JP6287715B2 - Rotating machine control device - Google Patents

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Description

本発明は、スイッチング素子を有する電力変換回路に電気的に接続された回転機に適用され、前記スイッチング素子の操作によって前記回転機の制御量をその目標値に制御する回転機の制御装置に関する。   The present invention relates to a control device for a rotating machine that is applied to a rotating machine that is electrically connected to a power conversion circuit having a switching element, and controls a control amount of the rotating machine to a target value by operating the switching element.

この種の制御装置としては、下記特許文献1に見られるように、回転機の制御量(トルク)をその目標値に制御するために、電力変換回路の出力電圧ベクトルの位相と、出力電圧ベクトルの振幅(ノルム)とを操作するものが知られている。詳しくは、この制御装置は、出力電圧ベクトルの振幅に基づく制御量の制御と、出力電圧ベクトルの位相に基づく制御量の制御とを行う。   As this type of control device, as can be seen in Patent Document 1 below, in order to control the control amount (torque) of the rotating machine to its target value, the phase of the output voltage vector of the power conversion circuit and the output voltage vector It is known to manipulate the amplitude (norm) of. Specifically, this control device performs control amount control based on the amplitude of the output voltage vector and control amount control based on the phase of the output voltage vector.

特開2012−23943号公報JP 2012-23943 A

ところで、出力電圧ベクトルの振幅の取り得る最大値は、回転機に電圧を印加する電力変換回路の入力電圧に応じて定まるため、出力電圧ベクトルの振幅には上限値が存在する。ここで、振幅に基づく制御量の制御により、振幅がその上限値に到達するいわゆる電圧飽和が生じる時、回転機の制御量が大きく変動し得る。この場合、制御量の制御精度が低下し、制御が不安定となる。   By the way, since the maximum value that the amplitude of the output voltage vector can take is determined according to the input voltage of the power conversion circuit that applies the voltage to the rotating machine, there is an upper limit value for the amplitude of the output voltage vector. Here, when the control of the control amount based on the amplitude causes so-called voltage saturation in which the amplitude reaches the upper limit value, the control amount of the rotating machine can vary greatly. In this case, the control accuracy of the control amount is lowered and the control becomes unstable.

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、電圧飽和が生じる時における制御量の制御性の低下を好適に抑制できる回転機の制御装置を提供することにある。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a control device for a rotating machine that can suitably suppress a decrease in controllability of a control amount when voltage saturation occurs. .

上記目的を達成すべく、本発明は、スイッチング素子(SUp〜SWn)を有する電力変換回路(20)に電気的に接続された回転機(10)に適用され、前記回転機の制御量をその目標値にフィードバック制御するための操作量として、前記回転機の回転座標系における前記電力変換回路の出力電圧ベクトルの位相、又は前記出力電圧ベクトルの直交2軸成分のうち前記位相に準じた成分である位相操作量を設定する位相設定手段(30e;30k)と、前記回転機に流れる電流を前記目標値に応じた指令電流にフィードバック制御するための操作量として、前記出力電圧ベクトルの振幅、又は前記出力電圧ベクトルの直交2軸成分のうち前記振幅に準じた成分である振幅操作量を設定する振幅設定手段(32g;32i)と、前記制御量を前記目標値に制御すべく、前記位相設定手段によって設定された位相操作量と、前記振幅設定手段によって設定された振幅操作量とに基づき、前記スイッチング素子を操作する操作手段(30j)と、前記電力変換回路から前記回転機へと出力される電圧の基本波成分と前記電力変換回路の入力電圧とによって定まる変調率がその上限値に到達する前に、前記振幅設定手段による前記指令電流に対する前記回転機に流れる電流の応答性を前記変調率に応じて予め低下させる振幅応答低下手段(34c;36b)とを備えることを特徴とする。   In order to achieve the above object, the present invention is applied to a rotating machine (10) electrically connected to a power conversion circuit (20) having switching elements (SUp to SWn), and the control amount of the rotating machine is set as the control amount. As the operation amount for feedback control to the target value, the phase of the output voltage vector of the power conversion circuit in the rotating coordinate system of the rotating machine, or a component according to the phase among the orthogonal biaxial components of the output voltage vector A phase setting means (30e; 30k) for setting a certain phase operation amount, and an operation amount for feedback control of the current flowing through the rotating machine to a command current corresponding to the target value, or the amplitude of the output voltage vector, or Amplitude setting means (32g; 32i) for setting an amplitude manipulated variable that is a component in accordance with the amplitude among the orthogonal two-axis components of the output voltage vector, and the control variable An operation means (30j) for operating the switching element based on the phase operation amount set by the phase setting means and the amplitude operation amount set by the amplitude setting means to control to the target value, Before the modulation factor determined by the fundamental wave component of the voltage output from the power conversion circuit to the rotating machine and the input voltage of the power conversion circuit reaches its upper limit value, the amplitude setting means controls the command current with respect to the command current. Amplitude response lowering means (34c; 36b) for reducing the responsiveness of the current flowing through the rotating machine in advance according to the modulation rate is provided.

振幅設定手段による指令電流に対する回転機に流れる電流の応答性が高く設定された状態で、変調率が上昇してその上限値に到達するいわゆる電圧飽和が生じる時に制御量が大きく変動する。これは、振幅設定手段による上記応答性が高いことにより、変調率が上限値に到達する直前の出力電圧ベクトルの振幅の増大速度(傾き)が高くなることに起因する。そこで上記発明では、変調率がその上限値に到達する前に、振幅設定手段による指令電流に対する回転機に流れる電流の応答性を変調率に応じて予め低下させる。これにより、変調率が上限値に到達する時に制御量が大きく変動することを回避できる。ここで、振幅応答低下手段としては、具体的には、振幅設定手段による指令電流に対する回転機に流れる電流の応答性を、第1範囲よりも第2範囲において低下させるものを採用することができる。これにより、変調率が上限値に近づくと、出力電圧ベクトルの振幅の増大速度が低くなり、変調率が上限値に到達する時に制御量が大きく変動することを好適に回避できる。   In a state where the response of the current flowing through the rotating machine to the command current by the amplitude setting means is set high, the control amount greatly fluctuates when so-called voltage saturation occurs in which the modulation rate increases and reaches its upper limit value. This is due to the fact that the increase rate (slope) of the amplitude of the output voltage vector immediately before the modulation rate reaches the upper limit value increases due to the high responsiveness of the amplitude setting means. Therefore, in the above invention, before the modulation factor reaches the upper limit value, the responsiveness of the current flowing through the rotating machine to the command current by the amplitude setting means is reduced in advance according to the modulation factor. Thereby, it can be avoided that the control amount fluctuates greatly when the modulation rate reaches the upper limit value. Here, as the amplitude response lowering means, specifically, one that lowers the responsiveness of the current flowing through the rotating machine to the command current by the amplitude setting means in the second range than in the first range can be adopted. . As a result, when the modulation rate approaches the upper limit value, the rate of increase in the amplitude of the output voltage vector decreases, and it is possible to suitably avoid the control amount from fluctuating greatly when the modulation rate reaches the upper limit value.

さらに、振幅設定手段による上記応答性を第2範囲において低下させる場合に、位相設定手段による制御量の応答性を第1範囲よりも第2範囲において低下させない。このため、制御量の応答性を極力維持することができる。このように、変調率が上限値に対して余裕がある第1範囲において制御量の制御性を高く維持できるとともに、変調率が上限値に到達する時における制御量の制御性の低下を好適に抑制することができる。   Further, when the responsiveness by the amplitude setting means is reduced in the second range, the responsiveness of the control amount by the phase setting means is not lowered in the second range than in the first range. For this reason, the responsiveness of the controlled variable can be maintained as much as possible. As described above, the controllability of the control amount can be maintained high in the first range where the modulation rate has a margin with respect to the upper limit value, and the controllability of the control amount is preferably lowered when the modulation rate reaches the upper limit value. Can be suppressed.

第1実施形態にかかるモータ制御システムの全体構成図。1 is an overall configuration diagram of a motor control system according to a first embodiment. モータ制御のブロック図。The block diagram of motor control. 電圧位相とトルクとの関係を示す特性図。The characteristic view which shows the relationship between a voltage phase and a torque. λ軸を説明するための図。The figure for demonstrating (lambda) axis | shaft. d軸とλ軸とのなす角度の算出手法を示す図。The figure which shows the calculation method of the angle which d axis | shaft and (lambda) axis | shaft make. λ軸を説明するための図。The figure for demonstrating (lambda) axis | shaft. λ軸電流の算出手法を示す図。The figure which shows the calculation method of (lambda) axis current. ゲイン設定部及び応答性設定部のブロック図。The block diagram of a gain setting part and a responsiveness setting part. 回転速度,電圧位相と比例ゲインとの関係を示す図。The figure which shows the relationship between a rotational speed, a voltage phase, and a proportional gain. 回転速度,電圧位相とトルクとの関係を示す図。The figure which shows the relationship between a rotational speed, a voltage phase, and a torque. 変調率と応答性との関係を示す図。The figure which shows the relationship between a modulation factor and responsiveness. 振幅制御の応答性を可変とした効果を示す図。The figure which shows the effect which made the response of amplitude control variable. 振幅制御の応答性を可変とした効果を示す図。The figure which shows the effect which made the response of amplitude control variable. 第2実施形態にかかるモータ制御のブロック図。The block diagram of the motor control concerning 2nd Embodiment. 振幅制御の応答性を可変とした効果を示す図。The figure which shows the effect which made the response of amplitude control variable. 振幅制御の応答性を可変とした効果を示す図。The figure which shows the effect which made the response of amplitude control variable. 第3実施形態にかかる変調率と応答性との関係を示す図。The figure which shows the relationship between the modulation factor concerning 3rd Embodiment, and responsiveness. 振幅制御の応答性を可変とした効果を示す図。The figure which shows the effect which made the response of amplitude control variable. 第4実施形態にかかるdq座標系とpl座標系との関係を示す図。The figure which shows the relationship between the dq coordinate system concerning 4th Embodiment, and pl coordinate system. モータ制御のブロック図。The block diagram of motor control. その他の実施形態にかかる変調率と応答性との関係を示す図。The figure which shows the relationship between the modulation rate concerning other embodiment, and responsiveness. 振幅制御の応答性を可変とした効果を示す図。The figure which shows the effect which made the response of amplitude control variable.

(第1実施形態)
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回転機を備える車両(例えば、電気自動車やハイブリッド車)に適用した第1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 vehicle (for example, an electric vehicle or a hybrid vehicle) including a rotating machine as an in-vehicle main machine will be described with reference to the drawings.

図1に示すように、モータ制御システムは、モータジェネレータ10、「電力変換回路」としてのインバータ20、及びモータジェネレータ10を制御対象とする制御装置30を備えている。本実施形態において、モータジェネレータ10は、車載主機であり、図示しない駆動輪に連結されている。本実施形態では、モータジェネレータ10として、突極機であるIPMSMを用いている。   As shown in FIG. 1, the motor control system includes a motor generator 10, an inverter 20 as a “power conversion circuit”, and a control device 30 that controls the motor generator 10. In the present embodiment, the motor generator 10 is an in-vehicle main machine and is connected to drive wheels (not shown). In the present embodiment, an IPMSM that is a salient pole machine is used as the motor generator 10.

モータジェネレータ10は、インバータ20を介して、直流電源としてのバッテリ22に接続されている。バッテリ22の出力電圧は、例えば百V以上である。なお、バッテリ22及びインバータ20の間には、インバータ20の入力電圧を平滑化する平滑コンデンサ24が設けられている。   The motor generator 10 is connected to a battery 22 as a DC power source via an inverter 20. The output voltage of the battery 22 is, for example, 100 V or more. A smoothing capacitor 24 that smoothes the input voltage of the inverter 20 is provided between the battery 22 and the inverter 20.

インバータ20は、上アーム側のスイッチング素子SUp,SVp,SWpと下アーム側のスイッチング素子SUn,SVp,SWnとの直列接続体を備えている。詳しくは、インバータ20は、上アーム側のスイッチング素子と下アーム側のスイッチング素子との直列接続体を3組備えている。上アーム側のスイッチング素子SUp,SVp,SWpと下アーム側のスイッチング素子SUn,SVn,SWnとの接続点は、モータジェネレータ10のU,V,W相に接続されている。ちなみに、本実施形態では、上記スイッチング素子SUp〜SWnとして、電圧制御形の半導体スイッチング素子を用い、より具体的には、IGBTを用いている。そして、スイッチング素子SUp〜SWnには、フリーホイールダイオードDUp〜DWnが逆並列に接続されている。   The inverter 20 includes a series connection body of switching elements SUp, SVp, SWp on the upper arm side and switching elements SUn, SVp, SWn on the lower arm side. Specifically, the inverter 20 includes three sets of serially connected bodies of switching elements on the upper arm side and switching elements on the lower arm side. The connection points of the upper arm side switching elements SUp, SVp, SWp and the lower arm side switching elements SUn, SVn, SWn are connected to the U, V, W phases of the motor generator 10. Incidentally, in the present embodiment, voltage-controlled semiconductor switching elements are used as the switching elements SUp to SWn, and more specifically, IGBTs are used. Free wheel diodes DUp to DWn are connected in antiparallel to the switching elements SUp to SWn.

モータ制御システムは、さらに、モータジェネレータ10のV相に流れる電流を検出するV相電流センサ42V、W相に流れる電流を検出するW相電流センサ42W、インバータ20の入力電圧(バッテリ22から出力される直流電圧)を検出する電圧センサ44、及びモータジェネレータ10の回転角(電気角θ)を検出する回転角センサ46(例えばレゾルバ)を備えている。   The motor control system further includes a V-phase current sensor 42V that detects a current flowing in the V-phase of the motor generator 10, a W-phase current sensor 42W that detects a current flowing in the W-phase, and an input voltage (output from the battery 22) of the inverter 20. And a rotation angle sensor 46 (for example, a resolver) for detecting the rotation angle (electrical angle θ) of the motor generator 10.

