JP6937211B2 - Variable magnetic field motor control method and control device - Google Patents
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Description
本発明は、可変磁力モータの制御方法および制御装置に関する。 The present invention relates to a control method and a control device for a variable magnetic force motor.
従来、インバータから固定子巻線に供給される磁化電流によって永久磁石の磁力を変化させる可変磁束（可変磁力）モータの駆動システムが知られている（特許文献１参照）。この駆動システムは、直流電圧を昇圧する昇圧回路を有しており、これを着磁制御時に動作させ、昇圧した電圧をインバータに入力することで着磁制御時の電圧不足を補償している。また、可変磁力モータは、車両の運転状態に応じて永久磁石の磁力を変化させることにより、駆動時の損失を低減させて、モータ効率を向上させることができるという特性を有している。 Conventionally, there is known a drive system of a variable magnetic flux (variable magnetic flux) motor that changes the magnetic force of a permanent magnet by a magnetization current supplied from an inverter to a stator winding (see Patent Document 1). This drive system has a booster circuit that boosts the DC voltage, operates this during magnetism control, and inputs the boosted voltage to the inverter to compensate for the voltage shortage during magnetism control. Further, the variable magnetic force motor has a characteristic that the loss at the time of driving can be reduced and the motor efficiency can be improved by changing the magnetic force of the permanent magnet according to the operating state of the vehicle.
しかしながら、上記の昇圧回路は、着磁制御時以外においてその動作を停止している際に、昇圧回路を構成する素子が電力を消費することによる損失が発生する。このため、可変磁力モータの特性による駆動時の損失低減代が相殺され、結果として駆動システム全体としての効率が向上しないという課題がある。 However, when the operation of the booster circuit is stopped except during magnetization control, a loss occurs due to the consumption of electric power by the elements constituting the booster circuit. Therefore, there is a problem that the loss reduction allowance at the time of driving due to the characteristics of the variable magnetic force motor is offset, and as a result, the efficiency of the driving system as a whole is not improved.
本発明は、着減磁制御時に要する電圧を抑制し、追加の昇圧回路を不要とすることでシステム全体の効率の改善を図るとともに、ＰＷＭ制御を用いた従来型のインバータを用いた着減磁制御における着減磁量制御精度を改善し、モータ効率を向上させることができる技術を提供することを目的とする。 The present invention aims to improve the efficiency of the entire system by suppressing the voltage required for demagnetization control and eliminating the need for an additional booster circuit, and demagnetizes and demagnetizes using a conventional inverter using PWM control. It is an object of the present invention to provide a technique capable of improving the demagnetization amount control accuracy in control and improving the motor efficiency.
本発明による可変磁力モータの制御方法は、駆動中に永久磁石の磁力を変化させる可変磁力モータの制御方法であって、現在の鎖交磁束ベクトルを推定し、目標着減磁量に着減磁する時の着減磁鎖交磁束ベクトル、又は、走行要求に基づいて設定される目標トルクを着減磁がされた状態で出力する制御完了時の鎖交磁束ベクトルを目標鎖交磁束ベクトルとして算出し、現在の鎖交磁束ベクトルと目標鎖交磁束ベクトルとから複数の指令鎖交磁束ベクトルを算出する。そして、着減磁制御開始から着減磁鎖交磁束ベクトルまでの第１行程、及び、着減磁鎖交磁束ベクトルから制御完了時の鎖交磁束ベクトルまでの第２行程は、それぞれ２以上の指令鎖交磁束ベクトルを組み合わせて構成される。そして、第１行程および前記第２行程は、それぞれ、第１指令鎖交磁束ベクトルと第２指令鎖交磁束ベクトルとから構成され、第１指令鎖交磁束ベクトルおよび第２指令鎖交磁束ベクトルは、後述する式（１）により決定される。 The method for controlling a variable magnetic force motor according to the present invention is a method for controlling a variable magnetic force motor that changes the magnetic force of a permanent magnet during driving, estimates the current interlinkage magnetic flux vector, and demagnetizes to a target demagnetization amount. The demagnetized demagnetized interlinkage magnetic flux vector at the time of demagnetization or the interlinkage magnetic flux vector at the time of completion of control that outputs the target torque set based on the traveling request in the demagnetized state is calculated as the target interlinkage magnetic flux vector. Then, a plurality of command interlinkage magnetic flux vectors are calculated from the current interlinkage magnetic flux vector and the target interlinkage magnetic flux vector. The first step from the start of demagnetization control to the demagnetization demagnetization interlinkage magnetic flux vector and the second step from the demagnetization demagnetization interlinkage flux vector to the interlinkage flux vector when the control is completed are two or more, respectively. It is composed by combining command interlinkage magnetic flux vectors. The first stroke and the second stroke are composed of a first command interlinkage magnetic flux vector and a second command interlinkage magnetic flux vector, respectively, and the first command interlinkage magnetic flux vector and the second command interlinkage magnetic flux vector are , Determined by equation (1) described later.
本発明によれば、少なくとも２種類の指令鎖交磁束ベクトルの組み合わせで着減磁制御時の鎖交磁束ベクトルの軌跡を構成することができるので、電圧利用率が向上し、着減磁制御時に要する電圧を抑制することができる。また、２種類の指令鎖交磁束ベクトルの組み合わせにより、着減磁制御の終了時点において目標鎖交磁束ベクトルλｅ１に一致する指令鎖交磁束ベクトルを実現することができるので、着減磁量制御精度を改善することができる。 According to the present invention, since the locus of the interlinkage magnetic flux vector at the time of demagnetization control can be formed by combining at least two types of command interlinkage magnetic flux vectors, the voltage utilization rate is improved and the demagnetization control is performed. The required voltage can be suppressed. Further, by combining two types of command interlinkage magnetic flux vectors, it is possible to realize a command interlinkage magnetic flux vector that matches the target interlinkage magnetic flux vector λe1 at the end of demagnetization control, so that the demagnetization amount control accuracy Can be improved.
[第1実施形態]
図１は、本発明の第１実施形態に係る可変磁力モータ６の制御装置１００の構成例を示す制御ブロック図である。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a control block diagram showing a configuration example of the
