JP2017204993A - 回転電機の制御装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】制御装置は、位相振幅制御を2つの独立した制御系に置き換え、第1一巡伝達関数「Pa・Aδt・Ht」の周波数特性におけるゲイン余裕及び位相余裕が確保されるとの条件、及び第1一巡伝達関数の周波数特性におけるゲイン交差角周波数が、回転電機の伝達関数の共振角周波数未満になるとの条件を満たすように、電圧位相算出時のフィードバック制御で用いられるゲインを設定する。また制御装置は、第2一巡伝達関数「Pb・Bvλ・Hi」の周波数特性におけるゲイン余裕及び位相余裕が確保されるとの条件、及び第2一巡伝達関数の周波数特性におけるゲイン交差角周波数が上記共振角周波数未満になるとの条件を満たすように、電圧振幅算出時のフィードバック制御で用いられるゲインを設定する。
【選択図】 図11
Description
以下、本発明に係る制御装置を具体化した第1実施形態について、図面を参照しつつ説明する。本実施形態に係る制御装置は、3相回転電機に接続された3相インバータに適用される。制御装置及び回転電機は、電気自動車やハイブリッド車等の車両に搭載される。
以下、第2実施形態について、上記第1実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、フィードバックゲインの設定手法を変更する。
以下、第3実施形態について、上記第2実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、フィードバックゲインのメモリへの記憶態様を変更する。詳しくは、メモリは、図17に示すように、電源電圧VINVを電気角周波数ωeで除算した値である比率情報「VINV/ωe」及び指令トルクTrq*と関係付けられて第1比例ゲインKpδ,第1積分ゲインKiδが規定されたマップ情報を予め記憶している。またメモリは、比率情報及び指令トルクTrq*と関係付けられて第2比例ゲインKpv,第2積分ゲインKivが規定されたマップ情報を予め記憶している。特に本実施形態では、位相制御時におけるフィードバックゲインのみマップ情報化している。
以下、第4実施形態について、上記第1実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、図18に示すように、フィードバックゲインの算出に用いる第1一巡伝達関数Ga(s)に、第1むだ時間要素Xa(s)が含まれている。また、第2一巡伝達関数Gb(s)に、第2むだ時間要素Xb(s)が含まれている。なお図18において、先の図11に示した構成と同一の構成については、便宜上、同一の符号を付している。
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
Claims (11)
- インバータ(20)に電気的に接続された回転電機(10)の制御装置において、
前記回転電機のトルクを指令トルクにフィードバック制御するための操作量として、前記回転電機に印加される電圧ベクトルの位相である電圧位相(δ)を算出する位相算出部(30)と、
前記回転電機に流れる電流を前記指令トルクに応じた指令電流(Iλ*)にフィードバック制御するための操作量として、前記電圧ベクトルの大きさである電圧振幅(Vr)を算出する振幅算出部(30)と、
前記電圧位相及び前記電圧振幅に基づいて前記インバータを操作することにより、前記トルクを前記指令トルクに制御する制御部(30)と、を備え、
前記電圧位相を入力とし、前記トルクを出力とする前記回転電機の周波数特性を表す伝達関数が第1伝達関数(Gδt)として定義されており、
前記電圧振幅を入力とし、前記トルクを出力とする前記回転電機の周波数特性を表す伝達関数が第2伝達関数(Gvt)として定義されており、
前記電圧位相を入力とし、前記指令電流を出力とする前記回転電機の周波数特性を表す伝達関数が第3伝達関数(Gδλ)として定義されており、
前記電圧振幅を入力とし、前記指令電流を出力とする前記回転電機の周波数特性を表す伝達関数が第4伝達関数(Gvλ)として定義されており、
前記電圧位相を入力とし、前記トルクを出力とする前記回転電機の周波数特性を表して、かつ、前記第1伝達関数及び前記第2伝達関数を含む伝達関数が位相側伝達関数(Aδt)として定義されており、
前記電圧振幅を入力とし、前記指令電流を出力とする前記回転電機の周波数特性を表して、かつ、前記第3伝達関数及び前記第4伝達関数を含む伝達関数が振幅側伝達関数(Bvλ)として定義されており、
前記電圧位相を入力とし、前記トルク又は該トルクから高周波成分が除去された値を出力として、かつ、前記位相算出部のフィードバック制御の伝達関数と前記位相側伝達関数とを含む一巡伝達関数が第1一巡伝達関数(Ga)として定義されており、
前記電圧振幅を入力とし、前記指令電流又は該指令電流から高周波成分が除去された値を出力として、かつ、前記振幅算出部のフィードバック制御の伝達関数と前記振幅側伝達関数とを含む一巡伝達関数が第2一巡伝達関数(Gb)として定義されており、
前記第1一巡伝達関数の周波数特性におけるゲイン余裕及び位相余裕が確保されるとの第1条件、及び前記第1一巡伝達関数の周波数特性におけるゲイン交差角周波数が、前記第1伝達関数及び前記第2伝達関数それぞれの周波数特性における共振角周波数未満になるとの第2条件を満たすように、前記位相算出部のフィードバック制御で用いられる位相フィードバックゲインを設定する位相ゲイン設定部(30)と、
