控制裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種在基于轉(zhuǎn)矩指令來運(yùn)算電流指令時(shí)，即使在轉(zhuǎn)矩指令包含周期性的轉(zhuǎn)矩振動(dòng)的情況下，也能夠抑制電流指令中產(chǎn)生振動(dòng)分量的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的控制裝置。該旋轉(zhuǎn)電機(jī)的控制裝置具備：轉(zhuǎn)矩電流運(yùn)算部，其基于轉(zhuǎn)矩指令來運(yùn)算二相電流指令；實(shí)際電流運(yùn)算部，其對(duì)二相實(shí)際電流進(jìn)行運(yùn)算；電流反饋控制部，其使二相電壓指令以二相實(shí)際電流接近于二相電流指令的方式變化；以及電壓控制部，其基于二相電壓指令來控制施加電壓，轉(zhuǎn)矩電流運(yùn)算部在轉(zhuǎn)矩指令包含周期性的轉(zhuǎn)矩振動(dòng)的情況下，執(zhí)行將第一軸電流指令固定為規(guī)定值，并使第二軸電流指令與上述轉(zhuǎn)矩振動(dòng)相應(yīng)地振動(dòng)的第一軸指令固定控制。
【專利說明】控制裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及用于對(duì)具有轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)電機(jī)進(jìn)行控制的控制裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]關(guān)于上述那樣的控制裝置，例如在下述的專利文獻(xiàn)I中公開了一種旋轉(zhuǎn)電機(jī)與內(nèi)燃機(jī)連結(jié)，使旋轉(zhuǎn)電機(jī)輸出用于對(duì)從內(nèi)燃機(jī)傳遞來的周期性轉(zhuǎn)矩振動(dòng)進(jìn)行減振的轉(zhuǎn)矩的技術(shù)。此時(shí)，對(duì)旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩指令成為傳遞轉(zhuǎn)矩振動(dòng)的逆相位的轉(zhuǎn)矩指令。
[0003]然而，若轉(zhuǎn)矩指令中包含周期性的轉(zhuǎn)矩振動(dòng)，則當(dāng)基于轉(zhuǎn)矩指令來運(yùn)算電流指令時(shí)，電流指令中會(huì)產(chǎn)生與轉(zhuǎn)矩振動(dòng)的頻率相比為高次頻率的振動(dòng)分量。因此，為了獲得實(shí)際電流相對(duì)電流指令的良好追隨性能的電流反饋控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)可能變得困難。
[0004]專利文獻(xiàn)1:日本特開2006 - 33969號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]鑒于此，要求一種當(dāng)基于轉(zhuǎn)矩指令來運(yùn)算電流指令時(shí)，即使在轉(zhuǎn)矩指令中包含周期性的轉(zhuǎn)矩振動(dòng)的情況下，也能夠抑制電流指令中產(chǎn)生振動(dòng)分量的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的控制裝置。
[0006]本發(fā)明涉及的用于對(duì)具有轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)電機(jī)進(jìn)行控制的控制裝置的特征在于，具備:轉(zhuǎn)矩電流運(yùn)算部，其使用與上述轉(zhuǎn)子的電角同步旋轉(zhuǎn)的二軸的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系即二軸旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系，基于向上述旋轉(zhuǎn)電機(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩指令，來運(yùn)算在上述二軸旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中表示流向上述旋轉(zhuǎn)電機(jī)的電流的指令值的二相電流指令；實(shí)際電流運(yùn)算部，其基于流向上述旋轉(zhuǎn)電機(jī)的實(shí)際電流，來運(yùn)算在上述二軸旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中表示的二相實(shí)際電流；電流反饋控制部，其使在上述二軸旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中表示對(duì)上述旋轉(zhuǎn)電機(jī)施加的電壓指令的二相電壓指令以上述二相實(shí)際電流接近于上述二相電流指令的方式變化；以及電壓控制部，其基于上述二相電壓指令來控制對(duì)上述旋轉(zhuǎn)電機(jī)施加的電壓，上述二軸旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系由沿上述轉(zhuǎn)子所具備的磁鐵的勵(lì)磁磁通的方向決定的第一軸、和沿相對(duì)于上述第一軸電角相差90°的方向決定的第二軸構(gòu)成，上述轉(zhuǎn)矩電流運(yùn)算部在上述轉(zhuǎn)矩指令包含周期性的轉(zhuǎn)矩振動(dòng)的情況下，執(zhí)行將上述二相電流指令的上述第一軸分量即第一軸電流指令固定為規(guī)定值，并且使上述二相電流指令的上述第二軸分量即第二軸電流指令與上述轉(zhuǎn)矩振動(dòng)相應(yīng)地振動(dòng)的第一軸指令固定控制。
