JP4670746B2 - 発電機の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、ベクトル制御する発電機の制御装置に関する。

モータの動作をベクトル制御するモータ制御装置として、下記数１及び数２に示す各電圧方程式のそれぞれの右辺の第１項について電流指令値と実際にモータに流れる実電流とを用いてＰＩ制御を実施することにより、下記数１及び数２のそれぞれの左辺の電圧指令値Ｖｄ、Ｖｑを求め、それら電圧指令値Ｖｄ、Ｖｑに基づいてモータを駆動させるためのインバータの各スイッチング素子をオン、オフさせるものがある。（例えば、特許文献１参照）

なお、Ｒは電気子巻き線抵抗、ｐは微分演算子、ωは角速度、Ｉｄはｄ軸電流、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、Ｋｅは誘起電圧定数を示している。

このようなモータ制御装置において、力行時の弱め界磁領域やインバータへの入力電圧を最大値以上利用する領域では、インバータの出力電圧に制限がかかってしまう。このときトルクを増やすために、上記数２の右辺の第１項、すなわち、ｑ軸の電流指令値を増加させて上記数２の左辺の電圧指令値Ｖｑを増加させると、相対的に上記数１の左辺の電圧指令値Ｖｄが減少しｄ軸に流れる電流が減少する。そのため、ｑ軸に流すことが可能な電流も減少してトルクに制限がかかりトルクを所望な値まで増やすことができなくなるおそれがある。

そこで、力行時の弱め界磁領域やインバータへの入力電圧を最大値以上利用する領域において電流指令値の設定時にトルクに制限がかかることを防ぐために、上記数１及び数２において、ｄ軸の電流指令値をｑ軸の電流指令値よりも優先して設定するモータ制御装置がある。（例えば、特許文献２参照）
特開２００３−８８１９３号公報 特開平９−７４８００号公報

モータを発電機として用いる場合（回生に用いる場合）、例えば自動車のエンジン駆動力からの発電や、回生ブレーキとして用いることを考えると、アクセル操作やギアチェンジ、または回生ブレーキのブレーキ力の変動によりトルク変動が起こる場合がある。このとき発電電圧（回生電圧）を安定させるように、ｄ軸、ｑ軸の電流指令値を設定する必要がある。

しかしながら、上述のように、ｄ軸の電流指令値を優先して設定するモータ制御装置では、回生時において電圧指令値Ｖｑが減少することで出力電圧が低下すると、相対的に電圧指令値Ｖｄも減少しインバータにかけられる電圧の制限値、すなわち、回生電圧の上限値が低下してしまう。そのため、上記モータ制御装置では、回生電圧の上限値が所定の電圧より低くなるおそれがある。たとえば回生電力でバッテリを充電する場合回生電圧の上限値がバッテリ電圧より低くなると回生時バッテリに充電が行えなくなる問題がある。また回生電力で他の機器を動作させる場合は、機器の動作が不安定になる。

そこで、本発明では、発電電圧を安定化することが可能な発電機の制御装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために本発明では、以下のような構成を採用した。
すなわち、本発明の発電機の制御装置は、入力される要求値に基づいて電流指令値を設定する電流指令値設定手段と、上記電流指令値に応じて電圧指令値を設定する電圧指令値設定手段と、上記電圧指令値に応じて発電機を制御させるためのインバータの各スイッチング素子のオン、オフを制御するスイッチング制御手段とを備える。上記電流指令値設定手段は、少なくともトルク変動時に発電電圧を上昇させる際に、ｄ軸の電流指令値よりｑ軸の電流指令値を優先して設定する。

これにより、発電電圧を上昇させる際にその発電電圧を先に上昇させてからｄ軸の電流指令値を設定することができ発電電圧の上限値を低下させないようにすることができるので、発電電圧を安定化することができる。なお、本発明において発電機は、電動機（モータ）をも含む概念であり、発電電圧は回生電圧と解釈する事ができる。

