JP4715576B2 - Electric drive control device and electric drive control method - Google Patents
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Description
本発明は、電動駆動制御装置及び電動駆動制御方法に関するものである。 The present invention relates to an electric drive control device and an electric drive control method.
従来、電気自動車、ハイブリッド型車両等の電動車両に、電動機械として配設された駆動モータ又は発電機には、回転自在に配設され、N極及びS極の永久磁石から成る磁極対を備えたロータ、該ロータより径方向外方に配設され、U相、V相及びW相のステータコイルを備えたステータ等が配設される。 2. Description of the Related Art Conventionally, a drive motor or a generator disposed as an electric machine in an electric vehicle such as an electric vehicle or a hybrid vehicle includes a magnetic pole pair that is rotatably disposed and includes N-pole and S-pole permanent magnets. A rotor, a stator provided with U-phase, V-phase, and W-phase stator coils, and the like are disposed radially outward from the rotor.
そして、例えば、駆動モータを駆動し、駆動モータのトルクである駆動モータトルクを発生させるために電動駆動装置が配設される。また、駆動モータの制御を行うために電動機械制御装置としての駆動モータ制御装置が配設され、該駆動モータ制御装置において発生させられたU相、V相及びW相のパルス幅変調信号をインバータに送り、該インバータにおいて発生させられた相電流、すなわち、U相、V相及びW相の電流を前記各ステータコイルに供給することによって非同期PWM制御を行い、前記駆動モータトルクを発生させるようになっている。 For example, an electric drive device is provided to drive the drive motor and generate a drive motor torque that is a torque of the drive motor. Also, a drive motor control device as an electric machine control device is provided to control the drive motor, and U-phase, V-phase, and W-phase pulse width modulation signals generated in the drive motor control device are invertered. So as to perform asynchronous PWM control by supplying phase currents generated in the inverter, that is, U-phase, V-phase and W-phase currents, to the respective stator coils to generate the drive motor torque. It has become.
ところで、前記駆動モータにおいては、ロータが回転するのに伴って逆起電力が発生し、駆動モータの回転速度である駆動モータ回転速度が高くなるほど駆動モータ又は発電機の端子電圧が高くなり、該端子電圧が閾(しきい)値を超えると、電圧飽和が発生し、駆動モータによる出力が不可能になってしまう。 By the way, in the drive motor, a counter electromotive force is generated as the rotor rotates, and the higher the drive motor rotation speed, which is the rotation speed of the drive motor, the higher the terminal voltage of the drive motor or generator, When the terminal voltage exceeds the threshold value, voltage saturation occurs and output by the drive motor becomes impossible.
そこで、電圧飽和の程度を表す値として変調率が算出され、該変調率が理論上の最大電圧を表すための変調率の最大値、すなわち、最大変調率を超えると、弱め界磁制御領域に入ったと判断して、弱め界磁制御を行うようになっている。そのために、電流指令値マップが形成され、該電流指令値マップにおける駆動モータ回転速度の高い所定の領域で、d軸電流指令値が負の方向に大きくされ、駆動モータの運転領域が拡大され、駆動モータトルクが大きくされる。 Therefore, the modulation factor is calculated as a value representing the degree of voltage saturation, and when the modulation factor exceeds the maximum modulation factor for representing the theoretical maximum voltage, that is, when the maximum modulation factor is exceeded, the field weakening control region is entered. Judgment is made to perform field-weakening control. Therefore, a current command value map is formed, and in a predetermined region where the drive motor rotation speed is high in the current command value map, the d-axis current command value is increased in the negative direction, and the driving motor operating region is expanded, The drive motor torque is increased.
また、前記非同期PWM制御においては、正弦波PWMパターン又は過変調PWMパターンで非同期PWM信号が発生させられるが、各ステータコイルに印加することができる各相の電圧の振幅には上限があり、上限を超えて電圧を印加しようとすると、比例・積分演算において、電流指令値の変動に電圧指令値の算出を追随させることができなくなり、電圧指令値に振動が発生してしまう。 Further, in the asynchronous PWM control, an asynchronous PWM signal is generated with a sine wave PWM pattern or an overmodulation PWM pattern. However, there is an upper limit on the amplitude of the voltage of each phase that can be applied to each stator coil. If an attempt is made to apply a voltage exceeding the value, in the proportional / integral calculation, the calculation of the voltage command value cannot follow the fluctuation of the current command value, and the voltage command value vibrates.
そこで、前記非同期PWM制御と一つのパルスを備えた1パルス制御とを切り換えることができるようにし、前記変調率が最大変調率以下である場合、正弦波PWMパターン又は過変調PWMパターンで非同期PWM信号を発生させて非同期PWM制御を行い、前記変調率が最大変調率を超えると、1パルスパターンで同期PWM信号を発生させて矩形波電圧制御を行うようにしている(例えば、特許文献1参照。)。 Therefore, it is possible to switch between the asynchronous PWM control and the one-pulse control with one pulse, and when the modulation rate is equal to or less than the maximum modulation rate, the asynchronous PWM signal is expressed by a sine wave PWM pattern or an overmodulation PWM pattern. Asynchronous PWM control is performed, and when the modulation rate exceeds the maximum modulation rate, a synchronous PWM signal is generated with a one-pulse pattern to perform rectangular wave voltage control (see, for example, Patent Document 1). ).
ところが、該矩形波電圧制御において、1パルスパターンで同期PWM信号を発生させると、電圧の振幅の上限を超えて電圧を印加することができるが、非同期PWM制御と1パルス制御とを切り換えると、1パルスパターンの同期PWM信号に含まれる高調波成分によって電動駆動装置にショックが発生してしまう。 However, in the rectangular wave voltage control, when a synchronous PWM signal is generated with a one-pulse pattern, a voltage can be applied exceeding the upper limit of the amplitude of the voltage, but when switching between asynchronous PWM control and one-pulse control, shock occurs in the electric driving device by harmonic components included in the synchronous PWM signal for one pulse pattern.
そこで、非同期PWM制御から1パルス制御に切り換える際に、高調波成分が小さい5パルスパターンで同期PWM信号を発生させた後、1パルスパターンの同期PWM信号を発生させるようにしている。
しかしながら、前記従来の駆動モータ制御装置においては、変調率が最大変調率の付近の値を採る領域で、1パルスパターンによる1パルス制御と、5パルスパターンによる多パルス制御とがチャタリングして、制御が不安定になってしまう。 However, in the conventional drive motor control device, in the region where the modulation rate takes a value near the maximum modulation rate, 1-pulse control by 1-pulse pattern and multi-pulse control by 5-pulse pattern chatter and control Will become unstable.
本発明は、前記従来の駆動モータ制御装置の問題点を解決して、弱め界磁制御を行うに当たり、制御が不安定になるのを防止することができる電動駆動制御装置及び電動駆動制御方法を提供することを目的とする。 The present invention provides an electric drive control apparatus and an electric drive control method capable of solving the problems of the conventional drive motor control apparatus and preventing the control from becoming unstable when performing field-weakening control. For the purpose.
そのために、本発明の電動駆動制御装置においては、電動機械のトルクの目標値を表す電動機械目標トルクに基づいて電流指令値を算出する電流指令値算出処理手段と、前記電流指令値に基づいて電圧指令値を算出する電圧指令値算出処理手段と、前記電圧指令値に基づいて変調率を算出する変調率算出処理手段と、前記変調率の指令値を表す変調率指令値を算出する変調率指令値算出処理手段を備え、前記変調率、及び前記変調率指令値算出処理手段によって算出された変調率指令値に基づいて弱め界磁電流を算出し、該弱め界磁電流に基づいて弱め界磁制御を行う弱め界磁制御処理手段とを有する。 For this purpose, in the electric drive control device of the present invention, based on the current command value, current command value calculation processing means for calculating a current command value based on the electric machine target torque representing the target value of the torque of the electric machine. Voltage command value calculation processing means for calculating a voltage command value, modulation rate calculation processing means for calculating a modulation factor based on the voltage command value, and a modulation factor for calculating a modulation factor command value representing the command value of the modulation factor Command value calculation processing means is provided, a field weakening current is calculated based on the modulation factor and the modulation factor command value calculated by the modulation factor command value calculation processing means, and field weakening control is performed based on the field weakening current Field-weakening control processing means for performing.
