JP3455017B2 - Control device for permanent magnet synchronous motor for vehicle drive - Google Patents

Control device for permanent magnet synchronous motor for vehicle drive

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JP3455017B2
JP3455017B2 JP16276696A JP16276696A JP3455017B2 JP 3455017 B2 JP3455017 B2 JP 3455017B2 JP 16276696 A JP16276696 A JP 16276696A JP 16276696 A JP16276696 A JP 16276696A JP 3455017 B2 JP3455017 B2 JP 3455017B2
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torque
voltage
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value
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孝一 松岡
圭一郎 近藤
洋介 中沢
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Railway Technical Research Institute
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Toshiba Corp
Railway Technical Research Institute
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、車両駆動用永久磁
石同期電動機の制御装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a control device for a permanent magnet synchronous motor for driving a vehicle.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、車両駆動用永久磁石同期電動機を
制御する場合において、インバータ出力電圧が最大値に
近くなる高速運転を行う場合、永久磁石による逆起電圧
がインバータ出力最大電圧を越えて電流制御が不安定に
ならないように、余裕を見て、多めの弱め磁束電流を流
していた。
2. Description of the Related Art Conventionally, in controlling a permanent magnet synchronous motor for driving a vehicle, when performing a high speed operation in which an inverter output voltage is close to a maximum value, a counter electromotive voltage due to a permanent magnet exceeds a maximum inverter output voltage and a current is exceeded. To prevent the control from becoming unstable, a large amount of weakening magnetic flux current was applied with a margin in mind.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、弱め磁
束電流を多く流し続けると、電動機およびインバータの
効率が低下して望ましくない。本発明の目的は電流制御
系の安定性と効率向上の両立が可能な車両駆動用永久磁
石同期電動機の制御装置を提供することにある。
However, if a large amount of weakening magnetic flux current continues to flow, the efficiency of the electric motor and the inverter decreases, which is not desirable. An object of the present invention is to provide a control device for a permanent magnet synchronous motor for driving a vehicle, which can achieve both stability and efficiency improvement of a current control system.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、請求項1に対応する発明は、直流電力を交流電力に
変換するインバータにより車両駆動用永久磁石同期電動
機を制御する車両駆動用永久磁石同期電動機の制御装置
において、前記車両駆動用永久磁石同期電動機の回転子
位相を入力として回転角速度を演算する回転角速度演算
部と、前記回転角速度演算部から出力される回転角速度
を入力として、磁束方向電流フィードフォワード指令値
を演算する磁束方向電流フィードフォワード演算部と、
電圧ベクトルの大きさ制限値である電圧ベクトル制限値
と、電圧ベクトルの大きさとの偏差に基づいて、磁束方
向電流補正値を演算する磁束方向電流補正値演算部と、
前記磁束方向電流フィードフォワード演算部から出力さ
れる磁束方向電流フィードフォワード指令値と、前記磁
束方向電流補正値演算部から出力される磁束方向電流補
正値との和である磁束方向電流指令値を出力する加算部
と、前記加算部から出力される磁束方向電流指令と、ト
ルク指令を入力として、磁束方向電流指令とトルク電流
指令を求める電流指令演算部と、前記電流指令演算部か
ら出力される磁束方向電流指令と前記トルク電流指令を
入力として、磁束方向電圧指令とトルク方向電圧指令を
出力する電圧フィードフォワード演算部と、前記電圧フ
ィードフォワード演算部からの磁束方向電圧指令及びト
ルク方向電圧指令を入力として、電圧ベクトルの大きさ
と電圧ベクトルの角度を演算する極座標変換部と、前記
極座標変換部からの電圧ベクトルの大きさを入力とし
て、入力された電圧ベクトルの大きさが、前記インバー
タの出力できる最大電圧を越えているときには、電圧ベ
クトルの大きさを制限して新たな電圧ベクトルの大きさ
として出力する電圧ベクトルの大きさ制限部と、前記磁
束方向電圧指令と、前記トルク方向電圧指令と、トルク
電流実際値と、磁束方向電流実際値と、前記回転角速度
を入力として、トルク実際値を演算する実トルク演算部
と、前記トルク指令と、前記トルク実際値を入力とし
て、前記トルク実際値が前記トルク指令に追従するよう
にトルク角補正値を演算するトルク角制御部と、前記電
圧ベクトルの大きさ制限部から出力される電圧ベクトル
の大きさと、前記電圧ベクトルの角度と、前記トルク角
補正値と、前記回転子位相との和を入力として、多相P
WM電圧指令を前記インバータに出力するPWM電圧発
生部とを有する車両駆動用永久磁石同期電動機の制御装
置である。
In order to achieve the above object, the invention corresponding to claim 1 is a vehicle drive permanent magnet for controlling a vehicle drive permanent magnet synchronous motor by an inverter for converting DC power into AC power. In a control device for a synchronous motor, a rotation angular velocity calculation unit that calculates a rotation angular velocity by inputting a rotor phase of the vehicle driving permanent magnet synchronous motor, and a rotation angular velocity output from the rotation angular velocity calculation unit.
Input as the magnetic flux direction current feedforward command value
A magnetic flux direction current feedforward calculation unit for calculating
Voltage vector limit value that is the size limit value of the voltage vector
Based on the deviation between the
A magnetic flux direction current correction value calculation unit for calculating the direction current correction value,
Output from the magnetic flux direction current feedforward calculation unit
Magnetic flux direction current feedforward command value
Flux direction current correction value output from the calculation unit
Adder that outputs the magnetic flux direction current command value that is the sum of the positive value
And a magnetic flux direction current command output from the adding unit,
With the Luk command as input, the magnetic flux direction current command and torque current
The current command calculation unit that calculates the command and the current command calculation unit
The magnetic flux direction current command and the torque current command output from
As input, the magnetic flux direction voltage command and the torque direction voltage command
The output voltage feedforward calculator and the voltage feed
The magnetic flux direction voltage command and the torque direction voltage command from the feedforward calculation unit are input, and the polar coordinate conversion unit that calculates the magnitude of the voltage vector and the angle of the voltage vector and the magnitude of the voltage vector from the polar coordinate conversion unit are input. When the magnitude of the input voltage vector exceeds the maximum voltage that can be output by the inverter, the magnitude of the voltage vector is limited and the magnitude of the voltage vector is output as a new magnitude of the voltage vector. An actual torque calculation unit that calculates the actual torque value by inputting the magnetic flux direction voltage command, the torque direction voltage command, the actual torque current value, the actual magnetic flux direction current value, and the rotational angular velocity; The command and the actual torque value are input, and the torque angle correction value is calculated so that the actual torque value follows the torque command. Torque angle control unit, the size of the voltage vector output from the size limiting unit of the voltage vector, the angle of the voltage vector, the torque angle correction value, and the sum of the rotor phase as an input, Polyphase P
It is a control device for a permanent magnet synchronous motor for driving a vehicle, which has a PWM voltage generation unit that outputs a WM voltage command to the inverter.

【0005】請求項1に対応する発明によれば、電圧ベ
クトルの大きさがインバータ出力電圧最大値を超える場
合には、電圧ベクトルの大きさを固定することにより弱
め磁束電流を必要最小限に抑えるとともに、空転制御等
に必要な高速トルク制御性能を、トルク角制御によって
確保することができる。また、請求項1に対応する発明
によれば、磁束電流指令演算部が、磁束方向電流フィー
ドフォワード演算部と、磁束方向電流補正値演算部と、
加算部で構成されているため、微調整が不要である。
According to the invention corresponding to claim 1, when the magnitude of the voltage vector exceeds the maximum value of the inverter output voltage, the magnitude of the voltage vector is fixed to suppress the weakening magnetic flux current to the necessary minimum. At the same time, the high-speed torque control performance required for idling control and the like can be secured by the torque angle control. The invention corresponding to claim 1
According to the magnetic flux current command calculation unit,
Deforward calculator, magnetic flux direction current correction value calculator,
Since it is composed of an adder, fine adjustment is not necessary.

