JP6657901B2 - Rotating machine control device - Google Patents

Description

本発明は、交流回転機の通電を制御する制御装置に関する。   The present invention relates to a control device for controlling the energization of an AC rotating machine.

従来、回転機の制御において、回転機のロータ位置（すなわち電気角）に同期した最適なパルス波形の出力電圧パターン（以下「パルスパターン」という）を変調率に基づいて設定し、当該パルスパターンに基づくゲート信号により電力変換器の複数のスイッチング素子を操作する技術が知られている。   2. Description of the Related Art Conventionally, in controlling a rotating machine, an output voltage pattern (hereinafter, referred to as a “pulse pattern”) having an optimal pulse waveform synchronized with a rotor position (that is, an electrical angle) of the rotating machine is set based on a modulation rate. Techniques are known for operating a plurality of switching elements of a power converter with a gate signal based on the gate signal.

また、特許文献１に開示された電力変換装置は、ＰＷＭ制御においてスイッチング素子の特性により決まる最小パルス幅を確保したスイッチングパターンを、パルス数別に変調率の大きさに応じて使用する。そして、パルス数が変化し、スイッチングパターンを切り替えるとき、電圧変動を抑制する切替移行期間を設け、当該切替移行期間において、最小パルス幅を確保するようにダミーパルスを発生させる。これにより、パルス数切替時における電流変動やトルク変動の低減を図っている。   Further, the power conversion device disclosed in Patent Document 1 uses a switching pattern in which a minimum pulse width determined by the characteristics of the switching element is ensured in the PWM control according to the modulation rate for each pulse number. When the number of pulses changes and the switching pattern is switched, a switching transition period for suppressing voltage fluctuation is provided, and a dummy pulse is generated in the switching transition period so as to secure a minimum pulse width. Thus, current fluctuation and torque fluctuation at the time of switching the number of pulses are reduced.

特開２０１４−１４３８３１号公報JP 2014-143831 A

特許文献１の従来技術では、ダミーパルスを発生させるための余分なパターンを生成する必要があり、メモリ負荷が増大する。また、パルス数が同じでも電圧変動が起こる場合があるが、その点に関して何ら言及されていない。
本発明は、このような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、パルスパターンの切替時における電力変動を適切に抑制する回転機の制御装置を提供することにある。 In the prior art of Patent Document 1, it is necessary to generate an extra pattern for generating a dummy pulse, and the memory load increases. In addition, even if the number of pulses is the same, voltage fluctuation may occur, but there is no mention in that respect.
The present invention has been made in view of such a point, and an object of the present invention is to provide a control device for a rotating machine that appropriately suppresses power fluctuation at the time of switching a pulse pattern.

本発明は、三相以上の多相の回転機（８０）に電力供給する電力変換器（６０）の複数のスイッチング素子（６１〜６６）に対し、回転機のロータ位置に応じてＯＮ／ＯＦＦ状態を規定するパルスパターンに基づくゲート信号を出力し、回転機の通電を制御する回転機の制御装置に係る発明である。
この回転機の制御装置は、変調率演算部（１５）及びパルスパターン設定部（２０）を備える。変調率演算部は、電源電圧及び電圧振幅に基づいて変調率を演算する。パルスパターン設定部は、変調率演算部が演算した変調率に応じてパルスパターンを設定する。 According to the present invention, a plurality of switching elements (61 to 66) of a power converter (60) for supplying power to a three-phase or more multi-phase rotating machine (80) are turned on / off according to the rotor position of the rotating machine. The present invention relates to a control device for a rotating machine that outputs a gate signal based on a pulse pattern that defines a state and controls energization of the rotating machine.
The control device for the rotating machine includes a modulation factor calculation unit (15) and a pulse pattern setting unit (20). The modulation factor calculator calculates a modulation factor based on the power supply voltage and the voltage amplitude. The pulse pattern setting unit sets a pulse pattern according to the modulation rate calculated by the modulation rate calculation unit.

パルスパターン設定部は、少なくともいずれかの相、好ましくは全ての相のパルスパターンの出力電圧がＯＮ状態又はＯＦＦ状態を継続しているロータ位置の範囲を「切替許可範囲」として設定し、変調率が変化したとき、切替許可範囲でパルスパターンを切り替える。   The pulse pattern setting unit sets a range of the rotor position where the output voltage of the pulse pattern of at least one of the phases, preferably all the phases continues to be in the ON state or the OFF state as a “switching permitted range”, and sets a modulation rate. Is changed, the pulse pattern is switched within the switching permission range.

例えば、切替前の出力電圧がＯＮ状態であり、切替後の出力電圧がＯＦＦ状態となるロータ位置でパルスパターンを切り替えると、切替前後で電圧変化が生じ、意図しないパルスが出力されるため、電力変動や回転機のトルク変動が発生するおそれがある。そこで、出力電圧が変化しない切替許可範囲でパルスパターンを切り替えることにより、電圧変化の発生を回避し、電力変動やトルク変動を抑制することができる。   For example, when the pulse pattern is switched at a rotor position where the output voltage before switching is in the ON state and the output voltage after switching is in the OFF state, a voltage change occurs before and after the switching, and an unintended pulse is output. Fluctuation and torque fluctuation of the rotating machine may occur. Therefore, by switching the pulse pattern within the switching permission range in which the output voltage does not change, it is possible to avoid the occurrence of a voltage change and suppress power fluctuation and torque fluctuation.

パルスパターン設定部は、変調率演算部において所定の演算周期で演算される変調率に対応する基本波電圧について、現在の変調率に対応する基本波電圧の振幅と、次回の変調率に対応する基本波電圧の振幅との比に基づき、現在の基本波電圧値と次回の基本波電圧値とが一致するロータ位置である「理想切替位置」を０［ｄｅｇ］及び１８０［ｄｅｇ］以外の位置となるように算出する。また、パルスパターン設定部は、現在の基本波電圧値と次回の基本波電圧値とが理想切替位置で一致するように位相ずれを算出し、次回のパルスパターンを現在のパルスパターンに対して位相ずれだけ進角又は遅角させる。
また、パルスパターン設定部は、理想切替位置が切替許可範囲内にある場合、理想切替位置でパルスパターンを切り替える。これにより、切替時に基本波電圧値を連続的に変化させることができる。一方、理想切替位置が切替許可範囲外にある場合、「切替許可範囲内で理想切替位置に最も近いロータ位置に修正した切替位置」でパルスパターンを切り替える。これにより、切替時に基本波電圧値を連続的に変化させることができる。
次回の変調率に対応する基本波電圧の振幅が現在の変調率に対応する基本波電圧の振幅より大きい（Ａ＜Ｂ）場合、０［ｄｅｇ］から１８０［ｄｅｇ］までの範囲における理想切替位置は、９０［ｄｅｇ］である。
次回の変調率に対応する基本波電圧の振幅が現在の変調率に対応する基本波電圧の振幅より小さい（Ａ＞Ｂ）場合、位相ずれをαと表すと、０［ｄｅｇ］から１８０［ｄｅｇ］までの範囲における理想切替位置は、（９０−α）［ｄｅｇ］である。
Pulse pattern setting unit, the fundamental wave voltage corresponding to the modulation factor calculated by the predetermined calculation cycle by the modulation factor computation unit, and the amplitude of the fundamental wave voltage corresponding to the modulation factor of the current, corresponding to the next modulation rate The "ideal switching position", which is the rotor position where the current fundamental wave voltage value matches the next fundamental wave voltage value, is set to a value other than 0 [deg] and 180 [deg] based on the ratio of the amplitude of the fundamental wave voltage to the basic wave voltage value . It is calculated to be the position . Also, the pulse pattern setting unit calculates a phase shift so that the current fundamental wave voltage value and the next fundamental wave voltage value match at the ideal switching position, and sets the next pulse pattern in phase with respect to the current pulse pattern. The angle is advanced or retarded by the deviation.
Further , when the ideal switching position is within the switching permission range, the pulse pattern setting unit switches the pulse pattern at the ideal switching position. Thereby, the fundamental wave voltage value can be continuously changed at the time of switching. On the other hand, when the ideal switching position is outside the switching permission range, the pulse pattern is switched at the “switching position corrected to the rotor position closest to the ideal switching position within the switching permission range”. Thereby, the fundamental wave voltage value can be continuously changed at the time of switching.
If the amplitude of the fundamental voltage corresponding to the next modulation rate is larger than the amplitude of the fundamental voltage corresponding to the current modulation rate (A <B), the ideal switching position in the range from 0 [deg] to 180 [deg]. Is 90 [deg].
When the amplitude of the fundamental wave voltage corresponding to the next modulation rate is smaller than the amplitude of the fundamental wave voltage corresponding to the current modulation rate (A> B), when the phase shift is represented by α, the phase shift is from 0 [deg] to 180 [deg]. The ideal switching position in the range up to] is (90-α) [deg].

ところで、現在及び次回の基本波電圧の位相ずれを０又は１８０［ｄｅｇ］に設定した場合に理論的に理想切替位置となる０及び１８０［ｄｅｇ］の位置は、基本的にパルスエッジとなる。しかも、０及び１８０［ｄｅｇ］付近には比較的幅の狭いパルスが密集するため、切替許可範囲を確保することが困難である。そこで、理想切替位置は、位相ずれが０及び１８０［ｄｅｇ］以外の位置、例えば９０又は２７０［ｄｅｇ］付近に設定されることが好ましい。   By the way, when the phase shift of the current and the next fundamental wave voltage is set to 0 or 180 [deg], the positions of 0 and 180 [deg] which are theoretically the ideal switching positions are basically pulse edges. In addition, since pulses having a relatively narrow width are concentrated around 0 and 180 [deg], it is difficult to secure a switching permission range. Therefore, it is preferable that the ideal switching position is set at a position where the phase shift is other than 0 and 180 [deg], for example, around 90 or 270 [deg].

切替許可範囲は、変化前後の変調率の組合せに加えて、回転機の回転数に応じて設定されることが好ましい。また、デッドタイムに対応する位置範囲を避け、電圧指令の演算周期以上の期間となるように設定されることが好ましい。   The switching permission range is preferably set in accordance with the number of rotations of the rotating machine in addition to the combination of the modulation rates before and after the change. Further, it is preferable to set the period so as to avoid the position range corresponding to the dead time and to be equal to or longer than the calculation cycle of the voltage command.

本発明の各実施形態による回転機の制御装置が適用される車両駆動用モータ制御システムの全体構成図。1 is an overall configuration diagram of a vehicle drive motor control system to which a rotating machine control device according to each embodiment of the present invention is applied. 第１実施形態による回転機の制御装置の構成を示す制御ブロック図。FIG. 2 is a control block diagram illustrating a configuration of a control device for the rotating machine according to the first embodiment. パルスパターン設定部の詳細ブロック図。FIG. 3 is a detailed block diagram of a pulse pattern setting unit. パルスパターンの対称性を説明する図。FIG. 4 is a diagram illustrating the symmetry of a pulse pattern. 変調率に応じたパルスパターンの例を示す図。FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a pulse pattern according to a modulation rate. 変調率に応じたパルスパターンの例を示す図。FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a pulse pattern according to a modulation rate. パルスパターン切替時における基本波電圧値の連続性を説明する図。FIG. 4 is a diagram for explaining continuity of a fundamental wave voltage value when switching a pulse pattern. 理想切替位置の設定を説明する図。The figure explaining the setting of an ideal switching position. パルスパターン切替時における電圧変化の発生を説明する図。FIG. 6 is a diagram for explaining generation of a voltage change at the time of switching a pulse pattern. 切替許可範囲の設定を説明する図。FIG. 4 is a diagram for explaining setting of a switching permission range. 三相交流電圧での切替許可範囲の設定を説明する図。The figure explaining the setting of the switching permission range in three-phase AC voltage. （ａ）回転数Ｎ、（ｂ）３Ｎのときの切替許可範囲の設定を説明する図。FIG. 6A is a diagram illustrating setting of a switching permission range when the number of rotations is N and (b) is 3N. 演算周期に対する切替許可範囲の設定を説明する図。FIG. 6 is a diagram for explaining setting of a switching permission range with respect to a calculation cycle. デッドタイムを回避する切替許可範囲の設定を説明する図。The figure explaining the setting of the switching permission range which avoids a dead time. 第１実施形態によるインバータ駆動処理のメインフローチャート。5 is a main flowchart of an inverter driving process according to the first embodiment. 図１５の「切替位置、パルスパターン設定処理」のサブフローチャート。16 is a sub-flowchart of “switching position, pulse pattern setting processing” in FIG. 15. 第２実施形態の課題である回転率又は変調率の急峻な変化を示す図。FIG. 9 is a diagram illustrating a steep change in a rotation rate or a modulation rate, which is a problem of the second embodiment. 第２実施形態によるインバータ駆動処理のメインフローチャート。9 is a main flowchart of an inverter driving process according to a second embodiment. 第３実施形態による回転機の制御装置の構成を示す制御ブロック図。FIG. 13 is a control block diagram illustrating a configuration of a control device for a rotating machine according to a third embodiment.

