JPWO2017064756A1 - 交流回転機の制御装置及びそれを備えた電動パワーステアリング装置 - Google Patents
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Abstract
Description
特許文献1の技術では、5次高調波電圧指令を同文献における式(9)〜(11)によって算出し、7次高調波電圧指令を同文献における式(12)〜(14)によって算出するように構成されている。しかし、交流回転機が高速で回転する場合は、それらの数式によって算出する高次電圧指令の周波数が高くなるため、演算処理速度が遅い廉価な演算処理装置(CPU、DPS等)を用いると、長い演算周期や、長い演算周期に起因する長い無駄時間などによって、高次電圧を正確に交流回転機に印加できなかったり、演算処理速度が不足して、高次電圧指令を算出できなかったりする。そのため、特許文献1の技術では、演算処理速度の速い高価な演算処理装置を用いる必要があり、コストアップを招くおそれがあった。
実施の形態1に係る交流回転機50の制御装置1(以下、単に制御装置1と称す)について図面を参照して説明する。制御装置1は、交流回転機50が有する3相巻線Cu、Cv、Cwに電圧を印加するインバータ10と、インバータ10を制御する制御器20と、を備えている。本実施の形態では、3相巻線Cu、Cv、Cw及びインバータ10は、1つの交流回転機50に対して1組設けられている。図1は、本実施の形態に係るインバータ10の回路構成図及び制御器20の概略ブロック図である。
Vub=D×cos(θ)+0.5×Vdc
Vvb=D×cos(θ−2π/3)+0.5×Vdc ・・・(1)
Vwb=D×cos(θ+2π/3)+0.5×Vdc
Vampb=√(2×(Vub2+Vvb2+Vwb2)) ・・・(2)
次に、実施の形態2に係る制御装置1について説明する。上記の実施の形態1と同様の構成部分は説明を省略する。本実施の形態では、実施の形態1と同様に、3相巻線Cu、Cv、Cw及びインバータ10は、1つの交流回転機50に対して1組設けられている。本実施の形態に係るインバータ10の回路構成図及び制御器20の概略的なブロック図は、図1に示す実施の形態1と同様である。
Jamp=0.866×Vdc ・・・(3)
3相基本電圧指令の相間電圧の振幅値Vampbが0.866×Vdcより大きくなると、3相基本電圧指令Vub、Vvb、Vwbが、0からVdcの範囲を逸脱して振動し、電圧飽和が生じる。
次に、実施の形態3に係る制御装置1について説明する。上記の実施の形態1と同様の構成部分は説明を省略する。本実施の形態では、実施の形態1と同様に、3相巻線Cu、Cv、Cw及びインバータ10は、1つの交流回転機50に対して1組設けられている。本実施の形態に係るインバータ10の回路構成図及び制御器20の概略的なブロック図は、図1に示す実施の形態1と同様である。
Vub*=Vub+V3f
Vvb*=Vvb+V3f ・・・(4)
Vwb*=Vwb+V3f
V3f=(Vmax+Vmin)×(−0.5) ・・・(5)
V3f=Vmin×(−1.0) ・・・(6)
図24にこの場合の例を示す。すなわち、図24の上段に、3次高調波V3fの加算前の3相基本電圧指令Vub、Vvb、Vwb(振幅値Vampbが直流電圧Vdcの100%である場合)を示し、中段に式(6)により算出した3次高調波V3fを示し、下段に3次高調波V3fの加算後の3相基本電圧指令Vub*、Vvb*、Vwb*を示す。下段の3相基本電圧指令Vub*、Vvb*、Vwb*には、3次高調波V3fの加算により、電圧飽和が生じていない。
V3f=Vdc−Vmax ・・・(7)
図25にこの場合の例を示す。すなわち、図25の上段に、3次高調波V3fの加算前の3相基本電圧指令Vub、Vvb、Vwb(振幅値Vampbが直流電圧Vdcの100%である場合)を示し、中段に式(7)により算出した3次高調波V3fを示し、下段に3次高調波V3fの加算後の3相基本電圧指令Vub*、Vvb*、Vwb*を示す。下段の3相基本電圧指令Vub*、Vvb*、Vwb*には、3次高調波V3fの加算により、電圧飽和が生じていない。
1)V3f≧0の場合
V3f=Vmin×(−1.0)
2)V3f<0の場合 ・・・(8)
V3f=Vdc−Vmax
図26にこの場合の例を示す。すなわち、図26の上段に、3次高調波V3fを加算補正する前の3相基本電圧指令Vub、Vvb、Vwb(振幅値Vampbが直流電圧Vdcの100%である場合)を示し、中段に式(8)により算出した3次高調波V3fを示し、下段に3次高調波V3fの加算補正後の3相電圧指令Vu、Vv、Vwを示す。下段に3次高調波V3fの加算後の3相基本電圧指令Vub*、Vvb*、Vwb*を示す。下段の3相基本電圧指令Vub*、Vvb*、Vwb*には、3次高調波V3fの加算により、電圧飽和が生じていない。