【0006】前記目的を達成するため、請求項2に対応
する発明は、直流電力を交流電力に変換するインバータ
により車両駆動用永久磁石同期電動機を制御する車両駆
動用永久磁石同期電動機の制御装置において、前記車両
駆動用永久磁石同期電動機の回転子位相を入力として回
転角速度を演算する回転角速度演算部と、前記回転角速
度演算部から出力される回転角速度を入力として、磁束
方向電流フィードフォワード指令値を演算する磁束方向
電流フィードフォワード演算部と、電圧ベクトルの大き
さ制限値である電圧ベクトル制限値と、圧ベクトルの
大きさとの偏差に基づいて、磁束方向電流補正値を演算
する磁束方向電流補正値演算部と、前記磁束方向電流フ
ィードフォワード演算部から出力される磁束方向電流フ
ィードフォワード指令値と、前記磁束方向電流補正値演
算部から出力される磁束方向電流補正値との和である
束方向電流指令を出力する加算部と、前記トルク方向電
圧指令VqRef と、前記電動機回転角速度ωr と、前記
磁束方向電流実際値Id と、前記トルク電流実際値Iq
を入力として、(VqRef −Rq ・Iq )÷ωr −(L
d ・Id )に基いて永久磁石磁束推定値を求めて出力す
る永久磁石磁束推定部と、前記加算部から出力される磁
束方向電流指令と、トルク指令と、前記永久磁石磁束推
定部からの永久磁石磁束推定値を入力として、磁束方向
電流指令とトルク電流指令を求める電流指令演算部と、
前記電流指令演算部から出力される磁束方向電流指令と
前記トルク電流指令を入力として、磁束方向電圧指令と
トルク方向電圧指令を出力する電圧フィードフォワード
演算部と、前記電圧フィードフォワード演算部からの磁
束方向電圧指令及び前記トルク方向電圧指令を入力とし
て、電圧ベクトルの大きさと電圧ベクトルの角度を演算
する極座標変換部と、前記極座標変換部からの電圧ベク
トルの大きさを入力として、入力された電圧ベクトルの
大きさが、前記インバータの出力できる最大電圧を越え
ているときには、電圧ベクトルの大きさを制限して新た
な電圧ベクトルの大きさとして出力する電圧ベクトルの
大きさ制限部と、前記磁束方向電圧指令と、前記トルク
方向電圧指令と、トルク電流実際値と、磁束方向電流実
際値と、前記回転角速度を入力として、トルク実際値を
演算する実トルク演算部と、前記トルク指令と、前記ト
ルク実際値を入力として、前記トルク実際値が前記トル
ク指令に追従するようにトル ク角補正値を演算するトル
ク角制御部と、前記電圧ベクトルの大きさ制限部から出
力される電圧ベクトルの大きさと、前記電圧ベクトルの
角度と、前記トルク角補正値と、前記回転子位相との和
を入力として、多相PWM電圧指令を前記インバータに
出力するPWM電圧発生部とを有する車両駆動用永久磁
石同期電動機の制御装置である。
To achieve the above object, the invention corresponding to claim 2 is an inverter for converting DC power into AC power.
A vehicle drive that controls a permanent magnet synchronous motor for driving the vehicle by
A controller for a dynamic permanent magnet synchronous motor, comprising:
Rotating the rotor phase of the drive permanent magnet synchronous motor as input
A rotation angular velocity calculation unit that calculates a rotation angular velocity, a magnetic flux direction current feedforward calculation unit that calculates a magnetic flux direction current feedforward command value by using the rotation angular velocity output from the rotation angular velocity calculation unit as an input, and the size of the voltage vector. limits the voltage vector limit is, on the basis of the deviation between the magnitude of the voltage vector, the flux direction current correction value calculator for calculating the magnetic flux direction current correction value is output from the magnetic flux direction current feedforward calculation unit that the magnetic flux direction current feedforward command value, an adder for output the magnetic <br/> flux direction current instruction is the sum of the magnetic flux direction current correction value outputted from the magnetic flux direction current correction value calculating unit, wherein Torque direction
The pressure command VqRef, the motor rotation angular velocity ωr, and
Flux direction current actual value Id and the torque current actual value Iq
With (VqRef-Rq.Iq) ÷ ωr- (L
d · Id) based on the estimated magnetic flux of the permanent magnet
The permanent magnet magnetic flux estimation unit and the magnetism output from the addition unit.
Bundle current command, torque command, and permanent magnet flux
Input the estimated value of the magnetic flux of the permanent magnet from the constant section, and
A current command calculation unit that obtains a current command and a torque current command,
And a magnetic flux direction current command output from the current command calculator
With the torque current command as an input, the magnetic flux direction voltage command and
Voltage feed forward that outputs torque direction voltage command
And the magnetic field from the voltage feedforward calculation unit.
With the bundle direction voltage command and the torque direction voltage command as input
Calculate the magnitude of the voltage vector and the angle of the voltage vector
And a voltage vector from the polar coordinate converter.
With the magnitude of the torque as input,
The size exceeds the maximum voltage that the inverter can output.
If the voltage vector is
Of the voltage vector output as the magnitude of the
Size limiter, the magnetic flux direction voltage command, the torque
Direction voltage command, torque current actual value, magnetic flux direction current actual
Input the actual value and the rotational angular velocity to obtain the actual torque value.
An actual torque calculation unit for calculating, the torque command, and the torque
When the actual torque value is input, the actual torque value is
Torr for calculating the torque angle correction value so as to follow the click command
Output from the angle controller and the voltage vector magnitude limiter.
The magnitude of the applied voltage vector and the voltage vector
Angle, torque angle correction value, and rotor phase sum
To the inverter as a multi-phase PWM voltage command
It is a control device for a permanent magnet synchronous motor for driving a vehicle , which has a PWM voltage generator for outputting .

【0007】請求項2に対応する発明によれば、永久磁
石磁束推定部を備えているので、請求項1に対応する発
明の作用に加えて、永久磁石の温度が変化しても制御が
可能である。
According to the invention corresponding to claim 2, a permanent magnet is used.
Since the stone magnetic flux estimation unit is provided, the generation corresponding to claim 1
In addition to the function of light, control is possible even if the temperature of the permanent magnet changes.
It is possible.

