JP7125887B2 - ベクトル制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、ベクトル制御装置に関するものである。

例えば特許文献１に開示されているように、従来から、三相交流モータを制御する手法としてベクトル制御が知られている。このようなベクトル制御では、三相交流モータに流れる電流が、トルク成分と磁束成分とに分解されて独立して制御される。

特開２０１７－７７０９９号公報

ところで、制御対象である三相交流モータが出力可能なトルクは有限である。このため、上述のようなベクトル制御では、例えばトルク電流指令値を求めるにあたり、制御対象の三相交流モータが出力可能な範囲で設定された上限閾値を超えないように、リミッタ部にてトルク電流値の最大値を制限している。

一方で、トルク電流指令値を算出する場合には、いわゆるＰＩ（Proportional-Integra）制御やＰＩＤ（Proportional-Integral-Differential）制御に基づく積分項を含む演算を行っている。このため、トルク電流指令値が上限閾値を超えている場合（すなわち飽和状態である場合）には、出力トルクに変化はないものの、飽和状態の期間に応じて積分項の値が増加してしまう。この結果、出力トルクを減少させようとした場合に、増加した積分項を飽和状態の直前と同様まで減少させる期間を要し、三相交流モータの応答性が悪化することになる。そこで、上述の飽和状態である期間において積分項が増加することを防止するために、リミッタ部によってカットされた量（飽和偏差）に対して比例ゲインの逆数を乗じた値等を用いて、積分項をリセットするアンチリセットワインドアップ処理が行われている。

しかしながら、より安定したベクトル制御を実現しようとした場合には、三相から二相あるいは二相から三相に座標変換（相変換）を行うことによる影響や、電流とトルクの非線形関係による影響を削減するために、乗算補正項を用いてトルク電流指令値を補正する。上述のアンチリセットワインドアップ処理では、これらの乗算補正項を用いた場合には、補正後のトルク電流指令値によって積分項をリセットする処理が行われ、この結果、制御が不安定となる可能性がある。

本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、乗算補正項によって補正されたトルク電流指令値をリミッタ部で上限設定可能とするベクトル制御装置において、乗算補正項によるアンチリセットワインドアップ処理への影響を低減することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するための手段として、以下の構成を採用する。

第１の発明は、トルク指令値と三相交流モータの出力トルク値との差分であるトルク偏差に基づいてトルク電流指令値を算出するトルク電流指令値演算部を備えるベクトル制御装置であって、上記トルク電流指令値演算部が、上記トルク偏差、比例ゲイン及び積分ゲインに基づいて比例項と積分項との少なくとも２つの項を算出する比例積分演算により第１仮出力値を算出する比例積分演算部と、上記第１仮出力値に対して少なくとも乗算補正項を乗じて第２仮出力値を算出する補正演算部と、上記第２仮出力値が上限閾値を超える場合に上記上限閾値を上記トルク電流指令値の上限値とするリミッタ部と、上記第２仮出力値が上限閾値を超える場合に上記上限閾値から上記第２仮出力値を減算した飽和偏差に上記乗算補正項の逆数と上記比例ゲインの逆数とを乗じて積分調整項を算出する積分調整項算出部とを備え、上記比例積分演算部が、上記積分調整項に基づいて上記積分項を計算するという構成を採用する。

第２の発明は、上記第１の発明において、上記補正演算部が、上記乗算補正項として、標準磁束値と上記三相交流モータの磁束値との比を上記第１仮出力値に対して乗算するという構成を採用する。

第３の発明は、上記第１または第２の発明において、上記補正演算部が、上記乗算補正項として、相変換係数を上記第１仮出力値に対して乗算するという構成を採用する。

第４の発明は、上記第３の発明において、上記相変換係数が、相変換方式が絶対変換である場合に１であり、相変換方式が相対変換である場合に２／３であるという構成を採用する。

本発明によれば、リミッタ部によってトルク電流指令値の上限値が制限された場合に、乗算補正項の逆数と比例積分演算の比例ゲインの逆数とを乗じて求められた積分調整項に基づいて比例積分演算の積分項を補正計算する。このため、本発明によれば、リミッタ部によってトルク電流指令値の上限値が制限された場合に、乗算補正項の影響を排除して積分項を計算することができる。したがって、本発明によれば、乗算補正項によって補正されたトルク電流指令値をリミッタ部で上限設定可能とするベクトル制御装置において、乗算補正項によるアンチリセットワインドアップ処理への影響を低減することが可能となる。