可変磁力モータ６の制御装置１００（以下「モータ制御装置１００」と称する）は、可変磁力モータ６を駆動するとともに、可変磁力モータ６が備える永久磁石の着減磁を制御する。モータ制御装置１００は、例えば、可変磁力モータ６を備えるハイブリッド車両や電気自動車などに搭載される。
The
本実施形態のモータ制御装置１００は、ベクトル制御器１と、電流制御器２と、ｄｑ軸／ＵＶＷ相変換器３と、切替器４と、ＰＷＭ電圧インバータ５と、ＵＶＷ相／ｄｑ軸変換器７と、磁束オブザーバ８０と、鎖交磁束制御器９０とを含んで構成される。これら構成のうち、磁束オブザーバ８０および鎖交磁束制御器９０は、可変磁力モータ６が備える永久磁石の着減磁を制御する着減磁制御部１０を構成する。着減磁制御部１０を含むモータ制御装置１００の制御対象は、可変磁力モータ６である。
The
モータ制御装置１００は、１個、又は複数のコントローラにより構成される。コントローラは、例えば、中央演算装置（ＣＰＵ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、および、入出力インタフェース（Ｉ／Ｏインタフェース）から構成される。モータ制御装置１００を構成するコントローラは、以下に説明する各機能を実現するようにプログラムされている。
The
可変磁力モータ６（以下単に「モータ６」と呼ぶ）は、固定子巻線を有する固定子と、永久磁石を埋め込んだ回転子とにより構成される可変磁力モータである。回転子に埋め込まれた永久磁石は、モータ６が回転動作（駆動）しているときに固定子巻線を流れる電流により形成される磁界によってその磁力を変化させることができる特性を有している。すなわち、可変磁力モータ６が備える永久磁石は、モータ６の巻線に流れる電流によって着磁或いは減磁がなされ、その残留磁束密度が変化するものである。なお、このような特性を持つ永久磁石は低保磁力磁石とも呼ばれ、その保磁力は、一般的なＩＰＭ（Interior Permanent Magnet）モータで用いられる永久磁石（高保磁力磁石）の保持力の１／５程度である。
The variable magnetic force motor 6 (hereinafter, simply referred to as “
本実施形態のモータ６は、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の各相の固定子巻線に交流電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗが供給されることによって駆動する。モータ６には、不図示の回転子位置検出器が備えられている。この回転子位置検出器がモータ６の回転子の位置を所定の周期で検出することにより、回転子の電気角（ロータ位相）θが算出される。算出されたロータ位相θは、ＵＶＷ相／ｄｑ軸変換器７と、鎖交磁束制御器９０とに出力される。なお、回転子位置検出器は、例えばレゾルバやエンコーダである。
The
また、モータ制御装置１００は、不図示の回転速度演算器を備え、所定の周期で取得されるロータ位相θの単位時間当たりの変化量からモータ６のロータ回転速度ωを算出する。算出されたロータ回転速度ωは、ベクトル制御器１、磁束オブザーバ８０、及び鎖交磁束制御器９０に出力される。
Further, the
ベクトル制御器１は、不図示のコントローラ、あるいはモータ制御装置１００が有する不図示の機能部から、モータ６の駆動力を決定するトルク指令値Ｔ*を取得する。不図示のコントローラにおいては、車両の運転状態に応じてトルク指令値Ｔ*が算出される。例えば、車両に設けられたアクセルペダルの踏み込み量が大きくなるほど、ベクトル制御器１に出力されるトルク指令値Ｔ*は大きくなる。すなわち、トルク指令値Ｔ*は、ドライバの走行要求に基づき決定される目標トルクである。なお、以下では、可変磁力モータ６に当該目標トルクを達成させるための制御を「負荷動作制御」と称する。
The
ベクトル制御器１は、トルク指令値Ｔ*と、ロータ回転速度ωとに基づいて、モータ６に供給される電流の電流ベクトルを表すｄ軸電流指令値ｉｄ*およびｑ軸電流指令値ｉｑ*を演算する。本実施形態では、ベクトル制御器１は、モータ６のトルク指令値Ｔ*及びロータ回転速度ωで特定される運転点ごとに、ｄ軸電流指令値及びｑ軸電流指令値を互いに対応付けたベクトル制御マップを予め記憶している。このベクトル制御マップは、実験データ等により適宜設定される。
The
そして、ベクトル制御器１は、モータ６に対するトルク指令値Ｔ*と、ロータ回転速度ωとを取得すると、ベクトル制御マップを参照し、トルク指令値Ｔ*及びロータ回転速度ωで特定された運転点に対応付けられたｄ軸電流指令値ｉｄ*及びｑ軸電流指令値ｉｑ*を算出して、電流制御器２に出力する。なお、本明細書では、モータ６に供給される電流のｄ軸成分及びｑ軸成分を、それぞれｄ軸電流及びｑ軸電流と称している。なお、ベクトル制御器１は、ベクトル制御マップを予め記憶しておく必要は必ずしもなく、演算によりｄ軸電流指令値ｉｄ*及びｑ軸電流指令値ｉｑ*を求めてもよい。
Then, when the
また、ベクトル制御器１は、モータ６が備える永久磁石を所望の車速およびトルクを実現するのに適した磁化状態に制御するために、永久磁石への着減磁量を指令する着磁量指令値ＭＳ*を算出して、後述する鎖交磁束制御器９０に出力する。
Further, the
ベクトル制御器１は、例えば、予め記憶された複数の損失マップの中から、所望の車速およびトルクを実現するのに適した損失マップを選択することにより着磁量指令値ＭＳ*を算出することができる。各損失マップは、ロータが備える永久磁石の磁化状態（magnetized state）に対応する損失特性が車速とトルクとに関連付けて示されている。したがって、磁化状態毎に記憶された複数の損失マップから、トルク指令値Ｔ*を実現するのに損失の最も少ない磁化状態を選択して、当該磁化状態にするのに必要な着減磁量を算出することができる。本実施形態のベクトル制御器１は、モータ６が備える永久磁石を所望の車速およびトルクを実現するのに理想的な磁化状態に制御するための着磁量指令値ＭＳ*を損失マップから算出し、鎖交磁束制御器９０に出力する。この着磁量指令値ＭＳ*に応じて実行される、着減磁制御部１０によるモータ６に対する着減磁制御については、後述する。なお、ベクトル制御器１は、ベクトル制御マップを予め記憶しておく必要は必ずしもなく、演算により着磁量指令値ＭＳ*を求めてもよい。
The
電流制御器２は、永久磁石のＳ極からＮ極へ向かう方向を正とするｄ軸と、ｄ軸と直交し、回転子の回転方向を正とするｑ軸とを有する回転子同期座標系であるｄｑ軸座標系において、電流ベクトルを目標値に収束させる電流ベクトル制御を実行する。すなわち、本実施形態の電流制御器２は、モータ６に供給される三相の交流電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗをｄｑ軸座標へ変換したｄ軸電流検出値ｉd及びｑ軸電流検出値ｉqがそれぞれｄ軸電流指令値ｉd *及びｑ軸電流指令値ｉq *に収束するように、ｄ軸電圧指令値Ｖd *及びｑ軸電圧指令値Ｖq *を算出する。算出されたｄ軸電圧指令値Ｖd *及びｑ軸電圧指令値Ｖq *は、ｄｑ軸／ＵＶＷ相変換器３と、磁束オブザーバ８０とに出力される。
The
ｄｑ軸／ＵＶＷ相変換器３は、電流制御器２が算出したｄ軸電圧指令値Ｖd *及びｑ軸電圧指令値Ｖq *を、三相の電圧指令値であるＵ相電圧指令値Ｖu *、Ｖ相電圧指令値Ｖv *及びＷ相電圧指令値Ｖw *に変換する。
The dq-axis /
切替器４は、ｄｑ軸／ＵＶＷ相変換器３から出力される三相電圧指令値Ｖｕ*、Ｖｖ*、Ｖｗ*（以下、「第１三相電圧指令値」と呼ぶ）と、後述する鎖交磁束制御器９０から出力される着減磁制御時における三相電圧指令値Ｖｕ*、Ｖｖ*、Ｖｗ*（以下、「第２三相電圧指令値」と呼ぶ）とを、モータ６の運転状態に応じて切替える。
The switch 4 includes a three-phase voltage command value Vu * , Vv * , Vw * (hereinafter referred to as “first three-phase voltage command value”) output from the dq-axis /
より具体的には、切替器４は、走行要求に基づく負荷動作を行う負荷動作制御区間では、入力される第１三相電圧指令値をＰＷＭ電圧インバータ５に出力する。一方で、モータ６の永久磁石を着減磁する着減磁制御区間では、鎖交磁束制御器９０から出力される切替え指令Ｓｓｗに応じて、ＰＷＭ電圧インバータ５に出力する出力値を第１三相電圧指令値から第２三相電圧指令値に切り替える。
More specifically, the switch 4 outputs the input first-third phase voltage command value to the PWM voltage inverter 5 in the load operation control section in which the load operation is performed based on the traveling request. On the other hand, in the demagnetization / demagnetization control section in which the permanent magnet of the
ＰＷＭ電圧インバータ５は、入力される第１又は第２三相電圧指令値に基づいて、不図示の電源から出力される直流電圧を各相のＰＷＭ電圧Ｖｕ、Ｖｖ、及びＶｗに変換し、変換された各相のＰＷＭ電圧Ｖｕ、Ｖｖ、及びＶｗをモータ６の各相に出力する。これにより、モータ６の各相の固定子巻線にそれぞれ三相の交流電流ｉｕ、ｉｖ、及びｉｗが供給される。なお、本実施形態のＰＷＭ電圧インバータ５は、従来公知の一般的な電圧型インバータを用いるものとする。したがって、本実施形態におけるＰＷＭ電圧インバータ５のスイッチング周期は原則として一定である。
The PWM voltage inverter 5 converts the DC voltage output from a power source (not shown) into the PWM voltages Vu, Vv, and Vw of each phase based on the input first or second three-phase voltage command value, and converts the DC voltage. The PWM voltages Vu, Vv, and Vw of each phase are output to each phase of the
ＵＶＷ相／ｄｑ軸変換器７は、ロータ位相θに基づいて、三相の交流電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗをｄ軸実電流ｉｄ及びｑ軸実電流ｉｑに変換して、電流制御器２にフィードバックするとともに、磁束オブザーバ８０に出力する。
The UVW phase / dq-axis converter 7 converts the three-phase alternating currents iu, iv, and iwa into d-axis real current id and q-axis real current iq based on the rotor phase θ, and feeds them back to the
磁束オブザーバ８０は、着減磁制御部１０を構成し、現在の鎖交磁束ベクトルλｓを算出する。具体的には、磁束オブザーバ８０は、現在のモータ電流であるｄ軸実電流ｉｄ及びｑ軸実電流ｉｑと、ロータ回転速度ωと、電流制御器２０から出力されるｄ軸電圧指令値Ｖd *及びｑ軸電圧指令値Ｖq *と、ＰＷＭ電圧インバータ５が備えるスイッチング素子のスイッチング時間Ｔｓとを入力として、現在の鎖交磁束ベクトルλｓを算出する。スイッチング時間Ｔｓは、設定値から取得されてもよいし、例えばＰＷＭ電圧インバータ５が備えるスイッチング素子の制御端子等の実際値から取得されてもよい。磁束オブザーバ８０が実行する鎖交磁束ベクトルλｓの算出方法は、従来公知の方法を用いてよい。
The
