JP5444983B2 - Rotating machine control device - Google Patents

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Description

本発明は、直流電源の正極および負極を回転機の端子に選択的に接続するスイッチング素子を備える電力変換回路を操作することで前記回転機の制御量を制御するに際し、前記回転機の電気角周波数とは相違する周波数を有して且つ任意の位相角を有する電圧および該位相角と180度相違する位相角を有する電圧が周期的に切り替わる周波数信号を前記電力変換回路の出力電圧に重畳し、該重畳によって前記回転機を実際に伝播する電流信号に基づき、前記回転機の回転角度を推定する回転機の制御装置に関する。   The present invention provides an electrical angle of the rotating machine when controlling a control amount of the rotating machine by operating a power conversion circuit including a switching element that selectively connects a positive electrode and a negative electrode of a DC power source to a terminal of the rotating machine. A voltage having a frequency different from the frequency and having an arbitrary phase angle and a frequency signal in which a voltage having a phase angle different from the phase angle by 180 degrees is periodically switched are superimposed on the output voltage of the power conversion circuit. The present invention relates to a control device for a rotating machine that estimates a rotation angle of the rotating machine based on a current signal that is actually propagated through the rotating machine by the superposition.

この種の制御装置としては、例えば下記特許文献1に見られるように、3相電動機の推定d軸の正方向および負方向に交互に電圧を印加した際に電動機に実際に伝播する電流信号に基づき電動機の電気角を推定するものも提案されている(段落「0038」)。   As this type of control device, for example, as shown in Patent Document 1 below, when a voltage is alternately applied in the positive and negative directions of the estimated d-axis of a three-phase motor, a current signal that is actually propagated to the motor is used. There has also been proposed a method for estimating the electric angle of an electric motor (paragraph “0038”).

特許第3454212号公報Japanese Patent No. 3454212

ただし、上記のように電気角検出用の電圧を印加する場合、この電圧の印加によって可聴周波数帯域のノイズ(騒音)が生じる。このため、騒音が嫌われる状況下にあっては、電動機のセンサレス制御として上記技術を適用することが避けられる傾向にある。   However, when the voltage for electrical angle detection is applied as described above, noise in the audible frequency band is generated by the application of this voltage. For this reason, in the situation where noise is disliked, it tends to be avoided to apply the above technique as sensorless control of an electric motor.

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、回転機の電気角周波数とは相違する周波数を有して且つ任意の位相角を有する電圧および該位相角と180度相違する位相角を有する電圧が周期的に切り替わる周波数信号を前記電力変換回路の出力電圧に重畳し、該重畳によって前記回転機を実際に伝播する電流信号に基づき、前記回転機の回転角度を推定するに際し、騒音を好適に低減することのできる回転機の制御装置を提供することにある。   The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a voltage having a frequency different from the electrical angle frequency of the rotating machine and having an arbitrary phase angle, and the phase angle 180. A frequency signal at which voltages having different phase angles are periodically switched is superimposed on the output voltage of the power conversion circuit, and the rotation angle of the rotating machine is determined based on a current signal that is actually propagated through the rotating machine by the superposition. It is an object of the present invention to provide a control device for a rotating machine that can suitably reduce noise when estimating.

以下、上記課題を解決するための手段、およびその作用効果について記載する。   Hereinafter, means for solving the above-described problems and the operation and effect thereof will be described.

構成1は、突極性を有する回転機の端子に直流電源の正極および負極を選択的に接続するスイッチング素子を備える電力変換回路を操作することで前記回転機の制御量を制御するに際し、前記回転機の電気角周波数とは相違する周波数を有して且つ任意の位相角を有する電圧および該位相角と180度相違する位相角を有する電圧が周期的に切り替わる周波数信号を前記電力変換回路の出力電圧に重畳し、該重畳によって前記回転機を実際に伝播する電流信号に基づき、前記回転機の回転角度を推定する回転機の制御装置において、前記周波数信号の操作によって、前記実際に伝播する電流信号の変化速度を制限する制限手段を備えることを特徴とする。 In the configuration 1 , when the control amount of the rotating machine is controlled by operating a power conversion circuit including a switching element that selectively connects a positive electrode and a negative electrode of a DC power source to a terminal of the rotating machine having saliency, The power converter circuit outputs a voltage signal having a frequency different from the electrical angle frequency of the machine and having an arbitrary phase angle and a frequency signal periodically switching a voltage having a phase angle different from the phase angle by 180 degrees. In the controller for a rotating machine that estimates the rotation angle of the rotating machine based on a current signal that is superimposed on the voltage and that is actually propagated through the rotating machine, the current that is actually propagated by operating the frequency signal Limiting means for limiting the rate of change of the signal is provided.

上記発明では、制限手段を備えることで、回転機を流れる電流の変化速度を低下させることができ、ひいては周波数信号の重畳に起因した騒音を好適に抑制することができる。   In the above invention, by providing the limiting means, the rate of change of the current flowing through the rotating machine can be reduced, and as a result, noise caused by the superposition of frequency signals can be suitably suppressed.

構成2は、構成1または2において、前記制限手段は、前記任意の位相角を有する電圧としての複数のパルスと前記180度相違する位相角を有する電圧としての複数のパルスとを周期的に切り替える手段であることを特徴とする。 In Configuration 2 , in Configuration 1 or 2 , the limiting unit periodically switches between the plurality of pulses as the voltage having the arbitrary phase angle and the plurality of pulses as the voltage having the phase angle different by 180 degrees. It is a means.

上記発明では、任意の位相角を有する電圧と、180度相違する位相角を有する電圧とのそれぞれを複数のパルスとすることで、これら一対の電圧の平均値を低減することができる。このため、これら一対の電圧によって回転機を実際に伝播する電流の変化速度を低下させることができる。   In the above invention, the average value of the pair of voltages can be reduced by making each of a voltage having an arbitrary phase angle and a voltage having a phase angle different by 180 degrees into a plurality of pulses. For this reason, the speed of change of the current actually propagated through the rotating machine can be reduced by the pair of voltages.

構成3は、構成1において、前記直流電源は、前記電力変換回路の入力電圧を可変とするためのコンバータの出力端子であり、前記制限手段は、前記コンバータを操作することで、前記回転機の制御量を制御するために前記回転機に印加する電圧である制御用電圧および前記任意の位相角を有する電圧の合成電圧と前記制御用電圧および前記180度相違する位相角を有する電圧の合成電圧とのうちの大きい方の値を前記電力変換回路の入力電圧から減算した値が規定値以下となるように前記入力電圧を制限することを特徴とする。 Configuration 3 is the configuration 1 , wherein the DC power supply is an output terminal of a converter for making the input voltage of the power conversion circuit variable, and the limiting means operates the converter to A control voltage, which is a voltage applied to the rotating machine to control a control amount, and a composite voltage of the voltage having the arbitrary phase angle, and a composite voltage of the control voltage and the voltage having a phase angle different from the 180 degrees. The input voltage is limited so that a value obtained by subtracting the larger one of the values from the input voltage of the power conversion circuit is equal to or less than a specified value.

上記電力変換回路は、その出力電圧の平均値を可変とすることができるものであるものの、瞬間的な電圧は入力電圧に依存する。そして、この入力電圧が大きいほど、インバータの出力電圧の変化によって回転機を流れる電流の変化速度が大きくなる。この点、上記発明では、入力電圧を制限することで、上記実際に伝播する電流信号の変化速度を制限することができる。   Although the power conversion circuit can vary the average value of its output voltage, the instantaneous voltage depends on the input voltage. And the change rate of the electric current which flows through a rotary machine with the change of the output voltage of an inverter becomes large, so that this input voltage is large. In this regard, in the above invention, by limiting the input voltage, it is possible to limit the rate of change of the actually propagated current signal.

構成4は、構成3において、前記制限手段は、前記制御用電圧および前記任意の位相角を有する電圧の合成電圧と前記制御用電圧および前記180度相違する位相角を有する電圧の合成電圧とのうちの大きい方と前記電力変換回路の入力電圧を一致させるように前記コンバータを操作することを特徴とする。 In the configuration 4 , in the configuration 3 , the limiting unit is configured such that the control voltage and the combined voltage of the voltage having the arbitrary phase angle are combined with the combined voltage of the control voltage and the voltage having the phase angle different from the 180 degrees. The converter is operated so that the larger one of them and the input voltage of the power conversion circuit are matched.

上記発明によれば、制御量の制御性の低下を回避しつつも電流信号の変化速度を極力低減することができる。   According to the above invention, the change rate of the current signal can be reduced as much as possible while avoiding a decrease in controllability of the control amount.

