JP6520799B2 - Control device of rotating electric machine - Google Patents

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Description

本発明は、回転電機の回転速度を速度指令値に制御する回転電機の制御装置に関する。   The present invention relates to a control device for a rotating electrical machine that controls the rotational speed of the rotating electrical machine to a speed command value.

この種の制御装置としては、回転電機に印加される電圧ベクトルの大きさである電圧振幅を、速度指令値に比例した大きさに設定するV/f制御を行うものが知られている。この制御によれば、回転電機の回転角を直接検出する角度検出器の検出値を用いない位置センサレス制御を実現できる。ただし、この制御では、速度指令値の急変により回転電機の回転速度が急変する場合、脱調が発生する等、制御が不安定になるといった問題が生じ得る。   As this type of control device, there is known one that performs V / f control in which the voltage amplitude that is the magnitude of the voltage vector applied to the rotating electrical machine is set to a magnitude proportional to the speed command value. According to this control, position sensorless control that does not use the detection value of the angle detector that directly detects the rotation angle of the rotary electric machine can be realized. However, in this control, when the rotational speed of the rotary electric machine is suddenly changed due to a sudden change of the speed command value, there may occur a problem that the control becomes unstable such as a step out.

この問題を解決すべく、下記特許文献1に記載の制御装置は、回転電機に流れる電流の検出値を、電圧ベクトルに対して平行な電流成分である有効電流成分と、電圧ベクトルと直交する電流成分である無効電流成分とに分離し、少なくとも有効電流成分の変化量に基づいて速度指令値を補正している。速度指令値の補正にこれら電流成分を用いるのは、これら電流成分の変化が回転速度に影響を及ぼすためである。制御装置は、補正した速度指令値の積分値、及び電圧振幅に基づいて、回転電機の回転速度制御を行う。これにより、回転速度制御の安定化を図っている。   In order to solve this problem, the control device described in Patent Document 1 below detects the detected current flowing through the rotating electrical machine, an active current component that is a current component parallel to the voltage vector, and a current orthogonal to the voltage vector The speed command value is corrected on the basis of at least the amount of change of the active current component. The reason why these current components are used to correct the speed command value is that changes in these current components affect the rotational speed. The control device controls the rotational speed of the rotating electrical machine based on the integrated value of the corrected speed command value and the voltage amplitude. Thereby, stabilization of rotational speed control is achieved.

特開2000−236694号公報JP, 2000-236694, A

ここで、回転電機の駆動条件によっては、回転速度が急変する場合であっても、有効電流成分の変化が小さいことがある。この場合、有効電流成分に基づいて速度指令値を補正したとしても、回転電機の回転速度制御が不安定になるおそれがある。特に、回転電機の低回転速度条件においては、有効電流成分の変化が顕著に小さくなるため、回転速度制御がいっそう不安定になるおそれがある。   Here, depending on the driving conditions of the rotating electrical machine, the change in the effective current component may be small even if the rotational speed changes suddenly. In this case, even if the speed command value is corrected based on the active current component, there is a possibility that the rotational speed control of the rotating electrical machine becomes unstable. In particular, under the low rotational speed condition of the rotating electrical machine, the change in the effective current component becomes significantly small, so there is a possibility that the rotational speed control becomes more unstable.

本発明は、回転電機の駆動条件によらず、回転電機の回転速度制御の安定化を図ることができる回転電機の制御装置を提供することを主たる目的とする。   The main object of the present invention is to provide a control device of a rotating electrical machine capable of stabilizing the control of the rotational speed of the rotating electrical machine regardless of the driving conditions of the rotating electrical machine.

以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について記載する。   Hereinafter, a means for solving the above-mentioned subject, and its operation effect are indicated.

本発明は、回転電機(10)の回転速度を速度指令値に制御する回転電機の制御装置において、前記回転電機に印加される電圧ベクトルの方向に延びる座標軸がδ軸として定義され、δ軸と直交する方向に延びる座標軸がγ軸として定義され、δ軸から規定角(λ)ずれた座標軸がt軸として定義されており、前記速度指令値に基づいて、前記電圧ベクトルの大きさである電圧振幅を設定する電圧振幅設定部と、前記速度指令値の変化に伴って前記回転電機に流れる電流が変化する場合において、その電流変化量のt軸成分の絶対値が、δ軸とt軸とが一致すると仮定したときにおける前記電流変化量のt軸成分の絶対値よりも大きくなるように、前記規定角を設定する角度設定部と、前記角度設定部により設定された前記規定角、及び前記回転電機に流れる電流の検出値に基づいて、前記電流変化量のt軸成分を算出する電流変化量算出部と、前記電流変化量のt軸成分に基づいて、前記速度指令値を補正した補正速度値を算出する速度補正部と、前記補正速度値の積分値、及び前記電圧振幅に基づいて、前記回転電機の回転速度を前記速度指令値に制御する制御部と、を備えることを特徴とする。   The present invention relates to a control device for a rotating electrical machine that controls the rotational speed of a rotating electrical machine (10) to a speed command value, wherein a coordinate axis extending in the direction of a voltage vector applied to the rotating electrical machine is defined as a δ axis A coordinate axis extending in the orthogonal direction is defined as a γ axis, a coordinate axis deviated from the δ axis by a defined angle (λ) is defined as a t axis, and a voltage that is a magnitude of the voltage vector based on the speed command value. When the current flowing through the rotating electrical machine changes with the change of the speed command value, the absolute value of the t axis component of the current change amount is the δ axis and the t axis. An angle setting unit for setting the predetermined angle so as to be larger than the absolute value of the t-axis component of the current change amount when it is assumed that the two coincide with each other; the predetermined angle set by the angle setting unit; rotation A correction speed in which the speed command value is corrected based on a current change amount calculation unit that calculates a t-axis component of the current change amount based on a detected value of current flowing in the machine, and a t-axis component of the current change amount. A speed correction unit that calculates a value, and a control unit that controls the rotation speed of the rotating electrical machine to the speed command value based on the integral value of the correction speed value and the voltage amplitude. .

上記発明では、δ軸から規定角ずれた座標軸がt軸として定義されている。そして、速度指令値の変化に伴って回転電機に流れる電流が変化する場合において、その電流変化量のt軸成分の絶対値が、δ軸とt軸とが一致すると仮定したときにおける上記電流変化量のt軸成分の絶対値よりも大きくなるように、規定角が設定される。この設定によれば、回転電機の駆動条件によらず、速度指令値の変化に伴う電流変化量のt軸成分を大きくすることができる。この電流変化量のt軸成分によれば、回転速度に影響を及ぼす電流変化を適正に把握することができる。このため、上記電流変化量のt軸成分に基づいて算出された補正速度値の積分値、及び電圧振幅に基づいて回転速度を速度指令値に制御することにより、回転電機の回転速度制御の安定化を図ることができる。   In the above invention, a coordinate axis deviated from the δ axis by a defined angle is defined as the t axis. Then, when the current flowing through the rotary electric machine changes with the change of the speed command value, the above current change when assuming that the absolute value of the t axis component of the current change amount matches the δ axis and the t axis The defined angle is set to be greater than the absolute value of the t-axis component of the quantity. According to this setting, the t-axis component of the amount of change in current accompanying the change in the speed command value can be increased regardless of the drive condition of the rotary electric machine. According to the t-axis component of the current change amount, it is possible to properly grasp the current change that affects the rotational speed. Therefore, by controlling the rotational speed to the speed command value based on the integral value of the corrected speed value calculated based on the t-axis component of the current change amount and the voltage amplitude, the rotational speed control of the rotating electrical machine is stabilized. Can be implemented.

