JP2004096842A - Switched reluctance motor controller - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a technology for further efficiency of a switched reluctance motor. <P>SOLUTION: A switched reluctance motor controller controls a switched reluctance motor (1), provided with a rotor comprising a rotor pole protruding radially, a stator comprising a stator pole radially protruding inward, and a coil wound around the stator pole. The switched reluctance motor controller comprises an excitation section deciding device (31), that decides the excitation section of a coil so that the copper loss generated at the coil is substantially a minimum, when the switched reluctance motor (1) generates a torque specified by a torque command value (T<SB>c</SB>) based on the torque command value (T<SB>c</SB>), a current command deciding unit (32) that decides a current command value (i<SB>c</SB>) of the current made to flow the coil in the excitation section so that the copper loss is substantially minimum, based on the torque command value (T<SB>c</SB>). <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，スイッチドリラクタンスモータに関する。本発明は，特に，スイッチドリラクタンスモータの高効率化を実現するための技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
モータの一として，リラクタンストルクによって回転子を駆動するスイッチドリラクタンスモータ（ＳＲＭ）が知られている。スイッチドリラクタンスモータの回転子は，リラクタンストルクの発生のために鉄のような磁性体で形成される。しかし，スイッチドリラクタンスモータの回転子は，界磁のための巻線や永久磁石を必要としない。このように，スイッチドリラクタンスモータは，構造が簡単で且つ堅牢であるという特長を有している。
【０００３】
スイッチドリラクタンスモータの性能を向上するためには，固定子巻線を励磁する励磁区間の決定方法が重要である。公開特許公報（特開平７−３３７０６１号）は，モータの回転速度及び電流指令値の少なくとも一方により励磁区間を定める励磁角を設定し，該励磁区間において巻線に励磁電流を供給するスイッチドリラクタンスモータの制御方式を開示している。該公報に開示された制御方式は，モータの回転速度が大きいほど，また，電流指令値が大きいほど励磁区間の位相を進める位相進み補償を行うことにより，発生トルクの低減を軽減している。
【０００４】
スイッチドリラクタンスモータの効率は，一層に向上されることが望まれる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は，スイッチドリラクタンスモータを一層に高効率化する技術を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
以下に，［発明の実施の形態］で使用される番号・符号を用いて，課題を解決するための手段を説明する。これらの番号・符号は，［特許請求の範囲］の記載と［発明の実施の形態］の記載との対応関係を明らかにするために付加されている。但し，付加された番号・符号は，［特許請求の範囲］に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。
【０００７】
本発明によるスイッチドリラクタンスモータ制御装置は，半径方向に突出する回転子極（１５）を含む回転子（１２）と，半径方向に突出する固定子極（１３）を含む固定子（１１）と，固定子極（１３）に巻回される巻線（１４）とを備えたスイッチドリラクタンスモータ（１）を制御する。当該スイッチドリラクタンスモータ制御装置は，トルク指令値（Ｔ_Ｃ）に基づいて，トルク指令値（Ｔ_Ｃ）で指定されるトルクをスイッチドリラクタンスモータ（１）が発生したときに巻線（１４）に発生する銅損が実質的に最小であるように，巻線（１４）の励磁区間を決定する励磁区間決定器（３１）と，トルク指令値（Ｔ_Ｃ）に基づいて，前記銅損が実質的に最小であるように，前記励磁区間において巻線（１４）に流される電流の電流指令値（ｉ_Ｃ）を決定する電流指令決定器（３２）とを含む。
巻線（１４）が励磁される励磁区間と前記励磁区間において巻線（１４）に流される電流の電流指令値（ｉ_Ｃ）とが，巻線（１４）に発生する銅損が実質的に最小であるように決定されることにより，スイッチドリラクタンスモータ（１）が一層に高効率化される。
【０００８】
本発明によるスイッチドリラクタンスモータ制御装置は，トルク指令値（Ｔ_Ｃ）に基づいて，前記巻線（１４）の励磁区間を決定する励磁区間決定器（３１）と，トルク指令値（Ｔ_Ｃ）に基づいて，前記励磁区間において巻線（１４）に流される電流の電流指令値（ｉ_Ｃ）を決定する電流指令決定器（３２）とを含む。
励磁区間決定器（３１）は，前記励磁区間の励磁開始位置をθ_ｉとし，前記励磁区間の励磁終了位置をθ_ｏとし，前記電流指令値をｉ_Ｃとし，巻線（１４）の抵抗をＲとしたとき，下記拘束条件：
【数７】

Ｔ_ｃ：トルク指令値
Ｌ：巻線（１４）のインダクタンス
θ_ａ：回転子極（１５）と固定子極（１３）とが正対する固定子（１１）の位置θ_ｕ：回転子極（１５）と固定子極（１３）とが反正対する固定子（１１）の位置（但し，ｎを前記回転子極（１５）の数として，θ_ａ−（２π／ｎ）＜θ_ｕ＜θ_ａ）
の下，Ｒｉ_Ｃ ^２（θ_ｏ−θ_ｉ）が実質的に最小になるように，前記励磁開始位置θ_ｉと前記励磁終了位置θ_ｏとを決定する。電流指令決定器（３２）は，前記拘束条件の下，Ｒｉ_Ｃ ^２（θ_ｏ−θ_ｉ）が実質的に最小になるように，電流指令値ｉ_Ｃを決定する。
【０００９】
当該スイッチドリラクタンスモータ制御装置は，更に，電流指令値（ｉ_Ｃ）と，回転子（１２）の回転速度と，回転子（１２）の位置とから，巻線（１４）に供給される電圧の電圧指令値（ｖ_Ｃ）を決定する電圧指令値決定器（４４）を含むことが好適である。電圧指令値（ｖ_Ｃ）を与えることは，巻線（１４）を流れる電流を制御する電流制御ループを不要にし，コストの低減を容易化する。
【００１０】
当該スイッチドリラクタンスモータ制御装置が，更に，回転子（１２）の位置θから，ｄＬ／ｄθを算出するｄＬ／ｄθ算出器（４３）を含む場合，
電圧指令値決定器（４４）は，回転子（１２）の回転速度をωとしたとき，前記電圧指令値ｖ_Ｃを下記式：
【数８】

により決定することが好適である。
【００１１】
また，当該スイッチドリラクタンスモータ制御装置が，更に，
回転子（１２）の位置θから，ｄＬ／ｄθを算出するｄＬ／ｄθ算出器（４３）と，回転子（１２）の位置θから，前記インダクタンスＬを算出するインダクタンス算出器（４５）とを含む場合，電圧指令値決定器（４４）は，回転子（１２）の回転速度をωとしたとき，前記電圧指令値ｖ_Ｃを下記式：
【数９】

により決定することが好適である。
【００１２】
本発明によるスイッチドリラクタンスモータ制御装置は，トルク指令値（Ｔ_Ｃ）に基づいて，前記巻線（１４）が励磁される励磁区間を決定する励磁区間決定器（６１）と，トルク指令値（Ｔ_Ｃ）に基づいて，前記励磁区間において巻線（１４）に流される電流の電流指令値（ｉ_Ｃ）を決定する電流指令決定器（６２）とを含む。励磁区間決定器（６１）は，前記励磁区間の励磁開始位置をθ_ｉ ^〜とし，前記励磁区間の励磁終了位置をθ_ｏ ^〜とし，前記電流指令値をｉ_Ｃ ^〜とし，前記巻線（１４）の抵抗をＲとしたとき，下記拘束条件：
【数１０】

Ｔ_ｃ：トルク指令値
Ｌ：巻線（１４）のインダクタンス
θ_ａ：回転子極（１５）と固定子極（１３）とが正対する固定子（１１）の位置
θ_ｕ：回転子極（１５）と固定子極（１３）とが反正対する固定子（１１）の位置（但し，ｎを回転子極（１５）の数として，θ_ａ−（２π／ｎ）＜θ_ｕ＜θ_ａ）
θ_ｖ：θ_ｕ＜θ_ｖ＜θ_ａなる所定値
の下，Ｒｉ_Ｃ ^〜２（θ_ｏ ^〜−θ_ｉ ^〜）が実質的に最小になるように，前記励磁開始位置θ_ｉ ^〜と前記励磁終了位置θ_ｏ ^〜とを決定する。電流指令決定器（６２）は，前記拘束条件の下，Ｒｉ_Ｃ ^〜２（θ_ｏ ^〜−θ_ｉ ^〜）が実質的に最小になるように，前記電流指令値ｉ_Ｃ ^〜を決定する。このようにしてθ_ｉ ^〜，θ_ｏ ^〜，及びｉ_Ｃ ^〜を決定する当該スイッチドリラクタンスモータ制御装置は，銅損を効果的に抑制するとともに，固定子極（１３）と回転子極（１５）とが正対する前に励磁が終了されることが保証され，スイッチドリラクタンスモータ（１）の振動，及び騒音の抑制が可能である。
【００１３】
本発明によるスイッチドリラクタンスモータ制御装置は，トルク指令値（Ｔ_Ｃ）に基づいて，第１電流指令値（ｉ_ＣＬ１）を決定する第１電流指令決定器（５２）と，トルク指令値（Ｔ_Ｃ）に基づいて，第２電流指令値（ｉ_ＣＬ２）を決定する第２電流指令決定器（５３）と，トルク指令値（Ｔ_Ｃ）に基づいて，第１電流指令値（ｉ_ＣＬ１）と第２電流指令値（ｉ_ＣＬ２）とのうちのいずれかを，巻線（１４）に流される電流の電流指令値（ｉ_ＣＬ）として選択する選択器（５４−５６）とを含む。第１電流指令決定器（５２）は，第１励磁区間を決定する第１励磁区間決定器（６１）と，第１励磁区間電流指令値（ｉ_Ｃ ^〜）を決定する第１励磁区間電流指令決定器（６２）と，回転子（１２）が前記第１励磁区間に位置するとき第１電流指令値（ｉ_ＣＬ１）を第１励磁区間電流指令値（ｉ_Ｃ ^〜）に一致させ，前記回転子（１２）が前記第１励磁区間に位置しないときに第１電流指令値（ｉ_ＣＬ１）を０にする第１選択出力器（６３−６５）とを備えている。
第２電流指令決定器（５３）は，第２励磁区間を決定する第２励磁区間決定器（３１）と，第２励磁区間電流指令値（ｉ_Ｃ）を決定する第２励磁区間電流指令決定器（３２）と，回転子（１２）が前記第２励磁区間に位置するとき第２電流指令値（ｉ_ＣＬ２）を第２励磁区間電流指令値（ｉ_Ｃ）に一致させ，回転子（１２）が前記第２励磁区間に位置しないときに前記第２電流指令値（ｉ_ＣＬ２）を０にする第２選択出力器（３３−３５）とを備えている。第１励磁区間決定器（６１）は，前記第１励磁区間の第１励磁開始位置をθ_ｉ ^〜とし，前記第１励磁区間の第１励磁終了位置をθ_ｏ ^〜とし，前記第１励磁区間電流指令値をｉ_Ｃ ^〜とし，巻線（１４）の抵抗をＲとしたとき，下記の第１拘束条件：
【数１１】

Ｔ_ｃ：前記トルク指令値
Ｌ：巻線（１４）のインダクタンス
θ_ａ：回転子極（１５）と固定子極（１３）とが正対する固定子（１１）の位置
θ_ｕ：回転子極（１５）と固定子極（１３）とが反正対する前記固定子（１１）の位置（但し，θ_ａ−（２π／ｎ）＜θ_ｕ＜θ_ａ）
θ_ｖ：θ_ｕ＜θ_ｖ＜θ_ａなる所定値
の下，Ｒｉ_Ｃ ^〜２（θ_ｏ ^〜−θ_ｉ ^〜）が実質的に最小になるように，前記第１励磁開始位置θ_ｉ ^〜と前記第２励磁終了位置θ_ｏ ^〜とを決定する。第１励磁区間電流指令決定器（６２）は，前記第１拘束条件の下，Ｒｉ_Ｃ ^〜２（θ_ｏ ^〜−θ_ｉ ^〜）が実質的に最小になるように，前記第１励磁区間電流指令値ｉ_Ｃ ^〜を決定する。第２励磁区間決定器（３１）は，前記第２励磁区間の第２励磁開始位置をθ_ｉとし，前記第２励磁区間の第２励磁終了位置をθ_ｏとし，前記第２励磁区間電流指令値をｉ_Ｃとしたとき，下記の第２拘束条件：
【数１２】

