JP2021141629A - Control apparatus for ac rotary electric machine - Google Patents
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Abstract
Description
本願は、交流回転電機の制御装置に関するものである。 The present application relates to a control device for an AC rotary electric machine.
交流回転電機の制御装置は、効率改善・出力向上のために、3相の巻線への印加電圧の振幅が電源電圧の半分値を超える過変調状態に制御する場合がある。一方で、過変調状態に制御されると、巻線への印加電圧に高調波成分が含まれるようになり、電源電流にも高調波成分が含まれるようになる。さらに、インバータと直流電源と接続する電源接続経路には、インバータの平滑コンデンサによりLC共振回路が形成され、電源電流の高調波成分の周波数が、電源接続経路の共振周波数と一致すると、電源電流の高調波成分が増幅され、直流電源及び直流電源に接続された他の装置に悪影響を及ぼすおそれがある。 The control device of the AC rotary electric machine may control the amplitude of the voltage applied to the three-phase windings to an overmodulation state in which the amplitude exceeds half of the power supply voltage in order to improve efficiency and output. On the other hand, when controlled to the overmodulation state, the voltage applied to the windings includes a harmonic component, and the power supply current also contains a harmonic component. Further, in the power supply connection path connecting the inverter and the DC power supply, an LC resonance circuit is formed by the smoothing capacitor of the inverter, and when the frequency of the harmonic component of the power supply current matches the resonance frequency of the power supply connection path, the power supply current becomes The harmonic component is amplified, which may adversely affect the DC power supply and other devices connected to the DC power supply.
特許文献1の技術では、モータの回転速度が基底回転速度以上の領域では変調率を目標値に制御することが行われる。目標値を過変調領域に設定することで高効率な駆動が行われる。
In the technique of
特許文献2の技術では、回転速度と電流指令値とモータ定数とに基づいて、印加可能な最大電圧に対する要求出力電圧の割合である予想電圧利用率を推定し、予想電圧利用率が電圧飽和限界に相当する所定値を超えないように、弱め界磁制御等により、電流指令値を補正している。
In the technique of
しかし、特許文献1の技術では、モータの回転速度が、基底回転速度よりも小さい領域から増加し、基底回転速度よりも大きくなると、その切り替わりで一時的に弱め磁束制御の追従が遅れ、変調率のオーバーシュートが生じる可能性がある。変調率のオーバーシュートにより、過度に過変調状態となり、電源電流の高調波成分が増加し、直流電源及び直流電源に接続された他の装置に悪影響を及ぼすおそれがある。
However, in the technique of
また、特許文献2の技術では、モータ定数を用いて予想電圧利用率を推定するため、モータ定数に誤差があると、予想電圧利用率が、実際の電圧利用率よりも小さく又は大きくなる。予想電圧利用率が実際の電圧利用率よりも小さい場合は、予想電圧利用率が所定値を超えないように電流指令値を補正しても、実際の電圧利用率は所定値を超え、過度に過変調状態になる可能性がある。予想電圧利用率が実際の電圧利用率よりも大きい場合は、実際の電圧利用率は所定値を下回り、出力が低下する可能性がある。また、予想電圧利用率は、現在の実際の電圧利用率の推定値であるため、特許文献1のように、弱め界磁制御の追従遅れにより、予想電圧利用率が所定値をオーバーシュートし、過度に過変調状態になる可能性がある。
Further, in the technique of
そこで、本願は、実際の変調率が、変調率の目標値をオーバーシュートしたり、変調率の目標値に対して定常偏差を生じたりすることを抑制できる交流回転電機の制御装置を提供することを目的する。 Therefore, the present application provides a control device for an AC rotating electric machine capable of suppressing that the actual modulation factor overshoots the target value of the modulation factor or causes a steady deviation with respect to the target value of the modulation factor. Aim.
本願に係る交流回転電機の制御装置は、数相の巻線を設けたステータとロータとを有する交流回転電機を、インバータを介して制御する交流回転電機の制御装置であって、
前記複数相の巻線に流れる電流を検出する電流検出部と、
直流電源から前記インバータに供給される電源電圧を検出する電圧検出部と、
電流指令値を設定する電流指令値算出部と、
前記電流指令値及び電流の検出値に基づいて、電圧指令値を算出する電圧指令値算出部と、
前記電圧指令値に基づいて、前記インバータが有する複数のスイッチング素子をオンオフして、前記複数相の巻線に電圧を印加するスイッチング制御部と、
前記電圧指令値及び前記電源電圧の検出値に基づいて、前記電源電圧の半分値に対する前記複数相の巻線の印加電圧の基本波成分の振幅の比率である変調率の実値を算出する実変調率算出部と、
前記変調率の実値に基づいて、前記変調率の実値の予測値を算出する予測変調率算出部と、を備え、
前記電流指令値算出部は、前記変調率の実値の予測値が、前記変調率の目標値に近づくように、前記電流指令値を変化させるものである。
The control device for an AC rotary electric machine according to the present application is a control device for an AC rotary electric machine that controls an AC rotary electric machine having a stator and a rotor provided with several-phase windings via an inverter.
A current detector that detects the current flowing through the multi-phase windings, and
A voltage detector that detects the power supply voltage supplied from the DC power supply to the inverter, and
The current command value calculation unit that sets the current command value, and
A voltage command value calculation unit that calculates a voltage command value based on the current command value and the current detection value, and a voltage command value calculation unit.
A switching control unit that turns on and off a plurality of switching elements of the inverter based on the voltage command value and applies a voltage to the windings of the plurality of phases.
Based on the voltage command value and the detected value of the power supply voltage, the actual value of the modulation factor, which is the ratio of the amplitude of the fundamental wave component of the applied voltage of the multi-phase windings to the half value of the power supply voltage, is calculated. Modulation rate calculation unit and
A predictive modulation factor calculation unit that calculates a predicted value of the actual value of the modulation factor based on the actual value of the modulation factor is provided.
The current command value calculation unit changes the current command value so that the predicted value of the actual value of the modulation factor approaches the target value of the modulation factor.
