角1周期の相電流値の検出値からフーリエ係数を算出する場合と比較して、1/3にすることができる。したがって、トルク指令値に対する応答性を向上させることができる。 -By superimposing the phase current values of the three phases, if there is a detected value of the phase current value over one-third cycle of the electrical angle of each phase, the phase current value over one cycle of the electrical angle of the reference phase can be obtained. Therefore, when the torque command value is changed, the period in which the primary current value drags the phase current value before the torque command value change is calculated from the case where the Fourier coefficient is calculated from the detected value of the phase current value of one electrical angle cycle. In comparison, it can be reduced to 1/3. Therefore, the responsiveness to the torque command value can be improved.
・算出されたフーリエ係数から基準相の1次電流が算出でき、基準相の1次電流を進角方向及び遅角方向にそれぞれ電気角120度ずらすことにより、他の2相の1次電流を算出することができる。 -The primary current of the reference phase can be calculated from the calculated Fourier coefficient, and the primary current of the other two phases can be obtained by shifting the primary current of the reference phase by 120 electrical degrees in the advance direction and the retard direction, respectively. Can be calculated.
(第2実施形態)
次に、第2実施形態に係る制御装置40について、第1実施形態と異なる点を図12〜図16を参照して説明する。図12は、第2実施形態に係るPWM制御モードに対応する制御装置40の構成を示し、図13は、第2実施形態に係る矩形波制御モードに対応する制御装置40の構成を示す。第2実施形態に係る制御装置40は、選択部53による各相の相電流値の選択範囲が異なるとともに、並進反転部58の機能を更に有する。
(Second Embodiment)
Next, a difference between the
トルク指令値Trq*が一定の場合、図14(a)に示すように、電気角1周期において、電気角0°〜180°における所定相の電圧指令値の大きさと、電気角180°〜360°における所定相の電圧指令値の大きさが等しくなる。この場合、図14(b)に示すように、電気角0°〜180°における相電流値は、電気角180°〜360°における相電流値を電気角180°ずらすとともに、相電流の振幅方向の中心を通る中心軸に対して反転させた値となる。ここでは、相電流値を電気角180°ずらすとともに中心軸に対して反転させることを並進反転と称する。並進反転を行うことにより、トルク指令値Trq*が一定の場合には、電気角180°ずれた演算角における相電流値が高精度に推定される。また、トルク指令値Trq*の変更時には、1次電流値がトルク指令値Trq*の変更前の相電流値を引きずる期間が短縮される。 When the torque command value Trq * is constant, as shown in FIG. 14A, the magnitude of the voltage command value of the predetermined phase at the electrical angle of 0 ° to 180 ° and the electrical angle of 180 ° to 360 in one electrical angle cycle. The magnitude of the voltage command value of the predetermined phase at ° is equal. In this case, as shown in FIG. 14B, the phase current value at the electrical angle of 0 ° to 180 ° shifts the phase current value at the electrical angle of 180 ° to 360 ° by 180 °, and the amplitude direction of the phase current. The value is inverted with respect to the central axis that passes through the center of. Here, shifting the phase current value by an electrical angle of 180 ° and reversing it with respect to the central axis is referred to as translational reversal. By performing the translational reversal, when the torque command value Trq * is constant, the phase current value at the calculation angle shifted by an electrical angle of 180 ° is estimated with high accuracy. Further, when the torque command value Trq * is changed, the period during which the primary current value drags the phase current value before the change of the torque command value Trq * is shortened.
