JP6998717B2 - Variable magnetic force motor control method and control device - Google Patents

Variable magnetic force motor control method and control device Download PDF

Info

Publication number
JP6998717B2
JP6998717B2 JP2017191244A JP2017191244A JP6998717B2 JP 6998717 B2 JP6998717 B2 JP 6998717B2 JP 2017191244 A JP2017191244 A JP 2017191244A JP 2017191244 A JP2017191244 A JP 2017191244A JP 6998717 B2 JP6998717 B2 JP 6998717B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
control
magnetic force
magnetic flux
force motor
flux vector
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2017191244A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2019068598A (en
Inventor
健介 佐々木
崇 加藤
勉 谷本
透 松浦
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Renault SAS
Original Assignee
Renault SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Renault SAS filed Critical Renault SAS
Priority to JP2017191244A priority Critical patent/JP6998717B2/en
Publication of JP2019068598A publication Critical patent/JP2019068598A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6998717B2 publication Critical patent/JP6998717B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Description

本発明は、可変磁力モータの制御方法および制御装置に関する。 The present invention relates to a control method and a control device for a variable magnetic force motor.

従来、インバータから固定子巻線に供給される磁化電流によって永久磁石の磁力を変化させる可変磁束(可変磁力)モータの駆動システムが知られている(特許文献1参照)。この駆動システムは、直流電圧を昇圧する昇圧回路を有しており、これを着磁制御時に動作させ、昇圧した電圧をインバータに入力することで着磁制御時の電圧不足を補償している。また、可変磁力モータは、車両の運転状態に応じて永久磁石の磁力を変化させることにより、駆動時の損失を低減させて、モータ効率を向上させることができるという特性を有している。 Conventionally, a drive system for a variable magnetic flux (variable magnetic flux) motor that changes the magnetic force of a permanent magnet by a magnetization current supplied from an inverter to a stator winding is known (see Patent Document 1). This drive system has a booster circuit that boosts the DC voltage, which is operated during magnetism control, and the boosted voltage is input to the inverter to compensate for the voltage shortage during magnetism control. Further, the variable magnetic force motor has a characteristic that the loss at the time of driving can be reduced and the motor efficiency can be improved by changing the magnetic force of the permanent magnet according to the operating state of the vehicle.

特開2007-240833号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2007-240833

しかしながら、上記の昇圧回路は、着磁制御時以外においてその動作を停止している際に、昇圧回路を構成する素子が電力を消費することによる損失が発生する。このため、可変磁力モータの特性による駆動時の損失低減代が相殺され、結果として駆動システム全体としての効率が向上しないという課題がある。 However, when the operation of the booster circuit is stopped except during magnetization control, a loss occurs due to the consumption of electric power by the elements constituting the booster circuit. Therefore, there is a problem that the loss reduction margin at the time of driving due to the characteristics of the variable magnetic force motor is offset, and as a result, the efficiency of the driving system as a whole is not improved.

本発明は、着減磁制御時に要する電圧を抑制し、追加の昇圧回路を不要とすることでシステム全体の効率の改善を図るとともに、着減磁制御完了後のトルク応答性を改善することができる可変磁力モータの制御方法を提供することを目的とする。 The present invention suppresses the voltage required for demagnetization control and eliminates the need for an additional booster circuit to improve the efficiency of the entire system and improve the torque response after the demagnetization control is completed. It is an object of the present invention to provide a control method of a variable magnetic force motor which can be performed.

本発明による可変磁力モータの制御方法は、駆動中に永久磁石の磁力を変化させる可変磁力モータの制御方法であって、可変磁力モータに供給される電流をフィードバックする電流フィードバックPI制御により走行要求に基づいて設定される目標トルクを出力するように当該可変磁力モータを制御するPI制御ステップと、当該目標トルクと同等のトルクを出力する指令鎖交磁束ベクトルを算出して、フィードフォワード制御により指令鎖交磁束ベクトルを実現するように可変磁力モータを制御するフィードフォワード制御ステップと、を含む。そして、PI制御ステップとフィードフォワード制御ステップとを可変磁力モータの運転状態に応じて切り替える。ここでいう運転状態は、目標トルクを出力させる負荷動作制御が実行される状態と、永久磁石の磁力を変化させる着減磁制御が実行される状態とを含み、着減磁制御が実行される際にはフィードフォワード制御ステップに切り替え、着減磁制御が完了して負荷動作制御が実行される際にはPI制御ステップに切り替える。永久磁石が目標着減磁量に達した状態で目標トルクを出力する目標鎖交磁束ベクトルを算出し、後述する式(1)を用いて指令鎖交磁束ベクトルを算出し、フィードフォワード制御ステップにおいて、目標着減磁量を達成する着減磁を完了させた後に、指令鎖交磁束ベクトルを実現するように前記可変磁力モータを制御する。 The control method of the variable magnetic force motor according to the present invention is a control method of the variable magnetic force motor that changes the magnetic force of the permanent magnet during driving, and the current feedback PI control that feeds back the current supplied to the variable magnetic force motor is used to meet the driving requirement. The PI control step that controls the variable magnetic force motor so as to output the target torque set based on this, and the command interlinkage magnetic flux vector that outputs the torque equivalent to the target torque are calculated, and the command chain is controlled by feedback. Includes a feedback control step, which controls the variable magnetic force motor to realize an AC magnetic flux vector. Then, the PI control step and the feedforward control step are switched according to the operating state of the variable magnetic force motor. The operating state referred to here includes a state in which load operation control for outputting a target torque is executed and a state in which demagnetization control for changing the magnetic force of a permanent magnet is executed, and demagnetization control is executed. At that time, the step is switched to the feedforward control step, and when the demagnetization control is completed and the load operation control is executed, the step is switched to the PI control step. The target interlinkage magnetic flux vector that outputs the target torque when the permanent magnet reaches the target demagnetization amount is calculated, the command interlinkage magnetic flux vector is calculated using the equation (1) described later, and in the feed forward control step. After completing the demagnetization to achieve the target demagnetization amount, the variable magnetic force motor is controlled so as to realize the command interlinkage magnetic flux vector.

本発明によれば、PI制御ステップとフィードフォワード制御ステップとを運転状態に応じて切り替えることで着減磁制御に要する電圧を抑制することができるので、追加の昇圧回路を不要とし、システム全体の効率改善を図ることができる。また、PI制御ステップおよびフィードフォワード制御ステップが同等のトルクを出力するように制御されるので、着減磁制御完了後のトルク応答性を改善することができる。 According to the present invention, the voltage required for demagnetization control can be suppressed by switching between the PI control step and the feedforward control step according to the operating state, so that an additional booster circuit is not required and the entire system can be used. Efficiency can be improved. Further, since the PI control step and the feedforward control step are controlled so as to output the same torque, the torque response after the completion of the demagnetization control can be improved.

図1は、第1実施形態の可変磁力モータの制御装置の構成例を示す制御ブロック図である。FIG. 1 is a control block diagram showing a configuration example of a control device for a variable magnetic force motor according to the first embodiment. 図2は、第1実施形態において可変磁力モータを制御する際のαβ座標上の鎖交磁束ベクトルを模式的に表した図である。FIG. 2 is a diagram schematically showing an interlinkage magnetic flux vector on αβ coordinates when controlling a variable magnetic force motor in the first embodiment. 図3は、電流FB制御器の構成例を示す制御ブロック図である。FIG. 3 is a control block diagram showing a configuration example of the current FB controller. 図4は、電流FB制御器の他の構成例を示す制御ブロック図である。FIG. 4 is a control block diagram showing another configuration example of the current FB controller. 図5は、第2実施形態において、可変磁力モータが鎖交磁束ベクトル制御される際のdq座標系における動作点の軌跡を表した模式図である。FIG. 5 is a schematic diagram showing the loci of operating points in the dq coordinate system when the variable magnetic force motor is controlled by the interlinkage magnetic flux vector in the second embodiment. 図6は、第3実施形態において可変磁力モータを制御する際のαβ座標上の鎖交磁束ベクトルを模式的に表した図である。FIG. 6 is a diagram schematically showing the interlinkage magnetic flux vector on the αβ coordinates when controlling the variable magnetic force motor in the third embodiment. 図7は、dq座標系における中間鎖交磁束ベクトルを説明するための図である。FIG. 7 is a diagram for explaining an intermediate interlinkage magnetic flux vector in the dq coordinate system.

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

[第1実施形態]
図1は、本発明の第1実施形態に係る可変磁力モータの制御装置100の構成例を示す制御ブロック図である。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a control block diagram showing a configuration example of a control device 100 for a variable magnetic force motor according to the first embodiment of the present invention.

可変磁力モータの制御装置100(以下「モータ制御装置100」と称する)は、可変磁力モータ6を駆動するとともに、可変磁力モータ6が備える永久磁石の着減磁を制御する。モータ制御装置100は、例えば、可変磁力モータ6を備えるハイブリッド車両や電気自動車などに搭載される。 The variable magnetic force motor control device 100 (hereinafter referred to as “motor control device 100”) drives the variable magnetic force motor 6 and controls the demagnetization of the permanent magnet included in the variable magnetic force motor 6. The motor control device 100 is mounted on, for example, a hybrid vehicle or an electric vehicle equipped with a variable magnetic force motor 6.

本実施形態のモータ制御装置100は、ベクトル制御器1と、電流フィードバック制御器20と、dq軸/UVW相変換器3と、切替器4と、PWM電圧インバータ5と、UVW相/dq軸変換器7と、磁束オブザーバ8と、鎖交磁束フィードフォワード制御器10とを含む。本実施形態のモータ制御装置の制御対象は可変磁力モータ6である。 The motor control device 100 of the present embodiment includes a vector controller 1, a current feedback controller 20, a dq axis / UVW phase converter 3, a switch 4, a PWM voltage inverter 5, and a UVW phase / dq axis conversion. It includes a device 7, a magnetic flux observer 8, and an interlinkage magnetic flux feed forward controller 10. The control target of the motor control device of this embodiment is the variable magnetic force motor 6.

モータ制御装置100は、1個、又は複数のコントローラにより構成される。コントローラは、例えば、中央演算装置(CPU)、読み出し専用メモリ(ROM)、ランダムアクセスメモリ(RAM)、および、入出力インタフェース(I/Oインタフェース)から構成される。モータ制御装置100を構成するコントローラは、以下に説明する各機能を実現するようにプログラムされている。 The motor control device 100 is composed of one or a plurality of controllers. The controller is composed of, for example, a central processing unit (CPU), a read-only memory (ROM), a random access memory (RAM), and an input / output interface (I / O interface). The controller constituting the motor control device 100 is programmed to realize each function described below.