【0008】前記目的を達成するため、請求項3に対応
する発明は、直流電力を交流電力に変換するインバータ
により車両駆動用永久磁石同期電動機を制御する車両駆
動用永久磁石同期電動機の制御装置において、前記車両
駆動用永久磁石同期電動機の回転子位相を入力として回
転角速度を演算する回転角速度演算部と、前記回転角速
度演算部から出力される回転角速度を入力として、磁束
方向電流フィードフォワード指令値を演算する磁束方向
電流フィードフォワード演算部と、電圧ベクトルの大き
さ制限値である電圧ベクトル制限値と、電圧ベクトルの
大きさとの偏差に基づいて、磁束方向電流補正値を演算
する磁束方向電流補正値演算部と、前記磁束方向電流フ
ィードフォワード演算部から出力される磁束方向電流フ
ィードフォワード指令値と、前記磁束方向電流補正値演
算部から出力される磁束方向電流補正値との和である磁
束方向電流指令値を出力する加算部と、前記加算部から
出力される磁束方向電流指令と、トルク指令を入力とし
て、磁束方向電流指令とトルク電流を求める電流指令演
算部と、前記電流指令演算部から出力される磁束方向電
流指令と前記トルク電流指令を入力として、磁束方向電
圧指令とトルク方向電圧指令を出力する電圧フィードフ
ォワード演算部と、前記電圧フィードフォワード演算部
からの磁束方向電圧指令及び前記トルク方向電圧指令を
入力として、電圧ベクトルの大きさと電圧ベクトルの角
度を演算する極座標変換部と、前記極座標変換部からの
電圧ベクトルの大きさを入力として、入力された電圧ベ
クトルの大きさが、前記インバータの出力できる最大電
圧を越えているときには、電圧ベクトルの大きさを制限
して新たな電圧ベクトルの大きさとして出力する電圧ベ
クトルの大きさ制限部と、磁束方向電流実際値と、前記
トルク電流実際値を入力として、トルク実際値を演算す
る実トルク演算部と、前記トルク指令と、前記トルク実
際値を入力として、前記トルク実際値が前記トルク指令
に追従するようにトルク角補正値を演算するトルク角制
御部と、前記電圧ベクトルの大きさ制限部から出力され
る電圧ベクトルの大きさと、前記極座標変換部から出力
される電圧ベクトルの角度と、前記トルク角補正値と、
前記回転子位相との和を入力として、多相PWM電圧指
令を前記インバータに出力するPWM電圧発生部とを有
する車両駆動用永久磁石同期電動機の制御装置である。
In order to achieve the above object, the invention according to claim 3 provides a control device for a permanent magnet synchronous motor for driving a vehicle, which controls the permanent magnet synchronous motor for driving a vehicle by an inverter for converting DC power into AC power. a rotation angular velocity computation section that computes the rotation angular velocity rotor phase of the vehicle driving permanent magnet synchronous motor as an input, the rotation angle speed
Input the rotational angular velocity output from the degree calculator
Direction Flux direction for calculating current feedforward command value
Current feedforward calculator and voltage vector magnitude
The voltage vector limit value that is the limit value and the voltage vector
Calculate the magnetic flux direction current correction value based on the deviation from the size
Magnetic flux direction current correction value calculation unit
Current direction output from the feedforward calculator
Feed forward command value and the magnetic flux direction current correction value
The sum of the magnetic flux direction current correction value output from the calculator
From the adder that outputs the bundle direction current command value, and from the adder
With the magnetic flux direction current command output and the torque command as input
The current command to obtain the magnetic flux direction current command and the torque current.
And a magnetic flux direction signal output from the current command calculation unit.
Flow command and the torque current command as input,
Voltage feed-off that outputs pressure command and torque direction voltage command
Forward calculation unit and the voltage feedforward calculation unit
The magnetic flux direction voltage command and the torque direction voltage command from the input are input, and the polar coordinate conversion unit that calculates the magnitude of the voltage vector and the angle of the voltage vector, and the polar coordinate conversion unit.
When the size of the voltage vector is input and the size of the input voltage vector exceeds the maximum voltage that can be output by the inverter, the size of the voltage vector is limited and output as a new size of the voltage vector. The size limiter of the voltage vector, the actual magnetic flux direction current value,
The actual torque calculation unit that calculates the actual torque value by inputting the actual torque current value, the torque command, and the actual torque value by inputting the actual torque value so that the actual torque value follows the torque command. A torque angle control unit, a voltage vector size output from the voltage vector size limiting unit, an angle of the voltage vector output from the polar coordinate conversion unit, and the torque angle correction value,
A controller for a permanent magnet synchronous motor for driving a vehicle, comprising: a PWM voltage generator that outputs a multi-phase PWM voltage command to the inverter by using a sum of the rotor phase as an input.

【0009】請求項3に対応する発明によれば、請求項
1と同様の作用効果が得られる。
According to the invention corresponding to claim 3,
The same effect as 1 can be obtained.

【0010】[0010]

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】<第1の実施形態> 以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。第
1の実施形態を、図1〜図3を用いて説明する。図1に
示す第1の実施形態において、車両駆動用永久磁石同期
電動機SMの制御装置は、磁束方向電流指令演算部11
と、電圧指令演算部12と、極座標変換部13と、電圧
ベクトルの大きさ制限部14と、実トルク演算部15
と、トルク角制御部16と、PWM電圧発生部17と、
回転角速度演算部18とで構成される。なお、図1にお
いて、Wは直流架線、PGはパンタグラフ、INVはイ
ンバータである。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION First Embodiment Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The first embodiment will be described with reference to FIGS. In the first embodiment shown in FIG. 1, the control apparatus for a permanent magnet synchronous motor SM for driving a vehicle is the flux direction current finger Ryo演 calculation unit 11
A voltage command calculator 12, a polar coordinate converter 13, a voltage vector size limiter 14, and an actual torque calculator 15.
A torque angle control unit 16, a PWM voltage generation unit 17,
It is composed of a rotational angular velocity calculator 18. In FIG. 1, W is a DC overhead wire, PG is a pantograph, and INV is an inverter.

【0012】磁束方向電流指令演算部11においては、
後述する電動機角速度(電動機回転角周波数)ωrを入
力として、次の演算により磁束方向電流指令IdRefを出
力する。
[0012] In the magnetic flux direction current finger Ryo演 calculation unit 11,
The electric motor angular velocity (electric motor rotational angular frequency) ωr described later is input, and the magnetic flux direction current command IdRef is output by the following calculation.

【0013】今、永久磁石の磁束方向をd軸、それと直
角の方向をq軸とする。IdRefは、電動機回転角周波数
の大きさにより次の(1 )式で求める。 ωr ≧ωr0の時、IdRef={(ωr0−ωr )・Φf }÷(ωr ・Ld ) …(1 ) ωr <ωr0の時、IdRef=0 ただし、ωr0は一定の角周波数、Φf は永久磁石磁束、
Ld はd軸インダクタンス。
Now, let us say that the magnetic flux direction of the permanent magnet is the d-axis and the direction perpendicular thereto is the q-axis. IdRef is calculated by the following equation (1) according to the magnitude of the motor rotation angular frequency. When ωr ≧ ωr0, IdRef = {(ωr0−ωr) · Φf} ÷ (ωr · Ld) (1) When ωr <ωr0, IdRef = 0 where ωr0 is a constant angular frequency and Φf is a permanent magnet magnetic flux ,
Ld is the d-axis inductance.

【0014】電圧指令演算部12の動作を図2を用いて
説明する。電圧指令演算部12は、電流指令演算部12
1と、電圧フィードフォワード演算部122とで構成さ
れる。
The operation of the voltage command calculator 12 will be described with reference to FIG. The voltage command calculation unit 12 is a current command calculation unit 12
1 and a voltage feedforward calculation unit 122.

【0015】電流指令演算部121は、磁束方向電流指
令値演算部11から出力される磁束方向電流指令値IdR
efと、トルク指令値TorqRefを入力として、次の(2
)式の演算により磁束方向電流指令IdRef1とトルク
電流指令IqRefを求めて出力する。
The current command calculation unit 121 outputs the magnetic flux direction current command value IdR output from the magnetic flux direction current command value calculation unit 11.
ef and the torque command value TorqRef are input and the following (2
) The magnetic flux direction current command IdRef1 and the torque current command IqRef are calculated and calculated and output.

【0016】 IdRef1=IdRef IqRef=TorqRef÷{Φf +(Ld −Lq )・IdRef1} …(2 ) ただし、Lq はq軸インダクタンス 電圧フィードフォワード演算部122においては、電流
指令演算部121から出力される磁束方向電流指令IdR
ef1と、トルク電流指令IqRefを入力として、磁束方向
電圧指令VdRefとトルク方向電圧指令VqRefを次の(3
)、(4 )式により求める。
IdRef1 = IdRef IqRef = TorqRef ÷ {Φf + (Ld−Lq) · IdRef1} (2) where Lq is output from the current command calculation unit 121 in the q-axis inductance voltage feedforward calculation unit 122. Magnetic flux direction current command IdR
ef1 and the torque current command IqRef are input, and the magnetic flux direction voltage command VdRef and the torque direction voltage command VqRef are as follows (3
), (4).

【0017】 VdRef=Rd ・IdRef1−ωr ・Lq ・IqRef …(3 ) VqRef=Rq ・IqRef+ωr ・(Ld ・IdRef1+Φf ) …(4 ) ただし、Rd はd軸抵抗、Rq はq軸抵抗。[0017]     VdRef = Rd-IdRef1-ωr-Lq-IqRef (3)     VqRef = Rq-IqRef + ωr- (Ld-IdRef1 + Φf)                                                               …(Four ) However, Rd is d-axis resistance and Rq is q-axis resistance.