本実施形態に係る制御装置40は、各相で選択した相電流値の合成及び相電流値の並進反転の両方を実施して、電気角1周期にわたる基準相の相電流値を算出する。これにより、第1実施形態と比較して、各相において選択する相電流値を半分の電気角周期における相電流値とすることができる。ひいては、第1実施形態よりも、さらにトルク指令値Trq*に対する実トルクの応答性を向上させることができる。以下、詳しく説明する。
The
選択部53は、各相の相電流値について、電気角1/6周期にわたる演算角における相電流値をそれぞれ選択する。図15(a)〜(c)に、電気角0°〜60°にわたる演算角における相電流値を選択した図を示す。V相における選択した相電流値を黒丸で示し、選択していない相電流値を白丸で示す。W相における選択した相電流値を黒四角で示し、選択していない相電流値を白四角で示す。また、U相における選択した相電流値を黒三角で示し、選択していない相電流値を白三角で示す。
The
合成部54は、V相を基準相とし、V相における選択した相電流値Ivsに対して、U相における選択した相電流値Iusを遅角方向に電気角120°ずらして重ね合わせるとともに、W相における選択した相電流値Iwsを進角方向に電気角120°ずらして重ね合わせる。図15(d)は、図15(a)に示すV相における選択した相電流値に対して、図15(b),(c)に示すW相及びU相における選択した相電流値を、それぞれ進角方向及び遅角方向に電気角120°ずらして合成した図である。3相において選択した相電流値を合成したものは、電気角半周期分の相電流値となる。
The combining
並進反転部58は、3相において選択した相電流値を合成した相電流値を並進反転させる。そして、合成部54は、合成した相電流値と、合成した相電流値を並進反転させた相電流値とを合わせて、電気角1周期にわたる基準相の相電流値とする。すなわち、合成部54は、V相における選択した相電流値と、V相における選択した相電流値を並進反転させた相電流値と、W相及びU相における選択した相電流値を進角方向及び遅角方向にそれぞれ電気角120°ずらした相電流値と、進角方向及び遅角方向に電気角120°ずらした相電流値をそれぞれ並進反転させた相電流値とを、電気角1周期にわたるV相の相電流値とする。図15(e)に、このようにして算出した電気角1周期にわたるV相の相電流値を示す。白丸は、V相における選択した相電流値を並進反転させた相電流値を示す。白四角は、W相における選択した相電流値を進角方向に電気角120°ずらすとともに、並進反転させた相電流値を示す。また、白三角は、U相における選択した相電流値を遅角方向に電気角120°ずらすとともに、並進反転させた相電流値を示す。
The
なお、相ごとに、各相において選択した相電流値を並進反転させた相電流値をそれぞれ算出した後、各相において選択した相電流値と、各相において選択した相電流値を並進反転させた相電流値とを合成して、電気角1周期における基準相の相電流値を算出してもよい。 For each phase, after calculating the phase current value obtained by translationally reversing the phase current value selected in each phase, the phase current value selected in each phase and the phase current value selected in each phase are translated and inverted. The phase current value of the reference phase in one electrical angle cycle may be calculated by combining the obtained phase current values.
次に、本実施形態に係る相電流値の検出値からdq電流を算出する処理手順について、図16のフローチャートを参照して説明する。本処理手順は、制御装置40が、演算角ごとに繰り返し実行する。
Next, a processing procedure for calculating the dq current from the detected value of the phase current value according to the present embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG. This processing procedure is repeatedly executed by the
まず、S30〜S34では、S10〜S14と同様の処理を行う。続いて、各相の電気角1/6周期にわたる相電流値を選択する(S35)。具体的には、演算角θ[n]以前の直近の電気角1/6周期にわたる演算角θ[n],θ[n−1],θ[n−2]…における各相の相電流値を選択する。
First, in S30 to S34, the same processing as S10 to S14 is performed. Subsequently, a phase current value over a period of 1/6 electrical angle of each phase is selected (S35). Specifically, the phase current value of each phase at the calculation angles θ [n], θ [n−1], θ [n−2]... Over the latest
続いて、V相を基準相とし、V相において選択した相電流値に対して、W相において選択した相電流値及びU相において選択した相電流値を、それぞれ進角方向及び遅角方向に電気角120°ずらして合成する(S36)。 Subsequently, with the V phase as the reference phase, the phase current value selected in the W phase and the phase current value selected in the U phase in the advance direction and the retard direction, respectively, with respect to the phase current value selected in the V phase. The electrical angle is synthesized by shifting 120 ° (S36).
続いて、合成したV相の相電流値と、合成したV相の相電流値を並進反転させた相電流値とから、電気角1周期にわたるV相の相電流値を算出する(S37)。 Subsequently, the phase current value of the V phase over one electrical angle cycle is calculated from the synthesized phase current value of the V phase and the phase current value obtained by translationally inverting the synthesized V phase phase current value (S37).
