JP5556601B2 - 回転機の制御装置 - Google Patents
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Description
以下、本発明にかかる回転機の制御装置を車載主機としての回転機の制御装置に適用した第1の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
「電流フィードバック制御部20の処理」
モータジェネレータ10の各相を流れる電流iu,iv,iwは、2相変換部50において、回転2相座標系の実電流であるd軸上の実電流idとq軸上の実電流iqとに変換される。詳しくは、2相変換部50の出力のq軸成分は、ローパスフィルタ22にて高周波成分がカットされ、また、2相変換部50の出力するd軸成分は、ローパスフィルタ23にて高周波成分がカットされる。一方、指令電流設定部21は、要求トルクTrに基づき、回転2相座標系の電流の指令値であるd軸上の指令電流idrおよびq軸上の指令電流iqrを設定する。ここでは、基本的には、最小の電流で最大のトルクとなる最小電流最大トルク制御を実現可能なように指令電流idr,iqrが設定されている。
「過変調制御部30の処理」
トルク推定部31では、モータジェネレータ10を流れるq軸電流およびd軸電流(ローパスフィルタ22,23の出力)に基づき、推定トルクTeを算出する。そして、位相設定部32では、推定トルクTeを要求トルクTrにフィードバック制御するための操作量として位相δを算出する。この位相δは、推定トルクTeと要求トルクTrとの差を入力とする比例制御器と積分制御器との各出力の和として算出されるものである。
「電流フィードバック制御部20による制御と過変調制御部30による制御との切り替え」
図3に、本実施形態にかかる上記切替処理の手順を示す。この処理は、制御装置14によって、例えば所定周期で繰り返し実行される。
「過変調制御部30のノルム補正」
本実施形態では、基本的に、モータジェネレータ10を流れる電流の位相のフィードバック制御によってノルムVn1を補正する。これは、基本ノルムVn1が最小電流最大トルク制御を実現する上で適切な値からずれる場合に、これを補償するためのものである。すなわち、ノルムが最小電流最大トルク制御を実現するうえで適切な値よりも大きく設定される場合、図4(a)に示すように、実際の電流ベクトルIが最小電流最大トルク制御を実現する上で適切な電流(図中、2点鎖線にて示す指令電流ベクトルの終点の軌跡)とはならない。ここで、図の波線は、インバータIVの出力電圧ベクトルノルムによって実現可能な電流ベクトルIのノルムである。図4(a)に示す現象は、位相設定部32によってトルクフィードバック制御がなされることで推定トルクTeが要求トルクTrとなったとしても、与えられたノルムでこれを満たす電流の位相が指令電流idr,iqrの位相から離間するものである。
<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。
<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。
<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。
<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。
「指令電流の設定について」
指令電流idr,iqrとしては、そのベクトルノルムの最小値がゼロよりも大きい規定値となって且つ規定値となる領域を有するものに限らない。例えば最小値となるのが単一の要求トルクTrに対応する設定であってもよい。これは例えば先の図5において、振幅一定の領域である円弧を、その領域の両端部を結ぶ線分に変更することで行うことができる。ただし、この場合であっても、最小値は、電流センサ16,17,18の検出精度の低下や、フィードバック制御量の算出精度の低下に起因した補正量ΔVnの算出精度の低下を抑制または回避するための下限値以上に設定することが望ましい。
d軸フィードバック制御部37の補正量ΔVnを採用する条件としては、q軸の電流がゼロとなる条件に限らず、たとえばq軸の電流の絶対値が規定値(>0)よりも小さいことを条件としてもよい。ここで、規定値は、補正量算出部36の補正量ΔVnを用いた場合の制御性が電流センサ16〜18によるq軸電流の検出精度等に起因して低下することがないと想定される下限値以上とすればよい。また、d軸フィードバック制御部37の補正量ΔVnを採用するか否かを判断する処理の入力パラメータとしては、q軸の指令電流iqrに限らない。たとえば、q軸の実電流iqでもよく、また要求トルクTrや実際のトルク(推定トルクTe)等であってもよい。もっとも、上記第1〜第3の実施形態において、d軸フィードバック制御部37による制御への切り替えを行わなくてもよい。
