JP5678837B2 - Rotating machine control device - Google Patents

Rotating machine control device Download PDF

Info

Publication number
JP5678837B2
JP5678837B2 JP2011173763A JP2011173763A JP5678837B2 JP 5678837 B2 JP5678837 B2 JP 5678837B2 JP 2011173763 A JP2011173763 A JP 2011173763A JP 2011173763 A JP2011173763 A JP 2011173763A JP 5678837 B2 JP5678837 B2 JP 5678837B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
current
rotating machine
predicted
value
voltage
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2011173763A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2013038947A (en
Inventor
藤井 淳
淳 藤井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Denso Corp filed Critical Denso Corp
Priority to JP2011173763A priority Critical patent/JP5678837B2/en
Publication of JP2013038947A publication Critical patent/JP2013038947A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5678837B2 publication Critical patent/JP5678837B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Description

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 controlling 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、例えば下記特許文献1に見られるように、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。これによれば、インバータの操作状態に基づき予測される電流の挙動を最適化するようにインバータが操作されるため、過渡時における指令電流への追従性を良好なものとすることができる。このため、モデル予測制御は、車載主機としてのモータジェネレータの制御装置等、過渡追従特性として特に高い性能が要求される用途にとっては有用性が高いと考えられる。   As this type of control device, for example, as seen in Patent Document 1 below, the current of the three-phase motor is predicted for each case where the operation state of the inverter is set variously, and the predicted current and the command current are An apparatus has been proposed that performs so-called model predictive control for operating an inverter so as to achieve an operation state in which a deviation can be minimized. According to this, since the inverter is operated so as to optimize the behavior of the current predicted based on the operation state of the inverter, the followability to the command current at the time of transition can be improved. For this reason, the model predictive control is considered to be highly useful for applications that require particularly high performance as transient tracking characteristics, such as a motor generator control device as a vehicle-mounted main unit.

特開2010−252432号公報JP 2010-252432 A

ところで、上記電流の予測には、その初期値として、電流センサによる電流の検出値が要求される。ただし、電流センサの出力値には、実際の電流の値との間に定常的なオフセット誤差が含まれることがある。そしてこの場合、オフセット誤差に起因してモデル予測制御の制御性が低下するおそれがある。   By the way, in the prediction of the current, a current detection value by a current sensor is required as an initial value. However, the output value of the current sensor may include a stationary offset error between the actual current value. In this case, the controllability of the model predictive control may be reduced due to the offset error.

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のそれぞれに応じた前記制御量を予測する手段であって且つ、該制御量を予測する処理に前記制御量または該制御量の算出のためのパラメータとしての前記回転機の電流を予測する処理を含む予測手段と、該予測される制御量に基づき、前記電力変換回路の操作状態を決定する決定手段と、該決定された操作状態となるように前記電力変換回路を操作する操作手段と、前記回転機を流れる電流の検出値を取得する取得手段と、前記予測手段によって予測された電流のうち前記決定手段によって決定された操作状態に対応するものと前記電流の検出値との差に基づき、前記検出値が前記予測される電流からずれることに起因した前記制御量の制御性の低下を補償すべく前記制御量の制御処理を補正する補正手段と、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 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 corresponding to each of the temporarily set operation states, and the control amount Prediction means including a process of predicting the control amount or a current of the rotating machine as a parameter for calculating the control amount in the process of predicting, and the predicted control amount And determining the operating state of the power conversion circuit, operating means for operating the power conversion circuit so as to be in the determined operating state, and acquiring the detected value of the current flowing through the rotating machine. And the detected value deviates from the predicted current based on the difference between the current corresponding to the operation state determined by the determining means and the current detected by the predicting means. Correction means for correcting the control processing of the control amount so as to compensate for a decrease in controllability of the control amount caused by the control amount.

検出値にオフセット誤差が重畳される場合、予測手段によって予測された電流のうち前記決定手段によって決定された操作状態に対応するものと検出値との間には、予測手段に予測誤差がなくても、乖離が生じうる。上記発明では、この点に鑑み、上記予測される電流を規範として、検出値に含まれるオフセット誤差を把握し、これに基づき制御量の制御処理を補正する。   When the offset error is superimposed on the detection value, the prediction means has no prediction error between the detection value and the current predicted by the prediction means corresponding to the operation state determined by the determination means. However, divergence can occur. In the above invention, in view of this point, the offset error included in the detected value is grasped using the predicted current as a reference, and the control processing of the control amount is corrected based on this.

なお、補正手段は、制御量の制御に用いる検出値を補正することで制御処理を補正することが望ましい。   It is desirable that the correction means corrects the control process by correcting the detection value used for controlling the control amount.

第2の発明は、第1の発明において、前記回転機の端子のうちの一部を流れる電流としての前記電流の検出値と、回転座標系の電流の算出に必要な残りの端子を流れる電流としての前記予測される電流とを、回転座標系の電流に変換する回転座標成分算出手段を備え、前記予測手段は、該回転座標成分算出手段の出力値を前記電流の予測処理の初期値として用いることを特徴とする。 According to a second invention, in the first invention, a detected value of the current as a current flowing through a part of the terminals of the rotating machine and a current flowing through the remaining terminals necessary for calculating a current in the rotating coordinate system A rotation coordinate component calculation unit that converts the predicted current as a current in a rotation coordinate system, and the prediction unit uses an output value of the rotation coordinate component calculation unit as an initial value of the current prediction process. It is characterized by using.

互いに連結された固定子巻線に接続される複数の端子を備える回転機においては、全端子数よりも1つ少ない数の端子のそれぞれを流れる電流情報によって、回転機を流れる電流情報を不足なく取得することができる。ここで、電流の検出値のみでは電流情報として不足している場合、予測される電流を用いることで、不足分を補うことが可能となる。上記発明では、この点に鑑み、回転座標系への変換に際して予測される電流を併用した。   In a rotating machine having a plurality of terminals connected to stator windings connected to each other, current information flowing through each of the terminals less than the total number of terminals can be obtained with sufficient current information flowing through the rotating machine. Can be acquired. Here, if the current detection value alone is insufficient as current information, the shortage can be compensated by using the predicted current. In view of this point, the invention described above uses a current that is predicted upon conversion to the rotating coordinate system.

