JP2016103957A - 回転電機の制御装置及び回転電機の制御方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】回転軸と直交する方向に突出する複数の突極を有するローターと、前記ローターの径方向外側に配置されて前記ローターの周囲を取り囲む環状の構造体及び6×n個の巻線を前記構造体の周方向に沿って有するステーターと、を含む回転電機を制御する制御装置であって、前記巻線を流れる電流から前記電流に含まれるオフセット電流を減算して得られた電流である参照電流を求め、得られた前記参照電流を3相一組とした2以上の群に分けて、それぞれの群に対して前記参照電流に基づいて前記ローターを駆動するための駆動信号を生成し、前記駆動信号と前記ステーターに界磁磁束を発生させるための界磁信号とを重畳して前記巻線に入力する、回転電機の制御装置。nは1以上の整数である。
【選択図】図15
Description
図1は、実施形態に係る回転電機1を、その回転軸Zrを通りかつ回転軸Zrを含む平面で切った断面図である。図2は、実施形態に係る回転電機1が備える巻線3Cの配線を示す図である。回転電機1は、ローター2と、ステーター3とを含む。ローター2は、回転軸Zrを中心として回転する。ローター2は、本体部2Bと、複数の突極2Tとを有する。複数の突極2Tは、本体部2Bの表面2BSから、回転軸Zrと直交する方向に突出する。本実施形態において、ローター2は、複数、より具体的には8個の突極2Tを備える。ローター2は、例えば、電磁鋼板を積層して製造される。
(2)B相及びV相に対応する巻線3C4及び巻線3C10には、駆動信号のV相に対応する駆動電圧Vvと、回転電機1に界磁磁束を発生させるための界磁信号として界磁電圧−Vとが重畳されて印加される。
(3)C相及びW相に対応する巻線3C5及び巻線3C11には、駆動信号のW相に対応する駆動電圧Vwと、回転電機1に界磁磁束を発生させるための界磁信号として界磁電圧+Vとが重畳されて印加される。
(4)D相及びU相に対応する巻線3C2及び巻線3C8には、駆動信号のU相に対応する駆動電圧Vuと、回転電機1に界磁磁束を発生させるための界磁信号として界磁電圧−Vとが重畳されて印加される。
(5)E相及びV相に対応する巻線3C3及び巻線3C9には、駆動信号のV相に対応する駆動電圧Vvと、回転電機1に界磁磁束を発生させるための界磁信号として界磁電圧+Vとが重畳されて印加される。
(6)F相及びW相に対応する巻線3C6及び巻線3C12には、駆動信号のW相に対応する駆動電圧Vwと、回転電機1に界磁磁束を発生させるための界磁信号として界磁電圧−Vとが重畳されて印加される。
駆動電圧Vu、Vv、Vwは交流電圧であり、界磁電圧+V、―Vは直流電圧である。界磁電圧+V、−Vば直流電圧には限定されない。
図6は、実施形態に係る回転電機1及びこの回転電機1を制御する回転電機の制御装置100を示す図である。図6中の回転電機1は、図1に示した巻線3Cを省略してある。回転電機1は、回転電機の制御装置(以下、適宜制御装置と称する)100によって制御される。制御装置100は、制御部103とインバーター105とを有する。制御部103は、回転電機1に界磁磁束を発生させて、回転電機1を3相の回転電機として駆動するための制御信号を生成する。インバーター105は、制御部103によって生成された制御信号によって動作し、直流電源107から供給された直流電力から合成駆動信号を生成する。
図8及び図9は、比較例に係る回転電機201及び201aを、その回転軸Zrを通りかつ回転軸Zrを含む平面で切った断面図である。図8に示される比較例1の回転電機201は、ステーター203のスロット203S、突極203T及び巻線203Cが12個で、ローター202の本体部202Bに設けられる突極202Tが10個である。回転電機201は、ステーター203の周方向に沿って、12個の巻線203CがA相、B相、C相、D相、E相、F相、A相、B相、C相、D相、E相、F相の順に配置される。
図10は、実施形態に係る回転電機1と比較例1に係る回転電機201とのトルクTと回転速度Nとの関係を示す図である。図11は、実施形態に係る回転電機1と比較例1に係る回転電機201とのトルクTと時間tとの関係を示す図である。図10及び図11中の実線が実施形態の回転電機1であり、破線が比較例1の回転電機201である。
図14は、実施形態に係る回転電機1の制御方法の制御ブロック図である。図15は、実施形態に係る回転電機1を制御する回転電機の制御装置100aを示す図である。図16は、回転電機201に流れる制御電流Icと時間tとの関係を示す図である。この制御において、回転電機1には電圧Vdが与えられる。この電圧Vdを、以下においては適宜制御電圧Vdと称する。A相(U相)の制御電圧Vdは、+V+Vu1であり、B相(V相)の制御電圧Vdは、−V+Vv2であり、C相(W相)の制御電圧Vdは、+V+Vw1であり、D相(U相)の制御電圧Vdは、−V+Vu2であり、E相(V相)の制御電圧Vdは、+V+Vv1であり、F相(W相)の制御電圧Vdは、−V+Vw2である。Vu1、Vv1、Vw1、Vu2、Vv2、Vw2は、U相、V相、W相の各相の駆動電圧であり、Vは界磁電圧である。すなわち、制御電圧Vdは、駆動電圧と界磁電圧との和である。
