JP2016158429A - 回転電機の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】界磁電流による界磁磁束とは反対方向の磁束が発生するようにｄ軸電流を出力する回転電機の制御装置において、ｄ軸電流を流すことで生じる不都合を解消する。【解決手段】界磁巻線１２を有するロータ１１と、電機子巻線１４を有するステータ１３と、を備える回転電機１０に適用され、界磁巻線１２に供給される界磁電流、及び、電機子巻線１４に供給される電機子電流を制御する回転電機１０の制御装置４０であって、電機子巻線１４に流れる電流をｄｑ軸座標系上においてｄ軸電流及びｑ軸電流の組から成る電流ベクトルで表す場合に、回転電機１０に対するトルク指令値の増加に伴う界磁電流の増加の開始後であることを条件として、界磁電流による界磁磁束とは反対方向の磁束が発生する向きでｄ軸電流を増加させ、その後、ｄ軸電流を所定時間にわたって徐々に減少させる。【選択図】 図１

Description

本発明は、界磁巻線型の回転電機を制御する制御装置に関する。

車両において、回生発電を行う発電機と、内燃機関の始動用トルクを発生させる電動機とを兼ねる界磁巻線型の回転電機が用いられている。このような発電機と電動機とを兼ねる回転電機の界磁巻線では、界磁電流の時定数が大きく、界磁電流の立ち上がりに時間を要し、トルク要求に対する応答性が低下するという問題点が知られている。

この問題点を解消すべく、界磁電流の給電開始と同時以前から界磁電流による界磁磁束とは反対方向の磁束が発生するように電機子巻線に電機子電流を流すことで、界磁巻線の自己インダクタンスを打ち消し、また、界磁電流を立ち上げる方向に電磁誘導を行う構成が特許文献１に記載されている。

特開２００４−１４４０１９号公報

ｄ軸電流は、回転電機のトルクへの寄与が小さいため、流し続けると電力損失が発生する。このｄ軸電流を流し続けることに関する不都合について、特許文献１には記載されていない。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、界磁電流による界磁磁束とは反対方向の磁束が発生するようにｄ軸電流を出力する回転電機の制御装置において、ｄ軸電流を流すことで生じる不都合を解消することを主たる目的とする。

本発明は、界磁巻線（１２）を有する回転子（１１）と、電機子巻線（１４）を有する固定子（１３）と、を備える回転電機（１０）に適用され、前記界磁巻線に供給される界磁電流、及び、前記電機子巻線に供給される電機子電流を制御する回転電機の制御装置（４０）であって、前記電機子巻線に流れる電流をｄｑ軸座標系上においてｄ軸電流及びｑ軸電流の組から成る電流ベクトルで表す場合に、前記回転電機に対するトルク指令値の増加に伴う前記界磁電流の増加の開始後であることを条件として、前記界磁電流による界磁磁束とは反対方向の磁束が発生する向きで前記ｄ軸電流を増加させ、その後、前記ｄ軸電流を所定時間にわたって徐々に減少させることを特徴とする。

上記構成によれば、ｄ軸電流によって界磁電流の応答性が向上される。さらに、界磁電流の増加の開始後にｄ軸電流を出力し始めることで、ｄ軸電流の増加分の全てが界磁巻線における誘導電流に寄与することになる。さらに、ｄ軸電流を増加させた後にｄ軸電流を減少させることで、電力損失を低減する。ここで、ｄ軸電流を減少させると、誘導電流によって界磁電流が減少する。この界磁電流の減少により、界磁電流の応答性が低下することが懸念される。そこで、ｄ軸電流を徐々に減少させることで、誘導電流による界磁電流の減少を抑制し、界磁電流の応答性の低下を抑制することができる。このように、本発明の構成によれば、ｄ軸電流を流すことで生じる不都合を解消することができる。

本実施形態の電気的構成図。 界磁電流の遅れを表す図。 ｄｑ軸モデルで表した回転電機のモデル図。 本実施形態の機能ブロック図。 界磁電流の時間変化を表すタイミングチャート。 出力トルクの時間変化を表すタイミングチャート。 異なるトルク指令値における出力トルクの時間変化を表すタイミングチャート。