本発明の一実施形態におけるベクトル制御装置の機能構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態におけるベクトル制御装置が備えるトルク電流指令値演算部をモデル化したブロック図である。

以下、図面を参照して、本発明に係るベクトル制御装置の一実施形態について説明する。

図１は、本実施形態のベクトル制御装置１の機能構成を示すブロック図である。本実施形態のベクトル制御装置１は、車両等に搭載されており、アクセル開度等によって設定されるトルク指令値Ｔ_ｒｅｆと磁束指令値φ_{ｒｄｒｅｆ}とに基づいて、インバータ３０に供給する電圧指令値を出力するものである。このベクトル制御装置１は、入力された電圧指令値に基づいて交流電力を生成するインバータ３０を介して、三相交流モータ４０の制御を行う。

図１に示すように、本実施形態のベクトル制御装置１は、第１減算器２と、磁束電流指令値演算部３と、第２減算器４と、ｄ軸電流ＰＩ制御部５と、第３減算器６と、トルク電流指令値演算部７と、第４減算器８と、ｑ軸電流ＰＩ制御部９と、逆座標変換部１０と、座標変換部１１と、磁束演算部１２と、トルク演算部１３と、速度検出部１４と、鉄損電流演算部１５と、鉄損電流帰還部１６とを備えている。

第１減算器２は、磁束指令値φ_{ｒｄｒｅｆ}と、磁束演算部１２から入力されるｄ軸磁束値φ_ｒｄの差分である磁束偏差を求めて出力する。なお、第１減算器２は、磁束指令値φ_{ｒｄｒｅｆ}からｄ軸磁束値φ_ｒｄを減算することによって磁束偏差とする。また、ｄ軸磁束値φ_ｒｄは、不図示の電流検出器から検出して読み取られる三相交流モータ４０の電流値ｉ_ｕ、ｉ_ｖ、ｉ_ｗを相変換して導出される実磁束電流値ｉ_ｓｄに対して、鉄損電流帰還部１６によって求められる鉄損電流帰還値ｉ_{ｃｄｆｂｋ}を加算することに基づいて算出される値であり、三相交流モータ４０における実際の磁束値にほぼ近似する値を示している。

磁束電流指令値演算部３は、第１減算器２から入力される磁束偏差から磁束電流指令値ｉ_ｄを算出して出力する。この磁束電流指令値演算部３は、ｄ軸磁束ＰＩ制御部３ａと、ｄ軸磁束鉄損補償部３ｂとを備えている。

ｄ軸磁束ＰＩ制御部３ａは、第１減算器２から磁束偏差が入力され、ｄ軸磁束値φ_ｒｄを磁束指令値φ_{ｒｄｒｅｆ}に一致させるための制御演算を行う。ここでは、ｄ軸磁束ＰＩ制御部３ａは、ＰＩ制御に基づく制御演算を実行し、磁束偏差に対して比例演算と積分演算とを行って、仮の磁束電流指令値を求める。ｄ軸磁束鉄損補償部３ｂは、鉄損電流演算部１５によって求められた磁束鉄損電流値ｉ_ｃｄを、ｄ軸磁束ＰＩ制御部３ａから入力される仮の磁束電流指令値から減算することによって、磁束電流指令値ｉ_ｄを算出する。

なお、本実施形態においては、磁束鉄損電流値ｉ_ｃｄは負の符号を有する値（マイナス値）として求められていることから、磁束鉄損電流値ｉ_ｃｄをｄ軸磁束ＰＩ制御部３ａから入力される仮の磁束電流指令値から減算することによって磁束電流指令値ｉ_ｄを算出しているが，磁束鉄損電流値ｉ_ｃｄは正負の符号を有しない値（たとえば、絶対値）として求められる構成としてもよい。この場合には，鉄損電流演算部１５によって求められた正負の符号を有しない磁束鉄損電流値ｉ_ｃｄを、ｄ軸磁束ＰＩ制御部３ａから入力される仮の磁束電流指令値に加算することによって、磁束電流指令値ｉ_ｄを算出すればよい。