【0018】極座標変換部13においては、電圧指令演
算部12から出力される磁束方向電圧指令VdRefとトル
ク方向電圧指令VqRefを入力として、次の演算により、
電圧ベクトルの大きさ|V|と電圧ベクトルの磁束軸方
向に対する角度δを出力する。
In the polar coordinate conversion unit 13, the magnetic flux direction voltage command VdRef and the torque direction voltage command VqRef output from the voltage command calculation unit 12 are input, and the following calculation is performed.
The magnitude of the voltage vector | V | and the angle δ of the voltage vector with respect to the magnetic flux axis direction are output.

【0019】[0019]

【数1】 [Equation 1]

【0020】電圧ベクトルの大きさ制限部14において
は、極座標変換部13から出力される電圧ベクトルの大
きさ|V|を入力として、次の条件分岐によりあらたな
電圧ベクトルの大きさ|V|Lim を求めて出力する。
In the voltage vector size limiting unit 14, the voltage vector size | V | output from the polar coordinate conversion unit 13 is input, and the new voltage vector size | V | Lim is obtained by the following conditional branching. And output.

【0021】 (1)|V|≧|V|Ref のとき、|V|Lim =|V|Ref (2)|V|<|V|Ref のとき、|V|Lim =|V| 実トルク演算部15は、電圧指令演算部12から出力さ
れる磁束方向電圧指令VdRefとトルク方向電圧指令VqR
efと、磁束方向電流実際値Idとトルク電流実際値Iq
と、回転角速度演算部18から出力される電動機回転角
速度ωr を入力として、次の(7 )式の演算によりトル
ク実際値を求めて出力する。
(1) | V | ≧ | V | Ref, | V | Lim = | V | Ref (2) | V | <| V | Ref, | V | Lim = | V | Actual torque The calculation unit 15 outputs the magnetic flux direction voltage command VdRef and the torque direction voltage command VqR output from the voltage command calculation unit 12.
ef, actual magnetic flux direction current value Id and actual torque current value Iq
Then, the motor rotational angular velocity ωr output from the rotational angular velocity calculation unit 18 is input, and the actual torque value is calculated and output by the calculation of the following equation (7).

【0022】 Torq ={VdRef・Id +VqRef・Iq }÷ωr …(7 ) トルク角制御部16は、トルク指令値(実トルク)To
rqRef と実トルク演算部15から出力されるトルク実際
値Torq を入力として次の(8 )式で表される比例積
分制御によりトルク角補正値Δθを出力する。
Torq = {VdRef · Id + VqRef · Iq} ÷ ωr (7) The torque angle control unit 16 controls the torque command value (actual torque) To.
The torque angle correction value Δθ is output by the proportional-plus-integral control represented by the following equation (8) using rqRef and the actual torque value Torq output from the actual torque calculation unit 15 as input.

【0023】 Δθ={(Kp ・s+Ki )×(TorqRef−Torq )}÷s …(8 ) ただし、s:微分演算子 Kp :比例ゲイン、Ki :積分ゲイン。[0023]       Δθ = {(Kp · s + Ki) × (TorqRef−Torq)} ÷ s                                                               … (8) However, s: differential operator Kp: proportional gain, Ki: integral gain.

【0024】PWM電圧発生部17の動作を図3を用い
て説明する。PWM電圧発生部17においては、電圧ベ
クトルの大きさ制限部14から出力される電圧ベクトル
の大きさ|V|Lim と、トルク制御部16から出力さ
れるトルク角補正値Δθと、回転子位相θr と、極座標
変換部13から出力される電圧ベクトル角度δの3値の
和であるインバータ位相θ1を入力として電圧指令Vu
PWM 、VvPWM 、VwPWM を出力する。
The operation of the PWM voltage generator 17 will be described with reference to FIG. In the PWM voltage generator 17, the magnitude | V | Lim of the voltage vector output from the magnitude limiter 14 of the voltage vector, the torque angle correction value Δθ output from the torque angle controller 16, and the rotor phase. The voltage command Vu is input with θr and the inverter phase θ1 which is the sum of the three values of the voltage vector angle δ output from the polar coordinate conversion unit 13.
It outputs PWM, VvPWM, and VwPWM.

【0025】ここで、NPC(中性点クランプ式)イン
バータを用いて永久磁石同期電動機を駆動する場合を例
に説明する。入力されたインバータ位相θ1を用いて、
u,v,w各相インバータ位相θu、θv 、θw を(9
)〜(11)式のように演算する。
Here, a case where a permanent magnet synchronous motor is driven by using an NPC (neutral point clamp type) inverter will be described as an example. Using the input inverter phase θ1,
u, v, w Inverter phase θu, θv, θw
) To (11).

【0026】 θu =θ1+π/2 …(9 ) θv =θ1+π/2−2π/3 …(10) θw =θ1+π/2−4π/3 …(11) U相インバータ位相θu を用いて次の(12)、(13)式
の演算によりU相PWM電圧指令VuPWM を出力する。
Θu = θ1 + π / 2 (9) θv = θ1 + π / 2-2π / 3 (10) θw = θ1 + π / 2-4π / 3 (11) Using the U-phase inverter phase θu, the following (12) ), The U-phase PWM voltage command VuPWM is output by the calculation of the equation (13).

【0027】 VuPWM =+Vdc/2…(0≦θu <π) …(12) VuPWM =−Vdc/2…(π≦θu <2π) …(13) 同様にV相PWM電圧指令VvPWM 、W相電圧指令Vw
PWM も次の(14)〜(17)式のように出力される。
VuPWM = + Vdc / 2 (0 ≦ θu <π) (12) VuPWM = −Vdc / 2 (π ≦ θu <2π) (13) Similarly, V phase PWM voltage command VvPWM, W phase voltage Command Vw
PWM is also output as shown in the following equations (14) to (17).

【0028】 VvPWM =+Vdc/2…(0≦θv <π) …(14) VvPWM =−Vdc/2…(π≦θv <2π) …(15) VwPWM =+Vdc/2…(0≦θw <π) …(16) VwPWM =−Vdc/2…(π≦θw <2π) …(17) 回転角速度演算部18においては、センサ19により検
出される永久磁石磁束角度(回転子位相)θr を入力と
して、次の(18)式の演算により、電動機回転角速度ω
r を演算して出力する。
VvPWM = + Vdc / 2 (0 ≦ θv <π) (14) VvPWM = −Vdc / 2 (π ≦ θv <2π) (15) VwPWM = + Vdc / 2 (0 ≦ θw <π ) (16) VwPWM = -Vdc / 2 (π ≤ θw <2π) (17) In the rotational angular velocity calculation unit 18, the permanent magnet magnetic flux angle (rotor phase) θr detected by the sensor 19 is input. , The motor rotation angular velocity ω is calculated by the following equation (18).
Calculate and output r.

【0029】 ωr =s・θr …(18) (sは微分演算子) 以上述べた第1の実施形態によれば、電圧ベクトルの大
きさがインバータ出力電圧最大値を超える場合には、電
圧ベクトルの大きさを固定することにより弱め磁束電流
を必要最小限に抑えるとともに、空転制御等に必要な高
速トルク制御性能を、トルク角制御によって確保するこ
とができる。
Ωr = s · θr (18) (s is a differential operator) According to the first embodiment described above, when the magnitude of the voltage vector exceeds the inverter output voltage maximum value, the voltage vector It is possible to suppress the weakening magnetic flux current to a necessary minimum by fixing the magnitude of the torque, and to secure the high-speed torque control performance required for the idling control and the like by the torque angle control.

