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JP2012095528A - Controlling device for rotary machine - Google Patents

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JP2012095528A
JP2012095528A JP2011288102A JP2011288102A JP2012095528A JP 2012095528 A JP2012095528 A JP 2012095528A JP 2011288102 A JP2011288102 A JP 2011288102A JP 2011288102 A JP2011288102 A JP 2011288102A JP 2012095528 A JP2012095528 A JP 2012095528A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To solve the problem that controllability of torque drops when switching from the control by a torque feedback control part to a current feedback control part.SOLUTION: A current feedback control part 20 performs maximum torque control. A voltage estimator 48 estimates a norm of a voltage vector for achieving an estimated torque Te by the maximum torque control with the estimated torque Te and electric angular speed ω as input. A switch control part 46 switches to the control by the current feedback control part 20 when the norm is below a threshold.

Description

本発明は、回転機の端子に直流電源の正極及び負極のそれぞれを電気的に接続するスイッチング素子を備える電力変換回路を操作することで前記回転機の実際のトルクを要求トルクに制御する回転機の制御装置に関する。 The present invention relates to a rotating machine that controls an actual torque of the rotating machine to a required torque by operating a power conversion circuit including a switching element that electrically connects each of a positive electrode and a negative electrode of a DC power source to a terminal of the rotating machine. about the control equipment of.

この種の制御装置としては、3相電動機の各相に流れる電流を指令値にフィードバック制御すべく、各相に印加すべき電圧の指令値(指令電圧)を算出し、算出される指令電圧とキャリアとの大小に基づきインバータのスイッチング素子を操作するPWM制御を行うものも実用化されている。これにより、3相電動機の各相に印加される電圧を指令電圧とすることができ、ひいては各相に流れる電流を所望に制御することができる。   This type of control device calculates a command value (command voltage) of a voltage to be applied to each phase in order to feedback control the current flowing in each phase of the three-phase motor to a command value, A device that performs PWM control for operating the switching element of the inverter based on the size of the carrier has been put into practical use. Thereby, the voltage applied to each phase of the three-phase motor can be used as a command voltage, and the current flowing through each phase can be controlled as desired.

ただし、3相電動機の高回転速度領域においては、指令電圧が上昇し、その振幅がインバータの入力電圧の「1/2」以上となることで、インバータの実際の出力電圧を指令電圧とすることができなくなる。ここで、3相電動機の高回転速度領域においては、インバータのスイッチング素子のオン・オフ周期と3相電動機の電気角の回転周期とを略一致させるいわゆる矩形波制御を行うことも実用化されている。ただし、矩形波制御の電圧利用率は、上記PWM制御における指令電圧の振幅がインバータの入力電圧の「1/2」の値となる時点での電圧利用率と比較して不連続的に大きいものとなっている。   However, in the high rotation speed region of the three-phase motor, the command voltage rises and the amplitude becomes “½” or more of the input voltage of the inverter, so that the actual output voltage of the inverter becomes the command voltage. Can not be. Here, in the high rotation speed region of the three-phase motor, so-called rectangular wave control is also put into practical use in which the ON / OFF cycle of the switching element of the inverter substantially matches the rotation cycle of the electrical angle of the three-phase motor. Yes. However, the voltage utilization factor of the rectangular wave control is discontinuously large compared to the voltage utilization factor at the time when the amplitude of the command voltage in the PWM control becomes a value of “½” of the input voltage of the inverter. It has become.

そこで従来は、例えば下記特許文献1に見られるように、3相電動機の指令電圧の振幅がインバータの入力電圧の「1/2」以上となる場合、電流フィードバック制御のためのdq軸上での指令電圧に基づき算出される位相と、ROMに格納されたパルスパターンとに基づき、インバータを操作することも提案されている。詳しくは、指令電圧のベクトルノルムが所定以上となる場合に、ROMに格納されたパルスパターンによりインバータを操作する。これにより、電圧利用率を、矩形波制御の電圧利用率へと上昇させていくことができる。   Therefore, conventionally, for example, as seen in Patent Document 1 below, when the amplitude of the command voltage of the three-phase motor is “½” or more of the input voltage of the inverter, the current on the dq axis for current feedback control It has also been proposed to operate the inverter based on the phase calculated based on the command voltage and the pulse pattern stored in the ROM. Specifically, when the vector norm of the command voltage is greater than or equal to a predetermined value, the inverter is operated with the pulse pattern stored in the ROM. Thereby, a voltage utilization factor can be raised to the voltage utilization factor of rectangular wave control.

特開平9−47100号公報JP-A-9-47100

ところで、上記ROMに格納されたパルスパターンに基づきインバータが操作される状況下、要求トルクが急激に低下すると、上記指令電圧のベクトルノルムが急激に小さくなり、PWM制御に切り替えられることとなる。しかし、この際には、電動機の生成しているトルクを実現するために要求される電圧が、PWM制御によっては実現できない電圧となるおそれがある。そしてこの場合には、トルクの制御性が低下する。   By the way, when the required torque is suddenly reduced under the condition that the inverter is operated based on the pulse pattern stored in the ROM, the vector norm of the command voltage is suddenly reduced and switched to PWM control. However, in this case, the voltage required for realizing the torque generated by the electric motor may become a voltage that cannot be realized by PWM control. In this case, torque controllability is reduced.

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、回転機の実際のトルクを要求トルクに制御するに際し、回転機の制御性を高く維持することのできる回転機の制御装置を提供することにある。 The present invention has been made to solve the above problems, upon which control the actual torque of the rotating machine to the required torque, the rotating machine capable of maintaining a high controllability of times turning point to provide a control equipment.

以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について記載する。   Hereinafter, means for solving the above-described problems and the operation and effects thereof will be described.

請求項1記載の発明は、回転機の端子に直流電源の正極及び負極のそれぞれを電気的に接続するスイッチング素子を備える電力変換回路を操作することで前記回転機の実際のトルクを要求トルクに制御する回転機の制御装置において、前記回転機に印加される電圧を指令電圧に制御すべくPWM処理によって前記電力変換回路を操作する第1制御手段と、前記回転機の電気角に応じた前記電力変換回路の操作信号波形に基づき前記電力変換回路を操作する第2制御手段と、前記第1制御手段および前記第2制御手段のいずれか一方による制御時において、該制御に関する情報を入力として、いずれか他方の制御に切り替える切替手段とを備え、前記操作信号波形は、矩形波制御よりも電圧利用率の小さいものを含むことを特徴とする。   According to the first aspect of the present invention, the actual torque of the rotating machine is changed to the required torque by operating a power conversion circuit including a switching element that electrically connects each of the positive electrode and the negative electrode of the DC power source to the terminal of the rotating machine. In the control device for the rotating machine to be controlled, the first control means for operating the power conversion circuit by PWM processing to control the voltage applied to the rotating machine to a command voltage, and the electric power according to the electrical angle of the rotating machine At the time of control by either one of the second control means for operating the power conversion circuit based on the operation signal waveform of the power conversion circuit, and the first control means and the second control means, information related to the control is input, Switching means for switching to one of the other controls, and the operation signal waveform includes a voltage utilization factor smaller than that of the rectangular wave control.

第1の実施形態にかかるシステム構成図。1 is a system configuration diagram according to a first embodiment. FIG. 同実施形態にかかるインバータの操作信号の生成に関する処理を示すブロック図。The block diagram which shows the process regarding the production | generation of the operation signal of the inverter concerning the embodiment. 同実施形態にかかる指令電流設定部の処理の詳細を示す図。The figure which shows the detail of a process of the command electric current setting part concerning the embodiment. 同実施形態にかかる電圧ベクトルノルムの設定手法を示す図。The figure which shows the setting method of the voltage vector norm concerning the embodiment. 同実施形態にかかるノルム算出部の処理の詳細を示す図。The figure which shows the detail of a process of the norm calculation part concerning the embodiment. 同実施形態にかかる電圧推定器の処理の詳細を示す図。The figure which shows the detail of a process of the voltage estimator concerning the embodiment. 同実施形態にかかる電流フィードバック制御とトルクフィードバック制御との切り替え処理の手順を示す流れ図。The flowchart which shows the procedure of the switching process of the current feedback control and torque feedback control concerning the embodiment. 上記切替時における初期値の設定処理の手順を示す流れ図。The flowchart which shows the procedure of the setting process of the initial value at the time of the said switching. 第2の実施形態にかかる電流フィードバック制御とトルクフィードバック制御との切り替え処理の手順を示す流れ図。The flowchart which shows the procedure of the switching process of the current feedback control and torque feedback control concerning 2nd Embodiment. 第3の実施形態にかかる電流フィードバック制御とトルクフィードバック制御との切り替え処理の手順を示す流れ図。The flowchart which shows the procedure of the switching process of the current feedback control concerning 3rd Embodiment, and torque feedback control. 第4の実施形態にかかる電流フィードバック制御とトルクフィードバック制御との切り替え処理の手順を示す流れ図。The flowchart which shows the procedure of the switching process of the current feedback control concerning 4th Embodiment, and torque feedback control. 第5の実施形態にかかる電流フィードバック制御とトルクフィードバック制御との切り替え処理の手順を示す流れ図。The flowchart which shows the procedure of the switching process of the current feedback control concerning 5th Embodiment, and torque feedback control. 第5の実施形態の問題点を指摘するタイムチャート。The time chart which points out the problem of 5th Embodiment. 第6の実施形態にかかる電流フィードバック制御とトルクフィードバック制御との切り替え処理の手順を示す流れ図。The flowchart which shows the procedure of the switching process of the current feedback control concerning 6th Embodiment, and torque feedback control. 第7の実施形態にかかる電流フィードバック制御とトルクフィードバック制御との切り替え処理の手順を示す流れ図。The flowchart which shows the procedure of the switching process of the current feedback control and torque feedback control concerning 7th Embodiment. 第8の実施形態にかかる電流フィードバック制御とトルクフィードバック制御との切り替え処理の手順を示す流れ図。The flowchart which shows the procedure of the switching process of the electric current feedback control and torque feedback control concerning 8th Embodiment. 第9の実施形態にかかるシステム構成図。The system block diagram concerning 9th Embodiment. 第10の実施形態にかかるノルム算出部の処理の詳細を示す図。The figure which shows the detail of a process of the norm calculation part concerning 10th Embodiment. 第11の実施形態にかかるシステム構成図。The system block diagram concerning 11th Embodiment.

(第1の実施形態)
以下、本発明にかかる回転機の制御装置をハイブリッド車の制御装置に適用した第1の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment in which a control device for a rotating machine according to the present invention is applied to a control device for a hybrid vehicle will be described with reference to the drawings.

図1に、本実施形態にかかるモータジェネレータの制御システムの全体構成を示す。モータジェネレータ10は、3相の永久磁石同期モータである。また、モータジェネレータ10は、突極性を有する回転機(突極機)である。詳しくは、モータジェネレータ10は、埋め込み磁石同期モータ(IPMSM)である。   FIG. 1 shows the overall configuration of a motor generator control system according to this embodiment. The motor generator 10 is a three-phase permanent magnet synchronous motor. The motor generator 10 is a rotating machine (saliency pole machine) having saliency. Specifically, the motor generator 10 is an embedded magnet synchronous motor (IPMSM).

モータジェネレータ10は、インバータIV及び昇圧コンバータCVを介して高圧バッテリ12に接続されている。ここで、昇圧コンバータCVは、高圧バッテリ12の電圧(例えば「288V」)を所定の電圧(例えば「666V」)を上限として昇圧するものである。一方、インバータIVは、スイッチング素子Sup,Sunの直列接続体と、スイッチング素子Svp,Svnの直列接続体と、スイッチング素子Swp,Swnの直列接続体とを備えており、これら各直列接続体の接続点がモータジェネレータ10のU,V,W相にそれぞれ接続されている。これらスイッチング素子Sup,Sun,Svp,Svn,Swp,Swnとして、本実施形態では、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(IGBT)が用いられている。そして、これらにはそれぞれ、ダイオードDup,Dun,Dvp,Dvn,Dwp,Dwnが逆並列に接続されている。   The motor generator 10 is connected to a high voltage battery 12 via an inverter IV and a boost converter CV. Here, the boost converter CV boosts the voltage (for example, “288V”) of the high-voltage battery 12 up to a predetermined voltage (for example, “666V”). On the other hand, the inverter IV includes a series connection body of the switching elements Sup and Sun, a series connection body of the switching elements Svp and Svn, and a series connection body of the switching elements Swp and Swn. The points are connected to the U, V, and W phases of the motor generator 10, respectively. In the present embodiment, insulated gate bipolar transistors (IGBTs) are used as the switching elements Sup, Sun, Svp, Svn, Swp, and Swn. In addition, diodes Dup, Dun, Dvp, Dvn, Dwp, and Dwn are connected in antiparallel to these.

本実施形態では、モータジェネレータ10やインバータIVの状態を検出する検出手段として、以下のものを備えている。まずモータジェネレータ10の回転角度θ(電気角)を検出する回転角度センサ15を備えている。また、モータジェネレータ10の各相を流れる電流iu,iv,iwを検出する電流センサ16,17,18を備えている。更に、インバータIVの入力電圧(電源電圧VDC)を検出する電圧センサ19を備えている。   In this embodiment, the following is provided as detection means for detecting the state of the motor generator 10 and the inverter IV. First, a rotation angle sensor 15 that detects a rotation angle θ (electrical angle) of the motor generator 10 is provided. Further, current sensors 16, 17, and 18 that detect currents iu, iv, and iw flowing through the phases of the motor generator 10 are provided. Furthermore, a voltage sensor 19 for detecting an input voltage (power supply voltage VDC) of the inverter IV is provided.

