JP7172804B2 - モータ制御装置 - Google Patents
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Description
回生動作による電力変換回路への入力が許容される電力を総目標電力(W_lim)、総目標電力を構成するq軸電力及びd軸電力を、それぞれ、q軸目標電力(Wq_lim)及びd軸目標電力(Wd_lim)と定義し、総目標電力、q軸目標電力及びd軸目標電力がいずれも0以上の値で規定される場合、電圧指令値制限部は、以下の処理を行う。
電圧指令値制限部は、q軸電圧指令値とq軸電流との積であるq軸推定電力(Wq_est)、及び、d軸電圧指令値とd軸電流との積であるd軸推定電力(Wd_est)を算出し、さらに、q軸目標電力をq軸推定電力の絶対値で除したq軸電圧制限ゲイン(Kp)、及び、d軸目標電力をd軸推定電力の絶対値で除したd軸電圧制限ゲイン(Kd)を算出する。
電圧指令値制限部は、q軸推定電力の絶対値がq軸目標電力より大きいとき、q軸電圧指令値にq軸電圧制限ゲインを乗じて制限後q軸電圧指令値(Vq ** )を算出し、d軸推定電力の絶対値がd軸目標電力より大きいとき、d軸電圧指令値にd軸電圧制限ゲインを乗じて制限後d軸電圧指令値(Vd ** )を算出する。
電圧指令値制限部は、q軸電圧優先制限処理では、q軸電圧指令値のみを制限後q軸電圧指令値に制限した後、目標飽和率が所定の飽和率閾値(Rs_th)未満のとき、さらにd軸電圧指令値を制限後d軸電圧指令値に制限し、d軸電圧優先制限処理では、d軸電圧指令値のみを制限後d軸電圧指令値に制限した後、目標飽和率が飽和率閾値未満のとき、さらにq軸電圧指令値を制限後q軸電圧指令値に制限する。
図2~図8を参照して、第1実施形態のモータ制御装置401について説明する。図2に示すように、モータ制御装置401は、電流指令値演算部41、電流偏差算出部42、電圧指令値演算部43、電源電流監視部44、電圧指令値制限部45、2相3相変換部46、PWM変換部47、3相2相変換部48等を有している。電源電流監視部44及び電圧指令値制限部45以外は、一般的な電流フィードバック制御の構成であるため、簡単に説明する。なお、本明細書では、dq軸の電流及び電圧を併記するとき、基本的にq軸が先、d軸が後の順で記載する。
Wq_est=Vq*×Iq ・・・(1.1)
Wd_est=Vd*×Id ・・・(1.2)
Wq_lim=0 ・・・(2.1a)
Wq_lim=W_lim-|Wd_est| ・・・(2.1b)
Wd_lim=W_lim ・・・(3.1)
Kq=Wq_lim/|Wq_est| ・・・(4.1)
Kd=Wd_lim/|Wd_est| ・・・(4.2)
Vq**=Kq×Vq* ・・・(5.1)
Vq**=Vq* ・・・(5.2)
Vd**=Kd×Vd* ・・・(6.1)
Vd**=Vd* ・・・(6.2)
Wq_lim=W_lim ・・・(2.2)
Wd_lim=0 ・・・(3.2a)
Wd_lim=W_lim-|Wq_est| ・・・(3.2b)
Kq=Wq_lim/|Wq_est| ・・・(4.1)
Kd=Wd_lim/|Wd_est| ・・・(4.2)
Vd**=Kd×Vd* ・・・(6.1)
Vq**=Kq×Vq* ・・・(5.1)
Ib_est=(Vd*×Id+Vq*×Iq)/Vref ・・・(7.1)
Rs_lim=Ib_lim/|Ib_est| ・・・(8)
Ib_est=(Vd*×Id+Vq**×Iq)/Vref ・・・(7.2)
Ib_est=(Vd**×Id+Vq*×Iq)/Vref ・・・(7.3)
Vd=R×Id-ω×Lq×Iq ・・・(9.1)
Vq=R×Iq+ω×Ld×Id+ω×φm ・・・(9.2)
次に図9、図10を参照し、第2実施形態について説明する。第1実施形態では、q軸電圧優先制限処理又はd軸電圧優先制限処理のいずれか一方が予め選択されるのに対し、第2実施形態では、回生動作の要因に応じて、q軸電圧優先制限処理とd軸電圧優先制限処理とを切り替え可能とする。図9に示すように、第2実施形態のモータ制御装置402は、第1実施形態のモータ制御装置401の構成に加え、回転数算出部51及び回生要因判別部52を有している。回転数算出部51は、電気角θを時間微分してモータ回転数ωを算出する。
