JP5188723B2 - Switched reluctance motor controller - Google Patents

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    • H02P25/02—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details characterised by the kind of motor
    • H02P25/08—Reluctance motors

Description

本発明は、スイッチトリラクタンスモータの制御装置に関する。   The present invention relates to a control device for a switched reluctance motor.

従来、例えば径方向外方に突出する複数の磁性体からなる突極部を具備するロータと、このロータの突極部に径方向で対向可能であって径方向内方に突出するステータ側突極部およびステータ側突極部に巻装された巻線からなる複数の励磁コイルを具備するステータとを備え、各励磁コイルに対する通電を順次切り換えることにより、各励磁コイルとロータの突極部との間の磁気吸引力に起因した回転トルクをロータに発生させるスイッチトリラクタンスモータが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開平３−１４３２８５号公報 Conventionally, for example, a rotor having a plurality of magnetic poles projecting outward in the radial direction, and a stator side collision that can be opposed to the salient pole portions of the rotor in the radial direction and project inward in the radial direction And a stator having a plurality of exciting coils composed of windings wound around the pole portion and the stator side salient pole portion, and by sequentially switching energization to each exciting coil, each exciting coil and the salient pole portion of the rotor There is known a switched reluctance motor that causes a rotor to generate a rotational torque caused by a magnetic attractive force between them (see, for example, Patent Document 1).
Japanese Patent Laid-Open No. 3-143285

ところで、上記従来技術の一例に係るスイッチトリラクタンスモータにおいては、例えばステータ側突極部とロータの突極部との間の相対位相に応じたインダクタンスの変化に基づき各励磁コイルに対する通電を制御する際に、例えば通電開始位相を進角側にずらす進角等の各種パラメータに対するマップを予め設定しておき、目標出力や運転状態等に応じたマップ検索によって各種パラメータを取得することで、制御装置の構成が複雑化することを抑制しつつ所望の通電制御を行うことが望まれている。
しかしながら、マップ検索によって取得した各種パラメータに応じて通電制御をおこなう場合には、例えば通電される電流の立ち上り時間等に起因して、適切なタイミングで所望の電流を確保することが困難となり、出力が低下してしまう虞がある。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、装置構成が複雑化することを抑制しつつ所望の目標出力を適切に確保することが可能なスイッチトリラクタンスモータの制御装置を提供することを目的とする。 By the way, in the switched reluctance motor according to the above prior art, for example, energization to each exciting coil is controlled based on a change in inductance according to the relative phase between the stator side salient pole part and the salient pole part of the rotor. In this case, for example, a control map is obtained by previously setting a map for various parameters such as an advance angle for shifting the energization start phase to the advance angle side, and acquiring various parameters by a map search according to a target output, an operating state, or the like. It is desired to perform desired energization control while suppressing the complication of the configuration.
However, when energization control is performed according to various parameters acquired by map search, for example, due to the rise time of the energized current, it becomes difficult to secure a desired current at an appropriate timing, and output May decrease.
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a control device for a switched reluctance motor capable of appropriately securing a desired target output while suppressing the complexity of the device configuration. And

上記課題を解決して係る目的を達成するために、本発明の第１態様に係るスイッチトリラクタンスモータの制御装置は、スイッチトリラクタンスモータの目標出力を設定する目標出力設定手段（例えば、実施の形態での電流指令値演算部５１）と、前記スイッチトリラクタンスモータの回転速度を検出する回転速度検出手段（例えば、実施の形態での回転速度演算部５３）と、前記目標出力設定手段により設定された前記目標出力および前記回転速度検出手段により検出された前記回転速度に応じて、前記スイッチトリラクタンスモータへの通電に対する通電角および進角を設定する通電状態設定手段（例えば、実施の形態での制御マップ記憶部５５）と、前記目標出力に応じた電流指令値を生成する電流指令値生成手段（例えば、実施の形態での電流指令値演算部５１が兼ねる）と、前記スイッチトリラクタンスモータに通電される電流を検出する電流検出手段（例えば、実施の形態での電流検出部５７）と、前記電流指令値生成手段により生成された前記電流指令値と前記電流検出手段により検出された電流検出値との偏差に基づき、パルス幅変調信号を生成するパルス幅変調信号生成手段（例えば、実施の形態でのＤＵＴＹ演算部５８ｂ）と、前記通電状態設定手段により設定された前記通電角および前記進角と、前記パルス幅変調信号生成手段により生成された前記パルス幅変調信号とに応じて、前記スイッチトリラクタンスモータへの通電状態を順次切り換える通電切換手段（例えば、実施の形態での駆動装置１２）とを備え、前記パルス幅変調信号生成手段は、前記電流指令値と前記電流検出値との偏差による電圧指令値の大きさに応じたオンデューティを有する前記パルス幅変調信号を生成する。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, a control device for a switched reluctance motor according to a first aspect of the present invention includes a target output setting unit (for example, an implementation) for setting a target output of a switched reluctance motor. Current command value calculation unit 51) in the form, rotation speed detection means for detecting the rotation speed of the switched reluctance motor (for example, rotation speed calculation unit 53 in the embodiment), and target output setting means In accordance with the target output and the rotational speed detected by the rotational speed detection means, an energization state setting means for setting an energization angle and an advance angle for energization to the switched reluctance motor (for example, in the embodiment) Control map storage unit 55) and current command value generating means for generating a current command value corresponding to the target output (for example, an embodiment) The current command value calculation unit 51 at the same time), current detection means for detecting the current supplied to the switched reluctance motor (for example, the current detection unit 57 in the embodiment), and the current command value generation means Pulse width modulation signal generation means for generating a pulse width modulation signal based on the deviation between the current command value generated by the current detection value and the current detection value detected by the current detection means (for example, the DUTY calculation unit in the embodiment) 58b), the energization angle and the advance angle set by the energization state setting means, and the pulse width modulation signal generated by the pulse width modulation signal generation means, to the switched reluctance motor. sequentially switching energization switching means energized state (e.g., the driving device 12 in the embodiment) and a, the pulse width modulation signal generating means, said collector That generates the pulse width modulated signal having a duty cycle corresponding to the magnitude of the voltage command value according to a deviation between the current detected value and command value.