制御装置30は、マイコンを主体として構成され、モータジェネレータ10のトルクに関する制御量(本実施形態ではトルク)をその目標値(以下、目標トルクTrq*)にフィードバック制御すべく、インバータ20を操作する。詳しくは、制御装置30は、インバータ20を構成するスイッチング素子SUp〜SWnをオンオフ操作すべく、上記各種センサの検出値に基づき、操作信号gUp〜gWnを生成し、生成された操作信号gUp〜gWnを駆動回路DrUp〜DrWn(ゲート駆動回路)に対して出力する。ここで、上アーム側の操作信号gUp,gVp,gWnと、対応する下アーム側の操作信号gUn,gVn,gWnとは、互いに相補的な信号となっている。すなわち、上アーム側のスイッチング素子SUp,SVp,SWpと、対応する下アーム側のスイッチング素子SUn,SVn,SWnとは、交互にオン状態とされる。なお、目標トルクTrq*は、例えば、制御装置30の外部に設けられた制御装置であって、制御装置30よりも上位の制御装置から出力される。   The control device 30 is mainly composed of a microcomputer, and operates the inverter 20 so as to feedback-control a control amount (torque in this embodiment) related to the torque of the motor generator 10 to a target value (hereinafter, target torque Trq *). . Specifically, the control device 30 generates the operation signals gUp to gWn based on the detection values of the various sensors so as to turn on and off the switching elements SUp to SWn constituting the inverter 20, and the generated operation signals gUp to gWn. Are output to the drive circuits DrUp to DrWn (gate drive circuit). Here, the operation signals gUp, gVp, gWn on the upper arm side and the corresponding operation signals gUn, gVn, gWn on the lower arm side are complementary to each other. That is, the switching elements SUp, SVp, SWp on the upper arm side and the corresponding switching elements SUn, SVn, SWn on the lower arm side are alternately turned on. The target torque Trq * is, for example, a control device provided outside the control device 30, and is output from a control device higher than the control device 30.

続いて、図2を用いて、制御装置30によって実行されるモータジェネレータ10のトルク制御について説明する。この制御は、位相制御と、振幅制御とを含むものである。   Next, torque control of the motor generator 10 executed by the control device 30 will be described using FIG. This control includes phase control and amplitude control.

まず、位相制御について説明する。2相変換部30aは、V相電流センサ42Vによって検出されたV相電流IV、W相電流センサ42Wによって検出されたW相電流IW、及び回転角センサ46によって検出された電気角θに基づき、3相固定座標系におけるU相電流IU,V相電流IV,W相電流IWを2相回転座標系(dq座標系)におけるd軸電流Idr及びq軸電流Iqrに変換する。なお、U相電流IUは、キルヒホッフの法則に基づき、V相電流IV及びW相電流IWから算出すればよい。   First, phase control will be described. The two-phase converter 30a is based on the V-phase current IV detected by the V-phase current sensor 42V, the W-phase current IW detected by the W-phase current sensor 42W, and the electrical angle θ detected by the rotation angle sensor 46. The U-phase current IU, V-phase current IV, and W-phase current IW in the three-phase fixed coordinate system are converted into the d-axis current Idr and the q-axis current Iqr in the two-phase rotational coordinate system (dq coordinate system). The U-phase current IU may be calculated from the V-phase current IV and the W-phase current IW based on Kirchhoff's law.

トルク推定器30bは、2相変換部30aから出力されたd,q軸電流Idr,Iqrに基づき、モータジェネレータ10の推定トルクTeを算出する。ここで、推定トルクTeは、d軸電流Idr及びq軸電流Iqrと推定トルクTeとが関係付けられたマップを用いて算出してもよいし、モデル式を用いて算出してもよい。なお、本実施形態において、トルク推定器30bが「トルク推定手段」に相当する。   Torque estimator 30b calculates estimated torque Te of motor generator 10 based on the d and q axis currents Idr and Iqr output from two-phase converter 30a. Here, the estimated torque Te may be calculated using a map in which the d-axis current Idr and the q-axis current Iqr are associated with the estimated torque Te, or may be calculated using a model formula. In the present embodiment, the torque estimator 30b corresponds to “torque estimation means”.

フィルタ30cは、トルク推定器30bによって算出された推定トルクTeから高周波成分を除去する。本実施形態において、フィルタ30cは、ローパスフィルタとして構成されている。トルク偏差算出部30dは、目標トルクTrq*から、高周波成分が除去された推定トルクTeを減算することでトルク偏差ΔTを算出する。   The filter 30c removes a high frequency component from the estimated torque Te calculated by the torque estimator 30b. In the present embodiment, the filter 30c is configured as a low-pass filter. The torque deviation calculation unit 30d calculates the torque deviation ΔT by subtracting the estimated torque Te from which the high frequency component has been removed from the target torque Trq *.

位相設定部30e(「位相設定手段」に相当)は、トルク偏差算出部30dによって算出されたトルク偏差ΔTに基づき、推定トルクTeを目標トルクTrq*にフィードバック制御するための操作量として、位相操作量としての電圧位相φを算出する。詳しくは、トルク偏差ΔTを入力とする比例積分制御によって電圧位相φを算出する。より具体的には、トルク偏差ΔTを入力とした比例制御器の出力値「Kpφ×ΔT」と、トルク偏差ΔTを入力とした積分制御器の出力値「Kiφ×∫(ΔT×dt)」との加算値として電圧位相φを算出する。ここで、「Kpφ」は位相制御における比例ゲインを示し、「Kiφ」は位相制御における積分ゲインを示す。本実施形態において、電圧位相φは、d軸の正方向を基準とし、この基準から反時計回りの方向(d軸の正方向からq軸の正方向へと回転する方向)が正方向として定義されている。このため、目標トルクTrq*に対して推定トルクTeが不足する場合には、図3に示すように電圧位相φを増大(進角)させ、目標トルクTrq*に対して推定トルクTeが過剰となる場合には、電圧位相φを減少(遅角)させるようにする。なお、図3には、トルクがモータジェネレータ10の回転速度(電気角速度)にも依存することを併せて示した。   The phase setting unit 30e (corresponding to the “phase setting unit”) uses a phase operation as an operation amount for performing feedback control of the estimated torque Te to the target torque Trq * based on the torque deviation ΔT calculated by the torque deviation calculation unit 30d. The voltage phase φ as a quantity is calculated. Specifically, the voltage phase φ is calculated by proportional integral control using the torque deviation ΔT as an input. More specifically, the output value “Kpφ × ΔT” of the proportional controller having the torque deviation ΔT as an input, and the output value “Kiφ × ∫ (ΔT × dt)” of the integral controller having the torque deviation ΔT as an input, The voltage phase φ is calculated as an added value of. Here, “Kpφ” indicates a proportional gain in phase control, and “Kiφ” indicates an integral gain in phase control. In the present embodiment, the voltage phase φ is defined with the positive direction of the d-axis as a reference, and the counterclockwise direction from this reference (the direction rotating from the positive direction of the d-axis to the positive direction of the q-axis) is defined as the positive direction. Has been. Therefore, when the estimated torque Te is insufficient with respect to the target torque Trq *, the voltage phase φ is increased (advanced) as shown in FIG. 3, and the estimated torque Te is excessive with respect to the target torque Trq *. In this case, the voltage phase φ is decreased (retarded). FIG. 3 also shows that the torque also depends on the rotational speed (electrical angular speed) of the motor generator 10.

続いて、振幅制御について説明する。図2に示すように、指令電圧設定部30fは、目標トルクTrq*を入力として、規格化電圧振幅「Vn/ω」を算出する。ここで、規格化電圧振幅「Vn/ω」とは、2相回転座標系におけるインバータ20の出力電圧ベクトルの振幅指令値(以下、電圧振幅Vn)を電気角速度ωで除算した値のことである。なお、電圧振幅Vnは、上記出力電圧ベクトルのd軸成分Vdの2乗値及びq軸成分Vqの2乗値の和の平方根として定義される。本実施形態において、規格化電圧振幅は、目標トルクTrq*及び規格化電圧振幅が関係付けられたマップを用いて算出される。   Next, amplitude control will be described. As shown in FIG. 2, the command voltage setting unit 30f calculates the standardized voltage amplitude “Vn / ω” using the target torque Trq * as an input. Here, the normalized voltage amplitude “Vn / ω” is a value obtained by dividing the amplitude command value (hereinafter, voltage amplitude Vn) of the output voltage vector of the inverter 20 in the two-phase rotating coordinate system by the electrical angular velocity ω. . The voltage amplitude Vn is defined as the square root of the sum of the square value of the d-axis component Vd and the square value of the q-axis component Vq of the output voltage vector. In the present embodiment, the normalized voltage amplitude is calculated using a map in which the target torque Trq * and the normalized voltage amplitude are related.

速度算出部30gは、回転角センサ46によって検出された電気角θに基づき、モータジェネレータ10の電気角速度ωを算出する。速度乗算部30hは、規格化電圧振幅「Vn/ω」に電気角速度ωを乗算することで、電圧振幅Vnを算出する。電圧振幅Vnは、モータジェネレータ10のトルクを目標トルクTrq*にフィードフォワード制御するための操作量となる。   The speed calculation unit 30g calculates the electrical angular speed ω of the motor generator 10 based on the electrical angle θ detected by the rotation angle sensor 46. The speed multiplication unit 30h calculates the voltage amplitude Vn by multiplying the normalized voltage amplitude “Vn / ω” by the electrical angular velocity ω. Voltage amplitude Vn is an operation amount for performing feedforward control of torque of motor generator 10 to target torque Trq *.

補正部30iは、速度乗算部30hから出力された電圧振幅Vnに、補正量算出部32によって算出された振幅補正量ΔVを加算することで、電圧振幅Vnを補正する。なお、補正量算出部32については、後に詳述する。   The correction unit 30i corrects the voltage amplitude Vn by adding the amplitude correction amount ΔV calculated by the correction amount calculation unit 32 to the voltage amplitude Vn output from the speed multiplication unit 30h. The correction amount calculation unit 32 will be described in detail later.

操作信号生成部30j(「操作手段」に相当)は、補正部30iから出力された電圧振幅「Vn+ΔV」、位相設定部30eから出力された電圧位相φ、及び電圧センサ44によって検出された入力電圧VINVに基づき、操作信号gUp〜gWnを生成して駆動回路DrUp〜DrWnに出力する。本実施形態では、操作信号を以下のように生成する。   The operation signal generation unit 30j (corresponding to “operation means”) includes the voltage amplitude “Vn + ΔV” output from the correction unit 30i, the voltage phase φ output from the phase setting unit 30e, and the input voltage detected by the voltage sensor 44. Based on VINV, operation signals gUp to gWn are generated and output to the drive circuits DrUp to DrWn. In the present embodiment, the operation signal is generated as follows.

操作信号生成部30jは、まず、位相が電気角で互いに120度ずつずれた正弦波の3相指令電圧を算出する。そして、算出した3相指令電圧とキャリア信号(例えば三角波信号)との大小比較に基づく三角波比較PWM制御によって操作信号gUp〜gWnを生成する。   The operation signal generator 30j first calculates a sine wave three-phase command voltage whose phases are shifted from each other by 120 degrees in electrical angle. Then, the operation signals gUp to gWn are generated by the triangular wave comparison PWM control based on the magnitude comparison between the calculated three-phase command voltage and a carrier signal (for example, a triangular wave signal).

ちなみに、本実施形態では、変調率Mrが第1の規定値M1(例えば1.15)を超える過変調領域の場合、上述したトルク制御(過変調制御)が行われる。本実施形態において、変調率Mrとは、入力電圧VINVで電圧振幅Vnを規格化した値のことである。より具体的には、変調率Mrとは、入力電圧VINVの「1/2」で電圧振幅Vnを除算した値を、「√(1.5)」で除算した値のことである。過変調領域においてインバータ20出力電圧(具体的には、線間電圧)に含まれる基本波成分の振幅又は実効値は、インバータ20の出力電圧を正弦波とする場合にインバータ20の出力電圧に含まれる基本波成分の振幅又は実効値よりも大きくなる。特に、変調率Mrが第1の規定値M1よりも高い第2の規定値M2(例えば1.27であり、「上限値」に相当)となる場合、矩形波制御(1パルス制御)が行われる。矩形波制御が行われる場合、パルスパターンとして、電気角θの1周期において上アーム側のスイッチング素子をオン状態とする期間と下アーム側のスイッチング素子をオン状態する期間とが1回ずつとされるパルスパターン(1パルス波形)が選択される。変調率Mrが第2の規定値M2よりも大きくなる場合にも矩形波制御が行われる。一方、変調率Mrが第1の規定値M1以下となる場合、インバータ20の出力電圧を電気角速度ωの正弦波とする正弦波PWM制御が行われる。   Incidentally, in the present embodiment, in the case of an overmodulation region in which the modulation factor Mr exceeds the first specified value M1 (eg, 1.15), the above-described torque control (overmodulation control) is performed. In the present embodiment, the modulation factor Mr is a value obtained by normalizing the voltage amplitude Vn with the input voltage VINV. More specifically, the modulation factor Mr is a value obtained by dividing a value obtained by dividing the voltage amplitude Vn by “½” of the input voltage VINV by “√ (1.5)”. In the overmodulation region, the amplitude or effective value of the fundamental wave component included in the inverter 20 output voltage (specifically, the line voltage) is included in the output voltage of the inverter 20 when the output voltage of the inverter 20 is a sine wave. It becomes larger than the amplitude or effective value of the fundamental wave component. In particular, when the modulation factor Mr becomes a second specified value M2 (for example, 1.27, which corresponds to the “upper limit value”) higher than the first specified value M1, rectangular wave control (one-pulse control) is performed. Is called. When rectangular wave control is performed, the pulse pattern includes a period for turning on the upper arm side switching element and a period for turning on the lower arm side switching element in one cycle of the electrical angle θ. Pulse pattern (one pulse waveform) is selected. The rectangular wave control is also performed when the modulation factor Mr becomes larger than the second specified value M2. On the other hand, when the modulation factor Mr is equal to or less than the first specified value M1, sine wave PWM control is performed in which the output voltage of the inverter 20 is a sine wave of the electrical angular velocity ω.

続いて、図4〜図6を用いて、補正量算出部32の設計手法について説明する。   Subsequently, a design method of the correction amount calculation unit 32 will be described with reference to FIGS.

永久磁石同期機の電圧方程式は、下式(eq1)で表される。   The voltage equation of the permanent magnet synchronous machine is expressed by the following equation (eq1).

上式(eq1)において、「p」は微分演算子を示し、「R」は電機子巻線抵抗を示し、「Ld」,「Lq」はd,q軸インダクタンスを示し、「ψ」は永久磁石の電機子鎖交磁束の実効値を示す。上式(eq1)において、モータジェネレータ10の回転速度が一定となる定常状態を想定し、過渡現象を無視するとの条件を課すと、「p=0」となる。また、上式(eq1)に、モータジェネレータ10の回転速度が十分高く、「R<<ω・Ld」,「R<<ω・Lq」の関係が成立するとの条件を課す。以上から、上式(eq1)は下式(eq2)のように表される。 In the above equation (eq1), “p” indicates a differential operator, “R” indicates an armature winding resistance, “Ld” and “Lq” indicate d and q axis inductances, and “ψ” is permanent. The effective value of the armature flux linkage of the magnet is shown. In the above equation (eq1), assuming a steady state in which the rotation speed of the motor generator 10 is constant and imposing a condition that the transient phenomenon is ignored, “p = 0” is obtained. Further, a condition that the rotational speed of the motor generator 10 is sufficiently high and the relationship of “R << ω · Ld” and “R << ω · Lq” is satisfied is given to the above equation (eq1). From the above, the above equation (eq1) is expressed as the following equation (eq2).

d,q軸電圧Vd,Vqと、電圧位相φ及び電圧振幅Vnとの関係は、下式(eq3)で表される。 The relationship between the d and q axis voltages Vd and Vq, the voltage phase φ, and the voltage amplitude Vn is expressed by the following equation (eq3).