そして、前記変調率指令値算出処理手段は、弱め界磁電流に対応させて変調率指令値を変化させる。 The modulation factor command value calculation processing means changes the modulation factor command value in accordance with the field weakening current.
本発明によれば、電動駆動制御装置においては、電動機械のトルクの目標値を表す電動機械目標トルクに基づいて電流指令値を算出する電流指令値算出処理手段と、前記電流指令値に基づいて電圧指令値を算出する電圧指令値算出処理手段と、前記電圧指令値に基づいて変調率を算出する変調率算出処理手段と、前記変調率の指令値を表す変調率指令値を算出する変調率指令値算出処理手段を備え、前記変調率、及び前記変調率指令値算出処理手段によって算出された変調率指令値に基づいて弱め界磁電流を算出し、該弱め界磁電流に基づいて弱め界磁制御を行う弱め界磁制御処理手段とを有する。 According to the present invention, in the electric drive control device, the current command value calculation processing means for calculating the current command value based on the electric machine target torque representing the target value of the torque of the electric machine, and on the basis of the current command value Voltage command value calculation processing means for calculating a voltage command value, modulation rate calculation processing means for calculating a modulation factor based on the voltage command value, and a modulation factor for calculating a modulation factor command value representing the command value of the modulation factor Command value calculation processing means is provided, a field weakening current is calculated based on the modulation factor and the modulation factor command value calculated by the modulation factor command value calculation processing means, and field weakening control is performed based on the field weakening current Field-weakening control processing means for performing.
そして、前記変調率指令値算出処理手段は、弱め界磁電流に対応させて変調率指令値を変化させる。 The modulation factor command value calculation processing means changes the modulation factor command value in accordance with the field weakening current.
この場合、弱め界磁電流に対応させて変調率指令値を変化させることによって、非同期PWM制御又は多パルス制御から1パルス制御への移行を行うタイミングと、弱め界磁制御を開始するタイミングとを異ならせることができる。したがって、1パルス制御と非同期PWM制御又は多パルス制御とがチャタリングすることがなくなり、制御が不安定になるのを防止することができる。 In this case, by changing the modulation rate command value in accordance with the field weakening current, the timing for shifting from asynchronous PWM control or multi-pulse control to one-pulse control is different from the timing for starting field weakening control. be able to. Therefore, the one-pulse control and the asynchronous PWM control or the multi-pulse control are not chattered, and it is possible to prevent the control from becoming unstable.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。この場合、電動車両としての電気自動車、ハイブリッド型車両等に搭載された電動駆動装置、及び該電動駆動装置を作動させるための電動駆動制御装置について説明する。なお、電動機械制御装置としての駆動モータ制御装置について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In this case, an electric drive device mounted on an electric vehicle as an electric vehicle, a hybrid vehicle, and the like, and an electric drive control device for operating the electric drive device will be described. A drive motor control device as an electric machine control device will be described.
図1は本発明の実施の形態における駆動モータ制御装置の要部を示すブロック図、図2は本発明の実施の形態における電動駆動装置の概念図、図3は本発明の実施の形態における最大駆動モータ目標トルクマップを示す図、図4は本発明の実施の形態における第1の電流指令値マップを示す図、図5は本発明の実施の形態における第2の電流指令値マップを示す図、図6は本発明の実施の形態における電圧モード切換処理を説明する図、図7は本発明の実施の形態における変調率指令値算出処理部の動作を示すフローチャート、図8は本発明の実施の形態における変調率指令値算出処理部の動作を示す図である。なお、図3において、横軸に角速度ωを、縦軸に駆動モータ目標トルクTM* の最大値を表す最大駆動モータ目標トルクTMmax* を、図4において、横軸に駆動モータ目標トルクTM* を、縦軸にd軸電流指令値id* を、図5において、横軸にd軸電流指令値id* を、縦軸にq軸電流指令値iq* を、図6において、横軸に駆動モータ回転速度NMを、縦軸に電圧振幅|v|を、図8において、横軸に調整値としての弱め界磁電流Δidを、縦軸に変調率指令値を採ってある。この場合、電動機械としての駆動モータ31のトルクである駆動モータトルクTMによって電動機械トルクが、駆動モータトルクTMの目標値を表す駆動モータ目標トルクTM* によって電動機械目標トルクが構成される。
FIG. 1 is a block diagram showing a main part of a drive motor control device in an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a conceptual diagram of an electric drive device in an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a maximum in the embodiment of the present invention. FIG. 4 is a diagram showing a drive motor target torque map, FIG. 4 is a diagram showing a first current command value map in the embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a diagram showing a second current command value map in the embodiment of the present invention. FIG. 6 is a diagram for explaining the voltage mode switching process in the embodiment of the present invention, FIG. 7 is a flowchart showing the operation of the modulation factor command value calculation processing unit in the embodiment of the present invention, and FIG. It is a figure which shows the operation | movement of the modulation factor command value calculation process part in the form. In FIG. 3, the horizontal axis represents the angular velocity ω, the vertical axis represents the maximum drive motor target torque TMmax * representing the maximum value of the drive motor target torque TM * , and in FIG. 4, the horizontal axis represents the drive motor target torque TM * . The vertical axis represents the d-axis current command value id * , the horizontal axis represents the d-axis current command value id * , the vertical axis represents the q-axis current command value iq * , and the horizontal axis in FIG. 6 represents the drive motor. In FIG. 8, the rotation speed NM, the voltage amplitude | v | on the vertical axis, the field weakening current Δid as the adjustment value on the horizontal axis, and the modulation rate command value on the vertical axis are taken. In this case, the electric machine torque is constituted by the drive motor torque TM which is the torque of the
図2において、31は電動機械としての駆動モータであり、該駆動モータ31は、例えば、電気自動車の駆動軸等に取り付けられ、回転自在に配設された図示されないロータ、及び該ロータより径方向外方に配設されたステータを備える。前記ロータは、ロータコア、及びロータコアの円周方向における複数箇所に等ピッチで配設された永久磁石を備え、該永久磁石のS極及びN極によって磁極対が構成される。また、前記ステータは、円周方向における複数箇所に、径方向内方に向けて突出させてティースが形成されたステータコア、並びに前記ティースに巻装されたU相、V相及びW相のコイルとしてのステータコイル11〜13を備える。
In FIG. 2,
前記ロータの出力軸に、該ロータの磁極位置を検出するための磁極位置検出部として磁極位置センサ21が配設され、該磁極位置センサ21は、センサ出力として磁極位置信号SGθを発生させ、電動機械制御装置としての駆動モータ制御装置45に送る。なお、磁極位置検出部として前記磁極位置センサ21に代えてレゾルバを配設し、該レゾルバによって磁極位置信号を発生させることができる。
A magnetic
そして、前記駆動モータ31を駆動して電気自動車を走行させるために、バッテリ14からの直流の電流が、電流発生装置としてのインバータ40によって相電流、すなわち、U相、V相及びW相の電流Iu、Iv、Iwに変換され、各相の電流Iu、Iv、Iwはそれぞれ各ステータコイル11〜13に供給される。
In order to drive the electric motor by driving the
そのために、前記インバータ40は、6個のスイッチング素子としてのトランジスタTr1〜Tr6を備え、ドライブ回路51において発生させられた駆動信号を各トランジスタTr1〜Tr6に送り、各トランジスタTr1〜Tr6を選択的にオン・オフさせることによって、前記各相の電流Iu、Iv、Iwを発生させることができるようになっている。前記インバータ40として、2〜6個のスイッチング素子を一つのパッケージに組み込むことによって形成されたIGBT等のパワーモジュールを使用したり、IGBTにドライブ回路等を組み込むことによって形成されたIPMを使用したりすることができる。
For this purpose, the
前記バッテリ14からインバータ40に電流を供給する際の入口側に電圧検出部としての電圧センサ15が配設され、該電圧センサ15は、インバータ40の入口側の直流電圧Vdcを検出し、駆動モータ制御装置45に送る。なお、直流電圧Vdcとしてバッテリ電圧を使用することもでき、その場合、前記バッテリ14に電圧検出部としてバッテリ電圧センサが配設される。
A
そして、前記駆動モータ31、インバータ40、ドライブ回路51、図示されない駆動輪等によって電動駆動装置が構成される。また、17はコンデンサである。
The
ところで、前記ステータコイル11〜13はスター結線されているので、各相のうちの二つの相の電流の値が決まると、残りの一つの相の電流の値も決まる。したがって、各相の電流Iu、Iv、Iwを制御するために、例えば、U相及びV相のステータコイル11、12のリード線に、U相及びV相の電流Iu、Ivを検出する電流検出部としての電流センサ33、34が配設され、該電流センサ33、34は、検出された電流を検出電流iu、ivとして駆動モータ制御装置45に送る。
By the way, since the stator coils 11 to 13 are star-connected, when the current values of two phases of each phase are determined, the current values of the remaining one phase are also determined. Therefore, in order to control the currents Iu, Iv, Iw of each phase, for example, current detection for detecting the U-phase and V-phase currents Iu, Iv on the lead wires of the U-phase and V-phase stator coils 11, 12.
