JPH1014273A - Controller for permanent magnet synchronous motor for driving vehicle - Google Patents

Controller for permanent magnet synchronous motor for driving vehicle

Info

Publication number
JPH1014273A
JPH1014273A JP8162766A JP16276696A JPH1014273A JP H1014273 A JPH1014273 A JP H1014273A JP 8162766 A JP8162766 A JP 8162766A JP 16276696 A JP16276696 A JP 16276696A JP H1014273 A JPH1014273 A JP H1014273A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
torque
magnetic flux
voltage
command
magnitude
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.)
Granted
Application number
JP8162766A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP3455017B2 (en
Inventor
Koichi Matsuoka
孝一 松岡
Keiichiro Kondo
圭一郎 近藤
Yosuke Nakazawa
洋介 中沢
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.)
Toshiba Corp
Railway Technical Research Institute
Original Assignee
Toshiba Corp
Railway Technical Research Institute
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 Toshiba Corp, Railway Technical Research Institute filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP16276696A priority Critical patent/JP3455017B2/en
Publication of JPH1014273A publication Critical patent/JPH1014273A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3455017B2 publication Critical patent/JP3455017B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L15/00Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles
    • B60L15/02Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles characterised by the form of the current used in the control circuit
    • B60L15/025Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles characterised by the form of the current used in the control circuit using field orientation; Vector control; Direct Torque Control [DTC]
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/50Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
    • B60L50/51Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells characterised by AC-motors
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2220/00Electrical machine types; Structures or applications thereof
    • B60L2220/10Electrical machine types
    • B60L2220/14Synchronous machines
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/64Electric machine technologies in electromobility
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/72Electric energy management in electromobility

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To stabilize a current control system, while minimizing the flux current even when the output voltage of an inverter approaches a maximum level by receiving the magnitude and the angle of a voltage vector and the sum of a torque angle correction value and a permanent magnet flux angle and delivering a polyphase PWM voltage command to an inverter. SOLUTION: A PWM voltage generating section 17 receives the magnitude and the angle of a voltage vector, outputted from a voltage vector magnitude limiting section 14, and the sum of a torque angle correction value and a permanent magnet flux angle and delivering a polyphase PWM voltage command to an inverter INV. When the magnitude of the voltage vector exceeds the maximum level of inverter output, the voltage vector is fixed, a weakening flux density is minimized and high speed torque control performance required for idling control can be ensured by torque angle control. Consequently, the current control system can be stabilized, while enhancing the efficiency.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、車両駆動用永久磁
石同期電動機の制御装置に関する。
The present invention relates to a control device for a permanent magnet synchronous motor for driving a vehicle.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、車両駆動用永久磁石同期電動機を
制御する場合において、インバータ出力電圧が最大値に
近くなる高速運転を行う場合、永久磁石による逆起電圧
がインバータ出力最大電圧を越えて電流制御が不安定に
ならないように、余裕を見て、多めの弱め磁束電流を流
していた。
2. Description of the Related Art Conventionally, in controlling a permanent magnet synchronous motor for driving a vehicle, when performing high-speed operation in which the inverter output voltage is close to a maximum value, the back electromotive voltage generated by the permanent magnet exceeds the inverter output maximum voltage. In order to prevent the control from becoming unstable, a large amount of weak magnetic flux current was supplied with a margin.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、弱め磁
束電流を多く流し続けると、電動機およびインバータの
効率が低下して望ましくない。本発明の目的は電流制御
系の安定性と効率向上の両立が可能な車両駆動用永久磁
石同期電動機の制御装置を提供することにある。
However, if a large amount of flux-weakening current continues to flow, the efficiency of the motor and the inverter decreases, which is not desirable. An object of the present invention is to provide a control device for a permanent magnet synchronous motor for driving a vehicle, which can achieve both stability and efficiency improvement of a current control system.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、請求項1に対応する発明は、直流電力を交流電力に
変換するインバータにより車両駆動用永久磁石同期電動
機を制御する車両駆動用永久磁石同期電動機の制御装置
において、前記車両駆動用永久磁石同期電動機の永久磁
石磁束角度を入力として電動機回転角速度を演算する回
転角速度演算部と、前記回転角速度を入力として磁束方
向電流指令を演算する磁束方向電流指令演算部と、前記
磁束方向電流指令と、トルク指令を入力として、磁束方
向電圧指令とトルク方向電圧指令を演算する電圧指令演
算部と、前記磁束方向電圧指令と前記トルク方向電圧指
令とを入力として、電圧ベクトルの大きさと電圧ベクト
ルの角度を演算する極座標変換部と、前記電圧ベクトル
の大きさを入力として、入力された電圧ベクトルの大き
さが、前記インバータの出力できる最大電圧を越えてい
るときには、電圧ベクトルの大きさを制限して新たな電
圧ベクトルの大きさとして出力する電圧ベクトルの大き
さ制限部と、前記磁束方向電圧指令と前記トルク方向電
圧指令と、トルク電流実際値と、磁束方向電流実際値
と、前記回転角速度を入力として、トルク実際値を演算
する実トルク演算部と、前記トルク指令と前記トルク実
際値を入力として、トルク実際値がトルク指令に追従す
るようにトルク角補正値を演算するトルク角制御部と、
前記電圧ベクトルの大きさ制限部から出力される電圧ベ
クトルの大きさと、前記電圧ベクトルの角度と、前記ト
ルク角補正値と、前記永久磁石磁束角度との和を入力と
して、多相PWM電圧指令を前記インバータに出力する
PWM電圧発生部とを有する車両駆動用永久磁石同期電
動機の制御装置である。
According to one aspect of the present invention, there is provided a vehicle driving permanent magnet for controlling a vehicle driving permanent magnet synchronous motor by an inverter for converting DC power to AC power. In the control device for a synchronous motor, a rotation angular speed calculation unit that calculates a motor rotation angular speed by using a permanent magnet magnetic flux angle of the vehicle driving permanent magnet synchronous motor as an input, and a magnetic flux direction that calculates a magnetic flux direction current command using the rotation angular speed as an input. A current command calculating unit, the magnetic flux direction current command, and a voltage command calculating unit that calculates a magnetic flux direction voltage command and a torque direction voltage command by using the torque command as an input; and the magnetic flux direction voltage command and the torque direction voltage command. As inputs, a polar coordinate converter for calculating the magnitude of the voltage vector and the angle of the voltage vector, and the magnitude of the voltage vector as an input. When the magnitude of the input voltage vector exceeds the maximum voltage that can be output by the inverter, the magnitude of the voltage vector is limited, and the magnitude of the voltage vector is output as a new magnitude of the voltage vector. An actual torque calculating unit that calculates an actual torque value by using the magnetic flux direction voltage instruction, the torque direction voltage instruction, the actual torque current value, the actual magnetic flux direction current value, and the rotational angular velocity as inputs, and the torque command And a torque angle control unit that calculates the torque angle correction value so that the torque actual value follows the torque command, using the torque actual value as input.
Inputting the sum of the magnitude of the voltage vector output from the magnitude limiter of the voltage vector, the angle of the voltage vector, the torque angle correction value, and the permanent magnet magnetic flux angle, inputs a multi-phase PWM voltage command. This is a control device for a permanent magnet synchronous motor for driving a vehicle, the control device including a PWM voltage generating unit that outputs the voltage to the inverter.

【0005】請求項1に対応する発明によれば、電圧ベ
クトルの大きさがインバータ出力電圧最大値を超える場
合には、電圧ベクトルの大きさを固定することにより弱
め磁束電流を必要最小限に抑えるとともに、空転制御等
に必要な高速トルク制御性能を、トルク角制御によって
確保することができる。
According to the first aspect of the invention, when the magnitude of the voltage vector exceeds the maximum value of the inverter output voltage, the magnitude of the voltage vector is fixed to minimize the flux-weakening current. At the same time, high-speed torque control performance required for idling control and the like can be secured by torque angle control.