続いて、S37で算出した電気角1周期にわたるV相の相電流値に対して、S17の処理と同様に、1次のフーリエ係数a1及びb1を算出する。相電流Iv(θ[n])(n=1,2,…N)は、V相における選択した相電流値と、V相における選択した相電流値を並進反転させた相電流値と、W相及びU相における選択した相電流値を進角方向及び遅角方向にそれぞれ電気角120°ずらした相電流値と、進角方向及び遅角方向に電気角120°ずらした相電流値をそれぞれ並進反転させた相電流値と、を合わせたものとなる。演算角θ[n](n=1,2,…N)は、電気角1/6周期にわたる選択した演算角θ[n]と、選択した演算角θ[n]+180°と、選択した演算角θ[n]±120°と、選択した演算角θ[n]±120°+180°と、を順に並べたものとなる。 Subsequently, first-order Fourier coefficients a1 and b1 are calculated for the V-phase phase current value calculated in S37 for one electrical angle cycle, as in the process of S17. The phase current Iv (θ [n]) (n = 1, 2,... N) is a selected phase current value in the V phase, a phase current value obtained by translationally inverting the selected phase current value in the V phase, and W The phase current value obtained by shifting the selected phase current value in the phase and the U phase by 120 ° in the advance angle and the retard direction, respectively, and the phase current value obtained by shifting the electrical angle in the advance direction and the retard direction by 120 °, respectively. The phase current value obtained by translation inversion is combined. The calculation angle θ [n] (n = 1, 2,... N) is the selected calculation angle θ [n] over a period of 1/6 electrical angle, the selected calculation angle θ [n] + 180 °, and the selected calculation. The angle θ [n] ± 120 ° and the selected calculation angle θ [n] ± 120 ° + 180 ° are sequentially arranged.
続いて、S39及びS40では、S18及びS19と同様の処理を行う。以上で本処理を終了する。 Subsequently, in S39 and S40, the same processing as in S18 and S19 is performed. This process is complete | finished above.
以上説明した第2実施形態によれば、以下の効果を奏する。 According to 2nd Embodiment described above, there exist the following effects.
・3相の相電流値を重ね合わせるとともに並進反転させることにより、各相の電気角1/6周期にわたる相電流値の検出値があれば、基準相の電気角1周期にわたる相電流値を得ることができる。よって、トルク指令値が変更された際に、1次電流値がトルク指令値変更前の相電流値を引きずる期間を、電気角1周期の相電流値の検出値からフーリエ係数を算出する場合と比較して、1/6にすることができる。したがって、トルク指令値に対する応答性を向上させることができる。 -By superimposing the phase current values of the three phases and reversing the translation, if there is a detected value of the phase current value over 1/6 electrical angle of each phase, the phase current value over 1 electrical angle cycle of the reference phase is obtained. be able to. Therefore, when the torque command value is changed, the period in which the primary current value drags the phase current value before the torque command value change is calculated from the case where the Fourier coefficient is calculated from the detected value of the phase current value of one electrical angle cycle. Compared to 1/6. Therefore, the responsiveness to the torque command value can be improved.
(第3実施形態)
次に、第3実施形態に係る制御装置40について、第1実施形態及び第2実施形態と異なる点を図17〜図20を参照して説明する。第3実施形態に係る制御装置40は、図19に示すように、オフセット誤差算出部72,73及び補正部74,75の機能を備える。なお、図19は、MG30から選択部53までの間の制御装置40の機能のみを示す。図19で示す部分以外の制御装置40の構成は、図4,11〜13のいずれかと同様である。
(Third embodiment)
Next, a difference between the
上述したように、MG30の相電流値は、1次成分を主成分とし、0次成分であるオフセット誤差a0/2と高次成分が重畳した信号である。式(3)に示すように、相電流値をフーリエ級数展開し、1次成分を抽出することで、オフセット誤差や高次成分を含まない相電流値を得ることができる。しかしながら、3相の相電流値を重ね合わせて1相の相電流値を算出する場合、例えば、W相だけにオフセット誤差が含まれていると、合成した相電流値に含まれるオフセット誤差を除去することができない。また、所定範囲にわたる相電流値を選択し、選択した相電流値を並進反転させて電気角1周期にわたる相電流値を推定する場合も、相電流値に含まれるオフセット誤差を除去することができない。
As described above, the phase current value of the
図17(a)にV相における相電流値を黒丸で示す。図17(b)に、W相におけるオフセット誤差を含む相電流値を黒四角で示し、オフセット誤差を含まない相電流値を実線で示す。図17(c)に、U相における相電流値を黒三角で示す。図17(d)に、各相で選択した電気角0°〜120°にわたる相電流値を、V相を基準として合成した相電流値を示す。合成した相電流値は、元々W相の相電流値であった電気角120°〜240°における相電流値にオフセット誤差が含まれる。 FIG. 17A shows the phase current value in the V phase with black circles. In FIG. 17B, the phase current value including the offset error in the W phase is indicated by a black square, and the phase current value not including the offset error is indicated by a solid line. FIG. 17C shows the phase current value in the U phase with a black triangle. FIG. 17D shows the phase current values obtained by synthesizing the phase current values over the electrical angles of 0 ° to 120 ° selected in each phase with reference to the V phase. The synthesized phase current value includes an offset error in the phase current value at an electrical angle of 120 ° to 240 ° which was originally the phase current value of the W phase.
