JP2014007847A - Control device for rotary machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、回転機の制御量を制御すべく、前記回転機の端子を直流電圧源の正極および負極のそれぞれに選択的に接続するスイッチング素子および該スイッチング素子に逆並列接続されたダイオードを備える直流交流変換回路を操作する回転機の制御装置に関する。 The present invention includes a switching element that selectively connects a terminal of the rotating machine to each of a positive electrode and a negative electrode of a DC voltage source, and a diode connected in reverse parallel to the switching element, in order to control a control amount of the rotating machine. The present invention relates to a control device for a rotating machine that operates a DC / AC conversion circuit.
たとえば下記特許文献1には、所望のトルクを生成するために必要な電流を電流の指令値として、モータを流れる電流の検出値を指令値にフィードバック制御すべく、モータに接続されるインバータを操作するものが記載されている。 For example, in Patent Document 1 below, an inverter connected to a motor is operated in order to feedback-control a detected value of a current flowing through the motor to a command value using a current required to generate a desired torque as a current command value. What to do is described.
ところで、上記技術の場合、所望のトルクがゼロとなる場合であっても、トルクをゼロとするために必要な電流の指令値が設定され、モータを流れる電流の検出値を、トルクをゼロとするための指令値にフィードバック制御することが一般的である。ただし、フィードバック制御によって実現される電流が定常的にゼロとならないと、インバータのスイッチング素子のスイッチング損失等に起因して、電力利用効率が低下するおそれがある。 By the way, in the case of the above technique, even if the desired torque is zero, a command value for the current required to make the torque zero is set, and the detected value of the current flowing through the motor is set to zero. In general, feedback control is performed to a command value for the purpose. However, if the current realized by the feedback control does not constantly become zero, there is a possibility that the power utilization efficiency is lowered due to the switching loss of the switching element of the inverter.
本発明は、上記課題を解決する過程でなされたものであり、その目的は、回転機の制御量を制御すべく、前記回転機の端子を直流電圧源の正極および負極のそれぞれに選択的に接続するスイッチング素子および該スイッチング素子に逆並列接続されたダイオードを備える直流交流変換回路を操作する新たな回転機の制御装置について、これを提供することにある。 The present invention has been made in the process of solving the above-mentioned problems, and its purpose is to selectively connect the terminals of the rotating machine to the positive electrode and the negative electrode of the DC voltage source in order to control the control amount of the rotating machine. The object is to provide a control device for a new rotating machine that operates a DC / AC conversion circuit including a switching element to be connected and a diode connected in reverse parallel to the switching element.
以下、上記課題を解決するための手段、およびその作用効果について記載する。 Hereinafter, means for solving the above-described problems and the operation and effect thereof will be described.
請求項1記載の発明は、回転機(10)の制御量を制御すべく、前記回転機の端子を直流電圧源(12)の正極および負極のそれぞれに選択的に接続するスイッチング素子(S¥#)および該スイッチング素子に逆並列接続されたダイオード(D¥#)を備える直流交流変換回路(INV)を操作する操作手段(20)を備え、前記操作手段は、前記直流交流変換回路の出力電圧を前記回転機のトルクが規定値以下となるものとすべく前記直流交流変換回路のスイッチング素子をオン・オフ操作するオンモード制御手段と、前記直流交流変換回路のスイッチング素子を定常的にオフ状態とするオフモード制御手段と、前記回転機のトルクを前記規定値以下に制御すべく、前記オンモード制御手段の制御を採用するか、前記オフモード制御手段の制御を採用するかの切替処理を行なう切替手段と、を備えることを特徴とする。 According to the first aspect of the present invention, the switching element (S ¥) selectively connects the terminal of the rotating machine to the positive electrode and the negative electrode of the DC voltage source (12) in order to control the control amount of the rotating machine (10). #) And operating means (20) for operating a DC / AC converter circuit (INV) comprising a diode (D ¥ #) connected in reverse parallel to the switching element, the operating means being an output of the DC / AC converter circuit On-mode control means for turning on / off the switching element of the DC / AC converter circuit so that the torque of the rotating machine is less than a specified value, and the switching element of the DC / AC converter circuit being steadily turned off Off-mode control means for setting a state, and the control of the on-mode control means is adopted to control the torque of the rotating machine below the specified value, or the off-mode control means A switching means for switching process to be adopted to control, characterized in that it comprises a.