【0006】前記目的を達成するため、請求項2に対応
する発明は、前記磁束電流指令演算部は、前記回転角速
度演算部から出力される電動機回転角速度を入力とし
て、磁束方向電流フィードフォワード指令値を演算する
磁束方向電流フィードフォワード演算部と、前記電圧ベ
クトルの大きさ制限部と、前記極座標変換部から出力さ
れる各電圧ベクトルの大きさとの偏差に基づいて、磁束
方向電流補正値を演算する磁束方向電流補正値演算部
と、前記磁束方向電流フィードフォワード演算部から出
力される磁束方向電流フィードフォワード指令値と、前
記磁束方向電流補正値演算部から出力される磁束方向電
流補正値との和を演算し磁束方向電流指令値演算部の出
力として出力する加算部とを有する請求項1記載の車両
駆動用永久磁石同期電動機の制御装置である。
To achieve the above object, a second aspect of the present invention is the magnetic flux current command calculating section, wherein the motor rotational angular velocity output from the rotational angular velocity calculating section is input and a magnetic flux direction current feedforward command value is inputted. , A magnetic flux direction current correction value, a voltage vector size limiter, and a magnetic flux direction current correction value based on a deviation from the magnitude of each voltage vector output from the polar coordinate converter. The sum of a magnetic flux direction current correction value calculation unit, a magnetic flux direction current feedforward command value output from the magnetic flux direction current feedforward calculation unit, and a magnetic flux direction current correction value output from the magnetic flux direction current correction value calculation unit. A permanent magnet synchronous motor for driving the vehicle according to claim 1, further comprising: an adder for calculating the output of the magnetic flux direction current command value calculator. A control unit of the machine.

【0007】請求項2に対応する発明によれば、磁束電
流指令演算部が、磁束方向電流フィードフォワード演算
部と、磁束方向電流補正値演算部と、加算部で構成され
ているため、微調整が不要である。
According to the second aspect of the present invention, the magnetic flux current command calculation unit is composed of the magnetic flux direction current feedforward calculation unit, the magnetic flux direction current correction value calculation unit, and the addition unit. Is unnecessary.

【0008】前記目的を達成するため、請求項3に対応
する発明は、直流電力を交流電力に変換するインバータ
により車両駆動用永久磁石同期電動機を制御する車両駆
動用永久磁石同期電動機の制御装置において、前記車両
駆動用永久磁石同期電動機の永久磁石磁束角度を入力と
して電動機回転角速度を演算する回転角速度演算部と、
前記回転角速度を入力として磁束方向電流指令を演算す
る磁束方向電流指令演算部と、トルク方向電圧指令と、
磁束方向電流実際値と、トルク電流実際値と、前記回転
角速度演算部から出力される電動機回転角速度とを入力
として、永久磁石磁束推定値を演算する永久磁石磁束推
定部と、前記磁束方向電流指令と、トルク指令と、前記
永久磁石磁束推定部から出力される永久磁石磁束推定値
を入力として、磁束方向電圧指令と前記トルク方向電圧
指令を演算する電圧指令演算部と、前記磁束方向電圧指
令と前記トルク方向電圧指令とを入力として、電圧ベク
トルの大きさと電圧ベクトルの角度を演算する極座標変
換部と、前記極座標変換部から出力される電圧ベクトル
の大きさを入力として、入力された電圧ベクトルの大き
さが、前記インバータの出力できる最大電圧を越えてい
るときには、電圧ベクトルの大きさを制限して新たな電
圧ベクトルの大きさとして出力する電圧ベクトルの大き
さ制限部と、前記磁束方向電圧指令と、前記トルク方向
電圧指令と、トルク電流実際値と、磁束方向電流実際値
と、前記回転速度演算部から出力される回転速度を入力
として、トルク実際値を演算する実トルク演算部と、前
記トルク指令と、前記実トルク演算部から出力されるト
ルク実際値を入力として、トルク実際値がトルク指令に
追従するようにトルク角補正値を演算するトルク角制御
部と、前記電圧ベクトルの大きさ制限部から出力される
電圧ベクトルの大きさと、前記極座標変換部から出力さ
れる電圧ベクトルの角度と、前記トルク角制御部から出
力されるトルク角補正値と、永久磁石磁束角度との和を
入力として、多相PWM電圧指令を前記インバータに出
力するPWM電圧発生部とを有する車両駆動用永久磁石
同期電動機の制御装置である。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a control apparatus for a permanent magnet synchronous motor for driving a vehicle, wherein the permanent magnet synchronous motor for driving the vehicle is controlled by an inverter for converting DC power into AC power. A rotation angular velocity calculation unit that calculates a motor rotation angular velocity by using a permanent magnet magnetic flux angle of the vehicle driving permanent magnet synchronous motor as an input,
A magnetic flux direction current command calculation unit that calculates a magnetic flux direction current command using the rotation angular velocity as an input, a torque direction voltage command,
A permanent magnet magnetic flux estimating unit that calculates a permanent magnet magnetic flux estimated value by inputting a magnetic flux direction current actual value, a torque current actual value, and a motor rotation angular velocity output from the rotation angular velocity arithmetic unit, and the magnetic flux direction current command A torque command, and a permanent magnet magnetic flux estimation value output from the permanent magnet magnetic flux estimating unit as an input, a magnetic flux direction voltage instruction and a voltage instruction calculating unit that calculates the torque direction voltage instruction, and the magnetic flux direction voltage instruction, With the torque direction voltage command as an input, a polar coordinate conversion unit that calculates the magnitude of the voltage vector and the angle of the voltage vector, and the magnitude of the voltage vector output from the polar coordinate conversion unit as an input, the input voltage vector If the magnitude exceeds the maximum voltage that can be output from the inverter, the magnitude of the voltage vector is limited to limit the magnitude of the new voltage vector. The magnitude limiter of the voltage vector to be output as the magnetic flux direction voltage command, the torque direction voltage command, the torque current actual value, the magnetic flux direction current actual value, and the rotation speed output from the rotation speed calculation unit , An actual torque calculation unit for calculating an actual torque value, the torque command, and a torque angle such that the actual torque value output from the actual torque calculation unit is input so that the actual torque value follows the torque command. A torque angle control unit that calculates a correction value, a magnitude of a voltage vector output from the voltage vector magnitude limiting unit, an angle of a voltage vector output from the polar coordinate conversion unit, and an output from the torque angle control unit. A PWM voltage generating unit that receives a sum of the corrected torque angle value and the permanent magnet magnetic flux angle and outputs a multi-phase PWM voltage command to the inverter. A control device for both driving permanent magnet synchronous motor.

【0009】請求項3に対応する発明によれば、永久磁
石磁束推定部を備えているので、請求項1に対応する発
明の作用に加えて、永久磁石の温度が変化しても制御が
可能である。
According to the third aspect of the present invention, since the permanent magnet magnetic flux estimating section is provided, in addition to the operation of the first aspect of the present invention, control is possible even if the temperature of the permanent magnet changes. It is.