ここで、電圧位相φが微小量Δφだけ変化した場合における電圧方程式は、上式(eq2),(eq3)を用いると、下式(eq4)で表される。 Here, the voltage equation when the voltage phase φ is changed by a minute amount Δφ is expressed by the following equation (eq4) using the above equations (eq2) and (eq3).

上式(eq4)から上式(eq2)を減算すると、下式(eq5)が導かれる。 When the above equation (eq2) is subtracted from the above equation (eq4), the following equation (eq5) is derived.

上式(eq5)において、右辺の「Idφ−Id」がd軸電流変化量ΔIdφであり、「Iqφ−Iq」がq軸電流変化量ΔIqφである。上式(eq5)を各電流変化量ΔIdφ,ΔIqφについて解くと、下式(eq6)が導かれる。 In the above equation (eq5), “Idφ−Id” on the right side is the d-axis current change amount ΔIdφ, and “Iqφ−Iq” is the q-axis current change amount ΔIqφ. When the above equation (eq5) is solved for each current change amount ΔIdφ, ΔIqφ, the following equation (eq6) is derived.

図4に、dq座標系における電圧ベクトルVnvt及び電流ベクトルInvtを示す。ここで、電流ベクトルは、d軸電流の2乗値及びq軸電流の2乗値の和の平方根として定義される。図4には、電圧位相φが微小量Δφだけ変化した場合の電流ベクトルInvtの変化分を「ΔIφ」にて示した。また、電圧振幅が微小量ΔVnだけ変化した場合の電流ベクトルInvtの変化分を「ΔIvn」にて示した。この電流ベクトルInvtの変化分を拡大した図を図5として示す。上式(eq6)より、電圧位相φが微小変化した場合において、d軸に対する電流ベクトルInvtの変化方向αは、下式(eq7)で表される。 FIG. 4 shows a voltage vector Vnvt and a current vector Invt in the dq coordinate system. Here, the current vector is defined as the square root of the sum of the square value of the d-axis current and the square value of the q-axis current. In FIG. 4, the change amount of the current vector Invt when the voltage phase φ is changed by a minute amount Δφ is indicated by “ΔIφ”. Further, a change amount of the current vector Invt when the voltage amplitude is changed by a minute amount ΔVn is indicated by “ΔIvn”. FIG. 5 shows an enlarged view of the change in the current vector Invt. From the above equation (eq6), when the voltage phase φ is slightly changed, the change direction α of the current vector Invt with respect to the d axis is represented by the following equation (eq7).

上式(eq7)のアークタンジェント演算により、例えば、変化方向αを「−π〜+π」の間で算出することができる。特に本実施形態では、上式(eq7)の右辺において、括弧内の分母が0となってかつ分子が正の値となる場合、変化方向αを「π/2」として算出する。一方、上式(eq7)の右辺において、括弧内の分母が0となってかつ分子が負の値となる場合、変化方向αを「−π/2」として算出する。ここで、図6には、電流ベクトルInvtの変化方向と直交する方向に延びる座標軸をλ軸として示している。電圧振幅Vnが微小量ΔVnだけ変化した場合の電流ベクトルの変化分ΔIvnのうち、λ軸成分(すなわち、上記変化分ΔIvnをλ軸に写像した成分)は、電圧位相φの変化の影響を受けない電流である。本実施形態では、この電流をλ軸電流Iλとして振幅補正量ΔVの算出に用いる。λ軸電流Iλを用いることにより、振幅制御と位相制御との干渉を抑制することができる。ここで、λ軸を設定するために必要なパラメータであるd軸とλ軸とのなす角度λは、下式(eq8)で表される。 For example, the change direction α can be calculated between “−π to + π” by the arctangent calculation of the above equation (eq7). Particularly in the present embodiment, when the denominator in the parenthesis is 0 and the numerator is a positive value on the right side of the above equation (eq7), the change direction α is calculated as “π / 2”. On the other hand, in the right side of the above equation (eq7), when the denominator in the parenthesis is 0 and the numerator is a negative value, the change direction α is calculated as “−π / 2”. Here, in FIG. 6, a coordinate axis extending in a direction orthogonal to the changing direction of the current vector Invt is shown as a λ axis. Of the change ΔIvn of the current vector when the voltage amplitude Vn changes by a minute amount ΔVn, the λ-axis component (that is, the component obtained by mapping the change ΔIvn to the λ-axis) is affected by the change of the voltage phase φ. There is no current. In the present embodiment, this current is used as the λ-axis current Iλ for calculating the amplitude correction amount ΔV. By using the λ-axis current Iλ, interference between amplitude control and phase control can be suppressed. Here, the angle λ formed by the d-axis and the λ-axis, which is a parameter necessary for setting the λ-axis, is expressed by the following equation (eq8).

以上を踏まえ、先の図2に戻り、補正量算出部32について説明する。 Based on the above, returning to FIG. 2, the correction amount calculation unit 32 will be described.

λ軸設定部32aは、d,q軸インダクタンスLd,Lqと、位相設定部30eから出力された電圧位相φとに基づき、上式(eq8)を元に、d軸とλ軸とのなす角度λを算出する。λ軸設定部32aは、dq座標系において、電圧位相φの変化に対する電流ベクトルInvtの変化が非干渉化された非干渉化座標軸(λ軸)を設定する非干渉化軸設定手段に相当する。λ軸設定部32aにおいて設定されるλ軸は、モータジェネレータ10の駆動状態の変化に伴って都度変化する。   The λ-axis setting unit 32a is based on the d and q-axis inductances Ld and Lq and the voltage phase φ output from the phase setting unit 30e, and the angle formed between the d-axis and the λ-axis based on the above equation (eq8). λ is calculated. The λ-axis setting unit 32a corresponds to a non-interacting axis setting unit that sets a non-interacting coordinate axis (λ axis) in which a change in the current vector Invt is made non-interfering in the dq coordinate system. The λ axis set in the λ axis setting unit 32a changes each time the driving state of the motor generator 10 changes.

指令電流設定部32bは、目標トルクTrq*に基づき、d,q軸指令電流Id*,Iq*を設定する。各指令電流Id*,Iq*は、目標トルクTrq*を実現可能な値に設定されている。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d,q軸指令電流Id*,Iq*として設定する。なお、最小電流最大トルク制御については、例えば「埋込磁石同期モータの設計と制御:武田洋次ら、外3名、オーム社、平成18年4月20日、第1版」の23ページに記載されている。   The command current setting unit 32b sets the d and q axis command currents Id * and Iq * based on the target torque Trq *. The command currents Id * and Iq * are set to values that can realize the target torque Trq *. In the present embodiment, currents for realizing minimum current / maximum torque control are set as d and q-axis command currents Id * and Iq *. The minimum current / maximum torque control is described, for example, on page 23 of “Design and control of embedded magnet synchronous motor: Yoji Takeda et al., 3 others, Ohmsha, April 20, 2006, first edition”. Has been.

λ軸指令電流算出部32cは、指令電流設定部32bから出力された各指令電流Id*,Iq*と、λ軸設定部32aから出力された角度λとに基づき、下式(eq9)を元に、λ軸指令電流Iλ*を算出する(図7参照)。   Based on the command currents Id * and Iq * output from the command current setting unit 32b and the angle λ output from the λ axis setting unit 32a, the λ-axis command current calculation unit 32c is based on the following equation (eq9). Then, the λ-axis command current Iλ * is calculated (see FIG. 7).

ここで、図7には、現在の指令電流ベクトルを「In*」にて示し、現在の電流ベクトルを「Invt」にて示した。 In FIG. 7, the current command current vector is indicated by “In *”, and the current current vector is indicated by “Invt”.

λ軸実電流算出部32d(「非干渉化電流算出手段」に相当)は、2相変換部30aから出力されたd,q軸電流Idr,Iqrと、λ軸設定部32aから出力された角度λとに基づき、下式(eq10)を元に、λ軸電流Iλrを算出する(図7参照)。   The λ-axis actual current calculation unit 32d (corresponding to “non-interacting current calculation unit”) includes the d and q-axis currents Idr and Iqr output from the two-phase conversion unit 30a and the angle output from the λ-axis setting unit 32a. Based on λ, the λ-axis current Iλr is calculated based on the following equation (eq10) (see FIG. 7).

λ軸がモータジェネレータ10の駆動状態の変化に伴って変化するため、λ軸電流Iλr及びλ軸指令電流Iλ*もモータジェネレータ10の駆動状態の変化に伴って都度変化することとなる。 Since the λ axis changes as the driving state of the motor generator 10 changes, the λ axis current Iλr and the λ axis command current Iλ * also change as the driving state of the motor generator 10 changes.

フィルタ32eは、λ軸実電流算出部32dによって算出されたλ軸電流Iλrから高周波成分を除去する。本実施形態において、フィルタ32eは、ローパスフィルタとして構成されている。   The filter 32e removes a high frequency component from the λ-axis current Iλr calculated by the λ-axis actual current calculation unit 32d. In the present embodiment, the filter 32e is configured as a low-pass filter.

電流偏差算出部32fは、高周波成分が除去されたλ軸電流Iλrをλ軸指令電流Iλ*から減算することで電流偏差ΔIλを算出する。振幅補正量算出部32g(「振幅設定手段」に相当)は、電流偏差ΔIλに基づき、λ軸電流Iλrをλ軸指令電流Iλ*にフィードバック制御するための操作量(換言すれば、推定トルクTeを目標トルクTrq*にフィードバック制御するための操作量)として、振幅操作量としての振幅補正量ΔVを算出する。詳しくは、電流偏差ΔIλを入力とする比例積分制御によって振幅補正量ΔVを算出する。より具体的には、下式(eq11)に示すように、電流偏差ΔIλを入力とした比例制御器の出力値と、電流偏差ΔIλを入力とした積分制御器の出力値との加算値として振幅補正量ΔVを算出する。   The current deviation calculator 32f calculates the current deviation ΔIλ by subtracting the λ-axis current Iλr from which the high-frequency component has been removed from the λ-axis command current Iλ *. Based on the current deviation ΔIλ, the amplitude correction amount calculation unit 32g (corresponding to the “amplitude setting means”) performs an operation amount (in other words, an estimated torque Te) for feedback control of the λ-axis current Iλr to the λ-axis command current Iλ *. Is calculated as an amplitude manipulated variable, and an amplitude correction amount ΔV as an amplitude manipulated variable is calculated. Specifically, the amplitude correction amount ΔV is calculated by proportional-integral control using the current deviation ΔIλ as an input. More specifically, as shown in the following equation (eq11), the amplitude is obtained by adding the output value of the proportional controller having the current deviation ΔIλ as an input and the output value of the integral controller having the current deviation ΔIλ as an input. A correction amount ΔV is calculated.

上式(eq11)において、「Kpλ」は振幅制御における比例ゲインを示し、「Kiλ」は振幅制御における積分ゲインを示す。 In the above equation (eq11), “Kpλ” represents a proportional gain in amplitude control, and “Kiλ” represents an integral gain in amplitude control.

以上説明したように、本実施形態によれば、振幅補正量算出部32g及び位相設定部30eにおける比例ゲインKpλ及び積分ゲインKiλを増大できる。このため、振幅制御によるフィードバック制御の応答性を位相制御によるフィードバック制御の応答性と同等レベルまで向上させることができる。これにより、外乱が発生したり、過渡状態となったりする場合であっても、高いトルク制御性と高い電流制御性との双方を維持することができる。また、本実施形態によれば、指令電圧設定部30fにおけるマップの精度が低い場合等、振幅制御におけるフィードフォワード制御が不適切な場合であっても、高いトルク制御性と高い電流制御性との双方を維持することができる。   As described above, according to the present embodiment, the proportional gain Kpλ and the integral gain Kiλ in the amplitude correction amount calculation unit 32g and the phase setting unit 30e can be increased. For this reason, the responsiveness of feedback control by amplitude control can be improved to a level equivalent to the responsiveness of feedback control by phase control. Thereby, both high torque controllability and high current controllability can be maintained even when a disturbance occurs or a transient state occurs. Further, according to the present embodiment, even when the feedforward control in the amplitude control is inappropriate, such as when the accuracy of the map in the command voltage setting unit 30f is low, the high torque controllability and the high current controllability are achieved. Both can be maintained.

続いて、図8を用いて、振幅制御及び位相制御におけるフィードバックゲインの可変手法について説明する。   Next, a feedback gain variable method in amplitude control and phase control will be described with reference to FIG.

本実施形態では、図8に示すように、補正量算出部32は、振幅ゲイン設定部34a(「振幅ゲイン設定手段」に相当)と、位相ゲイン設定部34b(「位相ゲイン設定手段」に相当)と、応答性設定部34c(「振幅応答低下手段」に相当)とをさらに備えている。振幅ゲイン設定部34aにより、振幅補正量算出部32gで用いる比例ゲインKpλ及び積分ゲインKiλを可変設定する。また、位相ゲイン設定部34bにより、位相設定部30eで用いる比例ゲインKpφ及び積分ゲインKiφを可変設定する。こうした設定は、モータジェネレータ10の駆動状態が変化する場合であっても、振幅制御及び位相制御のそれぞれにおけるフィードバック制御の応答性を高く維持するためになされる。以下、ゲインの設定手法について説明する。   In the present embodiment, as shown in FIG. 8, the correction amount calculation unit 32 corresponds to an amplitude gain setting unit 34a (corresponding to “amplitude gain setting unit”) and a phase gain setting unit 34b (corresponding to “phase gain setting unit”). ) And a responsiveness setting unit 34c (corresponding to "amplitude response lowering means"). The proportional gain Kpλ and the integral gain Kiλ used by the amplitude correction amount calculation unit 32g are variably set by the amplitude gain setting unit 34a. Further, the proportional gain Kpφ and the integral gain Kiφ used in the phase setting unit 30e are variably set by the phase gain setting unit 34b. Such a setting is made to maintain high feedback control responsiveness in each of amplitude control and phase control even when the driving state of the motor generator 10 changes. Hereinafter, a gain setting method will be described.

まず、振幅補正量算出部32gで用いるゲインについて説明する。   First, the gain used in the amplitude correction amount calculation unit 32g will be described.