構成5は、構成3または4において、前記制御量を制御するための指令電圧を設定する手段と、前記設定された指令電圧に前記周波数信号を重畳したもののノルムを算出する手段とを更に備え、前記制限手段は、前記算出されるノルムを入力として前記コンバータを操作することを特徴とする。 The configuration 5 further includes means for setting a command voltage for controlling the control amount in the configuration 3 or 4 , and means for calculating a norm of the frequency signal superimposed on the set command voltage, The limiting means operates the converter with the calculated norm as an input.

上記ノルムは、制御用電圧および前記任意の位相角を有する電圧の合成電圧と制御用電圧および前記180度相違する位相角を有する電圧の合成電圧とを表現するものとなる。このため、合成電圧の大きい方に基づいて入力電圧を制限する処理を、適切な入力パラメータに基づき行うことができる。   The norm represents a combined voltage of the control voltage and the voltage having the arbitrary phase angle and a combined voltage of the control voltage and the voltage having the phase angle different from the 180 degrees. For this reason, the process which restrict | limits an input voltage based on the one with a larger synthetic | combination voltage can be performed based on an appropriate input parameter.

構成6は、構成3または4において、前記制限手段は、前記回転機の電気角速度および前記回転機のトルクの少なくとも一方を入力として前記コンバータを操作することを特徴とする。 Configuration 6 is characterized in that, in Configuration 3 or 4 , the limiting means operates the converter with at least one of an electrical angular velocity of the rotating machine and a torque of the rotating machine as an input.

上記電気角速度およびトルクは、いずれも回転機に印加される電圧と相関を有するパラメータである。上記発明では、この点に鑑み、これらパラメータの少なくとも一方を、合成電圧の大きい方に基づいて入力電圧を制限する処理の入力とする。   The electrical angular velocity and torque are parameters that have a correlation with the voltage applied to the rotating machine. In the above invention, in view of this point, at least one of these parameters is used as an input of a process for limiting the input voltage based on the higher composite voltage.

構成7は、構成1〜6のいずれか1つにおいて、前記制限手段は、前記周波数信号の重畳に伴って生じる音声信号の検出値を許容範囲内とすべく前記回転機を実際に伝播する電流信号の変化速度を制限することを特徴とする。 According to Configuration 7 , in any one of Configurations 1 to 6 , the limiting means is a current that is actually propagated through the rotating machine so that a detected value of the audio signal generated by the superposition of the frequency signal is within an allowable range. It is characterized by limiting the rate of change of the signal.

上記発明では、音声信号をフィードバック制御することで、音声信号が過度に大きくなることを確実に回避することができる。   In the said invention, it can avoid reliably that an audio | voice signal becomes large excessively by carrying out feedback control of an audio | voice signal.

第1の実施形態にかかるシステム構成図。1 is a system configuration diagram according to a first embodiment. FIG. 同実施形態にかかるモータジェネレータの断面構成を示す構成図。The block diagram which shows the cross-sectional structure of the motor generator concerning the embodiment. 同実施形態にかかる電源電圧の設定手法を示す図。The figure which shows the setting method of the power supply voltage concerning the embodiment. 同実施形態の効果を示す図。The figure which shows the effect of the same embodiment. 同実施形態の効果を説明するための図。The figure for demonstrating the effect of the embodiment. 第2の実施形態にかかるシステム構成図。The system block diagram concerning 2nd Embodiment. 第3の実施形態にかかるシステム構成図。The system block diagram concerning 3rd Embodiment. 第4の実施形態にかかるシステム構成図。The system block diagram concerning 4th Embodiment. 第5の実施形態にかかるシステム構成図。The system block diagram concerning 5th Embodiment. 同実施形態にかかる電源電圧の設定手法を示す図。The figure which shows the setting method of the power supply voltage concerning the embodiment. 第6の実施形態にかかる電圧印加手法を示す図。The figure which shows the voltage application method concerning 6th Embodiment.

(第1の実施形態)
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に搭載される回転機の制御装置に適用した第1の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
(First embodiment)
A first embodiment in which a rotating machine control device according to the present invention is applied to a rotating machine control device mounted on a hybrid vehicle will be described below with reference to the drawings.

図1に、本実施形態にかかる制御システムの全体構成を示す。   FIG. 1 shows an overall configuration of a control system according to the present embodiment.

図示されるモータジェネレータ10は、埋め込み磁石同期モータ(IPMSM)である。すなわち、図2に示すように、モータジェネレータ10のロータ10aは、鉄のボディに永久磁石が埋め込まれて構成されている。   The illustrated motor generator 10 is an embedded magnet synchronous motor (IPMSM). That is, as shown in FIG. 2, the rotor 10a of the motor generator 10 is configured by embedding a permanent magnet in an iron body.

先の図1に示されるように、モータジェネレータ10を実際に流れる相電流(U相の実電流iu、V相の実電流ivおよびW相の実電流iw)は、αβ変換部20によって、固定2次元座標系(αβ座標系)の電流(α軸上の実電流iαおよびβ軸上の実電流iβ)に変換される。α軸上の実電流iαはローパスフィルタ22によって、またβ軸上の実電流iβはローパスフィルタ24によって、それぞれ高調波成分が除去された後、dq変換部26に取り込まれる。これらローパスフィルタ22,24の出力としてのモータジェネレータ10を実際に流れるαβ軸上の電流は、dq変換部26によって、回転2次元座標系の電流、すなわちd軸およびq軸の電流ベクトル成分に変換される。この変換に際しては、モータジェネレータ10の出力軸の電気角θが用られる。   As shown in FIG. 1, the phase currents (U-phase actual current iu, V-phase actual current iv, and W-phase actual current iw) that actually flow through motor generator 10 are fixed by αβ converter 20. It is converted into a current in a two-dimensional coordinate system (αβ coordinate system) (actual current iα on the α axis and actual current iβ on the β axis). The real current iα on the α-axis is taken in by the low-pass filter 22 and the real current iβ on the β-axis is taken into the dq conversion unit 26 after the harmonic components are removed by the low-pass filter 24, respectively. The current on the αβ axis that actually flows through the motor generator 10 as the output of these low-pass filters 22 and 24 is converted by the dq converter 26 into current in the rotating two-dimensional coordinate system, that is, current vector components of the d-axis and q-axis. Is done. In this conversion, the electrical angle θ of the output shaft of the motor generator 10 is used.

一方、指令電流設定部28では、モータジェネレータ10に対する制御量(トルク)の指令値(要求トルクTr)に基づき、d軸上での指令電流idrおよびq軸上での指令電流iqrが設定される。そして、d軸上の指令電流idrと実電流idとの差が偏差算出部30によって算出され、q軸上の指令電流iqrと実電流iqとの差が偏差算出部32によって算出される。そして、電流制御器34では、偏差算出部30,32の出力に基づき、d軸上での指令電圧vdrおよびq軸上での指令電圧vqrが算出される。この算出処理は、基本的には、d軸上での実電流idの指令電流idrへのフィードバック制御のための操作量、およびq軸上での実電流iqの指令電流iqrへのフィードバック制御のための操作量の算出処理となる。このフィードバック制御は、例えば比例積分制御とすればよい。詳しくは、この際、電気角速度ωを入力とし、非干渉制御や誘起電圧補償処理によるフィードフォワード制御のための操作量が算出され、これとフィードバック制御のための操作量との和として指令電圧vdr,vqrが算出される。   On the other hand, the command current setting unit 28 sets the command current idr on the d-axis and the command current iqr on the q-axis based on the command value (requested torque Tr) of the control amount (torque) for the motor generator 10. . Then, the difference between the command current idr on the d axis and the actual current id is calculated by the deviation calculating unit 30, and the difference between the command current iqr on the q axis and the actual current iq is calculated by the deviation calculating unit 32. The current controller 34 calculates the command voltage vdr on the d-axis and the command voltage vqr on the q-axis based on the outputs of the deviation calculation units 30 and 32. This calculation process basically includes an operation amount for feedback control of the actual current id to the command current idr on the d axis, and feedback control of the actual current iq to the command current iqr on the q axis. Therefore, the operation amount calculation process is performed. This feedback control may be proportional integral control, for example. Specifically, at this time, the electric angular velocity ω is input, an operation amount for feedforward control by non-interference control or induced voltage compensation processing is calculated, and the command voltage vdr is calculated as the sum of this and the operation amount for feedback control. , Vqr are calculated.