より具体的には、例えば、本実施形態の磁束オブザーバ８０は、モータ６の回転速度が低速域にある場合は、上記の入力値に加えて、モータインダクタンス（Ｌｑ、Ｌｄ）とモータ６が備える永久磁石の磁石鎖交磁束とから現在の鎖交磁束ベクトルλｓを算出する。なお、可変磁力モータでは、モータインダクタンス、および、磁石鎖交磁束は永久磁石の磁化状態（着磁量）によって変化するため、算出した値の精度を担保する必要がある。本実施形態では、例えばモータ電流に対する鎖交磁束応答マップを予め記憶しておくことにより、算出した鎖交磁束ベクトルλｓと鎖交磁束応答マップとを比較して、その誤差を把握することができるので、当該誤差を小さくする値として、現在のモータインダクタンス、および、磁石鎖交磁束を推定することにより、現在の鎖交磁束ベクトルλｓの算出精度を担保することができる。
More specifically, for example, when the rotation speed of the
また、例えば、磁束オブザーバ８０は、モータ６の回転速度が中速から高速域にある場合は、ｄ軸電圧指令値ｖd *及びｑ軸電圧指令値ｖq *を積分することにより現在の鎖交磁束ベクトルλｓを算出することができる。例えば上記のように算出された現在の鎖交磁束ベクトルλｓは、鎖交磁束制御器９０に出力される。
Further, for example, when the rotation speed of the
鎖交磁束制御器９０は、着減磁制御部１０を構成し、モータ６の磁化状態（着減磁量）を制御する際に用いられるフィードフォワード制御器である。鎖交磁束制御器９０は、着磁量指令ＭＳ*と、ロータ位相θと、ロータ回転速度ωと、現在の鎖交磁束ベクトルλｓと、トルク指令値Ｔ*（目標トルク）とを入力とし、以下の鎖交磁束ベクトルを算出する。すなわち、鎖交磁束制御器９０は、所望の着減磁量を達成するための目標鎖交磁束ベクトルλｅ１を算出し、モータ６が当該着減磁量を達成した状態で目標トルクを出力する目標鎖交磁束ベクトルλｅ２を算出し、さらに、着減磁制御開始時から目標鎖交磁束ベクトルλｅ１に至る第１行程（着磁前行程）、及び、所望の着減磁量を達成してから目標鎖交磁束ベクトルλｅ２に至る第２行程（着磁後行程）をそれぞれ構成する複数の指令鎖交磁束ベクトルを算出する。本実施形態では、２種類の指令鎖交磁束ベクトルλｃ１、λｃ２を算出する。以下、これら鎖交磁束ベクトルの詳細について説明する。
The interlinkage
なお、指令鎖交磁束ベクトルλｃ１、λｃ２の算出方法を以下に示すが、制御開始から着減磁するまでの行程（着磁前行程）と、着減磁後から目標トルクを出力するまでの行程（着磁後行程）とにおける指令鎖交磁束ベクトルλｃ１、λｃ２は同様の方法により算出可能であるため、代表例として「着磁前行程」における算出方法について説明する。また、着磁及び減磁も同様の制御でその目的を達成できるため、以下では代表例として「着磁制御」について説明する。 The calculation method of the command interlinkage magnetic flux vectors λc1 and λc2 is shown below. The process from the start of control to demagnetization (pre-magnetization process) and the process from after demagnetization to output the target torque. Since the command interlinkage magnetic flux vectors λc1 and λc2 in (post-magnetization stroke) can be calculated by the same method, the calculation method in the “pre-magnetization stroke” will be described as a typical example. Further, since the purpose of magnetizing and demagnetizing can be achieved by the same control, "magnetization control" will be described below as a typical example.
図２は、本実施形態のモータ制御装置１００が着減磁制御においてモータ６を制御する際のαβ座標上の鎖交磁束ベクトルを模式的に表した図である。図２で示すαβ座標は、モータ６のＵ相コイルの中心（Ｕ軸）と一致し、且つ、ロータのｄ軸と一致した際に磁石磁束を強める方向を正とするα軸と、α軸に対してロータ回転方向に電気角で９０°回転したβ軸とで構成される直交座標系である。図中の一点鎖線は、ロータのｄ軸の位置を示している。ロータのｄ軸は、制御開始時点ではβ軸に近い位置にいるが、図示するとおり着磁制御中も回転しているので、着磁動作完了時点ではα軸と略一致する位置まで移動する。
FIG. 2 is a diagram schematically showing an interlinkage magnetic flux vector on αβ coordinates when the
鎖交磁束ベクトル１０１は、着磁制御開始時点における現在の鎖交磁束ベクトルλｓを示している。現在の鎖交磁束ベクトルλｓは、上述のとおり磁束オブザーバ８０で算出されたものである。
The interlinkage
図示するＭＧ点は、着磁量指令値ＭＳ*により指令された目標となる着磁量を表している。すなわち、ＭＧ点まで引かれた鎖交磁束ベクトル１０２は、着磁時の鎖交磁束ベクトルであって、所望の着磁量を達成するための目標鎖交磁束ベクトルλｅ１である。着磁量指令値ＭＳ*に応じた目標鎖交磁束ベクトルλｅ１は、例えば、目標着磁量と当該着磁量を達成する鎖交磁束ベクトルとを対応づけたマップを予め記憶しておき、当該マップを参照することにより算出される。
The MG point shown in the figure represents the target magnetizing amount commanded by the magnetizing amount command value MS *. That is, the interlinkage
そして、着磁前行程において出力すべき指令鎖交磁束ベクトルの総和（λｃ１＋λｃ２）は、着減磁制御開始時の現在の鎖交磁束ベクトルλｓから、目標鎖交磁束ベクトルλｅ１に至る鎖交磁束ベクトルの軌跡で示される。この鎖交磁束ベクトルを実現する電圧時間積をＰＷＭ電圧インバータ５が出力することで、鎖交磁束ベクトルλｓを目標鎖交磁束ベクトルλｅ１に移動させて、着磁を完了させることができる。 The sum of the command interlinkage magnetic flux vectors (λc1 + λc2) to be output in the pre-magnetization stroke is the interlinkage magnetic flux vector from the current interlinkage magnetic flux vector λs at the start of demagnetization control to the target interlinkage magnetic flux vector λe1. It is shown by the trajectory of. By outputting the voltage-time product that realizes this interlinkage magnetic flux vector to the target interlinkage magnetic flux vector λe1, the interlinkage magnetic flux vector λs can be moved to the target interlinkage magnetic flux vector λe1 to complete the magnetism.
ここで、モータ６が高速駆動中であっても確実に着磁するためには、着磁制御を可能な限り短時間で完了させることが好ましい。このためには、ＰＷＭ電圧インバータ５の出力電圧を着磁制御期間中最大に維持することが望ましい。
Here, in order to reliably magnetize even when the
一方で、従来の一般的なＰＷＭ電圧インバータ５は、一定のスイッチング周期で動作するので、出力電圧を例えば最大出力電圧などの一定値に固定した場合には、出力可能な電圧時間積が離散的な値となる。このため、従来の着減磁制御では、目標となる着減磁時の鎖交磁束ベクトルと制御完了時点での鎖交磁束ベクトルとを一致させるのが難しく、双方の間に誤差が生じ、着磁量制御精度が低下してしまうという問題があった。 On the other hand, since the conventional general PWM voltage inverter 5 operates in a constant switching cycle, when the output voltage is fixed to a constant value such as the maximum output voltage, the voltage time product that can be output is discrete. Value. For this reason, in the conventional demagnetization and demagnetization control, it is difficult to match the interlinkage magnetic flux vector at the time of demagnetization and demagnetization, which is the target, with the interlinkage magnetic flux vector at the time when the control is completed, and an error occurs between the two, resulting in demagnetization. There is a problem that the magnetic flux control accuracy is lowered.
そこで、本実施形態では、着磁制御開始時点の鎖交磁束ベクトルλｓから目標鎖交磁束ベクトルλｅ１に至る指令鎖交磁束ベクトルを、指令鎖交磁束ベクトルλｃ１（１０３）と、指令鎖交磁束ベクトルλｃ２（１０４）の２種類の鎖交磁束ベクトルにより構成することで、上記問題を解決する。指令鎖交磁束ベクトルλｃ１、及び、指令鎖交磁束ベクトルλｃ２は、以下式（１）に基づいて決定される。 Therefore, in the present embodiment, the command interlinkage magnetic flux vector from the interlinkage magnetic flux vector λs at the start of magnetizing control to the target interlinkage magnetic flux vector λe1 is divided into the command interlinkage magnetic flux vector λc1 (103) and the command interlinkage magnetic flux vector. The above problem is solved by constructing the two types of interlinkage magnetic flux vectors of λc2 (104). The command interlinkage magnetic flux vector λc1 and the command interlinkage magnetic flux vector λc2 are determined based on the following equation (1).