オンモード制御手段によってトルクを規定値以下に制御する場合、回転機に電流が流れている場合には、スイッチング素子のスイッチング状態の切り替えに伴って、スイッチング損失が発生する。これに対し、オフモード制御手段の制御によれば、スイッチング損失等は生じないものの、回転機の回転速度が大きくなる場合、ダイオードを介して回転機に負荷トルクを生じさせる電流が流れるおそれがある。この点、上記発明では、切替手段を備えることで、損失の低減と負荷トルクの抑制との好適な両立を図ることができる。 When the torque is controlled below the specified value by the on-mode control means, when a current is flowing through the rotating machine, a switching loss is generated as the switching state of the switching element is switched. On the other hand, according to the control of the off-mode control means, no switching loss or the like occurs, but when the rotating speed of the rotating machine increases, a current that causes load torque to the rotating machine may flow through the diode. . In this regard, in the above invention, by providing the switching means, it is possible to achieve both the reduction of loss and the suppression of load torque.
なお、本発明にかかる以下の代表的な実施形態に関する概念の拡張については、代表的な実施形態の後の「その他の実施形態」の欄に記載してある。 In addition, about the expansion of the concept regarding the following typical embodiment concerning this invention, it describes in the column of "other embodiment" after typical embodiment.
<第1の実施形態>
以下、本発明にかかる回転機の制御装置を車載主機としての回転機の制御装置に適用した第1の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
<First Embodiment>
Hereinafter, a first embodiment in which a control device for a rotating machine according to the present invention is applied to a control device for a rotating machine as an in-vehicle main machine will be described with reference to the drawings.
図1に示される回転機(モータジェネレータ10)は、車載主機であり、図示しない駆動輪に機械的に連結されている。本実施形態では、モータジェネレータ10として、埋め込み磁石同期機(IPMSM)を想定している。
A rotating machine (motor generator 10) shown in FIG. 1 is an on-vehicle main machine, and is mechanically coupled to drive wheels (not shown). In the present embodiment, an embedded magnet synchronous machine (IPMSM) is assumed as the
モータジェネレータ10は、インバータINVを介して高電圧バッテリ12に接続されている。インバータINVは、スイッチング素子S¥p,S¥n(¥=u,v,w)の直列接続体を3組備えており、これら各直列接続体の接続点がモータジェネレータ10のU,V,W相にそれぞれ接続されている。これらスイッチング素子S¥#(¥=u,v,w;#=n,p)として、本実施形態では、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(IGBT)が用いられている。そして、これらにはそれぞれ、ダイオードD¥#が逆並列に接続されている。
The
本実施形態では、モータジェネレータ10やインバータINVの状態を検出する検出手段として、以下のものを備えている。まず、インバータINVの入力電圧(電源電圧VDC)を検出する電圧センサ14を備えている。また、モータジェネレータ10のV相およびW相を流れる電流iv,iwを検出する電流センサ16を備えている。さらに、モータジェネレータ10の回転角度(電気角θ)を検出する回転角度センサ18を備えている。