モータ制御装置100の制御対象である可変磁力モータ6(以下単に「モータ6」と呼ぶ)は、固定子巻線を有する固定子と、永久磁石を埋め込んだ回転子とにより構成される可変磁力モータである。回転子に埋め込まれた永久磁石は、モータ6が回転動作(駆動)しているときに固定子巻線を流れる電流により形成される磁界によってその磁力を変化させることができる特性を有している。すなわち、可変磁力モータ6が備える永久磁石は、モータ6の巻線に流れる電流によって着磁或いは減磁がなされ、その残留磁束密度が変化するものである。なお、このような特性を持つ永久磁石は低保磁力磁石とも呼ばれ、その保磁力は、一般的なIPM(Interior Permanent Magnet)モータで用いられる永久磁石(高保磁力磁石)の保持力の1/5程度である。 The variable magnetic force motor 6 (hereinafter, simply referred to as “motor 6”) to be controlled by the motor control device 100 is a variable magnetic force motor composed of a stator having a stator winding and a rotor having a permanent magnet embedded therein. Is. The permanent magnet embedded in the rotor has the property that its magnetic force can be changed by the magnetic field formed by the current flowing through the stator winding when the motor 6 is rotating (driving). .. That is, the permanent magnet included in the variable magnetic force motor 6 is magnetized or demagnetized by the current flowing in the winding of the motor 6, and its residual magnetic flux density changes. Permanent magnets with such characteristics are also called low coercive magnets, and the coercive force is 1 / of the holding power of permanent magnets (high coercive magnets) used in general IPM (Interior Permanent Magnet) motors. It is about 5.

本実施形態のモータ6は、U相、V相及びW相の各相の固定子巻線に交流電流iu、iv、iwが供給されることによって駆動する。モータ6には、不図示の回転子位置検出器が備えられている。この回転子位置検出器がモータ6の回転子の位置を所定の周期で検出することにより、回転子の電気角(ロータ位相)θが算出される。算出されたロータ位相θは、UVW相/dq軸変換器7と、鎖交磁束フィードフォワード制御器10とに出力される。なお、回転子位置検出器は、例えばレゾルバやエンコーダである。 The motor 6 of the present embodiment is driven by supplying AC currents iu, iv, and iwa to the stator windings of each of the U-phase, V-phase, and W-phase. The motor 6 is provided with a rotor position detector (not shown). The rotor position detector detects the position of the rotor of the motor 6 at a predetermined cycle, so that the electric angle (rotor phase) θ of the rotor is calculated. The calculated rotor phase θ is output to the UVW phase / dq axis converter 7 and the interlinkage magnetic flux feedforward controller 10. The rotor position detector is, for example, a resolver or an encoder.

また、モータ制御装置100は、不図示の回転速度演算器を備え、所定の周期で取得されるロータ位相θの単位時間当たりの変化量からモータ6のロータ回転速度ωを算出する。算出されたロータ回転速度ωは、ベクトル制御器1、磁束オブザーバ8、及び鎖交磁束フィードフォワード制御器10に出力される。 Further, the motor control device 100 includes a rotation speed calculator (not shown), and calculates the rotor rotation speed ω of the motor 6 from the amount of change in the rotor phase θ acquired in a predetermined cycle per unit time. The calculated rotor rotation speed ω is output to the vector controller 1, the magnetic flux observer 8, and the interlinkage magnetic flux feedforward controller 10.

ベクトル制御器1は、不図示のコントローラ、あるいはモータ制御装置100が有する不図示の機能部から、モータ6の駆動力を決定するトルク指令値T*を取得する。不図示のコントローラにおいては、車両の運転状態に応じてトルク指令値T*が算出される。例えば、車両に設けられたアクセルペダルの踏み込み量が大きくなるほど、ベクトル制御器1に出力されるトルク指令値T*は大きくなる。すなわち、トルク指令値T*は、ドライバの走行要求に基づき決定される目標トルクである。なお、以下では、可変磁力モータ6に当該目標トルクを達成させるための制御を「負荷動作制御」と称し、負荷動作制御による制御区間における可変磁力モータ6の運転状態を「第1運転状態」と称する。 The vector controller 1 acquires a torque command value T * that determines the driving force of the motor 6 from a controller (not shown) or a functional unit (not shown) of the motor control device 100. In the controller (not shown), the torque command value T * is calculated according to the driving state of the vehicle. For example, as the amount of depression of the accelerator pedal provided on the vehicle increases, the torque command value T * output to the vector controller 1 increases. That is, the torque command value T * is a target torque determined based on the driving request of the driver. In the following, the control for causing the variable magnetic force motor 6 to achieve the target torque is referred to as "load operation control", and the operating state of the variable magnetic force motor 6 in the control section by the load operation control is referred to as "first operating state". Refer to.

ベクトル制御器1は、トルク指令値T*と、ロータ回転速度ωとに基づいて、モータ6に供給される電流の電流ベクトルを表すd軸電流指令値id*およびq軸電流指令値iq*を演算する。本実施形態では、ベクトル制御器1は、モータ6のトルク指令値T*及びロータ回転速度ωで特定される運転点ごとに、d軸電流指令値及びq軸電流指令値を互いに対応付けたベクトル制御マップを予め記憶している。このベクトル制御マップは、実験データ等により適宜設定される。 The vector controller 1 sets the d-axis current command value id * and the q-axis current command value iq * representing the current vector of the current supplied to the motor 6 based on the torque command value T * and the rotor rotation speed ω. Calculate. In the present embodiment, the vector controller 1 is a vector in which a d-axis current command value and a q-axis current command value are associated with each other for each operating point specified by the torque command value T * of the motor 6 and the rotor rotation speed ω. The control map is stored in advance. This vector control map is appropriately set according to experimental data and the like.

そして、ベクトル制御器1は、モータ6に対するトルク指令値T*と、ロータ回転速度ωとを取得すると、ベクトル制御マップを参照し、トルク指令値T*及びロータ回転速度ωで特定された運転点に対応付けられたd軸電流指令値id*及びq軸電流指令値iq*を算出して、電流フィードバック制御器20に出力する。なお、本明細書では、モータ6に供給される電流のd軸成分及びq軸成分を、それぞれd軸電流及びq軸電流と称している。なお、ベクトル制御器1は、ベクトル制御マップを予め記憶しておく必要は必ずしもなく、演算によりd軸電流指令値id*及びq軸電流指令値iq*を求めてもよい。 Then, when the vector controller 1 acquires the torque command value T * for the motor 6 and the rotor rotation speed ω, the vector controller 1 refers to the vector control map and the operating point specified by the torque command value T * and the rotor rotation speed ω. The d-axis current command value id * and the q-axis current command value iq * associated with the above are calculated and output to the current feedback controller 20. In this specification, the d-axis component and the q-axis component of the current supplied to the motor 6 are referred to as a d-axis current and a q-axis current, respectively. The vector controller 1 does not necessarily have to store the vector control map in advance, and may obtain the d-axis current command value id * and the q-axis current command value iq * by calculation.

また、本実施形態のベクトル制御器1は、モータ6が備える永久磁石を所望の車速およびトルクを実現するのに適した磁化状態に制御するために、永久磁石への着減磁量を指令する着磁量指令値MS*を算出して、後述する鎖交磁束フィードフォワード制御器10に出力する。 Further, the vector controller 1 of the present embodiment commands the amount of demagnetization to the permanent magnet in order to control the permanent magnet included in the motor 6 to a magnetized state suitable for achieving a desired vehicle speed and torque. The magnetizing amount command value MS * is calculated and output to the interlinkage magnetic flux feed forward controller 10, which will be described later.

ベクトル制御器1は、例えば、予め記憶された複数の損失マップの中から、所望の車速およびトルクを実現するのに適した損失マップを選択することにより着磁量指令値MS*を算出することができる。各損失マップは、ロータが備える永久磁石の磁化状態(magnetized state)に対応する損失特性が車速とトルクとに関連付けて示されている。したがって、磁化状態毎に記憶された複数の損失マップから、トルク指令値T*を実現するのに損失の最も少ない磁化状態を選択して、当該磁化状態にするのに必要な着減磁量を算出することができる。本実施形態のベクトル制御器1は、モータ6が備える永久磁石を所望の車速およびトルクを実現するのに理想的な磁化状態に制御するための着磁量指令値MS*を損失マップから算出し、鎖交磁束フィードフォワード制御器10に出力する。この着磁量指令値MS*に応じて実行される、鎖交磁束フィードフォワード制御器10によるモータ6に対する着減磁制御については、後述する。なお、ベクトル制御器1は、ベクトル制御マップを予め記憶しておく必要は必ずしもなく、演算により着磁量指令値MS*を求めてもよい。 The vector controller 1 calculates the magnetizing amount command value MS * by, for example, selecting a loss map suitable for achieving a desired vehicle speed and torque from a plurality of loss maps stored in advance. Can be done. Each loss map shows the loss characteristics corresponding to the magnetized state of the permanent magnets of the rotor in relation to vehicle speed and torque. Therefore, the magnetization state with the least loss to realize the torque command value T * is selected from the plurality of loss maps stored for each magnetization state, and the amount of demagnetization required to achieve the magnetization state is determined. Can be calculated. The vector controller 1 of the present embodiment calculates a magnetizing amount command value MS * for controlling the permanent magnet included in the motor 6 to an ideal magnetization state for achieving a desired vehicle speed and torque from a loss map. , Output to the interlinkage magnetic flux feed forward controller 10. The demagnetization control for the motor 6 by the interlinkage magnetic flux feedforward controller 10, which is executed according to the magnetism amount command value MS * , will be described later. The vector controller 1 does not necessarily have to store the vector control map in advance, and may obtain the magnetizing amount command value MS * by calculation.

電流フィードバック制御器20(以下「電流FB制御器20」と呼ぶ)は、永久磁石のS極からN極へ向かう方向を正とするd軸と、d軸と直交し、回転子の回転方向を正とするq軸とを有する回転子同期座標系であるdq軸座標系において、電流ベクトルを目標値に収束させる電流ベクトル制御を実行する。すなわち、本実施形態の電流FB制御器20は、モータ6に供給される三相の交流電流iu、iv、iwをdq軸座標へ変換したd軸電流検出値id及びq軸電流検出値iqがそれぞれd軸電流指令値id *及びq軸電流指令値iq *に収束するように、d軸電圧指令値Vd *及びq軸電圧指令値Vq *を算出する。 The current feedback controller 20 (hereinafter referred to as "current FB controller 20") has a d-axis whose positive direction is from the S pole to the N pole of the permanent magnet and orthogonal to the d-axis, and the rotation direction of the rotor is set. In the dq-axis coordinate system, which is a rotor synchronous coordinate system having a positive q-axis, current vector control for converging the current vector to a target value is executed. That is, the current FB controller 20 of the present embodiment has the d -axis current detection value id and the q-axis current detection value i obtained by converting the three-phase alternating currents iu, iv, and iwa supplied to the motor 6 into dq-axis coordinates. The d-axis voltage command value V d * and the q-axis voltage command value V q * are calculated so that q converges on the d -axis current command value id * and the q-axis current command value i q * , respectively.

図2は、電流FB制御器20の制御ブロックを示す図である。電流FB制御器20は、PI制御器21、22を備え、d軸電流指令値id *及びq軸電流指令値iq *と、d軸電流検出値id及びq軸電流検出値iqとの偏差に対してそれぞれ比例演算と積分演算とを施すことにより、d軸電圧指令値vd *及びq軸電圧指令値vq *を算出する。算出したd軸電圧指令値vd *及びq軸電圧指令値vq *はdq軸/uvw相変換器3に出力される。PI制御器21、22に入力されるリセット信号Sswの機能については後述する。 FIG. 2 is a diagram showing a control block of the current FB controller 20. The current FB controller 20 includes PI controllers 21 and 22, and has a d-axis current command value id * and a q-axis current command value i q * , and a d -axis current detection value id and a q-axis current detection value i q . The d-axis voltage command value v d * and the q-axis voltage command value v q * are calculated by performing proportional calculation and integral calculation for the deviations from and. The calculated d-axis voltage command value v d * and q-axis voltage command value v q * are output to the dq-axis / uvw phase converter 3. The function of the reset signal Ssw input to the PI controllers 21 and 22 will be described later.