の下，Ｒｉ_Ｃ ^２（θ_ｏ−θ_ｉ）が実質的に最小になるように，前記第２励磁開始位置θ_ｉと前記第２励磁終了位置θ_ｏとを決定する。第２励磁区間電流指令決定器（３２）は，前記第１拘束条件の下，Ｒｉ_Ｃ ^２（θ_ｏ−θ_ｉ）が実質的に最小になるように，前記第１励磁区間電流指令値ｉ_Ｃを決定する。選択器（５４−５６）は，トルク指令値（Ｔ_Ｃ）が所定のトルクよりも小さいとき，電流指令値（ｉ_ＣＬ）として第１電流指令値（ｉ_ＣＬ１）を出力し，トルク指令値（Ｔ_Ｃ）が所定のトルクよりも大きいとき，電流指令値（ｉ_ＣＬ）として第２電流指令値（ｉ_ＣＬ２）を出力する。当該スイッチドリラクタンスモータ制御装置は，トルク指令値（Ｔ_Ｃ）が小さいときは，スイッチドリラクタンスモータ（１）の振動及び騒音の抑制するようにスイッチドリラクタンスモータ（１）を制御し，トルク指令値（Ｔ_Ｃ）が大きいときは，銅損を最小化するようにスイッチドリラクタンスモータ（１）を制御することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
（実施の第１形態）
図１は，本発明によるスイッチドリラクタンスモータ制御装置の実施の第１形態を示す。実施の第１形態では，３相のスイッチドリラクタンスモータ１が，インバータ２とともに設けられている。スイッチドリラクタンスモータ１は，図２に示されているように，固定子１１と回転子１２とを含む。固定子１１は，半径方向内側に突出する固定子極１３を有している。固定子極１３には，巻線１４が巻回されている。但し，図２には，３相のうちの１相の巻線１４のみしか図示されていない。回転子１２は，鉄のような磁性体で形成されている。回転子１２は，半径方向外側に突出する回転子極１５を有している。巻線１４が発生した磁界が回転子極１５に作用するリラクタンストルクにより，回転子１２は回転する。
【００１５】
スイッチドリラクタンスモータ１は，位置検出器３に接続されている。位置検出器３は，回転子１２の位置θ（以下，「回転子位置θ」という。）を測定する。回転子位置θの符号は，回転子１２が回転することにより回転子位置θが増加するように規定されている。
【００１６】
スイッチドリラクタンスモータ１は，更に，電源線４ａ，４ｂを介してインバータ２に接続されている。インバータ２は，スイッチドリラクタンスモータ１の巻線１４に，電源線４ａ，４ｂを介して電力を供給する。電源線４ｂには，電流測定器５が設けられている。電流測定器５は，スイッチドリラクタンスモータ１の巻線１４に供給される電流ｉ（以下，「電機子電流ｉ」という。）を測定する。
【００１７】
インバータ２は，スイッチドリラクタンスモータ制御装置６（以下，単に「制御装置６」という。）に接続されている。制御装置６は，電流指令発生器７とＰＷＭ制御器８とを含む。電流指令発生器７は，外部から与えられるトルク指令値Ｔ_Ｃと，位置検出器３から与えられる回転子位置θとから，電流指令値ｉ_ＣＬを発生する。電流指令発生器７は，電流指令値ｉ_ＣＬをＰＷＭ制御器８に出力する。ＰＷＭ制御器８は，電流指令発生器７から与えられる電流指令値ｉ_ＣＬと，電流測定器５から与えられる電機子電流ｉとに基づいて，インバータ２を制御する制御信号Ｓ_ＳＷを出力する。ＰＷＭ制御器８は，電機子電流ｉが電流指令値ｉ_ＣＬに一致するように，インバータ２に含まれるスイッチングトランジスタのオン，オフを制御する。電流指令発生器７とＰＷＭ制御器８とは，現実には，コンピュータプログラムと該コンピュータプログラムを実行するコンピュータにより実現されている。
【００１８】
図３は，電機子電流ｉを制御する電流制御ループを示す。図３には，３相のうちの１相にかかる部分のみが示されており，図示されていない他の２相についても同様の電流制御ループが形成されている。電機子電流ｉを制御する電流制御ループは，ＰＷＭ制御器８とインバータ２と電流測定器５とにより構成される。
【００１９】
インバータ２は，ＤＣ電源２１とスイッチングトランジスタ２２，２３と，ダイオード２４，２５とを含む。ＤＣ電源２１は，電源線２１ａに正電圧，電源線２１ｂに負電圧を発生する。スイッチングトランジスタ２２のコレクタは，電源線２１ａに接続され，スイッチングトランジスタ２２のエミッタは，電源線４ａを介してスイッチドリラクタンスモータ１の巻線１４の一端に接続されている。
巻線１４の他端は，電源線４ｂを介してスイッチングトランジスタ２３のコレクタに接続されている。スイッチングトランジスタ２３のエミッタは，電源線２１ｂに接続されている。ダイオード２４は，スイッチングトランジスタ２２のエミッタと電源線２１ｂの間に介設され，ダイオード２５は，電源線２１ａとスイッチングトランジスタ２２のコレクタの間に介設されている。
【００２０】
スイッチングトランジスタ２２，２３のベースにはＰＷＭ制御器８から制御信号Ｓ_ＳＷが供給され，スイッチングトランジスタ２２，２３をオン，オフすることによって巻線１４に矩形電圧パルスが供給される。
【００２１】
ＰＷＭ制御器８は，電流測定器５から与えられる電機子電流ｉと，電流指令発生器７から与えられる電流指令値ｉ_ＣＬとが一致するように，ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ　Ｗｉｄｔｈ　Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御を行う。電機子電流ｉの大きさは，巻線１４に供給される矩形電圧パルスの幅によって制御される。
【００２２】
図４は，電流指令値ｉ_ＣＬを生成する電流指令発生器７の機能ブロック図である。電流指令発生器７は，励磁区間決定器３１と，励磁電流指令決定器３２と，比較器３３，３４と，ＡＮＤ演算器３５と，スイッチ３６とを含む。
【００２３】
励磁区間決定器３１は，巻線１４の励磁区間を決定する。励磁区間決定器３１は，励磁が開始される励磁開始位置θ_ｉを決定する励磁開始位置決定器３７と，励磁が終了される励磁終了位置θ_ｏを決定する励磁終了位置決定器３８とを含んでいる。励磁開始位置θ_ｉと励磁終了位置θ_ｏとにより，巻線１４の励磁区間が規定される。
【００２４】
励磁電流指令決定器３２は，励磁区間において巻線１４に流される励磁電流の指令値ｉ_Ｃ（以下，単に，「励磁区間電流指令値ｉ_Ｃ」という。）を決定する。
【００２５】
比較器３３，３４と，ＡＮＤ演算器３５と，スイッチ３６とは，回転子１２が励磁区間の位置にあるとき，ＰＷＭ制御器８に与えられる電流指令値ｉ_ＣＬを励磁区間電流指令値ｉ_Ｃに一致させ，回転子１２が励磁区間でない位置にあるとき，電流指令値ｉ_ＣＬを０とする役割を果たす。これにより，回転子１２が励磁区間の位置にあるときのみに巻線１４が励磁される。
【００２６】
より詳細には，比較器３３は，回転子位置θが励磁開始位置θ_ｉより大きいとき，”１”を出力し，回転子位置θが励磁開始位置θ_ｉ以下であるとき，”０”を出力する。比較器３４は，回転子位置θが励磁終了位置θ_ｏより小さいとき，”１”を出力し，回転子位置θが励磁終了位置θ_ｏ以上であるとき，”０”を出力する。ＡＮＤ演算器３５は，比較器３３の出力と比較器３４の出力との論理積をスイッチ３６に出力する。
【００２７】
スイッチ３６は，励磁電流指令決定器３２から励磁区間電流指令値ｉ_Ｃが入力されている。スイッチ３６は，ＡＮＤ演算器３５の出力が”１”であるとき，その入力をそのまま出力として出力し，且つ，ＡＮＤ演算器３５の出力が”０”であるとき，その出力を０とする機能を有している。即ち，スイッチ３６は，ＡＮＤ演算器３５の出力が”１”であるとき，電流指令値ｉ_ＣＬとして励磁区間電流指令値ｉ_Ｃを出力し，ＡＮＤ演算器３５の出力が”０”であるとき，電流指令値ｉ_ＣＬとして０を出力する。
【００２８】
このような動作により，回転子１２が励磁区間の位置にあるとき，電流指令値ｉ_ＣＬは，励磁区間における電流指令値ｉ_Ｃとなり，回転子１２が励磁区間でない位置にあるとき，電流指令値ｉ_ＣＬは０となる。
【００２９】
励磁区間決定器３１と励磁電流指令決定器３２とは，巻線１４に発生する銅損が実質的に最小になるように，巻線１４の励磁区間（即ち，励磁開始位置θ_ｉ及び励磁終了位置θ_ｏ），並びに，励磁区間電流指令値ｉ_Ｃを決定する。巻線１４の銅損の最小化は，励磁開始位置θ_ｉ，励磁終了位置θ_ｏ，及び励磁区間電流指令値ｉ_Ｃを以下に説明される原理によって決定することによって達成されている。
【００３０】
スイッチドリラクタンスモータの発生トルクＴは，下記式：
【数１３】

で与えられることが知られている。ここでθは，回転子位置であり，ｉは，巻線を流れる電流であり，Ｌは，該巻線のインダクタンスである。
【００３１】
式（１）は，同じトルクを発生するのに必要な電流ｉが，ｄＬ／ｄθに依存して変わることを意味している。ｄＬ／ｄθが大きいときには，あるトルクを発生するのに必要な電流ｉは小さい。
【００３２】
図５に示されているように，ｄＬ／ｄθは，回転子位置θが固定子極１３と回転子極１５とが正対する正対位置θ_ａと，回転子位置θが固定子極１３と回転子極１５とが反正対する反正対位置θ_ｕとの間にある所定の位置θ_ｍａｘで最大値を取り，正対位置θ_ａ及び反正対位置θ_ｕにおいて０となる。反正対位置θ_ｕとは，回転子極１５が，隣接する２つの固定子極１３の中央に位置する固定子１２の位置であり，θ_ａ−（２π／ｎ）＜θ_ｕ＜θ_ａなる範囲で定義されている。ここでｎは，固定子極１３の数である。
【００３３】
巻線で発生する銅損はｉ^２に比例するから，固定子１２の位置がｄＬ／ｄθが大きくなる範囲にあるとき，即ち，回転子位置θが，θ_ｍａｘに近いときに集中的に励磁することにより，スイッチドリラクタンスモータに所定のトルクを発生させるときに発生する銅損を小さくすることができる。
【００３４】
より具体的には，下記拘束条件：
【数１４】

の下，Ｒｉ_Ｃ ^２（θ_ｏ−θ_ｉ）が実質的に最小になるように，励磁開始位置θ_ｉと励磁終了位置θ_ｏと，励磁区間における電流指令値ｉ_Ｃとが決定される。左辺は，トルク指令値Ｔ_Ｃが与えられたときに，回転子１２が反正対位置θ_ｕから正対位置θ_ａまで回転するときになすべき仕事であり，右辺は，回転子１２が励磁区間の励磁開始位置θ_ｉから励磁終了位置θ_ｏまで回転する間に行う仕事である。
【００３５】
図４を参照して，励磁開始位置決定器３７は，式（２）で表される拘束条件の下，Ｒｉ_Ｃ ^２（θ_ｏ−θ_ｉ）を最小化するような励磁開始位置θ_ｉを算出する。
励磁開始位置決定器３７は，このような励磁開始位置θ_ｉの算出のために，開始位置テーブル３７ａを有している。開始位置テーブル３７ａには，トルク指令値Ｔ_Ｃと，そのトルク指令値Ｔ_Ｃが与えられたときにＲｉ_Ｃ ^２（θ_ｏ−θ_ｉ）を最小化する励磁開始位置θ_ｉとの組が記述されている。励磁開始位置決定器３７は，あるトルク指令値Ｔ_Ｃが与えられたとき，Ｒｉ_Ｃ ^２（θ_ｏ−θ_ｉ）を最小化する励磁開始位置θ_ｉを開始位置テーブル３７ａのテーブルルックアップにより算出する。
【００３６】
同様に，励磁開始位置決定器３８は，式（２）で表される拘束条件の下，Ｒｉ_Ｃ ^２（θ_ｏ−θ_ｉ）を最小化するような励磁終了位置θ_ｏを算出する。励磁終了位置決定器３８は，このような励磁終了位置θ_ｏの算出のために，終了位置テーブル３８ａを有している。終了位置テーブル３８ａには，トルク指令値Ｔ_Ｃと，そのトルク指令値Ｔ_Ｃが与えられたときにＲｉ_Ｃ ^２（θ_ｏ−θ_ｉ）を最小化する励磁終了位置θ_ｏとの組が記述されている。励磁開始位置決定器３８は，あるトルク指令値Ｔ_Ｃが与えられたとき，Ｒｉ_Ｃ ^２（θ_ｏ−θ_ｉ）を最小化する励磁終了位置θ_ｏを終了位置テーブル３８ａのテーブルルックアップにより算出する。
【００３７】
更に同様に，励磁電流指令決定器３２は，式（２）で表される拘束条件の下，Ｒｉ_Ｃ ^２（θ_ｏ−θ_ｉ）を最小化するような励磁区間電流指令値ｉ_Ｃを算出する。励磁電流指令決定器３２は，このような励磁区間電流指令値ｉ_Ｃの算出のために，電流指令テーブル３２ａを有している。電流指令テーブル３２ａには，トルク指令値Ｔ_Ｃと，そのトルク指令値Ｔ_Ｃが与えられたときにＲｉ_Ｃ ^２（θ_ｏ−θ_ｉ）を最小化する電流指令ｉ_Ｃとの組が記述されている。励磁開始位置決定器３７は，あるトルク指令値Ｔ_Ｃが与えられたとき，Ｒｉ_Ｃ ^２（θ_ｏ−θ_ｉ）を最小化する励磁区間電流指令値ｉ_Ｃを開始位置テーブル３７ａのテーブルルックアップにより算出する。
【００３８】
以上に説明されているように，実施の第１形態では，励磁区間（即ち，励磁開始位置θ_ｉと励磁終了位置θ_ｏ）と，励磁区間電流指令値ｉ_Ｃとが，巻線１４における銅損を最小化するように決定され，スイッチドリラクタンスモータ１の高効率化が実現されている。
【００３９】
本実施の形態において，励磁開始位置決定器３７による励磁開始位置θ_ｉの決定は，開始位置テーブル３７ａを用いずに，Ｒｉ^２（θ_ｉ−θ_ｏ）を最小化する励磁開始位置θ_ｉの近似式を用いて行われることが可能である。該近似式には，トルク指令値Ｔ_Ｃと，Ｒｉ^２（θ_ｉ−θ_ｏ）を最小化する励磁開始位置θ_ｉとの関係が記述され，該近似式としては，典型的には，トルク指令値Ｔ_Ｃの１次式，又は，２次式が使用され得る。同様に，励磁終了位置決定器３８による励磁終了位置θ_ｏの決定は，Ｒｉ^２（θ_ｉ−θ_ｏ）を最小化する励磁終了位置θ_ｉの，トルク指令値Ｔ_Ｃによって表された近似式を用いて行われることが可能であり，励磁区間電流指令決定器３２による励磁区間電流指令値ｉ_Ｃの決定は，Ｒｉ^２（θ_ｉ−θ_ｏ）を最小化する励磁区間電流指令値ｉ_Ｃの，トルク指令値Ｔ_Ｃによって表された近似式を用いて行われることが可能である。近似式による励磁開始位置θ_ｉ，励磁終了位置θ_ｏ，及び励磁区間電流指令値ｉ_Ｃの算出は，これらの算出に必要なハードウエア資源及びソフトウエア資源を抑制できる点で好ましい。
【００４０】
（実施の第２形態）
図６は，本発明によるスイッチドリラクタンスモータ制御装置の実施の第２形態を示す。図６において，実施の第１形態のモータシステムと同種の構成要素には，同一の符号が与えられている。
【００４１】
実施の第２形態では，ＰＷＭ制御器８に電圧指令値ｖ_ＣＬが与えられ，スイッチドリラクタンスモータ１の制御に電流制御ループが使用されない。電流制御ループが使用されないため，電流測定器５は不要であり，電流測定器５は除去されている。これは，モータシステムの構成を簡素化し，コストが低減できる点で有利である。電流制御ループの使用を不要にするために，実施の第２形態では，制御装置６の構成及び動作が変更されている。実施の第２形態においては，制御装置６の代わりに，制御装置４１が使用される。
【００４２】
制御装置４１は，電圧指令値発生器４２とＰＷＭ制御器８とを含む。電圧指令値発生器４２には，トルク指令値Ｔ_Ｃが外部から与えられ，更に，位置検出器３から回転子１２の回転子位置θと，回転子１２の回転速度ωとが与えられる。電圧指令値発生器４２は，トルク指令値Ｔ_Ｃと回転子位置θと回転速度ωとから，電圧指令値ｖ_ＣＬを生成する。ＰＷＭ制御器８は，インバータ２からスイッチドリラクタンスモータ１の巻線１４に供給される擬似正弦波電圧が電圧指令値ｖ_ＣＬに一致するように，インバータ２に含まれるスイッチングトランジスタ２２，２３のオンオフを制御する。電圧指令値発生器４２とＰＷＭ制御器８とは，現実には，コンピュータプログラムと該コンピュータプログラムを実行するコンピュータとにより実現されている。
【００４３】
図７は，電圧指令値発生器４２の機能ブロック図である。電圧指令値発生器４２は，実施の第１形態の電流指令値発生器７に，ｄＬ／ｄθ算出器４３と電流電圧換算器４４とが追加された構成を有している。
【００４４】
ｄＬ／ｄθ算出器４３は，回転子位置θから，巻線１４のインダクタンスＬの回転子位置θについての微分ｄＬ／ｄθを算出する。微分ｄＬ／ｄθの算出には，回転子位置θと，その回転子位置θについてのｄＬ／ｄθとの対応関係が記憶されているテーブル（図示されない）が使用される。ｄＬ／ｄθ算出器４３は，テーブルルックアップによりｄＬ／ｄθを算出する。
【００４５】
電流電圧換算器４４は，回転子速度ω及びｄＬ／ｄθを用いて励磁区間電流指令値ｉ_Ｃを励磁区間電圧指令値ｖ_Ｃに変換する。上述のとおり，励磁区間電流指令値ｉ_Ｃはスイッチドリラクタンスモータ１の巻線１４の銅損を最小化するように決定されているから，励磁区間電圧指令値ｖ_Ｃも，スイッチドリラクタンスモータ１の巻線１４の銅損を最小化するように決定される。励磁区間電流指令値ｉ_Ｃの励磁区間電圧指令値ｖ_Ｃへの変換は，下記式：
【数１５】