また、本実施形態では、磁束電流指令値演算部３が、ＰＩ制御に基づく演算を行うｄ軸磁束ＰＩ制御部３ａを備えている。しかしながら、磁束電流指令値演算部３が、ＰＩＤ制御に基づく演算を行うようにしても良い。

また、本実施形態では、磁束電流指令値演算部３が、磁束鉄損電流値ｉ_ｃｄを磁束ＰＩ制御部３ａで算出した値から減算するｄ軸磁束鉄損補償部３ｂを備えているが、ｄ軸磁束鉄損補償部３ｂを備えない構成としても良い。この場合には、磁束ＰＩ制御部３ａで算出した値が磁束電流指令値ｉ_ｄとして磁束電流指令値演算部３から出力される。

第２減算器４は、磁束電流指令値ｉ_ｄと、実磁束電流値ｉｓｄとの差分である磁束電流偏差を求めて出力する。ｄ軸電流ＰＩ制御部５は、第２減算器４から磁束電流偏差が入力され、実磁束電流値ｉ_ｓｄを磁束電流指令値ｉ_ｄに一致させるための制御演算を行う。ここでは、ｄ軸電流ＰＩ制御部５は、ＰＩ制御に基づく制御演算を実行し、磁束電流偏差に対して比例演算と積分演算とを行って磁束電圧指令値ｖ_ｄを算出して出力する。なお、ｄ軸電流ＰＩ制御部５によるＰＩ制御に基づく制御演算に換えて、ＰＩＤ制御に基づく制御演算を実行して磁束電圧指令値ｖ_ｄを算出するようにしても良い。

第３減算器６は、トルク指令値Ｔ_ｒｅｆと、トルク演算部１３から入力される出力トルク値Ｔとの差分であるトルク偏差を求めて出力する。なお、第３減算器６は、トルク指令値Ｔ_ｒｅｆから出力トルク値Ｔを減算することによってトルク偏差とする。また、出力トルク値Ｔは、不図示の電流検出器から検出し読み取られる三相交流モータ４０の電流値ｉ_ｕ、ｉ_ｖ、ｉ_ｗを相変換して導出される実トルク電流値ｉ_ｓｑから求められる仮のトルク値に対して、鉄損電流帰還部１６によって求められる鉄損電流帰還値ｉ_{ｃｄｆｂｋ}を加算することに基づいて算出される値であり、三相交流モータ４０における実際のトルク値にほぼ近似する値を示している。

トルク電流指令値演算部７は、第３減算器６から入力されるトルク偏差からトルク電流指令値ｉ_ｑを算出して出力する。このトルク電流指令値演算部７は、トルクＰＩ制御部７ａ（比例積分演算部）と、変換処理部７ｂと、線形化補償部７ｃと、トルク鉄損補償部７ｄと、リミッタ部７ｅと、アンチリセットワインドアップ演算部７ｆ（積分調整項算出部）とを備えている。

後に詳述するが、トルクＰＩ制御部７ａは、第３減算器６からトルク偏差が入力され、出力トルク値Ｔをトルク指令値Ｔ_ｒｅｆに一致させるための制御演算を行う。ここでは、トルクＰＩ制御部７ａは、ＰＩ制御に基づく制御演算を実行し、トルク偏差に対して比例演算と積分演算とを行って仮のトルク電流指令値（第１仮出力値）を求める。つまり、トルクＰＩ制御部７ａは、トルク偏差に基づく比例項と積分項との２つの項を算出する比例積分演算により仮のトルク電流指令値を算出する。

変換処理部７ｂは、トルクＰＩ制御部７ａから出力された仮のトルク電流指令値に対して、相変換係数を乗算する。つまり、変換処理部７ｂは、乗算補正項として、相変換係数を仮のトルク電流指令値に対して乗算する。この相変換係数は、逆座標変換部１０で二相から三相への相変換（ベクトル制御のｄｑ座標系から三相交流座標系への変換）をする場合と、座標変換部１１で三相電流ｉ_ｕ、ｉ_ｖ、ｉ_ｗを二相の実磁束電流値ｉ_ｓｄと実トルク電流値ｉ_ｓｑに相変換（三相交流座標系からベクトル制御のｄｑ座標系への変換）する場合とに用いられる数値係数である。例えば、逆座標変換部１０及び座標変換部１１で絶対変換を行う場合には、相変換係数として１を用いる。また、逆座標変換部１０及び座標変換部１１で相対変換を行う場合には、相変換係数として２／３を用いる。本実施形態のベクトル制御装置１においては、外部からの指令あるいはベクトル制御装置１内に存する不図示の記憶装置への書込情報に基づいて、絶対変換と相対変換とを選択可能とされており、絶対変換が選択された場合には変換処理部７ｂにおいて相変換係数Ｋ_αβが１とされ、相対変換が選択された場合には変換処理部７ｂにおいて相変換係数Ｋ_αβが２／３とされる。