[0007]其中，在本申請(qǐng)中，“旋轉(zhuǎn)電機(jī)”的概念包含馬達(dá)(電動(dòng)機(jī))、發(fā)電機(jī)、以及根據(jù)需要實(shí)現(xiàn)馬達(dá)以及發(fā)電機(jī)雙方功能的電動(dòng)發(fā)電機(jī)。
[0008]根據(jù)上述的特征構(gòu)成，由于第一軸電流指令被固定為規(guī)定值，所以當(dāng)基于轉(zhuǎn)矩指令運(yùn)算二相電流指令時(shí)，能夠?qū)⒌谝惠S電流指令中產(chǎn)生的周期性的振動(dòng)分量降低至0，能夠?qū)⒌诙S電流指令中產(chǎn)生的周期性的振動(dòng)分量抑制為與轉(zhuǎn)矩指令所包含的振動(dòng)分量相同的振動(dòng)分量。
[0009]因此，即使在轉(zhuǎn)矩指令包含周期性的轉(zhuǎn)矩振動(dòng)的情況下，也能夠抑制實(shí)際電流相對(duì)第一軸電流指令的追隨性能劣化，可將實(shí)際電流相對(duì)第二軸電流指令的追隨性能劣化抑制到最低限度。從而，即使在轉(zhuǎn)矩指令周期性振動(dòng)的情況下，也能夠抑制輸出轉(zhuǎn)矩針對(duì)轉(zhuǎn)矩指令的追隨性劣化。
[0010]這里，優(yōu)選基本控制線用于規(guī)定在上述轉(zhuǎn)矩指令中不包含上述轉(zhuǎn)矩振動(dòng)的情況，使上述旋轉(zhuǎn)電機(jī)輸出與該轉(zhuǎn)矩指令對(duì)應(yīng)的輸出轉(zhuǎn)矩的控制即基本控制用的二相電流指令的曲線，該基本控制線是在上述二軸旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中，由隨著從原點(diǎn)開始上述第二軸電流指令的絕對(duì)值變大而上述第一軸電流指令向負(fù)方向變大的上述第一軸電流指令以及上述第二軸電流指令構(gòu)成的坐標(biāo)點(diǎn)的軌跡，上述轉(zhuǎn)矩電流運(yùn)算部在執(zhí)行上述第一軸指令固定控制時(shí)，以在上述二軸旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中，上述二相電流指令的振動(dòng)軌跡與上述基本控制線至少在一個(gè)位置相交的方式?jīng)Q定上述第一軸電流指令。
[0011]根據(jù)該構(gòu)成，能夠使二相電流指令與基本控制線相接、或者跨過基本控制線振動(dòng)，可使二相電流指令接近于基本控制線。因此，即使在執(zhí)行第一軸指令固定控制的情況下，也能夠維持基本控制所要實(shí)現(xiàn)的效果而盡可能不降低。
[0012]這里，優(yōu)選上述電流反饋控制部在執(zhí)行上述第一軸指令固定控制時(shí)，基于上述第一軸電流指令與上述二相實(shí)際電流的第一軸分量的偏差，通過比例積分運(yùn)算來計(jì)算上述二相電壓指令的上述第一軸分量即第一軸電壓指令，基于上述第二軸電流指令與上述二相實(shí)際電流的第二軸分量的偏差，通過比例積分運(yùn)算、以及使用了具有上述轉(zhuǎn)矩振動(dòng)的頻率的周期函數(shù)的特性的高次諧波模型的運(yùn)算來計(jì)算上述二相電壓指令的上述第二軸分量即第二軸電壓指令。
[0013]由于即使在如上述那樣轉(zhuǎn)矩指令包含周期性的轉(zhuǎn)矩振動(dòng)的情況下，第一軸電流指令中也不包含周期性的振動(dòng)分量，所以能夠通過比例積分運(yùn)算追隨性高地控制針對(duì)第一軸電流指令的實(shí)際電流。另外，雖然第二軸電流指令中包含周期性的振動(dòng)分量，但由于是與轉(zhuǎn)矩指令所包含的振動(dòng)分量相同的振動(dòng)分量，所以通過除了比例積分運(yùn)算之外，還進(jìn)行使用了與轉(zhuǎn)矩振動(dòng)的頻率對(duì)應(yīng)的高次諧波模型的運(yùn)算，能夠抑制實(shí)際電流相對(duì)第二軸電流指令的跟隨性劣化。因此，即使轉(zhuǎn)矩指令周期性振動(dòng)，也能夠抑制輸出轉(zhuǎn)矩相對(duì)轉(zhuǎn)矩指令的跟隨性的劣化。
[0014]另外，由于僅對(duì)第二軸的電流反饋控制系統(tǒng)進(jìn)行使用了高次諧波模型的運(yùn)算，高次諧波模型僅與轉(zhuǎn)矩振動(dòng)的頻率對(duì)應(yīng)，所以能夠抑制運(yùn)算處理的復(fù)雜化以及控制裝置的運(yùn)算負(fù)荷增大。