第1実施形態に係るモータ制御システムの全体構成図。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The whole block diagram of the motor control system which concerns on 1st Embodiment. モータの速度制御処理を示すブロック図。The block diagram which shows the speed control processing of a motor. αβ座標系、γδ座標系、及びnt座標系を示す図。The figure which shows an alpha beta coordinate system, a gamma delta coordinate system, and a nt coordinate system. 高回転速度条件及び低回転速度条件における規定角λを示す図。The figure which shows the prescription | regulation angle (lambda) in high rotation speed conditions and low rotation speed conditions. 規定角λ、速度指令値及びモータトルクの関係を示す図。The figure which shows the relationship between prescription angle (lambda), speed command value, and motor torque. モータトルク及び電流振幅の関係を示す図。The figure which shows the relationship between a motor torque and an electric current amplitude. モータトルク、モータ回転速度及びt軸電流の関係を示す図。The figure which shows the relationship between a motor torque, motor rotational speed, and t-axis current. 規定角λ、速度指令値及び各モータパラメータの関係を示す図。The figure which shows the relationship between prescription | regulation angle (lambda), speed command value, and each motor parameter. t軸電流変化量、モータ回転速度及びモータトルクの関係を示す図。The figure which shows the relationship between t-axis current change amount, motor rotational speed, and motor torque. モータトルク、モータ回転速度及びn軸目標電流の関係を示す図。The figure which shows the relationship between a motor torque, a motor rotational speed, and n axis target current. 第1実施形態の効果を示すタイムチャート。The time chart which shows the effect of 1st Embodiment. 第2実施形態に係るモータの速度制御処理を示すブロック図。FIG. 8 is a block diagram showing speed control processing of a motor according to a second embodiment. 第2実施形態の効果を示すタイムチャート。The time chart which shows the effect of 2nd Embodiment. その他の実施形態に係る規定角λの設定手法を示す図。The figure which shows the setting method of prescription | regulation angle (lambda) which concerns on other embodiment. その他の実施形態に係る規定角λの設定手法を示す図。The figure which shows the setting method of prescription | regulation angle (lambda) which concerns on other embodiment. その他の実施形態に係る規定角λの設定手法を示す図。The figure which shows the setting method of prescription | regulation angle (lambda) which concerns on other embodiment. その他の実施形態に係る規定角λの設定手法を示す図。The figure which shows the setting method of prescription | regulation angle (lambda) which concerns on other embodiment.

(第1実施形態)
以下、本発明に係る制御装置を3相回転電機に適用した第1実施形態について、図面を参照しつつ説明する。本実施形態に係る回転電機は、例えば、車載の電動ファン用モータとして用いられる。
First Embodiment
Hereinafter, a first embodiment in which a control device according to the present invention is applied to a three-phase electric rotating machine will be described with reference to the drawings. The rotary electric machine according to the present embodiment is used, for example, as a motor for an on-vehicle electric fan.

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3相インバータ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。本実施形態では、モータジェネレータ10として、同期機を用いており、具体的には非突極機であるSPMSMを用いている。   As shown in FIG. 1, the motor control system includes a motor generator 10, a three-phase inverter 20 as a power conversion circuit, and a control device 30 that controls the motor generator 10. In the present embodiment, a synchronous machine is used as the motor generator 10, and more specifically, SPMSM, which is a non-salient pole machine, is used.

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21に接続されている。バッテリ21の出力電圧は、例えば百V以上である。なお、バッテリ21及びインバータ20の間には、平滑コンデンサ22が設けられている。   Motor generator 10 is connected to battery 21 as a DC power supply via inverter 20. The output voltage of the battery 21 is, for example, 100 V or more. A smoothing capacitor 22 is provided between the battery 21 and the inverter 20.

インバータ20は、上アームスイッチSup,Svp,Swpと下アームスイッチSun,Svn,Swnとの直列接続体を3組備えている。U相上,下アームスイッチSup,Sunの接続点には、モータジェネレータ10のU相が接続されている。V相上,下アームスイッチSvp,Svnの接続点には、モータジェネレータ10のV相が接続されている。W相上,下アームスイッチSwp,Swnの接続点には、モータジェネレータ10のW相が接続されている。ちなみに本実施形態では、各スイッチSup,Sun,Svp,Svn,Swp,Swnとして、電圧制御形の半導体スイッチング素子を用いており、より具体的には、IGBTを用いている。そして、各スイッチSup,Sun,Svp,Svn,Swp,Swnには、各フリーホイールダイオードDup,Dun,Dvp,Dvn,Dwp,Dwnが逆並列に接続されている。   The inverter 20 includes three sets of series-connected bodies of upper arm switches Sup, Svp, Swp and lower arm switches Sun, Svn, Swn. The U-phase of the motor generator 10 is connected to the connection point of the U-phase upper and lower arm switches Sup and Sun. The V phase of the motor generator 10 is connected to the connection point of the V phase upper and lower arm switches Svp and Svn. The W phase of the motor generator 10 is connected to the connection point of the W phase upper and lower arm switches Swp and Swn. Incidentally, in the present embodiment, voltage-controlled semiconductor switching elements are used as the switches Sup, Sun, Svp, Svn, Swp, and Swn, and more specifically, IGBTs are used. And each free wheel diode Dup, Dun, Dvp, Dvn, Dwp, Dwn is reversely parallel connected to each switch Sup, Sun, Svp, Svn, Swp, Swn.

モータ制御システムは、さらに、モータジェネレータ10に流れる各相電流のうち、少なくとも2相分の電流を検出する相電流検出部を備えている。本実施形態において、相電流検出部は、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23Vと、W相に流れる電流を検出するW相電流センサ23Wとを含む。また、モータ制御システムは、電圧センサ24を備えている。電圧センサ24は、インバータ20の電源電圧、すなわちバッテリ21から出力された直流電圧を検出する電圧検出部である。   The motor control system further includes a phase current detection unit that detects currents of at least two phases among the phase currents flowing to the motor generator 10. In the present embodiment, the phase current detection unit includes a V-phase current sensor 23V that detects the current flowing in the V-phase of the motor generator 10, and a W-phase current sensor 23W that detects the current flowing in the W-phase. The motor control system also includes a voltage sensor 24. The voltage sensor 24 is a voltage detection unit that detects a power supply voltage of the inverter 20, that is, a DC voltage output from the battery 21.

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の電気角速度をその速度指令値ω*に制御すべく、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を構成する各スイッチSup,Sun,Svp,Svn,Swp,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いて、各操作信号gup,gun,gvp,gvn,gwp,gwnを生成し、生成した各操作信号gup,gun,gvp,gvn,gwp,gwnを各スイッチに対応する各駆動回路Dr(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,gwp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、上アームスイッチと、対応する下アームスイッチとは、交互にオン操作とされる。   Control device 30 is mainly configured of a microcomputer, and operates inverter 20 to control the electric angular velocity of motor generator 10 to the speed command value ω *. Specifically, the control device 30 operates the operation signals gup, gun, gvp based on the detection values of the various sensors to turn on / off the switches Sup, Sun, Svp, Svn, Swp, Swn constituting the inverter 20. , Gvn, gwp, gwn are generated, and the generated operation signals gup, gun, gvp, gvn, gwp, gwn are output to the drive circuits Dr (gate drive circuits) corresponding to the switches. Here, the operation signals gup, gvp, gwp on the upper arm side and the corresponding operation signals gun, gvn, gwn on the lower arm side are mutually complementary signals. That is, the upper arm switch and the corresponding lower arm switch are alternately turned on.

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の速度制御について説明する。本実施形態に係る速度制御は、電気角を直接検出するレゾルバ等の角度検出器の検出値を用いない位置センサレス制御である。   Subsequently, speed control of motor generator 10 executed by control device 30 will be described using FIG. 2. The speed control according to the present embodiment is position sensorless control that does not use the detection value of an angle detector such as a resolver that directly detects an electrical angle.

指令値設定部30aは、速度指令値ω*を設定する。f/V変換部30bは、速度指令値ω*に比例した大きさのインバータ20の電圧ベクトルVrの振幅指令値V*を設定する。振幅補正部30cは、f/V変換部30bにより設定された振幅指令値V*に振幅補正値ΔVを加算することにより、補正振幅指令値Vcを算出する。なお、振幅補正値ΔVの算出手法については、後に詳述する。   The command value setting unit 30a sets the speed command value ω *. The f / V conversion unit 30 b sets an amplitude command value V * of the voltage vector Vr of the inverter 20 having a size proportional to the speed command value ω *. The amplitude correction unit 30c calculates a corrected amplitude command value Vc by adding the amplitude correction value ΔV to the amplitude command value V * set by the f / V conversion unit 30b. The method of calculating the amplitude correction value ΔV will be described in detail later.