以下、本発明の実施形態による回転機の制御装置を図面に基づいて説明する。複数の実施形態において実質的に同一の構成には、同一の符号を付して説明を省略する。
この回転機の制御装置は、例えばハイブリッド自動車や電気自動車の動力源である主機モータの駆動システムに適用される。以下の実施形態の説明では、特許請求の範囲における「回転機」を「モータ」と記し、「回転機の制御装置」を「モータ制御装置」と記す。また、「本実施形態」とは、第１〜第３実施形態を包括していう。 Hereinafter, a control device for a rotating machine according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In a plurality of embodiments, substantially the same configuration is denoted by the same reference numeral, and description thereof is omitted.
This control device for a rotating machine is applied to a drive system of a main motor, which is a power source of a hybrid vehicle or an electric vehicle, for example. In the following description of the embodiments, the “rotating machine” in the claims is referred to as “motor”, and the “rotating machine control device” is referred to as “motor control device”. Further, “the present embodiment” includes the first to third embodiments.

［システム構成］
まず、モータ駆動システム全体の構成について図１を参照して説明する。図１には、一つの車両駆動用モータを備えるシステムを例示する。ハイブリッド自動車９９に搭載されたモータ駆動システム９０は、バッテリ５０の直流電力を「電力変換器」としてのインバータ６０で三相交流電力に変換してモータ８０に供給し、モータ８０を駆動するシステムである。 [System configuration]
First, the configuration of the entire motor drive system will be described with reference to FIG. FIG. 1 illustrates a system including one motor for driving a vehicle. The motor drive system 90 mounted on the hybrid vehicle 99 is a system for driving the motor 80 by converting the DC power of the battery 50 into three-phase AC power by an inverter 60 as a “power converter” and supplying the three-phase AC power to the motor 80. is there.

バッテリ５０は、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池等の充放電可能な二次電池である。なお、電池に代えて、電気二重層キャパシタ等を直流電源として用いてもよい。
バッテリ５０の電源電圧Ｖｉｎは、例えば電圧センサによって検出される。或いは、バッテリ５０のＳＯＣ（充電率）等から換算して求めてもよい。
平滑コンデンサ５５は、インバータ６０の入力部に設けられ、電源電圧Ｖｉｎを平滑化する。 The battery 50 is a chargeable / dischargeable secondary battery such as a nickel hydrogen battery or a lithium ion battery. Note that an electric double layer capacitor or the like may be used as a DC power supply instead of the battery.
The power supply voltage Vin of the battery 50 is detected by, for example, a voltage sensor. Alternatively, it may be obtained by converting from the SOC (charging rate) of the battery 50 or the like.
The smoothing capacitor 55 is provided at the input of the inverter 60 and smoothes the power supply voltage Vin.

インバータ６０は、上下アームの６つのスイッチング素子６１〜６６がブリッジ接続されている。詳しくは、スイッチング素子６１、６２、６３は、それぞれＵ相、Ｖ相、Ｗ相の上アームのスイッチング素子であり、スイッチング素子６４、６５、６６は、それぞれＵ相、Ｖ相、Ｗ相の下アームのスイッチング素子である。スイッチング素子６１〜６６は、例えばＩＧＢＴで構成され、低電位側から高電位側へ向かう電流を許容する還流ダイオードが並列に接続されている。   In the inverter 60, six switching elements 61 to 66 of the upper and lower arms are bridge-connected. Specifically, the switching elements 61, 62, and 63 are upper-arm switching elements of the U-phase, V-phase, and W-phase, respectively, and the switching elements 64, 65, and 66 are lower-side switching elements of the U-phase, V-phase, and W-phase, respectively. It is a switching element of the arm. Each of the switching elements 61 to 66 is composed of, for example, an IGBT, and is connected in parallel with a freewheel diode that allows a current flowing from a low potential side to a high potential side.

インバータ６０は、モータ制御装置１０から出力されるゲート信号ＵＨ、ＵＬ、ＶＨ、ＶＬ、ＷＨ、ＷＬに従ってスイッチング素子６１〜６６が動作することで、バッテリ５０から入力される電源電圧Ｖｉｎを交流電圧に変換する。そして、モータ制御装置１０が演算した電圧指令に応じた相電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗをモータ８０の各相巻線８１、８２、８３に印加する。   The inverter 60 converts the power supply voltage Vin input from the battery 50 into an AC voltage by operating the switching elements 61 to 66 according to the gate signals UH, UL, VH, VL, WH, WL output from the motor control device 10. Convert. Then, the phase voltage Vu, Vv, Vw according to the voltage command calculated by the motor control device 10 is applied to each phase winding 81, 82, 83 of the motor 80.

モータ８０は、例えば永久磁石式同期型の三相交流モータであり、典型的には力行及び回生動作可能なモータジェネレータである。モータ８０は、駆動輪９５を駆動するトルクを発生する電動機としての機能、及び、エンジン９１や駆動輪９５から伝達されるトルクを発電によってエネルギー回収する発電機としての機能を兼ね備える。モータ８０は、例えば変速機等のギア９３を介して車軸９４に接続されている。モータ８０が発生したトルクは、ギア９３を介して車軸９４を回転させることにより駆動輪９５を駆動する。   The motor 80 is, for example, a permanent magnet synchronous type three-phase AC motor, and is typically a motor generator capable of powering and regenerating. The motor 80 has both a function as an electric motor that generates torque for driving the driving wheels 95 and a function as a generator that recovers the torque transmitted from the engine 91 and the driving wheels 95 by power generation. The motor 80 is connected to an axle 94 via a gear 93 such as a transmission. The torque generated by the motor 80 drives the drive wheel 95 by rotating the axle 94 via the gear 93.

モータ８０の三相巻線８１、８２、８３のうち二相の巻線に接続される電流経路には、相電流を検出する電流センサが設けられる。図１の例では、Ｖ相巻線８２及びＷ相巻線８３に接続される電流経路に、それぞれ相電流Ｉｖ、Ｉｗを検出する電流センサ７２、７３が設けられている。
位置センサ８５は、レゾルバ等の回転角センサであり、モータ８０の回転角、すなわちロータ位置θを検出する。以下、本明細書では、モータ８０に関する「ロータ位置」又は「位置」は、電気角位置を意味する。 A current path connected to the two-phase windings of the three-phase windings 81, 82, 83 of the motor 80 is provided with a current sensor for detecting a phase current. In the example of FIG. 1, current sensors 72 and 73 for detecting phase currents Iv and Iw are provided in current paths connected to the V-phase winding 82 and the W-phase winding 83, respectively.
The position sensor 85 is a rotation angle sensor such as a resolver, and detects the rotation angle of the motor 80, that is, the rotor position θ. Hereinafter, in this specification, the “rotor position” or “position” of the motor 80 means an electrical angle position.

モータ制御装置１０は、上位ＥＣＵ１１からのトルク指令Ｔ^*、電流センサ７２、７３及び位置センサ８５からのフィードバック情報に基づいて電圧指令を演算する。そして、電源電圧Ｖｉｎ及び電圧振幅から算出される変調率に応じて設定したパルスパターンに基づき、インバータ６０にゲート信号ＵＨ、ＵＬ、ＶＨ、ＶＬ、ＷＨ、ＷＬを出力し、スイッチング素子６１〜６６の動作を操作する。パルスパターンは、モータ８０のロータ位置θに応じてＯＮ／ＯＦＦ状態を規定するものである。これにより、モータ８０の通電が制御され、モータ８０は、トルク指令Ｔ^*に応じたトルクを出力する。 The motor control device 10 calculates a voltage command based on a torque command T ^* from the host ECU 11 and feedback information from the current sensors 72 and 73 and the position sensor 85. The gate signals UH, UL, VH, VL, WH, WL are output to the inverter 60 based on the pulse pattern set in accordance with the modulation rate calculated from the power supply voltage Vin and the voltage amplitude, and the switching elements 61 to 66 Operate actions. The pulse pattern defines an ON / OFF state according to the rotor position θ of the motor 80. Thereby, the energization of the motor 80 is controlled, and the motor 80 outputs a torque according to the torque command T ^* .

ところで、モータ制御装置１０は、時々刻々変化する変調率に応じてパルスパターンを切り替える必要があり、切替時における電圧変動を適切に抑制することが課題となる。
例えば特許文献１（特開２０１４−１４３８３１号公報）の従来技術では、切替移行期間において最小パルス幅を確保するようにダミーパルスを発生させることにより、パルス数切替時における電流変動やトルク変動の低減を図っている。
しかし、この従来技術では、ダミーパルスを発生させるための余分なパターンを生成する必要があり、メモリ負荷が増大する。また、パルス数が同じでも電圧変動が起こる場合がある。例えば、図５（ｅ）のパルスパターンから図６（ｆ）のパルスパターンに切り替える場合のように、ＯＮ／ＯＦＦの切替位置が大きく異なる場合がそれに該当する。 By the way, it is necessary for the motor control device 10 to switch the pulse pattern according to the modulation factor that changes every moment, and it is necessary to appropriately suppress the voltage fluctuation at the time of the switching.
For example, in the related art of Patent Document 1 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2014-143831), a dummy pulse is generated so as to secure a minimum pulse width during a switching transition period, thereby reducing current fluctuation and torque fluctuation at the time of switching the number of pulses. Is being planned.
However, in this conventional technique, it is necessary to generate an extra pattern for generating a dummy pulse, and the memory load increases. Further, voltage fluctuation may occur even if the number of pulses is the same. For example, a case in which the ON / OFF switching position is significantly different, such as a case in which the pulse pattern in FIG. 5E is switched to the pulse pattern in FIG.

そこで本実施形態のモータ制御装置１０は、余分なパターンの生成等をすることなく、パルスパターン切替時の電圧変動を適切に抑制することを目的とするものである。
次に、モータ制御装置１０の構成及び作用について実施形態毎に説明する。電圧指令の演算においてトルクフィードバック制御方式を採用する第１実施形態のモータ制御装置の符号を「１０１」とし、電流フィードバック制御方式を採用する第３実施形態のモータ制御装置の符号を「１０３」とする。 Therefore, the object of the motor control device 10 of the present embodiment is to appropriately suppress the voltage fluctuation at the time of switching the pulse pattern without generating an extra pattern or the like.
Next, the configuration and operation of the motor control device 10 will be described for each embodiment. In the calculation of the voltage command, the code of the motor control device of the first embodiment that employs the torque feedback control method is “101”, and the code of the motor control device of the third embodiment that employs the current feedback control method is “103”. I do.