In the present embodiment, the following is provided as detection means for detecting the state of the
上記各種センサの検出値は、図示しないインターフェースを介して制御装置20に取り込まれる。制御装置20では、これら各種センサの検出値に基づき、インバータINVを操作する操作信号を生成して出力する。ここで、インバータINVのスイッチング素子S¥#を操作する信号が、操作信号g¥#である。
Detection values of the various sensors are taken into the
詳しくは、電流センサ16によって検出された電流iv,iwは、dq変換部22において、界磁方向をd軸とする直交2次元回転座標系の成分であるd軸の電流idとq軸の電流iqとに変換される。
Specifically, the currents iv and iw detected by the
一方、電流指令値設定部24では、モータジェネレータ10に対するトルク指令値Trq*と、電源電圧VDCと、電気角θを時間微分して得られる電気角速度ωとを入力とし、d軸の電流指令値id*とq軸の電流指令値iq*とを設定する。ここで、電流指令値設定部24では、基本的には、トルク指令値Trq*を入力とし、最小電流最大トルク制御を実現する上で要求される電流を電流指令値id*,iq*とする。ただし、電源電圧VDCおよび電気角速度ωに基づき、最小電流最大トルク制御を行なうことが困難であると想定される場合、d軸の負方向の電流を流すことで弱め界磁制御を行なうべく、電流指令値id*,iq*を設定する。特に本実施形態では、トルク指令値Trq*がゼロとなる場合、インバータINVの出力電圧の基本波振幅が電源電圧VDCの「1/2」を超える(変調率が1を超える)ことで、d軸の電流指令値id*を負として弱め界磁制御を行う。
On the other hand, in current command
d軸電流フィードバック制御部26では、d軸の電流idを電流指令値id*にフィードバック制御するための操作量としてd軸の指令電圧vd*を算出する。ここで、指令電圧vd*は、電流指令値id*と電流idとの差を入力とする比例要素および積分要素の出力同士の和とする。また、q軸電流フィードバック制御部28では、q軸の電流iqを電流指令値iq*にフィードバック制御するための操作量としてq軸の指令電圧vq*を算出する。ここで、指令電圧vq*は、電流指令値iq*と電流iqとの差を入力とする比例要素および積分要素の出力同士の和とする。
The d-axis current
3相変換部30では、指令電圧vd*,vq*を、3相の指令電圧vu*,vv*,vw*に変換する。
The three-
そして、操作信号生成部32では、インバータINVの出力電圧を指令電圧vu*,vv*,vw*を模擬したものとすべく、操作信号g¥#を生成して出力する。詳しくは、まず、指令電圧v¥*(¥=u,v,w)を電源電圧VDCで規格化したデューティ信号D¥と三角波形状のキャリア信号SCとの大小比較に基づき、PWM信号g¥を生成する。続いて、PWM信号g¥の立ち上がりエッジをデッドタイムだけ遅延させることで上側アームの操作信号g¥pを生成する。また、PWM信号g¥の論理反転信号の立ち上がりエッジをデッドタイムだけ遅延させることで下側アームの操作信号g¥nを生成する。
The
次に、トルク指令値Trq*がゼロとなる場合における制御手法について説明する。本実施形態では、上述した処理において、トルク指令値Trq*をゼロとすることで実現されるスイッチングオンモードと、インバータINVを構成するスイッチング素子Sup,Sun,Svp,Svn,Swp,Swnの全てがオフされるスイッチングオフモードとを切替制御する。これは、損失の低減とトルクの制御性との両立を図るためのものである。 Next, a control method when the torque command value Trq * is zero will be described. In the present embodiment, in the above-described processing, the switching on mode realized by setting the torque command value Trq * to zero and all of the switching elements Sup, Sun, Svp, Svn, Swp, Swn constituting the inverter INV are performed. Switching control is performed between the switching-off mode to be turned off. This is to achieve both reduction in loss and controllability of torque.