本願に係る交流回転電機の制御装置によれば、電圧指令値及び電源電圧の検出値に基づいて変調率の実値を算出し、変調率の実値に基づいて、変調率の実値の予測値を算出するので、変調率の実値の予測値に、変調率の実値に対する定常偏差が生じることを抑制できる。そして、変調率の実値の予測値が、変調率の目標値に近づくように、電流指令値を変化させるので、変調率の実値に、変調率の目標値に対する定常偏差が生じることを抑制でき、過度に過変調状態になることを抑制できる。また、変調率の実値の挙動を予測した変調率の実値の予測値を用いるので、変調率の実値が変調率の目標値をオーバーシュートすることを事前に予測でき、変調率の目標値に対する変調率の実値のオーバーシュート量を抑制でき、過度に過変調状態になることを抑制できる。 According to the control device of the AC rotary electric machine according to the present application, the actual value of the modulation factor is calculated based on the voltage command value and the detected value of the power supply voltage, and the actual value of the modulation factor is predicted based on the actual value of the modulation factor. Since the value is calculated, it is possible to suppress the occurrence of a steady deviation from the actual value of the modulation factor in the predicted value of the actual value of the modulation factor. Then, since the current command value is changed so that the predicted value of the actual value of the modulation rate approaches the target value of the modulation rate, it is possible to prevent the actual value of the modulation rate from causing a steady deviation from the target value of the modulation rate. It is possible to prevent an excessively overmodulated state. In addition, since the predicted value of the actual value of the modulation rate that predicts the behavior of the actual value of the modulation rate is used, it is possible to predict in advance that the actual value of the modulation rate will overshoot the target value of the modulation rate, and the target of the modulation rate. The amount of overshoot of the actual value of the modulation factor with respect to the value can be suppressed, and an excessive overmodulation state can be suppressed.
1.実施の形態1
実施の形態1に係る交流回転電機の制御装置1(以下、単に制御装置1と称す)について図面を参照して説明する。図1は、本実施の形態に係る交流回転電機2及び制御装置1の概略構成図である。
1. 1.
The control device 1 (hereinafter, simply referred to as the control device 1) of the AC rotary electric machine according to the first embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an AC rotary
1−1.交流回転電機
交流回転電機2は、複数相の巻線を設けたステータとロータと、を有している。本実施の形態では、U相、V相、W相の3相の巻線Cu、Cv、Cwが設けられている。3相巻線Cu、Cv、Cwは、スター結線とされている。なお、3相巻線は、デルタ結線とされてもよい。交流回転電機2は、永久磁石式の同期回転電機とされており、ロータに永久磁石が設けられている。
1-1. AC rotary electric machine The AC rotary
交流回転電機2は、ロータの回転角度に応じた電気信号を出力する回転センサ16を備えている。回転センサ16は、ホール素子、エンコーダ、又はレゾルバ等とされる。回転センサ16の出力信号は、制御装置1に入力される。
The AC rotary
1−2.インバータ等
インバータ20は、直流電源10と3相巻線との間で電力変換を行う電力変換器であり、複数のスイッチング素子を有している。インバータ20は、直流電源10の正極側に接続される正極側のスイッチング素子23H(上アーム)と直流電源10の負極側に接続される負極側のスイッチング素子23L(下アーム)とが直列接続された直列回路(レッグ)を、3相各相の巻線に対応して3セット設けている。インバータ20は、3つの正極側のスイッチング素子23Hと、3つの負極側のスイッチング素子23Lとの、合計6つのスイッチング素子を備えている。そして、正極側のスイッチング素子23Hと負極側のスイッチング素子23Lとが直列接続されている接続点が、対応する相の巻線に接続されている。
1-2. Inverter or the like The
具体的には、各相の直列回路において、正極側のスイッチング素子23Hのコレクタ端子は、正極側電線14に接続され、正極側のスイッチング素子23Hのエミッタ端子は、負極側のスイッチング素子23Lのコレクタ端子に接続され、負極側のスイッチング素子23Lのエミッタ端子は、負極側電線15に接続されている。正極側のスイッチング素子23Hと負極側のスイッチング素子23Lとの接続点は、対応する相の巻線に接続されている。スイッチング素子には、ダイオード22が逆並列接続されたIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)、又は逆並列接続されたダイオードの機能を有するMOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)等が用いられる。各スイッチング素子のゲート端子は、制御装置1に接続されている。各スイッチング素子は、制御装置1から出力される制御信号によりオン又はオフされる。
Specifically, in the series circuit of each phase, the collector terminal of the
平滑コンデンサ12が、正極側電線14と負極側電線15との間に接続される。直流電源10からインバータ20に供給される電源電圧を検出する電源電圧センサ13が備えられている。電源電圧センサ13は、正極側電線14と負極側電線15との間に接続されている。電源電圧センサ13の出力信号は、制御装置1に入力される。
The smoothing
電流センサ17は、各相の巻線に流れる電流に応じた電気信号を出力する。電流センサ17は、スイッチング素子の直列回路と巻線とをつなぐ各相の電線上に備えられている。電流センサ17の出力信号は、制御装置1に入力される。なお、電流センサ17は、各相の直列回路に備えられてもよい。
The
直流電源10には、充放電可能な蓄電装置(例えば、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池、電気二重層キャパシタ)が用いられる。なお、直流電源10には、直流電圧を昇圧したり降圧したりする直流電力変換器であるDC−DCコンバータが設けられてもよい。
A charge / dischargeable power storage device (for example, a lithium ion battery, a nickel hydrogen battery, an electric double layer capacitor) is used for the
1−3.制御装置
制御装置1は、インバータ20を介して交流回転電機2を制御する。図2に示すように、制御装置1は、後述する回転検出部32、電圧検出部33、電流検出部34、実変調率算出部35、予測変調率算出部36、電流指令値算出部37、電圧指令値算出部38、及びスイッチング制御部39等を備えている。制御装置1の各機能は、制御装置1が備えた処理回路により実現される。具体的には、制御装置1は、図3に示すように、処理回路として、CPU(Central Processing Unit)等の演算処理装置90(コンピュータ)、演算処理装置90とデータのやり取りする記憶装置91、演算処理装置90に外部の信号を入力する入力回路92、及び演算処理装置90から外部に信号を出力する出力回路93等を備えている。
1-3. Control device The
演算処理装置90として、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、IC(Integrated Circuit)、DSP(Digital Signal Processor)、FPGA(Field Programmable Gate Array)、各種の論理回路、及び各種の信号処理回路等が備えられてもよい。また、演算処理装置90として、同じ種類のもの又は異なる種類のものが複数備えられ、各処理が分担して実行されてもよい。記憶装置91として、演算処理装置90からデータを読み出し及び書き込みが可能に構成されたRAM(Random Access Memory)、演算処理装置90からデータを読み出し可能に構成されたROM(Read Only Memory)等が備えられている。入力回路92は、電源電圧センサ13、電流センサ17、回転センサ16等の各種のセンサ、スイッチが接続され、これらセンサ、スイッチの出力信号を演算処理装置90に入力するA/D変換器等を備えている。出力回路93は、スイッチング素子をオンオフ駆動するゲート駆動回路等の電気負荷が接続され、これら電気負荷に演算処理装置90から制御信号を出力する駆動回路等を備えている。