を用いて行われる。
【００４６】
電流電圧換算器４４によって生成された励磁区間電圧指令値ｖ_Ｃは，スイッチ３６に送られる。スイッチ３６は，ＡＮＤ演算器３５の出力が”１”であるとき，励磁区間電圧指令値ｖ_Ｃを電圧指令値ｖ_ＣＬとして出力し，ＡＮＤ演算器３５の出力が”０”であるとき，電圧指令値ｖ_ＣＬを０として出力する。これにより，回転子位置θが励磁区間決定器３１によって定められた励磁区間にあるとき，即ち，回転子位置θが励磁開始位置θ_ｉと励磁終了位置θ_ｏとの間に位置するときのみ，励磁が行われる。上述のように，励磁開始位置θ_ｉと励磁終了位置θ_ｏとは，スイッチドリラクタンスモータ１の巻線１４の銅損が実質的に最小になるように定められており，これにより，スイッチドリラクタンスモータ１が高効率化されている。
【００４７】
図６に示されているように，電圧指令値ｖ_ＣＬは，ＰＷＭ制御器８に入力される。ＰＷＭ制御器８は，インバータ２からスイッチドリラクタンスモータ１の巻線１４に供給される擬似正弦波電圧が電圧指令値ｖ_ＣＬに一致するように，インバータ２を制御する。電圧指令値ｖ_ＣＬに基づく制御は，巻線１４に所望の擬似正弦波電圧を供給することが可能であり，フィードバック制御を行う必要がない。電圧指令値ｖ_ＣＬを用いた制御は，モータシステムの構成の簡素化が可能でありコストの低減で有利である。
【００４８】
以上に説明されているように，実施の第２形態では，励磁区間電圧指令値ｖ_Ｃと励磁開始位置θ_ｉと励磁終了位置θ_ｏとが，銅損を実質的に最小にするように定められ，スイッチドリラクタンスモータ１の高効率化が達成されている。更に，インバータ２が電圧指令値ｖ_ＣＬによって制御され，これにより，モータシステムの構成が簡素化されている。
【００４９】
本実施の形態において，電流電圧換算器４４は，下記式：
【数１６】

によって励磁区間電圧指令値ｖ_Ｃを算出することも可能である。この場合，図８に示されているように，電圧指令発生器４２には，回転子位置θから巻線１４のインダクタンスＬを算出するＬ算出器４５が追加される。電流電圧換算器４４は，Ｌ算出器４５から与えられるＬと回転子速度ωとｄＬ／ｄθとを用いて，式（３）により，励磁区間電流指令値ｉ_Ｃを励磁区間電圧指令値ｖ_Ｃに換算する。
【００５０】
（実施の第３形態）
図９は，本発明によるスイッチドリラクタンスモータ制御装置の実施の第３形態を示す。図９において，実施の第１形態のモータシステムと同種の構成要素には，同一の符号が与えられている。
【００５１】
実施の第３形態では，実施の第１形態の制御装置６と異なる動作を行う制御装置５１が制御装置６の代わりに使用され，これにより，巻線１４の銅損を抑制する機能に加えて，スイッチドリラクタンスモータ１の騒音，及び振動を抑制する機能が付加される。以下では，制御装置５１による騒音，及び振動を抑制する原理が説明される。
【００５２】
図１０を参照して，スイッチドリラクタンスモータ１の騒音，及び振動の原因は，固定子１１と回転子１２との間に働く磁気吸引力Ｆにより，固定子１１及び回転子１２が微少に撓むことにある。磁気吸引力Ｆは，回転子１２の回転とともに変動するため，撓みの大きさが変動し，これにより，機械的な騒音，及び振動が発生する。
【００５３】
図１０に示されているように，固定子１１と回転子１２との間に働く磁気吸引力Ｆは，回転トルクの発生に寄与する接線方向成分Ｆ_Ｔと，回転トルクの発生に寄与しない半径方向成分Ｆ_Ｒとから構成される。実施の第３形態では，回転トルクの発生に寄与しない半径方向成分Ｆ_Ｒを抑制することにより，騒音，及び振動が低減される。
【００５４】
図１１は，接線方向成分Ｆ_Ｔ及び半径方向成分Ｆ_Ｒの回転子位置θに対する依存性を示す。半径方向成分Ｆ_Ｒは，回転子位置θが正対位置θ_ａであるときに最大値をとる。一方で，回転子位置θが正対位置θ_ａであるにトルクに寄与する接線方向成分Ｆ_Ｔは，０である。
【００５５】
従って，回転子１２が正対位置θ_ａに達する前に励磁を停止することにより，発生トルクの減少を抑制しながら，騒音，及び振動を低減することができる。即ち，励磁終了位置を，θ_ｕ＜θ_ｖ＜θ_ａなる所定の位置θ_ｖ以下に制限することにより，発生トルクの減少を抑制しながら，騒音，及び振動を低減することができる。図９の制御装置５１は，励磁区間の励磁終了位置を位置θ_ｖ以下に制限することにより，スイッチドリラクタンスモータ１の騒音，及び振動を抑制する。
【００５６】
このような動作を行う制御装置５１は，図９に示されているように，振動抑制電流指令発生器５２と，銅損最小化電流指令発生器５３と，振動抑制切換器５４と，スイッチ５５，５６と，ＰＷＭ制御器８とを含む。
【００５７】
振動抑制電流指令発生器５２は，振動抑制電流指令値ｉ_ＣＬ１を生成する。騒音，及び振動の抑制のために，振動抑制電流指令値ｉ_ＣＬ１は，励磁終了位置がθ_ｕ＜θ_ｖ＜θ_ａなる所定の位置θ_ｖ以下になるように生成される。
【００５８】
図１２に示されているように，振動抑制電流指令発生器５２は，励磁区間決定器６１と，励磁電流指令決定器６２と，比較器６３，６４と，ＡＮＤ演算器６５と，スイッチ６６とを含む。励磁区間決定器６１は，励磁開始位置θ_ｉ ^〜を決定する励磁開始位置決定器６７と，励磁終了位置θ_ｏ ^〜を決定する励磁終了位置決定器６８とを含む。励磁電流指令決定器６２は，励磁区間電流指令値ｉ_Ｃ ^〜を決定する。
【００５９】
励磁開始位置θ_ｉ ^〜，励磁終了位置θ_ｏ ^〜，及び励磁区間電流指令値ｉ_Ｃ ^〜は，励磁終了位置θ_ｏ ^〜が所定の位置θ_ｖ以下であるという条件の下，巻線１４で発生する銅損が最小になるように決定される。より具体的には，下記拘束条件：
【数１７】

の下，Ｒｉ_Ｃ ^２（θ_ｏ ^〜−θ_ｉ ^〜）が実質的に最小になるように，励磁開始位置θ_ｉ ^〜と励磁終了位置θ_ｏ ^〜と，励磁区間電流指令値ｉ_Ｃ ^〜とが決定される。
【００６０】
比較器６３，６４と，ＡＮＤ演算器６５と，スイッチ６６とは，回転子１２が励磁開始位置θ_ｉ ^〜と励磁終了位置θ_ｏ ^〜との間に位置するとき振動抑制電流指令値ｉ_ＣＬ１を励磁区間電流指令値ｉ_Ｃ ^〜に一致させ，回転子１２が励磁開始位置θ_ｉ ^〜と励磁終了位置θ_ｏ ^〜との間に位置しないとき，電流指令値ｉ_ＣＬ１を０とする役割を果たす。より詳細には，比較器６３は，回転子位置θが励磁開始位置θ_ｉ ^〜より大きいとき，”１”を出力し，回転子位置θが励磁開始位置θ_ｉ ^〜以下であるとき，”０”を出力する。比較器６４は，回転子位置θが励磁終了位置θ_ｏ ^〜より小さいとき，”１”を出力し，回転子位置θが励磁終了位置θ_ｏ ^〜以上であるとき，”０”を出力する。ＡＮＤ演算器６５は，比較器６３の出力と比較器６４の出力との論理積をスイッチ６６に出力する。
【００６１】
スイッチ６６は，励磁電流指令決定器６２から励磁区間電流指令値ｉ_Ｃ ^〜が入力されている。スイッチ３６は，ＡＮＤ演算器３５の出力が”１”であるとき，その入力をそのまま出力として出力し，且つ，ＡＮＤ演算器３５の出力が”０”であるとき，その出力を０とする機能を有している。即ち，スイッチ３６は，ＡＮＤ演算器３５の出力が”１”であるとき，電流指令値ｉ_ＣＬとして励磁区間電流指令値ｉ_Ｃを出力し，ＡＮＤ演算器３５の出力が”０”であるとき，電流指令値ｉ_ＣＬとして０を出力する。
【００６２】
このような動作により，回転子１２が励磁開始位置θ_ｉ ^〜と励磁終了位置θ_ｏ ^〜との間に位置するときのみに振動抑制電流指令値ｉ_ＣＬ１は励磁区間電流指令値ｉ_Ｃ ^〜とされ，振動抑制電流指令値ｉ_ＣＬ１は，回転子１２が正対位置θ_ａになる前に励磁が終了するように定められる。
【００６３】
銅損最小化電流指令発生器５３は，実施の第１形態の電流指令発生器７と同一の動作により，銅損最小化電流指令値ｉ_ＣＬ２を生成する。銅損最小化電流指令値ｉ_ＣＬ２は，スイッチドリラクタンスモータ１の巻線１４で発生する銅損を最小化するように定められる。
【００６４】
図１２に示されているように，銅損最小化指令発生器５３は，実施の第１形態で使用される電流指令発生器７と同一の構成を有している。銅損最小化指令発生器５３は，励磁区間決定器３１と，励磁電流指令決定器３２と，比較器３３，３４と，ＡＮＤ演算器３５と，スイッチ３６とを備えている。励磁区間決定器３１は，励磁開始位置決定器３７と，励磁終了位置決定器３８とを含む。これらの動作は，実施の第１形態で説明された通りである。励磁区間決定器３１と励磁電流指令決定器３２とにより，式（２）の拘束条件の下，Ｒｉ_Ｃ ^２（θ_０−θ_ｉ）を最小にする励磁開始位置θ_ｉ，励磁終了位置θ_０，及び励磁区間電流指令値ｉ_Ｃが定められる。更に，回転子位置θが励磁開始位置θ_ｉと励磁終了位置θ_０との間にあるとき，銅損最小化電流指令値ｉ_ＣＬ２は励磁区間電流指令値ｉ_Ｃに一致され，回転子位置θが励磁開始位置θ_ｉと励磁終了位置θ_０との間にないとき，銅損最小化電流指令値ｉ_ＣＬ２は０にされて出力される。
【００６５】
このようにして生成された銅損最小化電流指令値ｉ_ＣＬ２は，銅損を最小化する一方で，励磁終了位置θ_ｏを正対位置θ_ａに一致させ得る。これは，騒音及び振動が抑制されるように励磁終了位置θ_ｏが決定されるとは限らないことを意味する。但し，励磁終了位置θ_ｏが正対位置θ_ａに一致し得るため，銅損最小化電流指令値ｉ_ＣＬ２に基づいてインバータ２を制御することにより，トルクを最大限に出力することが可能である。
【００６６】
図９に示されているように，振動抑制切換器５４と，スイッチ５５，５６とは，トルク指令値Ｔ_Ｃに応じて，銅損最小化電流指令値ｉ_ＣＬ１と振動抑制電流指令値ｉ_ＣＬ２とのうちの一方を電流指令値ｉ_ＣＬとして出力する役割を果たす。
トルク指令値Ｔ_Ｃが，所定のトルク基準値Ｔ_ＳＴＤよりも小さい場合には，振動抑制切換器５４は，スイッチ５５がオン状態にし，且つ，スイッチ５６をオフ状態にする。この結果，トルク指令値Ｔ_Ｃが，所定のトルク基準値Ｔ_ＳＴＤよりも小さい場合，振動抑制電流指令値ｉ_ＣＬ２が電流指令値ｉ_ＣＬとして出力される。
【００６７】
一方，トルク指令値Ｔ_Ｃが所定のトルク基準値Ｔ_ＳＴＤよりも大きい場合には，振動抑制切換器５４は，スイッチ５５をオフ状態にし，且つ，スイッチ５６をオン状態にする。この結果，トルク指令値Ｔ_Ｃが所定のトルク基準値Ｔ_ＳＴＤよりも大きい場合には，銅損最小化電流指令値ｉ_ＣＬ１が電流指令値ｉ_ＣＬとして出力される。
【００６８】
このように銅損最小化電流指令値ｉ_ＣＬ１と振動抑制電流指令値ｉ_ＣＬ２とが選択的に出力されるのは以下の理由による。振動抑制電流指令値ｉ_ＣＬ２に基づく制御では，励磁終了位置θ_ｏ ^〜が所定の位置θ_ｖ以下に抑制されるため，出力可能な最大トルクが制限される。このため，トルク指令値Ｔ_Ｃが大きい場合には，大トルクの出力を可能にするために銅損最小化電流指令値ｉ_ＣＬ２が電流指令値ｉ_ＣＬとして使用される。一方，トルク指令値Ｔ_Ｃが小さく，振動抑制電流指令値ｉ_ＣＬ１に基づく制御によっても所望のトルクが出力可能である場合には，振動抑制電流指令値ｉ_ＣＬ１に基づく制御が行われ，振動及び騒音が抑制される。
【００６９】
以上に説明されているように，実施の第３形態では，励磁区間と，該励磁区間における電流指令値とが，巻線１４における銅損を抑制するように決定され，スイッチドリラクタンスモータ１の高効率化が達成されている。更に，励磁終了位置が，θ_ｕ＜θ_ｖ＜θ_ａなる所定の位置θ_ｖ以下に制限され，スイッチドリラクタンスモータ１の振動及び騒音が抑制されている。但し，大トルクの出力が要求されている場合には，かかる制限は行われず，大トルクの出力が可能にされている。
【００７０】
実施の第３形態において，銅損最小化電流指令発生器５３，振動抑制切換器５４，スイッチ５５，５６とが制御装置５１から除去され，電流指令値ｉ_ＣＬが振動抑制電流指令値ｉ_ＣＬ１に固定されることも可能である。このような構成は，最大出力トルクが減少するものの，動作が簡素化される点で好適である。
【００７１】
（実施の第４形態）
図１３は，本発明によるスイッチドリラクタンスモータ制御装置の実施の第４形態を示す。図１３において，実施の第３形態のモータシステムと同種の構成要素には，同一の符号が与えられている。
【００７２】
実施の第４形態では，実施の第３形態と同様に，励磁終了位置を，θ_ｕ＜θ_ｖ＜θ_ａなる所定の位置θ_ｖ以下に制限することによって，スイッチドリラクタンスモータ１の振動及び騒音が抑制されている。
【００７３】
更に，実施の第４形態では，ＰＷＭ制御器８に電圧指令値ｖ_ＣＬを与えることによってスイッチドリラクタンスモータ１の制御から電流制御ループを排除している。これにより，実施の第４形態では，電流測定器が不要化され，モータシステムの構成が簡素化されている。実施の第４形態では，電流制御ループの使用を不要にするために，実施の第３形態の制御装置５１の代わりに制御装置５１と異なる動作を行う制御装置７１が使用される。
【００７４】
制御装置７１は，振動抑制電圧指令発生器７２と，銅損最小化電圧指令発生器７３と，振動抑制切換器５４と，スイッチ５５，５６と，ＰＷＭ制御器８とを含む。
【００７５】
振動抑制電圧指令発生器７２は，振動抑制電圧指令値ｖ_ＣＬ１を生成する。騒音，及び振動の抑制のために，振動抑制電圧指令値ｖ_ＣＬ１は，実施の第３形態で生成される振動抑制電流指令値ｉ_ＣＬ１と同様に，励磁終了位置θ_ｏ ^〜がθ_ｕ＜θ_ｖ＜θ_ａなる所定の位置θ_ｖ以下になるように生成される。
【００７６】
図１４に示されているように，振動抑制電圧指令発生器７２は，図１２に示されている振動抑制電流指令発生器５２に，ｄＬ／ｄθ算出器７４と電流電圧換算器７５とが追加された構成を有する。図１４に示されているように，ｄＬ／ｄθ算出器７４は，回転子位置θから，ｄＬ／ｄθを算出する。電流電圧換算器７５は，回転子速度ω及びｄＬ／ｄθを用いて励磁区間電流指令値ｉ_Ｃ ^〜を励磁区間電圧指令値ｖ_Ｃ ^〜に変換する。励磁区間電流指令値ｉ_Ｃ ^〜の励磁区間電圧指令値ｖ_Ｃ ^〜への変換は，下記式：
【数１８】