以下、本発明にかかる制御装置を車載主機としてエンジンを備える車両に適用した第１の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。

図１に示すように、回転電機１０は、多相巻線を有する巻線界磁型回転電機であり、具体的には、３相巻線を有する巻線界磁型同期回転電機である。本実施形態では、回転電機１０として、スタータ及びオルタネータ（発電機）の機能を統合したＩＳＧ（Integrated Starter Generator）を想定している。特に本実施形態では、エンジンの初回の始動に加えて、所定の自動停止条件が成立する場合にエンジンを自動停止させ、その後、所定の再始動条件が成立する場合にエンジンを自動的に再始動させるアイドリングストップ機能を実行する場合にも、回転電機１０がスタータとして機能する。

回転電機１０を構成するロータ１１（回転子）は、界磁巻線１２を備え、また、エンジンのクランク軸と動力伝達が可能とされている。本実施形態において、ロータ１１は、ベルトを介してクランク軸に連結（より具体的には直結）されている。回転電機１０のステータ１３（固定子）には、電機子巻線１４が巻回されている。電機子巻線１４は、異なる中性点を有する３相巻線からなる。

回転電機１０の電機子巻線１４には、インバータ２０が接続されている。インバータ２０には、直流電源２１が接続されている。インバータ２０は、Ｕ，Ｖ，Ｗ相高電位側スイッチＳＵｐ，ＳＶｐ，ＳＷｐと、Ｕ，Ｖ，Ｗ相低電位側スイッチＳＵｎ，ＳＶｎ，ＳＷｎとの直列接続体を３組備えている。Ｕ，Ｖ，Ｗ相における上記直列接続体の接続点は、電機子巻線１４のＵ，Ｖ，Ｗ相の端子に接続されている。

本実施形態では、各スイッチＳＵｐ〜ＳＷｎとして、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴを用いている。そして、各スイッチＳＵｐ〜ＳＷｎにはそれぞれ、還流ダイオードＤＵｐ〜ＤＷｎが並列に接続されている。なお、各還流ダイオードＤＵｐ〜ＤＷｎは、各スイッチＳＵｐ〜ＳＷｎのボディーダイオードであってもよい。また、各スイッチＳＵｐ〜ＳＷｎとしては、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴに限らず、例えばＩＧＢＴであってもよい。

インバータ２０の高電位側の端子（各高電位側スイッチのドレイン側の端子）には、直流電源２１の正極端子が接続されている。低電位側の端子（各低電位側スイッチのソース側の端子）には、直流電源２１の負極端子が接続されている。

界磁巻線１２には、界磁電流出力部２２によって直流電圧が印加可能とされている。界磁電流出力部２２は、直流電源２１から供給される電力を用いて、界磁巻線１２に印加する界磁電圧Ｖｆを調整することにより、界磁巻線１２に流れる界磁電流Ｉｆを制御する。このように、電機子巻線１４及び界磁巻線１２は共通の直流電源２１から電力を供給される。

制御装置４０は、界磁電流検出部３０から界磁電流Ｉｆの検出値を取得する。そして、制御装置４０は、界磁電流Ｉｆをその指令値Ｉｆ＊にフィードバック制御するための操作量として、界磁巻線１２に印加する界磁電圧Ｖｆの指令値である界磁電圧指令値Ｖｆ＊を算出する。本実施形態では、界磁電流Ｉｆの実際値と界磁電流指令値Ｉｆ＊との偏差に基づく比例積分制御によって界磁電圧指令値Ｖｆ＊を算出する。

また、制御装置４０は、回転電機１０のトルク指令値Ｔ＊と回転角速度ωに基づき、ｄ軸電流Ｉｄの指令値であるｄ軸電流指令値Ｉｄ＊、及び、ｑ軸電流Ｉｑの指令値であるｑ軸電流指令値Ｉｑ＊を算出する。ここで、ｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑは、ｄｑ軸座標系上におけるｄ軸電流及びｑ軸電流の組から成る電流ベクトルの要素である。