The
そして、制御装置1が備える図2の各制御部32〜39等の各機能は、演算処理装置90が、ROM等の記憶装置91に記憶されたソフトウェア(プログラム)を実行し、記憶装置91、入力回路92、及び出力回路93等の制御装置1の他のハードウェアと協働することにより実現される。なお、各制御部32〜39等が用いる変調率の目標値等の設定データは、ソフトウェア(プログラム)の一部として、ROM等の記憶装置91に記憶されている。以下、制御装置1の各機能について詳細に説明する。
Then, in each function of the
<回転検出部32>
回転検出部32は、電気角でのロータの磁極位置θ(ロータの回転角度θ)及び回転角速度ωを検出する。本実施の形態では、回転検出部32は、回転センサ16の出力信号に基づいて、ロータの磁極位置θ(回転角度θ)及び回転角速度ωを検出する。本実施の形態では、磁極位置は、ロータに設けられた永久磁石のN極の向きに設定される。なお、回転検出部32は、電流指令値に高調波成分を重畳することによって得られる電流情報等に基づいて、回転センサを用いずに、回転角度(磁極位置)を推定するように構成されてもよい(いわゆる、センサレス方式)。
<
The
<電圧検出部33>
電圧検出部33は、直流電源10からインバータ20に供給される電源電圧VDCを検出する。本実施の形態では、電圧検出部33は、電源電圧センサ13の出力信号に基づいて、電源電圧VDCを検出する。
<
The
<電流検出部34>
電流検出部34は、3相の巻線に流れる電流Iur、Ivr、Iwrを検出する。本実施の形態では、電流検出部34は、電流センサ17の出力信号に基づいて、インバータ20から各相の巻線Cu、Cv、Cwに流れる電流Iur、Ivr、Iwrを検出する。ここで、Iurが、U相の電流検出値であり、Ivrが、V相の電流検出値であり、Iwrが、W相の電流検出値である。なお、電流センサ17が2相の巻線電流を検出するように構成され、残りの1相の巻線電流が、2相の巻線電流の検出値に基づいて算出されてもよい。例えば、電流センサ17が、V相及びW相の巻線電流Ivr、Iwrを検出し、U相の巻線電流Iurが、Iur=−Ivr−Iwrにより算出されてもよい。
<
The
電流検出部34は、3相の電流検出値Iur、Ivr、Iwrを、d軸及びq軸の回転座標系上のd軸の電流検出値Idr及びq軸の電流検出値Iqrに変換する。d軸及びq軸の回転座標系は、検出した磁極位置θの方向に定めたd軸及びd軸より電気角で90°進んだ方向に定めたq軸からなる2軸の回転座標であり、ロータの磁極位置の回転に同期して回転する。具体的には、電流検出部34は、3相の電流検出値Iur、Ivr、Iwrを、磁極位置θに基づいて3相2相変換及び回転座標変換を行って、d軸の電流検出値Idr及びq軸の電流検出値Iqrに変換する。
The
<電流指令値算出部37>
電流指令値算出部37は、電流指令値を算出する。本実施の形態では、電流指令値算出部37は、d軸の電流指令値Ido及びq軸の電流指令値Iqoを算出する。電流指令値算出部37の処理の詳細については、後述する。
<Current command
The current command
<電圧指令値算出部38>
電圧指令値算出部38は、電流指令値及び電流の検出値に基づいて、電圧指令値を算出する。本実施の形態では、電圧指令値算出部38は、電流指令値及び電流の検出値に基づいて、d軸の電圧指令値Vdo及びq軸の電圧指令値Vqoを算出し、d軸及びq軸の電圧指令値Vdo、Vqoに基づいて、3相の巻線に印加する3相の電圧指令値Vuo、Vvo、Vwoを算出する。本実施の形態では、電圧指令値算出部38は、dq軸電圧指令値算出部381、電圧座標変換部382、及び変調部383を備えている。
<Voltage command
The voltage command
dq軸電圧指令値算出部381は、d軸の電流検出値Idrがd軸の電流指令値Idoに近づき、q軸の電流検出値Iqrがq軸の電流指令値Iqoに近づくように、d軸の電圧指令値Vdo及びq軸の電圧指令値Vqoを、PI制御等により変化させる電流フィードバック制御を行う。なお、d軸電流とq軸電流の非干渉化のため等のフィードフォワード制御が行われてもよい。 The dq-axis voltage command value calculation unit 381 d-axis so that the d-axis current detection value Idr approaches the d-axis current command value Ido and the q-axis current detection value Iqr approaches the q-axis current command value Iqo. Current feedback control is performed to change the voltage command value Vdo of the above and the voltage command value Vqo of the q-axis by PI control or the like. In addition, feedforward control may be performed for non-interference between the d-axis current and the q-axis current.
電圧座標変換部382は、dq軸の電圧指令値Vdo、Vqoを、磁極位置θに基づいて、固定座標変換及び2相3相変換を行って、座標変換後の3相の電圧指令値Vuoc、Vvoc、Vwocに変換する。この座標変換後の3相の電圧指令値Vuoc、Vvoc、Vwocは、正弦波になり、3相の電圧指令値又は3相の巻線の印加電圧の基本波成分に相当する。
The voltage coordinate
座標変換後の3相の電圧指令値の変調率Mは、次式に示すように、電源電圧VDCの半分値に対する、基本波成分である座標変換後の3相の電圧指令値の振幅VAの比率である。なお、変調率Mは、電源電圧VDCの半分値に対する、3相の巻線の印加電圧又は変調後の3相の電圧指令値の基本波成分の振幅VAの比率でもある。
M=VA×2/VDC ・・・(1)
As shown in the following equation, the modulation factor M of the three-phase voltage command value after coordinate conversion is the amplitude VA of the three-phase voltage command value after coordinate conversion, which is the fundamental wave component, with respect to half the value of the power supply voltage VDC. The ratio. The modulation factor M is also the ratio of the amplitude VA of the fundamental wave component of the applied voltage of the three-phase winding or the voltage command value of the three-phase after modulation to the half value of the power supply voltage VDC.
M = VA × 2 / VDC ・ ・ ・ (1)
変調部383は、正弦波の座標変換後の3相の電圧指令値Vuoc、Vvoc、Vwocに対して振幅低減変調を加えて、最終的な3相の電圧指令値Vuo、Vvo、Vwoを算出する。変調部383は、少なくとも座標変換後の3相の電圧指令値の変調率Mが1より大きくなる場合に、座標変換後の3相の電圧指令値に対して、3相の電圧指令値の線間電圧を維持しつつ、3相の電圧指令値の振幅を低減する振幅低減変調を加える。なお、振幅低減変調が行われなくてもよい。
The
振幅低減変調の方式には、3次高調波重畳、min−max法(疑似3次高調波重畳)、2相変調、及び台形波変調等の公知の各種方式が用いられる。3次高調波重畳は、座標変換後の3相の電圧指令値に3次高調波を重畳させる方式である。min−max法は、座標変換後の3相の電圧指令値の中間電圧の1/2を、座標変換後の3相の電圧指令値に重畳させる方式である。2相変調は、何れか1相の電圧指令値を0又は電源電圧VDCに固定し、他の2相を座標変換後の3相の電圧指令値の線間電圧が変化しないように変化させる方式である。 As the amplitude reduction modulation method, various known methods such as third-order harmonic modulation, min-max method (pseudo-third harmonic modulation), two-phase modulation, and trapezoidal wave modulation are used. The third harmonic superimposition is a method of superimposing the third harmonic on the voltage command value of the three phases after the coordinate conversion. The min-max method is a method in which 1/2 of the intermediate voltage of the three-phase voltage command value after the coordinate conversion is superimposed on the three-phase voltage command value after the coordinate conversion. Two-phase modulation is a method in which the voltage command value of any one phase is fixed to 0 or the power supply voltage VDC, and the other two phases are changed so that the line voltage of the three-phase voltage command value after coordinate conversion does not change. Is.