また、電流指令値設定手段は、第１電流指令値設定手段と第２電流指令値設定手段とを備え、第１電流指令値設定手段は、上記要求値に対して第１電流指令値を設定し、第２電流指令値設定手段は、少なくとも発電電圧を上昇させる際に、ｄ軸よりｑ軸を優先して、ｑ軸の第１電流指令値に追従する様にｑ軸の電流指令値を設定するように構成してもよい。

また、第２電流指令値設定手段は、優先判断手段を備え、その優先判断手段は、第１電流指令値と前回の電流指令値とを比較した結果の増減からｑ軸を優先するか否かを判断するように構成してもよい。

また、第２電流指令値設定手段は、ｑ軸を優先する場合、ｑ軸の実電流値と前回のｑ軸の電流指令値に応じて、ｑ軸の第１電流指令値に近づくようにｑ軸の電流指令値を設定するように構成してもよい。

また、電流指令値設定手段は、ｑ軸を優先する場合、ｑ軸の実電流値と前回のｑ軸の電流指令値に応じて、変動値を決定し、前回のｑ軸の電流指令値に変動値を加えた値をｑ軸の電流指令値として設定するように構成してもよい。

また、電流指令値設定手段は、トルク変動時に発電電圧を下降させる際に、ｄ軸の電流指令値よりｑ軸の電流指令値を優先して設定するように構成してもよい。
これにより、発電電圧を下降させる際にその発電電圧を先に下降させてからｄ軸の電流指令値を設定することができ発電電圧の下限値を上昇させないようにすることができるので、発電電圧を安定化することができる。

また、電流指令値設定手段は、発電機の回転数が上昇した際に、ｑ軸の電流指令値よりｄ軸の電流指令値を優先して設定するように構成してもよい。
これにより、発電機の回転数が上昇しても発電電圧の上限値を先に設定することができるので、発電電圧を安定化することができる。

また、電流指令値設定手段は、発電機の回転数が減少した際に、ｑ軸の電流指令値よりｄ軸の電流指令値を優先して設定するように構成してもよい。
これにより、発電機の回転数が減少しても発電電圧の下限値を先に設定することができるので、発電電圧を安定化することができる。

また、電流指令値設定手段は、第１電流指令値設定手段と第２電流指令値設定手段とを備え、第１電流指令値設定手段は、上記要求値に対して第１電流指令値を設定し、第２電流指令値設定手段は、ｄ軸の電流指令値よりｑ軸の電流指令値を優先して設定する場合、ｑ軸の第１電流指令値に追従する様にｑ軸の電流指令値を設定し、前回のｄ軸の電流指令値をｄ軸の電流指令値として設定するように構成してもよい。

ｑ軸の電流指令値を優先して設定する場合に、ｄ軸の電流指令値を変更しないことで、確実に発電電圧を安定化することができる。
また、電流指令値設定手段は、第１電流指令値設定手段と第２電流指令値設定手段とを備え、第１電流指令値設定手段は、上記要求値に対して第１電流指令値を設定し、第２電流指令値設定手段は、ｄ軸の電流指令値を優先して設定する場合、ｄ軸の第１電流指令値に追従する様にｄ軸の電流指令値を設定し、前回のｑ軸の電流指令値をｑ軸の電流指令値として設定するように構成してもよい。

ｄ軸の電流指令値を優先して設定する場合に、ｑ軸の電流指令値を変更しないことで、確実に発電電圧を安定化することができる。

本発明によれば、発電電圧を安定化させることができる。

以下、本発明の実施形態を図面を用いて説明する。
本発明では発電機の制御を、モータ回生時の回生制御として説明する。すなわちモータは発電機であり、回生電圧は発電電圧である。図１は、本発明の実施形態のモータ制御装置を示す図である。

図１に示すモータ制御装置１は、ロータ電気角計算部２と、回転速度計算部３と、角速度計算部４と、３相／２相変換部５と、減算部６と、ＰＩ制御部７と、マップ８（第１電流指令値設定手段）と、電流指令値設定部９（第２電流指令値設定手段）と、インバータ制御部１０とを備えて構成されている。なお、特許請求の範囲に記載される電流指令値設定手段は、例えば、マップ８及び電流指令値設定部９により構成されるものとする。