上記指令電圧vdr、vqrは、αβ変換部36において、α軸上での指令電圧vαrとβ軸上での指令電圧vβrとに変換される。この変換に際しては、電気角θが用いられる。   The command voltages vdr and vqr are converted into a command voltage vαr on the α axis and a command voltage vβr on the β axis in the αβ conversion unit 36. For this conversion, the electrical angle θ is used.

そして、3相変換部42において、α軸上の指令電圧vαrに応じた加算器38の出力と、β軸上の指令電圧vβrに応じた加算器40の出力とが、U相の指令電圧vur、V相の指令電圧vvr、およびW相の指令電圧vwrに変換される。   In the three-phase conversion unit 42, the output of the adder 38 corresponding to the command voltage vαr on the α axis and the output of the adder 40 corresponding to the command voltage vβr on the β axis are the U-phase command voltage vur. , V-phase command voltage vvr, and W-phase command voltage vwr.

これら指令電圧vur、vvr,vwrに基づき、PWM処理部44では、指令電圧vur、vvr,vwrをモータジェネレータ10に印加するためのインバータ50の操作信号が生成される。この処理は、指令電圧vur、vvr,vwrのそれぞれと、キャリアとの大小比較に応じて、インバータ50のスイッチング素子SWをオン操作する信号およびオフ操作する信号を生成する処理である。ここで、キャリアの変動幅は、インバータ50の入力電圧(電源電圧VDC)とされる。このため、この処理は、インバータ50の入力電圧を入力として行われる。ここで、インバータ50は、一対の入力端子とモータジェネレータ10の端子とを選択的に接続するスイッチング素子SWを複数備えて構成されるものであり、スイッチング素子SWの操作によって入力直流電圧から擬似正弦波電圧等の交流出力電圧を生成するものである。本実施形態では、インバータ50は、高電圧バッテリ52の電圧を昇圧するコンバータ54に接続されている。ちなみに、上記電源電圧VDCは、電圧センサ56によって検出される。   Based on the command voltages vur, vvr, and vwr, the PWM processing unit 44 generates an operation signal for the inverter 50 for applying the command voltages vur, vvr, and vwr to the motor generator 10. This process is a process for generating a signal for turning on and off a switching element SW of the inverter 50 in accordance with a comparison between each of the command voltages vur, vvr, and vwr and the carrier. Here, the fluctuation range of the carrier is the input voltage (power supply voltage VDC) of the inverter 50. For this reason, this process is performed using the input voltage of the inverter 50 as an input. Here, the inverter 50 includes a plurality of switching elements SW that selectively connect a pair of input terminals and the terminals of the motor generator 10, and the pseudo sine is derived from the input DC voltage by the operation of the switching elements SW. An AC output voltage such as a wave voltage is generated. In the present embodiment, the inverter 50 is connected to a converter 54 that boosts the voltage of the high voltage battery 52. Incidentally, the power supply voltage VDC is detected by the voltage sensor 56.

次に、本実施形態にかかるモータジェネレータ10の電気角θの取得にかかる処理について説明する。なお、図1には、モータジェネレータ10の回転速度が低い領域における電気角θの取得に関する処理を示しており、高回転速度領域における電気角θの取得に関する処理については記載していない。高回転速度領域においては、例えば誘起電圧に基づき電気角θを推定する手法等を採用すればよい。   Next, processing related to acquisition of the electrical angle θ of the motor generator 10 according to the present embodiment will be described. FIG. 1 shows processing related to acquisition of the electrical angle θ in the region where the rotational speed of the motor generator 10 is low, and does not describe processing related to acquisition of the electrical angle θ in the high rotational speed region. In the high rotation speed region, for example, a method of estimating the electrical angle θ based on the induced voltage may be employed.

本実施形態では、モータジェネレータ10を駆動する際、モータジェネレータ10の電気角の回転周期よりも短い周期を有して且つd軸正方向と負方向との間で振動する高周波電圧をインバータ50の出力に重畳する。換言すれば、上記指令電流idr,iqrに応じて実際にモータジェネレータ10を流れる電流の周期よりも短い周期の高周波電圧を重畳する。具体的には、上記高周波電圧は、PWM処理部44におけるキャリア信号の周期と同一の周期を有する信号とする。詳しくは、例えば、上記キャリアをその漸増速度と漸減速度とが等しい3角波信号とし、その漸増期間と漸減期間とに、d軸の正方向の電圧とd軸の負方向の電圧とが割り振られた信号を高周波電圧とすればよい。   In the present embodiment, when the motor generator 10 is driven, a high-frequency voltage having a cycle shorter than the rotation angle of the electrical angle of the motor generator 10 and oscillating between the d-axis positive direction and the negative direction is applied to the inverter 50. Superimpose on output. In other words, a high frequency voltage having a cycle shorter than the cycle of the current actually flowing through the motor generator 10 is superimposed according to the command currents idr and iqr. Specifically, the high frequency voltage is a signal having the same period as the period of the carrier signal in the PWM processing unit 44. Specifically, for example, the carrier is a triangular wave signal having the same increasing speed and decreasing speed, and a positive voltage on the d-axis and a negative voltage on the d-axis are assigned to the increasing period and the decreasing period. The received signal may be a high frequency voltage.

上記高周波電圧の重畳によってモータジェネレータ10を実際に伝播する高周波信号(電流信号)に基づき、モータジェネレータ10の電気角θを算出する。これは、モータジェネレータ10が突極性を有することに鑑みてなされるものである。   The electrical angle θ of the motor generator 10 is calculated based on a high frequency signal (current signal) that is actually propagated through the motor generator 10 by the superposition of the high frequency voltage. This is done in view of the fact that the motor generator 10 has saliency.

具体的には、高周波電圧生成部66では、dq軸上にて表現された高周波電圧信号(vhd、0)を、αβ成分に変換して高周波電圧vhα、vhβとして出力する。これにより、高周波電圧vhαが、加算器38において上記αβ変換部36の出力する指令電圧vαrに加算され、高周波電圧vhβが、加算器40において上記αβ変換部36の出力する指令電圧vβrに加算される。このため、モータジェネレータ10には、指令電圧vαr、vβrに、それぞれ高周波電圧vhα、vhβが重畳された電圧が印加されることとなる。   Specifically, the high frequency voltage generation unit 66 converts the high frequency voltage signal (vhd, 0) expressed on the dq axis into αβ components and outputs them as high frequency voltages vhα and vhβ. As a result, the high frequency voltage vhα is added to the command voltage vαr output from the αβ conversion unit 36 in the adder 38, and the high frequency voltage vhβ is added to the command voltage vβr output from the αβ conversion unit 36 in the adder 40. The For this reason, the motor generator 10 is applied with voltages in which the high-frequency voltages vhα and vhβ are superimposed on the command voltages vαr and vβr, respectively.

一方、上記αβ変換部20の出力するα軸上の実電流iαはハイパスフィルタ60によって、また、上記αβ変換部20の出力するβ軸上の実電流iβはハイパスフィルタ62によって、それぞれ高調波電流成分が抽出される。そして、これらハイパスフィルタ60,62の出力と、上記高周波電圧vhα、vhβとを入力として、位置推定器64によって、電気角θが推定算出される。   On the other hand, the actual current iα on the α axis output from the αβ converter 20 is a harmonic current by the high-pass filter 60, and the actual current iβ on the β axis output from the αβ converter 20 is a harmonic current by the high-pass filter 62, respectively. Ingredients are extracted. The electrical angle θ is estimated and calculated by the position estimator 64 using the outputs of the high-pass filters 60 and 62 and the high-frequency voltages vhα and vhβ as inputs.

すなわち、上記モータジェネレータ10は、その構造上、d軸方向のインダクタンスが最小であり、q軸方向のインダクタンスが最大となっている。したがって、q軸方向よりもd軸方向の方が電流が流れやすいために、上記高周波電圧vhα、vhβを重畳する際、モータジェネレータ10を実際に伝播する高周波の電流信号は、d軸方向に偏向する。具体的には、推定されるd軸(推定d軸)が実際のd軸(実d軸)に対して進角している場合には、推定d軸方向に高周波電圧vhα、vhβを重畳する際、実際に伝播する電流信号の方向は、実d軸側に偏向するために、推定d軸に対して遅角側にずれる。また、推定d軸が実d軸に対して遅角している場合には、推定d軸方向に高周波電圧vhα、vhβを重畳する際、実際に伝播する電流信号の方向は、実d軸側に偏向するために、推定d軸に対して進角側にずれる。   That is, the motor generator 10 has a minimum inductance in the d-axis direction and a maximum inductance in the q-axis direction due to its structure. Accordingly, since current flows more easily in the d-axis direction than in the q-axis direction, when the high-frequency voltages vhα and vhβ are superimposed, the high-frequency current signal actually propagated through the motor generator 10 is deflected in the d-axis direction. To do. Specifically, when the estimated d-axis (estimated d-axis) is advanced with respect to the actual d-axis (real d-axis), the high-frequency voltages vhα and vhβ are superimposed in the estimated d-axis direction. At this time, the direction of the actually propagated current signal is deviated to the actual d-axis side, so that it is deviated from the estimated d-axis. When the estimated d-axis is retarded with respect to the actual d-axis, when the high-frequency voltages vhα and vhβ are superimposed on the estimated d-axis, the direction of the current signal that is actually propagated is the actual d-axis side. To deviate toward the estimated d-axis.

