JP5660085B2 - 回転機の制御装置 - Google Patents
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Description
前記操作手段は、前記制御量の指令値を入力とし、前記制御量の開ループ操作量としての前記交流電圧印加手段の出力端子のそれぞれの電圧の指令値である端子電圧指令値を設定する電圧指令値設定手段(24,26)と、前記回転機の各端子を流れる電流の履歴情報に基づき、前記回転機の各端子の電流の振幅のばらつきを低減するためのフィードバック操作量を算出し、該フィードバック操作量によって、前記端子電圧指令値を補正する個別補正手段(70〜86)と、前記回転機の力行制御および回生制御のいずれか一方から他方への切り替え時であるか否かを判断する判断手段(S30)を備える。そして、請求項1記載の発明は、前記判断手段によって切り替え時であると判断されたことを条件として、前記個別補正手段によって算出された前記フィードバック操作量の符号を反転させる反転反映手段(S32)を備えることを特徴とする。また、請求項2記載の発明は、前記個別補正手段が前記回転機の端子のそれぞれについて算出する前記フィードバック操作量について、それらのうちの複数個に関する平均値を、前記個別補正手段が前記回転機の端子のそれぞれについて算出する前記フィードバック操作量から減算した値を差分相当量とし、前記判断手段によって切り替え時であると判断されたことを条件として、前記差分相当量の符号を反転させる反転反映手段(S32a)を備えることを特徴とする。さらに、請求項10記載の発明は、前記判断手段によって切り替え時であると判断されたことを条件として、前記差分相当量をゼロとする初期化手段(S32b)を備えることを特徴とする。
以下、本発明にかかる回転機の制御装置を車載電動パワーステアリングに搭載される電動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。
指令電流設定部22は、トルク指令値Trq*を入力とし、電動機10のトルクがトルク指令値Trq*となるうえで要求される電流を指令値(電流指令値id*,iq*)として設定する。本実施形態では、最小電流最大トルク制御を実現するための電流を電流指令値id*,iq*とする。すなわち、「id*=0,iq*≠0」とする。
vd*=R・id+L・(did*/dt)−ω・L・iq* …(c1)
vq*=R・iq+L・(diq*/dt)+ω・L・id*+ω・φ …(c2)
電圧3相変換部26では、電圧指令値vd*,vq*を電動機10の各端子に対する電圧の指令値(電圧指令値vu*,vv*,vw*)に変換する。
図4に、個別フィードバック操作量算出部70,72,74の処理の詳細を示す。この処理は、たとえば所定周期で繰り返し実行される。なお、以下では、個別フィードバック操作量算出部70,72,74のそれぞれの実行する処理を一般化して示す。
<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。
<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。
<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。
<第7の実施形態>
以下、第7の実施形態について、先の第4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。
q軸の電流指令値iq*と電気角速度ωとを入力として判断するものに限らない。たとえばトルク指令値Trq*と電気角速度ωとを入力として判断するものであってもよい。
個別フィードバック操作量算出部70〜74における積分要素の出力値In¥を反転させるものに限らない。たとえば、反転させたものにゲイン(>0)を乗算したものを積分要素の出力値In¥とするものであってもよい。またたとえば、積分要素の出力値In¥を、極性を反転させて且つ、絶対値を予め定められた固定値(>0)とするものであってもよい。