なお、電流FB制御器20が算出する上記のd軸電圧指令値Vd *及びq軸電圧指令値Vq *は、走行要求に基づく負荷動作制御時においてモータ6に所望のトルクを発生させるために算出される電圧指令値である。一方で、永久磁石を着磁又は減磁する着磁制御時には、後述する鎖交磁束フィードフォワード制御器10により、モータ6に所望の磁化電流を発生させる等するための電圧指令値(Vu*、Vv*、Vw*)が算出される。 The above-mentioned d-axis voltage command value V d * and q-axis voltage command value V q * calculated by the current FB controller 20 are for generating a desired torque in the motor 6 at the time of load operation control based on the traveling request. It is a voltage command value calculated in. On the other hand, at the time of magnetization control for magnetizing or demagnetizing the permanent magnet, a voltage command value (Vu *,) for generating a desired magnetization current in the motor 6 by the interlinkage magnetic flux feed forward controller 10 described later. Vv *, Vw *) is calculated.

すなわち、本実施形態のモータ制御装置100は、走行要求に基づく負荷動作時においてモータ6を制御する制御区間(第1運転状態)と、永久磁石を着磁又は減磁するためにモータ6を制御する制御区間(第2運転状態)とを行き来しながら、損失のより少ない磁化状態で所望のトルクを出力できるように、モータ6を制御する。第1運転状態の制御主体は、電流FB制御器20であり、第2運転状態の制御主体は、鎖交磁束フィードフォワード制御器10である。第2運転状態の制御の詳細、及び、第2運転状態から第1運転状態に切り替わる際の第1運転状態の制御の詳細については後述する。 That is, the motor control device 100 of the present embodiment controls the motor 6 in order to magnetize or demagnetize the permanent magnet and the control section (first operating state) that controls the motor 6 during the load operation based on the traveling request. The motor 6 is controlled so that a desired torque can be output in a magnetized state with less loss while going back and forth between the control section (second operating state). The control main body in the first operating state is the current FB controller 20, and the control main body in the second operating state is the interlinkage magnetic flux feedforward controller 10. The details of the control of the second operating state and the details of the control of the first operating state when switching from the second operating state to the first operating state will be described later.

dq軸/UVW相変換器3は、電流FB制御器20が算出したd軸電圧指令値Vd *及びq軸電圧指令値Vq *を、三相の電圧指令値であるU相電圧指令値Vu *、V相電圧指令値Vv *及びW相電圧指令値Vw *に変換する。 The dq-axis / UVW phase converter 3 uses the d-axis voltage command value V d * and the q-axis voltage command value V q * calculated by the current FB controller 20 as the U-phase voltage command value, which is a three-phase voltage command value. Converts to V u * , V-phase voltage command value V v * , and W-phase voltage command value V w * .

切替器4は、dq軸/UVW相変換器3から出力される第1運転状態における三相電圧指令値Vu*、Vv*、Vw*(以下、「第1三相電圧指令値」と呼ぶ)と、後述する鎖交磁束フィードフォワード制御器10から出力される第2運転状態における三相電圧指令値Vu*、Vv*、Vw*(以下、「第2三相電圧指令値」と呼ぶ)とを、運転状態に応じて切替える。 The switch 4 is a three-phase voltage command value Vu * , Vv * , Vw * in the first operating state output from the dq-axis / UVW phase converter 3 (hereinafter referred to as “first three-phase voltage command value”). And the three-phase voltage command values Vu * , Vv * , Vw * (hereinafter referred to as "second three-phase voltage command value") in the second operating state output from the interlinkage magnetic flux feed forward controller 10 described later. Is switched according to the operating condition.

より具体的には、切替器4は、走行要求に基づく負荷動作を行う制御区間では、入力される第1三相電圧指令値をPWM電圧インバータ5に出力する。一方で、モータ6の永久磁石を着減磁する制御区間では、鎖交磁束フィードフォワード制御器10から出力される切替え指令Sswに応じて、PWM電圧インバータ5に出力する出力値を第1三相電圧指令値から第2三相電圧指令値に切り替える。 More specifically, the switch 4 outputs the input first-phase voltage command value to the PWM voltage inverter 5 in the control section in which the load operation is performed based on the travel request. On the other hand, in the control section where the permanent magnet of the motor 6 is demagnetized, the output value output to the PWM voltage inverter 5 is set to the first third phase in response to the switching command Ssw output from the interlinkage magnetic flux feed forward controller 10. Switch from the voltage command value to the second three-phase voltage command value.

PWM電圧インバータ5は、入力される第1又は第2三相電圧指令値に基づいて、不図示の電源から出力される直流電圧を各相のPWM電圧Vu、Vv、及びVwに変換し、変換された各相のPWM電圧Vu、Vv、及びVwをモータ6の各相に出力する。これにより、モータ6の各相の固定子巻線にそれぞれ三相の交流電流iu、iv、及びiwが供給される。 The PWM voltage inverter 5 converts the DC voltage output from a power source (not shown) into the PWM voltages Vu, Vv, and Vw of each phase based on the input first or second three-phase voltage command value, and converts the DC voltage. The PWM voltages Vu, Vv, and Vw of each phase are output to each phase of the motor 6. As a result, the three-phase alternating currents iu, iv, and iwa are supplied to the stator windings of each phase of the motor 6, respectively.

UVW相/dq軸変換器7は、ロータ位相θに基づいて、三相の交流電流iu、iv、iwをd軸実電流id及びq軸実電流iqに変換して、電流FB制御器20にフィードバックするとともに、磁束オブザーバ8に出力する。 The UVW phase / dq-axis converter 7 converts the three-phase AC currents iu, iv, and iwa into the d-axis real current id and the q-axis real current iq based on the rotor phase θ, and turns the current FB controller 20 into a current FB controller 20. It feeds back and outputs to the magnetic flux observer 8.

磁束オブザーバ8は、d軸実電流id及びq軸実電流iqと、ロータ回転速度ωと、電流FB制御器20から出力されるd軸電圧指令値vd *及びq軸電圧指令値vq *とに基づいて、現在の鎖交磁束ベクトルの推定値λを算出する。算出方法は、従来公知の方法を用いてよい。算出した鎖交磁束ベクトル推定値λは、鎖交磁束フィードフォワード制御器10に出力される。 The magnetic flux observer 8 has a d-axis real current id and a q-axis real current iq, a rotor rotation speed ω, and a d-axis voltage command value v d * and a q-axis voltage command value v q * output from the current FB controller 20. Based on, the estimated value λ of the current interlinkage magnetic flux vector is calculated. As the calculation method, a conventionally known method may be used. The calculated interlinkage magnetic flux vector estimated value λ is output to the interlinkage magnetic flux feedforward controller 10.

鎖交磁束フィードフォワード制御器10(以下「鎖交磁束FF制御器10」と呼ぶ)は、上記の第2運転状態においてモータ6の磁化状態(着減磁量)を制御する際に用いられるFF制御器である。鎖交磁束FF制御器10は、所望の着減磁量を達成するための着減磁鎖交磁束ベクトルλmagを算出し、モータ6が当該着減磁量を達成した状態で目標トルクを出力する目標鎖交磁束ベクトルλtを算出し、さらに、着減磁鎖交磁束ベクトルλmagから目標鎖交磁束ベクトルλtに至る指令鎖交磁束ベクトルλcを算出する。なお、着磁及び減磁は同様の制御となるため、以下では、着磁制御を前提として説明する。 The interlinkage magnetic flux feedforward controller 10 (hereinafter referred to as “interlinkage magnetic flux FF controller 10”) is an FF used to control the magnetization state (magnetization demagnetization amount) of the motor 6 in the above-mentioned second operating state. It is a controller. The interlinkage magnetic flux FF controller 10 calculates a demagnetization demagnetization demagnetization magnetic flux vector λmag for achieving a desired demagnetization amount, and outputs a target torque in a state where the motor 6 achieves the demagnetization amount. The target interlinkage magnetic flux vector λt is calculated, and further, the command interlinkage magnetic flux vector λc from the demagnetized demagnetization interlinkage flux vector λmag to the target interlinkage magnetic flux vector λt is calculated. Since magnetization and demagnetization have the same control, the following description is based on the premise of magnetism control.

図3は、本実施形態のモータ制御装置100が第2運転状態においてモータ6を制御する際のαβ座標上の鎖交磁束ベクトルを模式的に表した図である。図3で示すαβ座標は、モータ6のU相コイルの中心(U軸)と一致し、且つ、ロータのd軸と一致した際に磁石磁束を強める方向を正とするα軸と、α軸に対してロータ回転方向に電気角で90°回転したβ軸とで構成される直交座標系である。図中の一点鎖線は、ロータのd軸の位置を示している。ロータのd軸は、上記のとおり着磁開始時点ではα軸と一致しているが、ロータは着磁動作中にも回転するので、着磁動作完了時点では、例えば、図示するようにβ軸に近い位置まで移動する。 FIG. 3 is a diagram schematically showing an interlinkage magnetic flux vector on αβ coordinates when the motor control device 100 of the present embodiment controls the motor 6 in the second operating state. The αβ coordinates shown in FIG. 3 coincide with the center (U axis) of the U-phase coil of the motor 6, and the α axis and the α axis whose direction is positive when the magnet magnetic flux is strengthened when they coincide with the d axis of the rotor. It is a Cartesian coordinate system composed of a β axis rotated by 90 ° in the electric angle in the rotor rotation direction. The alternate long and short dash line in the figure indicates the position of the d-axis of the rotor. As described above, the d-axis of the rotor coincides with the α-axis at the start of magnetism, but the rotor rotates during the magnetizing operation. Therefore, at the completion of the magnetizing operation, for example, the β-axis as shown in the figure. Move to a position closer to.

図示するMG点は、着磁量指令値MS*により指令された目標となる着磁量を表している。すなわち、MG点まで引かれた鎖交磁束ベクトル101は、着磁時の鎖交磁束ベクトルλmagである。着磁量指令値MS*に応じた鎖交磁束ベクトルλmagは、例えば、着磁量と当該着磁量を達成する鎖交磁束ベクトルとを対応づけたマップを予め記憶しておき、当該マップを参照することにより算出される。 The MG point shown in the figure represents the target magnetism amount commanded by the magnetism amount command value MS * . That is, the interlinkage magnetic flux vector 101 drawn to the MG point is the interlinkage magnetic flux vector λmag at the time of magnetism. The interlinkage magnetic flux vector λmag according to the magnetism amount command value MS * stores, for example, a map in which the magnetism amount is associated with the interlinkage magnetic flux vector that achieves the magnetism amount, and the map is stored. Calculated by reference.

目標鎖交磁束ベクトル102は、モータ6が、着磁量指令値MS*で指令される目標着磁量に着磁された状態で目標トルク(トルク指令値T*)を出力する目標鎖交磁束ベクトルλtを表している。目標鎖交磁束ベクトルλtは、例えば、磁化状態と、当該磁化状態により所定のトルクを出力する鎖交磁束ベクトルとを対応付けたマップを予め記憶しておき、当該マップを参照することにより算出される。 The target interlinkage magnetic flux vector 102 outputs a target torque (torque command value T * ) in a state where the motor 6 is magnetized to the target magnetism amount commanded by the magnetism amount command value MS * . It represents the vector λt. The target interlinkage magnetic flux vector λt is calculated by, for example, storing a map in which a magnetized state and an interlinkage magnetic flux vector that outputs a predetermined torque according to the magnetized state are associated with each other in advance and referring to the map. To.