【0030】<第2の実施形態>本発明の車 両駆動用永久磁石同期電動機の制御装置に対
応する第2の実施形態を、図4を用いて説明する。
<Second Embodiment> A second embodiment corresponding to the control device for a vehicle- driving permanent magnet synchronous motor of the present invention will be described with reference to FIG.

【0031】第2の実施形態における車両駆動用永久磁
石同期電動機の制御装置1は、磁束方向電流指令演算部
11と、電圧指令演算部12と、極座標変換部13と、
電圧ベクトルの大きさ制限部14と、実トルク演算部1
5と、トルク角制御部16と、PWM電圧発生部17
と、回転角速度演算部18とで構成される。
The control apparatus 1 for a vehicle driving permanent magnet synchronous motor in a second embodiment, the magnetic flux direction current finger Ryo演 calculation unit 11, a voltage command calculation unit 12, a polar coordinate conversion section 13,
Voltage vector magnitude limiting unit 14 and actual torque calculation unit 1
5, the torque angle control unit 16, and the PWM voltage generation unit 17
And a rotational angular velocity calculation unit 18.

【0032】磁束方向電流指令演算部11は、磁束方向
電流フィードフォワード演算部111と、磁束方向電流
補正値演算部112とで構成され、磁束方向電流フィー
ドフォワード演算部111は回転角速度演算部18から
の電動機回転角速度ωr を入力として、磁束方向電流フ
ィードフォワード指令値IdRef FFを演算して出力す
る。磁束方向電流補正値演算部112は電圧ベクトルの
大きさの指令値|V|Lim と極座標変換部13から出力
される電圧ベクトル|V|の大きさを入力として磁束方
向電流補正値を演算して出力する。そしてIdRef FF
と磁束方向電流補正値の和IdRef を磁束方向電流指令
演算部11から出力するものである。
The magnetic flux direction current command calculation unit 11 is composed of a magnetic flux direction current feedforward calculation unit 111 and a magnetic flux direction current correction value calculation unit 112. The magnetic flux direction current feedforward calculation unit 111 is provided from the rotational angular velocity calculation unit 18. The motor rotation angular velocity ω r is input, and the magnetic flux direction current feedforward command value IdRef FF is calculated and output. The magnetic flux direction current correction value calculation unit 112 calculates a magnetic flux direction current correction value by inputting the command value | V | Lim of the voltage vector magnitude and the magnitude of the voltage vector | V | output from the polar coordinate conversion unit 13. Output. And IdRef FF
And a magnetic flux direction current correction value sum IdRef is output from the magnetic flux direction current command calculation unit 11.

【0033】具体的には、電動機回転角速度ωr と、電
圧ベクトルの大きさ制限部14から出力される電圧ベク
トルの大きさ|V|Lim と、極座標変換部13から出力
される電圧ベクトルの大きさ|V|とを入力として、次
の(19)式の演算により磁束方向電流指令値IdRef を
求めて出力する。
Specifically, the motor rotational angular velocity ω r, the voltage vector magnitude | V | Lim output from the voltage vector magnitude limiter 14, and the voltage vector magnitude output from the polar coordinate converter 13. Using | V | and as inputs, the magnetic flux direction current command value IdRef is obtained and calculated by the following equation (19).

【0034】ωr ≧ωr0の時、 IdRef ={(ωr0−ωr )・Φf }÷(ωr ・Ld )+ΔIdRef …(19) ωr <ωr0の時、IdRef =ΔIdRef ただし、ωr0は一定の角周波数、Φf は永久磁石磁束、
Ld はd軸インダクタンス。
When ωr ≧ ωr0, IdRef = {(ωr0−ωr) · Φf} ÷ (ωr · Ld) + ΔIdRef (19) When ωr <ωr0, IdRef = ΔIdRef However, ωr0 is a constant angular frequency, Φf Is the magnetic flux of the permanent magnet,
Ld is the d-axis inductance.

【0035】ただし、ΔIdRef は、次の(20)式によ
り求めるものとする。 ΔIdRef ={Kpd・s・Kid}×(|V|Lim −|V|)÷s …(20) ただし、sは微分演算子、 Kpd:比例ゲイン、Kid:積分ゲイン。
However, ΔIdRef is obtained by the following equation (20). ΔIdRef = {Kpd · s · Kid} × (| V | Lim− | V |) ÷ s (20) where s is a differential operator, Kpd: proportional gain, Kid: integral gain.

【0036】その他の構成要素における動作は、第1の
実施形態と同一である。以上述べた第2の実施形態によ
れば、磁束方向電流指令演算部11が、磁束方向電流フ
ィードフォワード演算部111と、磁束方向電流補正値
演算部112と、加算部で構成されているため、微調整
が不要である。
The operation of other components is the same as that of the first embodiment. According to the second embodiment described above, the magnetic flux direction current command calculation unit 11 includes the magnetic flux direction current feedforward calculation unit 111 , the magnetic flux direction current correction value calculation unit 112, and the addition unit. No need for fine adjustment.

【0037】<第3の実施形態>本発明の車両駆動用永
久磁石同期電動機の制御装置に対応する第3の実施形態
を、図5および図6を用いて説明する。
<Third Embodiment> A third embodiment corresponding to the control device for a vehicle driving permanent magnet synchronous motor of the present invention will be described with reference to FIGS. 5 and 6.

【0038】第3の実施形態における車両駆動用永久磁
石同期電動機の制御装置1は、図5に示すように磁束
電流指令演算部11と、電圧指令演算部12と、極座
標変換部13と、電圧ベクトルの大きさ制限部14と、
実トルク演算部15と、トルク角制御部16と、PWM
電圧発生部17と、回転角速度演算部18と、永久磁石
磁束推定部21とで構成される。
As shown in FIG. 5, the controller 1 of the permanent magnet synchronous motor for driving a vehicle according to the third embodiment has a magnetic flux direction.
A counter current finger Ryo演 calculation unit 11, a voltage command calculation unit 12, a polar coordinate conversion section 13, a size restriction portion 14 of the voltage vector,
Actual torque calculation unit 15, torque angle control unit 16, PWM
It is composed of a voltage generator 17, a rotational angular velocity calculator 18, and a permanent magnet magnetic flux estimator 21.

【0039】永久磁石磁束推定部21においては、図6
に示すように電圧指令演算部12から出力されるトルク
方向電圧指令VqRef と、電動機回転角速度ωr と、磁
束方向電流実際値Id と、トルク電流実際値Iq を入力
として、次の演算により、永久磁石磁束推定値Φf ーH
を求めて出力する。
In the permanent magnet magnetic flux estimator 21, FIG.
As shown in, the torque direction voltage command VqRef output from the voltage command calculator 12, the motor rotation angular velocity ωr, the magnetic flux direction current actual value Id, and the torque current actual value Iq are input, and the following calculation is performed. Therefore, the estimated value of the magnetic flux of the permanent magnet Φf-H
And output.

【0040】Φf ーH=(VqRef −Rq ・Iq )÷ω
r −(Ld ・Id ) …(21)電圧指令演算部12の構
成要素である電流指令演算部121と電圧フィードフォ
ワード演算部122は、永久磁石磁束推定部21から出
力される永久磁石磁束Φf ーHをもちいて、それぞれ次
のように動作する。
Φf−H = (VqRef−Rq · Iq) ÷ ω
r− (Ld · Id) (21) The current command calculation unit 121 and the voltage feedforward calculation unit 122, which are components of the voltage command calculation unit 12, have a permanent magnet magnetic flux Φf output from the permanent magnet magnetic flux estimation unit 21. Using H, each operates as follows.

【0041】電流指令演算部121においては、磁束方
向電流指令演算部11から出力される磁束方向電流指令
値IdRefと、トルク指令値TorqRef と、永久磁石
磁束推定部21から出力される永久磁束推定値Φf ーH
を入力として、次の演算により磁束方向電流指令IdRe
f 1とトルク電流指令IqRef を求めて出力する。
[0041] In current calculation unit 121, the magnetic flux direction current instruction value IdRef outputted from the magnetic flux direction current finger Ryo演 calculation unit 11, the torque command value TorqRef, permanent magnetic flux output from the permanent magnet flux estimator 21 Estimated value Φf-H
Is input, and the magnetic flux direction current command IdRe is calculated by the following calculation.
f 1 and torque current command IqRef are calculated and output.

【0042】 IdRef 1=IdRef …(22) IqRef =TorqRef÷{Φf ーH+(Ld −Lq )・IdRef 1} …(23) ただし、Ld はd軸インダクタンス、Lq はq軸インダ
クタンスである。
IdRef 1 = IdRef (22) IqRef = TorqRef ÷ {Φf−H + (Ld−Lq) · IdRef 1} (23) where Ld is the d-axis inductance and Lq is the q-axis inductance.

【0043】電圧フィードフォワード演算部122にお
いては、電流指令演算部121から出力される磁束方向
電流指令IdRef と、トルク電流指令IqRef と永久磁
石磁束推定部21から出力される永久磁石磁束推定値Φ
f ーHを入力として、磁束方向電圧指令VdRef とトル
ク方向電圧指令VqRef を次の演算により求める。
In the voltage feedforward calculation unit 122, the magnetic flux direction current command IdRef output from the current command calculation unit 121, the torque current command IqRef, and the permanent magnet magnetic flux estimation value Φ output from the permanent magnet magnetic flux estimation unit 21.
Using fH as an input, the magnetic flux direction voltage command VdRef and the torque direction voltage command VqRef are obtained by the following calculations.

【0044】 VdRef =Rd ・IdRef 1−ωr ・Lq ・IqRef …(24) VqRef =Rq ・IqRef +ωr ・(Ld ・IdRef 1+Φf ーH) …(25) ただし、Rd はd軸抵抗、Rq はq軸抵抗であり、その
他の構成要素における動作は第1の実施形態と同一であ
る。
VdRef = Rd.IdRef 1-.omega.r.Lq.IqRef (24) VqRef = Rq.IqRef + .omega.r. It is a resistor, and the operation of other components is the same as that of the first embodiment.

【0045】以上述べた第3の実施形態によれば、永久
磁石磁束推定部21を備えているので、第1の実施形態
の作用に加えて、永久磁石の温度が変化しても制御が可
能である。
According to the third embodiment described above, since the permanent magnet magnetic flux estimating section 21 is provided, in addition to the operation of the first embodiment, control is possible even if the temperature of the permanent magnet changes. Is.

【0046】<第4の実施形態>本発明の車両駆動用永
久磁石同期電動機の制御装置に対応する第4の実施形態
を、図7を用いて説明する。
<Fourth Embodiment> A fourth embodiment of the control device for a vehicle drive permanent magnet synchronous motor of the present invention will be described with reference to FIG.

【0047】磁束方向電流指令演算部11と、電圧指令
演算部12と、極座標変換部13と、電圧ベクトルの大
きさ制限部14と、実トルク演算部15と、トルク角制
御部16と、PWM電圧発生部17とで構成される。
The magnetic flux direction current finger Ryo演 calculation unit 11, a voltage command calculation unit 12, a polar coordinate conversion section 13, a size restriction portion 14 of the voltage vector, the actual torque calculation section 15, a torque angle control unit 16 , PWM voltage generator 17.

【0048】実トルク演算部15においては、トルク電
流実際値Iq と、磁束方向電流実際値Id を入力とし
て、次の演算により、実トルクTorqを推定演算して
出力する。
The actual torque calculating unit 15 inputs the actual torque current value Iq and the actual magnetic flux direction current value Id, and estimates and outputs the actual torque Torq by the following calculation.

【0049】 Torq=p{Φf +(Ld −Lq )・Id }・Iq …(26) (pは電動機極対数) 磁束電流指令演算部11と、電圧指令演算部12と、極
座標変換部13と、電圧ベクトルの大きさ制限部14
と、トルク角制御部16と、PWM電圧発生部17の動
作は、第1の実施形態と同一である。以上述べた第4の
実施形態によれば、第1の実施形態と同様な作用効果が
得られる。
[0049] The Torq = p {Φf + (Ld -Lq) · Id} · Iq ... (26) (p is motor pole pairs) flux current finger Ryo演 calculation unit 11, a voltage command calculation unit 12, the polar coordinate conversion section 13 and a voltage vector size limiting unit 14
The operations of the torque angle control unit 16 and the PWM voltage generation unit 17 are the same as in the first embodiment. According to the above-described fourth embodiment, the same operational effect as that of the first embodiment can be obtained.

【0050】[0050]

【発明の効果】本発明の車両駆動用永久磁石同期電動機
の制御装置によれば、インバータ出力電圧が最大値に近
くなる高速運転を行う場合にも、弱め磁束電流を最小限
に抑えながら電流制御系が不安定にならないようにする
ことができる。
According to the control device for a permanent magnet synchronous motor for driving a vehicle of the present invention, current control is performed while minimizing the weakening magnetic flux current even when performing high speed operation in which the inverter output voltage is close to the maximum value. You can prevent the system from becoming unstable.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の車両駆動用永久磁石同期電動機の制御
装置の第1の実施形態の全体構成を説明するための機能
ブロック図。
FIG. 1 is a functional block diagram for explaining an overall configuration of a first embodiment of a control device for a permanent magnet synchronous motor for driving a vehicle of the present invention.

【図2】図1の電圧指令演算部の構成を説明する図。FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of a voltage command calculation unit in FIG.

【図3】図1のPWM電圧発生部の動作を説明する図。FIG. 3 is a diagram for explaining the operation of the PWM voltage generator of FIG.

【図4】本発明の第2実施形態の磁束方向電流指令演算
部の動作を説明する図。
FIG. 4 is a diagram illustrating the operation of a magnetic flux direction current command calculation unit according to the second embodiment of the present invention.

【図5】本発明の車両駆動用永久磁石同期電動機の制御
装置の第3の実施形態の全体構成を説明するための機能
ブロック図。
FIG. 5 is a functional block diagram for explaining the overall configuration of a third embodiment of the control device for a vehicle-driving permanent magnet synchronous motor of the present invention.

【図6】第3の実施形態における永久磁石磁束推定部の
動作を説明する図。
FIG. 6 is a view for explaining the operation of a permanent magnet magnetic flux estimator in the third embodiment.

【図7】本発明の車両駆動用永久磁石同期電動機の制御
装置の第4の実施形態の全体構成を説明するための機能
ブロック図。
FIG. 7 is a functional block diagram for explaining the overall configuration of a fourth embodiment of the control device for a vehicle-driving permanent magnet synchronous motor of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

SM…車両駆動用永久磁石同期電動機、 11…磁束方向電流指令演算部、 12…電圧指令演算部、 13…極座標変換部、 14…電圧ベクトルの大きさ制限部、 15…実トルク演算部、 16…トルク角制御部、 17…PWM電圧発生部、 18…回転角速度演算部、 W…直流架線、 PG…パンタグラフ、 INV…インバータ。 SM ... Vehicle drive permanent magnet synchronous motor, 11 ... Magnetic flux direction current command calculation unit, 12 ... Voltage command calculation unit, 13 ... Polar coordinate converter, 14 ... Voltage vector magnitude limiting section, 15 ... Actual torque calculation unit, 16 ... Torque angle control unit, 17 ... PWM voltage generator, 18 ... Rotational angular velocity calculator W ... DC overhead line, PG ... pantograph, INV ... Inverter.