すなわち、スイッチングオンモードを採用する場合、モータジェネレータ10を流れる電流がトルクをゼロとするものとなるものの、実際には、電流指令値id*、iq*に対して電流id,iqのそれぞれが微小に変動する。このため、電流指令値id*,iq*がゼロの場合であっても、電流id,iqはゼロ以外の値をとりうることとなる。一方、スイッチング素子S¥#におけるスイッチング損失は、スイッチング素子S¥#を流れる電流とスイッチング素子S¥#の両端の電圧との積のスイッチング状態の切り替え期間にわたる積分値であり、この期間における上記スイッチング素子S¥#の両端の電圧は、電源電圧VDCが大きいほど大きくなる。したがって、車載主機(モータジェネレータ10)に供給される電気エネルギの貯蔵手段(高電圧バッテリ10)のようにその端子電圧(電源電圧VDC)が大きい場合、スイッチング素子S¥#を流れる電流の大きさ自体は無視しうるほど小さい場合であっても、これが定常的にゼロとならないなら、スイッチング損失は無視し得ないものとなるおそれがある。
That is, when the switching-on mode is adopted, the current flowing through the
これに対し、スイッチングオフモードの場合には、スイッチング損失が生じることはない。ただし、モータジェネレータ10の電気角速度ωの上昇に伴って誘起電圧が大きくなる場合、ダイオードD¥#を介してモータジェネレータ10から高電圧バッテリ12に電流が流れうる。この場合、高電圧バッテリ12を充電する電流が流れるため、エネルギ保存則に鑑みれば、モータジェネレータ10には負荷トルクが生じることとなる。
On the other hand, no switching loss occurs in the switching off mode. However, when the induced voltage increases as the electrical angular velocity ω of the
図2に、上記切り替え制御の処理手順を示す。この処理は、制御装置20によって、たとえば所定周期でくり返し実行される。
FIG. 2 shows a processing procedure for the switching control. This process is repeatedly executed by the
この一連の処理では、まずステップS10において、トルク指令値Trq*がゼロであるか否かを判断する。そしてゼロであると判断される場合、ステップS12においてスイッチングオフモードであるか否かを判断する。そして、スイッチングオフモードである場合には、ステップS14において、q軸の電流iqが閾値電流Iqthよりも小さい旨の条件が成立するか否かを判断する。この条件は、スイッチングオンモードへの切り替え条件である。これは、モータジェネレータ10に負荷トルクが生じる場合、q軸電流が負となることに鑑みて設定されたものである。上記閾値電流Iqthを、本実施形態では、ゼロに設定する。そして、ステップS14において肯定判断される場合、ステップS16に移行し、スイッチングオンモードに切り替える。なお、ステップS14,S16の処理は、本実施形態において、切替手段を構成する。
In this series of processing, first, in step S10, it is determined whether or not the torque command value Trq * is zero. If it is determined to be zero, it is determined in step S12 whether or not the switching-off mode is set. If it is in the switching-off mode, it is determined in step S14 whether or not a condition that the q-axis current iq is smaller than the threshold current Iqth is satisfied. This condition is a condition for switching to the switching-on mode. This is set in view of the fact that when load torque is generated in the
これに対し、ステップS12において否定判断される場合、ステップS18において、誘起電圧Vievを算出する。ここでは、逆起電圧定数φに電気角速度ωを乗算することで誘起電圧Vievを算出する。続くステップS20においては、d軸電流がゼロ以上であって且つ、誘起電圧Vievが閾値電圧Vth以下であるか否かを判断する。この条件は、スイッチングオフモードへの切替条件である。 On the other hand, if a negative determination is made in step S12, the induced voltage Viev is calculated in step S18. Here, the induced voltage Viev is calculated by multiplying the counter electromotive voltage constant φ by the electrical angular velocity ω. In the subsequent step S20, it is determined whether or not the d-axis current is zero or more and the induced voltage Viev is not more than the threshold voltage Vth. This condition is a condition for switching to the switching-off mode.
ここで、d軸の電流idがゼロ以上との条件は、インバータINVの各相の出力電圧の振幅値を電源電圧VDCの2分の1以下としつつ、トルクをトルク指令値Trq*に制御することができる旨の条件である。この場合には、スイッチング素子S¥#を全てオフとしたとしても、ダイオードD¥#を介して電流が流れることはないと考えられる。一方、誘起電圧Vievが閾値電圧Vth以下であるとの条件は、スイッチングオフモードにおいてダイオードD¥#を介して電流が流れない程度に誘起電圧が小さいか否かを判断するためのものである。これら2つの条件は、いずれもスイッチングオフモードにおいてダイオードD¥#を介して電流が流れない条件である。ただし、本実施形態では、誘起電圧Vievが閾値電圧Vth以下であるとの条件が、マージンを確保する役割を担っている。これは、d軸の電流idがゼロ以上となる旨の条件は、誘起電圧が、スイッチングオフモードにおいてダイオードD¥#を介して電流が流れない最大値であっても成立することに鑑みたものである。 Here, the condition that the d-axis current id is zero or more is that the torque is controlled to the torque command value Trq * while the amplitude value of the output voltage of each phase of the inverter INV is ½ or less of the power supply voltage VDC. It is a condition that it can be done. In this case, even if all the switching elements S ¥ # are turned off, it is considered that no current flows through the diode D ¥ #. On the other hand, the condition that the induced voltage Viev is equal to or lower than the threshold voltage Vth is for determining whether or not the induced voltage is small enough to prevent current from flowing through the diode D ¥ # in the switching-off mode. These two conditions are both conditions in which no current flows through the diode D ¥ # in the switching-off mode. However, in the present embodiment, the condition that the induced voltage Viev is equal to or lower than the threshold voltage Vth plays a role of securing a margin. This is based on the fact that the condition that the d-axis current id is zero or more holds even if the induced voltage is the maximum value in which no current flows through the diode D ¥ # in the switching-off mode. It is.