前記第2一巡伝達関数の周波数特性におけるゲイン余裕及び位相余裕が確保されるとの第3条件、及び前記第2一巡伝達関数の周波数特性におけるゲイン交差角周波数が、前記第3伝達関数及び前記第4伝達関数それぞれの周波数特性における共振角周波数未満になるとの第4条件を満たすように、前記振幅算出部のフィードバック制御で用いられる振幅フィードバックゲインを設定する振幅ゲイン設定部(30)と、を備える回転電機の制御装置。 - 前記位相側伝達関数は、定常状態における前記第1伝達関数及び前記第2伝達関数のそれぞれを含み、
前記振幅側伝達関数は、定常状態における前記第3伝達関数及び前記第4伝達関数のそれぞれを含む請求項1に記載の回転電機の制御装置。 - 前記位相側伝達関数において、前記第2伝達関数には、前記電圧振幅の変化量(ΔVr)が前記電圧位相の変化量(Δδ)で除算された値が乗算されており、
前記電圧位相に基づく前記インバータの操作時に前記電圧振幅が固定されているか否かを判定する判定部(30)を備え、
前記位相ゲイン設定部は、前記判定部により前記電圧振幅が固定されていると判定された場合、前記第2伝達関数が除かれた前記位相側伝達関数を含む前記第1一巡伝達関数を前記位相フィードバックゲインの設定に用いる請求項1又は2に記載の回転電機の制御装置。 - 前記位相側伝達関数において、前記第2伝達関数には、前記電圧振幅の変化量(ΔVr)が前記電圧位相の変化量(Δδ)で除算された値が乗算されており、
前記位相ゲイン設定部は、前記電圧位相及び前記電圧振幅に基づいて前記インバータが操作されている場合における前記電圧振幅及び前記電圧位相それぞれの変化量に基づいて、前記位相フィードバックゲインの設定に用いる前記位相側伝達関数を算出する請求項1〜3のいずれか1項に記載の回転電機の制御装置。 - 前記指令電流は、最小電流最大トルク制御に基づいて算出される値であり、
前記電圧振幅の変化量(ΔVr)、及び前記電圧位相の変化量(Δδ)は、前記最小電流最大トルク制御を実現する電流指令上を微小変化したときの変化量として定義される請求項4に記載の回転電機の制御装置。 - 前記回転電機の電気角周波数情報、前記回転電機のトルク情報及び前記インバータの電源電圧情報のうち、少なくとも1つを含む前記回転電機の動作点情報を取得する情報取得部(30)と、
前記動作点情報と関係付けられて、かつ、前記第1条件及び前記第2条件を満たす前記位相フィードバックゲインを記憶している位相記憶部(30)と、
前記動作点情報と関係付けられて、かつ、前記第3条件及び前記第4条件を満たす前記振幅フィードバックゲインを記憶している振幅記憶部(30)と、を備え、
前記位相ゲイン設定部は、前記情報取得部により取得された動作点情報、及び前記位相記憶部の記憶情報に基づいて、前記位相フィードバックゲインを設定し、
前記位相ゲイン設定部は、前記情報取得部により取得された動作点情報、及び前記振幅記憶部の記憶情報に基づいて、前記振幅フィードバックゲインを設定する請求項1又は2に記載の回転電機の制御装置。 - 前記回転電機の電気角周波数情報及び前記インバータの電源電圧情報を少なくとも含む前記回転電機の動作点情報を取得する情報取得部(30)と、
前記電源電圧に対する前記電気角周波数の比の情報である比率情報と関係付けられて、かつ、前記第1条件及び前記第2条件を満たす前記位相フィードバックゲインを記憶している位相記憶部(30)と、
前記比率情報と関係付けられて、かつ、前記第3条件及び前記第4条件を満たす前記振幅フィードバックゲインを記憶している振幅記憶部(30)と、を備え、
前記位相ゲイン設定部は、前記情報取得部により取得された動作点情報、及び前記位相記憶部の記憶情報に基づいて、前記位相フィードバックゲインを設定し、
前記位相ゲイン設定部は、前記情報取得部により取得された動作点情報、及び前記振幅記憶部の記憶情報に基づいて、前記振幅フィードバックゲインを設定する請求項1又は2に記載の回転電機の制御装置。 - 前記第1一巡伝達関数及び前記第2一巡伝達関数のそれぞれには、前記トルクを前記指令トルクにフィードバック制御する制御系におけるむだ時間要素が含まれている請求項1〜7のいずれか1項に記載の回転電機の制御装置。
- 前記位相算出部及び前記振幅算出部それぞれのフィードバック制御は、比例積分制御であり、
前記位相ゲイン設定部は、前記第1条件及び前記第2条件を満たして、かつ、積分制御における積分時間が最短となるように、前記位相フィードバックゲインとしての第1比例ゲイン及び第1積分ゲインを設定し、
前記振幅ゲイン設定部は、前記第3条件及び前記第4条件を満たして、かつ、積分制御における積分時間が最短となるように、前記振幅フィードバックゲインとしての第2比例ゲイン及び第2積分ゲインを設定する請求項1〜8のいずれか1項に記載の回転電機の制御装置。 - 前記第1伝達関数、前記第2伝達関数、前記第3伝達関数及び前記第4伝達関数のそれぞれは、前記回転電機の動作点により定まる伝達関数であり、
前記回転電機の動作点情報を取得する情報取得部(30)を備え、
前記位相ゲイン設定部は、前記情報取得部により取得された動作点情報に基づいて、前記位相フィードバックゲインを設定し、
前記振幅ゲイン設定部は、前記情報取得部により取得された動作点情報に基づいて、前記振幅フィードバックゲインを設定する請求項1〜9のいずれか1項に記載の回転電機の制御装置。 - 前記回転電機の回転座標系において前記電圧位相が微小変化した場合の前記回転電機に流れる電流ベクトルの変化分が0となる方向の座標軸が非干渉軸として定義されており、
前記指令電流は、前記電流ベクトルの前記非干渉軸方向成分の電流である請求項1〜10のいずれか1項に記載の回転電機の制御装置。
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