JP4710963B2 - 回転機の制御装置及び制御システム - Google Patents
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Description
以下、本発明にかかる回転機の制御装置をハイブリッド車の制御装置に適用した第1の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
<電流フィードバック制御部20の処理>
モータジェネレータ10の各相を流れる電流iu,iv,iwは、2相変換部40において、回転2相座標系の実電流であるd軸上の実電流idとq軸上の実電流iqとに変換される。詳しくは、2相変換部40の出力のq軸成分は、ローパスフィルタ23にて高周波成分がカットされ、また、2相変換部40の出力するd軸成分は、ローパスフィルタ24にて高周波成分がカットされる。一方、指令電流設定部22は、要求トルクTdに基づき、回転2相座標系の電流の指令値であるd軸上の指令電流idc及びq軸上の指令電流iqcを設定する。フィードバック制御部25は、d軸上の実電流idを指令電流idcにフィードバック制御するための操作量としてのd軸上の指令電圧vdcを算出する。一方、フィードバック制御部26は、q軸上の実電流iqを指令電流iqcにフィードバック制御するための操作量としてのq軸上の指令電圧vqcを算出する。詳しくは、フィードバック制御部25,26では、比例積分制御を用いて上記算出を行う。
<トルクフィードバック制御部30の処理>
トルク推定器42では、回転2相座標系の実電流id,iqに基づき、モータジェネレータ10のトルクの推定値である推定トルクTeを算出する。一方、偏差算出部32では、推定トルクTeに対する要求トルクTdの差を算出する。位相設定部34は、偏差算出部32の出力の比例積分演算に基づき、インバータIVの出力電圧の回転2相座標系での位相δを設定する。ここでは、要求トルクTdに対して推定トルクTeが不足する場合に位相δを進角させて且つ、要求トルクTdに対して推定トルクTeが過剰となる場合に、位相δを遅角させるようにする。
<電流フィードバック制御部20の設計>
図3に、指令電流設定部22の詳細を示す。本実施形態では、最大トルク制御を実現するように指令電流idc,iqcを設定する。ここで、最大トルク制御とは、最小の電流で最大のトルクを実現する制御であり、ここでいう最大トルクとは、力行制御時には正の最大トルク、回生制御時には、負であって絶対値が最大のトルクを意味する。以下、これについて詳述する。
<トルクフィードバック制御部30の設計>
先の図2に示したように、トルクフィードバック制御部30では、要求トルクTd及び電気角速度ωに基づき、ノルムVnを設定した。これにより、要求トルクTdが与えられた場合に、比較的自由にノルムVnを設定することができる。このため、例えばノルムVnを極力小さくすることで、電圧利用率を抑制することができる。そしてこの場合には、操作信号生成部38の生成する操作信号波形として、よりパルス数の多い波形を選択することなどができ、ひいてはインバータIVの出力電圧を正弦波形状の電圧により近づけることができる。このため、インバータIVの出力電圧の高調波歪を低減することができ、ひいては高調波電流を抑制することが可能となる。
<トルクフィードバック制御部30による電流位相フィードバック制御>
上記ノルム算出部36aによって算出されるノルムVn1によれば、モータジェネレータ10を流れる電流は、最大トルク制御を実現するための電流に開ループ制御される。換言すれば、先の図2に示した指令電流設定部22の設定する指令電流idc,iqcに開ループ制御される。ただし、開ループ制御による指令電流idc,iqcの制御性、すなわち、最大トルク制御への制御性は、ノルム算出部36aの設計において用いたモデルと実際のモータジェネレータとの特性の差等に依存することとなる。ここで、モータジェネレータ10の特性は、個体差を有するものであることに加えて、温度等に依存して変化しえるものであるため、上記開ループ制御によっては最大トルク制御を行う上で制御誤差が生じるおそれがある。
<電流フィードバック制御部20の処理とトルクフィードバック制御部30の処理との切り替え処理>
本実施形態では、電圧利用率が小さい領域では電流フィードバック制御を行い、電圧利用率が大きい領域ではトルクフィードバック制御を行う。これは、電圧利用率によって、要求トルクTdに対する実際のトルクの応答性が高い制御器が相違することに鑑みたものである。図7に、トルクフィードバック制御部30による制御と電流フィードバック制御部20による制御との切替処理の手順を示す。この処理は、先の図2に示す切替制御部46によりセレクタ44が操作されることで実行される。
以下、第2の実施形態について、先の第1の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。
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 (12)