該駆動モータ制御装置45には、コンピュータとして機能する図示されないCPUのほかに、データを記録したり、各種のプログラムを記録したりするためのRAM、ROM等の図示されない記録装置が配設され、該記録装置に第1、第2の電流指令値マップが設定される。なお、CPUに代えてMPUを使用することができる。
In addition to a CPU (not shown) that functions as a computer, the drive
そして、前記ROMには、各種のプログラム、データ等が記録されるようになっているが、プログラム、データ等を、外部記憶装置として配設されたハードディスク等の他の記録媒体に記録することもできる。その場合、例えば、前記駆動モータ制御装置45にフラッシュメモリを配設し、前記記録媒体から前記プログラム、データ等を読み出してフラッシュメモリに記録する。したがって、外部の記録媒体を交換することによって、前記プログラム、データ等を更新することができる。
Various programs, data, and the like are recorded in the ROM, but the programs, data, and the like may be recorded on other recording media such as a hard disk provided as an external storage device. it can. In this case, for example, a flash memory is provided in the drive
次に、前記駆動モータ制御装置45の動作について説明する。
Next, the operation of the drive
まず、前記駆動モータ制御装置45の図示されない位置検出処理手段は、位置検出処理を行い、前記磁極位置センサ21から送られた磁極位置信号SGθを読み込み、該磁極位置信号SGθに基づいて磁極位置θを検出する。また、前記位置検出処理手段の回転速度算出処理手段は、回転速度算出処理を行い、前記磁極位置信号SGθに基づいて駆動モータ31の角速度ωを算出する。なお、前記回転速度算出処理手段は、磁極数をpとしたとき、前記角速度ωに基づいて駆動モータ31の回転速度である駆動モータ回転速度NM
NM=60・(2/p)・ω/2π
も算出する。該駆動モータ回転速度NMによって電動機械回転速度が構成される。
First, a position detection processing unit (not shown) of the drive
NM = 60 · (2 / p) · ω / 2π
Is also calculated. The electric motor rotation speed is constituted by the drive motor rotation speed NM.
また、前記駆動モータ制御装置45の図示されない検出電流取得処理手段は、検出電流取得処理を行い、前記検出電流iu、ivを読み込んで取得するとともに、検出電流iu、ivに基づいて検出電流iw
iw=−iu−iv
を算出することによって取得する。
A detection current acquisition processing unit (not shown) of the drive
iw = -iu-iv
Is obtained by calculating.
次に、前記駆動モータ制御装置45の図示されない駆動モータ制御処理手段は、駆動モータ制御処理を行い、駆動モータ目標トルクTM* 、検出電流iu、iv、iw、磁極位置θ、直流電圧Vdc等に基づいて駆動モータ31を駆動する。なお、本実施の形態においては、前記駆動モータ制御装置45において、ロータにおける磁極対の方向にd軸を、該d軸と直角の方向にq軸をそれぞれ採ったd−q軸モデル上でベクトル制御演算によるフィードバック制御が行われるようになっている。
Next, a drive motor control processing unit (not shown) of the drive
そのために、前記駆動モータ制御装置45の図示されない車速検出処理手段は、車速検出処理を行い、前記駆動モータ回転速度NMに基づいて、駆動モータ回転速度NMに対応する車速Vを検出し、検出された車速Vを、電気自動車の全体の制御を行う図示されない車両制御装置に送る。そして、該車両制御装置の車両用指令値算出処理手段は、車両用指令値算出処理を行い、前記車速V及びアクセル開度αを読み込み、車速V及びアクセル開度αに基づいて車両要求トルクTO* を算出し、該車両要求トルクTO* に対応させて駆動モータ目標トルクTM* を発生させ、前記駆動モータ制御装置45に送る。
For this purpose, vehicle speed detection processing means (not shown) of the drive
そして、該駆動モータ制御装置45において、前記駆動モータ制御処理手段は、駆動モータ目標トルクTM* に基づいて駆動モータ31を駆動するために、トルク指令値制限処理手段としてのトルク指令値制限部22、電流指令値設定処理手段としての電流指令値設定部46、弱め界磁制御処理手段としての弱め界磁制御部47、電圧指令値設定処理手段としての電圧指令値設定部48、第1の相変換処理手段としての三相二相変換部49、及び出力信号発生処理手段としてのPWM発生器50を備える。
In the drive
前記電流指令値設定部46は、電流指令値設定処理を行うために、第1の軸電流指令値算出処理手段として、d軸電流指令値算出部(最大トルク制御部)53及び減算器55を、第2の軸電流指令値設定処理手段としてq軸電流指令値算出部(等トルク制御部)54を備え、d軸電流指令値算出部53及び減算器55は、第1の軸電流指令値設定処理を行い、d軸電流idの目標値を表す第1の電流指令値としてのd軸電流指令値id* を算出し、前記q軸電流指令値算出部54は、第2の軸電流指令値設定処理を行い、q軸電流iqの目標値を表す第2の電流指令値としてのq軸電流指令値iq* を算出する。なお、前記d軸電流指令値算出部53によって第1の電流指令値算出処理手段及び最大トルク制御処理手段が、q軸電流指令値算出部54によって第2の電流指令値算出処理手段及び等トルク制御部処理手段が、前記減算器55によって電流指令値調整処理手段が構成される。
The current command
また、前記弱め界磁制御部47は、弱め界磁制御処理を行うために、変調率指令値算出処理手段としての、かつ、タイミング調整処理手段としての変調率指令値算出部57、電圧飽和指標算出処理手段としての減算器58、及び電圧飽和判定処理手段としての、かつ、弱め界磁電流算出処理手段としてのd軸電流調整制御部59を備え、弱め界磁制御処理を行い、直流電圧Vdc(又はバッテリ電圧)が低くなったり、角速度ω(又は駆動モータ回転速度NM)が高くなったりすると、自動的に弱め界磁制御を行う。なお、前記d軸電流調整制御部59は積分器によって構成される。
Further, the field weakening control unit 47 serves as a modulation rate command value calculation processing unit and a modulation rate command
そして、前記電圧指令値設定部48は、電圧指令値設定処理を行うために、電流制御処理手段としての、かつ、軸電圧指令値算出処理手段としての電流制御部61、及び電圧制御処理手段としての、かつ、第2の相変換処理手段としての電圧制御部62を備える。
The voltage command
前記電流制御部61は、電流制御処理及び軸電圧指令値算出処理を行い、第1、第2の軸電圧指令値としてのd軸電圧指令値vd* 及びq軸電圧指令値vq* を算出する。また、前記電圧制御部62は、第1の電圧指令値算出処理手段としての、かつ、変調率算出処理手段としての電圧振幅算出部63、第2の電圧指令値算出処理手段としての、かつ、電圧位相角算出処理手段としての電圧位相角算出部64、及び電圧位相角変換処理手段としての加算器65を備える。そして、前記電圧制御部62は、電圧制御処理を行い、d軸電圧指令値vd* 及びq軸電圧指令値vq* を変換し、第1、第2の電圧指令値としての変調率(電圧振幅指標)m及び電圧位相角γを算出する。なお、前記d軸電圧指令値vd* 及びq軸電圧指令値vq* によって第1、第2の軸電圧指令値が構成される。
The
また、前記PWM発生器50は、出力信号発生処理を行うために、過変調PWMパターン発生処理手段としての過変調PWMパターン発生部72、正弦波PWMパターン発生処理手段としての正弦波PWMパターン発生部73、第1のパルスパターン発生処理手段としての、かつ、多パルスパターン発生処理手段としての5パルスパターン発生部74、第2のパルスパターン発生処理手段としての、かつ、1パルスパターン発生処理手段としての1パルスパターン発生部75、及び電圧モード切換処理手段としての電圧モード切換部77を備え、過変調PWMパターン、正弦波PWMパターン、5パルスパターン及び1パルスパターンの第1〜第4のパターンのうちの一つのパターンを選択し、選択されたパターンで各相の非同期PWM信号又は同期PWM信号としてのパルス幅変調信号Mu、Mv、Mwを出力信号として発生させ、前記ドライブ回路51に送る。
The
該ドライブ回路51は、前記各相のパルス幅変調信号Mu、Mv、Mwを受けて6個の駆動信号を発生させ、該各駆動信号をインバータ40に送る。該インバータ40は、前記パルス幅変調信号Mu、Mv、Mwに基づいて、トランジスタTr1〜Tr6をスイッチングして各相の電流Iu、Iv、Iwを発生させ、該各相の電流Iu、Iv、Iwを前記駆動モータ31の各ステータコイル11〜13に供給する。