さらに、前記目標出力に応じた前記電流指令値と前記回転速度と前記通電角および前記進角との所定の対応関係を示すマップを記憶するマップ記憶手段を備え、前記マップ記憶手段は、前記所定の対応関係を示すマップとして、前記目標出力に比例する前記通電角および前記進角のマップを記憶しており、前記通電状態設定手段は、前記マップ記憶手段に記憶された前記マップを検索して、前記目標出力に比例する前記通電角および前記進角を設定する。 Furthermore , map storage means for storing a map indicating a predetermined correspondence relationship between the current command value corresponding to the target output, the rotation speed, the energization angle, and the advance angle is provided, and the map storage means As a map showing the correspondence relationship, the energization angle and the advance angle map proportional to the target output are stored, and the energization state setting means searches the map stored in the map storage means. The energization angle and the advance angle that are proportional to the target output are set.

以上説明したように、本発明の第１態様に係るスイッチトリラクタンスモータの制御装置によれば、目標出力および回転速度に応じた進角および通電角によってスイッチトリラクタンスモータの各相に対する通電を行うと共に、電流指令値と電流検出値との偏差に応じたフィードバック制御によってパルス幅変調信号を生成することにより、装置構成が複雑化することを抑制しつつ所望の目標出力を適切に確保することができる。   As described above, according to the switched reluctance motor control device according to the first aspect of the present invention, each phase of the switched reluctance motor is energized by the advance angle and energization angle corresponding to the target output and the rotational speed. At the same time, by generating a pulse width modulation signal by feedback control according to the deviation between the current command value and the current detection value, it is possible to appropriately secure a desired target output while suppressing the complexity of the device configuration. it can.

さらに、スイッチトリラクタンスモータの操作性を向上させることができると共に、例えば電流指令値が相対的に小さい場合であっても、進角および通電角が過剰に大きな値となってしまうことを防止することができる。 Further , the operability of the switched reluctance motor can be improved and, for example, the advance angle and the energization angle are prevented from becoming excessively large even when the current command value is relatively small. be able to.

以下、本発明のスイッチトリラクタンスモータの制御装置の実施形態について添付図面を参照しながら説明する。
この実施の形態に係るスイッチトリラクタンスモータの制御装置（以下、単に、モータ制御装置と呼ぶ）１０は、例えばスイッチトリラクタンスモータ１１を駆動源とする電動カートに搭載され、例えば図１に示すように、駆動装置１２と、バッテリ１３と、制御装置１４とを備えて構成されている。 Embodiments of a control device for a switched reluctance motor according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
A switched reluctance motor control device (hereinafter simply referred to as a motor control device) 10 according to this embodiment is mounted on an electric cart having a switched reluctance motor 11 as a drive source, for example, as shown in FIG. Further, the driving device 12, the battery 13, and the control device 14 are provided.

スイッチトリラクタンスモータ（Switched Reluctance Motor：ＳＲモータ）１１は、例えば３相・４極・６スロットのインナロータ型のＳＲモータであって、略円筒状のステータ２１と、このステータ２１の内部に回転可能に配置されたロータ２２とを備えて構成されている。
ステータ２１は、例えば珪素鋼板等の磁性鋼板が複数枚積層されて形成されたステータコア３１と、３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の各励磁コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗを形成する複数の巻線３２とを備えている。
ステータコア３１は、円筒状のヨーク部３１ａと、ヨーク部３１ａの内周面上において周方向に所定間隔を置いた位置から径方向内方に突出する６個のステータ側突極３１ｂとを備え、径方向で対向する各１対のステータ側突極３１ｂ，３１ｂに巻装された巻線３２，３２同士は直列に接続され、３対の巻線３２，３２の各対（つまり、１対のＵ相励磁コイルＬｕ，Ｌｕと、１対のＶ相励磁コイルＬｖ，Ｌｖと、１対のＷ相励磁コイルＬｗ，Ｌｗ）が、３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の各相に対応付けられている。 A switched reluctance motor (SR motor) 11 is, for example, a three-phase, four-pole, six-slot inner rotor type SR motor, and can be rotated inside a substantially cylindrical stator 21 and the stator 21. And the rotor 22 arranged in the above.
The stator 21 includes a stator core 31 formed by laminating a plurality of magnetic steel plates such as silicon steel plates, and a plurality of three-phase (U-phase, V-phase, W-phase) excitation coils Lu, Lv, Lw. Winding 32 is provided.
The stator core 31 includes a cylindrical yoke portion 31a, and six stator side salient poles 31b projecting radially inward from positions spaced apart from each other in the circumferential direction on the inner circumferential surface of the yoke portion 31a. The windings 32 and 32 wound around each pair of stator-side salient poles 31b and 31b opposed in the radial direction are connected in series, and each pair of the three pairs of windings 32 and 32 (that is, one pair of windings). U-phase excitation coils Lu, Lu, a pair of V-phase excitation coils Lv, Lv, and a pair of W-phase excitation coils Lw, Lw) are arranged in three phases (U phase, V phase, W phase). It is associated.