そして、鎖交磁束ベクトル103は、MG点から目標鎖交磁束ベクトルλtに至る指令鎖交磁束ベクトルλcである。指令鎖交磁束ベクトルλcは、本実施形態におけるモータ6が適用されたαβ座標上の鎖交磁束ベクトルであって、永久磁石を所望の磁化状態に変化させ、且つ、着磁完了後に第2運転状態から第1運転状態に切り替わる際に、モータ6のトルクを目標トルクに速やかに収束させるための鎖交磁束ベクトルである。指令鎖交磁束ベクトルλcは、以下式(1)を用いて算出される。 The interlinkage magnetic flux vector 103 is a command interlinkage magnetic flux vector λc from the MG point to the target interlinkage magnetic flux vector λt. The command interlinkage magnetic flux vector λc is an interlinkage magnetic flux vector on the αβ coordinate to which the motor 6 in the present embodiment is applied, changes the permanent magnet to a desired magnetization state, and performs a second operation after magnetization is completed. It is an interlinkage magnetic flux vector for quickly converging the torque of the motor 6 to the target torque when switching from the state to the first operating state. The command interlinkage magnetic flux vector λc is calculated using the following equation (1).

Figure 0006998717000001
Figure 0006998717000001

ただし、λcomandは、指令鎖交磁束ベクトルλcを、λtargetは、目標鎖交磁束ベクトルλtを、λmagnetizeは、着減磁時の鎖交磁束ベクトル推定値λmagを、Vmaxは、PWM電圧インバータ5の最大出力電圧を、ωは、ロータ回転速度ωを、それぞれ示している。 However, λcomand is the command interlinkage magnetic flux vector λc, λtarget is the target interlinkage magnetic flux vector λt, λmagnetize is the demagnetized interlinkage magnetic flux vector estimated value λmag, and Vmax is the maximum of the PWM voltage inverter 5. The output voltage and ω indicate the rotor rotation speed ω, respectively.

上記式(1)により指令鎖交磁束ベクトルλcが算出されると、鎖交磁束FF制御器10は、指令鎖交磁束ベクトルλcを実現する第2三相電圧指令値Vu*、Vv*、及びVw*を算出して、切替器4に出力するとともに、第2三相電圧指令値の印加時間(スイッチング期間)を指令するためのスイッチング期間指令値TswをPWM電圧インバータ5に出力する。すなわち、鎖交磁束FF制御器10は、モータ6への印加電圧の振幅と位相成分(スイッチング期間)とを制御することにより、指令鎖交磁束ベクトルλcを実現する。 When the command interlinkage magnetic flux vector λc is calculated by the above equation (1), the interlinkage magnetic flux FF controller 10 receives the second three-phase voltage command values Vu * , Vv * , and the command interlinkage magnetic flux vector λc to realize the command interlinkage magnetic flux vector λc. Vw * is calculated and output to the switch 4, and the switching period command value Tsw for commanding the application time (switching period) of the second three-phase voltage command value is output to the PWM voltage inverter 5. That is, the interlinkage magnetic flux FF controller 10 realizes the command interlinkage magnetic flux vector λc by controlling the amplitude and the phase component (switching period) of the voltage applied to the motor 6.

また、鎖交磁束FF制御器10は、PWM電圧インバータ5に出力される電圧指令値を第1三相電圧指令値から第2三相電圧指令値に切り替えるための切替え指令Sswを切替器4に出力する。切替え指令Sswが入力された切替器4は、PWM電圧インバータ5に出力する電圧指令値を第1三相電圧指令値から第2三相電圧指令値に切り替える。 Further, the interlinkage magnetic flux FF controller 10 sends a switching command Sw for switching the voltage command value output to the PWM voltage inverter 5 from the first three-phase voltage command value to the second three-phase voltage command value to the switch 4. Output. The switch 4 to which the switching command Sw is input switches the voltage command value output to the PWM voltage inverter 5 from the first three-phase voltage command value to the second three-phase voltage command value.

そして、PWM電圧インバータ5は、入力される第2三相電圧指令値Vu*、Vv*、Vw*と、スイッチング周期を指令するためのスイッチング期間指令値Tswとに基づいて、指令鎖交磁束ベクトルλcを実現するPWM電圧Vu、Vv、Vwを、モータ6の各相に印加する。 Then, the PWM voltage inverter 5 has a command interlinkage magnetic flux vector based on the input second and third phase voltage command values Vu * , Vv * , Vw * and the switching period command value Tsw for commanding the switching cycle. PWM voltages Vu, Vv, and Vw that realize λc are applied to each phase of the motor 6.

この時、指令鎖交磁束ベクトルλc(103)は、目標の着磁量に着磁された磁化状態により目標トルクを出力する鎖交磁束ベクトルとして算出されているので、着磁制御を含む着磁制御区間(第2運転状態)の鎖交磁束ベクトルは、着磁制御区間完了時にはトルク指令値T*に相当するトルク(目標トルク)を出力するように制御される。すなわち、鎖交磁束FF制御器10は、着磁制御区間において、指令鎖交磁束ベクトルλcを第2三相電圧指令値Vu*、Vv*、及びVw*とで実現することにより、αβ座標上におけるモータの動作点を永久磁石を所望の磁化状態に変化させるMG点からトルク指令値T*に基づく目標トルクを出力する位置まで移動させる。 At this time, the command interlinkage magnetic flux vector λc (103) is calculated as an interlinkage magnetic flux vector that outputs the target torque according to the magnetization state magnetized to the target magnetism amount, so that magnetization including magnetization control is included. The interlinkage magnetic flux vector in the control section (second operating state) is controlled to output a torque (target torque) corresponding to the torque command value T * when the magnetization control section is completed. That is, the interlinkage magnetic flux FF controller 10 realizes the command interlinkage magnetic flux vector λc with the second three-phase voltage command values Vu * , Vv * , and Vw * in the magnetization control section, so that the command interlinkage magnetic flux vector λc is on the αβ coordinates. The operating point of the motor in the above is moved from the MG point that changes the permanent magnet to the desired magnetization state to the position where the target torque based on the torque command value T * is output.

そして、鎖交磁束FF制御器10は、着磁制御が完了した時に切替え指令Sswを切替器4へ出力する。これにより、PWM電圧インバータ5へ入力される電圧指令値が、第2三相電圧指令値から第1三相電圧指令値に切り替わる。換言すると、モータ6を制御する主体が、鎖交磁束FF制御器10から、電流FB制御器20に切り替わる。 Then, the interlinkage magnetic flux FF controller 10 outputs the switching command Sw to the switching device 4 when the magnetizing control is completed. As a result, the voltage command value input to the PWM voltage inverter 5 is switched from the second three-phase voltage command value to the first three-phase voltage command value. In other words, the main body that controls the motor 6 switches from the interlinkage magnetic flux FF controller 10 to the current FB controller 20.

この時、電流FB制御器20には、上記の着磁制御によって着磁された磁化状態のモータ6がトルク指令値T*に応じた目標トルクを出力させるための電流指令値id*、iq*を入力しておく。そして、モータの動作点は、上記したとおりトルク指令値T*に基づく目標トルクを出力可能な位置にある。したがって、鎖交磁束FF制御器10による着磁制御から、電流FB制御器20による負荷動作制御に速やかに移行することができる。 At this time, the current command values id * and iq * for the current FB controller 20 to output the target torque corresponding to the torque command value T * by the motor 6 in the magnetized state magnetized by the above magnetizing control. Enter. The operating point of the motor is at a position where the target torque based on the torque command value T * can be output as described above. Therefore, it is possible to quickly shift from the magnetism control by the interlinkage magnetic flux FF controller 10 to the load operation control by the current FB controller 20.

ただし、着磁制御中である第2運転状態中においても、電流FB制御器20はPI制御によりdq軸電圧指令値Vd*、Vq*を算出している。したがって、鎖交磁束FF制御器10が鎖交磁束ベクトル制御を行っている期間中、電流FB制御器20が備えるPI制御器21、22が有する積分器には、電流指令値id*、iq*とdq軸実電流id、iqとの偏差が蓄積されてしまう。そうすると、電流FB制御器20を主体とするモータ制御での第1三相電圧指令値Vu*、Vv*、Vw*は、積分器に蓄積された偏差分だけ目標トルクを出力するための所望の値から外れてしまう。すなわち、着磁制御完了後に、モータ6を制御する主体を鎖交磁束FF制御器10から電流FB制御器20に単に切り替えるのみでは、着磁制御期間中に積分器に蓄積された偏差によって目標トルクに一致するトルクを出力できないだけでなく、過電流を生じさせる可能性がある。 However, even in the second operating state during magnetization control, the current FB controller 20 calculates the dq-axis voltage command values Vd * and Vq * by PI control. Therefore, during the period in which the interlinkage magnetic flux FF controller 10 is performing the interlinkage magnetic flux vector control, the integrators of the PI controllers 21 and 22 included in the current FB controller 20 have current command values id * and iq *. And the deviation between the dq axis actual current id and iq are accumulated. Then, the first three-phase voltage command values Vu * , Vv * , and Vw * in the motor control mainly composed of the current FB controller 20 are desired to output the target torque by the deviation accumulated in the integrator. It deviates from the value. That is, if the main body that controls the motor 6 is simply switched from the interlinkage magnetic flux FF controller 10 to the current FB controller 20 after the magnetism control is completed, the target torque is due to the deviation accumulated in the integrator during the magnetization control period. Not only can it not output torques that match, but it can also cause overcurrent.

そこで、本実施形態では、鎖交磁束FF制御器10から電流FB制御器20へ制御主体を切り替える時には、電流FB制御器20のPI制御器21、22が有する積分器をリセットする。より具体的には、鎖交磁束FF制器10は、着磁制御が完了した時に切替器4へ出力する切替え指令Sswを、リセット信号Sswとして電流FB制御器20にも出力する。そして、電流FB制御器20は、入力されるリセット信号Sswに従って、PI制御器21、22が有する積分器をリセットする。これにより、着磁制御期間中に不必要に蓄積された偏差が負荷動作制御に反映されなくなるので、制御主体が鎖交磁束FF制御器10から電流FB制御器20へ切り替わっても、モータトルクを目標トルクにトルク段差を生じさせることなく速やかに収束させることができる。 Therefore, in the present embodiment, when the control subject is switched from the interlinkage magnetic flux FF controller 10 to the current FB controller 20, the integrators of the PI controllers 21 and 22 of the current FB controller 20 are reset. More specifically, the interlinkage magnetic flux FF controller 10 also outputs a switching command Sw to be output to the switching device 4 when the magnetism control is completed to the current FB controller 20 as a reset signal Sw. Then, the current FB controller 20 resets the integrator of the PI controllers 21 and 22 according to the input reset signal Sw. As a result, the deviation accumulated unnecessarily during the magnetization control period is not reflected in the load operation control, so that even if the control body switches from the interlinkage magnetic flux FF controller 10 to the current FB controller 20, the motor torque is increased. The target torque can be quickly converged without causing a torque step.