制御装置４０は、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊、及び、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊に基づき、操作信号ｇＵｐ〜ｇＷｎを生成する。より具体的には、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊、及び、相電流検出部３１から取得した相電流ＩＶ，ＩＷの検出値に基づいて、各相の指令電圧ＶＵ＊，ＶＶ＊，ＶＷ＊を算出する。そして、指令電圧ＶＵ＊，ＶＶ＊，ＶＷ＊と、キャリア信号ｔｐ（例えば三角波信号）との大小比較に基づくＰＷＭ処理によって操作信号ｇＵｐ〜ｇＷｎ生成する。

そして、制御装置４０は、生成された操作信号ｇＵｐ〜ｇＷｎをインバータ２０に出力する。これにより、電機子巻線１４のＵ，Ｖ、Ｗ相には、電気角で互いに位相が１２０度ずれた正弦波状の電圧が印加され、電気角で互いに位相が１２０度ずれた正弦波状の電流が流れることとなる。

ここで、界磁巻線型の回転電機１０の出力トルクＴは、
Ｔ＝Ｐｎ｛φａ・Ｉｑ＋（Ｌｄ−Ｌｑ）Ｉｄ・Ｉｑ｝
と表すことができる。Ｐｎはロータ１１の極対数、φａは界磁磁束、Ｉｑはｑ軸電流、Ｌｄはｄ軸インダクタンス、Ｌｑはｑ軸インダクタンスである。

界磁巻線型の回転電機１０は、ＳＰＭモータ（SPM: Surface Permanent Magnet）と同様に、ｄ軸インダクタンスＬｄの大きさとｑ軸インダクタンスＬｑの大きさは等しいと見なすことができる。このため、出力トルクＴは、
Ｔ＝Ｐｎ・φａ・Ｉｑ
と表すことができる。

界磁巻線型の回転電機１０において、φａ＝Ｌｆ・Ｉｆであるため、出力トルクＴは、
Ｔ＝Ｐｎ・Ｌｆ・Ｉｆ・Ｉｑ
と表すことができる。ここで、Ｌｆは界磁インダクタンス、Ｉｆは界磁電流である。つまり、回転電機１０は、界磁電流Ｉｆ及びｑ軸電流Ｉｑを適切に調整することで、出力トルクＴを制御することができる。

図２に界磁電流Ｉｆの出力値を指令する界磁電流指令値Ｉｆ＊と、界磁電流Ｉｆの実際値との関係を示す。時刻Ｔ１において、トルク指令値Ｔ＊が増加することで、界磁電流指令値Ｉｆ＊がステップ関数的に増加する。トルク指令値Ｔ＊は、エンジンの再始動時や、エンジン駆動の補助時において増加する。ここで、界磁巻線１２の自己インダクタンスＬｆは、電機子巻線１４のインダクタンスＬｄ，Ｌｑに比べて大きく、界磁巻線１２の時定数は大きくなる。このため、界磁電流Ｉｆが界磁電流指令値Ｉｆ＊に達する時刻Ｔ２までに遅れ時間が生じる。これにより、トルク応答性が悪化するという問題がある。

そこで、本実施形態の構成では、ｄ軸電流Ｉｄを時間変化させることで、ｄ軸インダクタンスＬｄによって生じるｄ軸磁束φｄを変化させる。そして、ｄ軸磁束φｄの変化によって、界磁巻線１２に電磁誘導を生じさせることで、界磁電流Ｉｆと同じ向きに誘導電流ΔＩｆを流す構成とする。

図３に回転電機１０をｄｑ軸モデルで表した図を示す。界磁巻線１２の自己インダクタンスＬｆによる界磁磁束φａと、ｄ軸インダクタンスＬｄによるｄ軸磁束φｄとは、対向して生じる。

ｄ軸電流Ｉｄが変化する場合に、ｄ軸インダクタンスＬｄに生じるｄ軸磁束φｄの時間変化量Ｄ（φｄ）は、
Ｄ（φｄ）＝Ｄ（Ｌｄ・Ｉｄ）＝Ｌｄ・Ｄ（Ｉｄ）
として表すことができる。ここで、Ｄは微分演算子（ｄ／ｄｔ）である。

さらに、界磁巻線１２の自己インダクタンスＬｆと電機子巻線１４のｄ軸インダクタンスＬｄとの結合係数をｋとすると、ｄ軸磁束φｄの時間変化量Ｄ（φｄ）は、
Ｄ（φａ）＝ｋ・Ｄ（φｄ）
として表すことができる。