（第１実施形態）
第１実施形態のモータ制御装置１０１について、図２〜図１６を参照して説明する。
モータ制御装置１０１は、変調率に応じてパルスパターンを設定し、且つ、変調率が変化したときパルスパターンを切り替える構成として、電圧振幅算出部１３、変調率演算部１５、パルスパターン設定部２０、及びゲート信号生成部１８を備えている。
また、第１実施形態のモータ制御装置１０１は、トルクフィードバック制御特有の構成として、ｄｑ変換部３４、トルク推定部３５、減算器３６及び制御器３７を備えている。 (1st Embodiment)
The motor control device 101 according to the first embodiment will be described with reference to FIGS.
The motor control device 101 sets the pulse pattern according to the modulation rate, and switches the pulse pattern when the modulation rate changes. The voltage amplitude calculation unit 13, the modulation rate calculation unit 15, the pulse pattern setting unit 20, And a gate signal generation unit 18.
Further, the motor control device 101 of the first embodiment includes a dq conversion unit 34, a torque estimation unit 35, a subtractor 36, and a controller 37 as a configuration unique to torque feedback control.

電圧振幅算出部１３は、上位ＥＣＵから入力されるトルク指令Ｔ^*、及びモータ８０の角速度ωに基づいて、電圧指令の振幅（以下、「電圧振幅」）Ｖａｍｐを所定の演算周期で繰り返し算出する。以下の各ブロックによる演算も電圧振幅Ｖａｍｐの演算周期に応じた演算タイミングで繰り返し行われる。 The voltage amplitude calculation unit 13 repeatedly calculates a voltage command amplitude (hereinafter, “voltage amplitude”) Vamp at a predetermined calculation cycle based on the torque command T ^* input from the host ECU and the angular velocity ω of the motor 80. . The calculation by the following blocks is also repeatedly performed at a calculation timing corresponding to a calculation cycle of the voltage amplitude Vamp.

ここで、角速度ω［ｄｅｇ／ｓ］は、位置センサ８５が検出した位置θ［ｄｅｇ］が微分器８６で時間微分されることにより算出される。角速度ωは比例定数を乗じることにより回転数Ｎ［ｒｐｍ］に換算されるため、本明細書では、角速度ωと回転数Ｎとをほぼ同じ意味で用いる。なお、角速度ωについて、ハイブリッド自動車では、エンジン回転数や車軸（車輪又はドライブシャフト）の回転数等、モータ８０の回転が伝達される各部の回転数を取得し、ギア比を用いてモータ角速度ωに換算してもよい。   Here, the angular velocity ω [deg / s] is calculated by differentiating the position θ [deg] detected by the position sensor 85 with time by the differentiator 86. Since the angular velocity ω is converted into a rotational speed N [rpm] by multiplying by a proportional constant, the angular velocity ω and the rotational speed N are used in the present specification with almost the same meaning. As for the angular velocity ω, in the case of a hybrid vehicle, the number of rotations of each section to which the rotation of the motor 80 is transmitted, such as the number of rotations of the engine and the axle (wheel or drive shaft), is acquired, and the motor angular velocity ω is calculated using the gear ratio. May be converted to

変調率演算部１５は、電源電圧Ｖｉｎ及び電圧振幅Ｖａｍｐに基づいて変調率Ｍを演算する。以下の説明において、「前回の演算タイミングで演算され、現在のインバータ６０の駆動に反映されている変調率Ｍ」を「現在の変調率Ｍ_A」という。また、「今回の演算タイミングで演算し、次回のインバータ６０の駆動に反映される変調率Ｍ」を「次回の変調率Ｍ_B」という。 The modulation factor calculator 15 calculates a modulation factor M based on the power supply voltage Vin and the voltage amplitude Vamp. In the following description, the “modulation rate M calculated at the previous calculation timing and reflected on the current drive of the inverter 60” is referred to as “current modulation rate M _A ”. The “modulation rate M calculated at the current calculation timing and reflected in the next drive of the inverter 60” is referred to as “next modulation rate M _B ”.

パルスパターン設定部２０は、変調率演算部１５で演算された変調率Ｍ、制御器３７で算出された電圧位相Ｖθ、位置センサ８５が検出した位置θ、及び角速度ωを取得する。そして、パルスパターン設定部２０は、変調率演算部１５が演算した変調率Ｍに応じてパルスパターンＰＰを設定する。現在の変調率Ｍ_Aに応じて既に設定されたパルスパターンを「現在のパルスパターンＰＰ_A」といい、次回の変調率Ｍ_Aに応じてこれから設定されるパルスパターンを「次回のパルスパターンＰＰ_B」という。 The pulse pattern setting unit 20 acquires the modulation factor M calculated by the modulation factor calculation unit 15, the voltage phase Vθ calculated by the controller 37, the position θ detected by the position sensor 85, and the angular velocity ω. Then, the pulse pattern setting unit 20 sets the pulse pattern PP according to the modulation factor M calculated by the modulation factor calculation unit 15. The pulse pattern already set according to the current modulation factor M _A is called “current pulse pattern PP _A ”, and the pulse pattern set according to the next modulation factor M _A is referred to as “the next pulse pattern PP _B”. "

また、パルスパターン設定部２０は、現在のパルスパターンＰＰ_Aから次回のパルスパターンＰＰ_Bへの切替を行うロータ位置である切替位置θｘを設定する。そして、設定したパルスパターンＰＰ及び切替位置θｘをゲート信号生成部１８に指令する。
パルスパターン設定部２０によるパルスパターンＰＰ及び切替位置θｘの設定に関する詳しい構成については後述する。 The pulse pattern setting unit 20 sets the switching position θx is the rotor position for switching to the next pulse pattern PP _B from the current pulse pattern PP _A. Then, the set pulse pattern PP and the switching position θx are instructed to the gate signal generator 18.
The detailed configuration related to the setting of the pulse pattern PP and the switching position θx by the pulse pattern setting unit 20 will be described later.

ゲート信号生成部１８は、パルスパターン設定部２０が設定した次回のパルスパターンＰＰ_B、切替位置θｘ、及び、位置センサ８５から取得した位置θの情報に基づいてゲート信号ＵＨ、ＵＬ、ＶＨ、ＶＬ、ＷＨ、ＷＬを生成し、インバータ６０に出力する
一般にインバータ６０のスイッチング制御では、相補的にＯＮ／ＯＦＦする上下アームのスイッチング素子対が同時にＯＮし過電流が流れることを防止するため、スイッチング素子対のＯＮ期間同士の間にデッドタイムＤＴが設けられる。デッドタイムＤＴにはスイッチング素子対が共にＯＦＦとなる。デッドタイムＤＴは、例えばゲート信号生成部１８で付与され、パルスパターン設定部２０にも通知される。 The gate signal generation unit 18 determines the gate signals UH, UL, VH, and VL based on information on the next pulse pattern PP _B set by the pulse pattern setting unit 20, the switching position θx, and the position θ acquired from the position sensor 85. , WH, WL and output to the inverter 60 In general, in the switching control of the inverter 60, the switching elements of the upper and lower arms, which are turned on / off complementarily, are simultaneously turned on to prevent an overcurrent from flowing. A dead time DT is provided between a pair of ON periods. At the dead time DT, both switching element pairs are turned off. The dead time DT is given by, for example, the gate signal generation unit 18 and is also notified to the pulse pattern setting unit 20.

続いて、トルクフィードバック制御特有の構成について説明する。
ｄｑ変換部３４は、電流センサ７２、７３から相電流検出値を取得する。本実施形態では、Ｖ相、Ｗ相に設けられた電流センサ７２、７３からＶ相電流Ｉｖ及びＷ相電流Ｉｗの検出値が入力され、残るＵ相の電流Ｉｕをキルヒホッフの法則に基づいて推定している。他の実施形態では、どの二相の電流を検出してもよく、三相の電流を検出してもよい。或いは、一相の電流検出値に基づいて他の二相の電流を推定する技術を採用してもよい。
ｄｑ変換部３４は、位置θを用いて、三相電流検出値Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗをｄｑ軸電流Ｉｄ、Ｉｑにｄｑ変換する。 Subsequently, a configuration unique to the torque feedback control will be described.
The dq conversion unit 34 acquires a detected phase current value from the current sensors 72 and 73. In the present embodiment, the detection values of the V-phase current Iv and the W-phase current Iw are input from the current sensors 72 and 73 provided for the V-phase and W-phase, and the remaining U-phase current Iu is estimated based on Kirchhoff's law. are doing. In other embodiments, any two-phase current may be detected and three-phase current may be detected. Alternatively, a technique for estimating another two-phase current based on a one-phase current detection value may be employed.
The dq converter 34 converts the three-phase current detection values Iu, Iv, Iw into dq-axis currents Id, Iq using the position θ.

トルク推定部３５は、ｄｑ軸電流Ｉｄ、Ｉｑ及び回路定数に基づき、式（１）を用いて推定トルクＴ＿ｅｓｔを算出し、トルク指令Ｔ^*に対してフィードバックする。
Ｔ＿ｅｓｔ＝ｐｍ×｛Ｉｑ×φα＋（Ｌｄ−Ｌｑ）×Ｉｄ×Ｉｑ｝・・・（１）
ただし、
ｐｍ：電動機の極対数
φα：永久磁石の電機子鎖交磁束
Ｌｄ、Ｌｑ：ｄ軸インダクタンス、ｑ軸インダクタンス The torque estimating unit 35 calculates the estimated torque T_est using the equation (1) based on the dq-axis currents Id and Iq and the circuit constant, and feeds back the torque T_est to the torque command T ^* .
T_est = pm × {Iq × φα + (Ld−Lq) × Id × Iq} (1)
However,
pm: Number of pole pairs of motor φα: Armature interlinkage flux of permanent magnet Ld, Lq: d-axis inductance, q-axis inductance

なお、ｄｑ軸電流から算出する推定トルクＴ＿ｅｓｔに代えて、トルクセンサでモータトルクを直接検出してもよい。また、電流振幅からおおよそのトルクを推定してもよい。
減算器３６は、トルク推定部３５が算出した推定トルクＴ＿ｅｓｔをトルク指令Ｔ^*から減算してトルク偏差を算出する。
制御器３７は、トルク偏差をゼロに収束させるように、ＰＩ制御演算等によって電圧位相Ｖθを算出する。こうして、モータ８０の出力トルクがトルク指令Ｔ^*と一致するように算出された電圧位相Ｖθがパルスパターン設定部２０に入力される。 Note that, instead of the estimated torque T_est calculated from the dq-axis currents, the motor torque may be directly detected by a torque sensor. Further, an approximate torque may be estimated from the current amplitude.
The subtracter 36 subtracts the estimated torque T_est calculated by the torque estimating unit 35 from the torque command T ^* to calculate a torque deviation.
The controller 37 calculates the voltage phase Vθ by PI control calculation or the like so that the torque deviation converges to zero. Thus, the voltage phase Vθ calculated such that the output torque of the motor 80 matches the torque command T ^* is input to the pulse pattern setting unit 20.

次に図３〜図１０を参照し、パルスパターン設定部２０の詳細な構成を説明する。
図３に示すように、パルスパターン設定部２０は、理想切替位置算出部２１、現在パルスパターン読込部２２、次回パルスパターン読込部２３、切替許可範囲設定部２４、切替位置設定部２５、次回パルスパターン確定部２６、及び、記憶部２９等を有する。
ここでは、前回の演算タイミングで演算された現在のパルスパターンＰＰ_Aによりインバータ６０を駆動中に、次回のパルスパターンＰＰ_Bを演算する処理を想定する。 Next, a detailed configuration of the pulse pattern setting unit 20 will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 3, the pulse pattern setting unit 20 includes an ideal switching position calculation unit 21, a current pulse pattern reading unit 22, a next pulse pattern reading unit 23, a switching permission range setting unit 24, a switching position setting unit 25, and a next pulse It has a pattern determination unit 26, a storage unit 29, and the like.
Here, the inverter 60 during driving by the current pulse pattern PP _A calculated in the previous calculation timing, it is assumed the process of calculating the next pulse pattern PP _B.