<過変調状態>
本実施の形態では、電圧指令値算出部38は、最終的な3相の電圧指令値Vuo、Vvo、Vwoの振幅が、電源電圧VDCの半分値を超える過変調状態を含む最終的な3相の電圧指令値Vuo、Vvo、Vwoを算出する。振幅低減変調が行われる場合は、変調率Mが2/√3(≒1.15)よりも大きい場合に、過変調状態になる。振幅低減変調が行われない場合は、変調率Mが1よりも大きい場合に、過変調状態になる。なお、最終的な3相の電圧指令値Vuo、Vvo、Vwoの振幅が、電源電圧VDCの半分値以下の状態を通常変調状態と称す。そして、通常変調状態と過変調状態との境界の変調率Mを、境界変調率(振幅低減変調が行われる場合は、1.15)と称す。
<Overmodulation state>
In the present embodiment, the voltage command
<スイッチング制御部39>
スイッチング制御部39は、3相の電圧指令値Vuo、Vvo、Vwoに基づいて、PWM(Pulse Width Modulation)制御により複数のスイッチング素子をオンオフする。スイッチング制御部39は、3相の電圧指令値のそれぞれとキャリア波とを比較することにより、各相のスイッチング素子をオンオフするスイッチング信号を生成する。キャリア波は、キャリア周波数で0を中心に電源電圧VDC/2の振幅で振動する三角波とされている。スイッチング制御部39は、電圧指令値がキャリア波を上回った場合は、スイッチング信号をオンし、電圧指令値がキャリア波を下回った場合は、スイッチング信号をオフする。正極側のスイッチング素子には、スイッチング信号がそのまま伝達され、負極側のスイッチング素子には、スイッチング信号を反転させたスイッチング信号が伝達される。各スイッチング信号は、ゲート駆動回路を介して、インバータ20の各スイッチング素子のゲート端子に入力され、各スイッチング素子をオン又はオフさせる。
<
The switching
<電流指令値算出部37>
電流指令値算出部37は、変調率の目標値Moに基づいて、電流指令値を設定する。本実施の形態では、変調率の目標値Moは、一定値(例えば、1.21)に設定されている。電流指令値算出部37は、変調率の目標値Moに、電源電圧VDCを乗算し、回転角速度ωで除算して、鎖交磁束指令値の基本値Ψobを算出する。
<Current command
The current command
詳細には、図6及び次式に示すように、電流指令値算出部37は、変調率の目標値Moに1/2×√(3/2)及び電源電圧VDCを乗算し、回転角速度ωで除算して、鎖交磁束指令値の基本値Ψobを算出する。
Ψob=Mo×1/2×√(3/2)×VDC/ω ・・・(2)
Specifically, as shown in FIG. 6 and the following equation, the current command
Ψob = Mo × 1/2 × √ (3/2) × VDC / ω ・ ・ ・ (2)
そして、図6及び次式に示すように、電流指令値算出部37は、鎖交磁束指令値の基本値Ψobに、後述する鎖交磁束補正値Ψocを加算して、鎖交磁束指令値Ψoを算出する。
Ψo=Ψob+Ψoc ・・・(3)
Then, as shown in FIG. 6 and the following equation, the current command
Ψo = Ψob + Ψoc ・ ・ ・ (3)
電流指令値算出部37は、鎖交磁束指令値Ψo及びトルク指令値Toに基づいて、d軸の電流指令値Ido及びq軸の電流指令値Iqoを算出する。電流指令値算出部37は、鎖交磁束指令値Ψo及びトルク指令値Toとd軸の電流指令値Idoとの関係が予め設定されたd軸電流設定データを参照し、算出された鎖交磁束指令値Ψo及びトルク指令値Toに対応するd軸の電流指令値Idoを算出する。電流指令値算出部37は、鎖交磁束指令値Ψo及びトルク指令値Toとq軸の電流指令値Iqoとの関係が予め設定されたq軸電流設定データを参照し、算出された鎖交磁束指令値Ψo及びトルク指令値Toに対応するq軸の電流指令値Iqoを算出する。
The current command
電流指令値算出部37は、後述する変調率の実値の予測値Mrpが、変調率の目標値Moに近づくように、電流指令値を変化させるフィードバック制御を行う。本実施の形態では、電流指令値算出部37は、変調率の実値の予測値Mrpが、変調率の目標値Moを上回った場合は、トルク指令値Toのトルク出力を維持しつつ、弱め磁束を行う方向に電流指令値を変化させ、変調率の実値の予測値Mrpが、変調率の目標値Moを下回った場合は、トルク指令値Toのトルク出力を維持しつつ、弱め磁束を弱める方向に電流指令値を変化させる。フィードバック制御により、弱め磁束の程度を調整し、トルク指令値Toのトルク出力を維持しつつ、変調率の実値の予測値Mrpを変量率の目標値Moに近づけることができる。
The current command
図7及び次式に示すように、電流指令値算出部37は、変調率の目標値Moに対する変調率の実値の予測値Mrpの偏差ΔMを算出し、偏差ΔMに、1/2×√(3/2)及び電源電圧VDCを乗算し、回転角速度ωで除算して、制御値Uを算出する。そして、電流指令値算出部37は、制御値Uに、制御ゲインKmを乗算した値を、条件付き積分器で積分し、積分値を、鎖交磁束補正値Ψocとして算出する。条件付き積分器は、いわゆるアンチワインドアップの機能を有している。すなわち、積分器は、鎖交磁束指令値Ψoが、d軸電流設定データに設定されている鎖交磁束指令値Ψoの上限値(操作可能幅の上限値)に到達した場合は、積分値を増加させずに、保持し、鎖交磁束指令値Ψoが、d軸電流設定データに設定されている鎖交磁束指令値Ψoの下限値(操作可能幅の下限値)に到達した場合は、積分値を減少させずに、保持する。
ΔM=Mo−Mrp
U=ΔM×1/2×√(3/2)×VDC/ω ・・・(4)
Ψoc=∫(Km×U)
As shown in FIG. 7 and the following equation, the current command
ΔM = Mo-Mrp
U = ΔM × 1/2 × √ (3/2) × VDC / ω ・ ・ ・ (4)
Ψoc = ∫ (Km × U)
なお、トルク指令値Toは、制御装置1内で演算されてもよいし、外部の装置から伝達されてもよい。
The torque command value To may be calculated in the
本実施の形態では、電流指令値算出部37は、変調率の実値の予測値Mrpが、変調率の目標値Moを上回る場合は、弱め磁束制御により、d軸の電流指令値Ido及びq軸の電流指令値Iqoを調整することで、変調率の実値の予測値Mrpを変調率の目標値Moに追従させることができる。また、電流指令値算出部37は、変調率の実値の予測値Mrpが、変調率の目標値Moを下回る場合は、弱め磁束を弱める制御を行うことで、変調率の実値の予測値Mrpを変調率の目標値Moに追従させることができる。回転角速度ωが基底回転数よりも小さい場合は、変調率の実値の予測値Mrpが変調率の目標値Moよりも小さくなるため、電流指令値算出部37は同様に、弱め磁束を弱める制御を行うことになるが、弱め磁束を弱める側への操作幅は制限されるため、変調率の実値の予測値Mrpが、変調率の目標値Moを下回ったままの状態になる。
In the present embodiment, when the predicted value Mrp of the actual value of the modulation factor exceeds the target value Mo of the modulation factor, the current command
<実変調率算出部35>
実変調率算出部35は、電圧指令値及び電源電圧VDCの検出値に基づいて、変調率の実値Mrを算出する。本実施の形態では、実変調率算出部35は、次式を用い、d軸の電圧指令値Vdo、q軸の電圧指令値Vqo、及び電源電圧VDCに基づいて、変調率の実値Mrを算出する。
The actual modulation