第3の発明は、第2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り、前記回転機は、前記直流交流変換回路の出力電圧が印加される端子数が3であり、前記取得手段は、前記直流交流変換回路の入力端子を流れる電流の検出値を取得するものであり、前記固定座標成分算出手段は、前記操作手段によ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、前記電流の検出値を前記回転機の3つの端子のうちのいずれか1つの端子を流れる電流として利用することを特徴とする。 According to a third invention, in the second invention, the power conversion circuit is a DC / AC conversion circuit including 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, In the rotating machine, the number of terminals to which the output voltage of the DC / AC converter circuit is applied is 3, and the acquisition unit acquires a detection value of a current flowing through an input terminal of the DC / AC converter circuit, The fixed coordinate component calculation means flows the detected value of the current through any one of the three terminals of the rotating machine when the voltage vector expressing the operation state by the operation means is an effective voltage vector. It is used as a current.

直流交流変換回路の出力電圧が印加される端子数が3である回転機の場合、有効電圧ベクトルにて表現される操作状態においては、1つの端子または2つの端子が直流電圧源の正極に接続されて且つ、残りの端子が直流電圧源の負極に接続される。このため、正極または負極のうち接続される端子数が1であるものについて、その端子を流れる電流と上記電流の検出値とが、少なくとも絶対値については一致する。上記発明では、この点に鑑み、有効電圧ベクトル採用時において、上記電流の検出値を利用する。   In the case of a rotating machine where the number of terminals to which the output voltage of the DC / AC converter circuit is applied is 3, one terminal or two terminals are connected to the positive electrode of the DC voltage source in the operation state represented by the effective voltage vector. And the remaining terminals are connected to the negative electrode of the DC voltage source. For this reason, for the positive electrode or the negative electrode having one connected terminal, the current flowing through the terminal and the detected value of the current match at least in absolute value. In view of this point, the above invention uses the detected current value when the effective voltage vector is adopted.

第4の発明は、第1〜3のいずれかに記載の発明において、前記補正手段は、前記電流の検出値と前記予測される電流との差の積分要素の出力に基づき前記電流の検出値を補正することを特徴とする。 According to a fourth invention, in the invention according to any one of the first to third inventions, the correction means detects the detected current value based on an output of an integral element of a difference between the detected current value and the predicted current. It is characterized by correcting.

オフセット誤差は、真の値との間の定常的な誤差である。このため、定常的な乖離を補償する機能を有する積分要素を適用することで、容易且つ適切に補償することができるものである。上記発明では、この点に鑑み、積分要素を用いた。   Offset error is a stationary error between true values. For this reason, it is possible to compensate easily and appropriately by applying an integral element having a function of compensating for a steady deviation. In view of this point, the above invention uses an integral element.

一実施形態にかかるシステム構成図。The system block diagram concerning one Embodiment. 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予測電流の初期値の取得処理の手順を示す流れ図。The flowchart which shows the procedure of the acquisition process of the initial value of the estimated electric current concerning the embodiment. 電流センサのオフセット誤差を示すタイムチャート。The time chart which shows the offset error of a current sensor. 上記実施形態の効果を示すタイムチャート。The time chart which shows the effect of the said embodiment.

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一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。   Hereinafter, an embodiment in which a control device for a rotating machine according to the present invention is applied to a control device for a rotating machine as an in-vehicle main machine 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INVを介して高電圧バッテリ12およびコンデンサ13に接続されている。高電圧バッテリ12は、端子電圧がたとえば百V以上となる直流電圧源である。インバータINV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 and the capacitor 13 via the inverter INV. The high voltage battery 12 is a DC voltage source whose terminal voltage is, for example, 100 V or more. The inverter INV 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 the 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INV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、インバータINVの入力端子(ここでは、負極側入力端子)を流れる電流(母線電流IDC)を検出する電流センサ16を備えている。更に、インバータINV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 the present embodiment, the following is provided as detection means for detecting the state of the motor generator 10 and the inverter INV. 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 a current (bus current IDC) flowing through the input terminal (here, the negative side input terminal) of the inverter INV is provided. Furthermore, a voltage sensor 18 for detecting an input voltage (power supply voltage VDC) of the inverter INV 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INV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INV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 INV based on the detection values of these various sensors. Here, the signal for operating the switching element S * # of the inverter INV 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INV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INV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INV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INV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 INV so as to control the torque of the motor generator 10 to the required torque Tr. Specifically, the inverter INV is operated so that the command current for realizing the required torque Tr matches the current flowing through the 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 INV 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 INV.

詳しくは、電流センサ16によって検出された母線電流IDC等は、電流再現部22に入力される。電流再現部22では、母線電流IDC等から、回転座標系の実電流id,iqを算出する。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INV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INVに出力する。   Specifically, the bus current IDC detected by the current sensor 16 is input to the current reproduction unit 22. The current reproduction unit 22 calculates the actual currents id and iq in the rotating coordinate system from the bus current IDC and the like. 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. The model prediction control unit 30 determines a voltage vector Vi that defines the operation state of the inverter INV based on these input parameters, 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 INV.