ただし、上記式（１）において、λｃｏｍｍａｎｄ１は指令鎖交磁束ベクトルλｃ１、λｃｏｍａｎｄ２は指令鎖交磁束ベクトルλｃ２、λｅｎｄは目標鎖交磁束ベクトルλｅ１、λｓｔａｒｔは現在の鎖交磁束ベクトルλｓ、Ｖｍａｘはモータ６を駆動するＰＷＭ電圧インバータ５の最大出力電圧、ＴはＰＷＭ電圧インバータのスイッチング周期、ωはモータ６のロータ回転速度ωを示す。
However, in the above equation (1), λcomand1 is the command interlinkage magnetic flux vector λc1, λcomand2 is the command interlinkage magnetic flux vector λc2, λend is the target interlinkage magnetic flux vector λe1, λstart is the current interlinkage magnetic flux vector λs, and Vmax is the
上記（１）式で算出された指令鎖交磁束ベクトルλｃ１、λｃ２は図２に示すとおりである。図で示す鎖交磁束ベクトル１０３は、指令鎖交磁束ベクトルλｃ１である。本実施形態の指令鎖交磁束ベクトルλｃ１は、ＰＷＭ電圧インバータ５の最大出力電圧Ｖｍａｘにより実現される。そして、指令鎖交磁束ベクトルλｃ２を実現する出力電圧値は、以下（２）式を用いて決定される。
The command interlinkage magnetic flux vectors λc1 and λc2 calculated by the above equation (1) are as shown in FIG. The interlinkage
ただし、上記（２）式中のＶｃｏｍｍａｎｄは、ＰＷＭ電圧インバータ５の出力電圧値、ＴはＰＷＭ電圧インバータ５のスイッチング周期、λｃｏｍｍａｎｄ２は指令鎖交磁束ベクトルλｃ２を示す。 However, Vcomand in the above equation (2) indicates the output voltage value of the PWM voltage inverter 5, T indicates the switching cycle of the PWM voltage inverter 5, and λcomand2 indicates the command interlinkage magnetic flux vector λc2.
上記式（１）および（２）により指令鎖交磁束ベクトルλｃ１、λｃ２が算出されると、鎖交磁束制御器９０は、指令鎖交磁束ベクトルλｃ１、λｃ２を実現する第２三相電圧指令値Ｖｕ*、Ｖｖ*、及びＶｗ*を算出して、切替器４に出力するとともに、第２三相電圧指令値の印加時間（スイッチングＯＮの回数に関連するスイッチング期間）を指令するためのスイッチング期間指令値ＴｓｗをＰＷＭ電圧インバータ５に出力する。すなわち、鎖交磁束制御器９０は、モータ６への印加電圧の振幅と位相成分（スイッチング期間）とを制御することにより、指令鎖交磁束ベクトルλｃを実現する。
When the command interlinkage magnetic flux vectors λc1 and λc2 are calculated by the above equations (1) and (2), the interlinkage
以上のように実現される指令鎖交磁束ベクトルλｃ１、λｃ２によって構成される指令鎖交磁束ベクトルの軌跡は、図２で示すように、指令鎖交磁束ベクトルλｃ１を４回、指令鎖交磁束ベクトルλｃ２を１回出力することにより実現される。このように、着磁制御開始から目標鎖交磁束ベクトルλｅ１までの着磁前行程を種類の異なる二つの鎖交磁束ベクトルを組み合わせて構成することにより、着磁制御の終了時点において目標鎖交磁束ベクトルλｅ１に一致する指令鎖交磁束ベクトルを実現することができる。この結果、着磁制御において、永久磁石を目標とする着磁量に精度よく着磁することができる。 As shown in FIG. 2, the locus of the command interlinkage magnetic flux vector composed of the command interlinkage magnetic flux vectors λc1 and λc2 realized as described above is the command interlinkage magnetic flux vector λc1 four times. It is realized by outputting λc2 once. In this way, by constructing the pre-magnetization process from the start of magnetization control to the target interlinkage magnetic flux vector λe1 by combining two different types of interlinkage magnetic flux vectors, the target interlinkage magnetic flux at the end of magnetization control It is possible to realize a command interlinkage magnetic flux vector that matches the vector λe1. As a result, in the magnetizing control, it is possible to accurately magnetize the permanent magnet to the target magnetizing amount.
また、指令鎖交磁束ベクトルλｃ１、λｃ２は、スイッチング周期は一定のまま、電圧値の大きさ（第２三相電圧指令値）と、出力する回数（スイッチング期間Ｔｓｗ）を可変にするだけで実現することができる。したがって、上記の指令鎖交磁束ベクトルλｃ１、λｃ２をスイッチング周期が一定な従来の電圧型インバータを用いて実現することができるので、従来の電圧型インバータの制御プログラムを変更するだけで、コストを増加させずに着減磁量制御精度を改善し、モータ効率を向上させることができる。 Further, the command interlinkage magnetic flux vectors λc1 and λc2 are realized only by changing the magnitude of the voltage value (second and third phase voltage command value) and the number of outputs (switching period Tsw) while keeping the switching cycle constant. can do. Therefore, since the above-mentioned command interlinkage magnetic flux vectors λc1 and λc2 can be realized by using a conventional voltage type inverter having a constant switching cycle, the cost can be increased simply by changing the control program of the conventional voltage type inverter. It is possible to improve the demagnetization amount control accuracy and improve the motor efficiency without doing so.
次に、指令鎖交磁束ベクトルλｃ１と、指令鎖交磁束ベクトルλｃ２を出力する順序について、図３を用いて説明する。 Next, the order in which the command interlinkage magnetic flux vector λc1 and the command interlinkage magnetic flux vector λc2 are output will be described with reference to FIG.
図３は、図２と同様のαβ座標上の鎖交磁束ベクトルを模式的に表した図であって、指令鎖交磁束ベクトルλｃ１とλｃ２の出力順序を説明する図である。 FIG. 3 is a diagram schematically showing the interlinkage magnetic flux vectors on the αβ coordinates similar to FIG. 2, and is a diagram for explaining the output order of the command interlinkage magnetic flux vectors λc1 and λc2.
本実施形態では、指令鎖交磁束ベクトルλｃ１を着磁制御開始直後の制御周期から適用する。そして、指令鎖交磁束ベクトルλｃ２を目標鎖交磁束ベクトルλｅ１に至る直前の制御周期に適用する。すなわち、本実施形態の指令鎖交磁束ベクトルλｃ２は、着磁前行程における最後の制御周期に適用される。 In this embodiment, the command interlinkage magnetic flux vector λc1 is applied from the control cycle immediately after the start of magnetizing control. Then, the command interlinkage magnetic flux vector λc2 is applied to the control cycle immediately before reaching the target interlinkage magnetic flux vector λe1. That is, the command interlinkage magnetic flux vector λc2 of the present embodiment is applied to the last control cycle in the pre-magnetization stroke.
また、このようなタイミングで出力される指令鎖交磁束ベクトルλｃ２は、以下（３）式に基づき決定されてもよい。 Further, the command interlinkage magnetic flux vector λc2 output at such a timing may be determined based on the following equation (3).
ただし、上記式（３）中のλｃｏｍｍａｎｄ２は指令鎖交磁束ベクトルλｃ２、λｃｏｍｍｎｄ１は指令鎖交磁束ベクトルλｃ１、λｅｎｄは目標鎖交磁束ベクトルλｅ１、Ｖｍａｘはモータ６を駆動するＰＷＭ電圧インバータ５の最大出力電圧、ＴはＰＷＭ電圧インバータのスイッチング周期、ωはモータ６のロータ回転速度ωを示す。
However, in the above equation (3), λcomand2 is the command interlinkage magnetic flux vector λc2, λcomnd1 is the command interlinkage magnetic flux vector λc1, λend is the target interlinkage magnetic flux vector λe1, and Vmax is the maximum output of the PWM voltage inverter 5 that drives the
そして、上記式（３）中のλｓｔａｒｔ１は、着磁制御開始後、指令鎖交磁束ベクトルλｃ１をＮ回（本実施形態では４回（図３参照））出力した後のタイミングにおける現在の鎖交磁束ベクトルλｓを推定した鎖交磁束ベクトルとする。すなわち、本実施形態において上記式（３）を用いて算出される指令鎖交磁束ベクトルλｃ２は、目標鎖交磁束ベクトルλｅ１に至る一つ前の制御周期において推定された現在の鎖交磁束ベクトルλｓｔａｒｔ１に基づいて算出される。これにより、着磁制御開始後、指令鎖交磁束ベクトルλｃ１がＮ回出力される間に発生し得る誤差が補償できるので、着磁量制御精度をさらに向上させることができる。 Then, λstart1 in the above equation (3) is the current interlinkage at the timing after the command interlinkage magnetic flux vector λc1 is output N times (4 times (see FIG. 3) in this embodiment) after the magnetization control is started. Let the magnetic flux vector λs be the estimated interlinkage magnetic flux vector. That is, the command interlinkage magnetic flux vector λc2 calculated using the above equation (3) in the present embodiment is the current interlinkage magnetic flux vector λstart1 estimated in the control cycle immediately before reaching the target interlinkage magnetic flux vector λe1. It is calculated based on. As a result, it is possible to compensate for the error that may occur while the command interlinkage magnetic flux vector λc1 is output N times after the start of the magnetizing control, so that the magnetizing amount control accuracy can be further improved.
