JP5659971B2 - Rotating machine control device - Google Patents

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本発明は、互いに相違する複数の電圧値を有する電圧印加手段と回転機の端子との間を開閉するスイッチング素子を備えて構成される電力変換回路について、該電力変換回路を構成するスイッチング素子のオン・オフ操作によって、前記回転機を流れる電流、前記回転機のトルク、および前記回転機の磁束の少なくとも1つを有した制御量を制御する回転機の制御装置に関する。   The present invention relates to a power conversion circuit including a switching element that opens and closes between a voltage applying unit having a plurality of different voltage values and a terminal of a rotating machine. The present invention relates to a control device for a rotating machine that controls a control amount having at least one of a current flowing through the rotating machine, a torque of the rotating machine, and a magnetic flux of the rotating machine by an on / off operation.

この種の制御装置としては、インバータの操作状態を様々に設定した場合についての3相電動機の電流をそれぞれ予測し、予測される電流と指令電流との偏差を最小化することのできる操作状態となるように、インバータを操作するいわゆるモデル予測制御を行うものが提案されている。   As this type of control device, an operation state that can predict the current of the three-phase motor when the operation state of the inverter is set variously, and minimize the deviation between the predicted current and the command current, Thus, what performs so-called model predictive control for operating an inverter has been proposed.

ところで、モデル予測制御によれば、予測される電流と指令電流との都度の値を最小化しようとするが故に、スイッチング状態の切替頻度が高くなるおそれがある。   By the way, according to the model predictive control, since the values of the predicted current and the command current are to be minimized, the switching frequency of the switching state may be increased.

そこで従来、たとえば下記特許文献1に見られるように、現在の操作状態を維持した場合の予測電流と指令電流との差の絶対値が所定範囲内である場合、現在の操作状態を維持することも提案されている。   Therefore, conventionally, as can be seen, for example, in Patent Document 1 below, when the absolute value of the difference between the predicted current and the command current when the current operation state is maintained is within a predetermined range, the current operation state is maintained. Has also been proposed.

特開2011−50121号公報JP 2011-50121 A

ただし、上記技術の場合、所定範囲内に移行させた際の操作状態が、回転機の電流を急激に変化させる操作状態である場合、所定範囲内に留まる期間が短くなることから、スイッチング状態の切り替えを必ずしも適切に制限したとはいえない。   However, in the case of the above technique, when the operation state when the state is shifted to within the predetermined range is an operation state in which the current of the rotating machine is rapidly changed, the period of staying within the predetermined range is shortened. Switching is not necessarily limited appropriately.

本発明は、上記課題を解決する過程でなされたものであり、その目的は、互いに相違する複数の電圧値を有する電圧印加手段と回転機の端子との間を開閉するスイッチング素子を備えて構成される電力変換回路について、該電力変換回路を構成するスイッチング素子のオン・オフ操作によって、前記回転機を流れる電流、前記回転機のトルク、および前記回転機の磁束の少なくとも1つを有した制御量を制御する新たな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 the process of solving the above-mentioned problems, and its object is to include a switching element that opens and closes between a voltage applying means having a plurality of different voltage values and a terminal of the rotating machine. And a control having at least one of a current flowing through the rotating machine, a torque of the rotating machine, and a magnetic flux of the rotating machine by an on / off operation of a switching element constituting the power converting circuit. An object of the present invention is to provide a new control device for a rotating machine that controls the amount.

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.

第1の発明は、互いに相違する複数の電圧値を有する電圧印加手段と回転機の端子との間を開閉するスイッチング素子を備えて構成される電力変換回路について、該電力変換回路を構成するスイッチング素子のオン・オフ操作によって、前記回転機を流れる電流、前記回転機のトルク、および前記回転機の磁束の少なくとも1つを有した制御量を制御する回転機の制御装置において、前記オン・オフ操作によって定まる電圧ベクトルにて表現される前記電力変換回路の操作状態を仮設定し、該仮設定された操作状態によって実現される前記制御量を予測する制御量予測手段と、前記電力変換回路の操作状態を現在の操作状態と同一の操作状態に仮設定した場合についての前記予測される制御量とその指令値との差の絶対値が規定値以下となる場合、前記操作状態を現在の操作状態から変更することを制限する制限手段と、前記オン・オフ操作によって定まる電圧ベクトルにて表現される前記電力変換回路の操作状態を仮設定し、該仮設定された操作状態のそれぞれに応じた前記制御量についてのその指令値に対する相対速度を予測する相対速度予測手段と、実際の制御量とその指令値との差が前記規定値を上回って且つ該規定値よりも大きい閾値以下となる領域である相対速度評価領域の外から中に入る状況において、前記制御量とその指令値との差の絶対値を増加させないもののうち前記相対速度予測手段によって予測される相対速度の絶対値が小さいものに対応する操作状態が前記現在の操作状態と相違することを条件に、前記相対速度の絶対値が小さいものに対応する操作状態に変更する変更手段と、を備えることを特徴とする。 A first invention relates to a power conversion circuit configured to include a switching element that opens and closes between a voltage applying unit having a plurality of different voltage values and a terminal of a rotating machine, and the switching that configures the power conversion circuit In the control device for a rotating machine that controls a control amount having at least one of an electric current flowing through the rotating machine, a torque of the rotating machine, and a magnetic flux of the rotating machine by an on / off operation of an element. A control amount prediction means for temporarily setting an operation state of the power conversion circuit expressed by a voltage vector determined by an operation, and predicting the control amount realized by the temporarily set operation state; and The absolute value of the difference between the predicted control amount and its command value when the operation state is temporarily set to the same operation state as the current operation state is equal to or less than a specified value. The operation state of the power conversion circuit represented by a voltage vector determined by the on / off operation is temporarily set, and the temporary setting is performed. Relative speed prediction means for predicting the relative speed with respect to the command value for the control amount corresponding to each of the operated states, and the difference between the actual control amount and the command value exceeds the specified value and the specified value Predicted by the relative speed prediction means among those that do not increase the absolute value of the difference between the control amount and the command value in a situation that enters from outside the relative speed evaluation area that is an area that is less than or equal to a threshold value greater than the value. On the condition that the operation state corresponding to the small absolute value of the relative speed is different from the current operation state, the operation state corresponding to the small absolute value of the relative speed Characterized in that it comprises a changing means for changing the.

上記制限手段によれば、予測される制御量とその指令値との差の絶対値が規定値以下となる場合には、現在の操作状態が維持される傾向があるとはいえ、規定値以下となる際に採用される操作状態が上記相対速度の絶対値が大きくなるものである場合には、制御量とその指令値との差の絶対値が規定値以下に留まる時間が短くなる。この点、上記発明では、相対速度評価領域を設け、この領域において、相対速度の絶対値が小さい操作状態に変更することで、規定値以下となる領域に留まる時間を極力長くすることができる。   According to the limiting means, if the absolute value of the difference between the predicted control amount and its command value is less than or equal to the specified value, the current operation state tends to be maintained, but less than the specified value. When the operation state employed when the absolute value of the relative speed is increased, the time during which the absolute value of the difference between the control amount and the command value remains below the specified value is shortened. In this regard, in the above-described invention, a relative speed evaluation area is provided, and in this area, by changing to an operation state in which the absolute value of the relative speed is small, the time remaining in the area that is equal to or less than the specified value can be made as long as possible.

第2の発明は、第1の発明において、前記変更手段は、前記予測される制御量とその指令値との差と前記閾値および前記規定値との大小比較によって前記差の絶対値が前記閾値以下であって且つ規定値以上であるか否かを判断することで、前記予測される制御量とその指令値との差が前記相対速度評価領域内にあるか否かを判断する領域判断手段を備え、前記領域判断手段によって前記領域内にあると判断されることを条件に前記状況にあると判断することを特徴とする。 According to a second invention, in the first invention, the changing means determines that the absolute value of the difference is the threshold value by comparing the difference between the predicted control amount and its command value with the threshold value and the specified value. Area determination means for determining whether or not the difference between the predicted control amount and the command value is within the relative speed evaluation area by determining whether or not it is equal to or less than a specified value. And determining that it is in the situation on condition that it is determined to be within the area by the area determining means.

予測される制御量とその指令値との差の絶対値が閾値以下であって且つ規定値以上であると判断される場合、実際の制御量とその指令値との差の絶対値についても閾値以下であって且つ規定値以上となることがある。特に、上記判断が複数回なされる場合には、実際の制御量とその指令値との差の絶対値についても閾値以下であって且つ規定値以上となる状況である蓋然性が高い。上記発明では、この点に鑑み、領域判断手段を備えた。   When it is determined that the absolute value of the difference between the predicted control amount and its command value is less than the threshold value and greater than the specified value, the absolute value of the difference between the actual control amount and its command value is also the threshold value. It may be less than or equal to the specified value. In particular, when the above determination is made a plurality of times, there is a high probability that the absolute value of the difference between the actual control amount and the command value is not more than a threshold value and not less than a specified value. In view of this point, the above invention includes an area determination unit.

第3の発明は、第2の発明において、前記規定値を、前記電力変換回路の操作状態を表現する電圧ベクトルのうちゼロ電圧ベクトルと有効電圧ベクトルとで各別に設定することを特徴とする。 A third invention is characterized in that, in the second invention, the specified value is set separately for each of a zero voltage vector and an effective voltage vector among voltage vectors representing an operation state of the power conversion circuit.

ゼロ電圧ベクトルを用いる場合と有効電圧ベクトルを用いる場合とで、制御量の変化速度が相違しうる。上記発明では、この点に鑑み、ゼロ電圧ベクトルと有効電圧ベクトルとで規定値を各別に設定することで、制御量の変化速度に見合った規定値を設定することが可能となる。   The change rate of the control amount can be different between the case where the zero voltage vector is used and the case where the effective voltage vector is used. In the above-mentioned invention, in view of this point, it is possible to set a prescribed value corresponding to the change rate of the controlled variable by setting the prescribed values separately for the zero voltage vector and the effective voltage vector.

第4の発明は、第3の発明において、前記規定値を、前記閾値よりも小さい値となりうる態様にて時間に応じて可変とすることを特徴とする。 A fourth invention is characterized in that, in the third invention, the specified value is variable in accordance with time in a mode that can be a value smaller than the threshold value.

規定値を固定とする場合、制御量とその指令値との間に定常的な乖離が生じやすいことが発明者らによって見出されている。上記発明では、この点に鑑み、規定値を可変とすることで、定常的な乖離傾向が生じることを抑制する。   The inventors have found that when the prescribed value is fixed, a steady divergence is likely to occur between the controlled variable and its command value. In view of this point, the above invention makes it possible to suppress the occurrence of a steady divergence tendency by making the specified value variable.