【0010】前記目的を達成するため、請求項4に対応
する発明は、直流電力を交流電力に変換するインバータ
により車両駆動用永久磁石同期電動機を制御する車両駆
動用永久磁石同期電動機の制御装置において、前記車両
駆動用永久磁石同期電動機の永久磁石磁束角度を入力と
して電動機回転角速度を演算する回転角速度演算部と、
前記回転角速度を入力として磁束方向電流指令を演算す
る磁束方向電流指令演算部と、前記磁束方向電流指令
と、トルク指令を入力として、磁束方向電圧指令とトル
ク方向電圧指令を演算する電圧指令演算部と、前記磁束
方向電圧指令と、前記トルク方向電圧指令とを入力とし
て、電圧ベクトルの大きさと電圧ベクトルの角度を演算
する極座標変換部と、前記電圧ベクトルの大きさを入力
として、入力された電圧ベクトルの大きさが、前記イン
バータの出力できる最大電圧を越えているときには、電
圧ベクトルの大きさを制限して新たな電圧ベクトルの大
きさとして出力する電圧ベクトルの大きさ制限部と、磁
束方向電流実際値と、トルク電流実際値を入力として、
電動機等価回路定数を用いて、トルク実際値を演算する
トルク演算部と、前記トルク指令と前記実トルク演算部
から出力されるトルク実際値を入力として、トルク実際
値がトルク指令に追従するようにトルク角補正値を演算
するトルク角制御部と、前記電圧ベクトルの大きさ制限
部から出力される電圧ベクトルの大きさと、前記極座標
変換部から出力される電圧ベクトルの角度と、前記トル
ク角制御部から出力されるトルク角補正値と、永久磁石
磁束角度との和を入力として、多相PWM電圧指令を前
記インバータに出力するPWM電圧発生部とを有する車
両駆動用永久磁石同期電動機の制御装置である。請求項
4に対応する発明によれば、請求項1と同様の作用効果
が得られる。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a control apparatus for a permanent magnet synchronous motor for driving a vehicle, wherein the permanent magnet synchronous motor for driving the vehicle is controlled by an inverter for converting DC power to AC power. A rotation angular velocity calculation unit that calculates a motor rotation angular velocity by using a permanent magnet magnetic flux angle of the vehicle driving permanent magnet synchronous motor as an input,
A magnetic flux direction current command calculation unit that calculates a magnetic flux direction current command by using the rotation angular velocity as an input; a voltage command calculation unit that calculates a magnetic flux direction voltage command and a torque direction voltage command by using the magnetic flux direction current command and the torque command as inputs. A polar coordinate conversion unit that calculates the magnitude of the voltage vector and the angle of the voltage vector by using the magnetic flux direction voltage command and the torque direction voltage command as inputs, and the input voltage that receives the magnitude of the voltage vector as input. When the magnitude of the vector exceeds the maximum voltage that can be output from the inverter, a magnitude limiter for the magnitude of the voltage vector that limits the magnitude of the voltage vector and outputs the magnitude as a magnitude of the new voltage vector; Inputting the actual value and the actual torque current value,
Using a motor equivalent circuit constant, a torque calculation unit for calculating a torque actual value, and the torque command and the torque actual value output from the actual torque calculation unit as inputs, so that the torque actual value follows the torque command. A torque angle control unit that calculates a torque angle correction value, a magnitude of a voltage vector output from the voltage vector magnitude limiting unit, an angle of a voltage vector output from the polar coordinate conversion unit, and the torque angle control unit. A permanent magnet synchronous motor control device for a vehicle having a PWM voltage generating unit that outputs a multi-phase PWM voltage command to the inverter with a sum of a torque angle correction value output from the controller and a permanent magnet magnetic flux angle as an input. is there. According to the invention corresponding to claim 4, the same operation and effect as in claim 1 can be obtained.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

<第1の実施形態>以下、本発明の実施形態を図面を参
照して説明する。第1の実施形態を、図1〜図3を用い
て説明する。図1に示す第1の実施形態において、車両
駆動用永久磁石同期電動機SMの制御装置は、磁束方向
電流指令値演算部11と、電圧指令演算部12と、極座
標変換部13と、電圧ベクトルの大きさ制限部14と、
実トルク演算部15と、トルク角制御部16と、PWM
電圧発生部17と、回転角速度演算部18とで構成され
る。なお、図1において、Wは直流架線、PGはパンタ
グラフ、INVはインバータである。
<First Embodiment> An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. A first embodiment will be described with reference to FIGS. In the first embodiment shown in FIG. 1, the control device of the vehicle driving permanent magnet synchronous motor SM includes a magnetic flux direction current command value calculation unit 11, a voltage command calculation unit 12, a polar coordinate conversion unit 13, and a voltage vector conversion unit. A size limiter 14;
Actual torque calculation unit 15, torque angle control unit 16, PWM
It comprises a voltage generator 17 and a rotational angular velocity calculator 18. In FIG. 1, W is a DC overhead wire, PG is a pantograph, and INV is an inverter.

【0012】磁束方向電流指令値演算部11において
は、後述する電動機角速度(電動機角周波数)ωrを入
力として、次の演算により磁束方向電流指令IdRefを出
力する。
The magnetic flux direction current command value calculating section 11 receives a motor angular velocity (motor angular frequency) ωr described later and outputs a magnetic flux direction current command IdRef by the following calculation.

【0013】今、永久磁石の磁束方向をd軸、それと直
角の方向をq軸とする。IdRefは、電動機回転角周波数
の大きさにより次の(1 )式で求める。 ωr ≧ωr0の時、IdRef={(ωr0−ωr )・Φf }÷(ωr ・Ld ) …(1 ) ωr <ωr0の時、IdRef=0 ただし、ωr0は一定の角周波数、Φf は永久磁石磁束、
Ld はd軸インダクタンス。
Now, the direction of the magnetic flux of the permanent magnet is d-axis, and the direction perpendicular thereto is the q-axis. IdRef is obtained by the following equation (1) according to the magnitude of the motor rotation angular frequency. When ωr ≧ ωr0, IdRef = {(ωr0−ωr) · Φf} ÷ (ωr · Ld) (1) When ωr <ωr0, IdRef = 0, where ωr0 is a constant angular frequency and Φf is a permanent magnet magnetic flux ,
Ld is the d-axis inductance.

【0014】電圧指令演算部12の動作を図2を用いて
説明する。電圧指令演算部12は、電流指令演算部12
1と、電圧フィードフォワード演算部122とで構成さ
れる。
The operation of the voltage command calculator 12 will be described with reference to FIG. The voltage command calculation unit 12 includes a current command calculation unit 12
1 and a voltage feedforward operation unit 122.

【0015】電流指令演算部121は、磁束方向電流指
令値演算部11から出力される磁束方向電流指令値IdR
efと、トルク指令値TorqRefを入力として、次の(2
)式の演算により磁束方向電流指令IdRef1とトルク
電流IqRefを求めて出力する。
The current command calculating section 121 outputs a magnetic flux direction current command value IdR output from the magnetic flux direction current command value calculating section 11.
ef and the torque command value TorqRef as inputs,
), The magnetic flux direction current command IdRef1 and the torque current IqRef are obtained and output.

【0016】 IdRef1=IdRef IqRef=TorqRef÷{Φf +(Ld −Lq )・IdRef1} …(2 ) ただし、Lq はq軸インダクタンス 電圧フィードフォワード演算部122においては、電流
指令演算部121から出力される磁束方向電流指令IdR
ef1と、トルク電流指令IqRefを入力として、磁束方向
電圧指令VdRefとトルク方向電圧指令VqRefを次の(3
)、(4 )式により求める。
IdRef1 = IdRef IqRef = TorqRef {Φf + (Ld−Lq) · IdRef1} (2) where Lq is output from the current command calculator 121 in the q-axis inductance / voltage feedforward calculator 122. Magnetic flux direction current command IdR
ef1 and the torque current command IqRef, and the magnetic flux direction voltage command VdRef and the torque direction voltage command VqRef
) And (4).

【0017】 VdRef=Rd ・IdRef1−ωr ・Lq ・IqRef …(3 ) VqRef=Rq ・IqRef+ωr ・(Ld ・IdRef1+Φf ) …(4 ) ただし、Rd はd軸抵抗、Rq はq軸抵抗。VdRef = Rd · IdRef1-ωr · Lq · IqRef (3) VqRef = Rq · IqRef + ωr · (Ld · IdRef1 + Φf) (4) where Rd is a d-axis resistance and Rq is a q-axis resistance.

【0018】極座標変換部13においては、電圧指令演
算部12から出力される磁束方向電圧指令VdRefとトル
ク方向電圧指令VqRefを入力として、次の演算により、
電圧ベクトルの大きさ|V|と電圧ベクトルの磁束軸方
向に対する角度δを出力する。
The polar coordinate converter 13 receives the magnetic flux direction voltage command VdRef and the torque direction voltage command VqRef output from the voltage command calculator 12 and performs the following calculations.
The magnitude | V | of the voltage vector and the angle δ of the voltage vector with respect to the magnetic flux axis direction are output.

【0019】[0019]

【数1】 (Equation 1)

【0020】電圧ベクトルの大きさ制限部14において
は、極座標変換部13から出力される電圧ベクトルの大
きさ|V|を入力として、次の条件分岐によりあらたな
電圧ベクトルの大きさ|V|Lim を求めて出力する。
The voltage vector magnitude limiting unit 14 receives the magnitude | V | of the voltage vector output from the polar coordinate transformation unit 13 and receives the magnitude | V | Lim of the new voltage vector by the following conditional branch. Is output.