図15に示されるように、回転電機の制御装置100a(以下、適宜制御装置100aと称する)は、本制御例に係る回転電機の制御方法を実行して、回転電機1を制御する。制御装置100aは、制御部103aが前述した制御装置100の制御部103と異なる。制御部103aは、回転電機1に界磁磁束を発生させて、回転電機1を3相の回転電機として駆動するための制御信号を生成する。
2、202、202a ローター
2B 本体部
2BS 表面
2T、202T、202Ta 突極
3、203、203a ステーター
3C、3C1、3C2、3C3、3C4、3C5、3C6、3C7、3C8、3C9、3C10、3C11、3C12、203C、203Ca 巻線
3K ステーターコア
3S、203S、203Sa スロット
3Y ヨーク
3T、3T1〜3T12、203T、203Ta 突極
4 出力シャフト
5 回転角度センサ
7a、7b、7c、7d、7e、7f 巻線対
100、100a 回転機器の制御装置(制御装置)
103、103a 制御部
105 インバーター
106 スイッチング素子
107 直流電源
110 PI制御部
110A 第1PI制御部
110B 第2PI制御部
111 3相逆dq変換部
111A 第1逆dq変換部
111B 第2逆dq変換部
112 3相dq変換部
112A 第1dq変換部
112B 第2dq変換部
113 界磁電圧生成部
114 目標d軸電流生成部
115 目標q軸電流生成部
116 参照電流演算部
Claims (6)
- 回転軸を中心として回転し、かつ前記回転軸と直交する方向に突出する複数の突極を有するローターと、前記ローターの径方向外側に配置されて前記ローターの周囲を取り囲む環状の構造体及び6×n個の巻線を前記構造体の周方向に沿って有するステーターと、を含む回転電機を制御する制御装置であって、
前記巻線を流れる電流から前記電流に含まれるオフセット電流を減算して得られた電流である参照電流を求め、得られた前記参照電流を3相一組とした2以上の群に分けて、それぞれの群に対して前記参照電流に基づいて前記ローターを駆動するための駆動信号を生成し、前記駆動信号と前記ステーターに界磁磁束を発生させるための界磁信号とを重畳して前記巻線に入力する、回転電機の制御装置。
nは1以上の整数である。 - 前記オフセット電流は、前記ステーターに界磁磁束を発生させるための電圧を、前記巻線の抵抗値で除した値である、請求項1に記載の回転電機の制御装置。
- 前記オフセット電流は、前記制御装置による制御の1周期前において、前記巻線を流れる電流の平均値である、請求項1に記載の回転電機の制御装置。
- 前記オフセット電流は、前記制御装置による制御の1周期前において、前記巻線を流れる電流の最大値と最小値とを加算した値の1/2である、請求項1に記載の回転電機の制御装置。
- 前記突極は8×n個であり、前記巻線は12×n個であり、前記界磁信号は前記ステーターに3×n次の界磁磁束を発生させるための信号であり、
隣接する2個の前記巻線を巻線対とし、6×n個の前記巻線対は前記界磁信号によって前記周方向に沿ってN極とS極とを交互に形成し、
得られた前記参照電流が、3相一組とした2つの群に分けられて、それぞれの群に対して前記駆動信号が生成される、請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の回転電機の制御装置。
nは1以上の整数。 - 回転軸を中心として回転し、かつ前記回転軸と直交する方向に突出する8×n個の突極を有するローターと、前記ローターの径方向外側に配置されて前記ローターの周囲を取り囲む環状の構造体及び12×n個の巻線を前記構造体の周方向に沿って有するステーターと、を含み、隣接する2個の前記巻線を巻線対とし、6×n個の前記巻線対は前記界磁信号によって前記周方向に沿ってN極とS極とを交互に形成する回転電機を制御するにあたり、
前記巻線を流れる電流から前記電流に含まれるオフセット電流を減算して得られた電流である参照電流を求めることと、
得られた前記参照電流を3相一組とした2以上の群に分けて、それぞれの群に対して前記参照電流に基づいて前記ローターを駆動するための駆動信号を生成することと、
前記駆動信号と前記ステーターに界磁磁束を発生させるための界磁信号とを重畳して前記巻線に入力することと、
を含む、回転電機の制御方法。
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