電圧振幅Vnが微小量ΔVnだけ変化した場合における電圧方程式は、上式(eq2),(eq3)を用いると、下式(eq12)で表される。   The voltage equation when the voltage amplitude Vn changes by a minute amount ΔVn is expressed by the following equation (eq12) using the above equations (eq2) and (eq3).

上式(eq12)から上式(eq2)を減算すると、下式(eq13)が導かれる。 When the above equation (eq2) is subtracted from the above equation (eq12), the following equation (eq13) is derived.

上式(eq13)において、「Idv−Id」がd軸電流変化量ΔIdvであり、「Iqv−Iq」がq軸電流変化量ΔIqvである。上式(eq13)を各電流変化量ΔIdv,ΔIqvについて解くと、下式(eq14)が導かれる。 In the above equation (eq13), “Idv−Id” is the d-axis current change amount ΔIdv, and “Iqv−Iq” is the q-axis current change amount ΔIqv. Solving the above equation (eq13) for each current change amount ΔIdv, ΔIqv, the following equation (eq14) is derived.

dq座標系をその原点0を中心に時計周りにλだけ回転させた座標系をλo座標系とする。この座標系における各電流変化量ΔIλ,ΔIoは、上式(eq14)に元にすると、下式(eq15)で表すことができる。 A coordinate system obtained by rotating the dq coordinate system about the origin 0 clockwise by λ is defined as a λo coordinate system. Each current change amount ΔIλ, ΔIo in this coordinate system can be expressed by the following equation (eq15) based on the above equation (eq14).

上式(eq15)の「λ」は上式(eq8)で表される。このため、比例ゲインKpλは、図9のように、電圧位相φと回転速度(電気角速度ω)と応じて変化する。ゲイン特性が変化するにもかかわらず、比例ゲインや積分ゲインを一定にしてフィードバック制御を行うと、モータジェネレータ10の駆動状態によって応答性が異なる。このため、応答性が相対的に低下する駆動状態が発生し得る。したがって、モータジェネレータ10の全ての駆動領域において振幅制御の応答性を向上させるためには、駆動状態に合わせて、フィードバック制御で用いるゲインを可変設定することが要求される。本実施形態では、駆動状態にかかわらず振幅制御におけるフィードバック制御の応答性を一定に維持すべく、振幅ゲイン設定部34aは、電圧位相φ及び電気角速度ωに基づき、比例ゲインKpλ及び積分ゲインKiλを可変設定する。具体的には、電気角速度ωが高かったり、電圧位相φが進角側であったりするほど、各ゲインKpλ,Kiλを大きく設定する。 “Λ” in the above equation (eq15) is represented by the above equation (eq8). Therefore, the proportional gain Kpλ changes according to the voltage phase φ and the rotational speed (electrical angular velocity ω) as shown in FIG. When the feedback control is performed with the proportional gain and the integral gain kept constant despite the gain characteristic changing, the response varies depending on the driving state of the motor generator 10. For this reason, a driving state in which the responsiveness is relatively lowered may occur. Therefore, in order to improve the responsiveness of the amplitude control in all the drive regions of the motor generator 10, it is required to variably set the gain used in the feedback control in accordance with the drive state. In the present embodiment, the amplitude gain setting unit 34a sets the proportional gain Kpλ and the integral gain Kiλ based on the voltage phase φ and the electrical angular velocity ω in order to maintain constant feedback control response in amplitude control regardless of the driving state. Variable setting. Specifically, the gains Kpλ and Kiλ are set to be larger as the electrical angular velocity ω is higher or the voltage phase φ is more advanced.

なお、振幅制御において上記応答性を一定に維持するとは、例えば、先の図2の構成から指令電圧設定部30f及び速度乗算部30hを除去した状態で、λ軸指令電流Iλ*をステップ状に変化させた場合におけるλ軸電流Iλrについての時定数を目標時間に維持することをいう。また、上記各ゲインKpλ,Kiλは、例えば、以下のように算出すればよい。詳しくは、比例ゲインを例にして説明すると、図9に示したゲインの逆数を修正ゲインとしてマップ化しておく。そして、別途設定された基本ゲインに修正ゲインを乗算することで、比例ゲインを設定する。   In order to maintain the responsiveness constant in amplitude control, for example, the λ-axis command current Iλ * is stepped in a state where the command voltage setting unit 30f and the speed multiplication unit 30h are removed from the configuration of FIG. This means that the time constant of the λ-axis current Iλr when it is changed is maintained at the target time. Further, the gains Kpλ and Kiλ may be calculated as follows, for example. Specifically, in the case of a proportional gain as an example, the inverse of the gain shown in FIG. 9 is mapped as a correction gain. Then, a proportional gain is set by multiplying a separately set basic gain by a correction gain.

続いて、位相設定部30eで用いるゲインについて説明する。   Next, the gain used in the phase setting unit 30e will be described.

定常状態を想定し、また電機子巻線抵抗Rの影響を無視した上式(eq2)をd,q軸電流Id,Iqについて解くと、下式(eq16)が導かれる。   The following equation (eq16) is derived by solving the above equation (eq2) for d and q-axis currents Id and Iq assuming a steady state and ignoring the influence of the armature winding resistance R.

一方、モータジェネレータ10のトルクτは、極対数を「Pn」とすると、下式(eq17)で表される。 On the other hand, torque τ of motor generator 10 is represented by the following equation (eq17), where the number of pole pairs is “Pn”.

上式(eq16),(eq17),(eq3)から、電圧位相φとトルクτとの関係式が下式(eq18)として導かれる。 From the above equations (eq16), (eq17), and (eq3), a relational expression between the voltage phase φ and the torque τ is derived as the following equation (eq18).

上式(eq18)によれば、図10に示すように、トルクτは、電圧振幅Vn、電圧位相φ及び電気角速度ωに応じて変化する。したがって、モータジェネレータ10の全ての駆動領域において位相制御の応答性を向上させるためには、駆動状態に合わせて、フィードバック制御で用いるゲインを可変設定することが要求される。本実施形態では、駆動状態にかかわらず位相制御の応答性を一定に維持すべく、位相ゲイン設定部34bは、電圧位相φ、電気角速度ω及び電圧振幅「Vn+ΔV」に基づき、比例ゲインKpφ及び積分ゲインKiφを可変設定する。具体的には、電気角速度ωが高かったり、電圧位相φが遅角側であったり、電圧振幅「Vn+ΔV」が小さかったりするほど、各ゲインKpφ,Kiφを大きく設定する。 According to the above equation (eq18), as shown in FIG. 10, the torque τ changes according to the voltage amplitude Vn, the voltage phase φ, and the electrical angular velocity ω. Therefore, in order to improve the phase control responsiveness in all the drive regions of the motor generator 10, it is required to variably set the gain used in the feedback control in accordance with the drive state. In the present embodiment, in order to keep the phase control responsiveness constant regardless of the driving state, the phase gain setting unit 34b is based on the voltage phase φ, the electrical angular velocity ω, and the voltage amplitude “Vn + ΔV”, and the proportional gain Kpφ and the integral The gain Kiφ is variably set. Specifically, the gains Kpφ and Kiφ are set larger as the electrical angular velocity ω is higher, the voltage phase φ is retarded, or the voltage amplitude “Vn + ΔV” is smaller.

なお、位相制御において上記応答性を一定に維持するとは、例えば、目標トルクTrq*をステップ状に変化させた場合における推定トルクTeについての時定数を目標時間に維持することをいう。また、上記各ゲインKpφ,Kiφは、例えば、以下のように算出すればよい。詳しくは、図10に示したモータジェネレータ10の各駆動条件における電圧位相φに対するトルクτの傾きを修正ゲインとしてマップ化しておく。そして、別途設定された基本ゲインに修正ゲインを乗算することで各ゲインKpφ,Kiφを設定する。   In the phase control, maintaining the responsiveness constant means, for example, maintaining the time constant for the estimated torque Te when the target torque Trq * is changed stepwise at the target time. The gains Kpφ and Kiφ may be calculated as follows, for example. Specifically, the slope of torque τ with respect to voltage phase φ under each driving condition of motor generator 10 shown in FIG. 10 is mapped as a correction gain. Then, the gains Kpφ and Kiφ are set by multiplying the separately set basic gain by the correction gain.

フィードバック制御で用いるゲインを可変設定する上記構成によれば、モータジェネレータ10の駆動状態にかかわらず、振幅制御及び位相制御のそれぞれの応答性を高く維持することができる。ただし、振幅制御の応答性を高くできるがゆえに、変調率Mrが第2の規定値M2に到達するいわゆる電圧飽和が生じる時のトルク変動(トルクショック)が増大する。こうした問題に対処すべく、本実施形態では、応答性設定部34cが備えられている。以下、図8及び図11を用いて、応答性設定部34cの処理について説明する。   According to the above configuration in which the gain used in the feedback control is variably set, the responsiveness of each of the amplitude control and the phase control can be maintained high regardless of the driving state of the motor generator 10. However, since the responsiveness of the amplitude control can be increased, torque fluctuation (torque shock) is increased when so-called voltage saturation occurs when the modulation factor Mr reaches the second specified value M2. In order to cope with such a problem, in this embodiment, a responsiveness setting unit 34c is provided. Hereinafter, the processing of the responsiveness setting unit 34c will be described with reference to FIGS.

応答性設定部34cは、電圧振幅「Vn+ΔV」及び入力電圧VINVに基づき、変調率Mrを算出する。そして、算出した変調率Mrに基づき、乗算係数Ktを可変設定する。ここで、乗算係数Ktは、振幅制御及び位相制御のうち、振幅制御のみのフィードバックゲインに乗算する係数である。本実施形態では、下式(eq19)を用いて乗算係数Ktを算出する。   The responsiveness setting unit 34c calculates the modulation rate Mr based on the voltage amplitude “Vn + ΔV” and the input voltage VINV. Then, the multiplication coefficient Kt is variably set based on the calculated modulation factor Mr. Here, the multiplication coefficient Kt is a coefficient for multiplying the feedback gain of only the amplitude control among the amplitude control and the phase control. In the present embodiment, the multiplication coefficient Kt is calculated using the following equation (eq19).

上式(eq19)において、「Mb」は、基準変調率を示す。本実施形態において、基準変調率Mbは、第1の規定値M1よりも高くてかつ第2の規定値M2未満の値(1.2)に設定されている。また、本実施形態において、第1所定値Rs1は1に設定され、第2所定値Rs2は1未満の値(0.3)に設定されている。なお、本実施形態において、「0≦Mr<Mb」が第1範囲に相当し、「Mr≧Mb」が第2範囲に相当する。 In the above equation (eq19), “Mb” represents a reference modulation rate. In the present embodiment, the reference modulation factor Mb is set to a value (1.2) that is higher than the first specified value M1 and less than the second specified value M2. In the present embodiment, the first predetermined value Rs1 is set to 1, and the second predetermined value Rs2 is set to a value less than 1 (0.3). In the present embodiment, “0 ≦ Mr <Mb” corresponds to the first range, and “Mr ≧ Mb” corresponds to the second range.

上式(eq19)によれば、「Mb≦Mr≦M2」において乗算係数Ktが単調減少する。また、「Mr>M2」において乗算係数Ktが0よりも高い値に設定されている。これは、変調率Mrが過度に大きな値に設定された場合における制御安定性を確保するための設定である。   According to the above equation (eq19), the multiplication coefficient Kt monotonously decreases in “Mb ≦ Mr ≦ M2”. Further, the multiplication coefficient Kt is set to a value higher than 0 in “Mr> M2”. This is a setting for ensuring control stability when the modulation factor Mr is set to an excessively large value.

応答性設定部34cによって設定された乗算係数Ktは、振幅ゲイン設定部34aから出力される各ゲインKpλ,Kiλに乗算される。そして、乗算係数Ktが乗算された各ゲインKpλ,Kiλを用いて、振幅補正量算出部32gによって振幅補正量ΔVが算出される。これにより、振幅制御の応答性を「0≦Mr<Mb」よりも「Mr≧Mb」において低下させることができる。ちなみに、位相制御におけるフィードバックゲインKpφ,Kiφには乗算係数Ktが乗算されない。このため、上記構成によれば、「Mb≦Mr≦M2」において、変調率Mrが高いほど、位相制御の応答性に対して、振幅制御の応答性を低下させることとなる。   The multiplication coefficient Kt set by the responsiveness setting unit 34c is multiplied by the gains Kpλ and Kiλ output from the amplitude gain setting unit 34a. Then, the amplitude correction amount ΔV is calculated by the amplitude correction amount calculation unit 32g using the gains Kpλ and Kiλ multiplied by the multiplication coefficient Kt. Thereby, the responsiveness of the amplitude control can be lowered at “Mr ≧ Mb” rather than “0 ≦ Mr <Mb”. Incidentally, the feedback gains Kpφ and Kiφ in the phase control are not multiplied by the multiplication coefficient Kt. For this reason, according to the above configuration, in “Mb ≦ Mr ≦ M2”, the higher the modulation rate Mr, the lower the responsiveness of the amplitude control with respect to the responsiveness of the phase control.

続いて、図12及び図13を用いて、応答性設定部34cを具備した効果について説明する。まず、図12に、本実施形態と関連技術とのそれぞれについて、トルクステップ応答におけるトルク等の推移を示す。ここで関連技術とは、本実施形態から応答性設定部34cを除去した構成のことである。なお、図12において、本実施形態及び関連技術のそれぞれにおいて、縦軸スケールは互いに同一であり、横軸スケールも互いに同一である。   Next, the effect of including the responsiveness setting unit 34c will be described with reference to FIGS. First, FIG. 12 shows the transition of torque or the like in the torque step response for each of the present embodiment and related technologies. Here, the related technology is a configuration in which the responsiveness setting unit 34c is removed from the present embodiment. In FIG. 12, in each of the present embodiment and related technologies, the vertical scales are the same and the horizontal scales are also the same.

本実施形態では、目標トルクTrq*の急変後、変調率Mrが基準変調率Mb(1.2)を超えることによって振幅制御の応答性が低下させられる。このため、変調率Mrが第2の規定値M2に漸近するに伴って、変調率Mr(電圧振幅「Vn+ΔV」)の増大速度が低下する。これにより、電圧振幅「Vn+ΔV」の増大速度が低い状態で電圧飽和させることができ、トルクショックを小さくすることができる。これに対し、関連技術では、振幅ゲイン設定部34aを備えることから、駆動状態にかかわらず振幅制御の応答性が一定とされる。このため、変調率Mrが第2の規定値M2に漸近する場合であっても、電圧振幅「Vn+ΔV」の増大速度が低下しない。これにより、電圧飽和が生じる時のトルクショックが増大する。   In the present embodiment, after the target torque Trq * changes suddenly, the modulation rate Mr exceeds the reference modulation rate Mb (1.2), thereby reducing the responsiveness of the amplitude control. For this reason, as the modulation factor Mr gradually approaches the second specified value M2, the rate of increase of the modulation factor Mr (voltage amplitude “Vn + ΔV”) decreases. Thereby, voltage saturation can be performed in a state where the increasing speed of the voltage amplitude “Vn + ΔV” is low, and torque shock can be reduced. On the other hand, in the related art, since the amplitude gain setting unit 34a is provided, the responsiveness of the amplitude control is made constant regardless of the driving state. For this reason, even when the modulation factor Mr gradually approaches the second specified value M2, the increasing speed of the voltage amplitude “Vn + ΔV” does not decrease. This increases the torque shock when voltage saturation occurs.