なお、本実施形態のモータ制御装置100は、上述のとおり、着磁制御時には、電流FB制御器20から鎖交磁束FF制御器10へ制御主体を切り替えて、鎖交磁束FF制御器10によって負荷動作時とは別個に着磁制御を実行する。したがって、本実施形態のモータ制御装置100は、鎖交磁束FF制御器10による着磁制御をロータの回転(位相)に同期して行う必要がない。このため、例えば高速回転時においてトルクを弱める際に、弱め界磁制御をしながら同時に着磁制御を実行するような場面を回避することができ、着磁制御に要する電圧を抑制することができるので、従来のように着磁制御時の電圧不足分を補償するための追加の昇圧回路を不要とすることができる。その結果、モータ制御装置100によってモータ6を制御する際の全体的な損失を抑え、全体効率の改善を図ることができる。 As described above, the motor control device 100 of the present embodiment switches the control main body from the current FB controller 20 to the interlinkage magnetic flux FF controller 10 at the time of magnetism control, and is loaded by the interlinkage magnetic flux FF controller 10. Magnetization control is executed separately from the operation time. Therefore, the motor control device 100 of the present embodiment does not need to perform magnetization control by the interlinkage magnetic flux FF controller 10 in synchronization with the rotation (phase) of the rotor. For this reason, for example, when the torque is weakened during high-speed rotation, it is possible to avoid a situation in which the field weakening control is performed and the magnetization control is performed at the same time, and the voltage required for the magnetization control can be suppressed. It is possible to eliminate the need for an additional booster circuit for compensating for the voltage shortage during magnetization control as in the conventional case. As a result, the overall loss when the motor 6 is controlled by the motor control device 100 can be suppressed, and the overall efficiency can be improved.

また、鎖交磁束FF制御器10によって着磁制御を実行することで、着磁期間中にロータの回転(位相)に対して着磁界を同期させる必要がないので、ロータの高速回転時でもより確実に着磁を完了させることができる。すなわち、本実施形態のモータ制御装置100は、鎖交磁束FF制御器10によって着磁制御を実行することにより、従来に比べてより高速域での着減磁を可能とする。 Further, by executing the magnetism control by the interlinkage magnetic flux FF controller 10, it is not necessary to synchronize the magnetic field with the rotation (phase) of the rotor during the magnetizing period, so that even when the rotor rotates at high speed, it is more effective. Magnetization can be completed reliably. That is, the motor control device 100 of the present embodiment enables magnetism demagnetization in a higher speed range than in the conventional case by executing magnetism control by the interlinkage magnetic flux FF controller 10.

また、本実施形態の電流FB制御器20は、例えば図4に示すように、d軸及びq軸に発生する速度起電力を補償するd-q軸非干渉制御器23を有して構成されてもよい。d-q軸非干渉制御器23では、PI制御器21の出力から、d軸実電流idにd軸インダクタンスωLdを乗算して得たd軸干渉電圧を減算することによりd軸電圧指令値Vd*を算出する。また、PI制御器22の出力に対して、q軸実電流iqにq軸インダクタンスωLqを乗算して得たq軸干渉電圧を減算するとともに、永久磁石の鎖交磁束ωλpmを加算することによりq軸電圧指令値Vq*を算出する。これにより、上記した積分器のリセット後でも、d軸及びq軸に発生する速度起電力が補償された必要十分なdq軸電圧指令値Vd*、Vq*が出力されるので、制御主体が鎖交磁束FF制御器10から電流FB制御器20へ切り替わる際に、モータトルクを目標トルクによりトルク振動なく速やかに収束させることができる。なお、速度起電力とは、固定子巻線が励磁された状態でロータが回転する際に、回転速度に比例して発生する起電力である。 Further, the current FB controller 20 of the present embodiment is configured to include, for example, as shown in FIG. 4, a dq-axis non-interference controller 23 that compensates for the velocity electromotive force generated in the d-axis and the q-axis. You may. In the dq-axis non-interference controller 23, the d-axis voltage command value Vd is obtained by subtracting the d-axis interference voltage obtained by multiplying the d-axis actual current id by the d-axis inductance ωLd from the output of the PI controller 21. * Calculate. Further, the q-axis interference voltage obtained by multiplying the q-axis actual current iq by the q-axis inductance ωLq is subtracted from the output of the PI controller 22, and q is added by adding the interlinkage magnetic flux ωλpm of the permanent magnet. Calculate the shaft voltage command value Vq * . As a result, even after the above-mentioned integrator is reset, the necessary and sufficient dq-axis voltage command values Vd * and Vq * in which the velocity electromotive force generated in the d-axis and the q-axis are compensated are output, so that the control body is chained. When switching from the cross flux FF controller 10 to the current FB controller 20, the motor torque can be quickly converged by the target torque without torque vibration. The velocity electromotive force is an electromotive force generated in proportion to the rotation speed when the rotor rotates while the stator winding is excited.

なお、d-q軸非干渉制御器23で用いられるd軸インダクタンスωLd、q軸インダクタンスωLq、および、鎖交磁束ωλpmは、推定値または固定値のどちらを用いてもよい。ただし、推定値を用いた方が、より目標トルクに一致したdq軸電圧指令値Vd*、Vq*を算出することができるので、モータトルクを目標トルクにより滑らかに収束させることができる。なお、推定方法は公知の方法を用いてよい。 As the d-axis inductance ωLd, the q-axis inductance ωLq, and the interlinkage magnetic flux ωλpm used in the d-q-axis non-interference controller 23, either an estimated value or a fixed value may be used. However, if the estimated value is used, the dq-axis voltage command values Vd * and Vq * that more closely match the target torque can be calculated, so that the motor torque can be smoothly converged by the target torque. A known method may be used as the estimation method.

以上の構成により、モータ制御装置100は、着磁するための着減磁制御区間の後、通常の負荷動作における負荷動作制御区間に切り替わる際に、トルク段差が生じることに起因するトルク振動を発生させることなく、着磁制御完了後、dq軸電流指令値id*、iq*に応じた目標トルクを出力するまでの時間(トルク応答性)を改善することができる。 With the above configuration, the motor control device 100 generates torque vibration due to a torque step when switching to the load operation control section in normal load operation after the demagnetization control section for magnetism. It is possible to improve the time (torque responsiveness) until the target torque corresponding to the dq-axis current command values id * and iq * is output after the magnetization control is completed.

以上、第1実施形態の可変磁力モータ6の制御装置100は、駆動中に永久磁石の磁力を変化させる可変磁力モータ6の制御方法を実現するモータ制御装置100である。モータ制御装置100は、可変磁力モータ6に供給される電流をフィードバックする電流フィードバックPI制御により走行要求に基づいて設定される目標トルクを出力するように当該可変磁力モータを制御する電流FB制御器20と、当該目標トルクと同等のトルクを出力する指令鎖交磁束ベクトルを算出して、フィードフォワード制御により指令鎖交磁束ベクトルを実現するように可変磁力モータ6を制御する鎖交磁束フィードフォワード制御器10と、を含む。そして、電流FB制御器20による制御と鎖交磁束FF制御器10による制御とを可変磁力モータ6の運転状態に応じて切り替える。上記の運転状態は、走行要求に基づいて設定される目標トルクを出力させる負荷動作制御が実行される状態と、永久磁石の磁力を変化させる着減磁制御が実行される状態とを含み、着減磁制御が実行される際にはフィードフォワード制御に切り替え、負荷動作制御が実行される際には電流フィードバックPI制御に切り替える。 As described above, the control device 100 of the variable magnetic force motor 6 of the first embodiment is a motor control device 100 that realizes a control method of the variable magnetic force motor 6 that changes the magnetic force of the permanent magnet during driving. The motor control device 100 controls the variable magnetic flux motor 20 so as to output a target torque set based on a traveling request by current feedback PI control that feeds back the current supplied to the variable magnetic flux motor 6. And, the interlinkage magnetic flux feed forward controller that controls the variable magnetic flux motor 6 so as to realize the command interlinkage magnetic flux vector by the feed forward control by calculating the command interlinkage magnetic flux vector that outputs the torque equivalent to the target torque. Includes 10. Then, the control by the current FB controller 20 and the control by the interlinkage magnetic flux FF controller 10 are switched according to the operating state of the variable magnetic force motor 6. The above operating state includes a state in which load operation control for outputting a target torque set based on a running request is executed and a state in which demagnetization control for changing the magnetic force of a permanent magnet is executed. When the demagnetization control is executed, it is switched to the feed forward control, and when the load operation control is executed, it is switched to the current feedback PI control.

これにより、着減磁制御を負荷動作時の電流フィードバックPI制御とは別個に実行することができるので、着減磁制御に要する電圧を抑制してシステム全体の効率改善を図ることができる。また、電流FB制御器20による電流フィードバックPI制御および鎖交磁束FF制御器10によるフィードフォワード制御が同等のトルクを出力するように制御されるので、着減磁制御完了後、目標トルクに至るまでの応答時間(トルク応答性)を改善することができる。 As a result, the demagnetization control can be executed separately from the current feedback PI control during load operation, so that the voltage required for the demagnetization control can be suppressed and the efficiency of the entire system can be improved. Further, since the current feedback PI control by the current FB controller 20 and the feedforward control by the interlinkage magnetic flux FF controller 10 are controlled to output the same torque, the target torque is reached after the demagnetization control is completed. Response time (torque response) can be improved.

また、第1実施形態の可変磁力モータの制御装置100によれば、永久磁石が目標着減磁量に達した状態で目標トルクを出力する目標鎖交磁束ベクトルλtを算出し、上記式(1)を用いて指令鎖交磁束ベクトルλcを算出する。そして、フィードフォワード制御において、目標着減磁量を達成する着減磁を完了させた後に、指令鎖交磁束ベクトルλcを実現するように可変磁力モータ6を制御する。これにより、着減磁制御完了後のトルク応答性能の改善を上記式(1)により実現することができる。 Further, according to the control device 100 of the variable magnetic force motor of the first embodiment, the target interlinkage magnetic flux vector λt that outputs the target torque in the state where the permanent magnet reaches the target demagnetization amount is calculated, and the above equation (1). ) Is used to calculate the command interlinkage magnetic flux vector λc. Then, in the feedforward control, the variable magnetic force motor 6 is controlled so as to realize the command interlinkage magnetic flux vector λc after completing the demagnetization to achieve the target demagnetization amount. Thereby, the improvement of the torque response performance after the completion of the demagnetization control can be realized by the above equation (1).

また、第1実施形態の可変磁力モータ6の制御装置100によれば、鎖交磁束FF制御器10によるフィードフォワード制御の完了時に、永久磁石が目標着減磁量に達した状態で目標トルクを出力する電流指令値に基づいて実行される電流フィードバックPI制御に切り替える。これにより、目標着減磁を達成した後に目標トルクを維持した状態で、従来のモータ制御において用いられるPI制御を活用しながら負荷動作制御に移行できるので、コストを増加させることなく、着減磁制御完了後のトルク応答性の改善を図ることができる。 Further, according to the control device 100 of the variable magnetic force motor 6 of the first embodiment, when the feedback control by the interlinkage magnetic flux FF controller 10 is completed, the target torque is set in a state where the permanent magnet reaches the target demagnetization amount. Switch to the current feedback PI control that is executed based on the output current command value. As a result, it is possible to shift to load operation control while utilizing the PI control used in conventional motor control while maintaining the target torque after achieving the target demagnetization, so that the target torque can be demagnetized without increasing the cost. It is possible to improve the torque response after the control is completed.