線形化補償部７ｃは、トルクＰＩ制御部７ａから出力された仮のトルク電流指令値に対して、所定の標準磁束値φ_ｒｄＮとｄ軸磁束値φ_ｒｄ（三相交流モータ４０の実際の磁束値）との比を乗算する。つまり、線形化補償部７ｃは、乗算補正項として、標準磁束値φ_ｒｄＮとｄ軸磁束値φ_ｒｄとの比を乗算する。なお、本実施形態では、線形化補償部７ｃは、標準磁束値φ_ｒｄＮからｄ軸磁束値φ_ｒｄを除算した値を、標準磁束値φ_ｒｄＮとｄ軸磁束値φ_ｒｄとの比として、仮のトルク電流指令値に乗算する。

トルク鉄損補償部７ｄは、鉄損電流演算部１５によって求められたトルク鉄損電流値ｉ_ｃｑを、トルクＰＩ制御部７ａから出力された仮のトルク電流指令値から減算する。なお、トルク鉄損補償部７ｄを備えない構成を採用することも可能である。

これらの変換処理部７ｂ、線形化補償部７ｃ及びトルク鉄損補償部７ｄは、トルクＰＩ制御部７ａから出力された仮のトルク電流指令値に対して少なくとも乗算補正項を乗じることによって、仮のトルク電流指令値の補正値（第２仮出力値）を算出する補正演算部として機能する。なお、補正演算部に変換処理部７ｂ及び線形化補償部７ｃの両方が含まれている必要はなく、いずれか一方のみが含まれた構成とすることも可能である。

リミッタ部７ｅは、第２仮出力値が所定の上限閾値ｕ_ｌｉｍを超える場合に、上限閾値ｕ_ｌｉｍをトルク電流指令値ｉ_ｑとして出力する。また、リミッタ部７ｅは、第２仮出力値が上限閾値ｕ_ｌｉｍを超えていない場合には、その第２仮出力値をトルク電流指令値ｉ_ｑとして出力する。また、リミッタ部７ｅは、上限閾値ｕ_ｌｉｍから第２仮出力値を減算してリミッタ部７ｅでカットする量（飽和偏差）を算出する。

アンチリセットワインドアップ演算部７ｆは、リミッタ部７ｅでカットされた量（飽和偏差）に対して、補正演算部で乗算された乗算補正項の逆数と、トルクＰＩ制御部７ａで算出され用いられた比例ゲインの逆数とを乗じて積分調整項を算出する。なお、補正演算部から出力された第２仮出力値が上限閾値ｕ_ｌｉｍを超えていない場合には、飽和偏差は０となる。このため、アンチリセットワインドアップ演算部７ｆは、補正演算部から出力された第２仮出力値が上限閾値ｕ_ｌｉｍを超えた場合に、積分調整項を算出する。また、アンチリセットワインドアップ演算部７ｆは、求めた積分調整項を制御上の１周期分時間をシフトさせてトルクＰＩ制御部７ａに入力する。

図２は、上述のトルク電流指令値演算部７をモデル化したブロック図である。なお、図２においては、トルク電流指令値演算部７への入力をｅ（トルク偏差）で示し、トルク電流指令値演算部７からの出力（第２仮出力値）をｕで示している。

図２に示すように、トルクＰＩ制御部７ａは、入力ｅに対してアンチリセットワインドアップ演算部７ｆから入力された積分調整項を加算する第１加算器７ａ１と、第１加算器７ａ１の出力を所定の積分ゲインＫ_Ｉを用いて積分演算することで積分項を算出する積分器７ａ２とを備えている。さらに、トルクＰＩ制御部７ａは、入力ｅに対して所定の比例ゲインＫ_Ｐを用いて比例演算することで比例項を算出する比例器７ａ４と、積分器７ａ２で算出された積分項と比例器７ａ４で算出された比例項とを加算する第２加算器７ａ５とを備えている。