第5の発明は、第1の発明において、前記変更手段は、前記操作状態の変更可能タイミングのうち、実際の制御量とその指令値との差が前記閾値を上回る状態から前記閾値以下となる状態に移行したタイミングの後のタイミングであって且つ前記移行したタイミングに最も近接する規定回数のタイミングの間に限って、前記状況であると判断する移行判断手段を備えることを特徴とする。 In a fifth aspect based on the first aspect , the changing means is such that the difference between the actual control amount and its command value is less than or equal to the threshold value among the changeable timings of the operation state. It is characterized by further comprising a transition determination means for determining that the situation is present only after a predetermined number of times closest to the transition timing, which is a timing after the transition to the state.

上記発明では、閾値を上回る状態から閾値以下となる状態に移行したタイミングからさほど時間が経過していない場合、制御量とその指令値との差の絶対値が規定値以上の領域に留まっている可能性が高い。上記発明では、この点に鑑み、移行判断手段を設けた。   In the above invention, when not much time has passed since the transition from the state above the threshold to the state below the threshold, the absolute value of the difference between the control amount and the command value remains in the region above the specified value. Probability is high. In view of this point, the above invention provides a shift determination means.

第6の発明は、第1〜5のいずれか1つの発明において、前記相対速度予測手段は、前記制御量の変化速度を前記相対速度として代用するものであることを特徴とする。 A sixth invention is characterized in that, in any one of the first to fifth inventions, the relative speed prediction means substitutes a change speed of the control amount as the relative speed.

制御量の指令値が変化しない定常状態においては、制御量の変化速度と、指令値に対する制御量の相対速度とは、少なくともその絶対値同士に関しては比例関係にある。上記発明では、この点に鑑み、制御量の変化速度を予測した。   In a steady state where the command value of the control amount does not change, the change rate of the control amount and the relative speed of the control amount with respect to the command value are in a proportional relationship at least with respect to their absolute values. In view of this point, the above invention predicts the change rate of the control amount.

第7の発明は、第1〜6のいずれか1つの発明において、前記電力変換回路は、直流電圧源の正極および負極のそれぞれに前記回転機の端子を選択的に接続するスイッチング素子を備える直流交流変換回路であることを特徴とする。 In a seventh aspect based on any one of the first to sixth aspects, the power conversion circuit includes a switching element that selectively connects a terminal of the rotating machine to each of a positive electrode and a negative electrode of a DC voltage source. It is a DC / AC converter circuit.

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. インバータの操作状態を表現する電圧ベクトルを示す図。The figure which shows the voltage vector expressing the operation state of an inverter. 上記実施形態にかかるモデル予測処理の手順を示す流れ図。The flowchart which shows the procedure of the model prediction process concerning the said embodiment. 同実施形態にかかる仮設定候補となる操作状態を示す図。The figure which shows the operation state used as the temporary setting candidate concerning the embodiment. 同実施形態にかかる操作状態の変更処理を示すタイムチャート。The time chart which shows the change process of the operation state concerning the embodiment. 同実施形態にかかる規定値の変更処理の手順を示す流れ図。The flowchart which shows the procedure of the change process of the regulation value concerning the embodiment. 同実施形態にかかる効果を示す図。The figure which shows the effect concerning the embodiment. 第2の実施形態にかかるモデル予測処理の手順を示す流れ図。The flowchart which shows the procedure of the model prediction process 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。
<First Embodiment>
Hereinafter, a first embodiment in which a control device for a rotating machine according to the present invention is applied to a control device for a hybrid vehicle will be described with reference to the drawings.

図1に、本実施形態にかかるモータジェネレータの制御システムの全体構成を示す。車載主機としてのモータジェネレータ10は、3相の永久磁石同期モータである。また、モータジェネレータ10は、突極性を有する回転機(突極機)である。詳しくは、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。   FIG. 1 shows the overall configuration of a motor generator control system according to this embodiment. The motor generator 10 as an in-vehicle main machine is a three-phase permanent magnet synchronous motor. The motor generator 10 is a rotating machine (saliency pole machine) having saliency. Specifically, the motor generator 10 is an embedded magnet synchronous motor (IPMSM).

モータジェネレータ10は、インバータIVを介して高電圧バッテリ12に接続されている。インバータIVは、スイッチング素子S*p,S*n(*=u,v,w)の直列接続体を3組備えており、これら各直列接続体の接続点がモータジェネレータ10のU,V,W相にそれぞれ接続されている。これらスイッチング素子S*#(*=u,v,w;#=p,n)として、本実施形態では、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(IGBT)が用いられている。そして、これらにはそれぞれ、ダイオードD*#が逆並列に接続されている。   The motor generator 10 is connected to the high voltage battery 12 via the inverter IV. The inverter IV includes three sets of series connection bodies of switching elements S * p, S * n (* = u, v, w), and the connection points of these series connection bodies are U, V, Each is connected to the W phase. In the present embodiment, insulated gate bipolar transistors (IGBTs) are used as the switching elements S * # (* = u, v, w; # = p, n). In addition, a diode D * # is connected in antiparallel to each of these.

本実施形態では、モータジェネレータ10やインバータIVの状態を検出する検出手段として、以下のものを備えている。まずモータジェネレータ10の回転角度(電気角θ)を検出する回転角度センサ14を備えている。また、モータジェネレータ10の各相を流れる電流iu,iv,iwを検出する電流センサ16を備えている。更に、インバータIVの入力電圧(電源電圧VDC)を検出する電圧センサ18を備えている。   In this embodiment, the following is provided as detection means for detecting the state of the motor generator 10 and the inverter IV. First, a rotation angle sensor 14 for detecting the rotation angle (electrical angle θ) of the motor generator 10 is provided. Further, a current sensor 16 that detects currents iu, iv, and iw flowing through the phases of the motor generator 10 is provided. Further, a voltage sensor 18 for detecting an input voltage (power supply voltage VDC) of the inverter IV is provided.

上記各種センサの検出値は、図示しないインターフェースを介して低電圧システムを構成する制御装置20に取り込まれる。制御装置20では、これら各種センサの検出値に基づき、インバータIVを操作する操作信号を生成して出力する。ここで、インバータIVのスイッチング素子S*#を操作する信号が、操作信号g*#である。   The detection values of the various sensors are taken into the control device 20 constituting the low voltage system via an interface (not shown). The control device 20 generates and outputs an operation signal for operating the inverter IV based on the detection values of these various sensors. Here, the signal for operating the switching element S * # of the inverter IV is the operation signal g * #.

上記制御装置20は、モータジェネレータ10のトルクを要求トルクTrに制御すべく、インバータIVを操作する。詳しくは、要求トルクTrを実現するための指令電流とモータジェネレータ10を流れる電流とが一致するように、インバータIVを操作する。すなわち、本実施形態では、モータジェネレータ10のトルクが最終的な制御量となるものであるが、トルクを制御すべく、モータジェネレータ10を流れる電流を直接の制御量として、これを指令電流に制御する。特に、本実施形態では、モータジェネレータ10を流れる電流を指令電流に制御すべく、インバータIVの操作状態を複数通りのそれぞれに仮設定した場合についてのモータジェネレータ10の電流を予測し、予測される電流に基づき仮設定した操作状態を評価する。そして評価の高いものをインバータIVの実際の操作状態として採用するモデル予測制御を行う。   The control device 20 operates the inverter IV to control the torque of the motor generator 10 to the required torque Tr. Specifically, inverter IV is operated so that the command current for realizing required torque Tr matches the current flowing through motor generator 10. That is, in the present embodiment, the torque of the motor generator 10 becomes the final control amount. In order to control the torque, the current flowing through the motor generator 10 is directly controlled as a control current. To do. In particular, in the present embodiment, in order to control the current flowing through the motor generator 10 to a command current, the current of the motor generator 10 is predicted and predicted when the operation state of the inverter IV is temporarily set to each of a plurality of types. The temporarily set operation state is evaluated based on the current. Then, model predictive control is performed in which the highly evaluated one is adopted as the actual operation state of the inverter IV.

詳しくは、電流センサ16によって検出された相電流iu,iv,iwは、dq変換部22において、回転座標系の実電流id,iqに変換される。また、回転角度センサ14によって検出される電気角θは、速度算出部23の入力となり、これにより、回転速度(電気角速度ω)が算出される。一方、指令電流設定部24は、要求トルクTrを入力とし、dq座標系での指令電流idr,iqrを出力する。これら指令電流idr,iqr、実電流id,iq、及び電気角θは、モデル予測制御部30の入力となる。モデル予測制御部30では、これら入力パラメータに基づき、インバータIVの操作状態を規定する電圧ベクトルViを決定し、操作部26に入力する。操作部26では、入力された電圧ベクトルViに基づき、上記操作信号g*#を生成してインバータIVに出力する。   Specifically, the phase currents iu, iv, iw detected by the current sensor 16 are converted into actual currents id, iq in the rotating coordinate system by the dq converter 22. Further, the electrical angle θ detected by the rotation angle sensor 14 is input to the speed calculation unit 23, and thereby the rotation speed (electrical angular speed ω) is calculated. On the other hand, the command current setting unit 24 receives the required torque Tr and outputs command currents idr and iqr in the dq coordinate system. The command currents idr and iqr, the actual currents id and iq, and the electrical angle θ are input to the model prediction control unit 30. Based on these input parameters, the model prediction control unit 30 determines a voltage vector Vi that defines the operation state of the inverter IV and inputs the voltage vector Vi to the operation unit 26. The operation unit 26 generates the operation signal g * # based on the input voltage vector Vi and outputs it to the inverter IV.