The
このように、駆動モータ目標トルクTM* に基づいてトルク制御が行われ、駆動モータ31が駆動されて電気自動車が走行させられる。
In this manner, torque control is performed based on the drive motor target torque TM * , and the
次に、前記電流指令値設定部46の動作について説明する。
Next, the operation of the current command
この場合、前記電流指令値設定部46は、駆動モータ目標トルクTM* 、角速度ω及び直流電圧Vdcを読み込み、d軸電流指令値id* 及びq軸電流指令値iq* を算出する。
In this case, the current command
そのために、前記車両用指令値算出処理手段から駆動モータ制御装置45に駆動モータ目標トルクTM* が送られると、前記トルク指令値制限部22は、トルク指令値制限処理を行い、前記直流電圧Vdc、角速度ω及び駆動モータ目標トルクTM* を読み込み、前記記録装置に設定された図3の最大駆動モータ目標トルクマップを参照し、前記直流電圧Vdc及び角速度ωに対応する最大駆動モータ目標トルクTMmax* を読み込み、駆動モータ目標トルクTM* が最大駆動モータ目標トルクTMmax* を超えないように制限する。
Therefore, when the drive motor target torque TM * is sent from the vehicle command value calculation processing means to the drive
前記駆動モータ目標トルクマップにおいて、角速度ωが所定の値ω1以下である場合、最大駆動モータ目標トルクTMmax* は一定の値を採り、角速度ωが所定の値ω1を超えると、最大駆動モータ目標トルクTMmax* は曲線状に小さくされる。角速度ωが所定の値ω1を超える領域において、最大駆動モータ目標トルクTMmax* は、直流電圧Vdcが高いほど大きく、直流電圧Vdcが低いほど小さく設定される。なお、前記最大駆動モータ目標トルクマップによって最大電動機械目標トルクマップが、前記最大駆動モータ目標トルクTMmax* によって最大電動機械目標トルクが構成される。 In the drive motor target torque map, when the angular velocity ω is equal to or less than a predetermined value ω1, the maximum drive motor target torque TMmax * takes a constant value, and when the angular velocity ω exceeds the predetermined value ω1, the maximum drive motor target torque. TMmax * is reduced in a curved line. In the region where the angular velocity ω exceeds the predetermined value ω1, the maximum drive motor target torque TMmax * is set to be larger as the DC voltage Vdc is higher and smaller as the DC voltage Vdc is lower. The maximum electric motor target torque map is constituted by the maximum driving motor target torque map, and the maximum electric machine target torque is constituted by the maximum driving motor target torque TMmax * .
続いて、前記d軸電流指令値算出部53は、第1の電流指令値算出処理及び最大トルク制御処理を行い、前記トルク指令値制限部22において制限された駆動モータ目標トルクTM* を読み込み、前記記録装置に設定された図4の第1の電流指令値マップを参照し、前記駆動モータ目標トルクTM* に対応するd軸電流指令値id* を読み出し、該d軸電流指令値id* を減算器55に送る。
Subsequently, the d-axis current command
この場合、前記第1の電流指令値マップにおいて、d軸電流指令値id* は、駆動モータ目標トルクTM* を達成するために電流振幅指令値の絶対値が最も小さくなるように設定される。そして、前記第1の電流指令値マップにおいて、駆動モータ目標トルクTM* が正の値を採るのに対して、d軸電流指令値id* は負の値を採り、駆動モータ目標トルクTM* が零(0)である場合、d軸電流指令値id* は零にされ、駆動モータ目標トルクTM* が大きくなるにつれてd軸電流指令値id* は負の方向に大きくなるように設定される。 In this case, in the first current command value map, the d-axis current command value id * is set so that the absolute value of the current amplitude command value is minimized in order to achieve the drive motor target torque TM * . In the first current command value map, the drive motor target torque TM * takes a positive value, whereas the d-axis current command value id * takes a negative value, and the drive motor target torque TM * is In the case of zero (0), the d-axis current command value id * is set to zero, and the d-axis current command value id * is set to increase in the negative direction as the drive motor target torque TM * increases.
このようにして、d軸電流指令値id* が算出されると、前記q軸電流指令値算出部54は、前記トルク指令値制限部22において制限された駆動モータ目標トルクTM* 、及び弱め界磁電流Δidを読み込み、前述されたように、第1の電流指令値マップを参照し、前記駆動モータ目標トルクTM* に対応するd軸電流指令値id* を読み出し、続いて、前記記録装置に設定された図5の第2の電流指令値マップを参照し、駆動モータ目標トルクTM* 及びd軸電流指令値id* に対応するq軸電流指令値iq* を読み出すことによって算出し、該q軸電流指令値iq* を前記電流制御部61に送る。
When the d-axis current command value id * is calculated in this way, the q-axis current command
なお、前記第2の電流指令値マップにおいて、駆動モータ目標トルクTM* が大きくなるほどd軸電流指令値id* が負の方向に、q軸電流指令値iq* が正の方向に大きくなり、駆動モータ目標トルクTM* が小さくなるほどd軸電流指令値id* が負の方向に、q軸電流指令値iq* が正の方向に小さくなるように設定される。また、駆動モータ目標トルクTM* が一定の場合、d軸電流指令値id* が負の方向に大きくなると、q軸電流指令値iq* が正の方向に小さくなる。 In the second current command value map, as the drive motor target torque TM * increases, the d-axis current command value id * increases in the negative direction and the q-axis current command value iq * increases in the positive direction. The smaller the motor target torque TM * , the smaller the d-axis current command value id * is set in the negative direction, and the q-axis current command value iq * is set in the positive direction. Further, when the drive motor target torque TM * is constant, when the d-axis current command value id * increases in the negative direction, the q-axis current command value iq * decreases in the positive direction.