ステップS20において肯定判断される場合、ステップS22においてスイッチングオフモードに移行する。なお、ステップS20,S22の処理は、本実施形態において、切替手段を構成する。 When an affirmative determination is made in step S20, the process proceeds to the switching-off mode in step S22. In addition, the process of step S20, S22 comprises a switching means in this embodiment.
ちなみに、上記ステップS16,S22の処理が完了する場合や、ステップS10,S14,S20において否定判断される場合には、この一連の処理を一旦終了する。 Incidentally, when the processes in steps S16 and S22 are completed, or when a negative determination is made in steps S10, S14, and S20, the series of processes is temporarily terminated.
以下、本実施形態の効果のいくつかを記載する。 Hereinafter, some of the effects of this embodiment will be described.
(1)スイッチングオンモードとスイッチングオフモードとの切替処理を行なうことで、トルク指令値Trq*がゼロとなる状況下、損失の低減とトルクの制御性の維持との好適な両立を図ることができる。 (1) By performing switching processing between the switching-on mode and the switching-off mode, it is possible to achieve both a reduction in loss and maintenance of torque controllability in a situation where the torque command value Trq * is zero. it can.
(2)スイッチングオフモードにおいて、界磁に直交する方向の電流(q軸の電流id)の大きさが規定値以上となることで、スイッチングオンモードに切り替えた。これにより、スイッチングオフモードとすることで負荷トルクが生じる状況下、こうした事態を解消することができる。
<第2の実施形態>
以下、第2の実施形態について、先の第1の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
(2) In the switching-off mode, when the magnitude of the current in the direction orthogonal to the field (q-axis current id) is equal to or greater than a specified value, the switching-on mode is switched. Thereby, such a situation can be solved in a situation where load torque is generated by setting the switching-off mode.
<Second Embodiment>
Hereinafter, the second embodiment will be described with reference to the drawings with a focus on differences from the first embodiment.
図3に、本実施形態にかかるシステム構成を示す。なお、図3において、先の図1に示した部材や処理に対応するものについては、便宜上同一の符号を付している。 FIG. 3 shows a system configuration according to the present embodiment. In FIG. 3, the same reference numerals are assigned for convenience to the members and processes corresponding to those shown in FIG.