なお、λｓｔａｒｔ１で表される現在の鎖交磁束ベクトルλｓが磁束オブザーバ８０で算出される際、すなわち、着磁制御期間中において現在の鎖交磁束ベクトルλｓが算出される際は、磁束オブザーバ８０に入力される電圧指令値を、電流制御器２から出力されるｄ軸電圧指令値Ｖd *及びｑ軸電圧指令値Ｖq *に代えて、鎖交磁束制御器９０が出力する第２三相電圧指令値Ｖｕ＊，Ｖｕ＊，Ｖｗ＊をロータ位相θに基づいてｄｑ軸電圧指令値に変換したｄ軸電圧指令値Ｖd *及びｑ軸電圧指令値Ｖq *とする。
When the current interlinkage magnetic flux vector λs represented by λstart1 is calculated by the
以上が着磁前行程における着減磁制御の詳細である。上述したとおり、本実施形態に係る可変磁力モータの制御装置１００が行う着減磁制御は、着磁前行程と着磁後行程とから構成される。そして、着磁後行程の制御は着磁前行程と同様である。ここで、着磁前行程と着磁後行程とから構成される着減磁制御全体の態様を図４に示す。
The above is the details of the demagnetization control in the pre-magnetization process. As described above, the demagnetization control performed by the
図４は、着磁前行程と着磁後行程とから構成された着減磁制御全体におけるαβ座標上の鎖交磁束ベクトルを模式的に表した図である。α軸を基準に、α軸の下方が着磁前行程、α軸の上方が着磁後行程を表している。そして、鎖交磁束ベクトル１０６は、所望の着減磁を達成した状態で、負荷動作制御時の目標トルクを出力する目標鎖交磁束ベクトルλｔ２である。また、図１、図２と同様に、鎖交磁束ベクトル１０１は、着減磁制御開始時点における現在の鎖交磁束ベクトルλｓ、鎖交磁束ベクトル１０２は、着減磁時の鎖交磁束ベクトルである目標鎖交磁束ベクトルλｔ１、１点鎖線は、モータ６のｄ軸を表している。
FIG. 4 is a diagram schematically showing the interlinkage magnetic flux vector on the αβ coordinate in the entire demagnetization control composed of the pre-magnetization process and the post-magnetization process. With reference to the α-axis, the lower part of the α-axis represents the pre-magnetization stroke, and the upper part of the α-axis represents the post-magnetization stroke. The interlinkage magnetic flux vector 106 is a target interlinkage magnetic flux vector λt2 that outputs a target torque at the time of load operation control in a state where a desired demagnetization is achieved. Further, as in FIGS. 1 and 2, the interlinkage
図示するように、着磁前行程における指令鎖交磁束ベクトルの総和（λｃ１、λｃ２）と、着磁後行程における指令鎖交磁束ベクトルの総和（λｃ１、λｃ２）は同様の組み合わせで構成されている。 As shown in the figure, the sum of the command interlinkage magnetic flux vectors in the pre-magnetization stroke (λc1, λc2) and the sum of the command interlinkage magnetic flux vectors in the post-magnetization stroke (λc1, λc2) are composed of the same combination. ..
ただし、着磁後行程における制御開始時点は、着減磁時の鎖交磁束ベクトルである目標鎖交磁束ベクトルλｔ２であり、これは、着磁前行程における制御開始時の現在の鎖交磁束ベクトルλｓに相当する。また、着磁後行程における制御完了点は、目標トルクを出力する目標鎖交磁束ベクトルλｔ２であり、これは、着磁前行程における目標鎖交磁束ベクトルλｔ１に相当する。したがって、着磁後行程における指令鎖交磁束ベクトルλｃ１、λｃ２が算出される際は、上記式（１）〜（３）において現在の鎖交磁束ベクトルλｓを表すλｓｔａｒｔは、着減磁時の鎖交磁束ベクトルである目標鎖交磁束ベクトルλｔ１と一致する値となる。また、λｅｎｄは、目標トルクを出力可能な目標鎖交磁束ベクトルλｔ２が設定される。これにより、着減磁前行程と同様の制御により、着磁後行程においても着磁前行程と同様の指令鎖交磁束ベクトルλｃ１、λｃ２の軌跡を実現することができる。なお、着磁制御中における現在の鎖交磁束ベクトルλｓは、上述のとおり、鎖交磁束制御器９０が出力する第２三相電圧指令値Ｖｕ＊，Ｖｕ＊，Ｖｗ＊をロータ位相θに基づいてｄｑ軸電圧指令値に変換したｄ軸電圧指令値Ｖd *及びｑ軸電圧指令値Ｖq *とに基づいて算出される。
However, the control start time point in the post-magnetization stroke is the target interlinkage magnetic flux vector λt2, which is the interlinkage magnetic flux vector at the time of demagnetization, and this is the current interlinkage magnetic flux vector at the start of control in the pre-magnetization stroke. Corresponds to λs. Further, the control completion point in the post-magnetization stroke is the target interlinkage magnetic flux vector λt2 that outputs the target torque, which corresponds to the target interlinkage magnetic flux vector λt1 in the pre-magnetization stroke. Therefore, when the command interlinkage magnetic flux vectors λc1 and λc2 in the post-magnetization stroke are calculated, the λstart representing the current interlinkage magnetic flux vectors λs in the above equations (1) to (3) is the chain at the time of demagnetization. The value matches the target interlinkage magnetic flux vector λt1, which is the cross-flux vector. Further, for λend, a target interlinkage magnetic flux vector λt2 capable of outputting a target torque is set. As a result, the loci of the command interlinkage magnetic flux vectors λc1 and λc2 similar to those in the pre-magnetization process can be realized in the post-magnetization process by the same control as in the pre-magnetization demagnetization process. As described above, the current interlinkage magnetic flux vector λs during magnetization control is based on the rotor phase θ based on the second and third phase voltage command values Vu *, Vu *, and Vw * output by the interlinkage
以上の構成により、少なくとも２種類の指令鎖交磁束ベクトルの組み合わせにより着減磁制御を完了させることができるので、一般的に用いられるＦＢ制御を用いた着減磁制御よりも大幅に少ない指令鎖交磁束ベクトルの組み合わせにより着減磁制御を完了させることができる。また、上述のとおり、本実施形態の着減磁制御は、従来のＰＷＭ制御を用いた電圧型のインバータを用いて行うことができる。このため、コストの増加を生じさせることなく、高い電圧利用率により着減磁制御を実行することができるので、着磁可能なモータ回転数を低下させることなく着減磁量制御精度の向上を図り、モータ効率を向上させることができる。 With the above configuration, the demagnetization control can be completed by combining at least two types of command interlinkage magnetic flux vectors, so that the number of command chains is significantly smaller than that of the commonly used FB control. The demagnetization control can be completed by combining the cross flux vectors. Further, as described above, the demagnetization control of the present embodiment can be performed by using a voltage type inverter using the conventional PWM control. Therefore, the demagnetization control can be performed with a high voltage utilization rate without increasing the cost, so that the demagnetization amount control accuracy can be improved without lowering the number of rotations of the motor that can be magnetized. Therefore, the motor efficiency can be improved.