続いて、前記電圧指令値設定部48の動作について説明する。
Next, the operation of the voltage command
前記三相二相変換部49は、第1の相変換処理としての三相/二相変換を行い、磁極位置θを読み込み、検出電流iu、iv、iwをそれぞれd軸電流id及びq軸電流iqに変換し、d軸電流id及びq軸電流iqを実電流として算出し、電流制御部61に送る。そして、電流制御部61は、減算器55を介してd軸電流指令値算出部53から送られたd軸電流指令値id* 及びq軸電流指令値算出部54から送られたq軸電流指令値iq* を受け、三相二相変換部49から前記d軸電流id及びq軸電流iqを受けると、フィードバック制御を行う。
The three-phase / two-
そのために、電流制御部61は、前記d軸電流指令値id* とd軸電流idとの電流偏差δid、及びq軸電流指令値iq* とq軸電流iqとの電流偏差δiqを算出し、各電流偏差δid、δiqに基づいて、比例制御及び積分制御から成る比例積分演算を行う。
Therefore, the
すなわち、前記電流制御部61は、電流偏差δidに基づいて比例成分の電圧指令値を表す電圧降下Vzdp、及び積分成分の電圧指令値を表す電圧降下Vzdiを算出し、電圧降下Vzdp、Vzdiを加算して、電圧降下Vzd
Vzd=Vzdp+Vzdi
を算出する。
That is, the
Vzd = Vzdp + Vzdi
Is calculated.
また、前記電流制御部61は、角速度ω及びq軸電流iqを読み込み、角速度ω、q軸電流iq及びq軸インダクタンスLqに基づいて、q軸電流iqによって誘起される誘起電圧ed
ed=ω・Lq・iq
を算出するとともに、前記電圧降下Vzdから誘起電圧edを減算し、出力電圧としてのd軸電圧指令値vd*
vd* =Vzd−ed
=Vzd−ω・Lq・iq
を算出する。
The
ed = ω ・ Lq ・ iq
And the induced voltage ed is subtracted from the voltage drop Vzd to obtain a d-axis voltage command value vd * as an output voltage .
vd * = Vzd-ed
= Vzd-ω · Lq · iq
Is calculated.
また、電流制御部61は、電流偏差δiqに基づいて比例成分の電圧指令値を表す電圧降下Vzqp、及び積分項分の電圧指令値を表す電圧降下Vzqiを算出し、電圧降下Vzqp、Vzqiを加算して、電圧降下Vzq
Vzq=Vzqp+Vzqi
を算出する。
Further, the
Vzq = Vzqp + Vzqi
Is calculated.
さらに、電流制御部61は、角速度ω及びd軸電流idを読み込み、角速度ω、逆起電圧定数MIf、d軸電流id及びd軸インダクタンスLdに基づいて、d軸電流idによって誘起される誘起電圧eq
eq=ω(MIf+Ld・id)
を算出とともに、電圧降下Vzqに誘起電圧eqを加算し、出力電圧としてのq軸電圧指令値vq*
vq* =Vzq+eq
=Vzq+ω(MIf+Ld・id)
を算出する。
Further, the
eq = ω (Mif + Ld · id)
And the induced voltage eq is added to the voltage drop Vzq, and the q-axis voltage command value vq * as the output voltage is calculated .
vq * = Vzq + eq
= Vzq + ω (Mif + Ld · id)
Is calculated.
続いて、前記電圧制御部62は、前記d軸電圧指令値vd* 、q軸電圧指令値vq* 、直流電圧Vdc及び磁極位置θを読み込み、変調率m及びd−q座標上の電圧位相角γを算出し、該電圧位相角γを固定座標上の電圧位相角βに変換し、変調率m及び電圧位相角βをPWM発生器50に送る。
Subsequently, the voltage controller 62 reads the d-axis voltage command value vd * , the q-axis voltage command value vq * , the DC voltage Vdc, and the magnetic pole position θ, and the voltage phase angle on the modulation factor m and dq coordinates. γ is calculated, the voltage phase angle γ is converted into a voltage phase angle β on a fixed coordinate, and the modulation factor m and the voltage phase angle β are sent to the
そのために、前記電圧振幅算出部63は、変調率算出処理を行い、電圧振幅|v|
Therefore, the
を、理論上の最大の電圧Vmax
Vmax=0.78×Vdc
によって除算することによって、変調率m
Is the theoretical maximum voltage Vmax.
Vmax = 0.78 × Vdc
By dividing by the modulation factor m
を算出してPWM発生器50に送る。なお、前記変調率mは、電圧飽和の程度を表す値である。また、前記電圧位相角算出部64は、d−q座標上の電圧位相角γ
γ=arctan(vq* /vd* )
を算出して加算器65に送り、該加算器65は、電圧位相角変換処理を行い、電圧位相角γに磁極位置θを加算して、固定座標上の前記電圧位相角β
β=γ+θ
を算出し、PWM発生器50に送る。
Is sent to the
γ = arctan (vq * / vd * )
Is calculated and sent to the
β = γ + θ
Is sent to the
次に、弱め界磁制御部47の動作について説明する。 Next, the operation of the field weakening control unit 47 will be described.
ところで、前記駆動モータ31においては、ロータが回転するのに伴って逆起電力が発生するが、駆動モータ回転速度NMが高くなるほど駆動モータ31の端子電圧が高くなり、該端子電圧が閾値を超えると、電圧飽和が発生し、駆動モータ31による出力が不可能になってしまう。
In the
そこで、前記減算器58は、電圧飽和指標算出処理を行い、前記変調率mを読み込むとともに、変調率指令値算出部57においてあらかじめ算出された変調率mの指令値、すなわち、変調率指令値kを読み込み、電圧飽和の程度を表す指標である電圧飽和指標Δm
Δm=m−k
を算出し、電圧飽和指標Δmをd軸電流調整制御部59に送る。
Therefore, the
Δm = m−k
And the voltage saturation index Δm is sent to the d-axis current adjustment control unit 59.
続いて、該d軸電流調整制御部59は、電圧飽和判定処理及び弱め界磁電流算出処理を行い、制御タイミングごとに前記電圧飽和指標Δmを積算し、積算値ΣΔmを算出し、該積算値ΣΔmが正の値を採るかどうかによって電圧飽和が生じているかどうかを判断し、積算値ΣΔmが正の値を採り、電圧飽和が生じている場合、積算値ΣΔmに比例定数を乗算して弱め界磁制御を行うための弱め界磁電流Δidを算出して設定し、積算値ΣΔmが零以下の値を採り、電圧飽和が生じていない場合、前記弱め界磁電流Δidを零にする。 Subsequently, the d-axis current adjustment control unit 59 performs voltage saturation determination processing and field weakening current calculation processing, integrates the voltage saturation index Δm at each control timing, calculates an integrated value ΣΔm, and calculates the integrated value. It is determined whether voltage saturation has occurred depending on whether ΣΔm takes a positive value. If the integrated value ΣΔm takes a positive value and voltage saturation has occurred, it is weakened by multiplying the integrated value ΣΔm by a proportional constant. A field weakening current Δid for performing field control is calculated and set, and when the integrated value ΣΔm takes a value of zero or less and no voltage saturation occurs, the field weakening current Δid is set to zero.
そして、弱め界磁電流Δidは、変調率指令値算出部57、q軸電流指令値算出部54及び減算器55に送られ、該減算器55は、弱め界磁電流Δidを受けると、電流指令値調整処理を行い、前記d軸電流指令値id* から弱め界磁電流Δidを減算することによってd軸電流指令値id* を調整し、調整されたd軸電流指令値id* を電流制御部61に送る。
The field weakening current Δid is sent to the modulation factor command
この場合、弱め界磁電流Δidが零の値を採るとき、実質的にd軸電流指令値id* の調整は行われず、弱め界磁制御も行われない。一方、弱め界磁電流Δidが正の値を採るとき、d軸電流指令値id* は調整されて値が負の方向に大きくされ、弱め界磁制御が行われる。 In this case, when the field weakening current Δid takes a zero value, the d-axis current command value id * is not substantially adjusted, and field weakening control is not performed. On the other hand, when the field weakening current Δid takes a positive value, the d-axis current command value id * is adjusted to increase the value in the negative direction, and field weakening control is performed.