上記性質を利用すれば、d軸を推定算出することができ、ひいて電気角θを算出することができる。具体的には、例えば、高周波電圧vhα、vhβの位相角と、実際に伝播する電流信号の位相角とを算出し、これらの誤差をゼロとするように電気角θを推定すればよい。なお、上記電気角速度ωは、位置推定器64の出力する電気角θが速度算出部68によって微分演算されることで算出される。   If the above property is used, the d-axis can be estimated and calculated, and the electrical angle θ can be calculated. Specifically, for example, the phase angle of the high-frequency voltages vhα and vhβ and the phase angle of the actually propagated current signal may be calculated, and the electrical angle θ may be estimated so that these errors are zero. The electrical angular velocity ω is calculated by differentiating the electrical angle θ output from the position estimator 64 by the speed calculation unit 68.

ところで、上記高周波電圧vhα、vhβは、通常、「数百〜数kHz」である。このため、高周波電圧vhα、vhβを重畳することでモータジェネレータ10に流れる高周波の電流信号によって生じるノイズの周波数は、可聴周波数帯域のものとなる。このため、高周波電圧vhα、vhβを重畳することで生じる電流信号によって騒音が生じるおそれがある。   By the way, the high-frequency voltages vhα and vhβ are normally “several hundred to several kHz”. For this reason, the frequency of noise generated by the high-frequency current signal flowing in the motor generator 10 by superimposing the high-frequency voltages vhα and vhβ is in the audible frequency band. For this reason, there is a possibility that noise may be generated by a current signal generated by superimposing the high frequency voltages vhα and vhβ.

そこで本実施形態では、インバータ50の入力電圧(電源電圧VDC)を、モータジェネレータ10の制御量(ここではトルク)の制御性を低下させない範囲で極力制限することで、騒音の抑制を図る。これは、インバータIVの入力電圧が大きいほど、スイッチング素子SWのスイッチングの切り替えに起因した電流の変化速度が大きくなることに鑑みたものである。詳しくは、電源電圧変更器70を備え、加算器38,40の出力に応じてコンバータ54に対する出力電圧の指令値(電源電圧指令値VDCr)を可変設定する。   Therefore, in the present embodiment, the noise is suppressed by limiting the input voltage (power supply voltage VDC) of the inverter 50 as much as possible within a range in which the controllability (here, torque) of the motor generator 10 is not lowered. This is because the rate of change of current due to switching of the switching of the switching element SW increases as the input voltage of the inverter IV increases. Specifically, a power supply voltage changer 70 is provided, and an output voltage command value (power supply voltage command value VDCr) for the converter 54 is variably set according to the outputs of the adders 38 and 40.

ここで、電源電圧指令値VDCrは、制御量の制御用の電圧と高周波電圧vhα、vhβとの合成電圧のうちの大きい方と等しい大きさとする。すなわち、図3(b)のように、電源電圧VDCを、d軸の正方向および負方向のそれぞれを位相角とする高周波電圧ベクトルvh(+d)、vh(−d)と、制御量の制御用の電圧ベクトルvaとの和(2次元座標系における合成電圧ベクトル)からなる一対のベクトルのノルムのうちの大きい方に「8/3」の平方根を乗算した値に設定する。これは、制御量の制御用の電圧と高周波電圧とを印加する際の変調率を「1」とすることに対応する。   Here, the power supply voltage command value VDCr has a magnitude equal to the larger one of the combined voltages of the control amount control voltage and the high-frequency voltages vhα and vhβ. That is, as shown in FIG. 3B, the power supply voltage VDC is controlled by the high-frequency voltage vectors vh (+ d) and vh (−d) having phase angles in the positive and negative directions of the d-axis and the control amount. Is set to a value obtained by multiplying the larger one of the norm of a pair of vectors consisting of the sum (the combined voltage vector in the two-dimensional coordinate system) with the square voltage of “8/3”. This corresponds to setting the modulation factor at the time of applying the control voltage and the high-frequency voltage to “1”.

こうした設定によれば、インバータ50の入力電圧を必要最小限の電圧とすることができる。これに対し、図3(a)のように、上記合成電圧ベクトルのノルムの大きい方に「8/3」の平方根を乗算した値よりも電源電圧VDCの方が小さい場合、インバータIVの実際の出力電圧を上記合成電圧ベクトルとすることができないため、制御量の制御精度が低下する。一方、図3(c)のように、上記合成電圧ベクトルのノルムの大きい方に「8/3」の平方根を乗算した値よりも電源電圧VDCの方が大きい場合、インバータ50の入力電圧が過度に大きくなることに起因して、モータジェネレータ10を流れる電流の変化速度が大きくなり、騒音が大きくなるおそれがある。   According to such setting, the input voltage of the inverter 50 can be set to the minimum necessary voltage. On the other hand, as shown in FIG. 3A, when the power supply voltage VDC is smaller than the value obtained by multiplying the larger norm of the combined voltage vector by the square root of “8/3”, the actual voltage of the inverter IV is reduced. Since the output voltage cannot be the combined voltage vector, the control accuracy of the control amount is lowered. On the other hand, as shown in FIG. 3C, when the power supply voltage VDC is larger than the value obtained by multiplying the larger norm of the combined voltage vector by the square root of “8/3”, the input voltage of the inverter 50 is excessive. As a result, the change rate of the current flowing through the motor generator 10 increases, and noise may increase.

図4に、本実施形態の効果を従来例と対比しつつ示す。   FIG. 4 shows the effect of this embodiment in comparison with the conventional example.

電源電圧VDCを「20V」とする本実施形態の場合、電源電圧VDCを「100V」とする従来例と比較して電流の変化速度を低下させることができる。このため、電流のフーリエ成分(電流FFT)のうちの高調波成分が従来例の場合と比較して本実施形態においては格段に抑制される。ちなみに、図4では、従来例の電流波形を矩形波近似するとともに、本実施形態の電流波形を三角波近似した場合のフーリエ級数展開を用いている。   In the present embodiment in which the power supply voltage VDC is “20 V”, the current change rate can be reduced as compared with the conventional example in which the power supply voltage VDC is “100 V”. For this reason, the harmonic component of the Fourier component (current FFT) of the current is significantly suppressed in the present embodiment as compared with the conventional example. Incidentally, in FIG. 4, the current waveform of the conventional example is approximated by a rectangular wave, and the Fourier series expansion in the case of approximating the current waveform of the present embodiment by a triangular wave is used.

なお、図4においては高周波電圧のみがインバータ50の出力電圧となっている例を示したが、制御量の制御用の電圧に高周波電圧が重畳される場合であっても高周波の電流信号の挙動は同様となると考えられる。ちなみに、図4において、本実施形態の方がパルス幅が大きいのは、PWM処理部44の処理によって生じるものである。すなわち、高周波電圧ベクトルの振幅に対する電源電圧VDCの割合が本実施形態の方が大きいために、パルス幅が大きくなっている。なお、高周波電圧ベクトル(vhα、vhβ)のノルムは、高周波の電流信号を高精度に検出可能なレベルに設定されるものであり、通常固定値とされる。   Although FIG. 4 shows an example in which only the high frequency voltage is the output voltage of the inverter 50, the behavior of the high frequency current signal even when the high frequency voltage is superimposed on the control amount control voltage. Would be the same. Incidentally, in FIG. 4, the pulse width of the present embodiment is larger due to the processing of the PWM processing unit 44. That is, since the ratio of the power supply voltage VDC to the amplitude of the high-frequency voltage vector is larger in this embodiment, the pulse width is larger. The norm of the high-frequency voltage vector (vhα, vhβ) is set to a level at which a high-frequency current signal can be detected with high accuracy, and is normally a fixed value.