を用いて行われる。励磁区間電圧指令値ｖ_Ｃ ^〜は，スイッチ６６に出力される。
スイッチ６６は，回転子位置θが励磁開始位置θ_ｉ ^〜と励磁開始位置θ_ｏ ^〜との間に位置するとき，励磁区間電圧指令値ｖ_Ｃ ^〜を振動抑制電圧指令値ｖ_ＣＬ１として出力し，回転子位置θが励磁開始位置θ_ｉ ^〜と励磁開始位置θ_ｏ ^〜との間に位置しないとき，振動抑制電圧指令値ｖ_ＣＬ１を０にして出力する。
【００７７】
銅損最小化電圧指令発生器７３は，実施の第２形態の電圧指令発生器４２と同一の動作により，銅損最小化電圧指令値ｖ_ＣＬ２を生成する。銅損最小化電流指令値ｖ_ＣＬ２は，スイッチドリラクタンスモータ１の巻線１４で発生する銅損を最小化するように定められる。
【００７８】
図１４に示されているように，銅損最小化電圧指令発生器７３は，実施の第２形態で使用される電圧指令発生器４２と同一の構成を有している。銅損最小化電圧指令発生器７３は，励磁区間決定器３１と，励磁電流指令決定器３２と，比較器３３，３４と，ＡＮＤ演算器３５と，スイッチ３６と，ｄＬ／ｄθ算出器４３と，電流電圧換算器４４とを備えている。励磁区間決定器３１は，励磁開始位置決定器３７と，励磁終了位置決定器３８とを含む。これらの動作は，実施の第２形態で説明された通りである。励磁区間決定器３１と励磁電流指令決定器３２とにより，式（２）の拘束条件の下，Ｒｉ_Ｃ ^２（θ_０−θ_ｉ）を最小にする励磁開始位置θ_ｉ，励磁終了位置θ_０，及び励磁区間電流指令値ｉ_Ｃが定められる。ｄＬ／ｄθ算出器４３と，電流電圧換算器４４とにより，励磁区間電流指令値ｉ_Ｃが励磁区間電圧指令値ｖ_Ｃに換算される。更に，回転子位置θが励磁開始位置θ_ｉと励磁終了位置θ_０との間にあるとき，銅損最小化電流指令値ｖ_ＣＬ２として励磁区間電圧指令値ｖ_Ｃが出力され，回転子位置θが励磁開始位置θ_ｉと励磁終了位置θ_０との間にないとき，銅損最小化電流指令値ｖ_ＣＬ２として０が出力される。
【００７９】
実施の第３形態と同様に，振動抑制切換器５４と，スイッチ５５，５６とは，トルク指令値Ｔ_Ｃに応じて，銅損最小化電圧指令値ｖ_ＣＬ１と振動抑制電圧指令値ｖ_ＣＬ２とのうちの一方を電圧指令値ｖ_ＣＬとして出力する役割を果たす。トルク指令値Ｔ_Ｃが，所定のトルク基準値Ｔ_ＳＴＤよりも小さい場合には，振動抑制電圧指令値ｖ_ＣＬ２が電流指令値ｖ_ＣＬとして出力され，トルク指令値Ｔ_Ｃが所定のトルク基準値Ｔ_ＳＴＤよりも大きい場合には，銅損最小化電流指令値ｖ_ＣＬ２が電流指令値ｖ_ＣＬとして出力される。これにより，トルク指令値Ｔ_Ｃが小さく，振動抑制電流指令値ｉ_ＣＬ１に基づく制御によっても所望のトルクが出力可能である場合には，振動抑制電流指令値ｉ_ＣＬ１に基づく制御が行われ，振動及び騒音が抑制される。一方，トルク指令値Ｔ_Ｃが大きく，大トルクの出力が要求されている場合には，銅損最小化電流指令値ｉ_ＣＬ２が電流指令値ｉ_ＣＬとして使用されて大トルクの出力が可能にされる。
【００８０】
以上に説明されているように，実施の第４形態では，励磁区間と，該励磁区間における電流指令値とが，巻線１４における銅損を抑制するように決定され，スイッチドリラクタンスモータ１の高効率化が達成されている。更に，励磁終了位置が，θ_ｕ＜θ_ｖ＜θ_ａなる所定の位置θ_ｖ以下に制限され，スイッチドリラクタンスモータ１の振動及び騒音が抑制されている。但し，大トルクの出力が要求されている場合には，かかる制限は行われず，大トルクの出力が可能にされている。加えて実施の第４形態では，電流制御ループが排除され，これにより，モータシステムの構成が簡素化されている。
【００８１】
実施の第４形態において，電流電圧換算器７５は，下記式：
【数１９】

によって励磁区間電圧指令値ｖ_Ｃ ^〜を算出することも可能である。この場合，振動抑制電圧指令発生器７２には，回転子位置θから巻線１４のインダクタンスＬを算出するＬ算出器（図示されない）が追加される。電流電圧換算器７５は，該Ｌ算出器から与えられるＬと回転子速度ωとｄＬ／ｄθとを用いて，式（３）により，励磁区間電流指令値ｉ_Ｃ ^〜を励磁区間電圧指令値ｖ_Ｃ ^〜に換算する。
【００８２】
また，実施の第２形態と同様に，電流電圧換算器４４は，下記式：
【数２０】

によって励磁区間電圧指令値ｖ_Ｃを算出することが可能である。
【００８３】
実施の第４形態において，銅損最小化電流指令発生器５３，振動抑制切換器５４，スイッチ５５，５６とが制御装置７１から除去され，電流指令値ｉ_ＣＬが振動抑制電流指令値ｉ_ＣＬ１に固定されることも可能である。このような構成は，最大出力トルクが減少するものの，動作が簡素化される点で好適である。
【００８４】
なお，実施の第１形態から第４形態では，回転子１２が固定子１１の内側に設けられるインナーロータ式のスイッチドリラクタンスモータが使用されているが，本発明が，回転子が固定子の外側に設けられるアウターロータ式のスイッチドリラクタンスモータに適用可能であることは自明的である。
【００８５】
【発明の効果】
本発明により，スイッチドリラクタンスモータを一層に高効率化する技術が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は，本発明によるスイッチドリラクタンスモータ制御装置の実施の第１形態を示す。
【図２】図２は，スイッチドリラクタンスモータ１を示す。
【図３】図３は，電機子電流ｉを制御する電流制御ループを示す。
【図４】図４は，電流指令発生器７の機能ブロック図を示す。
【図５】図５は，巻線１４のインダクタンスＬ及びｄＬ／ｄθの回転子位置θに対する依存性を示す。
【図６】図６は，本発明によるスイッチドリラクタンスモータ制御装置の実施の第２形態を示す。
【図７】図７は，電圧指令発生器４２の機能ブロック図を示す。
【図８】図８は，電圧指令発生器４２の変形例を示す。
【図９】図９は，本発明によるスイッチドリラクタンスモータ制御装置の実施の第３形態を示す。
【図１０】図１０は，固定子１１と回転子１２との間に働く磁気吸引力Ｆの接線方向成分Ｆ_Ｔと半径方向成分Ｆ_Ｒとを説明する図である。
【図１１】図１１は，磁気吸引力Ｆの接線方向成分Ｆ_Ｔ及び半径方向成分Ｆ_Ｒの，回転子位置θに対する依存性を示す。
【図１２】図１２は，振動抑制電流指令発生器５２と銅損最小化電流指令発生器５３との機能ブロック図である。
【図１３】図１３は，本発明によるスイッチドリラクタンスモータ制御装置の実施の第３形態を示す。
【図１４】図１４は，振動抑制電圧指令発生器７２と銅損最小化電圧指令発生器７３との機能ブロック図である。
【符号の説明】
１：スイッチドリラクタンスモータ
２：インバータ
３：位置検出器
４ａ，４ｂ：電源線
５：電流測定器
６：スイッチドリラクタンスモータ制御装置
７：電流指令発生器
８：ＰＷＭ制御器
１１：固定子
１２：回転子
１３：固定子極
１４：巻線
１５：回転子極
２１：ＤＣ電源
２２，２３：スイッチングトランジスタ
２４，２５：ダイオード
３１：励磁区間決定器
３２：励磁電流指令決定器
３３，３４：比較器
３５：ＡＮＤ演算器
３６：スイッチ
３７：励磁開始位置決定器
３８：励磁終了位置決定器
４１：制御装置
４２：電圧指令値発生器
４３：ｄＬ／ｄθ算出器
４４：電流電圧換算器
４５：Ｌ算出器
５１：制御装置
５２：振動抑制電流指令発生器
５３：銅損最小化電流指令発生器
５４：振動抑制切換器
５５，５６：スイッチ
６１：励磁区間決定器
６２：励磁電流指令決定器
６３，６４：比較器
６５：ＡＮＤ演算器
６６：スイッチ
６７：励磁開始位置決定器
６８：励磁終了位置決定器
７１：制御装置
７２：振動抑制電圧指令発生器
７３：銅損最小化電圧指令発生器
７４：ｄＬ／ｄθ算出器
７５：電流電圧換算器[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a switched reluctance motor. The present invention particularly relates to a technique for realizing high efficiency of a switched reluctance motor.
[0002]
[Prior art]
As one of the motors, a switched reluctance motor (SRM) that drives a rotor by reluctance torque is known. The rotor of the switched reluctance motor is formed of a magnetic material such as iron for generating reluctance torque. However, the rotor of the switched reluctance motor does not require a winding or permanent magnet for the field. As described above, the switched reluctance motor has a feature that the structure is simple and robust.
[0003]
In order to improve the performance of the switched reluctance motor, it is important to determine the excitation interval for exciting the stator winding. Japanese Unexamined Patent Publication (Kokai) No. 7-337061 discloses a switch reluctance for setting an excitation angle that determines an excitation interval based on at least one of a motor rotation speed and a current command value, and supplying an excitation current to a winding in the excitation interval. A control method of a motor is disclosed. In the control method disclosed in the publication, the reduction of the generated torque is reduced by performing the phase advance compensation for advancing the phase of the excitation section as the rotation speed of the motor increases and the current command value increases.
[0004]
It is desired that the efficiency of the switched reluctance motor be further improved.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to provide a technology for further increasing the efficiency of a switched reluctance motor.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
Hereinafter, means for solving the problem will be described using numbers and symbols used in [Embodiments of the invention]. These numbers and symbols are added to clarify the correspondence between the description in [Claims] and the description in [Embodiment of the Invention]. However, the added numbers and symbols shall not be used for interpreting the technical scope of the invention described in [Claims].
[0007]
The switched reluctance motor control device according to the present invention comprises a rotor (12) including a radially projecting rotor pole (15) and a stator (11) including a radially projecting stator pole (13). , A switched reluctance motor (1) having a winding (14) wound around a stator pole (13). The switch reluctance motor control device has a torque command value (T_C) Based on the torque command value (T_CThe excitation section of the winding (14) is determined so that the torque specified in ()) is substantially minimized when the switched reluctance motor (1) generates the switched reluctance motor (1). The excitation section determiner (31) and the torque command value (T_C), The current command value (i) of the current flowing through the winding (14) in the excitation interval so that the copper loss is substantially minimized._C) To determine the current command determiner (32).
An excitation section in which the winding (14) is excited and a current command value (i) of a current flowing through the winding (14) in the excitation section._C) Is determined such that the copper loss occurring in the winding (14) is substantially minimized, so that the efficiency of the switched reluctance motor (1) is further improved.
[0008]
The switched reluctance motor control device according to the present invention has a torque command value (T_C), An excitation section determiner (31) for determining an excitation section of the winding (14), and a torque command value (T_C), The current command value (i) of the current flowing through the winding (14) in the excitation section._C) To determine the current command determiner (32).
The excitation section determiner (31) sets the excitation start position of the excitation section to θ._iAnd the excitation end position in the excitation section is θ_oAnd the current command value is i_CAnd the resistance of the winding (14) is R, the following constraint conditions:
(Equation 7)