[0015]這里，優(yōu)選基本控制線用于規(guī)定在上述轉(zhuǎn)矩指令不包含上述轉(zhuǎn)矩振動(dòng)的情況下，使上述旋轉(zhuǎn)電機(jī)輸出與該轉(zhuǎn)矩指令對(duì)應(yīng)的輸出轉(zhuǎn)矩的控制即基本控制用的二相電流指令，該基本控制線是在上述二軸旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中，由隨著從原點(diǎn)開始上述第二軸電流指令的絕對(duì)值變大而上述第一軸電流指令向負(fù)方向變大的上述第一軸電流指令以及上述第二軸電流指令構(gòu)成的坐標(biāo)點(diǎn)的軌跡，振動(dòng)中心等轉(zhuǎn)矩曲線是在上述二軸旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中，由上述旋轉(zhuǎn)電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩成為上述轉(zhuǎn)矩指令的振動(dòng)中心值的上述第一軸電流指令以及上述第二軸電流指令構(gòu)成的坐標(biāo)點(diǎn)的軌跡，上述轉(zhuǎn)矩電流運(yùn)算部在執(zhí)行上述第一軸指令固定控制時(shí)，將上述第一軸電流指令決定為由上述基本控制線與上述振動(dòng)中心等轉(zhuǎn)矩曲線的交點(diǎn)確定的值。
[0016]根據(jù)該構(gòu)成，可構(gòu)成為基于與不包含周期性的轉(zhuǎn)矩振動(dòng)的情況下的轉(zhuǎn)矩指令相當(dāng)?shù)恼駝?dòng)中心值，在基本控制線上決定第一軸電流指令。由于能夠使用基本控制的處理來執(zhí)行第一軸電流指令的決定，所以可抑制運(yùn)算處理的復(fù)雜化以及控制裝置的運(yùn)算負(fù)荷增大。
[0017]這里，優(yōu)選基本控制線用于規(guī)定在上述轉(zhuǎn)矩指令不包含上述轉(zhuǎn)矩振動(dòng)的情況下，使上述旋轉(zhuǎn)電機(jī)輸出與該轉(zhuǎn)矩指令對(duì)應(yīng)的輸出轉(zhuǎn)矩的控制即基本控制用的二相電流指令，該基本控制線是在上述二軸旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中，由隨著從原點(diǎn)開始上述第二軸電流指令的絕對(duì)值變大而上述第一軸電流指令向負(fù)方向變大的上述第一軸電流指令以及上述第二軸電流指令構(gòu)成的坐標(biāo)點(diǎn)的軌跡，絕對(duì)值最大等轉(zhuǎn)矩曲線是在上述二軸旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中，由上述旋轉(zhuǎn)電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩成為上述轉(zhuǎn)矩指令的振動(dòng)最大值以及振動(dòng)最小值中絕對(duì)值較大一方的上述第一軸電流指令以及上述第二軸電流指令構(gòu)成的坐標(biāo)點(diǎn)的軌跡，上述轉(zhuǎn)矩電流運(yùn)算部在執(zhí)行上述第一軸指令固定控制時(shí)，將上述第一軸電流指令決定為由上述基本控制線與上述絕對(duì)值最大等轉(zhuǎn)矩曲線的交點(diǎn)確定的值。
[0018]根據(jù)該構(gòu)成，二相電流指令的振動(dòng)軌跡在二軸旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中相對(duì)于基本控制線位于第一軸電流指令的負(fù)方向側(cè)的區(qū)域(以下稱為第一軸負(fù)側(cè)區(qū)域)內(nèi)。該第一軸負(fù)側(cè)區(qū)域與使用了二軸旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的控制(例如弱磁通控制)中通常使用的區(qū)域重復(fù)。因此，在第一軸負(fù)側(cè)區(qū)域中，精度良好地確定旋轉(zhuǎn)電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩與二相電流指令的關(guān)系特性的情況較多。能夠基于這樣的關(guān)系特性來計(jì)算第一軸指令固定控制中的第一軸電流指令，可使其計(jì)算精度提高。因此，即使在轉(zhuǎn)矩指令周期性振動(dòng)的情況下，也能夠使輸出轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)矩指令高精度地一致。
[0019]這里，優(yōu)選上述轉(zhuǎn)矩電流運(yùn)算部在執(zhí)行上述第一軸指令固定控制時(shí)，以上述轉(zhuǎn)矩振動(dòng)的一個(gè)周期中流向上述旋轉(zhuǎn)電機(jī)的電流量為最小的方式?jīng)Q定上述第一軸電流指令。
[0020]根據(jù)該構(gòu)成，能夠在執(zhí)行第一軸指令固定控制時(shí)，使一個(gè)周期中流向旋轉(zhuǎn)電機(jī)的電流量最小，可使由線圈的電阻引起的發(fā)熱、即銅損最小。
[0021]這里，優(yōu)選上述轉(zhuǎn)矩電流運(yùn)算部在執(zhí)行上述第一軸指令固定控制時(shí)，將上述第一軸電流指令決定為O。