図5に、インバータ50の入力電圧(電源電圧)と可聴周波数領域の音声信号の強度との関係を示す。図示されるように、電源電圧が低下するほど音声信号の強度が低下する。   FIG. 5 shows the relationship between the input voltage (power supply voltage) of the inverter 50 and the intensity of the audio signal in the audible frequency range. As shown in the figure, the strength of the audio signal decreases as the power supply voltage decreases.

このように、本実施形態では、インバータ50の入力電圧を極力制限することで、高周波電圧vhα、vhβを用いた電気角の推定に際して、入力電圧を、許容される最大値(高回転速度領域において取りうる最大値)よりも小さくすることができる。このため、別の手法にて電気角を推定する際に利用されるインバータ50の入力電圧が高周波電圧の重畳処理時にも印加される場合と比較して騒音を好適に低減することができる。   As described above, in the present embodiment, by limiting the input voltage of the inverter 50 as much as possible, when the electrical angle is estimated using the high-frequency voltages vhα and vhβ, the input voltage is set to an allowable maximum value (in a high rotation speed region). The maximum value that can be taken) can be made smaller. For this reason, compared with the case where the input voltage of the inverter 50 utilized when estimating an electrical angle with another method is applied also at the time of the superimposition process of a high frequency voltage, a noise can be reduced suitably.

以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。   According to the embodiment described in detail above, the following effects can be obtained.

(1)モータジェネレータ10の制御量の制御用の電圧と高周波電圧vhα、vhβとの上記合成電圧のうち大きい方とインバータ50の入力電圧を一致させるようにコンバータ54を操作した。これにより、制御量の制御性の低下を回避しつつも電流信号の変化速度を極力低減することができる。   (1) The converter 54 is operated so that the larger one of the combined voltages of the control voltage of the motor generator 10 and the high-frequency voltages vhα and vhβ matches the input voltage of the inverter 50. Thereby, the change rate of the current signal can be reduced as much as possible while avoiding a decrease in controllability of the control amount.

(2)モータジェネレータ10に対する2次元座標系での指令電圧(加算器38,40の出力)を入力とし、そのベクトルノルムに基づきコンバータ54を操作した。これにより、上記合成電圧の大きい方に基づいて入力電圧を制限する処理を、適切な入力パラメータに基づき行うことができる。   (2) A command voltage (output of the adders 38 and 40) in the two-dimensional coordinate system for the motor generator 10 is input, and the converter 54 is operated based on the vector norm. Thereby, the process which restrict | limits an input voltage based on the one with the larger said synthetic | combination voltage can be performed based on an appropriate input parameter.

(第2の実施形態)
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。
(Second Embodiment)
Hereinafter, the second embodiment will be described with reference to the drawings with a focus on differences from the first embodiment.

図6に、本実施形態にかかる制御システムの全体構成を示す。なお、図6において、先の図1に示した処理に対応する処理については、便宜上同一の符号を付している。   FIG. 6 shows the overall configuration of the control system according to the present embodiment. In FIG. 6, processes corresponding to the processes shown in FIG. 1 are given the same reference numerals for convenience.

本実施形態では、モータジェネレータ10のトルクと電気角速度ωとに基づき、コンバータ54を操作する。すなわち、電源電圧変更器70では、要求トルクTrと電気角速度ωとを入力とし、これに応じて電源電圧指令値VDCrを生成する。ここで、モータジェネレータ10のトルクが大きいほどモータジェネレータ10に印加すべき電圧が大きくなるため、トルクは、制御量の制御用の電圧の大きさと相関を有するパラメータである。また、電気角速度ωが大きいほど誘起電圧が大きくなるため電気角速度ωが大きくなるほど印加電圧を大きくする必要がある。このため、電気角速度ωは、インバータ50の出力電圧の大きさと相関を有するパラメータである。   In the present embodiment, the converter 54 is operated based on the torque of the motor generator 10 and the electrical angular velocity ω. That is, the power supply voltage changer 70 receives the required torque Tr and the electrical angular velocity ω, and generates a power supply voltage command value VDCr according to the input. Here, since the voltage to be applied to the motor generator 10 increases as the torque of the motor generator 10 increases, the torque is a parameter having a correlation with the magnitude of the voltage for controlling the control amount. Further, since the induced voltage increases as the electrical angular velocity ω increases, it is necessary to increase the applied voltage as the electrical angular velocity ω increases. Therefore, the electrical angular velocity ω is a parameter having a correlation with the magnitude of the output voltage of the inverter 50.

以上説明した本実施形態によれば、先の第1の実施形態の上記(1)の効果に加えて、更に以下の効果が得られるようになる。   According to the present embodiment described above, the following effects can be obtained in addition to the effect (1) of the first embodiment.

(3)モータジェネレータ10の電気角速度ωおよびトルクを入力としてコンバータ54を操作した。これにより、上記合成電圧の大きい方に基づいて入力電圧を制限する処理を適切に行うことができる。   (3) The converter 54 is operated with the electric angular velocity ω and torque of the motor generator 10 as inputs. Thereby, the process which restrict | limits an input voltage based on the one where the said synthesized voltage is larger can be performed appropriately.

(第3の実施形態)
以下、第3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。
(Third embodiment)
Hereinafter, the third embodiment will be described with reference to the drawings with a focus on differences from the first embodiment.

図7に、本実施形態にかかる制御システムの全体構成を示す。なお、図7において、先の図1に示した処理に対応する処理については、便宜上同一の符号を付している。   FIG. 7 shows the overall configuration of the control system according to the present embodiment. In FIG. 7, processes corresponding to the processes shown in FIG. 1 are given the same reference numerals for convenience.

本実施形態では、高周波電圧vhα、vhβの重畳に起因した騒音レベルを許容範囲内にフィードバック制御すべく、コンバータ54を操作する。すなわち、音レベル検出部80では、可聴周波数領域の周波数ノイズの強度(振幅の大きさによって定量化される量)を検出信号として、電源電圧変更器70に出力する。電源電圧変更器70では、ノイズの強度を許容範囲内にフィードバック制御するための操作量として電源電圧指令値VDCrを設定する。   In the present embodiment, the converter 54 is operated so as to feedback control the noise level resulting from the superposition of the high-frequency voltages vhα and vhβ within an allowable range. That is, the sound level detector 80 outputs the intensity of frequency noise in the audible frequency region (amount quantified by the magnitude of amplitude) to the power supply voltage changer 70 as a detection signal. The power supply voltage changer 70 sets a power supply voltage command value VDCr as an operation amount for feedback control of the noise intensity within an allowable range.

以上説明した本実施形態によれば、先の第1の実施形態の上記(1)の効果に加えて、更に以下の効果が得られるようになる。   According to the present embodiment described above, the following effects can be obtained in addition to the effect (1) of the first embodiment.

(4)高周波電圧vhα、vhβの重畳に伴って生じる音声信号の検出値を許容範囲内とすべくインバータ50の入力電圧を操作した。これにより、音声信号が過度に大きくなることを確実に回避することができる。   (4) The input voltage of the inverter 50 was manipulated so that the detected value of the audio signal generated with the superposition of the high-frequency voltages vhα and vhβ was within the allowable range. Thereby, it is possible to reliably avoid an excessive increase in the audio signal.

(第4の実施形態)
以下、第4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。
(Fourth embodiment)
Hereinafter, the fourth embodiment will be described with reference to the drawings with a focus on differences from the first embodiment.

図8に、本実施形態にかかる制御システムの全体構成を示す。なお、図8において、先の図1に示した処理に対応する処理については、便宜上同一の符号を付している。   FIG. 8 shows the overall configuration of the control system according to the present embodiment. In FIG. 8, processes corresponding to the processes shown in FIG.

本実施形態では、高周波電圧ベクトル(vhα、vhβ)と、電流信号ベクトル(ihα、ihβ)との外積値を誤差パラメータとして利用することで電気角θの推定処理を行う。すなわち、位置推定器64aは、外積値算出部82によって算出された上記外積値を入力とし、この外積値をゼロにフィードバック制御するための操作量として電気角θを操作する。これにより、電気角θは、高周波電圧ベクトル(vhα、vhβ)と、電流信号ベクトル(ihα、ihβ)との位相角を一致させるように操作されるようになる。   In the present embodiment, the electrical angle θ is estimated by using the outer product value of the high-frequency voltage vector (vhα, vhβ) and the current signal vector (ihα, ihβ) as an error parameter. That is, the position estimator 64a receives the outer product value calculated by the outer product value calculation unit 82, and operates the electrical angle θ as an operation amount for feedback control of the outer product value to zero. As a result, the electrical angle θ is manipulated so that the phase angles of the high-frequency voltage vectors (vhα, vhβ) and the current signal vectors (ihα, ihβ) coincide.