図18(a)にオフセット誤差を含む相電流値を黒四角で示し、オフセット誤差を含まない相電流値を実線で示す。また、図18(b)に、電気角半周期にわたるオフセット誤差を含む相電流値を黒四角で示し、その相電流値を並進反転させた相電流値を白四角で示す。図18(a),(b)に示すように、選択した相電流値に正の方向にオフセットするオフセット誤差が含まれている場合、選択した相電流値を並進反転させた相電流値には、負の方向にオフセットするオフセット誤差が含まれることになる。 In FIG. 18A, the phase current value including the offset error is indicated by a black square, and the phase current value not including the offset error is indicated by a solid line. In FIG. 18B, a phase current value including an offset error over an electrical angle half cycle is indicated by a black square, and a phase current value obtained by translationally inverting the phase current value is indicated by a white square. As shown in FIGS. 18A and 18B, when the selected phase current value includes an offset error that is offset in the positive direction, the phase current value obtained by translationally inverting the selected phase current value is Therefore, an offset error offset in the negative direction is included.
図17(b)や図18(a)に示すように、電気角1周期にわたって均等なオフセット誤差が含まれていないと、フーリエ級数展開しても、正しくオフセット誤差を算出できない。そのため、3相に均等にオフセット誤差が含まれていない場合は、合成した相電流値をフーリエ級数展開しても、正しくオフセット誤差を算出して、オフセット誤差を除去することができない。ひいては、抽出した1次成分にも誤差が含まれることになる。 As shown in FIG. 17B and FIG. 18A, if an equal offset error is not included over one electrical angle period, the offset error cannot be calculated correctly even if Fourier series expansion is performed. For this reason, when the three phases do not include an offset error evenly, even if the combined phase current value is Fourier series expanded, the offset error cannot be calculated correctly and the offset error cannot be removed. As a result, the extracted primary component also includes an error.
また、3相に均等にオフセット誤差が含まれていたとしても、オフセット誤差が含まれた相電流値を並進反転させた場合、合成した相電流値には不均等にオフセット誤差が含まれるため、正しくオフセット誤差を算出して、オフセット誤差を除去することができない。ひいては、抽出した1次成分にも誤差が含まれることになる。 In addition, even if the offset error is included evenly in the three phases, if the phase current value including the offset error is translated and inverted, the synthesized phase current value includes the offset error unevenly. The offset error cannot be calculated correctly and the offset error cannot be removed. As a result, the extracted primary component also includes an error.
そこで、オフセット誤差算出部72,73は、電気角半周期にわたるV相,W相の相電流値から推定した電気角1周期にわたる相電流値ではなく、電気角1周期にわたるV相,W相の相電流値の検出値に基づいてV相,W相のオフセット誤差を算出する。ただし、電気角1周期にわたる相電流値の検出値に基づいてオフセット誤差を算出すると、上述したように、トルク指令値Tr*の変更時に、トルク指令値Tr*変更前及び変更後における相電流値の検出値の両方を用いて、オフセット誤差を算出することになる。そのため、トルク指令値Tr*の変更時に、オフセット誤差の算出誤差が大きくなり、高応答化を損なうおそれがある。ここで、一般にオフセット誤差は、トルク指令値Tr*の変更前後で大きく変化することはない。
Therefore, the offset
よって、オフセット誤差算出部72,73は、所定期間におけるトルク指令値Tr*の変化量が閾値以下である場合、すなわちトルク指令値Tr*が変更されていない場合には、オフセット誤差を算出したオフセット誤差に更新する。また、オフセット誤差算出部72,73は、上記変化量が閾値を超える場合、すなわちトルク指令値Tr*が変更された場合には、オフセット誤差を前回の演算時におけるオフセット誤差の値に維持する。これにより、トルク指令値Tr*変更前及び変更後における相電流値の検出値の両方に基づいて算出された、算出誤差の大きいオフセット誤差を用いることがない。なお、トルク指令値Tr*の代わりにトルク推定値Treの変化量を用いてもよい。
Therefore, the offset