速度補正部30dは、速度指令値ω*から速度補正値Δωを減算することにより、補正速度値ωcを算出する。なお速度補正値Δωの算出手法については、後に詳述する。   The speed correction unit 30d calculates the corrected speed value ωc by subtracting the speed correction value Δω from the speed command value ω *. The method of calculating the speed correction value Δω will be described in detail later.

積分器30eは、速度補正部30dにより算出された補正速度値ωcの時間積分値として、モータジェネレータ10の電気角θvを算出する。この電気角θvは、図3に示すように、モータジェネレータ10の2相固定座標系(αβ座標系)のα軸とγ軸とがなす角度である。γ軸は、δ軸と直交する方向に原点Oから延びる座標軸であり、δ軸は、原点Oから電圧ベクトルVrの方向に延びる座標軸である。   The integrator 30e calculates the electrical angle θv of the motor generator 10 as a time integral value of the corrected speed value ωc calculated by the speed correction unit 30d. The electrical angle θv is an angle formed by the α axis and the γ axis of the two-phase fixed coordinate system (αβ coordinate system) of the motor generator 10, as shown in FIG. The γ axis is a coordinate axis extending from the origin O in a direction orthogonal to the δ axis, and the δ axis is a coordinate axis extending in the direction of the voltage vector Vr from the origin O.

操作信号生成部30fは、振幅補正部30cにより算出された補正振幅指令値Vc、積分器30eにより算出された電気角θv、及び電圧センサ24によって検出された電源電圧VINVに基づいて、各操作信号gup,gun,gvp,gvn,gwp,gwnを生成して各駆動回路Drに出力する。本実施形態において、操作信号生成部30fが制御部に相当する。本実施形態では、以下のように各操作信号を生成する。   The operation signal generation unit 30f operates each operation signal based on the corrected amplitude command value Vc calculated by the amplitude correction unit 30c, the electrical angle θv calculated by the integrator 30e, and the power supply voltage VINV detected by the voltage sensor 24. gup, gun, gvp, gvn, gwp, gwn are generated and output to each drive circuit Dr. In the present embodiment, the operation signal generation unit 30 f corresponds to a control unit. In the present embodiment, each operation signal is generated as follows.

操作信号生成部30fは、まず、補正振幅指令値Vc及び電気角θvに基づいて、モータジェネレータ10の3相固定座標系におけるU,V,W相指令電圧VU,VV,VWを算出する。これら指令電圧VU,VV,Vwは、位相が電気角で互いに120°ずれた正弦波状の信号となる。そして、操作信号生成部30fは、電源電圧VINVで3相指令電圧VU,VV,VWを規格化した信号と、キャリア信号(例えば三角波信号)との大小比較に基づくPWM制御によって各操作信号gup,gun,gvp,gvn,gwp,gwnを生成する。   Operation signal generation unit 30 f first calculates U, V, W phase command voltages VU, VV, VW in the three-phase fixed coordinate system of motor generator 10 based on corrected amplitude command value Vc and electrical angle θv. These command voltages VU, VV and Vw are sine wave signals whose phases are shifted by 120 degrees in electrical angle. Then, the operation signal generation unit 30 f controls each operation signal gup by PWM control based on a comparison between a signal obtained by standardizing the three-phase command voltages VU, VV, VW with the power supply voltage VINV and a carrier signal (for example, triangular wave signal). Generate gun, gvp, gvn, gwp, gwn.

電流振幅算出部30gは、V相電流センサ23Vにより検出されたV相電流IVと、W相電流センサ23Wにより検出されたW相電流IWとに基づいて、αβ座標系におけるモータジェネレータ10に流れる電流ベクトルの振幅である電流振幅Iampを算出する。   Current amplitude calculation unit 30g generates a current flowing through motor generator 10 in the αβ coordinate system based on V phase current IV detected by V phase current sensor 23V and W phase current IW detected by W phase current sensor 23W. The current amplitude Iamp which is the amplitude of the vector is calculated.

座標変換部30hは、V相電流IV、W相電流IW、及び加算部30jにより算出されたα軸とnt座標系のn軸とのなす角度「λ+θv」に基づいて、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、nt座標系におけるn軸電流Inr及びt軸電流Itrに変換する。ここでnt座標系のt軸は、図3に示すように、原点Oから延びるδ軸から規定角λずれた座標軸であり、n軸は、原点Oから延びるt軸と直交する座標軸である。なお図3には、モータジェネレータ10の磁極方向に延びるd軸及びq軸からなるdq座標系と、d軸とα軸とのなす電気角θeとを合わせて示した。   The coordinate conversion unit 30 h is based on the V-phase current IV, the W-phase current IW, and the angle “λ + θv” between the α axis calculated by the addition unit 30 j and the n axis of the nt coordinate system. U-phase current IU, V-phase current IV, and W-phase current IW are converted into n-axis current Inr and t-axis current Itr in the nt coordinate system. Here, the t axis of the nt coordinate system is a coordinate axis deviated from the δ axis extending from the origin O by a prescribed angle λ, as shown in FIG. 3, and the n axis is a coordinate axis orthogonal to the t axis extending from the origin O. In FIG. 3, a dq coordinate system consisting of d and q axes extending in the magnetic pole direction of the motor generator 10 and an electrical angle θe formed by the d and α axes are shown.

λ設定部30iは、規定角λを設定する。規定角λは、速度指令値ωの微小変化に伴ってモータジェネレータ10に流れる電流が微小変化する場合において、γδ座標系にγ,δ軸電流の軌跡として描かれてかつ原点Oから延びる電流変化ベクトルΔIrと、δ軸とのなす角度として定義される。特に本実施形態では、γ,δ軸電流の軌跡のうち電流変化ベクトルΔIrの大きさが最大となる点と原点Oとを通る軸線とδ軸とのなす角度が規定角λとして定義される。図4に、高回転速度条件及び低回転速度条件における規定角λの設定態様を示す。図4に示す高回転速度条件においては、γδ座標系において電流変化ベクトルΔIrの大きさが最大となる点がP1として示され、低回転速度条件においては、電流変化ベクトルΔIrの大きさが最大となる点がP2として示されている。   The λ setting unit 30i sets a defined angle λ. The prescribed angle λ is drawn as a locus of γ, δ axis current in the γδ coordinate system and extends from the origin O, when the current flowing through the motor generator 10 undergoes a slight change with a minute change of the speed command value ω It is defined as the angle between the vector ΔIr and the δ axis. In particular, in the present embodiment, an angle formed by an axis passing through the origin O and a point at which the magnitude of the current change vector ΔIr is maximum among the loci of the γ and δ axes, and the δ axis is defined as the defined angle λ. FIG. 4 shows a setting mode of the prescribed angle λ under the high rotation speed condition and the low rotation speed condition. In the high rotational speed condition shown in FIG. 4, the point at which the magnitude of the current change vector ΔIr is maximum in the γδ coordinate system is shown as P1. Under the low rotational speed condition, the magnitude of the current change vector ΔIr is maximum Is shown as P2.

このように、規定角λは回転速度に依存する。このためλ設定部30iは、速度指令値ω*に基づいて、規定角λを設定する。詳しくは図5に示すように、速度指令値ω*が低いほど、規定角λを大きく設定する。なお本実施形態では0から90度までの電気角範囲内において、規定角λを設定する。   Thus, the defined angle λ depends on the rotational speed. Therefore, the λ setting unit 30i sets the defined angle λ based on the speed command value ω *. Specifically, as shown in FIG. 5, the prescribed angle λ is set larger as the speed command value ω * is lower. In the present embodiment, the prescribed angle λ is set within the electrical angle range of 0 to 90 degrees.