ロータ２２は、例えば珪素鋼板等の磁性鋼板が複数枚積層されて形成されたロータコア３３と、ロータコア３３に固定され、ＳＲモータ１１の回転軸をなす出力軸３４とを備えている。
ロータコア３３は、円筒状のヨーク部３３ａと、ヨーク部３３ａの外周面上において周方向に所定間隔を置いた位置から径方向外方に突出する４個のロータ側突極３３ｂとを備え、出力軸３４には、回転軸周りのロータコア３３の回転角度を検出するレゾルバ等の回転角センサ３５が設けられている。 The rotor 22 includes a rotor core 33 formed by laminating a plurality of magnetic steel plates such as silicon steel plates, and an output shaft 34 that is fixed to the rotor core 33 and serves as a rotation axis of the SR motor 11.
The rotor core 33 includes a cylindrical yoke portion 33a, and four rotor-side salient poles 33b projecting radially outward from positions circumferentially spaced on the outer peripheral surface of the yoke portion 33a. The shaft 34 is provided with a rotation angle sensor 35 such as a resolver for detecting the rotation angle of the rotor core 33 around the rotation axis.

このＳＲモータ１１では、径方向で対向する２対のロータ側突極３３ｂ，３３ｂのうち何れか１対のロータ側突極３３ｂ，３３ｂのみが、３対のステータ側突極３１ｂ，３１ｂのうち何れか１対のステータ側突極３１ｂ，３１ｂに対して、径方向で対向可能となることから、３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の各励磁コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗに対する通電が順次切り換えられることによって発生する回転磁界と、ロータ側突極３３ｂとの間の磁気吸引力に起因する回転トルク、つまりリラクタンストルクによってロータ２２が回転駆動される。   In this SR motor 11, only one pair of rotor-side salient poles 33b, 33b out of the two pairs of rotor-side salient poles 33b, 33b opposed in the radial direction is the only one of the three pairs of stator-side salient poles 31b, 31b. Since any one pair of stator-side salient poles 31b, 31b can be opposed in the radial direction, energization to the three-phase (U-phase, V-phase, W-phase) exciting coils Lu, Lv, Lw can be performed. The rotor 22 is rotationally driven by the rotational torque resulting from the magnetic attraction force between the rotating magnetic field generated by the sequential switching and the rotor-side salient pole 33b, that is, the reluctance torque.

駆動装置１２は、例えばパルス幅変調（ＰＷＭ）によるＰＷＭインバータであって、ＭＯＳＦＥＴ等のトランジスタのスイッチング素子およびダイオードからなるスイッチング回路４１と、平滑コンデンサ４２とを備えて構成されている。   The driving device 12 is, for example, a PWM inverter using pulse width modulation (PWM), and includes a switching circuit 41 including a switching element of a transistor such as a MOSFET and a diode, and a smoothing capacitor 42.

スイッチング回路４１は、各相毎にハイ側トランジスタＵＨ，ＶＨ，ＷＨとロー側ダイオードＤＵＬ，ＤＶＬ，ＤＷＬとがバッテリ１３に対して直列に接続されたハイ側アーム、および、各相毎にロー側トランジスタＵＬ，ＶＬ，ＷＬとハイ側ダイオードＤＵＨ，ＤＶＨ，ＤＷＨとがバッテリ１３に対して直列に接続されたロー側アームを備えて構成されている。
ハイ側アームにおいて、各ハイ側トランジスタＵＨ，ＶＨ，ＷＨのドレインはバッテリ１３の正極側端子に接続され、ロー側ダイオードＤＵＬ，ＤＶＬ，ＤＷＬはバッテリ１３の負極側端子から各ハイ側トランジスタＵＨ，ＶＨ，ＷＨのソースに向けて順方向とされている。
ロー側アームにおいて、各ロー側トランジスタＵＬ，ＶＬ，ＷＬのソースはバッテリ１３の負極側端子に接続され、ハイ側ダイオードＤＵＨ，ＤＶＨ，ＤＷＨは各ロー側トランジスタＵＬ，ＶＬ，ＷＬのドレインからバッテリ１３の正極側端子に向けて順方向とされている。
また、各トランジスタＵＨ，ＵＬ，ＶＨ，ＶＬ，ＷＨ，ＷＬのドレイン−ソース間には、ソースからドレインに向けて順方向となるようにして、各ダイオードＤが接続されている。 The switching circuit 41 includes a high-side arm in which high-side transistors UH, VH, WH and low-side diodes DUL, DVL, DWL are connected in series to the battery 13 for each phase, and a low side for each phase. Transistors UL, VL, WL and high side diodes DUH, DVH, DWH are provided with a low side arm connected in series to battery 13.
In the high side arm, the drains of the high side transistors UH, VH, WH are connected to the positive terminal of the battery 13, and the low side diodes DUL, DVL, DWL are connected to the high side transistors UH, VH from the negative terminal of the battery 13. , Forward toward the source of WH.
In the low side arm, the sources of the low side transistors UL, VL, WL are connected to the negative terminal of the battery 13, and the high side diodes DUH, DVH, DWH are connected to the battery 13 from the drains of the low side transistors UL, VL, WL. The forward direction is directed toward the positive terminal.
Each diode D is connected between the drain and source of each of the transistors UH, UL, VH, VL, WH, and WL so as to be in the forward direction from the source to the drain.