上記ロータ電気角計算部２は、モータ１１に設けられる電気角検出部１２から出力される信号に基づいてモータ１１のある位置（例えば、Ｕ相軸）を基準とするロータの電気角θを計算する。なお、上記電気角検出部１２は、例えば、レゾルバやロータリーエンコーダなどが考えられる。モータ１１はＰＭモータ（Ｐｅｒｍａｎｅｔ Ｍａｇｎｅｔ Ｍｏｔｏｒ）などが考えられる。

上記回転速度計算部３は、上記電気角θとロータの回転時間に基づいてモータ１１のロータの回転速度Ｖ（ｒ／ｍｉｎ）を計算する。
上記角速度計算部４は、上記回転速度Ｖに基づいて角速度ω（ｒａｄ／ｓ）を計算する。

上記３相／２相変換部５は、モータ１１とモータ１１を駆動するためのインバータ１３との間に設けられる電流検出部１４から出力されるＵ相電流Ｉｕ及びＷ相電流Ｉｗから、電気角θに基づいて、モータ１１の各相に流れるＵ相電流Ｉｕ、Ｖ相電流Ｉｖ、及びＷ相電流Ｉｗをモータ１１のｄ軸方向に流れる実電流Ｉｄ１及びモータ１１のｑ軸方向に流れる実電流Ｉｑ１に変換する。なお、上記電流検出部１４は、例えば、ホール素子などが考えられる。

上記減算部６は、インバータ１３とバッテリ１５との間に設けられる電圧検出部１６により検出される電圧Ｖｄｃ１と、外部から入力される要求値Ｖｄｃ２との差分値Ｖｄｃ３を計算する。なお、上記電圧検出部１６は、例えば、シャント抵抗などが考えられる。

上記ＰＩ制御部７は、上記差分値Ｖｄｃ３に対してＰＩ制御を実施しトルク指令値Ｔを出力する。
上記マップ８は、入力されるトルク指令値Ｔ、要求値Ｖｄｃ２、及び回転速度Ｖに対応するマップ指令値Ｉｄ２（ｄ軸の第１電流指令値）、マップ指令値Ｉｑ２（ｑ軸の第１電流指令値）、及び弱め界磁電流指令値Ｉｄ３（トルクがゼロのときのｄ軸の電流指令値）を出力する。

上記電流指令値設定部９は、実電流Ｉｄ１、実電流Ｉｑ１、マップ指令値Ｉｄ２、マップ指令値Ｉｑ２、及び弱め界磁電流指令値Ｉｄ３に基づいて、電流指令値Ｉｄ４及び電流指令値Ｉｑ４を設定する。

上記インバータ制御部１０は、電圧指令値設定部１７（電圧指令値設定手段）と、ＰＷＭ制御部１８（スイッチング制御手段）とを備えて構成されている。
上記電圧指令値設定部１７は、実電流Ｉｄ１、実電流Ｉｑ１、電流指令値Ｉｄ４、電流指令値Ｉｑ４、及び角速度ωに基づいて、電圧指令値Ｖｄ及び電圧指令値Ｖｑを設定する。

例えば、電圧指令値設定部１７は、実電流Ｉｄ１と電流指令値Ｉｄ４との差分値にＰＩ制御演算のｐ（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ）項の定数Ｋｐを乗算した値と、実電流Ｉｄ１と電流指令値Ｉｄ４との差分値にＰＩ制御演算のＩ（Ｉｎｔｅｇｒａｌ）項の定数Ｋｉを乗算した値とを加算することにより上記数１の右辺の第１項に相当する値を求め、その値から上記数１の右辺の第２項のωＬｑＩｑを減算して電圧指令値Ｖｄを設定する。

また、例えば、電圧指令値設定部１７は、実電流Ｉｑ１と電流指令値Ｉｑ４との差分値に定数Ｋｐを乗算した値と、実電流Ｉｑ１と電流指令値Ｉｑ４との差分値に定数Ｋｉを乗算した値とを加算することにより上記数２の右辺の第１項に相当する値を求め、その値に上記数２の右辺の第２項のωＬｄＩｄ及び第３項のωＫｅを加算して電圧指令値Ｖｑを設定する。