以上説明した本実施形態によれば、先の第1の実施形態の上記(1)、(2)の効果に加えて、更に以下の効果が得られるようになる。   According to this embodiment described above, the following effects can be obtained in addition to the effects (1) and (2) of the first embodiment.

(5)外積値を誤差パラメータとして用いてこれがゼロとなるように電気角θを算出することで、電気角θの推定に際して逆正接関数演算等を行うことなく電気角θを推定することができる。   (5) By using the outer product value as an error parameter and calculating the electrical angle θ so that it becomes zero, the electrical angle θ can be estimated without performing an arctangent function calculation or the like when estimating the electrical angle θ. .

(第5の実施形態)
以下、第5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。
(Fifth embodiment)
Hereinafter, a fifth embodiment will be described with reference to the drawings, focusing on differences from the first embodiment.

図9に、本実施形態にかかる制御システムの全体構成を示す。なお、図9において、先の図1に示した処理に対応する処理については、便宜上同一の符号を付している。   FIG. 9 shows the overall configuration of the control system according to the present embodiment. In FIG. 9, processes corresponding to the processes shown in FIG. 1 are given the same reference numerals for convenience.

本実施形態では、2相変調部84を備え、指令電圧vur,vvr,vwrの2相変調処理を行う。すなわち、指令電圧vur,vvr,vwrの各2相間の電圧差(線間電圧)を同一に保ちつつ、指令電圧vur,vvr,vwrのうち最も大きいものをインバータ50の正極入力端子の電位に一致させるか、指令電圧vur,vvr,vwrのうち最も小さいものをインバータ50の負極入力端子の電位に一致させるかする。PWM処理部44では、2相変調された指令電圧とキャリアとの大小に基づき、インバータ50の各スイッチング素子SWの操作信号を生成する。   In the present embodiment, a two-phase modulation unit 84 is provided, and two-phase modulation processing of command voltages vur, vvr, and vwr is performed. That is, the largest one of the command voltages vur, vvr, and vwr matches the potential of the positive input terminal of the inverter 50 while maintaining the same voltage difference (line voltage) between the two phases of the command voltages vur, vvr, and vwr. Or the smallest one of the command voltages vur, vvr, vwr is made to coincide with the potential of the negative input terminal of the inverter 50. The PWM processing unit 44 generates an operation signal for each switching element SW of the inverter 50 based on the magnitude of the two-phase modulated command voltage and the carrier.

この2相変調処理のなされた指令電圧によれば、2相変調前の指令電圧によってモータジェネレータ10に流すことのできる電流と同一の電流を流すことができる。しかも、2相変調処理を行う場合、モータジェネレータ10の線間電圧の最大値を拡大することができる。このため、本実施形態では、電源電圧VDCの設定を図10(b)に示すように、d軸の正方向および負方向のそれぞれを位相角とする高周波電圧ベクトルvh(+d)、vh(−d)と、制御量の制御用の電圧ベクトルvaとの和(合成電圧ベクトル)からなる一対のベクトルのノルムのうちの大きい方に「2」の平方根を乗算した値に設定する。   According to the command voltage that has been subjected to the two-phase modulation process, the same current that can be passed to the motor generator 10 by the command voltage before the two-phase modulation can be supplied. In addition, when the two-phase modulation process is performed, the maximum value of the line voltage of the motor generator 10 can be increased. For this reason, in the present embodiment, as shown in FIG. 10B, the setting of the power supply voltage VDC is performed by high-frequency voltage vectors vh (+ d), vh (−) with the positive and negative directions of the d-axis as phase angles. d) is set to a value obtained by multiplying the larger of the norms of a pair of vectors formed by the sum of the control amount control voltage vector va (synthesized voltage vector) by the square root of “2”.

このように、本実施形態によれば、2相変調処理を行うことで、制御量の制御性を維持しつつも、インバータIVの入力電圧をいっそう低下させることができる。このため、高周波電圧vhα、vhβの重畳に起因した騒音をいっそう低減することができる。   Thus, according to the present embodiment, by performing the two-phase modulation process, it is possible to further reduce the input voltage of the inverter IV while maintaining the controllability of the control amount. For this reason, the noise resulting from the superposition of the high-frequency voltages vhα and vhβ can be further reduced.

(第6の実施形態)
以下、第6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。
(Sixth embodiment)
Hereinafter, the sixth embodiment will be described with reference to the drawings with a focus on differences from the first embodiment.

図11に、本実施形態にかかる高周波電圧vhα、vhβの印加手法を示す。図示されるように、本実施形態では、d軸の正方向に複数個のパルス電圧を印加する処理と、d軸の負方向に複数個のパルス電圧を印加する処理とを周期的に繰り返すことで、d軸の正方向および負方向の間で振動する高周波電圧を印加する処理を行う。   FIG. 11 shows a method for applying the high-frequency voltages vhα and vhβ according to the present embodiment. As shown in the figure, in the present embodiment, a process of applying a plurality of pulse voltages in the positive direction of the d-axis and a process of applying a plurality of pulse voltages in the negative direction of the d-axis are periodically repeated. Thus, a process of applying a high-frequency voltage that oscillates between the positive and negative directions of the d-axis is performed.

これにより、パルス電圧の数を1とする場合(図11(b))と比較して、d軸正方向に電圧が印加される期間と、d軸負方向に電圧が印加される期間とのそれぞれにおける平均電圧を低下させることができる。このため、パルス幅の2倍程度の微視的なタイムスケールにおける電流の平均値の変化速度を低下させることができるため、これによっても騒音を低減することができる。   Thus, as compared with the case where the number of pulse voltages is 1 (FIG. 11B), the period in which the voltage is applied in the d-axis positive direction and the period in which the voltage is applied in the d-axis negative direction The average voltage in each can be reduced. For this reason, since the change speed of the average value of the current in the microscopic time scale of about twice the pulse width can be reduced, the noise can be reduced also by this.

特に、本実施形態では、上記パルス幅およびパルス間隔を互いに等しく設定することで、上記微視的なタイムスケールにおける電流の平均値の変化速度の変動の抑制を図っている。   In particular, in the present embodiment, the pulse width and the pulse interval are set to be equal to each other, thereby suppressing fluctuations in the change speed of the average value of the current in the microscopic time scale.

ここで、本実施形態でも、PWM処理部44のキャリアがその漸増速度と漸減速度とが等しい3角波信号である場合、その漸増期間と漸減期間とに、d軸の正方向の電圧とd軸の負方向の電圧とが割り振られた信号を高周波電圧とすればよい。すなわち、例えば、d軸正方向の電圧を、漸増期間においてd軸正方向の電圧とゼロ電圧とが周期的に切り替わる電圧(d軸正方向の複数個のパルス電圧)とし、d軸負方向の電圧を、漸減期間においてd軸負方向の電圧とゼロ電圧とが周期的に切り替わる電圧(d軸負方向の複数個のパルス電圧)としてもよい。   Here, also in this embodiment, when the carrier of the PWM processing unit 44 is a triangular wave signal having the same gradually increasing speed and gradually decreasing speed, the d-axis positive voltage and d A signal to which the negative voltage of the axis is assigned may be a high frequency voltage. That is, for example, the d-axis positive direction voltage is a voltage (a plurality of pulse voltages in the d-axis positive direction) that periodically switches between the d-axis positive direction voltage and the zero voltage during the gradual increase period. The voltage may be a voltage (a plurality of pulse voltages in the d-axis negative direction) at which the d-axis negative direction voltage and the zero voltage are periodically switched during the gradual decrease period.

この際、上記パルス幅およびパルス間隔を互いに等しくするための一手法は、先の図1に示したPWM処理部44によって生成される信号であるスイッチング素子SWのオン指令信号を時分割して間にオフ指令信号を挟むように加工する手法である。   At this time, one method for equalizing the pulse width and the pulse interval is to divide the ON command signal of the switching element SW, which is a signal generated by the PWM processing unit 44 shown in FIG. This is a method of processing so as to sandwich an off command signal.

なお、上記パルス幅よりもパルス間隔の方が長くなるように設定してもよい。これにより、上記微視的なタイムスケールにおける電流の平均値の変化速度をいっそう低減させることができる。   The pulse interval may be set longer than the pulse width. Thereby, the change speed of the average value of the current in the microscopic time scale can be further reduced.

以上説明した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。   According to the embodiment described above, the following effects can be obtained.