上記第1の実施形態(図1)や第5の実施形態(図10)等に例示したものに限らない。たとえば、「(compu+compv)/2」というように、任意の2相のフィードバック操作量(振幅FB操作量)の平均値をゼロにフィードバック制御するための操作量によって、全相の振幅を一律補正するものであってもよい。この場合、全相の平均値「(compu+compv+compw)/3」がゼロとはならない可能性があるものの、この処理を行うことで行わない場合と比較して、全相の平均値の絶対値を低減することはできると考えられる。
開ループ操作量としての端子電圧指令値(電圧指令値vd*,vq*)を算出するためのモデルパラメータを固定した場合について、これによって算出されるベクトルノルムの大きさを、電流のフィードバック操作量に基づくことなく補正する手段としては、抵抗値可変手段(図11)のみからなるもの限らない。たとえば、インダクタンスを可変とする手段をさらに備えてもよい。
上記第4の実施形態(図9)においては、積分要素の出力値In¥の全相の平均値を算出したが、これに限らず、個別補正量comp¥の前回値の全相の平均値を算出するものであってもよい。
たとえば、平均値算出手段が、個別補正量comp¥の前回値の全相の平均値を算出するものであるなら、個別補正量comp¥の前回値から平均値を減算する処理を行うことが望ましい。
たとえば、上記第1の実施形態において、平均値補正量compaによるq軸の電圧指令値vq*の変化量を3相変換したものに基づき、先の図9のステップS32aの処理において、平均値に対応する量を算出してもよい。
電圧方程式を用いるものに限らず、たとえばマップを用いるものであってもよい。またたとえば、制御対象を誘導機として且つ、V/f制御を行なう場合の出力電圧を算出する手段であってもよい。
加算手段(加算部76,78,80)を備えるものに限らない。たとえば、電気角θと電流指令値id*,iq*の位相とに基づき、実電流i¥がゼロ近傍となる期間を特定し、この期間以外において、実電流i¥を電流指令値i¥*で除算した値を「1」にフィードバック制御するための操作量を算出し、これを加算部76,78,80に出力するようにしてもよい。
積分要素の出力値In¥に限らない。たとえば、2重積分要素の出力値であってもよい。
たとえば、各相の電流i¥の相対的な大小比較に基づき、それらの振幅の大きさのばらつきを低減するように個別補正手段を構成するなら、この場合のフィードバック操作量の平均値の絶対値は小さくなると考えられる。このため、この場合、フィードバック相当量自体を差分相当量として扱うようにしてもよい。
コンパレータ30,32,34の出力信号C¥を用いるものに限らない。たとえば、スイッチング素子S¥pの流通経路の両端の電位差を入力とする差動増幅回路と、差動増幅回路の出力電圧と基準電圧とを比較する比較手段とを備えるものであってもよい。ここで、比較手段は、中央処理装置によるソフトウェア処理としてもよい。
差Δを入力とする比例要素、積分要素および微分要素の出力同士の和を位相補正量Δθとして算出するものに限らない。たとえば、比例要素および積分要素の出力同士の和を位相補正量Δθとするものであってもよい。
スイッチング素子S¥#の流通経路の両端の電位差を入力としてデッドタイム補正量を算出するものに限らない。たとえば電流指令値i¥*の極性を入力とするものであってもよい。
負極側の入力端子を流れる電流に限らず、たとえば正極側の入力端子(正極側直流母線Lpに接続される端子)を流れる電流であってもよい。
実電流i¥のゼロクロスタイミングを電流指令値i¥*のゼロクロスタイミングにフィードバック制御するものに限らない。たとえば、相電流iu,iv,iwの全ての情報を各PWM周期で取得可能である場合、それら相電流i¥のそれぞれに同期した電流指令値i¥*に対する相電流i¥の差の絶対値と比較して、進角補正した電流指令値i¥*に対する相電流i¥の差の絶対値の方が全相において小さい場合、位相補正量Δθを遅角側の補正量とするものであってもよい。この場合、相電流i¥のそれぞれに同期した電流指令値i¥*に対する相電流i¥の差の絶対値と比較して、遅角補正した電流指令値i¥*に対する相電流i¥の差の絶対値の方が全相において小さい場合、位相補正量Δθを進角側の補正量とすればよい。ちなみに、進角補正した電流指令値i¥*は、先の図1に示した電流3相変換部50の変換に用いる入力パラメータを電気角θよりも進角させることで算出することができる。
実電流の位相ずれを直接の入力パラメータとするものに限らない。たとえば、特開2008−278736号公報に記載されているように、スイッチングモードが0または7であるときにおける線間電流のゼロクロスタイミングと線間電流の変化量のゼロクロスタイミングとを一致させるようにインバータINVの出力電圧の位相を操作するものであってもよい。
回転機の端子を直流電圧源の正極および負極のそれぞれ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(インバータINV)に限らない。たとえば特願2008−30825号に記載されているように、回転機の各端子に接続されるコンバータであってもよい。
同期機としては、SPMSMに限らず、IPMSM等であってもよい。また、同期機に限らないことについては、「指令電圧設定手段について」に記載したとおりである。
Claims (12)
- 回転機(10)の制御量を制御すべく、前記回転機の端子に交流電圧を印加する交流電圧印加手段(INV)を操作する操作手段(20)を備え、
前記操作手段は、
前記制御量の指令値を入力とし、前記制御量の開ループ操作量としての前記交流電圧印加手段の出力端子のそれぞれの電圧の指令値である端子電圧指令値を設定する電圧指令値設定手段(24,26)と、
前記回転機の各端子を流れる電流の履歴情報に基づき、前記回転機の各端子の電流の振幅のばらつきを低減するためのフィードバック操作量を算出し、該フィードバック操作量によって、前記端子電圧指令値を補正する個別補正手段(70〜86)と、
前記回転機の力行制御および回生制御のいずれか一方から他方への切り替え時であるか否かを判断する判断手段(S30)と、
前記判断手段によって切り替え時であると判断されたことを条件として、前記個別補正手段によって算出された前記フィードバック操作量の符号を反転させる反転反映手段(S32)と、
を備えることを特徴とする回転機の制御装置。 - 回転機(10)の制御量を制御すべく、前記回転機の端子に交流電圧を印加する交流電圧印加手段(INV)を操作する操作手段(20)を備え、
前記操作手段は、
前記制御量の指令値を入力とし、前記制御量の開ループ操作量としての前記交流電圧印加手段の出力端子のそれぞれの電圧の指令値である端子電圧指令値を設定する電圧指令値設定手段(24,26)と、
前記回転機の各端子を流れる電流の履歴情報に基づき、前記回転機の各端子の電流の振幅のばらつきを低減するためのフィードバック操作量を算出し、該フィードバック操作量によって、前記端子電圧指令値を補正する個別補正手段(70〜86)と、
前記回転機の力行制御および回生制御のいずれか一方から他方への切り替え時であるか否かを判断する判断手段(S30)と、
前記個別補正手段が前記回転機の端子のそれぞれについて算出する前記フィードバック操作量について、それらのうちの複数個に関する平均値を、前記個別補正手段が前記回転機の端子のそれぞれについて算出する前記フィードバック操作量から減算した値を差分相当量とし、前記判断手段によって切り替え時であると判断されたことを条件として、前記差分相当量の符号を反転させる反転反映手段(S32a)と、
を備えることを特徴とする回転機の制御装置。 - 前記個別補正手段が前記回転機の端子のそれぞれについて算出する前記フィードバック操作量について、それらのうちの複数個に関する平均値の絶対値を低減する低減手段(100〜104,110)を備えることを特徴とする請求項1又は2記載の回転機の制御装置。
- 前記低減手段は、前記個別補正手段によって算出される前記回転機の端子のそれぞれについての前記フィードバック操作量のうちの1つ、または前記複数個に関する平均値のいずれかをゼロにフィードバック制御するための操作量である平均値補正量によって前記交流電圧印加手段の各出力端子のそれぞれの出力電圧の振幅を一律補正する共通補正手段(104,S48)である
ことを特徴とする請求項3記載の回転機の制御装置。 - 前記電圧指令値設定手段は、前記回転機の抵抗、インダクタおよび逆起電圧定数を用いて前記回転機を流れる電流と前記回転機の端子電圧とが関連付けられた電圧方程式に、前記制御量の指令値としての電流の指令値を入力することで、前記端子電圧指令値を設定するものであり、