T_c: Torque command value
L: Inductance of winding (14)
θ_a: Position θ of stator (11) where rotor pole (15) and stator pole (13) face each other_u: Position of the stator (11) where the rotor pole (15) and the stator pole (13) face each other (where n is the number of the rotor poles (15) and θ_a− (2π / n) <θ_u<Θ_a)
Below, Ri_C ²(Θ_o−θ_i) Is substantially minimized._iAnd the excitation end position θ_oAnd decide. The current command determiner (32) performs the Ri_C ²(Θ_o−θ_i) Is substantially minimized._CTo determine.
[0009]
The switch reluctance motor control device further includes a current command value (i_C), The rotation speed of the rotor (12), and the position of the rotor (12), the voltage command value (v_C) Is preferably included. Voltage command value (v_C) Eliminates the need for a current control loop for controlling the current flowing through the winding (14) and facilitates cost reduction.
[0010]
When the switch reluctance motor control device further includes a dL / dθ calculator (43) for calculating dL / dθ from the position θ of the rotor (12),
When the rotation speed of the rotor (12) is ω, the voltage command value determiner (44)_CWith the following formula:
(Equation 8)

It is preferable to determine
[0011]
Further, the switched reluctance motor control device further includes:
A dL / dθ calculator (43) for calculating dL / dθ from the position θ of the rotor (12), and an inductance calculator (45) for calculating the inductance L from the position θ of the rotor (12). In the case of including the voltage command value determiner (44), when the rotation speed of the rotor (12) is ω,_CWith the following formula:
(Equation 9)

It is preferable to determine
[0012]
The switched reluctance motor control device according to the present invention has a torque command value (T_C), An excitation section determiner (61) for determining an excitation section in which the winding (14) is excited, and a torque command value (T_C), The current command value (i) of the current flowing through the winding (14) in the excitation section._C) To determine the current command determiner (62). The excitation section determiner (61) sets the excitation start position of the excitation section to θ._i ^~And the excitation end position in the excitation section is θ_o ^~And the current command value is i_C ^~And when the resistance of the winding (14) is R, the following constraint conditions:
(Equation 10)

T_c: Torque command value
L: Inductance of winding (14)
θ_a: Position of the stator (11) where the rotor pole (15) and the stator pole (13) face each other
θ_u: The position of the stator (11) where the rotor pole (15) and the stator pole (13) face each other (where n is the number of rotor poles (15), θ_a− (2π / n) <θ_u<Θ_a)
θ_v: Θ_u<Θ_v<Θ_aPredetermined value
Below, Ri_C ^{~ 2}(Θ_o ^~−θ_i ^~) Is substantially minimized._i ^~And the excitation end position θ_o ^~And decide. The current command determiner (62) performs the Ri_C ^{~ 2}(Θ_o ^~−θ_i ^~) Is substantially minimized._C ^~To determine. Thus, θ_i ^~, Θ_o ^~, And i_C ^~The switch reluctance motor control device that determines copper loss effectively suppresses copper loss and ensures that the excitation is terminated before the stator pole (13) and the rotor pole (15) face each other. And vibration and noise of the switched reluctance motor (1) can be suppressed.
[0013]
The switched reluctance motor control device according to the present invention has a torque command value (T_C) Based on the first current command value (i_CL1) And a torque command value (T_C), The second current command value (i_CL2), And a torque command value (T_C) Based on the first current command value (i_CL1) And the second current command value (i_CL2), The current command value (i) of the current flowing through the winding (14)._CL) Are selected as selectors (54-56). The first current command determiner (52) includes a first excitation section determiner (61) for determining a first excitation section, and a first excitation section current command value (i)._C ^~), And a first current command value (i) when the rotor (12) is positioned in the first excitation section._CL1) To the first excitation section current command value (i_C ^~), And when the rotor (12) is not located in the first excitation section, the first current command value (i_CL1) Is set to 0 and a first selection output unit (63-65) is provided.
The second current command determiner (53) includes a second excitation section determiner (31) for determining a second excitation section and a second excitation section current command value (i)._C) To determine the second current command value (i) when the rotor (12) is located in the second excitation section._CL2) To the second excitation section current command value (i_C), And when the rotor (12) is not located in the second excitation section, the second current command value (i_CL2) Is set to 0 and a second selection output unit (33-35) is provided. The first excitation section determiner (61) sets the first excitation start position of the first excitation section to θ._i ^~And the first excitation end position in the first excitation section is θ_o ^~And the first excitation section current command value is i_C ^~And the resistance of the winding (14) is R, the following first constraint condition:
[Equation 11]

T_c: The torque command value
L: Inductance of winding (14)
θ_a: Position of the stator (11) where the rotor pole (15) and the stator pole (13) face each other
θ_u: The position of the stator (11) where the rotor pole (15) and the stator pole (13) face each other (provided that θ_a− (2π / n) <θ_u<Θ_a)
θ_v: Θ_u<Θ_v<Θ_aPredetermined value
Below, Ri_C ^{~ 2}(Θ_o ^~−θ_i ^~) Is substantially minimized._i ^~And the second excitation end position θ_o ^~And decide. The first excitation section current command determiner (62) performs the Ri under the first constraint condition._C ^{~ 2}(Θ_o ^~−θ_i ^~) Is substantially minimized._C ^~To determine. The second excitation section determiner (31) sets the second excitation start position of the second excitation section to θ._iAnd the second excitation end position in the second excitation section is θ_oAnd the second excitation section current command value is i_CAnd the following second constraint condition:
(Equation 12)

Below, Ri_C ²(Θ_o−θ_i) Is substantially minimized._iAnd the second excitation end position θ_oAnd decide. The second excitation section current command determiner (32) operates under the first constraint condition to set Ri_C ²(Θ_o−θ_i) Is substantially minimized._CTo determine. The selector (54-56) controls the torque command value (T_C) Is smaller than the predetermined torque, the current command value (i_CL) As the first current command value (i_CL1) Is output and the torque command value (T_C) Is larger than a predetermined torque, the current command value (i_CL) As the second current command value (i_CL2) Is output. The switch reluctance motor control device has a torque command value (T_C) Is small, the switch reluctance motor (1) is controlled so as to suppress the vibration and noise of the switch reluctance motor (1), and the torque command value (T_C) Is large, it is possible to control the switched reluctance motor (1) so as to minimize the copper loss.
[0014]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
(First embodiment)
FIG. 1 shows a first embodiment of a switched reluctance motor control device according to the present invention. In the first embodiment, a three-phase switched reluctance motor 1 is provided together with an inverter 2. The switched reluctance motor 1 includes a stator 11 and a rotor 12, as shown in FIG. The stator 11 has a stator pole 13 protruding radially inward. A winding 14 is wound around the stator pole 13. However, FIG. 2 shows only one phase winding 14 of the three phases. The rotor 12 is formed of a magnetic material such as iron. The rotor 12 has a rotor pole 15 protruding radially outward. The rotor 12 rotates due to the reluctance torque applied to the rotor pole 15 by the magnetic field generated by the winding 14.
[0015]
The switch reluctance motor 1 is connected to a position detector 3. The position detector 3 measures the position θ of the rotor 12 (hereinafter, referred to as “rotor position θ”). The sign of the rotor position θ is defined so that the rotor position θ increases as the rotor 12 rotates.
[0016]
The switched reluctance motor 1 is further connected to the inverter 2 via power lines 4a and 4b. The inverter 2 supplies power to the winding 14 of the switched reluctance motor 1 via power lines 4a and 4b. A current measuring device 5 is provided on the power supply line 4b. The current measuring device 5 measures a current i (hereinafter, referred to as an “armature current i”) supplied to the winding 14 of the switched reluctance motor 1.
[0017]
The inverter 2 is connected to a switched reluctance motor control device 6 (hereinafter, simply referred to as “control device 6”). The control device 6 includes a current command generator 7 and a PWM controller 8. The current command generator 7 has a torque command value T given from outside._CAnd the rotor position θ given from the position detector 3, the current command value i_CLTo occur. The current command generator 7 outputs a current command value i_CLIs output to the PWM controller 8. The PWM controller 8 calculates the current command value i given from the current command generator 7_CLAnd a control signal S for controlling the inverter 2 based on the armature current i given from the current measuring device 5._SWIs output. The PWM controller 8 determines that the armature current i is the current command value i_CLOn / off of the switching transistor included in the inverter 2 is controlled so that The current command generator 7 and the PWM controller 8 are actually realized by a computer program and a computer that executes the computer program.
[0018]
FIG. 3 shows a current control loop for controlling the armature current i. FIG. 3 shows only a portion related to one of the three phases, and a similar current control loop is formed for the other two phases not shown. The current control loop for controlling the armature current i is composed of the PWM controller 8, the inverter 2, and the current measuring device 5.
[0019]
Inverter 2 includes a DC power supply 21, switching transistors 22 and 23, and diodes 24 and 25. The DC power supply 21 generates a positive voltage on the power supply line 21a and a negative voltage on the power supply line 21b. The collector of the switching transistor 22 is connected to the power supply line 21a, and the emitter of the switching transistor 22 is connected to one end of the winding 14 of the switched reluctance motor 1 via the power supply line 4a.
The other end of the winding 14 is connected to the collector of the switching transistor 23 via the power supply line 4b. The emitter of the switching transistor 23 is connected to the power supply line 21b. The diode 24 is provided between the emitter of the switching transistor 22 and the power supply line 21b, and the diode 25 is provided between the power supply line 21a and the collector of the switching transistor 22.
[0020]
The control signal S from the PWM controller 8 is applied to the bases of the switching transistors 22 and 23._SWIs supplied and a rectangular voltage pulse is supplied to the winding 14 by turning on and off the switching transistors 22 and 23.
[0021]
The PWM controller 8 includes an armature current i provided from the current measuring device 5 and a current command value i provided from the current command generator 7._CL(PWM / Pulse / Width / Modulation) control is performed so that The magnitude of the armature current i is controlled by the width of the rectangular voltage pulse supplied to the winding 14.
[0022]
FIG. 4 shows the current command value i_CLFIG. 3 is a functional block diagram of a current command generator 7 that generates a current. The current command generator 7 includes an excitation section determiner 31, an excitation current command determiner 32, comparators 33 and 34, an AND calculator 35, and a switch 36.
[0023]
The excitation section determiner 31 determines an excitation section of the winding 14. The excitation section determiner 31 determines an excitation start position θ at which excitation starts._iStart position determiner 37 for determining the excitation, and excitation end position θ at which the excitation ends._oAnd an excitation end position determiner 38 for determining Excitation start position θ_iAnd excitation end position θ_oThus, the excitation section of the winding 14 is defined.
[0024]
The excitation current command determiner 32 determines the command value i of the excitation current flowing through the winding 14 in the excitation section._C(Hereinafter simply referred to as “excitation section current command value i_C" ).
[0025]
The comparators 33 and 34, the AND operator 35, and the switch 36 are provided with a current command value i to be given to the PWM controller 8 when the rotor 12 is in the position of the excitation section._CLIs the excitation section current command value i_CAnd when the rotor 12 is not in the excitation section, the current command value i_CLPlays the role of setting 0 to. Thereby, the winding 14 is excited only when the rotor 12 is at the position of the excitation section.
[0026]
More specifically, the comparator 33 determines that the rotor position θ is the excitation start position θ_iIf it is larger, "1" is output and the rotor position θ becomes the excitation start position θ_iIf it is below, “0” is output. The comparator 34 determines that the rotor position θ is the excitation end position θ_oIf it is smaller, "1" is output and the rotor position θ becomes the excitation end position θ_oIf so, "0" is output. The AND operator 35 outputs the logical product of the output of the comparator 33 and the output of the comparator 34 to the switch 36.
[0027]
The switch 36 receives the excitation section current command value i from the excitation current command determiner 32._CIs entered. The switch 36 outputs the input as it is when the output of the AND operator 35 is “1”, and sets the output to 0 when the output of the AND operator 35 is “0”. have. That is, when the output of the AND operator 35 is “1”, the switch 36 outputs the current command value i._CLAs the excitation section current command value i_CAnd when the output of the AND operator 35 is “0”, the current command value i_CLIs output as 0.
[0028]
With such an operation, when the rotor 12 is at the position of the excitation section, the current command value i_CLIs the current command value i in the excitation section._CWhen the rotor 12 is at a position other than the excitation section, the current command value i_CLBecomes 0.
[0029]
The excitation section determiner 31 and the excitation current command determiner 32 operate in an excitation section of the winding 14 (that is, the excitation start position θ) so that copper loss generated in the winding 14 is substantially minimized._iAnd excitation end position θ_o) And the excitation section current command value i_CTo determine. The copper loss of the winding 14 is minimized by the excitation start position θ_i, Excitation end position θ_o, And excitation section current command value i_CIs determined by the principles described below.
[0030]
The generated torque T of the switched reluctance motor is given by the following equation:
(Equation 13)