本実施形態では、dq軸上の指令電圧vd*,vq*を3相変換した指令電圧v¥*に、3次高調波重畳部31において3次高調波を重畳し、これを電源電圧VDCで規格化したデューティ信号D¥とキャリア信号SCとの大小比較に基づき、操作信号g¥#を生成する。ここで、3次高調波の重畳は、インバータINVの出力線間電圧が基本波を模擬することのできる領域を変調率が1.15以下の領域に拡大するためのものである。ここで、インバータINVの出力線間電圧が基本波を模擬することができるとは、スイッチング素子S¥#のオン・オフの一周期におけるインバータINVの出力線間電圧の平均値が周期毎にプロットされた軌跡を、基本波(電気角周期の正弦波)とすることができることを意味する。
In the present embodiment, the third-order harmonic superimposing
図4に、本実施形態にかかる切り替え制御の処理手順を示す。この処理は、制御装置20によって、たとえば所定周期でくり返し実行される。なお、図4において、先の図2に示した処理に対応するものについては、便宜上同一のステップ番号を付している。
FIG. 4 shows a processing procedure for switching control according to the present embodiment. This process is repeatedly executed by the
この一連の処理では、ステップS12において否定判断される場合、ステップS18aにおいて、変調率Mを算出する。そして、ステップS20aにおいて、変調率Mが閾値Mth以下であるか否かを判断する。この処理は、スイッチングオフモードに切り替えるか否かを判断するためのものである。ここで、閾値Mthは、変調率Mが1以下である場合に、スイッチングオフモードにおいてモータジェネレータ10の誘起電圧によってダイオードD¥#を介して電流が流れないことに鑑みて設定される。ちなみに、スイッチングオンモード時において3次高調波を重畳する処理をするかしないかは、閾値Mthの設定に影響を与えない。なお、ステップS20aにおいて肯定判断される場合、ステップS22に移行する。
In this series of processes, if a negative determination is made in step S12, the modulation factor M is calculated in step S18a. In step S20a, it is determined whether the modulation factor M is equal to or less than the threshold value Mth. This process is for determining whether or not to switch to the switching-off mode. Here, threshold Mth is set in view of the fact that no current flows through diode D ¥ # due to the induced voltage of
以上説明した本実施形態によれば、上記第1の実施形態の上記(1)の効果のほかにも、以下の効果が得られる。 According to this embodiment described above, in addition to the effect (1) of the first embodiment, the following effect can be obtained.
(3)スイッチングオンモードにおいて、変調率Mが閾値Mth以下である場合、スイッチングオフモードに切り替えた。変調率Mは、モータジェネレータ10の誘起電圧の個体差や温度変化等の影響が反映された指令電圧vd*,vq*に基づくものであるため、スイッチングオフモードとした場合にダイオードD¥#に電流が流れるか否かを高精度に判断することができる。
<第3の実施形態>
以下、第3の実施形態について、先の第1の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
(3) In the switching-on mode, when the modulation factor M is equal to or less than the threshold value Mth, the switching-off mode is switched. The modulation factor M is based on the command voltages vd * and vq * reflecting the influence of individual differences in the induced voltage of the
<Third Embodiment>
Hereinafter, the third embodiment will be described with reference to the drawings with a focus on differences from the first embodiment.
図5に、本実施形態にかかる切り替え制御の処理手順を示す。この処理は、制御装置20によって、たとえば所定周期でくり返し実行される。なお、図5において、先の図2に示した処理に対応するものについては、便宜上同一のステップ番号を付している。
FIG. 5 shows a processing procedure for switching control according to the present embodiment. This process is repeatedly executed by the
この一連の処理では、ステップS10において肯定判断される場合、ステップS30に移行する。ステップS30では、モータジェネレータ10の誘起電圧Vievを推定する。ここでは、電気角速度ωおよびモータジェネレータ10のロータの温度Trと誘起電圧Vievとの関係を定める2次元マップを用いて、誘起電圧Vievを算出する。ここで、ロータの温度Trを用いるのは、永久磁石の磁束量が温度に依存するためである。なお、ステップS30の処理は、本実施形態において、誘起電圧推定手段を構成する。
In this series of processes, when an affirmative determination is made in step S10, the process proceeds to step S30. In step S30, the induced voltage Viev of the
続くステップS32では、誘起電圧Vievが閾値電圧Vth以上であるか否かを判断する。そして、ステップS32において肯定判断される場合、ステップS34において、スイッチングオンモードを採用する一方、否定判断される場合、ステップS36において、スイッチングオフモードを採用する。
<その他の実施形態>
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
In a succeeding step S32, it is determined whether or not the induced voltage Viev is equal to or higher than the threshold voltage Vth. If an affirmative determination is made in step S32, the switching on mode is adopted in step S34, while if a negative determination is made, the switching off mode is adopted in step S36.
<Other embodiments>
Each of the above embodiments may be modified as follows.