界磁巻線１２に生じる誘導電圧Ｖｍは、
Ｖｍ＝−Ｄ（φａ）＝−ｋ・Ｄ（φｄ）＝−ｋ・Ｌｄ・Ｄ（Ｉｄ）
と表すことができる。この誘導電圧Ｖｍによる誘導電流ΔＩｆは、
ΔＩｆ＝Ｖｍ／Ｚｆ＝−ｋ・Ｌｄ／Ｚｆ・Ｄ（Ｉｄ）
と表すことができる。

ここで、界磁電流Ｉｆと同じ向き（正の向き）の誘導電流ΔＩｆを発生させることで、界磁電流Ｉｆの時間遅れを補うことができる。界磁電流Ｉｆを正の値とするには、ｄ軸電流Ｉｄの微分値Ｄ（Ｉｄ）を負の値にすればよい。つまり、界磁電流Ｉｆによる界磁磁束φａとは反対方向のｄ軸磁束φｄが発生する向きでｄ軸電流Ｉｄを増加させることで、界磁電流Ｉｆを増加させることができる。ｄ軸電流Ｉｄを急峻に増加させることで、効率的に誘導電流ΔＩｆを発生させることができる。このため、本実施形態では、ｄ軸電流ｉｄを増加させ始める際に、界磁巻線１２による界磁磁束φａとは反対方向の磁束φｄが発生する向きでｄ軸電流Ｉｄをステップ関数状に増加させる構成とする。

また、ｄ軸電流Ｉｄは、出力トルクＴの発生に対する寄与が小さいため、ｄ軸電流Ｉｄを増加させ続けると、電力損失が大きくなる。そこで、本実施形態では、ｄ軸電流Ｉｄを増加させた後、ｄ軸電流Ｉｄを減少させる。ｄ軸電流Ｉｄの減少により、界磁電流Ｉｆと逆方向の誘導電流ΔＩｆが発生する。この界磁電流Ｉｆと逆方向の誘導電流ΔＩｆを抑制するために、ｄ軸電流Ｉｄを所定時間にわたって徐々に減少させる構成とする。

図４に本実施形態の制御装置４０の機能ブロック図を示す。基準値生成部４１は、ロータ１１の回転角速度ω、トルク指令値Ｔ＊、及び、界磁電流指令値Ｉｆ＊に基づいて、ベクトル制御におけるｄ軸電流基準値Ｉｄ＿ｂを生成する。

ステップ応答生成部４３は、界磁電流指令値Ｉｆ＊が増加したことを条件として、振幅λｄのステップ関数を出力する。振幅λｄは０以下の値である。ステップ応答生成部４３の出力はハイパスフィルタ４４に入力される。ハイパスフィルタ４４の伝達関数は、τｓ／（１＋τｓ）である。ハイパスフィルタ４４にステップ関数が入力されると、急峻に立ち上がった後、時定数をτとする指数関数状に減衰する信号が出力される。ハイパスフィルタ４４の時定数τは、界磁巻線１２の時定数より大きく設定されている。

加算部４５は、基準値生成部４１から出力されるｄ軸電流基準値Ｉｄ＿ｂと、ハイパスフィルタ４４から出力されるｄ軸電流Ｉｄの補正値とを加算し、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊として出力する。ＰＩ演算部４２は、加算部４５から出力されるｄ軸電流指令値Ｉｄ＊と、ｄ軸電流Ｉｄの検出値との偏差に基づくＰＩ演算を実施する。

ＰＩ演算部４２から出力されるｄ軸電圧の目標値Ｖｄ＊は、ｑ軸電圧の目標値Ｖｑ＊とともに、座標変換器（図示略）によって、ｄｑ軸座標系からＵＶＷ座標系に変換される。そして、ＰＷＭ変換器（図示略）により、各相の目標電圧Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊に基づいて、各スイッチＳＵｐ〜ＳＷｎのデューティが設定される。