Is known to be given by Where θ is the rotor position, i is the current flowing through the winding, and L is the inductance of the winding.
[0031]
Equation (1) means that the current i required to generate the same torque changes depending on dL / dθ. When dL / dθ is large, the current i required to generate a certain torque is small.
[0032]
As shown in FIG. 5, dL / dθ is the rotor position θ at the directly-facing position θ at which the stator pole 13 and the rotor pole 15 face each other._aAnd the rotor position θ is an anti-facing position θ at which the stator pole 13 and the rotor pole 15 are anti-facing._uPredetermined position θ between_maxTakes the maximum value at_aAnd anti-facing position θ_uBecomes 0 at. Anti-facing position θ_uMeans the position of the stator 12 where the rotor pole 15 is located at the center of two adjacent stator poles 13;_a− (2π / n) <θ_u<Θ_aIt is defined in the range. Here, n is the number of stator poles 13.
[0033]
The copper loss generated in the winding is i²Therefore, when the position of the stator 12 is in a range where dL / dθ increases, that is, when the rotor position θ is θ_maxWhen the predetermined torque is generated in the switched reluctance motor, the copper loss generated when the predetermined torque is generated can be reduced.
[0034]
More specifically, the following constraints:
[Equation 14]

Below, Ri_C ²(Θ_o−θ_i) Is substantially minimized._iAnd excitation end position θ_oAnd the current command value i in the excitation section_CIs determined. The left side is the torque command value T_CIs given, the rotor 12 moves to the opposite facing position θ._uFrom directly opposite position θ_aThe right side indicates the rotor 12 has the excitation start position θ in the excitation section._iFrom the excitation end position θ_oThis is a task to be performed while rotating.
[0035]
Referring to FIG. 4, excitation start position determiner 37 determines that Ri under the constraint condition represented by equation (2)._C ²(Θ_o−θ_iExcitation start position θ that minimizes_iIs calculated.
The excitation start position determiner 37 determines such an excitation start position θ_iHas a start position table 37a. The start position table 37a stores the torque command value T_CAnd its torque command value T_CIs given by Ri_C ²(Θ_o−θ_i) To minimize the excitation start position θ_iIs described. The excitation start position determiner 37 calculates a certain torque command value T_CIs given, Ri_C ²(Θ_o−θ_i) To minimize the excitation start position θ_iIs calculated by a table lookup of the start position table 37a.
[0036]
Similarly, the excitation start position determiner 38 sets Ri under the constraint condition expressed by the equation (2)._C ²(Θ_o−θ_iExcitation end position θ that minimizes_oIs calculated. The excitation end position determiner 38 calculates the excitation end position θ_oHas an end position table 38a for the calculation of. The end position table 38a stores the torque command value T_CAnd its torque command value T_CIs given by Ri_C ²(Θ_o−θ_iExcitation end position θ that minimizes)_oIs described. The excitation start position determiner 38 calculates a certain torque command value T_CIs given, Ri_C ²(Θ_o−θ_iExcitation end position θ that minimizes)_oIs calculated by a table lookup of the end position table 38a.
[0037]
Further, similarly, the excitation current command determiner 32 determines Ri under the constraint condition represented by Expression (2)._C ²(Θ_o−θ_i) To minimize the excitation section current command value i_CIs calculated. The excitation current command determiner 32 calculates the excitation section current command value i_CHas a current command table 32a for the calculation of. The current command table 32a stores the torque command value T_CAnd its torque command value T_CIs given by Ri_C ²(Θ_o−θ_i) That minimizes the current command i_CIs described. The excitation start position determiner 37 calculates a certain torque command value T_CIs given, Ri_C ²(Θ_o−θ_i) To minimize the excitation section current command value i_CIs calculated by a table lookup of the start position table 37a.
[0038]
As described above, in the first embodiment, the excitation interval (that is, the excitation start position θ_iAnd excitation end position θ_o) And the excitation section current command value i_CAre determined so as to minimize the copper loss in the winding 14, and the efficiency of the switched reluctance motor 1 is improved.
[0039]
In the present embodiment, the excitation start position θ by the excitation start position determiner 37_iIs determined without using the start position table 37a.²(Θ_i−θ_o) To minimize the excitation start position θ_iCan be performed using the approximate expression The approximate expression includes the torque command value T_CAnd Ri²(Θ_i−θ_o) To minimize the excitation start position θ_iAnd the approximate expression is, typically, a torque command value T_C, Or a quadratic equation may be used. Similarly, the excitation end position θ by the excitation end position determiner 38_oIs determined by Ri²(Θ_i−θ_oExcitation end position θ that minimizes)_iOf the torque command value T_CThe excitation interval current command value i by the excitation interval current command determiner 32 can be performed by using the approximate expression represented by_CIs determined by Ri²(Θ_i−θ_o) To minimize the excitation section current command value i_COf the torque command value T_CCan be performed using the approximate expression represented by Excitation start position θ by approximate expression_i, Excitation end position θ_o, And excitation section current command value i_CIs preferable in that hardware resources and software resources required for these calculations can be suppressed.
[0040]
(Second embodiment)
FIG. 6 shows a second embodiment of the switched reluctance motor control device according to the present invention. In FIG. 6, the same components as those of the motor system according to the first embodiment are denoted by the same reference numerals.
[0041]
In the second embodiment, the voltage command value v_CLAnd the current control loop is not used for controlling the switched reluctance motor 1. Since the current control loop is not used, the current measuring device 5 is unnecessary, and the current measuring device 5 is eliminated. This is advantageous in that the configuration of the motor system can be simplified and the cost can be reduced. In the second embodiment, the configuration and operation of the control device 6 are changed in order to eliminate the use of the current control loop. In the second embodiment, a control device 41 is used instead of the control device 6.
[0042]
The control device 41 includes a voltage command value generator 42 and the PWM controller 8. The voltage command value generator 42 has a torque command value T_CIs supplied from outside, and the position detector 3 further supplies the rotor position θ of the rotor 12 and the rotation speed ω of the rotor 12. The voltage command value generator 42 outputs the torque command value T_CFrom the rotor position θ and the rotation speed ω, the voltage command value v_CLGenerate The PWM controller 8 controls the pseudo sine wave voltage supplied from the inverter 2 to the winding 14 of the switched reluctance motor 1 to a voltage command value v_CLOn / off of the switching transistors 22 and 23 included in the inverter 2 is controlled so that The voltage command value generator 42 and the PWM controller 8 are actually realized by a computer program and a computer that executes the computer program.
[0043]
FIG. 7 is a functional block diagram of the voltage command value generator 42. The voltage command value generator 42 has a configuration in which a dL / dθ calculator 43 and a current / voltage converter 44 are added to the current command value generator 7 of the first embodiment.
[0044]
The dL / dθ calculator 43 calculates the derivative dL / dθ of the inductance L of the winding 14 with respect to the rotor position θ from the rotor position θ. For calculating the derivative dL / dθ, a table (not shown) storing the correspondence between the rotor position θ and dL / dθ for the rotor position θ is used. The dL / dθ calculator 43 calculates dL / dθ by table lookup.
[0045]
The current-voltage converter 44 uses the rotor speed ω and dL / dθ to generate the excitation section current command value i._CIs the excitation section voltage command value v_CConvert to As described above, the excitation section current command value i_CIs determined so as to minimize the copper loss of the winding 14 of the switched reluctance motor 1, so that the excitation section voltage command value v_CIs also determined so as to minimize the copper loss of the winding 14 of the switched reluctance motor 1. Excitation section current command value i_CExcitation section voltage command value v_CIs converted to the following formula:
[Equation 15]

This is performed using
[0046]
Excitation section voltage command value v generated by current / voltage converter 44_CIs sent to the switch 36. When the output of the AND operator 35 is “1”, the switch 36 sets the excitation section voltage command value v_CIs the voltage command value v_CLAnd when the output of the AND operator 35 is “0”, the voltage command value v_CLIs output as 0. Accordingly, when the rotor position θ is in the excitation section determined by the excitation section determiner 31, that is, when the rotor position θ becomes the excitation start position θ_iAnd excitation end position θ_oExcitation is performed only when it is located between. As described above, the excitation start position θ_iAnd excitation end position θ_oIs set so that the copper loss of the winding 14 of the switched reluctance motor 1 is substantially minimized, and thereby the efficiency of the switched reluctance motor 1 is improved.
[0047]
As shown in FIG. 6, the voltage command value v_CLIs input to the PWM controller 8. The PWM controller 8 controls the pseudo sine wave voltage supplied from the inverter 2 to the winding 14 of the switched reluctance motor 1 to a voltage command value v_CLThe inverter 2 is controlled so as to coincide with. Voltage command value v_CLCan supply a desired pseudo sine wave voltage to the winding 14, and does not need to perform feedback control. Voltage command value v_CLIs advantageous in that the configuration of the motor system can be simplified and the cost can be reduced.
[0048]
As described above, in the second embodiment, the excitation section voltage command value v_CAnd excitation start position θ_iAnd excitation end position θ_oAre determined so as to substantially minimize the copper loss, and high efficiency of the switched reluctance motor 1 is achieved. Further, the inverter 2 determines that the voltage command value v_CL, Thereby simplifying the configuration of the motor system.
[0049]
In the present embodiment, the current-voltage converter 44 uses the following equation:
(Equation 16)

The excitation section voltage command value v_CCan also be calculated. In this case, as shown in FIG. 8, an L calculator 45 for calculating the inductance L of the winding 14 from the rotor position θ is added to the voltage command generator 42. The current-voltage converter 44 uses the L given from the L calculator 45, the rotor speed ω, and dL / dθ to obtain the excitation section current command value i according to equation (3)._CIs the excitation section voltage command value v_CConvert to
[0050]
(Third embodiment)
FIG. 9 shows a third embodiment of the switched reluctance motor control device according to the present invention. 9, the same components as those of the motor system according to the first embodiment are denoted by the same reference numerals.
[0051]
In the third embodiment, a control device 51 that operates differently from the control device 6 of the first embodiment is used in place of the control device 6, thereby providing a function of suppressing copper loss of the winding 14. The function of suppressing noise and vibration of the switched reluctance motor 1 is added. Hereinafter, the principle of suppressing noise and vibration by the control device 51 will be described.
[0052]
Referring to FIG. 10, the cause of noise and vibration of switched reluctance motor 1 is that stator 11 and rotor 12 are slightly bent by magnetic attraction force F acting between stator 11 and rotor 12. To be Since the magnetic attraction force F varies with the rotation of the rotor 12, the magnitude of the deflection varies, thereby generating mechanical noise and vibration.
[0053]
As shown in FIG. 10, the magnetic attraction force F acting between the stator 11 and the rotor 12 has a tangential component F that contributes to the generation of the rotational torque._TAnd the radial component F that does not contribute to the generation of rotational torque_RIt is composed of In the third embodiment, the radial component F that does not contribute to the generation of the rotational torque_R, Noise and vibration are reduced.
[0054]
FIG. 11 shows the tangential component F_TAnd the radial component F_RIs dependent on the rotor position θ. Radial component F_RMeans that the rotor position θ is directly_aTakes the maximum value when. On the other hand, the rotor position θ is_aAnd the tangential component F that contributes to the torque_TIs 0.
[0055]
Therefore, when the rotor 12 is directly opposed to the position θ_aBy stopping the excitation before reaching, the noise and the vibration can be reduced while suppressing the decrease in the generated torque. That is, the excitation end position is set to θ_u<Θ_v<Θ_aGiven position θ_vBy limiting to the following, noise and vibration can be reduced while suppressing a decrease in generated torque. The controller 51 in FIG. 9 sets the excitation end position in the excitation section to the position θ._vNoise and vibration of the switched reluctance motor 1 are suppressed by limiting the following.
[0056]
As shown in FIG. 9, the control device 51 that performs such an operation includes a vibration suppression current command generator 52, a copper loss minimizing current command generator 53, a vibration suppression switch 54, and a switch 55. , 56 and the PWM controller 8.
[0057]
The vibration suppression current command generator 52 outputs the vibration suppression current command value i._CL1Generate To suppress noise and vibration, the vibration suppression current command value i_CL1Means that the excitation end position is θ_u<Θ_v<Θ_aGiven position θ_vIt is generated as follows.
[0058]
As shown in FIG. 12, the vibration suppression current command generator 52 includes an excitation section determiner 61, an excitation current command determiner 62, comparators 63 and 64, an AND calculator 65, a switch 66, including. The excitation section determiner 61 determines the excitation start position θ_i ^~Start position determiner 67 for determining the excitation, and excitation end position θ_o ^~And an excitation end position determiner 68 for determining The excitation current command determiner 62 calculates the excitation section current command value i_C ^~To determine.
[0059]
Excitation start position θ_i ^~, Excitation end position θ_o ^~, And excitation section current command value i_C ^~Is the excitation end position θ_o ^~Is the predetermined position θ_vUnder the following conditions, the copper loss generated in the winding 14 is determined to be minimized. More specifically, the following constraints:
[Equation 17]