次に、実施の形態4に係る制御装置1について説明する。上記の実施の形態1と同様の構成部分は説明を省略する。本実施の形態では、実施の形態1とは異なり、3相巻線Cu、Cv、Cw及びインバータ10は、1つの交流回転機50に対して2組設けられている。図27に、本実施の形態に係るインバータ10の回路構成図及び制御器20の概略的なブロック図を示す。図28に示すように、交流回転機50は、スター結線とされた第1の3相巻線Cu1、Cv1、Cw1と、スター結線とされた第2の3相巻線Cu2、Cv2、Cw2と、を有している。第1の3相巻線Cu1、Cv1、Cw1の中性点N1と、第2の3相巻線Cu2、Cv2、Cw2の中性点N2とは電気的に接続されていない。なお、第1及び第2の3相巻線は、デルタ結線とされてもよい。
次に、実施の形態5に係る電動パワーステアリング装置60について説明する。電動パワーステアリング装置60は、実施の形態1から4で説明したような交流回転機50の制御装置1と、交流回転機50と、交流回転機50の駆動力を車両の操舵装置(ステアリング装置)に伝達する駆動力伝達機構61と、を備えている。
最後に、本発明のその他の実施の形態について説明する。なお、以下に説明する各実施の形態の構成は、それぞれ単独で適用されるものに限られず、矛盾が生じない限り、他の実施の形態の構成と組み合わせて適用することも可能である。
Claims (7)
- 交流回転機が有する3相巻線に電圧を印加するインバータと、前記インバータを制御する制御器と、を備えた交流回転機の制御装置であって、
前記3相巻線及び前記インバータは、1つの前記交流回転機に対してm(mは自然数)組設けられ、
前記制御器は、前記m組中の各組について、前記3相巻線の各相に対する電圧指令である3相電圧指令を算出する電圧指令算出部と、
各組について、前記インバータに供給されている直流電圧、及び前記3相電圧指令に基づいて、前記インバータが有する複数のスイッチング素子をオンオフ制御するインバータ制御部と、を備え、
前記電圧指令算出部は、各組について、前記3相電圧指令の基本値である3相基本電圧指令を算出する基本指令算出部と、前記3相基本電圧指令を補正して最終的な前記3相電圧指令を算出する電圧指令補正部と、を備え、
前記電圧指令補正部は、各組について、前記3相基本電圧指令の中で中間の電圧となっている相の基本電圧指令を中間電圧指令として判定し、前記中間電圧指令が振動中心電圧よりも大きい場合に、前記中間電圧指令に正の値に設定されたオフセット値を加算する補正を行い、前記中間電圧指令が前記振動中心電圧よりも小さい場合に、前記中間電圧指令から前記オフセット値を減算する補正を行う中間電圧オフセット処理を実行する交流回転機の制御装置。 - 前記電圧指令補正部は、各組について、前記3相基本電圧指令の相間電圧の振幅値が、前記直流電圧に0.866を乗算した判定振幅値より大きい場合に、前記中間電圧オフセット処理を実行する請求項1に記載の交流回転機の制御装置。
- 前記基本指令算出部は、各組について、前記3相基本電圧指令の基本波成分の3倍の周波数を有する3次高調波を、前記3相基本電圧指令の各相に加算する3次高調波注入処理を実行し、
前記電圧指令補正部は、各組について、前記3相基本電圧指令の相間電圧の振幅値が、前記直流電圧に1.0を乗算した判定振幅値より大きい場合に、前記3次高調波注入処理後の前記3相基本電圧指令に対して前記中間電圧オフセット処理を実行する請求項1に記載の交流回転機の制御装置。 - 前記基本指令算出部は、前記3相基本電圧指令の中で最大の電圧となっている相の前記基本電圧指令である最大電圧指令、及び前記3相基本電圧指令の中で最小の電圧となっている相の前記基本電圧指令である最小電圧指令の少なくとも一方に基づいて、前記3次高調波を演算する請求項3に記載の交流回転機の制御装置。
- 前記電圧指令補正部は、前記オフセット値を、前記3相基本電圧指令の相間電圧の振幅値に応じて変化させる請求項1から4のいずれか一項に記載の交流回転機の制御装置。
- 前記m組は、2組以上であり、
前記基本指令算出部は、前記3相基本電圧指令の各相の基本波成分の位相を、各組の間で、60/m度ずつずらす請求項1から5のいずれか一項に記載の交流回転機の制御装置。 - 請求項1から6のいずれか一項に記載の交流回転機の制御装置と、
前記交流回転機と、
前記交流回転機の駆動力を車両の操舵装置に伝達する駆動力伝達機構と、
を備えた電動パワーステアリング装置。
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