そして、ＳＲモータ１１の３相の各相毎に直列に接続された各１対の励磁コイルＬｕ，ＬｕおよびＬｖ，ＬｖおよびＬｗ，Ｌｗの各一端は、各ハイ側トランジスタＵＨ，ＶＨ，ＷＨのソースに接続され、各他端は各ロー側トランジスタＵＬ，ＶＬ，ＷＬのドレインに接続されている。
そして、各トランジスタＵＨ，ＵＬ，ＶＨ，ＶＬ，ＷＨ，ＷＬのゲートには、各トランジスタＵＨ，ＵＬ，ＶＨ，ＶＬ，ＷＨ，ＷＬのオン／オフ状態を制御するパルスからなるゲート信号が制御装置１４から入力されている。
また、各ロー側トランジスタＵＬ，ＶＬ，ＷＬと、各励磁コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗとの間には、ＳＲモータ１１の各相に通電される各相電流（巻線電流）を検出する電流センサ４３，４３，４３が設けられている。 One end of each pair of exciting coils Lu, Lu and Lv, Lv and Lw, Lw connected in series for each of the three phases of the SR motor 11 is connected to each of the high-side transistors UH, VH, WH. The other end is connected to the drain of each low-side transistor UL, VL, WL.
A gate signal composed of a pulse for controlling the on / off state of each transistor UH, UL, VH, VL, WH, WL is applied to the gate of each transistor UH, UL, VH, VL, WH, WL. It is input from.
In addition, a current sensor that detects each phase current (winding current) energized in each phase of the SR motor 11 between each low-side transistor UL, VL, WL and each exciting coil Lu, Lv, Lw. 43, 43, 43 are provided.

そして、駆動装置１２は、例えばＳＲモータ１１の駆動時等において、制御装置１４から入力されるゲート信号に応じて、スイッチング回路４１において各相毎に各トランジスタＵＨ，ＵＬ，ＶＨ，ＶＬ，ＷＨ，ＷＬのオン（導通）／オフ（遮断）状態を切り換えることによって、バッテリ１３から供給される直流電力を３相交流電力に変換し、各相の各励磁コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗに交流のＵ相電流Ｉｕ，Ｖ相電流Ｉｖ，Ｗ相電流Ｉｗを通電する。   Then, the driving device 12 is configured so that the transistors UH, UL, VH, VL, WH, and the like for each phase in the switching circuit 41 according to the gate signal input from the control device 14 when the SR motor 11 is driven, for example. By switching the on (conductive) / off (shut off) state of WL, the DC power supplied from the battery 13 is converted into three-phase AC power, and the AC U-phase is applied to each excitation coil Lu, Lv, Lw of each phase. The current Iu, the V-phase current Iv, and the W-phase current Iw are energized.

制御装置１４は、例えば電流指令値演算部５１と、位置検出部５２と、回転速度演算部５３と、マップ選択部５４と、制御マップ記憶部５５と、通電タイミング出力部５６と、電流検出部５７と、電流制御部５８と、ＰＷＭ信号出力部５９とを備えて構成されている。   The control device 14 includes, for example, a current command value calculation unit 51, a position detection unit 52, a rotation speed calculation unit 53, a map selection unit 54, a control map storage unit 55, an energization timing output unit 56, and a current detection unit. 57, a current control unit 58, and a PWM signal output unit 59.

電流指令値演算部５１は、例えば運転者のアクセル操作に係るアクセル開度を検出するアクセルペダル開度センサ等の検出結果に応じたアクセル操作信号からＳＲモータ１１の目標出力を設定し、この目標出力に応じた電流指令値、つまり目標出力をＳＲモータ１１から出力させるために必要とされる通電に対する指令値を演算し、この電流指令値を制御マップ記憶部５５および電流制御部５８に出力する。   The current command value calculation unit 51 sets the target output of the SR motor 11 from the accelerator operation signal corresponding to the detection result of an accelerator pedal opening sensor or the like that detects the accelerator opening related to the accelerator operation of the driver, for example. A current command value corresponding to the output, that is, a command value for energization required for outputting the target output from the SR motor 11 is calculated, and this current command value is output to the control map storage unit 55 and the current control unit 58. .

位置検出部５２は、回転角センサ３５から出力される検出信号に基づき、ロータ２２の回転位置、つまり所定の基準回転位置からのロータ２２の回転角度を検出し、この回転位置を回転速度演算部５３および通電タイミング出力部５６に出力する。
回転速度演算部５３は、位置検出部５２により検出されるロータ２２の回転位置に基づき、ロータ２２の回転数（回転速度）を算出して、制御マップ記憶部５５に出力する。 Based on the detection signal output from the rotation angle sensor 35, the position detection unit 52 detects the rotation position of the rotor 22, that is, the rotation angle of the rotor 22 from a predetermined reference rotation position, and uses this rotation position as a rotation speed calculation unit. 53 and the energization timing output unit 56.
The rotation speed calculation unit 53 calculates the rotation speed (rotation speed) of the rotor 22 based on the rotation position of the rotor 22 detected by the position detection unit 52 and outputs the rotation number to the control map storage unit 55.