[0022]根據(jù)該構(gòu)成，由于僅將第一軸電流指令設(shè)定為0，所以可使固定第一軸電流指令的運(yùn)算處理最小化。另外，由于第一軸電流指令被設(shè)定為0，所以能夠使設(shè)定第二軸電流指令的運(yùn)算處理簡單化。因此，能夠抑制運(yùn)算處理的復(fù)雜化以及控制裝置的運(yùn)算負(fù)荷增大。
[0023]這里，優(yōu)選上述轉(zhuǎn)矩振動(dòng)為正弦波狀。
[0024]根據(jù)該構(gòu)成，能夠使第二軸電流指令也為正弦波狀，可使第二軸的電流反饋控制系統(tǒng)簡單化。
[0025]這里，優(yōu)選上述基本控制線是由相對(duì)于流過上述旋轉(zhuǎn)電機(jī)的電流的大小上述旋轉(zhuǎn)電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩為最大的上述第一軸電流指令以及上述第二軸電流指令構(gòu)成的坐標(biāo)點(diǎn)的軌跡即最大轉(zhuǎn)矩電流曲線。
[0026]根據(jù)該構(gòu)成，在執(zhí)行第一軸指令固定控制時(shí)，能夠較高地維持電流轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)換效率?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0027]圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施方式所涉及的控制裝置的構(gòu)成的框圖。
[0028]圖2是用于說明本發(fā)明的實(shí)施方式所涉及的二軸旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的圖。
[0029]圖3是用于說明與本發(fā)明的實(shí)施方式不同的比較例的處理的圖。
[0030]圖4是用于說明與本發(fā)明的實(shí)施方式不同的比較例的處理的圖。[0031]圖5是用于說明本發(fā)明的實(shí)施方式所涉及的控制裝置的處理的圖。
[0032]圖6是用于說明本發(fā)明的實(shí)施方式所涉及的控制裝置的處理的圖。
[0033]圖7是用于說明本發(fā)明的實(shí)施方式所涉及的控制裝置的處理的圖。
[0034]圖8是用于說明本發(fā)明的實(shí)施方式所涉及的控制裝置的處理的圖。
[0035]圖9是用于說明本發(fā)明的實(shí)施方式所涉及的控制裝置的處理的圖。
[0036]圖10是用于說明本發(fā)明的實(shí)施方式所涉及的控制裝置的處理的圖。
[0037]圖11是用于說明本發(fā)明的實(shí)施方式所涉及的控制裝置的處理的時(shí)序圖。
[0038]圖12是表示本發(fā)明的其他實(shí)施方式所涉及的旋轉(zhuǎn)電機(jī)以及控制裝置的概略結(jié)構(gòu)的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0039]參照附圖，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說明。
[0040]旋轉(zhuǎn)電機(jī)MG具有轉(zhuǎn)子以及定子。定子被固定于非旋轉(zhuǎn)部件，轉(zhuǎn)子在該定子的徑向內(nèi)側(cè)以旋轉(zhuǎn)自如的方式被支承。在本實(shí)施方式中，旋轉(zhuǎn)電機(jī)MG是在轉(zhuǎn)子內(nèi)部埋入了永磁鐵的內(nèi)置式永磁同步電動(dòng)機(jī)(IPMSM)。此外，也可以代替永磁鐵而具備電磁鐵。
[0041]如圖1所示，旋轉(zhuǎn)電機(jī)MG的定子所具備的三相線圈經(jīng)由進(jìn)行直流交流轉(zhuǎn)換的逆變器IN與蓄電裝置Vt電連接。而且，旋轉(zhuǎn)電機(jī)MG能夠發(fā)揮作為接受電力的供給而產(chǎn)生動(dòng)力的馬達(dá)(電動(dòng)機(jī))的功能、和作為接受動(dòng)力的供給而產(chǎn)生電力的發(fā)電機(jī)的功能。逆變器IN具備用于將蓄電裝置Vt的直流電力轉(zhuǎn)換為交流電力來驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)電機(jī)MG，或者用于將旋轉(zhuǎn)電機(jī)MG發(fā)出的交流電力轉(zhuǎn)換為直流電力來對(duì)蓄電裝置Vt進(jìn)行充電的多個(gè)開關(guān)元件。
[0042]如圖1所示，用于控制旋轉(zhuǎn)電機(jī)MG的控制裝置30具備輸出轉(zhuǎn)矩指令設(shè)定部39、轉(zhuǎn)矩電流運(yùn)算部40、實(shí)際電流運(yùn)算部41、電流反饋控制部42、作為電壓控制部47的二相三相電壓轉(zhuǎn)換部43以及逆變器控制部44。