補正部74,75は、オフセット誤差算出部72,73により算出されたV相,W相のオフセット誤差を用いて、V相,W相の相電流値の検出値を補正する。詳しくは、補正部74,75は、V相,W相の相電流値の検出値にそれぞれオフセット誤差を加算して補正する。推定部53は、補正した後の電気角半周期にわたる相電流値の検出値を並進反転させて、電気角1周期にわたる相電流値を算出する。
The
次に、第3実施形態に係る相電流値の検出値からdq電流を算出する手法について、図18のフローチャートを参照して説明する。本処理手順は、制御装置40が、演算角ごとに繰り返し実行する。本処理手順は、第2実施形態にオフセット誤差算出部72,73及び補正部74,75を適用した場合の処理手順となっているが、同様に、第1実施形態にオフセット誤差算出部72,73及び補正部74,75を適用してもよい。
Next, a method for calculating the dq current from the detected phase current value according to the third embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG. This processing procedure is repeatedly executed by the
まず、S50〜S53では、S30〜S33と同様の処理を行う。続いて、図20に示す式を用いて、電気角1周期にわたるV相の相電流の検出値Ivd及びW相の相電流の検出値Iwdから、V相のオフセット誤差aV0/2、及びW相のオフセット誤差aW0/2を算出する(S54)。なお、Ivd(θ[n])・(θ[n]−θ[n−1])、及びIwd(θ[n])・(θ[n]−θ[n−1])が、V相及びW相の相電流値の検出値に基づく算出値に相当する。 First, in S50 to S53, the same processing as S30 to S33 is performed. Next, using the equation shown in FIG. 20, from the detected value Ivd of the V-phase current and the detected value Iwd of the W-phase current over one electrical angle cycle, the V-phase offset error aV0 / 2 and the W-phase The offset error aW0 / 2 is calculated (S54). Note that Ivd (θ [n]) · (θ [n] −θ [n−1]) and Iwd (θ [n]) · (θ [n] −θ [n−1]) are V phase. And a calculated value based on the detected value of the phase current value of the W phase.
続いて、所定期間内におけるトルク指令値Trq*の変化量が閾値以内か否か判定する(S55)。変化量が閾値以内の場合は(S55:YES)、オフセット誤差を更新する(S56)。一方、変化量が閾値を超えている場合は(S55:NO)、オフセット誤差を前回の処理時における値に維持する(S57)。 Subsequently, it is determined whether or not the amount of change in the torque command value Trq * within a predetermined period is within a threshold (S55). If the change amount is within the threshold (S55: YES), the offset error is updated (S56). On the other hand, when the amount of change exceeds the threshold (S55: NO), the offset error is maintained at the value at the previous processing (S57).
続いて、S59〜S65では、S34〜S40と同様の処理を行う。以上で、本処理を終了する。 Subsequently, in S59 to S65, the same processing as S34 to S40 is performed. This process is complete | finished above.
以上説明した第3実施形態によれば、第1実施形態又は第2実施形態の効果を奏するとともに、以下の効果を奏する。 According to 3rd Embodiment described above, while there exists an effect of 1st Embodiment or 2nd Embodiment, there exist the following effects.
・選択した所定範囲にわたる相電流値の検出値にオフセット誤差が含まれている場合でも、精度良くオフセット誤差を算出して、オフセット誤差を除去することができる。ひいては、高精度な1次電流を算出することができる。 Even when the detected value of the phase current value over the selected predetermined range includes an offset error, the offset error can be calculated with high accuracy and the offset error can be removed. As a result, a highly accurate primary current can be calculated.
・所定期間におけるトルク指令値*の変化量が閾値を超えている場合には、オフセット誤差を更新しないため、1次電流算出の高応答化を損なうおそれがない。 When the amount of change in the torque command value * in the predetermined period exceeds the threshold value, the offset error is not updated, so there is no possibility of impairing the high response of the primary current calculation.
