JPS61121783A

JPS61121783A - 誘導モ−タ制御用電流指令発生器

Info

Publication number: JPS61121783A
Application number: JP59240331A
Authority: JP
Inventors: Tomio Shindo; 神藤　富雄; Takashi Imazeki; 隆志今関
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1984-11-14
Filing date: 1984-11-14
Publication date: 1986-06-09

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、誘導モータの回生制動が可能な誘導モータ制
御装置の電流指令発生器に関するものである。

（発明の背景）第２図には従来より提案されているこの種の誘導モータ
制御装置の一例が示されている。

同図の装置は電気自動車に使用されており、三相誘導モ
ータ１０は車両の走行駆動源とされている。

そして三相誘導モータ１０にはインバータ主回路１２か
らＰＷＭ波とされた三相交流の駆ｖＪＷ流が供給されて
おり、その電源として車載バッテリ１４が用いられてい
る。

また三相誘導モータ１０の回生制動時には、その回生電
流がインバータ主回路１２により直流へ変換されて車載
バッテリ１４へ回生されている。

上記インバータ主回路１２ではその各主スイツチング素
子がドライバ１６でスイッチング駆動されることにより
駆動電流または回生電流の制御が行なわれてあり、その
スイッチング駆動はＰＷＭ回路１８から供給されたＰＷ
Ｍ信号信号型り行なわれている。

更にＰＷＭ回路１８のＰＷＭ信号信号型流制御器２０か
ら供給された電流制御信号１８８により得られており、
この電流制御器２０にＪ３いては電流検出器２２で検出
されたモータ電流と電流指令発生器２４から与えられた
電流指令１１′との比較が行なわれることにより電流制
御信号ｉ＊＊が得られている。

電流指令発生器２４には三相誘導モータ１０の回転速度
検出用パルスジェネレータ２６で得られた回転速度検出
パルスが与えられており、その回転速度検出パルスは電
流指令発生器２４に設けられたカウンタ２８に供給され
ている。

このカウンタ２８は回転速度検出パルスをカウントして
三相誘導モータ１０の回転角速度ωを求めることが可能
であり、その回転角速度ωは同じく電流指令発生器２４
内に設けられたマイクロコンピュータ３０に供給されて
いる。

マイクロコンピュータ３０にはアクセルペダル踏込み坦
を検出するアクセルポテンショメータ３２力日らトルク
指令Ｔ”が供給されており、マイクロコンピュータ３０
はこのトルク指令Ｔ１１と検出されたモータ回転角速度
ωに基づいて前記電流指令ｉｌ＋を求めることが可能で
ある。

１３図にはマイクロコンピュータ３０の機能ブロック構
成が示されており、第２図におけるアクセルポテンショ
メータ３２のトルク指令Ｔ”はすべり周波数演算器３４
および電流振幅指令演算器３６に供給されている。また
カウンタ２８のモータ回転角速度ωは磁束指令発生器３
８および時間積分器４０に供給されている。

磁束指令発生器３８は関数発生器から構成されており、
モータ回転角速度ωに対応する磁束指令Φ８をすべり周
波数演算器３４および電流振幅指令演算器３６に供給で
きる。

またすべり周波数演算器３４はトルク指令Ｔ８の値が１
以上のときに力行状態との判定を、またその値が零でア
クセルペダルが無操作状態にあるときあるいはその状態
で図示されていないブレーキペダルが踏み操作されたと
きに回生状態との判定を、各々行なうことが可能である
。

そしてすべり周波数演算器３４は力行状態との判定が行
なわれたときに正の値の力行用すべり角度θ！Ｓ　（力
行用すべり周波数指令目標値）を、また回生状態との判
定が行なわれたとぎには負の値の回生用すべり角度θ″
Ｓ　（回生用すべり周波数指令目標値）を各々すべり周
波数指令として発生できる。

更に時間積分器４０はモータ回転角速度ωの時間積分処
理によりそのときのモータ回転角度θを求めることが可
能であり、そのモータ回転角度θとすべり周波数演算器
３４のすべり角度θ″Ｓとが加算器４２において加算さ
れている。

この加算により電流指令１１′の位相成分θ８が求めら
れており、その位相成分θ８はベクトル乗算器４４に供
給されている。

そして前記電流１辰幅指令演算器３６においては乍ルク
指令Ｔ８と賛蚕束指令Φ８とに基づいて電流指令１８の
振幅成分ｌｉ”ｌが求められており、ベクトル乗算器４
４においてはこの振幅成分１ｉ８１と加算器４２の位相
成分θ８とに基づいて正弦波状とされた電流指令ｉ＊が
求められている。