ここで、インバータIVの操作状態を表現する電圧ベクトルは、図2に示す8つの電圧ベクトルとなる。例えば、低電位側のスイッチング素子Sun,Svn,Swnがオン状態となる操作状態(図中、「下」と表記)を表現する電圧ベクトルが電圧ベクトルV0であり、高電位側のスイッチング素子Sup,Svp,Swpがオン状態となる操作状態(図中、「上」と表記)を表現する電圧ベクトルが電圧ベクトルV7である。これら電圧ベクトルV0,V7は、モータジェネレータ10の全相を短絡させるものであり、インバータIVからモータジェネレータ10に印加される電圧がゼロとなるものであるため、ゼロ電圧ベクトルと呼ばれている。これに対し、残りの6つの電圧ベクトルV1〜V6は、上側アーム及び下側アームの双方にオン状態となるスイッチング素子が存在する操作パターンによって規定されるものであり、有効電圧ベクトルと呼ばれている。なお、図2(b)に示すように、電圧ベクトルV1、V3,V5のそれぞれがU相、V相、W相の正側にそれぞれ対応している。   Here, the voltage vectors expressing the operation state of the inverter IV are eight voltage vectors shown in FIG. For example, a voltage vector representing an operation state (indicated as “lower” in the drawing) in which the low-potential side switching elements Sun, Svn, Swn are turned on is the voltage vector V0, and the high-potential side switching elements Sup, A voltage vector representing an operation state (indicated as “upper” in the drawing) in which Svp and Swp are turned on is a voltage vector V7. These voltage vectors V0 and V7 are for short-circuiting all phases of the motor generator 10 and are called zero voltage vectors because the voltage applied to the motor generator 10 from the inverter IV becomes zero. On the other hand, the remaining six voltage vectors V1 to V6 are defined by an operation pattern in which switching elements that are turned on exist in both the upper arm and the lower arm, and are called effective voltage vectors. Yes. As shown in FIG. 2B, each of the voltage vectors V1, V3, and V5 corresponds to the positive side of the U phase, the V phase, and the W phase, respectively.

次に、モデル予測制御部30の処理の詳細について説明する。先の図1に示す操作状態設定部31では、インバータIVの操作状態を設定する。ここでは、先の図2に示した電圧ベクトルV0〜V7をインバータIVの操作状態として設定する。dq変換部32では、操作状態設定部31によって設定された電圧ベクトルをdq変換することで、dq座標系の電圧ベクトルVdq=(vd,vq)を算出する。こうした変換を行うべく、操作状態設定部31における電圧ベクトルV0〜V7を、例えば、先の図2において、「上」を「VDC/2」として且つ「下」を「−VDC/2」とすることで表現すればよい。この場合、例えば、電圧ベクトルV0は、(−VDC/2、−VDC/2、−VDC/2)となり、電圧ベクトルV1は、(VDC/2、−VDC/2、−VDC/2)となる。   Next, details of the processing of the model prediction control unit 30 will be described. In the operation state setting unit 31 shown in FIG. 1, the operation state of the inverter IV is set. Here, voltage vectors V0 to V7 shown in FIG. 2 are set as the operation state of inverter IV. The dq conversion unit 32 calculates the voltage vector Vdq = (vd, vq) in the dq coordinate system by performing dq conversion on the voltage vector set by the operation state setting unit 31. In order to perform such conversion, the voltage vectors V0 to V7 in the operation state setting unit 31 are, for example, “upper” as “VDC / 2” and “lower” as “−VDC / 2” in FIG. It can be expressed as above. In this case, for example, the voltage vector V0 is (−VDC / 2, −VDC / 2, −VDC / 2), and the voltage vector V1 is (VDC / 2, −VDC / 2, −VDC / 2). .

予測部33では、電圧ベクトル(vd、vq)と、実電流id,iqと、電気角速度ωとに基づき、インバータIVの操作状態を操作状態設定部31によって設定される状態とした場合の電流id,iqを予測する。ここでは、下記(c1)、(c2)にて表現される電圧方程式を、電流の微分項について解いた下記の状態方程式(式(c3)、(c4))を離散化し、1ステップ先の電流を予測する。
vd=(R+pLd)id −ωLqiq …(c1)
vq=ωLdid +(R+pLq)iq +ωφ …(c2)
pid
=−(R/Ld)id +ω(Lq/Ld)iq +vd/Ld …(c3)
piq
=−ω(Ld/Lq)id−(Rd/Lq)iq+vq/Lq−ωφ/Lq…(c4)
ちなみに、上記の式(c1)、(c2)において、抵抗R、微分演算子p、d軸インダクタンスLd,q軸インダクタンスLqおよび電機子鎖交磁束定数φを用いた。
In the prediction unit 33, the current id when the operation state of the inverter IV is set to the state set by the operation state setting unit 31 based on the voltage vector (vd, vq), the actual currents id, iq, and the electrical angular velocity ω. , Iq is predicted. Here, the voltage equation expressed by the following (c1) and (c2) is discretized from the following state equations (formulas (c3) and (c4)) obtained by solving the current differential term. Predict.
vd = (R + pLd) id−ωLqiq (c1)
vq = ωLdid + (R + pLq) iq + ωφ (c2)
pid
= − (R / Ld) id + ω (Lq / Ld) iq + vd / Ld (c3)
piq
= −ω (Ld / Lq) id− (Rd / Lq) iq + vq / Lq−ωφ / Lq (c4)
Incidentally, in the above formulas (c1) and (c2), the resistance R, the differential operator p, the d-axis inductance Ld, the q-axis inductance Lq, and the armature flux linkage constant φ are used.

上記電流の予測は、操作状態設定部31によって仮設定される複数通りの操作状態のそれぞれについて行われる。   The prediction of the current is performed for each of a plurality of operation states temporarily set by the operation state setting unit 31.

一方、操作状態決定部34では、予測部33によって予測された予測電流ide,iqeと、指令電流idr,iqrとを入力として、インバータIVの操作状態を決定する。こうして決定された操作状態に基づき、操作部26では、操作信号g*#を生成して出力する。   On the other hand, the operation state determination unit 34 receives the predicted currents ide and iq predicted by the prediction unit 33 and the command currents idr and iqr, and determines the operation state of the inverter IV. Based on the operation state thus determined, the operation unit 26 generates and outputs an operation signal g * #.

図3に、本実施形態にかかるモデル予測制御の処理手順を示す。この処理は、所定周期(制御周期Tc)で繰り返し実行される。   FIG. 3 shows a model prediction control processing procedure according to the present embodiment. This process is repeatedly executed at a predetermined cycle (control cycle Tc).

この一連の処理では、まずステップS10において、インバータIVの操作状態の次回の更新タイミングにおける操作状態を表現する電圧ベクトルV(n+1)を、今回の更新タイミングにおいて採用された電圧ベクトルV(n)にて表現される操作状態に仮設定する。   In this series of processing, first, in step S10, the voltage vector V (n + 1) representing the operation state at the next update timing of the operation state of the inverter IV is changed to the voltage vector V (n) adopted at the current update timing. Temporarily set the operation state expressed as

続くステップS12では、次回の更新タイミングにおいて電圧ベクトルV(n+1)を採用することによる1制御周期Tc後における予測電流ide(n+2),iqe(n+2)を算出する。なお、予測電流ide(n+2),iqe(n+2)の算出手法としては、たとえば特願2009−096443号の明細書等に記載されているように、電流の初期値として、次回の更新タイミングにおける予測電流ide(n+1),iqe(n+1)を用いる手法を採用すればよい。ここで、予測電流ide(n+1),iqe(n+1)は、今回の更新タイミングにおいて検出された実電流id(n),iq(n)を初期値として予測すればよい。   In subsequent step S12, predicted currents ide (n + 2) and iqe (n + 2) after one control cycle Tc are calculated by adopting voltage vector V (n + 1) at the next update timing. As a method for calculating the predicted currents ide (n + 2) and iqe (n + 2), for example, as described in the specification of Japanese Patent Application No. 2009-096443, the current value is predicted at the next update timing. A method using currents ide (n + 1) and iqe (n + 1) may be employed. Here, the predicted currents ide (n + 1) and iqe (n + 1) may be predicted using the actual currents id (n) and iq (n) detected at the current update timing as initial values.

続くステップS14においては、仮設定された操作状態を表現する電圧ベクトルV(n+1)が、ゼロ電圧ベクトルであるか否かを判断する。そして、ステップS14において肯定判断される場合、ステップS16において、予測電流ide(n+2),iqe(n+2)と指令電流idr,iqrとのベクトルの差のノルム(誤差edq(n+2))が規定値(閾値ethに係数α(0<α<1)を乗算した値)以下となるか否かを判断する。ここで、「α・eth」は、採用されている操作状態を表現する電圧ベクトルがゼロ電圧ベクトルである場合において、操作状態の変更を禁止する領域を規定するパラメータである。   In the subsequent step S14, it is determined whether or not the voltage vector V (n + 1) representing the temporarily set operation state is a zero voltage vector. If an affirmative determination is made in step S14, the norm (error edq (n + 2)) of the vector difference between the predicted currents ide (n + 2) and iqe (n + 2) and the command currents idr and iqr is determined in step S16. It is determined whether or not the threshold value eth is equal to or smaller than a coefficient α (a value obtained by multiplying 0 <α <1). Here, “α · eth” is a parameter that defines a region in which change of the operation state is prohibited when the voltage vector representing the operation state adopted is a zero voltage vector.

ここで、閾値ethは、要求トルクTr,電気角速度ωおよび電源電圧VDCに応じて可変設定されるものである。すなわち、要求トルクTrが大きいほど、指令電流idr,iqrが大きくなるため、同一の差であっても指令電流idr,iqrに対する誤差の割合が小さくなる。このため、要求トルクTrが大きいほど、閾値ethを大きい値とすることで、指令電流idr,iqrに対する誤差の割合が過度に大きいか否かを判断する。また、電気角速度ωが小さいほど、電流が変化しやすくなることに鑑み、電気角速度ωが小さいほど閾値ethを大きい値とすることで、「α・eth」を上回る事態が生じることを抑制する。さらに、電源電圧VDCが大きいほど、電流が変化しやすくなることに鑑み、電源電圧VDCが大きいほど閾値ethを大きい値とすることで、「α・eth」を上回る事態が生じることを抑制する。   Here, the threshold value eth is variably set according to the required torque Tr, the electrical angular velocity ω, and the power supply voltage VDC. That is, as the required torque Tr is larger, the command currents idr and iqr are larger. Therefore, even if the difference is the same, the ratio of error to the command currents idr and iqr is smaller. For this reason, it is judged whether the ratio of the error with respect to the command currents idr and iqr is excessively large by setting the threshold value eth to a larger value as the required torque Tr is larger. Further, in view of the fact that the electric current is more likely to change as the electrical angular velocity ω is smaller, the threshold eth is set to a larger value as the electrical angular velocity ω is smaller, thereby preventing a situation exceeding “α · eth” from occurring. Furthermore, in view of the fact that the current is likely to change as the power supply voltage VDC increases, the threshold eth is set to a larger value as the power supply voltage VDC is increased, thereby preventing a situation exceeding “α · eth” from occurring.

一方、ステップS14において否定判断される場合、ステップS18において、誤差edq(n+2)が規定値(閾値ethに係数β(0<β<1)を乗算した値)以下となるか否かを判断する。ここで、「β・eth」は、採用されている操作状態を表現する電圧ベクトルが有効電圧ベクトルである場合において、操作状態の変更を禁止する領域を規定するパラメータである。   On the other hand, when a negative determination is made in step S14, it is determined in step S18 whether or not the error edq (n + 2) is equal to or less than a specified value (a value obtained by multiplying the threshold eth by a coefficient β (0 <β <1)). . Here, “β · eth” is a parameter that defines a region in which the change of the operation state is prohibited when the voltage vector representing the operation state adopted is an effective voltage vector.