上記各種センサの検出値は、インターフェース13を介して低圧システムを構成する制御装置14に取り込まれる。制御装置14では、これら各種センサの検出値に基づき、インバータIVやコンバータCVを操作する操作信号を生成して出力する。ここで、インバータIVのスイッチング素子Sup,Sun,Svp,Svn,Swp,Swnを操作する信号が、操作信号gup,gun,gvp,gvn,gwp,gwnである。また、昇圧コンバータCVの2つのスイッチング素子を操作する信号が、操作信号gup,gcnである。   The detection values of the various sensors are taken into the control device 14 constituting the low pressure system via the interface 13. The control device 14 generates and outputs an operation signal for operating the inverter IV and the converter CV based on the detection values of these various sensors. Here, the signals for operating the switching elements Sup, Sun, Svp, Svn, Swp, Swn of the inverter IV are the operation signals gup, gun, gvp, gvn, gwp, gwn. The signals for operating the two switching elements of the boost converter CV are the operation signals gup and gcn.

図2に、上記インバータIVの操作信号の生成に関する処理のブロック図を示す。   FIG. 2 shows a block diagram of processing relating to generation of the operation signal of the inverter IV.

図示されるように、本実施形態では、電流フィードバック制御部20及びトルクフィードバック制御部30を備えている。以下では、「電流フィードバック制御部20の処理」、「トルクフィードバック制御部30の処理」、「電流フィードバック制御部20の設計」、「トルクフィードバック制御部30の設計」、「電流フィードバック制御部20の処理とトルクフィードバック制御部30の処理との切り替え処理」の順に説明する。
<電流フィードバック制御部20の処理>
モータジェネレータ10の各相を流れる電流iu,iv,iwは、2相変換部40において、回転2相座標系の実電流であるd軸上の実電流idとq軸上の実電流iqとに変換される。詳しくは、2相変換部40の出力のq軸成分は、ローパスフィルタ23にて高周波成分がカットされ、また、2相変換部40の出力するd軸成分は、ローパスフィルタ24にて高周波成分がカットされる。一方、指令電流設定部22は、要求トルクTdに基づき、回転2相座標系の電流の指令値であるd軸上の指令電流idc及びq軸上の指令電流iqcを設定する。フィードバック制御部25は、d軸上の実電流idを指令電流idcにフィードバック制御するための操作量としてのd軸上の指令電圧vdcを算出する。一方、フィードバック制御部26は、q軸上の実電流iqを指令電流iqcにフィードバック制御するための操作量としてのq軸上の指令電圧vqcを算出する。詳しくは、フィードバック制御部25,26では、比例積分制御を用いて上記算出を行う。
As illustrated, the present embodiment includes a current feedback control unit 20 and a torque feedback control unit 30. Hereinafter, “processing of current feedback control unit 20”, “processing of torque feedback control unit 30”, “design of current feedback control unit 20”, “design of torque feedback control unit 30”, “processing of current feedback control unit 20” The process will be described in the order of “switching process between process and process of torque feedback control unit 30”.
<Processing of Current Feedback Control Unit 20>
The currents iu, iv, iw flowing through the phases of the motor generator 10 are converted into an actual current id on the d axis and an actual current iq on the q axis, which are actual currents in the rotating two-phase coordinate system, in the two-phase conversion unit 40. Converted. Specifically, the high-frequency component of the q-axis component of the output of the two-phase conversion unit 40 is cut by the low-pass filter 23, and the high-frequency component of the d-axis component output by the two-phase conversion unit 40 is converted by the low-pass filter 24. Cut. On the other hand, the command current setting unit 22 sets a command current idc on the d axis and a command current iqc on the q axis, which are current command values of the rotating two-phase coordinate system, based on the required torque Td. The feedback control unit 25 calculates a command voltage vdc on the d axis as an operation amount for performing feedback control of the actual current id on the d axis to the command current idc. On the other hand, the feedback control unit 26 calculates a command voltage vqc on the q axis as an operation amount for performing feedback control of the actual current iq on the q axis to the command current iqc. Specifically, the feedback controllers 25 and 26 perform the above calculation using proportional integral control.

3相変換部28では、回転2相座標系の指令電圧vdc、vqcを、3相の指令電圧vuc,vvc,vwcに変換する。PWM信号生成部29では、3相の指令電圧vuc,vvc,vwcと、電源電圧VDCとに基づき、PWM処理によって、操作信号gup,gun,gvp,gvn,gwp,gwnを生成する。本実施形態では、特に、3相の指令電圧vuc,vvc,vwcを2相変調して且つ電源電圧VDCにて規格化した信号と三角波形状のキャリアとの大小比較に基づき操作信号を生成する。
<トルクフィードバック制御部30の処理>
トルク推定器42では、回転2相座標系の実電流id,iqに基づき、モータジェネレータ10のトルクの推定値である推定トルクTeを算出する。一方、偏差算出部32では、推定トルクTeに対する要求トルクTdの差を算出する。位相設定部34は、偏差算出部32の出力の比例積分演算に基づき、インバータIVの出力電圧の回転2相座標系での位相δを設定する。ここでは、要求トルクTdに対して推定トルクTeが不足する場合に位相δを進角させて且つ、要求トルクTdに対して推定トルクTeが過剰となる場合に、位相δを遅角させるようにする。
The three-phase conversion unit 28 converts the command voltages vdc and vqc in the rotating two-phase coordinate system into three-phase command voltages vuc, vvc and vwc. The PWM signal generation unit 29 generates operation signals gup, gun, gvp, gvn, gwp, and gwn by PWM processing based on the three-phase command voltages vuc, vvc, and vwc and the power supply voltage VDC. In the present embodiment, in particular, an operation signal is generated based on a magnitude comparison between a signal obtained by two-phase modulation of the three-phase command voltages vuc, vvc, and vwc and normalized by the power supply voltage VDC and a triangular wave carrier.
<Processing of Torque Feedback Control Unit 30>
The torque estimator 42 calculates an estimated torque Te that is an estimated value of the torque of the motor generator 10 based on the actual currents id and iq of the rotating two-phase coordinate system. On the other hand, the deviation calculating unit 32 calculates a difference between the required torque Td and the estimated torque Te. The phase setting unit 34 sets the phase δ in the rotating two-phase coordinate system of the output voltage of the inverter IV based on the proportional integral calculation of the output of the deviation calculating unit 32. Here, when the estimated torque Te is insufficient with respect to the required torque Td, the phase δ is advanced, and when the estimated torque Te is excessive with respect to the required torque Td, the phase δ is retarded. To do.

ノルム設定部36では、モータジェネレータ10の電気角速度ωと、要求トルクTdとに基づき、回転2相座標系におけるインバータIVの出力電圧ベクトルのノルムVnを設定する。ここで、ベクトルのノルムは、ベクトルの各成分の2乗の和の平方根によって定義される。詳しくは、ノルム設定部36は、要求トルクTd及び電気角速度ωに基づき、ノルムVn1を算出するノルム算出部36aを備えている。更に、ノルム設定部36は、PI制御部36bを備えている。PI制御部36bでは、その出力であるノルムVn2と上記ノルム算出部36aの出力するノルムVn1との差の比例積分演算によって上記ノルムVn2を算出する。セレクタ36cでは、PI制御部36bの出力するノルムVn2とノルム算出部36aの出力するノルムVn1との差が規定値より大きい場合、PI制御部36bの出力をノルム設定部36の設定するノルムVnとして採用する。一方、PI制御部36bの出力するノルムVn2とノルム算出部36aの出力するノルムVn1との差が規定値以下となる場合、ノルム算出部36aの出力をノルム設定部36の設定するノルムVnとして採用する。   The norm setting unit 36 sets the norm Vn of the output voltage vector of the inverter IV in the rotating two-phase coordinate system based on the electrical angular velocity ω of the motor generator 10 and the required torque Td. Here, the norm of the vector is defined by the square root of the sum of the squares of the components of the vector. Specifically, the norm setting unit 36 includes a norm calculation unit 36a that calculates the norm Vn1 based on the required torque Td and the electrical angular velocity ω. Further, the norm setting unit 36 includes a PI control unit 36b. The PI control unit 36b calculates the norm Vn2 by proportional-integral calculation of the difference between the norm Vn2 that is the output and the norm Vn1 that is output from the norm calculation unit 36a. In the selector 36c, when the difference between the norm Vn2 output from the PI control unit 36b and the norm Vn1 output from the norm calculation unit 36a is larger than a specified value, the output of the PI control unit 36b is set as the norm Vn set by the norm setting unit 36. adopt. On the other hand, when the difference between the norm Vn2 output from the PI control unit 36b and the norm Vn1 output from the norm calculation unit 36a is equal to or less than a specified value, the output of the norm calculation unit 36a is adopted as the norm Vn set by the norm setting unit 36. To do.

一方、操作信号生成部38では、上記位相設定部34の設定する位相δと、ノルム設定部36の設定するノルムVnと、電源電圧VDCと、回転角度θとに基づき、操作信号gup,gun,gvp,gvn,gwp,gwnを生成する。詳しくは、操作信号生成部38は、電圧利用率毎に、電気角の1回転周期分の操作信号波形をマップデータとして記憶している。ここで、記憶されている操作信号波形はいずれも、図2に例示されるように、高電位側のスイッチング素子Sup,Svp,Swpがオン状態とされる期間と低電位側のスイッチング素子Sun,Svn,Swnがオン状態とされる期間とが半々となる波形となっている。これは、インバータIVの出力電圧を電気角の1回転周期で均衡の取れたものとするための設定である。更に、操作信号波形はいずれも、図2中にそのうちの1つの波形を例示するように、電気角の1回転周期の中央(180°)に対して対称性を有するものとなっている。詳しくは、中央に対して等距離にある一対のタイミングの論理値が逆となるものとなっている。ここで、論理「H」が、高電位側のスイッチング素子Sup,Svp,Swpのオン状態に対応し、論理「L」が低電位側のスイッチング素子Sun,Svn,Swnのオン状態に対応する。これは、インバータIVの出力電圧を正弦波形状の電圧に極力近似させるための設定である。   On the other hand, in the operation signal generation unit 38, the operation signals gup, gun, and the like are based on the phase δ set by the phase setting unit 34, the norm Vn set by the norm setting unit 36, the power supply voltage VDC, and the rotation angle θ. gvp, gvn, gwp, and gwn are generated. Specifically, the operation signal generation unit 38 stores an operation signal waveform for one rotation period of the electrical angle as map data for each voltage utilization rate. Here, as shown in FIG. 2, the stored operation signal waveforms are all periods in which the high potential side switching elements Sup, Svp, Swp are turned on and the low potential side switching elements Sun, The waveform is such that the period during which Svn and Swn are turned on is halved. This is a setting for making the output voltage of the inverter IV balanced in one rotation cycle of the electrical angle. Furthermore, each of the operation signal waveforms has symmetry with respect to the center (180 °) of one rotation period of the electrical angle, as exemplified in one of the waveforms in FIG. Specifically, the logical values of a pair of timings that are equidistant with respect to the center are reversed. Here, the logic “H” corresponds to the ON state of the switching elements Sup, Svp, Swp on the high potential side, and the logic “L” corresponds to the ON state of the switching elements Sun, Svn, Swn on the low potential side. This is a setting for approximating the output voltage of the inverter IV to a sinusoidal voltage as much as possible.

操作信号生成部38では、電源電圧VDCとノルムVnとに基づき、電圧利用率を算出し、これに応じて、該当する操作信号波形を選択する。ここで、上記電圧利用率の上限は、矩形波制御時の電圧利用率である「0.78」とされている。このため、電圧利用率が最大値「0.78」となる場合には、操作信号波形として、矩形波制御時の波形である電気角の1回転周期に高電位側のスイッチング素子Sup,Svp,Swpがオン状態とされる期間と低電位側のスイッチング素子Sun,Svn,Swnがオン状態とされる期間とが1回ずつ生じる波形(1パルス波形)が選択される。一方、電圧利用率の下限は、電流フィードバック制御部20によって設定される指令電圧vuc,vvc,vwcに応じた3つの線間電圧をインバータIVの入力電圧によって実現することのできる上限値である「0.71」に設定されている。すなわち、2相変調された信号をインバータIVの入力電圧によって実現することのできる上限値に設定されている。   The operation signal generation unit 38 calculates a voltage utilization rate based on the power supply voltage VDC and the norm Vn, and selects a corresponding operation signal waveform accordingly. Here, the upper limit of the voltage utilization rate is set to “0.78”, which is the voltage utilization rate during rectangular wave control. For this reason, when the voltage utilization rate reaches the maximum value “0.78”, the operation signal waveform is the switching element Sup, Svp, A waveform (one pulse waveform) is selected in which the period in which Swp is turned on and the period in which the low potential side switching elements Sun, Svn, Swn are turned on are generated once. On the other hand, the lower limit of the voltage utilization rate is an upper limit value that can realize three line voltages corresponding to the command voltages vuc, vvc, and vwc set by the current feedback control unit 20 by the input voltage of the inverter IV. 0.71 ". That is, it is set to an upper limit value that can realize a two-phase modulated signal by the input voltage of the inverter IV.

こうして操作信号波形が選択されると、操作信号生成部38では、この波形の出力タイミングを上記位相設定部34の設定する位相δに基づき設定することで、操作信号を生成する。
<電流フィードバック制御部20の設計>
図3に、指令電流設定部22の詳細を示す。本実施形態では、最大トルク制御を実現するように指令電流idc,iqcを設定する。ここで、最大トルク制御とは、最小の電流で最大のトルクを実現する制御であり、ここでいう最大トルクとは、力行制御時には正の最大トルク、回生制御時には、負であって絶対値が最大のトルクを意味する。以下、これについて詳述する。
When the operation signal waveform is selected in this way, the operation signal generation unit 38 generates an operation signal by setting the output timing of this waveform based on the phase δ set by the phase setting unit 34.
<Design of Current Feedback Control Unit 20>
FIG. 3 shows details of the command current setting unit 22. In the present embodiment, the command currents idc and iqc are set so as to realize the maximum torque control. Here, the maximum torque control is a control that realizes the maximum torque with the minimum current, and the maximum torque here is a positive maximum torque during power running control, and a negative absolute value during regenerative control. It means the maximum torque. This will be described in detail below.