以上のように電流指令発生器２４が構成されているので
、力行状態判定時にはすべり周波数演算器３４で求めら
れたすべり角度θ８Ｓの分だけ実際のモータ回転速度よ
り上回った速度が電流指令ｉ！により指令されて三相誘
導モータ１０の力行運転が行なわれる。

また回生状態判定時にはこのすべり角度θ！Ｓの分だけ
実際のモータ回転速度より下回った速度が指令されて三
相誘導モータ１０の回生運転が行なわれる。

しかしながらこのすべり周波数演算器２４においては、
例えば第４図の時刻１ｏで力行状態から回生状態へ変化
すると、ずベリ周波数演算器３４のすべり角度θ８Ｓが
負へ反転して急激な変化が生ずるので、第５図に示され
るようにそのときにスパイク状の大きな回生電流が車載
バッテリ１４へ向かって流れ、従ってその瞬間に過大な
回生制動トルクが発生して良好な回生制動が失われる。

このことはモータ回転数が高く車速の高いときに顕著で
あり、そのとき急激なトルク変動が感じられる。

（発明の目的）本発明は上記従来の課題に鑑みて為されたものであり、
その目的は力行状態から回生状態への移行を急激なトル
ク変動を伴うことなく行なうことが可能な誘導モータ制
御用電流指令発生器を提供することにある。

（発明の構成）上記目的を達成するために本発明は、すべり周波数指令を発生するすべり周波数指令発生手段
と、すべり周波数指令に基づいて電流指令を求める電流指令
演算手段と、を有し、すべり周波数指令発生手段は、力行用目標値を発生する力行目標値発生手段と、回生用
目標値を発生する回生目標値発生手段と、回生開始時よ
りすべり周波数指令を力行目標値から回生目標値へ徐々
に移行させる関数発生手段と、を含む、ことを特徴とする。

（実施例の説明）以下図面に基づいて本発明に係る電流指令発生器の好適
な実施例を説明する。

第１図には発明の概略説明用実施例が示されており、第
３図と同一部材についての説明は省略する。

第１図において、すべり周波数演算器３４の出力側には
乗算器４６が設けられている。この乗算器４６には−１
が零から１の範囲で変化する係数Ｘが関数発生器４８か
ら与えられており、乗算器４６はすべり角度θ８ｓにこ
の係数χを乗じて加算器４２へ供給できる。

そして関数発生器４８には運転判定器５０から回生指令
が、また外部の車速センサ５２から車速検出信号が与え
られている。

この関数発生器４８は、運転判定器５ｏより回生指令が
与えられた時点から時間の経過とともに値が−１から零
へ、その後層から１へ徐々に収束する前記係数Ｘを発生
でき、その係数χの収束速度は車速センサ５２で検出さ
れた車速の増加とともに低減制御されている。

この実施例は以上の構成からなり、以下その作用を説明
する。

トルク指令Ｔ１１の値が１以上で力行状態であるとの判
定が行なわれている場合には、すべり周波数演算器３４
においては正の値とされたすべり角度θ１１Ｓが得られ
、また関数発生器４８においては値が１の係数χが１ｑ
られる。

加算器４２では値が１の係数χがすべり角度θＸｓに乗
算されるので、すべり周波数演算器３４のすべり角度θ
８Ｓはそのまま加算器４２に与えられ、この加算器４２
において時間積分器４０のモータ回転角度θに加算され
る。

そして加算器４２で得られた電流指令の位相成分θ８は
ベクトル乗算器４４に供給され、このベクトル乗算器４
４では電流振幅指令演算器３６で得られた電流指令１８
の振幅成分１１８１とこの位相成分θ８とにより三相の
正弦波状電流指令１８が求められる。

この電流指令ｉ″に従い三相誘導モータ１０が制御され
るので、三相誘導モータ１０は、すなわち電気自動車は
、力行運転される。

次に、トルク指令の値が零であり、またはその状態であ
ってブレーキペダルが踏み操作されて回生状態との判定
が行なわれた場合について説明する。

この場合には、すべり周波数演算器３４においては負の
値とされた回生用すべり角度θＸｓ　　（回生用目標値
）が１りられるとともにただちに運転判定器５０から関
数発生器４８へ回生指令が与えられ、関数発生器４８か
ら乗算、器４６へ与えられる係数Ｘが値１から−１に反
転されその後１へ向かって徐々に増加される。

これにより乗算器４６から加算器４２へ与えられるすべ
り角度θ！Ｓは第６図に示されるように徐々に減少制御
される。

従って、第６図から理解されるように、乗算器４６から
加算器４２へ与えられるすべり角度θ８Ｓはすべり周波
数演算器３４で求められた回生用の目標値θＸｓへ向か
って徐々に移行制御され。