上記ＰＷＭ制御部１８は、電気角θ、電圧指令値Ｖｄ、及び電圧指令値Ｖｑに基づいて、インバータ１３の各スイッチング素子（例えば、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Gａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）など）をそれぞれＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御によりオン、オフさせるための駆動信号Ｓ１〜Ｓ６を出力する。

例えば、ＰＷＭ制御部１８は、電気角θとｔａｎ^-1（電圧指令値Ｖｑ／電圧指令値Ｖｄ）とを加算することによりモータ１１のある位置（例えば、Ｕ相軸）を基準とするロータの制御位相を求め、その制御位相に対応するＰＷＭ制御用の基本波と基準波とを比較して駆動信号Ｓ１〜Ｓ６を出力する。

なお、インバータ制御部１０は、ＰＷＭ制御以外の制御（例えば、過変調制御や１８０度矩形波制御など）によりインバータ１３の各スイッチング素子をオン、オフさせてもよい。

図２は、電流指令値設定部９を示す図である。
図２に示す電流指令値設定部９は、減算部１９、２０と、Ｉｄ変動値決定部２１と、Ｉｑ変動値決定部２２と、減算部２３、２４と、優先フラグ判断部２５（優先判断手段）と、新電流指令値決定部２６と、指令値格納部２７、２８とを備えて構成されている。

上記減算部１９は、実電流Ｉｄ１と前回電流指令値Ｉｄ５（前回のｄ軸の電流指令値）との差分値ΔＩｄ１を計算する。
上記減算部２０は、実電流Ｉｑ１と前回電流指令値Ｉｑ５（前回のｑ軸の電流指令値）との差分値ΔＩｑ１を計算する。

上記Ｉｄ変動値決定部２１は、上記差分値ΔＩｄ１に基づいて、電流指令値Ｉｄ４の変動値Ｉｄ６を決定する。なお、変動値Ｉｄ６の大きさは任意に設定可能とする。例えば、差分値ΔＩｄ１が０〜３Ａのとき変動値Ｉｄ６を１Ａとし、差分値ΔＩｄ１が４〜６Ａのとき変動値Ｉｄ６を２Ａとなるように変動値Ｉｄ６を設定してもよい。

上記Ｉｑ変動値決定部２２は、上記差分値ΔＩｑ１に基づいて、電流指令値Ｉｑ４の変動値Ｉｑ６を決定する。なお、変動値Ｉｑ６の大きさは予め設定される上限値以下において任意に設定可能とする。このように、変動値Ｉｑ６の大きさに上限値を設けることにより、電流指令値Ｉｑ４の急変を防止される。その結果、電圧指令値設定部１７でＰＩ制御演算時にゲイン（上記Ｋｐ、Ｋｉなど）によりインバータ１３の出力電圧が飽和することを防止し、電流指令値Ｉｑ４に対して応答性のよいモータ動作制御を行うことができる。

上記減算部２３は、マップ指令値Ｉｄ２の絶対値から前回電流指令値Ｉｄ５の絶対値を減算した差分値ΔＩｄ２を計算する。
上記減算部２４は、マップ指令値Ｉｑ２の絶対値から前回電流指令値Ｉｑ５の絶対値を減算した差分値ΔＩｑ２を計算する。

上記優先フラグ判断部２５は、差分値ΔＩｄ２及び差分値ΔＩｑ２のそれぞれの符号に基づいて、優先フラグＦ１または優先フラグＦ２を出力する。
すなわち、優先フラグ判断部２５は、差分値ΔＩｄ２及び差分値ΔＩｑ２のそれぞれの符号が共にプラスまたはマイナスのとき、優先フラグＦ１を出力する。また、優先フラグ判断部２５は、差分値ΔＩｄ２の符号がプラスで、かつ、差分値ΔＩｑ２の符号がマイナスのとき、または、差分値ΔＩｄ２の符号がマイナスで、かつ、差分値ΔＩｑ２の符号がプラスのとき、優先フラグＦ２を出力する。

上記新電流指令値決定部２６は、弱め界磁電流Ｉｄ３、前回電流指令値Ｉｄ５、前回電流指令値Ｉｑ５、変動値Ｉｄ６、変動値Ｉｑ６、及び優先フラグＦ１またはＦ２に基づいて、ｄ軸の電流指令値Ｉｄ４及びｑ軸の電流指令値Ｉｑ４を決定する。

すなわち、新電流指令値決定部２６は、優先フラグＦ１が入力されると、電流指令値Ｉｑ４がマップ指令値Ｉｑ２に近づくように前回電流指令値Ｉｑ５と変動値Ｉｑ６とを加算した後、弱め界磁電流Ｉｄ３を下限値として電流指令値Ｉｄ４がマップ指令値Ｉｄ２に近づくように前回電流指令値Ｉｄ５と変動値Ｉｄ６とを加算する。

また、新電流指令値決定部２６は、優先フラグＦ２が入力されると、弱め界磁電流Ｉｄ３を下限値として電流指令値Ｉｄ４がマップ指令値Ｉｄ２に近づくように前回電流指令値Ｉｄ５と変動値Ｉｄ６とを加算した後、電流指令値Ｉｑ４がマップ指令値Ｉｑ２に近づくように前回電流指令値Ｉｑ５と変動値Ｉｑ６とを加算する。

なお、前回電流指令値Ｉｄ５と変動値Ｉｄ６とを加算する際、変動値Ｉｄ６の符号がプラスのとき電流指令値Ｉｄ４は前回設定時よりも増加し、変動値Ｉｄ６の符号がマイナスのとき電流指令値Ｉｄ４は前回設定時よりも減少する。

また、前回電流指令値Ｉｑ５と変動値Ｉｑ６とを加算する際、変動値Ｉｑ６の符号がプラスのとき電流指令値Ｉｑ４は前回設定時よりも増加し、変動値Ｉｑ６の符号がマイナスのとき電流指令値Ｉｑ４は前回設定時よりも減少する。

上記指令値格納部２７は、電流指令値Ｉｄ４を格納し、その格納した電流指令値Ｉｄ４を次回の電流指令値Ｉｄ４の設定時に前回電流指令値Ｉｄ５として出力する。
上記指令値格納部２８は、電流指令値Ｉｑ４を格納し、その格納した電流指令値Ｉｑ４を次回の電流指令値Ｉｑ４の設定時に前回電流指令値Ｉｑ５として出力する。

図３（ａ）は、回生時の電流指令値設定部９における電流指令値設定動作の一例を説明するための図であり、図３（ｂ）は、力行時の電流指令値設定部９における電流指令値設定動作の一例を説明するための図である。なお、図３（ａ）及び図３（ｂ）において、横軸は電流指令値Ｉｑ４、縦軸は電流指令値Ｉｄ４を示している。また、点Ａは前回設定時の電流指令値Ｉｄ４及び電流指令値Ｉｑ４（すなわち、前回電流指令値Ｉｄ５及び前回電流指令値Ｉｑ５）を示し、太い矢印のそれぞれの先端はマップ指令値Ｉｄ２、Ｉｑ２を示している。また、太い矢印のうち白抜きの矢印はトルクの変動方向、ハッチングの矢印はモータ１１の回転数の変動方向を示している。また、細い矢印は電流指令値Ｉｄ４、Ｉｑ４の設定順序を示している。また、電流指令値設定部９における指令値設定動作は、力行時及び回生時どちらも同じ動作とする。

（優先フラグ判断部２５から優先フラグＦ１が出力されたとき）
まず、電流指令値設定部９は、電流指令値Ｉｑ４がマップ指令値Ｉｑ２に等しくなるように前回電流指令値Ｉｑ５と変動値Ｉｑ６とを加算しその加算値を電流指令値Ｉｑ４として出力すると共に、前回電流指令値Ｉｄ５を電流指令値Ｉｄ４としてそのまま出力する。次に、電流指令値設定部９は、前回電流指令値Ｉｑ５を電流指令値Ｉｑ４としてそのまま出力すると共に、電流指令値Ｉｄ４がマップ指令値Ｉｄ２に等しくなるように前回電流指令値Ｉｄ５と変動値Ｉｄ６とを加算しその加算値を電流指令値Ｉｄ４として出力する。

すなわち、電流指令値設定部９は、図３（ａ）または図３（ｂ）に示す（１）方向に電流指令値Ｉｄ４及び電流指令値Ｉｑ４を変動させる場合（差分値ΔＩｄ２及び差分値ΔＩｑ２のそれぞれの符号が共にプラスの場合）、電流指令値Ｉｑ４を増やした後（１−１）、電流指令値Ｉｄ４を増やしている（１−２）。これにより、回生時はモータ１１のトルクが増加しつつ、電圧Ｖｄｃ（回生電圧）が上昇する。なお、ここで電流指令値を「増やす」「減らす」とは符号を変えずに電流量を増やす・減らす事であり、電流値の絶対値を増やす・減らすということである。（以下もおなじ）
また、電流指令値設定部９は、図３（ａ）または図３（ｂ）に示す（２）方向に電流指令値Ｉｄ４及び電流指令値Ｉｑ４を変動させる場合（差分値ΔＩｄ２及び差分値ΔＩｑ２のそれぞれの符号が共にマイナスの場合）、電流指令値Ｉｑ４を減らした後（２−１）、電流指令値Ｉｄ４を減らしている（２−２）。これにより、回生時はモータ１１のトルクが減少しつつ、電圧Ｖｄｃが下降する。

（優先フラグ判断部２５から優先フラグＦ２が出力されたとき）
まず、電流指令値設定部９は、電流指令値Ｉｄ４がマップ指令値Ｉｄ２に等しくなるように前回電流指令値Ｉｄ５と変動値Ｉｄ６とを加算しその加算値を電流指令値Ｉｄ４として出力すると共に、前回電流指令値Ｉｑ５を電流指令値Ｉｑ４としてそのまま出力する。次に、電流指令値設定部９は、前回電流指令値Ｉｄ５を電流指令値Ｉｄ４としてそのまま出力すると共に、電流指令値Ｉｑ４がマップ指令値Ｉｑ２に等しくなるように前回電流指令値Ｉｑ５と変動値Ｉｑ６とを加算しその加算値を電流指令値Ｉｑ４として出力する。

すなわち、電流指令値設定部９は、図３（ａ）または図３（ｂ）に示す（３）方向に電流指令値Ｉｄ４及び電流指令値Ｉｑ４を変動させる場合（差分値ΔＩｄ２の符号がプラス、差分値ΔＩｑ２の符号がマイナスの場合）、電流指令値Ｉｄ４を増やした後（３−１）、電流指令値Ｉｑ４を減らしている（３−２）。これにより、回生時はモータ１１の回転数が上昇しつつ、電圧Ｖｄｃが下降する。

また、電流指令値設定部９は、図３（ａ）または図３（ｂ）に示す（４）方向に電流指令値Ｉｄ４及び電流指令値Ｉｑ４を変動させる場合（差分値ΔＩｄ２の符号がマイナス、差分値ΔＩｑ２の符号がプラスの場合）、電流指令値Ｉｄ４を減らした後（４−１）電流指令値Ｉｑ４を増やしている（４−２）。これにより、回生時はモータ１１の回転数が減少しつつ、電圧Ｖｄｃが上昇する。

なお、上記電流指令値設定方法において、電流指令値Ｉｄ４、Ｉｑ４をマップ指令値Ｉｄ２、Ｉｑ２に近づけるための方法は、上記方法に限定されない。例えば、優先フラグＦ１が出力されたとき、電流指令値Ｉｑ４を常に優先して変動させながら電流指令値をマップ指令値に徐々に近づけていくようにしてもよい。この場合、電流指令値Ｉｑ４がマップ指令値Ｉｑ２に一致した後、電流指令値Ｉｄ４をマップ指令地Ｉｄ２に近づけていくことになる。

上述のように、本実施形態のモータ制御装置１は、回生時電圧Ｖｄｃを上昇させる際、電流指令値Ｉｄ４より電流指令値Ｉｑ４を優先して上昇させている。これにより、回生時電圧Ｖｄｃ１を上昇させる際にその電圧Ｖｄｃ１を先に上昇させてから電流指令値Ｉｄ４を設定することができ電圧Ｖｄｃ１の上限値を低下させないようにすることができるので、回生時において電圧Ｖｄｃ１を安定化することができる。

また、本実施形態のモータ制御装置１は、回生時電圧Ｖｄｃ１を下降させる際、電流指令値Ｉｄ４より電流指令値Ｉｑ４を優先して下降させている。これにより、回生時電圧Ｖｄｃ１を下降させる際にその電圧Ｖｄｃ１を先に下降させてから電流指令値Ｉｄ４を設定することができ電圧Ｖｄｃ１の下限値を上昇させないようにすることができるので、回生時において電圧Ｖｄｃ１を安定化することができる。

従って、本実施形態のモータ制御装置１は、回生時において、電流指令値Ｉｄ４より電流指令値Ｉｑ４を優先して設定することにより、電圧Ｖｄｃを指示どおり（バッテリ１５の電圧より高く、かつ、バッテリ１５の電圧に対してあまり高過ぎない適度な値）に安定して制御することができ回生時効率良くモータ１１を動作させることができる。

また、本実施形態のモータ制御装置１は、回生時モータ１１の回転数が上昇する際、電流指令値Ｉｄ４を増加させた後、電流指令値Ｉｑ４を減少させている。これにより、モータ１１の回転数が上昇しても電圧Ｖｄｃ１の上限値を先に設定することができるので、電圧Ｖｄｃがバッテリ１５の電圧より高くなり過ぎることを防止することができる。

また、本実施形態のモータ制御装置１は、回生時モータ１１の回転数が減少する際、電流指令値Ｉｄ４を減少させた後、電流指令値Ｉｑ４を増加させている。これにより、モータ１１の回転数が減少しても電圧Ｖｄｃ１の下限値を先に設定することができるので、電圧Ｖｄｃ１がバッテリ１５の電圧より低くなることを防止することができる。

また、本実施形態のモータ制御装置は、回生時（発電時）だけでなく、力行時も同じように制御が可能である。
また、本実施形態は力行および回生を行なうモータ制御について説明したが、モータを発電機としてのみ用いる場合に適用しても良い。

また、本実施形態は回生電圧をバッテリ１５の充電に用いたが、バッテリに変えて任意の機器を接続させても良い。この場合も機器へ供給する電圧が安定するので、機器の動作を安定させることが出来る。

また、本実施形態はＩｑ変動値決定部２２は、変動値Ｉｑ６の大きさは予め設定される上限値以内としたが、Ｉｄ変動値決定部２１についても同様に変動値Ｉｄ６の大きさを予め設定される上限値以内としても良い。この場合、電流指令値Ｉｄ４の急変が防止される。その結果、電圧指令値設定部１７のＰＩ制御演算時に出力電圧の飽和を防止することができる。

本発明の実施形態のモータ制御装置を示す図である。 電流指令値設定部を示す図である。 （ａ）は、回生時の電流指令値設定動作を説明するための図である。（ｂ）は、力行時の電流指令値設定動作を説明するための図である。

符号の説明

１ モータ制御装置
２ ロータ電気角計算部
３ 回転速度計算部
４ 角速度計算部
５ ３相／２相変換部
６ 減算部
７ ＰＩ制御部
８ マップ
９ 電流指令値設定部
１０ インバータ制御部
１１ モータ
１２ 電気角検出部
１３ インバータ
１４ 電流検出部
１５ バッテリ
１６ 電圧検出部
１７ 電圧指令値設定部
１８ ＰＷＭ制御部
１９ 減算部
２０ 減算部
２１ Ｉｄ変動値決定部
２２ Ｉｑ変動値決定部
２３ 減算部
２４ 減算部
２５ 優先フラグ判断部
２６ 新電流指令値決定部
２７ 指令値格納部
２８ 指令値格納部

Claims (10)

1. 入力される要求値に基づいて電流指令値を設定する電流指令値設定手段と、
   前記電流指令値に応じて電圧指令値を設定する電圧指令値設定手段と、
   前記電圧指令値に応じて発電機を制御させるためのインバータの各スイッチング素子のオン、オフを制御するスイッチング制御手段と、
   を備え、
   前記電流指令値設定手段は、少なくともトルク変動時に発電電圧を上昇させる際に、ｄ軸の電流指令値よりｑ軸の電流指令値を優先して設定する、
   ことを特徴とする発電機の制御装置。
2. 請求項１に記載の発電機の制御装置であって、
   前記電流指令値設定手段は、第１電流指令値設定手段と第２電流指令値設定手段とを備え、
   前記第１電流指令値設定手段は、前記要求値に対して第１電流指令値を設定し、
   前記第２電流指令値設定手段は、少なくとも発電電圧を上昇させる際に、ｄ軸よりｑ軸を優先して、ｑ軸の前記第１電流指令値に追従する様に前記ｑ軸の電流指令値を設定する、
   ことを特徴とする発電機の制御装置。
3. 請求項２に記載の発電機の制御装置であって、
   前記第２電流指令値設定手段は、優先判断手段を備え、
   前記優先判断手段は、前記第１電流指令値と前回の電流指令値とを比較した結果の増減からｑ軸を優先するか否かを判断する、
   ことを特徴とする発電機の制御装置。
4. 請求項２に記載の発電機の制御装置であって、
   前記第２電流指令値設定手段は、ｑ軸を優先する場合、ｑ軸の実電流値と前回のｑ軸の電流指令値に応じて、ｑ軸の前記第１電流指令値に近づけるように前記ｑ軸の電流指令値を設定する、
   ことを特徴とする発電機の制御装置。
5. 請求項１に記載の発電機の制御装置であって、
   前記電流指令値設定手段は、ｑ軸を優先する場合、ｑ軸の実電流値と前回のｑ軸の電流指令値に応じて、変動値を決定し、前記前回のｑ軸の電流指令値に前記変動値を加えた値を前記ｑ軸の電流指令値として設定する、
   ことを特徴とする発電機の制御装置。
6. 請求項１に記載の発電機の制御装置であって、
   前記電流指令値設定手段は、トルク変動時に発電電圧を下降させる際に、前記ｄ軸の電流指令値より前記ｑ軸の電流指令値を優先して設定する、
   ことを特徴とする発電機の制御装置。
7. 請求項１に記載の発電機の制御装置であって、
   前記電流指令値設定手段は、発電機の回転数が上昇した際に、前記ｑ軸の電流指令値より前記ｄ軸の電流指令値を優先して設定する、
   ことを特徴とする発電機の制御装置。
8. 請求項１に記載の発電機の制御装置であって、
   前記電流指令値設定手段は、発電機の回転数が減少した際に、前記ｑ軸の電流指令値より前記ｄ軸の電流指令値を優先して設定する、
   ことを特徴とする発電機の制御装置。
9. 請求項１に記載の発電機の制御装置であって、
   前記電流指令値設定手段は、第１電流指令値設定手段と第２電流指令値設定手段とを備え、
   前記第１電流指令値設定手段は、前記要求値に対して第１電流指令値を設定し、
   前記第２電流指令値設定手段は、前記ｄ軸の電流指令値より前記ｑ軸の電流指令値を優先して設定する場合、ｑ軸の前記第１電流指令値に追従する様に前記ｑ軸の電流指令値を設定し、前回のｄ軸の電流指令値を前記ｄ軸の電流指令値として設定する、
   ことを特徴とする発電機の制御装置。
10. 請求項１に記載の発電機の制御装置であって、
    前記電流指令値設定手段は、第１電流指令値設定手段と第２電流指令値設定手段とを備え、
    前記第１電流指令値設定手段は、前記要求値に対して第１電流指令値を設定し、
    前記第２電流指令値設定手段は、前記ｑ軸の電流指令値より前記ｄ軸の電流指令値を優先して設定する場合、ｄ軸の前記第１電流指令値に追従する様に前記ｄ軸の電流指令値を設定し、前回のｑ軸の電流指令値を前記ｑ軸の電流指令値として設定する、
    ことを特徴とする発電機の制御装置。

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