なお、実変調率算出部35は、電圧指令値として、座標変換後の3相の電圧指令値Vuoc、Vvoc、Vwocを用いて変調率の実値Mrを算出してもよく、最終的な3相の電圧指令値Vuo、Vvo、Vwoを用いて変調率の実値Mrを算出してもよい。
The actual modulation
<電源接続経路の共振による、過変調状態におけるリップル成分の増幅>
上述した3相の電圧指令値の振幅が、電源電圧VDCの半分値を超える過変調状態では、印加電圧の線間電圧に重畳する高調波成分は、基本波の周波数(電気角での回転周波数)の5次及び7次の成分が大きくなる。一方、インバータ電流の高調波成分は、印加電圧の5次及び7次の成分が6次の成分となって表れる。
<Amplification of ripple component in overmodulation state due to resonance of power supply connection path>
In the overmodulated state where the amplitude of the above-mentioned three-phase voltage command value exceeds half the value of the power supply voltage VDC, the harmonic component superimposed on the line voltage of the applied voltage is the frequency of the fundamental wave (rotation frequency at the electrical angle). ) 5th and 7th order components become larger. On the other hand, as the harmonic component of the inverter current, the 5th and 7th order components of the applied voltage appear as the 6th order component.
過変調状態において、変調率Mが増加するに従って、印加電圧の線間電圧に重畳する高調波成分が増加し、トルクリップル成分、インバータ電流の高調波成分が増加する。 In the overmodulation state, as the modulation factor M increases, the harmonic component superimposed on the line voltage of the applied voltage increases, and the torque ripple component and the harmonic component of the inverter current increase.
過変調状態において生じるインバータ電流の6次の高調波成分の周波数が、電源接続経路の共振周波数と一致すると、電源電流の高調波成分が増幅され、直流電源10及び直流電源10に接続された他の装置に悪影響を及ぼすおそれがある。
When the frequency of the sixth-order harmonic component of the inverter current generated in the overmodulated state matches the resonance frequency of the power supply connection path, the harmonic component of the power supply current is amplified and connected to the
図4に示すように、電源接続経路の共振回路は、インバータ20の平滑コンデンサ12のキャパシタンスC、直流電源10と平滑コンデンサ12との間の接続経路のインダクタンスL及び抵抗Rによる、RLC直列共振回路である。その周波数特性は、図5に示すようになり、共振周波数帯で、ゲインが増加している。
As shown in FIG. 4, the resonance circuit of the power supply connection path is an RLC series resonance circuit based on the capacitance C of the smoothing
そのため、過変調状態において、回転角速度ωの6次(6ω)の周波数と、電源接続経路の共振周波数帯が重複すると、電源電流の6次の高調波成分が増幅される。また、過変調状態においても、変調率Mが増加するほど、増幅される前の6次の高調波成分の振幅が大きくなり、それに比例して、増幅後の6次の高調波成分の振幅も大きくなる。よって、共振運転状態では、変調率Mが、通常変調状態と過変調状態との境界変調率よりも大きくなり過ぎないようにする必要がある。 Therefore, in the overmodulation state, when the 6th order (6ω) frequency of the rotation angular velocity ω and the resonance frequency band of the power supply connection path overlap, the 6th order harmonic component of the power supply current is amplified. Further, even in the overmodulation state, as the modulation factor M increases, the amplitude of the 6th harmonic component before amplification increases, and in proportion to this, the amplitude of the 6th harmonic component after amplification also increases. growing. Therefore, in the resonance operation state, it is necessary to prevent the modulation factor M from becoming excessively larger than the boundary modulation factor between the normal modulation state and the overmodulation state.
特に、過渡状態において、変調率の実値Mrが、変調率の目標値Moをオーバーシュートして上回ると、変調率の実値Mrが境界変調率よりも大きくなり、増幅後の6次の高調波成分の振幅が大きくなる場合がある。そのため、変調率の実値Mrが、変調率の目標値Moをオーバーシュートし過ぎないようにすることが望まれる。 In particular, in a transient state, when the actual value Mr of the modulation factor overshoots and exceeds the target value Mo of the modulation factor, the actual value Mr of the modulation factor becomes larger than the boundary modulation factor, and the sixth harmonic after amplification becomes larger. The amplitude of the wave component may increase. Therefore, it is desired that the actual value Mr of the modulation factor does not overshoot the target value Mo of the modulation factor too much.