図５として、ステップ関数の振幅λｄを異なる値に設定した場合における界磁電流Ｉｆの応答性を表すタイミングチャートを示す。ステップ関数の振幅λｄは、それぞれ、条件Ａ：０Ａ（破線）、条件Ｂ：−５０Ａ（実線）、条件Ｃ：−１００Ａ（一点鎖線）と設定されている。条件Ａは、ｄ軸電流Ｉｄによる界磁巻線１２の電磁誘導を行わない従来の制御に相当する。なお、回転電機１０の回転速度は一定（１００ｒｐｍ）に保たれている。

時刻Ｔ１０において、トルク指令値Ｔ＊の変化に応じて、界磁電流指令値Ｉｆ＊が、１Ａから４．５Ａとされる。時刻Ｔ１０の後、トルク指令値Ｔ＊の増加に基づいて、ｄ軸電流基準値Ｉｄ＿ｂが−１０Ａとされる。更に、ステップ関数が加算されることで、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊が、条件Ｂでは−６０Ａとされ、条件Ｃでは−１１０Ａとされる。

条件Ｂ，Ｃでは、ｄ軸電流Ｉｄの急峻な立ち上がりにより、誘導電流ΔＩｆが発生し、界磁電流Ｉｆが急峻に立ち上がる。その後、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊は減少する。これにより、ｄ軸電流Ｉｄによる誘導電流ΔＩｆは、界磁電流Ｉｆと逆方向に発生する。しかし、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊は指数関数状に減衰するため、ｄ軸電流Ｉｄの急峻な立ち上がりにより発生した誘導電流ΔＩｆによる界磁電流Ｉｆの増加に比べて、界磁電流Ｉｆの減少の影響を抑制することができる。

条件Ｂ，Ｃにおける波形の比較により、ステップ関数の振幅λｄを大きく設定するほど、界磁電流Ｉｆの応答性が向上することを示している。なお、ステップ関数の振幅λｄを大きく設定するほど、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊の減少速度が大きくなり、界磁電流Ｉｆと逆向き（負の向き）の誘導電流ΔＩｆが大きくなる。その結果、時刻Ｔ１０から時間が経過した時刻Ｔ１１以降において、条件Ｃにおける界磁電流Ｉｆが、条件Ｂにおける界磁電流Ｉｆよりもわずかに小さくなっている。

図６として、ｄ軸電流Ｉｄによる電磁誘導を実施する場合（実線）と、実施しない場合（破線）の出力トルクＴの変化を表すタイミングチャートを示す。図６におけるステップ関数の振幅λｄは、−１００Ａである。

図６（ａ）に示す時刻Ｔ２０において、トルク指令値Ｔ＊が２Ｎｍから１０Ｎｍに増加する。トルク指令値Ｔ＊の増加に応じて、界磁電流指令値Ｉｆ＊が増加する。界磁電流指令値Ｉｆ＊の増加に伴う界磁電流Ｉｆの増加後にｄ軸電流Ｉｄが流れることで誘導電流ΔＩｆが発生する。これにより、ｄ軸電流Ｉｄによる電磁誘導を実施しない場合に比べて、ｄ軸電流Ｉｄによる電磁誘導を実施した場合、急峻に界磁電流Ｉｆが立ち上がる。

界磁電流Ｉｆが急峻に立ち上がることで、出力トルクＴの応答性が向上する。具体的には、出力トルクＴが９Ｎｍ（トルク指令値Ｔ＊の９０％）に達するまでの時間を、ｄ軸電流Ｉｄによる電磁誘導を実施した場合とｄ軸電流Ｉｄによる電磁誘導を実施しない場合とで比較すると、図６（ｂ）に示すように、立ち上がり時間を半減させることが可能となっている。

図７として、異なるトルク指令値Ｔ＊における出力トルクＴの変化を表すタイミングチャートを示す。図７（ａ）では、トルク指令値Ｔ＊を２Ｎｍから２０Ｎｍに、図７（ｂ）では、トルク指令値Ｔ＊を２Ｎｍから２５Ｎｍに、図７（ｃ）では、トルク指令値Ｔ＊を２Ｎｍから３０Ｎｍにそれぞれ増加させている。