「切替手段について」
a)スイッチングオンモードへの切り替え処理
上記第1の実施形態(図2)において、d軸の電流idがゼロ以上となることのみを条件にスイッチングオンモードに切り替えてもよい。
About switching means
a) Switching process to switching-on mode In the first embodiment (FIG. 2), switching to the switching-on mode may be performed on condition that the d-axis current id is zero or more.
b)スイッチングオフモードへの切り替え処理
モータジェネレータ10を流れる電流の大きさに基づきスイッチングオフモードに切り替えるものとしては、上記第1の実施形態(図2)や第2の実施形態(図4)に例示したものに限らない。たとえばV相を流れる電流iv等、モータジェネレータ10の1つ以上の端子を流れる電流の大きさが規定値以上となることを条件とするものであってもよい。
b) Switching processing to switching off mode As what switches to switching off mode based on the magnitude | size of the electric current which flows through the
また、電流の大きさや誘起電圧Vievに基づくものにも限らない。たとえば、電気角速度ωが閾値速度以上となることでスイッチングオンモードに切り替えるものであってもよい。ここでの閾値速度は、誘起電圧が大きくなることでモータジェネレータ10に負荷トルクが生じると想定される速度に設定すればよい。
Moreover, it is not restricted to the thing based on the magnitude | size of an electric current or the induced voltage Viev. For example, switching to the switching-on mode may be performed when the electrical angular velocity ω is equal to or higher than a threshold velocity. The threshold speed here may be set to a speed at which a load torque is generated in the
「誘起電圧推定手段について」
永久磁石の温度としては、ロータの温度Trに限らず、たとえばステータの温度の検出値で代用してもよい。またたとえば、モータジェネレータ10のトルク、電気角速度、および雰囲気温度等に基づき、永久磁石の温度を推定する推定手段を備えて、その推定値を用いてもよい。
"Estimated voltage estimation means"
The temperature of the permanent magnet is not limited to the rotor temperature Tr, and for example, a detected value of the stator temperature may be substituted. Further, for example, an estimation unit that estimates the temperature of the permanent magnet based on the torque of the
「切り替え制御を行なうトルク指令値Trq*の条件について」
ゼロに限らない。たとえば、モータジェネレータ10の実際のトルクをゼロに制御すべく、機械損失分を補償するトルク補正量がゼロに加算されたものをトルク指令値Trq*として制御がなされるときにおいては、モータジェネレータ10を流れる電流がゼロとなるときのトルク指令値Trq*が負の小さい値となると考えられる。そして、この場合、この負の小さい値となるときに、切り替え制御を行なってもよい。
“Conditions for torque command value Trq * for switching control”
It is not limited to zero. For example, in order to control the actual torque of
「オンモード制御手段について」
トルク指令値Trq*をゼロに制御するものに限らないことについては、「切り替え制御を行なうトルク指令値Trq*の条件について」の欄に記載したとおりである。
"On-mode control means"
The fact that the torque command value Trq * is not limited to zero is as described in the column “Regarding the conditions of the torque command value Trq * for performing switching control”.
d軸電流フィードバック制御部26やq軸電流フィードバック制御部28としては、比例要素および積分要素の出力同士の和を操作量とするものに限らず、たとえば、比例要素、積分要素および微分要素の出力同士の和を操作量とするものであってもよい。
The d-axis current
電流フィードバック制御手段に限らない。たとえば、モータジェネレータ10の電流を入力として推定される推定トルクをトルク指令値Trq*にフィードバック制御するトルクフィードバック制御手段であってもよい。これは、たとえばトルク指令値Trq*と電気角速度ωとからトルクの開ループ操作量としてのインバータINVの出力線間電圧の基本波振幅を設定し、トルクフィードバック制御の操作量を、インバータINVの出力電圧の位相とすることで実現可能である。
It is not limited to current feedback control means. For example, torque feedback control means for performing feedback control of an estimated torque estimated using the current of
弱め界磁制御手段としては、上記電流指令値設定部24を備えるものに限らない。たとえば、q軸の電流iqをトルク指令値Trq*に応じて設定される電流指令値iq*にフィードバック制御するための操作量としての指令電圧vq*を算出する手段と、指令電圧vq*と電源電圧VDCとを入力とし、変調率を規定値とするための指令電圧vd*を算出する手段とを備えるものであってもよい。
The field weakening control means is not limited to the one provided with the current command
「回転機について」
IPMSMに限らず、たとえば表面磁石同期機(SPMSM)等であってもよい。また、永久磁石を備えるものに限らない。たとえば、ロータに設けられる電磁石と、絶縁トランスを介して電磁石に通電する通電手段とを備え、トルク指令値Trq*がゼロとなる場合であっても、電磁石に対する通電を継続するものであってもよい。
"About rotating machines"
For example, a surface magnet synchronous machine (SPMSM) or the like may be used instead of the IPMSM. Moreover, it is not restricted to a thing provided with a permanent magnet. For example, even if the electromagnet provided in the rotor and the energizing means for energizing the electromagnet through the insulating transformer are provided and the torque command value Trq * is zero, the electromagnet is continuously energized. Good.