前記共通補正手段は、前記平均値をゼロにフィードバック制御すべく前記抵抗の値を操作することを特徴とする請求項4記載の回転機の制御装置。 - 前記電圧指令値設定手段は、前記制御量の指令値としての電流の指令値を入力することで、回転2次元座標系における電圧指令値を算出手段と、該回転2次元座標系における電圧指令値を前記端子電圧指令値に変換する手段とを備え、
前記共通補正手段は、前記平均値を前記指令値にフィードバック制御すべく前記回転2次元座標系における電圧指令値を操作することを特徴とする請求項4記載の回転機の制御装置。 - 前記電圧指令値設定手段は、前記制御量の指令値としての回転2次元座標系における電流の指令値を入力することで、回転2次元座標系における電圧指令値を算出手段と、該回転2次元座標系における電圧指令値を前記端子電圧指令値に変換する手段とを備え、
前記共通補正手段は、前記平均値を前記指令値にフィードバック制御すべく前記回転2次元座標系における電流の指令値を操作することを特徴とする請求項4記載の回転機の制御装置。 - 前記個別補正手段が前記回転機の端子のそれぞれについて算出する前記フィードバック操作量について、それらのうちの複数個に関する平均値を算出する平均値算出手段と、
前記判断手段によって前記切り替え時であると判断されたことを条件として、前記個別補正手段が前記回転機の端子のそれぞれについて算出する前記フィードバック操作量から前記平均値を減算する処理によって前記差分相当量を算出する差分相当量算出手段(S32a)と
を備えることを特徴とする請求項2記載の回転機の制御装置。 - 前記電圧指令値設定手段は、前記回転機の抵抗およびインダクタを用いて前記回転機を流れる電流と前記回転機の端子電圧とが関連付けられた電圧方程式に、前記制御量の指令値としての電流の指令値を入力することで、前記端子電圧指令値を設定するものであり、
前記低減手段は、前記回転機の温度に応じて前記電圧方程式の抵抗値を可変とする抵抗値可変手段(110)を備えることを特徴とする請求項3記載の回転機の制御装置。 - 回転機(10)の制御量を制御すべく、前記回転機の端子に交流電圧を印加する交流電圧印加手段(INV)を操作する操作手段(20)を備え、
前記操作手段は、
前記制御量の指令値を入力とし、前記制御量の開ループ操作量としての前記交流電圧印加手段の出力端子のそれぞれの電圧の指令値である端子電圧指令値を設定する電圧指令値設定手段(24,26)と、
前記回転機の各端子を流れる電流の履歴情報に基づき、前記回転機の各端子の電流の振幅のばらつきを低減するためのフィードバック操作量を算出し、該フィードバック操作量によって、前記端子電圧指令値を補正する個別補正手段(70〜86)と、
前記回転機の力行制御および回生制御のいずれか一方から他方への切り替え時であるか否かを判断する判断手段(S30)と、
前記個別補正手段が前記回転機の端子のそれぞれについて算出する前記フィードバック操作量について、それらのうちの複数個に関する平均値を、前記個別補正手段が前記回転機の端子のそれぞれについて算出する前記フィードバック操作量から減算した値を差分相当量とし、前記判断手段によって切り替え時であると判断されたことを条件として、前記差分相当量をゼロとする初期化手段(S32b)と、
を備えることを特徴とする回転機の制御装置。 - 前記判断手段は、前記いずれか一方から前記いずれか他方への切り替え時である旨判断する条件と、前記いずれか他方から前記いずれか一方への切り替え時である旨判断する条件との間にヒステリシスを設けることを特徴とする請求項1〜10のいずれか1項に記載の回転機の制御装置。
- 前記交流電圧印加手段は、前記回転機の端子のそれぞれを直流電圧源の正極および負極のそれぞれに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り、
前記操作手段は、前記直流交流変換回路の正極側入力端子を流れる電流、および負極側入力端子を流れる電流のいずれかの検出値を入力とし、前記直流交流変換回路を構成するスイッチング素子のそれぞれがオンであるかオフであるかを表現するスイッチングモードに基づき、前記検出値が前記回転機のいずれの端子を流れる電流の検出値であるかを識別する識別手段(60)を備えることを特徴とする請求項1〜11のいずれか1項に記載の回転機の制御装置。
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