【0021】 (1)|V|≧|V|Ref のとき、|V|Lim =|V|Ref (2)|V|<|V|Ref のとき、|V|Lim =|V| 実トルク演算部15は、電圧指令演算部12から出力さ
れる磁束方向電圧指令VdRefとトルク方向電圧指令VqR
efと、磁束方向電流実際値Idとトルク電流実際値Iq
と、回転角速度演算部18から出力される電動機回転角
速度ωr を入力として、次の(7 )式の演算によりトル
ク実際値を求めて出力する。
(1) When | V | ≧ | V | Ref, | V | Lim = | V | Ref (2) When | V | <| V | Ref, | V | Lim = | V | actual torque The calculation unit 15 includes a magnetic flux direction voltage command VdRef and a torque direction voltage command VqR output from the voltage command calculation unit 12.
ef, magnetic flux direction current actual value Id, and torque current actual value Iq
And the motor rotational angular velocity ωr output from the rotational angular velocity calculator 18 as an input, to obtain and output the actual torque value by the calculation of the following equation (7).

【0022】 Torq ={VdRef・Id +VqRef・Iq }÷ωr …(7 ) トルク角制御部16は、トルク指令値TorqRef と実ト
ルク演算部15から出力されるトルク実際値Torq を
入力として次の(8 )式で表される比例積分制御により
トルク角補正値Δθを出力する。
Torq = {VdRef · Id + VqRef · Iq} ÷ ωr (7) The torque angle control unit 16 receives the torque command value TorqRef and the actual torque value Torq output from the actual torque calculation unit 15 as the following ( 8) The torque angle correction value Δθ is output by the proportional integral control represented by the equation (8).

【0023】 Δθ={(Kp ・s+Ki )×(TorqRef−Torq )}÷s …(8 ) ただし、s:微分演算子 Kp :比例ゲイン、Ki :積分ゲイン。Δθ = {(Kp · s + Ki) × (TorqRef−Torq)} ÷ s (8) where s: differential operator Kp: proportional gain, Ki: integral gain.

【0024】PWM電圧発生部17の動作を図3を用い
て説明する。PWM電圧発生部17においては、電圧ベ
クトルの大きさ制限部14から出力される電圧ベクトル
の大きさ|V|Lim と、トルク電流制御部から出力され
るトルク角補正値Δθと、回転子位相θr と、極座標変
換部16から出力される電圧ベクトル角度δの3値の和
であるインバータ位相θ1を入力として電圧指令VuPW
M 、VvPWM 、VwPWM を出力する。
The operation of the PWM voltage generator 17 will be described with reference to FIG. In the PWM voltage generator 17, the magnitude | V | Lim of the voltage vector output from the voltage vector magnitude limiter 14, the torque angle correction value Δθ output from the torque current controller, and the rotor phase θr And an inverter phase θ1 which is the sum of the three values of the voltage vector angle δ output from the polar coordinate conversion unit 16 and receives a voltage command VuPW
M, VvPWM and VwPWM are output.

【0025】ここで、NPC(中性点クランプ式)イン
バータを用いて永久磁石同期電動機を駆動する場合を例
に説明する。入力されたインバータ位相θ1を用いて、
u,v,w各相インバータ位相θu、θv 、θw を(9
)〜(11)式のように演算する。
Here, a case where a permanent magnet synchronous motor is driven using an NPC (neutral point clamp type) inverter will be described as an example. Using the input inverter phase θ1,
u, v, w The inverter phases θu, θv, θw are (9
) To (11).

【0026】 θu =θ1+π/2 …(9 ) θv =θ1+π/2−2π/3 …(10) θw =θ1+π/2−4π/3 …(11) U相インバータ位相θu を用いて次の(12)、(13)式
の演算によりU相PWM電圧指令VuPWM を出力する。
Θu = θ1 + π / 2 (9) θv = θ1 + π / 2−2π / 3 (10) θw = θ1 + π / 2−4π / 3 (11) Using the U-phase inverter phase θu, the following (12) ), The U-phase PWM voltage command VuPWM is output by the calculation of the equations (13).

【0027】 VuPWM =+Vdc/2…(0≦θu <π) …(12) VuPWM =−Vdc/2…(π≦θu <2π) …(13) 同様にV相PWM電圧指令VvPWM 、W相電圧指令Vw
PWM も次の(14)〜(17)式のように出力される。
VuPWM = + Vdc / 2 (0 ≦ θu <π) (12) VuPWM = −Vdc / 2 (π ≦ θu <2π) (13) Similarly, the V-phase PWM voltage command VvPWM and the W-phase voltage Command Vw
PWM is also output as in the following equations (14) to (17).

【0028】 VvPWM =+Vdc/2…(0≦θv <π) …(14) VvPWM =−Vdc/2…(π≦θv <2π) …(15) VwPWM =+Vdc/2…(0≦θw <π) …(16) VwPWM =−Vdc/2…(π≦θw <2π) …(17) 回転角速度演算部18においては、センサ19により検
出される永久磁石磁束角度θr を入力として、次の(1
8)式の演算により、電動機回転角速度ωr を演算して
出力する。
VvPWM = + Vdc / 2 (0 ≦ θv <π) (14) VvPWM = −Vdc / 2 (π ≦ θv <2π) (15) VwPWM = + Vdc / 2 (0 ≦ θw <π) (16) VwPWM = −Vdc / 2 (π ≦ θw <2π) (17) In the rotation angular velocity calculating unit 18, the permanent magnet magnetic flux angle θr detected by the sensor 19 is input and the following (1)
The motor rotational angular velocity ωr is calculated and output by the calculation of equation 8).

【0029】 ωr =s・θr …(18) (sは微分演算子) 以上述べた第1の実施形態によれば、電圧ベクトルの大
きさがインバータ出力電圧最大値を超える場合には、電
圧ベクトルの大きさを固定することにより弱め磁束電流
を必要最小限に抑えるとともに、空転制御等に必要な高
速トルク制御性能を、トルク角制御によって確保するこ
とができる。
Ωr = s · θr (18) (s is a differential operator) According to the above-described first embodiment, when the magnitude of the voltage vector exceeds the maximum value of the inverter output voltage, the voltage vector By fixing the magnitude of, the flux-weakening current can be minimized to a necessary minimum, and the high-speed torque control performance required for idling control and the like can be secured by the torque angle control.

【0030】<第2の実施形態>請求項2記載の車両駆
動用永久磁石同期電動機の制御装置に対応する第2の実
施形態を、図4を用いて説明する。
<Second Embodiment> A second embodiment corresponding to the control device for a permanent magnet synchronous motor for driving a vehicle according to claim 2 will be described with reference to FIG.

【0031】第2の実施形態における車両駆動用永久磁
石同期電動機の制御装置1は、磁束電流指令値演算部1
1と、電圧指令演算部12と、極座標変換部13と、電
圧ベクトルの大きさ制限部14と、実トルク演算部15
と、トルク角制御部16と、PWM電圧発生部17と、
回転角速度演算部18とで構成される。
A control device 1 for a permanent magnet synchronous motor for driving a vehicle according to a second embodiment includes a magnetic flux current command value calculation unit 1
1, a voltage command calculator 12, a polar coordinate converter 13, a voltage vector size limiter 14, and an actual torque calculator 15
, A torque angle control unit 16, a PWM voltage generation unit 17,
It comprises a rotation angular velocity calculation unit 18.

【0032】磁束方向電流指令演算部11は、磁束方向
電流フィードフォワード演算部111と、磁束方向電流
補正値演算部112とで構成され、磁束方向電流フィー
ドフォワード演算部111は回転角速度演算部18から
の電動機回転角速度ωr を入力として、磁束方向電流フ
ィードフォワード指令値IdRef FFを演算して出力す
る。磁束方向電流補正値演算部112は電圧ベクトルの
大きさの指令値|V|Lim と極座標変換部13から出力
される電圧ベクトル|V|の大きさを入力として磁束方
向電流補正値を演算して出力する。そしてIdRef FF
と磁束方向電流補正値の和IdRef を磁束方向電流指令
値演算部11の出力するものである。
The magnetic flux direction current command calculation unit 11 includes a magnetic flux direction current feedforward calculation unit 111 and a magnetic flux direction current correction value calculation unit 112. The motor rotational angular velocity ωr is input, and the magnetic flux direction current feedforward command value IdRef FF is calculated and output. The magnetic flux direction current correction value calculation unit 112 calculates the magnetic flux direction current correction value using the command value | V | Lim of the magnitude of the voltage vector and the magnitude of the voltage vector | V | Output. And IdRef FF
And the magnetic flux direction current command value calculation unit 11 outputs the sum IdRef of the magnetic flux direction current correction value.