図７（ａ）に示す条件下では、出力トルクＴがトルク指令値Ｔ＊の９０％（１８Ｎｍ）に達するまでの時間が、約７０％に短縮されている。図７（ｂ）に示す条件下では、出力トルクＴがトルク指令値Ｔ＊の９０％（２２．５Ｎｍ）に達するまでの時間が、約８０％に短縮されている。図７（ｃ）に示す状況下では、出力トルクＴがトルク指令値Ｔ＊の９０％（２８Ｎｍ）に達するまでの時間が、約８５％に短縮されている。トルク指令値Ｔ＊が増加した場合であっても、本実施形態の構成によりトルク応答性が向上している。

以下、本実施形態の効果を述べる。

界磁電流Ｉｆの増加時において、界磁電流Ｉｆによる界磁磁束φａとは反対の方向のｄ軸磁束φｄが発生する向きでｄ軸電流Ｉｄを増加させることで、界磁電流Ｉｆと同じ向きの誘導電流ΔＩｆを生じさせる。この誘導電流ΔＩｆによって、界磁電流Ｉｆの応答性を向上させることができる。さらに、界磁電流Ｉｆの増加の開始後にｄ軸電流Ｉｄを出力し始めることで、ｄ軸電流Ｉｄの増加分の全てが界磁電流Ｉｆの立ち上がりに寄与することになる。

ここで、ｄ軸電流Ｉｄは、回転電機１０の出力トルクＴへの寄与が小さいため、流し続けると電力損失が生じる。そこで、ｄ軸電流Ｉｄを増加させた後に減少させることで、電力損失を低減することができる。ｄ軸電流Ｉｄを増加させた後で、ｄ軸電流Ｉｄを減少させると、誘導電流ΔＩｆによって界磁電流Ｉｆが減少する。この界磁電流Ｉｆの減少により、界磁電流Ｉｆの応答性が低下することが懸念される。そこで、ｄ軸電流Ｉｄを徐々に減少させることで、誘導電流ΔＩｆによる界磁電流Ｉｆの減少を抑制し、界磁電流Ｉｆの応答性の低下を抑制することができる。

ｄ軸電流Ｉｄをステップ関数状に増加させることで、界磁巻線１２に対して効果的に誘導電流ΔＩｆを発生させることができる。さらに、ｄ軸電流Ｉｄを指数関数状に減衰させることで、ｄ軸電流Ｉｄの大きさが減少することに伴う界磁電流Ｉｆの減少を抑制することができる。

具体的には、ステップ関数状の信号を生成し、その信号に対してハイパスフィルタ４４を適用した値を、ｄ軸電流基準値Ｉｄ＿ｂに加算することでｄ軸電流指令値Ｉｄ＊を算出する構成とした。このような構成とすることで、ｄ軸電流Ｉｄをステップ関数状に急激に増加させた直後にｄ軸電流Ｉｄが指数関数状に減衰することになり、出力トルクＴへの寄与が少ない無駄な電流を抑制することができる。

また、界磁巻線１２の時定数より長い時間をかけてｄ軸電流Ｉｄを徐々に減少させる構成とした。このような構成にすることで、界磁電流Ｉｆが増加して目標値に近づくのを阻害することなく、ｄ軸電流Ｉｄを減少させることができる。

本実施形態において、界磁巻線１２は界磁電流出力部２２を介して、電機子巻線１４はインバータ２０を介して、共通の直流電源２１から電力を供給されている。このため、大きなｄ軸電流Ｉｄを流すことで、直流電源２１に電圧降下が生じ、インバータ２０の出力が低下することが懸念される。そこで、ｄ軸電流Ｉｄを増加させた後にｄ軸電流Ｉｄを減少させることで、ｄ軸電流Ｉｄの過度の増加によって直流電源２１に電圧降下が生じ、電圧降下によって界磁電流Ｉｆが減少し、かえって界磁電流Ｉｆの応答性が低下することを抑制できる。

（他の実施形態）
・図７に示すように、ステップ関数の振幅λｄを一定とすると、トルク指令値Ｔ＊、即ち、界磁電流指令値Ｉｆ＊が大きくなるほど応答速度向上の効果が小さくなる。また、図５に示すように、ステップ関数の振幅λｄを大きくすると、より大きい誘導電流ΔＩｆが流れ、界磁電流Ｉｆの応答性向上の効果が大きくなる。また、界磁電流Ｉｆと電機子電流Ｉｄ，Ｉｑとを同じ直流電源２１から生成する構成では、過度にｄ軸電流Ｉｄの大きさを大きくすると、電機子電流Ｉｄ，Ｉｑによる電圧降下により界磁電流Ｉｆが小さくなり、かえって界磁電流Ｉｆの応答性が低くなることが懸念される。

そこで、変形例におけるステップ応答生成部４２（図４）は、界磁電流指令値Ｉｆ＊の大きさに基づいて、ｄ軸電流Ｉｄの増加量を調整する構成とする。例えば、電機子電流Ｉｄ，Ｉｑによる電圧降下の影響が小さい領域では、界磁電流指令値Ｉｆ＊が大きいほど、ｄ軸電流Ｉｄの増加量を大きくする。具体的には、ステップ関数の振幅λｄを調整する。これにより、界磁電流Ｉｆの大きさが変化した場合に、好適に界磁電流Ｉｆの応答性を向上させることが可能になる。

・上記実施形態では、ｄ軸電流Ｉｄをステップ関数状に増加させる構成としたが、これを変更してもよい。例えば、ｎ次関数状に増加させる構成としてもよいし（ｎは１以上の整数）、指数関数状に増加させる構成としてもよい。

・上記実施形態では、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊の大きさを増加させた直後にｄ軸電流指令値Ｉｄ＊の大きさを減少させる構成としたが、これを変更し、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊の大きさの増加後、所定時間にわたって、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊を一定に保つ構成としてもよい。また、上記実施形態では、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊の大きさを増加させた後に、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊の大きさを指数関数状に減衰させる構成としたが、これを変更してもよい。例えば、１次関数状に減少させる構成としてもよい。

・上記実施形態では、界磁電流Ｉｆを供給する電源と電機子電流Ｉｄ，Ｉｑを供給する電源として、共通の直流電源２１を用いる構成としたが、これを変更し、異なる電源から界磁巻線１２と電機子巻線１４に電力を供給する構成としてもよい。

・ハイパスフィルタ４４の時定数τは、界磁巻線１２の時定数より小さいものであってもよい。

１０…回転電機、１１…ロータ（回転子）、１２…界磁巻線、１３…ステータ（固定子）、１４…電機子巻線、４０…制御装置。

Claims (7)

1. 界磁巻線（１２）を有する回転子（１１）と、電機子巻線（１４）を有する固定子（１３）と、を備える回転電機（１０）に適用され、
   前記界磁巻線に供給される界磁電流、及び、前記電機子巻線に供給される電機子電流を制御する回転電機の制御装置（４０）であって、
   前記電機子巻線に流れる電流をｄｑ軸座標系上においてｄ軸電流及びｑ軸電流の組から成る電流ベクトルで表す場合に、前記回転電機に対するトルク指令値の増加に伴う前記界磁電流の増加の開始後であることを条件として、前記界磁電流による界磁磁束とは反対方向の磁束が発生する向きで前記ｄ軸電流を増加させ、その後、前記ｄ軸電流を所定時間にわたって徐々に減少させることを特徴とする制御装置。
2. 前記制御装置は、前記ｄ軸電流を前記所定時間にわたって徐々に減少させる際に、前記ｄ軸電流を指数関数状に減衰させることを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
3. 前記制御装置は、前記ｄ軸電流を増加させ始める際に、前記界磁巻線による界磁磁束とは反対方向の磁束が発生する向きで前記ｄ軸電流をステップ関数状に増加させることを特徴とする請求項１又は２に記載の制御装置。
4. 前記制御装置は、ステップ関数に前記所定時間を時定数とするハイパスフィルタ（４４）を適用した値を前記ｄ軸電流の基準値に加算することで、前記ｄ軸電流の指令値を算出することを特徴とする請求項３に記載の制御装置。
5. 前記所定時間を前記界磁巻線の時定数より長く設定することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の制御装置。
6. 前記界磁巻線及び前記電機子巻線は、共通の直流電源（２１）から電力を供給されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の制御装置。
7. 前記界磁電流の指令値の大きさに基づいて、前記ｄ軸電流の増加量を調整することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の制御装置。

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