モータジェネレータ10のトルクTは、電機子巻線鎖交磁束数Φ、q軸インダクタンスLq,d軸インダクタンスLd、抵抗R、及び極対数Pを用いて、下記の式(c1)にて表現される。   The torque T of the motor generator 10 is expressed by the following equation (c1) using the armature winding interlinkage magnetic flux number Φ, the q-axis inductance Lq, the d-axis inductance Ld, the resistance R, and the number P of pole pairs. .

Figure 2012095528

ここで、図示されるように、指令電流idc,iqcを、(−Isinβ、Icosβ)とすると、以下の式(c2)を得る。
Figure 2012095528

Here, as shown in the figure, when the command currents idc and iqc are (−Isin β, Icos β), the following equation (c2) is obtained.

Figure 2012095528

上記の式(c2)において、最大トルク制御の条件、すなわちトルクTのβによる偏微分がゼロであるとの条件を課すことで、βは、以下の式(c3)となる。
Figure 2012095528

In the above equation (c2), by imposing the condition of maximum torque control, that is, the condition that the partial differentiation of the torque T by β is zero, β becomes the following equation (c3).

Figure 2012095528

上記の式(c3)は、位相βが電流Iの関数であることを意味する。したがって、上記の式(c2)により、トルクTを電流Iのみの関数s(I)にて表現することが可能である。一方、上記の式(c3)は、電流Iが位相βによって表現できることをも意味する。このため、上記の式(c2)により、トルクTを位相βのみの関数u(β)によって表現することができる。そして、これら関数s(I)及び関数u(I)の逆関数の値を算出することで、要求トルクTdを入力として、最大トルク制御を実現するための指令電流idc,iqcを出力させることができる。
<トルクフィードバック制御部30の設計>
先の図2に示したように、トルクフィードバック制御部30では、要求トルクTd及び電気角速度ωに基づき、ノルムVnを設定した。これにより、要求トルクTdが与えられた場合に、比較的自由にノルムVnを設定することができる。このため、例えばノルムVnを極力小さくすることで、電圧利用率を抑制することができる。そしてこの場合には、操作信号生成部38の生成する操作信号波形として、よりパルス数の多い波形を選択することなどができ、ひいてはインバータIVの出力電圧を正弦波形状の電圧により近づけることができる。このため、インバータIVの出力電圧の高調波歪を低減することができ、ひいては高調波電流を抑制することが可能となる。
Figure 2012095528

The above equation (c3) means that the phase β is a function of the current I. Therefore, the torque T can be expressed by the function s (I) of only the current I by the above formula (c2). On the other hand, the above formula (c3) also means that the current I can be expressed by the phase β. For this reason, the torque T can be expressed by the function u (β) of only the phase β by the above equation (c2). Then, by calculating values of inverse functions of the functions s (I) and u (I), the command currents idc and iqc for realizing the maximum torque control can be output with the required torque Td as an input. it can.
<Design of torque feedback control unit 30>
As shown in FIG. 2, the torque feedback control unit 30 sets the norm Vn based on the required torque Td and the electrical angular velocity ω. Thereby, when the required torque Td is given, the norm Vn can be set relatively freely. For this reason, for example, voltage utilization can be suppressed by making norm Vn as small as possible. In this case, a waveform having a larger number of pulses can be selected as the operation signal waveform generated by the operation signal generation unit 38. As a result, the output voltage of the inverter IV can be made closer to a sinusoidal voltage. . For this reason, the harmonic distortion of the output voltage of the inverter IV can be reduced, and consequently the harmonic current can be suppressed.

以下、本実施形態にかかるノルム算出部36aによるノルムVn0(最終的な出力であるノルムVn1に対してガード処理のなされる前のノルム)の設定について説明する。図4に、本実施形態において、モータジェネレータ10の力行時にノルムVn0に課せられる基本的な制約を示す。図示されるように、本実施形態では、ノルムVn0を、境界線BL1〜BL4によって囲われる領域内とするとの制約が課せられている。ここで、境界線BL4は、電圧利用率が「0.78」であること示すものである。これは、矩形波制御の電圧利用率が実現可能な電圧利用率の最大値であることに対応している。以下では、境界線BL1〜BL3のそれぞれに対応する条件の導出に先立って、モータジェネレータ10のトルクTと電流ベクトル(id,iq)とを、ノルムVn0、位相δ及び電気角速度ωによって表現する式を導出する。   Hereinafter, the setting of the norm Vn0 (norm before the guard process is performed on the norm Vn1, which is the final output) by the norm calculation unit 36a according to the present embodiment will be described. FIG. 4 shows basic restrictions imposed on the norm Vn0 during powering of the motor generator 10 in this embodiment. As shown in the figure, in the present embodiment, there is a restriction that the norm Vn0 is within the region surrounded by the boundary lines BL1 to BL4. Here, the boundary line BL4 indicates that the voltage utilization factor is “0.78”. This corresponds to the fact that the voltage utilization factor of the rectangular wave control is the maximum voltage utilization factor that can be realized. In the following, prior to derivation of the conditions corresponding to each of the boundary lines BL1 to BL3, an expression expressing the torque T and current vector (id, iq) of the motor generator 10 by the norm Vn0, the phase δ, and the electrical angular velocity ω. Is derived.

ここで、電圧方程式は、以下の式(c4)となる。   Here, the voltage equation becomes the following equation (c4).

Figure 2012095528

上記の式(c4)から、下記の式(c5)を得る。
Figure 2012095528

From the above formula (c4), the following formula (c5) is obtained.

Figure 2012095528

上記の式(c5)を上記の式(c1)に代入することで、下記の式(c6)を得る。
Figure 2012095528

By substituting the above equation (c5) into the above equation (c1), the following equation (c6) is obtained.

Figure 2012095528

ここで、図4に示す境界線BL1に対応する条件である「トルクTの位相δによる偏微分が正となるとの条件」は、上記の式(c6)に基づき、下記の式(c7a)及び(c7b)によって表現される。この条件は、要求トルクTdに対して推定トルクTeが不足する場合に、位相δを進角させることによってその不足を低減させて且つ、要求トルクTdに対して推定トルクTeが過剰である場合に、位相δを遅角させることによってその過剰分を低減させることを可能とするための条件である。
Figure 2012095528

Here, the condition corresponding to the boundary line BL1 shown in FIG. 4 that is “the condition that the partial differentiation of the torque T by the phase δ is positive” is based on the above formula (c6) and the following formula (c7a) and (C7b). This condition is obtained when the estimated torque Te is insufficient with respect to the required torque Td, the shortage is reduced by advancing the phase δ, and the estimated torque Te is excessive with respect to the required torque Td. This is a condition for making it possible to reduce the excess by retarding the phase δ.

Figure 2012095528

なお、本実施形態では、位相δは、力行時には、「0≦δ<π/2」、回生時には、「π/2<δ≦3π/2」となるように制御設計をするとの前提を設けているため、位相δが「3π/2」以上となる条件を削除した。また、境界線BL2に対応する条件である「d軸電流がゼロ以下であるとの条件」は、下記の式(c8)等よって表現される。
Figure 2012095528

In the present embodiment, it is assumed that the control design is such that the phase δ is “0 ≦ δ <π / 2” during power running and “π / 2 <δ ≦ 3π / 2” during regeneration. Therefore, the condition that the phase δ is “3π / 2” or more is deleted. Further, the “condition that the d-axis current is zero or less”, which is a condition corresponding to the boundary line BL2, is expressed by the following equation (c8) or the like.

Figure 2012095528

また、境界線BL3に対応する条件である「q軸電流が力行時においてはゼロ以上である旨の条件」は、下記の式(c9)によって表現される。
Figure 2012095528

Further, “a condition that the q-axis current is zero or more during powering”, which is a condition corresponding to the boundary line BL3, is expressed by the following equation (c9).

Figure 2012095528

なお、回生時においては、q軸電流がゼロ以下であるとの条件を課す。
Figure 2012095528

Note that a condition that the q-axis current is zero or less is imposed during regeneration.

本実施形態では、先の図4に例示するような許容領域内において、ノルムVn0を設定する。このノルムVn0は、位相δと電気角速度ωを設定しても一義的には定まらない。このため、ノルムVn0の設定に際してはある程度の自由度があることとなるため、ノルムVn0を自由に設計することができる。ここで、インバータIVの出力電圧の高調波歪を抑制する観点からは、ノルムVn0を極力低減することが望ましい。ノルムVn0を最小とするためには、トルクTのノルムVn0による偏微分係数がゼロとなるとの条件を課すことが要求される。ただし、この場合、上記モデルを用いる場合には、位相δとノルムVn0との間に1対1の対応関係を持たせることができないことが発明者らによって見出されている。   In the present embodiment, the norm Vn0 is set within the allowable region as exemplified in FIG. The norm Vn0 is not uniquely determined even if the phase δ and the electrical angular velocity ω are set. For this reason, since there is a certain degree of freedom in setting the norm Vn0, the norm Vn0 can be designed freely. Here, from the viewpoint of suppressing harmonic distortion of the output voltage of the inverter IV, it is desirable to reduce the norm Vn0 as much as possible. In order to minimize the norm Vn0, it is required to impose a condition that the partial differential coefficient of the torque T by the norm Vn0 is zero. However, in this case, when using the above model, the inventors have found that it is impossible to have a one-to-one correspondence between the phase δ and the norm Vn0.

そこで、本実施形態では、最小の電流で最大のトルクを実現する最大トルク制御を行うことができるようにノルムVn0を設定する。これによっても、要求トルクTdを実現するうえでノルムVn0を極力低減することができる。   Therefore, in the present embodiment, the norm Vn0 is set so that the maximum torque control for realizing the maximum torque with the minimum current can be performed. This also makes it possible to reduce the norm Vn0 as much as possible in realizing the required torque Td.

図5に、本実施形態にかかるノルム算出部36aの詳細を示す。   FIG. 5 shows details of the norm calculation unit 36a according to the present embodiment.

図示されるように、本実施形態では、最大トルク制御を実行すべく下記の式(c10)にて表現される条件を課す。   As shown in the figure, in the present embodiment, a condition expressed by the following equation (c10) is imposed to execute the maximum torque control.

Figure 2012095528

この式は、例えば「埋込磁石同期モータの設計と制御:武田洋次ら オーム社」の23ページに記載されている。上記の式(c10)から、上記の式(c5)によって電流ベクトル(id,iq)を消去することで、ノルムVn0を、電気角速度ωと位相δとの関数とすることができる。特に、トルクフィードバック制御を行う領域は電気角速度ωが大きい領域のため、抵抗Rを無視することで、以下の式(c11)とすることができる。
Figure 2012095528

This equation is described, for example, on page 23 of “Design and Control of Embedded Magnet Synchronous Motor: Yoji Takeda et al. Ohm Company”. By eliminating the current vector (id, iq) from the above equation (c10) by the above equation (c5), the norm Vn0 can be made a function of the electrical angular velocity ω and the phase δ. In particular, since the region where torque feedback control is performed is a region where the electrical angular velocity ω is large, the following equation (c11) can be obtained by ignoring the resistance R.

Figure 2012095528

上記の式(c11)では、ノルムVn0が、位相δ及び電気角速度ωの関数とされている。以下では、これに基づき、ノルムVn0を、要求トルクTdと電気角速度ωとによって表現することを考える。上記の式(c6)において、抵抗Rが小さいとする近似を行うことで、下記の式(c12)を得る。
Figure 2012095528

In the above equation (c11), the norm Vn0 is a function of the phase δ and the electrical angular velocity ω. In the following, based on this, it is considered that the norm Vn0 is expressed by the required torque Td and the electrical angular velocity ω. In the above equation (c6), the following equation (c12) is obtained by approximating that the resistance R is small.

Figure 2012095528

上記の式(c12)における関数fは、位相δを独立変数として、電気角速度ωによって規格化されたノルムVn0(速度規格化ノルム)を従属変数とするものである。ここで、ノルムVn0が、電気角速度ωに依存しない関数fと電気角速度ωとの積として定義できるのは、上記の式(c11)を根拠としている。すなわち、抵抗Rが無視できるとの近似を前提としている。上記の式(c12)によれば、位相δを独立変数として且つトルクTを従属変数とする関数gを定義することができる。このため、関数gの逆関数を用いることで、上記関数fの独立変数を位相δからトルクTに変換することができる。これにより、トルクTを独立変数として且つ速度規格化ノルム(Vn0/ω)を従属変数とする関数hを定義することができる。
Figure 2012095528

The function f in the above equation (c12) has a phase δ as an independent variable and a norm Vn0 (speed normalized norm) normalized by the electrical angular velocity ω as a dependent variable. Here, the reason why the norm Vn0 can be defined as the product of the function f and the electrical angular velocity ω that does not depend on the electrical angular velocity ω is based on the above equation (c11). That is, it is assumed that the resistance R can be ignored. According to the above equation (c12), the function g having the phase δ as an independent variable and the torque T as a dependent variable can be defined. For this reason, the independent variable of the function f can be converted from the phase δ to the torque T by using the inverse function of the function g. As a result, the function h having the torque T as an independent variable and the speed normalization norm (Vn0 / ω) as a dependent variable can be defined.

図5に、先の図2に示したノルム算出部36aの処理の詳細を示す。図示されるように、ノルム算出部36aは、要求トルクTdを独立変数として且つ速度規格化ノルム(Vn0/ω)を従属変数とするマップ50と、マップ50の出力に電気角速度ωを乗算する乗算器52と、乗算器52の出力するノルムVn0にガード処理を施す電圧リミッタ54とを備えている。ここで、電圧リミッタ54は、ノルムVn0によって電圧利用率が「0.71」以下となると判断される場合には、電圧利用率が「0.71」となるようにガード処理を施す。一方、ノルムVn0によって電圧利用率が「0.78」以上となる場合には、電圧利用率が「0.78」となるようにガード処理を施す。こうしてガード処理の施された電圧リミッタ54の出力が、ノルム算出部36aの出力するノルムVn1である。   FIG. 5 shows details of the process of the norm calculation unit 36a shown in FIG. As shown in the figure, the norm calculating unit 36a multiplies the map 50 having the required torque Td as an independent variable and the speed normalized norm (Vn0 / ω) as a dependent variable, and the output of the map 50 by the electrical angular velocity ω. And a voltage limiter 54 for performing a guard process on the norm Vn0 output from the multiplier 52. Here, when it is determined by the norm Vn0 that the voltage usage rate is “0.71” or less, the voltage limiter 54 performs guard processing so that the voltage usage rate is “0.71”. On the other hand, when the voltage usage rate becomes “0.78” or more due to the norm Vn0, guard processing is performed so that the voltage usage rate becomes “0.78”. The output of the voltage limiter 54 thus subjected to the guard process is the norm Vn1 output from the norm calculation unit 36a.