【0033】具体的には、電動機回転角速度ωr と、電
圧ベクトルの大きさ制限部14から出力される電圧ベク
トルの大きさ|V|Lim と、極座標変換部13から出力
される電圧ベクトルの大きさ|V|とを入力として、次
の(19)式の演算により磁束方向電流指令値IdRef を
求めて出力する。
More specifically, the motor rotation angular velocity ωr, the magnitude | V | Lim of the voltage vector output from the voltage vector magnitude limiting unit 14, and the magnitude of the voltage vector output from the polar coordinate transformation unit 13 With | V | as an input, the magnetic flux direction current command value IdRef is obtained and output by calculation of the following equation (19).

【0034】ωr ≧ωr0の時、 IdRef ={(ωr0−ωr )・Φf }÷(ωr ・Ld )+ΔIdRef …(19) ωr <ωr0の時、IdRef =ΔIdRef ただし、ωr0は一定の角周波数、Φf は永久磁石磁束、
Ld はd軸インダクタンス。
When ωr ≧ ωr0, IdRef = {(ωr0−ωr) · Φf} ÷ (ωr · Ld) + ΔIdRef (19) When ωr <ωr0, IdRef = ΔIdRef, where ωr0 is a constant angular frequency and Φf Is the permanent magnet flux,
Ld is the d-axis inductance.

【0035】ただし、ΔIdRef は、次の(20)式によ
り求めるものとする。 ΔIdRef ={Kpd・s・Kid}×(|V|Lim −|V|)÷s …(20) ただし、sは微分演算子、 Kpd:比例ゲイン、Kid:積分ゲイン。
Here, ΔIdRef is obtained by the following equation (20). ΔIdRef = {Kpd · s · Kid} × (| V | Lim− | V |)} s (20) where s is a differential operator, Kpd: proportional gain, Kid: integral gain.

【0036】その他の構成要素における動作は、第1の
実施形態と同一である。以上述べた第2の実施形態によ
れば、磁束電流指令演算部が、磁束方向電流フィードフ
ォワード演算部と、磁束方向電流補正値演算部と、加算
部で構成されているため、微調整が不要である。
The operation of the other components is the same as in the first embodiment. According to the second embodiment described above, since the magnetic flux current command calculation unit includes the magnetic flux direction current feedforward calculation unit, the magnetic flux direction current correction value calculation unit, and the addition unit, fine adjustment is not required. It is.

【0037】<第3の実施形態>本発明の車両駆動用永
久磁石同期電動機の制御装置に対応する第3の実施形態
を、図5および図6を用いて説明する。
<Third Embodiment> A third embodiment corresponding to the control device for a permanent magnet synchronous motor for driving a vehicle according to the present invention will be described with reference to FIGS.

【0038】第3の実施形態における車両駆動用永久磁
石同期電動機の制御装置1は、図5に示すように磁束電
流指令値演算部11と、電圧指令演算部12と、極座標
変換部13と、電圧ベクトルの大きさ制限部14と、実
トルク演算部15と、トルク角制御部16と、PWM電
圧発生部17と、回転角速度演算部18と、永久磁石磁
束推定部21とで構成される。
The control device 1 for a permanent magnet synchronous motor for driving a vehicle according to the third embodiment includes a magnetic flux current command value calculation unit 11, a voltage command calculation unit 12, a polar coordinate conversion unit 13 as shown in FIG. The voltage vector magnitude limiter 14, the actual torque calculator 15, the torque angle controller 16, the PWM voltage generator 17, the rotational angular velocity calculator 18, and the permanent magnet magnetic flux estimator 21 are provided.

【0039】永久磁石磁束推定部21においては、図6
に示すように電圧指令演算部12から出力される磁束方
向電圧指令VqRef と、電動機回転角速度ωr と、磁束
方向電流実際値Id と、トルク電流実際値Iq を入力と
して、次の演算により、永久磁石磁束推定値Φf ーHを
求めて出力する。
In the permanent magnet magnetic flux estimating section 21, FIG.
The magnetic flux direction voltage command VqRef output from the voltage command calculation unit 12, the motor rotation angular velocity ωr, the magnetic flux direction current actual value Id, and the torque current actual value Iq are input as shown in FIG. The magnetic flux estimation value Φf-H is obtained and output.

【0040】Φf ーH=(VqRef −Rq ・Iq )÷ω
r −(Ld ・Id ) …(21)電圧指令演算部12の構
成要素である電流指令演算部121と電圧フィードフォ
ワード演算部122は、永久磁石磁束推定部21から出
力される永久磁石磁束Φf ーHをもちいて、それぞれ次
のように動作する。
Φf−H = (VqRef−Rq · Iq) ÷ ω
r− (Ld · Id) (21) The current command calculation unit 121 and the voltage feedforward calculation unit 122, which are components of the voltage command calculation unit 12, use the permanent magnet flux φf output from the permanent magnet flux estimation unit 21. Using H, each operates as follows.

【0041】電流指令演算部121においては、磁束方
向電流指令値演算部11から出力される磁束方向電流指
令値IdRefと、トルク指令値TorqRef と、永久磁
石磁束推定部21から出力される永久磁束推定値Φf ー
Hを入力として、次の演算により磁束方向電流指令Id
Ref 1とトルク電流IqRef を求めて出力する。
In the current command calculation section 121, the magnetic flux direction current command value IdRef output from the magnetic flux direction current command value calculation section 11, the torque command value TorqRef, and the permanent magnetic flux estimation output from the permanent magnet magnetic flux estimation section 21. With the value Φf−H as input, the magnetic flux direction current command Id is calculated by the following calculation.
Ref 1 and torque current IqRef are obtained and output.

【0042】 IdRef 1=IdRef …(22) IqRef =TorqRef÷{Φf ーH+(Ld −Lq )・IdRef 1} …(23) ただし、Ld はd軸インダクタンス、Lq はq軸インダ
クタンスである。
IdRef 1 = IdRef (22) IqRef = TorqRef {Φf−H + (Ld−Lq) · IdRef1} (23) where Ld is d-axis inductance and Lq is q-axis inductance.

【0043】電圧フィードフォワード演算部122にお
いては、電流指令演算部121から出力される磁束方向
電流指令IdRef と、トルク電流指令IqRef と永久磁
石磁束推定部21から出力される永久磁石磁束推定値Φ
f ーHを入力として、磁束方向電圧指令VdRef とトル
ク方向電圧指令VqRef を次の演算により求める。
In the voltage feedforward calculation unit 122, the magnetic flux direction current command IdRef output from the current command calculation unit 121, the torque current command IqRef, and the permanent magnet flux estimation value Φ output from the permanent magnet flux estimation unit 21
With f−H as input, a magnetic flux direction voltage command VdRef and a torque direction voltage command VqRef are obtained by the following calculation.

【0044】 VdRef =Rd ・IdRef 1−ωr ・Lq ・IqRef …(24) VqRef =Rq ・IqRef +ωr ・(Ld ・IdRef 1+Φf ーH) …(25) ただし、Rd はd軸抵抗、Rq はq軸抵抗であり、その
他の構成要素における動作は第1の実施形態と同一であ
る。
VdRef = Rd · IdRef1-ωr · Lq · IqRef (24) VqRef = Rq · IqRef + ωr · (Ld · IdRef1 + Φf−H) (25) where Rd is the d-axis resistance and Rq is the q-axis. The operation of the other components is the same as that of the first embodiment.