マップ選択部５４は、例えば外部の制御装置等から出力される所定のマップ切換信号に応じて、制御マップ記憶部５５に記憶されている複数の進角マップ５５ａおよび通電角マップ５５ｂの中から、適宜の進角マップ５５ａおよび通電角マップ５５ｂを選択することを指示する指令信号を制御マップ記憶部５５に出力する。
制御マップ記憶部５５は、電流指令値演算部５１から入力される電流指令値および回転速度演算部５３から入力される回転数と、マップ選択部５４から入力される指令信号とに基づき、進角および通電角をマップ検索して、通電タイミング出力部５６に出力する。 The map selection unit 54, for example, from among a plurality of advance maps 55a and energization angle maps 55b stored in the control map storage unit 55 in response to a predetermined map switching signal output from an external control device or the like. A command signal instructing selection of an appropriate advance angle map 55 a and energization angle map 55 b is output to the control map storage unit 55.
The control map storage 55 is based on the current command value input from the current command value calculator 51, the rotational speed input from the rotation speed calculator 53, and the command signal input from the map selector 54. The energization angle and the energization angle are searched for a map and output to the energization timing output unit 56.

なお、進角マップ５５ａは、ＳＲモータ１１の各相の各励磁コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗに対する通電開始位相および通電終了位相を、各相のインダクタンス変化に応じた所定位相（例えば、インダクタンスの増大開始位相および減少開始位相等）から進角側に変更するための進角と、目標出力に応じた電流指令値と回転数との所定の対応関係を示すマップであって、例えば図２に示すように、目標出力に応じた電流指令値と回転数との増大に伴い、進角は増大傾向に変化し、例えば進角は電流指令値（つまり目標出力）に比例している。   The advance angle map 55a indicates the energization start phase and the energization end phase for each excitation coil Lu, Lv, Lw of each phase of the SR motor 11 with a predetermined phase (for example, start of increase in inductance) according to the inductance change of each phase. FIG. 2 is a map showing a predetermined correspondence relationship between an advance angle for changing from a phase and a decrease start phase, etc.) to an advance angle side, a current command value corresponding to a target output, and a rotational speed. In addition, as the current command value and the rotational speed according to the target output increase, the advance angle changes in an increasing trend, and for example, the advance angle is proportional to the current command value (that is, the target output).

また、通電角マップ５５ｂは、各相の各励磁コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗに対する通電角（例えば、電気角１２０°以上の値等）と、目標出力に応じた電流指令値と回転数との所定の対応関係を示すマップであって、例えば図３に示すように、目標出力に応じた電流指令値と回転数との増大に伴い、通電角は増大傾向に変化し、例えば通電角は電流指令値（つまり目標出力）に比例している。   Further, the energization angle map 55b is a predetermined value of energization angles (for example, values of electrical angle of 120 ° or more) with respect to the excitation coils Lu, Lv, Lw of each phase, and current command values and rotation speeds according to the target output. As shown in FIG. 3, for example, as shown in FIG. 3, the energization angle changes in an increasing trend as the current command value and the rotational speed according to the target output increase. It is proportional to the value (ie target output).

通電タイミング出力部５６は、位置検出部５２から入力されるロータ２２の回転位置と、制御マップ記憶部５５から入力される進角および通電角に基づき、スイッチング回路４１の各ロー側トランジスタＵＬ，ＶＬ，ＷＬのオン／オフ状態を制御するパルスからなる各ゲート信号を生成し、各ロー側トランジスタＵＬ，ＶＬ，ＷＬのゲートに出力すると共に、進角および通電角をＰＷＭ信号出力部５９に出力する。
なお、各ロー側トランジスタＵＬ，ＶＬ，ＷＬに出力されるゲート信号は、例えば進角および通電角に応じた通電区間において、オンデューティが所定値（例えば、１００％）とされている。 The energization timing output unit 56 includes the low-side transistors UL and VL of the switching circuit 41 based on the rotation position of the rotor 22 input from the position detection unit 52 and the advance angle and energization angle input from the control map storage unit 55. , WL are generated as pulses for controlling ON / OFF states of the WL, and are output to the gates of the low-side transistors UL, VL, WL, and the advance angle and energization angle are output to the PWM signal output unit 59. .
Note that the on-duty of the gate signals output to the low-side transistors UL, VL, WL is set to a predetermined value (for example, 100%) in an energization period corresponding to the advance angle and the energization angle, for example.

電流検出部５７は、例えば各電流センサ４３から出力される各相電流（巻線電流）の検出信号に基づき、ＳＲモータ１１に通電されている巻線電流を検出し、この巻線電流の検出値を電流制御部５８に出力する。   The current detection unit 57 detects, for example, a winding current supplied to the SR motor 11 based on a detection signal of each phase current (winding current) output from each current sensor 43, and detects the winding current. The value is output to the current control unit 58.