したがって、図5に示されるように、減算器55に送られたd軸電流指令値id* の値がida* であるときに、弱め界磁電流Δidが零であって弱め界磁制御が行われない場合は、q軸電流指令値算出部54において、値ida* に対応するq軸電流指令値iq* の値iqa* が読み出される。これに対して、弱め界磁電流Δidが正の値を採り、弱め界磁制御が行われる場合、例えば、減算器55において、d軸電流指令値id* は、負の方向に弱め界磁電流Δidだけ大きい値idb* にされ、値idb* がq軸電流指令値算出部54に送られる。したがって、q軸電流指令値算出部54においてq軸電流指令値iq* は値iqa* より正の方向に小さくされて、値iqb* になる。
Therefore, as shown in FIG. 5, when the value of the d-axis current command value id * sent to the
ところで、前述されたように、PWM発生器50は、変調率m及び電圧位相角βを受けると、出力信号発生処理を行い、過変調PWMパターン、正弦波PWMパターン、5パルスパターン及び1パルスパターンの各パターンのうちの一つのパターンを選択し、選択されたパターンで各相のパルス幅変調信号Mu、Mv、Mwを発生させるようになっている。なお、前記5パルスパターンによって、複数(奇数)の、本実施の形態においては、五つのパルスから成る第1のパルスパターンが構成され、1パルスパターンによって、一つのパルスから成る第2のパルスパターンが構成される。
By the way, as described above, when the
次に、前記PWM発生器50の動作について説明する。
Next, the operation of the
この場合、図6に示されるように、電圧振幅|v|が、第1の値v1より低い領域AR1において、電圧モード切換部77は、電圧モード切換処理を行い、正弦波PWMパターン発生部73で発生させられた正弦波PWMパターンの非同期PWM信号を受け、前記ドライブ回路51に送る。なお、前記領域AR1は正弦波領域を構成する。
In this case, as shown in FIG. 6, in the area AR1 where the voltage amplitude | v | is lower than the first value v1, the voltage
そのために、前記正弦波PWMパターン発生部73は、正弦波PWMパターン発生処理を行い、変調率m及び電圧位相角βを受け、変調率m及び電圧位相角βに基づいて各相の正弦波を発生させ、該正弦波と一定の周波数及び一定の振幅で発振する三角波とを比較し、不等のパルス幅を有する複数のパルスから成るパルス幅変調信号Mu、Mv、Mwを発生させ、該パルス幅変調信号Mu、Mv、Mwを電圧モード切換部77に送る。このようにして、正弦波PWMパターンで発生させられた非同期PWM信号に基づいて、非同期PWM制御が行われる。なお、前記領域AR1において、駆動モータ回転速度NMが許容値N2を超えると、許容される電圧振幅|v|の値が低くされ、駆動モータ回転速度NMが限界値N3になると、許容される電圧振幅|v|の値が零にされる。
Therefore, the sine wave PWM pattern generation unit 73 performs a sine wave PWM pattern generation process, receives the modulation factor m and the voltage phase angle β, and generates a sine wave of each phase based on the modulation factor m and the voltage phase angle β. Comparing the sine wave with a triangular wave oscillating at a constant frequency and a constant amplitude to generate a pulse width modulation signal Mu, Mv, Mw comprising a plurality of pulses having unequal pulse widths, width modulation signals Mu, Mv, sends the Mw to the voltage
ところで、前記非同期PWM信号が発生させられると、各相の電圧が各ステータコイル11〜13に印加されるが、各相の電圧の電圧振幅|v|には上限があり、上限を超えて電圧を印加しようとすると、変調率m及び電圧位相角βに振動が発生してしまう。 By the way, when the asynchronous PWM signal is generated, the voltage of each phase is applied to each of the stator coils 11 to 13, but the voltage amplitude | v | of the voltage of each phase has an upper limit. When you try to apply a vibration is generated in the modulation factor m and the voltage phase angle beta.
そこで、電圧振幅|v|が第1の値v1以上になると、電圧モード切換部77の図示されない過変調領域判定処理手段は、過変調領域判定処理を行い、電圧振幅|v|が第1の値v1以上で、かつ、第2の値V2より低く、また、駆動モータ回転速度NMが所定の値N1より低い領域AR2に収まるかどうかを判断し、電圧振幅|v|及び駆動モータ回転速度NMが領域AR2に収まる場合、過変調PWMパターン発生部72で発生させられた過変調PWMパターンの非同期PWM信号を受け、前記ドライブ回路51に送る。なお、前記領域AR2は過変調領域を構成する。また、前記第1の値v1は、正弦波PWMパターンで非同期PWM信号を発生させるときの電圧振幅|v|の最大値、第2の値v2は、1パルスパターンで同期PWM信号を発生させるときの電圧振幅|v|の最大値である。
Therefore, when the voltage amplitude | v | becomes equal to or greater than the first value v1, the overmodulation region determination processing means (not shown) of the voltage
そして、過変調PWMパターン発生部72は、領域AR2で過変調PWMパターン発生処理を行い、電圧位相角βに基づいて、各相の第1の値v1以上の部分、すなわち、正弦波のピーク値の近傍がカットされた正弦波を発生させ、該正弦波と一定の周波数及び一定の振幅で発振する三角波とを比較し、不等のパルス幅を有する複数のパルスから成るパルス幅変調信号Mu、Mv、Mwを発生させ、該パルス幅変調信号Mu、Mv、Mwを電圧モード切換部77に送る。このようにして、過変調PWMパターンで発生させられた非同期PWM信号に基づいて、非同期PWM制御が行われる。
Then, the overmodulation PWM
ところで、前記インバータ40の各トランジスタTr1〜Tr6によるスイッチングのタイミングが、電圧位相角βと同期させられるようになっていないので、高速回転領域で駆動モータ31を駆動しようとすると、各相の電圧に振動が発生し、ビート現象が現れてしまう。
By the way, since the timing of switching by the transistors Tr1 to Tr6 of the
そこで、前記非同期PWM信号による非同期PWM制御と同期PWM信号による同期PWM制御とを切り換えることができるようにし、前記領域AR2のような、駆動モータ回転速度NMが前記値N1より低い中速回転領域又は低速回転領域においては、過変調PWMパターンで非同期PWM信号を発生させて非同期PWM制御を行い、電圧振幅|v|が第1の値v1以上で、かつ、駆動モータ回転速度NMが値N1以上になる高速回転領域においては、電気角で原点を中心に、最大±180〔°〕の範囲内、例えば、±90〔°〕の範囲で一つのパルスから成る1パルスパターンで同期PWM信号を発生させて、同期PWM制御のうちの1パルス制御を行うようにしている。 Therefore, it is possible to switch between the asynchronous PWM control using the asynchronous PWM signal and the synchronous PWM control using the synchronous PWM signal, and the medium-speed rotation region where the drive motor rotational speed NM is lower than the value N1, such as the region AR2. In the low speed rotation region, asynchronous PWM control is performed by generating an asynchronous PWM signal with an overmodulation PWM pattern, the voltage amplitude | v | is equal to or greater than the first value v1, and the drive motor rotational speed NM is equal to or greater than the value N1. In the high-speed rotation region, the synchronous PWM signal is generated with one pulse pattern consisting of one pulse within the range of ± 180 [°] at the maximum, for example, ± 90 [°] around the origin at the electrical angle. Te, and to perform the 1-pulse control of the synchronous PWM control.