これに収束される。

このため第７図からも理解されるように、モータ電流は
三相誘導モータ１０への流入方向を正としたときに徐々
に負の方向へ制御される。

従ってこの装百によれば、回生状態への切苗時に大きな
回生電流が流れることが防止されることで過大な制動ト
ルクの発生が回避され、その結果、力行状態から回生状
態へ大きなトルク変動を伴うことなくスムーズに移行す
ることが可能となる。

また、車速の増加とともに関数発生器４８の係数Ｘの時
間変化率が減少制御されるので、車速の高い場合であっ
てもその移行時に急激なトルク変動が感じられることは
ない。

更に、車載バッテリ１４に大きな回生電流が突入するこ
とがなく、このためその劣化を防止することも可能とな
る。

なお本実施例においては、この係数χは直線的に収束制
御されている。

第８図には更に詳細な他の実施例のは能ブロック構成が
示されており、なお、以下の説明において値Ｍ、Ｌ５、
Ｌ２、Ｒは三相誘導モータ１０のモータ乗数であって各
々相互インダクタンス、−次自己インダクタンス、二次
自己インダクタンス、二次抵抗とされている。

第８図において、アクセルポテンショメータ３２で得ら
れたトルク指令は関数発生器５４に供給されており、こ
の関数発生器５４によりそのトルク指令に対して所定の
遅延時間が与えられている。

これにより三相誘導モータ１ｏのソフトスタートが可能
とされている。

更に遅延時間が与えられたトルク指令は乗算器５６に供
給されており、この乗算器５６には関数発生器５８から
トルク係数が与えられている。

上記関数発生器５８ではパルスジェネレータ２６で検出
された三相誘導モータ１０の回転速度に対応したトルク
係数が求められており、乗算器５６ではそのトルク係数
が関数発生器５４のトルク指令に乗算されている。

このようにして乗算器５６でトルク係数が乗ぜられたト
ルク指令は割口器６０に供給されており、この割算１１
１６０には磁束指令発生器３８から磁束指令が供給され
ている。

磁束指令発生器３８には三相誘導モータ１０のモータ回
転速度と磁束指令との関係を表わす関数が予め設定され
ており、磁束指令発生器３８ではパルスジェネレータ２
６で検出された三相誘導モータ１０の回転速度に対応す
る磁束指令が求められている。なお、この関数によりい
わゆる弱め界磁制御が三相誘導モータ１０に対して行な
われている。

前記割Ｕ器６０においてはこのようにして磁束指令発生
器３８で求められた磁束指令で乗算器５６のトルク指令
が除されており、その除算値は乗′ｇ器６２において値
Ｌ　２　／　Ｍ倍されている。

これにより割算器６０の出力側で一次トルク成分電流指
令が１５られている。

その−次トルク成分電流指令はベクトル合成器６４に供
給されており、このベクトル合成器６４には以下のよう
にして求められた一次磁束成分電流指令が供給されてい
る。

前記磁束指令発生器３８で得られた磁束指令は乗算器６
６で値１／Ｍ倍されており、その乗算値は一方において
微分器６８に、また他方において加算器７０に供給され
ている。

微分器６８においては乗算器６６の乗算値に対する時間
微分が行なわれており、その微分値は乗口器７２におい
て値Ｌ　２　／　Ｒ倍されて前記加算器７０に供給され
ている。

この加算器７０においては乗算器６６の乗算値と乗算器
７２の乗算値とが加算されており、これによりその出力
側において前記の一次磁束成分電流指令が得られている
。

以上のようにして乗算器６２、加算器７０で１９られた
一次トルク成分電流指令、−次磁束成分電流指令は前記
ベクトル合成器６４においてベクトル合成されており、
これにより三相誘導モータ１０に対する電流指令の振幅
成分が決定されている。

以上の構成部分は前記第１図の電流振幅指令演算器３６
に相当している。

また第８図において、ベクトル合成器６４で得られた電
流指令の振幅成分はベクトル乗算器７４に供給されてお
り、このベクトル乗算器７４には以下のようにして求め
られた単位ベクトルが供給されている。なお、この単位
ベクトルは前記加算器４２で得られる電流指令の位相成
分に相当している。

前記割算器６ｏの割算値は乗算器７６において値８倍さ
れており、その乗−値は割算器７８において磁束指令発
生器３８の磁束指令で除されている。

更に関数発生器５９の除算値はすべり周波数指令として
加減算器８０に供給されており、この加減１１８０には
パルスジェネレータ２６で検出されたモータ回転速度が
供給されている。