【0045】以上述べた第3の実施形態によれば、永久
磁石磁束推定部21を備えているので、第1の実施形態
の作用に加えて、永久磁石の温度が変化しても制御が可
能である。
According to the third embodiment described above, since the permanent magnet magnetic flux estimating section 21 is provided, in addition to the operation of the first embodiment, control can be performed even when the temperature of the permanent magnet changes. It is.

【0046】<第4の実施形態>本発明の車両駆動用永
久磁石同期電動機の制御装置に対応する第4の実施形態
を、図7を用いて説明する。
<Fourth Embodiment> A fourth embodiment corresponding to the control apparatus for a permanent magnet synchronous motor for driving a vehicle according to the present invention will be described with reference to FIG.

【0047】磁束電流指令値演算部11と、電圧指令演
算部12と、極座標変換部13と、電圧ベクトルの大き
さ制限部14と、実トルク演算部15と、トルク角制御
部16と、PWM電圧発生部17とで構成される。
A magnetic flux current command value calculation unit 11, a voltage command calculation unit 12, a polar coordinate conversion unit 13, a voltage vector size limit unit 14, an actual torque calculation unit 15, a torque angle control unit 16, a PWM And a voltage generator 17.

【0048】実トルク演算部15においては、トルク電
流実際値Iq と、磁束方向電流実際値Id を入力とし
て、次の演算により、実トルクTorqを推定演算して
出力する。
The actual torque calculator 15 receives the actual torque current value Iq and the actual magnetic flux direction current value Id, and estimates and outputs the actual torque Torq by the following calculation.

【0049】 Torq=p{Φf +(Ld −Lq )・Id }・Iq …(26) (pは電動機極対数) 磁束電流指令値演算部11と、電圧指令演算部12と、
極座標変換部13と、電圧ベクトルの大きさ制限部14
と、トルク角制御部16と、PWM電圧発生部17の動
作は、第1の実施形態と同一である。以上述べた第4の
実施形態によれば、第1の実施形態と同様な作用効果が
得られる。
Torq = p {Φf + (Ld−Lq) · Id} · Iq (26) (p is the number of motor pole pairs) A magnetic flux current command value calculation unit 11, a voltage command calculation unit 12,
Polar coordinate converter 13 and voltage vector magnitude limiter 14
The operations of the torque angle controller 16 and the PWM voltage generator 17 are the same as in the first embodiment. According to the fourth embodiment described above, the same functions and effects as those of the first embodiment can be obtained.

【0050】[0050]

【発明の効果】本発明の車両駆動用永久磁石同期電動機
の制御装置によれば、インバータ出力電圧が最大値に近
くなる高速運転を行う場合にも、弱め磁束電流を最小限
に抑えながら電流制御系が不安定にならないようにする
ことができる。
According to the control apparatus for a permanent magnet synchronous motor for driving a vehicle according to the present invention, current control is performed while minimizing the flux-weakening current even in high-speed operation in which the inverter output voltage is close to the maximum value. The system can be prevented from becoming unstable.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の車両駆動用永久磁石同期電動機の制御
装置の第1の実施形態の全体構成を説明するための機能
ブロック図。
FIG. 1 is a functional block diagram for explaining an overall configuration of a first embodiment of a control device for a permanent magnet synchronous motor for driving a vehicle according to the present invention.

【図2】図1の電圧指令演算部の構成を説明する図。FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of a voltage command calculation unit in FIG.

【図3】図1のPWM電圧発生部の動作を説明する図。FIG. 3 is a view for explaining the operation of a PWM voltage generator of FIG. 1;

【図4】本発明の第2実施形態の磁束方向電流指令演算
部の動作を説明する図。
FIG. 4 is a diagram illustrating the operation of a magnetic flux direction current command calculation unit according to a second embodiment of the present invention.

【図5】本発明の車両駆動用永久磁石同期電動機の制御
装置の第3の実施形態の全体構成を説明するための機能
ブロック図。
FIG. 5 is a functional block diagram for explaining an overall configuration of a third embodiment of the control device for a permanent magnet synchronous motor for driving a vehicle according to the present invention.

【図6】第3の実施形態における永久磁石磁束推定部の
動作を説明する図。
FIG. 6 is a diagram illustrating an operation of a permanent magnet magnetic flux estimating unit according to a third embodiment.

【図7】本発明の車両駆動用永久磁石同期電動機の制御
装置の第4の実施形態の全体構成を説明するための機能
ブロック図。
FIG. 7 is a functional block diagram for explaining the overall configuration of a fourth embodiment of the control device for a permanent magnet synchronous motor for driving a vehicle according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

SM…車両駆動用永久磁石同期電動機、 11…磁束方向電流指令演算部、 12…電圧指令演算部、 13…極座標変換部、 14…電圧ベクトルの大きさ制限部、 15…実トルク演算部、 16…トルク角制御部、 17…PWM電圧発生部、 18…回転角速度演算部、 W…直流架線、 PG…パンタグラフ、 INV…インバータ。 SM: vehicle driving permanent magnet synchronous motor, 11: magnetic flux direction current command calculator, 12: voltage command calculator, 13: polar coordinate converter, 14: voltage vector size limiter, 15: actual torque calculator, 16 ... Torque angle control unit, 17 ... PWM voltage generation unit, 18 ... Rotation angular velocity calculation unit, W ... DC overhead wire, PG ... Pantograph, INV ... Inverter.

フロントページの続き (72)発明者 中沢 洋介 東京都府中市東芝町1番地 株式会社東芝 府中工場内Continued on the front page (72) Inventor Yosuke Nakazawa 1 Toshiba-cho, Fuchu-shi, Tokyo Inside the Fuchu factory, Toshiba Corporation