ところが、前記矩形波電圧制御において、1パルスパターンで同期PWM信号を発生させると、各ステータコイル11〜13に印加される電圧の振幅の上限を超えて電圧を印加することができるが、前記領域AR1で前記正弦波PWMパターンによる非同期PWM制御を行っているときに、電圧振幅|v|が第1の値v1以上になるか、又は過変調PWMパターンによる非同期PWM制御を行っているときに、駆動モータ回転速度NMが値N1を超えるかして、直接1パルス制御に移行すると、1パルスパターンの同期PWM信号に含まれる高調波成分によって電動駆動装置にショックが発生してしまう。 However, in the rectangular wave voltage control, when a synchronous PWM signal is generated with one pulse pattern, a voltage can be applied exceeding the upper limit of the amplitude of the voltage applied to each of the stator coils 11 to 13. When the asynchronous PWM control by the sine wave PWM pattern is performed in AR1, the voltage amplitude | v | is equal to or larger than the first value v1, or the asynchronous PWM control by the overmodulation PWM pattern is performed. If the drive motor rotational speed NM exceeds the value N1 and directly shifts to one-pulse control, a shock is generated in the electric drive device due to the harmonic component included in the synchronous PWM signal of one-pulse pattern.
そこで、電圧モード切換部77の図示されない非同期・同期切換処理手段は、非同期・同期切換処理を行い、非同期PWM制御から同期PWM制御に切り換えるに当たり、電圧振幅|v|が第1の値v1以上で、かつ、第2の値v2より低く、また、駆動モータ回転速度NMが値N1以上である領域AR3に収まるかどうかを判断し、電圧振幅|v|及び駆動モータ回転速度NMが領域AR3に収まる場合、複数のパルスから成るパルスパターンの同期PWM信号、本実施の形態においては、5パルスパターン発生部74で発生させられた5パルスパターンの同期PWM信号を受け、前記ドライブ回路51に送る。
Therefore, the asynchronous / synchronous switching processing unit (not shown) of the voltage
そのために、前記5パルスパターン発生部74は、第1のパルスパターン発生処理及び5パルスパターン発生処理を行い、変調率m及び電圧位相角βを受け、変調率m及び電圧位相角βに基づいて、原点を中心に±180〔°〕の範囲内で5個のパルスを有する5パルスパターンの同期PWM信号を発生させる。このようにして、同期制御のうちの5パルス制御、すなわち、多パルス制御を行うことができる。
Therefore, the 5-pulse
なお、前記5パルスパターン発生処理が終了したときと1パルスパターン発生処理が開始されたときとで、各ステータコイル11〜13に印加される電圧の変化をなくすために、3パルスパターン発生部を配設し、該3パルスパターンによって三つのパルスを有する3パルスパターンの同期PWM信号を発生させ、3パルスパターンを介して5パルスパターンから1パルスパターンに移行させることができる。 In order to eliminate the change in the voltage applied to each of the stator coils 11 to 13 when the 5-pulse pattern generation process is completed and when the 1-pulse pattern generation process is started, a 3-pulse pattern generation unit is provided. It is possible to generate a three-pulse pattern synchronous PWM signal having three pulses by the three-pulse pattern, and shift from the five-pulse pattern to the one-pulse pattern via the three-pulse pattern.
ところで、仮に、前記第1の値v1を、理論上の最大の電圧Vmaxとすると、変調率mが変調率mの最大値を表す最大変調率kmax
kmax=1
を超えたときに、正弦波PWMパターンによる非同期PWM制御又は5パルス制御から1パルス制御に移行することになる。そして、変調率mが最大変調率kmaxを超えたときに、弱め界磁制御を開始すると、1パルス制御と5パルス制御とがチャタリングして、制御が不安定になってしまう。
By the way, if the first value v1 is the theoretical maximum voltage Vmax, the maximum modulation rate kmax where the modulation factor m represents the maximum value of the modulation factor m.
kmax = 1
When the value exceeds the value, the asynchronous PWM control by the sine wave PWM pattern or the 5-pulse control is shifted to the 1-pulse control. When field weakening control is started when the modulation factor m exceeds the maximum modulation factor kmax, the 1-pulse control and the 5-pulse control chatter and the control becomes unstable.
そこで、本実施の形態においては、前記変調率指令値算出部57は、変調率指令値算出処理及びタイミング調整処理を行い、変調率指令値kを最大変調率kmaxの付近で変化させ、弱め界磁制御が開始されるタイミングと、正弦波PWMパターンによる非同期PWM制御又は5パルス制御から1パルス制御に移行するタイミングとを異ならせるようにしている。
Therefore, in the present embodiment, the modulation rate command
そのために、図8に示されるように、変調率指令値kに、最大変調率kmaxより小さい第1の値としての下限値k1、及び最大変調率kmaxより大きい第2の値としての上限値k2が設定され、弱め界磁電流Δiに、正の方向において零より大きい第1の閾値Δi1、及び該第1の閾値より大きい第2の閾値Δi2が設定される。 Therefore, as shown in FIG. 8, the modulation factor command value k includes a lower limit value k1 as a first value smaller than the maximum modulation factor kmax, and an upper limit value k2 as a second value larger than the maximum modulation factor kmax. Is set to the field weakening current Δi, a first threshold value Δi1 larger than zero in the positive direction and a second threshold value Δi2 larger than the first threshold value.
そして、変調率指令値算出部57の図示されない弱め界磁電流判定処理手段は、弱め界磁電流判定処理を行い、弱め界磁電流Δidを読み込む。続いて、変調率指令値算出部57の前記変調率指令値算出処理手段は、前記弱め界磁電流Δidが、
Δid=0
である場合、変調率指令値kを、
k=k1
にし、弱め界磁電流Δidが、
0<Δid<Δi1
である場合、変調率指令値kを、
k1<k<kmax
にし、弱め界磁電流Δidが、
Δid=Δi1
である場合、変調率指令値kを、
k=kmax
にする。また、前記変調率指令値算出処理手段は、前記弱め界磁電流Δidが、
Δi1<Δid<Δi2
である場合、変調率指令値kを、
kmax<k<k2
にし、弱め界磁電流Δidが、
Δid≧Δi2
である場合、変調率指令値kを、
k=k2
にする。
Then, the field weakening current determination processing means (not shown) of the modulation factor command
Δid = 0
, The modulation factor command value k is
k = k1
And the field weakening current Δid is
0 <Δid <Δi1
, The modulation factor command value k is
k1 <k <kmax
And the field weakening current Δid is
Δid = Δi1
, The modulation factor command value k is
k = kmax
To. Further, the modulation factor command value calculation processing means is configured so that the field weakening current Δid is
Δi1 <Δid <Δi2
, The modulation factor command value k is
kmax <k <k2
And the field weakening current Δid is
Δid ≧ Δi2
, The modulation factor command value k is
k = k2
To.
そして、零より大きく第1の閾値Δi1より小さい第3の閾値Δi3を設定し、弱め界磁電流Δidが、
Δi3<Δid<Δi1
で、5パルス制御と1パルス制御とのヒステリシスを設定するようにしている。
Then, a third threshold value Δi3 larger than zero and smaller than the first threshold value Δi1 is set, and the field weakening current Δid is
Δi3 <Δid <Δi1
Thus, hysteresis is set between 5-pulse control and 1-pulse control.
したがって、弱め界磁電流Δidが第1の閾値Δi1以上になると、5パルス制御から1パルス制御への移行が行われ、弱め界磁電流Δidが第3の閾値Δi3以下になると、1パルス制御から5パルス制御への移行が行われる。 Therefore, when the field weakening current Δid is equal to or greater than the first threshold value Δi1, the transition from the 5-pulse control to the one-pulse control is performed, and when the field weakening current Δid is equal to or less than the third threshold value Δi3, Transition to 5-pulse control is performed.
なお、前記弱め界磁電流Δidが、
0≦Δid≦Δi2
において、変調率指令値kを次の式で表すことができる。
The field weakening current Δid is
0 ≦ Δid ≦ Δi2
The modulation factor command value k can be expressed by the following equation.
k=kmax−α(1−Δid/Δi1)
ここで、αは、変調率指令値kを表すラインの傾きであり、次の式で表すことができる。
k = kmax−α (1−Δid / Δi1)
Here, α is the slope of the line representing the modulation factor command value k, and can be represented by the following equation.