また、変換処理部７ｂでは、乗算補正項である相変換係数（１／Ｋ_αβ）をトルクＰＩ制御部７ａの出力に乗じる。また、線形化補償部７ｃでは、乗算補正項である標準磁束値φ_ｒｄＮとｄ軸磁束値φ_ｒｄとの比（φ_ｒｄＮ・φ_ｒｄ ^－１）をトルクＰＩ制御部７ａの出力に乗じる。さらに、トルク鉄損補償部７ｄは、トルク鉄損電流値ｉ_ｃｑをＰＩ制御部７ａの出力から減算する。

リミッタ部７ｅは、上限閾値ｕｌｉｍからトルク鉄損補償部７ｄからの出力ｕを減算する減算器７ｅ１を備える。また、アンチリセットワインドアップ演算部７ｆは、減算器７ｅ１の出力に対して、標準磁束値φ_ｒｄＮとｄ軸磁束値φ_ｒｄとの比の逆数（φ_ｒｄ・φ_ｒｄＮ ^－１）と、相変換係数の逆数（Ｋ_αβ）と、比例ゲインＫ_Ｐの逆数と、アンチリセットワインドアップ演算の微調整用の定数（１／α_ＡＷ）とを乗算する乗算部７ｆ１を備えている。さらに、アンチリセットワインドアップ演算部７ｆは、乗算部７ｆ２の出力を制御上の１周期分遅延させる遅延処理部７ｆ２を備えている。

このようなアンチリセットワインドアップ演算部７ｆから積分調整項が入力された場合（すなわち第２仮出力値が上限閾値ｕ_ｌｉｍを超えた場合）に、トルクＰＩ制御部７ａは、トルク偏差に対して積分調整項を加算してからＰＩ制御に基づく制御演算を行う。これによって、飽和偏差が存在する期間に、トルクＰＩ制御部７ａにおいて積分項が増加することが防止される。さらに、積分調整項には、補正演算部で乗算された乗算補正項の逆数と、トルクＰＩ制御部７ａで用いられた比例ゲインＫ_Ｐの逆数とを乗じられているため、トルクＰＩ制御部７ａでの制御演算において、変換処理部７ｂや線形化補償部７ｃによるアンチリセットワインドアップ処理への影響が生じることを防止できる。

図１に戻り、第４減算器８は、トルク電流指令値ｉ_ｑと、実トルク電流値ｉｓｑとの差分であるトルク電流偏差を求めて出力する。ｑ軸電流ＰＩ制御部９は、第４減算器８からトルク電流偏差が入力され、実トルク電流値ｉ_ｓｑをトルク電流指令値ｉ_ｑに一致させるための制御演算を行う。ここでは、ｑ軸電流ＰＩ制御部９は、ＰＩ制御に基づく制御演算を実行し、トルク電流偏差に対して比例演算と積分演算とを行ってトルク電圧指令値ｖ_ｑを算出して出力する。なお、ｑ軸電流ＰＩ制御部９によるＰＩ制御に基づく制御演算に換えて、ＰＩＤ制御に基づく制御演算を実行してトルク電圧指令値ｖ_ｑを算出するようにしても良い。

逆座標変換部１０は、ｄ軸電流ＰＩ制御部５から入力される磁束電圧指令値ｖ_ｄと、ｑ軸電流ＰＩ制御部９から入力されるトルク電圧指令値ｖ_ｑとを二相から三相に相変換することによって、インバータ３０に供給する三相の電圧指令値を生成する。座標変換部１１は、不図示の電流計より入力される三相交流モータ４０の三相の電流値ｉ_ｕ、ｉ_ｖ、ｉ_ｗを実磁束電流値ｉ_ｓｄと実トルク電流値ｉ_ｓｑとの二相に相変換する。磁束演算部１２は、座標変換部１１から入力される実磁束電流値ｉ_ｓｄと鉄損電流帰還部１６によって求められた鉄損電流帰還値ｉ_{ｃｄｆｂｋ}に基づいてｄ軸磁束値φ_ｒｄを算出して出力する。トルク演算部１３は、座標変換部１１から入力される実トルク電流値ｉ_ｓｑと、鉄損電流帰還部１６によって求められる鉄損電流帰還値ｉ_{ｃｑｆｂｋ}と、磁束演算部１２から入力されるｄ軸磁束値φ_ｒｄとに基づいて出力トルク値Ｔを算出して出力する。