<予測変調率算出部36>
そこで、予測変調率算出部36は、変調率の実値Mrに基づいて、変調率の実値の予測値Mrpを算出する。変調率の実値Mrに基づいて、変調率の実値の予測値Mrpを算出するので、変調率の実値の予測値Mrpに、変調率の実値Mrに対する定常偏差が生じることを抑制できる。そして、上述したように、変調率の実値の予測値Mrpに基づいて、電流指令値が変化される。よって、変調率の実値の予測値Mrpにより、変調率の実値Mrが変調率の目標値Moをオーバーシュートすることを事前に予測できるため、変調率の目標値Moに対する変調率の実値Mrのオーバーシュート量を抑制することができる。特に、電源接続経路において電流のリップル成分の共振が発生する共振運転領域において、オーバーシュート量を抑制することにより、変調率の実値Mrが、通常変調状態と過変調状態との境界変調率よりも大きくなり過ぎないようにでき、電源電流の高調波成分の増加を抑制することができる。
<Predicted modulation
Therefore, the predicted modulation
本実施の形態では、予測変調率算出部36は、次式に示すように、変調率の実値Mrに対して位相進み処理を行って、変調率の実値の予測値Mrpを算出する。ここで、Gad(s)は、位相進み処理の伝達関数であり、ωhは、カットオフ周波数であり、Kadは、位相進みゲインであり、sは、ラプラス演算子である。
この位相進み処理により、概ね次式の範囲の角周波数ωの位相が進められる。よって、位相進みゲインKadを大きくするほど、位相が進められる角周波数ωの範囲が低周波数側に広くなり、位相進みの効果が大きくなる。また、定常状態では、位相進み処理の伝達関数Gad(s)は、1になるので、変調率の実値の予測値Mrpは、変調率の実値Mrに一致し、変調率の実値の予測値Mrpに、変調率の実値Mrに対する定常偏差が生じない。
本実施の形態では、予測変調率算出部36は、図8及び次式に示すように、変調率の実値Mrに対して、ハイパスフィルタ処理、及び位相進みゲインKadを乗算するゲイン乗算処理を行って予測加算値ΔMpを算出し、変調率の実値Mrに予測加算値ΔMpを加算して、変調率の実値の予測値Mrpを算出する。ここで、Ghps(s)は、ハイパスフィルタ処理の伝達関数である。
なお、式(8)を変形すると、式(6)に一致する。よって、ハイパスフィルタ処理及びゲイン乗算処理により、位相進み処理が行われる。 When the equation (8) is modified, it matches the equation (6). Therefore, the phase lead processing is performed by the high-pass filter processing and the gain multiplication processing.
本実施の形態では、変調率の実値Mrに含まれる高周波の微小な変動成分を低減するために、予測変調率算出部36は、変調率の実値Mrに対して、ハイパスフィルタ処理及びゲイン乗算処理に加えて、ローパスフィルタ処理を行って予測加算値ΔMpを算出するように構成されている。ここで、Glps(s)は、ローパスフィルタ処理の伝達関数であり、ωlはカットオフ周波数である。
ローパスフィルタ処理により、高周波の変動成分が低減された変調率の実値Mrに基づいて予測が行われるため、高周波の変動成分に反応して予測精度が悪化することを抑制できる。 Since the low-pass filter processing performs the prediction based on the actual value Mr of the modulation factor in which the high-frequency fluctuation component is reduced, it is possible to suppress the deterioration of the prediction accuracy in response to the high-frequency fluctuation component.
位相進みゲインKad、位相進み処理及びハイパスフィルタ処理のカットオフ角周波数ωh、及びローパスフィルタ処理のカットオフ角周波数ωlは、適合により決定される。なお、変調率Mは、電源電圧VDC、回転角速度ω、及びトルク指令値Toの変化により変化するため、位相が進められる周波数の帯域は、これら電源電圧VDC、回転角速度ω、及びトルク指令値Toの変化速度の帯域を含むように設定されてもよい。 The phase lead gain Kad, the cutoff angular frequency ωh of the phase lead processing and the high-pass filter processing, and the cut-off angular frequency ωl of the low-pass filter processing are determined by conformity. Since the modulation factor M changes according to changes in the power supply voltage VDC, the rotational angular velocity ω, and the torque command value To, the frequency band in which the phase is advanced is the power supply voltage VDC, the rotational angular velocity ω, and the torque command value To. It may be set to include the band of the rate of change of.
本実施の形態では、予測変調率算出部36は、変調率の実値の予測値Mrpを変調率の実値Mrで下限制限する。すなわち、次式に示すように、予測変調率算出部36は、変調率の実値の予測値Mrpが変調率の実値Mrを下回った場合は、変調率の実値の予測値Mrpに変調率の実値Mrを設定する。
ハイパスフィルタ処理及びゲイン乗算処理を用いる場合は、予測変調率算出部36は、予測加算値ΔMpを0で下限制限し、下限制限後の予測加算値ΔMpを変調率の実値Mrに加算して、変調率の実値の予測値Mrpを算出する。すなわち、次式に示すように、予測変調率算出部36は、予測加算値ΔMpが0を下回った場合は、予測加算値ΔMpに0を設定する。
この構成によれば、変調率の実値Mrが増加する側に予測が行われ、変調率の実値Mrが減少する側には予測が行われない。よって、変調率の実値Mrが、変調率の目標値Moに対して増加側にオーバーシュートする増加側のオーバーシュート量を低減することができる。そのため、特に、高調波成分が増加し、問題となる過変調状態側へのオーバーシュート量を低減することができる。一方、通常変調状態側へのオーバーシュート量を低減できないが、高調波成分が減少する安全サイドであるため特に問題なく、また、予測によるフィードバック特性への影響を抑制できる。 According to this configuration, the prediction is performed on the side where the actual value Mr of the modulation factor increases, and the prediction is not performed on the side where the actual value Mr of the modulation factor decreases. Therefore, it is possible to reduce the amount of overshoot on the increasing side where the actual value Mr of the modulation factor overshoots on the increasing side with respect to the target value Mo of the modulation rate. Therefore, in particular, the harmonic component increases, and the amount of overshoot to the overmodulation state side, which becomes a problem, can be reduced. On the other hand, although the amount of overshoot to the normal modulation state side cannot be reduced, there is no particular problem because the harmonic component is reduced on the safe side, and the influence of the prediction on the feedback characteristics can be suppressed.
また、回転角速度ωが減少する際には、実値Mrも減少する。そのため、下限制限しない場合は、変調率の実値の予測値Mrpが、変調率の目標値Moよりも小さくなり、変調率の実値Mrを必要以上に増加させる方向に作用し、弱め磁束制御が不十分になる恐れがある。下限制限処理により、変調率の実値の予測値Mrpが、変調率の目標値Moよりも小さくなることを防止でき、弱め磁束制御が不十分になることを抑制できる。 Further, when the rotational angular velocity ω decreases, the actual value Mr also decreases. Therefore, when the lower limit is not limited, the predicted value Mrp of the actual value of the modulation factor becomes smaller than the target value Mo of the modulation factor, acts in the direction of increasing the actual value Mr of the modulation factor more than necessary, and weakens the magnetic flux control. May be inadequate. By the lower limit limiting process, it is possible to prevent the predicted value Mrp of the actual value of the modulation factor from becoming smaller than the target value Mo of the modulation factor, and it is possible to prevent the weakening magnetic flux control from becoming insufficient.