上記マップ50は、位相δと速度規格化ノルムとの関係を示す関数f、及び位相δと要求トルクTdとの関係を示す関数gを数値計算によって算出することで算出されたものである。これにより、要求トルクTdとノルムVn0との関係を、ノルムVn0が先の図4に示した領域内となるようにして、予めマップ化しておくことが可能となる。そしてこれにより、要求トルクTdと電気角速度ωが与えられた際に、最小の電流にてモータジェネレータ10を駆動することができる。   The map 50 is calculated by calculating the function f indicating the relationship between the phase δ and the speed normalized norm and the function g indicating the relationship between the phase δ and the required torque Td by numerical calculation. As a result, the relationship between the required torque Td and the norm Vn0 can be mapped in advance so that the norm Vn0 is within the region shown in FIG. As a result, when the required torque Td and the electrical angular velocity ω are given, the motor generator 10 can be driven with the minimum current.

なお、本明細書において、「マップ」とは、離散的な入力値のそれぞれに対して出力値が1つ定義された写像のことである。
<電流フィードバック制御部20の処理とトルクフィードバック制御部30の処理との切り替え処理>
本実施形態では、電圧利用率が小さい領域では電流フィードバック制御を行い、電圧利用率が大きい領域ではトルクフィードバック制御を行う。これは、電圧利用率によって、要求トルクTdに対する実際のトルクの応答性が高い制御器が相違することに鑑みたものである。ただし、この場合、電圧利用率が上昇することで電流フィードバック制御の応答性が低下すると、トルクフィードバック制御へと切り替える必要が生じる。また、電圧利用率が低下することでトルクフィードバック制御の応答性が低下すると、電流フィードバック制御に切り替える必要が生じる。ここで、電流フィードバック制御部20及びトルクフィードバック制御部30のそれぞれが、自身の有する電圧情報に基づき、他方への切り替えのための閾値を設定する場合には、以下の問題が生じる。
In this specification, a “map” is a mapping in which one output value is defined for each discrete input value.
<Switching process between process of current feedback control unit 20 and process of torque feedback control unit 30>
In the present embodiment, current feedback control is performed in a region where the voltage utilization factor is small, and torque feedback control is performed in a region where the voltage utilization factor is large. This is in view of the fact that controllers having high actual torque responsiveness to the required torque Td differ depending on the voltage utilization rate. However, in this case, if the responsiveness of the current feedback control is reduced due to an increase in the voltage utilization factor, it is necessary to switch to torque feedback control. Further, when the responsiveness of the torque feedback control is lowered due to the decrease in the voltage utilization rate, it is necessary to switch to the current feedback control. Here, when each of the current feedback control unit 20 and the torque feedback control unit 30 sets a threshold value for switching to the other based on its own voltage information, the following problem occurs.

すなわち、要求トルクTdの急変時や急激な負荷変動が生じると、電圧情報が急激に変化することで、切り替え閾値を超えることとなる。ただし、この場合、切り替え後の制御器による制御によっては、要求される電圧ベクトルを実現することができない事態が生じ得る。ここで、トルクフィードバック制御部30では、位相δの操作による実際のトルクの調節可能範囲が大きい一方、電流フィードバック制御部20の操作量は指令電圧vdc、vqcのみとなるため、問題となる。すなわち、要求トルクTdの急減少時等に電流フィードバック制御部20による制御に切り替える場合、電源電圧VDCの制約から、切り替え直後において、電流フィードバック制御による制御を適切に実現することができないおそれがある。   That is, when the required torque Td changes suddenly or when a sudden load change occurs, the voltage information changes suddenly and exceeds the switching threshold. However, in this case, depending on the control by the controller after switching, a situation may occur in which the required voltage vector cannot be realized. Here, in the torque feedback control unit 30, the actual torque adjustable range by the operation of the phase δ is large, but the operation amount of the current feedback control unit 20 is only the command voltages vdc and vqc, which is a problem. That is, when switching to the control by the current feedback control unit 20 when the required torque Td is suddenly decreased, there is a possibility that the control by the current feedback control cannot be appropriately realized immediately after the switching due to the limitation of the power supply voltage VDC.

そこで、本実施形態では、切り替えに際して各制御器の出力を用いることなく、双方の制御器に共通の基準を設ける。これは、上述したように、本実施形態では、電流フィードバック制御部20とトルクフィードバック制御部30との双方が、最大トルク制御を行うように制御器を設計したことを利用するものである。すなわち、この場合、要求トルクTdを最大トルク制御によって実現するための電圧情報(電圧利用率に関する情報)に基づき、いずれの制御器による制御が適切かを判断することができる。   Therefore, in this embodiment, a common reference is provided to both controllers without using the output of each controller when switching. As described above, this utilizes the fact that both the current feedback control unit 20 and the torque feedback control unit 30 design the controller so as to perform maximum torque control, as described above. That is, in this case, it is possible to determine which controller is appropriate for control based on voltage information (information on the voltage utilization rate) for realizing the required torque Td by maximum torque control.

具体的には、先の図2に示すように、本実施形態では、電圧推定器48を備える。電圧推定器48は、図6に示すように、先の図5に示したノルム算出部36aのマップ50及び乗算器52と同一の構成を有するマップ56及び乗算器58を備えて構成される。換言すれば、ノルム算出部36aから電圧リミッタ54を除いた構成とされる。ただし、入力パラメータとして、要求トルクTdに代えて、実際のトルク(推定トルクTe)を用いている。   Specifically, as shown in FIG. 2, the present embodiment includes a voltage estimator 48. As shown in FIG. 6, the voltage estimator 48 includes a map 56 and a multiplier 58 having the same configuration as the map 50 and the multiplier 52 of the norm calculation unit 36a shown in FIG. In other words, the norm calculation unit 36a is configured to exclude the voltage limiter 54. However, actual torque (estimated torque Te) is used as an input parameter instead of the required torque Td.

電圧推定器48の出力する2次元電圧ベクトルのノルム(推定ノルムVne)に基づき、先の図2に示す切替制御部46では、電流フィードバック制御部20による制御を行うか、トルクフィードバック制御部30による制御を行うかを切り替える。図7に、切替制御部46の行う処理の手順を示す。この処理は、例えば所定周期で繰り返し実行される。   Based on the norm (estimated norm Vne) of the two-dimensional voltage vector output from the voltage estimator 48, the switching control unit 46 shown in FIG. 2 performs control by the current feedback control unit 20 or by the torque feedback control unit 30. Switch whether to control. FIG. 7 shows a procedure of processing performed by the switching control unit 46. This process is repeatedly executed at a predetermined cycle, for example.

この一連の処理では、まずステップS10において、推定トルクTeを最大トルク制御によって実現する場合の電圧ベクトルのノルム(上記推定ノルムVne)を推定する。この処理は、上記電圧推定器48の処理である。続くステップS12では、推定ノルムVneが閾値Vthよりも大きいか否かを判断する。この処理は、電流フィードバック制御部20による制御とトルクフィードバック制御部30による制御とのいずれを用いるかを判断するためのものである。ここで、閾値Vthは、上記指令電圧vuc,vvc,vwcが2相変調された信号をインバータIVによって実現できる上限値に対応する電圧利用率(「0.71」)となるノルムに設定されている。   In this series of processes, first, in step S10, the norm of the voltage vector (the estimated norm Vne) when the estimated torque Te is realized by the maximum torque control is estimated. This process is the process of the voltage estimator 48. In a succeeding step S12, it is determined whether or not the estimated norm Vne is larger than the threshold value Vth. This process is for determining which of the control by the current feedback control unit 20 and the control by the torque feedback control unit 30 is used. Here, the threshold value Vth is set to a norm that is a voltage utilization factor (“0.71”) corresponding to an upper limit value that can realize a signal obtained by two-phase modulation of the command voltages vuc, vvc, and vwc by the inverter IV. Yes.

そして、閾値Vthよりも大きいと判断される場合、ステップS14において、トルクフィードバック制御部30による制御を行うべく、トルクフィードバック制御モードとする。一方、閾値Vth以下と判断される場合、ステップS16において、電流フィードバック制御部20による制御を行うべく、電流フィードバック制御モードとする。   If it is determined that the value is larger than the threshold value Vth, in step S14, the torque feedback control mode is set to perform control by the torque feedback control unit 30. On the other hand, if it is determined that the threshold value Vth is equal to or less than the threshold value Vth, the current feedback control mode is set in step S16 in order to perform control by the current feedback control unit 20.

図8に、上記切り替え直後における初期値の設定処理の手順を示す。この処理は、例えば所定周期で繰り返し実行される。この一連の処理では、トルクフィードバック制御部の処理への切り替え時である(ステップS20:YES)場合、ステップS22において、トルクフィードバック制御部30による位相δ及びノルムVn2の初期値を与える。ここで、位相設定部34の設定する位相δの初期値δ0は、切り替え直前(現在)の電流フィードバック制御部20の回転2相座標系の指令電圧vdc、vqcに基づき、「δ0=arctan(−vdc/vqc)」と設定される。一方、PI制御部36bの算出するノルムVn2の初期値は、上記指令電圧vdc、vqcのそれぞれの2乗の和の平方根とされる。詳しくは、この初期値は、PI制御部36bの積分要素の初期値とされる。これにより、先の図2に示したノルム設定部36では、与えられた初期値を当初設定するノルムVnとした後、設定するノルムVnを、ノルム算出部36aの算出するノルムVn1へと徐々に変化させていく。このため、上記切り替え時において、電流フィードバック制御部20の設定する指令電圧vdc,vqcのノルムと、ノルム算出部36aの算出するノルムとの間にずれが生じている場合であっても、ノルムの急変を回避することができる。   FIG. 8 shows a procedure of initial value setting processing immediately after the switching. This process is repeatedly executed at a predetermined cycle, for example. In this series of processes, when it is time to switch to the process of the torque feedback control unit (step S20: YES), initial values of the phase δ and norm Vn2 by the torque feedback control unit 30 are given in step S22. Here, the initial value δ0 of the phase δ set by the phase setting unit 34 is based on the command voltages vdc and vqc of the rotating two-phase coordinate system of the current feedback control unit 20 immediately before switching (current) “δ0 = arctan (− vdc / vqc) ". On the other hand, the initial value of the norm Vn2 calculated by the PI control unit 36b is the square root of the sum of the squares of the command voltages vdc and vqc. Specifically, this initial value is the initial value of the integral element of the PI control unit 36b. Thereby, in the norm setting unit 36 shown in FIG. 2, the given initial value is set to the norm Vn to be initially set, and then the norm Vn to be set is gradually changed to the norm Vn1 calculated by the norm calculation unit 36a. Change it. Therefore, even when there is a deviation between the norm of the command voltages vdc and vqc set by the current feedback control unit 20 and the norm calculated by the norm calculation unit 36a at the time of switching, Sudden changes can be avoided.

一方、電流フィードバック制御部20による制御への切替時である(ステップS24:YES)場合、ステップS26において、指令電圧vdc、vqcの初期値を与える。ここでは、電流フィードバック制御部20の指令電圧vdc、vqcの初期値が、トルクフィードバック制御部30によるインバータIVの出力電圧ベクトルとなるように設定する。換言すれば、指令電圧vdc、vqcの初期値を、ベクトル(−Vn・sinδ、Vn・cosδ)とする。詳しくは、フィードバック制御部25,26のそれぞれの積分項の初期値を、ベクトル(−Vn・sinδ、Vn・cosδ)とする。   On the other hand, when it is time to switch to control by the current feedback control unit 20 (step S24: YES), initial values of the command voltages vdc and vqc are given in step S26. Here, the initial values of the command voltages vdc and vqc of the current feedback control unit 20 are set to be the output voltage vector of the inverter IV by the torque feedback control unit 30. In other words, the initial values of the command voltages vdc and vqc are set to vectors (−Vn · sin δ, Vn · cos δ). Specifically, the initial values of the integral terms of the feedback control units 25 and 26 are assumed to be vectors (−Vn · sin δ, Vn · cos δ).

以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。   According to the embodiment described in detail above, the following effects can be obtained.

(1)トルクフィードバック制御部30による制御がなされているとき、最大トルク制御によって実際のトルク(推定トルクTe)を実現するために要求されるインバータIVの出力電圧が所定以下である場合、電流フィードバック制御による制御へと切り替えた。これにより、切り替えに際してモータジェネレータ10の制御性を高く維持することができる。   (1) When control by the torque feedback control unit 30 is being performed, if the output voltage of the inverter IV required for realizing the actual torque (estimated torque Te) by the maximum torque control is equal to or less than a predetermined value, current feedback Switched to control by control. Thereby, the controllability of the motor generator 10 can be maintained at the time of switching.

(2)モータジェネレータ10を流れる電流(実電流id,iq)を入力として、実際のトルクを推定するトルク推定器42を備えた。これにより、トルクセンサが不要となることから、制御のために必要なハードウェア手段の増加を抑制することができる。   (2) A torque estimator 42 that estimates the actual torque by using the current (actual current id, iq) flowing through the motor generator 10 as an input is provided. Thereby, since a torque sensor becomes unnecessary, the increase in the hardware means required for control can be suppressed.

(3)推定トルクTeを入力として速度規格化ノルムVne/ωを出力するマップ56を備えることで、推定ノルムVneを算出した。これにより、制御装置14の演算負荷を低減することができる。   (3) The estimated norm Vne is calculated by providing a map 56 that receives the estimated torque Te and outputs the speed normalized norm Vne / ω. Thereby, the calculation load of the control apparatus 14 can be reduced.