[0043]輸出轉(zhuǎn)矩指令設(shè)定部39設(shè)定對(duì)旋轉(zhuǎn)電機(jī)MG輸出的轉(zhuǎn)矩指令即輸出轉(zhuǎn)矩指令值Tmo。轉(zhuǎn)矩電流運(yùn)算部40基于輸出轉(zhuǎn)矩指令值Tmo，來運(yùn)算在dq軸旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中表示了旋轉(zhuǎn)電機(jī)MG中流過的電流的指令值的二相電流指令I(lǐng)dc、Iqc。實(shí)際電流運(yùn)算部41基于流過旋轉(zhuǎn)電機(jī)MG的實(shí)際電流，對(duì)在dq軸旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系表示的二相實(shí)際電流Id、Iq進(jìn)行運(yùn)算。電流反饋控制部42以二相實(shí)際電流Id、Iq接近于二相電流指令I(lǐng)dc、Iqc的方式使在dq軸旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中表示了對(duì)旋轉(zhuǎn)電機(jī)MG施加的電壓指令的二相電壓指令VcUVq變化。而且，二相三相電壓轉(zhuǎn)換部43以及逆變器控制部44基于二相電壓指令VcUVq來控制施加給旋轉(zhuǎn)電機(jī)MG的電壓。
[0044]這里，如圖2的模型所示，dq軸旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系是由與轉(zhuǎn)子的電角同步旋轉(zhuǎn)的d軸以及q軸構(gòu)成的二軸旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系。
[0045]d軸被規(guī)定為轉(zhuǎn)子所具備的磁鐵的勵(lì)磁磁通的方向(N極方向)，q軸被規(guī)定為相對(duì)于d軸電角相差90°的方向(在本例中為相位超前90°的方向)。此外，q軸也可以被規(guī)定為相對(duì)于d軸電角的相位滯后90°的方向。
[0046]在本實(shí)施方式中，將以定子所具備的U相線圈為基準(zhǔn)的情況下的d軸(磁極)的電角設(shè)為磁極位置Θ re，將d軸(磁極)的電角速度設(shè)為磁極旋轉(zhuǎn)速度ore。
[0047]在這樣的構(gòu)成中，如圖1所示，轉(zhuǎn)矩電流運(yùn)算部40具備d軸電流固定部51以及q軸電流設(shè)定部52。而且，轉(zhuǎn)矩電流運(yùn)算部40具有下述特征:在輸出轉(zhuǎn)矩指令值Tmo中包含周期性的轉(zhuǎn)矩振動(dòng)的情況下，執(zhí)行通過d軸電流固定部51將二相電流指令的d軸分量即d軸電流指令I(lǐng)dc固定為規(guī)定值，并且通過q軸電流設(shè)定部52使二相電流指令的q軸分量即q軸電流指令I(lǐng)qc與轉(zhuǎn)矩振動(dòng)相應(yīng)地振動(dòng)的d軸指令固定控制。
[0048]其中，dq軸旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系相當(dāng)于本發(fā)明中的“二軸旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系”，d軸相當(dāng)于本發(fā)明中的“第一軸”，q軸相當(dāng)于本發(fā)明中的“第二軸”，d軸電流指令I(lǐng)dc相當(dāng)于本發(fā)明中的“第一軸電流指令”，q軸電流指令I(lǐng)qc相當(dāng)于本發(fā)明中的“第二軸電流指令”，d軸指令固定控制相當(dāng)于本發(fā)明中的“第一軸指令固定控制”。
[0049]以下，對(duì)本實(shí)施方式所涉及的控制裝置30進(jìn)行詳細(xì)的說明。
[0050]1.控制裝置30的構(gòu)成
[0051]接下來，對(duì)用于控制旋轉(zhuǎn)電機(jī)MG的控制裝置30的構(gòu)成進(jìn)行說明。
[0052]控制裝置30具備CPU等運(yùn)算處理裝置作為核心部件，并且具有構(gòu)成為能夠從該運(yùn)算處理裝置讀出以及寫入數(shù)據(jù)的RAM (隨機(jī)存儲(chǔ)器)、構(gòu)成為能夠從運(yùn)算處理裝置讀出數(shù)據(jù)的ROM (只讀存儲(chǔ)器)等存儲(chǔ)裝置等。而且，通過控制裝置30的ROM等中存儲(chǔ)的軟件(程序)或者另外設(shè)置的運(yùn)算電路等硬件或者它們雙方，構(gòu)成了圖1所示那樣的控制裝置30的功能部39?47等。
[0053]控制裝置30被輸入由傳感器Sel、Se2輸出的電信號(hào)。控制裝置30基于被輸入的電信號(hào)來計(jì)算各傳感器的檢測信息。
[0054]電流傳感器Sel是用于檢測流過各相線圈的電流的傳感器，設(shè)在將逆變器IN和各相線圈連接的電線上?？刂蒲b置30基于電流傳感器Sel的輸入信號(hào)來檢測流過各相線圈的實(shí)際電流Iu、Iv、Iw。
[0055]旋轉(zhuǎn)速度傳感器Se2是用于檢測轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度以及旋轉(zhuǎn)角度的傳感器，被安裝于轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸?？刂蒲b置30基于旋轉(zhuǎn)速度傳感器Se2的輸入信號(hào),來檢測旋轉(zhuǎn)電機(jī)MG的磁極位置Θ re、磁極旋轉(zhuǎn)速度《re。其中，作為旋轉(zhuǎn)速度傳感器Se2，可使用解析器、或者旋轉(zhuǎn)編碼器等。