図13に、本実施形態と関連技術とのそれぞれについて、トルクステップ応答におけるd,q軸電流等の推移を示す。なお、図13において、本実施形態及び関連技術のそれぞれにおいて、縦軸スケールは互いに同一であり、横軸スケールも互いに同一である。   FIG. 13 shows transitions of d, q-axis current and the like in the torque step response for each of the present embodiment and related technologies. In FIG. 13, in each of the present embodiment and related technologies, the vertical scales are the same and the horizontal scales are also the same.

本実施形態では、変調率Mrが基準変調率Mbを超えることによって振幅制御の応答性を低下させるため、電圧飽和が生じた時のd,q軸電流の変動(電流ショック)を好適に抑制できる。これに対し、関連技術では、大きな電流ショックが発生することとなる。   In the present embodiment, since the modulation factor Mr exceeds the reference modulation factor Mb, the responsiveness of the amplitude control is lowered, and therefore fluctuations in the d and q axis currents (current shock) when voltage saturation occurs can be suitably suppressed. . On the other hand, in the related technology, a large current shock occurs.

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。   According to the embodiment described above, the following effects can be obtained.

(1)「Mr>Mb」における乗算係数Kt(<1)を「0≦Mr≦Mb」における乗算係数Ktよりも低下させた。このため、変調率Mrが第2の規定値M2に対して余裕がある状況においてトルク制御性及び電流制御性を高く維持できるとともに、電圧飽和が生じる時におけるトルク制御性及び電流制御性の低下を好適に抑制することができる。特に本実施形態では、「Mr>Mb」において変調率Mrが高くなるほど乗算係数Ktを低下させたことが、トルク制御性等を高く維持すること、及び電圧飽和時においてトルク制御性等の低下を抑制することの両立に大きく寄与している。   (1) The multiplication coefficient Kt (<1) in “Mr> Mb” is made lower than the multiplication coefficient Kt in “0 ≦ Mr ≦ Mb”. Therefore, torque controllability and current controllability can be maintained high in a situation where the modulation factor Mr has a margin with respect to the second specified value M2, and torque controllability and current controllability are reduced when voltage saturation occurs. It can suppress suitably. In particular, in the present embodiment, decreasing the multiplication coefficient Kt as the modulation factor Mr becomes higher in “Mr> Mb” maintains the torque controllability and the like, and decreases the torque controllability when the voltage is saturated. It greatly contributes to the coexistence of suppression.

(2)λ軸電流Iλrを用いた振幅制御を行った。この場合、振幅制御の応答性を高くできることから、電圧飽和が生じる時におけるトルクショックが大きくなりやすい。このため、トルクショックが大きくなりやすい本実施形態では、応答性設定部34cを備えるメリットが大きい。   (2) Amplitude control using the λ-axis current Iλr was performed. In this case, since the responsiveness of amplitude control can be increased, torque shock when voltage saturation occurs tends to increase. For this reason, in this embodiment in which a torque shock is likely to increase, the merit provided with the responsiveness setting unit 34c is great.

(第2実施形態)
以下、第2実施形態について、先の第1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。本実施形態では、振幅制御の応答性の低下手法を変更する。
(Second Embodiment)
Hereinafter, the second embodiment will be described with reference to the drawings with a focus on differences from the first embodiment. In this embodiment, the method for reducing the response of amplitude control is changed.

図14に、本実施形態にかかるトルク制御のブロック図を示す。なお、図14において、先の図2に示した処理と同一の処理については、便宜上、同一の符号を付している。   FIG. 14 shows a block diagram of torque control according to the present embodiment. In FIG. 14, the same processes as those shown in FIG. 2 are given the same reference numerals for the sake of convenience.

本実施形態において、制御装置30は、振幅ゲイン設定部34a及び位相ゲイン設定部34bに加えて、ローパスフィルタ36aと、応答性設定部36bとを備えている。ローパスフィルタ36aには、補正部30iから出力された電圧振幅「Vn+ΔV」が入力される。ローパスフィルタ36aにおいてローパスフィルタ処理が施された電圧振幅「Vn+ΔV」は、操作信号生成部30jに入力される。   In the present embodiment, the control device 30 includes a low-pass filter 36a and a responsiveness setting unit 36b in addition to the amplitude gain setting unit 34a and the phase gain setting unit 34b. The voltage amplitude “Vn + ΔV” output from the correction unit 30 i is input to the low-pass filter 36 a. The voltage amplitude “Vn + ΔV” subjected to the low-pass filter process in the low-pass filter 36a is input to the operation signal generation unit 30j.

本実施形態において、応答性設定部36bは、上記第1実施形態の応答性設定部34cと同じ手法で乗算係数Ktを可変設定する。詳しくは、応答性設定部36bは、ローパスフィルタ処理が施された電圧振幅「Vn+ΔV」と、入力電圧VINVとに基づき、変調率Mrを算出する。そして、算出した変調率Mrに基づき、先の図11に示したように乗算係数Ktを設定する。   In the present embodiment, the responsiveness setting unit 36b variably sets the multiplication coefficient Kt by the same method as the responsiveness setting unit 34c of the first embodiment. Specifically, the responsiveness setting unit 36b calculates the modulation factor Mr based on the voltage amplitude “Vn + ΔV” subjected to the low-pass filter process and the input voltage VINV. Based on the calculated modulation factor Mr, the multiplication coefficient Kt is set as shown in FIG.

応答性設定部36bによって設定された乗算係数Ktは、ローパスフィルタ36aのカットオフ周波数fcに乗算される。このため、「0≦Mr<Mb」においてカットオフ周波数は「Rs1×fc=fc」に設定される。また、「Mb≦Mr≦M2」において、変調率Mrが高いほどカットオフ周波数が低く設定される。すなわち、「Mb≦Mr≦M2」において、変調率Mrが高いほどカットオフ周波数が単調減少する。さらに、「Mr>M2」においてカットオフ周波数が「Rs2×fc=0.3fc」に設定される。カットオフ周波数は、ローパスフィルタ36aの時定数の逆数と正の相関を有することから、カットオフ周波数の低下によって時定数が大きくなる。これにより、振幅制御の応答性を「0≦Mr≦Mb」よりも「Mr>Mb」において低下させることができる。   The multiplication coefficient Kt set by the responsiveness setting unit 36b is multiplied by the cut-off frequency fc of the low-pass filter 36a. For this reason, the cutoff frequency is set to “Rs1 × fc = fc” in “0 ≦ Mr <Mb”. Further, in “Mb ≦ Mr ≦ M2,” the cutoff frequency is set lower as the modulation factor Mr is higher. That is, in “Mb ≦ Mr ≦ M2,” the cutoff frequency monotonously decreases as the modulation rate Mr increases. Further, the cutoff frequency is set to “Rs2 × fc = 0.3fc” in “Mr> M2”. Since the cutoff frequency has a positive correlation with the reciprocal of the time constant of the low-pass filter 36a, the time constant increases as the cutoff frequency decreases. Thereby, the responsiveness of the amplitude control can be lowered at “Mr> Mb” rather than “0 ≦ Mr ≦ Mb”.

続いて、図15及び図16を用いて、ローパスフィルタ36a及び応答性設定部36bを具備した効果について説明する。まず、図15に、本実施形態と関連技術とのそれぞれについて、トルクステップ応答におけるトルク等の推移を示す。なお、図15は、先の図12に対応している。図示されるように、本実施形態によれば、関連技術と比較してトルクショックを小さくできる。   Next, the effect of including the low-pass filter 36a and the response setting unit 36b will be described with reference to FIGS. First, FIG. 15 shows the transition of torque or the like in the torque step response for each of the present embodiment and related technologies. FIG. 15 corresponds to FIG. As illustrated, according to the present embodiment, the torque shock can be reduced as compared with the related art.

図16に、本実施形態と関連技術とのそれぞれについて、トルクステップ応答におけるd,q軸電流等の推移を示す。なお、図16は、先の図13に対応している。図示されるように本実施形態によれば、関連技術と比較して電流ショックを小さくできる。   FIG. 16 shows the transition of d, q-axis current and the like in the torque step response for each of the present embodiment and related technology. FIG. 16 corresponds to FIG. As illustrated, according to the present embodiment, the current shock can be reduced as compared with the related art.

以上説明した本実施形態によれば、上記第1実施形態で得られる効果と同様の効果を得ることができる。   According to the present embodiment described above, it is possible to obtain the same effect as that obtained in the first embodiment.

(第3実施形態)
以下、第3実施形態について、先の第1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。本実施形態では、図17に示すように、応答性設定部34cにおける乗算係数Ktの設定手法を変更する。詳しくは、変調率Mrが基準変調率Mbを超える範囲において、乗算係数Ktを一律に第2所定値Rs2に設定する。
(Third embodiment)
Hereinafter, the third embodiment will be described with reference to the drawings with a focus on differences from the first embodiment. In the present embodiment, as shown in FIG. 17, the setting method of the multiplication coefficient Kt in the responsiveness setting unit 34c is changed. Specifically, the multiplication coefficient Kt is uniformly set to the second predetermined value Rs2 in the range where the modulation factor Mr exceeds the reference modulation factor Mb.

図18に、本実施形態と関連技術とのそれぞれについて、トルクステップ応答におけるトルク等の推移を示す。なお、図18は、先の図12に対応している。図示されるように本実施形態によれば、関連技術と比較してトルクショックを小さくできる。なお、目標トルクTrq*の急変後の時刻t1において変調率Mrの増大速度が大きく低下しているのは、乗算係数Ktが1から0.3に大きく変更させられるためである。   FIG. 18 shows the transition of torque or the like in the torque step response for each of the present embodiment and related technology. FIG. 18 corresponds to FIG. As illustrated, according to the present embodiment, the torque shock can be reduced as compared with the related art. The reason why the rate of increase of the modulation factor Mr greatly decreases at time t1 after the sudden change in the target torque Trq * is that the multiplication coefficient Kt is greatly changed from 1 to 0.3.

以上説明した本実施形態によれば、上記第1実施形態で得られる効果に準じた効果を得ることはできる。   According to the present embodiment described above, it is possible to obtain an effect according to the effect obtained in the first embodiment.

(第4実施形態)
以下、第4実施形態について、先の第1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。本実施形態では、補正量算出部の設計手法を変更する。詳しくは、極座標系ではなく、2軸直交座標系においてλ軸を導出する。
(Fourth embodiment)
Hereinafter, the fourth embodiment will be described with reference to the drawings with a focus on differences from the first embodiment. In this embodiment, the design method of the correction amount calculation unit is changed. Specifically, the λ axis is derived not in the polar coordinate system but in the biaxial orthogonal coordinate system.

上式(eq1)において過渡現象を無視するとの条件を課すと、下式(eq20)が導かれる。   When the condition that the transient phenomenon is ignored in the above equation (eq1), the following equation (eq20) is derived.

上式(eq20)において、d,q軸電圧Vd,VqがΔVd,ΔVqだけ微小変化した場合におけるd,q軸電流Id,Iqの微小変化量ΔId,ΔIqの関係から、下式(eq21)が導かれる。 In the above equation (eq20), the following equation (eq21) is obtained from the relationship between the minute change amounts ΔId and ΔIq of the d and q axis currents Id and Iq when the d and q axis voltages Vd and Vq slightly change by ΔVd and ΔVq. Led.

ここで、図19に示すように、電圧ベクトルVnvtと平行な方向に原点0から延びるl軸と、電圧ベクトルVnvtと直交する方向に原点0から延びるp軸とからなる座標系をpl座標系とする。pl座標系も、λ軸と同様に、モータジェネレータ10の駆動状態の変化に伴って都度変化する。ここで、dq座標系からpl座標系に変換した電圧ベクトルVnvtと、pl座標系とは異なる上記λo座標系にdq座標系から変換した電流ベクトルInvtとの関係を導く。pl座標系は、原点0を中心にdq座標系を反時計回りに角度η(=φ―π/2)だけ回転させた座標系である。また、λo座標系は、原点0を中心にdq座標系を反時計回りに角度λだけ回転させた座標系である。このため、ΔVd,ΔVqに対応するp,l軸におけるp,l軸電圧の微小変化量をΔVp,ΔVlとすると、上式(eq21)から下式(eq22)が導かれる。 Here, as shown in FIG. 19, a coordinate system including an l-axis extending from the origin 0 in a direction parallel to the voltage vector Vnvt and a p-axis extending from the origin 0 in a direction orthogonal to the voltage vector Vnvt is defined as a pl coordinate system. To do. Similarly to the λ axis, the pl coordinate system also changes as the driving state of the motor generator 10 changes. Here, the relationship between the voltage vector Vnvt converted from the dq coordinate system to the pl coordinate system and the current vector Invt converted from the dq coordinate system to the λo coordinate system different from the pl coordinate system is derived. The pl coordinate system is a coordinate system obtained by rotating the dq coordinate system about the origin 0 counterclockwise by an angle η (= φ−π / 2). The λo coordinate system is a coordinate system obtained by rotating the dq coordinate system about the origin 0 counterclockwise by an angle λ. For this reason, if the minute change amounts of the p and l axis voltages on the p and l axes corresponding to ΔVd and ΔVq are ΔVp and ΔVl, the following equation (eq22) is derived from the above equation (eq21).

上式(eq22)を電流について解くと、下式(eq23)が導かれる。 Solving the above equation (eq22) for current leads to the following equation (eq23).