(他の実施形態)
・第1実施形態において、複数相の相電流値を合成する際に、一部分の相電流値が重なってもよい。具体的には、3相の相電流値を合成する場合、各相において、電気角1/3周期以上且つ電気角1/2周期未満の所定範囲にわたる演算角における相電流値を選択すればよい。複数相の相電流値が重なった部分については、いずれか1相の相電流値を基準相の相電流値として選択すればよい。
(Other embodiments)
-In 1st Embodiment, when combining the phase current value of several phases, a part of phase current value may overlap. Specifically, when synthesizing three-phase phase current values, it is only necessary to select a phase current value in a calculation angle over a predetermined range of
・第2実施形態では、複数相の相電流値を合成するとともに並進反転させる際に、一部分の相電流値が重なってもよい。具体的には、3相の相電流値を合成するとともに並進反転させる場合、各相において、電気角1/6周期以上且つ電気角1/4周期未満の所定範囲にわたる演算角における相電流値を選択すればよい。複数相の相電流値や並進反転した相電流値が重なった部分については、いずれか1つの相電流値を基準相の相電流値として選択すればよい。
In the second embodiment, when the phase current values of a plurality of phases are combined and translated and inverted, a part of the phase current values may overlap. Specifically, when the phase current values of the three phases are synthesized and translated and inverted, the phase current values at the calculation angles over a predetermined range of the
・電流センサにより3相の相電流値をそれぞれ検出してもよい。この場合、図9及び図16のフローチャートにおいて、S13及びS33の処理で、3相の相電流の検出値をそれぞれ取得し、S14及びS34の処理を省略する。 -Each of the three-phase phase current values may be detected by a current sensor. In this case, in the flowcharts of FIG. 9 and FIG. 16, the detected values of the three-phase phase currents are acquired in the processes of S13 and S33, respectively, and the processes of S14 and S34 are omitted.
・電流センサ31,32による相電流値の検出タイミングと、演算角とは同期していなくてもよい。この場合、検出された相電流値を線形補完して、演算角のタイミングにおける相電流値を算出し、フーリエ係数の演算に用いればよい。
The detection timing of the phase current value by the
20…インバータ、30…MG、31,32…電流センサ、40…制御装置。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
3相の電気角1周期をN個(Nは自然数)に分割して、同じタイミングで演算角を設定する演算角設定部と、
前記3相の相電流値について、電気角1/3周期以上且つ電気角1/2周期未満の所定範囲にわたる前記演算角における前記相電流値をそれぞれ選択する選択部と、
前記3相のうちの1相を基準相とし、前記基準相における選択された前記相電流値に対して、前記3相のうちの前記基準相以外の他相における選択された前記相電流値を、電気角120°ずらして重ね合わせ、重ね合わせた各前記相電流値を前記基準相の相電流値とする合成部と、
前記演算角ごとに、前記基準相の各前記相電流値に基づく算出値を前記電気角1周期にわたって積算してフーリエ係数を算出する係数算出部と、
算出された前記フーリエ係数の1次成分に基づいて、1次電流値を算出する1次電流算出部と、
算出された前記1次電流値をdq変換してd軸電流値及びq軸電流値を算出するdq電流算出部と、
算出された前記d軸電流値及び前記q軸電流値に基づいた制御量が、前記制御量の目標値に追従するように、前記インバータを構成する複数のスイッチング素子を操作する操作部と、
を備える交流回転電機の制御装置。 A three-phase AC rotating electric machine (30), an inverter (20) for driving the AC rotating electric machine, and current sensors (31, 32) for detecting phase current values of two or more phases of the AC rotating electric machine, respectively A control device (40) for an AC rotating electrical machine applied to a rotating electrical machine system comprising:
A calculation angle setting unit that divides one cycle of three electrical angles into N pieces (N is a natural number) and sets a calculation angle at the same timing;
For the three-phase phase current value, a selection unit that selects each of the phase current values in the calculation angle over a predetermined range of electrical angle 1/3 cycle or more and electrical angle 1/2 cycle,
One phase of the three phases is set as a reference phase, and the selected phase current value in a phase other than the reference phase in the three phases is selected with respect to the selected phase current value in the reference phase. An electrical angle 120 ° shifted and superimposed, and a combined unit that sets the superimposed phase current values as the phase current values of the reference phase,
A coefficient calculation unit that calculates a Fourier coefficient by integrating a calculated value based on each phase current value of the reference phase over one cycle of the electrical angle for each calculation angle;
A primary current calculation unit for calculating a primary current value based on the calculated primary component of the Fourier coefficient;
A dq current calculation unit for calculating a d-axis current value and a q-axis current value by performing dq conversion on the calculated primary current value;
An operation unit that operates a plurality of switching elements constituting the inverter so that a control amount based on the calculated d-axis current value and the q-axis current value follows a target value of the control amount;
A control device for an AC rotating electrical machine.