(4)トルクフィードバック制御部30への切り替えに際し、電流フィードバック制御部20の算出する指令電圧vdc、vqcに基づきノルムVn2の初期値を設定した。これにより、切り替えの前後でノルムの連続性を維持することができる。   (4) When switching to the torque feedback control unit 30, the initial value of the norm Vn2 is set based on the command voltages vdc and vqc calculated by the current feedback control unit 20. Thereby, the continuity of the norm can be maintained before and after switching.

(5)PI制御部36b及びセレクタ36cを備えることで、ノルム設定部36の設定するノルムVnを、電流フィードバック制御部20の指令電圧vdc、vqcに基づく初期値からノルム算出部36aの算出するノルムへと徐々に変化させた。これのより、上記切り替えに起因したノルムの急変を好適に回避することができる。   (5) By including the PI control unit 36b and the selector 36c, the norm Vn set by the norm setting unit 36 is calculated by the norm calculation unit 36a from the initial values based on the command voltages vdc and vqc of the current feedback control unit 20. It was gradually changed to. Thus, a sudden change in norm caused by the switching can be suitably avoided.

(6)トルクフィードバック制御部30による制御から電流フィードバック制御部20による制御へと切り替えるに際し、電流フィードバック制御部20による指令電圧vdc、vqcの初期値を、ノルム設定部36の設定するノルムVn及び位相設定部34の設定する位相δに基づき設定した。これにより、切り替え時においてもインバータIVの出力電圧の連続性を維持することができる。   (6) When switching from the control by the torque feedback control unit 30 to the control by the current feedback control unit 20, the initial values of the command voltages vdc and vqc by the current feedback control unit 20 are set to the norm Vn and the phase set by the norm setting unit 36. It was set based on the phase δ set by the setting unit 34. Thereby, the continuity of the output voltage of the inverter IV can be maintained even at the time of switching.

(7)トルクフィードバック制御部30及び電流フィードバック制御部20の双方を、同一の要求(最大トルク制御を行うとの要求)に応じて設計した。これにより、双方の制御間の切り替えに際してのトルク変動を好適に抑制することができる。更に、双方の制御の妥当性を判断する基準として共通の基準(電圧推定器48の出力する推定ノルムVne)を用いることができる。   (7) Both the torque feedback control unit 30 and the current feedback control unit 20 are designed according to the same request (request to perform maximum torque control). Thereby, the torque fluctuation | variation at the time of switching between both control can be suppressed suitably. Furthermore, a common reference (estimated norm Vne output from the voltage estimator 48) can be used as a reference for determining the validity of both controls.

(第2の実施形態)
以下、第2の実施形態について、先の第1の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
(Second Embodiment)
Hereinafter, the second embodiment will be described with reference to the drawings with a focus on differences from the first embodiment.

図9に、本実施形態にかかる切り替え処理の手順を示す。この処理は、例えば所定周期で繰り返し実行される。   FIG. 9 shows the procedure of the switching process according to this embodiment. This process is repeatedly executed at a predetermined cycle, for example.

この一連の処理では、ステップS30において、上記ステップS10と同様の処理にて推定ノルムVneを算出する。続くステップS32では、トルクフィードバック制御モードであるか否かを判断する。そして、トルクフィードバック制御モードであると判断される場合、ステップS34において、推定ノルムVneが閾値Vthより大きいか否かを判断する。この処理は、電流フィードバック制御へと切り替えるか否かを判断するものである。そしてステップS34において、閾値Vth以下であると判断される場合、ステップS36において、電流フィードバック制御モードに切り替える。   In this series of processing, in step S30, the estimated norm Vne is calculated by the same processing as in step S10. In a succeeding step S32, it is determined whether or not the torque feedback control mode is set. If it is determined that the torque feedback control mode is selected, it is determined in step S34 whether or not the estimated norm Vne is greater than a threshold value Vth. This process is to determine whether or not to switch to current feedback control. If it is determined in step S34 that it is equal to or lower than the threshold value Vth, the current feedback control mode is switched in step S36.

一方、上記ステップS32において否定判断される場合、ステップS38において、推定ノルムVneが、閾値Vthに係数αを乗算した値よりも小さいか否かを判断する。この処理は、トルクフィードバック制御へと切り替えるか否かを判断するためのものである。ここで、係数αは、「1」よりも小さい正の数である。これは、電流フィードバック制御への切り替え条件とトルクフィードバック制御への切り替え条件とにヒステリシスを設けるためのものである。そして、ステップS38において否定判断される場合、ステップS40において、トルクフィードバック制御モードに切り替える。   On the other hand, if a negative determination is made in step S32, it is determined in step S38 whether or not the estimated norm Vne is smaller than a value obtained by multiplying the threshold value Vth by the coefficient α. This process is for determining whether or not to switch to torque feedback control. Here, the coefficient α is a positive number smaller than “1”. This is for providing hysteresis in the switching condition to the current feedback control and the switching condition to the torque feedback control. If a negative determination is made in step S38, the torque feedback control mode is switched in step S40.

なお、ステップS36、S40の処理が完了する場合や、ステップS34、S38において肯定判断される場合には、この一連の処理を一旦終了する。   In addition, when the process of step S36, S40 is completed, or when affirmation determination is made in step S34, S38, this series of processes is once complete | finished.

以上説明した本実施形態によれば、先の第1の実施形態の上記各効果に加えて、更に以下の効果が得られるようになる。   According to the present embodiment described above, the following effects can be obtained in addition to the above-described effects of the first embodiment.

(8)電流フィードバック制御への切り替え条件とトルクフィードバック制御への切り替え条件とにヒステリシスを設けることで、切り替えが頻繁に生じることを回避することができる。   (8) By providing hysteresis in the switching condition to the current feedback control and the switching condition to the torque feedback control, frequent switching can be avoided.

(第3の実施形態)
以下、第3の実施形態について、先の第1の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
(Third embodiment)
Hereinafter, the third embodiment will be described with reference to the drawings with a focus on differences from the first embodiment.

図10に、本実施形態にかかる切り替え処理の手順を示す。この処理は、例えば所定周期で繰り返し実行される。なお、図10において、先の図7に示した処理に対応する処理については、便宜上、同一のステップ番号を付している。   FIG. 10 shows the procedure of the switching process according to this embodiment. This process is repeatedly executed at a predetermined cycle, for example. In FIG. 10, processes corresponding to the processes shown in FIG. 7 are given the same step numbers for convenience.

図示されるように、本実施形態では、モータジェネレータ10を流れるd軸電流(ローパスフィルタ24の出力)が正となる場合(ステップS50:NO)にも、電流フィードバック制御へと切り替える。これは、d軸電流が正となると、損失が増大することが知られているためである。   As shown in the figure, in this embodiment, even when the d-axis current flowing through the motor generator 10 (the output of the low-pass filter 24) is positive (step S50: NO), switching to the current feedback control is performed. This is because loss is known to increase when the d-axis current becomes positive.

なお、トルクフィードバック制御部30による制御がなされている場合であって且つd軸電流が正となった状況下においては、電流フィードバック制御部20の制御性が低い領域にはないと考えられる。これは、トルクフィードバック制御部30による制御がなされる領域では、要求トルクTdを実現するために要求される電圧の印加が困難となれば、d軸電流を負として弱め界磁制御を行うことで印加電圧を増加させる処理がなされるものであり、d軸電流が正となることはないと考えられるためである。また、要求トルクTdが急減した場合であっても、位相δは、積分器を用いて算出されるものであるため、要求トルクTdの急減に同期してd軸電流が一時的に正となることもないと考えられる。   In the case where the control by the torque feedback control unit 30 is performed and the d-axis current is positive, it is considered that the controllability of the current feedback control unit 20 is not in a low region. This is because, in the region where the control by the torque feedback control unit 30 is performed, if it is difficult to apply a voltage required to realize the required torque Td, the applied voltage is obtained by performing field-weakening control with the d-axis current being negative. This is because it is considered that the d-axis current is never positive. Even when the required torque Td is suddenly reduced, the phase δ is calculated using an integrator, so that the d-axis current temporarily becomes positive in synchronization with the sudden decrease in the required torque Td. It seems that there is nothing.

以上説明した本実施形態では、上記第1の実施形態の上記各効果に加えて、更に以下の効果が得られるようになる。   In the present embodiment described above, the following effects can be obtained in addition to the effects of the first embodiment.

(9)モータジェネレータ10を流れる電流のd軸成分が正となる場合、電流フィードバック制御部20による制御へと切り替えた。これにより、損失の大きくなる制御が継続されることを好適に回避することができる。   (9) When the d-axis component of the current flowing through the motor generator 10 is positive, the control is switched to the control by the current feedback control unit 20. Thereby, it can avoid suitably that the control which becomes large in loss is continued.

(第4の実施形態)
以下、第4の実施形態について、先の第3の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
(Fourth embodiment)
Hereinafter, the fourth embodiment will be described with reference to the drawings with a focus on differences from the third embodiment.

図11に、本実施形態にかかる切り替え処理の手順を示す。この処理は、例えば所定周期で繰り返し実行される。なお、図11において、先の図7に示した処理に対応する処理については、便宜上、同一のステップ番号を付している。   FIG. 11 shows the procedure of the switching process according to this embodiment. This process is repeatedly executed at a predetermined cycle, for example. In FIG. 11, processes corresponding to the processes shown in FIG. 7 are given the same step numbers for convenience.

図示されるように、本実施形態では、電圧の位相δの絶対値が閾値δth未満である場合(ステップS52:NO)にも、電流フィードバック制御へと切り替える。これは、d軸電流が正となる場合に電流フィードバック制御を行うための処理である。ここで、d軸の電流を直接用いないのは、切り替え条件の成立を高精度に判断することと、同判断を迅速に行うこととの両立が困難なことに鑑みたものである。すなわち、モータジェネレータ10を流れる電流には、ノイズが混入しているため、ローパスフィルタ24の上流側の値を用いる場合には、d軸電流が正であるか否かの判断精度が低下する。これに対し、ローパスフィルタ24の下流側の値を用いる場合には、フィルタによる遅延に起因して、条件が成立した場合にその旨を判断することが遅れるおそれがある。   As illustrated, in the present embodiment, the current feedback control is also switched when the absolute value of the voltage phase δ is less than the threshold value δth (step S52: NO). This is a process for performing current feedback control when the d-axis current is positive. Here, the reason why the d-axis current is not directly used is that it is difficult to simultaneously determine whether the switching condition is satisfied with high accuracy and to make the determination quickly. That is, since noise is mixed in the current flowing through the motor generator 10, when using the value on the upstream side of the low-pass filter 24, the accuracy of determining whether or not the d-axis current is positive decreases. On the other hand, when the value on the downstream side of the low-pass filter 24 is used, there is a possibility that it is delayed to determine that when the condition is satisfied due to the delay by the filter.

そこで本実施形態では、位相δを用いて、d軸電流がゼロ以下であるのか否かを判断する。これが可能であるのは、次の理由である。すなわち、上記の式(c4)において、電圧ベクトル(vd,vq)を閾値δthを用いて(−Vsinδth、Vcosδth)と表記し、d軸電流をゼロとすると、「V/ω=Φ/cosδth」を得る。これを、上記の式(c12)に代入することで、「tanδth=TLq/PΦΦ」を得る。これにより、位相δの絶対値が閾値δthの絶対値以上となることで、d軸電流がゼロ以下となることがわかる。ここで、閾値δthの絶対値以下となる領域は、図11の下方に示すように、トルクTが正である場合には閾値δth以上の領域であって且つ、トルクTが負である場合には閾値δth以下である領域である。   Therefore, in the present embodiment, it is determined whether or not the d-axis current is equal to or less than zero using the phase δ. This is possible for the following reasons. That is, in the above formula (c4), when the voltage vector (vd, vq) is expressed as (−Vsinδth, Vcosδth) using the threshold δth and the d-axis current is zero, “V / ω = Φ / cosδth” Get. By substituting this into the above equation (c12), “tan δth = TLq / PΦΦ” is obtained. Accordingly, it can be seen that the d-axis current becomes zero or less when the absolute value of the phase δ becomes equal to or larger than the absolute value of the threshold δth. Here, as shown in the lower part of FIG. 11, the region where the threshold value δth is equal to or smaller than the absolute value is a region where the torque T is positive when the torque T is positive and the torque T is negative. Is a region that is equal to or less than the threshold δth.

以上説明した本実施形態では、上記第1の実施形態の上記各効果や第3の実施形態の上記(9)の効果に加えて、更に以下の効果が得られるようになる。   In the present embodiment described above, in addition to the effects of the first embodiment and the effect (9) of the third embodiment, the following effects can be obtained.

(10)インバータIVの出力電圧の位相に基づき、d軸成分が正であるか否かを判断した。これにより、d軸電流の極性を迅速且つ的確に判断することができる。   (10) Based on the phase of the output voltage of the inverter IV, it is determined whether or not the d-axis component is positive. As a result, the polarity of the d-axis current can be determined quickly and accurately.

(第5の実施形態)
以下、第5の実施形態について、先の第3の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
(Fifth embodiment)
Hereinafter, the fifth embodiment will be described with reference to the drawings with a focus on differences from the third embodiment.

図12に、本実施形態にかかる切り替え処理の手順を示す。この処理は、例えば所定周期で繰り返し実行される。   FIG. 12 shows the procedure of the switching process according to this embodiment. This process is repeatedly executed at a predetermined cycle, for example.