ここで、ΔVlを増減させることは、電圧ベクトルVnvtの振幅を増減させることに等しい。また、ΔVpを増減させることは、電圧ベクトルVnvtの位相を増減させることに等しい。このため、先の第1実施形態と同様に、トルクを制御するためにVpを制御し、電流を制御するためにVlを制御するにあたり、Vpの変化の影響を受けずにl軸電圧Vlだけ制御するには、上式(eq23)の右辺において、「Rc−ω・Loλ=0」となるような角度λを設定した上で、λ軸電流Iλを利用してl軸電圧Vlを制御すればよい。または、Vpの変化の影響を受けずにl軸電圧Vlだけ制御するには、上式(eq23)の右辺において、「Rs−ω・Lλ=0」となるような角度λを設定した上で、o軸電流Ioを利用してl軸電圧Vlを制御すればよい。 Here, increasing / decreasing ΔVl is equivalent to increasing / decreasing the amplitude of the voltage vector Vnvt. Further, increasing or decreasing ΔVp is equivalent to increasing or decreasing the phase of voltage vector Vnvt. Therefore, similarly to the first embodiment, when controlling Vp to control torque and controlling Vl to control current, only the l-axis voltage Vl is not affected by the change in Vp. To control, on the right side of the above equation (eq23), an angle λ is set such that “Rc−ω · Loλ = 0”, and the l-axis voltage Vl is controlled using the λ-axis current Iλ. That's fine. Alternatively, in order to control only the l-axis voltage Vl without being affected by the change in Vp, an angle λ is set on the right side of the above equation (eq23) such that “Rs−ω · Lλ = 0”. The l-axis voltage Vl may be controlled using the o-axis current Io.

ここで、電気角速度ωが十分高いとすると、「Rc<<ω・Loλ」,「Rs<<ω・Lλ」が成立する。λ軸電流Iλを利用してl軸電圧Vlを制御するには、「−ω・Loλ=0」、すなわち「Loλ=0」であればよい。このため、下式(eq24)が導かれる。   Here, if the electrical angular velocity ω is sufficiently high, “Rc << ω · Loλ” and “Rs << ω · Lλ” are established. In order to control the l-axis voltage Vl using the λ-axis current Iλ, “−ω · Loλ = 0”, that is, “Loλ = 0” is sufficient. For this reason, the following formula (eq24) is derived.

一方、o軸電流Ioを利用してl軸電圧Vlを制御するには、「−ω・Lλ=0」、すなわち「Lλ=0」であればよい。このため、下式(eq25)が導かれる。 On the other hand, in order to control the l-axis voltage Vl using the o-axis current Io, “−ω · Lλ = 0”, that is, “Lλ = 0” is sufficient. For this reason, the following formula (eq25) is derived.

上式(eq25)は、上式(eq24)を「−π/2」だけ回転させたものであり、上式(eq24)におけるλ軸は、上式(eq25)におけるo軸と一致する。このため、l軸電圧Vlを制御するために、λ軸電流Iλを用いる場合と、o軸電流Ioを用いる場合とで、効果は同様である。こうした導かれた角度λは、振幅制御と位相制御との干渉を抑制できる上式(eq8)で表される角度と一致する。 The above equation (eq25) is obtained by rotating the above equation (eq24) by “−π / 2”, and the λ axis in the above equation (eq24) coincides with the o axis in the above equation (eq25). For this reason, in order to control the l-axis voltage Vl, the effect is the same when the λ-axis current Iλ is used and when the o-axis current Io is used. The derived angle λ coincides with the angle represented by the above equation (eq8) that can suppress interference between the amplitude control and the phase control.

図20に、本実施形態にかかるトルク制御のブロック図を示す。なお、図20において、先の図2に示した処理と同一の処理については、便宜上、同一の符号を付している。   FIG. 20 shows a block diagram of torque control according to the present embodiment. In FIG. 20, the same processes as those shown in FIG. 2 are given the same reference numerals for the sake of convenience.

位相設定部30kは、トルク偏差ΔTに基づき、推定トルクTeを目標トルクTrq*にフィードバック制御するための操作量として、p軸電圧Vpを算出する。詳しくは、トルク偏差ΔTを入力とする比例積分制御によってp軸電圧Vpを算出する。p軸電圧Vpは、電圧ベクトルVnvtのp軸成分である位相操作量に相当し、電圧位相φに準じた電圧成分である。   Based on the torque deviation ΔT, the phase setting unit 30k calculates the p-axis voltage Vp as an operation amount for performing feedback control of the estimated torque Te to the target torque Trq *. Specifically, the p-axis voltage Vp is calculated by proportional-integral control with the torque deviation ΔT as an input. The p-axis voltage Vp corresponds to a phase operation amount that is a p-axis component of the voltage vector Vnvt, and is a voltage component according to the voltage phase φ.

指令電圧設定部30lは、目標トルクTrq*を入力として、規格化電圧振幅「Vl/ω」を算出する。本実施形態において、規格化電圧振幅「Vl/ω」とは、l軸電圧Vlを電気角速度ωで除算した値のことである。なお、規格化電圧振幅は、目標トルクTrq*及び規格化電圧振幅が関係付けられたマップを用いて算出すればよい。   The command voltage setting unit 301 receives the target torque Trq * as an input and calculates a standardized voltage amplitude “Vl / ω”. In the present embodiment, the normalized voltage amplitude “Vl / ω” is a value obtained by dividing the l-axis voltage Vl by the electrical angular velocity ω. Note that the normalized voltage amplitude may be calculated using a map in which the target torque Trq * and the normalized voltage amplitude are related.

速度乗算部30hは、規格化電圧振幅「Vl/ω」に電気角速度ωを乗算することで、l軸電圧Vlを算出する。l軸電圧Vlは、モータジェネレータ10のトルクを目標トルクTrq*にフィードフォワード制御するための操作量となる。   The speed multiplication unit 30h calculates the l-axis voltage Vl by multiplying the normalized voltage amplitude “Vl / ω” by the electrical angular speed ω. The l-axis voltage Vl is an operation amount for performing feedforward control of the torque of the motor generator 10 to the target torque Trq *.

補正量算出部32を構成する振幅補正量算出部32iは、電流偏差ΔIλに基づき、λ軸電流Iλrをλ軸指令電流Iλ*にフィードバック制御するための操作量として、l軸電圧Vlの補正量ΔVlを算出する。詳しくは、電流偏差ΔIλを入力とする比例積分制御によって補正量ΔVlを算出する。補正量ΔVlは、電圧ベクトルVnvtのl軸成分である振幅操作量に相当し、電圧振幅Vnに準じた電圧成分である。ここで、振幅補正量算出部32iにおいて、フィードバック制御で用いられる比例,積分ゲインは、上記第1実施形態と同様に、振幅,位相ゲイン設定部34a,34bによって設定される。この際、応答性設定部34cにより、上記第1実施形態と同様に、比例,積分ゲインに乗算係数Ktが乗算される。   The amplitude correction amount calculation unit 32i that constitutes the correction amount calculation unit 32 is based on the current deviation ΔIλ, and uses the correction amount of the l-axis voltage Vl as an operation amount for feedback control of the λ-axis current Iλr to the λ-axis command current Iλ *. ΔVl is calculated. Specifically, the correction amount ΔVl is calculated by proportional-integral control using the current deviation ΔIλ as an input. The correction amount ΔVl corresponds to an amplitude operation amount that is an l-axis component of the voltage vector Vnvt, and is a voltage component according to the voltage amplitude Vn. Here, in the amplitude correction amount calculation unit 32i, the proportional and integral gains used in the feedback control are set by the amplitude and phase gain setting units 34a and 34b as in the first embodiment. At this time, the responsiveness setting unit 34c multiplies the proportional and integral gains by the multiplication coefficient Kt as in the first embodiment.

補正部30iは、速度乗算部30hから出力されたl軸電圧Vlに、補正量算出部32によって算出された補正量ΔVlを加算することで、l軸電圧Vlを補正する。   The correction unit 30i corrects the l-axis voltage Vl by adding the correction amount ΔVl calculated by the correction amount calculation unit 32 to the l-axis voltage Vl output from the speed multiplication unit 30h.

操作信号生成部30mは、補正部30iから出力されたl軸電圧「Vl+ΔVl」と、位相設定部30kから出力されたp軸電圧Vpと、入力電圧VINVとに基づき、操作信号gUp〜gWnを生成して駆動回路DrUp〜DrWnに出力する。本実施形態では、操作信号を以下のように生成する。   The operation signal generation unit 30m generates operation signals gUp to gWn based on the l-axis voltage “Vl + ΔVl” output from the correction unit 30i, the p-axis voltage Vp output from the phase setting unit 30k, and the input voltage VINV. And output to the drive circuits DrUp to DrWn. In the present embodiment, the operation signal is generated as follows.

操作信号生成部30mは、補正部30iから出力されたl軸電圧「Vl+ΔVl」を電圧ベクトルの振幅Vnとして設定する。また、操作信号生成部30mは、「φ=η+π/2」の関係に基づき、電圧位相φを設定する。ここで、本実施形態では、d軸とp軸とのなす角度ηの算出値のノイズ成分を除去すべく、上記角度ηにローパスフィルタ処理を施している。このため、電圧位相φを下式(eq26)によって設定する。   The operation signal generation unit 30m sets the l-axis voltage “Vl + ΔVl” output from the correction unit 30i as the amplitude Vn of the voltage vector. Further, the operation signal generation unit 30m sets the voltage phase φ based on the relationship “φ = η + π / 2”. In this embodiment, the angle η is subjected to low-pass filter processing in order to remove a noise component of the calculated value of the angle η formed by the d axis and the p axis. For this reason, the voltage phase φ is set by the following equation (eq26).

上式(eq26)において、右辺第1項は、前回の処理周期から今回の処理周期までの期間におけるd軸とp軸とのなす角度ηの変化分に対応する。上式(eq26)の右辺第2項の角度ηは、次回の処理周期における電圧位相φの算出のために、処理周期毎に、現在の処理周期で算出された電圧位相φから「π/2」減算した値に更新される。すなわち、上式(eq26)の右辺第2項の角度ηとして、前回更新された角度ηが用いられる。操作信号生成部30mは、設定された電圧振幅Vn及び電圧位相φに基づき、3相指令電圧を算出し、算出した3相指令電圧とキャリア信号との大小比較に基づく正弦波PWM制御によって操作信号g¥#を生成する。 In the above equation (eq26), the first term on the right side corresponds to the change in the angle η formed by the d-axis and the p-axis during the period from the previous processing cycle to the current processing cycle. In order to calculate the voltage phase φ in the next processing cycle, the angle η of the second term on the right-hand side of the above equation (eq26) is “π / 2” from the voltage phase φ calculated in the current processing cycle for each processing cycle. ”Is updated to the subtracted value. That is, the previously updated angle η is used as the angle η of the second term on the right side of the above equation (eq26). The operation signal generation unit 30m calculates a three-phase command voltage based on the set voltage amplitude Vn and voltage phase φ, and performs an operation signal by sinusoidal PWM control based on a magnitude comparison between the calculated three-phase command voltage and the carrier signal. Generate g ¥ #.

ちなみに、本実施形態において、補正量算出部32を構成するλ軸設定部32hは、位相設定部30kから出力されたp軸電圧Vpと、補正部30iから出力されたl軸電圧「Vl+ΔVl」とに基づき、d軸とλ軸とのなす角度λを算出する。詳しくは、まず、p,l軸電圧を入力として、上式(eq26)に基づき電圧位相φを算出する。そして、算出された電圧位相φを入力として、上式(eq24)に基づき上記角度λを算出する。   Incidentally, in the present embodiment, the λ-axis setting unit 32h constituting the correction amount calculation unit 32 includes the p-axis voltage Vp output from the phase setting unit 30k and the l-axis voltage “Vl + ΔVl” output from the correction unit 30i. Based on the above, the angle λ formed by the d-axis and the λ-axis is calculated. Specifically, first, the voltage phase φ is calculated based on the above equation (eq26) with p and l-axis voltages as inputs. Then, using the calculated voltage phase φ as an input, the angle λ is calculated based on the above equation (eq24).

以上説明したトルク制御は、操作量としての電圧がpl座標系で操作されるものであり、また、制御量として、推定トルクTeとλ軸電流Iλrとを有するものである。以上説明した本実施形態によっても、上記第1実施形態で得られる効果と同様の効果を得ることができる。   The torque control described above is such that the voltage as the operation amount is operated in the pl coordinate system, and has the estimated torque Te and the λ-axis current Iλr as the control amounts. Also according to the present embodiment described above, the same effect as that obtained in the first embodiment can be obtained.

(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。
(Other embodiments)
Each of the above embodiments may be modified as follows.

・上記第1実施形態において、電気角速度ω又は電圧位相φのいずれか一方に基づき、振幅補正量算出部32gで用いる各フィードバックゲインKpλ,Kiλを可変設定してもよい。また、上記第2実施形態において、モータジェネレータ10に流れる電流やトルクに基づき、各フィードバックゲインKpλ,Kiλを可変設定してもよい。以下、これについて説明する。   In the first embodiment, the feedback gains Kpλ and Kiλ used in the amplitude correction amount calculation unit 32g may be variably set based on either the electrical angular velocity ω or the voltage phase φ. In the second embodiment, the feedback gains Kpλ and Kiλ may be variably set based on the current and torque flowing through the motor generator 10. This will be described below.

定常状態を想定し、電機子巻線抵抗Rの影響を無視すると、d,q軸電圧Vd,Vqは下式(eq27)で表される。   Assuming a steady state and ignoring the influence of the armature winding resistance R, the d and q axis voltages Vd and Vq are expressed by the following equation (eq27).

この場合、電圧位相φは下式(eq28)で表される。 In this case, the voltage phase φ is expressed by the following equation (eq28).

最小電流最大トルク制御を行う場合、目標トルクTrq*が定まると、上式(eq17)から各電流Id,Iqが一意に定まる。このため、目標トルクTrq*が定まると、上式(eq28)から電圧位相φも定まる。したがって、電圧位相φに代えて目標トルクTrq*を用いるとともに、電気角速度ωを用いることで、各フィードバックゲインKpλ,Kiλを設定することができる。ここでは、目標トルクTrq*が小さいほど、各フィードバックゲインKpλ,Kiλを大きく設定すればよい。 When the minimum current / maximum torque control is performed, when the target torque Trq * is determined, the currents Id and Iq are uniquely determined from the above equation (eq17). Therefore, when the target torque Trq * is determined, the voltage phase φ is also determined from the above equation (eq28). Therefore, each of the feedback gains Kpλ and Kiλ can be set by using the target torque Trq * instead of the voltage phase φ and using the electrical angular velocity ω. Here, the smaller the target torque Trq *, the larger the feedback gains Kpλ and Kiλ may be set.

なお、例えば、モータジェネレータ10として非突極機であるSPMSMを用いる場合、「Ld=Lq」となる。このため、上式(eq17),(eq28)によれば、q軸電流Iqと電気角速度ωとに基づき、各フィードバックゲインを設定することができる。   For example, when the SPMSM that is a non-salient pole machine is used as the motor generator 10, “Ld = Lq”. Therefore, according to the above equations (eq17) and (eq28), each feedback gain can be set based on the q-axis current Iq and the electrical angular velocity ω.