Below, Ri_C ²(Θ_o ^~−θ_i ^~) Is substantially minimized._i ^~And excitation end position θ_o ^~And the excitation section current command value i_C ^~Is determined.
[0060]
The comparators 63 and 64, the AND operation unit 65, and the switch 66 are used to determine whether the rotor 12 has the excitation start position θ._i ^~And excitation end position θ_o ^~And the vibration suppression current command value i_CL1Is the excitation section current command value i_C ^~And the rotor 12 is set at the excitation start position θ._i ^~And excitation end position θ_o ^~And the current command value i_CL1Plays the role of setting 0 to. More specifically, the comparator 63 determines that the rotor position θ is the excitation start position θ_i ^~If it is larger, "1" is output and the rotor position θ becomes the excitation start position θ_i ^~If it is below, “0” is output. The comparator 64 determines that the rotor position θ is the excitation end position θ_o ^~If it is smaller, "1" is output and the rotor position θ becomes the excitation end position θ_o ^~If so, "0" is output. The AND operator 65 outputs the logical product of the output of the comparator 63 and the output of the comparator 64 to the switch 66.
[0061]
The switch 66 is provided by the excitation current command determiner 62 to output the excitation section current command value i_C ^~Is entered. The switch 36 outputs the input as it is when the output of the AND operator 35 is “1”, and sets the output to 0 when the output of the AND operator 35 is “0”. have. That is, when the output of the AND operator 35 is “1”, the switch 36 outputs the current command value i._CLAs the excitation section current command value i_CAnd when the output of the AND operator 35 is “0”, the current command value i_CLIs output as 0.
[0062]
By such an operation, the rotor 12 is moved to the excitation start position θ._i ^~And excitation end position θ_o ^~And the vibration suppression current command value i_CL1Is the excitation section current command value i_C ^~And the vibration suppression current command value i_CL1Means that the rotor 12 is positioned directly opposite_aIt is determined that the excitation ends before.
[0063]
The copper loss minimizing current command generator 53 operates in the same manner as the current command generator 7 of the first embodiment to perform the copper loss minimizing current command value i._CL2Generate Copper loss minimizing current command value i_CL2Is determined so as to minimize the copper loss generated in the winding 14 of the switched reluctance motor 1.
[0064]
As shown in FIG. 12, the copper loss minimizing command generator 53 has the same configuration as the current command generator 7 used in the first embodiment. The copper loss minimizing command generator 53 includes an excitation section determiner 31, an exciting current command determiner 32, comparators 33 and 34, an AND operator 35, and a switch 36. The excitation section determiner 31 includes an excitation start position determiner 37 and an excitation end position determiner 38. These operations are as described in the first embodiment. The excitation section determiner 31 and the excitation current command determiner 32 determine Ri under the constraint condition of the equation (2)._C ²(Θ₀−θ_i) To minimize the excitation start position θ_i, Excitation end position θ₀, And excitation section current command value i_CIs determined. Further, the rotor position θ is the excitation start position θ_iAnd excitation end position θ₀And the copper loss minimizing current command value i_CL2Is the excitation section current command value i_CAnd the rotor position θ becomes the excitation start position θ_iAnd excitation end position θ₀And the copper loss minimizing current command value i_CL2Is set to 0 and output.
[0065]
The copper loss minimizing current command value i thus generated_CL2Is the excitation end position θ while minimizing copper loss._oIs the facing position θ_aCan be matched. This is the excitation end position θ so that noise and vibration are suppressed._oIs not always determined. However, the excitation end position θ_oIs the facing position θ_a, The copper loss minimizing current command value i_CL2By controlling the inverter 2 based on the above, it is possible to output the torque to the maximum.
[0066]
As shown in FIG. 9, the vibration suppression switch 54 and the switches 55 and 56_C, The copper loss minimizing current command value i_CL1And vibration suppression current command value i_CL2And the current command value i_CLIt plays the role of outputting.
Torque command value T_CIs a predetermined torque reference value T_STDIf smaller, the vibration suppression switch 54 turns on the switch 55 and turns off the switch 56. As a result, the torque command value T_CIs a predetermined torque reference value T_STDIs smaller than the vibration suppression current command value i._CL2Is the current command value i_CLIs output as
[0067]
On the other hand, the torque command value T_CIs a predetermined torque reference value T_STDIf greater, the vibration suppression switch 54 turns off the switch 55 and turns on the switch 56. As a result, the torque command value T_CIs a predetermined torque reference value T_STDIs larger than the copper loss minimizing current command value i._CL1Is the current command value i_CLIs output as
[0068]
Thus, the copper loss minimizing current command value i_CL1And vibration suppression current command value i_CL2Is selectively output for the following reason. Vibration suppression current command value i_CL2In the control based on, the excitation end position θ_o ^~Is the predetermined position θ_vBecause of the following restrictions, the maximum torque that can be output is limited. Therefore, the torque command value T_CIs large, the copper loss minimizing current command value i is set to enable a large torque output._CL2Is the current command value i_CLUsed as On the other hand, the torque command value T_CIs small and the vibration suppression current command value i_CL1If the desired torque can be output also by the control based on_CL1Is performed, and vibration and noise are suppressed.
[0069]
As described above, in the third embodiment, the excitation section and the current command value in the excitation section are determined so as to suppress the copper loss in the winding 14, and the switched reluctance motor 1 High efficiency has been achieved. Further, the excitation end position is θ_u<Θ_v<Θ_aGiven position θ_vThe vibration and noise of the switched reluctance motor 1 are suppressed as follows. However, when the output of the large torque is required, the limitation is not performed, and the output of the large torque is enabled.
[0070]
In the third embodiment, the copper loss minimizing current command generator 53, the vibration suppression switch 54, and the switches 55 and 56 are removed from the control device 51, and the current command value i_CLIs the vibration suppression current command value i_CL1It is also possible to fix to. Such a configuration is preferable in that the operation is simplified although the maximum output torque is reduced.
[0071]
(Fourth embodiment)
FIG. 13 shows a fourth embodiment of the switched reluctance motor control device according to the present invention. In FIG. 13, the same components as those of the motor system according to the third embodiment are denoted by the same reference numerals.
[0072]
In the fourth embodiment, similarly to the third embodiment, the excitation end position is set to θ_u<Θ_v<Θ_aGiven position θ_vBy limiting the following, vibration and noise of the switched reluctance motor 1 are suppressed.
[0073]
Further, in the fourth embodiment, the voltage command value v_CLTo eliminate the current control loop from the control of the switched reluctance motor 1. Thus, in the fourth embodiment, the current measuring device is not required, and the configuration of the motor system is simplified. In the fourth embodiment, a control device 71 that operates differently from the control device 51 is used instead of the control device 51 of the third embodiment in order to eliminate the use of the current control loop.
[0074]
The control device 71 includes a vibration suppression voltage command generator 72, a copper loss minimization voltage command generator 73, a vibration suppression switch 54, switches 55 and 56, and a PWM controller 8.
[0075]
The vibration suppression voltage command generator 72 outputs the vibration suppression voltage command value v_CL1Generate To suppress noise and vibration, the vibration suppression voltage command value v_CL1Is the vibration suppression current command value i generated in the third embodiment._CL1Similarly, the excitation end position θ_o ^~Is θ_u<Θ_v<Θ_aGiven position θ_vIt is generated as follows.
[0076]
As shown in FIG. 14, the vibration suppression voltage command generator 72 has a dL / dθ calculator 74 and a current / voltage converter 75 added to the vibration suppression current command generator 52 shown in FIG. It has the structure which was done. As shown in FIG. 14, the dL / dθ calculator 74 calculates dL / dθ from the rotor position θ. The current-voltage converter 75 calculates the excitation section current command value i using the rotor speed ω and dL / dθ._C ^~Is the excitation section voltage command value v_C ^~Convert to Excitation section current command value i_C ^~Excitation section voltage command value v_C ^~Is converted to the following formula:
(Equation 18)

This is performed using Excitation section voltage command value v_C ^~Is output to the switch 66.
The switch 66 sets the rotor position θ to the excitation start position θ._i ^~And excitation start position θ_o ^~And the excitation section voltage command value v_C ^~Is the vibration suppression voltage command value v_CL1And the rotor position θ is the excitation start position θ_i ^~And excitation start position θ_o ^~And the vibration suppression voltage command value v_CL1Is set to 0 and output.
[0077]
The copper loss minimizing voltage command generator 73 operates in the same manner as the voltage command generator 42 of the second embodiment to perform the copper loss minimizing voltage command value v._CL2Generate Copper loss minimizing current command value v_CL2Is determined so as to minimize the copper loss generated in the winding 14 of the switched reluctance motor 1.
[0078]
As shown in FIG. 14, the copper loss minimizing voltage command generator 73 has the same configuration as the voltage command generator 42 used in the second embodiment. The copper loss minimizing voltage command generator 73 includes an excitation section determiner 31, an excitation current command determiner 32, comparators 33 and 34, an AND operator 35, a switch 36, and a dL / dθ calculator 43. , A current-voltage converter 44. The excitation section determiner 31 includes an excitation start position determiner 37 and an excitation end position determiner 38. These operations are as described in the second embodiment. The excitation section determiner 31 and the excitation current command determiner 32 determine Ri under the constraint condition of the equation (2)._C ²(Θ₀−θ_i) To minimize the excitation start position θ_i, Excitation end position θ₀, And excitation section current command value i_CIs determined. The dL / dθ calculator 43 and the current / voltage converter 44 use the excitation section current command value i_CIs the excitation section voltage command value v_CIs converted to Further, the rotor position θ is the excitation start position θ_iAnd excitation end position θ₀And the copper loss minimizing current command value v_CL2As the excitation section voltage command value v_CIs output, and the rotor position θ becomes the excitation start position θ_iAnd excitation end position θ₀And the copper loss minimizing current command value v_CL2Is output as 0.
[0079]
As in the third embodiment, the vibration suppression switch 54 and the switches 55 and 56_CThe copper loss minimizing voltage command value v_CL1And vibration suppression voltage command value v_CL2And the voltage command value v_CLIt plays the role of outputting. Torque command value T_CIs a predetermined torque reference value T_STDIf smaller, the vibration suppression voltage command value v_CL2Is the current command value v_CLAnd the torque command value T_CIs a predetermined torque reference value T_STDIs larger than the copper loss minimizing current command value v_CL2Is the current command value v_CLIs output as As a result, the torque command value T_CIs small and the vibration suppression current command value i_CL1If the desired torque can be output also by the control based on_CL1Is performed, and vibration and noise are suppressed. On the other hand, the torque command value T_CIs large and a large torque output is required, the copper loss minimizing current command value i_CL2Is the current command value i_CLTo enable large torque output.
[0080]
As described above, in the fourth embodiment, the excitation section and the current command value in the excitation section are determined so as to suppress the copper loss in the winding 14, and the switched reluctance motor 1 High efficiency has been achieved. Further, the excitation end position is θ_u<Θ_v<Θ_aGiven position θ_vThe vibration and noise of the switched reluctance motor 1 are suppressed as follows. However, when the output of the large torque is required, the limitation is not performed, and the output of the large torque is enabled. In addition, in the fourth embodiment, the current control loop is eliminated, and the configuration of the motor system is simplified.
[0081]
In the fourth embodiment, the current-voltage converter 75 uses the following equation:
[Equation 19]

The excitation section voltage command value v_C ^~Can also be calculated. In this case, an L calculator (not shown) for calculating the inductance L of the winding 14 from the rotor position θ is added to the vibration suppression voltage command generator 72. The current-to-voltage converter 75 uses the L given from the L calculator, the rotor speed ω, and dL / dθ to obtain the excitation section current command value i according to equation (3)._C ^~Is the excitation section voltage command value v_C ^~Convert to
[0082]
Further, similarly to the second embodiment, the current-voltage converter 44 uses the following equation:
(Equation 20)

The excitation section voltage command value v_CCan be calculated.
[0083]
In the fourth embodiment, the copper loss minimizing current command generator 53, the vibration suppression switch 54, and the switches 55 and 56 are removed from the control device 71, and the current command value i_CLIs the vibration suppression current command value i_CL1It is also possible to fix to. Such a configuration is preferable in that the operation is simplified although the maximum output torque is reduced.
[0084]
In the first to fourth embodiments, the inner rotor type switched reluctance motor in which the rotor 12 is provided inside the stator 11 is used. It is obvious that the present invention is applicable to an outer rotor type switched reluctance motor provided on the outside.
[0085]
【The invention's effect】
According to the present invention, a technique for further improving the efficiency of a switched reluctance motor is provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 shows a first embodiment of a switched reluctance motor control device according to the present invention.
FIG. 2 shows a switched reluctance motor 1;
FIG. 3 shows a current control loop for controlling an armature current i.
FIG. 4 shows a functional block diagram of a current command generator 7;
FIG. 5 shows the dependence of the inductance L and dL / dθ of the winding 14 on the rotor position θ.
FIG. 6 shows a second embodiment of the switched reluctance motor control device according to the present invention.
FIG. 7 shows a functional block diagram of a voltage command generator 42.
FIG. 8 shows a modification of the voltage command generator 42.
FIG. 9 shows a third embodiment of the switched reluctance motor control device according to the present invention.
FIG. 10 shows a tangential component F of a magnetic attraction force F acting between a stator 11 and a rotor 12;_TAnd the radial component F_RFIG.
FIG. 11 shows a tangential component F of a magnetic attraction force F;_TAnd the radial component F_RShows the dependence of this on the rotor position θ.
FIG. 12 is a functional block diagram of a vibration suppression current command generator 52 and a copper loss minimizing current command generator 53.
FIG. 13 shows a third embodiment of the switched reluctance motor control device according to the present invention.
FIG. 14 is a functional block diagram of a vibration suppression voltage command generator 72 and a copper loss minimizing voltage command generator 73.
[Explanation of symbols]
1: Switched reluctance motor
2: Inverter
3: Position detector
4a, 4b: power supply line
5: Current measuring device
6: Switched reluctance motor control device
7: Current command generator
8: PWM controller
11: Stator
12: Rotor
13: Stator pole
14: winding
15: Rotor pole
21: DC power supply
22, 23: switching transistor
24, 25: Diode
31: Excitation section determiner
32: Excitation current command determiner
33, 34: comparator
35: AND operator
36: Switch
37: Excitation start position determiner
38: Excitation end position determiner
41: Control device
42: Voltage command value generator
43: dL / dθ calculator
44: Current-voltage converter
45: L calculator
51: Control device
52: Vibration suppression current command generator
53: Copper loss minimizing current command generator
54: Vibration suppression switch
55, 56: Switch
61: Excitation section determiner
62: Excitation current command determiner
63, 64: comparator
65: AND operator
66: Switch
67: Excitation start position determiner
68: Excitation end position determiner
71: Control device
72: Vibration suppression voltage command generator
73: Copper loss minimizing voltage command generator
74: dL / dθ calculator
75: Current-voltage converter

Claims (7)

半径方向に突出する回転子極を含む回転子と，半径方向に突出する固定子極を含む固定子と，前記固定子極に巻回される巻線とを備えたスイッチドリラクタンスモータを制御するスイッチドリラクタンスモータ制御装置であって，
トルク指令値に基づいて，前記トルク指令値で指定されるトルクを前記スイッチドリラクタンスモータが発生したときに前記巻線に発生する銅損が実質的に最小であるように，前記巻線の励磁区間を決定する励磁区間決定器と，
前記トルク指令値に基づいて，前記銅損が実質的に最小であるように，前記励磁区間において前記巻線に流される電流の電流指令値を決定する電流指令決定器とを含む
スイッチドリラクタンスモータ制御装置。A switched reluctance motor including a rotor including a rotor pole protruding in a radial direction, a stator including a stator pole protruding in a radial direction, and a winding wound around the stator pole is controlled. A switch reluctance motor control device,
Based on the torque command value, the excitation of the winding is performed so that the torque specified by the torque command value is substantially minimized when the switched reluctance motor generates the copper loss in the winding. An excitation interval determiner for determining an interval,
A current command determiner for determining a current command value of a current flowing through the winding in the excitation section based on the torque command value such that the copper loss is substantially minimized. Control device. 半径方向に突出する回転子極を含む回転子と，半径方向に突出する固定子極を含む固定子と，前記固定子極に巻回される巻線とを備えたスイッチドリラクタンスモータを制御するスイッチドリラクタンスモータ制御装置であって，
トルク指令値に基づいて，前記巻線の励磁区間を決定する励磁区間決定器と，
前記トルク指令値に基づいて，前記励磁区間において前記巻線に流される電流の電流指令値を決定する電流指令決定器
とを含み，
前記励磁区間決定器は，前記励磁区間の励磁開始位置をθ_ｉとし，前記励磁区間の励磁終了位置をθ_ｏとし，前記電流指令値をｉ_Ｃとし，前記巻線の抵抗をＲとしたとき，下記拘束条件：