上記ステップS16とステップS18とにおいて、操作状態の切替を禁止する領域を各別に設定しているのは、ゼロ電圧ベクトルと有効電圧ベクトルとでモータジェネレータ10を流れる電流の変化速度が相違することなどから、操作状態の変更を禁止する適切な領域についても相違しうるとの知見に基づくものである。   In step S16 and step S18, the regions where switching of the operation state is prohibited are set separately because the change rate of the current flowing through the motor generator 10 is different between the zero voltage vector and the effective voltage vector. Therefore, it is based on the knowledge that the appropriate region for prohibiting the change of the operation state can be different.

上記ステップS16やステップS18において否定判断される場合、ステップS20に移行する。ステップS20においては、今回の制御周期における電圧ベクトルV(n)にて表現される操作状態からのスイッチング状態の切り替え端子数が「1」以下となるものを次回の制御周期における電圧ベクトルV(n+1)として仮設定した場合について、仮設定された操作状態の中に、次の条件を満たすものがあるか否かを判断する。この条件は、(ア)誤差edq(n+2)が閾値eth以下であるとの条件と、(イ)誤差edq(n+2)の変化速度が負である(誤差edq(n+2)が誤差edq(n+1)よりも小さい)こと、との論理積が真となる旨の条件である。ここで、閾値ethは、上記ステップS16,S18において規定された領域に上記誤差edq(n+2)が長く留まるうえで適切な操作状態を選択するための領域(相対速度評価領域)の境界を定めるためのものである。   If a negative determination is made in step S16 or step S18, the process proceeds to step S20. In step S20, the voltage vector V (n + 1) in the next control cycle is the one in which the number of switching terminals in the switching state from the operation state represented by the voltage vector V (n) in the current control cycle is equal to or less than “1”. ) Is temporarily set, it is determined whether any temporarily set operation state satisfies the following condition. This condition is that (a) the error edq (n + 2) is less than or equal to the threshold eth, and (b) the change rate of the error edq (n + 2) is negative (the error edq (n + 2) is the error edq (n + 1). Is the condition that the logical product of the Here, the threshold value eth defines a boundary of a region (relative speed evaluation region) for selecting an appropriate operation state while the error edq (n + 2) stays in the region defined in steps S16 and S18 for a long time. belongs to.

なお、今回の制御周期における電圧ベクトルV(n)にて表現される操作状態からのスイッチング状態の切り替え端子数が「1」以下となるものは、次のものとなる。すなわち、電圧ベクトルV(n)が有効電圧ベクトルVi(i=1〜6)である場合、電圧ベクトルV(n+1)を、電圧ベクトルVi−1、Vi,Vi+1(i:mod 6)とするか、ゼロ電圧ベクトルとする。ただし、ゼロ電圧ベクトルとしては、V(n)=V2k(k=1〜3)であるなら、ゼロ電圧ベクトルV7を選択し、V(n)=V2k−1であるなら、ゼロ電圧ベクトルV0を選択する。図4(a)に、V(n)=V1の場合について、電圧ベクトルV(n+1)として仮設定可能な4つの電圧ベクトルを示した。また、現在の電圧ベクトルV(n)がゼロ電圧ベクトルV0である場合、図4(b)に示すように、電圧ベクトルV(n+1)を、奇数の電圧ベクトルV1,V3,V5またはゼロ電圧ベクトルV0とする。さらに、現在の電圧ベクトルV(n)がゼロ電圧ベクトルV7である場合、図4(c)に示すように、電圧ベクトルV(n+1)を、偶数の電圧ベクトルV2,V4,V6またはゼロ電圧ベクトルV7とする。   Note that the number of switching terminals in the switching state from the operation state represented by the voltage vector V (n) in the current control cycle is “1” or less is as follows. That is, if the voltage vector V (n) is the effective voltage vector Vi (i = 1 to 6), whether the voltage vector V (n + 1) is the voltage vector Vi−1, Vi, Vi + 1 (i: mod 6). The zero voltage vector. However, as the zero voltage vector, if V (n) = V2k (k = 1 to 3), the zero voltage vector V7 is selected. If V (n) = V2k−1, the zero voltage vector V0 is selected. select. FIG. 4A shows four voltage vectors that can be temporarily set as the voltage vector V (n + 1) when V (n) = V1. Further, when the current voltage vector V (n) is the zero voltage vector V0, as shown in FIG. 4B, the voltage vector V (n + 1) is changed to an odd voltage vector V1, V3, V5 or a zero voltage vector. V0. Further, when the current voltage vector V (n) is the zero voltage vector V7, as shown in FIG. 4C, the voltage vector V (n + 1) is converted into an even voltage vector V2, V4, V6 or a zero voltage vector. V7.

上記ステップS20において肯定判断される場合、ステップS22に移行する。ここでは、上記(ア)および(イ)の条件を満たすもののうち、予測電流ide(n+1),iqe(n+1)と予測電流ide(n+2),iqe(n+2)とのベクトル同士の差のノルム(変化率ΔIdqe(n+2))が最小となるものに対応する電圧ベクトルを、インバータIVの次回の制御周期における操作状態を表現する電圧ベクトルとして選択する。これは、スイッチング状態の切替頻度を低下させるための設定である。すなわち、変化率ΔIdqe(n+2)が大きい場合、実電流id,iqが1制御周期Tcの間に大きく変化することから、誤差edqが「α・eth」や「β・eth」を上回るまでに要する時間が短くなる。そしてこの場合、ステップS16,S18において否定判断され、ステップS20に移行することから、電圧ベクトルが変更され、スイッチング状態の切り替えがなされる可能性が高くなる。これに対し、変化率ΔIdqe(n+2)が小さい場合、実電流id,iqが1制御周期Tcの間に変化する量が小さくなることから、誤差edqが「α・eth」や「β・eth」を上回るまでに要する時間が長くなり、ひいてはスイッチング状態の変更がなされにくい。これは、誤差edqの変化を示すベクトル(指令電流idr,iqrに対する予測電流ide,iqeの相対速度ベクトル)が、インバータIVの平均的な出力電圧(基本波電圧)と現在の電圧ベクトルとの差によって表現されるためである。すなわち、この場合、指令電流idr,iqrの変化が小さい定常状態においては、次回の制御周期においても同一の電圧ベクトルが相対速度を最小とする電圧ベクトルとして評価される蓋然性が高くなる。一方、定常状態においては相対速度と変化率ΔIdqe(n+2)との間には比例関係があるため、同一の電圧ベクトルが変化率ΔIdqe(n+2)を最小とする電圧ベクトルとして評価される蓋然性が高くなる。   When a positive determination is made in step S20, the process proceeds to step S22. Here, among those satisfying the conditions (a) and (b) above, the norm of the difference between the vectors of the predicted currents ide (n + 1), iqe (n + 1) and the predicted currents ide (n + 2), iqe (n + 2) ( The voltage vector corresponding to the one having the smallest change rate ΔIdqe (n + 2)) is selected as the voltage vector representing the operation state in the next control cycle of the inverter IV. This is a setting for reducing the switching frequency of the switching state. That is, when the rate of change ΔIdqe (n + 2) is large, the actual currents id and iq change greatly during one control cycle Tc, so that it is necessary for the error edq to exceed “α · eth” or “β · eth”. Time is shortened. In this case, a negative determination is made in steps S16 and S18, and the process proceeds to step S20, so that the voltage vector is changed and the switching state is likely to be switched. On the other hand, when the rate of change ΔIdqe (n + 2) is small, the amount of change in the actual currents id and iq during one control cycle Tc is small, so that the error edq is “α · eth” or “β · eth”. It takes a long time to exceed the limit, and as a result, it is difficult to change the switching state. This is because the vector indicating the change in the error edq (the relative velocity vector of the predicted currents ide and iq with respect to the command currents idr and iqr) is the difference between the average output voltage (fundamental voltage) of the inverter IV and the current voltage vector. It is because it is expressed by. That is, in this case, in a steady state where the changes in the command currents idr and iqr are small, there is a high probability that the same voltage vector is evaluated as a voltage vector that minimizes the relative speed even in the next control cycle. On the other hand, since there is a proportional relationship between the relative speed and the rate of change ΔIdqe (n + 2) in the steady state, there is a high probability that the same voltage vector is evaluated as a voltage vector that minimizes the rate of change ΔIdqe (n + 2). Become.

一方、上記ステップS20において否定判断される場合、ステップS24において、ゼロ電圧ベクトルによって、(ウ)誤差edq(n+2)が閾値ethの2倍以下であるとの条件と、(エ)誤差edq(n+2)の変化速度が負であること、との論理積を満たすことができるか否かを判断する。そして、ステップS24において肯定判断される場合、ステップS26において、今回の制御周期における電圧ベクトルV(n)にて表現される操作状態からのスイッチング状態の切り替え端子数が「1」以下となる方のゼロ電圧ベクトルを採用する。   On the other hand, if a negative determination is made in step S20, in step S24, the condition that (c) error edq (n + 2) is less than or equal to twice the threshold value eth and (d) error edq (n + 2) in step S24. It is determined whether or not the logical product of the change rate of ()) is negative can be satisfied. If the determination in step S24 is affirmative, in step S26, the number of switching state switching terminals from the operation state represented by the voltage vector V (n) in the current control cycle is equal to or less than “1”. Adopt zero voltage vector.

これに対し、ステップS24において否定判断される場合、ステップS28において、今回の制御周期における電圧ベクトルV(n)にて表現される操作状態からのスイッチング状態の切り替え端子数が「1」以下となる操作状態のうち、誤差edq(n+2)を最小とするものを最終的な操作状態に決定する。   On the other hand, if a negative determination is made in step S24, in step S28, the number of switching terminals in the switching state from the operation state represented by the voltage vector V (n) in the current control cycle becomes “1” or less. Of the operating states, the one that minimizes the error edq (n + 2) is determined as the final operating state.

なお、上記ステップS22,S26,S28の処理が完了する場合や、ステップS16,S18において肯定判断される場合には、この一連の処理を一旦終了する。   In addition, when the process of said step S22, S26, S28 is completed, or when affirmation determination is made in step S16, S18, this series of processes are once complete | finished.