予測変調率算出部36は、直流電源10とインバータ20とを接続する電源接続経路において電流のリップル成分の共振が発生する共振運転領域では、共振運転領域以外の運転領域よりも位相進み処理における位相進みの度合いを増加させる。この構成によれば、電源電流の高調波成分が共振により増幅される共振運転領域において、オーバーシュートの抑制効果を増加させることができる。
In the resonance operation region where resonance of the ripple component of the current occurs in the power supply connection path connecting the
予測変調率算出部36は、共振運転領域では、共振運転領域以外の運転領域よりもゲイン乗算処理における位相進みゲインKadを増加させる。
The predictive modulation
予測変調率算出部36は、共振運転領域では、位相進みゲインKadを0より大きな値に設定し、共振運転領域以外の運転領域では、位相進みゲインKadを0に設定して、位相進み度合いを0に設定する。
The predictive modulation
この構成によれば、特に、オーバーシュートの発生の抑制の必要な、共振運転領域で、位相進み処理を行い、必要性の低下する共振運転領域以外では、位相進み度合いを0にし、位相進みによるフィードバック特性への影響をなくすことができる。 According to this configuration, in particular, in the resonance operation region where it is necessary to suppress the occurrence of overshoot, the phase lead processing is performed, and in the region other than the resonance operation region where the necessity is reduced, the phase advance degree is set to 0 and the phase advance is applied. The effect on the feedback characteristics can be eliminated.
本実施の形態では、共振運転領域は、図9に示すように、過変調状態になる回転角速度ω及びトルク指令値Toの領域であって、回転角速度ωの6次(6ω)の周波数が、電源接続経路の共振周波数帯に近く、増幅後の電源電流の6次の高調波成分が所定値以上大きくなる領域に対応して設定される。 In the present embodiment, as shown in FIG. 9, the resonance operation region is a region of the rotational angular velocity ω and the torque command value To in the overmodulated state, and the frequency of the sixth order (6ω) of the rotational angular velocity ω is It is set in a region close to the resonance frequency band of the power supply connection path and in which the sixth harmonic component of the power supply current after amplification becomes larger than a predetermined value.
<制御挙動>
図10に、変調率の実値の予測値Mrpを用いずに、変調率の実値Mrが変調率の目標値Moに近づくように、電流指令値が変化されるように構成された比較例の制御挙動を示す。トルク指令値Toが一定の状態で、回転角速度ω(図には、電気角での回転角速度ω[rad/s]を、機械角での回転速度[rpm]に変換して表示)が一定の傾きで上昇している。回転角速度ωの検出値には、ノイズ除去のためのフィルタ処理が行われており、回転角速度ωの実値よりも小さくなっている。よって、フィードバック系の遅れが大きくなっている。変調率の目標値Moは、過変調状態の1.21に設定されている。
<Control behavior>
FIG. 10 shows a comparative example in which the current command value is changed so that the actual value Mr of the modulation rate approaches the target value Mo of the modulation rate without using the predicted value Mr of the actual value of the modulation rate. Shows the control behavior of. When the torque command value To is constant, the rotational angular velocity ω (in the figure, the rotational angular velocity ω [rad / s] at the electric angle is converted to the rotational velocity [rpm] at the mechanical angle and displayed) is constant. It is rising with an inclination. The detected value of the rotational angular velocity ω is filtered to remove noise, and is smaller than the actual value of the rotational angular velocity ω. Therefore, the delay of the feedback system is large. The target value Mo of the modulation factor is set to 1.21 in the overmodulation state.
比較例では、予測値が用いられていないので、変調率の実値Mrは、目標値Moに対して増加側にオーバーシュートしている。過変調状態であるので、変調率の実値Mrの増加により、印加電圧の線間電圧に重畳する高調波成分が増加し、特に、共振運転領域では、増幅後の電源電流の高調波成分が大きくなり過ぎ、直流電源10等に悪影響を及ぼすおそれがある。
In the comparative example, since the predicted value is not used, the actual value Mr of the modulation factor overshoots to the increasing side with respect to the target value Mo. Since it is in an overmodulated state, an increase in the actual value Mr of the modulation factor increases the harmonic component superimposed on the line voltage of the applied voltage, and in particular, in the resonance operation region, the harmonic component of the power supply current after amplification increases. It becomes too large and may adversely affect the
次に、図11に、図10と同様の条件で、変調率の実値の予測値Mrpが変調率の目標値Moに近づくように、電流指令値が変化されるように構成された本実施の形態の制御挙動を示す。変調率の実値の予測値Mrpは、変調率の目標値Moをオーバーシュートしているが、その結果、変調率の実値Mrのオーバーシュートは抑制されている。 Next, in FIG. 11, under the same conditions as in FIG. 10, the current command value is changed so that the predicted value Mrp of the actual value of the modulation factor approaches the target value Mo of the modulation factor. The control behavior of the form is shown. The predicted value Mrp of the actual value of the modulation factor overshoots the target value Mo of the modulation factor, but as a result, the overshoot of the actual value Mr of the modulation factor is suppressed.
図12は、本実施の形態に係る、位相進みゲインKadの変化による、オーバーシュートの抑制効果の変化を示している。位相進みゲインKadを増加させると、位相進みの度合いが増加し、オーバーシュートの抑制効果が大きくなる。一方、位相進みゲインKadを減少させると、位相進みの度合いが減少し、オーバーシュートの抑制効果が小さくなる。よって、所望の挙動になるように、位相進みゲインKadが調整される。 FIG. 12 shows a change in the overshoot suppression effect due to a change in the phase lead gain Kad according to the present embodiment. Increasing the phase advance gain Kad increases the degree of phase advance and increases the effect of suppressing overshoot. On the other hand, when the phase lead gain Kad is reduced, the degree of phase lead is reduced and the overshoot suppression effect is reduced. Therefore, the phase lead gain Kad is adjusted so as to obtain the desired behavior.
<転用例>
上記の実施の形態では、3相の巻線が設けられる場合を例として説明した。しかし、巻線の相数は、複数相であれば、2相、4相等の任意の数に設定されてもよい。
<Example of diversion>
In the above embodiment, the case where the three-phase winding is provided has been described as an example. However, the number of phases of the winding may be set to an arbitrary number such as two phases and four phases as long as it is a plurality of phases.
上記の実施の形態では、1組の3相の巻線及びインバータが設けられる場合を例として説明した。しかし、2組以上の3相巻線及びインバータが設けられ、各組の3相巻線及びインバータに対して、各実施の形態と同様の制御が行われてもよい。 In the above embodiment, a case where a set of three-phase windings and an inverter is provided has been described as an example. However, two or more sets of three-phase windings and inverters may be provided, and the same control as in each embodiment may be performed on each set of three-phase windings and inverters.