また本実施形態において、λ設定部30iは、電流振幅Iamp及びt軸電流Itrに基づいて、規定角λを設定する。ここで電流振幅Iampを用いるのは、規定角λがモータジェネレータ10のトルクTrに依存し、このトルクTrの大きさと電流振幅Iampとの間に正の相関があるためである。またt軸電流Itrを用いるのは、図5に示すように、モータジェネレータ10のトルクTrが小さいほど規定角λが大きくなる関係があるものの、図6に示すように、トルクTrと電流振幅Iampとが一義的に対応しないためである。ただし、図7に示すように、電気角速度ωの大小によらず、t軸電流Itrが正の場合にトルクTrが正となり、t軸電流Itrが負の場合にトルクTrが負となる。この関係から、電流振幅Iampとt軸電流Itrとに基づいてトルクTrの値を把握できるため、規定角λの設定に、電流振幅Iampとt軸電流Itrとを用いる。   In the present embodiment, the λ setting unit 30i sets the defined angle λ based on the current amplitude I amp and the t-axis current Itr. Here, the current amplitude I amp is used because the prescribed angle λ depends on the torque Tr of the motor generator 10, and there is a positive correlation between the magnitude of the torque Tr and the current amplitude I amp. The t-axis current Itr is used because, as shown in FIG. 5, the prescribed angle λ increases as the torque Tr of the motor generator 10 decreases, but as shown in FIG. 6, the torque Tr and the current amplitude Iamp It is because that does not correspond uniquely. However, as shown in FIG. 7, regardless of the magnitude of the electrical angular velocity ω, the torque Tr is positive when the t-axis current Itr is positive, and the torque Tr is negative when the t-axis current Itr is negative. From this relationship, the value of the torque Tr can be grasped based on the current amplitude I amp and the t-axis current Itr, so the current amplitude I amp and the t-axis current Itr are used for setting the prescribed angle λ.

ちなみに本実施形態において、規定角λは、電流振幅Iamp及びt軸電流Itrと関係付けられて規定角λが規定されるマップを用いて設定される。ただし、この構成に限らず、例えば、電流振幅Iamp及びt軸電流Itrと関係付けられて規定角λが規定される数式を用いて規定角λが設定されてもよい。   Incidentally, in the present embodiment, the defined angle λ is set using a map in which the defined angle λ is defined in association with the current amplitude I amp and the t-axis current Itr. However, the invention is not limited to this configuration. For example, the defining angle λ may be set using an equation that defines the defining angle λ in association with the current amplitude I amp and the t-axis current Itr.

規定角λは、図8に示すように、モータジェネレータ10の抵抗R、モータジェネレータ10の逆起電力係数Ke、及びモータジェネレータ10のインダクタンスLaに依存する。このため、上記マップ又は数式の適合において、抵抗Rが大きかったり、逆起電力係数Ke,インダクタンスLaが小さかったりするほど、規定角λが大きく設定されればよい。   The prescribed angle λ depends on the resistance R of the motor generator 10, the back electromotive force coefficient Ke of the motor generator 10, and the inductance La of the motor generator 10, as shown in FIG. Therefore, in the adaptation of the above map or equation, the prescribed angle λ may be set larger as the resistance R is larger or the back electromotive force coefficient Ke and the inductance La are smaller.

先の図2の説明に戻り、加算部30jは、λ設定部30iにより設定された規定角λと電気角θvとの加算値を算出して座標変換部30hに出力する。   Returning to the description of FIG. 2 above, the adding unit 30 j calculates an addition value of the defined angle λ set by the λ setting unit 30 i and the electrical angle θv, and outputs the calculated value to the coordinate conversion unit 30 h.

高周波抽出部30kは、t軸電流Itrの高周波成分をt軸電流変化量ΔItとして抽出する。本実施形態において、高周波抽出部30kはハイパスフィルタにて構成されている。   The high frequency extraction unit 30 k extracts a high frequency component of the t-axis current Itr as a t-axis current change amount ΔIt. In the present embodiment, the high frequency extraction unit 30k is configured by a high pass filter.

速度ゲイン乗算部30mは、t軸電流変化量ΔItに速度ゲインKr(>0)を乗算することにより、速度補正値Δωを算出する。ここで速度ゲインKrは、速度指令値ω*が低いほど、大きく設定される。これは、図9に示すように、電気角速度ωが低いほど、t軸電流変化量ΔItが小さくなるためである。速度指令値ω*が低いほど速度ゲインKrが大きく設定されることにより、電気角速度ωの大小によらず、速度補正部30dにおける速度指令値ω*の補正の強さを一定化できる。   The velocity gain multiplication unit 30m calculates a velocity correction value Δω by multiplying the t-axis current change amount ΔIt by the velocity gain Kr (> 0). Here, the velocity gain Kr is set larger as the velocity command value ω * is lower. This is because, as shown in FIG. 9, the t-axis current change amount ΔIt becomes smaller as the electrical angular velocity ω becomes lower. By setting the speed gain Kr to be larger as the speed command value ω * is lower, the correction strength of the speed command value ω * in the speed correction unit 30 d can be fixed regardless of the magnitude of the electrical angular velocity ω.

ちなみに本実施形態では、さらに電流振幅Iamp及びt軸電流Itrを用いて速度ゲインKrを設定する。これは、図9に示すように、t軸電流変化量ΔItがトルクTrに依存し、このトルクTrを電流振幅Iamp及びt軸電流Itrに基づいて把握できるためである。この場合、速度ゲインKrは、速度指令値ω*、電流振幅Iamp及びt軸電流Itrと関係付けられて速度ゲインKrが規定されるマップ又は数式を用いて設定されればよい。   Incidentally, in the present embodiment, the speed gain Kr is further set using the current amplitude I amp and the t-axis current Itr. This is because, as shown in FIG. 9, the t-axis current change amount ΔIt depends on the torque Tr, and this torque Tr can be grasped based on the current amplitude I amp and the t-axis current Itr. In this case, the velocity gain Kr may be set using a map or equation in which the velocity gain Kr is defined in association with the velocity command value ω *, the current amplitude I amp and the t axis current Itr.

なお、t軸電流変化量ΔItのトルクTrへの依存度は小さい。このため、速度指令値ω*のみに基づいて、速度ゲインKrを設定する構成を採用することもできる。   The degree of dependence of the t-axis current change amount ΔIt on the torque Tr is small. Therefore, it is also possible to adopt a configuration in which the speed gain Kr is set based only on the speed command value ω *.

先の図2の説明に戻り、n軸目標電流設定部30nは、n軸電流Inrの目標値であるn軸目標電流In*を設定する。本実施形態では、速度指令値ω*、電流振幅Iamp及びt軸電流Itrに基づいて、n軸目標電流In*を設定する。n軸目標電流In*の設定に電流振幅Iamp及びt軸電流Itrを用いるのは、図10に示すように、n軸目標電流In*がトルクTrに依存し、このトルクTrを電流振幅Iamp及びt軸電流Itrに基づいて把握できるためである。なお、n軸目標電流In*は、例えば、d軸電流を0とすることを条件として設定されればよい。また本実施形態において、n軸目標電流In*は、速度指令値ω*、電流振幅Iamp及びt軸電流Itrと関係付けられてn軸目標電流In*が規定されるマップを用いて設定される。ただし、この構成に限らず、例えば、速度指令値ω*、電流振幅Iamp及びt軸電流Itrと関係付けられてn軸目標電流In*が規定される数式を用いてn軸目標電流In*が設定されてもよい。   Referring back to FIG. 2, the n-axis target current setting unit 30n sets an n-axis target current In * that is a target value of the n-axis current Inr. In the present embodiment, the n-axis target current In * is set based on the speed command value ω *, the current amplitude I amp and the t-axis current Itr. The reason why the current amplitude I amp and the t axis current Itr are used to set the n axis target current In * depends on the torque Tr as shown in FIG. This is because it can be grasped based on the t-axis current Itr. The n-axis target current In * may be set, for example, on the condition that the d-axis current is zero. In the present embodiment, the n-axis target current In * is set using a map in which the n-axis target current In * is defined in association with the speed command value ω *, the current amplitude Iamp and the t-axis current Itr. . However, the present invention is not limited to this configuration. For example, the n-axis target current In * is determined using a formula that defines the n-axis target current In * in association with the speed command value ω *, the current amplitude Iamp and the t-axis current Itr. It may be set.