速度検出部１４は、不図示の速度センサから入力される信号に基づいて三相交流モータ４０の回転速度を算出する。鉄損電流演算部１５は、速度検出部１４で検出された回転速度と、磁束演算部１２から入力されるｄ軸磁束値φ_ｒｄと、この制御上の１周期前（前回の制御周期）に適用されていた磁束電流指令値ｉ_ｄ及びトルク電流指令値ｉ_ｑとに基づいて、磁束鉄損電流値ｉ_ｃｄとトルク鉄損電流値ｉ_ｃｑとを算出する。鉄損電流帰還部１６は、速度検出部１４で検出された回転速度と、この制御上の１周期前（前回の制御周期）で磁束演算部１２で算出されていたｄ軸磁束値φ_ｒｄと、実磁束電流値ｉｓｄと、実トルク電流値ｉｓｑとに基づいて、磁束鉄損電流帰還値ｉ_{ｃｄｆｂｋ}とトルク鉄損電流帰還値ｉ_{ｃｑｆｂｋ}とを算出する。

このような本実施形態のベクトル制御装置１では、磁束指令値φ_{ｒｄｒｅｆ}からｄ軸磁束値φ_ｒｄが減算されて磁束電流指令値演算部３に入力され、磁束電流指令値演算部３によって磁束電流指令値ｉ_ｄが算出される。また、トルク指令値Ｔ_ｒｅｆから出力トルク値Ｔが減算されてトルク電流指令値演算部７に入力され、トルク電流指令値演算部７によってトルク電流指令値ｉ_ｑが算出される。

また、ｄ軸電流ＰＩ制御部５によって実磁束電流値ｉ_ｓｄと磁束電流指令値ｉ_ｄから磁束電圧指令値ｖ_ｄが算出されると共に、ｑ軸電流ＰＩ制御部９によって実トルク電流値ｉ_ｓｑとトルク電流指令値ｉ_ｑからトルク電圧指令値ｖ_ｑが算出され、磁束電圧指令値ｖ_ｄ及びトルク電圧指令値ｖ_ｑからインバータ３０に供給される電圧指令値ｖ_ｕ、ｖ_ｖ、ｖ_ｗが生成される。このような電圧指令値ｖ_ｕ、ｖ_ｖ、ｖ_ｗがインバータ３０に供給されることによってインバータ３０から三相交流モータ４０に交流電力が供給され、三相交流モータ４０が駆動される。

また、速度検出部１４では三相交流モータ４０の回転速度が検出され、この回転速度と、この制御上の１周期前に磁束演算部１２で算出されていたｄ軸磁束値φ_ｒｄと、実磁束電流値ｉ_ｓｄと、実トルク電流値ｉ_ｓｑとに基づいて鉄損電流帰還部１６で磁束鉄損電流帰還値ｉ_{ｃｄｆｂｋ}及びトルク鉄損電流帰還値ｉ_{ｃｑｆｂｋ}が算出される。この磁束鉄損電流帰還値ｉ_{ｃｄｆｂｋ}は磁束演算部１２にフィードバックされ、トルク鉄損電流帰還値ｉ_{ｃｑｆｂｋ}はトルク演算部１３にフィードバックされる。しかも、座標変換部１１によって三相交流モータ４０の電流値ｉ_ｕ、ｉ_ｖ，ｉ_ｗから実磁束電流値ｉ_ｓｄと実トルク電流値ｉ_ｓｑとが求められ、さらに磁束演算部１２で求められたｄ軸磁束値φ_ｒｄが第１減算器２にフィードバックされ、トルク演算部１３で求められた出力トルク値Ｔが第３減算器６にフィードバックされる。また、鉄損電流演算部１５で磁束鉄損電流値ｉ_ｃｄ及びトルク鉄損電流値ｉ_ｃｑが算出される。磁束鉄損電流値ｉ_ｃｄは磁束電流指令値演算部３に入力され、トルク鉄損電流値ｉ_ｃｑはトルク電流指令値演算部７に入力される。