上記の実施の形態では、予測変調率算出部36は、変調率の実値Mrに対して位相進み処理を行って、変調率の実値の予測値Mrpを算出する場合を例として説明した。しかし、予測変調率算出部36は、変調率の実値Mrに対して、各種の予測演算を行って、変調率の実値の予測値Mrpを算出してもよい。例えば、予測変調率算出部36は、変調率の実値Mrの変化速度にゲインを乗算した値を、変調率の実値Mrに加算して変調率の実値の予測値を算出してもよい。
In the above embodiment, the case where the predicted modulation
上記の実施の形態では、変調率の目標値Moは、一定値に設定されている場合を例として説明した。しかし、電流指令値算出部36は、運転状態に応じて変調率の目標値Moを変化させてもよい。例えば、電流指令値算出部36は、回転角速度ω及びトルク指令値Toと、変調率の目標値Moとの関係が予め設定された目標値設定データを参照し、現在の回転角速度ω及びトルク指令値Toに対応する変調率の目標値Moを算出してもよい。
In the above embodiment, the case where the target value Mo of the modulation factor is set to a constant value has been described as an example. However, the current command
上記の実施の形態では、電流指令値算出部37は、中間パラメータとして鎖交磁束指令値を用い、変調率の目標値Mo等に基づいて鎖交磁束指令値を変化させ、鎖交磁束指令値に基づいて電流指令値を設定している場合を例として説明した。しかし、電流指令値算出部37は、鎖交磁束指令値を用いずに、電流指令値を設定してもよい。例えば、電流指令値算出部37は、特開2012−200073号公報に開示されているように、中間パラメータとして、電圧不足割合を用い、変調率の目標値Mo等に基づいて電圧不足割合を変化させ、電圧不足割合に基づいて電流指令値を設定してもよい。
In the above embodiment, the current command
本願は、例示的な実施の形態が記載されているが、実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。従って、例示されていない無数の変形例が、本願明細書に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも1つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合が含まれるものとする。 Although exemplary embodiments are described in the present application, the various features, aspects, and functions described in the embodiments are not limited to the application of a particular embodiment, either alone or. It can be applied to embodiments in various combinations. Therefore, innumerable variations not illustrated are envisioned within the scope of the techniques disclosed herein. For example, it is assumed that at least one component is modified, added or omitted.
1 交流回転電機の制御装置、10 直流電源、32 回転検出部、33 電圧検出部、34 電流検出部、35 実変調率算出部、36 予測変調率算出部、37 電流指令値算出部、38 電圧指令値算出部、39 スイッチング制御部、Kad 位相進みゲイン、Mo 変調率の目標値、Mr 変調率の実値、Mrp 変調率の実値の予測値、To トルク指令値、ΔMp 予測加算値、VDC 電源電圧、ω 回転角速度 1 Control device of AC rotary electric machine, 10 DC power supply, 32 rotation detection unit, 33 voltage detection unit, 34 current detection unit, 35 actual modulation rate calculation unit, 36 predictive modulation rate calculation unit, 37 current command value calculation unit, 38 voltage Command value calculation unit, 39 switching control unit, Kad phase lead gain, Mo modulation factor target value, Mr modulation factor actual value, Mrp modulation factor actual value prediction value, To torque command value, ΔMp prediction addition value, VDC Power supply voltage, ω rotation angle speed
Claims (11)
前記複数相の巻線に流れる電流を検出する電流検出部と、
直流電源から前記インバータに供給される電源電圧を検出する電圧検出部と、
電流指令値を設定する電流指令値算出部と、
前記電流指令値及び電流の検出値に基づいて、電圧指令値を算出する電圧指令値算出部と、
前記電圧指令値に基づいて、前記インバータが有する複数のスイッチング素子をオンオフして、前記複数相の巻線に電圧を印加するスイッチング制御部と、
前記電圧指令値及び前記電源電圧の検出値に基づいて、前記電源電圧の半分値に対する前記複数相の巻線の印加電圧の基本波成分の振幅の比率である変調率の実値を算出する実変調率算出部と、
前記変調率の実値に基づいて、前記変調率の実値の予測値を算出する予測変調率算出部と、を備え、
前記電流指令値算出部は、前記変調率の実値の予測値が、前記変調率の目標値に近づくように、前記電流指令値を変化させる交流回転電機の制御装置。 A control device for an AC rotary electric machine that controls an AC rotary electric machine having a stator and a rotor provided with multi-phase windings via an inverter.
A current detector that detects the current flowing through the multi-phase windings, and
A voltage detector that detects the power supply voltage supplied from the DC power supply to the inverter, and
The current command value calculation unit that sets the current command value, and
A voltage command value calculation unit that calculates a voltage command value based on the current command value and the current detection value, and a voltage command value calculation unit.
A switching control unit that turns on and off a plurality of switching elements of the inverter based on the voltage command value and applies a voltage to the windings of the plurality of phases.
Based on the voltage command value and the detected value of the power supply voltage, the actual value of the modulation factor, which is the ratio of the amplitude of the fundamental wave component of the applied voltage of the multi-phase windings to the half value of the power supply voltage, is calculated. Modulation rate calculation unit and
A predictive modulation factor calculation unit that calculates a predicted value of the actual value of the modulation factor based on the actual value of the modulation factor is provided.
The current command value calculation unit is a control device for an AC rotary electric machine that changes the current command value so that the predicted value of the actual value of the modulation factor approaches the target value of the modulation factor.
下限制限後の前記予測加算値を前記変調率の実値に加算して、前記変調率の実値の予測値を算出する請求項1から4のいずれか一項に記載の交流回転電機の制御装置。 The predictive modulation factor calculation unit calculates a predictive addition value by performing a high-pass filter process and a gain multiplication process for multiplying the gain on the actual value of the modulation factor, and limits the predictive addition value to a lower limit of 0. ,
The control of the AC rotary electric machine according to any one of claims 1 to 4, wherein the predicted addition value after the lower limit limit is added to the actual value of the modulation factor to calculate the predicted value of the actual value of the modulation factor. Device.
前記スイッチング制御部は、前記複数相の巻線の電圧指令値に基づいて、前記複数のスイッチング素子をオンオフする請求項1から8のいずれか一項に記載の交流回転電機の制御装置。 The voltage command value calculation unit calculates the voltage command value of the multi-phase winding including the overmodulation state in which the amplitude of the voltage command value of the multi-phase winding exceeds half the value of the power supply voltage.
The control device for an AC rotary electric machine according to any one of claims 1 to 8, wherein the switching control unit turns on / off the plurality of switching elements based on voltage command values of the plurality of phases of windings.
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