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 直流電力を交流電力に変換するインバー
タにより車両駆動用永久磁石同期電動機を制御する車両
駆動用永久磁石同期電動機の制御装置において、 前記車両駆動用永久磁石同期電動機の永久磁石磁束角度
を入力として電動機回転角速度を演算する回転角速度演
算部と、 前記回転角速度を入力として磁束方向電流指令を演算す
る磁束方向電流指令演算部と、 前記磁束方向電流指令と、トルク指令を入力として、磁
束方向電圧指令とトルク方向電圧指令を演算する電圧指
令演算部と、 前記磁束方向電圧指令と前記トルク方向電圧指令とを入
力として、電圧ベクトルの大きさと電圧ベクトルの角度
を演算する極座標変換部と、 前記電圧ベクトルの大きさを入力として、入力された電
圧ベクトルの大きさが、前記インバータの出力できる最
大電圧を越えているときには、電圧ベクトルの大きさを
制限して新たな電圧ベクトルの大きさとして出力する電
圧ベクトルの大きさ制限部と、 前記磁束方向電圧指令と前記トルク方向電圧指令と、ト
ルク電流実際値と、磁束方向電流実際値と、前記回転角
速度を入力として、トルク実際値を演算する実トルク演
算部と、 前記トルク指令と前記トルク実際値を入力として、トル
ク実際値がトルク指令に追従するようにトルク角補正値
を演算するトルク角制御部と、 前記電圧ベクトルの大きさ制限部から出力される電圧ベ
クトルの大きさと、前記電圧ベクトルの角度と、前記ト
ルク角補正値と、前記永久磁石磁束角度との和を入力と
して、多相PWM電圧指令を前記インバータに出力する
PWM電圧発生部とを有する車両駆動用永久磁石同期電
動機の制御装置。
1. A control apparatus for a permanent magnet synchronous motor for driving a vehicle, wherein the permanent magnet synchronous motor for driving a vehicle is controlled by an inverter for converting DC power to AC power. A rotational angular velocity computing unit that computes a motor rotational angular velocity by inputting a magnetic flux direction current command computing unit that computes a magnetic flux direction current command by using the rotational angular velocity as an input; A voltage command calculation unit that calculates a direction voltage command and a torque direction voltage command, and a polar coordinate conversion unit that calculates the magnitude of a voltage vector and the angle of the voltage vector by using the magnetic flux direction voltage command and the torque direction voltage command as inputs. With the magnitude of the voltage vector as an input, the magnitude of the input voltage vector can be output from the inverter. When the maximum voltage is exceeded, a voltage vector magnitude limiting unit that limits the magnitude of the voltage vector and outputs the magnitude as a new voltage vector magnitude, the magnetic flux direction voltage command, the torque direction voltage command, and torque A current actual value, a magnetic flux direction current actual value, and an input of the rotational angular velocity, an actual torque calculation unit that calculates a torque actual value, and the torque command and the actual torque value are input, and the actual torque value is a torque command. A torque angle control unit that calculates a torque angle correction value to follow up, a magnitude of a voltage vector output from the voltage vector magnitude limiting unit, an angle of the voltage vector, the torque angle correction value, A permanent magnet for driving a vehicle, comprising: a PWM voltage generator for outputting a multi-phase PWM voltage command to the inverter with a sum of the permanent magnet flux angle and the sum as an input. The control device of the electric motor.
【請求項2】前記磁束電流指令演算部は、 前記回転角速度演算部から出力される電動機回転角速度
を入力として、磁束方向電流フィードフォワード指令値
を演算する磁束方向電流フィードフォワード演算部と、 前記電圧ベクトルの大きさ制限部と、前記極座標変換部
から出力される各電圧ベクトルの大きさとの偏差に基づ
いて、磁束方向電流補正値を演算する磁束方向電流補正
値演算部と、 前記磁束方向電流フィードフォワード演算部から出力さ
れる磁束方向電流フィードフォワード指令値と、前記磁
束方向電流補正値演算部から出力される磁束方向電流補
正値との和を演算し磁束方向電流指令値演算部の出力と
して出力する加算部とを有する請求項1記載の車両駆動
用永久磁石同期電動機の制御装置。
2. The magnetic flux current command calculation unit, comprising: a magnetic flux direction current feedforward calculation unit configured to calculate a magnetic flux direction current feedforward command value by using a motor rotation angular velocity output from the rotation angular velocity calculation unit as an input; A vector size limiting unit, a magnetic flux direction current correction value calculating unit that calculates a magnetic flux direction current correction value based on a deviation between the magnitude of each voltage vector output from the polar coordinate conversion unit, and the magnetic flux direction current feed. The sum of the magnetic flux direction current feedforward command value output from the forward calculation unit and the magnetic flux direction current correction value output from the magnetic flux direction current correction value calculation unit is calculated and output as the output of the magnetic flux direction current command value calculation unit. The control device for a permanent magnet synchronous motor for driving a vehicle according to claim 1, further comprising: an adding unit that performs the operation.
【請求項3】 直流電力を交流電力に変換するインバー
タにより車両駆動用永久磁石同期電動機を制御する車両
駆動用永久磁石同期電動機の制御装置において、 前記車両駆動用永久磁石同期電動機の永久磁石磁束角度
を入力として電動機回転角速度を演算する回転角速度演
算部と、 前記回転角速度を入力として磁束方向電流指令を演算す
る磁束方向電流指令演算部と、 トルク方向電圧指令と、磁束方向電流実際値と、トルク
電流実際値と、前記回転角速度演算部から出力される電
動機回転角速度とを入力として、永久磁石磁束推定値を
演算する永久磁石磁束推定部と、 前記磁束方向電流指令と、トルク指令と、前記永久磁石
磁束推定部から出力される永久磁石磁束推定値を入力と
して、磁束方向電圧指令と前記トルク方向電圧指令を演
算する電圧指令演算部と、 前記磁束方向電圧指令と前記トルク方向電圧指令とを入
力として、電圧ベクトルの大きさと電圧ベクトルの角度
を演算する極座標変換部と、 前記極座標変換部から出力される電圧ベクトルの大きさ
を入力として、入力された電圧ベクトルの大きさが、前
記インバータの出力できる最大電圧を越えているときに
は、電圧ベクトルの大きさを制限して新たな電圧ベクト
ルの大きさとして出力する電圧ベクトルの大きさ制限部
と、 前記磁束方向電圧指令と、前記トルク方向電圧指令と、
トルク電流実際値と、磁束方向電流実際値と、前記回転
速度演算部から出力される回転速度を入力として、トル
ク実際値を演算する実トルク演算部と、 前記トルク指令と、前記実トルク演算部から出力される
トルク実際値を入力として、トルク実際値がトルク指令
に追従するようにトルク角補正値を演算するトルク角制
御部と、 前記電圧ベクトルの大きさ制限部から出力される電圧ベ
クトルの大きさと、前記極座標変換部から出力される電
圧ベクトルの角度と、前記トルク角制御部から出力され
るトルク角補正値と、永久磁石磁束角度との和を入力と
して、多相PWM電圧指令を前記インバータに出力する
PWM電圧発生部とを有する車両駆動用永久磁石同期電
動機の制御装置。
3. A control apparatus for a permanent magnet synchronous motor for driving a vehicle, wherein the permanent magnet synchronous motor for driving a vehicle is controlled by an inverter for converting DC power to AC power. A rotation angular velocity calculation unit that calculates a motor rotation angular velocity by using the input as an input; a magnetic flux direction current command calculation unit that calculates a magnetic flux direction current command by using the rotation angular velocity as an input; a torque direction voltage command; a magnetic flux direction current actual value; A permanent magnet magnetic flux estimating unit that calculates a permanent magnet magnetic flux estimated value by inputting the actual current value and the motor rotation angular speed output from the rotation angular speed calculating unit; the magnetic flux direction current command; the torque command; Calculate the magnetic flux direction voltage command and the torque direction voltage command by using the permanent magnet flux estimation value output from the magnet flux estimation unit as an input. A voltage command calculation unit, a polar coordinate conversion unit that receives the magnetic flux direction voltage command and the torque direction voltage command as inputs, and calculates a magnitude of a voltage vector and an angle of the voltage vector; and a voltage vector output from the polar coordinate conversion unit. When the magnitude of the input voltage vector exceeds the maximum voltage that can be output from the inverter, the magnitude of the voltage vector is limited, and the magnitude of the voltage vector is output as a new magnitude of the voltage vector. A size limiting unit, the magnetic flux direction voltage command, the torque direction voltage command,
A torque actual value, a magnetic flux direction current actual value, and a rotation speed output from the rotation speed calculation unit as an input, an actual torque calculation unit that calculates a torque actual value, the torque command, and the actual torque calculation unit A torque angle control unit that calculates a torque angle correction value so that the actual torque value follows the torque command, with the actual torque value output from the input as an input, and a voltage vector output from the voltage vector magnitude limiting unit. The multi-phase PWM voltage command is input using a sum of a magnitude, an angle of a voltage vector output from the polar coordinate conversion unit, a torque angle correction value output from the torque angle control unit, and a permanent magnet magnetic flux angle as inputs. A control device for a permanent magnet synchronous motor for driving a vehicle, comprising: a PWM voltage generating unit that outputs the voltage to an inverter.
【請求項4】 直流電力を交流電力に変換するインバー
タにより車両駆動用永久磁石同期電動機を制御する車両
駆動用永久磁石同期電動機の制御装置において、 前記車両駆動用永久磁石同期電動機の永久磁石磁束角度
を入力として電動機回転角速度を演算する回転角速度演
算部と、 前記回転角速度を入力として磁束方向電流指令を演算す
る磁束方向電流指令演算部と、 前記磁束方向電流指令と、トルク指令を入力として、磁
束方向電圧指令とトルク方向電圧指令を演算する電圧指
令演算部と、 前記磁束方向電圧指令と、前記トルク方向電圧指令とを
入力として、電圧ベクトルの大きさと電圧ベクトルの角
度を演算する極座標変換部と、 前記電圧ベクトルの大きさを入力として、入力された電
圧ベクトルの大きさが、前記インバータの出力できる最
大電圧を越えているときには、電圧ベクトルの大きさを
制限して新たな電圧ベクトルの大きさとして出力する電
圧ベクトルの大きさ制限部と、 磁束方向電流実際値と、トルク電流実際値を入力とし
て、電動機等価回路定数を用いて、トルク実際値を演算
するトルク演算部と、 前記トルク指令と前記実トルク演算部から出力されるト
ルク実際値を入力として、トルク実際値がトルク指令に
追従するようにトルク角補正値を演算するトルク角制御
部と、 前記電圧ベクトルの大きさ制限部から出力される電圧ベ
クトルの大きさと、前記極座標変換部から出力される電
圧ベクトルの角度と、前記トルク角制御部から出力され
るトルク角補正値と、永久磁石磁束角度との和を入力と
して、多相PWM電圧指令を前記インバータに出力する
PWM電圧発生部とを有する車両駆動用永久磁石同期電
動機の制御装置。
4. A control device for a permanent magnet synchronous motor for driving a vehicle, wherein the permanent magnet synchronous motor for driving a vehicle is controlled by an inverter for converting DC power into AC power, wherein a permanent magnet magnetic flux angle of the permanent magnet synchronous motor for driving the vehicle is provided. A rotational angular velocity computing unit that computes a motor rotational angular velocity by inputting a magnetic flux direction current command computing unit that computes a magnetic flux direction current command by using the rotational angular velocity as an input; A voltage command calculation unit that calculates a direction voltage command and a torque direction voltage command, and a polar coordinate conversion unit that calculates the magnitude of a voltage vector and the angle of the voltage vector by using the magnetic flux direction voltage command and the torque direction voltage command as inputs. With the magnitude of the voltage vector as an input, the magnitude of the input voltage vector is the output of the inverter. If the maximum voltage exceeds the maximum voltage, the voltage vector size is limited and the voltage vector size limiter, which is output as a new voltage vector size, and the magnetic flux direction current actual value and torque current actual value are input. A torque calculation unit that calculates an actual torque value using an electric motor equivalent circuit constant, and the torque actual value follows the torque command using the torque command and the actual torque value output from the actual torque calculation unit as inputs. A torque angle control unit that calculates the torque angle correction value, a magnitude of the voltage vector output from the voltage vector magnitude limiting unit, an angle of the voltage vector output from the polar coordinate conversion unit, and the torque angle. PWM that outputs a multi-phase PWM voltage command to the inverter by using a sum of a torque angle correction value output from a control unit and a permanent magnet magnetic flux angle as an input Pressure generating portion and the control apparatus for a vehicle driving permanent magnet synchronous motor having a.
JP16276696A 1996-06-24 1996-06-24 Control device for permanent magnet synchronous motor for vehicle drive Expired - Lifetime JP3455017B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP16276696A JP3455017B2 (en) 1996-06-24 1996-06-24 Control device for permanent magnet synchronous motor for vehicle drive