上記ステップS16、S18において否定判断される場合には、図5(a)に示す場合や、図5(b)に示す場合が含まれる。図5(a)では、今回の制御周期における電圧ベクトルV(n)にて表現される操作状態によって、次回の制御周期(「n+1」のタイミング)までには誤差edq(n+1)が閾値eth以下となる場合を示している。そしてここでは、次回の制御周期において新たに採用される操作状態のうち、誤差edq(n+2)が閾値eth以下となるものは複数存在する。このため、誤差edqを小さくする旨の条件下、上記変化速度が最小となるものを採用する。   When the negative determination is made in steps S16 and S18, the case shown in FIG. 5A and the case shown in FIG. 5B are included. In FIG. 5A, the error edq (n + 1) is less than or equal to the threshold eth until the next control cycle (timing of “n + 1”) depending on the operation state expressed by the voltage vector V (n) in the current control cycle. Shows the case. Here, there are a plurality of operation states newly employed in the next control cycle in which the error edq (n + 2) is equal to or less than the threshold value eth. For this reason, the one that minimizes the change speed under the condition that the error edq is reduced is adopted.

一方、図5(b)は、今回の制御周期における電圧ベクトルV(n)にて表現される操作状態を次回の制御周期(「n+1」のタイミング)において採用することで、その次の制御周期(「n+2」のタイミング)までには、誤差edq(n+2)が「α・eth」や「β・eth」を上回る場合を示している。このため、この場合にも、次回の制御周期において操作状態を変更可能とすることで、上記変化速度が最小となるものを採用する。ちなみに、その結果、実際には、誤差edq(n+2)が「α・eth」や「β・eth」を上回ることとなる場合、再度、変化速度が最小となるものが検討されることとなる。すなわち、この場合には、実際の誤差が「α・eth」や「β・eth」以下の領域から上記相対速度評価領域に移行することで、再度、変化速度が最小となるものが検討されることとなる。   On the other hand, FIG. 5B shows that the operation state represented by the voltage vector V (n) in the current control cycle is adopted in the next control cycle (timing of “n + 1”), so that the next control cycle. Up to (timing of “n + 2”), the case where the error edq (n + 2) exceeds “α · eth” or “β · eth” is shown. For this reason, in this case as well, the operation state can be changed in the next control cycle so that the change speed is minimized. Incidentally, as a result, when the error edq (n + 2) actually exceeds “α · eth” or “β · eth”, the one with the smallest change rate is considered again. In other words, in this case, a case where the change speed is minimized is examined again by shifting from the region where the actual error is “α · eth” or “β · eth” or less to the relative velocity evaluation region. It will be.

図6に、本実施形態にかかる上記係数α、βの設定処理を示す。この処理は、上記制御周期Tcでくり返し実行される。   FIG. 6 shows the processing for setting the coefficients α and β according to the present embodiment. This process is repeatedly executed at the control cycle Tc.

この一連の処理では、まずステップS30において、上記係数α、βの値が継続される期間をカウントするカウンタの値が閾値以上であるか否かを判断する。ここで、閾値は、上記継続する期間を規定するためのものである。上記ステップS30において否定判断される場合、ステップS32において、カウンタをインクリメントする。   In this series of processes, first, in step S30, it is determined whether or not the value of the counter that counts the period during which the values of the coefficients α and β are continued is equal to or greater than a threshold value. Here, the threshold value is for defining the continuous period. If a negative determination is made in step S30, the counter is incremented in step S32.

これに対し、ステップS30において肯定判断される場合、ステップS34において、カウンタをクリアするとともに2ビットのアドレスを更新する。このアドレスは、係数α、βの値を指定するためのものである。このアドレスを2ビットとしたのは、本実施形態では、上記係数α、βとして4通りの組合わせを例示しているからである。   On the other hand, if a positive determination is made in step S30, the counter is cleared and the 2-bit address is updated in step S34. This address is for designating the values of the coefficients α and β. The reason for this address being 2 bits is that, in the present embodiment, four combinations are exemplified as the coefficients α and β.

上記ステップS32,S34の処理が完了する場合、ステップS36において、上記アドレスに応じて上記係数α,βを可変設定する。本実施形態では、係数αの方が係数βよりも統計的には大きくなるようにして且つ、係数αよりも係数βの方が大きくなる逆転現象をも生じさせるように、上記係数α、βを設定する。ここで、係数αの方が係数βよりも統計的には大きくなるように設定するのは、有効電圧ベクトルの方が変化率ΔIdq(n+2)が大きくなりやすいためである。すなわち、変化率ΔIdq(n+2)が大きい場合、係数βが過度に大きいと、誤差edq(n+2)が「β・eth」を上回る時点で、上回り度合いが過度に大きくなるおそれがある。また、係数αよりも係数βの方が大きくなる逆転現象をも生じさせる設定としたのは、モータジェネレータ10を流れる電流と指令電流との差の符号が偏る事態を抑制するためである。   When the processes of steps S32 and S34 are completed, the coefficients α and β are variably set according to the address in step S36. In the present embodiment, the coefficients α and β are set so that the coefficient α is statistically larger than the coefficient β and also causes a reverse phenomenon in which the coefficient β is larger than the coefficient α. Set. Here, the reason why the coefficient α is set to be statistically larger than the coefficient β is that the change rate ΔIdq (n + 2) is likely to be larger for the effective voltage vector. That is, when the rate of change ΔIdq (n + 2) is large, if the coefficient β is excessively large, the degree of surplus may be excessively large when the error edq (n + 2) exceeds “β · eth”. Further, the reason why the reverse rotation phenomenon in which the coefficient β is larger than the coefficient α is also set to suppress a situation where the sign of the difference between the current flowing through the motor generator 10 and the command current is biased.

図7(a)に、高周波電流について、また、図7(b)に、相電流について、それぞれ本実施形態と比較例とを対比して示す。ここで比較例は、誤差edqを閾値eth以下とするもののうち、変化率ΔIdq(n+2)が最小となる操作状態の選択処理を行なった場合を示す。図示されるように、比較例の高調波電流の方が大きくなっているが、これは、上記(イ)の条件等を考慮しないことなどが要因であると考えられる。   FIG. 7A shows the high-frequency current, and FIG. 7B shows the phase current in comparison with the present embodiment and the comparative example. Here, the comparative example shows a case where an operation state selection process in which the change rate ΔIdq (n + 2) is the minimum among the cases where the error edq is equal to or less than the threshold eth is performed. As shown in the figure, the harmonic current of the comparative example is larger, but this is considered to be caused by not considering the above condition (a).

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)予測電流ide(n+2),iqe(n+2)と指令電流idr,iqrとの差の絶対値(誤差edq(n+2))が閾値eth以下であって且つ規定値α・eth(β・eth)以上であると判断される場合、誤差edq(n+2)を減少させて且つ変化率ΔIdq(n+2)を最小とする操作状態に変更した。これにより、実際の電流と指令電流との差が規定値α・eth(β・eth)以上となるのに先立って、操作状態を見直すことができる。また、上記判断を常時行うことで、実際の電流と指令電流との差が閾値eth以下となった後であっても、変化率ΔIdq(n+2)を最小とする操作状態への変更が可能となる。ここで、実際の電流と指令電流との差が閾値eth以下となる際には、閾値eth以下とすることのできる操作状態が複数ある蓋然性が低い一方、閾値eth以下となった後には、閾値eth以下とすることのできる操作状態が複数ある蓋然性が高い。このため、誤差edq(n+2)を減少させる操作状態についても複数存在する蓋然性が高く、ひいては、複数の候補の中から変化率ΔIdq(n+2)を最小とするものを選択することができる。   (1) The absolute value (error edq (n + 2)) of the difference between the predicted currents ide (n + 2) and iqe (n + 2) and the command currents idr and iqr is equal to or less than the threshold eth and the specified value α · eth (β · eth ) If it is determined that the value is equal to or greater, the operation state is changed to a state in which the error edq (n + 2) is reduced and the change rate ΔIdq (n + 2) is minimized. Thus, the operation state can be reviewed before the difference between the actual current and the command current becomes equal to or greater than the specified value α · eth (β · eth). In addition, by constantly performing the above determination, it is possible to change to an operation state in which the change rate ΔIdq (n + 2) is minimized even after the difference between the actual current and the command current is equal to or less than the threshold value eth. Become. Here, when the difference between the actual current and the command current is equal to or less than the threshold eth, there is a low probability that there are a plurality of operation states that can be equal to or less than the threshold eth. There is a high probability that there are a plurality of operation states that can be eth or less. For this reason, there is a high probability that there are a plurality of operation states that reduce the error edq (n + 2). As a result, it is possible to select a plurality of candidates that minimizes the change rate ΔIdq (n + 2).

(2)操作状態の変更が禁止される領域を規定する規定値α・eth,β・ethを、現在の操作状態を表現する電圧ベクトルがゼロ電圧ベクトルであるか有効電圧ベクトルであるかに応じて各別に設定した。これにより、ゼロ電圧ベクトルを用いる場合と有効電圧ベクトルを用いる場合とで、制御量の変化速度が相違しうることに鑑み、規定値をより適切に設定することができる。   (2) Specified values α · eth and β · eth that define areas where the change of the operation state is prohibited, depending on whether the voltage vector expressing the current operation state is a zero voltage vector or an effective voltage vector Set separately. As a result, the specified value can be set more appropriately in view of the fact that the change rate of the control amount can be different between when the zero voltage vector is used and when the effective voltage vector is used.

(3)規定値α・eth,β・ethを、閾値ethよりも小さい値となりうる態様にて時間に応じて可変とした。これにより、定常的な乖離傾向が生じることを抑制することができる。
<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。
(3) The specified values α · eth and β · eth are variable according to time in such a manner that the values can be smaller than the threshold value eth. Thereby, it can suppress that the steady deviation tendency arises.
<Second Embodiment>
Hereinafter, the second 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モデル予測制御の処理手順を示す。この処理は、所定周期(制御周期Tc)で繰り返し実行される。   FIG. 8 shows a processing procedure of model predictive control according to the present embodiment. This process is repeatedly executed at a predetermined cycle (control cycle Tc).

この一連の処理では、ステップS40,S42において、先の図3のステップS10,S12の処理を行った後、ステップS44において、今回の更新タイミングにおいて採用された電圧ベクトルV(n)にて表現される操作状態を次回の更新タイミングにおいても採用した場合の誤差edq(n+2)が閾値eth以下であるか否かを判断する。そして、ステップS44において否定判断される場合、ステップS46において、今回の制御周期における電圧ベクトルV(n)にて表現される操作状態からのスイッチング状態の切り替え端子数が「1」以下となる操作状態のうち、誤差edq(n+2)を最小とするものを最終的な操作状態に決定する。そして、ステップS48においては、操作状態の変更を許可する許可フラグをオンとする。この処理は、今回の更新タイミングにおいて採用された電圧ベクトルV(n)にて表現される操作状態が次回の更新タイミングにおいても採用された場合の誤差edq(n+2)が閾値ethを上回る事態となった履歴を記憶するためのものである。   In this series of processing, after the processing in steps S10 and S12 of FIG. 3 is performed in steps S40 and S42, the voltage vector V (n) employed at the current update timing is expressed in step S44. It is determined whether or not the error edq (n + 2) when the operation state is adopted at the next update timing is equal to or less than the threshold value eth. If a negative determination is made in step S44, in step S46, the operation state in which the number of switching terminals from the operation state represented by the voltage vector V (n) in the current control cycle is “1” or less. Among them, the one that minimizes the error edq (n + 2) is determined as the final operation state. In step S48, the permission flag for permitting the change of the operation state is turned on. In this process, the error edq (n + 2) when the operation state expressed by the voltage vector V (n) adopted at the current update timing is also adopted at the next update timing exceeds the threshold eth. It is for memorizing the history.

これに対し、ステップS44において肯定判断される場合、ステップS50において変更許可フラグがオンとなっているか否かを判断する。ここで、上記ステップS44において否定判断された後、ステップS44において初めて肯定判断される場合等にあっては、変更許可フラグがオンとなっている。そしてこの場合には、ステップS52において、今回の更新タイミングにおいて採用された電圧ベクトルV(n)にて表現される操作状態によって実現されると想定される誤差edq(n+1)が閾値eth以下であるか否かを判断する。この処理は、モータジェネレータ10を流れる電流と指令電流との差の絶対値が閾値eth以下となったか否かを判断するためのものである。   On the other hand, if an affirmative determination is made in step S44, it is determined in step S50 whether or not the change permission flag is on. Here, after a negative determination is made in step S44, the change permission flag is turned on, for example, when an affirmative determination is made for the first time in step S44. In this case, in step S52, the error edq (n + 1) assumed to be realized by the operation state represented by the voltage vector V (n) adopted at the current update timing is equal to or less than the threshold eth. Determine whether or not. This process is for determining whether or not the absolute value of the difference between the current flowing through the motor generator 10 and the command current is equal to or less than the threshold value eth.

そしてステップS52において肯定判断される場合、ステップS54に移行する。ステップS54においては、今回の制御周期における電圧ベクトルV(n)にて表現される操作状態からのスイッチング状態の切り替え端子数が「1」以下となる操作状態のうち、次の条件を満たすものを操作状態として決定する。すなわち、(オ)誤差edq(n+2)が閾値eth以下であること、(カ)誤差edq(n+2)が誤差edq(n+1)と比較して減少すること、(ウ)変化率Idq(n+2)が最小となること、の3つの条件の論理積条件である。   If a positive determination is made in step S52, the process proceeds to step S54. In step S54, an operation state in which the number of switching terminals from the operation state represented by the voltage vector V (n) in the current control cycle is “1” or less satisfies the following condition. Determine as the operation state. That is, (e) the error edq (n + 2) is less than or equal to the threshold eth, (f) the error edq (n + 2) is reduced compared to the error edq (n + 1), and (c) the change rate Idq (n + 2) is This is a logical product condition of the three conditions of becoming the minimum.

そして、ステップS54の処理が完了する場合には、ステップS56において変更許可フラグをオフとする。   When the process of step S54 is completed, the change permission flag is turned off in step S56.

なお、上記ステップS48,S56の処理が完了する場合や、ステップS50,S52において否定判断される場合には、この一連の処理を一旦終了する。   In addition, when the process of said step S48, S56 is completed, or when negative determination is made in step S50, S52, this series of processes is once complete | finished.

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.

(4)実際の電流と指令電流との差(edq(n+1))が閾値ethを上回る状態から閾値以下となる状態に移行したタイミング(S52:YES)の後、変化率ΔIdq(n+2)に基づき操作状態を選択した。これにより、閾値eth以下となる領域に留まる時間が長くなる操作状態を選択することができる。
<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。
(4) After the timing (S52: YES) at which the difference between the actual current and the command current (edq (n + 1)) shifts from the state above the threshold value eth to the state below the threshold value (S52: YES), based on the rate of change ΔIdq (n + 2) The operation state was selected. Thereby, it is possible to select an operation state in which the time for staying in the region that is equal to or less than the threshold value eth is long.
<Third Embodiment>
Hereinafter, the third embodiment will be described with reference to the drawings with a focus on differences from the first embodiment.

本実施形態では、トルクと磁束とを直接の制御量とし、これらの指令値と予測値とを入力としてインバータIVの操作状態を決定する。   In the present embodiment, torque and magnetic flux are directly controlled variables, and the operation state of the inverter IV is determined using these command values and predicted values as inputs.

図9に、本実施形態にかかるシステム構成を示す。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 a system configuration 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.

図示されるように、トルク/磁束予測部37では、予測電流ide,iqeに基づき、モータジェネレータ10の磁束ベクトルΦとトルクTとを予測する。ここで、磁束ベクトルΦ=(Φd、Φq)は、下記の式(c5)、(c6)にて予測され、トルクTは、下記の式(c7)にて予測される。   As shown in the figure, the torque / magnetic flux prediction unit 37 predicts the magnetic flux vector Φ and the torque T of the motor generator 10 based on the predicted currents ide and iqe. Here, the magnetic flux vector Φ = (Φd, Φq) is predicted by the following equations (c5) and (c6), and the torque T is predicted by the following equation (c7).

Φd=Ld・id+φ …(c5)
Φq=Lq・iq …(c6)
T=P(Φd・iq−Φq・id) …(c7)
ちなみに、上記の式(c7)においては、極対数Pを用いている。
Φd = Ld · id + φ (c5)
Φq = Lq · iq (c6)
T = P (Φd · iq−Φq · id) (c7)
Incidentally, the number P of pole pairs is used in the above formula (c7).

一方、磁束マップ38では、要求トルクTrに基づき、指令磁束ベクトルΦrを設定する。ここで、指令磁束ベクトルΦrは、要求トルクTrを満たすもののうち、例えば最小の電流で最大のトルクが得られる最大トルク制御を実現する等の要求によって設定されるものである。   On the other hand, in the magnetic flux map 38, the command magnetic flux vector Φr is set based on the required torque Tr. Here, the command magnetic flux vector Φr is set according to a request for realizing, for example, maximum torque control that can obtain the maximum torque with the minimum current among those satisfying the required torque Tr.

操作状態決定部34aでは、上記第1の実施形態にかかる対応する処理において、電流を磁束およびトルクに変更した処理を行なう。すなわち、現在の操作状態を次回の更新タイミングにおける操作状態として仮設定した場合について、予測トルクTeと要求トルクTrとの差と、予測磁束ベクトルΦeと指令磁束ベクトルΦrとの各成分の差とに基づき定量化される値が閾値以下且つ規定値以上となるなら、規定値以下となる領域に長く留まる操作状態を検討する。すなわち、予測トルクTeの変化率と予測磁束ベクトルΦeの変化率との和が最も小さいものを選択する。   In the operation state determination part 34a, the process which changed the electric current into the magnetic flux and the torque in the corresponding process concerning the said 1st Embodiment is performed. That is, when the current operation state is temporarily set as the operation state at the next update timing, the difference between the predicted torque Te and the required torque Tr and the difference between the components of the predicted magnetic flux vector Φe and the command magnetic flux vector Φr. If the value to be quantified based on the threshold value is equal to or less than the threshold value and equal to or greater than the specified value, an operation state that remains for a long time in the region that is equal to or less than the specified value is considered. That is, the one having the smallest sum of the change rate of the predicted torque Te and the change rate of the predicted magnetic flux vector Φe is selected.

なお、上記定量化は、これらの差の2乗のそれぞれに重み係数a、b(a≠b、a≠0、b≠0)を乗算した値同士の和に基づき決定される。ここで、重み係数a、bは、トルクと磁束との大きさが相違することに鑑みたものである。すなわち例えば、トルクの数値の方が大きくなる単位設定をする場合、トルク偏差の方が大きくなりやすいため、重み係数a、bを用いない場合には、磁束の制御性が低い電圧ベクトルであっても、評価がさほど低くならない等のデメリットの生じるおそれがある。このため、重み係数a、bを、評価のための複数の入力パラメータの絶対値の大きさの相違を補償する手段として用いる。
<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。
The quantification is determined based on the sum of values obtained by multiplying the squares of these differences by weighting factors a and b (a ≠ b, a ≠ 0, b ≠ 0). Here, the weighting factors a and b are taken into consideration that the magnitudes of torque and magnetic flux are different. That is, for example, when setting a unit in which the numerical value of the torque is larger, the torque deviation tends to be larger. Therefore, when the weighting factors a and b are not used, the voltage vector has a low magnetic flux controllability. However, there is a possibility that disadvantages such as that the evaluation does not become so low. For this reason, the weight coefficients a and b are used as means for compensating for the difference in absolute value of the plurality of input parameters for evaluation.
<Other embodiments>
Each of the above embodiments may be modified as follows.

「領域判断手段について」
上記第1の実施形態では、相対速度評価領域にある間、常時、電圧ベクトルにて表現される操作状態を変更可能としたがこれに限らず、たとえば規定回数の更新可能タイミングに限ってもよい。
"Region determination means"
In the first embodiment, the operation state represented by the voltage vector can be changed at all times while in the relative speed evaluation region. However, the present invention is not limited to this, and may be limited to, for example, a predetermined number of updatable timings. .