なお、本実施形態のモータ制御装置１００は、上述のとおり、着磁制御時には、鎖交磁束制御器９０によって負荷動作時とは別個に着磁制御を実行する。したがって、本実施形態のモータ制御装置１００は、鎖交磁束制御器９０による着磁制御をロータの回転（位相）に同期して行う必要がない。このため、例えば高速回転時においてトルクを弱める際に、弱め界磁制御をしながら同時に着磁制御を実行するような場面を回避することができ、着磁制御に要する電圧を抑制することができるので、従来のように着磁制御時の電圧不足分を補償するための追加の昇圧回路を不要とすることができる。その結果、モータ制御装置１００によってモータ６を制御する際の全体的な損失を抑え、全体効率の改善を図ることができる。
As described above, the
以上、第１実施形態の可変磁力モータの制御装置１００は、駆動中に永久磁石の磁力を変化させる可変磁力モータ６の制御方法を実現するモータ制御装置である。モータ制御装置１００は、現在の鎖交磁束ベクトルλｓを推定し、目標着減磁量に着減磁する時の着減磁鎖交磁束ベクトル（目標鎖交磁束ベクトルλｅ１）、又は、走行要求に基づいて設定される目標トルクを着減磁がされた状態で出力する制御完了時の鎖交磁束ベクトル（目標鎖交磁束ベクトルλｅ２）を目標鎖交磁束ベクトルとして算出し、現在の鎖交磁束ベクトルλｓと目標鎖交磁束ベクトルとから複数の指令鎖交磁束ベクトルλｃ１、λｃ２を算出する。そして、着減磁制御開始から着減磁鎖交磁束ベクトルまでの第１行程（着磁前行程）、及び、着減磁鎖交磁束ベクトルから制御完了時の鎖交磁束ベクトルまでの第２行程（着後行程）は、それぞれ２以上の指令鎖交磁束ベクトルを組み合わせて構成される。これにより、着磁制御の終了時点において目標鎖交磁束ベクトルλｅ１に一致する指令鎖交磁束ベクトルを実現することができるので、着減磁量制御精度を改善することができる。
As described above, the variable magnetic force
また、第１実施形態の可変磁力モータの制御装置１００によれば、着磁前行程および着後行程は、それぞれ、第１指令鎖交磁束ベクトル（λｃ１）と第２指令鎖交磁束ベクトル（λｃ２）とから構成される。これにより、少なくとも２種類の指令鎖交磁束ベクトルの組み合わせで着減磁制御時の鎖交磁束ベクトルの軌跡を構成することができるので、電圧利用率が向上し、着減磁制御時に要する電圧を抑制することができる。
Further, according to the
また、第１実施形態の可変磁力モータの制御装置１００によれば、指令鎖交磁束ベクトルλｃ１および指令鎖交磁束ベクトルλｃ２は、上記式（１）により決定される。これにより、算出式をコントローラプログラムすることによる寛敏な構成によって、現在の鎖交磁束ベクトルと目標鎖交磁束ベクトルとから指令鎖交磁束ベクトルを算出することができるので、低コストで必要な着減磁量制御精度を改善し、モータ効率を向上させることができる。
Further, according to the
また、第１実施形態の可変磁力モータの制御装置１００によれば、指令鎖交磁束ベクトルλｃ２は、目標鎖交磁束ベクトルに至る少なくとも一つ前の制御周期において推定された現在の鎖交磁束ベクトルλｃ１から算出され、目標鎖交磁束ベクトルに至る直前の制御周期に適用される。これにより、着磁制御時間を延ばすことなく、着磁可能回転数を低下させずに指令鎖交磁束ベクトルを目標鎖交磁束ベクトルに至らせることができるので、着磁量制御精度を改善し、モータ効率をさらに向上させることができる。
Further, according to the
また、第１実施形態の可変磁力モータの制御装置１００によれば、指令鎖交磁束ベクトルλｃ２は、可変磁力モータへ印加する電圧の大きさ（第２三相電圧指令値）、または当該電圧の印加時間（スイッチング期間）を変化させることで実現される。また、指令鎖交磁束ベクトルλｃ２は、可変磁力モータを駆動するインバータが、上記式（２）で算出される電圧をスイッチング周期の間出力することで実現される。これにより、スイッチング周期を固定したまま、電圧指令値の変更のみで上記の着減磁制御を実現できるので、コストを増加させずに着減磁量制御精度を改善し、モータ効率を向上させることができる。
Further, according to the
また、第１実施形態の可変磁力モータの制御装置１００によれば、現在の鎖交磁束ベクトルλｓは、可変磁力モータに供給される現在のモータ電流（ｄ軸実電流ｉｄ及びｑ軸実電流ｉｑ）と、可変磁力モータへの電圧指令値（ｄ軸電圧指令値Ｖd *及びｑ軸電圧指令値Ｖq *）と、モータ回転数（ロータ回転速度ω）とから算出され、着減磁鎖交磁束ベクトル（λｅ１）は、ロータ回転速度ωと、着減磁量指令ＭＳ*とから算出され、制御完了時の鎖交磁束ベクトル（λｅ２）は、目標トルク（トルク指令値Ｔ*）から算出され、指令鎖交磁束ベクトルλｃ１、λｃ２は、着減磁鎖交磁束ベクトル（λｅ１）又は制御完了時の鎖交磁束ベクトル（λｅ２）と、現在の鎖交磁束ベクトルλｓと、可変磁力モータのロータ位相θと、ロータ回転速度ωとから算出される。算出された指令鎖交磁束ベクトルλｃ１、λｃ２は、可変磁力モータを駆動するインバータが出力する出力電圧と、当該出力電圧の出力時間（スイッチング期間）とを制御することにより実現される。これにより、上述の着減磁制御を従来の一般的な電圧型インバータを用いて実現することができるので、従来の電圧型インバータの制御プログラムを変更するだけで、コストを増加させずに着減磁量制御精度を改善し、モータ効率を向上させることができる。
Further, according to the
［第２実施形態］
以下、第２実施形態について説明する。なお、第１実施形態と同様の構成については、その説明を省略する。
[Second Embodiment]
Hereinafter, the second embodiment will be described. The description of the same configuration as that of the first embodiment will be omitted.
本実施形態が第１実施形態と異なる点は、指令鎖交磁束ベクトルλｃ１とλｃ２の出力順序である。 The difference between this embodiment and the first embodiment is the output order of the command interlinkage magnetic flux vectors λc1 and λc2.
本実施形態では、指令鎖交磁束ベクトルλｃ２を着減磁制御開始直後の制御周期、または、着減磁制御開始直後の制御周期の次の制御周期に適用する。すなわち、本実施形態の指令鎖交磁束ベクトルλｃ２は、着磁前行程における最初（１回目）、または、２回目の制御周期に適用される。そして、指令鎖交磁束ベクトルλｃ１は、指令鎖交磁束ベクトルλｃ２が１回目の制御周期に適用された場合は２回目以降に適用され、指令鎖交磁束ベクトルλｃ２が２回目の制御周期に適用された場合は、１回目、および、３回目以降の制御周期に適用される。 In the present embodiment, the command interlinkage magnetic flux vector λc2 is applied to the control cycle immediately after the start of demagnetization control or the control cycle immediately after the start of demagnetization control. That is, the command interlinkage magnetic flux vector λc2 of the present embodiment is applied to the first (first) or second control cycle in the pre-magnetization stroke. Then, the command interlinkage magnetic flux vector λc1 is applied to the second and subsequent times when the command interlinkage magnetic flux vector λc2 is applied to the first control cycle, and the command interlinkage magnetic flux vector λc2 is applied to the second control cycle. If so, it is applied to the first and third control cycles.
図５は、第２実施形態のモータ制御装置２００がモータ６を着減磁制御する際のαβ座標上の鎖交磁束ベクトルを模式的に表した図であって、指令鎖交磁束ベクトルλｃ２が、着磁制御開始直後の制御周期に適用された場合を示す図である。
FIG. 5 is a diagram schematically showing the interlinkage magnetic flux vector on the αβ coordinates when the motor control device 200 of the second embodiment performs demagnetization control of the
図示する指令鎖交磁束ベクトルλｃ１（２０１）、λｃ２（２０２）は、第１実施形態にて用いた式（１）の、λｃｏｍｍａｎｄ１、λｃｏｍｍａｎｄ２である。図示するとおり、本実施形態の指令鎖交磁束ベクトルλｃ２は、着磁制御開始直後において、現在の鎖交磁束ベクトルλｓを起点として出力される。 The illustrated command interlinkage magnetic flux vectors λc1 (201) and λc2 (202) are λcomand1 and λcommand2 of the formula (1) used in the first embodiment. As shown in the figure, the command interlinkage magnetic flux vector λc2 of the present embodiment is output starting from the current interlinkage magnetic flux vector λs immediately after the start of magnetizing control.
ここで、着減磁をより速く行うために、指令鎖交磁束ベクトルλｃ１は最大出力電圧で実現されるのが好ましい。このため、モータ電流は、着磁制御開始以降から大きくなり、指令鎖交磁束ベクトルλｃ１の出力期間は最大になる。したがって、指令鎖交磁束ベクトルλｃ１よりも小さい出力電圧で実現できる指令鎖交磁束ベクトルλｃ２を、着磁制御開始直後、あるいは２回目の制御周期においてモータ電流がまだ低い期間（最大値に達する前）に適用する。これにより、モータ電流が最大値に達した後に、指令鎖交磁束ベクトルλｃ２を実現するためにモータ電流を小さくする場面を回避できるので、着減磁制御期間全体における効率を向上させることができる。 Here, in order to perform demagnetization faster, it is preferable that the command interlinkage magnetic flux vector λc1 is realized at the maximum output voltage. Therefore, the motor current becomes large after the start of magnetizing control, and the output period of the command interlinkage magnetic flux vector λc1 becomes maximum. Therefore, the command interlinkage magnetic flux vector λc2, which can be realized with an output voltage smaller than the command interlinkage magnetic flux vector λc1, is obtained immediately after the start of magnetizing control or during the period when the motor current is still low (before reaching the maximum value) in the second control cycle. Apply to. As a result, it is possible to avoid the situation where the motor current is reduced in order to realize the command interlinkage magnetic flux vector λc2 after the motor current reaches the maximum value, so that the efficiency in the entire demagnetization control period can be improved.