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP16276696A JP3455017B2 (en) 1996-06-24 1996-06-24 Control device for permanent magnet synchronous motor for vehicle drive

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH1014273A true JPH1014273A (en) 1998-01-16
JP3455017B2 JP3455017B2 (en) 2003-10-06

Family

ID=15760824

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP16276696A Expired - Lifetime JP3455017B2 (en) 1996-06-24 1996-06-24 Control device for permanent magnet synchronous motor for vehicle drive

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3455017B2 (en)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006054995A (en) * 2004-07-12 2006-02-23 Toyota Central Res & Dev Lab Inc Drive control device and method for ac motor
CN100340056C (en) * 2004-07-12 2007-09-26 丰田自动车株式会社 Drive control apparatus and method of alternating current motor
EP2110941A1 (en) 2008-04-14 2009-10-21 Jtekt Corporation Motor control apparatus and electric power steering system
WO2011070651A1 (en) 2009-12-08 2011-06-16 三菱電機株式会社 Power conversion device
US8410742B2 (en) 2008-08-07 2013-04-02 Bombardier Transportation Gmbh Operating a synchronous motor having a permanent magnet rotor
CN103684169A (en) * 2013-11-19 2014-03-26 西安交通大学 Dead-beat based direct torque control method for permanent magnet synchronous motor
CN105450107A (en) * 2015-12-31 2016-03-30 清华大学苏州汽车研究院(吴江) Bus capacitor discharge control method for automotive permanent magnet synchronous motor
CN106602950A (en) * 2016-12-07 2017-04-26 上海新时达电气股份有限公司 Current loop decoupling control method and system based on complex vector
CN111342721A (en) * 2020-03-31 2020-06-26 浙江众邦机电科技有限公司 Control method and device of permanent magnet synchronous motor and related components

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4654217B2 (en) 2007-04-25 2011-03-16 日立オートモティブシステムズ株式会社 Field weakening control device for permanent magnet motor and electric power steering using the same
KR101560325B1 (en) 2009-01-16 2015-10-15 한화테크윈 주식회사 Apparatus for controlling motor
KR101522285B1 (en) * 2009-01-16 2015-05-21 삼성테크윈 주식회사 Apparatus for controlling motor

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1617552A3 (en) * 2004-07-12 2006-09-13 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Drive control apparatus and method of alternating current motor
US7199548B2 (en) 2004-07-12 2007-04-03 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Drive control apparatus and method of alternating current motor
CN100340056C (en) * 2004-07-12 2007-09-26 丰田自动车株式会社 Drive control apparatus and method of alternating current motor
JP4685509B2 (en) * 2004-07-12 2011-05-18 株式会社豊田中央研究所 AC motor drive control device and drive control method
JP2006054995A (en) * 2004-07-12 2006-02-23 Toyota Central Res & Dev Lab Inc Drive control device and method for ac motor
US8115429B2 (en) 2008-04-14 2012-02-14 Jtekt Corporation Motor control apparatus and electric power steering system
EP2110941A1 (en) 2008-04-14 2009-10-21 Jtekt Corporation Motor control apparatus and electric power steering system
US8410742B2 (en) 2008-08-07 2013-04-02 Bombardier Transportation Gmbh Operating a synchronous motor having a permanent magnet rotor
JP4912516B2 (en) * 2009-12-08 2012-04-11 三菱電機株式会社 Power converter
WO2011070651A1 (en) 2009-12-08 2011-06-16 三菱電機株式会社 Power conversion device
CN103684169A (en) * 2013-11-19 2014-03-26 西安交通大学 Dead-beat based direct torque control method for permanent magnet synchronous motor
CN105450107A (en) * 2015-12-31 2016-03-30 清华大学苏州汽车研究院(吴江) Bus capacitor discharge control method for automotive permanent magnet synchronous motor
CN106602950A (en) * 2016-12-07 2017-04-26 上海新时达电气股份有限公司 Current loop decoupling control method and system based on complex vector
CN111342721A (en) * 2020-03-31 2020-06-26 浙江众邦机电科技有限公司 Control method and device of permanent magnet synchronous motor and related components

Also Published As

Publication number Publication date
JP3455017B2 (en) 2003-10-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100245743B1 (en) Control device of permanent magnet synchronous motor
JP3746377B2 (en) AC motor drive control device
JP4881635B2 (en) Vector controller for permanent magnet motor
JP4989075B2 (en) Electric motor drive control device and electric motor drive system
JP2002095300A (en) Method of controlling permanent magnet synchronous motor
US6504329B2 (en) Apparatus and method for controlling permanent magnet electric machines
JP2001161090A (en) Position sensor-less control method for synchronous motor
JP2004159391A (en) Control device for three-phase ac motor
JP3674741B2 (en) Control device for permanent magnet synchronous motor
JP2006129632A (en) Motor drive unit
JP3455017B2 (en) Control device for permanent magnet synchronous motor for vehicle drive
JP4234359B2 (en) Control device for synchronous motor
JP6166601B2 (en) Motor control device and generator control device
JP2004297966A (en) Ac motor controlling device
JP3765437B2 (en) Control system for synchronous motor for machine tool spindle drive
JP2006074933A (en) Servo motor and current control method therein
JP3637209B2 (en) Power converter using speed sensorless vector control
WO2020196719A1 (en) Rotating electric machine control system
JP4996847B2 (en) Servo motor current control method, current control program, recording medium, servo motor
JP2008148437A (en) Controller for permanent magnet type synchronous motor
JP2005151744A (en) Motor drive unit
JPH09191697A (en) Vector controlling device for ac motor
JP4581603B2 (en) Electric motor drive
JP7009861B2 (en) Motor control device
JP3290099B2 (en) Control device for reluctance type synchronous motor

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080725

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090725

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090725

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100725

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110725

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110725

Year of fee payment: 8

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110725

Year of fee payment: 8

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120725

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130725

Year of fee payment: 10

EXPY Cancellation because of completion of term