(a)図2、図9に示すモータ制御装置401、402は電源電流監視部44を備え、優先軸の電圧指令値のみを制限後に目標飽和率Rs_limが飽和率閾値Rs_th未満の場合、非優先軸の電圧指令値を制限することで、電源電流をさらに低減する。ただし、他の実施形態では電源電流監視部44が設けられず、例えば、優先軸の電圧指令値のみを制限した後に処理を終了してもよい。
40(401、402)・・・モータ制御装置、
43 ・・・電圧指令値演算部、
45 ・・・電圧指令値制限部、
70 ・・・インバータ(電力変換回路)、
80 ・・・モータ、
90 ・・・電動パワーステアリング装置。
Claims (4)
- モータ(80)により操舵アシストトルクを生成する電動パワーステアリング装置(90)において、前記モータの力行動作及び回生動作に応じて電力変換回路(70)を動作させて電源(11)の直流電力と前記モータの交流電力とを相互に変換し、前記モータの通電を制御するモータ制御装置であって、
dq軸電流のフィードバック制御によりq軸電圧指令値(Vq*)及びd軸電圧指令値(Vd*)を演算する電圧指令値演算部(43)と、
前記電源と前記電力変換回路との間に流れる電源電流の推定値(Ib_est)又は検出値(Ib_sns)の絶対値と、前記電源電流の絶対値の上限目標である目標電源電流(Ib_lim)とを比較し、前記目標電源電流を前記電源電流の推定値又は検出値の絶対値で除した値を目標飽和率(Rs_lim)として算出する電源電流監視部(44)と、
q軸電圧指令値又はd軸電圧指令値の少なくとも一方を制限する電圧指令値制限部(45)と、
を備え、
前記モータの回生動作時、前記電圧指令値制限部は、
q軸電圧指令値をd軸電圧指令値よりも優先して制限するq軸電圧優先制限処理、又は、d軸電圧指令値をq軸電圧指令値よりも優先して制限するd軸電圧優先制限処理を実行するものであり、
回生動作による前記電力変換回路への入力が許容される電力を総目標電力(W_lim)、前記総目標電力を構成するq軸電力及びd軸電力を、それぞれ、q軸目標電力(Wq_lim)及びd軸目標電力(Wd_lim)と定義し、前記総目標電力、前記q軸目標電力及び前記d軸目標電力がいずれも0以上の値で規定される場合、
前記電圧指令値制限部は、
q軸電圧指令値とq軸電流との積であるq軸推定電力(Wq_est)、及び、d軸電圧指令値とd軸電流との積であるd軸推定電力(Wd_est)を算出し、
さらに、前記q軸目標電力を前記q軸推定電力の絶対値で除したq軸電圧制限ゲイン(Kp)、及び、前記d軸目標電力を前記d軸推定電力の絶対値で除したd軸電圧制限ゲイン(Kd)を算出し、
前記q軸推定電力の絶対値が前記q軸目標電力より大きいとき、q軸電圧指令値に前記q軸電圧制限ゲインを乗じて制限後q軸電圧指令値(Vq ** )を算出し、
前記d軸推定電力の絶対値が前記d軸目標電力より大きいとき、d軸電圧指令値に前記d軸電圧制限ゲインを乗じて制限後d軸電圧指令値(Vd ** )を算出し、
前記q軸電圧優先制限処理では、q軸電圧指令値のみを前記制限後q軸電圧指令値に制限した後、前記目標飽和率が所定の飽和率閾値(Rs_th)未満のとき、さらにd軸電圧指令値を前記制限後d軸電圧指令値に制限し、
前記d軸電圧優先制限処理では、d軸電圧指令値のみを前記制限後d軸電圧指令値に制限した後、前記目標飽和率が前記飽和率閾値未満のとき、さらにq軸電圧指令値を前記制限後q軸電圧指令値に制限するモータ制御装置。 - 前記電圧指令値制限部は、前記q軸目標電力及び前記d軸目標電力について、
電圧指令値が優先して制限される軸である優先軸の目標電力を0に設定し、
前記優先軸の相手側の軸である非優先軸の目標電力を前記総目標電力に設定する請求項1に記載のモータ制御装置。 - 前記電圧指令値制限部は、前記q軸目標電力及び前記d軸目標電力について、
電圧指令値が優先して制限される軸である優先軸の目標電力を、前記総目標電力から前記優先軸の相手側の軸である非優先軸の推定電力の絶対値を減じた値に設定し、
前記非優先軸の目標電力を前記総目標電力に設定する請求項1に記載のモータ制御装置。 - 前記モータの出力軸(88)に逆入力されるトルクにより前記モータが回生動作する逆入力モードであるか、運転者のハンドル操作により前記モータが回生動作するハンドル操作モードであるかを判別する回生要因判別部(52)をさらに備え、
前記電圧指令値制限部は、
前記逆入力モードのとき、前記q軸電圧優先制限処理を実行し、
前記ハンドル操作モードのとき、前記d軸電圧優先制限処理を実行する請求項1~3のいずれか一項に記載のモータ制御装置。
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