先の図2の説明に戻り、偏差算出部30pは、n軸目標電流In*からn軸電流Inrを減算することにより、n軸電流偏差ΔInを算出する。   Returning to the description of FIG. 2 above, the deviation calculation unit 30p calculates the n-axis current deviation ΔIn by subtracting the n-axis current Inr from the n-axis target current In *.

制御器30qは、n軸電流偏差ΔInを0にフィードバック制御するための操作量として、振幅補正値ΔVを算出する。本実施形態では、フィードバック制御として、比例積分制御を用いている。制御器30qにより算出された振幅補正値ΔVは、振幅補正部30cに入力される。   The controller 30 q calculates an amplitude correction value ΔV as an operation amount for feedback control of the n-axis current deviation ΔIn to zero. In this embodiment, proportional integral control is used as feedback control. The amplitude correction value ΔV calculated by the controller 30 q is input to the amplitude correction unit 30 c.

続いて図11を用いて、本実施形態の効果について説明する。図11には、本実施形態の効果と比較するために、従来技術の効果も合わせて示す。従来技術とは、速度指令値ω*の補正に有効電流成分であるδ軸電流の変化量を用いたものである。   Subsequently, the effect of the present embodiment will be described using FIG. FIG. 11 also shows the effect of the prior art in order to compare with the effect of the present embodiment. In the prior art, the amount of change in the δ-axis current, which is an effective current component, is used to correct the speed command value ω *.

図11には、高,低回転速度条件において、速度指令値ω*を所定回転速度Δω*(例えば10rad/sec)だけ変化させる例を示す。図11に示すように、本実施形態によれば、低回転速度条件において速度指令値ω*が所定回転速度Δω*だけ変化しても、モータジェネレータ10の電気角速度が速度指令値「ω*+Δω*」に追従し、位置センサレス制御を安定化できる。これに対し、従来技術では、低回転速度条件において速度指令値ω*が所定回転速度Δω*だけ変化すると、電気角速度が速度指令値「ω*+Δω*」から大きくずれて位置センサレス制御が不安定となる。その結果、脱調が発生する。   FIG. 11 shows an example in which the speed command value ω * is changed by a predetermined rotation speed Δω * (for example, 10 rad / sec) under high and low rotation speed conditions. As shown in FIG. 11, according to the present embodiment, even if the speed command value ω * changes by the predetermined rotation speed Δω * under the low rotation speed condition, the electric angular velocity of the motor generator 10 is the speed command value “ω * + Δω By following “*”, position sensorless control can be stabilized. On the other hand, in the prior art, when the speed command value ω * changes by the predetermined rotation speed Δω * under low rotation speed conditions, the electrical angular velocity largely deviates from the speed command value “ω * + Δω *” and position sensorless control becomes unstable. It becomes. As a result, a step out occurs.

低回転速度条件において、従来技術の位置センサレス制御が不安定となるのは、低回転速度条件においては、速度指令値ω*が変化しても、δ軸電流の変化量が小さいためである。これに対し、本実施形態の位置センサレス制御が安定化できるのは、低回転速度条件であっても、速度指令値ω*の変化に伴うt軸電流変化量ΔItが大きいためである。つまり本実施形態によれば、t軸電流変化量ΔItを用いることにより、速度指令値ω*の変化に伴う電流変化をとらえる感度を大きくでき、ひいては速度指令値ω*の補正量を適正に定めることができる。   The position sensorless control of the prior art becomes unstable under the low rotation speed condition because the amount of change in the δ-axis current is small even if the speed command value ω * changes under the low rotation speed condition. On the other hand, the position sensorless control of this embodiment can be stabilized because the t-axis current change amount ΔIt accompanying the change of the speed command value ω * is large even under the low rotation speed condition. That is, according to the present embodiment, by using the t-axis current change amount ΔIt, the sensitivity for capturing the current change accompanying the change of the speed command value ω * can be increased, and accordingly the correction amount of the speed command value ω * is properly determined. be able to.

なお、図11に示すように、高回転速度条件においては、本実施形態及び従来技術の効果の差は小さい。これは、高回転速度条件においては、本実施形態に係る規定角λが小さく設定され、本実施形態と従来技術とで速度指令値ω*の変化に伴う電流変化をとらえる感度が略等しくなるためである。   As shown in FIG. 11, under the high rotation speed condition, the difference between the effects of the present embodiment and the prior art is small. This is because, under high rotational speed conditions, the prescribed angle λ according to the present embodiment is set small, and the sensitivity for capturing the current change associated with the change in the speed command value ω * is substantially equal between the present embodiment and the prior art. It is.

以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。   According to the present embodiment described above, the following effects can be obtained.

速度指令値ω*の微小変化に伴ってモータジェネレータ10に流れる電流が微小変化する場合において、γδ座標系のγ,δ軸電流の軌跡として描かれた電流変化ベクトルΔIrと、δ軸とのなす角度である規定角λを、速度指令値ω*、電流振幅Iamp及びt軸電流Itrに基づいて設定した。この設定によれば、速度指令値ω*が変化した場合のt軸電流変化量ΔItを大きくできる。このため、t軸電流変化量ΔItに基づいて速度指令値ω*を適正に補正でき、モータジェネレータ10の回転速度制御を安定化できる。特に本実施形態では、電流変化ベクトルΔIrの大きさが最大となる点と原点Oとを通る軸線とδ軸とのなす角度を規定角λに設定することにより、回転速度制御をより安定化できる。   In the case where the current flowing through motor generator 10 undergoes a slight change with a slight change in speed command value ω *, the current change vector ΔIr drawn as a locus of the γ, δ axis current of the γδ coordinate system forms the δ axis. The specified angle λ, which is an angle, was set based on the speed command value ω *, the current amplitude I amp and the t-axis current Itr. According to this setting, it is possible to increase the t-axis current change amount ΔIt when the speed command value ω * changes. Therefore, the speed command value ω * can be properly corrected based on the t-axis current change amount ΔIt, and the rotational speed control of the motor generator 10 can be stabilized. In this embodiment, in particular, the rotational speed control can be further stabilized by setting the angle between the axis passing through the origin O and the point at which the magnitude of the current change vector ΔIr is maximum and the δ axis to the prescribed angle λ. .

n軸電流偏差ΔInを0にフィードバック制御するための操作量として、振幅補正値ΔVを算出し、振幅補正値ΔVを用いて振幅指令値V*を補正した。n軸はt軸と直交する座標軸であるため、n軸電流Inrは回転速度制御の干渉を受けにくい。このため、n軸電流Inrを振幅指令値V*の補正に用いることにより、速度指令値ω*が高速に変化する場合であっても、実際の電圧振幅と振幅指令値V*とのずれを迅速に補償できる。   As an operation amount for feedback control of the n-axis current deviation ΔIn to 0, an amplitude correction value ΔV is calculated, and the amplitude command value V * is corrected using the amplitude correction value ΔV. Since the n-axis is a coordinate axis orthogonal to the t-axis, the n-axis current Inr is not susceptible to interference of the rotational speed control. Therefore, by using the n-axis current Inr for correcting the amplitude command value V *, the deviation between the actual voltage amplitude and the amplitude command value V * can be obtained even when the speed command value ω * changes at high speed. You can compensate quickly.

(第2実施形態)
以下、第2実施形態について、上記第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、t軸電流変化量ΔItを用いて振幅指令値V*を補正する。
Second Embodiment
Hereinafter, the second embodiment will be described with reference to the drawings, focusing on the differences from the first embodiment. In the present embodiment, the amplitude command value V * is corrected using the t-axis current change amount ΔIt.