10…モータジェネレータ(回転機の一実施形態)、20…制御装置、INV…インバータ(直流交流変換回路の一実施形態)。
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記操作手段は、
前記直流交流変換回路の出力電圧を前記回転機のトルクが規定値以下となるものとすべく前記直流交流変換回路のスイッチング素子をオン・オフ操作するオンモード制御手段と、
前記直流交流変換回路のスイッチング素子を定常的にオフ状態とするオフモード制御手段と、
前記回転機のトルクを前記規定値以下に制御すべく、前記オンモード制御手段の制御を採用するか、前記オフモード制御手段の制御を採用するかの切替処理を行なう切替手段と、
を備えることを特徴とする回転機の制御装置。 In order to control the control amount of the rotating machine (10), a switching element (S ¥ #) for selectively connecting the terminal of the rotating machine to each of the positive electrode and the negative electrode of the DC voltage source (12) and the switching element An operating means (20) for operating a DC / AC converter circuit (INV) including diodes (D ¥ #) connected in parallel;
The operation means includes
An on-mode control means for turning on / off the switching element of the DC / AC converter circuit so that the output voltage of the DC / AC converter circuit is such that the torque of the rotating machine is a specified value or less;
Off-mode control means for steadily turning off the switching element of the DC-AC converter circuit;
Switching means for performing a switching process of adopting the control of the on-mode control means or the control of the off-mode control means in order to control the torque of the rotating machine to be equal to or less than the specified value;
A control device for a rotating machine.
前記切替手段は、前記オンモード制御手段の制御による前記直流交流変換回路の出力電圧の変調率が閾値以下となる場合、前記オフモード制御手段による制御に切り替えることを特徴とする請求項1または2記載の回転機の制御装置。 The on-mode control means is for operating the output voltage of the DC / AC converter circuit as a feedback operation amount for making the torque of the rotating machine equal to or less than the specified value.
The switching means switches to the control by the off-mode control means when the modulation rate of the output voltage of the DC / AC converter circuit controlled by the on-mode control means is equal to or less than a threshold value. The control apparatus of the described rotating machine.
前記回転機の誘起電圧を推定する誘起電圧推定手段を備え、
前記回転機の界磁の方向の成分が規定値以上となる旨の条件が成立して且つ、前記推定される誘起電圧が規定電圧以下となる場合、前記オフモード制御手段による制御に切り替えることを特徴とする請求項4記載の回転機の制御装置。 The switching means is
An induced voltage estimating means for estimating an induced voltage of the rotating machine,
When the condition that the component in the field direction of the rotating machine is equal to or greater than a specified value is satisfied and the estimated induced voltage is equal to or less than the specified voltage, switching to the control by the off-mode control means is performed. The control device for a rotating machine according to claim 4, characterized in that:
前記回転機の誘起電圧を推定する誘起電圧推定手段を備え、
前記推定される誘起電圧の大きさに応じて、前記切替処理を行なうことを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の回転機の制御装置。 The switching means is
An induced voltage estimating means for estimating an induced voltage of the rotating machine,
The control device for a rotating machine according to claim 1, wherein the switching process is performed in accordance with the estimated magnitude of the induced voltage.
前記誘起電圧推定手段は、前記誘起電圧の推定に際して前記永久磁石の温度を加味することを特徴とする請求項9記載の回転機の制御装置。 The rotating machine includes a permanent magnet,
10. The control apparatus for a rotating machine according to claim 9, wherein the induced voltage estimation means takes into account the temperature of the permanent magnet when estimating the induced voltage.
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