以上、第２実施形態の可変磁力モータの制御装置２００によれば、指令鎖交磁束ベクトルλｃ２は、着磁前行程開始直後の制御周期または当該制御周期の次の制御周期、及び、着磁後制御開始直後の制御周期または当該制御周期の次の制御周期に適用される。これにより、モータ電流がまだ低い期間に指令鎖交磁束ベクトルλｃ２を算出することができるので、着減磁制御期間全体における効率を向上させることができる。 As described above, according to the control device 200 of the variable magnetic force motor of the second embodiment, the command interlinkage magnetic flux vector λc2 has a control cycle immediately after the start of the pre-magnetization stroke, a control cycle next to the control cycle, and a post-magnetization. It is applied to the control cycle immediately after the start of control or the control cycle next to the control cycle. As a result, the command interlinkage magnetic flux vector λc2 can be calculated during the period when the motor current is still low, so that the efficiency in the entire demagnetization control period can be improved.
［第３実施形態］
以下、第３実施形態について説明する。なお、第１実施形態と同様の構成については、その説明を省略する。
[Third Embodiment]
Hereinafter, the third embodiment will be described. The description of the same configuration as that of the first embodiment will be omitted.
本実施形態のモータ制御装置３００は、指令鎖交磁束ベクトルλｃ２の実現方法が第１実施形態と相違している。以下に説明する指令鎖交磁束ベクトルλｃ２を実現するため、本実施形態のモータ制御装置３００が備えるＰＷＭ電圧インバータ５は、そのスイッチング周期（スイッチングＯＮ時間）を制御可能なスイッチング周期可変型のインバータであることを前提とする。 The motor control device 300 of the present embodiment is different from the first embodiment in the method of realizing the command interlinkage magnetic flux vector λc2. In order to realize the command interlinkage magnetic flux vector λc2 described below, the PWM voltage inverter 5 included in the motor control device 300 of the present embodiment is a switching cycle variable type inverter capable of controlling its switching cycle (switching ON time). It is assumed that there is.
本実施形態の指令鎖交磁束ベクトルλｃ２は、ＰＷＭ電圧インバータ５の最大出力電圧を下記式（４）で決定される時間Ｔｃｏｍｍａｎｄの間、モータ６に出力することにより実現される。
ただし、上記（４）式中のＴｃｏｍｍａｎｄは電力出力時間、λｃｏｍｍａｎｄ２は指令鎖交磁束ベクトルλｃ２、ＶｍａｘはＰＷＭ電圧インバータ５の最大出力電圧を示す。 However, in the above equation (4), Tcomand indicates the power output time, λcomand2 indicates the command interlinkage magnetic flux vector λc2, and Vmax indicates the maximum output voltage of the PWM voltage inverter 5.
鎖交磁束ベクトルは、モータ６への印加電圧と位相成分（スイッチング周期）とからなる電圧時間積により実現できる。したがって、本実施形態の指令鎖交磁束ベクトルλｃ２は、印加電圧を最大とし、その分スイッチング周期を短く調整することで、例えば、第１実施形態と略同一の電圧時間積をより短い時間で達成することができる。このため、着磁制御に要する時間を短縮することができるので、着減磁制御が可能なロータ回転数を拡大しつつ、着減磁量制御精度を改善して、モータ効率を向上させることができる。
The interlinkage magnetic flux vector can be realized by the voltage-time product consisting of the voltage applied to the
以上、第３実施形態の可変磁力モータの制御装置３００によれば、指令鎖交磁束ベクトルは、前記インバータの最大出力電圧を上記式（４）で算出される電圧出力時間の間出力することで実現される。これにより、着制制御期間中、最大電圧出力を維持することができるので、着減磁制御に要する時間を短縮することができる。この結果、着減磁制御可能な回転数を向上させつつ、着減磁量制御精度を改善し、モータ効率を向上させることができる。 As described above, according to the control device 300 of the variable magnetic force motor of the third embodiment, the command interlinkage magnetic flux vector outputs the maximum output voltage of the inverter during the voltage output time calculated by the above equation (4). It will be realized. As a result, the maximum voltage output can be maintained during the landing control period, so that the time required for the landing demagnetization control can be shortened. As a result, it is possible to improve the precision of controlling the amount of demagnetization and the motor efficiency while improving the number of rotations capable of controlling demagnetization.
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。また、上記実施形態は、適宜組み合わせ可能である。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the above embodiments are only a part of the application examples of the present invention, and the technical scope of the present invention is limited to the specific configurations of the above embodiments. No. In addition, the above embodiments can be combined as appropriate.
例えば、可変磁力モータ６が備える永久磁石は、その全てが低保磁力磁石である必要は必ずしもなく、高保磁力磁石と組み合わせて用いられてもよい。
For example, all of the permanent magnets included in the variable
また、着減磁制御部１０は、図１で示すモータ制御装置１００や、スイッチング周期可変型のＰＷＭ電圧インバータ５を備えるモータ制御装置３００に適用される必要は必ずしもない。着減磁制御部１０は、可変磁力モータを制御対象とするシステムであれば、当該可変磁力モータに対する着減磁制御を担う機能部として適用することができる。
Further, the
５…インバータ（ＰＷＭ電圧インバータ）
６…可変磁力モータ
１０、１００、２００、３００…コントローラ
5 ... Inverter (PWM voltage inverter)
6 ... Variable
Claims (9)
現在の鎖交磁束ベクトルを推定し、
目標着減磁量に着減磁する時の着減磁鎖交磁束ベクトル、又は、走行要求に基づいて設定される目標トルクを前記着減磁がされた状態で出力する制御完了時の鎖交磁束ベクトルを目標鎖交磁束ベクトルとして算出し、
前記現在の鎖交磁束ベクトルと前記目標鎖交磁束ベクトルとから複数の指令鎖交磁束ベクトルを算出し、
前記着減磁制御を開始してから前記着減磁鎖交磁束ベクトルに至るまでの第１行程、及び、前記着減磁鎖交磁束ベクトルから前記制御完了時の鎖交磁束ベクトルに至るまでの第２行程は、それぞれ２以上の前記指令鎖交磁束ベクトルを組み合わせて構成され、
前記第１行程および前記第２行程は、それぞれ、第１指令鎖交磁束ベクトルと第２指令鎖交磁束ベクトルとから構成され、
前記第１指令鎖交磁束ベクトルおよび前記第２指令鎖交磁束ベクトルは、下記式（１）により決定される、
ことを特徴とする可変磁力モータの制御方法。
Estimate the current interlinkage flux vector
Demagnetization / demagnetization when demagnetizing to the target demagnetization amount Demagnetization / demagnetization The magnetic flux vector or the target torque set based on the traveling request is output in the demagnetized state. Calculate the magnetic flux vector as the target interlinkage magnetic flux vector,
A plurality of command interlinkage magnetic flux vectors are calculated from the current interlinkage magnetic flux vector and the target interlinkage magnetic flux vector.
The first step from the start of the demagnetization control to the demagnetization demagnetization interlinkage magnetic flux vector, and from the demagnetization demagnetization interlinkage flux vector to the interlinkage flux vector at the completion of the control. The second stroke is configured by combining two or more of the command interlinkage magnetic flux vectors .
The first stroke and the second stroke are composed of a first command interlinkage magnetic flux vector and a second command interlinkage magnetic flux vector, respectively.
The first command interlinkage magnetic flux vector and the second command interlinkage magnetic flux vector are determined by the following equation (1).
A method for controlling a variable magnetic force motor, which is characterized in that.
ことを特徴とする請求項１に記載の可変磁力モータの制御方法。 The second command interlinkage magnetic flux vector is calculated from the current interlinkage magnetic flux vector estimated in at least one control cycle before reaching the target interlinkage magnetic flux vector, and immediately before reaching the target interlinkage magnetic flux vector. Applicable in the control cycle,
The method for controlling a variable magnetic force motor according to claim 1 , wherein the variable magnetic force motor is controlled.
ことを特徴とする請求項１に記載の可変磁力モータの制御方法。 The second command interlinkage magnetic flux vector is used in the control cycle immediately after the start of the first stroke or the control cycle next to the control cycle, and in the control cycle immediately after the start of the second stroke or the control cycle next to the control cycle. Applies,
The method for controlling a variable magnetic force motor according to claim 1 , wherein the variable magnetic force motor is controlled.
ことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の可変磁力モータの制御方法。 The second command interlinkage magnetic flux vector is realized by changing the magnitude of the voltage applied to the variable magnetic force motor or the application time of the voltage.
The method for controlling a variable magnetic force motor according to any one of claims 1 to 3, wherein the variable magnetic force motor is controlled.
ことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の可変磁力モータの制御方法。
The method for controlling a variable magnetic force motor according to any one of claims 1 to 4, wherein the variable magnetic force motor is controlled.
ことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の可変磁力モータの制御方法。
The method for controlling a variable magnetic force motor according to any one of claims 1 to 4, wherein the variable magnetic force motor is controlled.