図12に、本実施形態に係る回転速度制御処理のブロック図を示す。なお図12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。また本実施形態では、制御器30qにより算出される振幅補正値を第1振幅補正値ΔV1と称すこととし、振幅補正部30cを第1振幅補正部30cと称すこととする。   FIG. 12 shows a block diagram of a rotational speed control process according to the present embodiment. In FIG. 12, the same processes as the processes shown in FIG. 2 are given the same reference numerals for the sake of convenience. Further, in the present embodiment, the amplitude correction value calculated by the controller 30 q is referred to as a first amplitude correction value ΔV1, and the amplitude correction unit 30 c is referred to as a first amplitude correction unit 30 c.

図12に示すように、電圧ゲイン乗算部30rは、t軸電流変化量ΔItに電圧ゲインKv(>0)を乗算することにより、第2振幅補正値ΔV2を算出する。ここで電圧ゲインKvは、上述した速度ゲインKrと同様に、速度指令値ω*が低いほど、大きく設定される。これは、先の図9と同様に、電気角速度ωが低いほど、t軸電流変化量ΔItが小さくなるためである。   As shown in FIG. 12, the voltage gain multiplication unit 30r calculates the second amplitude correction value ΔV2 by multiplying the t-axis current change amount ΔIt by the voltage gain Kv (> 0). Here, the voltage gain Kv is set larger as the speed command value ω * is lower, as in the case of the speed gain Kr described above. This is because the t-axis current change amount ΔIt decreases as the electrical angular velocity ω decreases, as in FIG. 9 described above.

ちなみに本実施形態では、さらに電流振幅Iamp及びt軸電流Itrも用いて電圧ゲインKvを設定する。この理由は、速度ゲインKrと同様である。この場合、電圧ゲインKvは、速度指令値ω*、電流振幅Iamp及びt軸電流Itrと関係付けられて電圧ゲインKvが規定されるマップ又は数式を用いて設定されればよい。   Incidentally, in the present embodiment, the voltage gain Kv is further set using the current amplitude I amp and the t-axis current Itr. The reason is the same as the velocity gain Kr. In this case, the voltage gain Kv may be set using a map or equation in which the voltage gain Kv is defined in association with the speed command value ω *, the current amplitude I amp and the t-axis current Itr.

なお、t軸電流変化量ΔItのトルクTrへの依存度は小さい。このため、速度指令値ω*のみに基づいて、電圧ゲインKvを設定する構成を採用することもできる。   The degree of dependence of the t-axis current change amount ΔIt on the torque Tr is small. Therefore, it is also possible to adopt a configuration in which the voltage gain Kv is set based only on the speed command value ω *.

第2振幅補正部30sは、第1振幅補正部30cから出力された補正振幅指令値Vcに第2振幅補正値ΔV2を加算して出力する。この出力値は、操作信号生成部30fにおいて、上記第1実施形態で説明した補正振幅指令値Vcの代わりに用いられる。   The second amplitude correction unit 30s adds the second amplitude correction value ΔV2 to the correction amplitude command value Vc output from the first amplitude correction unit 30c and outputs the result. The output value is used in the operation signal generation unit 30f instead of the corrected amplitude command value Vc described in the first embodiment.

t軸電流変化量ΔItを用いて振幅指令値V*を補正する構成は、モータジェネレータ10の負荷変動に対する回転速度制御の安定性を高めるために採用される。つまり、図13に示すように、負荷変動が発生した場合には、速度指令値ω*のみを補正したとしても、速度指令値ω*と実際の電気角速度との誤差が大きくなり、その結果脱調が発生する懸念がある。このため、t軸電流変化量ΔItを用いて、速度指令値ω*とともに振幅指令値V*を補正することにより、速度指令値ω*と実際の電気角速度との誤差を抑制し、回転速度制御を安定化させることができる。   The configuration for correcting the amplitude command value V * using the t-axis current change amount ΔIt is employed to improve the stability of the rotational speed control with respect to the load fluctuation of the motor generator 10. That is, as shown in FIG. 13, when load fluctuation occurs, even if only speed command value ω * is corrected, the error between speed command value ω * and the actual electrical angular velocity becomes large, and as a result There is a concern that a problem may occur. Therefore, by correcting the amplitude command value V * together with the speed command value ω * using the t-axis current change amount ΔIt, the error between the speed command value ω * and the actual electrical angular velocity is suppressed, and the rotational speed control Can be stabilized.

さらに、t軸電流変化量ΔItを用いることにより、モータジェネレータ10の駆動条件によらず速度変化に対する感度を大きくできるため、回転速度制御をいっそう安定化できる。   Furthermore, by using the t-axis current change amount ΔIt, the sensitivity to the speed change can be increased regardless of the drive condition of the motor generator 10, so that the rotational speed control can be further stabilized.

(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)
The above embodiments may be modified as follows.

・上記各実施形態では、γδ座標系において電流変化ベクトルΔIrの大きさが最大となる点と原点Oとを通る軸線とδ軸とのなす角度を規定角λとして設定したがこれに限らない(図14(a)参照)。電流変化ベクトルΔIrの大きさが最大となる点を選択しなくても、速度指令値ω*の変化時におけるt軸電流変化量ΔItの絶対値が、δ軸とt軸とが一致すると仮定したときにおけるt軸電流変化量ΔItの絶対値である閾値Ith(図14(b)参照)よりも大きくなるように、規定角λを設定してもよい。ただし、t軸電流変化量ΔItの絶対値が大きいほど、回転速度制御が安定化する。ここで、t軸電流変化量ΔItの絶対値が閾値Ithよりも大きくなる規定角λの範囲を図14(d)に示し、この範囲における規定角λの設定手法の一例を図14(c)に示す。なお、図14(d)において、規定角λをΔIt<0となる範囲に設定する場合は、規定角λをΔIt>0となる範囲に設定する場合に対して速度ゲインKrの正負を反転させる必要がある。   In the above embodiments, the angle between the axis passing through the origin O and the point at which the magnitude of the current change vector ΔIr is maximum in the γδ coordinate system and the δ axis is set as the defined angle λ (not limited to this) 14 (a)). It was assumed that the absolute value of the t-axis current change amount ΔIt at the time of change of the speed command value ω * matches the δ-axis and the t-axis even without selecting the point where the magnitude of the current change vector ΔIr becomes maximum. The prescribed angle λ may be set to be larger than a threshold value Ith (see FIG. 14B) which is an absolute value of the t-axis current change amount ΔIt at that time. However, as the absolute value of the t-axis current change amount ΔIt is larger, the rotational speed control is stabilized. Here, a range of the prescribed angle λ in which the absolute value of the t-axis current change amount ΔIt is larger than the threshold Ith is shown in FIG. 14D, and an example of a method of setting the prescribed angle λ in this range is shown in FIG. Shown in. In FIG. 14 (d), when the prescribed angle λ is set in the range of ΔIt <0, the positive and negative of the speed gain Kr is reversed as compared with the case of setting the prescribed angle λ in the range of ΔIt> 0. There is a need.

・上記各実施形態において、モータジェネレータ10の負荷としてのトルク推定値又はトルク検出値を取得するトルク取得部を備え、トルク取得部により取得されたトルクと、速度指令値ω*とに基づいて、規定角λ、速度ゲインKr、n軸目標電流In*、及び電圧ゲインKvを設定してもよい。また上記各実施形態において、モータジェネレータ10が正トルク又は負トルクのいずれかで使用されることが前提である場合、規定角λ等の設定に用いるパラメータからt軸電流Itrを除外してもよい。   In each of the above-described embodiments, the torque acquiring unit is provided to acquire the torque estimated value or the torque detected value as the load of the motor generator 10, and based on the torque acquired by the torque acquiring unit and the speed command value ω * The prescribed angle λ, the velocity gain Kr, the n-axis target current In *, and the voltage gain Kv may be set. In the above embodiments, when it is premised that the motor generator 10 is used with either positive torque or negative torque, the t-axis current Itr may be excluded from the parameters used for setting the prescribed angle λ or the like. .

・上記各実施形態において、モータジェネレータ10の抵抗R、インダクタンスLa及び逆起電力係数Keのうち、一部であってかつ少なくとも1つに基づいて規定角λを設定してもよい。   In each of the above embodiments, the prescribed angle λ may be set based on at least one of the resistance R, the inductance La, and the back electromotive force coefficient Ke of the motor generator 10.