Ｔ_ｃ：前記トルク指令値
Ｌ：前記巻線のインダクタンス
θ_ａ：前記回転子極と前記固定子極とが正対する前記固定子の位置
θ_ｕ：前記回転子極と前記固定子極とが反正対する前記固定子の位置（但し，ｎを前記回転子極の数として，θ_ａ−（２π／ｎ）＜θ_ｕ＜θ_ａ）
の下，Ｒｉ_Ｃ ^２（θ_ｏ−θ_ｉ）が実質的に最小になるように，前記励磁開始位置θ_ｉと前記励磁終了位置θ_ｏとを決定し，
前記電流指令決定器は，前記拘束条件の下，Ｒｉ_Ｃ ^２（θ_ｏ−θ_ｉ）が実質的に最小になるように，前記電流指令値ｉ_Ｃを決定する
スイッチドリラクタンスモータ制御装置。A switched reluctance motor including a rotor including a rotor pole protruding in a radial direction, a stator including a stator pole protruding in a radial direction, and a winding wound around the stator pole is controlled. A switch reluctance motor control device,
An excitation section determiner for determining an excitation section of the winding based on a torque command value;
A current command determiner that determines a current command value of a current flowing through the winding in the excitation section based on the torque command value;
The excitation section determiner determines when the excitation start position of the excitation section is θ _i , the excitation end position of the excitation section is θ _o , the current command value is i _C, and the resistance of the winding is R. , The following constraints:

T _c : the torque command value L: inductance of the winding θ _a : the position θ _{u of the} stator where the rotor pole and the stator pole _{face each other} : the rotor pole and the stator pole are counter-positive Position of the stator with respect to (where n is the number of rotor poles, θ _a − (2π / n) <θ _u <θ _a )
^{_{Under, Ri C 2 (θ o -θ}} i) is to be substantially minimized, and determining said an excitation start position theta _i the excitation end position theta _o,
The switched reluctance motor control device, wherein the current command determiner determines the current command value i _C such that Ri _C ² (θ _o −θ _i ) is substantially minimized under the constraint condition. 請求項２に記載のスイッチドリラクタンスモータ制御装置において，
更に，
前記電流指令値と，前記回転子の回転速度と，前記回転子の位置とから，前記巻線に供給される電圧の電圧指令値を決定する電圧指令値決定器
を含む
スイッチドリラクタンスモータ制御装置。The switch reluctance motor control device according to claim 2,
Furthermore,
Switched reluctance motor control device including a voltage command value determiner that determines a voltage command value of a voltage supplied to the winding from the current command value, the rotation speed of the rotor, and the position of the rotor. . 請求項３に記載のスイッチドリラクタンスモータ制御装置において，
更に，
前記回転子の位置θから，ｄＬ／ｄθを算出するｄＬ／ｄθ算出器を含み，
前記電圧指令値決定器は，前記回転子の回転速度をωとしたとき，前記電圧指令値ｖ_Ｃを下記式：

により決定する
スイッチドリラクタンスモータ制御装置。The switched reluctance motor control device according to claim 3,
Furthermore,
A dL / dθ calculator for calculating dL / dθ from the position θ of the rotor,
The voltage command value determiner calculates the voltage command value v _C when the rotation speed of the rotor is ω by the following equation:

Switched reluctance motor control device determined by 請求項３に記載のスイッチドリラクタンスモータ制御装置において，
更に，
前記回転子の位置θから，ｄＬ／ｄθを算出するｄＬ／ｄθ算出器と，
前記回転子の位置θから，前記インダクタンスＬを算出するインダクタンス算出器
とを含み，
前記電圧指令値決定器は，前記回転子の回転速度をωとしたとき，前記電圧指令値ｖ_Ｃを下記式：

により決定する
スイッチドリラクタンスモータ制御装置。The switched reluctance motor control device according to claim 3,
Furthermore,
A dL / dθ calculator for calculating dL / dθ from the position θ of the rotor;
An inductance calculator for calculating the inductance L from the position θ of the rotor,
The voltage command value determiner calculates the voltage command value v _C when the rotation speed of the rotor is ω by the following equation:

Switched reluctance motor control device determined by 半径方向に突出する回転子極を含む回転子と，半径方向に突出する固定子極を含む固定子と，前記固定子極に巻回される巻線とを備えたスイッチドリラクタンスモータを制御するスイッチドリラクタンスモータ制御装置であって，
トルク指令値に基づいて，前記巻線が励磁される励磁区間を決定する励磁区間決定器と，
前記トルク指令値に基づいて，前記励磁区間において前記巻線に流される電流の電流指令値を決定する電流指令決定器
とを含み，
前記励磁区間決定器は，前記励磁区間の励磁開始位置をθ_ｉ ^〜とし，前記励磁区間の励磁終了位置をθ_ｏ ^〜とし，前記電流指令値をｉ_Ｃ ^〜とし，前記巻線の抵抗をＲとしたとき，下記拘束条件：

Ｔ_ｃ：前記トルク指令値
Ｌ：前記巻線のインダクタンス
θ_ａ：前記回転子極と前記固定子極とが正対する前記固定子の位置
θ_ｕ：前記回転子極と前記固定子極とが反正対する前記固定子の位置（但し，ｎを前記回転子極の数として，θ_ａ−（２π／ｎ）＜θ_ｕ＜θ_ａ）
θ_ｖ：θ_ｕ＜θ_ｖ＜θ_ａなる所定値
の下，Ｒｉ_Ｃ ^〜２（θ_ｏ ^〜−θ_ｉ ^〜）が実質的に最小になるように，前記励磁開始位置θ_ｉ ^〜と前記励磁終了位置θ_ｏ ^〜とを決定し，
前記電流指令決定器は，前記拘束条件の下，Ｒｉ_Ｃ ^〜２（θ_ｏ ^〜−θ_ｉ ^〜）が実質的に最小になるように，前記電流指令値ｉ_Ｃ ^〜を決定する
スイッチドリラクタンスモータ制御装置。A switched reluctance motor including a rotor including a rotor pole protruding in a radial direction, a stator including a stator pole protruding in a radial direction, and a winding wound around the stator pole is controlled. A switch reluctance motor control device,
An excitation section determiner that determines an excitation section in which the winding is excited based on the torque command value;
A current command determiner that determines a current command value of a current flowing through the winding in the excitation section based on the torque command value;
The excitation interval determiner, the excitation start position of the excitation interval and ^~ theta _i, wherein the excitation end position of the excitation interval theta _o ^~ a, the current command value and i _C ^~, the resistance of the windings R And the following constraints:

T _c : the torque command value L: inductance of the winding θ _a : the position θ _{u of the} stator where the rotor pole and the stator pole _{face each other} : the rotor pole and the stator pole are counter-positive Position of the stator with respect to (where n is the number of rotor poles, θ _a − (2π / n) <θ _u <θ _a )
_{θ v: θ u <θ v} <θ a becomes below the predetermined value, as ^{_{Ri C ~2 (θ o ~ -θ}} i ~) is substantially minimized, the excitation starting position theta _i ^~ and the excitation end position θ _o to determine the ^~
The current command determiner, said under constraint, as ^{_{Ri C ~2 (θ o ~ -θ}} i ~) is substantially minimized, switched reluctance motor which determines the current command value _i ^{C ~} Control device. 半径方向に突出する回転子極を含む回転子と，半径方向に突出する固定子極を含む固定子と，前記固定子極に巻回される巻線とを備えたスイッチドリラクタンスモータを制御するスイッチドリラクタンスモータ制御装置であって，
トルク指令値に基づいて，第１電流指令値を決定する第１電流指令決定器と，
前記トルク指令値に基づいて，第２電流指令値を決定する第２電流指令決定器と，
前記トルク指令値に基づいて，前記第１電流指令値と前記第２電流指令値とのうちのいずれかを，前記巻線に流される電流の電流指令値として選択する選択器とを含み，
前記第１電流指令決定器は，
第１励磁区間を決定する第１励磁区間決定器と，
第１励磁区間電流指令値を決定する第１励磁区間電流指令決定器と，
前記回転子が前記第１励磁区間に位置するとき前記第１電流指令値を前記第１励磁区間電流指令値に一致させ，前記回転子が前記第１励磁区間に位置しないときに前記第１電流指令値を０にする第１選択出力器とを備え，
前記第２電流指令決定器は，
第２励磁区間を決定する第２励磁区間決定器と，
第２励磁区間電流指令値を決定する第２励磁区間電流指令決定器と，
前記回転子が前記第２励磁区間に位置するとき前記第２電流指令値を前記第２励磁区間電流指令値に一致させ，前記回転子が前記第２励磁区間に位置しないときに前記第２電流指令値を０にする第２選択出力器とを備え，
前記第１励磁区間決定器は，前記第１励磁区間の第１励磁開始位置をθ_ｉ ^〜とし，前記第１励磁区間の第１励磁終了位置をθ_ｏ ^〜とし，前記第１励磁区間電流指令値をｉ_Ｃ ^〜とし，前記巻線の抵抗をＲとしたとき，下記の第１拘束条件：

Ｔ_ｃ：前記トルク指令値
Ｌ：前記巻線のインダクタンス
θ_ａ：前記回転子極と前記固定子極とが正対する前記固定子の位置
θ_ｕ：前記回転子極と前記固定子極とが反正対する前記固定子の位置（但し，θ_ａ−（２π／ｎ）＜θ_ｕ＜θ_ａ）
θ_ｖ：θ_ｕ＜θ_ｖ＜θ_ａなる所定値
の下，Ｒｉ_Ｃ ^〜２（θ_ｏ ^〜−θ_ｉ ^〜）が実質的に最小になるように，前記第１励磁開始位置θ_ｉ ^〜と前記第２励磁終了位置θ_ｏ ^〜とを決定し，
前記第１励磁区間電流指令決定器は，前記第１拘束条件の下，Ｒｉ_Ｃ ^〜２（θ_ｏ ^〜−θ_ｉ ^〜）が実質的に最小になるように，前記第１励磁区間電流指令値ｉ_Ｃ ^〜を決定し，
前記第２励磁区間決定器は，前記第２励磁区間の第２励磁開始位置をθ_ｉとし，前記第２励磁区間の第２励磁終了位置をθ_ｏとし，前記第２励磁区間電流指令値をｉ_Ｃとしたとき，下記の第２拘束条件：

の下，Ｒｉ_Ｃ ^２（θ_ｏ−θ_ｉ）が実質的に最小になるように，前記第２励磁開始位置θ_ｉと前記第２励磁終了位置θ_ｏとを決定し，
前記第２励磁区間電流指令決定器は，前記第１拘束条件の下，Ｒｉ_Ｃ ^２（θ_ｏ−θ_ｉ）が実質的に最小になるように，前記第１励磁区間電流指令値ｉ_Ｃを決定し，
前記選択器は，前記トルク指令値が所定のトルクよりも小さいとき，前記電流指令値として前記第１電流指令値を出力し，前記トルク指令値が所定のトルクよりも大きいとき，前記電流指令値として前記第２電流指令値を出力する
スイッチドリラクタンスモータ制御装置。A switched reluctance motor including a rotor including a rotor pole protruding in a radial direction, a stator including a stator pole protruding in a radial direction, and a winding wound around the stator pole is controlled. A switch reluctance motor control device,
A first current command determiner that determines a first current command value based on the torque command value;
A second current command determiner that determines a second current command value based on the torque command value;
A selector for selecting, based on the torque command value, one of the first current command value and the second current command value as a current command value of a current flowing through the winding;
The first current command determiner comprises:
A first excitation section determiner for determining a first excitation section;
A first excitation section current command determiner for determining a first excitation section current command value;
When the rotor is located in the first excitation section, the first current command value is made to match the first excitation section current command value, and when the rotor is not located in the first excitation section, the first current command value is set. A first selection output device for setting the command value to 0,
The second current command determiner comprises:
A second excitation section determiner for determining a second excitation section;
A second excitation section current command determiner for determining a second excitation section current command value;
When the rotor is located in the second excitation section, the second current command value is made to coincide with the second excitation section current command value, and when the rotor is not located in the second excitation section, the second current command value is set. A second selection output device for setting the command value to 0,
Said first excitation interval determiner, the first excitation start position of the first excitation interval ^a-theta _i, wherein the first excitation end position theta _o a ^~ of the first excitation interval, the first excitation interval current command When the value is i _C ^〜 and the resistance of the winding is R, the following first constraint condition:

T _c : the torque command value L: inductance of the winding θ _a : the position θ _{u of the} stator where the rotor pole and the stator pole _{face each other} : the rotor pole and the stator pole are counter-positive Position of the stator with respect to (where θ _a − (2π / n) <θ _u <θ _a )
_{θ v: θ u <θ v} < under theta _a becomes a predetermined ^{_{value, Ri C ~2 (θ o ~}} -θ i ~) is to be substantially minimized, the first excitation start position theta _i ^~ and the second excitation end position theta _o determine a ^~,
Said first excitation interval current command determiner, under the first constraint, as ^{_{Ri C ~2 (θ o ~ -θ}} i ~) is substantially minimized, the first excitation interval current command value i _C to determine ^- the,
Said second excitation interval determiner, a second excitation start position of the second excitation interval and theta _i, the second excitation end of the second excitation interval and theta _o, the second excitation interval current command value when you and i _C, second constraint condition of the following:

^{_{Under, Ri C 2 (θ o -θ}} i) is to be substantially minimized, and determining said second excitation start position theta _i and the second excitation end position theta _o,
The second excitation section current command determiner sets the first excitation section current command value i _C so that Ri _C ² (θ _o −θ _i ) is substantially minimized under the first constraint condition. Decided,
The selector outputs the first current command value as the current command value when the torque command value is smaller than a predetermined torque, and outputs the current command value when the torque command value is larger than a predetermined torque. A reluctance motor control device that outputs the second current command value.

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