また、第1実施形態の可変磁力モータ6の制御装置100によれば、電流フィードバックPI制御は、d軸及びq軸の回転子同期座標系であるdq座標系において電流ベクトルを目標値に収束させる電流ベクトル制御であって、フィードフォワード制御から電流フィードバックPI制御に切り替わる時に、電流フィードバックPI制御における積分値をリセットする。これにより、フィードフォワード制御期間中に電流フィードバックPI制御で用いる積分器に蓄積された偏差をリセットすることができるので、トルク振動の発生を抑制して安定して電流ベクトル制御に移行することができる。 Further, according to the control device 100 of the variable magnetic force motor 6 of the first embodiment, the current feedback PI control converges the current vector to the target value in the dq coordinate system which is the d-axis and q-axis rotator synchronous coordinate system. In the current vector control, the integrated value in the current feedback PI control is reset when the feed forward control is switched to the current feedback PI control. As a result, the deviation accumulated in the integrator used in the current feedback PI control can be reset during the feedforward control period, so that the occurrence of torque vibration can be suppressed and the current vector control can be stably performed. ..

また、第1実施形態の可変磁力モータ6の制御装置100によれば、電流フィードバックPI制御は、d軸及びq軸に発生する速度起電力を補償する非干渉制御を含む。これにより、トルク振動を発生させることなく安定して電流ベクトル制御に移行することができる。 Further, according to the control device 100 of the variable magnetic force motor 6 of the first embodiment, the current feedback PI control includes non-interference control for compensating for the velocity electromotive force generated in the d-axis and the q-axis. As a result, it is possible to stably shift to the current vector control without generating torque vibration.

[第2実施形態]
以下、第2実施形態について説明する。なお、第1実施形態と同様の構成については、その説明を省略する。
[Second Embodiment]
Hereinafter, the second embodiment will be described. The description of the same configuration as that of the first embodiment will be omitted.

図5は、第2実施形態のモータ制御装置200がモータ6を鎖交磁束ベクトル制御する際のモータ6の動作点の軌跡を模式的に表した図である。d軸はd軸電流idを表し、q軸はq軸電流iqを表している。実線で表す半円は、定格電流円を示しており、この円内がモータ6の動作点を制御可能な領域を示している。なお、d軸q軸の交点から右側の領域が強め界磁制御、左側の領域が弱め界磁制御の範囲である。 FIG. 5 is a diagram schematically showing the locus of the operating point of the motor 6 when the motor control device 200 of the second embodiment controls the motor 6 by the interlinkage magnetic flux vector. The d-axis represents the d-axis current id, and the q-axis represents the q-axis current iq. The semicircle represented by the solid line indicates the rated current circle, and the inside of this circle indicates the region where the operating point of the motor 6 can be controlled. The region on the right side from the intersection of the d-axis and the q-axis is the range of strong field control, and the region on the left side is the range of weak field control.

図中の点Fは、着磁制御完了時の動作点を示している。点Fは、第1実施形態において、目標鎖交磁束ベクトルλtが目標とする動作点と略一致する点である。 Point F in the figure indicates an operating point when magnetization control is completed. The point F is a point where the target interlinkage magnetic flux vector λt substantially coincides with the target operating point in the first embodiment.

図中の点線は、等トルク線である。モータ6の動作点が当該線上にある場合は、同じ大きさのトルクを出力することができる。すなわち、当該線上は、第1実施形態で述べた目標トルクを出力可能な動作点である。なお、図示する等トルク線の軌跡は本実施形態における例示であって、モータの設計(トルク重視、或いは回転数重視等)によって異なるので、モータ6がどのように設計されているかによって適宜設定されてよい。 The dotted line in the figure is an equal torque line. When the operating point of the motor 6 is on the line, torque of the same magnitude can be output. That is, the line is an operating point capable of outputting the target torque described in the first embodiment. The locus of the isotorque line shown in the figure is an example in this embodiment and differs depending on the motor design (torque-oriented, rotation speed-oriented, etc.), and is therefore appropriately set depending on how the motor 6 is designed. It's okay.

そして、点Hは、目標トルクを出力可能な動作点において、最も効率が高い最高効率点である。 The point H is the highest efficiency point with the highest efficiency at the operating point where the target torque can be output.

ここで、着磁可能なロータ回転数の向上の観点からは、可能な限りd軸電流値が大きい動作点で着磁制御を完了させるように、目標鎖交磁束ベクトルλtを定めることが好ましい。一方で、モータ効率の観点からは、最小電流で最大のトルクが得られるように制御することが一般的には望ましく、これは、上記の目標鎖交磁束ベクトルλtと異なる場合がある。 Here, from the viewpoint of improving the number of rotations of the rotor that can be magnetized, it is preferable to set the target interlinkage magnetic flux vector λt so as to complete the magnetizing control at the operating point where the d-axis current value is as large as possible. On the other hand, from the viewpoint of motor efficiency, it is generally desirable to control so that the maximum torque can be obtained with the minimum current, which may be different from the target interlinkage magnetic flux vector λt described above.

本実施形態では、モータ6の動作点が着磁制御完了時点において点Fに到達した後、制御主体が電流FB制御器20に切り替わった際に、電流FB制御器20による電流フィードバックPI制御によって、動作点を点Fから等トルク線を辿って点Hに移動させる。これにより、可能な限りd軸電流値が大きい動作点で着磁制御を完了させた後に、最小電流で最大のトルクが得られる動作点にて目標トルクを出力することができるので、着磁可能な回転数を拡大させつつ、モータ6の効率を高めることができる。 In the present embodiment, after the operating point of the motor 6 reaches the point F at the time when the magnetizing control is completed, when the control main body is switched to the current FB controller 20, the current feedback PI control by the current FB controller 20 is performed. The operating point is moved from the point F to the point H by following the isotorque line. As a result, after the magnetization control is completed at the operating point where the d-axis current value is as large as possible, the target torque can be output at the operating point where the maximum torque can be obtained with the minimum current, so magnetization is possible. The efficiency of the motor 6 can be improved while increasing the number of revolutions.

以上、第2実施形態の可変磁力モータ6の制御装置200によれば、電流フィードバックPI制御は、d軸及びq軸の回転子同期座標系であるdq座標系において電流ベクトルを目標値に収束させる電流ベクトル制御である。電流フィードバックPI制御では、フィードフォワード制御から切り替わった時に、可変磁力モータ6の動作点を可変磁力モータ6が制御可能な電流範囲を規定する電流定格円上において目標トルクを出力する動作点から、目標トルクを出力し、且つ、最高効率となる動作点まで等トルク線上を辿って移動させる。これにより、着磁可能な回転数を拡大させつつ、モータの効率を高めることができる。 As described above, according to the control device 200 of the variable magnetic force motor 6 of the second embodiment, the current feedback PI control converges the current vector to the target value in the dq coordinate system which is the rotor synchronous coordinate system of the d-axis and the q-axis. Current vector control. In the current feedback PI control, the operating point of the variable magnetic force motor 6 is the target from the operating point that outputs the target torque on the current rated circle that defines the current range that can be controlled by the variable magnetic force motor 6 when switching from the feed forward control. It outputs torque and moves it along the isotorque line to the operating point where the maximum efficiency is achieved. This makes it possible to increase the efficiency of the motor while increasing the number of revolutions that can be magnetized.

[第3実施形態]
以下、第3実施形態について説明する。なお、第1実施形態と同様の構成については、その説明を省略する。
[Third Embodiment]
Hereinafter, the third embodiment will be described. The description of the same configuration as that of the first embodiment will be omitted.

図6は、第3実施形態のモータ制御装置300がモータ6を制御する際のαβ座標上の鎖交磁束ベクトルを模式的に表した図である。本実施形態による制御が第1実施形態と異なる点は、着磁制御中において、MG点から目標鎖交磁束ベクトルλtに至る軌跡上に折れ点λk(中間鎖交磁束ベクトルλk)を設けたことである。 FIG. 6 is a diagram schematically showing an interlinkage magnetic flux vector on αβ coordinates when the motor control device 300 of the third embodiment controls the motor 6. The difference between the control according to the present embodiment and the first embodiment is that a break point λk (intermediate interlinkage magnetic flux vector λk) is provided on the locus from the MG point to the target interlinkage magnetic flux vector λt during magnetization control. Is.

中間鎖交磁束ベクトルλkは、以下式(2)に基づいて決定される。

Figure 0006998717000002
ただし、λkは中間鎖交磁束ベクトルλkを、λk-1は、中間鎖交磁束ベクトルλkの前回値を、λcomandは、指令鎖交磁束ベクトルλc(301)を、λtargetは、目標鎖交磁束ベクトルλtを、λmagnetizeは、着減磁時の鎖交磁束ベクトルλmagを、Vmaxは、PWM電圧インバータ5の最大出力電圧を、ωは、ロータ回転速度ωを、それぞれ示している。 The intermediate interlinkage magnetic flux vector λk is determined based on the following equation (2).
Figure 0006998717000002
However, λk is the intermediate interlinkage magnetic flux vector λk, λk-1 is the previous value of the intermediate interlinkage magnetic flux vector λk, λcommand is the command interlinkage magnetic flux vector λc (301), and λtarget is the target interlinkage magnetic flux vector. λt, λmagnetize indicates the interlinkage magnetic flux vector λmag at the time of demagnetization, Vmax indicates the maximum output voltage of the PWM voltage inverter 5, and ω indicates the rotor rotation speed ω.

本実施形態では、上記式(2)に基づいて中間鎖交磁束ベクトルλkを定め、定めた中間鎖交磁束ベクトルλkを経由して目標鎖交磁束ベクトルλtに至るような指令鎖交磁束ベクトルλc(301)を実現するようにモータ6を制御する。これにより、可変磁力モータ6の動作点は、より短い時間で着磁を完了させた後に、目標トルクを出力可能な動作点へと移動していくので、より高回転領域での着磁を可能とし、かつ、着磁制御期間中のトルク変動をより低減することができる。 In the present embodiment, the intermediate interlinkage magnetic flux vector λk is determined based on the above equation (2), and the command interlinkage magnetic flux vector λc that reaches the target interlinkage magnetic flux vector λt via the determined intermediate interlinkage magnetic flux vector λk. The motor 6 is controlled so as to realize (301). As a result, the operating point of the variable magnetic force motor 6 moves to the operating point where the target torque can be output after completing the magnetism in a shorter time, so that magnetization in a higher rotation region is possible. Moreover, the torque fluctuation during the magnetization control period can be further reduced.

また、中間鎖交磁束ベクトルλkを鎖交磁束のdq平面上で表すと、以下のように表すことができる。 Further, when the intermediate interlinkage magnetic flux vector λk is expressed on the dq plane of the interlinkage magnetic flux, it can be expressed as follows.