現在の鎖交磁束ベクトルを推定し、
目標着減磁量に着減磁する時の着減磁鎖交磁束ベクトル、又は、走行要求に基づいて設定される目標トルクを前記着減磁がされた状態で出力する制御完了時の鎖交磁束ベクトルを目標鎖交磁束ベクトルとして算出し、
前記現在の鎖交磁束ベクトルと前記目標鎖交磁束ベクトルとから複数の指令鎖交磁束ベクトルを算出し、
前記着減磁制御を開始してから前記着減磁鎖交磁束ベクトルに至るまでの第１行程、及び、前記着減磁鎖交磁束ベクトルから前記制御完了時の鎖交磁束ベクトルに至るまでの第２行程は、それぞれ２以上の前記指令鎖交磁束ベクトルを組み合わせて構成され、
前記現在の鎖交磁束ベクトルは、前記可変磁力モータに供給される現在のモータ電流と、前記可変磁力モータへの電圧指令値と、モータ回転数とから算出され、
前記着減磁鎖交磁束ベクトルは、前記モータ回転数と、前記目標着減磁量とから算出され、
前記制御完了時の鎖交磁束ベクトルは、前記目標トルクから算出され、
前記指令鎖交磁束ベクトルは、前記着減磁鎖交磁束ベクトル又は前記制御完了時の鎖交磁束ベクトルと、前記現在の鎖交磁束ベクトルと、前記可変磁力モータのロータ位相と、前記モータ回転数とから算出され、
算出された指令鎖交磁束ベクトルは、前記可変磁力モータを駆動するインバータが出力する出力電圧と、当該出力電圧の出力時間とを制御することにより実現される、
ことを特徴とする可変磁力モータの制御方法。 It is a control method of a variable magnetic force motor that executes demagnetization control that changes the magnetic force of a permanent magnet while driving the motor.
Estimate the current interlinkage flux vector
Demagnetization / demagnetization when demagnetizing to the target demagnetization amount Demagnetization / demagnetization The magnetic flux vector or the target torque set based on the traveling request is output in the demagnetized state. Calculate the magnetic flux vector as the target interlinkage magnetic flux vector,
A plurality of command interlinkage magnetic flux vectors are calculated from the current interlinkage magnetic flux vector and the target interlinkage magnetic flux vector.
The first step from the start of the demagnetization control to the demagnetization demagnetization interlinkage magnetic flux vector, and from the demagnetization demagnetization interlinkage flux vector to the interlinkage flux vector at the completion of the control. The second stroke is configured by combining two or more of the command interlinkage magnetic flux vectors.
The current interlinkage magnetic flux vector is calculated from the current motor current supplied to the variable magnetic force motor, the voltage command value to the variable magnetic force motor, and the motor rotation speed.
The demagnetizing demagnetization interlinkage magnetic flux vector is calculated from the motor rotation speed and the target demagnetizing amount.
The interlinkage magnetic flux vector at the completion of the control is calculated from the target torque.
The command interlinkage magnetic flux vector includes the demagnetized demagnetization interlinkage magnetic flux vector or the interlinkage magnetic flux vector at the time of completion of the control, the current interlinkage magnetic flux vector, the rotor phase of the variable magnetic force motor, and the motor rotation speed. Calculated from
The calculated command interlinkage magnetic flux vector is realized by controlling the output voltage output by the inverter driving the variable magnetic force motor and the output time of the output voltage.
Control method for variable force motor you wherein a.
前記コントローラは、
現在の鎖交磁束ベクトルを推定し、
着減磁時の鎖交磁束ベクトル、又は、走行要求に基づいて設定される目標トルクを出力する鎖交磁束ベクトルを目標鎖交磁束ベクトルとして算出し、
前記現在の鎖交磁束ベクトルと前記目標鎖交磁束ベクトルとから複数の指令鎖交磁束ベクトルを算出し、
着減磁制御開始から前記着減磁時の鎖交磁束ベクトルまでの第１行程、及び、前記着減磁時の鎖交磁束ベクトルから前記目標トルクを出力する鎖交磁束ベクトルまでの第２行程は、それぞれ２以上の前記指令鎖交磁束ベクトルを組み合わせて構成し、
前記第１行程および前記第２行程は、それぞれ、第１指令鎖交磁束ベクトルと第２指令鎖交磁束ベクトルとから構成し、
前記第１指令鎖交磁束ベクトルおよび前記第２指令鎖交磁束ベクトルは、以下式（１）により決定する、
ことを特徴とする可変磁力モータの制御装置。
The controller
Estimate the current interlinkage flux vector
The interlinkage magnetic flux vector at the time of demagnetization or the interlinkage magnetic flux vector that outputs the target torque set based on the traveling request is calculated as the target interlinkage magnetic flux vector.
A plurality of command interlinkage magnetic flux vectors are calculated from the current interlinkage magnetic flux vector and the target interlinkage magnetic flux vector.
The first process from the start of demagnetization control to the interlinkage magnetic flux vector at the time of demagnetization, and the second process from the interlinkage magnetic flux vector at the time of demagnetization to the interlinkage magnetic flux vector that outputs the target torque. Is constructed by combining two or more of the command interlinkage magnetic flux vectors.
The first stroke and the second stroke are composed of a first command interlinkage magnetic flux vector and a second command interlinkage magnetic flux vector, respectively.
The first command interlinkage magnetic flux vector and the second command interlinkage magnetic flux vector are determined by the following equation (1).
A control device for a variable magnetic force motor.
前記コントローラは、
現在の鎖交磁束ベクトルを推定し、
着減磁時の鎖交磁束ベクトル、又は、走行要求に基づいて設定される目標トルクを出力する鎖交磁束ベクトルを目標鎖交磁束ベクトルとして算出し、
前記現在の鎖交磁束ベクトルと前記目標鎖交磁束ベクトルとから複数の指令鎖交磁束ベクトルを算出し、
着減磁制御開始から前記着減磁時の鎖交磁束ベクトルまでの第１行程、及び、前記着減磁時の鎖交磁束ベクトルから前記目標トルクを出力する鎖交磁束ベクトルまでの第２行程は、それぞれ２以上の前記指令鎖交磁束ベクトルを組み合わせて構成し、
前記現在の鎖交磁束ベクトルは、前記可変磁力モータに供給される現在のモータ電流と、前記可変磁力モータへの電圧指令値と、モータ回転数とから算出し、
前記着減磁鎖交磁束ベクトルは、前記モータ回転数と、目標着減磁量とから算出し、
前記制御完了時の鎖交磁束ベクトルは、前記目標トルクから算出し、
前記指令鎖交磁束ベクトルは、前記着減磁鎖交磁束ベクトル又は前記制御完了時の鎖交磁束ベクトルと、前記現在の鎖交磁束ベクトルと、前記可変磁力モータのロータ位相と、前記モータ回転数とから算出し、
算出された前記指令鎖交磁束ベクトルは、前記可変磁力モータを駆動するインバータが出力する出力電圧と、当該出力電圧の出力時間とを制御することにより実現する、
ことを特徴とする可変磁力モータの制御装置。 A control device for a variable magnetic force motor equipped with a controller that controls the magnetic force of a permanent magnet during driving.
The controller
Estimate the current interlinkage flux vector
The interlinkage magnetic flux vector at the time of demagnetization or the interlinkage magnetic flux vector that outputs the target torque set based on the traveling request is calculated as the target interlinkage magnetic flux vector.
A plurality of command interlinkage magnetic flux vectors are calculated from the current interlinkage magnetic flux vector and the target interlinkage magnetic flux vector.
The first process from the start of demagnetization control to the interlinkage magnetic flux vector at the time of demagnetization, and the second process from the interlinkage magnetic flux vector at the time of demagnetization to the interlinkage magnetic flux vector that outputs the target torque. Is constructed by combining two or more of the command interlinkage magnetic flux vectors.
The current interlinkage magnetic flux vector is calculated from the current motor current supplied to the variable magnetic force motor, the voltage command value to the variable magnetic force motor, and the motor rotation speed.
The demagnetized demagnetization interlinkage magnetic flux vector is calculated from the motor rotation speed and the target demagnetized demagnetization amount.
The interlinkage magnetic flux vector at the completion of the control is calculated from the target torque.
The command interlinkage magnetic flux vector includes the demagnetized demagnetization interlinkage magnetic flux vector or the interlinkage magnetic flux vector at the time of completion of the control, the current interlinkage magnetic flux vector, the rotor phase of the variable magnetic force motor, and the motor rotation speed. Calculated from and
The calculated command interlinkage magnetic flux vector is realized by controlling the output voltage output by the inverter driving the variable magnetic force motor and the output time of the output voltage.
A control device for a variable magnetic force motor.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2017191220A JP6937211B2 (en) | 2017-09-29 | 2017-09-29 | Variable magnetic field motor control method and control device |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2017191220A JP6937211B2 (en) | 2017-09-29 | 2017-09-29 | Variable magnetic field motor control method and control device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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