位相設定手段としては、トルクフィードバック制御の操作量として位相を設定するものに限らず、q軸電流フィードバック制御の操作量として位相を設定するものであってもよい。また、トルクフィードバック制御とq軸電流フィードバック制御とのいずれか一方の操作量として位相を設定するものに限らず、これら双方の操作量として位相を設定するものであってもよい。
基本ノルム設定手段としては、要求トルクと回転速度とによって基本ノルムVn1を一義的に定めるものに限らない。例えば、要求トルクと回転速度と温度とによって基本ノルムVn1を一義的に定めるものであってもよい。これにより、モータジェネレータ10の特性を定める各パラメータ(q軸インダクタンスLq,d軸インダクタンスLd,抵抗R,電機子鎖交磁束定数φ)が温度に応じて変動する場合であっても、都度のパラメータにとって適切なノルムを設定することができる。
例えば電流FB制御において2相変調処理を行わない場合等には、変調率が「1」よりも大きい場合に過変調制御を行なうようにしてもよい。なお、電流FB制御から過変調制御への切替条件と過変調制御から電流FB制御への切替条件とを相違させることでヒステリシスを設けてもよい。
・同期機としては、IPMSMに限らず、例えば表面磁石同期機(SPMSM)や、巻線界磁式同期機等であってもよい。
Claims (9)
- 回転機の端子に直流電源の正極および負極のそれぞれを電気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回転機の制御装置において、
前記回転機を流れるq軸電流又は前記回転機のトルクをフィードバック制御するための操作量として前記電力変換回路の出力電圧ベクトルの位相を設定する位相設定手段と、
前記回転機のトルクに関するパラメータおよび前記回転機の回転速度を入力として前記電力変換回路の出力電圧ベクトルの基本ノルムを設定する基本ノルム設定手段と、
前記位相設定手段とは別のパラメータを制御量とするフィードバック制御手段であって且つ前記回転機を流れる電流をフィードバック制御するための操作量として前記基本ノルムの補正量を算出し、該補正量によって前記基本ノルムを補正する補正手段と、
前記位相設定手段および前記補正手段の出力に基づき、前記電力変換回路を操作する操作手段とを備え、
前記回転機に対する電流の指令値は、前記回転機を流れる電流が低振幅領域のときに、その振幅値を判定値として、前記振幅値が規定値以上となるように設定されており、
前記規定値は、前記振幅値がゼロよりも大きくフィードバック制御の制御性が低下する上限値以上に設定されていることを特徴とする回転機の制御装置。 - 前記電流の指令値は、その振幅値が規定値となる領域を有し、該領域においてq軸の電流の絶対値が減少するにつれてd軸の電流の絶対値が大きくなるように設定されていることを特徴とする請求項1記載の回転機の制御装置。
- 前記電流の指令値は、前記振幅値が規定値よりも大きい領域では最小電流最大トルク制御を実現するための値に設定されていることを特徴とする請求項1または2記載の回転機の制御装置。
- 前記補正手段は、前記回転機を流れる電流の位相をフィードバック制御することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の回転機の制御装置。
- 前記補正手段は、前記回転機を流れる電流の振幅をフィードバック制御することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の回転機の制御装置。
- 前記補正手段は、前記回転機を流れるq軸電流をフィードバック制御することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の回転機の制御装置。
- 前記補正手段は、q軸電流がゼロとなる場合、前記補正量の算出手法を切り替え、前記回転機を流れるd軸電流をフィードバック制御するための操作量として前記補正量を算出することを特徴とする請求項4〜6のいずれか1項に記載の回転機の制御装置。
- 前記補正手段は、前記回転機を流れるd軸電流をフィードバック制御することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の回転機の制御装置。
- 前記位相設定手段は、前記回転機のトルクをフィードバック制御するものであることを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載の回転機の制御装置。
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