フロントページの続き (72)発明者 中沢 洋介 東京都府中市東芝町1番地 株式会社東 芝府中工場内 (56)参考文献 特開 平8−126400(JP,A) 特開 平1−231677(JP,A) 特開 平5−30774(JP,A) 特開 平4−101691(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02P 5/408 - 5/412 H02P 7/628 - 7/632 H02P 21/00 H02P 6/00 - 6/24 B60L 1/00 - 3/12 B60L 7/00 - 13/00 B60L 15/00 - 15/42 Front page continuation (72) Inventor Yosuke Nakazawa 1 Toshiba Town, Fuchu City, Tokyo Inside Toshiba Fuchu Factory (56) References JP-A-8-126400 (JP, A) JP-A-1-231677 (JP , A) JP-A-5-30774 (JP, A) JP-A-4-101691 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) H02P 5/408-5/412 H02P 7/628-7/632 H02P 21/00 H02P 6/00-6/24 B60L 1/00-3/12 B60L 7/00-13/00 B60L 15/00-15/42

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 直流電力を交流電力に変換するインバー
タにより車両駆動用永久磁石同期電動機を制御する車両
駆動用永久磁石同期電動機の制御装置において、 前記車両駆動用永久磁石同期電動機の回転子位相を入力
として回転角速度を演算する回転角速度演算部と、前記回転角速度演算部から出力される回転角速度を入力
として、磁束方向電流フィードフォワード指令値を演算
する磁束方向電流フィードフォワード演算部と、 電圧ベクトルの大きさ制限値である電圧ベクトル制限値
と、電圧ベクトルの大きさとの偏差に基づいて、磁束方
向電流補正値を演算する磁束方向電流補正値演算部と、 前記磁束方向電流フィードフォワード演算部から出力さ
れる磁束方向電流フィードフォワード指令値と、前記磁
束方向電流補正値演算部から出力される磁束方向電流補
正値との和である磁束方向電流指令値を出力する加算部
と、 前記加算部から出力される磁束方向電流指令と、トルク
指令を入力として、磁束方向電流指令とトルク電流指令
指令を求める電流指令演算部と、 前記電流指令演算部から出力される磁束方向電流指令と
前記トルク電流指令を入力として、磁束方向電圧指令と
トルク方向電圧指令を出力する電圧フィードフォワード
演算部と、 前記電圧フィードフォワード演算部からの 磁束方向電圧
指令及びトルク方向電圧指令を入力として、電圧ベクト
ルの大きさと電圧ベクトルの角度を演算する極座標変換
部と、 前記極座標変換部からの電圧ベクトルの大きさを入力と
して、入力された電圧ベクトルの大きさが、前記インバ
ータの出力できる最大電圧を越えているときには、電圧
ベクトルの大きさを制限して新たな電圧ベクトルの大き
さとして出力する電圧ベクトルの大きさ制限部と、 前記磁束方向電圧指令と、前記トルク方向電圧指令と、
トルク電流実際値と、磁束方向電流実際値と、前記回転
角速度を入力として、トルク実際値を演算する実トルク
演算部と、 前記トルク指令と、前記トルク実際値を入力として、前
記トルク実際値が前記トルク指令に追従するようにトル
ク角補正値を演算するトルク角制御部と、前記電圧ベク
トルの大きさ制限部から出力される電圧ベクトルの大き
さと、前記電圧ベクトルの角度と、前記トルク角補正値
と、前記回転子位相との和を入力として、多相PWM電
圧指令を前記インバータに出力するPWM電圧発生部と
を有する車両駆動用永久磁石同期電動機の制御装置。
1. A controller for a vehicle drive permanent magnet synchronous motor for controlling a vehicle drive permanent magnet synchronous motor by an inverter for converting DC power into AC power, wherein a rotor phase of the vehicle drive permanent magnet synchronous motor is controlled. A rotation angular velocity calculation unit that calculates a rotation angular velocity as an input, and a rotation angular velocity output from the rotation angular velocity calculation unit are input.
Calculate the magnetic flux direction current feedforward command value as
Magnetic flux direction current feedforward calculation unit and voltage vector limit value that is the size limit value of voltage vector
Based on the deviation between the
Output from the magnetic flux direction current correction value calculation unit that calculates the direction current correction value and the magnetic flux direction current feedforward calculation unit.
Magnetic flux direction current feedforward command value
Flux direction current correction value output from the calculation unit
Adder that outputs the magnetic flux direction current command value that is the sum of the positive value
And the magnetic flux direction current command output from the adding unit, and the torque
Flux direction current command and torque current command with command as input
A current command calculation unit for obtaining a command, and a magnetic flux direction current command output from the current command calculation unit
With the torque current command as an input, the magnetic flux direction voltage command and
Voltage feed forward that outputs torque direction voltage command
A calculation unit, a polar coordinate conversion unit that calculates the magnitude of the voltage vector and the angle of the voltage vector by inputting the magnetic flux direction voltage command and the torque direction voltage command from the voltage feedforward calculation unit , and the voltage vector from the polar coordinate conversion unit. When the magnitude of the input voltage vector exceeds the maximum voltage that can be output by the inverter, the voltage output by limiting the magnitude of the voltage vector as a new magnitude of the voltage vector. A vector size limiting unit, the magnetic flux direction voltage command, the torque direction voltage command,
A torque current actual value, a magnetic flux direction current actual value, and an actual torque calculation unit that calculates the actual torque value by inputting the rotational angular velocity, the torque command, and the actual torque value by inputting the actual torque value. A torque angle control unit that calculates a torque angle correction value so as to follow the torque command, the magnitude of the voltage vector output from the magnitude limit unit of the voltage vector, the angle of the voltage vector, and the torque angle correction. A control device for a permanent magnet synchronous motor for driving a vehicle, comprising: a PWM voltage generation unit that inputs a sum of a value and the rotor phase and outputs a multi-phase PWM voltage command to the inverter.
【請求項2】 直流電力を交流電力に変換するインバー
タにより車両駆動用永久磁石同期電動機を制御する車両
駆動用永久磁石同期電動機の制御装置において、 前記車両駆動用永久磁石同期電動機の回転子位相を入力
として回転角速度を演算する回転角速度演算部と、 前記回転角速度演算部から出力される回転角速度を入力
として、磁束方向電流フィードフォワード指令値を演算
する磁束方向電流フィードフォワード演算部と、 圧ベクトルの大きさ制限値である電圧ベクトル制限値
と、圧ベクトルの大きさとの偏差に基づいて、磁束方
向電流補正値を演算する磁束方向電流補正値演算部と、 前記磁束方向電流フィードフォワード演算部から出力さ
れる磁束方向電流フィードフォワード指令値と、前記磁
束方向電流補正値演算部から出力される磁束方向電流補
正値との和である磁束方向電流指令を出力する加算部
と、前記トルク方向電圧指令VqRef と、前記電動機回転角
速度ωr と、前記磁束方向電流実際値Id と、前記トル
ク電流実際値Iq を入力として、 (VqRef −Rq ・Iq )÷ωr −(Ld ・Id )に基
いて永久磁石磁束推定値を求めて出力する永久磁石磁束
推定部と、 前記加算部から出力される磁束方向電流指令と、トルク
指令と、前記永久磁石磁束推定部からの永久磁石磁束推
定値を入力として、磁束方向電流指令とトルク電流指令
を求める電流指令演算部と、 前記電流指令演算部から出力される磁束方向電流指令と
前記トルク電流指令を 入力として、磁束方向電圧指令と
トルク方向電圧指令を出力する電圧フィードフォワード
演算部と、 前記電圧フィードフォワード演算部からの磁束方向電圧
指令及び前記トルク方向電圧指令を入力として、電圧ベ
クトルの大きさと電圧ベクトルの角度を演算する極座標
変換部と、 前記極座標変換部からの電圧ベクトルの大きさを入力と
して、入力された電圧ベクトルの大きさが、前記インバ
ータの出力できる最大電圧を越えているときには、電圧
ベクトルの大きさを制限して新たな電圧ベクトルの大き
さとして出力する電圧ベクトルの大きさ制限部と、 前記磁束方向電圧指令と、前記トルク方向電圧指令と、
トルク電流実際値と、磁束方向電流実際値と、前記回転
角速度を入力として、トルク実際値を演算する実トルク
演算部と、 前記トルク指令と、前記トルク実際値を入力として、前
記トルク実際値が前記トルク指令に追従するようにトル
ク角補正値を演算するトルク角制御部と、 前記電圧ベクトルの大きさ制限部から出力される電圧ベ
クトルの大きさと、前記電圧ベクトルの角度と、前記ト
ルク角補正値と、前記回転子位相との和を入力として、
多相PWM電圧指令を前記インバータに出力するPWM
電圧発生部とを有する 車両駆動用永久磁石同期電動機の
制御装置。
2. Inverter for converting DC power into AC power
Vehicle that controls a permanent magnet synchronous motor for driving the vehicle
In a controller for a drive permanent magnet synchronous motor, the rotor phase of the vehicle drive permanent magnet synchronous motor is input.
Input the rotational angular velocity calculation unit that calculates the rotational angular velocity, and the rotational angular velocity output from the rotational angular velocity calculation unit
Calculate the magnetic flux direction current feedforward command value as