電流制御部５８は、ＳＲモータ１１に通電されている巻線電流のフィードバック制御を行うものであり、例えばフィードバック処理部５８ａと、ＤＵＴＹ演算部５８ｂとを備えて構成され、電流指令値演算部５１から入力される電流指令値と、電流検出部５７から入力される巻線電流の検出値との偏差がゼロとなるように制御を行う。   The current control unit 58 performs feedback control of the winding current energized in the SR motor 11, and includes, for example, a feedback processing unit 58a and a DUTY calculation unit 58b, and includes a current command value calculation unit 51. Control is performed so that the deviation between the current command value input from the current detection value and the detection value of the winding current input from the current detection unit 57 becomes zero.

フィードバック処理部５８ａは、例えばＰＩ（比例積分）動作により、各相毎の電流指令値と巻線電流の検出値との偏差を制御増幅して、巻線電圧に対する電圧指令値を算出する。
ＤＵＴＹ演算部５８ｂは、フィードバック処理部５８ａにより算出された電圧指令値に応じて、スイッチング回路４１の各ハイ側トランジスタＵＨ，ＶＨ，ＷＨのオン／オフ状態を制御するパルスからなる各ゲート信号のデューティを算出する。
例えば、ＤＵＴＹ演算部５８ｂは、電圧指令値と、三角波等のキャリア信号とに基づくパルス幅変調により、各ゲート信号（つまり、ＰＷＭ信号）を生成し、各ゲート信号のデューティつまりオン／オフ状態の比率を算出する。そして、各ゲート信号およびデューティをＰＷＭ信号出力部５９に出力する。 The feedback processing unit 58a controls and amplifies the deviation between the current command value for each phase and the detected value of the winding current, for example, by a PI (proportional integration) operation, and calculates a voltage command value for the winding voltage.
The DUTY calculation unit 58b is configured to change the duty of each gate signal including pulses that control the on / off states of the high-side transistors UH, VH, and WH of the switching circuit 41 in accordance with the voltage command value calculated by the feedback processing unit 58a. Is calculated.
For example, the DUTY calculation unit 58b generates each gate signal (that is, PWM signal) by pulse width modulation based on the voltage command value and a carrier signal such as a triangular wave, and the duty of each gate signal, that is, the on / off state of the gate signal. Calculate the ratio. Each gate signal and duty are output to the PWM signal output unit 59.

ＰＷＭ信号出力部５９は、通電タイミング出力部５６から入力される進角および通電角に基づき、電流制御部５８から入力される各ハイ側トランジスタＵＨ，ＶＨ，ＷＨのオン／オフ状態を制御するパルスからなる各ゲート信号を、各ハイ側トランジスタＵＨ，ＶＨ，ＷＨのゲートに出力する。
各ハイ側トランジスタＵＨ，ＶＨ，ＷＨに出力されるゲート信号は、例えば進角および通電角に応じた通電区間において、オンデューティがＤＵＴＹ演算部５８ｂにより算出された値（つまり、電圧指令値に応じた値）とされている。 The PWM signal output unit 59 is a pulse that controls the on / off states of the high-side transistors UH, VH, and WH input from the current control unit 58 based on the advance angle and the energization angle input from the energization timing output unit 56. Are output to the gates of the high-side transistors UH, VH, and WH.
The gate signals output to the high-side transistors UH, VH, and WH are, for example, values in which the on-duty is calculated by the DUTY calculation unit 58b in the energization interval corresponding to the advance angle and the energization angle (that is, according to the voltage command value). Value).

本実施形態によるモータ制御装置１０は上記構成を備えており、次に、このモータ制御装置１０の動作について添付図面を参照しながら説明する。   The motor control device 10 according to the present embodiment has the above-described configuration. Next, the operation of the motor control device 10 will be described with reference to the accompanying drawings.

例えば図４に示すように、ＳＲモータ１１の各相毎にステータ側突極３１ｂとロータ側突極３３ｂとの対向配置状態に応じて変化する各励磁コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗのインダクタンス（巻線インダクタンス）に基づき、先ず、ステータ側突極３１ｂとロータ側突極３３ｂとの周方向での重なり量が増大し始める位相に対応する巻線インダクタンスの増大開始位相θｓから、通電タイミング出力部５６から出力される進角ａだけ進角側にずれた通電開始位相θａと、巻線インダクタンスの低下開始位相θｅよりも進角側であって、通電開始位相θａから通電角ｂだけ遅角側の通電終了位相θｂとが設定される。   For example, as shown in FIG. 4, for each phase of the SR motor 11, the inductances (windings) of the exciting coils Lu, Lv, and Lw that change in accordance with the opposing arrangement state of the stator side salient pole 31b and the rotor side salient pole 33b. First, from the energization timing output unit 56, from the winding inductance increase start phase θs corresponding to the phase at which the amount of overlap in the circumferential direction between the stator side salient pole 31b and the rotor side salient pole 33b starts to increase. The energization start phase θa shifted to the advance side by the advance angle a that is output and the energization side that is more advanced than the decrease start phase θe of the winding inductance and that is delayed from the energization start phase θa by the energization angle b. An end phase θb is set.