[0056]控制裝置30是進(jìn)行旋轉(zhuǎn)電機(jī)MG的動(dòng)作控制的控制裝置。如圖1所示，控制裝置30具備輸出轉(zhuǎn)矩指令設(shè)定部39、轉(zhuǎn)矩電流運(yùn)算部40、實(shí)際電流運(yùn)算部41、電流反饋控制部42、二相三相電壓轉(zhuǎn)換部43、以及逆變器控制部44等功能部，各功能部相互配合，按照使旋轉(zhuǎn)電機(jī)MG輸出轉(zhuǎn)矩指令值Tmo的轉(zhuǎn)矩的方式進(jìn)行控制。
[0057]1- 1.輸出轉(zhuǎn)矩指令值的設(shè)定
[0058]有時(shí)輸出轉(zhuǎn)矩指令值Tmo中包含周期性的轉(zhuǎn)矩振動(dòng)。
[0059]在本實(shí)施方式中，輸出轉(zhuǎn)矩指令設(shè)定部39構(gòu)成為具備:周期振動(dòng)轉(zhuǎn)矩指令設(shè)定部57，其計(jì)算輸出轉(zhuǎn)矩指令值Tmo所包含的成為周期性的轉(zhuǎn)矩振動(dòng)分量的振動(dòng)轉(zhuǎn)矩指令值Tp ;以及基準(zhǔn)轉(zhuǎn)矩指令設(shè)定部56，其計(jì)算不包含周期性的轉(zhuǎn)矩振動(dòng)分量的指令值、即成為振動(dòng)的輸出轉(zhuǎn)矩指令值Tmo的中心值的基準(zhǔn)轉(zhuǎn)矩指令值Tb。而且，輸出轉(zhuǎn)矩指令設(shè)定部39構(gòu)成為將基準(zhǔn)轉(zhuǎn)矩指令值Tb與振動(dòng)轉(zhuǎn)矩指令值Tp相加而得到的值設(shè)定為輸出轉(zhuǎn)矩指令值Tmo。其中，輸出轉(zhuǎn)矩指令值Tmo相當(dāng)于本發(fā)明中的“轉(zhuǎn)矩指令”。
[0060]在本實(shí)施方式中，輸出轉(zhuǎn)矩指令值Tmo所包含的周期性的轉(zhuǎn)矩振動(dòng)被設(shè)為正弦波狀。[0061]具體而言，如式(I)所示，振動(dòng)轉(zhuǎn)矩指令值Tp被設(shè)為轉(zhuǎn)矩振動(dòng)頻率ωρ (角頻率)的正弦波。
[0062][式I]
[0063]Tp ⑴=Δ T P sin (copt)...(I)
[0064]這里，Λ Tp是振動(dòng)轉(zhuǎn)矩指令值Tp的振幅。此外，振動(dòng)轉(zhuǎn)矩指令值Tp也可以被設(shè)為余弦波。
[0065]1- 2.轉(zhuǎn)矩控制以及電流反饋控制
[0066]控制裝置30構(gòu)成為基于輸出轉(zhuǎn)矩指令值Tmo來計(jì)算電流指令，通過使用了向量控制法的電流反饋控制進(jìn)行旋轉(zhuǎn)電機(jī)MG的控制。在向量控制中，進(jìn)行在dq軸旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中設(shè)定電流指令，基于磁極位置Θ re將流過各相線圈的實(shí)際電流Iu、Iv、Iw轉(zhuǎn)換為在dq軸旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中表示的二相實(shí)際電流Id、Iq，并以二相實(shí)際電流Id、Iq接近于電流指令的方式控制對(duì)旋轉(zhuǎn)電機(jī)MG施加的電壓的電流反饋控制。以下，對(duì)本實(shí)施方式所涉及的轉(zhuǎn)矩控制以及電流反饋控制進(jìn)行詳細(xì)的說明。
[0067]1-2-1.轉(zhuǎn)矩電流運(yùn)算部40
[0068]轉(zhuǎn)矩電流運(yùn)算部40是基于輸出給旋轉(zhuǎn)電機(jī)MG的輸出轉(zhuǎn)矩指令值Tmo，來運(yùn)算在dq軸旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中表示了旋轉(zhuǎn)電機(jī)MG中流過的電流的指令值的二相電流指令I(lǐng)dc、Iqc的功能部。
[0069]在本實(shí)施方式中，轉(zhuǎn)矩電流運(yùn)算部40構(gòu)成為計(jì)算使旋轉(zhuǎn)電機(jī)MG輸出轉(zhuǎn)矩指令值Tmo的轉(zhuǎn)矩那樣的d軸電流指令I(lǐng)dc以及q軸電流指令I(lǐng)qc。
[0070]旋轉(zhuǎn)電機(jī)MG的輸出轉(zhuǎn)矩Tm與d軸實(shí)際電流Id以及q軸實(shí)際電流Iq的關(guān)系由式
(2)表示。
[0071][式2]
[0072]Tm = Pn (Φ +(Ld-Lq) Id) Iq...(2)
[0073]這里，Φ是永磁鐵的交鏈磁通，Ld是線圈的d軸電感，Lq是線圈的q軸電感，Pn是極對(duì)數(shù)。在內(nèi)置式磁鐵結(jié)構(gòu)中，成為Ld < Lq的凸極性。
[0074]<等轉(zhuǎn)矩曲線>