ここで、パルスパターンの定義及び具体例について図４〜図６を参照する。
図４に、Ｕ−Ｖ相線間電圧パルスパターン、及び、それに対応するＵ相、Ｖ相の上アームのスイッチング素子のパルスパターンの例を示す。
各相パルスパターンでは、電気１周期、すなわち電気角３６０［ｄｅｇ］の範囲に立ち上がりエッジ（ＯＮ）と立ち下がりエッジ（ＯＦＦ）とが７回ずつ存在する。ＯＮ／ＯＦＦの１往復をパルス１回と数えると、このパルス数は７である。また、線間電圧パルスパターンでは、電気（1／２）周期、すなわち電気角１８０［ｄｅｇ］範囲のＯＮ／ＯＦＦ回数がパルス数に相当する。このように、各相パルスパターンと線間電圧パルスパターンとは相互に対応する。 Here, the definition and specific examples of the pulse pattern will be described with reference to FIGS.
FIG. 4 shows an example of the U-V phase line voltage pulse pattern and the corresponding U-phase and V-phase upper-arm switching element pulse patterns.
In each phase pulse pattern, there are seven rising edges (ON) and seven falling edges (OFF) in one electrical cycle, that is, 360 electrical degrees. If one round trip of ON / OFF is counted as one pulse, the number of pulses is seven. In the line voltage pulse pattern, an electric (1) cycle, that is, the number of ON / OFF operations in an electrical angle range of 180 [deg] corresponds to the number of pulses. Thus, each phase pulse pattern and the line voltage pulse pattern correspond to each other.

図５及び図６に示すように、三相のうち一相（例えばＵ相）のパルスパターンは、電気角９０［ｄｅｇ］の区間を一単位として設定される。
そして、電気角９０［ｄｅｇ］を中心として電気角０〜９０［ｄｅｇ］のパルスパターンを線対称に反転して、電気角９０〜１８０［ｄｅｇ］のパルスパターンが設定される。
また、電気角１８０［ｄｅｇ］を中心として電気角０〜１８０［ｄｅｇ］のパルスパターンを点対称に反転して、電気角１８０〜３６０［ｄｅｇ］のパルスパターンが設定される。「点対称」とは、線対称に反転し、さらに、パルスのオン側とオフ側とを反転させることをいう。
こうして一相（例えばＵ相）について設定されたパルスパターンを電気角±１２０［ｄｅｇ］ずらすことにより、他の二相（Ｖ相、Ｗ相）のパルスパターンが設定される。 As shown in FIGS. 5 and 6, a pulse pattern of one phase (for example, U phase) among the three phases is set with a section of an electrical angle of 90 [deg] as one unit.
Then, a pulse pattern having an electrical angle of 90 to 180 [deg] is set by inverting a pulse pattern having an electrical angle of 0 to 90 [deg] with respect to the electrical angle 90 [deg] in a line-symmetric manner.
In addition, a pulse pattern having an electrical angle of 180 to 360 [deg] is set by inverting a pulse pattern having an electrical angle of 0 to 180 [deg] with respect to the electrical angle of 180 [deg] in a point-symmetric manner. “Point symmetry” refers to inversion in line symmetry and further inversion of the ON side and the OFF side of the pulse.
By shifting the pulse pattern set for one phase (for example, U phase) in this way by an electrical angle of ± 120 [deg], another two-phase (V phase, W phase) pulse pattern is set.

図５及び図６には、対応する変調率Ｍが異なる１０通りのパルスパターンの例を示す。各パルスパターンは、個々のパルスの位置、パルス幅、パルス数等が異なる。
図５（ａ）から（ｅ）、さらに図６（ｆ）から（ｊ）に向かうに従って、対応する変調率Ｍが順に大きくなる。変調率Ｍが大きくなるほど、電気角０〜９０［ｄｅｇ］範囲におけるパルスのＯＮ期間の合計が長くなり、パルス数が少なくなる傾向にある。
パルスパターン設定部２０の記憶部２９は、例えば変調率Ｍの１％毎に予め設定された複数のパルスパターンを記憶している。 FIGS. 5 and 6 show examples of ten pulse patterns with different modulation rates M. FIG. Each pulse pattern differs in the position, pulse width, pulse number, and the like of each individual pulse.
5 (a) to (e) and further from FIG. 6 (f) to (j), the corresponding modulation rate M increases in order. As the modulation rate M increases, the total pulse ON period in the electrical angle range of 0 to 90 [deg] increases, and the number of pulses tends to decrease.
The storage unit 29 of the pulse pattern setting unit 20 stores a plurality of pulse patterns preset for each 1% of the modulation factor M, for example.

続いて、図３の各ブロックの演算について説明する。
理想切替位置算出部２１は、現在の変調率Ｍ_Ａ及び次回の変調率Ｍ_Ｂに基づき、「現在の基本波電圧値と次回の基本波電圧値とが一致するロータ位置」である「理想切替位置θｘｉ」を算出する。
図７（ａ）には、パルスパターンに対応する正弦波の基本波電圧を示す。
また、図７（ｂ）に、現在の変調率Ｍ_Ａから次回の変調率Ｍ_Ｂに切り替えるときの基本波電圧の変化の様子を示す。現在の変調率Ｍ_Ａに対応する基本波電圧の振幅をＡ、次回の変調率Ｍ_Ｂに対応する基本波電圧の振幅をＢ、モータ８０のロータ位置をθ、現在及び次回の基本波電圧の位相ずれをαとすると、ロータ位置θにおける基本波電圧値は、式（２．１）、（２．２）で表される。なお、図７（ｂ）の例では、Ａ＞Ｂである。
現在の基本波電圧値＝Ａｓｉｎθ ・・・（２．１）
次回の基本波電圧値＝Ｂｓｉｎ（θ＋α） ・・・（２．２） Next, the operation of each block in FIG. 3 will be described.
Based on the current modulation rate M _A and the next modulation rate M _B , the ideal switching position calculation unit 21 determines “Ideal switching” where “the rotor position at which the current fundamental wave voltage value matches the next fundamental wave voltage value”. The position θxi ”is calculated.
FIG. 7A shows a sine wave fundamental wave voltage corresponding to the pulse pattern.
Further, in FIG. 7 (b), showing changes in the fundamental wave voltage when switching from the current modulation factor M _A for the next modulation factor M _B. The amplitude of the fundamental wave voltage corresponding to the current modulation factor M _A A, the amplitude of the fundamental wave voltage corresponding to the next modulation factor M _B B, the rotor position of the motor 80 theta, current and next fundamental voltages Assuming that the phase shift is α, the fundamental wave voltage value at the rotor position θ is represented by Expressions (2.1) and (2.2). In the example of FIG. 7 (b), an A> B.
Current fundamental wave voltage value = Asinθ (2.1)
Next fundamental wave voltage value = Bsin (θ + α) (2.2)

図７（ｂ）に示すように、位相ずれα＝０とし、切替位置θｘ＝９０［ｄｅｇ］で切り替えると仮定すると、切替時において基本波電圧値はＡからＢに不連続に変化し、電圧変動が発生する。それに対し、図７（ｃ）に示すように、次回の基本波電圧について適切な位相ずれαを設定し、切替位置θｘ＝（９０−α）［ｄｅｇ］で切り替えることにより、切替時の基本波電圧値を連続的に変化させることができる。このときの切替位置θｘを、「理想切替位置θｘｉ」という。   As shown in FIG. 7B, assuming that the phase shift α = 0 and switching is performed at the switching position θx = 90 [deg], the fundamental wave voltage value changes discontinuously from A to B at the time of switching, and Fluctuations occur. On the other hand, as shown in FIG. 7C, an appropriate phase shift α is set for the next fundamental wave voltage, and switching is performed at the switching position θx = (90−α) [deg]. The voltage value can be changed continuously. The switching position θx at this time is referred to as “ideal switching position θxi”.

次に、理想切替位置θｘｉの導出について説明する。式（２．１）、（２．２）より、現在と次回の基本波電圧値が一致するとき、式（３．１）が成り立つ。
Ａｓｉｎθ＝Ｂｓｉｎ（θ＋α） ・・・（３．１）
ここで、θ＝０［ｄｅｇ］とすると、
０＝Ｂｓｉｎα
である。よって、α＝０、１８０［ｄｅｇ］のとき、式（３．１）が成り立つ。つまり、理論的には、０及び１８０［ｄｅｇ］は理想切替位置θｘｉとなり得る。 Next, the derivation of the ideal switching position θxi will be described. From equations (2.1) and (2.2), equation (3.1) holds when the current and next fundamental voltage values match.
Asinθ = Bsin (θ + α) (3.1)
Here, if θ = 0 [deg],
0 = B sin α
It is. Therefore, when α = 0 and 180 [deg], Expression (3.1) holds. That is, theoretically, 0 and 180 [deg] can be the ideal switching position θxi.

しかし、図７（ａ）に示す通り、０及び１８０［ｄｅｇ］の位置は、基本的にパルスエッジとなる。しかも、０及び１８０［ｄｅｇ］付近には比較的幅の狭いパルスが密集するため、後述の切替許可範囲を確保することが困難である。
そこで、理想切替位置θｘｉは、位相ずれが０及び１８０［ｄｅｇ］以外の位置、例えば９０又は２７０［ｄｅｇ］付近に設定されることが好ましい。 However, as shown in FIG. 7A, the positions of 0 and 180 [deg] are basically pulse edges. In addition, since pulses having a relatively narrow width are concentrated around 0 and 180 [deg], it is difficult to secure a switching permission range described later.
Therefore, it is preferable that the ideal switching position θxi be set at a position where the phase shift is other than 0 and 180 [deg], for example, around 90 or 270 [deg].

まず、図８（ａ）に示すように、Ａ＜Ｂ、すなわち、次回の変調率Ｍ_Bが現在の変調率Ｍ_Aよりも増加する場合について説明する。
式（３．１）の右辺を変形し、Ａについて整理すると、式（３．２）が得られる。
Ａｓｉｎθ＝Ｂｓｉｎθｃｏｓα＋Ｂｃｏｓθｓｉｎα
Ａ＝Ｂｃｏｓα＋Ｂｓｉｎα／ｔａｎθ ・・・（３．２）
式（３．２）にて、θ＝９０［ｄｅｇ］とすると、右辺の第２項は０になり、式（３．３）が得られる。
Ａ＝Ｂｃｏｓα ・・・（３．３）
よって、θ＝９０［ｄｅｇ］における位相ずれαは式（３．４）で表される。
α＝ｃｏｓ^-1（Ａ／Ｂ） ・・・（３．４） First, as shown in FIG. 8 (a), A <B , that is, a case will be described in which the next modulation factor M _B is increased than the current modulation factor M _A.
By transforming the right side of equation (3.1) and rearranging for A, equation (3.2) is obtained.
Asinθ = Bsinθcosα + Bcosθsinα
A = Bcosα + Bsinα / tanθ (3.2)
In Expression (3.2), if θ = 90 [deg], the second term on the right side becomes 0, and Expression (3.3) is obtained.
A = Bcosα (3.3)
Therefore, the phase shift α at θ = 90 [deg] is expressed by Expression (3.4).
α = cos ^-1 (A / B) (3.4)

例えば変調率Ｍが１００％から１０１％にアップする場合、（Ａ／Ｂ）＝（１００／１０１）≒０．９９であり、α≒０．１４［ｒａｄ］≒８．０［ｄｅｇ］となる。そして、現在の基本波電圧の位置９０［ｄｅｇ］における振幅Ａに相当する最大値と、次回の基本波電圧の「電圧値が最大（＝振幅Ｂ）となる位置に対し位相ずれαだけ遅れた位置での電圧値」とが一致する。
したがって、Ａ＜Ｂの場合、切替時に次回のパルスパターンＰＰ_Bを位相ずれαだけ進角させ、理想切替位置θｘｉである９０［ｄｅｇ］で切り替えることにより、基本波電圧を連続的に変化させることができる。 For example, when the modulation factor M increases from 100% to 101%, (A / B) = (100/101) ≒ 0.99, and α ≒ 0.14 [rad] ≒ 8.0 [deg]. . Then, the maximum value corresponding to the amplitude A at the position 90 [deg] of the current fundamental wave voltage and the position of the next fundamental wave voltage “lagged by the phase shift α from the position where the voltage value becomes the maximum (= amplitude B)” Voltage value at the position ".
Therefore, in the case of A <B, the next pulse pattern PP _B at the time of switching is advanced by the phase shift alpha, by switching in an ideal switching position θxi 90 [deg], by continuously changing the fundamental voltages Can be.

また、図８（ｂ）に、Ａ＞Ｂ、すなわち、次回の変調率Ｍ_Bが現在の変調率Ｍ_Aよりも減少する場合を示す。この場合、「ξ＝θ＋α」とおき、式（３．１）を式（４．１）に書き直す。図８（ｂ）にて、ξ軸は、θ軸をαだけオフセットして示される。
Ａｓｉｎ（ξ−α）＝Ｂｓｉｎξ ・・・（４．１）
式（４．１）の左辺を変形し、Ｂについて整理すると、式（４．２）が得られる。
Ａｓｉｎξｃｏｓα−Ａｃｏｓξｓｉｎα＝Ｂｓｉｎξ
Ａｃｏｓα−Ａｓｉｎα／ｔａｎξ＝Ｂ ・・・（４．２）
式（４．２）にて、ξ＝９０［ｄｅｇ］、すなわちθ＝（９０−α）［ｄｅｇ］とすると、左辺の第２項は０になり、式（４．３）が得られる。
Ａｃｏｓα＝Ｂ ・・・（４．３）
よって、θ＝（９０−α）［ｄｅｇ］における位相ずれαは式（４．４）で表される。
α＝ｃｏｓ^-1（Ｂ／Ａ） ・・・（４．４） Further, in FIG. 8 (b), A> B , that is, the case where the next modulation factor M _B is smaller than the current modulation factor M _A. In this case, “ξ = θ + α” is set, and the equation (3.1) is rewritten into the equation (4.1). In FIG. 8B, the ξ axis is shown by offsetting the θ axis by α.
Asin (ξ−α) = Bsinξ (4.1)
By transforming the left side of equation (4.1) and rearranging for B, equation (4.2) is obtained.
Asinξcosα−Acosξsinα = Bsinξ
Acosα-Asinα / tanξ = B (4.2)
In Expression (4.2), if ［= 90 [deg], that is, θ = (90−α) [deg], the second term on the left side becomes 0, and Expression (4.3) is obtained.
Acosα = B (4.3)
Therefore, the phase shift α at θ = (90−α) [deg] is expressed by Expression (4.4).
α = cos ^-1 (B / A) (4.4)

例えば変調率Ｍが１０１％から１００％にダウンする場合、（Ｂ／Ａ）＝（１００／１０１）≒０．９９であり、α≒０．１４［ｒａｄ］≒８．０［ｄｅｇ］となる。そして、位置（９０−α）≒８２［ｄｅｇ］における現在の基本波電圧値と、次回の基本波電圧の振幅Ｂに相当する最大値とが一致する。「位置（９０−α）≒８２［ｄｅｇ］における現在の基本波電圧値」を言い換えると、「電圧値が最大（＝振幅Ａ）となる位置に対し位相ずれαだけ早い位置での電圧値」となる。
したがって、Ａ＞Ｂの場合、切替時に次回のパルスパターンＰＰ_Bを位相ずれαだけ進角させ、理想切替位置θｘｉである（９０−α）［ｄｅｇ］で切り替えることにより、基本波電圧を連続的に変化させることができる。このときの状態が図７（ｃ）に示される。
なお、Ａ＜Ｂ、Ａ＞Ｂのいずれの場合も、次回のパルスパターンＰＰ_Bを位相ずれαだけ進角させる代わりに、（３６０−α）［ｄｅｇ］だけ遅角させてもよい。ただし、切替を早く実施するため、基本的に位相を進角させる方が好ましい。 For example, when the modulation factor M decreases from 101% to 100%, (B / A) = (100/101) ≒ 0.99, and α ≒ 0.14 [rad] ≒ 8.0 [deg]. . Then, the current fundamental wave voltage value at the position (90−α) ≒ 82 [deg] matches the maximum value corresponding to the amplitude B of the next fundamental wave voltage. In other words, "the current fundamental wave voltage value at the position (90-α) ≒ 82 [deg]" is rephrased as “the voltage value at a position earlier than the position where the voltage value becomes maximum (= amplitude A) by the phase shift α”. Becomes
Therefore, A> For B, and the next pulse pattern PP _B at the time of switching is advanced by the phase shift alpha, which is ideal switching position θxi by switching in (90-α) [deg] , continuously fundamental voltages Can be changed to The state at this time is shown in FIG.
Incidentally, A <B, A> For both B, and instead of being advanced by the phase shift alpha for the next pulse pattern _{PP B, (360-α)} [deg] may be only retarded. However, in order to perform the switching quickly, it is basically preferable to advance the phase.

以上のように、理想切替位置算出部２１は、次回のパルスパターンＰＰ_Bについての理想切替位置θｘｉ及び位相ずれαを算出する。
次に、現在パルスパターン読込部２２は、現在出力中である現在パルスパターンＰＰ_Aを読込む。また、次回パルスパターン読込部２３は、次回の変調率Ｍ_Bに応じた最適の次回パルスパターンＰＰ_Bを記憶部２９に記憶されたマップ等から読込む。 As described above, the ideal switching position calculating section 21 calculates the ideal switching position θxi and phase shift α of the next pulse pattern PP _B.
Then, the current pulse pattern reading section 22 reads the current pulse pattern PP _A is currently being output. Also, the next pulse pattern reading unit 23 reads the next modulation factor M next pulse pattern PP _B map stored in the storage unit 29 and the like of the optimum in accordance with the _B.

現在パルスパターンＰＰ_A及び次回パルスパターンＰＰ_Bは、切替許可範囲設定部２４及び次回パルスパターン確定部２６に通知される。以下に説明する切替条件に当てはまる切替位置θｘを探索可能な場合、基本的に次回パルスパターンＰＰ_Bが出力される。ただし、切替条件に当てはまる切替位置θｘを探索不能な場合、現在パルスパターンＰＰ_Aが再度出力される可能性もある。 Current pulse pattern PP _A and the next pulse pattern PP _B is notified to the switching permission range setting unit 24 and the next pulse pattern decision unit 26. If possible explore switching position θx apply to switching conditions described below, is output essentially next pulse pattern PP _B. However, if the switching position θx that apply to switching conditions impossible search, there is a possibility that the current pulse pattern PP _A is outputted again.

切替許可範囲設定部２４は、現在パルスパターンＰＰ_Aと次回パルスパターンＰＰ_Bとの組合せに応じて、言い換えれば、変化前後の変調率Ｍ_A、Ｍ_Bの組合せに応じて、切替許可範囲を設定する。切替許可範囲について、図９、図１０を参照する。
図９に示すように、例えば、現在パルスパターンＰＰ_Aの出力電圧がＯＮ状態であり、次回パルスパターンＰＰ_Bの出力電圧がＯＦＦ状態であるロータ位置でパルスパターンを切り替えると、現在パルスパターンＰＰ_Aのパルスが途中で分断される。その結果、切替前後で電圧変化が生じ、現在の変調率Ｍ_Aにも次回の変調率Ｍ_Bにも対応しない「意図しないパルス」が生成されることとなる。そのため、電力変動やモータ８０のトルク変動が発生するおそれがある。 Switching permission range setting unit 24, depending on the combination of the current pulse pattern PP _A and the next pulse pattern PP _B, in other words, before and after the change the modulation factor M _A, according to the combination of M _B, sets the switching permission range I do. The switching permission range will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 9, for example, when the pulse pattern is switched at the rotor position where the output voltage of the current pulse pattern PP _A is ON and the output voltage of the next pulse pattern PP _B is OFF, the current pulse pattern PP _A Pulse is interrupted on the way. As a result, a voltage change occurs before and after the switching, and an “unintended pulse” that does not correspond to the current modulation rate M _A or the next modulation rate M _B is generated. Therefore, there is a possibility that power fluctuation and torque fluctuation of the motor 80 may occur.

そこで、切替許可範囲設定部２４は、図１０に示すように、パルスパターンの出力電圧が変化しないロータ位置、すなわち、ＯＮ状態又はＯＦＦ状態を継続しているロータ位置の範囲を「切替許可範囲」として設定する。なお、図１０には、簡単に一相のパルスパターンについてのみ図示しているが、実際には、三相全てのパルスパターンについて、出力電圧が変化しないロータ位置を「切替許可範囲」とすることが好ましい。
その他、切替許可範囲設定部２４は、さらにデッドタイムＤＴや角速度ωの情報を取得し、より好ましい条件で切替許可範囲を設定してもよく、その詳細については後述する。 Therefore, as shown in FIG. 10, the switching permission range setting unit 24 sets the range of the rotor position where the output voltage of the pulse pattern does not change, that is, the range of the rotor position where the ON state or the OFF state continues, as a “switching permission range”. Set as Note that FIG. 10 shows only a simple one-phase pulse pattern. However, in practice, for all three-phase pulse patterns, the rotor position where the output voltage does not change is set as the “switching permitted range”. Is preferred.
In addition, the switching permission range setting unit 24 may further acquire information on the dead time DT and the angular velocity ω, and set the switching permission range under more preferable conditions, the details of which will be described later.

切替位置設定部２５は、理想切替位置算出部２１で算出された理想切替位置θｘｉが、切替許可範囲設定部２４で設定された切替許可範囲にあるか否か判断する。
理想切替位置θｘｉが切替許可範囲内にある場合、切替位置設定部２５は、理想切替位置θｘｉを切替位置θｘとして設定する。一方、理想切替位置θｘｉが切替許可範囲外にある場合、切替位置設定部２５は、「切替許可範囲内で理想切替位置θｘｉに最も近いロータ位置に修正した位置」を切替位置θｘとして設定する。 The switching position setting unit 25 determines whether or not the ideal switching position θxi calculated by the ideal switching position calculation unit 21 is within the switching permission range set by the switching permission range setting unit 24.
When the ideal switching position θxi is within the switching permission range, the switching position setting unit 25 sets the ideal switching position θxi as the switching position θx. On the other hand, when the ideal switching position θxi is outside the switching permission range, the switching position setting unit 25 sets “a position corrected to the rotor position closest to the ideal switching position θxi within the switching permission range” as the switching position θx.

次回パルスパターン確定部２６は、位置θ及び電圧位相Ｖθを取得し、これらの情報に基づいて次回パルスパターンＰＰ_B及び切替位置θｘを確定して出力する。これにより、モータ制御装置１０１は、変調率Ｍが変化したとき、切替許可範囲内であって、理想切替
位置θｘｉ又は可及的にそれに近い位置でパルスパターンを切り替える。
ただし、現在パルスパターンＰＰ_Aから次回パルスパターンＰＰ_Bへの切替条件に当てはまる適当な切替位置θｘを探索不能な場合、次回パルスパターン確定部２６は、現在パルスパターンＰＰ_Aを再度出力する。 Next pulse pattern determination unit 26 acquires the position θ and the voltage phase V [theta], and outputs the determined a next pulse pattern PP _B and the switching position θx based on this information. Thus, when the modulation factor M changes, the motor control device 101 switches the pulse pattern within the switching permission range and at the ideal switching position θxi or as close as possible.
However, if not available explore appropriate switching position θx is true switching condition from the current pulse pattern PP _A next time pulse pattern PP _B, the next pulse pattern determination unit 26 outputs the current pulse pattern PP _A again.

記憶部２９は、想定され得る様々なモータ８０の運転条件変化パターンに応じて切替許可範囲を設定可能なように、予め設定した複数のパルスパターンをマップ等により記憶している。また、過去に記憶されていない現在及び次回の変調率Ｍ_A、Ｍ_Bの組合せに応じたパルスパターンが新たに演算された場合、記憶部２９に学習させるようにしてもよい。 The storage unit 29 stores a plurality of preset pulse patterns using a map or the like so that the switching permission range can be set according to various possible operating condition change patterns of the motor 80. In addition, when a pulse pattern corresponding to a combination of the current and next modulation rates M _A and M _B that has not been stored in the past is newly calculated, the storage unit 29 may be made to learn.

このように本実施形態では、変調率Ｍが変化しパルスパターンＰＰを切り替えるときの切替位置θｘとして、第一に切替許可範囲を選択し、第二にさらに理想切替位置θｘｉを選択する。また、理想切替位置θｘｉが切替許可範囲にない場合には、「切替許可範囲内で理想切替位置θｘｉに最も近いロータ位置」を選択する。
出力電圧が変化しない切替許可範囲でパルスパターンを切り替えることにより、切替時における電圧変化の発生を回避し、電力変動やトルク変動を抑制することができる。
また、理想切替位置θｘｉ、又は、理想切替位置θｘｉに可及的に近い位置でパルスパターンを切り替えることにより、切替時に基本波電圧値を連続的に変化させることができる。 As described above, in the present embodiment, as the switching position θx when the modulation factor M changes and the pulse pattern PP is switched, first, the switching permission range is selected, and second, the ideal switching position θxi is selected. If the ideal switching position θxi is not within the switching permission range, “the rotor position closest to the ideal switching position θxi within the switching permission range” is selected.
By switching the pulse pattern within the switching permission range where the output voltage does not change, it is possible to avoid a voltage change at the time of switching and suppress power fluctuation and torque fluctuation.
Further, by switching the pulse pattern at the ideal switching position θxi or a position as close as possible to the ideal switching position θxi, the fundamental wave voltage value can be continuously changed at the time of switching.

続いて、切替許可範囲設定部２４による切替許可範囲の好ましい設定に関して、図１１〜図１４を参照して説明する。
図１１に、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の三相のパルスパターンを示す。各相パルスパターンは、同一のパルスパターンを１２０［ｄｅｇ］ずらして設定されている。切替許可範囲は、三相のパルスパターンの出力電圧がいずれもＯＮ状態又はＯＦＦ状態を継続しており、電圧ベクトルが一定であるロータ位置範囲に設定される。これにより、相間のバランスを維持しつつ、全ての相について切替時の電力変動を適切に抑制することができる。
なお、正確には、変化前の三相、及び変化後の三相の計６つのパルスパターンについて共通に出力電圧が変化しない位置が設定されるが、図が煩雑になるため、図１１では変化前又は変化後の一方を省略して示す。 Subsequently, a preferable setting of the switching permission range by the switching permission range setting unit 24 will be described with reference to FIGS.
FIG. 11 shows three-phase pulse patterns of the U phase, the V phase, and the W phase. Each phase pulse pattern is set by shifting the same pulse pattern by 120 [deg]. The switching permission range is set to a rotor position range in which the output voltages of the three-phase pulse patterns are all in the ON state or the OFF state and the voltage vector is constant. This makes it possible to appropriately suppress power fluctuations at the time of switching for all phases while maintaining the balance between the phases.
To be precise, positions where the output voltage does not change are set in common for a total of six pulse patterns of the three phases before the change and the three phases after the change. One before or after the change is omitted.

図１２に、モータ８０の回転数［ｒｐｍ］が（ａ）Ｎのとき、及び、（ｂ）３Ｎのときにおける変化前後のパルスパターンを示す。
回転数Ｎのとき、電気角１８０［ｄｅｇ］中に、比較的長い２回の切替許可範囲Ｌ、及び、比較的短い１回の切替許可範囲Ｓの計３回が設定される。
これに対し、回転数が３Ｎのとき、時間幅の不足によりパルスパターンの切替が不能となる切替許可範囲Ｓが除外され、切替許可範囲Ｌのみが設定される。つまり、高回転時に所定時間に満たないロータ位置範囲は切替許可範囲から除外する。
このように、切替許可範囲設定部２４は、回転数Ｎに応じて切替許可範囲を設定する。これにより、特に高回転時に不適切な切替許可範囲が設定されることを防止することができる。 FIG. 12 shows pulse patterns before and after the change when the rotation speed [rpm] of the motor 80 is (a) N and (b) 3N.
When the number of revolutions is N, a relatively long two-time switching permission range L and a relatively short one-time switching permission range S are set for a total of three times during the electrical angle of 180 [deg].
On the other hand, when the rotation speed is 3N, the switching permission range S in which the pulse pattern cannot be switched due to the shortage of the time width is excluded, and only the switching permission range L is set. That is, the rotor position range that is shorter than the predetermined time during high rotation is excluded from the switching permission range.
As described above, the switching permission range setting unit 24 sets the switching permission range according to the rotation speed N. Thus, it is possible to prevent an inappropriate switching permission range from being set, especially at a high rotation speed.

図１３に、電圧振幅算出部１３による電圧振幅Ｖａｍｐの演算周期、又は、制御器３７による電圧位相指令Ｖθの演算周期を考慮して設定された切替許可範囲を示す。
パルスパターンの出力電圧がいずれもＯＮ状態又はＯＦＦ状態を継続しているロータ位置範囲であっても、演算周期Ｔｃ未満の期間は切替許可範囲から除外される。すなわち、切替許可範囲設定部２４は、電圧指令の演算周期Ｔｃ以上の期間となるように切替許可範囲を設定する。これにより、パルスパターンの切替に伴う制御演算の実施可能性を適切に担保することができる。 FIG. 13 shows a switching permission range set in consideration of the calculation cycle of the voltage amplitude Vamp by the voltage amplitude calculation unit 13 or the calculation cycle of the voltage phase command Vθ by the controller 37.
Even if the output voltage of the pulse pattern is in the rotor position range in which the ON state or the OFF state continues, the period shorter than the calculation cycle Tc is excluded from the switching permission range. That is, the switching permission range setting unit 24 sets the switching permission range so that the period is equal to or longer than the operation period Tc of the voltage command. Thereby, the feasibility of the control calculation accompanying the switching of the pulse pattern can be appropriately secured.

図１４に、デッドタイムＤＴを考慮して設定された切替許可範囲を示す。デッドタイムＤＴには、インバータ６０において相補的にスイッチング動作する各相スイッチング素子対が共にＯＦＦとなる。そのため、切替許可範囲の終了間際の期間がデッドタイムＤＴと重なっていると、切替許可範囲の終了間際にパルスパターンを切り替えたとき、パルスが実質的に削られることとなる。なお、図中の「ＤＴ」は、厳密には「デッドタイムＤＴに対応する位置範囲」であり、必ずしもゲート信号生成部１８が設定したデッドタイムＤＴそのものとは限らないが、便宜的に、デッドタイムの記号を援用する。
そこで、切替許可範囲設定部２４は、デッドタイムＤＴに対応する位置を避けて切替許可範囲を設定することにより、パルスが削られることを防止することができる。また、同様の思想に基づき、ゲート信号出力からの動作遅延時間等の素子特性を考慮して切替許可範囲を設定してもよい。 FIG. 14 shows a switching permission range set in consideration of the dead time DT. At the dead time DT, the respective pairs of phase switching elements that perform the switching operation complementarily in the inverter 60 are both turned off. Therefore, if the period immediately before the end of the switching permission range overlaps with the dead time DT, when the pulse pattern is switched just before the end of the switching permission range, the pulse is substantially removed. Note that “DT” in the figure is strictly a “position range corresponding to the dead time DT”, and is not necessarily the dead time DT itself set by the gate signal generation unit 18; Use the time symbol.
Therefore, the switching permission range setting unit 24 can prevent the pulse from being cut by setting the switching permission range avoiding the position corresponding to the dead time DT. Further, based on the same concept, the switching permission range may be set in consideration of element characteristics such as an operation delay time from a gate signal output.

次に、モータ制御装置１０１によるインバータ駆動処理について、図１５、図１６のフローチャートを参照して説明する。以下のフローチャートの説明で記号「Ｓ」はステップを意味する。ここでは、前回の制御で演算された現在のパルスパターンＰＰ_Aによりインバータ６０を駆動中に、次回のパルスパターンＰＰ_Bを演算する処理を想定する。 Next, the inverter driving process by the motor control device 101 will be described with reference to the flowcharts of FIGS. In the following description of the flowchart, the symbol “S” means a step. Here, the inverter 60 during driving by the current pulse pattern PP _A calculated in the previous control, assume a process of calculating the next pulse pattern PP _B.

まず、図１５のメインフローチャートを参照する。
Ｓ１１では、モータ制御装置１０１は、位置θ及び角速度ω（回転数Ｎ）を取得する。
Ｓ１２では、電圧振幅算出部１３は、トルク指令Ｔ^*及び角速度ωに基づいて電圧振幅Ｖａｍｐを算出する。
Ｓ１３では、変調率演算部１５は、電源電圧Ｖｉｎ及び電圧振幅Ｖａｍｐに基づいて次回の変調率Ｍ_Bを算出する。 First, reference is made to the main flowchart of FIG.
In S11, the motor control device 101 acquires the position θ and the angular velocity ω (the number of rotations N).
In S12, the voltage amplitude calculator 13 calculates the voltage amplitude Vamp based on the torque command T ^* and the angular velocity ω.
In S13, the modulation factor computation unit 15 calculates the next modulation factor M _B based on the power supply voltage Vin and the voltage amplitude Vamp.

Ｓ１６では、パルスパターン設定部２０は、次回の変調率Ｍ_B及び現在の変調率Ｍ_Aを取得する。次回の変調率Ｍ_Bが所定の誤差範囲内で現在の変調率Ｍ_Aに等しい場合（Ｓ１７：ＹＥＳ）、Ｓ３１でパルスパターン変更なしとする。
次回の変調率Ｍ_Bが誤差範囲を超えて現在の変調率Ｍ_Aと異なる場合（Ｓ１７：ＮＯ）、Ｓ２０の「切替位置、パルスパターン設定処理」に移行する。Ｓ２０で設定された結果に従い、パルスパターン設定部２０は、Ｓ３２でパルスパターンを変更して出力する。 In S16, the pulse pattern setting unit 20 acquires a next modulation factor M _B and the current modulation factor M _A. If the next modulation factor M _B is equal to the current modulation factor M _A within a predetermined error range (S17: YES), and no pulse pattern changes in S31.
If the next modulation factor M _B is different from the current modulation factor M _A exceeds the error range (S17: NO), the process proceeds to "switching position, the pulse pattern setting process" in S20. In accordance with the result set in S20, the pulse pattern setting unit 20 changes and outputs the pulse pattern in S32.

Ｓ２０の「切替位置、パルスパターン設定処理」の詳細について、図１６のサブフローチャートを参照する。
Ｓ２１では、理想切替位置算出部２１は、現在の変調率Ｍ_A及び次回の変調率Ｍ_Bに基づき、理想切替位置θｘｉ及び位相ずれαを算出する。 For details of the “switching position, pulse pattern setting process” in S20, refer to the sub-flowchart in FIG.
In S21, the ideal switching position calculator 21 calculates the ideal switching position θxi and the phase shift α based on the current modulation rate M _A and the next modulation rate M _B.

Ｓ２２では、現在パルスパターン読込部２２は、現在出力中である現在パルスパターンＰＰ_Aを読込む。また、次回パルスパターン読込部２３は、次回の変調率Ｍ_Bに応じて次回パルスパターンＰＰ_Bを記憶部２９に記憶されたマップ等から読込む。
Ｓ２２で読込まれた現在パルスパターンＰＰ_A及び次回パルスパターンＰＰ_Bは、切替許可範囲設定部２４に通知される。切替許可範囲設定部２４は、Ｓ２３で、さらにデッドタイムＤＴ、角速度ω（回転数Ｎ）等の情報を取得し、Ｓ２４で、これらの情報に基づいて切替許可範囲を設定する。 In S22, the current pulse pattern reading section 22 reads the current pulse pattern PP _A is currently being output. Also, the next pulse pattern reading unit 23 reads the next pulse pattern PP _B map stored in the storage unit 29 and the like in accordance with the next modulation factor M _B.
Current pulse pattern PP _A and the next pulse pattern PP _B was read in S22 is notified to the switching permission range setting unit 24. The switching permission range setting unit 24 further acquires information such as the dead time DT and the angular velocity ω (the number of revolutions N) in S23, and sets the switching permission range based on these information in S24.

Ｓ２５で、切替位置設定部２５は、理想切替位置θｘｉが切替許可範囲にあるか否か判断する。理想切替位置θｘｉが切替許可範囲内にある場合（Ｓ２５：ＹＥＳ）、切替位置設定部２５は、Ｓ２６で、理想切替位置θｘｉを切替位置θｘとして設定する。
一方、理想切替位置θｘｉが切替許可範囲外にある場合（Ｓ２５：ＮＯ）、切替位置設定部２５は、Ｓ２７で、「切替許可範囲内で理想切替位置θｘｉに最も近いロータ位置に修正した位置」を切替位置θｘとして設定する。
Ｓ２８では、次回パルスパターン確定部２６は、位置θ及び電圧位相Ｖθを取得し、次回パルスパターンＰＰ_B及び切替位置θｘを確定して出力する。なお、現在パルスパターンＰＰ_Aを再度出力する場合については省略する。 In S25, the switching position setting unit 25 determines whether or not the ideal switching position θxi is within the switching permission range. When the ideal switching position θxi is within the switching permission range (S25: YES), the switching position setting unit 25 sets the ideal switching position θxi as the switching position θx in S26.
On the other hand, if the ideal switching position θxi is outside the switching permission range (S25: NO), the switching position setting unit 25 determines in S27 that “the position corrected to the rotor position closest to the ideal switching position θxi within the switching permission range”. Is set as the switching position θx.
In S28, the next pulse pattern determination unit 26 acquires the position θ and the voltage phase V [theta], and outputs the determined a next pulse pattern PP _B and the switching position [theta] x. Incidentally, omitted for the case of outputting the current pulse pattern PP _A again.

（第２実施形態）
次に第２実施形態について、図１７、図１８を参照して説明する。
図１７に、第２実施形態が解決する課題として、回転数及び変調率の急峻な変化が発生した場合の変化前後のパルスパターンを示す。ここでは特に回転数及び変調率が急激に低下した例を想定する。これは、車両が走行中に障害物に衝突した場合等に相当する。この場合、電気角周期が急激に長くなり、パルスパターンの切替条件により、切替が遅れる。その結果、過電圧、過電流による素子破壊につながるおそれがある。 (2nd Embodiment)
Next, a second embodiment will be described with reference to FIGS.
FIG. 17 shows a pulse pattern before and after the change when the rotation speed and the modulation rate sharply change as a problem to be solved by the second embodiment. Here, it is particularly assumed that the number of rotations and the modulation rate are sharply reduced. This corresponds to a case where the vehicle collides with an obstacle while traveling. In this case, the electrical angle cycle becomes sharply long, and the switching is delayed depending on the pulse pattern switching condition. As a result, there is a possibility that the device may be destroyed due to overvoltage or overcurrent.

そのような事態を防止するため、第２実施形態では、回転数又は変調率の急峻な変化が発生した場合、異常処置を実行する構成を採用する。
図１８に示すインバータ駆動処理のフローチャートでは、図１５に対し、Ｓ１４、Ｓ１５、Ｓ１８、Ｓ１９、Ｓ３３が追加されている。
Ｓ１４では、現在及び次回の回転数の比から回転数変化率ＲＮを算出する。Ｓ１８では、現在の変調率Ｍ_Aと次回の変調率Ｍ_Bとの比から変調率変化率ＲＭを算出する。回転数又は変調率が低下する場合の変化率ＲＮ、ＲＭは絶対値で定義される。 In order to prevent such a situation, in the second embodiment, a configuration is adopted in which, when a sharp change in the rotation speed or the modulation rate occurs, an abnormal measure is executed.
In the flowchart of the inverter driving process shown in FIG. 18, S14, S15, S18, S19, and S33 are added to FIG.
In S14, the rotation speed change rate RN is calculated from the ratio of the current and next rotation speeds. In S18, the modulation rate change rate RM is calculated from the ratio between the current modulation rate M _A and the next modulation rate M _B. The change rates RN and RM when the rotation speed or the modulation rate decreases are defined by absolute values.

回転数及び変調率の変化率について、それぞれ正常値と異常値とを判別するための閾値が設定されている。回転数の変化率ＲＮが閾値以下のとき（Ｓ１５：ＹＥＳ）、及び、変調率の変化率ＲＭが閾値以下のとき（Ｓ１９：ＹＥＳ）、正常と判断され、それぞれ次のステップＳ１６、Ｓ２０に移行する。   Threshold values for discriminating between the normal value and the abnormal value are set for the rotation speed and the change rate of the modulation rate. When the rate of change RN of the rotational speed is equal to or less than the threshold (S15: YES) and when the rate of change RM of the modulation rate is equal to or less than the threshold (S19: YES), it is determined to be normal, and the process proceeds to the next steps S16 and S20, respectively. I do.

回転数の変化率ＲＮが閾値を越えるとき（Ｓ１５：ＮＯ）、又は、変調率の変化率ＲＭが閾値を越えるとき（Ｓ１９：ＮＯ）、異常と判断され、Ｓ３３に移行する。
Ｓ３３では、異常処置として、パルスパターンの強制切替が実施される。つまり、パルスパターン設定部２０は、通常の演算により設定するパルスパターンを用いず、異常処置のための特定のパルスパターンに強制的に切り替える。 When the rotation rate change rate RN exceeds the threshold value (S15: NO), or when the modulation rate change rate RM exceeds the threshold value (S19: NO), it is determined that there is an abnormality, and the process proceeds to S33.
In S33, forcible switching of the pulse pattern is performed as an abnormality treatment. That is, the pulse pattern setting unit 20 forcibly switches to a specific pulse pattern for abnormal treatment without using a pulse pattern set by a normal operation.

例えば回転数又は変調率が急激に低下し、低下率が閾値を超えた場合を想定する。このとき、モータ８０の急激な減速により、逆起電圧が急減少し、本来必要な電圧よりも大きな電圧がインバータ６０に印加される。パルスパターン設定部２０は、本来必要な電圧を出力可能なパルスパターンに強制的に切り替える。これにより、スイッチング素子６１〜６６等に過電圧が印加され、過電流が流れることを防止することができる。
さらに好ましくは、パルスパターンを強制的に切り替えると同時にトルク指令Ｔ^*を０にすることで、過電流をより好適に抑止することができる。 For example, it is assumed that the rotational speed or the modulation rate suddenly decreases and the decrease rate exceeds a threshold. At this time, the back electromotive voltage sharply decreases due to the sudden deceleration of the motor 80, and a voltage higher than the originally required voltage is applied to the inverter 60. The pulse pattern setting unit 20 forcibly switches the originally required voltage to a pulse pattern that can be output. As a result, it is possible to prevent an overvoltage from being applied to the switching elements 61 to 66 and the like, and prevent an overcurrent from flowing.
More preferably, by setting the torque command T ^* to 0 at the same time as forcibly switching the pulse pattern, the overcurrent can be more appropriately suppressed.

（第３実施形態）
第３実施形態による回転機の制御装置について、図１９を参照して説明する。
第３実施形態のモータ制御装置１０３は、電流フィードバック制御方式の制御装置である。第１実施形態と異なる構成として、電流指令演算部３１、減算器３２、制御器３３、電圧振幅位相算出部１４を有している。一方、第１実施形態が有するトルク推定部３５、減算器３６を有していない。 (Third embodiment)
A control device for a rotating machine according to a third embodiment will be described with reference to FIG.
The motor control device 103 according to the third embodiment is a current feedback control type control device. As a configuration different from the first embodiment, a current command calculator 31, a subtracter 32, a controller 33, and a voltage amplitude / phase calculator 14 are provided. On the other hand, the first embodiment does not include the torque estimating unit 35 and the subtractor 36.

また、第１実施形態では、電圧振幅算出部１３が電圧振幅Ｖａｍｐを算出し、制御器３７が電圧位相Ｖθを算出するのに対し、第３実施形態の電圧振幅位相算出部１４は、電圧振幅Ｖａｍｐ及び電圧位相Ｖθの両方を算出する。   In the first embodiment, the voltage amplitude calculator 13 calculates the voltage amplitude Vamp, and the controller 37 calculates the voltage phase Vθ, whereas the voltage amplitude phase calculator 14 according to the third embodiment calculates the voltage amplitude Vamp. Calculate both Vamp and voltage phase Vθ.

電流指令演算部３１は、車両制御装置等から取得したトルク指令Ｔ^*に基づき、マップや数式等を用いてｄｑ軸電流指令値Ｉｄ^*、Ｉｑ^*を演算する。
減算器３２は、ｄｑ変換部３４からフィードバックされるｄｑ軸電流Ｉｄ、Ｉｑをｄｑ軸電流指令値Ｉｄ^*、Ｉｑ^*から減算してｄｑ軸電流偏差を算出する。
制御器３３は、ｄｑ軸電流偏差をゼロに収束させるように、ＰＩ制御演算等によってｄｑ軸電圧指令値Ｖｄ^*、Ｖｑ^*を演算する。 The current command calculation unit 31 calculates dq-axis current command values Id ^* and Iq ^* based on the torque command T ^* obtained from the vehicle control device or the like, using a map, a mathematical expression, or the like.
The subtracter 32 calculates the dq-axis current deviation by subtracting the dq-axis currents Id and Iq fed back from the dq conversion unit 34 from the dq-axis current command values Id ^* and Iq ^* .
The controller 33 calculates dq-axis voltage command values Vd ^* and Vq ^* by PI control calculation or the like so as to converge the dq-axis current deviation to zero.

電圧振幅位相算出部１４は、ｄｑ軸電圧指令値Ｖｄ^*、Ｖｑ^*に基づき、電圧指令ベクトルの振幅Ｖａｍｐ及び位相Ｖθを算出する。＋Ｖｄ軸を基準とし反時計回り方向に電圧位相Ｖθを定義すると、電圧位相Ｖθ［ｄｅｇ］は、Ｖｄ^*、Ｖｑ^*の正負に応じて次式（５．１）〜（５．３）により算出される。
［Ｖｄ^*＞０、Ｖｑ^*≧０］ Ｖθ＝ａｒｃｔａｎ（Ｖｑ^*／Ｖｄ^*）・・・（５．１）
［Ｖｄ^*＜０］ Ｖθ＝ａｒｃｔａｎ（Ｖｑ^*／Ｖｄ^*）＋１８０ ・・・（５．２）
［Ｖｄ^*＞０、Ｖｑ^*＜０］ Ｖθ＝ａｒｃｔａｎ（Ｖｑ^*／Ｖｄ^*）＋３６０
・・・（５．３） The voltage amplitude phase calculation unit 14 calculates the amplitude Vamp and the phase Vθ of the voltage command vector based on the dq axis voltage command values Vd ^* and Vq ^* . When the voltage phase Vθ is defined in the counterclockwise direction with respect to the + Vd axis, the voltage phase Vθ [deg] is calculated by the following equations (5.1) to (5.3) according to the sign of Vd ^* and Vq ^*. Is done.
[Vd ^* > 0, Vq ^* ≧ 0] Vθ = arctan (Vq ^* / Vd ^* ) (5.1)
[Vd ^* <0] Vθ = arctan (Vq ^* / Vd ^* ) + 180 (5.2)
[Vd ^* > 0, Vq ^* <0] Vθ = arctan (Vq ^* / Vd ^* ) + 360
... (5.3)

電圧振幅Ｖａｍｐは変調率演算部１５に出力され、電圧位相Ｖθはパルスパターン設定部２０に出力される。それ以降、特にパルスパターン設定部２０の構成及び作用効果に関して、第３実施形態は第１実施形態と同様である。   The voltage amplitude Vamp is output to the modulation factor calculation unit 15, and the voltage phase Vθ is output to the pulse pattern setting unit 20. Thereafter, the third embodiment is the same as the first embodiment, particularly with respect to the configuration and operation and effect of the pulse pattern setting unit 20.

（その他の実施形態）
（ア）上記実施形態の説明で用いた「現在／次回の変調率」、「現在／次回のパルスパターン」等の「現在」、「次回」は、演算順序における相対的な関係を示す用語に過ぎない。つまり、「現在」の絶対的な基準を限定するものではない。演算タイミングの基準をいつに定めるかにより、「現在」が直近の未来を意味し、「次回」がそれからさらに少し先の未来を意味すると解釈してもよい。 (Other embodiments)
(A) “Current” and “next” such as “current / next modulation rate” and “current / next pulse pattern” used in the description of the above embodiments are terms indicating relative relationships in the calculation order. Not just. That is, the present invention does not limit the absolute standard of “present”. Depending on when the reference of the calculation timing is determined, “present” may be interpreted as meaning the immediate future, and “next time” may be interpreted as meaning a slightly further future.

（イ）パルスパターン設定部２０は、変調率Ｍが入力されたとき、予め記憶部に記憶されている複数のパルスパターンから最適なパターンを読み込む構成に限らず、毎回、最適なパルスパターンを演算するようにしてもよい。   (A) When the modulation factor M is input, the pulse pattern setting unit 20 is not limited to reading the optimum pattern from a plurality of pulse patterns stored in the storage unit in advance, but calculates the optimum pulse pattern every time. You may make it.

（ウ）本発明は、バッテリ５０とインバータ６０との間にＤＣＤＣコンバータを備えるシステムに適用されてもよい。
（エ）本発明の制御対象とする回転機は、三相回転機に限らず、四相以上の多相回転機であってもよい。 (C) The present invention may be applied to a system including a DCDC converter between the battery 50 and the inverter 60.
(D) The rotating machine to be controlled in the present invention is not limited to a three-phase rotating machine, but may be a four-phase or more multi-phase rotating machine.

（オ）本発明は、ハイブリッド自動車や電気自動車の主機モータとして使用される回転機以外に、車両の補機用モータや、車両以外の昇降機、一般機械等に用いられる回転機に適用されてもよい。
以上、本発明は、上記実施形態になんら限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施可能である。 (E) The present invention is applicable not only to a rotating machine used as a main engine motor of a hybrid vehicle or an electric vehicle, but also to a motor for an auxiliary machine of a vehicle, a rotating machine used for an elevator other than a vehicle, a general machine, and the like. Good.
As described above, the present invention is not limited to the above embodiment, and can be implemented in various forms without departing from the spirit of the invention.

１０１、１０３・・・モータ制御装置（回転機の制御装置）、
１５・・・変調率演算部、
２０・・・パルスパターン設定部、
６０・・・インバータ（電力変換器）、
６１〜６６・・・スイッチング素子、
８０・・・モータ（回転機）。 101, 103 ... motor control device (control device of rotating machine),
15: Modulation rate calculator,
20: pulse pattern setting unit,
60 ... inverter (power converter),
61 to 66: switching element,
80 ... motor (rotary machine).

Claims (10)

三相以上の多相の回転機（８０）に電力供給する電力変換器（６０）の複数のスイッチング素子（６１〜６６）に対し、前記回転機のロータ位置に応じてＯＮ／ＯＦＦ状態を規定するパルスパターンに基づくゲート信号を出力し、前記回転機の通電を制御する回転機の制御装置であって、
電源電圧及び電圧振幅に基づいて変調率を演算する変調率演算部（１５）と、
前記変調率演算部が演算した変調率に応じてパルスパターンを設定し、且つ、少なくともいずれかの相のパルスパターンの出力電圧がＯＮ状態又はＯＦＦ状態を継続しているロータ位置の範囲を切替許可範囲として設定し、変調率が変化したとき、前記切替許可範囲でパルスパターンを切り替えるパルスパターン設定部（２０）と、
を備え、
前記パルスパターン設定部は、
前記変調率演算部において所定の演算周期で演算される変調率に対応する基本波電圧について、現在の変調率に対応する基本波電圧の振幅（Ａ）と、次回の変調率に対応する基本波電圧の振幅（Ｂ）との比に基づき、現在の基本波電圧値と次回の基本波電圧値とが一致するロータ位置である理想切替位置（θｘｉ）を０［ｄｅｇ］及び１８０［ｄｅｇ］以外の位置となるように算出し、且つ、現在の基本波電圧値と次回の基本波電圧値とが前記理想切替位置で一致するように前記位相ずれ（α）を算出し、次回のパルスパターンを現在のパルスパターンに対して前記位相ずれだけ進角又は遅角させ、
前記理想切替位置が前記切替許可範囲内にある場合、前記理想切替位置でパルスパターンを切り替え、
前記理想切替位置が前記切替許可範囲外にある場合、前記切替許可範囲内で前記理想切替位置に最も近いロータ位置に修正した切替位置でパルスパターンを切り替えるものであり、
次回の変調率に対応する基本波電圧の振幅が現在の変調率に対応する基本波電圧の振幅より大きい（Ａ＜Ｂ）場合、０［ｄｅｇ］から１８０［ｄｅｇ］までの範囲における前記理想切替位置は、９０［ｄｅｇ］であり、
次回の変調率に対応する基本波電圧の振幅が現在の変調率に対応する基本波電圧の振幅より小さい（Ａ＞Ｂ）場合、前記位相ずれをαと表すと、０［ｄｅｇ］から１８０［ｄｅｇ］までの範囲における前記理想切替位置は、（９０−α）［ｄｅｇ］である回転機の制御装置。 An ON / OFF state is defined for a plurality of switching elements (61 to 66) of a power converter (60) for supplying power to a three-phase or more multi-phase rotating machine (80) according to the rotor position of the rotating machine. A gate signal based on the pulse pattern to be output, the control device of the rotating machine to control the energization of the rotating machine,
A modulation rate calculator (15) for calculating a modulation rate based on the power supply voltage and the voltage amplitude;
A pulse pattern is set according to the modulation rate calculated by the modulation rate calculation unit, and switching of the range of the rotor position where the output voltage of the pulse pattern of at least one of the phases continues to be in the ON state or the OFF state is permitted. A pulse pattern setting unit (20) that sets a pulse pattern when the modulation rate changes, and switches the pulse pattern in the switching permission range.
With
The pulse pattern setting unit,
Fundamental basic wave voltage corresponding to the modulation factor calculated by the predetermined calculation cycle in the modulation rate arithmetic unit, where the amplitude of the fundamental wave voltage corresponding to the modulation factor of the current (A), corresponding to the next modulation rate Based on the ratio of the wave voltage to the amplitude (B) , the ideal switching position (θxi) , which is the rotor position where the current fundamental wave voltage value matches the next fundamental wave voltage value, is 0 [deg] and 180 [deg]. , And the phase shift (α) is calculated so that the current fundamental voltage value and the next fundamental wave voltage value coincide with each other at the ideal switching position, and the next pulse pattern is calculated. Is advanced or retarded by the phase shift with respect to the current pulse pattern ,
When the ideal switching position is within the switching permission range, a pulse pattern is switched at the ideal switching position,
When the ideal switching position is outside the switching permission range, a pulse pattern is switched at a switching position corrected to a rotor position closest to the ideal switching position within the switching permission range,
If the amplitude of the fundamental voltage corresponding to the next modulation rate is larger than the amplitude of the fundamental voltage corresponding to the current modulation rate (A <B), the ideal switching in the range from 0 [deg] to 180 [deg]. The position is 90 [deg],
When the amplitude of the fundamental wave voltage corresponding to the next modulation rate is smaller than the amplitude of the fundamental wave voltage corresponding to the current modulation rate (A> B), when the phase shift is represented by α, 0 [deg] to 180 [deg] deg], the ideal switching position is (90−α) [deg]. 前記パルスパターン設定部は、
全ての相のパルスパターンの出力電圧がＯＮ状態又はＯＦＦ状態を継続しており、電圧ベクトルが一定であるロータ位置範囲を前記切替許可範囲として設定する請求項１に記載の回転機の制御装置。 The pulse pattern setting unit,
The control device for a rotating machine according to claim 1 , wherein the output voltages of the pulse patterns of all phases continue to be in the ON state or the OFF state, and the rotor position range in which the voltage vector is constant is set as the switching permission range. 前記切替許可範囲は、変化前後の変調率の組合せに応じて設定される請求項１または２に記載の回転機の制御装置。 The switching permission range, the control device for a rotary machine according to claim 1 or 2 is set according to the combination of the modulation rate before and after the change. 前記切替許可範囲は、回転機の回転数に応じて設定される請求項１〜３のいずれか一項に記載の回転機の制御装置。 The control device for a rotating machine according to any one of claims 1 to 3 , wherein the switching permission range is set according to a rotation speed of the rotating machine. 前記切替許可範囲は、前記電力変換器において相補的にＯＮ／ＯＦＦするスイッチング素子対が共にＯＦＦとなるデッドタイムに対応する位置範囲を避けて設定される請求項１〜４のいずれか一項に記載の回転機の制御装置。 The switching permission range, to any one of complementarily ON / OFF to claim 1-4 in which the switching element pairs are set to avoid a range of positions corresponding to the dead time both become OFF in the power converter A control device for the rotating machine according to the above. 前記切替許可範囲は、電圧指令の演算周期以上の期間となるように設定される請求項１〜５のいずれか一項に記載の回転機の制御装置。 The control device for a rotating machine according to any one of claims 1 to 5 , wherein the switching permission range is set to be a period equal to or longer than a calculation cycle of the voltage command. 前記パルスパターン設定部は、
回転数又は変調率の変化率が閾値を超えたとき、異常処置として、パルスパターンを強制的に切り替える請求項１〜６のいずれか一項に記載の回転機の制御装置。 The pulse pattern setting unit,
The control device for a rotating machine according to any one of claims 1 to 6 , wherein a pulse pattern is forcibly switched as an abnormal measure when a change rate of the rotation speed or the modulation rate exceeds a threshold value. 前記パルスパターン設定部は、
回転数又は変調率の低下率が閾値を超えたとき、異常処置として、パルスパターンを強制的に切り替える請求項７に記載の回転機の制御装置。 The pulse pattern setting unit,
The control device for a rotating machine according to claim 7 , wherein a pulse pattern is forcibly switched as an abnormal measure when a reduction rate of the rotation speed or the modulation rate exceeds a threshold. 前記パルスパターン設定部は、
想定され得る回転機の運転条件変化パターンに応じて前記切替許可範囲を設定可能なように、予め設定された複数のパルスパターンを記憶する記憶部（２９）を有し、
入力された変調率に応じて、前記記憶部から適当なパルスパターンを読み込む請求項１〜８のいずれか一項に記載の回転機の制御装置。 The pulse pattern setting unit,
A storage unit (29) that stores a plurality of pulse patterns set in advance so that the switching permission range can be set according to a conceivable operating condition change pattern of the rotating machine;
The control device for a rotary machine according to any one of claims 1 to 8 , wherein an appropriate pulse pattern is read from the storage unit according to the input modulation rate. 車両の動力源である主機モータの駆動システムに適用される請求項１〜９のいずれか一項に記載の回転機の制御装置。 The control device for a rotating machine according to any one of claims 1 to 9 , wherein the control device is applied to a drive system of a main engine motor that is a power source of a vehicle.

Images