そして、通電開始位相θａから通電終了位相θｂまでの通電区間に亘って、各トランジスタＵＨ，ＵＬ，ＶＨ，ＶＬ，ＷＨ，ＷＬのゲートに入力されるゲート信号に応じて、ＳＲモータ１１の各相に対する通電が行われる。
この通電において、電圧指令値に応じたオンデューティでオン／オフ状態が制御される各ハイ側トランジスタＵＨ，ＶＨ，ＷＨに対しては、例えば通電開始位相θａ近傍等の相対的に電圧指令値が大きい状態、つまり目標出力に応じた電流指令値と実際にＳＲモータ１１に通電される巻線電流の検出値との偏差が相対的に大きい状態（例えば、図４に示す通電開始位相θａから増大開始位相θｓに亘る通電区間等）では、オンデューティが相対的に大きい値となる。
そして、電流指令値と巻線電流の検出値との偏差が相対的に小さくなり、巻線電流の検出値が電流指令値（例えば、図４に示す電流値Ｉａ等）にほぼ収束する状態（例えば、図４に示す増大開始位相θｓ以降の通電区間等）では、この収束状態を維持するようにして、オンデューティが相対的に小さな値となる。 Then, over the energization section from the energization start phase θa to the energization end phase θb, each phase of the SR motor 11 according to the gate signal input to the gate of each transistor UH, UL, VH, VL, WH, WL. Is energized.
In this energization, for each high-side transistor UH, VH, WH whose on / off state is controlled with an on-duty according to the voltage command value, a voltage command value, for example, near the energization start phase θa is relatively set. A large state, that is, a state in which the deviation between the current command value corresponding to the target output and the detected value of the winding current that is actually energized to the SR motor 11 is relatively large (for example, increased from the energization start phase θa shown in FIG. In the energization section over the start phase θs), the on-duty is a relatively large value.
Then, the deviation between the current command value and the detected value of the winding current becomes relatively small, and the detected value of the winding current almost converges to the current command value (for example, the current value Ia shown in FIG. 4) ( For example, in the energization section after the increase start phase θs shown in FIG. 4, the on-duty becomes a relatively small value so as to maintain this convergence state.

この実施の形態に係るモータ制御装置１０によれば、電流指令値および回転数に応じた進角および通電角によって通電開始位相θａおよび通電終了位相θｂを設定すると共に、巻線電流のフィードバック制御を行うことから、巻線インダクタンスの変化に応じた駆動トルク発生区間（例えば、図４に示す増大開始位相θｓから低下開始位相θｅに亘る通電区間等）に到達するまでの間に、巻線電流の検出値を所望の電流指令値に収束させることができる。
これにより、例えば図４に示す比較例のように、単に、目標出力に応じたオンデューティによって、いわばオープンループの制御で各ハイ側トランジスタＵＨ，ＶＨ，ＷＨのオン／オフ状態が制御される場合には、駆動トルク発生区間においても所望の巻線電流をＳＲモータ１１に通電させることができずに、目標出力に応じた所望の駆動トルクを確保することができなくなる虞があることに対して、この実施の形態（例えば図４に示す実施例）によれば、駆動トルク発生区間の全域に亘って所望の駆動トルクを適切に出力させることができる。 According to the motor control device 10 according to this embodiment, the energization start phase θa and the energization end phase θb are set by the advance angle and energization angle corresponding to the current command value and the rotation speed, and the winding current feedback control is performed. From when the winding current is reached until the drive torque generation interval (for example, the energization interval extending from the increase start phase θs to the decrease start phase θe shown in FIG. 4) according to the change in winding inductance is reached. The detected value can be converged to a desired current command value.
As a result, for example, as in the comparative example shown in FIG. 4, the on / off state of each high-side transistor UH, VH, WH is simply controlled by the open-loop control according to the on-duty according to the target output. In other words, there is a possibility that a desired winding current cannot be supplied to the SR motor 11 even in the drive torque generation section, and a desired drive torque corresponding to the target output cannot be secured. According to this embodiment (for example, the example shown in FIG. 4), it is possible to appropriately output a desired driving torque over the entire driving torque generating section.

上述したように、本実施形態によるスイッチトリラクタンスモータの制御装置１０によれば、電流指令値および回転数に応じた進角および通電角によってＳＲモータ１１の各相に対する通電を行うと共に、電流指令値に基づき巻線電流のフィードバック制御を行うことから、装置構成が複雑化することを抑制しつつ所望の目標出力を適切に確保することができる。
しかも、進角および通電角は電流指令値（つまり目標出力）に比例して変化することから、ＳＲモータ１１の操作性を向上させることができると共に、例えば電流指令値が相対的に小さい場合であっても、進角および通電角が過剰に大きな値となってしまうことを防止することができる。これにより、例えば図５に示すように、電流指令値が相対的に小さい場合に進角および通電角が過剰に大きな値となる比較例では、ＳＲモータ１１の各相電流Ｉｕ，Ｉｖ、Ｉｗの立ち上がりに過剰なオーバーシュートが発生してしまうことに対して、この実施の形態（例えば図５に示す実施例）によれば、各相電流Ｉｕ，Ｉｖ、Ｉｗの立ち上がりでのオーバーシュートの発生を抑制することができる。 As described above, according to the switched reluctance motor control device 10 according to the present embodiment, the SR motor 11 is energized by the advance angle and the energization angle corresponding to the current command value and the rotation speed, and the current command Since the feedback control of the winding current is performed based on the value, it is possible to appropriately ensure a desired target output while suppressing the complexity of the device configuration.
Moreover, since the advance angle and the energization angle change in proportion to the current command value (that is, the target output), the operability of the SR motor 11 can be improved and, for example, when the current command value is relatively small. Even if it exists, it can prevent that an advance angle and an energization angle become an excessively large value. Thus, for example, as shown in FIG. 5, in the comparative example in which the advance angle and the energization angle are excessively large when the current command value is relatively small, the phase currents Iu, Iv, Iw of the SR motor 11 are In contrast to the excessive overshoot occurring at the rise, according to this embodiment (for example, the example shown in FIG. 5), the occurrence of overshoot at the rise of each phase current Iu, Iv, Iw is prevented. Can be suppressed.

本発明の実施の形態に係るスイッチトリラクタンスモータの制御装置の構成図である。It is a block diagram of the control apparatus of the switched reluctance motor which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る進角マップを示すグラフ図である。It is a graph which shows the advance angle map which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る通電角マップを示すグラフ図である。It is a graph which shows the conduction angle map which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る実施例での巻線インダクタンスと巻線電圧と巻線電流との変化、および、比較例での巻線電圧と巻線電流との変化を示す図である。It is a figure which shows the change of the winding inductance in the Example which concerns on embodiment of this invention, winding voltage, and winding current, and the change of the winding voltage and winding current in a comparative example. 本発明の実施の形態に係る実施例および比較例での各相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの変化を示す図である。It is a figure which shows the change of each phase current Iu, Iv, Iw in the Example and comparative example which concern on embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１０ モータ制御装置
１１ スイッチトリラクタンスモータ（ＳＲモータ）
１２ 駆動装置（通電切換手段）
５１ 電流指令値演算部（目標出力設定手段、電流指令値生成手段）
５３ 回転速度演算部（回転速度検出手段）
５５ 制御マップ記憶部（通電状態設定手段）
５７ 電流検出部（電流検出手段）
５８ａ フィードバック処理部
５８ｂ ＤＵＴＹ演算部（パルス幅変調信号生成手段） 10 Motor controller 11 Switched reluctance motor (SR motor)
12 Drive unit (energization switching means)
51 Current command value calculation unit (target output setting means, current command value generation means)
53 Rotational speed calculation unit (rotational speed detection means)
55 Control map storage unit (energization state setting means)
57 Current detection unit (current detection means)
58a Feedback processing unit 58b DUTY calculation unit (pulse width modulation signal generation means)

Claims (1)

スイッチトリラクタンスモータの目標出力を設定する目標出力設定手段と、前記スイッチトリラクタンスモータの回転速度を検出する回転速度検出手段と、
前記目標出力設定手段により設定された前記目標出力および前記回転速度検出手段により検出された前記回転速度に応じて、前記スイッチトリラクタンスモータへの通電に対する通電角および進角を設定する通電状態設定手段と、
前記目標出力に応じた電流指令値を生成する電流指令値生成手段と、
前記スイッチトリラクタンスモータに通電される電流を検出する電流検出手段と、
前記電流指令値生成手段により生成された前記電流指令値と前記電流検出手段により検出された電流検出値との偏差に基づき、パルス幅変調信号を生成するパルス幅変調信号生成手段と、
前記通電状態設定手段により設定された前記通電角および前記進角と、前記パルス幅変調信号生成手段により生成された前記パルス幅変調信号とに応じて、前記スイッチトリラクタンスモータへの通電状態を順次切り換える通電切換手段と、
前記目標出力に応じた前記電流指令値と前記回転速度と前記通電角および前記進角との所定の対応関係を示すマップを記憶するマップ記憶手段と、
を備え、
前記パルス幅変調信号生成手段は、前記電流指令値と前記電流検出値との偏差による電圧指令値の大きさに応じたオンデューティを有する前記パルス幅変調信号を生成し、
前記マップ記憶手段は、前記所定の対応関係を示すマップとして、前記目標出力に比例する前記通電角および前記進角のマップを記憶しており、
前記通電状態設定手段は、前記マップ記憶手段に記憶された前記マップを検索して、前記目標出力に比例する前記通電角および前記進角を設定することを特徴とするスイッチトリラクタンスモータの制御装置。 Target output setting means for setting a target output of the switched reluctance motor; rotational speed detection means for detecting the rotational speed of the switched reluctance motor;
Energization state setting means for setting an energization angle and an advance angle for energization to the switched reluctance motor according to the target output set by the target output setting means and the rotation speed detected by the rotation speed detection means. When,
Current command value generating means for generating a current command value according to the target output;
Current detecting means for detecting a current supplied to the switched reluctance motor;
A pulse width modulation signal generation means for generating a pulse width modulation signal based on a deviation between the current command value generated by the current command value generation means and the current detection value detected by the current detection means;
In accordance with the energization angle and the advance angle set by the energization state setting means and the pulse width modulation signal generated by the pulse width modulation signal generation means, the energization state to the switched reluctance motor is sequentially changed Energization switching means for switching ,
Map storage means for storing a map indicating a predetermined correspondence relationship between the current command value according to the target output, the rotation speed, the energization angle, and the advance angle;
With
The pulse width modulation signal generating means generates the pulse width modulation signal having an on-duty according to a magnitude of a voltage command value due to a deviation between the current command value and the current detection value ,
The map storage means stores a map of the energization angle and the advance angle proportional to the target output as a map indicating the predetermined correspondence relationship,
The energization state setting means searches the map stored in the map storage means, and sets the energization angle and the advance angle proportional to the target output, and a control device for a switched reluctance motor .
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