[0075]根據(jù)式(2)可知，存在無數(shù)個(gè)使旋轉(zhuǎn)電機(jī)MG輸出相同大小的輸出轉(zhuǎn)矩Tm那樣的d軸電流指令I(lǐng)dc以及q軸電流指令I(lǐng)qc的組合。根據(jù)圖3 Ca)所示的等轉(zhuǎn)矩曲線也能夠明確這一點(diǎn)。這里，等轉(zhuǎn)矩曲線是在dq軸旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中，由使旋轉(zhuǎn)電機(jī)MG輸出相同大小的輸出轉(zhuǎn)矩Tm的d軸實(shí)際電流Id以及q軸實(shí)際電流Iq構(gòu)成的坐標(biāo)點(diǎn)的軌跡。
[0076]該等轉(zhuǎn)矩曲線由針對(duì)q軸實(shí)際電流Iq整理了式(2)而成的式(3)規(guī)定。
[0077][式3]
【權(quán)利要求】
1.一種控制裝置，用于對(duì)具有轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)電機(jī)進(jìn)行控制，其特征在于，具備: 轉(zhuǎn)矩電流運(yùn)算部，其使用與所述轉(zhuǎn)子的電角同步旋轉(zhuǎn)的二軸的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系即二軸旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系，基于對(duì)所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩指令，來運(yùn)算在所述二軸旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中表示流向所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)的電流的指令值的二相電流指令； 實(shí)際電流運(yùn)算部，其基于流向所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)的實(shí)際電流，來運(yùn)算在所述二軸旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中表示的二相實(shí)際電流； 電流反饋控制部，其使在所述二軸旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中表示對(duì)所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)施加的電壓指令的二相電壓指令以所述二相實(shí)際電流接近于所述二相電流指令的方式變化；以及 電壓控制部，其基于所述二相電壓指令來控制對(duì)所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)施加的電壓， 所述二軸旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系由沿所述轉(zhuǎn)子所具備的磁鐵的勵(lì)磁磁通的方向規(guī)定的第一軸、和沿相對(duì)于所述第一軸電角相差90°的方向規(guī)定的第二軸構(gòu)成， 所述轉(zhuǎn)矩電流運(yùn)算部在所述轉(zhuǎn)矩指令包含周期性的轉(zhuǎn)矩振動(dòng)的情況下，執(zhí)行將所述二相電流指令的所述第一軸分量即第一軸電流指令固定為規(guī)定值，并且使所述二相電流指令的所述第二軸分量即第二軸電流指令與所述轉(zhuǎn)矩振動(dòng)相應(yīng)地振動(dòng)的第一軸指令固定控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制裝置，其特征在于， 基本控制線用于規(guī)定在所述轉(zhuǎn)矩指令不包含所述轉(zhuǎn)矩振動(dòng)的情況下，使所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)輸出與該轉(zhuǎn)矩指令對(duì)應(yīng)的 輸出轉(zhuǎn)矩的控制即基本控制用的二相電流指令，該基本控制線是在所述二軸旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中，由隨著從原點(diǎn)開始所述第二軸電流指令的絕對(duì)值變大而所述第一軸電流指令向負(fù)方向變大的所述第一軸電流指令以及所述第二軸電流指令構(gòu)成的坐標(biāo)點(diǎn)的軌跡， 所述轉(zhuǎn)矩電流運(yùn)算部在執(zhí)行所述第一軸指令固定控制時(shí)，以在所述二軸旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中所述二相電流指令的振動(dòng)軌跡與所述基本控制線至少在一個(gè)位置相交的方式?jīng)Q定所述第一軸電流指令。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的控制裝置，其特征在于， 所述電流反饋控制部在執(zhí)行所述第一軸指令固定控制時(shí)，基于所述第一軸電流指令與所述二相實(shí)際電流的第一軸分量的偏差，通過比例積分運(yùn)算來計(jì)算所述二相電壓指令的所述第一軸分量即第一軸電壓指令，并基于所述第二軸電流指令與所述二相實(shí)際電流的第二軸分量的偏差，通過比例積分運(yùn)算以及使用了具有所述轉(zhuǎn)矩振動(dòng)的頻率的周期函數(shù)的特性的高次諧波模型的運(yùn)算來計(jì)算所述二相電壓指令的所述第二軸分量即第二軸電壓指令。