3相の電気角1周期をN個(Nは自然数)に分割して、同じタイミングで演算角を設定する演算角設定部と、
前記3相の相電流値について、電気角1/6周期以上且つ電気角1/4周期未満の所定範囲にわたる前記演算角における前記相電流値をそれぞれ選択する選択部と、
前記相電流値を、電気角180°ずらすとともに相電流の振幅方向の中心を通る中心軸に対して反転させる並進反転を行う並進反転部と、
前記3相のうちの1相を基準相とし、前記基準相における選択された前記相電流値と、前記基準相における選択された前記相電流値を前記並進反転させた相電流値と、前記3相のうちの前記基準相以外の他相における選択された前記相電流値を電気角120°ずらした相電流値と、前記電気角120°ずらした相電流値を前記並進反転させた相電流値とを、前記基準相の相電流値とする合成部と、
前記演算角ごとに、前記基準相の各相電流値に基づく算出値を前記電気角1周期にわたって積算してフーリエ係数を算出する係数算出部と、
算出された前記フーリエ係数の1次成分に基づいて、1次電流値を算出する1次電流算出部と、
算出された前記1次電流値をdq変換してd軸電流値及びq軸電流値を算出するdq電流算出部と、
算出された前記d軸電流値及び前記q軸電流値に基づいた制御量が、前記制御量の目標値に追従するように、前記インバータを構成する複数のスイッチング素子を操作する操作部と、
を備える交流回転電機の制御装置。 A three-phase AC rotating electric machine (30), an inverter (20) for driving the AC rotating electric machine, and current sensors (31, 32) for detecting phase current values of two or more phases of the AC rotating electric machine, respectively A control device (40) for an AC rotating electrical machine applied to a rotating electrical machine system comprising:
A calculation angle setting unit that divides one cycle of three electrical angles into N pieces (N is a natural number) and sets a calculation angle at the same timing;
For the three-phase phase current values, a selection unit that selects each of the phase current values in the calculation angle over a predetermined range that is equal to or greater than 1/6 electrical angle and less than 1/4 electrical angle;
A translation reversing unit that performs translation reversal that shifts the phase current value with respect to a central axis passing through the center in the amplitude direction of the phase current while shifting the electrical angle by 180 °;
One phase of the three phases is set as a reference phase, the selected phase current value in the reference phase, the phase current value obtained by translating the selected phase current value in the reference phase, and the 3 The phase current value obtained by shifting the selected phase current value in the phase other than the reference phase among the phases by an electrical angle of 120 °, and the phase current value obtained by translating and reversing the phase current value shifted by the electrical angle of 120 ° And a combining unit that sets the phase current value of the reference phase as
A coefficient calculation unit that calculates a Fourier coefficient by integrating a calculated value based on each phase current value of the reference phase over one cycle of the electrical angle for each calculation angle;
A primary current calculation unit for calculating a primary current value based on the calculated primary component of the Fourier coefficient;
A dq current calculation unit for calculating a d-axis current value and a q-axis current value by performing dq conversion on the calculated primary current value;
An operation unit that operates a plurality of switching elements constituting the inverter so that a control amount based on the calculated d-axis current value and the q-axis current value follows a target value of the control amount;
A control device for an AC rotating electrical machine.
前記選択部は、前記3相の相電流値について、電気角1/3周期以上且つ電気角1/2周期未満の所定範囲にわたる前記演算角における前記相電流値をそれぞれ選択し、
前記合成部は、前記基準相の選択された前記相電流値に対して、前記基準相以外の他の2相の選択された前記相電流値を、それぞれ進角方向と遅角方向に電気角120°ずらして重ね合わせる請求項1に記載の交流回転電機の制御装置。 The current sensor to be detected has two phases, and the remaining one phase is calculated from the two phases,
The selection unit respectively selects the phase current values at the calculation angles over a predetermined range of electrical angle 1/3 period or more and electrical angle 1/2 period for the three-phase phase current values,
The synthesizing unit converts the selected phase current values of two phases other than the reference phase into electrical angles in the advance direction and the retard direction, respectively, with respect to the selected phase current value of the reference phase. The control device for an AC rotating electrical machine according to claim 1, wherein the superposition is performed while shifting by 120 °.