- 回転機のトルクを制御すべく電力変換回路の出力電圧の位相を操作する電圧位相操作手段を備える回転機の制御装置において、
前記電圧位相操作手段は、
前記回転機の実際のトルクを目標値にフィードバック制御するための操作量として前記出力電圧の位相を操作する位相操作手段、
前記目標値と前記回転機の回転速度とを入力として、前記回転機を流れる電流を前記目標値とするための指令電流に開ループ制御すべく前記電力変換回路の出力電圧のベクトルノルムを設定する開ループ制御手段、
前記回転機を流れる電流を前記指令電流にフィードバック制御するための操作量としての前記ベクトルノルムの補正量によって前記開ループ制御手段により設定される前記ベクトルノルムを補正する補正手段、
及び該補正手段によって補正されたベクトルノルムとなるように前記電力変換回路を操作するノルム操作手段を備えることを特徴とする回転機の制御装置。 - 前記補正手段は、前記回転機のトルクが正の場合、前記回転機を流れる電流の位相が前記回転機に対する指令電流の位相よりも大きいときに前記ベクトルノルムを大きくなるように補正し、前記回転機を流れる電流の位相が前記回転機に対する指令電流の位相よりも小さいときに前記ベクトルノルムを小さくなるように補正することを特徴とする請求項1記載の回転機の制御装置。
- 前記補正手段は、前記回転機のトルクが負の場合、前記回転機を流れる電流の位相が前記回転機に対する指令電流の位相よりも小さいときに前記ベクトルノルムを大きくなるように補正し、前記回転機を流れる電流の位相が前記回転機に対する指令電流の位相よりも大きいときに前記ベクトルノルムを小さくなるように補正することを特徴とする請求項1又は2記載の回転機の制御装置。
- 前記補正手段は、前記開ループ制御手段によって設定されるベクトルノルムを補正するための補正量算出手段として、前記回転機を流れる電流の位相と前記回転機に対する指令電流の位相との差を入力とする積分要素を備えることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の回転機の制御装置。
- 前記補正手段は、前記開ループ制御手段によって設定されるベクトルノルムを補正するための補正量算出手段を備え、
該補正量算出手段は、前記電圧位相操作手段による前記回転機のトルクの制御が定常状態にあることを条件に前記補正量を算出することを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の回転機の制御装置。 - 前記補正手段は、前記開ループ制御手段によって設定されるベクトルノルムを補正するための補正量算出手段を備え、
該補正量算出手段は、前記回転機の実際のトルクと前記目標値との差が所定以下であるとの条件、前記回転機の回転変動が所定以下であるとの条件、及び前記トルクの目標値の変動量が所定以下であるとの条件の少なくとも1つが成立することを条件に前記補正量を算出することを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の回転機の制御装置。 - 前記補正手段は、前記開ループ制御手段によって設定されるベクトルノルムを補正するための補正量算出手段と、算出された補正量を記憶する記憶手段とを備え、該記憶手段に記憶された補正量に基づき前記補正を行うことを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の回転機の制御装置。
- 前記記憶手段は、前記補正量算出手段によって算出された補正量を、前記回転機の運転状態を示すパラメータによって分割された領域毎に記憶するものであり、
前記補正手段は、前記回転機の運転状態を示すパラメータを入力とし、該入力されたパラメータに該当する領域に記憶された補正量に基づき前記補正を行うことを特徴とする請求項7記載の回転機の制御装置。 - 前記記憶手段は、前記電圧位相操作手段による前記回転機のトルクの制御が定常状態にあることを条件に前記補正量を記憶することを特徴とする請求項7又は8記載の回転機の制御装置。
- 前記記憶手段は、前記回転機の実際のトルクと目標値との差が所定以下であるとの条件、前記回転機の回転変動が所定以下であるとの条件、及び前記トルクの目標値の変動量が所定以下であるとの条件の少なくとも1つが成立することを条件に前記補正量を記憶することを特徴とする請求項7〜9のいずれか1項に記載の回転機の制御装置。
- 前記回転機を流れる電流を前記指令電流にフィードバック制御する電流フィードバック制御手段と、
前記電流フィードバック制御手段による前記電力変換回路の操作と前記電圧位相操作手段による前記電力変換回路の操作との切り替えを行う切替手段とを更に備えることを特徴とする請求項1〜10のいずれか1項に記載の回転機の制御装置。 - 請求項1〜11のいずれか1項に記載の回転機の制御装置と、
前記電力変換回路とを備える回転機の制御システム。
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