The flux direction current feedforward calculation unit for, the voltage vector limit the magnitude limit of voltage vectors, on the basis of the deviation between the magnitude of the voltage vector, flux direction current correction which calculates a magnetic flux direction current correction value A magnetic flux direction that is the sum of a value calculation unit, a magnetic flux direction current feedforward command value output from the magnetic flux direction current feedforward calculation unit, and a magnetic flux direction current correction value output from the magnetic flux direction current correction value calculation unit an adder for output the current command, and the torque direction voltage instruction VqRef, the motor rotation angle
The velocity ω r, the actual flux direction current value Id, and the torque
The actual current value Iq is used as an input and is based on (VqRef−Rq · Iq) ÷ ωr− (Ld · Id).
Permanent magnet magnetic flux that is calculated and output
Estimator, magnetic flux direction current command output from the adder, torque
Command and the permanent magnet flux estimation from the permanent magnet flux estimation unit.
Magnetic flux direction current command and torque current command with constant value as input
And a magnetic flux direction current command output from the current command calculation unit
With the torque current command as an input, the magnetic flux direction voltage command and
Voltage feed forward that outputs torque direction voltage command
Voltage in the magnetic flux direction from the calculation unit and the voltage feedforward calculation unit
Input the command and the torque direction voltage command, and input the voltage vector.
Polar coordinates that calculate the magnitude of the cutler and the angle of the voltage vector
The input of the conversion unit and the magnitude of the voltage vector from the polar coordinate conversion unit
Then, the magnitude of the input voltage vector is
If the maximum voltage that can be output by the
Limit the magnitude of the vector to the new magnitude of the voltage vector
As a size limiter of the voltage vector to be output, the magnetic flux direction voltage command, the torque direction voltage command,
Torque current actual value, magnetic flux direction current actual value, and the rotation
Actual torque that calculates actual torque value by inputting angular velocity
Using the calculation unit, the torque command, and the actual torque value as input,
Note that the actual torque value is adjusted so that it follows the torque command.
Torque angle control unit that calculates the correction angle of the torque and the voltage vector output from the voltage vector magnitude limiting unit.
And the angle of the voltage vector and the torque
With the sum of the Luke angle correction value and the rotor phase as input,
PWM for outputting a multi-phase PWM voltage command to the inverter
A controller for a vehicle drive permanent magnet synchronous motor having a voltage generator .
【請求項3】 直流電力を交流電力に変換するインバー
タにより車両駆動用永久磁石同期電動機を制御する車両
駆動用永久磁石同期電動機の制御装置において、 前記車両駆動用永久磁石同期電動機の回転子位相を入力
として回転角速度を演算する回転角速度演算部と、前記回転角速度演算部から出力される回転角速度を入力
として、磁束方向電流フィードフォワード指令値を演算
する磁束方向電流フィードフォワード演算部と、 電圧ベクトルの大きさ制限値である電圧ベクトル制限値
と、電圧ベクトルの大きさとの偏差に基づいて、磁束方
向電流補正値を演算する磁束方向電流補正値演算部と、 前記磁束方向電流フィードフォワード演算部から出力さ
れる磁束方向電流フィードフォワード指令値と、前記磁
束方向電流補正値演算部から出力される磁束方向電流補
正値との和である磁束方向電流指令値を出力する加算部
と、 前記加算部から出力される磁束方向電流指令と、トルク
指令を入力として、磁束方向電流指令とトルク電流指令
を求める電流指令演算部と、 前記電流指令演算部から出力される磁束方向電流指令と
前記トルク電流指令を入力として、磁束方向電圧指令と
トルク方向電圧指令を出力する電圧フィードフォワード
演算部と、 前記電圧フィードフォワード演算部からの 磁束方向電圧
指令及び前記トルク方向電圧指令を入力として、電圧ベ
クトルの大きさと電圧ベクトルの角度を演算する極座標
変換部と、前記極座標変換部からの電圧ベクトルの大きさを入力と
して、 入力された電圧ベクトルの大きさが、前記インバ
ータの出力できる最大電圧を越えているときには、電圧
ベクトルの大きさを制限して新たな電圧ベクトルの大き
さとして出力する電圧ベクトルの大きさ制限部と、磁束方向電流実際値と、前記トルク電流実際値を入力と
して、 トルク実際値を演算する実トルク演算部と、 前記トルク指令と、前記トルク実際値を入力として、前
記トルク実際値が前記トルク指令に追従するようにトル
ク角補正値を演算するトルク角制御部と、 前記電圧ベクトルの大きさ制限部から出力される電圧ベ
クトルの大きさと、前記極座標変換部から出力される電
圧ベクトルの角度と、前記トルク角補正値と、前記回転
子位相との和を入力として、多相PWM電圧指令を前記
インバータに出力するPWM電圧発生部とを有する車両
駆動用永久磁石同期電動機の制御装置。
3. A vehicle drive permanent magnet synchronous motor control device for controlling a vehicle drive permanent magnet synchronous motor by an inverter for converting DC power into AC power, wherein a rotor phase of the vehicle drive permanent magnet synchronous motor is controlled. A rotation angular velocity calculation unit that calculates a rotation angular velocity as an input, and a rotation angular velocity output from the rotation angular velocity calculation unit are input.
Calculate the magnetic flux direction current feedforward command value as
Magnetic flux direction current feedforward calculation unit and voltage vector limit value that is the size limit value of voltage vector
Based on the deviation between the
Output from the magnetic flux direction current correction value calculation unit that calculates the direction current correction value and the magnetic flux direction current feedforward calculation unit.
Magnetic flux direction current feedforward command value
Flux direction current correction value output from the calculation unit
Adder that outputs the magnetic flux direction current command value that is the sum of the positive value
And the magnetic flux direction current command output from the adding unit, and the torque
Flux direction current command and torque current command with command as input
And a magnetic flux direction current command output from the current command calculation unit
With the torque current command as an input, the magnetic flux direction voltage command and
Voltage feed forward that outputs torque direction voltage command
A calculation unit, a polar coordinate conversion unit that calculates the magnitude of the voltage vector and the angle of the voltage vector by inputting the magnetic flux direction voltage command and the torque direction voltage command from the voltage feedforward calculation unit , and the voltage from the polar coordinate conversion unit. Enter the magnitude of the vector
Then, when the magnitude of the input voltage vector exceeds the maximum voltage that can be output by the inverter, the magnitude of the voltage vector that limits the magnitude of the voltage vector and outputs as the new magnitude of the voltage vector. Input the limiter, the actual magnetic flux direction value, and the actual torque current value.
Then, an actual torque calculation unit that calculates the actual torque value, the torque command, and the torque angle that calculates the torque angle correction value so that the actual torque value follows the torque command by inputting the actual torque value. The control unit, the magnitude of the voltage vector output from the voltage vector magnitude limiting unit, the angle of the voltage vector output from the polar coordinate conversion unit, the torque angle correction value, and the sum of the rotor phase. And a PWM voltage generator that outputs a multi-phase PWM voltage command to the inverter as input, a controller for a permanent magnet synchronous motor for driving a vehicle.
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