4.根據(jù)權(quán)利要求1~3中任意一項(xiàng)所述的控制裝置，其特征在于， 基本控制線用于規(guī)定在所述轉(zhuǎn)矩指令不包含所述轉(zhuǎn)矩振動(dòng)的情況下，使所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)輸出與該轉(zhuǎn)矩指令對(duì)應(yīng)的輸出轉(zhuǎn)矩的控制即基本控制用的二相電流指令，該基本控制線是在所述二軸旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中，由隨著從原點(diǎn)開始所述第二軸電流指令的絕對(duì)值變大而所述第一軸電流指令向負(fù)方向變大的所述第一軸電流指令以及所述第二軸電流指令構(gòu)成的坐標(biāo)點(diǎn)的軌跡， 振動(dòng)中心等轉(zhuǎn)矩曲線是在所述二軸旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中，由所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩成為所述轉(zhuǎn)矩指令的振動(dòng)中心值的所述第一軸電流指令以及所述第二軸電流指令構(gòu)成的坐標(biāo)點(diǎn)的軌跡， 所述轉(zhuǎn)矩電流運(yùn)算部在執(zhí)行所述第一軸指令固定控制時(shí)，將所述第一軸電流指令決定為由所述基本控制線與所述振動(dòng)中心等轉(zhuǎn)矩曲線的交點(diǎn)確定的值。
5.根據(jù)權(quán)利要求1~3中任意一項(xiàng)所述的控制裝置，其特征在于， 基本控制線用于規(guī)定在所述轉(zhuǎn)矩指令不包含所述轉(zhuǎn)矩振動(dòng)的情況下，使所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)輸出與該轉(zhuǎn)矩指令對(duì)應(yīng)的輸出轉(zhuǎn)矩的控制即基本控制用的二相電流指令，該基本控制線是在所述二軸旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中，由隨著從原點(diǎn)開始所述第二軸電流指令的絕對(duì)值變大而所述第一軸電流指令向負(fù)方向變大的所述第一軸電流指令以及所述第二軸電流指令構(gòu)成的坐標(biāo)點(diǎn)的軌跡， 絕對(duì)值最大等轉(zhuǎn)矩曲線是在所述二軸旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中，由所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩成為所述轉(zhuǎn)矩指令的振動(dòng)最大值以及振動(dòng)最小值中絕對(duì)值較大一方的所述第一軸電流指令以及所述第二軸電流指令構(gòu)成的坐標(biāo)點(diǎn)的軌跡， 所述轉(zhuǎn)矩電流運(yùn)算部在執(zhí)行所述第一軸指令固定控制時(shí)，將所述第一軸電流指令決定為由所述基本控制線與所述絕對(duì)值最大等轉(zhuǎn)矩曲線的交點(diǎn)確定的值。
6.根據(jù)權(quán)利要求1~3中任意一項(xiàng)所述的控制裝置，其特征在于， 所述轉(zhuǎn)矩電流運(yùn)算部在執(zhí)行所述第一軸指令固定控制時(shí)，以所述轉(zhuǎn)矩振動(dòng)的一個(gè)周期中流向所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)的電流量最小的方式?jīng)Q定所述第一軸電流指令。
7.根據(jù)權(quán)利要求1~3中任意一項(xiàng)所述的控制裝置，其特征在于， 所述轉(zhuǎn)矩電流運(yùn)算部在執(zhí)行所述第一軸指令固定控制時(shí)將所述第一軸電流指令決定為O。
8.根據(jù)權(quán)利要求1~7中任意一項(xiàng)所述的控制裝置，其特征在于， 所述轉(zhuǎn)矩振動(dòng)為正弦波狀。
9.根據(jù)權(quán)利要求2、4或者5所述的控制裝置，其特征在于， 所述基本控制線是由相對(duì)于流過所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)的電流的大小所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩為最大的所述第一軸電流指令以及所述第 二軸電流指令構(gòu)成的坐標(biāo)點(diǎn)的軌跡即最大轉(zhuǎn)矩電流曲線。
【文檔編號(hào)】H02P21/00GK103620945SQ201280027748
【公開日】2014年3月5日 申請(qǐng)日期:2012年8月7日 優(yōu)先權(quán)日:2011年8月8日
【發(fā)明者】白村陽明, 小林弘和 申請(qǐng)人:愛信艾達(dá)株式會(huì)社