この一連の処理では、ステップS60において、上記ステップS10と同様の処理を行った後、ステップS62において、トルクフィードバック制御モードであるか否かを判断する。そして、ステップS62において肯定判断される場合、ステップS64において、推定ノルムVneが閾値Vthよりも大きいか否かを判断し、否定判断される場合、ステップS66において、電流フィードバック制御モードに切り替える。これに対し、トルクフィードバック制御モードでないと判断される場合、ステップS68において、電流フィードバック制御部20による指令電圧ベクトル(vdc,vqc)のノルムが閾値Vthよりも小さいか否かを判断する。この処理は、トルクフィードバック制御部30による制御へと切り替えるか否かを判断するものである。そして、ステップS68において、否定判断される場合には、ステップS70において、トルクフィードバック制御モードへと切り替える。   In this series of processes, in step S60, the same process as in step S10 is performed, and then in step S62, it is determined whether or not the torque feedback control mode is set. If the determination in step S62 is affirmative, it is determined in step S64 whether or not the estimated norm Vne is larger than the threshold value Vth. If the determination is negative, in step S66, the mode is switched to the current feedback control mode. On the other hand, if it is determined that the torque feedback control mode is not selected, it is determined in step S68 whether or not the norm of the command voltage vector (vdc, vqc) by the current feedback control unit 20 is smaller than the threshold value Vth. This process determines whether or not to switch to control by the torque feedback control unit 30. If a negative determination is made in step S68, the torque feedback control mode is switched in step S70.

このように、本実施形態では、電流フィードバック制御部20による制御へと切り替える際には、電圧推定器48の出力する推定ノルムVneを用いるものの、トルクフィードバック制御部30による制御へと切り替える際には、電流フィードバック制御部20の指令値を用いる。これは、指令電圧ベクトル(vdc,vqc)のノルムが閾値Vthに達しているにもかかわらず、推定ノルムVneが閾値Vthに達しない状況が生じることが懸念されることに鑑みた設定である。こうした事態は、電圧推定器48の推定誤差がある場合や、モータジェネレータ10の電圧飽和領域近傍で要求トルクTdが増加する場合に生じえる。後者の場合には、電流フィードバック制御部20による制御の応答性が低いことに起因して推定トルクTeの増加が遅れるために、推定ノルムVneの増加が遅れることとなる。   As described above, in this embodiment, when switching to the control by the current feedback control unit 20, the estimated norm Vne output from the voltage estimator 48 is used, but when switching to the control by the torque feedback control unit 30. The command value of the current feedback control unit 20 is used. This is a setting in view of the concern that a situation may occur in which the estimated norm Vne does not reach the threshold value Vth even though the norm of the command voltage vector (vdc, vqc) has reached the threshold value Vth. Such a situation may occur when there is an estimation error of the voltage estimator 48 or when the required torque Td increases near the voltage saturation region of the motor generator 10. In the latter case, the increase in the estimated torque Te is delayed due to the low control responsiveness of the current feedback control unit 20, and therefore the increase in the estimated norm Vne is delayed.

以上説明した本実施形態では、上記第1の実施形態の上記各効果に加えて、更に以下の効果が得られるようになる。   In the present embodiment described above, the following effects can be obtained in addition to the effects of the first embodiment.

(11)電流フィードバック制御部20による制御がなされているとき、指令電圧ベクトルのノルムが所定以上となることを条件に、トルクフィードバック制御部30による制御に切り替えた。これにより、電流フィードバック制御の制御性が低下する状況を好適に判断することができる。   (11) When the control by the current feedback control unit 20 is being performed, the control is switched to the control by the torque feedback control unit 30 on condition that the norm of the command voltage vector is equal to or greater than a predetermined value. Thereby, the situation where the controllability of current feedback control falls can be judged suitably.

(12) 指令電圧ベクトルのノルムとの比較対象とする閾値を、2相変調された電圧の
変動幅がキャリアの波高値以上となるときの値とした。これにより、電流フィードバック制御による要求トルクへの制御性を高く維持することのできる領域に限って電流フィードバック制御を行うことができる。
(12) The threshold value to be compared with the norm of the command voltage vector is a value when the fluctuation range of the two-phase modulated voltage is equal to or greater than the peak value of the carrier. Thereby, the current feedback control can be performed only in a region where the controllability to the required torque by the current feedback control can be maintained high.

(第6の実施形態)
以下、第6の実施形態について、先の第5の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
(Sixth embodiment)
Hereinafter, the sixth embodiment will be described with reference to the drawings with a focus on differences from the fifth embodiment.

上記第5の実施形態のように指令電圧ベクトルのノルムに基づきトルクフィードバック制御へと切り替える場合、要求トルクTdが急増することに起因した指令電圧ベクトルのノルムのオーバーシュートによって、同ノルムが閾値Vthを超えるおそれがある。図13に、この例を示す。   When switching to torque feedback control based on the norm of the command voltage vector as in the fifth embodiment, the norm sets the threshold value Vth due to the overshoot of the norm of the command voltage vector resulting from the rapid increase in the required torque Td. There is a risk of exceeding. FIG. 13 shows an example of this.

図13(a)は、トルクの推移を示し、図13(b)は、指令電圧ベクトルのノルムの推移を示している。図示されるように、要求トルクTdが急増すると、上記指令電流設定部22では、指令電流idc,iqc(特にq軸の指令電流iqc)を増大させる。これにより、指令電流idc,iqcと実電流id,iqとの差が拡大する。このため、上記フィードバック制御部25,26では、指令電圧vdc,vqcを増大操作することとなる。ただし、指令電流idc,iqcと実電流id,iqとの差が一旦ゼロとなるまでの間は、フィードバック制御部25,26の積分器は、指令電圧vdc,vqcを増大させる側に変化し続ける。このため、推定トルクTeが要求トルクTdに達した後であっても、指令電圧vdc,vqcは増加操作されることとなり、ひいてはオーバーシュートする。この場合、オーバーシュートが収まることで推定トルクTeが要求トルクTdに追従する際には、指令電圧ベクトルのノルムは、ピーク値よりも小さい値に収束する。図13に示す例では、指令電圧ベクトルのノルムの収束値自体は、閾値Vth未満であるが、オーバーシュートによって一時的に閾値Vthを超える例を示している。この場合、オーバーシュートに起因してトルクフィードバック制御へと切り替える場合には、再度電流フィードバック制御へと切り替えがなされることとなり、切り替えのハンチング現象が生じる。   FIG. 13A shows the change of torque, and FIG. 13B shows the change of norm of the command voltage vector. As shown in the figure, when the required torque Td increases rapidly, the command current setting unit 22 increases the command currents idc and iqc (particularly, the q-axis command current iqc). As a result, the difference between the command currents idc and iqc and the actual currents id and iq is increased. For this reason, the feedback control units 25 and 26 increase the command voltages vdc and vqc. However, until the difference between the command currents idc and iqc and the actual currents id and iq once becomes zero, the integrators of the feedback control units 25 and 26 continue to change to increase the command voltages vdc and vqc. . For this reason, even after the estimated torque Te reaches the required torque Td, the command voltages vdc and vqc are operated to increase, resulting in overshoot. In this case, when the estimated torque Te follows the required torque Td due to overshooting, the norm of the command voltage vector converges to a value smaller than the peak value. In the example shown in FIG. 13, the convergence value of the norm of the command voltage vector itself is less than the threshold value Vth, but an example is shown in which the threshold value Vth is temporarily exceeded due to overshoot. In this case, when switching to torque feedback control due to overshoot, switching to current feedback control is performed again, and a switching hunting phenomenon occurs.

こうした事態を回避すべく、本実施形態では、図14に示す処理を行う。図14は、本実施形態にかかる切り替え処理の手順を示す。この処理は、例えば所定周期で繰り返し実行される。なお、図14において、先の図12に示した処理に対応する処理については、便宜上同一のステップ番号を付している。   In order to avoid such a situation, in the present embodiment, the processing shown in FIG. 14 is performed. FIG. 14 shows the procedure of the switching process according to the present embodiment. This process is repeatedly executed at a predetermined cycle, for example. In FIG. 14, processes corresponding to the processes shown in FIG. 12 are given the same step numbers for convenience.

この一連の処理では、電流フィードバック制御がなされている場合(ステップS62:NO)、ステップS68aに移行する。ステップS68aでは、(ア)指令電圧ベクトルのノルムが閾値Vthよりも小さいとの条件と、(イ)要求トルクTdを最大トルク制御によって実現するために要求されるベクトルのノルムVn0が閾値Vthに係数γを乗算した値よりも小さいとの条件との論理和条件が成立するか否かを判断する。ここで、上記(イ)の条件は、トルクの制御性を維持しつつも要求トルクTdを電流フィードバック制御によって実現可能か否かを判断するためのものである。ここで、係数γは、「1」よりも小さい正の値とする。これにより、ノルムVn0と比較される値は、指令電圧ベクトルのノルムに関する閾値Vthよりも小さくなる。これは、ノルムVn0の算出誤差を考慮したものである。   In this series of processes, when current feedback control is performed (step S62: NO), the process proceeds to step S68a. In step S68a, (a) the condition that the norm of the command voltage vector is smaller than the threshold value Vth, and (b) the vector norm Vn0 required for realizing the required torque Td by the maximum torque control is a coefficient for the threshold value Vth. It is determined whether or not a logical sum condition with a condition that the value is smaller than a value multiplied by γ is satisfied. Here, the condition (A) is for determining whether or not the required torque Td can be realized by the current feedback control while maintaining the controllability of the torque. Here, the coefficient γ is a positive value smaller than “1”. Thereby, the value compared with norm Vn0 becomes smaller than the threshold value Vth regarding the norm of the command voltage vector. This takes into account the calculation error of the norm Vn0.

そして、ステップS68aにおいて否定判断される場合には、ステップS70において、トルクフィードバック制御へと移行する。   If a negative determination is made in step S68a, the process proceeds to torque feedback control in step S70.

以上説明した本実施形態では、上記第5の実施形態の上記各効果に加えて、更に以下の効果が得られるようになる。   In the present embodiment described above, the following effects can be obtained in addition to the effects of the fifth embodiment.

(13)電流フィードバック制御によって要求トルクTdを実現するために要求されるインバータIVの出力電圧が閾値以上であることを条件に、トルクフィードバック制御に切り替えた。これにより、指令電圧vdc、vqcがオーバーシュートすることで、不必要にトルクフィードバック制御へと切り替えられることを回避することができる。   (13) The torque feedback control is switched on condition that the output voltage of the inverter IV required for realizing the required torque Td by the current feedback control is equal to or higher than a threshold value. Thereby, it is possible to avoid unnecessary switching to torque feedback control due to overshooting of the command voltages vdc and vqc.

(第7の実施形態)
以下、第7の実施形態について、先の第6の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
(Seventh embodiment)
Hereinafter, the seventh embodiment will be described with reference to the drawings with a focus on differences from the sixth embodiment.

図15に、本実施形態にかかる切り替え処理の手順を示す。この処理は、例えば所定周期で繰り返し実行される。なお、図15において、先の図14に示した処理に対応する処理については、便宜上同一のステップ番号を付している。   FIG. 15 shows the procedure of the switching process according to the present embodiment. This process is repeatedly executed at a predetermined cycle, for example. In FIG. 15, processes corresponding to the processes shown in FIG. 14 are given the same step numbers for convenience.

図示されるように、本実施形態では、上記第6の実施形態の切り替え処理に、更に、上記第4の実施形態において記載した理由に鑑み、位相δの絶対値が閾値δthの絶対値未満である場合(ステップS52:NO)、電流フィードバック制御モードに切り替える処理を加える。   As illustrated, in the present embodiment, the absolute value of the phase δ is less than the absolute value of the threshold δth in addition to the switching process of the sixth embodiment, in view of the reason described in the fourth embodiment. If there is (step S52: NO), a process of switching to the current feedback control mode is added.

(第8の実施形態)
以下、第8の実施形態について、先の第6の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
(Eighth embodiment)
Hereinafter, the eighth embodiment will be described with reference to the drawings, centering on differences from the previous sixth embodiment.

図16に、本実施形態にかかる切り替え処理の手順を示す。この処理は、例えば所定周期で繰り返し実行される。なお、図16において、先の図14に示した処理に対応する処理については、便宜上同一のステップ番号を付している。   FIG. 16 shows the procedure of the switching process according to the present embodiment. This process is repeatedly executed at a predetermined cycle, for example. In FIG. 16, processes corresponding to the processes shown in FIG. 14 are given the same step numbers for convenience.

図示されるように、本実施形態では、上記第6の実施形態の切り替え処理に、更に、上記第3の実施形態において記載した理由に鑑み、d軸電流の検出値が正である場合(ステップS50:NO)、電流フィードバック制御モードに切り替える処理を加える。   As illustrated, in the present embodiment, in addition to the switching process of the sixth embodiment, in addition to the reason described in the third embodiment, when the detected value of the d-axis current is positive (step S50: NO), a process of switching to the current feedback control mode is added.

(第9の実施形態)
以下、第9の実施形態について、先の第5の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
(Ninth embodiment)
Hereinafter, the ninth embodiment will be described with reference to the drawings with a focus on differences from the fifth embodiment.

電流フィードバック制御部20によって指令電圧vuc,vvc,vwcが設定され、これに基づき操作信号gup,gun,gvp,gvn,gwp,gwnが生成される際には、上側アーム及び下側アームの短絡を回避すべく、デッドタイムが生成される。このため、上記操作信号は、指令電圧vuc,vvc,vwcが2相変調された信号とキャリアとの大小関係によって直接定まるパルス信号に対して、デッドタイム分だけ誤差を有した信号となる。ここで、モータジェネレータ10を流れる電流の極性が正であるときには、デッドタイム期間に下側アームのダイオードDun,Dvn,Dwnに電流が流れるために、インバータIVの正の印加電圧期間が不足する。一方、モータジェネレータ10を流れる電流の極性が負であるときには、デッドタイム期間に上側アームのダイオードDup,Dvp,Dwpに電流が流れるために、インバータIVの負の電圧印加期間が不足する。このため、インバータIVの出力電圧は、指令電圧vuc,vvc,vwcに対して不足することとなる。詳しくは、この電圧誤差ΔVは、電源電圧VDCと、デッドタイム期間tdと、キャリア周波数fcとを用いて、「ΔV=VDC・td・fc」となる。   When the command voltage vuc, vvc, vwc is set by the current feedback control unit 20 and the operation signals gup, gun, gvp, gvn, gwp, gwn are generated based on the command voltages vuc, vvc, vwc, the upper arm and the lower arm are short-circuited. A dead time is generated to avoid it. For this reason, the operation signal is a signal having an error corresponding to the dead time with respect to the pulse signal directly determined by the magnitude relationship between the signal in which the command voltages vuc, vvc, and vwc are two-phase modulated and the carrier. Here, when the polarity of the current flowing through the motor generator 10 is positive, the current flows through the diodes Dun, Dvn, Dwn of the lower arm during the dead time period, so that the positive applied voltage period of the inverter IV is insufficient. On the other hand, when the polarity of the current flowing through motor generator 10 is negative, the current flows through upper arm diodes Dup, Dvp, Dwp during the dead time period, so that the negative voltage application period of inverter IV is insufficient. For this reason, the output voltage of the inverter IV is insufficient with respect to the command voltages vuc, vvc, vwc. Specifically, the voltage error ΔV is “ΔV = VDC · td · fc” using the power supply voltage VDC, the dead time period td, and the carrier frequency fc.