ここで、インバータINV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INV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 INV 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 INV 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INV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INV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 INV is set. Here, the voltage vectors V0 to V7 shown in FIG. 2 are set as the operation state of the inverter INV. 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INV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 INV 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INV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 INV. 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、電気角θ(n)を検出し、後述する処理によって実電流id(n),iq(n)を算出するとともに、前回の制御周期で決定された電圧ベクトルV(n)を出力する。続くステップS12においては、1制御周期先における電流(ide(n+1),iqe(n+1))を予測する。これは、上記ステップS10によって出力された電圧ベクトルV(n)によって、1制御周期先の電流がどうなるかを予測する処理である。ここでは、上記の式(c3)、(c4)にて表現されたモデルを前進差分法にて制御周期Tcで離散化したものを用いて、電流ide(n+1)、iqe(n+1)を算出する。この際、電流の初期値として、上記ステップS10において検出された実電流id(n),iq(n)を用いるとともに、dq軸上の電圧ベクトルとして、電圧ベクトルV(n)を、上記ステップS10において検出された電気角θ(n)によってdq変換したものを用いる。   In this series of processes, first, in step S10, the electrical angle θ (n) is detected, the actual currents id (n) and iq (n) are calculated by the process described later, and the voltage determined in the previous control cycle. The vector V (n) is output. In subsequent step S12, the current (ide (n + 1), iqe (n + 1)) in one control cycle ahead is predicted. This is a process of predicting what will happen to the current one control cycle ahead based on the voltage vector V (n) output in step S10. Here, the currents ide (n + 1) and iqe (n + 1) are calculated by using the model expressed by the above equations (c3) and (c4) discretized by the forward difference method with the control cycle Tc. . At this time, the actual currents id (n) and iq (n) detected in step S10 are used as the initial value of the current, and the voltage vector V (n) is used as the voltage vector on the dq axis. The one obtained by dq conversion using the electrical angle θ (n) detected in FIG.

続くステップS14〜S22では、次回の制御周期における電圧ベクトルを複数通りに設定した場合のそれぞれについて、2制御周期先の電流を予測する処理を行う。すなわち、まずステップS14において、電圧ベクトルを定める数jを「0」に設定する。続くステップS16においては、電圧ベクトルVjを、次回の制御周期における電圧ベクトルV(n+1)として設定する。続くステップS18においては、上記ステップS12と同様にして予測電流ide(n+2)、iqe(n+2)を算出する。ただし、ここでは、電流の初期値として、上記ステップS12において算出された予測電流ide(n+1),iqe(n+1)を用いるとともに、dq軸上の電圧ベクトルとして、電圧ベクトルV(n+1)を、上記ステップS10において検出された電気角θ(n)にωTcを加算した角度によってdq変換したものを用いる。   In subsequent steps S14 to S22, a process of predicting a current two control cycles ahead is performed for each of cases where a plurality of voltage vectors are set in the next control cycle. That is, first, in step S14, the number j that defines the voltage vector is set to “0”. In subsequent step S16, voltage vector Vj is set as voltage vector V (n + 1) in the next control cycle. In subsequent step S18, predicted currents ide (n + 2) and iqe (n + 2) are calculated in the same manner as in step S12. However, here, the predicted currents ide (n + 1) and iqe (n + 1) calculated in step S12 are used as the initial value of the current, and the voltage vector V (n + 1) is used as the voltage vector on the dq axis. What dq-transformed by the angle which added (omega) Tc to the electrical angle (theta) (n) detected in step S10 is used.

続くステップS20においては、数jが「7」であるか否かを判断する。この処理は、インバータINVの操作状態を決定する電圧ベクトルV0〜V7の全てについて、電流の予測処理が完了したか否かを判断するためのものである。そして、ステップS20において否定判断される場合には、ステップS22において、数jをインクリメントし、ステップS16に戻る。これに対し、ステップS20において肯定判断される場合には、ステップS24に移行する。   In a succeeding step S20, it is determined whether or not the number j is “7”. This process is for determining whether or not the current prediction process has been completed for all of the voltage vectors V0 to V7 that determine the operating state of the inverter INV. If a negative determination is made in step S20, the number j is incremented in step S22, and the process returns to step S16. On the other hand, when a positive determination is made in step S20, the process proceeds to step S24.

ステップS24においては、次回の制御周期における電圧ベクトルV(n+1)を決定する処理を行う。ここでは、評価関数Jによる評価の最も高い電圧ベクトルを最終的な電圧ベクトルV(n+1)とする。本実施形態では、評価関数Jとして、評価が低いほど値が大きくなるものを採用する。具体的には、評価関数Jを、指令電流ベクトルIdqr=(idr,iqr)と、予測電流ベクトルIdqe=(ide,iqe)との差の内積値に基づき算出する。これは、指令電流ベクトルIdqrと予測電流ベクトルIdqeとの各成分の偏差が正、負の双方の値となりえることに鑑み、値が大きいほど評価が低いことを表現するための一手法である。これにより、指令電流ベクトルIdqrと予測電流ベクトルIdqeとの各成分の差が大きいほど、評価が低くなる評価関数Jを構築することができる。   In step S24, a process for determining the voltage vector V (n + 1) in the next control cycle is performed. Here, the highest voltage vector evaluated by the evaluation function J is the final voltage vector V (n + 1). In the present embodiment, an evaluation function J having a value that increases as the evaluation is lower is employed. Specifically, the evaluation function J is calculated based on the inner product value of the difference between the command current vector Idqr = (idr, iqr) and the predicted current vector Idqe = (ide, iqe). This is a method for expressing that the evaluation is lower as the value is larger in view of the fact that the deviation of each component between the command current vector Idqr and the predicted current vector Idqe can be both positive and negative values. As a result, it is possible to construct an evaluation function J in which the evaluation becomes lower as the difference between the components of the command current vector Idqr and the predicted current vector Idqe is larger.