「移行判断手段について」
上記第2の実施形態では、現在採用されている操作状態に対応する予測電流と指令電流との誤差edq(n+1)が閾値eth以下となることで、相対速度評価領域の外から中に移行した状況であると判断したが、これに限らない。たとえば仮設定される操作状態に対応する予測電流と指令電流との誤差edq(n+2)が閾値eth以下であって且つ、誤差edq(n+2)が減少する操作状態が複数あることを上記移行した状況であると判断してもよい。これは、現在採用されている操作状態によって実現される制御量とその指令値との差が相対速度評価領域に入ることで、誤差を閾値以下とすることができて且つ、誤差が減少する側に変化する操作状態が複数通り存在するようになると考えられることによる。このように複数の候補が存在しうることが、相対速度評価領域を設けた理由である。ただし、複数の候補が必ず存在する保証はないことから、仮設定される操作状態に対応する予測電流と指令電流との誤差edq(n+2)が閾値eth以下となるタイミングから、規定回数の変更可能タイミング内に、上記複数の候補が存在しない場合には、この判断を打ち切ってもよい。
"About migration judgment means"
In the second embodiment, the error edq (n + 1) between the predicted current and the command current corresponding to the operation state currently employed is less than or equal to the threshold value eth, so that the relative speed evaluation region has shifted from the inside to the inside. Although it is determined that the situation is present, the present invention is not limited to this. For example, when the error edq (n + 2) between the predicted current and the command current corresponding to the temporarily set operation state is equal to or less than the threshold eth and there are a plurality of operation states in which the error edq (n + 2) decreases, the above-described situation You may judge that. This is because the difference between the control amount realized by the currently adopted operation state and its command value enters the relative speed evaluation region, so that the error can be reduced to a threshold value or less and the error can be reduced. This is because it is considered that there are a plurality of operation states that change to. The reason that a plurality of candidates can exist in this way is the reason for providing the relative speed evaluation area. However, since there is no guarantee that a plurality of candidates always exist, the specified number of times can be changed from the timing when the error edq (n + 2) between the predicted current and the command current corresponding to the temporarily set operation state is equal to or less than the threshold eth. When the plurality of candidates do not exist within the timing, this determination may be aborted.

「相対速度評価領域について」
現在の電圧ベクトルが有効電圧ベクトルである場合に限って、相対速度を最小とする操作状態への変更を許可する領域としてもよい。
"Relative speed evaluation area"
Only when the current voltage vector is an effective voltage vector, it is good also as an area | region which permits the change to the operation state which makes a relative speed the minimum.

また、この際、誤差edq(n+2)が誤差edq(n+1)よりも小さくなるものを選択する代わりに、誤差edq(n+2)が誤差edq(n+1)以下となるものを選択してもよい。   At this time, instead of selecting the error edq (n + 2) smaller than the error edq (n + 1), the error edq (n + 2) may be selected to be equal to or less than the error edq (n + 1).

「相対速度予測手段について」
次回の電圧ベクトルV(n+1)の更新に際しての電流値としての予測電流Idq(n+2)と、電圧ベクトルV(n)によって生じる電流値としての予測電流Idq(n+1)との差に限らない。たとえば上記(c3),(c4)によれば、次回の電圧ベクトルV(n+1)の更新に際しての電流値としての予測電流Idq(n+1)と電圧ベクトルV(n+1)とに基づき、電圧ベクトルV(n+1)によって生じるd軸の電流の変化速度やq軸の電流の変化速度を算出できる。このため、これに基づき変化速度を算出してもよい。
"Relative speed prediction means"
It is not limited to the difference between the predicted current Idq (n + 2) as the current value at the next update of the voltage vector V (n + 1) and the predicted current Idq (n + 1) as the current value generated by the voltage vector V (n). For example, according to the above (c3) and (c4), based on the predicted current Idq (n + 1) and the voltage vector V (n + 1) as the current values at the next update of the voltage vector V (n + 1), the voltage vector V ( The change rate of the d-axis current and the change rate of the q-axis current generated by (n + 1) can be calculated. Therefore, the change rate may be calculated based on this.

次回の電圧ベクトルV(n+1)によって生じる電流の変化速度のみを予測するものに限らない。たとえば、数制御周期先の更新タイミングにおけるインバータIVの操作による制御量まで順次予測するものにおいて、これらの平均速度を予測してもよい。   The present invention is not limited to predicting only the rate of change of current caused by the next voltage vector V (n + 1). For example, in the case of sequentially predicting up to the control amount by the operation of the inverter IV at the update timing several control cycles ahead, these average speeds may be predicted.

また、指令電流idr,iqrと予測電流ide,iqeとの相対速度を評価対象としてもよい。ここで、指令電流idr,iqrの変化速度は、指令電流idr(n+2),iqr(n+2)と指令電流idr(n+1),iqr(n+1)との差であり、これと予測電流ide,iqeの変化速度との差によって生じるベクトルが、相対速度ベクトルである。ここで、第1の実施形態において上記変化率ΔIdqe(n+2)を相対速度ベクトルのノルムに置き換える場合、指令電流idr,iqrが変化しないときには、上記第1の実施形態の処理と数学的に等価となる。   The relative speed between the command currents idr and iqr and the predicted currents ide and iqe may be evaluated. Here, the changing speed of the command currents idr and iqr is the difference between the command currents idr (n + 2) and iqr (n + 2) and the command currents idr (n + 1) and iqr (n + 1), and the predicted currents ide and iqe A vector generated by the difference from the change speed is a relative speed vector. Here, when the change rate ΔIdqe (n + 2) is replaced with the norm of the relative velocity vector in the first embodiment, when the command currents idr and iqr do not change, it is mathematically equivalent to the process of the first embodiment. Become.

「相対速度の定量化手法について」
たとえば、上記第1の実施形態において、予測電流ide(n+2)と予測電流ide(n+1)との差の絶対値と、予測電流iqe(n+2)と予測電流iqe(n+1)との差の絶対値との加重平均処理値を、相対速度(変化速度)の評価対象とするパラメータとしてもよい。要は、相対速度が大きいほど評価が低くなることを定量化すべく、相対速度との間に正または負の相関関係があるパラメータによって定量化すればよい。
“Relative velocity quantification method”
For example, in the first embodiment, the absolute value of the difference between the predicted current ide (n + 2) and the predicted current ide (n + 1) and the absolute value of the difference between the predicted current iqe (n + 2) and the predicted current iqe (n + 1). The weighted average processing value may be used as a parameter for evaluating the relative speed (change speed). In short, in order to quantify the fact that the evaluation becomes lower as the relative speed is larger, it may be quantified by a parameter having a positive or negative correlation with the relative speed.

「制御量とその指令値との乖離度を評価するパラメータについて」
たとえば、上記第1の実施形態において、予測電流ide(n+2)と指令電流idr(n+2)との差の絶対値と、予測電流iqe(n+2)と指令電流iqr(n+2)との差の絶対値との加重平均処理値を、乖離度合いの評価対象とするパラメータとしてもよい。要は、乖離度合いが大きいほど評価が低くなることを定量化すべく、乖離度合いとの間に正または負の相関関係があるパラメータによって定量化すればよい。
“Parameters for evaluating the degree of deviation between the controlled variable and its command value”
For example, in the first embodiment, the absolute value of the difference between the predicted current ide (n + 2) and the command current idr (n + 2) and the absolute value of the difference between the predicted current iqe (n + 2) and the command current iqr (n + 2) The weighted average processing value may be used as a parameter for evaluating the degree of deviation. In short, in order to quantify that the evaluation becomes lower as the degree of divergence is larger, it may be quantified by a parameter having a positive or negative correlation with the degree of divergence.

「閾値ethについて」
閾値ethとしては、要求トルクTr、電気角速度ω、および電源電圧VDCに応じて可変設定されるものに限らず、これら3つのパラメータのうちの1つまたは2つに応じて可変設定されるものであってもよい。また、要求トルクTrに代えて、実電流id,iqから推定される推定トルクを用いてもよい。さらに、要求トルクTrに代えて、実電流id,iqや、指令電流idr,iqrを用いてもよい。
"About the threshold eth"
The threshold value eth is not limited to those that are variably set according to the required torque Tr, electrical angular velocity ω, and power supply voltage VDC, but is variably set according to one or two of these three parameters. There may be. Further, instead of the required torque Tr, an estimated torque estimated from the actual currents id and iq may be used. Further, actual currents id and iq and command currents idr and iqr may be used instead of the required torque Tr.

また、閾値ethを固定値としてもよい。ただしこの場合、閾値ethとの比較対象を、制御量の絶対値によって規格化された誤差(指令電流ベクトルのノルムに対する誤差ベクトルのノルムの比等)とすることが望ましい。   The threshold value eth may be a fixed value. However, in this case, it is desirable that an object to be compared with the threshold value eth is an error normalized by the absolute value of the control amount (ratio of the norm of the error vector to the norm of the command current vector).

「規定値(α・eth、β・eth)について」
操作状態を表現する電圧ベクトルがゼロ電圧ベクトルであるか有効電圧ベクトルであるかに応じて各別に設定されるものに限らない。
“Regulated values (α · eth, β · eth)”
The voltage vector expressing the operation state is not limited to one set separately depending on whether the voltage vector is a zero voltage vector or an effective voltage vector.

また、規定値を時間の経過に応じて変更するものに限らない。   Moreover, it is not restricted to what changes a regulation value according to progress of time.

「仮設定される操作状態について」
スイッチング状態の切り替え相数が「1」以下となるものに限らず、「2」以下となるものであってもよい。また、電圧ベクトルV0〜V7の全てであってもよい。
“Temporarily set operation status”
The number of switching phases in the switching state is not limited to “1” or less, and may be “2” or less. Moreover, all of voltage vectors V0-V7 may be sufficient.

「制御量について」
指令値と予測値とに基づきインバータIVの操作を決定するために用いる制御量としては、トルクおよび磁束と、電流とのいずれかに限らない。例えば、トルクのみまたは磁束のみであってもよい。また例えば、トルクおよび電流であってもよい。ここで、制御量を電流以外とする場合等において、センサによる直接の検出対象を電流以外としてもよい。
"About controlled variables"
The control amount used for determining the operation of the inverter IV based on the command value and the predicted value is not limited to any of torque, magnetic flux, and current. For example, only torque or magnetic flux may be used. For example, torque and current may be used. Here, when the control amount is other than the current, the direct detection target by the sensor may be other than the current.

上記各実施形態では、回転機の究極の制御量(予測対象であるか否かにかかわらず、最終的に所望の量とされることが要求される制御量)を、トルクとしたが、これに限らず、例えば回転速度等としてもよい。   In each of the above embodiments, the ultimate control amount of the rotating machine (the control amount that is ultimately required to be a desired amount regardless of whether or not it is a prediction target) is the torque. For example, the rotational speed may be used.

「そのほか」
回転機としては、埋め込み磁石同期機に限らず、表面磁石同期機や、界磁巻線型同期機等、任意の同期機であってよい。更に、同期機にも限らず、誘導モータ等、誘導回転機であってもよい。
"others"
The rotating machine is not limited to an embedded magnet synchronous machine, and may be an arbitrary synchronous machine such as a surface magnet synchronous machine or a field winding type synchronous machine. Furthermore, it is not limited to a synchronous machine, but may be an induction rotating machine such as an induction motor.

回転機としては、ハイブリッド車に搭載されるものに限らず、電気自動車に搭載されるものであってもよい。また、回転機としては車両の主機として用いられるものに限らない。   The rotating machine is not limited to that mounted on a hybrid vehicle, but may be mounted on an electric vehicle. Further, the rotating machine is not limited to the one used as the main machine of the vehicle.