(6)d軸正方向の電圧としての複数のパルスとd軸負方向の電圧としての複数のパルスとを周期的に切り替えることで、高周波電圧を重畳した。これにより、これら一対の電圧の平均値を低減することができる。このため、これら一対の電圧によってモータジェネレータ10を実際に伝播する電流の変化速度を低下させることができる。   (6) The high frequency voltage was superimposed by periodically switching between a plurality of pulses as a voltage in the d-axis positive direction and a plurality of pulses as a voltage in the d-axis negative direction. Thereby, the average value of these pair of voltages can be reduced. For this reason, the change rate of the current actually propagated through motor generator 10 can be reduced by the pair of voltages.

(7)パルス幅およびパルス間隔を一定とすることで、電流の変化速度の変動を抑制することができる。   (7) By making the pulse width and pulse interval constant, it is possible to suppress fluctuations in the current change rate.

(その他の実施形態)
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。
<回転角度の推定器について>
回転角度の推定器としては、高周波電圧のαβ成分と高周波電流の検出値のαβ成分とを入力とするもの(その外積値を誤差パラメータとするものを含む)に限らない。例えば高周波電圧のdq成分と高周波電流の検出値のdq成分とを入力とするもの(その外積値を誤差パラメータとするものを含む)であってもよい。
(Other embodiments)
Each of the above embodiments may be modified as follows.
<About the rotation angle estimator>
The rotation angle estimator is not limited to the one that receives the αβ component of the high-frequency voltage and the αβ component of the detected value of the high-frequency current (including the one that uses the outer product value as an error parameter). For example, it may be one that receives the dq component of the high-frequency voltage and the dq component of the detected value of the high-frequency current (including a product whose outer product value is the error parameter).

また、高周波電圧を重畳した際に回転機を実際に伝播する高周波電流の振動方向と高周波電圧の重畳方向との角度差に基づき電気角を推定するものにも限らない。例えば特開平2008−125260号公報等に記載されているように、高周波電流の振幅に基づき電気角を推定するものであってもよい。   Further, the present invention is not limited to estimating the electrical angle based on the angular difference between the vibration direction of the high-frequency current that actually propagates through the rotating machine when the high-frequency voltage is superimposed and the superposition direction of the high-frequency voltage. For example, as described in JP 2008-125260 A, the electrical angle may be estimated based on the amplitude of the high-frequency current.

さらに、検出される誤差(外積値等の誤差パラメータ)をゼロにフィードバック制御するための操作対象としては、電気角θに限らず、電気角速度ωであってもよい。この場合、回転角度の推定器は、例えば、誤差パラメータに基づき電気角速度ωを推定する推定器と、推定される電気角速度ωの積分演算によって電気角θを算出する手段とを備えて構成すればよい。
<インバータIVの入力電圧について>
インバータIVの入力電圧としては、一対の高周波電圧ベクトルのそれぞれと制御量の制御用の電圧ベクトルとの合成ベクトルノルムのうちの大きい方に一致させるものに限らない。例えば、上記大きい方よりも規定値だけ大きくしてもよい。ここで規定値は、極力小さい値(例えば数V)とすることが望ましい。また、この場合、規定値をゼロを下限として、音レベルのフィードバック操作量とすることも可能である。ここで、フィードバック制御は、上記第3の実施形態の要領で行うことができる。
Furthermore, the operation target for feedback-controlling the detected error (error parameter such as outer product value) to zero is not limited to the electrical angle θ but may be the electrical angular velocity ω. In this case, the rotation angle estimator may be configured to include, for example, an estimator that estimates the electrical angular velocity ω based on the error parameter, and a unit that calculates the electrical angle θ by integrating the estimated electrical angular velocity ω. Good.
<Input voltage of inverter IV>
The input voltage of the inverter IV is not limited to one that matches the larger one of the combined vector norms of each of the pair of high-frequency voltage vectors and the voltage vector for controlling the control amount. For example, it may be larger by a specified value than the larger one. Here, it is desirable that the specified value be as small as possible (for example, several V). In this case, it is also possible to set the prescribed value as the feedback operation amount of the sound level with zero as the lower limit. Here, the feedback control can be performed in the manner of the third embodiment.

また、上記第6の実施形態においては、コンバータ54を備えない構成としてもよい。
<周波数信号について>
高周波電圧としては、位相角がd軸の正方向および負方向に周期的に変化するものに限らない。例えば、特開2009−148017号公報に記載されているように、モータジェネレータ10の運転状態に応じて振動方向を可変設定してもよい。さらに、可変設定されるものに限らず、d軸の正方向および負方向以外の特定の位相角に固定されたものとしてもよい。この場合であっても、例えば実際に伝播する高周波電流ベクトルのノルムとその目標値との差を低減するように回転角度を算出することで、回転角度の推定処理を行うことができる。
In the sixth embodiment, the converter 54 may not be provided.
<About frequency signals>
The high frequency voltage is not limited to one whose phase angle periodically changes in the positive and negative directions of the d-axis. For example, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-148017, the vibration direction may be variably set according to the operating state of the motor generator 10. Furthermore, it is not limited to the variable setting, but may be fixed to a specific phase angle other than the positive direction and negative direction of the d-axis. Even in this case, for example, the rotation angle can be estimated by calculating the rotation angle so as to reduce the difference between the norm of the actually propagated high-frequency current vector and its target value.

また、任意の位相角を有する電圧としての複数のパルスとこれとは180度相違する位相角を有する電圧としての複数のパルスとを周期的に切り替えるものとしては、上記第6の実施形態で例示したものに限らない。例えば、複数のパルスを、2つのパルスや、3つのパルス、または5つ以上のパルスとしてもよい。また、各パルスのパルス幅やパルス間隔が互いに等しいものや、パルス幅よりもパルス間隔の方が長いも限らない。
<その他>
・モータジェネレータ10の最終的な制御量としては、トルクに限らず、例えば回転速度等であってもよい。また、電流ベクトル制御を行うものにも限らず、例えばトルクフィードバック制御を行うものであってもよい。
Further, as the one that periodically switches between a plurality of pulses as a voltage having an arbitrary phase angle and a plurality of pulses as a voltage having a phase angle that is 180 degrees different from this, it is exemplified in the sixth embodiment. It is not limited to what you did. For example, the plurality of pulses may be two pulses, three pulses, or five or more pulses. Further, the pulse width and pulse interval of each pulse are not equal to each other, and the pulse interval is not necessarily longer than the pulse width.
<Others>
The final control amount of the motor generator 10 is not limited to torque, and may be, for example, a rotational speed. Further, the present invention is not limited to performing current vector control, and for example, torque feedback control may be performed.

・上記第1の実施形態に対する第3の実施形態の変更点によって、上記第4,5の実施形態を変更してもよい。また、第6の実施形態において、上記第3の実施形態によるように、音レベルをフィードバック制御してもよい。この場合、フィードバック制御のための操作量を、パルス信号のパルス幅とすればよい。こうした場合等にあっては、パルス幅が所定以下となる場合、パルス数を増加させる等、パルス幅に応じてパルス数を可変設定することで、パルス幅の変化に起因した電流の総変化量の変動を抑制することが望ましい。   -You may change the said 4th, 5th embodiment by the change of 3rd Embodiment with respect to the said 1st Embodiment. In the sixth embodiment, the sound level may be feedback-controlled as in the third embodiment. In this case, the operation amount for feedback control may be the pulse width of the pulse signal. In such cases, when the pulse width is less than or equal to the specified value, the total amount of change in current due to the change in pulse width can be set by variably setting the number of pulses according to the pulse width, such as increasing the number of pulses. It is desirable to suppress fluctuations in

・構造上、突極性を有する電動機としては、上記モータジェネレータ10に限らない。例えば同期リラクタンスモータ(SynRM)でもよい。   -Due to the structure, the electric motor having saliency is not limited to the motor generator 10 described above. For example, a synchronous reluctance motor (SynRM) may be used.

・上記各実施形態では、ハイブリッド車に本発明にかかる制御装置を適用したが、これに限らず、例えば電気自動車に適用してもよい。更には内燃機関を動力源とする車両におけるパワーステアリング等の動力伝達手段としての電動機に本発明の制御装置を適用してもよい。   In each of the above embodiments, the control device according to the present invention is applied to a hybrid vehicle. However, the present invention is not limited to this, and may be applied to, for example, an electric vehicle. Furthermore, the control device of the present invention may be applied to an electric motor as power transmission means such as power steering in a vehicle using an internal combustion engine as a power source.

10…モータジェネレータ(突極性を有する回転機の一実施形態)、50…インバータ、54…コンバータ、70…電源電圧変更器。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Motor generator (one Embodiment of the rotating machine which has saliency), 50 ... Inverter, 54 ... Converter, 70 ... Power supply voltage changer.