図7は、dq座標系における中間鎖交磁束ベクトルλkを説明するための図である。d軸はd軸鎖交磁束λdを表し、q軸はq軸鎖交磁束λqを表している。実線で表す半円は、定格鎖交磁束円を示しており、この円内がdq平面上において実現可能な鎖交磁束の範囲を示している。また、MG点から目標鎖交磁束ベクトルλtまで引いた線は、第1実施形態で述べた指令鎖交磁束ベクトルλc(103)を示している。 FIG. 7 is a diagram for explaining the intermediate interlinkage magnetic flux vector λk in the dq coordinate system. The d-axis represents the d-axis interlinkage magnetic flux λd, and the q-axis represents the q-axis interlinkage flux λq. The semicircle represented by the solid line indicates the rated interlinkage magnetic flux circle, and the inside of this circle indicates the range of the interlinkage magnetic flux that can be realized on the dq plane. Further, the line drawn from the MG point to the target interlinkage magnetic flux vector λt indicates the command interlinkage magnetic flux vector λc (103) described in the first embodiment.

図示するdq平面を参照すれば、中間鎖交磁束ベクトルλk(折れ点λk)は、MG点から定格鎖交磁束円に引いた接線との交点で表される。中間鎖交磁束ベクトルλkをこのように規定することにより、着磁可能回転数をさらに拡大することができ、より高速回転中においても着磁制御を完了させることができる。また、着磁可能回転数の観点から言えば、折れ点λkを上述の接点に設定するのが最も好ましいが、折れ点λkは、図中のMG点と、折れ点λkと、目標鎖交磁束ベクトルλtの到達点とを結ぶ三角形の領域内に設定されてもよい。この領域内に折れ点λkが設定されれば、第1実施形態での指令鎖交磁束ベクトルλc(103)のみによって着磁制御を完了させるのに比べて、着磁可能回転数を拡大することができる。 With reference to the illustrated dq plane, the intermediate interlinkage flux vector λk (break point λk) is represented by the intersection with the tangent line drawn from the MG point to the rated interlinkage flux circle. By defining the intermediate interlinkage magnetic flux vector λk in this way, the magnetizable rotation speed can be further increased, and the magnetizing control can be completed even during higher speed rotation. Further, from the viewpoint of the magnetizable rotation speed, it is most preferable to set the break point λk at the above-mentioned contact, but the break point λk is the MG point in the figure, the break point λk, and the target interlinkage magnetic flux. It may be set in the region of the triangle connecting the arrival point of the vector λt. If the break point λk is set in this region, the magnetizing possible rotation speed is increased as compared with the case where the magnetizing control is completed only by the command interlinkage magnetic flux vector λc (103) in the first embodiment. Can be done.

以上、第3実施形態の可変磁力モータ6の制御装置300によれば、永久磁石が目標着減磁量に達した状態で目標トルクを出力する目標鎖交磁束ベクトルを算出し、上記式(2)を用いて中間鎖交磁束ベクトルλkを算出し、フィードフォワード制御において、目標着減磁量を達成する着減磁を完了させた後に、中間鎖交磁束ベクトルλkを経由して目標鎖交磁束ベクトルλtに至る指令鎖交磁束ベクトルλcを実現するように可変磁力モータ6を制御する。これにより、より高回転領域での着磁を可能としながら、フィードフォワード制御期間中のトルク変動を最小化でき、車両の振動をより抑制することができる。 As described above, according to the control device 300 of the variable magnetic force motor 6 of the third embodiment, the target interlinkage magnetic flux vector that outputs the target torque in the state where the permanent magnet reaches the target demagnetization amount is calculated, and the above equation (2). ) Is used to calculate the intermediate interlinkage magnetic flux vector λk, and in the feed forward control, after the demagnetization to achieve the target demagnetization amount is completed, the target interlinkage magnetic flux is passed through the intermediate interlinkage magnetic flux vector λk. The variable magnetic force motor 6 is controlled so as to realize the command interlinkage magnetic flux vector λc reaching the vector λt. This makes it possible to magnetize in a higher rotation region, minimize torque fluctuations during the feedforward control period, and further suppress vehicle vibration.

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。また、上記実施形態、及びその変形例は、適宜組み合わせ可能である。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the above embodiments are only a part of the application examples of the present invention, and the technical scope of the present invention is limited to the specific configuration of the above embodiments. do not have. Further, the above-described embodiment and its modifications can be combined as appropriate.

例えば、可変磁力モータ6が備える永久磁石は、その全てが低保磁力磁石である必要は必ずしもなく、高保磁力磁石と組み合わせて用いられてもよい。 For example, all of the permanent magnets included in the variable magnetic force motor 6 do not necessarily have to be low coercive force magnets, and may be used in combination with a high coercive force magnet.

また、可変磁力モータ6の運転状態は、上述の第1運転状態と第2運転状態には限られない。例えば、可変磁力モータ6の動作中において発生し得る過渡的なトルクリップルを低減するための制御区間を第3運転状態と定義してもよい。その場合は、可変磁力モータ6の制御装置は、電流FB制御器20による負荷動作制御(第1運転状態)と、鎖交磁束FF制御器10によるトルクリップル低減制御(第3運転状態)とで、制御主体を切り替えるように構成されてよい。 Further, the operating state of the variable magnetic force motor 6 is not limited to the above-mentioned first operating state and the second operating state. For example, the control section for reducing the transient torque ripple that may occur during the operation of the variable magnetic force motor 6 may be defined as the third operating state. In that case, the control device of the variable magnetic force motor 6 is a load operation control by the current FB controller 20 (first operating state) and a torque ripple reduction control by the interlinkage magnetic flux FF controller 10 (third operating state). , May be configured to switch the control entity.

6…可変磁力モータ
10…フィードフォワード制御器(鎖交磁束FF制御器)
20…PI制御器(電流FB制御器)
100、200、300…コントローラ
6 ... Variable magnetic force motor 10 ... Feedforward controller (interlinkage magnetic flux FF controller)
20 ... PI controller (current FB controller)
100, 200, 300 ... controller

Claims (7)

駆動中に永久磁石の磁力を変化させる可変磁力モータの制御方法であって、
前記可変磁力モータに供給される電流をフィードバックする電流フィードバックPI制御により、走行要求に基づいて設定される目標トルクを出力するように当該可変磁力モータを制御するPI制御ステップと、
前記目標トルクと同等のトルクを出力する指令鎖交磁束ベクトルを算出して、フィードフォワード制御により前記指令鎖交磁束ベクトルを実現するように前記可変磁力モータを制御するフィードフォワード制御ステップと、を含み、
前記PI制御ステップと前記フィードフォワード制御ステップとを前記可変磁力モータの運転状態に応じて切り替え
前記運転状態は、前記目標トルクを出力させる負荷動作制御が実行される状態と、前記永久磁石の磁力を変化させる着減磁制御が実行される状態とを含み、
前記着減磁制御が実行される際には前記フィードフォワード制御ステップに切り替え、前記着減磁制御が完了して前記負荷動作制御が実行される際には前記PI制御ステップに切り替え、
前記永久磁石が目標着減磁量に達した状態で前記目標トルクを出力する目標鎖交磁束ベクトルを算出し、
下記式(1)を用いて前記指令鎖交磁束ベクトルを算出し、
前記フィードフォワード制御ステップにおいて、前記目標着減磁量を達成する着減磁を完了させた後に、前記指令鎖交磁束ベクトルを実現するように前記可変磁力モータを制御する、
ことを特徴とする可変磁力モータの制御方法。
Figure 0006998717000003
ただし、上記式(1)において、λcomandは指令鎖交磁束ベクトル、λtargetは目標鎖交磁束ベクトル、λmagnetizeは着減磁時の鎖交磁束ベクトル、Vmaxは前記可変磁力モータを駆動するインバータの最大出力電圧、ωは前記可変磁力モータのロータ回転速度ωを示す。
It is a control method of a variable magnetic force motor that changes the magnetic force of a permanent magnet during driving.
A PI control step that controls the variable magnetic force motor so as to output a target torque set based on a running request by a current feedback PI control that feeds back the current supplied to the variable magnetic force motor.
A feedforward control step of calculating a command interlinkage magnetic flux vector that outputs a torque equivalent to the target torque and controlling the variable magnetic force motor so as to realize the command interlinkage magnetic flux vector by feedforward control is included. ,
The PI control step and the feedforward control step are switched according to the operating state of the variable magnetic force motor .
The operating state includes a state in which load operation control for outputting the target torque is executed and a state in which demagnetization control for changing the magnetic force of the permanent magnet is executed.
When the demagnetization control is executed, the feedforward control step is switched to, and when the demagnetization control is completed and the load operation control is executed, the PI control step is switched to.
A target interlinkage magnetic flux vector that outputs the target torque when the permanent magnet reaches the target demagnetization amount is calculated.
The command interlinkage magnetic flux vector is calculated using the following equation (1).
In the feedforward control step, after completing the demagnetization to achieve the target demagnetization amount, the variable magnetic force motor is controlled so as to realize the command interlinkage magnetic flux vector.
A method for controlling a variable magnetic force motor.
Figure 0006998717000003
However, in the above equation (1), λcomand is the command interlinkage magnetic flux vector, λtaget is the target interlinkage magnetic flux vector, λmagnetize is the interlinkage magnetic flux vector at the time of demagnetization, and Vmax is the maximum output of the inverter that drives the variable magnetic force motor. The voltage and ω indicate the rotor rotation speed ω of the variable magnetic force motor.
前記フィードフォワード制御ステップの完了時に、前記永久磁石が目標着減磁量に達した状態で前記目標トルクを出力する電流指令値に基づいて実行される前記PI制御ステップに切り替える、
ことを特徴とする請求項に記載の可変磁力モータの制御方法。
Upon completion of the feedforward control step, the permanent magnet is switched to the PI control step executed based on the current command value for outputting the target torque in a state where the target demagnetization amount is reached.
The method for controlling a variable magnetic force motor according to claim 1 .
前記電流フィードバックPI制御は、d軸及びq軸の回転子同期座標系であるdq座標系において電流ベクトルを目標値に収束させる電流ベクトル制御であって、
前記フィードフォワード制御ステップから前記PI制御ステップに切り替わる時に、前記電流フィードバックPI制御における積分値をリセットする、
ことを特徴とする請求項1または2に記載の可変磁力モータの制御方法。
The current feedback PI control is a current vector control that converges the current vector to a target value in the dq coordinate system which is a rotor synchronous coordinate system of the d-axis and the q-axis.
When switching from the feedforward control step to the PI control step, the integrated value in the current feedback PI control is reset.
The method for controlling a variable magnetic force motor according to claim 1 or 2 , wherein the variable magnetic force motor is controlled.
前記電流フィードバックPI制御は、前記d軸及びq軸に発生する速度起電力を補償する非干渉制御を含む、
ことを特徴とする請求項に記載の可変磁力モータの制御方法。
The current feedback PI control includes non-interfering control that compensates for the velocity electromotive force generated in the d-axis and the q-axis.
The control method for a variable magnetic force motor according to claim 3 .
前記電流フィードバックPI制御は、d軸及びq軸の回転子同期座標系であるdq座標系において電流ベクトルを目標値に収束させる電流ベクトル制御であって、
前記PI制御ステップでは、前記フィードフォワード制御ステップから切り替わった時に、前記可変磁力モータの動作点を前記可変磁力モータが制御可能な電流範囲を規定する電流定格円上において前記目標トルクを出力する動作点から、前記目標トルクを出力し、且つ、最高効率となる動作点まで等トルク線上を辿って移動させる、
ことを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の可変磁力モータの制御方法。
The current feedback PI control is a current vector control that converges the current vector to a target value in the dq coordinate system which is a rotor synchronous coordinate system of the d-axis and the q-axis.
In the PI control step, when switching from the feed forward control step, the operating point of the variable magnetic force motor is an operating point that outputs the target torque on a current rated circle that defines a current range that can be controlled by the variable magnetic force motor. Therefore, the target torque is output and the target torque is moved along the isotorque line to the operating point where the maximum efficiency is achieved.
The method for controlling a variable magnetic force motor according to any one of claims 1 to 4 , wherein the variable magnetic force motor is controlled.
駆動中に永久磁石の磁力を変化させる可変磁力モータの制御方法であって、
前記可変磁力モータに供給される電流をフィードバックする電流フィードバックPI制御により、走行要求に基づいて設定される目標トルクを出力するように当該可変磁力モータを制御するPI制御ステップと、
前記目標トルクと同等のトルクを出力する指令鎖交磁束ベクトルを算出して、フィードフォワード制御により前記指令鎖交磁束ベクトルを実現するように前記可変磁力モータを制御するフィードフォワード制御ステップと、を含み、
前記PI制御ステップと前記フィードフォワード制御ステップとを前記可変磁力モータの運転状態に応じて切り替え、
前記運転状態は、前記目標トルクを出力させる負荷動作制御が実行される状態と、前記永久磁石の磁力を変化させる着減磁制御が実行される状態とを含み、
前記着減磁制御が実行される際には前記フィードフォワード制御ステップに切り替え、前記着減磁制御が完了して前記負荷動作制御が実行される際には前記PI制御ステップに切り替え、
前記永久磁石が目標着減磁量に達した状態で前記目標トルクを出力する目標鎖交磁束ベクトルを算出し、
下記式(2)を用いて中間鎖交磁束ベクトルを算出し、
前記フィードフォワード制御ステップにおいて、前記目標着減磁量を達成する着減磁を完了させた後に、前記中間鎖交磁束ベクトルを経由して前記目標鎖交磁束ベクトルに至る前記指令鎖交磁束ベクトルを実現するように前記可変磁力モータを制御する、
ことを特徴とする可変磁力モータの制御方法。
Figure 0006998717000004