・上記各実施形態において、γδ座標系におけるγ軸電流及びδ軸電流のうち少なくとも一方をさらに用いて規定角λを設定してもよい。この場合、V相電流センサ23V及びW相電流センサ23Wの検出値と、電気角θvとに基づいて、γδ座標系におけるγ,δ軸電流を算出し、算出したγ,δ軸電流にローパスフィルタ処理を施したものを規定角λの設定に用いればよい。   In each of the above embodiments, at least one of the γ-axis current and the δ-axis current in the γδ coordinate system may be used to set the defined angle λ. In this case, the γ and δ axis currents in the γδ coordinate system are calculated based on the detection values of the V phase current sensor 23V and the W phase current sensor 23W and the electrical angle θv, and the calculated γ and δ axis currents are low pass filters. What has been processed may be used for setting the prescribed angle λ.

・上記各実施形態において、規定角λの設定に用いるパラメータからモータジェネレータ10のトルクTrを除外し、規定角λの設定処理を簡素化してもよい。具体的には例えば、図15(a)に実線にて示すように、代表的な1つのトルク条件に対応する規定角λを速度指令値ω*に基づいて設定してもよい。この場合であっても、図15(b)に示すように、例えばモータジェネレータ10の所定の駆動条件において、簡素化後においても回転速度制御の安定性を維持できる。   In each of the above embodiments, the torque Tr of the motor generator 10 may be excluded from the parameters used to set the prescribed angle λ, and the process of setting the prescribed angle λ may be simplified. Specifically, for example, as indicated by a solid line in FIG. 15A, the prescribed angle λ corresponding to one representative torque condition may be set based on the speed command value ω *. Even in this case, as shown in FIG. 15B, for example, under predetermined driving conditions of the motor generator 10, stability of rotational speed control can be maintained even after simplification.

また、簡素化手法としては、例えば、図16(a)に実線にて示すように、速度指令値ω*毎に代表的なトルク条件に対応する規定角λを選択するものであってもよい。この場合であっても、図16(b)に示すように、簡素化後においても回転速度制御の安定性を維持できる。   Further, as a simplification method, for example, as indicated by a solid line in FIG. 16A, a prescribed angle λ corresponding to a representative torque condition may be selected for each speed command value ω *. . Even in this case, as shown in FIG. 16 (b), the stability of the rotational speed control can be maintained even after the simplification.

さらに、簡素化手法としては、例えば、図17(a)に示すように、規定角λを固定値に設定するものであってもよい。この場合であっても、図17(b)に実線にて示すように、簡素化後においても、従来技術で脱調が発生する駆動条件において、従来技術よりも回転速度制御の安定性を高めることはできる。   Furthermore, as a simplification method, for example, as shown in FIG. 17A, the prescribed angle λ may be set to a fixed value. Even in this case, as shown by the solid line in FIG. 17 (b), even after the simplification, the stability of the rotational speed control is improved more than that of the prior art under the drive condition where the step out occurs in the prior art. I can do it.

・上記第1実施形態では、速度指令値ω*が高いほど、規定角λを連続的に低く設定したがこれに限らない。例えば、速度指令値ω*が高いほど、規定角λを段階的に低く設定してもよい。この場合、例えば、制御を簡素にすることを目的として、速度指令値ω*が閾値を超えるか否かで規定角λを2段階に設定してもよい。なお、速度ゲインKr及び電圧ゲインKvについても同様である。   In the first embodiment, as the speed command value ω * is higher, the defined angle λ is continuously set lower, but the invention is not limited thereto. For example, the prescribed angle λ may be set stepwise lower as the speed command value ω * is higher. In this case, for example, in order to simplify the control, the prescribed angle λ may be set in two stages depending on whether the speed command value ω * exceeds a threshold. The same applies to the velocity gain Kr and the voltage gain Kv.

・上記各実施形態では、t軸電流変化量ΔItに速度ゲインKrを乗算することにより速度補正値Δωを算出したがこれに限らない。例えば、t軸電流変化量ΔItに補正量Qrを加算することにより速度補正値Δωを算出してもよい。ここで補正量Qrは、速度指令値ω*が低いほど、大きく設定されればよい。   In the above embodiments, the speed correction value Δω is calculated by multiplying the t-axis current change amount ΔIt by the speed gain Kr, but the present invention is not limited to this. For example, the speed correction value Δω may be calculated by adding the correction amount Qr to the t-axis current change amount ΔIt. Here, the correction amount Qr may be set larger as the speed command value ω * is lower.

・上記第2実施形態では、t軸電流変化量ΔItに電圧ゲインKvを乗算することにより第2振幅補正値ΔV2を算出したがこれに限らない。例えば、t軸電流変化量ΔItに補正量Qvを加算することにより第2振幅補正値ΔV2を算出してもよい。ここで補正量Qvは、速度指令値ω*が低いほど、大きく設定されればよい。   In the second embodiment, the second amplitude correction value ΔV2 is calculated by multiplying the t-axis current change amount ΔIt by the voltage gain Kv, but the present invention is not limited to this. For example, the second amplitude correction value ΔV2 may be calculated by adding the correction amount Qv to the t-axis current change amount ΔIt. Here, the correction amount Qv may be set larger as the speed command value ω * is lower.

・モータジェネレータとしては、非突極機に限らず、突極機であってもよい。非突極機における規定角λを図5に示したが、突極機も非突極機と同様に、規定角λは負荷および回転角度に依存しており、速度指令値ω*が低いほど、規定角λを大きく設定する。また、モータジェネレータとしては、車載の電動ファン用モータに限らず、例えば、電気自動車やハイブリッド車に搭載される車載主機としてのモータジェネレータであってもよい。   The motor generator is not limited to the non salient pole machine, and may be a salient pole machine. Although the prescribed angle λ in the non-salicy pole machine is shown in FIG. 5, the prescribed angle λ depends on the load and the rotation angle as in the non-salient pole machine, and the lower the speed command value ω * is, , Set the prescribed angle λ large. Further, the motor generator is not limited to the motor for the motor-driven fan, and may be, for example, a motor generator as a vehicle-mounted main unit mounted on an electric vehicle or a hybrid vehicle.

上記第1,第2実施形態では、モータジェネレータに流れる各相電流を複数の電流センサにより検出したがこれに限らない。例えば、インバータ母線を流れる電流を単一の電流センサあるいはシャント抵抗を用いて検出し、母線電流をもとに各相電流を推定してもよい。   In the first and second embodiments, each phase current flowing to the motor generator is detected by a plurality of current sensors, but the present invention is not limited to this. For example, the current flowing through the inverter bus may be detected using a single current sensor or a shunt resistor, and each phase current may be estimated based on the bus current.

上記第1,第2実施形態では、インバータ直流電圧を電圧センサにより検出したがこれに限らない。例えば、直流電圧の変化量は小さいものとして直流電圧検出値を固定値に設定し、電圧センサを省略してもよい。   Although the inverter DC voltage is detected by the voltage sensor in the first and second embodiments, the invention is not limited to this. For example, the DC voltage detection value may be set to a fixed value with the amount of change of the DC voltage being small, and the voltage sensor may be omitted.

上記第2実施形態では、t軸電流変化量ΔItを用いて振幅指令値V*を補正したがこれに限らない。例えば、t軸電流Itrを用いて振幅指令値V*を補正してもよい。t軸電流変化量ΔItの代わりにt軸電流Itrを用いると、過渡状態において発生した第2振幅補正値ΔV2が定常状態において残留するが、残留した第2振幅補正値ΔV2と、n軸電流Inrをフィードバック制御するための第1振幅補正値ΔV1とが打ち消しあう。このため、t軸電流変化量ΔItの代わりにt軸電流Itrを用いても、同等の制御結果を得ることができる。   In the second embodiment, the amplitude command value V * is corrected using the t-axis current change amount ΔIt, but the present invention is not limited to this. For example, the amplitude command value V * may be corrected using the t-axis current Itr. When t-axis current Itr is used instead of t-axis current change amount ΔIt, the second amplitude correction value ΔV2 generated in the transient state remains in the steady state, but the remaining second amplitude correction value ΔV2 and the n-axis current Inr And the first amplitude correction value ΔV1 for performing feedback control. Therefore, even if the t-axis current Itr is used instead of the t-axis current change amount ΔIt, an equivalent control result can be obtained.

上記第2実施形態において、f/V変換部30bを省略してもよい。t軸電流変化量ΔItを用いて振幅指令値V*を補正することで回転速度制御がいっそう安定化されているため、f/V変換部30bを省略しても安定した回転速度制御が可能である。   In the second embodiment, the f / V converter 30b may be omitted. Since rotational speed control is further stabilized by correcting amplitude command value V * using t-axis current change amount ΔIt, stable rotational speed control is possible even if f / V conversion unit 30b is omitted. is there.

10…モータジェネレータ、20…インバータ、30…制御装置。   10: Motor generator, 20: Inverter, 30: Control device.

Claims (10)

回転電機(10)の回転速度を速度指令値に制御する回転電機の制御装置において、
前記回転電機に印加される電圧ベクトルの方向に延びる座標軸がδ軸として定義され、δ軸と直交する方向に延びる座標軸がγ軸として定義され、δ軸から規定角(λ)ずれた座標軸がt軸として定義されており、
前記速度指令値に基づいて、前記電圧ベクトルの大きさである電圧振幅を設定する電圧振幅設定部と、
前記速度指令値の変化に伴って前記回転電機に流れる電流が変化する場合において、その電流変化量のt軸成分の絶対値が、δ軸とt軸とが一致すると仮定したときにおける前記電流変化量のt軸成分の絶対値よりも大きくなるように、前記規定角を設定する角度設定部と、
前記角度設定部により設定された前記規定角、及び前記回転電機に流れる電流の検出値に基づいて、前記電流変化量のt軸成分を算出する電流変化量算出部と、
前記電流変化量のt軸成分に基づいて、前記速度指令値を補正した補正速度値を算出する速度補正部と、
前記補正速度値の積分値、及び前記電圧振幅に基づいて、前記回転電機の回転速度を前記速度指令値に制御する制御部と、を備えることを特徴とする回転電機の制御装置。
In a control device for a rotating electrical machine that controls the rotational speed of the rotating electrical machine (10) to a speed command value,
A coordinate axis extending in the direction of a voltage vector applied to the rotating electrical machine is defined as a δ axis, a coordinate axis extending in a direction orthogonal to the δ axis is defined as a γ axis, and a coordinate axis displaced from the δ axis by a prescribed angle (λ) is t Defined as an axis,
A voltage amplitude setting unit configured to set a voltage amplitude that is a magnitude of the voltage vector based on the speed command value;
When the current flowing through the rotating electrical machine changes with the change of the speed command value, the current change under the assumption that the absolute value of the t-axis component of the current change amount matches the δ axis and the t axis An angle setting unit configured to set the specified angle so as to be larger than an absolute value of a t-axis component of the amount;
A current change amount calculation unit that calculates a t-axis component of the current change amount based on the defined angle set by the angle setting unit and the detected value of the current flowing through the rotating electrical machine;
A speed correction unit that calculates a corrected speed value obtained by correcting the speed command value based on the t-axis component of the current change amount;
And a controller configured to control the rotational speed of the rotating electric machine to the speed command value based on the integral value of the correction speed value and the voltage amplitude.
前記角度設定部は、前記速度指令値の変化に伴って前記回転電機に流れる電流が変化する場合において、その電流変化を表す電流変化ベクトルとδ軸とのなす角度に前記規定角を設定する請求項1に記載の回転電機の制御装置。   The angle setting unit sets the defined angle to an angle formed by a current change vector representing a change in current when the current flowing through the rotating electrical machine changes in accordance with a change in the speed command value. The control apparatus of the rotary electric machine of Claim 1. 前記角度設定部は、前記回転電機の回転速度が低い場合、前記回転速度が高い場合よりも前記規定角を大きく設定する請求項1又は2に記載の回転電機の制御装置。   The control device for a rotating electrical machine according to claim 1, wherein the angle setting unit sets the prescribed angle larger when the rotational speed of the rotating electrical machine is low than when the rotational speed is high. 前記角度設定部は、前記回転電機の負荷に基づいて、前記規定角を設定する請求項1〜3のいずれか1項に記載の回転電機の制御装置。   The control device for a rotating electrical machine according to any one of claims 1 to 3, wherein the angle setting unit sets the prescribed angle based on a load of the rotating electrical machine. 前記角度設定部は、前記回転電機の抵抗、前記回転電機のインダクタンス及び前記回転電機の逆起電力係数のうち少なくとも1つに基づいて前記規定角を設定する請求項1〜4のいずれか1項に記載の回転電機の制御装置。   The said angle setting part sets the said prescription | regulation angle based on at least one among the resistance of the said rotary electric machine, the inductance of the said rotary electric machine, and the counter electromotive force coefficient of the said rotary electric machine. The control apparatus of the rotary electric machine as described in. 前記規定角は、0度から90度までの電気角範囲内に設定されている請求項1〜5のいずれか1項に記載の回転電機の制御装置。   The control device for a rotating electrical machine according to any one of claims 1 to 5, wherein the prescribed angle is set within an electrical angle range of 0 degrees to 90 degrees. 前記速度補正部は、前記電流変化量のt軸成分と速度ゲインとの乗算値、及び前記速度指令値に基づいて、前記補正速度値を算出し、
前記回転電機の回転速度が低い場合、前記回転速度が高い場合よりも前記速度ゲインを大きく設定する速度ゲイン設定部を備える請求項1〜6のいずれか1項に記載の回転電機の制御装置。
The speed correction unit calculates the corrected speed value based on a product of a t-axis component of the current change amount and a speed gain, and the speed command value.
The control device for a rotating electrical machine according to any one of claims 1 to 6, further comprising a speed gain setting unit configured to set the speed gain larger when the rotational speed of the rotating electrical machine is low than when the rotational speed is high.
t軸と直交する方向に延びる座標軸がn軸として定義されており、
前記回転電機に流れる電流の検出値に基づいて、前記回転電機に流れる電流のn軸成分を算出するn軸電流算出部と、
前記制御部において用いられる前記電圧振幅を、前記n軸電流算出部により算出されたn軸成分がその目標値となるように補正する振幅補正部と、を備える請求項1〜7のいずれか1項に記載の回転電機の制御装置。
A coordinate axis extending in a direction orthogonal to the t axis is defined as an n axis,
An n-axis current calculation unit that calculates an n-axis component of the current flowing through the rotating electrical machine based on the detected value of the current flowing through the rotating electrical machine;
The amplitude correction part which corrects the said voltage amplitude used in the said control part so that the n-axis component calculated by the said n-axis current calculation part becomes the target value. The control apparatus of the rotary electric machine as described in a term.
前記振幅補正部は、前記制御部において用いられる前記電圧振幅を、前記電流変化量のt軸成分に基づいてさらに補正する請求項8に記載の回転電機の制御装置。   The control device according to claim 8, wherein the amplitude correction unit further corrects the voltage amplitude used in the control unit based on a t-axis component of the current change amount. 前記振幅補正部は、前記制御部において用いられる前記電圧振幅を、前記電流変化量のt軸成分と電圧ゲインとの乗算値に基づいて補正し、
前記回転電機の回転速度が低い場合、前記回転速度が高い場合よりも前記電圧ゲインを大きく設定する電圧ゲイン設定部を備える請求項9に記載の回転電機の制御装置。
The amplitude correction unit corrects the voltage amplitude used in the control unit based on a product of a t-axis component of the current change amount and a voltage gain.
The control device for a rotating electrical machine according to claim 9, further comprising: a voltage gain setting unit that sets the voltage gain larger when the rotational speed of the rotating electrical machine is low than when the rotational speed is high.
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