・上記第1実施形態において、電気角速度ω、電圧位相φ及び電圧振幅Vnのいずれか1つ又は2つに基づき、位相設定部30eで用いる各フィードバックゲインKpφ,Kiφを可変設定してもよい。また、上記第2実施形態において、モータジェネレータ10に流れる電流やトルクに基づき、各フィードバックゲインKpφ,Kiφを可変設定してもよい。具体的には、電流が小さかったり、トルクが小さかったりするほど、各フィードバックゲインKpφ,Kiφを大きく設定すればよい。なお、電流やトルクに基づく設定手法については、特開2012−85485号公報を参照されたい。   In the first embodiment, the feedback gains Kpφ and Kiφ used in the phase setting unit 30e may be variably set based on any one or two of the electrical angular velocity ω, the voltage phase φ, and the voltage amplitude Vn. In the second embodiment, the feedback gains Kpφ and Kiφ may be variably set based on the current and torque flowing through the motor generator 10. Specifically, the feedback gains Kpφ and Kiφ may be set larger as the current is smaller or the torque is smaller. For the setting method based on current and torque, refer to Japanese Patent Application Laid-Open No. 2012-85485.

・λ軸の導出手法としては、上記第1実施形態に例示したものに限らない。例えば、以下に説明するものであってもよい。   The λ-axis derivation method is not limited to the one exemplified in the first embodiment. For example, it may be described below.

上式(eq6)を元に、dq座標系をλだけ回転させたλo座標系における各電流変化量ΔIλ,ΔIoは、下式(eq29)で表される。   Based on the above equation (eq6), each current change amount ΔIλ, ΔIo in the λo coordinate system obtained by rotating the dq coordinate system by λ is represented by the following equation (eq29).

上式(eq29)において、λ軸電流変化量ΔIλと微小変化量Δφとを関係付ける項が0であれば、λ軸電流Iλは電圧位相変化の影響を受けない。このことから、下式(eq30)が導かれる。 In the above equation (eq29), if the term relating the λ-axis current change amount ΔIλ and the minute change amount Δφ is 0, the λ-axis current Iλ is not affected by the voltage phase change. From this, the following formula (eq30) is derived.

上式(eq30)をλについて解くと、下式(eq31)が導かれる。 Solving the above equation (eq30) for λ leads to the following equation (eq31).

上式(eq31)は、現在の電圧位相φが微小変化した場合における電流ベクトルの変化分が0となる方向の座標軸をλ軸として設定できることを表している。なお、上式(eq31)からλ軸を設定する場合、例えば、振幅補正量算出部32gの各ゲインKpλ,Kiλの符号を、上記第1実施形態における各ゲインKpλ,Kiλの符号から反転させたものとすればよい。 The above equation (eq31) represents that the coordinate axis in the direction in which the current vector change when the current voltage phase φ changes slightly can be set as the λ axis. When setting the λ axis from the above equation (eq31), for example, the sign of each gain Kpλ, Kiλ of the amplitude correction amount calculation unit 32g is inverted from the sign of each gain Kpλ, Kiλ in the first embodiment. It should be.

・上記各実施形態において、位相設定部及び振幅補正量算出部のうち少なくとも一方におけるフィードバック制御を、例えば積分制御のみによって行ってもよい。また例えば、フィードバック制御としては、比例制御や積分制御に限らず、微分制御であってもよい。   In each of the above embodiments, the feedback control in at least one of the phase setting unit and the amplitude correction amount calculation unit may be performed only by integration control, for example. For example, the feedback control is not limited to proportional control or integral control, but may be differential control.

・上記各実施形態において、指令電圧設定部30f及び速度乗算部30hを制御装置30から除去してもよい。この場合であっても、λ軸電流Iλrを用いることにより、振幅補正量算出部における各ゲインKpλ,Kiλを大きく設定できる。このため、高いトルク制御性を維持することはできる。   In each of the above embodiments, the command voltage setting unit 30f and the speed multiplication unit 30h may be removed from the control device 30. Even in this case, the gains Kpλ and Kiλ in the amplitude correction amount calculation unit can be set large by using the λ-axis current Iλr. For this reason, high torque controllability can be maintained.

・上記各実施形態において、電圧位相φが微小変化した場合の電流ベクトルInvtの変化方向と直交する方向からややずれた方向に延びる座標軸を非干渉化座標軸(λ軸)として設定してもよい。この場合であっても、上記各実施形態の効果に準じた効果を得ることはできる。   In each of the above embodiments, a coordinate axis extending in a direction slightly deviated from a direction orthogonal to the direction of change of the current vector Invt when the voltage phase φ is slightly changed may be set as a non-interacting coordinate axis (λ axis). Even in this case, it is possible to obtain the effects according to the effects of the above embodiments.

・非干渉化座標軸(λ軸)の設定手法としては、上記各実施形態に例示したものに限らない。例えば、「R<<ω・Ld」,「R<<ω・Lq」の関係が成立しないモータジェネレータ10の低回転条件では、λ軸の計算に電機子巻線抵抗Rを考慮してもよい。この場合、上式(eq6)は下式(eq32)のように表され、上式(eq7)は下式(eq33)のように表される。このため、下式(eq32),(eq33)から算出された電流ベクトルInvtの変化方向αを上式(eq8)に代入することで、角度λを算出することができる。   The method for setting the non-interacting coordinate axis (λ axis) is not limited to those exemplified in the above embodiments. For example, the armature winding resistance R may be considered in the calculation of the λ axis under the low rotation conditions of the motor generator 10 where the relationship of “R << ω · Ld” and “R << ω · Lq” is not established. . In this case, the above equation (eq6) is represented as the following equation (eq32), and the above equation (eq7) is represented as the following equation (eq33). Therefore, the angle λ can be calculated by substituting the change direction α of the current vector Invt calculated from the following equations (eq32) and (eq33) into the above equation (eq8).

また、例えば、d軸インダクタンスLdとq軸インダクタンスLqとの差が小さい場合には、「Ld/Lq」が1に近い値となる。このため、電圧位相φのみに基づきλ軸を設定することができる。また、モータジェネレータ10がSPMSMの場合、「Ld/Lq」が1となることから、電圧位相φのみに基づきλ軸を設定することができる。 For example, when the difference between the d-axis inductance Ld and the q-axis inductance Lq is small, “Ld / Lq” is a value close to 1. Therefore, the λ axis can be set based only on the voltage phase φ. When motor generator 10 is SPMSM, “Ld / Lq” is 1, so that the λ axis can be set based only on voltage phase φ.

・操作信号生成部としては、三角波比較PWM制御によって操作信号を生成するものに限らず、例えば以下に説明するものであってもよい。電圧振幅Vnを実現するための線間電圧パターンが予め格納された記憶手段(例えば、ROM等のメモリ)を例えば制御装置30に備える。こうした構成において、記憶手段に記憶された線間電圧パターンを各スイッチング素子のゲートに対するパルスパターンに変換し、変換されたパルスパターンの出力タイミングを電圧位相φに基づき設定することで、操作信号を生成する。なお、線間電圧パターンからゲートに対するパルスパターンへの変換手法については、例えば「高調波変調型省パルス駆動による高効率モータ制御:古川公久ら、外7名、平成22年電気学会産業応用部門大会、1−134、pp.I−627〜I−632」を参照されたい。   The operation signal generation unit is not limited to one that generates an operation signal by triangular wave comparison PWM control, and may be, for example, described below. For example, the control device 30 includes storage means (for example, a memory such as a ROM) in which a line voltage pattern for realizing the voltage amplitude Vn is stored in advance. In such a configuration, the line voltage pattern stored in the storage means is converted into a pulse pattern for the gate of each switching element, and the operation signal is generated by setting the output timing of the converted pulse pattern based on the voltage phase φ. To do. As for the method for converting the line voltage pattern to the pulse pattern for the gate, for example, “High-efficiency motor control by harmonic modulation type pulse-saving drive: Kimihisa Furukawa et al., 7 others, 2010 IEEJ Industrial Application Division Conference 1-134, pp. I-627 to I-632 ”.

また、操作信号生成部としては、電圧振幅と位相とに基づき、位相が電気角で互いに120度ずつずれた正弦波の3相指令電圧を算出するものに限らない。例えば、正弦波に第3次の整数倍の高周波を重畳する方法であってもよい。なお、このことについては、例えば「ACサーボシステムの理論と設計の実際:杉本英彦、総合電子出版社」に記載されている。   Further, the operation signal generation unit is not limited to one that calculates a sine wave three-phase command voltage whose phases are shifted from each other by 120 degrees in electrical angle based on the voltage amplitude and phase. For example, a method of superposing a third-order high frequency on a sine wave may be used. This is described in, for example, “Theory and Design of AC Servo Systems: Hidehiko Sugimoto, General Electronic Publishing Company”.

・位相制御に用いられるトルク値は、推定値に限らない。例えば、制御システムにモータジェネレータ10のトルクを検出するトルク検出手段(例えばトルク計測器)を備え、検出されたトルクを位相制御に用いてもよい。   -The torque value used for phase control is not limited to the estimated value. For example, the control system may include torque detection means (for example, a torque measuring device) that detects the torque of the motor generator 10, and the detected torque may be used for phase control.

・位相制御に用いられるモータ出力としては、トルクに関するものに限らない。例えば、λ軸の直交方向であるo軸の電流であってもよい。この場合、o軸電流がその指令電流に追従するように位相制御を行えばよい。また例えば、トルク制御の上位制御系として、モータジェネレータ10の回転速度制御が存在する場合、速度制御の出力である目標トルクを入力として推定トルクを制御する構成を省略する。こうした構成において、制御量としての実際の回転速度と指令回転速度との誤差に基づき位相制御を直接行ってもよい。この際、振幅制御をλ軸電流Iλrによって行うとともに、推定トルクを基準としたマップを用いてλ軸指令電流Iλ*を設定する。こうした構成によっても、上記第1実施形態と同等の効果を得ることができる。   -The motor output used for phase control is not limited to that related to torque. For example, an o-axis current that is a direction orthogonal to the λ-axis may be used. In this case, phase control may be performed so that the o-axis current follows the command current. Further, for example, when the rotational speed control of the motor generator 10 exists as a higher-level control system of the torque control, the configuration for controlling the estimated torque with the target torque that is the output of the speed control as an input is omitted. In such a configuration, the phase control may be directly performed based on an error between the actual rotational speed as the control amount and the command rotational speed. At this time, the amplitude control is performed by the λ-axis current Iλr, and the λ-axis command current Iλ * is set using a map based on the estimated torque. Even with such a configuration, it is possible to obtain the same effect as that of the first embodiment.

・振幅制御に用いられるλ軸電流を、例えば上式(eq10)のように、d,q軸電流を介して算出することなく、相電流から直接算出してもよい。具体的には例えば、相電流、電気角θ及び角度λを用いてλ軸電流を直接算出してもよい。また、λ軸指令電流Iλ*は、d,q軸指令電流Id*,Iq*と関係付けられたマップを用いて算出してもよいし、目標トルクTrq*と関係付けられたマップを用いて算出してもよい。   The λ-axis current used for amplitude control may be directly calculated from the phase current without being calculated via the d and q-axis currents, for example, as in the above equation (eq10). Specifically, for example, the λ-axis current may be directly calculated using the phase current, the electrical angle θ, and the angle λ. The λ-axis command current Iλ * may be calculated using a map related to the d and q-axis command currents Id * and Iq *, or using a map related to the target torque Trq *. It may be calculated.

・上記第1,第2実施形態において、「Mb≦Mr<M2」で変調率Mrが高いほど、連続的に乗算係数Ktを低く設定するものに限らず、段階的に低く設定するものであってもよい。   In the first and second embodiments, as the modulation factor Mr is higher with “Mb ≦ Mr <M2”, the multiplication factor Kt is not limited to be continuously set lower, but is set to be lower stepwise. May be.

・上記第4実施形態に、上記第2実施形態のローパスフィルタを用いた構成を適用したり、上記第3実施形態の乗算係数Ktの設定手法を適用したりしてもよい。   The configuration using the low-pass filter of the second embodiment may be applied to the fourth embodiment, or the method for setting the multiplication coefficient Kt of the third embodiment may be applied.

・上記第1〜第3実施形態で示したように、第1,第2所定値Rs1,Rs2を用いて応答性を2段階で変化させる構成に限らず、3段階以上で変化させる構成であってもよい。具体的には例えば、第1〜第3所定値Rs1〜Rs3(Rs1>Rs2>Rs3)を用いることで、応答性を3段階で変化させることができる。   As shown in the first to third embodiments, the responsiveness is not limited to two steps using the first and second predetermined values Rs1 and Rs2, but is changed to three or more steps. May be. Specifically, for example, by using the first to third predetermined values Rs1 to Rs3 (Rs1> Rs2> Rs3), the responsiveness can be changed in three stages.

・上記第1実施形態の図8及び図11で説明した振幅応答低下手段(ゲイン低下手段)と、上記第2実施形態の図14で説明した振幅応答低下手段(フィルタカットオフ周波数低下手段)とを併用してもよい。具体的には例えば、上記第1実施形態の図2の構成において、速度乗算部30hから出力された電圧振幅Vnにフィルタ処理(ローパスフィルタ処理)を施す処理部をさらに備え、処理部におけるカットオフ周波数を上記第2実施形態で説明したように、変調率Mrに応じて可変設定すればよい。なお、上記処理部の出力値は、補正部30iに入力される。   The amplitude response reducing means (gain reducing means) explained in FIGS. 8 and 11 of the first embodiment, and the amplitude response reducing means (filter cutoff frequency reducing means) explained in FIG. 14 of the second embodiment. May be used in combination. Specifically, for example, in the configuration of FIG. 2 of the first embodiment, the processing unit further includes a processing unit that performs a filter process (low-pass filter process) on the voltage amplitude Vn output from the speed multiplication unit 30h. As described in the second embodiment, the frequency may be variably set according to the modulation rate Mr. In addition, the output value of the said process part is input into the correction | amendment part 30i.

・上記各実施形態では、応答性を変化させる領域を第1範囲と第2範囲とで規定したがこれに限らない。例えば、上記第1実施形態における乗算係数Ktを、図21に示すように、全変調率Mrにおいて連続関数にて変化させてもよい。この場合、応答性を変化させる領域を第1範囲と第2範囲とで規定する必要がない。ここで、図21では、下式(eq34)にて示す関数にて応答性を表現している。なお、下式(eq34)を用いる場合、0と第2の規定値M2との間の変調率Mrにおける乗算係数Ktが若干増加傾向にあるものの、その増加量が微小であるため問題はない。
図22に、上式(eq34)を用いた場合において、本実施形態と関連技術とのそれぞれのトルク等の推移を示す。なお、図22は、先の図12に対応している。図示されるように、上式(eq34)を用いた構成によっても、上記第1実施形態で得られる効果と同様の効果を得ることができる。
In each of the above embodiments, the region in which the responsiveness is changed is defined by the first range and the second range, but is not limited thereto. For example, the multiplication coefficient Kt in the first embodiment may be changed with a continuous function in the total modulation rate Mr as shown in FIG. In this case, it is not necessary to define the region in which the responsiveness is changed between the first range and the second range. Here, in FIG. 21, the responsiveness is expressed by a function represented by the following equation (eq34). When the following equation (eq34) is used, the multiplication coefficient Kt in the modulation factor Mr between 0 and the second specified value M2 tends to increase slightly, but there is no problem because the increase amount is small.
FIG. 22 shows changes in torque and the like between the present embodiment and the related technology when the above equation (eq34) is used. FIG. 22 corresponds to FIG. As shown in the drawing, the same effect as that obtained in the first embodiment can be obtained by the configuration using the above equation (eq34).

・「Mr≧Mb」において振幅制御の応答性を低下させる構成は、λ軸電流を用いた振幅制御が前提となるものではない。例えば、目標トルクTrq*が低い場合、先の図3に示したように電圧位相φが「π/2」付近に設定される。このため、λ軸設定部から出力される角度λが0に近くなる。こうした状況下においては、振幅制御にλ軸電流が実質的に用いられなくなることから、λ軸電流を用いた振幅制御を前提とする必要がなくなる。すなわち、非干渉電流ではなく、角度λ=0の条件であるd軸電流を用いた振幅制御を行うこととなる。   The configuration for reducing the response of the amplitude control when “Mr ≧ Mb” is not based on the assumption of the amplitude control using the λ-axis current. For example, when the target torque Trq * is low, the voltage phase φ is set near “π / 2” as shown in FIG. For this reason, the angle λ output from the λ-axis setting unit is close to zero. Under such circumstances, since the λ-axis current is substantially not used for amplitude control, it is not necessary to assume amplitude control using the λ-axis current. That is, the amplitude control is performed using the d-axis current that is not the non-interference current but the angle λ = 0.

・「回転機」として、IPMSMに限らず、SPMSMや巻線界磁型同期機であってもよい。ここで、例えば上記第1実施形態においてSPMSMを採用する場合、回転機のトルクがq軸電流によって定まることから、トルクに関する制御量を、トルクに代えてq軸電流としてもよい。また、「回転機」としては、車載主機として用いられるものに限らず、電動パワーステアリング装置や空調用電動コンプレッサを構成する電動機等、車載補機として用いられるものであってもよい。加えて、「回転機」としては、車載式のものに限らない。   -"Rotating machine" is not limited to IPMSM but may be SPMSM or a wound field type synchronous machine. Here, for example, when the SPMSM is adopted in the first embodiment, the torque of the rotating machine is determined by the q-axis current, and therefore the control amount related to the torque may be the q-axis current instead of the torque. Further, the “rotating machine” is not limited to being used as an in-vehicle main machine, but may be used as an in-vehicle auxiliary machine such as an electric power steering device or an electric motor constituting an electric compressor for air conditioning. In addition, the “rotating machine” is not limited to a vehicle-mounted type.

10…モータジェネレータ、20…インバータ、30…制御装置、SUp〜SWn…スイッチング素子。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Motor generator, 20 ... Inverter, 30 ... Control apparatus, SUp-SWn ... Switching element.

Claims (12)

スイッチング素子(SUp〜SWn)を有する電力変換回路(20)に電気的に接続された回転機(10)に適用され、
前記回転機の制御量をその目標値にフィードバック制御するための操作量として、前記回転機の回転座標系における前記電力変換回路の出力電圧ベクトルの位相、又は前記出力電圧ベクトルの直交2軸成分のうち前記位相に準じた成分である位相操作量を設定する位相設定手段(30e;30k)と、
前記回転機に流れる電流を前記目標値に応じた指令電流にフィードバック制御するための操作量として、前記出力電圧ベクトルの振幅、又は前記出力電圧ベクトルの直交2軸成分のうち前記振幅に準じた成分である振幅操作量を設定する振幅設定手段(32g;32i)と、
前記制御量を前記目標値に制御すべく、前記位相設定手段によって設定された位相操作量と、前記振幅設定手段によって設定された振幅操作量とに基づき、前記スイッチング素子を操作する操作手段(30j)と、
前記電力変換回路から前記回転機へと出力される電圧の基本波成分と前記電力変換回路の入力電圧とによって定まる変調率がその上限値に到達する前に、前記振幅設定手段による前記指令電流に対する前記回転機に流れる電流の応答性を前記変調率に応じて予め低下させる振幅応答低下手段(34c;36b)とを備えることを特徴とする回転機の制御装置。
Applied to a rotating machine (10) electrically connected to a power conversion circuit (20) having switching elements (SUp to SWn);
As an operation amount for feedback control of the control amount of the rotating machine to its target value, the phase of the output voltage vector of the power conversion circuit in the rotating coordinate system of the rotating machine, or the orthogonal biaxial component of the output voltage vector Phase setting means (30e; 30k) for setting a phase operation amount which is a component in accordance with the phase,
As an operation amount for feedback-controlling the current flowing through the rotating machine to a command current according to the target value, the amplitude of the output voltage vector or a component according to the amplitude of the orthogonal two-axis components of the output voltage vector An amplitude setting means (32g; 32i) for setting an amplitude operation amount which is
Operation means (30j) for operating the switching element based on the phase operation amount set by the phase setting means and the amplitude operation amount set by the amplitude setting means to control the control amount to the target value. )When,
Before the modulation factor determined by the fundamental wave component of the voltage output from the power conversion circuit to the rotating machine and the input voltage of the power conversion circuit reaches its upper limit value, An apparatus for controlling a rotating machine, comprising: amplitude response lowering means (34c; 36b) for reducing the response of the current flowing through the rotating machine in advance according to the modulation factor.
前記振幅応答低下手段は、前記変調率が0よりも高い規定値未満の範囲を第1範囲とし、前記変調率が前記規定値から上限値までを含む範囲を第2範囲とし、前記位相設定手段による前記目標値に対する前記制御量の応答性を前記第1範囲よりも前記第2範囲において低下させることなく、前記振幅設定手段による前記指令電流に対する前記回転機に流れる電流の応答性を前記第1範囲よりも前記第2範囲において低下させる請求項1記載の回転機の制御装置。   The amplitude response lowering means has a range in which the modulation rate is less than a specified value higher than 0 as a first range, a range in which the modulation rate includes the specified value to an upper limit value as a second range, and the phase setting means The responsiveness of the current flowing through the rotating machine to the command current by the amplitude setting means is reduced without lowering the responsiveness of the control amount to the target value by the amplitude setting means in the second range than the first range. The control device for a rotating machine according to claim 1, wherein the controller is lowered in the second range than the range. 前記振幅設定手段は、前記回転機に流れる電流と前記指令電流との偏差に基づくフィードバック制御によって前記振幅操作量を設定し、
前記回転機の回転速度、前記回転機のトルク、前記回転機に流れる電流及び前記位相のうち少なくとも1つを含む第1設定パラメータの値にかかわらず、前記指令電流に対する前記回転機に流れる電流の応答性が一定となるように、前記振幅設定手段によるフィードバック制御で用いられる振幅フィードバックゲインを可変設定する振幅ゲイン設定手段(34a)をさらに備え、
前記振幅応答低下手段は、前記振幅フィードバックゲインを用いて算出された前記振幅操作量の低下度合いを、前記第2範囲において前記変調率が低い場合よりも高い場合に大きくする請求項2記載の回転機の制御装置。
The amplitude setting means sets the amplitude operation amount by feedback control based on a deviation between a current flowing through the rotating machine and the command current,
Regardless of the value of the first setting parameter including at least one of the rotational speed of the rotating machine, the torque of the rotating machine, the current flowing through the rotating machine, and the phase, the current flowing through the rotating machine with respect to the command current An amplitude gain setting means (34a) for variably setting an amplitude feedback gain used in feedback control by the amplitude setting means so that the responsiveness is constant;
3. The rotation according to claim 2, wherein the amplitude response lowering unit increases the degree of decrease in the amplitude operation amount calculated using the amplitude feedback gain when the modulation rate is higher in the second range than when the modulation rate is low. Machine control device.
前記振幅設定手段は、前記回転機に流れる電流と前記指令電流との偏差に基づくフィードバック制御によって前記振幅操作量を設定し、
前記回転機の回転速度、前記回転機のトルク、前記回転機に流れる電流及び前記位相のうち少なくとも1つを含む第1設定パラメータの値にかかわらず、前記指令電流に対する前記回転機に流れる電流の応答性が一定となるように、前記振幅設定手段によるフィードバック制御で用いられる振幅フィードバックゲインを可変設定する振幅ゲイン設定手段(34a)と、
前記振幅フィードバックゲインを用いて算出された前記振幅操作量にローパスフィルタ処理を施すフィルタ手段(36a)とをさらに備え、
前記操作手段は、前記フィルタ手段によってローパスフィルタ処理が施された前記振幅操作量に基づき、前記スイッチング素子を操作し、
前記振幅応答低下手段(36b)は、前記ローパスフィルタ処理における時定数を、前記第2範囲において前記変調率が低い場合よりも高い場合に大きくする請求項2又は3記載の回転機の制御装置。
The amplitude setting means sets the amplitude operation amount by feedback control based on a deviation between a current flowing through the rotating machine and the command current,
Regardless of the value of the first setting parameter including at least one of the rotational speed of the rotating machine, the torque of the rotating machine, the current flowing through the rotating machine, and the phase, the current flowing through the rotating machine with respect to the command current An amplitude gain setting means (34a) for variably setting an amplitude feedback gain used in feedback control by the amplitude setting means so that the responsiveness is constant;
Filter means (36a) for performing low-pass filter processing on the amplitude manipulated variable calculated using the amplitude feedback gain;
The operation means operates the switching element based on the amplitude operation amount subjected to low-pass filter processing by the filter means,
The control apparatus for a rotating machine according to claim 2 or 3, wherein the amplitude response lowering means (36b) increases a time constant in the low-pass filter process when the modulation factor is higher in the second range than when the modulation factor is low.
前記位相設定手段は、前記制御量と前記目標値との偏差に基づくフィードバック制御によって前記位相操作量を設定し、
前記回転機の回転速度、前記回転機のトルク、前記回転機に流れる電流、前記位相及び前記電力変換回路の出力電圧のうち少なくとも1つを含む第2設定パラメータの値にかかわらず、前記目標値に対する前記制御量の応答性が一定となるように、前記位相設定手段によるフィードバック制御で用いられる位相フィードバックゲインを可変設定する位相ゲイン設定手段(34b)をさらに備える請求項3又は4記載の回転機の制御装置。
The phase setting means sets the phase operation amount by feedback control based on a deviation between the control amount and the target value,
Regardless of the value of the second setting parameter including at least one of the rotational speed of the rotating machine, the torque of the rotating machine, the current flowing through the rotating machine, the phase, and the output voltage of the power conversion circuit, the target value 5. The rotating machine according to claim 3, further comprising phase gain setting means (34 b) for variably setting a phase feedback gain used in feedback control by the phase setting means so that the responsiveness of the control amount with respect to is constant. Control device.
前記振幅応答低下手段は、前記第2範囲において、前記変調率が高いほど、前記位相設定手段による前記目標値に対する前記制御量の応答性に対して、前記振幅設定手段による前記目標値に対する前記制御量の応答性を低下させる請求項5記載の回転機の制御装置。   In the second range, the amplitude response lowering unit increases the control over the target value by the amplitude setting unit with respect to the responsiveness of the control amount to the target value by the phase setting unit as the modulation rate is higher. 6. The control device for a rotating machine according to claim 5, wherein the responsiveness of the quantity is lowered. 前記振幅応答低下手段は、前記第2範囲において、前記変調率が高いほど前記応答性を低下させる請求項2〜5のいずれか1項に記載の回転機の制御装置。   6. The control device for a rotating machine according to claim 2, wherein the amplitude response lowering unit lowers the response as the modulation rate is higher in the second range. 7. 前記振幅応答低下手段は、前記第2範囲において前記変調率が前記上限値に近づくに連れて前記振幅の増大速度を低下させるべく、前記振幅設定手段による前記指令電流に対する前記回転機に流れる電流の応答性を前記第2範囲において低下させる請求項2〜7のいずれか1項に記載の回転機の制御装置。   The amplitude response lowering means is configured to reduce a current flowing through the rotating machine with respect to the command current by the amplitude setting means so as to reduce the increase speed of the amplitude as the modulation rate approaches the upper limit value in the second range. The control device for a rotating machine according to any one of claims 2 to 7, wherein the responsiveness is lowered in the second range. 前記回転座標系において前記位相操作量の変化に対する前記回転機に流れる電流ベクトルの変化が非干渉化された座標軸を非干渉化座標軸とし、前記電流ベクトルの前記非干渉化座標軸方向成分である非干渉化電流を算出する非干渉化電流算出手段(32d)をさらに備え、
前記振幅設定手段は、前記非干渉化電流算出手段によって算出された非干渉化電流を前記指令電流にフィードバック制御するための操作量として、前記振幅操作量を設定する請求項1〜8のいずれか1項に記載の回転機の制御装置。
In the rotating coordinate system, a non-interfering coordinate axis is a coordinate axis in which a change in the current vector flowing through the rotating machine with respect to a change in the phase manipulated variable is made non-interfering, and non-interference is a non-interfering coordinate axis direction component of the current vector. A non-interacting current calculating means (32d) for calculating
The amplitude setting unit sets the amplitude operation amount as an operation amount for feedback-controlling the non-interacting current calculated by the non-interacting current calculating unit to the command current. The control device for a rotating machine according to Item 1.
前記非干渉化座標軸は、現在の前記位相操作量が微小変化した場合に前記電流ベクトルが変化する方向と垂直方向の座標軸である請求項9記載の回転機の制御装置。   10. The rotating machine control device according to claim 9, wherein the non-interacting coordinate axis is a coordinate axis in a direction perpendicular to a direction in which the current vector changes when the current phase operation amount is slightly changed. 前記非干渉化座標軸は、現在の前記位相操作量が微小変化した場合における前記電流ベクトルの変化分が0となる方向の座標軸である請求項9記載の回転機の制御装置。   10. The rotating machine control device according to claim 9, wherein the non-interacting coordinate axis is a coordinate axis in a direction in which a change amount of the current vector becomes zero when the current phase operation amount is slightly changed. 前記回転機に流れる電流に基づき、前記回転機のトルクを推定するトルク推定手段(30b)をさらに備え、
前記制御量は、前記トルク推定手段によって推定されたトルクである請求項1〜11のいずれか1項に記載の回転機の制御装置。
Torque estimation means (30b) for estimating the torque of the rotating machine based on the current flowing through the rotating machine,
The control device for a rotating machine according to any one of claims 1 to 11, wherein the control amount is a torque estimated by the torque estimating means.
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