ここで、電流フィードバック制御を行う場合、デッドタイムによる電圧誤差ΔVは、フィードバック制御によって補償される。ただし、先の第5の実施形態のように、指令電圧ベクトルのノルムと閾値Vthとの比較に基づきトルクフィードバック制御に切り替える場合には、実際のノルムが「Vth−ΔV」となることで切り替えがなされることとなる。   Here, when the current feedback control is performed, the voltage error ΔV due to the dead time is compensated by the feedback control. However, when switching to torque feedback control based on the comparison between the norm of the command voltage vector and the threshold value Vth as in the fifth embodiment, the switching is performed because the actual norm is “Vth−ΔV”. Will be made.

そこで本実施形態では、指令電圧ベクトルが閾値Vth以上となったか否かの判断から、上記電圧誤差ΔVに起因した誤差を除去すべく、図17に示すように、デッドタイム補償器60を備える。ここで、デッドタイム補償器60は、インバータIVの出力電圧をフィードバック制御部25,26の出力する指令電圧vdc、vqcとするための補正量を算出するものである。これは、指令電流idc,iqcから位相δを算出し、電圧誤差ΔVを、この位相δにてdq軸上の電圧の補正値に変換することで実現することができる。   Therefore, in the present embodiment, a dead time compensator 60 is provided as shown in FIG. 17 in order to remove the error caused by the voltage error ΔV from the determination of whether or not the command voltage vector is equal to or higher than the threshold value Vth. Here, the dead time compensator 60 calculates a correction amount for setting the output voltage of the inverter IV to the command voltages vdc and vqc output from the feedback control units 25 and 26. This can be realized by calculating the phase δ from the command currents idc and iqc and converting the voltage error ΔV into a correction value for the voltage on the dq axis at this phase δ.

これにより、デッドタイム補償器60の出力にて指令電圧vdc、vqcをフィードフォワード補正することで、インバータIVの出力電圧は、フィードバック制御部25,26の出力する指令電圧vdc、vqcとなる。しかも、切替制御部46では、フィードバック制御部25,26の出力する指令電圧vdc、vqcのベクトルのノルムと閾値Vthとを比較することで、インバータIVの実際の出力電圧ベクトルのノルムと閾値Vthとを比較することができる。   Thus, the command voltages vdc and vqc are feedforward corrected by the output of the dead time compensator 60, so that the output voltage of the inverter IV becomes the command voltages vdc and vqc output from the feedback control units 25 and 26. Moreover, the switching control unit 46 compares the norm of the vectors of the command voltages vdc and vqc output from the feedback control units 25 and 26 with the threshold value Vth, so that the norm of the actual output voltage vector of the inverter IV and the threshold value Vth are compared. Can be compared.

以上説明した本実施形態では、上記第5の実施形態の上記各効果に加えて、更に以下の効果が得られるようになる。   In the present embodiment described above, the following effects can be obtained in addition to the effects of the fifth embodiment.

(14)フィードバック制御部25,26の出力する指令電圧vdc、vqcを補正するデッドタイム補償器60を備えて且つ、デッドタイム補償器60による補正前の指令電圧vdc、vqcのノルムと閾値Vthとの比較に基づき、トルクフィードバック制御への切り替えを行った。これにより、インバータIVの出力電圧ベクトルのノルムが閾値Vth以上である否かを高精度に判断することができる。   (14) A dead time compensator 60 that corrects the command voltages vdc and vqc output from the feedback control units 25 and 26, and a norm and a threshold value Vth of the command voltages vdc and vqc before correction by the dead time compensator 60. Based on these comparisons, switching to torque feedback control was performed. Thereby, it can be determined with high accuracy whether or not the norm of the output voltage vector of the inverter IV is equal to or greater than the threshold value Vth.

(第10の実施形態)
以下、第10の実施形態について、先の第5の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
(Tenth embodiment)
Hereinafter, the tenth embodiment will be described with reference to the drawings with a focus on differences from the fifth embodiment.

図18に、本実施形態にかかるノルム算出部36aのうち、電圧リミッタ54を除いた部分の処理を示す。図示されるように、本実施形態では、インバータIVの出力電圧からモータジェネレータ10の誘起電圧によって相殺される部分を削除した電圧ベクトルのノルムV2とその位相δ2とを定義し、トルクTをこれらノルムV2及び位相δ2によって表現する。そして、位相δ2によるトルクTの偏微分係数がゼロとなるように、ノルムVn0を設定する。   FIG. 18 shows the processing of the part of the norm calculation unit 36a according to the present embodiment excluding the voltage limiter 54. As shown in the figure, in this embodiment, a norm V2 and a phase δ2 of a voltage vector obtained by deleting a portion canceled by the induced voltage of the motor generator 10 from the output voltage of the inverter IV are defined, and the torque T is defined as the norm. It is expressed by V2 and phase δ2. Then, the norm Vn0 is set so that the partial differential coefficient of the torque T due to the phase δ2 becomes zero.

ここで、トルクTは、ノルムV2及び位相δ2によって下記の式(c13)にて表現することができる。   Here, the torque T can be expressed by the following equation (c13) by the norm V2 and the phase δ2.

Figure 2012095528

上記の式(c13)において、位相δ2によるトルクTの偏微分係数がゼロとなるとの条件の下、ノルムV2及び位相δ2を、位相δ及びノルムVn0にて消去することで、ノルムVn0を位相δ及び電気角速度ωにて表現することができる。特に、抵抗Rをゼロとする近似では、下記の式(c14)が成立する。
Figure 2012095528

In the above equation (c13), the norm Vn and the phase δ2 are eliminated by the phase δ and the norm Vn0 under the condition that the partial differential coefficient of the torque T by the phase δ2 becomes zero, so that the norm Vn0 is changed to the phase δ. And the electrical angular velocity ω. In particular, in the approximation in which the resistance R is zero, the following equation (c14) is established.

Figure 2012095528

上記の式(c14)においても、速度規格化ノルム「Vn0/ω」は、位相δの関数fとして表現できる。これにより、先の第1の実施形態の要領で、速度規格化ノルムをトルクTの関数hとして定義することができる。本実施形態でも、関数hを数値計算によって算出することで、マップ化しておく。図18には、マップ化された関数hを示している。
Figure 2012095528

Also in the above equation (c14), the speed normalized norm “Vn0 / ω” can be expressed as a function f of the phase δ. Thereby, the speed normalization norm can be defined as a function h of the torque T in the manner of the first embodiment. Also in this embodiment, the function h is mapped by calculating by numerical calculation. FIG. 18 shows the mapped function h.

以上説明した本実施形態によれば、先の第1の実施形態の上記(1)〜(6)の各効果や、上記第5の実施形態の効果に加えて、更に、以下の効果が得られるようになる。   According to this embodiment described above, in addition to the effects (1) to (6) of the previous first embodiment and the effects of the fifth embodiment, the following effects are further obtained. Be able to.

(15)インバータIVの出力電圧のうちのモータジェネレータ10の誘起電圧によって相殺される電圧成分を除いた部分に応じて生じる電流によって最大のトルクを生成するようにノルムVn0を設定した。これにより、トルクに寄与する電圧を最小にするノルムVn0を選択することができる。このため、上記の式(c4)に示した電圧方程式に鑑みれば、電流ベクトルid,iqを極力低減することもできると考えられる。   (15) The norm Vn0 is set so that the maximum torque is generated by the current generated according to the portion of the output voltage of the inverter IV excluding the voltage component canceled by the induced voltage of the motor generator 10. Thereby, the norm Vn0 that minimizes the voltage contributing to the torque can be selected. For this reason, it is considered that the current vectors id and iq can be reduced as much as possible in view of the voltage equation shown in the equation (c4).

(第11の実施形態)
以下、第11の実施形態について、先の第1の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
(Eleventh embodiment)
Hereinafter, the eleventh embodiment will be described with reference to the drawings, centering on differences from the first embodiment.

図19に、本実施形態にかかるインバータIVの操作信号の生成に関する処理のブロック図を示す。なお、図19において、先の図2に示した処理に対応する処理については、便宜上同一の符号を付している。   FIG. 19 shows a block diagram of processing relating to generation of an operation signal of the inverter IV according to the present embodiment. In FIG. 19, processes corresponding to the processes shown in FIG. 2 are given the same reference numerals for convenience.

図示されるように、本実施形態にかかるノルム算出部36aは、位相設定部34によって設定される位相δと電気角速度ωとを入力として、ノルムVn1を設定する。これは、ノルム算出部36aを、上記の式(c9)に基づきノルムVn0を設定する処理を行うように変更することで実現することができる。   As illustrated, the norm calculation unit 36a according to the present embodiment sets the norm Vn1 with the phase δ set by the phase setting unit 34 and the electrical angular velocity ω as inputs. This can be realized by changing the norm calculation unit 36a so as to perform the process of setting the norm Vn0 based on the above formula (c9).

(その他の実施形態)
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
(Other embodiments)
Each of the above embodiments may be modified as follows.

・上記第2の実施形態では、電流フィードバック制御モードへの切替のための閾値よりもトルクフィードバック制御モードへの切替のための閾値を小さくしたが逆でもよい。   In the second embodiment, the threshold value for switching to the torque feedback control mode is made smaller than the threshold value for switching to the current feedback control mode, but it may be reversed.

・第5の実施形態に対する第9の実施形態の変更点によって、上記第6〜8の実施形態を変更してもよい。   -You may change the said 6th-8th embodiment by the change of 9th Embodiment with respect to 5th Embodiment.

・第5の実施形態に対する第10の実施形態の変更点によって、上記第6〜9、第11の実施形態を変更してもよい。   The sixth to ninth and eleventh embodiments may be changed according to changes of the tenth embodiment with respect to the fifth embodiment.

・第1の実施形態に対する第11の実施形態の変更点によって、上記第2〜10の実施形態を変更してもよい。   -You may change the said 2nd-10th embodiment by the change of 11th Embodiment with respect to 1st Embodiment.

・推定ノルムVneが所定以上(≧Vth)となるとの条件の成立の有無の判断に際して、デッドタイムに起因する誤差を除去する手段としては、上記第9の実施形態で例示したものに限らない。例えば、推定ノルムVneとの比較対象とされる閾値を、閾値Vthに上記誤差ΔVを加算した値としてもよい。   The means for removing the error due to the dead time when determining whether or not the condition that the estimated norm Vne is equal to or greater than a predetermined value (≧ Vth) is satisfied is not limited to that illustrated in the ninth embodiment. For example, the threshold value to be compared with the estimated norm Vne may be a value obtained by adding the error ΔV to the threshold value Vth.

・指令電流設定部22としては、最大トルク制御をするための指令電流を設定するものに限らない。例えば、先の第10の実施形態におけるトルクフィードバック制御部30と同様の要求に基づき設計された制御としてもよい。この場合、電圧推定器48が、先の図18に示した処理において、要求トルクTdに代えて推定トルクTeを入力とするものとすればよい。また、例えば「id=0」との条件の下、指令電流iqを設定してもよい。なお、指令電流設定部22としては、「id≦0」を条件として指令電流idc,iqcを設定するものであることが望ましい。   The command current setting unit 22 is not limited to setting a command current for maximum torque control. For example, it is good also as control designed based on the request | requirement similar to the torque feedback control part 30 in previous 10th Embodiment. In this case, the voltage estimator 48 may receive the estimated torque Te instead of the required torque Td in the process shown in FIG. For example, the command current iq may be set under the condition of “id = 0”. The command current setting unit 22 is preferably configured to set the command currents idc and iqc on the condition of “id ≦ 0”.

・電流フィードバック制御部20としては、キャリアとの大小の比較対象とする信号を、3相の指令電圧vuc,vvc,vwcが2相変調処理された信号とするものに限らない。例えば2相変調処理を行わなくてもよい。ただし、この場合、上記閾値Vthを「0.68VDC」程度とすることが望ましい。換言すれば、操作信号の平均周波数がキャリア周波数fc以下となる際の値程度としてもよい。   The current feedback control unit 20 is not limited to a signal that is subjected to two-phase modulation processing on the three-phase command voltages vuc, vvc, and vwc as a signal to be compared with the carrier. For example, the two-phase modulation process may not be performed. However, in this case, the threshold value Vth is preferably set to about “0.68 VDC”. In other words, it may be about the value when the average frequency of the operation signal is equal to or lower than the carrier frequency fc.

・切替制御部46や電圧推定器48の構成としては、上記各実施形態で例示したものに限らない。ここで、上記各実施形態では、実電流id,iqに基づき推定トルクTeを算出し、これと電気角速度ωとを入力として推定ノルムVneを算出した。このことは、実電流id,iq及び電気角速度ωを入力として推定ノルムVneを出力とする3次元マップを構成可能であることを意味する。このため、電圧推定器48としては、この3次元マップを備える構成としてもよい。   The configurations of the switching control unit 46 and the voltage estimator 48 are not limited to those illustrated in the above embodiments. Here, in each of the above embodiments, the estimated torque Te is calculated based on the actual currents id and iq, and the estimated norm Vne is calculated using this and the electrical angular velocity ω as input. This means that a three-dimensional map having the actual currents id, iq and the electrical angular velocity ω as inputs and the estimated norm Vne as an output can be configured. Therefore, the voltage estimator 48 may be configured to include this three-dimensional map.