ただし、上記式(2)において、λkは中間鎖交磁束ベクトル、λcomandは指令鎖交磁束ベクトル、λtargetは目標鎖交磁束ベクトル、λmagnetizeは着減磁時の鎖交磁束ベクトル、Vmaxは前記可変磁力モータを駆動するインバータの最大出力電圧、ωは前記可変磁力モータのロータ回転速度を示す。
It is a control method of a variable magnetic force motor that changes the magnetic force of a permanent magnet during driving.
A PI control step that controls the variable magnetic force motor so as to output a target torque set based on a running request by a current feedback PI control that feeds back the current supplied to the variable magnetic force motor.
A feedforward control step of calculating a command interlinkage magnetic flux vector that outputs a torque equivalent to the target torque and controlling the variable magnetic force motor so as to realize the command interlinkage magnetic flux vector by feedforward control is included. ,
The PI control step and the feedforward control step are switched according to the operating state of the variable magnetic force motor.
The operating state includes a state in which load operation control for outputting the target torque is executed and a state in which demagnetization control for changing the magnetic force of the permanent magnet is executed.
When the demagnetization control is executed, the feedforward control step is switched to, and when the demagnetization control is completed and the load operation control is executed, the PI control step is switched to.
A target interlinkage magnetic flux vector that outputs the target torque when the permanent magnet reaches the target demagnetization amount is calculated.
Calculate the intermediate interlinkage magnetic flux vector using the following equation (2),
In the feed forward control step, after completing the demagnetization to achieve the target demagnetization amount, the command interlinkage magnetic flux vector reaching the target interlinkage magnetic flux vector via the intermediate interlinkage magnetic flux vector is obtained. The variable magnetic flux motor is controlled so as to be realized.
A method for controlling a variable magnetic force motor.
Figure 0006998717000004

However, in the above equation (2), λk is an intermediate interlinkage magnetic flux vector, λcommand is a command interlinkage magnetic flux vector, λtaget is a target interlinkage magnetic flux vector, λmagnetize is an interlinkage magnetic flux vector at the time of demagnetization, and Vmax is the variable magnetic force. The maximum output voltage of the inverter that drives the motor, ω indicates the rotor rotation speed of the variable magnetic force motor.
駆動中に永久磁石の磁力を制御するコントローラを備えた可変磁力モータの制御装置であって、
前記コントローラは、
前記可変磁力モータに供給される電流をフィードバックする電流フィードバックPI制御により、走行要求に基づいて設定される目標トルクを出力するように当該可変磁力モータを制御するPI制御器と、
前記目標トルクと同等のトルクを出力する指令鎖交磁束ベクトルを算出して、フィードフォワード制御により前記指令鎖交磁束ベクトルを実現するように前記可変磁力モータを制御するフィードフォワード制御器と、を備え、
前記PI制御器による制御と前記フィードフォワード制御器による制御とを前記可変磁力モータの運転状態に応じて切り替え
前記運転状態は、前記目標トルクを出力させる負荷動作制御が実行される状態と、前記永久磁石の磁力を変化させる着減磁制御が実行される状態とを含み、
前記着減磁制御が実行される際には前記フィードフォワード制御ステップに切り替え、前記着減磁制御が完了して前記負荷動作制御が実行される際には前記PI制御ステップに切り替え、
前記永久磁石が目標着減磁量に達した状態で前記目標トルクを出力する目標鎖交磁束ベクトルを算出し、
下記式(1)を用いて前記指令鎖交磁束ベクトルを算出し、
前記フィードフォワード制御ステップにおいて、前記目標着減磁量を達成する着減磁を完了させた後に、前記指令鎖交磁束ベクトルを実現するように前記可変磁力モータを制御する、
ことを特徴とする可変磁力モータの制御装置。
Figure 0006998717000005

ただし、上記式(1)において、λcomandは指令鎖交磁束ベクトル、λtargetは目標鎖交磁束ベクトル、λmagnetizeは着減磁時の鎖交磁束ベクトル、Vmaxは前記可変磁力モータを駆動するインバータの最大出力電圧、ωは前記可変磁力モータのロータ回転速度ωを示す。
A control device for a variable magnetic force motor equipped with a controller that controls the magnetic force of a permanent magnet during driving.
The controller
A PI controller that controls the variable magnetic force motor so as to output a target torque set based on a running request by a current feedback PI control that feeds back the current supplied to the variable magnetic force motor.
A feedforward controller that calculates a command interlinkage magnetic flux vector that outputs a torque equivalent to the target torque and controls the variable magnetic force motor so as to realize the command interlinkage magnetic flux vector by feedforward control is provided. ,
The control by the PI controller and the control by the feedforward controller are switched according to the operating state of the variable magnetic force motor .
The operating state includes a state in which load operation control for outputting the target torque is executed and a state in which demagnetization control for changing the magnetic force of the permanent magnet is executed.
When the demagnetization control is executed, the feedforward control step is switched to, and when the demagnetization control is completed and the load operation control is executed, the PI control step is switched to.
A target interlinkage magnetic flux vector that outputs the target torque when the permanent magnet reaches the target demagnetization amount is calculated.
The command interlinkage magnetic flux vector is calculated using the following equation (1).
In the feedforward control step, after completing the demagnetization to achieve the target demagnetization amount, the variable magnetic force motor is controlled so as to realize the command interlinkage magnetic flux vector.
A control device for a variable magnetic force motor.
Figure 0006998717000005

However, in the above equation (1), λcomand is the command interlinkage magnetic flux vector, λtaget is the target interlinkage magnetic flux vector, λmagnetize is the interlinkage magnetic flux vector at the time of demagnetization, and Vmax is the maximum output of the inverter that drives the variable magnetic force motor. The voltage and ω indicate the rotor rotation speed ω of the variable magnetic force motor.
JP2017191244A 2017-09-29 2017-09-29 Variable magnetic force motor control method and control device Active JP6998717B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017191244A JP6998717B2 (en) 2017-09-29 2017-09-29 Variable magnetic force motor control method and control device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017191244A JP6998717B2 (en) 2017-09-29 2017-09-29 Variable magnetic force motor control method and control device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2019068598A JP2019068598A (en) 2019-04-25
JP6998717B2 true JP6998717B2 (en) 2022-01-18

Family

ID=66338038

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017191244A Active JP6998717B2 (en) 2017-09-29 2017-09-29 Variable magnetic force motor control method and control device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6998717B2 (en)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110995109B (en) * 2019-10-29 2021-08-10 东南大学 Direct torque flux linkage control method for alternating current magnetic modulation type memory motor
JP2022156909A (en) * 2021-03-31 2022-10-14 本田技研工業株式会社 Moving body, control method and program
WO2023276593A1 (en) * 2021-06-29 2023-01-05 マブチモーター株式会社 Control device and control method
JP2023019682A (en) 2021-07-29 2023-02-09 新東工業株式会社 Method for manufacturing force sensor and force sensor

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012244740A (en) 2011-05-18 2012-12-10 Toyota Motor Corp Drive unit
WO2017023249A1 (en) 2015-07-31 2017-02-09 Nissan Motor Co., Ltd. Magnetization state control method and magnetization state control device

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5127377B2 (en) * 2007-09-14 2013-01-23 株式会社東芝 Permanent magnet drive system

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012244740A (en) 2011-05-18 2012-12-10 Toyota Motor Corp Drive unit
WO2017023249A1 (en) 2015-07-31 2017-02-09 Nissan Motor Co., Ltd. Magnetization state control method and magnetization state control device
JP2018523460A (en) 2015-07-31 2018-08-16 日産自動車株式会社 Magnetization state control method and magnetization state control apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
JP2019068598A (en) 2019-04-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8497645B2 (en) Control device for electric motor drive device
US8281886B2 (en) Electric motor control device, drive device and hybrid drive device
US8390223B2 (en) Control device for electric motor drive device
JP5018516B2 (en) Rotating electrical machine control device
JP5120670B2 (en) Control device for motor drive device
JP5120669B2 (en) Control device for motor drive device
JP6998717B2 (en) Variable magnetic force motor control method and control device
US11479124B2 (en) Optimized regenerative braking control of electric motors using look-up tables
US10696163B2 (en) Regenerative braking controller for electric motors
JP5803559B2 (en) Rotating electrical machine control device
JP3934130B2 (en) Motor controller for hybrid vehicle
JP5127377B2 (en) Permanent magnet drive system
JP2008062688A (en) Control device of motor
WO2016189671A1 (en) Motor control device and method for stopping same
JP6937211B2 (en) Variable magnetic field motor control method and control device
JP2005033932A (en) Motor controller
JP2012244740A (en) Drive unit
JP6497231B2 (en) Motor control device
JP5167038B2 (en) Electric motor drive device and control method thereof
US11323056B2 (en) Controller for AC rotary electric machine
JP7259665B2 (en) motor drive
KR20230089192A (en) System for driving motor and method for controlling the same
CN116472666A (en) Control device for rotating electric machine and electric power steering device
JP2016025694A (en) Control device for permanent magnet type synchronous motor

Legal Events

Date Code Title Description
A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711

Effective date: 20190802

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20200512

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20210319

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20210330

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20210625

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

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20211124

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20211221

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6998717

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150