α=(k2−k1)/Δi2
この場合、弱め界磁電流Δidに対して変調率指令値kは、直線状に変化させられるようになっているが、階段状に変化させたり、所定の関数で表される曲線状に変化させたりすることができる。
α = (k2−k1) / Δi2
In this case, the modulation factor command value k can be changed linearly with respect to the field weakening current Δid, but it can be changed stepwise or changed to a curve represented by a predetermined function. Can be.
このように、本実施の形態において、弱め界磁制御は、変調率指令値kが最大変調率maxより小さい値を採るときに開始され、弱め界磁制御が開始されるタイミングと、正弦波PWMパターンによる非同期PWM制御と5パルス制御に移行するタイミングとが異ならせられる。したがって、非同期PWM制御から5パルス制御とがチャタリングすることがなくなるので、制御を安定させることができる。 Thus, in the present embodiment, the field weakening control is started when the modulation factor command value k takes a value smaller than the maximum modulation factor max, and the timing at which the field weakening control is started and the asynchronous PWM based on the sine wave PWM pattern. The timing for shifting to control and 5-pulse control is made different. Therefore, chattering from asynchronous PWM control to 5-pulse control is eliminated, and control can be stabilized.
なお、弱め界磁制御が終了されるタイミングと、5パルス制御から正弦波PWMパターンによる非同期PWM制御に移行するタイミングとも、同様に、異ならせられる。 Similarly, the timing at which the field weakening control is ended and the timing at which the 5-pulse control is shifted to the asynchronous PWM control using the sine wave PWM pattern are also made different.
次に、フローチャートについて説明する。
ステップS1 弱め界磁電流Δidが零であるかどうかを判断する。弱め界磁電流Δidが零である場合はステップS4に、弱め界磁電流Δidが零でない場合はステップS2に進む。
ステップS2 弱め界磁電流Δidが第2の閾値Δi2より小さいかどうかを判断する。弱め界磁電流Δidが第2の閾値Δi2より小さい場合はステップS5に進み、弱め界磁電流Δidが第2の閾値Δi2以上の場合はステップS3に進む。
ステップS3 変調率指令値kを下限値k1より大きく、かつ、上限値k2より小さい値にし、処理を終了する。
ステップS4 変調率指令値kに下限値k1をセットし、処理を終了する。
ステップS5 変調率指令値kに上限値k2をセットし、処理を終了する。
Next, a flowchart will be described.
Step S1: It is determined whether or not the field weakening current Δid is zero. If the field weakening current Δid is zero, the process proceeds to step S4. If the field weakening current Δid is not zero, the process proceeds to step S2.
Step S2: It is determined whether the field weakening current Δid is smaller than the second threshold value Δi2. When the field weakening current Δid is smaller than the second threshold value Δi2, the process proceeds to step S5, and when the field weakening current Δid is equal to or larger than the second threshold value Δi2, the process proceeds to step S3.
Step S3: The modulation factor command value k is set to a value larger than the lower limit value k1 and smaller than the upper limit value k2, and the process ends.
Step S4: The lower limit value k1 is set to the modulation factor command value k, and the process is terminated.
Step S5: The upper limit value k2 is set to the modulation factor command value k, and the process is terminated.
本実施の形態においては、駆動モータ31を駆動する場合について説明しているが、本発明を、電動機械としての発電機を駆動する場合、並びに第1の電動機械としての駆動モータ、及び第2の電動機械としての発電機を駆動する場合に適用することができる。
Although the case where the
なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。 In addition, this invention is not limited to the said embodiment, It can change variously based on the meaning of this invention, and does not exclude them from the scope of the present invention.
31 駆動モータ
47 弱め界磁制御部
53 d軸電流指令値算出部
54 q軸電流指令値算出部
55 減算器
57 変調率指令値算出部
63 電圧振幅算出部
64 電圧位相角算出部
77 電圧モード切換部
31 drive motor 47 field weakening control unit 53 d-axis current command value calculation unit 54 q-axis current command
Claims (5)
前記電流指令値に基づいて電圧指令値を算出する電圧指令値算出処理手段と、
前記電圧指令値に基づいて変調率を算出する変調率算出処理手段と、
前記変調率の指令値を表す変調率指令値を算出する変調率指令値算出処理手段を備え、前記変調率、及び前記変調率指令値算出処理手段によって算出された変調率指令値に基づいて弱め界磁電流を算出し、該弱め界磁電流に基づいて弱め界磁制御を行う弱め界磁制御処理手段とを有するとともに、
前記変調率指令値算出処理手段は、弱め界磁電流に対応させて変調率指令値を変化させることを特徴とする電動駆動制御装置。 Current command value calculation processing means for calculating a current command value based on the electric machine target torque representing the target value of the torque of the electric machine;
Voltage command value calculation processing means for calculating a voltage command value based on the current command value;
Modulation rate calculation processing means for calculating a modulation rate based on the voltage command value;
A modulation factor command value calculation processing means for calculating a modulation factor command value representing a command value of the modulation factor, the modulation rate, and weakened on the basis of the modulation rate instruction value calculated by the modulation rate instruction value calculation processing means A field weakening control processing means for calculating a field current and performing field weakening control based on the field weakening current,
The modulation rate command value calculation processing means changes the modulation rate command value in accordance with the field weakening current.
前記電流指令値に基づいて電圧指令値を算出する電圧指令値算出処理手段と、
前記電圧指令値に基づいて変調率を算出する変調率算出処理手段と、
前記変調率に基づいて、非同期PWM制御又は多パルス制御から1パルス制御への移行を行う電圧モード切換処理手段と、
前記変調率の指令値を表す変調率指令値を算出する変調率指令値算出処理手段を備え、前記変調率、及び前記変調率指令値算出処理手段によって算出された変調率指令値に基づいて弱め界磁電流を算出し、該弱め界磁電流に基づいて弱め界磁制御を行う弱め界磁制御処理手段とを有するとともに、
前記変調率指令値算出処理手段は、弱め界磁電流に対応させて変調率指令値を変化させ、非同期PWM制御又は多パルス制御から1パルス制御への移行を行うタイミングと、弱め界磁制御を開始するタイミングとを異ならせることを特徴とする電動駆動制御装置。 Current command value calculation processing means for calculating a current command value based on the electric machine target torque representing the target value of the torque of the electric machine;
Voltage command value calculation processing means for calculating a voltage command value based on the current command value;
Modulation rate calculation processing means for calculating a modulation rate based on the voltage command value;
Voltage mode switching processing means for shifting from asynchronous PWM control or multi-pulse control to one-pulse control based on the modulation rate;
Modulation rate command value calculation processing means for calculating a modulation rate command value representing the modulation rate command value , and weakening based on the modulation rate and the modulation rate command value calculated by the modulation rate command value calculation processing means. A field weakening control processing means for calculating a field current and performing field weakening control based on the field weakening current,
The modulation factor command value calculation processing means changes the modulation factor command value in accordance with the field weakening current , and starts the field weakening control when the asynchronous PWM control or the transition from the multi-pulse control to the one-pulse control is performed. electric drive control device comprising a benzalkonium made different from the timing.
該電流指令値に基づいて電圧指令値を算出し、
該電圧指令値に基づいて変調率を算出し、
該変調率の指令値を表す変調率指令値を算出し、前記変調率及び算出された変調率指令値に基づいて弱め界磁電流を算出し、該弱め界磁電流に基づいて弱め界磁制御を行うとともに、
前記変調率指令値は、弱め界磁電流に対応させて変化させられることを特徴とする電動駆動制御方法。 A current command value is calculated based on the electric machine target torque representing the target value of the electric machine torque,
Calculate a voltage command value based on the current command value,
Calculate the modulation factor based on the voltage command value,
A modulation factor command value representing the modulation factor command value is calculated, a field weakening current is calculated based on the modulation factor and the calculated modulation factor command value, and field weakening control is performed based on the field weakening current. With
The electric drive control method, wherein the modulation factor command value is changed in accordance with a field weakening current.
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