車両の力行時においては、この加減算器８０で前記すべ
り周波数指令とモータ回転速度とが加算されており、そ
の加算周波数がベクトル発振器８２において積分処理さ
れることによりモータニ次磁束の推定位置を示す前記単
位ベクトルが求められている。

以上の構成部分は第１図におけるすべり周波数演算器３
４、時間積分器４０、加算器４２に相当している。

このようにして求められた単位ベクトルと前記ベクトル
合成器６４の振幅成分とが前記ベクトル乗［＋７４にお
いてベクトル乗算されており、これにより得られた電流
指令は三相変換器８４に供給されている。

この三相変換器８４では電流指令が三相に変換されてお
り、それらの電流指令は電流制御器２０に供給されてい
る。

そして電流制御器２ｄではモータ電流に対するＰＩ副制
御行なわれており、この制御のために電流検出器２２で
検出されたモータ電流の検出信号が電流制御器２０にフ
ィードバック信号として供給されている。

更に電流制御器２０の電流制御信号はＰＷＭ回路１８の
ＰＷＭ信号発生器８６に供給されており、このＰＷＭ信
号発生器８６には搬送波信号が搬送波信号発生器８８か
ら供給されている。

その搬送波信号は三角波信号とされており、ＰＷＭ信号
発生器８６では電流制御器２０から供給された正弦波状
電流制御信号と搬送波信号発生器８８の搬送波信号との
突き合せが行なわれることによりＰＷＭスイッチング信
号が得られている。

それらＰＷＭスイッチング信号はドライバ１６を介して
前記インバータ主回路１２の各主スイツチング素子（パ
ワートランジスタにより構成されている）に供給されて
いる。

また前記加減算器８ｏには運転判定器５０から判定信号
として力行指令または回生指令が供給されており、この
運転判定器５０では車両が力行状態であるか、回生状態
であるかの判定がアクセルポテンショメータ３２の出力
値、ブレーキ操作スイッチ９２の検出信号の監視により
行なわれている。

本実施例ではトルク指令が所定値（例えば１）以上であ
る場合に力行状態であるとの判定が運転判定器５ｏで行
なわれており、このとき三相誘導モータ１０の回転速度
と割算器７８で求められたすべり周波数とが加減算器８
０で加算されている。

また図示されていないアクセルペダルが操作されていな
い状態であることがトルク指令から確認され、あるいは
その状態であって図示されていないブレーキペダルが操
作されていることが確認された場合には、運転判定器５
０で回生状態との判定が行なわれており、これらの場合
には三相誘導モータ１０の回転速度から割算器７８のす
べり周波数が減算されている。

なお、それ以外の場合にはパルスジェネレータ２６で検
出された三相誘導モータ１０の回転速度が加減算器８０
を介して加算器７０へ直接与えられる。

次に運転判定器５０で回生状態であるとの判定が行なわ
れた場合について説明する。

この場合には三相誘導モータ１０の回転速度から割算器
７８のすべり周波数が加減算器８０で減算されるので、
三相誘導モータ１０が回生状態となってその回生電流が
インバータ主回路１２を介して車載バッテリ１４に供給
される。

このときパルスジェネレータ２６の検出信号が搬送波信
号発生器８８に供給され、この搬送波新語発生器８８に
はブレーキポテンショメータ９４で検出されたブレーキ
ペダル踏込み街が与えられる。

第９図にはＰＷＭ回路１８の一相分のみが示されており
、同図においてパルスジェネレータ２６、ブレーキポテ
ンショメータ９４の検出信号は回生用電圧設定器９６に
供給されている。なおパルスジジェネレータ２６の検出
パルスはＦ／Ｖコンバータ９８により電圧に変換されて
いる。

第１０図には上記回生用電圧設定器９６の構成が示され
ており、この回生用電圧設定器９６には演算増幅器９０
により構成された引算器と演算増ＩＩ器１００で構成さ
れた加算器とが設けられている。

なおこれら演算増幅器９ｏ、１００には抵抗ＲＩ　Ｎ　
Ｒ２Ｎ　ＲＪ　ｑ　Ｒ４、Ｒ５、Ｒ８、Ｒ？　、Ｒ８が
接続されている。

そして同じく回生電圧設定器９６内に設けられた一定電
圧設定器１０２の設定電圧（これを時間的にあるいは入
力量に応じて変化するようにしても良い）が演算増幅器
９０の一方の入力に、またその他方の入力には前記Ｆ／
Ｖコンバータ９８の出力電圧が供給されている。