Claims (7)

突極性を有する回転機の端子に直流電源の正極および負極を選択的に接続するスイッチング素子を備える電力変換回路を操作することで前記回転機の制御量を制御するに際し、前記回転機の電気角周波数とは相違する周波数を有して且つ任意の位相角を有する電圧および該位相角と180度相違する位相角を有する電圧が周期的に切り替わる周波数信号を前記電力変換回路の出力電圧に重畳し、該重畳に伴って前記回転機を実際に伝播する電流信号に基づき、前記回転機の回転角度を推定する回転機の制御装置において、
前記重畳に伴って前記回転機を実際に伝播する電流信号の変化速度を制限する制限手段を備え
前記制限手段は、前記重畳に伴って前記回転機を実際に伝播する電流信号の変化速度を制限すべく、前記任意の位相角を有する電圧としての複数のパルスと前記180度相違する位相角を有する電圧としての複数のパルスとを周期的に切り替える手段であることを特徴とする回転機の制御装置。
When controlling a control amount of the rotating machine by operating a power conversion circuit including a switching element that selectively connects a positive electrode and a negative electrode of a DC power source to a terminal of the rotating machine having saliency, the electrical angle of the rotating machine A voltage having a frequency different from the frequency and having an arbitrary phase angle and a frequency signal in which a voltage having a phase angle different from the phase angle by 180 degrees is periodically switched are superimposed on the output voltage of the power conversion circuit. In the control device for a rotating machine that estimates the rotation angle of the rotating machine based on the current signal that is actually propagated through the rotating machine with the superposition,
With limiting means for limiting the rate of change of the current signal that actually propagates through the rotating machine with the superposition ,
The limiting means sets a phase angle that is 180 degrees different from the plurality of pulses as the voltage having the arbitrary phase angle in order to limit the change speed of the current signal that actually propagates through the rotating machine with the superposition. A control device for a rotating machine, characterized in that it is means for periodically switching between a plurality of pulses as a voltage it has.
突極性を有する回転機の端子に直流電源の正極および負極を選択的に接続するスイッチング素子を備える電力変換回路を操作することで前記回転機の制御量を制御するに際し、前記回転機の電気角周波数とは相違する周波数を有して且つ任意の位相角を有する電圧および該位相角と180度相違する位相角を有する電圧が周期的に切り替わる周波数信号を前記電力変換回路の出力電圧に重畳し、該重畳に伴って前記回転機を実際に伝播する電流信号に基づき、前記回転機の回転角度を推定する回転機の制御装置において、
前記重畳に伴って前記回転機を実際に伝播する電流信号の変化速度を制限する制限手段を備え、
前記直流電源は、前記電力変換回路の入力電圧を可変とするためのコンバータの出力端子であり、
前記制限手段は、前記重畳に伴って前記回転機を実際に伝播する電流信号の変化速度を制限すべく、前記回転機の制御量を制御するために前記回転機に印加する電圧である制御用電圧および前記任意の位相角を有する電圧の合成電圧と前記制御用電圧および前記180度相違する位相角を有する電圧の合成電圧とのうちの大きい方の値を前記電力変換回路の入力電圧から減算した値が規定値以下となるように前記コンバータを操作することで前記入力電圧を制限することを特徴とする回転機の制御装置。
When controlling a control amount of the rotating machine by operating a power conversion circuit including a switching element that selectively connects a positive electrode and a negative electrode of a DC power source to a terminal of the rotating machine having saliency, the electrical angle of the rotating machine A voltage having a frequency different from the frequency and having an arbitrary phase angle and a frequency signal in which a voltage having a phase angle different from the phase angle by 180 degrees is periodically switched are superimposed on the output voltage of the power conversion circuit. In the control device for a rotating machine that estimates the rotation angle of the rotating machine based on the current signal that is actually propagated through the rotating machine with the superposition,
With limiting means for limiting the rate of change of the current signal that actually propagates through the rotating machine with the superposition,
The DC power supply is an output terminal of a converter for making the input voltage of the power conversion circuit variable,
The limiting means is a control voltage that is a voltage applied to the rotating machine in order to control a control amount of the rotating machine in order to limit a change rate of a current signal that actually propagates through the rotating machine with the superposition. The larger value of the combined voltage of the voltage and the voltage having the arbitrary phase angle and the combined voltage of the control voltage and the voltage having the phase angle different by 180 degrees is subtracted from the input voltage of the power conversion circuit. controller times turning point characterized in that values to limit the input voltage by operating the converter to be equal to or less than the specified value.
前記制限手段は、前記重畳に伴って前記回転機を実際に伝播する電流信号の変化速度を制限すべく、前記任意の位相角を有する電圧としての複数のパルスと前記180度相違する位相角を有する電圧としての複数のパルスとを周期的に切り替える手段であることを特徴とする請求項2記載の回転機の制御装置。The limiting means sets a phase angle that is 180 degrees different from the plurality of pulses as the voltage having the arbitrary phase angle in order to limit the change speed of the current signal that actually propagates through the rotating machine with the superposition. 3. The control device for a rotating machine according to claim 2, wherein the control device is means for periodically switching between a plurality of pulses as a voltage having the voltage. 前記制限手段は、前記制御用電圧および前記任意の位相角を有する電圧の合成電圧と前記制御用電圧および前記180度相違する位相角を有する電圧の合成電圧とのうちの大きい方と前記電力変換回路の入力電圧を一致させるように前記コンバータを操作することで前記入力電圧を制限することを特徴とする請求項2又は3記載の回転機の制御装置。 The limiting unit is configured to convert a power of the control voltage and a composite voltage of the voltage having an arbitrary phase angle and a composite voltage of the control voltage and the voltage having a phase angle different from 180 degrees by the power conversion. 4. The control device for a rotating machine according to claim 2 , wherein the input voltage is limited by operating the converter so that the input voltages of the circuits are matched. 前記制御量を制御するための指令電圧を設定する手段と、
前記設定された指令電圧に前記周波数信号を重畳したもののノルムを算出する手段とを更に備え、
前記制限手段は、前記入力電圧の制限を、前記算出されるノルムを入力として前記コンバータを操作することで行うことを特徴とする請求項2〜4のいずれか1項に記載の回転機の制御装置。
Means for setting a command voltage for controlling the control amount;
Means for calculating a norm of the frequency signal superimposed on the set command voltage;
5. The control of a rotating machine according to claim 2, wherein the limiting unit performs the limitation of the input voltage by operating the converter with the calculated norm as an input. apparatus.
前記制限手段は、前記入力電圧の制限を、前記回転機の電気角速度および前記回転機のトルクの少なくとも一方を入力として前記コンバータを操作することで行うことを特徴とする請求項2〜4のいずれか1項に記載の回転機の制御装置。 It said limiting means limits the input voltage, one of the claims 2 to 4, characterized in that by operating the converter at least one of the torque of the electric angular speed and the rotating machine of the rotating machine as an input The control apparatus of the rotary machine of Claim 1 . 前記制限手段は、前記周波数信号の重畳に伴って生じる音声信号の検出値を許容範囲内とすべく、前記重畳に伴って前記回転機を実際に伝播する電流信号の変化速度を制限する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。   The limiting means limits the change rate of the current signal that is actually propagated through the rotating machine in accordance with the superposition so that the detected value of the audio signal generated along with the superposition of the frequency signal is within an allowable range. The control device for a rotating machine according to any one of claims 1 to 6.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP6064380B2 (en) * 2012-06-11 2017-01-25 株式会社ジェイテクト Motor control device and electric power steering device
US11081985B2 (en) 2018-06-21 2021-08-03 Mitsubishi Electric Corporation Synchronous rotating machine control device and machine learning device
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JPH04364394A (en) * 1991-06-11 1992-12-16 Matsushita Electric Ind Co Ltd Brushless motor
JPH1169882A (en) * 1997-08-27 1999-03-09 Mitsubishi Electric Corp Motor driver for air conditioner
JP2001025279A (en) * 1999-07-08 2001-01-26 Seiko Instruments Inc Method and device for driving brushless motor
JP4186714B2 (en) * 2003-05-30 2008-11-26 株式会社日立製作所 AC motor drive system
JP2005151640A (en) * 2003-11-12 2005-06-09 Toyo Electric Mfg Co Ltd High-frequency voltage superposed motor controller
JP5121200B2 (en) * 2006-09-26 2013-01-16 株式会社東芝 Control device for permanent magnet motor

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