・電圧推定器48の構成としては、2相座標系(2次元座標系)の電圧ベクトルの推定ノルムVneを算出する手段に限らない。例えば、電流フィードバック制御部20によって推定トルクTeを実現するために要求される電圧に関するパラメータとして、相電圧の波高値を推定するものであってもよい。   The configuration of the voltage estimator 48 is not limited to means for calculating the estimated norm Vne of the voltage vector of the two-phase coordinate system (two-dimensional coordinate system). For example, the peak value of the phase voltage may be estimated as a parameter related to the voltage required for realizing the estimated torque Te by the current feedback control unit 20.

・ノルム算出部36aとしては、上記各実施形態で例示した制御を行うものに限らない。例えば「id=0」となる制御を行うためのノルムVn1を算出するものであってもよい。   The norm calculation unit 36a is not limited to the one that performs the control exemplified in the above embodiments. For example, the norm Vn1 for performing the control with “id = 0” may be calculated.

・ノルム設定部36の設定するノルムを、電流フィードバック制御部20の指令電圧vdc,vqcに基づく初期値からノルム算出部36aの算出するノルムへと徐々に変化させる変化手段としては、上記各実施形態で例示したものに限らない。例えば、電流フィードバック制御部20の指令電圧vdc,vqcに基づく値を初期値として、これとノルム算出部36aの出力との加重平均処理をしたものをノルム設定部36の出力としてもよい。   As the changing means for gradually changing the norm set by the norm setting unit 36 from the initial value based on the command voltages vdc and vqc of the current feedback control unit 20 to the norm calculated by the norm calculation unit 36a, each of the above embodiments It is not restricted to what was illustrated in. For example, a value based on the command voltages vdc and vqc of the current feedback control unit 20 may be used as an initial value, and a value obtained by performing a weighted average process on this value and the output of the norm calculation unit 36a may be used as the output of the norm setting unit 36.

・操作信号生成部38としては、電圧利用率が閾値Vth以上となる操作信号波形を定めたデータを記憶するものに限らない。例えば、閾値Vthよりも低い電圧利用率のパターンまで記憶しているものであってもよい。   The operation signal generation unit 38 is not limited to storing data defining an operation signal waveform whose voltage utilization rate is equal to or higher than the threshold value Vth. For example, a pattern having a voltage utilization factor lower than the threshold value Vth may be stored.

・操作信号生成部38としては、電圧利用率毎に、操作信号波形を定めたデータを予め記憶しておき、都度の電圧利用率に応じて該当するデータを利用するものに限らない。例えば、電圧ベクトルのノルムに基づきPWM処理等によって操作信号を都度算出するものであってもよい。   The operation signal generation unit 38 is not limited to one that stores in advance data that defines an operation signal waveform for each voltage usage rate, and uses the corresponding data according to the voltage usage rate each time. For example, the operation signal may be calculated each time by PWM processing or the like based on the norm of the voltage vector.

・操作信号生成部38において、インバータIVの入力電圧が一定とみなせるなら、電圧利用率に代えて、ノルム設定部36の出力するノルムのみを、操作信号波形を検索するパラメータとしてもよい。   If the operation signal generation unit 38 can assume that the input voltage of the inverter IV is constant, only the norm output from the norm setting unit 36 may be used as a parameter for searching for the operation signal waveform, instead of the voltage utilization rate.

・上記各実施形態では、操作信号生成部38の生成する操作信号波形を、電気角の1周期の中央に対して対称性を有する信号としたが、これに限らない。位相δとノルムVnとに基づき操作信号波形を設定するなら、例えば電流フィードバック制御部20の処理等による設定によっては困難な操作信号波形を自由に設計することができる。   In each of the above embodiments, the operation signal waveform generated by the operation signal generation unit 38 is a signal having symmetry with respect to the center of one period of the electrical angle, but is not limited thereto. If the operation signal waveform is set based on the phase δ and the norm Vn, it is possible to freely design an operation signal waveform that is difficult depending on the setting by the processing of the current feedback control unit 20 or the like.

・位相設定部34による実際のトルク(推定トルクTe)の要求トルクTdへのフィードバック制御の操作量としての位相δの設定手法としては、これらの差の比例積分制御によって位相δを設定するものに限らない。例えば、要求トルクTdと推定トルクTeとの差の積分制御や比例積分微分制御によって位相δを設定してもよい。   As a method for setting the phase δ as an operation amount of feedback control of the actual torque (estimated torque Te) to the required torque Td by the phase setting unit 34, the phase δ is set by proportional integral control of these differences. Not exclusively. For example, the phase δ may be set by integral control or proportional integral derivative control of the difference between the required torque Td and the estimated torque Te.

・上記各実施形態では、電流フィードバック制御部20において、フィードバック制御部25,26の出力を直接指令電圧vdc、vqcとしたが、これに限らない。例えば、フィードバック制御部25,26の出力に、非干渉項をフィードフォワード項として加えることで、指令電圧vdc、vqcを算出してもよい。   In each of the above embodiments, in the current feedback control unit 20, the outputs of the feedback control units 25 and 26 are directly commanded voltages vdc and vqc. However, the present invention is not limited to this. For example, the command voltages vdc and vqc may be calculated by adding a non-interference term as a feedforward term to the outputs of the feedback control units 25 and 26.

・フィードバック制御部25,26としては、比例積分制御を行うものに限らず、例えば積分制御や、比例積分微分制御等を行うものであってもよい。   The feedback control units 25 and 26 are not limited to those that perform proportional integral control, but may be those that perform integral control, proportional integral differential control, or the like, for example.

・電流フィードバック制御部20よりも電圧利用率の高い領域において要求トルクへの制御を行う高電圧制御手段としては、上記各実施形態で例示したものに限らない。例えば、上記特許文献1に記載されたものであってもよい。   The high voltage control means for controlling the required torque in the region where the voltage utilization rate is higher than that of the current feedback control unit 20 is not limited to those exemplified in the above embodiments. For example, what was described in the said patent document 1 may be used.

・突極機としては、IPMSMに限らない。例えば、同期リラクタンスモータ(SynRM)であってもよい。   -The salient pole machine is not limited to IPMSM. For example, a synchronous reluctance motor (SynRM) may be used.

・回転機としては、突極機に限らず、非突極機であってもよい。この際、位相δ及びノルムVn0によってトルクを表現したモデルについて、ノルムVn0によるトルクTの偏微分係数がゼロとなる条件を満たすノルムVn0と、位相δとが1対1に対応する関係を有するなら、この条件を満たすノルムVn0に基づき操作信号を生成してもよい。   -The rotating machine is not limited to a salient pole machine, and may be a non-salient pole machine. At this time, for a model expressing torque by the phase δ and the norm Vn0, if the norm Vn0 that satisfies the condition that the partial differential coefficient of the torque T by the norm Vn0 is zero and the phase δ have a one-to-one relationship. The operation signal may be generated based on the norm Vn0 that satisfies this condition.

・回転機としては、ハイブリッド車に搭載されるものに限らず、例えば電気自動車に搭載されるものであってもよい。更に、回転機としては、車両の駆動系を構成するものにも限らない。   -A rotary machine is not restricted to what is mounted in a hybrid vehicle, For example, you may mount in an electric vehicle. Furthermore, the rotating machine is not limited to one constituting a vehicle drive system.

10…モータジェネレータ、12…高圧バッテリ、14…制御装置(電力変換回路の制御装置の一実施形態)、20…電流フィードバック制御部、30…トルクフィードバック制御部、34…位相設定部、36…ノルム設定部、38…操作信号生成部、48…電圧推定器、46…切替制御部、IV…インバータ、CV…コンバータ。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Motor generator, 12 ... High voltage battery, 14 ... Control apparatus (one Embodiment of the control apparatus of a power converter circuit), 20 ... Current feedback control part, 30 ... Torque feedback control part, 34 ... Phase setting part, 36 ... Norm Setting unit, 38 ... operation signal generation unit, 48 ... voltage estimator, 46 ... switching control unit, IV ... inverter, CV ... converter.

Claims (10)

回転機の端子に直流電源の正極及び負極のそれぞれを電気的に接続するスイッチング素子を備える電力変換回路を操作することで前記回転機の実際のトルクを要求トルクに制御する回転機の制御装置において、
前記回転機に印加される電圧を指令電圧に制御すべくPWM処理によって前記電力変換回路を操作する第1制御手段と、
前記回転機の電気角に応じた前記電力変換回路の操作信号波形に基づき前記電力変換回路を操作する第2制御手段と、
前記第1制御手段および前記第2制御手段のいずれか一方による制御時において、該制御に関する情報を入力として、いずれか他方の制御に切り替える切替手段とを備え、
前記操作信号波形は、矩形波制御よりも電圧利用率の小さいものを含むことを特徴とする回転機の制御装置。
In a control device for a rotating machine that controls an actual torque of the rotating machine to a required torque by operating a power conversion circuit including a switching element that electrically connects each of a positive electrode and a negative electrode of a DC power source to a terminal of the rotating machine ,
First control means for operating the power conversion circuit by PWM processing to control the voltage applied to the rotating machine to a command voltage;
Second control means for operating the power conversion circuit based on an operation signal waveform of the power conversion circuit according to an electrical angle of the rotating machine;
Switching means for switching to one of the other controls by using information related to the control as an input during control by either one of the first control means and the second control means;
The operation signal waveform includes a control device for a rotating machine that includes a voltage utilization factor smaller than that of rectangular wave control.
前記切替手段は、前記制御に関する情報として回転速度に関する情報を入力として前記切り替えを行なうことを特徴とする請求項1記載の回転機の制御装置。   The control device for a rotating machine according to claim 1, wherein the switching means performs the switching by inputting information on a rotation speed as information on the control. 前記電力変換回路のスイッチング素子を操作するに際し、前記直流電源の正極及び負極の短絡状態を回避すべくデッドタイムが設定され、
前記切替手段は、前記制御に関する情報として前記電力変換回路の出力電圧ベクトルに関する情報を入力として前記切り替えを行なうものであって且つ、該入力としての出力電圧ベクトルから前記デッドタイムに起因する誤差を除去する手段を備えることを特徴とする請求項1または2記載の回転機の制御装置。
When operating the switching element of the power conversion circuit, a dead time is set to avoid a short-circuit state of the positive and negative electrodes of the DC power supply,
The switching means performs the switching by inputting information on the output voltage vector of the power conversion circuit as information on the control, and removes an error caused by the dead time from the output voltage vector as the input The rotating machine control device according to claim 1, further comprising:
前記切替手段は、前記制御に関する情報として前記いずれか一方による制御によって要求される前記電力変換回路の出力電圧ベクトルに関する情報を入力として前記切り替えを行なうことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の回転機の制御装置。   4. The switching unit according to claim 1, wherein the switching unit performs the switching by using, as input, information related to an output voltage vector of the power conversion circuit required by the control by either one of the information regarding the control. The control device for a rotating machine according to Item 1. 前記切替手段は、前記いずれか一方による制御によって要求される前記電力変換回路の出力電圧ベクトルのノルムと閾値との比較に基づき前記切り替えを行なうことを特徴とする請求項4記載の回転機の制御装置。   5. The control of a rotating machine according to claim 4, wherein the switching unit performs the switching based on a comparison between a norm of an output voltage vector of the power conversion circuit required by the control by either one and a threshold value. apparatus. 前記第1制御手段は、前記直流電源の電圧に基づき規格化された一対の信号である前記指令電圧に応じた信号及び搬送波の大小関係に基づき、前記スイッチング素子を操作するものであり、
前記切替手段は、前記搬送波との比較対象となる前記指令電圧に応じた信号の変動幅が前記搬送波の波高値以上となることに基づき、前記第1制御手段から前記第2制御手段へと切り替えることを特徴とする請求項3〜5のいずれか1項に記載の回転機の制御装置。
The first control means operates the switching element based on a magnitude relationship between a signal corresponding to the command voltage and a carrier wave, which is a pair of signals standardized based on the voltage of the DC power supply,
The switching means switches from the first control means to the second control means based on a fluctuation width of a signal corresponding to the command voltage to be compared with the carrier wave being equal to or greater than a peak value of the carrier wave. The control device for a rotating machine according to any one of claims 3 to 5, wherein:
前記切替手段は、前記制御に関する情報として前記回転機を流れる電流に関する情報を入力として前記切り替えを行なうことを特徴とする請求項1〜6のいずれか1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 6, wherein the switching means performs the switching by inputting information on a current flowing through the rotating machine as information on the control. 前記切替手段は、前記制御に関する情報として前記回転機を流れるd軸電流に関する情報を入力として前記切り替えを行なうことを特徴とする請求項7記載の回転機の制御装置。   8. The rotating machine control device according to claim 7, wherein the switching unit performs the switching by inputting information on a d-axis current flowing through the rotating machine as information on the control. 前記切替手段は、前記制御に関する情報として前記回転機を流れるd軸電流の極性に関する情報を入力として前記切り替えを行なうことを特徴とする請求項8記載の回転機の制御装置。   9. The control device for a rotating machine according to claim 8, wherein the switching unit performs the switching by inputting information on a polarity of a d-axis current flowing through the rotating machine as information on the control. 前記いずれか一方の制御からいずれか他方の制御に切り替えるに際し、前記いずれか一方における指令電圧に基づきいずれか他方の指令電圧の初期値を設定するとともに、該初期値とは独立に前記いずれか他方によって算出される指令電圧に徐々に変化させる変化手段を備えることを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載の回転機の制御装置。   When switching from either one of the controls to the other control, the initial value of the other command voltage is set based on the command voltage in either one, and the other one is independent of the initial value. The control device for a rotating machine according to claim 1, further comprising changing means for gradually changing to a command voltage calculated by the formula (1).
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