従ってＦ／Ｖコンバータ９８の出力電圧Ｖがモータ回転
速度Ｎとともに第１１図の特性２０２で示されるように
増加する場合、演算増幅器９ｏの出力側には第１２図の
特性２０４で示されるようにモータ回転速度Ｎの増加と
ともに低下する電圧ｖ１が得られる。

その電圧■１は前記ブレーキポテンショメータ９４の検
出信号とともに演算増幅器１００で加算されている。

このときブレーキポテンショメータ９４の出力電圧■２
は第１３図の特性２０６で示されるように、ブレーキペ
ダル踏込み量の増大とともに減少しており、このため回
生電圧設定器９６の出力側にはモータ回転速度とブレー
キペダル踏込み最の増大とともに値の減少する電圧が得
られている。

そしてこのようにして得られた回生電圧設定器９６の出
力電圧は第９図において切替器１０４を介して三角波発
生器１０６に供給されている。

この三角波発生器１０６では入力電圧に比例した振幅の
三角波信号が得られており、その三角波信号が搬送波信
号としてＰＷＭ信号発生器８６の比較器１０８に供給さ
れている。

この比較器１０８の他方の比較入力には前記電流制御器
２０から電流制御信号が供給されており、その出力側に
ＰＷＭ信号Ｐが得られている。

なお搬送波信号発生器８８の切替器１０４は前記運転判
定器５０の判定信号により切替操作されており、車両の
力行時においては演算増幅器１００の出力電圧がこの切
替器１０４を介して三角波発生器１０６に与えられる。

このような構成とされているので回生時においては、モ
ータ回転数の増加とともに三角波信号の振幅が低減され
、これにより回生電流が増加制御されてモータ回転速度
にかかわらず一定に制画される。

ただしブレーキペダルが踏込まれた場合には、その踏込
み量に応じ三角波信号の振幅が制御されるので、回生電
流は増減制御される。

従って、モータ回転速度にかかわらず常に良好なトルク
特性で回生制動が行なわれる。

ここで本実施例においては割算器７８の出力値が第１図
におけるすべり周波数演算器３４のすべり角度に相当し
ているので、その出力側に乗算器４６が設けられている
。

この乗算器４６には関数発生器４８から前記係数χが供
給されており、関数発生器４８には運転判定器５０から
回生指令が、また車速センサ５２から車速検出信号が供
給されている。

従って本実施例によっても、前記実施例と同様な効果を
得ることが可能である。

（発明の効果）以上説明したように本発明によれば、大きなトルク変動
を伴うことなく力行状態から回生状態へ移行することが
可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る装置の概略構成説明図、第２図
は従来装置の構成説明図、第３図は第２図従来装置にお
ける電流指令発生器２４の構成説明図、第４図は第２図
従来装置におけるすべり角度変化特性図、第５図は第２
図従来装置におけるモータ電流の変化特性図、第６図は
第１図装置のすべり角度変化特性図、第７図は第１図装
置のモータ電流変化特性図、第８図は本発明に係る装置
の好適な実施例を示す機能ブロック構成図、第９図は第
８図における搬送波信号発生器８８の構成説明図、１１
０図は第９図における回生用電圧設定器９６の構成説明
図、第１１図はＦ／Ｖコンバータ９８の出力特性図、第
１２図は演算増幅器９０の出力特性図、第１３図はブレ
ーキポテンショメータ９４の出力特性図である。１０・・・三相誘導モータ１２・・・インバータ主回路１４・・・車載バッテリ１６・・・ドライバ１８・・・ＰＷＭ回路２０・・・電流制御器２４・・・電流指令発生器２８・・・カウンタ３０・・・マイクロコンピュータ３２・・・アクセルポテンショメータ３４・・・すべり周波数演算器３６・・・電流撮幅指令演算器３８・・・磁束指令発生器４０・・・時間積分器４２・・・加算器４４・・・ベクトル乗算器４６・・・ｉＩｔ算器４８・・・関数発生器５０・・・運転判定器５２・・・車速センサ第９図第１１図第１２図第１３図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）すべり周波数指令を発生するすべり周波数指令発
生手段と、すべり周波数指令に基づいて誘導モータを駆動する電流
指令を求める電流指令演算手段と、を有し、すべり周波数指令発生手段は、力行用目標値を発生する力行目標値発生手段と、回生用
目標値を発生する回生目標値発生手段と、回生開始時よ
りすべり周波数指令を力行目標値から回生目標値へ徐々
に移行させる関数発生手段と、を含む、ことを特徴とする誘導モータ制御用電流指令発生器。