ここで、ステップS20において肯定判断される時点で、電圧ベクトルV0〜V7のそれぞれについての予測電流ide(n+2),iqe(n+2)が算出されている。このため、これら8通りの予測電流ide(n+2),iqe(n+2)を用いて、評価関数Jの値を8つ算出することができる。続くステップS26においては、電圧ベクトルV(n),V(n+1)を、それぞれ電圧ベクトルV(n−1),V(n)とし、電気角θ(n)を電気角θ(n−1)とし、実電流id(n),iq(n)を、それぞれ実電流id(n−1)、iq(n−1)とする。   Here, when an affirmative determination is made in step S20, predicted currents ide (n + 2) and iqe (n + 2) are calculated for each of the voltage vectors V0 to V7. Therefore, eight values of the evaluation function J can be calculated using these eight predicted currents ide (n + 2) and iqe (n + 2). In the subsequent step S26, the voltage vectors V (n) and V (n + 1) are set to the voltage vectors V (n−1) and V (n), respectively, and the electrical angle θ (n) is the electrical angle θ (n−1). And real currents id (n) and iq (n) are assumed to be real currents id (n-1) and iq (n-1), respectively.

なお、ステップS26の処理が完了する場合には、この一連の処理を一旦終了する。   In addition, when the process of step S26 is completed, this series of processes is once complete | finished.

上述したように、本実施形態では、モータジェネレータ10の電流を検出する手段が、母線電流IDCを検出する電流センサ16のみとなる。母線電流IDCは、インバータINVの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、モータジェネレータ10のいずれか1相の電流にその絶対値が一致する。一方、3相の回転機を流れる電流を特定するためには、少なくとも2相の電流情報が必要である。このため、本実施形態では、電流検出手段の検出値が、モータジェネレータ10を流れる電流を特定するうえで必要な数の検出値よりも少ない。このため、本実施形態では、母線電流IDCと、予測電流ide,iqeとの協働で、モータジェネレータ10を流れる電流を特定し、これを予測部33の入力とする。   As described above, in the present embodiment, the means for detecting the current of the motor generator 10 is only the current sensor 16 for detecting the bus current IDC. When the voltage vector expressing the operation state of the inverter INV is an effective voltage vector, the absolute value of the bus current IDC matches the current of any one phase of the motor generator 10. On the other hand, in order to specify the current flowing through the three-phase rotating machine, at least two-phase current information is required. For this reason, in the present embodiment, the detection value of the current detection means is smaller than the number of detection values necessary for specifying the current flowing through the motor generator 10. For this reason, in the present embodiment, the current flowing through the motor generator 10 is specified in cooperation with the bus current IDC and the predicted currents ide and iqe, and this is used as the input of the prediction unit 33.

すなわち、先の図1に示すUVW変換部40では、予測電流ide,iqeを、3相の予測電流iue,ive,iweに変換する。電流再現部22では、インバータINVの現在の操作状態を表現する電圧ベクトルViに基づき、母線電流IDCと、予測電流iue,ive,iweとの一部を、3相の電流値として選択的にdq変換することで実電流id,iqを算出し、予測部33に出力する。なお、電流再現部22の出力する実電流id,iqは、母線電流IDCのみならず、予測電流iue,ive,iweが利用されて算出されるものであるため、これはモータジェネレータ10を流れている電流の検出値というわけではなく、検出値と推定値との混在した値となっている。   In other words, the UVW conversion unit 40 shown in FIG. 1 converts the predicted currents ide and iqe into three-phase predicted currents iue, ive and iwe. The current reproduction unit 22 selectively selects a part of the bus current IDC and the predicted currents iue, ive, and iwe as three-phase current values based on the voltage vector Vi representing the current operation state of the inverter INV as dq. The actual currents id and iq are calculated by conversion and output to the prediction unit 33. The actual currents id and iq output from the current reproduction unit 22 are calculated using not only the bus current IDC but also the predicted currents iue, eve and iwe. It is not a detected value of the current that is present, but is a mixed value of the detected value and the estimated value.

図4に、本実施形態にかかる電流再現部22の行なう選択処理の手順を示す。この処理は、先の図3に示した処理と同期して且つ、図3のステップS10の処理に先立ってくり返し実行される。   FIG. 4 shows the procedure of the selection process performed by the current reproduction unit 22 according to the present embodiment. This process is executed repeatedly in synchronization with the process shown in FIG. 3 and prior to the process of step S10 in FIG.

この一連の処理では、まずステップS30において、この一連の処理に引き続いて行われる上記ステップS10の処理において出力される電圧ベクトルV(n)が、電圧ベクトルV1,V4のいずれかであるか否かを判断する。この処理は、母線電流IDCの絶対値がU相の相電流の絶対値と一致するか否かを判断するためのものである。すなわち、電圧ベクトルV1の場合、スイッチング素子Sup,Svn,Swnがオン状態となるため、母線電流IDCは、V相下側アームを流れる電流とW相下側アームを流れる電流との和となり、これは、U相上側アームを流れる電流に一致する。一方、電圧ベクトルV4の場合、スイッチング素子Sun,Svp,Swpがオン状態となるため、母線電流IDCは、U相下側アームを流れる電流に一致する。   In this series of processes, first, in step S30, whether or not the voltage vector V (n) output in the process of step S10 performed subsequent to this series of processes is one of the voltage vectors V1 and V4. Judging. This process is for determining whether or not the absolute value of the bus current IDC matches the absolute value of the U-phase current. That is, in the case of the voltage vector V1, since the switching elements Sup, Svn, Swn are turned on, the bus current IDC is the sum of the current flowing through the V-phase lower arm and the current flowing through the W-phase lower arm. Corresponds to the current flowing through the U-phase upper arm. On the other hand, in the case of voltage vector V4, switching elements Sun, Svp, and Swp are turned on, so that bus current IDC matches the current flowing through the U-phase lower arm.