上記実施形態では、固定子巻線がスター結線されたものを想定したがこれに限らず、デルタ結線されたものであってもよい。この場合、回転機の端子と相とは一致しない。   In the above embodiment, it is assumed that the stator windings are star-connected, but the present invention is not limited to this and may be delta-connected. In this case, the terminal and phase of the rotating machine do not match.

直流電圧源としては、高電圧バッテリ12に限らず、例えば高電圧バッテリ12の電圧を昇圧するコンバータの出力端子であってもよい。   The DC voltage source is not limited to the high voltage battery 12 and may be, for example, an output terminal of a converter that boosts the voltage of the high voltage battery 12.

互いに相違する複数の電圧値を有する電圧印加手段と回転機の端子との間を開閉するスイッチング素子を備えて構成される電力変換回路としては、インバータIVに限らない。例えば、多相回転機の各端子に3つ以上の互いに相違する値の電圧を印加する電圧印加手段と回転機の端子との間を選択的に開閉するスイッチング素子を備えるものであってもよい。なお、回転機の端子に3つ以上の互いに相違する値の電圧を印加するための電力変換回路としては、例えば特開2006−174697号公報に例示されているものがある。   The power conversion circuit configured to include a switching element that opens and closes between a voltage applying unit having a plurality of different voltage values and a terminal of the rotating machine is not limited to the inverter IV. For example, it may be provided with a switching element that selectively opens and closes between the voltage application means for applying three or more different voltages to each terminal of the multiphase rotating machine and the terminal of the rotating machine. . An example of a power conversion circuit for applying three or more different voltages to a terminal of a rotating machine is exemplified in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-174697.

10…モータジェネレータ、12…高電圧バッテリ(直流電圧源の一実施形態)、14…制御装置(回転機の制御装置の一実施形態)。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Motor generator, 12 ... High voltage battery (one Embodiment of DC voltage source), 14 ... Control apparatus (One Embodiment of the control apparatus of a rotary machine).

Claims (5)

互いに相違する複数の電圧値を有する電圧印加手段と回転機の端子との間を開閉するスイッチング素子を備えて構成される電力変換回路について、該電力変換回路を構成するスイッチング素子のオン・オフ操作によって、前記回転機を流れる電流、前記回転機のトルク、および前記回転機の磁束の少なくとも1つを有した制御量を制御する回転機の制御装置において、
前記オン・オフ操作によって定まる電圧ベクトルにて表現される前記電力変換回路の操作状態を仮設定し、該仮設定された操作状態によって実現される前記制御量を予測する制御量予測手段と、
前記電力変換回路の次回の制御周期の操作状態を今回の制御周期で採用された操作状態と同一の操作状態に仮設定した場合における次々回の制御周期の前記予測される制御量とその指令値との差の絶対値を次々回絶対値と定義し、前記次々回絶対値が規定値以下となる場合、前記次回の制御周期の操作状態を前記今回の制御周期で採用された操作状態から変更することを制限する制限手段と、
前記オン・オフ操作によって定まる電圧ベクトルにて表現される前記電力変換回路の操作状態を複数通りに仮設定し、該仮設定された操作状態のそれぞれに応じた前記予測される制御量と前記指令値との誤差を予測する誤差予測手段と、
前記今回の制御周期で採用された操作状態によって実現されると想定される次回の制御周期の前記制御量と前記指令値との差の絶対値を次回誤差と定義し、前記次々回絶対値が前記規定値を上回って且つ該規定値よりも大きい閾値以下となっている状況において、複数通りに前記仮設定された操作状態のうち前記誤差予測手段によって予測された次々回の制御周期の前記誤差が前記次回誤差に対して減少する側に変化する操作状態であって前記誤差の変化率が最小となる対象操作状態が前記今回の制御周期において採用された操作状態と相違することを条件に、前記次回の制御周期の操作状態を前記対象操作状態に変更する変更手段と、
を備えることを特徴とする回転機の制御装置。
ON / OFF operation of switching elements constituting a power conversion circuit including a switching element that opens and closes between a voltage applying means having a plurality of different voltage values and a terminal of a rotating machine In the control device for a rotating machine that controls a control amount having at least one of the current flowing through the rotating machine, the torque of the rotating machine, and the magnetic flux of the rotating machine,
A control amount prediction means for temporarily setting an operation state of the power conversion circuit expressed by a voltage vector determined by the on / off operation, and predicting the control amount realized by the temporarily set operation state;
The predicted controlled variable and the command value of the control period of the next definitive when the operational state of the control period is temporarily set to the current the same operating conditions and have been operated state adopted in the control period of after next of the power converter circuit If the absolute value of the difference between the two is defined as an absolute value one after another and the absolute value is equal to or less than a predetermined value, the operation state of the next control cycle is changed from the operation state employed in the current control cycle. Limiting means to limit
The operation state of the power conversion circuit expressed by a voltage vector determined by the on / off operation is temporarily set in a plurality of ways, and the predicted control amount and the command according to each of the temporarily set operation states An error prediction means for predicting an error from the value;
The absolute value of the difference between the control amount and the command value in the next control cycle that is assumed to be realized by the operation state adopted in the current control cycle is defined as the next error, and the absolute value after the next time is in situations where there What Do less greater threshold than the prescribed value exceeds a and該規value, the out of temporarily set operational state to the plurality of ways, the error of the control cycle after next predicted by the error estimating means Is an operation state that changes to a side that decreases with respect to the next error, and the target operation state that minimizes the rate of change of the error is different from the operation state adopted in the current control cycle . Changing means for changing the operation state of the next control cycle to the target operation state;
A control device for a rotating machine.
互いに相違する複数の電圧値を有する電圧印加手段と回転機の端子との間を開閉するスイッチング素子を備えて構成される電力変換回路について、該電力変換回路を構成するスイッチング素子のオン・オフ操作によって、前記回転機を流れる電流、前記回転機のトルク、および前記回転機の磁束の少なくとも1つを有した制御量を制御する回転機の制御装置において、ON / OFF operation of switching elements constituting a power conversion circuit including a switching element that opens and closes between a voltage applying means having a plurality of different voltage values and a terminal of a rotating machine In the control device for a rotating machine that controls a control amount having at least one of the current flowing through the rotating machine, the torque of the rotating machine, and the magnetic flux of the rotating machine,
前記オン・オフ操作によって定まる電圧ベクトルにて表現される前記電力変換回路の操作状態を仮設定し、該仮設定された操作状態によって実現される前記制御量を予測する制御量予測手段と、A control amount prediction means for temporarily setting an operation state of the power conversion circuit expressed by a voltage vector determined by the on / off operation, and predicting the control amount realized by the temporarily set operation state;
前記電力変換回路の次回の制御周期の操作状態を今回の制御周期で採用された操作状態と同一の操作状態に仮設定した場合における次々回の制御周期の前記予測される制御量とその指令値との差の絶対値を次々回絶対値と定義し、前記次々回絶対値が閾値以下となる場合、前記次回の制御周期の操作状態を前記今回の制御周期で採用された操作状態から変更することを制限する制限手段と、The predicted control amount and its command value of the next control cycle when the operation state of the next control cycle of the power conversion circuit is provisionally set to the same operation state as that adopted in the current control cycle, The absolute value of the difference between the two is defined as an absolute value one after another, and when the next successive absolute value is less than or equal to the threshold, it is limited to change the operation state of the next control cycle from the operation state adopted in the current control cycle Limiting means to
前記オン・オフ操作によって定まる電圧ベクトルにて表現される前記電力変換回路の操作状態を複数通りに仮設定し、該仮設定された操作状態のそれぞれに応じた前記予測される制御量と前記指令値との誤差を予測する誤差予測手段と、The operation state of the power conversion circuit expressed by a voltage vector determined by the on / off operation is temporarily set in a plurality of ways, and the predicted control amount and the command according to each of the temporarily set operation states An error prediction means for predicting an error from the value;
前記今回の制御周期で採用された操作状態によって実現されると想定される次回の制御周期の前記制御量と前記指令値との差の絶対値を次回誤差と定義し、前記次々回絶対値が前記閾値を上回る状態から前記閾値以下となる状態に移行したタイミングの後のタイミングであって且つ前記移行したタイミングに最も近接する規定回数のタイミングの間に限って、複数通りに前記仮設定された操作状態のうち、前記誤差予測手段によって予測された次々回の制御周期の前記誤差が前記次回誤差に対して減少する側に変化する操作状態であって前記誤差の変化率が最小となる対象操作状態が前記今回の制御周期で採用された操作状態と相違することを条件に、前記次々回絶対値が前記閾値以下となる場合であっても前記次回の制御周期の操作状態を前記対象操作状態に変更することを許可する変更手段と、The absolute value of the difference between the control amount and the command value in the next control cycle that is assumed to be realized by the operation state adopted in the current control cycle is defined as the next error, and the absolute value after the next time is The operation temporarily set in a plurality of ways only during a specified number of times closest to the transition timing after the transition timing from the state above the threshold to the state below the threshold. Among the states, there is an operation state in which the error of the next control cycle predicted by the error prediction unit changes to a side where the error decreases with respect to the next error, and the target operation state in which the rate of change of the error is the minimum On the condition that the operation state is different from the operation state adopted in the current control cycle, the operation state of the next control cycle is determined even if the absolute value is not more than the threshold value one after another. And the change means that allows you to change the serial target operation state,
を備えることを特徴とする回転機の制御装置。A control device for a rotating machine.
前記規定値を、前記電力変換回路の操作状態を表現する電圧ベクトルのうちゼロ電圧ベクトルと有効電圧ベクトルとで各別に設定することを特徴とする請求項記載の回転機の制御装置。 Wherein the prescribed value, the rotating machine of the control device according to claim 1, wherein the set to each other at zero voltage vector and the effective voltage vectors of the voltage vector representing the operation state of the power conversion circuit. 前記規定値を、前記閾値よりも小さい値となりうる態様にて時間に応じて可変とすることを特徴とする請求項3記載の回転機の制御装置。   The control device for a rotating machine according to claim 3, wherein the specified value is variable according to time in a manner that can be a value smaller than the threshold value. 前記電力変換回路は、直流電圧源の正極および負極のそれぞれに前記回転機の端子を選択的に接続するスイッチング素子を備える直流交流変換回路であることを特徴とする請求項1〜のいずれか1項に記載の回転機の制御装置。 The power conversion circuit, any of claims 1-4, characterized in that the DC-AC converter comprising a switching element for selectively connecting said rotating machine terminals to each of the positive electrode and the negative electrode of the DC voltage source The control device for a rotating machine according to Item 1.
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