以上のような本実施形態のベクトル制御装置１においては、リミッタ部７ｅによってトルク電流指令値ｉ_ｑの上限値が制限された場合に、乗算補正項の逆数と比例積分演算の比例ゲインＫ_ｐの逆数とを乗じて求められた積分調整項に基づいて比例積分演算の積分項を計算する。このため、本実施形態のベクトル制御装置１によれば、リミッタ部７ｅによってトルク電流指令値ｉ_ｑの上限値が制限された場合に、乗算補正項の影響を排除して積分項を計算することができ、乗算補正項によるアンチリセットワインドアップ処理への影響を低減することが可能となる。

また、本実施形態のベクトル制御装置１においては、乗算補正項として、標準磁束値φ_ｒｄＮとｄ軸磁束値φ_ｒｄとの比を用いている。このため、三相交流モータ４０の電流とトルクとの関係を線形化することができ、三相交流モータ４０を安定的に制御することができる。さらに、本実施形態のベクトル制御装置１においては、標準磁束値φ_ｒｄＮとｄ軸磁束値φ_ｒｄとの比を乗じてトルク電流指令値ｉ_ｑを算出することに起因するアンチリセットワインドアップ処理への影響を上述のように低減することが可能となる。

また、本実施形態のベクトル制御装置１においては、乗算補正項として、相変換係数を用いている。このため、相変換することによって三相交流モータ４０の動作が不安定になることを防止することができる。さらに、本実施形態のベクトル制御装置１においては、相変換係数を乗じてトルク電流指令値ｉ_ｑを算出することに起因するアンチリセットワインドアップ処理への影響を上述のように低減することが可能となる。

さらに、本実施形態のベクトル制御装置１においては、相変換係数は、相変換方式が絶対変換である場合に１であり、相変換方式が相対変換である場合に２／３であるとされている。したがって、本実施形態のベクトル制御装置１では、相変換方式が絶対変換である場合であっても、相変換方式が相対変換である場合であっても、三相交流モータ４０の動作が不安定になることを防止することができる。このため、本実施形態のベクトル制御装置１においては、相変換方式を絶対変換と相対変換とで切り替えることが可能となっている。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

１……ベクトル制御装置、３ａ……ｄ軸磁束ＰＩ制御部、３ｂ……ｄ軸磁束鉄損補償部、７……トルク電流指令値演算部、７ａ……トルクＰＩ制御部（比例積分演算部）、７ｂ……変換処理部、７ｃ……線形化補償部、７ｄ……トルク鉄損補償部、７ｅ……リミッタ部、７ｆ……アンチリセットワインドアップ演算部（積分調整項算出部）、３０……インバータ、４０……三相交流モータ、Ｋ_ｐ……比例ゲイン、Ｋ_ｉ……積分ゲイン

Claims (4)

1. トルク指令値と三相交流モータの出力トルク値との差分であるトルク偏差に基づいてトルク電流指令値を算出するトルク電流指令値演算部を備えるベクトル制御装置であって、
   前記トルク電流指令値演算部は、
   前記トルク偏差、比例ゲイン及び積分ゲインに基づいて比例項と積分項との少なくとも２つの項を算出する比例積分演算により第１仮出力値を算出する比例積分演算部と、
   前記第１仮出力値に対して少なくとも乗算補正項を乗じて第２仮出力値を算出する補正演算部と、
   前記第２仮出力値が上限閾値を超える場合に前記上限閾値を前記トルク電流指令値の上限値とするリミッタ部と、
   前記第２仮出力値が上限閾値を超える場合に前記上限閾値から前記第２仮出力値を減算した飽和偏差に前記乗算補正項の逆数と前記比例ゲインの逆数とを乗じて積分調整項を算出する積分調整項算出部と
   を備え、
   前記比例積分演算部は、前記積分調整項に基づいて前記積分項を計算する
   ことを特徴とするベクトル制御装置。
2. 前記補正演算部は、前記乗算補正項として、標準磁束値と前記三相交流モータの磁束値との比を前記第１仮出力値に対して乗算することを特徴とする請求項１記載のベクトル制御装置。
3. 前記補正演算部は、前記乗算補正項として、相変換係数を前記第１仮出力値に対して乗算することを特徴とする請求項１または２記載のベクトル制御装置。
4. 前記相変換係数は、相変換方式が絶対変換である場合に１であり、相変換方式が相対変換である場合に２／３であることを特徴とする請求項３記載のベクトル制御装置。

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