そしてステップS30において肯定判断される場合、ステップS32において、電圧ベクトルV(n)が電圧ベクトルV4であるか否かを判断する。そして、ステップS32において肯定判断される場合、ステップS34においてU相の実電流iuを「−IDC」とする一方、ステップS32において否定判断される場合、ステップS36においてU相の実電流iuを「IDC」とする。これらの処理は、本実施形態では、相電流の極性を、インバータINVからモータジェネレータ10へと電流が流出する場合に正と定めたことに対応したものである。ステップS34、S36の処理が完了する場合、ステップS38において、実電流iuと予測電流ive,iweとを選択する。   If an affirmative determination is made in step S30, it is determined in step S32 whether or not the voltage vector V (n) is the voltage vector V4. If an affirmative determination is made in step S32, the U-phase actual current iu is set to "-IDC" in step S34, whereas if a negative determination is made in step S32, the U-phase actual current iu is set to "IDC" in step S36. " In the present embodiment, these processes correspond to setting the polarity of the phase current to be positive when the current flows from the inverter INV to the motor generator 10. When the processes in steps S34 and S36 are completed, the actual current iu and the predicted currents ive and iwe are selected in step S38.

一方、ステップS30において否定判断される場合、ステップS40において、電圧ベクトルV(n)が電圧ベクトルV3,V6であるか否かを判断する。この処理は、母線電流IDCの絶対値がV相の相電流の絶対値と一致するか否かを判断するためのものである。そして、ステップS40において肯定判断される場合、ステップS42〜S48の処理において、上記ステップS32〜S38の処理の要領で、実電流ivを「IDC」とするか「−IDC」とするかを選択する処理等を行なう。   On the other hand, if a negative determination is made in step S30, it is determined in step S40 whether or not voltage vector V (n) is voltage vectors V3 and V6. This process is for determining whether or not the absolute value of the bus current IDC matches the absolute value of the V-phase phase current. If an affirmative determination is made in step S40, in the processing of steps S42 to S48, it is selected whether the actual current iv is set to "IDC" or "-IDC" in the manner of the processing of steps S32 to S38. Processing is performed.

同様、ステップS40において否定判断される場合、ステップS50において、電圧ベクトルV(n)が電圧ベクトルV2,V5であるか否かを判断する。この処理は、母線電流IDCの絶対値がW相の相電流の絶対値と一致するか否かを判断するためのものである。そして、ステップS50において肯定判断される場合、ステップS52〜S58の処理において、上記ステップS32〜S38の処理の要領で、実電流iwを「IDC」とするか「−IDC」とするかを選択する処理等を行なう。   Similarly, if a negative determination is made in step S40, it is determined in step S50 whether or not the voltage vector V (n) is the voltage vectors V2 and V5. This process is for determining whether or not the absolute value of the bus current IDC matches the absolute value of the W-phase current. If an affirmative determination is made in step S50, then in the process of steps S52 to S58, it is selected whether the actual current iw is set to “IDC” or “−IDC” in the manner of the process of steps S32 to S38. Processing is performed.

これに対し、ステップS50において否定判断される場合、電圧ベクトルV(n)がゼロ電圧ベクトルであることから、ステップS60において、予測電流iue,ive,iweを選択する。   On the other hand, when a negative determination is made in step S50, since the voltage vector V (n) is a zero voltage vector, the predicted currents iue, ive, and iwe are selected in step S60.

上記ステップS38,S48,S58,S60の処理が完了する場合、ステップS62において、選択された3相の電流値をdq変換し、この一連の処理を一旦終了する。   When the processes in steps S38, S48, S58, and S60 are completed, the selected three-phase current values are dq converted in step S62, and this series of processes is temporarily terminated.

なお、上記3相の予測電流iue,ive,iweのうちステップS38,S48,S58,S60の処理において採用されたものについては、先の図3に示した処理の前回の周期における予測電流ide(n+1),iqe(n+1)を3相変換した値である。この予測電流ide(n+1),iqe(n+1)は、予測部33に入力される際には、既に未来の電流の予測値ではなく、現在の電流の推定値となっている。このため、母線電流IDCの検出タイミングを、先の図3に示したステップS10の処理に同期させることで、母線電流IDCと、予測電流iue,ive,iweとの位相を同期させることができる。   Of the three-phase predicted currents iue, ive, and iwe, those used in the processes of steps S38, S48, S58, and S60 are the predicted currents ide () in the previous cycle of the process shown in FIG. n + 1) and iqe (n + 1) are three-phase converted values. When the prediction currents ide (n + 1) and iqe (n + 1) are input to the prediction unit 33, they are not estimated values of future currents but are estimated values of currents. For this reason, the phase of the bus current IDC and the predicted currents iue, ive, and iwe can be synchronized by synchronizing the detection timing of the bus current IDC with the processing of step S10 shown in FIG.

もっとも、電圧ベクトルが変更される場合、電圧ベクトルV(n)の出力時(更新時)においては、デッドタイムに起因して母線電流IDCがステップS38,S48,S58において想定する相の電流とならないおそれがある。このため、実際には、電圧ベクトルが変更される直前において検出される母線電流IDCをステップS38,S48,S58において選択された実電流iu,iv,iwとすることが望ましい。また、ステップS38,S48,S58の処理時は、電圧ベクトルが変更される直前における母線電流IDCの検出に先立って行われるようにしてもよい。この場合、ステップS38,S48,S58の処理は、近い将来検出される母線電流IDCの扱いを定める処理となる。   However, when the voltage vector is changed, when the voltage vector V (n) is output (updated), the bus current IDC does not become the phase current assumed in steps S38, S48, and S58 due to the dead time. There is a fear. Therefore, actually, it is desirable that the bus current IDC detected immediately before the voltage vector is changed be the actual currents iu, iv, iw selected in steps S38, S48, S58. Further, the processing of steps S38, S48, and S58 may be performed prior to detection of the bus current IDC immediately before the voltage vector is changed. In this case, the processing of steps S38, S48, and S58 is processing for determining the handling of the bus current IDC detected in the near future.

ところで、電流センサ16には、実際の電流に対して定常的に一定値(オフセット誤差Δ)だけずれた値を出力する現象が生じうる。図5(a)に、電流センサ16の検出値が常時1つの相の電流値に対応するとした場合のオフセット誤差Δを示す。図示されるように、電流センサ16にオフセット誤差が生じると、相電流にオフセット誤差Δが重畳されるのみならず、相電流のゼロクロス点においてもはや正弦波にもならなくなる。これは、母線電流IDCによって相電流を検出することに特有の現象である。すなわち、先の図4に示す処理からもわかるように、母線電流IDCと相電流とは絶対値が同一となるものの、符号については同一となる場合と逆となる場合とがあり、これらはゼロクロス点を境に切り替わる。このため、ゼロクロス点においては、母線電流IDCに基づく相電流は正弦波形状ともならなくなる。   By the way, a phenomenon may occur in the current sensor 16 that outputs a value that is constantly deviated by a constant value (offset error Δ) with respect to the actual current. FIG. 5A shows the offset error Δ when the detection value of the current sensor 16 always corresponds to the current value of one phase. As shown in the figure, when an offset error occurs in the current sensor 16, not only the offset error Δ is superimposed on the phase current but also a sine wave at the zero cross point of the phase current. This is a phenomenon peculiar to detecting the phase current by the bus current IDC. That is, as can be seen from the processing shown in FIG. 4 above, the bus current IDC and the phase current have the same absolute value, but the signs may be the same as the case where they are the same. The point switches to the border. For this reason, at the zero cross point, the phase current based on the bus current IDC does not have a sine wave shape.

そしてこれにより、残り2相の電流が正弦波形状であったとしても、それらをdq変換した電流id(d),iq(d)は、図5(b)に示すように、6次のリップルが重畳されたものとなって且つ、鋸波形状の複雑な誤差をも有したものとなる。   As a result, even if the remaining two-phase currents have a sine wave shape, the currents id (d) and iq (d) obtained by dq conversion of the currents are the sixth-order ripples as shown in FIG. Are superimposed and have a sawtooth-shaped complicated error.

そこで本実施形態では、電流センサ16の値が定常的に一定値(オフセット誤差Δ)だけ実際の値からずれた場合にこれを補償するための処理をさらに行なう。   Therefore, in the present embodiment, when the value of the current sensor 16 steadily deviates from the actual value by a constant value (offset error Δ), a process for compensating for this is further performed.

すなわち、先の図1に示されるように、UVW変換部40の出力する予測電流iue,ive,iweは、セレクタ42によって選択的に偏差算出部44に出力される。一方、母線電流IDCは、セレクタ46を介して、そのままの値か、乗算器48によって「−1」が乗算された値かのいずれかが偏差算出部44に出力される。ここで、乗算器48およびセレクタ46は、電圧ベクトルViが有効電圧ベクトルである場合、母線電流IDCがいずれか1相の電流の絶対値に一致するものの、符号については逆となり得ることに鑑み、いずれか1相の電流と符号を含めて一致させるためのものである。   That is, as shown in FIG. 1, the predicted currents iue, ive, iwe output from the UVW converter 40 are selectively output to the deviation calculator 44 by the selector 42. On the other hand, the bus current IDC is output to the deviation calculation unit 44 through the selector 46 as it is, or as a value multiplied by “−1” by the multiplier 48. Here, when the voltage vector Vi is an effective voltage vector, the multiplier 48 and the selector 46, although the bus current IDC matches the absolute value of any one phase current, the sign may be reversed. This is for matching any one-phase current including the sign.

偏差算出部44では、セレクタ42の出力に対するセレクタ46の出力の差を算出し、フィードバック制御部50に出力する。フィードバック制御部50では、偏差算出部44の出力値をゼロにフィードバック制御するための操作量を算出する。これは、上記差の比例要素、積分要素および微分要素の出力同士の差として算出される。この操作量は、補正部52において、母線電流IDCに加算され、補正部52の出力が電流再現部22に取り込まれる。ここで、偏差算出部44の入力パラメータとしての母線電流IDCと、予測電流iue,ive,iweとは、同期の取れたものとされる。これはたとえば、母線電流IDCのサンプリングタイミングが先の図3のステップS10の処理の直前である場合、予測電流iue,ive,iweについては、それよりも1制御周期Tc前のステップS12の処理によって予測された予測電流ide(n+1),iqe(n+1)を3相変換したものとすることで実現できる。   The deviation calculation unit 44 calculates the difference between the output of the selector 46 and the output of the selector 42 and outputs the difference to the feedback control unit 50. The feedback control unit 50 calculates an operation amount for feedback control of the output value of the deviation calculation unit 44 to zero. This is calculated as the difference between the output of the proportional element, integral element and derivative element of the difference. This manipulated variable is added to the bus current IDC in the correction unit 52, and the output of the correction unit 52 is taken into the current reproduction unit 22. Here, the bus current IDC as an input parameter of the deviation calculating unit 44 and the predicted currents iue, ive, and iwe are assumed to be synchronized. For example, when the sampling timing of the bus current IDC is immediately before the process of step S10 of FIG. 3, the predicted currents iue, eve, and iwe are processed by the process of step S12 one control cycle Tc before that. This can be realized by assuming that the predicted currents ide (n + 1) and iqe (n + 1) that have been predicted are three-phase converted.

こうした構成によれば、母線電流IDCは、予測電流iue,ive,iweのうち対応するものにフィードバック制御される。ここで、予測電流iue,ive,iweは、操作状態設定部34によって選択された電圧ベクトルViに対応するものである。そして、母線電流IDCにオフセット誤差が生じている場合、予測部33に予測誤差がない場合であっても、予測電流iue,ive,iweと母線電流IDCから算出される相電流の検出値との間に乖離が生じる。このため、この乖離を、オフセット誤差と相関を有するパラメータとして利用することができる。したがって、母線電流IDCと予測電流iue,ive,iweとに基づくフィードバック操作量によって母線電流IDCを補正することで、母線電流IDCにオフセット誤差が生じている場合であっても、補正部52の出力はこれを低減した値となる。   According to such a configuration, the bus current IDC is feedback-controlled to a corresponding one of the predicted currents iue, ive, and iwe. Here, the predicted currents iue, ive, and iwe correspond to the voltage vector Vi selected by the operation state setting unit 34. Then, when an offset error occurs in the bus current IDC, even if there is no prediction error in the prediction unit 33, the predicted current iue, ive, iwe and the detected value of the phase current calculated from the bus current IDC There is a gap between them. For this reason, this deviation can be used as a parameter having a correlation with the offset error. Accordingly, by correcting the bus current IDC by the feedback operation amount based on the bus current IDC and the predicted currents iue, ive, and iwe, even if an offset error occurs in the bus current IDC, the output of the correction unit 52 Is a value obtained by reducing this.

図6に、本実施形態の効果を示す。図6(a)に示されるように、本実施形態によれば、補正部52における補正処理を行わない図6(b)に示す比較例のような電流リップルや直流誤差等を好適に低減できる。
<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。
FIG. 6 shows the effect of this embodiment. As shown in FIG. 6A, according to the present embodiment, current ripple, DC error, and the like as in the comparative example shown in FIG. .
<Other embodiments>
Each of the above embodiments may be modified as follows.

「補正手段について」
比例要素、積分要素および微分要素の各出力同士の和としてフィードバック操作量(補正量)を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各出力のみを用いて操作量を算出したり、積分要素の出力のみを用いて操作量を算出したりしてもよい。
About correction means
The present invention is not limited to calculating the feedback manipulated variable (correction amount) as the sum of the outputs of the proportional element, integral element and derivative element. For example, the manipulated variable may be calculated using only the outputs of the proportional element and the integral element, or the manipulated variable may be calculated using only the output of the integral element.

また、予測処理に用いられる電流の検出値を操作するものに限らず、たとえば、先の図3のステップS12において予測される電流ide,iqeを補正するものであってもよい。   In addition, the current detection value used in the prediction process is not limited to the operation, and for example, the currents ide and iq predicted in step S12 of FIG. 3 may be corrected.

「回転座標成分算出手段について」
母線電流IDCと予測電流iue,ive,iweとのうちいずれか1つまたは2つとをdq変換するものに限らない。たとえば、電流センサ16が、モータジェネレータ10の特定の1相の電流を検出するようにして且つ、その検出値と、予測電流iue,ive,iweのうち残りの1相または2相の値とをdq変換するものであってもよい。
"Rotating coordinate component calculation means"
The present invention is not limited to dq conversion of any one or two of the bus current IDC and the predicted currents iue, ive, and iwe. For example, the current sensor 16 detects a specific one-phase current of the motor generator 10, and the detected value and the remaining one-phase or two-phase values of the predicted currents iue, ive, and iwe are obtained. dq conversion may be performed.

また、dq座標系の成分を特定するのに十分な数の電流センサを備え、それらの各検出値をdq変換するようにしてもよい。   Also, a sufficient number of current sensors may be provided to specify the components of the dq coordinate system, and each detected value may be dq transformed.

「予測手段について」
次回の電圧ベクトルV(n+1)によって生じる制御量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INVの操作による制御量まで順次予測するものであってもよい。
About prediction means
It is not limited to predicting only the control amount generated by the next voltage vector V (n + 1). For example, the control amount by the operation of the inverter INV at the update timing several control cycles ahead may be sequentially predicted.

また、dq軸上の電流を予測するものに限らず、固定座標系の電流を予測するものであってもよい。この場合、予測電流ide,iqeを固定座標系の成分に変換する回転座標成分算出手段を備える必要がない。   Further, the current is not limited to predicting the current on the dq axis, but may be predicting the current in the fixed coordinate system. In this case, there is no need to provide a rotation coordinate component calculation means for converting the predicted currents ide and iq into components of the fixed coordinate system.

「決定手段について」
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、乖離度合いと評価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。
About the decision means
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 between the degree of divergence and the evaluation.

「制御量について」
インバータINVの操作を決定するために用いる制御量(指令値との乖離度の評価対象となる制御量)としては、電流に限らない。たとえば、上記特許文献1に記載されているように、トルクおよび磁束であってもよい。またたとえば、トルクのみまたは磁束のみであってもよい。この場合であっても、トルクや磁束の予測に電流を用いる場合には、上記各実施形態の要領で、予測電流を、電流の検出値の誤差を把握する上での規範電流情報とすることができる。
"About controlled variables"
The control amount used for determining the operation of the inverter INV (the control amount to be evaluated for the degree of deviation from the command value) is not limited to current. For example, as described in Patent Document 1, torque and magnetic flux may be used. Further, for example, only torque or only magnetic flux may be used. Even in this case, when current is used for torque or magnetic flux prediction, the predicted current is used as reference current information for grasping the error of the detected current value in the manner of each of the above embodiments. Can do.

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.

「回転機について」
回転機としては、3相回転機に限らず、5相回転機等、4相以上の回転機であってもよい。なお、たとえば5相回転機の場合、4相以上の電流情報が必要である。ただし、電流センサの数としては、4つに限らず、不足分については予測電流等によって補えばよい。
"About rotating machines"
The rotating machine is not limited to a three-phase rotating machine, and may be a four-phase or more rotating machine such as a five-phase rotating machine. For example, in the case of a five-phase rotating machine, current information for four or more phases is required. However, the number of current sensors is not limited to four, and the shortage may be compensated by a predicted current or the like.

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.

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。   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、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 used as the main machine of the vehicle.

22…電流再現部、40…UVW変換部(固定座標成分算出手段の一実施形態)、42…セレクタ、44…偏差算出部、46…セレクタ、50…フィードバック制御部、52…補正部。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 22 ... Current reproduction part, 40 ... UVW conversion part (one embodiment of fixed coordinate component calculation means), 42 ... Selector, 44 ... Deviation calculation part, 46 ... Selector, 50 ... Feedback control part, 52 ... Correction part.

Claims (3)

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のそれぞれに応じた前記制御量を予測する手段であって且つ、該制御量を予測する処理に前記制御量または該制御量の算出のためのパラメータとしての前記回転機の電流を予測する処理を含む予測手段と、
該予測される制御量に基づき、前記電力変換回路の操作状態を決定する決定手段と、
該決定された操作状態となるように前記電力変換回路を操作する操作手段と、
前記回転機を流れる電流の検出値を取得する取得手段と、
前記予測手段によって予測された電流のうち前記決定手段によって決定された操作状態に対応するものと前記電流の検出値との差に基づき、前記検出値が前記予測される電流からずれることに起因した前記制御量の制御性の低下を補償すべく前記制御量の制御処理を補正する補正手段と、
前記回転機の端子のうちの一部を流れる電流としての前記電流の検出値と、回転座標系の電流の算出に必要な残りの端子を流れる電流としての前記予測される電流とを、回転座標系の電流に変換する回転座標成分算出手段と、を備え、
前記予測手段は、該回転座標成分算出手段の出力値を前記電流の予測処理の初期値として用い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,
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 according to each of the temporarily set operation states; A predicting unit including a process of predicting the control amount or a current of the rotating machine as a parameter for calculating the control amount in the process of predicting the control amount;
Determining means for determining an operation state of the power conversion circuit based on the predicted control amount;
Operating means for operating the power conversion circuit so as to be in the determined operating state;
Obtaining means for obtaining a detected value of a current flowing through the rotating machine;
Based on the difference between the current corresponding to the operation state determined by the determination means among the current predicted by the prediction means and the detected value of the current, the detection value is caused to deviate from the predicted current. Correction means for correcting the control amount control process to compensate for a decrease in controllability of the control amount;
The detected value of the current as the current flowing through a part of the terminals of the rotating machine and the predicted current as the current flowing through the remaining terminals necessary for calculating the current of the rotating coordinate system are expressed as rotational coordinates. Rotation coordinate component calculation means for converting into system current,
The control device for a rotating machine, wherein the prediction means uses an output value of the rotation coordinate component calculation means as an initial value of the current prediction processing .
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り、
前記回転機は、前記直流交流変換回路の出力電圧が印加される端子数が3であり、
前記取得手段は、前記直流交流変換回路の入力端子を流れる電流の検出値を取得するものであり、
前記回転座標成分算出手段は、前記操作手段によ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、前記電流の検出値を前記回転機の3つの端子のうちのいずれか1つの端子を流れる電流として利用することを特徴とする請求項記載の回転機の制御装置。
The power conversion circuit is a DC AC conversion circuit including 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,
In the rotating machine, the number of terminals to which the output voltage of the DC / AC converter circuit is applied is three,
The acquisition means acquires a detection value of a current flowing through an input terminal of the DC / AC conversion circuit,
The rotation coordinate component calculation means flows the detected value of the current through any one of the three terminals of the rotating machine when the voltage vector expressing the operation state by the operation means is an effective voltage vector. 2. The rotating machine control device according to claim 1 , wherein the control device is used as an electric current.
前記補正手段は、前記電流の検出値と前記予測される電流との差の積分要素の出力に基づき前記電流の検出値を補正す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。 3. The rotating machine control according to claim 1, wherein the correction unit corrects the detected current value based on an output of an integral element of a difference between the detected current value and the predicted current. apparatus.
JP2011173763A 2011-08-09 2011-08-09 Rotating machine control device Active JP5678837B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011173763A JP5678837B2 (en) 2011-08-09 2011-08-09 Rotating machine control device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011173763A JP5678837B2 (en) 2011-08-09 2011-08-09 Rotating machine control device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2013038947A JP2013038947A (en) 2013-02-21
JP5678837B2 true JP5678837B2 (en) 2015-03-04

Family

ID=47888010

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2011173763A Active JP5678837B2 (en) 2011-08-09 2011-08-09 Rotating machine control device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5678837B2 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5910583B2 (en) * 2013-08-20 2016-04-27 株式会社デンソー AC motor control device
CN110445448B (en) * 2019-08-08 2021-07-16 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 Method and device for correcting predictive control model and telescope control system
CN113472269B (en) * 2021-07-02 2022-12-06 浙江吉利控股集团有限公司 Bus current control method, device and system and storage medium

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5152207B2 (en) * 2010-01-11 2013-02-27 株式会社デンソー Control device for multi-phase rotating machine

Also Published As

Publication number Publication date
JP2013038947A (en) 2013-02-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4811495B2 (en) Rotating machine control device
JP5566635B2 (en) Rotating machine control device
JP5152207B2 (en) Control device for multi-phase rotating machine
JP5387614B2 (en) Rotating machine control device
JP4915439B2 (en) Rotating machine control device
JP4883151B2 (en) Rotating machine control device
JP5056817B2 (en) Rotating machine control device
JP4748245B2 (en) Rotating machine control device
JP5413420B2 (en) Rotating machine control device
US8847527B2 (en) Control system for a rotary machine
JP5447466B2 (en) Rotating machine control device
JP6414771B2 (en) Motor control device and motor control method
JP5182302B2 (en) Rotating machine control device
JP5737093B2 (en) Rotating machine control device
JP2012231615A (en) Motor drive controller and motor drive method
JP5678837B2 (en) Rotating machine control device
JP5724737B2 (en) Rotating machine control device
JP2012147540A (en) Controller for rotary machine
JP2012253943A (en) Rotary machine controller
JP5857689B2 (en) Rotating machine control device
JP5326444B2 (en) Rotating machine control device
JP5891964B2 (en) Rotating machine control device
JP5724733B2 (en) Rotating machine control device
JP5659971B2 (en) Rotating machine control device
JP2011259637A (en) Control unit of rotary machine

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20130930

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20140709

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20140722

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20140910

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20141209

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20141222

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 5678837

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250