前記電流センサにより検出された前記相電流値を、算出された前記オフセット誤差を用いて補正する補正部と、を備える請求項1〜4のいずれか1項に記載の交流回転電機の制御装置。 The calculated value based on the detected value of the phase current value at the calculation angle over one cycle of the electrical angle is integrated to calculate the Fourier coefficient of the zero-order component, and the phase current is calculated based on the calculated Fourier coefficient of the zero-order component An offset error calculation unit for calculating an offset error of the detected value of the value;
The control device for an AC rotating machine according to claim 1, further comprising: a correction unit that corrects the phase current value detected by the current sensor using the calculated offset error.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015157037A JP6424774B2 (en) | 2015-08-07 | 2015-08-07 | Control device of AC rotating electric machine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015157037A JP6424774B2 (en) | 2015-08-07 | 2015-08-07 | Control device of AC rotating electric machine |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2017038444A true JP2017038444A (en) | 2017-02-16 |
JP6424774B2 JP6424774B2 (en) | 2018-11-21 |
Family
ID=58048444
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2015157037A Active JP6424774B2 (en) | 2015-08-07 | 2015-08-07 | Control device of AC rotating electric machine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6424774B2 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2017038442A (en) * | 2015-08-07 | 2017-02-16 | 株式会社デンソー | Control device for AC rotary electric machine |
JP2020150700A (en) * | 2019-03-14 | 2020-09-17 | 株式会社東芝 | Driving device, driving system, and driving method for electric motor |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH05252785A (en) * | 1992-03-02 | 1993-09-28 | Omron Corp | Motor controller |
JP2002029432A (en) * | 2000-07-17 | 2002-01-29 | Mitsubishi Electric Corp | Electric power steering control device |
JP2012200119A (en) * | 2011-03-23 | 2012-10-18 | Aisin Seiki Co Ltd | Control method and control unit of ac motor |
US20140152205A1 (en) * | 2012-12-03 | 2014-06-05 | Denso Corporation | Control device of ac motor |
-
2015
- 2015-08-07 JP JP2015157037A patent/JP6424774B2/en active Active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH05252785A (en) * | 1992-03-02 | 1993-09-28 | Omron Corp | Motor controller |
JP2002029432A (en) * | 2000-07-17 | 2002-01-29 | Mitsubishi Electric Corp | Electric power steering control device |
JP2012200119A (en) * | 2011-03-23 | 2012-10-18 | Aisin Seiki Co Ltd | Control method and control unit of ac motor |
US20140152205A1 (en) * | 2012-12-03 | 2014-06-05 | Denso Corporation | Control device of ac motor |
JP2014132815A (en) * | 2012-12-03 | 2014-07-17 | Denso Corp | Control apparatus for ac motor |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2017038442A (en) * | 2015-08-07 | 2017-02-16 | 株式会社デンソー | Control device for AC rotary electric machine |
JP2020150700A (en) * | 2019-03-14 | 2020-09-17 | 株式会社東芝 | Driving device, driving system, and driving method for electric motor |
US11456689B2 (en) | 2019-03-14 | 2022-09-27 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Driving device, driving system, and method of driving electric motor |
JP7163223B2 (en) | 2019-03-14 | 2022-10-31 | 株式会社東芝 | Driving device, driving system, and driving method for electric motor |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP6424774B2 (en) | 2018-11-21 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5661008B2 (en) | Motor control system | |
US9112436B2 (en) | System for controlling controlled variable of rotary machine | |
JP5916342B2 (en) | Motor control device and motor control method | |
JP6424772B2 (en) | Control device of AC rotating electric machine | |
US8373380B2 (en) | Device and method for controlling alternating-current motor | |
JP6658554B2 (en) | AC motor control device | |
JP5573714B2 (en) | Rotating machine control device | |
JP2010130809A (en) | Device and system for controlling rotating machine | |
JP2007151344A (en) | Magnetic pole position estimating method, motor speed estimating method, and motor controller | |
JP5910583B2 (en) | AC motor control device | |
JP5737093B2 (en) | Rotating machine control device | |
JP5929492B2 (en) | Induction machine control device | |
JP6424774B2 (en) | Control device of AC rotating electric machine | |
JP6424773B2 (en) | Control device of AC rotating electric machine | |
WO2017030055A1 (en) | Device and method for controlling rotary machine | |
JP5857689B2 (en) | Rotating machine control device | |
JP2017034760A (en) | Control device for motor | |
JP5724737B2 (en) | Rotating machine control device | |
JP5326444B2 (en) | Rotating machine control device | |
WO2020100234A1 (en) | Motor control device, actuator device, and motor control method | |
JP5910582B2 (en) | AC motor control device | |
WO2024095475A1 (en) | Motor control method and motor control device | |
JP6772844B2 (en) | AC motor control device | |
JP2010035283A (en) | Control device of rotating machine and control system of rotating machine | |
WO2019082825A1 (en) | Control device for rotating electrical machine |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20171103 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20180822 |
|
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: 20180925 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20181008 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 6424774 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |