JP6852522B2 - 多相回転機の制御装置 - Google Patents
多相回転機の制御装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP6852522B2 JP6852522B2 JP2017073665A JP2017073665A JP6852522B2 JP 6852522 B2 JP6852522 B2 JP 6852522B2 JP 2017073665 A JP2017073665 A JP 2017073665A JP 2017073665 A JP2017073665 A JP 2017073665A JP 6852522 B2 JP6852522 B2 JP 6852522B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- voltage
- phase
- normal operation
- rotating machine
- current
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 230000005856 abnormality Effects 0.000 claims description 45
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 28
- 238000013459 approach Methods 0.000 claims description 7
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 claims description 7
- 230000004044 response Effects 0.000 claims description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 17
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 15
- 238000000034 method Methods 0.000 description 12
- 230000008569 process Effects 0.000 description 11
- 230000004043 responsiveness Effects 0.000 description 6
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 3
- 238000009499 grossing Methods 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 2
- 208000019901 Anxiety disease Diseases 0.000 description 1
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000036506 anxiety Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 230000002040 relaxant effect Effects 0.000 description 1
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P21/00—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
- H02P21/22—Current control, e.g. using a current control loop
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
- B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
- B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
- B62D5/04—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
- B62D5/0457—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such
- B62D5/046—Controlling the motor
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
- B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
- B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
- B62D5/04—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
- B62D5/0457—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such
- B62D5/046—Controlling the motor
- B62D5/0463—Controlling the motor calculating assisting torque from the motor based on driver input
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
- B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
- B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
- B62D5/04—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
- B62D5/0457—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such
- B62D5/046—Controlling the motor
- B62D5/0469—End-of-stroke control
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
- B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
- B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
- B62D5/04—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
- B62D5/0457—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such
- B62D5/0481—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such monitoring the steering system, e.g. failures
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P21/00—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
- H02P21/0003—Control strategies in general, e.g. linear type, e.g. P, PI, PID, using robust control
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P21/00—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
- H02P21/06—Rotor flux based control involving the use of rotor position or rotor speed sensors
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P27/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
- H02P27/04—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
- H02P27/06—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters
- H02P27/08—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters with pulse width modulation
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P29/00—Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors
- H02P29/02—Providing protection against overload without automatic interruption of supply
- H02P29/024—Detecting a fault condition, e.g. short circuit, locked rotor, open circuit or loss of load
- H02P29/027—Detecting a fault condition, e.g. short circuit, locked rotor, open circuit or loss of load the fault being an over-current
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
- B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
- B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
- B62D5/04—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
- B62D5/0409—Electric motor acting on the steering column
- B62D5/0412—Electric motor acting on the steering column the axes of motor and steering column being parallel
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Transportation (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Control Of Ac Motors In General (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
- Steering Control In Accordance With Driving Conditions (AREA)
- Power Steering Mechanism (AREA)
Description
例えば、特許文献1に開示された電動パワーステアリング装置は、モータの回転角速度及び回転角加速度に基づいて所定値以上の外力の逆入力を判定する。そして、所定値以上の外力が逆入力されたとき、強め界磁制御を行ってモータの回転角速度を減速させることで、トルク伝達部材に伝達される衝撃力を抑制する。
例えば、相電流に基づいてインバータのスイッチング素子や電流経路の短絡異常を判定する構成では、外力の逆入力による相電流の増加時に、短絡異常でないにもかかわらず、過電流異常と誤判定するおそれがある。また、外力の逆入力により、電流フィードバック制御の応答が不安定となるおそれがある。このような、外力の逆入力による各種制御への影響に関し、特許文献1には何ら言及されていない。
電力変換器は、複数のスイッチング素子(61−66)の動作により直流電力を多相交流電力に変換し、多相回転機に供給する。
指令演算部は、電力変換器を操作して多相回転機の通電を制御する指令値を演算する。
第1の態様の制御装置は、電力変換器又は多相回転機の巻線に流れる電流が電流閾値を超えたとき過電流異常であると判定する異常判定部(55)をさらに備える。入力電圧判定部により入力電圧が通常動作時の動作範囲外であると判定された電圧超過時に、異常判定部は、過電流異常の判定を中止する。この場合、制御装置は、電圧超過時に、外力の逆入力に起因する相電流の増加を無視するように制御を切り替える。
この場合、制御装置は、電圧超過時に、外力の逆入力に起因する相電流の増加を無視するように制御を切り替える。これにより、外力の逆入力による相電流増加時に、素子や電流経路の短絡異常でないにもかかわらず、過電流異常と誤判定することを防止することができる。
それに対し本発明の第1の態様の制御装置では、入力電圧が通常動作時の動作範囲外であると判定された電圧超過時に、異常判定部は過電流異常の判定を中止する。
これにより、外力の逆入力による回転自体を直接的に抑制するのみでなく、外力の逆入力に起因する各種制御への影響を適切に抑制することができる。
第2の態様の制御装置では、指令演算部(202、207)は、電流指令値とフィードバックされた実電流との偏差を0に近づけるように電圧指令値をPI演算する制御器(245、246)を有し、電圧超過時に、制御器の比例ゲイン及び積分ゲインを通常動作時よりも小さくし、通常動作時よりも制御応答性を低下させる。
第3の態様の制御装置では、指令演算部(205)は、通常動作時における電流指令値又は電圧指令値を記憶保持する指令値ホールド部(275、276)を有し、電圧超過時に、指令値ホールド部に記憶された通常動作時の電圧指令値又は電流指令値を継続して用いる。
本実施形態では、多相回転機を代表して3相回転機の制御装置を示す。この3相回転機の制御装置は、車両の電動パワーステアリング装置において、操舵アシストモータを駆動する制御装置として用いられる。まず、各実施形態に共通する電動パワーステアリング装置の構成、及び、制御装置の構成の概略を説明する。
図2に、電動パワーステアリング装置90を含むステアリングシステム99の全体構成を示す。なお、図2に示す電動パワーステアリング装置90はコラムアシスト式であるが、ラックアシスト式の電動パワーステアリング装置にも同様に適用可能である。
ステアリングシステム99は、ハンドル91、ステアリングシャフト92、操舵トルクセンサ94、ピニオンギア96、ラック軸97、車輪98、及び、電動パワーステアリング装置90等を含む。
操舵トルクセンサ94は、ステアリングシャフト92の途中に設けられ、運転者の操舵トルクtrqを検出してECU101に通知する。
ECU101は、操舵トルクtrqに基づいて、モータ801が所望のアシストトルクを発生するようにモータ801の駆動を制御する。モータ801が出力したアシストトルクは、減速ギア89を介してステアリングシャフト92に伝達される。
また、例えば車両の走行中に車輪が縁石に乗り上げたとき、車輪98が急激に転舵され、ラック軸97等の負荷側からモータ801に外力が逆入力される可能性がある。
図1にECU101の全体構成を示す。モータ801は、U相コイル81、V相コイル82、W相コイル83からなる3相巻線84を一組有する3相ブラシレスモータである。
ECU101は、「電力変換器」としてのインバータ60、電流センサ70、マイコン67、及び、駆動回路(又はプリドライバ)68等を備えている。
スイッチング素子61−66は、例えばMOSFETで構成され、ブリッジ接続されている。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。
インバータ60の入力部には、電源リレー12及び平滑コンデンサ13が設けられている。インバータ60の高電位線と低電位線との間の電圧、すなわち平滑コンデンサ13の両端電圧を「入力電圧Vr」といい、例えば電圧センサにより検出される。
入力電圧判定部50は、入力電圧Vrが「通常動作時の動作範囲」内であるか否か判定する。以下、「通常動作時の動作範囲」を省略し、適宜「通常動作範囲」と記す。また、入力電圧判定部50により入力電圧Vrが通常動作時の動作範囲外であると判定された時を「電圧超過時」という。
なお、通常動作時でないことと異常とは異なる。本明細書において、外力の逆入力は、「正常状態のインバータ60及びモータ801において生じ得る通常動作以外の現象」として認識される。また、外力が逆入力されていても入力電圧Vrが通常動作範囲内である時には、通常動作時の制御に準じた制御が行われる。
回転角センサ85は、モータ801の電気角θを検出し、マイコン67の指令演算部20に通知する。
指令演算部20は、操舵トルクtrq、相電流Iu、Iv、Iw及び電気角θ等の情報に基づいて指令値を演算する。指令演算部20が演算した指令値に基づいてインバータ60が動作することにより、モータ801の通電が制御される。
指令演算部20の詳細な構成は、実施形態毎に多少異なる。各実施形態では、指令演算部の符号として、「20」に続く3桁目に実施形態の番号を記す。
そこで本実施形態のECUは、外力の逆入力に起因する制御への影響を抑制することを目的とするものである。以下、実施形態毎に詳しく説明する。
第1実施形態について、図3、図4を参照して説明する。
図3に示すように、第1実施形態では、マイコン67は指令演算部201及び異常判定部55を有する。図3では、3相の電圧Vu、Vv、Vw及び電流Iu、Iv、Iwを、それぞれまとめて1本の線で表す。また、座標変換演算用の電気角θについて、回転角センサ85からの信号線を省略して入力矢印のみを記す。第2実施形態以下の制御ブロック図において、図3と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。
なお、3桁符号の末尾の「5」はd軸電流又は電圧に関する構成を意味し、「6」はq軸電流又は電圧に関する構成を意味する。
3相2相変換部31は、電流センサ70が検出した相電流Iu、Iv、Iwを、電気角θを用いて3相2相変換し、dq軸の実電流Id、Iqをフィードバックする。
電流偏差算出器235は、d軸電流指令値Id*と、d軸電流Idとの電流偏差ΔIdを算出する。電流偏差算出器236は、q軸電流指令値Iq*と、q軸電流Iqとの電流偏差ΔIqを算出する。
2相3相変換部29は、電気角θを用いてdq軸電圧指令値Vd、Vqを2相3相変換して3相電圧指令値Vu、Vv、Vwを生成し、インバータ60に出力する。
インバータ60は、3相電圧指令値Vu、Vv、Vwに基づいて生成されるPWM信号によりスイッチング素子61−66が動作することにより、バッテリ11の直流電力を変換し、モータ801に3相電圧Vu_i、Vv_i、Vw_iを印加する。
このとき、指令演算部201がインバータ60の駆動を停止することにより、フェールセーフが実現される。また、例えばECU101から車内LANを経由して車両ECUに異常情報を通知し、運転者に警告を報知する等の異常時処置が取られる。
そこで、第1実施形態では、入力電圧判定部50により入力電圧Vrが通常動作範囲を超えていると判定された電圧超過時に、入力電圧判定部50から異常判定部55に対し、過電流異常判定を中止するように指令する。
入力電圧Vrが閾値Vrth以下であり、通常動作範囲内にあるとき、S12でNOと判断され、S14に移行する。
S14では、異常判定部55は、相電流の絶対値|I#|が電流判定閾値Ithより大きいか否か判断する。ここで、記号「#」は、「u、v、w」のいずれかを表す。また、絶対値での判定に代えて、正負の相電流I#を、それぞれ正の電流閾値、及び、負の電流閾値と比較してもよい。
S14でNOと判断されたとき、通常動作時であって正常時であると考えられるため、そのまま処理を終了する。
このように第1実施形態では、電圧超過時に過電流異常判定を中止することで、外力の逆入力に起因する入力電圧Vr及び相電流Iu、Iv、Iwの変化を無視するように制御を切り替える。よって、外力の逆入力に起因する制御への影響を好適に抑制することができる。
第2実施形態について、図5、図6を参照して説明する。
図5には、第2実施形態の指令演算部202におけるd軸電流制御器245及びq軸電流制御器246の詳細構成を示す。各電流制御器245、246は、比例ゲイン乗算器2451、2461、積分ゲイン乗算器2452、2462、積分器2453、2463、及び加算器2454、2464を有する。
以下、比例ゲインKpと積分ゲインKiとをまとめて「PIゲイン」という。
電圧超過時、入力電圧判定部50は、各電流制御器245、246の比例ゲイン乗算器2451、2461及び積分ゲイン乗算器2452、2462に対し、PIゲインを通常動作時よりも小さくするように指令する。
第2実施形態では、電圧超過時に電流フィードバック制御の応答性を低下させることで、外力の逆入力に起因する制御変動を抑制することができる。
第3実施形態について、図7、図8を参照して説明する。
図7に示すように、第3実施形態の指令演算部203は、フィードバック電流経路に実線で示す切替部353及びフィルタ355、356、又は、電圧指令経路に破線で示す切替部253及びフィルタ255、256のうち、少なくとも一方の組を備えている。
切替部353、253は、それぞれ、dq軸実電流Id、Iq、及び、dq軸電圧指令値Vd、Vqについて、フィルタ355、356、255、256を通らない経路と通る経路とを切り替える。
フィルタ355、356は、それぞれ、d軸電流フィルタ値Id_flt及びq軸電流フィルタ値Iq_fltを出力する。フィルタ255、256は、それぞれ、d軸電圧指令フィルタ値Vd_flt及びq軸電圧指令フィルタ値Vq_fltを出力する。
電圧超過時、入力電圧判定部50は、切替部353に対し、dq軸実電流Id、Iqがフィルタ355、356を通る側に切り替えるように指令する。また、入力電圧判定部50は、切替部253に対し、dq軸電圧指令値Vd、Vqがフィルタ255、256を通る側に切り替えるように指令する。図7には、その状態が図示される。
第3実施形態では、第2実施形態と同様に電圧超過時に電流フィードバック制御の応答性を低下させることで、外力の逆入力に起因する制御変動を抑制することができる。
第4実施形態について、図9〜図11を参照して説明する。
図9に示すように、第4実施形態の指令演算部204は、ガード値設定部264、及びd軸電圧指令値制限部(図中「Vd制限部」)265を備える。d軸電圧指令値制限部265は、ガード値設定部264により設定されたガード値Vd_grdでd軸電圧指令値Vdを制限し、最終d軸電圧指令値Vdfを出力する。
図10(a)に示すように、通常動作時の制御では、負の値であるd軸電圧指令値Vdは、負のガード値Vd_grd以上に制限される。言い換えれば、d軸電圧指令値の絶対値|Vd|は、ガード値の絶対値|Vd_grd|以下に制限される。
Vqs=√(Vm2−Vdf2) ・・・(1)
図10(c)の電圧ベクトル図にこれらの関係を表す。ハッチングを付したブロック矢印はd軸電圧指令値Vdの制限を示し、白抜きブロック矢印はq軸電圧指令値Vqの制限を示す。
電圧超過時、入力電圧判定部50は、ガード値設定部264に対し、負のガード値Vd_grdを大きくし、0に近づけるように指令する。通常動作時に実質的にd軸電圧指令値Vdが制限されない場合、これにより、d軸電圧指令値Vdが制限されるようになる。
なお、最終d軸電圧指令値Vdfに基づくq軸電圧指令値Vqの制限は、通常動作時及び電圧超過時において同様に実施される。
S42では、制御器245が出力した負のd軸電圧指令値Vdがガード値Vd_grdと比較される。
「Vd≧Vd_grd」のとき、S42でYESと判断され、S43で、d軸電圧指令値Vdが最終d軸電圧指令値Vdfとして出力される。
「Vd<Vd_grd」のとき、S42でNOと判断され、S44で、ガード値Vd_grdが最終d軸電圧指令値Vdfとして出力される。
「Vq≦Vqs」のとき、S46でYESと判断され、S47で、q軸電圧指令値Vqが最終q軸電圧指令値Vqfとして出力される。
「Vq>Vqs」のとき、S46でNOと判断され、S48で、q軸電圧指令最大値Vqsが最終q軸電圧指令値Vqfとして出力される。
S49では、最終d軸電圧指令値Vdf及び最終q軸電圧指令値Vqfが2相3相変換され、インバータ601に指令される。
なお、他の実施形態ではq軸電圧指令値Vqを優先して制限してもよく、或いは、d軸電圧指令値Vd及びq軸電圧指令値Vqの両方を制限してもよい。
また、電圧指令値Vd、Vqに代えて、電流指令値Id*、Iq*の絶対値をガード値の絶対値以下に制限してもよい。
第5実施形態について、図12、図13を参照して説明する。
図12に示すように、第5実施形態の指令演算部205は、実線で示すq軸電圧指令値ホールド部(図中「Vqホールド部」)276、又は、破線で示すd軸電圧指令値ホールド部(図中「Vdホールド部」)275等の一つ以上の指令値ホールド部を有している。その他の指令値ホールド部としては、dq軸電流指令値、3相電圧指令値又はDUTYのホールド部が設けられてもよい。
q軸電圧指令値ホールド部276は、通常動作時におけるq軸電圧指令値Vqを例えば所定周期で更新しつつ、ある期間にわたって記憶保持する。通常動作時から電圧超過時に移行した後、入力電圧判定部50は、q軸電圧指令値ホールド部276に記憶された移行直前の通常動作時のホールド値Vqhを継続して用いるように指令する。したがって、通常動作時のホールド値Vqhが継続して2相3相変換部29に入力される。
第5実施形態では、外力の逆入力に起因する制御変動を抑制することができる。特に、q軸電圧指令値のホールド値Vqhを用いることで、モータ801のトルク変動が抑制される。
第6実施形態について、図14〜図16を参照して説明する。
図14に示すように、第6実施形態では、第1実施形態と同様に相電流の過電流異常を判定する異常判定部55が設けられている。また、指令演算部206の電流指令値演算部21について、d軸電流指令値演算部(図中「Id*演算部」)215とq軸電流指令値演算部(図中「Iq*演算部」)216とを分けて示す。
d軸電流指令値演算部215は、強め界磁制御によりモータ回転数ωに応じてd軸電流指令値Id*を演算する。詳しくは図15(a)に示すように、モータ回転数ωが大きいほど、正のd軸電流指令値Id*が大きくなるように演算される。
q軸電流指令値演算部216は、操舵トルクtrqに応じて要求されるアシストトルクが出力されるようにq軸電流指令値Iq*を演算する。
q軸電圧指令値制限部266は、第4実施形態と同様に、最大電圧Vmの二乗とd軸電圧指令値Vdの二乗との差分の平方根として算出されるq軸電圧指令最大値Vqsでq軸電圧指令値Vqを制限し、最終q軸電圧指令値Vqfを出力する。
S61では、強め界磁制御によりモータ回転数ωに応じてd軸電流指令値Id*が演算され、S62で、d軸電圧指令値Vdが演算される。S63では、d軸電圧指令値Vdに基づき、q軸電圧指令値Vqが制限される。S64では、d軸電圧指令値Vd及び最終q軸電圧指令値Vqfが2相3相変換され、インバータ601に指令される。
その他、第2〜第5実施形態による電圧超過時の各制御と、強め界磁制御とを組み合わせて実施してもよい。なお、指令値をホールドする第5実施形態において、q軸電圧指令値Vqのみをホールドする場合、強め界磁制御によりd軸電圧指令値Vdを正側に動かすことが可能である。
第7実施形態について、図17〜図18を参照して説明する。
全体構成を図17に示すように、第7実施形態のECU107は、互いに磁気的に結合する二組の3相巻線841、842を有するモータ802を駆動する二系統の制御装置である。ECU107は、インバータ601、602、電流センサ701、702、マイコン67、駆動回路68等を備えている。マイコン67は、指令演算部207及び入力電圧判定部50等を含む。
以下、一系統の制御装置の構成に対し、二系統の制御装置に特有の構成を中心に説明する。その他、一系統の制御装置と共通の事項については、重複する説明を省略する。
図中、第1系統の構成要素には名称の前に「第1」を記し、第2系統の構成要素には名称の前に「第2」を記す。また、第1系統の構成要素には符号の3桁目に「1」を付し、第2系統の構成要素には符号の3桁目に「2」を付す。同様に、電流、電圧の記号の末尾数字「1」、「2」は、第1系統又は第2系統の電流、電圧であることを示す。
第1インバータ601は、6個のスイッチング素子611、621、631、641、651、661(又は「611−661」と記す)を含む。第2インバータ602は、6個のスイッチング素子612、622、632、642、652、662(又は「612−662」と記す)を含む。
第1インバータ601及び第2インバータ602は、互いの位相差が30°である交流電流を3相巻線841、842に出力する。
並列に接続された第1インバータ601及び第2インバータ602の入力部には、各系統の電源リレー121、122及び平滑コンデンサ13が設けられている。
第2系統の電流センサ702は、電流検出素子712、722、732により第2系統の3相電流Iu2、Iv2、Iw2を検出し、指令演算部207にフィードバックする。
指令演算部207は、操舵トルクtrq、相電流Iu1、Iv1、Iw1、Iu2、Iv2、Iw2、及び電気角θのフィードバック情報等に基づいてモータ802の通電を制御する。入力電圧判定部50は、入力電圧Vr1、Vr2の情報を取得する。
図18では、d軸及びq軸の電流、電圧をまとめて1本の線で表す。
また、指令演算部207は、和制御器443及び差制御器444を有しており、この場合、3桁符号の末尾の「3」は二系統の和を意味し、「4」は二系統の差を意味する。
さらに、指令演算部207は、電流指令値加減算部42、フィードバック(図中「F/B」)電流加減算部32、及び系統電圧算出部48を備えている。
なお、電流指令値加減算部42を設けず、「Id和*=2×Id*、Iq和*=2×Iq*、Id差*=0、Iq差*=0」に設定する構成としてもよい。
第2系統の3相2相変換部312は、電流センサ702が検出した相電流Iu2、Iv2、Iw2を、電気角(θ+30°)を用いて3相2相変換し、dq軸の実電流Id2、Iq2をフィードバックする。
電流偏差算出器433は、Id和*、Iq和*と、Id和、Iq和との偏差ΔId和、ΔIq和を算出する。
電流偏差算出器434は、Id差*(=0)、Iq差*(=0)と、Id差、Iq差との偏差ΔId差、ΔIq差を算出する。
差制御器444は、電流差の偏差ΔId差、ΔIq差を0に近づけるように、PI制御により、二系統のdq軸電圧指令値の差であるVd差、Vq差を演算する。
ここで、図5に示す制御器245、246の構成と同様に、和制御器443及び差制御器444は、それぞれ、dq軸電流の和と差について比例ゲインKp及び積分ゲインKiを乗算するゲイン乗算器を有している。
Vd1=(Vd和+Vd差)/2 ・・・(2.1)
Vq1=(Vq和+Vq差)/2 ・・・(2.2)
Vd2=(Vd和−Vd差)/2 ・・・(2.3)
Vq2=(Vq和−Vq差)/2 ・・・(2.4)
第2系統の2相3相変換部292は、電気角(θ+30°)を用いてdq軸電圧指令値Vd、Vqを2相3相変換して3相電圧指令値Vu2、Vv2、Vw2を生成し、第2インバータ602に出力する。
参照文献の図14(b)に開示されているように、二系統の電流位相差が30°である構成において、差の制御では6次成分が互いに同じ位相となる。そのため、モータ802の高回転時に誘起電圧が大きくなると、歪が大きくなり、音や振動を発生するという問題が生じる。そこで、電圧超過時に差制御器444のPIゲインを優先して小さくすることで、6次成分の影響を低減することができる。さらに参照文献の知見に基づくと、高回転領域ほど差制御器444のPIゲインを小さくすることが好ましい。
入力電圧判定部50は、S71で二系統の入力電圧Vr1、Vr2を取得する。S72では、入力電圧Vr1又はVr2が電圧閾値Vrthより大きいか否か判断される。
S72でYESと判断されると、S73で、指令演算部207は、和制御器443及び差制御器444の両方のPIゲイン、又は、差制御器444のみのPIゲインを小さくする。これにより、上述の効果が得られる。
(a)本発明の制御装置は、入力電圧Vrが通常動作範囲外であると判定されたとき、第2〜第5、第7実施形態に例示した制御の切り替え以外の形態で「外力の逆入力に起因する制御変動を抑制する」ように制御を切り替えてもよい。
以上、本発明はこのような実施形態に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、種々の形態で実施することができる。
201−207・・・指令演算部、
50 ・・・入力電圧判定部、
60、601、602・・・インバータ(電力変換器)、
61−66、611−661、612−662・・・スイッチング素子、
801、802・・・モータ(3相回転機、多相回転機)。
Claims (9)
- 通常動作時に負荷にトルクを出力し、且つ、通常動作時以外に負荷側から外力が逆入力される可能性のある多相回転機(801)の駆動を制御する制御装置であって、
複数のスイッチング素子(61−66)の動作により直流電力を多相交流電力に変換し、前記多相回転機に供給する一つ以上の電力変換器(60)と、
前記電力変換器を操作して前記多相回転機の通電を制御する指令値を演算する指令演算部(201、206)と、
前記電力変換器の高電位線と低電位線との間の電圧である入力電圧(Vr)が通常動作時の動作範囲内であるか否か判定する入力電圧判定部(50)と、
前記電力変換器又は前記多相回転機の巻線に流れる相電流が電流閾値を超えたとき、過電流異常であると判定する異常判定部(55)と、
を備え、
前記入力電圧判定部により前記入力電圧が通常動作時の動作範囲外であると判定された電圧超過時に、前記異常判定部は、過電流異常の判定を中止する多相回転機の制御装置。 - 前記指令演算部(203)は、前記電圧超過時に、通常動作時よりも制御応答性を低下させ、外力の逆入力に起因する制御変動を抑制するように、制御を切り替える請求項1に記載の多相回転機の制御装置。
- 前記指令演算部(204)は、電流指令値又は電圧指令値の絶対値をガード値の絶対値以下に制限する構成において、前記電圧超過時に、通常動作時よりも前記ガード値を0に近づけ、外力の逆入力に起因する制御変動を抑制するように、制御を切り替える請求項1に記載の多相回転機の制御装置。
- 通常動作時に負荷にトルクを出力し、且つ、通常動作時以外に負荷側から外力が逆入力される可能性のある多相回転機(801、802)の駆動を制御する制御装置であって、
複数のスイッチング素子(61−66、611−661、612−662)の動作により直流電力を多相交流電力に変換し、前記多相回転機に供給する一つ以上の電力変換器(60、601、602)と、
前記電力変換器を操作して前記多相回転機の通電を制御する指令値を演算する指令演算部(202、207)と、
前記電力変換器の高電位線と低電位線との間の電圧である入力電圧(Vr、Vr1、Vr2)が通常動作時の動作範囲内であるか否か判定する入力電圧判定部(50)と、
を備え、
前記入力電圧判定部により前記入力電圧が通常動作時の動作範囲外であると判定された電圧超過時に、外力の逆入力に起因する制御変動を抑制するように、制御を切り替えるものであり、
前記指令演算部は、電流指令値とフィードバックされた実電流との偏差を0に近づけるように電圧指令値をPI演算する制御器(245、246)を有し、
前記電圧超過時に、前記制御器の比例ゲイン及び積分ゲインを通常動作時よりも小さくし、通常動作時よりも制御応答性を低下させる多相回転機の制御装置。 - 二組の3相巻線(841、842)を有する3相回転機(802)の駆動を制御する制御装置であって、
互いの位相差が電気角(30±60×n(nは整数))°である交流電流を前記二組の3相巻線に出力する二系統の電力変換器(601、602)を備え、
前記指令演算部(207)は、
二系統の電流指令値の和とフィードバックされた二系統の実電流の和との偏差を0に近づけるように二系統の電圧指令値の和をPI演算する和制御器(443)と、
二系統の電流指令値の差とフィードバックされた二系統の実電流の差との偏差を0に近づけるように二系統の電圧指令値の差をPI演算する差制御器(444)と、を有し、
前記入力電圧判定部により、二系統の入力電圧(Vr1、Vr2)のうち少なくとも一方が通常動作時の動作範囲外であると判定された電圧超過時に、前記和制御器及び前記差制御器の両方、又は、前記差制御器のみの比例ゲイン及び積分ゲインを通常動作時よりも小さくする請求項4に記載の多相回転機の制御装置。 - 通常動作時に負荷にトルクを出力し、且つ、通常動作時以外に負荷側から外力が逆入力される可能性のある多相回転機(801)の駆動を制御する制御装置であって、
複数のスイッチング素子(61−66)の動作により直流電力を多相交流電力に変換し、前記多相回転機に供給する一つ以上の電力変換器(60)と、
前記電力変換器を操作して前記多相回転機の通電を制御する指令値を演算する指令演算部(205)と、
前記電力変換器の高電位線と低電位線との間の電圧である入力電圧(Vr)が通常動作時の動作範囲内であるか否か判定する入力電圧判定部(50)と、
を備え、
前記入力電圧判定部により前記入力電圧が通常動作時の動作範囲外であると判定された電圧超過時に、外力の逆入力に起因する制御変動を抑制するように、制御を切り替えるものであり、
前記指令演算部は、通常動作時における電流指令値又は電圧指令値を記憶保持する指令値ホールド部(275、276)を有し、
前記電圧超過時に、前記指令値ホールド部に記憶された通常動作時の電圧指令値又は電流指令値を継続して用いる多相回転機の制御装置。 - 前記電力変換器又は前記多相回転機の巻線に流れる相電流が電流閾値を超えたとき、過電流異常であると判定する異常判定部(55)をさらに備え、
前記電圧超過時、前記異常判定部は、過電流異常の判定を中止する請求項4〜6のいずれか一項に記載の多相回転機の制御装置。 - 前記電圧超過時に、前記多相回転機の回転数に応じて正のd軸電流を大きくするように強め界磁制御を行う請求項1〜7のいずれか一項に記載の多相回転機の制御装置。
- 車両の電動パワーステアリング装置においてアシストトルクを出力する前記多相回転機の駆動を制御する請求項1〜8のいずれか一項に記載の多相回転機の制御装置。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017073665A JP6852522B2 (ja) | 2017-04-03 | 2017-04-03 | 多相回転機の制御装置 |
US15/941,343 US11018611B2 (en) | 2017-04-03 | 2018-03-30 | Control apparatus for multi-phase rotating electric machine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017073665A JP6852522B2 (ja) | 2017-04-03 | 2017-04-03 | 多相回転機の制御装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2018182780A JP2018182780A (ja) | 2018-11-15 |
JP6852522B2 true JP6852522B2 (ja) | 2021-03-31 |
Family
ID=63669981
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2017073665A Active JP6852522B2 (ja) | 2017-04-03 | 2017-04-03 | 多相回転機の制御装置 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US11018611B2 (ja) |
JP (1) | JP6852522B2 (ja) |
Families Citing this family (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6529459B2 (ja) * | 2016-04-06 | 2019-06-12 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | モータ駆動装置、及びこれを用いた電動パワーステアリング装置 |
CN111034020B (zh) * | 2017-08-21 | 2022-12-13 | 三菱电机株式会社 | 功率转换装置及电动助力转向装置 |
US10793183B2 (en) * | 2017-12-22 | 2020-10-06 | Trw Automotive U.S. Llc | Torque overlay steering apparatus |
JP7010058B2 (ja) * | 2018-02-26 | 2022-01-26 | 株式会社ジェイテクト | 操舵制御装置 |
JP7063240B2 (ja) * | 2018-11-05 | 2022-05-09 | 株式会社デンソー | 回転電機の制御装置 |
JP6989539B2 (ja) * | 2019-01-21 | 2022-01-05 | 本田技研工業株式会社 | 車両 |
JP7228405B2 (ja) * | 2019-02-21 | 2023-02-24 | 株式会社ジェイテクト | 制御回路及びモータ制御装置 |
JP7445387B2 (ja) * | 2019-02-27 | 2024-03-07 | 株式会社ジェイテクト | 操舵制御装置 |
JP7172804B2 (ja) | 2019-04-02 | 2022-11-16 | 株式会社デンソー | モータ制御装置 |
JP7131510B2 (ja) * | 2019-08-26 | 2022-09-06 | 株式会社デンソー | モータ制御装置 |
JP7344749B2 (ja) * | 2019-10-17 | 2023-09-14 | 日産自動車株式会社 | 回転電機制御方法及び回転電機制御システム |
JP7412637B2 (ja) * | 2021-04-16 | 2024-01-12 | 三菱電機株式会社 | 回転機制御装置、及び電動パワーステアリング装置 |
EP4325714A4 (en) * | 2021-04-16 | 2024-06-12 | Mitsubishi Electric Corp | ROTARY MACHINE CONTROL DEVICE AND ELECTRIC POWER STEERING DEVICE |
Family Cites Families (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6419997A (en) * | 1987-07-14 | 1989-01-24 | Mitsubishi Electric Corp | Controller for inverter |
JP3622410B2 (ja) * | 1997-03-12 | 2005-02-23 | 株式会社安川電機 | インバータによる電動機の制御方法 |
JP3513643B2 (ja) * | 1997-03-19 | 2004-03-31 | 三菱電機株式会社 | Pwm制御装置の保護回路 |
EP1071982B1 (en) * | 1999-02-11 | 2007-08-29 | TRW Automotive U.S. LLC | Apparatus and method for controlling an electric assist steering system |
JP2002084780A (ja) * | 2000-09-01 | 2002-03-22 | Hitachi Ltd | モータ制御装置 |
JP2004201487A (ja) * | 2002-11-28 | 2004-07-15 | Nsk Ltd | モータ及びその駆動制御装置 |
JP2004266887A (ja) * | 2003-02-14 | 2004-09-24 | Yaskawa Electric Corp | 交流電動機の制御方法及び制御装置 |
GB0618751D0 (en) * | 2006-09-22 | 2006-11-01 | Switched Reluctance Drives Ltd | Operating electrical machines from a DC link |
US8232752B2 (en) * | 2007-04-16 | 2012-07-31 | Mitsubishi Electric Corporation | Electric motor control apparatus |
EP2192684B1 (en) * | 2007-09-18 | 2020-07-08 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Variable magnetic flux drive system |
JP2011031713A (ja) * | 2009-07-31 | 2011-02-17 | Jtekt Corp | 電動パワーステアリング装置 |
US8896261B2 (en) * | 2012-03-15 | 2014-11-25 | Hitachi, Ltd. | Doubly-fed generator and doubly-fed electric machine |
JP6107158B2 (ja) | 2013-01-18 | 2017-04-05 | 株式会社ジェイテクト | 電動パワーステアリング装置 |
JP5958477B2 (ja) * | 2014-01-22 | 2016-08-02 | 株式会社豊田自動織機 | インバータ装置 |
JP2016165997A (ja) | 2015-03-04 | 2016-09-15 | 日本精工株式会社 | モータ制御装置及びそれを搭載した電動パワーステアリング装置 |
JP6740842B2 (ja) | 2016-09-30 | 2020-08-19 | 株式会社デンソー | 多相回転機の制御装置 |
-
2017
- 2017-04-03 JP JP2017073665A patent/JP6852522B2/ja active Active
-
2018
- 2018-03-30 US US15/941,343 patent/US11018611B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20180287538A1 (en) | 2018-10-04 |
JP2018182780A (ja) | 2018-11-15 |
US11018611B2 (en) | 2021-05-25 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6852522B2 (ja) | 多相回転機の制御装置 | |
JP6040963B2 (ja) | 回転機の制御装置 | |
JP4498353B2 (ja) | 電動機制御装置 | |
KR101139146B1 (ko) | 전동기 제어 장치 | |
JP5556845B2 (ja) | 3相回転機の制御装置 | |
JP5760830B2 (ja) | 3相回転機の制御装置 | |
JP5082719B2 (ja) | モータ制御装置及び電動パワーステアリング装置 | |
JP6418093B2 (ja) | 電力変換装置 | |
JP6693294B2 (ja) | 3相回転機の制御装置 | |
JP5387878B2 (ja) | モータ制御装置 | |
JP6428248B2 (ja) | モータ制御装置 | |
JP6769247B2 (ja) | 回転電機システム | |
JP4918870B2 (ja) | モータ制御装置及び電動パワーステアリング装置 | |
JP2012056403A (ja) | 電動パワーステアリング装置 | |
JP2018098832A (ja) | モータ制御装置、および、これを用いた電動パワーステアリング装置 | |
JP5548645B2 (ja) | 電動パワーステアリング制御装置 | |
JP6625225B2 (ja) | 回転機の制御装置及び電動パワーステアリングの制御装置 | |
CN112429076B (zh) | 电机控制装置 | |
JP6984399B2 (ja) | 電力変換器制御装置 | |
JP2020171098A (ja) | モータ制御装置 | |
JP2013048524A (ja) | 多相回転機の制御装置 | |
JP2012147531A (ja) | 電動パワーステアリング装置 | |
JP2020043643A (ja) | 3相回転機の制御装置 | |
JP6740842B2 (ja) | 多相回転機の制御装置 | |
JP2010252485A (ja) | モータ制御装置および電動パワーステアリング装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20191205 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20200814 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20200825 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20200916 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20210209 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20210222 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 6852522 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |