JP7393763B2 - Rotating electrical machine control system - Google Patents
Rotating electrical machine control system Download PDFInfo
- Publication number
- JP7393763B2 JP7393763B2 JP2020030663A JP2020030663A JP7393763B2 JP 7393763 B2 JP7393763 B2 JP 7393763B2 JP 2020030663 A JP2020030663 A JP 2020030663A JP 2020030663 A JP2020030663 A JP 2020030663A JP 7393763 B2 JP7393763 B2 JP 7393763B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- torque
- correction
- current command
- axis
- excitation force
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims description 191
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 42
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims description 5
- 239000000306 component Substances 0.000 description 69
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 18
- 238000000034 method Methods 0.000 description 8
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 4
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 4
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 3
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 3
- 229910002601 GaN Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 2
- JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N Gallium nitride Chemical compound [Ga]#N JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000008358 core component Substances 0.000 description 1
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 1
- 238000009499 grossing Methods 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Control Of Ac Motors In General (AREA)
- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
Description
本発明は、永久磁石型の回転電機を、永久磁石による界磁磁束の方向に沿ったd軸とd軸に直交するq軸との直交ベクトル座標系において電流フィードバック制御する回転電機制御システムに関する。 The present invention relates to a rotating electrical machine control system that performs current feedback control of a permanent magnet type rotating electrical machine in an orthogonal vector coordinate system of a d-axis along the direction of field magnetic flux by a permanent magnet and a q-axis orthogonal to the d-axis.
交流で駆動される永久磁石型の回転電機においては、周方向加振力(周方向のトルク変動であるトルクリップル)や径方向加振力(永久磁石とステータとの間で生じる吸引力及び反発力による力)により振動を生じる場合がある。この振動は、例えば可聴音の発生源となる場合がある等の問題を生じさせる可能性があるため、回転電機の振動を軽減することが重要である。3相交流型の回転電機の場合、電気角の6次高調波に起因する周方向加振力や径方向加振力の影響が大きいことが知られている。特開2017-118726号公報には、永久磁石の磁界の方向であるd軸と、d軸に直交するq軸とのベクトル座標系において回転電機に流れる電流をフィードバック制御するシステムにおいて、そのような6次の周方向加振力や径方向加振力を低減する技術が開示されている。これによれば、径方向加振力を抑制する補正値によりd軸q軸の一方の電流指令を補正すると共に、周方向加振力を補正する補正値によりd軸q軸の電流指令を補正する([0088]~[0091]、[0098]、[0105]等)。 In a permanent magnet rotating electrical machine driven by alternating current, circumferential excitation force (torque ripple, which is torque fluctuation in the circumferential direction) and radial excitation force (attraction and repulsion forces generated between the permanent magnet and the stator) force) may cause vibration. It is important to reduce the vibration of the rotating electric machine because this vibration can cause problems such as becoming a source of audible noise. In the case of a three-phase AC rotating electric machine, it is known that the influence of the circumferential excitation force and the radial excitation force caused by the sixth harmonic of the electrical angle is large. Japanese Patent Laid-Open No. 2017-118726 describes such a system in which a current flowing through a rotating electric machine is feedback-controlled in a vector coordinate system of the d-axis, which is the direction of the magnetic field of a permanent magnet, and the q-axis, which is orthogonal to the d-axis. A technique for reducing the sixth-order circumferential excitation force and radial excitation force has been disclosed. According to this, the current command for one of the d and q axes is corrected using a correction value that suppresses the radial excitation force, and the current command for the d and q axes is corrected using a correction value that corrects the circumferential excitation force. ([0088] to [0091], [0098], [0105], etc.).
但し、この場合には、径方向加振力が低減されても、周方向加振力の低減のために重畳された電流によって径方向加振力の低減量が少なくなり、或いは悪化する可能性がある。例えば、削減対象の径方向加振力に対して、周方向加振力の低減のために加算される加振力が大きいような場合には、径方向加振力が増加する可能性もあった。 However, in this case, even if the radial excitation force is reduced, the amount of reduction in the radial excitation force may decrease or become worse due to the current superimposed to reduce the circumferential excitation force. There is. For example, if the excitation force added to reduce the circumferential excitation force is large compared to the radial excitation force to be reduced, the radial excitation force may increase. Ta.
上記背景に鑑みて、周方向加振力及び径方向加振力の双方を適切に低減する技術の提供が望まれる。 In view of the above background, it is desired to provide a technique for appropriately reducing both the circumferential excitation force and the radial excitation force.
上記に鑑みた、N相交流(Nは任意の自然数)で駆動される永久磁石型の回転電機を、永久磁石による界磁磁束の方向に沿ったd軸と前記d軸に直交するq軸との直交ベクトル座標系において電流フィードバック制御する回転電機制御システムは、1つの態様として、
前記回転電機に流す電流の指令値である電流指令としてのd軸電流指令及びq軸電流指令を、前記回転電機の目標トルクに基づいて演算する電流指令演算部と、
前記回転電機の径方向の変動である径方向加振力及び前記回転電機の周方向のトルク変動である周方向加振力を低減するために前記電流指令に重畳される補正電流指令として、前記d軸電流指令に重畳させるd軸補正電流指令及び前記q軸電流指令に重畳させるq軸補正電流指令を演算する補正電流指令演算部と、を備え、
前記回転電機の実トルクから抽出される高調波トルク成分の内、前記周方向加振力の(2NM)次高調波トルク成分(Mは任意の自然数)の逆位相のトルクを加振力低減トルクとし、
前記加振力低減トルクの大きい側のピーク値を第1トルクとし、
前記加振力低減トルクの小さい側のピーク値を第2トルクとし、
前記直交ベクトル座標系において任意のトルクを出力するための基本的なd軸電流とq軸電流との組み合わせを表す曲線を規定の基本制御ラインとし、
前記直交ベクトル座標系において一定のトルクを出力可能な前記d軸電流と前記q軸電流との組み合わせを表す曲線を等トルクラインとし、
前記直交ベクトル座標系において前記基本制御ラインと前記目標トルクの前記等トルクラインとの交点を基準点とし、
前記直交ベクトル座標系において、前記基準点を通る直線を補正直線とし、
前記第1トルクの前記等トルクラインである第1等トルクラインと前記補正直線との交点を第1交点、前記第2トルクの前記等トルクラインである第2等トルクラインと前記補正直線との交点を第2交点として、
前記補正電流指令演算部は、複数本設定可能な前記補正直線の内、前記第1交点と前記第2交点との間で前記d軸電流と前記q軸電流とを前記加振力低減トルクの周波数で振動させた場合に前記径方向加振力及び前記周方向加振力の双方が補正前に比べて低減される傾きを有する前記補正直線を対象補正直線とし、前記対象補正直線についての前記第1交点と前記第2交点とをピークとして前記加振力低減トルクの周波数で振動する前記d軸電流及び前記q軸電流を前記補正電流指令とする。
In view of the above, a permanent magnet type rotating electric machine driven by N-phase alternating current (N is an arbitrary natural number) has two directions: a d-axis along the direction of field magnetic flux by the permanent magnets, and a q-axis perpendicular to the d-axis. One aspect of a rotating electrical machine control system that performs current feedback control in an orthogonal vector coordinate system is as follows:
a current command calculation unit that calculates a d-axis current command and a q-axis current command as a current command, which is a command value of a current to be passed through the rotating electrical machine, based on a target torque of the rotating electrical machine;
As a correction current command superimposed on the current command in order to reduce a radial excitation force that is a radial variation of the rotating electrical machine and a circumferential excitation force that is a circumferential torque variation of the rotating electrical machine, a correction current command calculation unit that calculates a d-axis correction current command to be superimposed on the d-axis current command and a q-axis correction current command to be superimposed on the q-axis current command,
Among the harmonic torque components extracted from the actual torque of the rotating electric machine, a torque having the opposite phase of the (2NM)-order harmonic torque component (M is any natural number) of the circumferential excitation force is used as an excitation force reduction torque. year,
The peak value on the larger side of the excitation force reduction torque is defined as a first torque,
The smaller peak value of the excitation force reduction torque is defined as a second torque;
A curve representing a combination of a basic d-axis current and a q-axis current for outputting an arbitrary torque in the orthogonal vector coordinate system is a prescribed basic control line,
A curve representing a combination of the d-axis current and the q-axis current capable of outputting a constant torque in the orthogonal vector coordinate system is an equal torque line,
In the orthogonal vector coordinate system, the intersection of the basic control line and the equal torque line of the target torque is set as a reference point,
In the orthogonal vector coordinate system, a straight line passing through the reference point is a correction straight line,
The intersection of the first equal torque line, which is the equal torque line of the first torque, and the correction straight line is the first intersection, and the second equal torque line, which is the equal torque line of the second torque, intersects with the correction straight line. With the intersection as the second intersection,
The correction current command calculation unit calculates the d-axis current and the q-axis current between the first intersection point and the second intersection point of the correction straight line, which can be set in plurality, to reduce the excitation force reduction torque. The correction straight line having a slope such that both the radial excitation force and the circumferential excitation force are reduced compared to before correction when vibrated at a frequency is set as a target correction straight line, and the above-mentioned about the target correction straight line is The d-axis current and the q-axis current, which oscillate at the frequency of the excitation force reduction torque with peaks at the first intersection and the second intersection, are used as the correction current command.
直交ベクトル座標系において、基準点を通る補正直線は複数本存在する。従って、第1交点と第2交点とをピークとして加振力低減トルクの周波数で振動するd軸電流及びq軸電流も複数存在する。従って、補正電流指令として電流指令に重畳されるd軸電流及びq軸電流によっては、径方向加振力及び周方向加振力の何れか一方が低減されても、他方が増加する可能性もある。本構成によれば、複数本存在する補正直線の内、径方向加振力及び周方向加振力の双方が補正前に比べて低減される補正直線が対象補正直線に設定される。そして、当該対象補正直線についての第1交点と第2交点とをピークとして加振力低減トルクの周波数で振動するd軸電流及びq軸電流が補正電流指令となる。従って、この補正電流指令が電流指令に重畳されると、径方向加振力及び周方向加振力の双方を低減させることができる。このように、本構成によれば、周方向加振力及び径方向加振力の双方を適切に低減することができる。 In the orthogonal vector coordinate system, there are multiple correction straight lines passing through the reference point. Therefore, there are also a plurality of d-axis currents and q-axis currents that oscillate at the frequency of the excitation force reduction torque with peaks at the first intersection point and the second intersection point. Therefore, depending on the d-axis current and q-axis current that are superimposed on the current command as a correction current command, even if either the radial excitation force or the circumferential excitation force is reduced, the other may increase. be. According to this configuration, among the plurality of correction straight lines, the correction straight line in which both the radial excitation force and the circumferential excitation force are reduced compared to before correction is set as the target correction straight line. Then, the d-axis current and the q-axis current that oscillate at the frequency of the excitation force reduction torque with peaks at the first and second intersections of the target correction straight line become correction current commands. Therefore, when this correction current command is superimposed on the current command, both the radial excitation force and the circumferential excitation force can be reduced. Thus, according to this configuration, both the circumferential excitation force and the radial excitation force can be appropriately reduced.
回転電機制御システムのさらなる特徴と利点は、図面を参照して説明する実施形態についての以下の記載から明確となる。 Further features and advantages of the rotating electrical machine control system will become clear from the following description of an embodiment with reference to the drawings.
以下、回転電機制御システムの実施形態を図面に基づいて説明する。回転電機制御システムは、例えば、車両の駆動力源となる回転電機を駆動制御する。図1のブロック図は、回転電機制御装置10(MG-CTRL)を含む回転電機駆動装置100のシステム構成を模式的に示している。広義には回転電機駆動装置100が回転電機制御システムに相当し、狭義には回転電機制御装置10が回転電機制御システムに相当する。
Hereinafter, embodiments of a rotating electrical machine control system will be described based on the drawings. A rotating electric machine control system, for example, drives and controls a rotating electric machine that serves as a driving force source for a vehicle. The block diagram in FIG. 1 schematically shows the system configuration of a rotating electrical
回転電機制御システムによる駆動対象の回転電機80は、ステータコア85にN相(Nは任意の自然数)のステータコイル83が配置されたステータ81と、ロータコア86に永久磁石84が配置されたロータ82とを有する永久磁石型回転電機(PMSM:Permanent Magnet Synchronous Motor)である。図1には、4つの磁極(2つのN極及び2つのS極)を備えた4極(2極対)のロータ82を例示しているが、これは模式的なものであって発明を限定するものではない。ステータ81についても同様であり、図1は3相のステータコイル83が中性点で短絡された形態を例示しているが、相数や結線の方法、また、ステータコイル83の巻き方等は発明を限定するものではない。尚、回転電機80は、電動機としても発電機としても機能することができる。
A rotating
図1に示すように、回転電機駆動装置100は、直流電力と複数相の交流電力との間で電力を変換するインバータ50を備えている。インバータ50は、交流の回転電機80及び直流電源41に接続されて、複数相の交流と直流との間で電力を変換する。直流電源41は、例えば、リチウムイオン電池などの充電可能な二次電池(バッテリ)や、電気二重層キャパシタなどにより構成されている。回転電機80が、車両の駆動力源の場合、直流電源41は、大電圧大容量の直流電源であり、定格の電源電圧は、例えば200~400[V]である。インバータ50の直流側には、正極と負極との間の電圧(直流リンク電圧Vdc)を平滑化する平滑コンデンサ(直流リンクコンデンサ42)が備えられている。
As shown in FIG. 1, the rotating electrical
インバータ50は、複数のスイッチング素子51を有して構成される。スイッチング素子51には、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)やパワーMOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)やSiC-MOSFET(Silicon Carbide - Metal Oxide Semiconductor FET)やSiC-SIT(SiC - Static Induction Transistor)、GaN-MOSFET(Gallium Nitride - MOSFET)などの高周波での動作が可能なパワー半導体素子を適用すると好適である。図1には、スイッチング素子51としてIGBTが用いられる形態を例示している。尚、各スイッチング素子51には、負極から正極へ向かう方向(下段側から上段側へ向かう方向)を順方向として、並列にフリーホイールダイオード53が備えられている。
The
図1に示すように、インバータ50は、回転電機制御装置10により制御される。回転電機制御装置10は、マイクロコンピュータ等の論理回路を中核部材として構築されている。例えば、回転電機制御装置10は、上位の制御装置の1つである車両制御装置90(VHL-CTRL)等の他の制御装置等から要求信号として提供される回転電機80の目標トルク(トルク指令T*:図2等参照)に基づいて、ベクトル制御法を用いた電流フィードバック制御を行って、インバータ50を介して回転電機80を制御する。ベクトル制御法では、交流モータの3相(N相)各相のステータコイル83に流れる電流(Iu,Iv,Iw:図2参照)を、ロータ82に配置された永久磁石84が発生する磁界の方向であるd軸と、d軸に直交する方向(磁界の向きに対して電気角でπ/2進んだ方向)のq軸とのベクトル成分に座標変換してフィードバック制御を行う。
As shown in FIG. 1, the
回転電機80の各相のステータコイル83を流れる実電流は電流センサ43により検出され、回転電機制御装置10はその検出結果を取得する。尚、ここでは3相の交流電流を検出する形態を例示しているが、例えば3相交流の場合には3相は平衡しており、その瞬時値の和はゼロであるから2相のみの電流を検出して残りの1相は回転電機制御装置10が演算によって取得してもよい。また、回転電機80のロータ82の各時点での磁極位置(電気角θ)やロータ82の回転速度(角速度ω)は、例えばレゾルバなどの回転センサ44により検出され、回転電機制御装置10はその検出結果を取得する。回転電機制御装置10は、電流センサ43及び回転センサ44の検出結果を用いて、電流フィードバック制御を実行する。
The actual current flowing through the
図2に示すように、回転電機制御装置10は、電流フィードバック制御のために種々の機能部を有して構成されており、各機能部は、マイクロコンピュータ等のハードウエアとソフトウエア(プログラム)との協働により実現される。本実施形態では、回転電機制御装置10は、電流指令演算部1と、電圧指令演算部2と、2相3相座標変換部3と、3相2相座標変換部4と、変調部5と、補正電流指令マップ6と、補正電流指令演算部7と、を備えている。
As shown in FIG. 2, the rotating electrical
電流指令演算部1は、車両制御装置90から伝達されるトルク指令T*(要求トルク)に基づいて、回転電機80のステータコイル83に流す目標電流(電流指令I*)を演算する。上述したように、回転電機制御装置10は、dq軸直交ベクトル座標系において回転電機80をフィードバック制御するので、電流指令演算部1は、電流指令I*として、d軸電流指令Id*及びq軸電流指令Iq*を演算する。
The current
電圧指令演算部2は、電流指令I*とステータコイル83を流れる電流(U相電流Iu、V相電流Iv、W相電流Iw)との偏差に基づいて、インバータ50に印加する電圧の指令である電圧指令V*を演算する。ここでは、電圧指令演算部2が比例積分制御器(PI)を備えて構成されている形態を例示しているが、電圧指令演算部2は、比例微積分制御器(PID)を備えて構成されていてもよい。
The voltage
電流センサ43(SEN-I)により検出されたステータコイル83を流れる3相の電流(U相電流Iu、V相電流Iv、W相電流Iw)は、3相2相座標変換部4においてdq軸ベクトル座標系の2相の電流(d軸電流Id、q軸電流Iq)に変換される。3相2相座標変換部4は、回転センサ44(SEN-R)により検出されたロータ82の各時点での磁極位置(電気角θ)に基づいて、座標変換を行う。図2では、電流指令演算部1と電圧指令演算部2との間において、3相2相座標変換部4で変換された2相の電流(d軸電流Id、q軸電流Iq)と、d軸電流指令Id*及びq軸電流指令Iq*との偏差が演算される形態を例示しているが、偏差の演算は、電圧指令演算部2で実行されてもよい。電圧指令演算部2は、d軸電流指令Id*とd軸電流Idとの偏差及び回転速度(角速度ω)に基づいてd軸電圧指令Vd*を演算すると共に、q軸電流指令Iq*とq軸電流Iqとの偏差及び回転速度(角速度ω)に基づいてq軸電圧指令Vq*を演算する。
The three-phase currents (U-phase current Iu, V-phase current Iv, W-phase current Iw) flowing through the
2相3相座標変換部3は、dq軸ベクトル座標系の2相の電圧指令V*(d軸電圧指令Vd*、q軸電圧指令Vq*)を3相のインバータ50に対応した3相の電圧指令V*(U相電圧指令Vu*、V相電圧指令Vv*、W相電圧指令Vw*)に座標変換する。変調部5は、3相の電圧指令V*(U相電圧指令Vu*、V相電圧指令Vv*、W相電圧指令Vw*)のそれぞれに基づいて、インバータ50の3相のスイッチング制御信号(U相スイッチング制御信号Su、V相スイッチング制御信号Sv、W相スイッチング制御信号Sw)を生成する。ここでは、変調部5がパルス幅変調(PWM)制御によりスイッチング制御信号を生成する形態を例示している。尚、図2においては、3つのスイッチング制御信号(Su,Sv,Sw)に簡略化しているが、変調部5は、インバータ50の6つのスイッチング素子51に対応して、6つのスイッチング制御信号(U相上段側スイッチング制御信号、U相下段側スイッチング制御信号、・・・)を生成する。
The 2-phase 3-phase coordinate
インバータ50を構成する各スイッチング素子51の制御端子(例えばIGBTのゲート端子)は、ドライブ回路20を介して回転電機制御装置10に接続されており、各スイッチング素子51はそれぞれ個別にスイッチング制御される。上述したように、スイッチング制御信号を生成する回転電機制御装置10は、マイクロコンピュータなどを中核として構成され、その動作電圧は、例えば5[V]や3.3[V]である。一方、インバータ50は、上述したように定格の電源電圧が例えば200~400[V]の直流電源41に接続されており、スイッチング素子51の制御端子には、例えば15~20[V]の駆動信号を入力する必要がある。ドライブ回路20は、回転電機制御装置10が生成したスイッチング制御信号の駆動能力(例えば電圧振幅や出力電流など、後段の回路を動作させる能力)をそれぞれ高めて、インバータ50に中継する。
A control terminal (for example, a gate terminal of an IGBT) of each switching
ところで、回転電機80においては、ロータ82が回転する際に磁束鎖交数が変化することによって、トルクに変動が発生する。図1に示す周方向Cにおいて生じるこの加振力(トルクリップル)を、周方向加振力(図9に示す“Fc”)と称する。また、ステータコア85と永久磁石84との間の吸引力及び反発力により、図1に示す径方向Rにおいてもトルクに変動が発生する。この径方向Rの加振力を、径方向加振力(図9に示す“Fr”)と称する。これらの加振力によりロータ82が振動すると、可聴音を発生させる場合がある等の問題を生じさせる可能性があるため、これらの加振力を軽減することが好ましい。これらの加振力は、例えば、これらの加振力を打ち消すようなトルクを発生させることによって低減することができる。但し、周方向加振力及び径方向加振力の一方を軽減させると、他方が大きくなるような場合もあり、周方向加振力及び径方向加振力を共に低減できるような適切なトルクを発生させることが求められる。
By the way, in the rotating
図2に示すように、本実施形態の回転電機制御装置10は、そのような適切なトルクを発生させるための補正電流指令Iac(d軸補正電流指令Idac、q軸補正電流指令Iqac)を演算する補正電流指令演算部7(CRCT)を備えている。補正電流指令演算部7は、トルク指令T*、回転速度(角速度ω)に基づいて、補正電流指令マップ6(MAP)を参照して、補正電流指令Iacを演算する。d軸補正電流指令Idac及びq軸補正電流指令Iqacは、電流指令演算部1が演算したd軸電流指令Id*及びq軸電流指令Iq*にそれぞれ重畳されて、補正後d軸電流指令Id**及び補正後q軸電流指令Iq**となる。電圧指令演算部2は、電圧指令演算部2は、補正後d軸電流指令Id**とd軸電流Idとの偏差及び回転速度(角速度ω)に基づいてd軸電圧指令Vd*を演算すると共に、補正後q軸電流指令Iq**とq軸電流Iqとの偏差及び回転速度(角速度ω)に基づいてq軸電圧指令Vq*を演算する。これにより、回転電機80は、加振力を低減するためのトルクを出力することができる。つまり、補正電流指令演算部7は、回転電機80の径方向Rの変動(径方向Rにおける力の変動)である径方向加振力及び回転電機80の周方向Cのトルク変動である周方向加振力を低減するために電流指令I*に重畳される補正電流指令Iacとして、d軸電流指令Id*に重畳させるd軸補正電流指令Idac及びq軸電流指令Iq*に重畳させるq軸補正電流指令Iqacを演算する機能部である。
As shown in FIG. 2, the rotating electrical
加振力を低減するためのトルク(加振力低減トルク)は、図3に示すような回転電機80の実トルクTから抽出される高調波トルク成分の内、周方向加振力の(2NM)次高調波トルク成分(Mは任意の自然数)の逆位相のトルクである。本実施形態では、交流の相数を示すNは3であるから、例えば“M=1”とした場合は、実トルクTから抽出される高調波トルク成分の内、6次高調波トルク成分の逆位相のトルクが加振力低減トルクとなる。図4の実線の波形は、図3に示す実トルクTから抽出された6次高調波トルク成分を表しており、一点鎖線の波形は、6次高調波トルク成分の逆位相の加振力低減トルクを示している。
The torque for reducing the excitation force (excitation force reduction torque) is the harmonic torque component extracted from the actual torque T of the rotating
ここで、加振力低減トルクの大きい側のピーク値を第1トルクT1とし、加振力低減トルクの小さい側のピーク値を第2トルクT2とする。また、加振力低減トルクの平均値を平均トルクTavとする。尚、この平均トルクTavは、加振力低減トルクや回転電機80の実トルクTの直流成分に対応するので、トルク指令T*に基づく電流フィードバック制御が適切に実行されている場合には、トルク指令T*(目標トルク)にほぼ等しい値となる。
Here, the peak value on the larger side of the excitation force reduction torque is defined as a first torque T1, and the peak value on the smaller side of the excitation force reduction torque is defined as a second torque T2. Further, the average value of the excitation force reduction torque is defined as average torque Tav. Note that this average torque Tav corresponds to the excitation force reduction torque and the DC component of the actual torque T of the rotating
図5は、dq軸直交座標系におけるトルクと電流指令I*との関係を示している。図5において符号“30”で示す曲線は、dq軸直交ベクトル座標系において一定のトルクを出力可能なd軸電流とq軸電流との組み合わせ(dq直交ベクトル座標系における電流のベクトル軌跡)を表す等トルクラインである。符号“31”は上述した第1トルクT1の等トルクライン30である第1等トルクラインであり、符号“32”は第2トルクT2の等トルクライン30である第2等トルクラインである。また、符号“33”は上述した回転電機80の目標トルク(トルク指令T*:図2等参照)の等トルクライン30である基準等トルクラインである。
FIG. 5 shows the relationship between torque and current command I * in the dq-axis orthogonal coordinate system. The curve indicated by the symbol “30” in FIG. 5 represents the combination of the d-axis current and the q-axis current that can output a constant torque in the dq-axis orthogonal vector coordinate system (the vector locus of the current in the dq-orthogonal vector coordinate system). This is the equal torque line. The symbol "31" is a first equal torque line that is the
符号“60”は、回転電機80を標準的な条件で制御する際(以下この制御を“基本制御”と称する)のd軸電流とq軸電流との組み合わせ(dq直交ベクトル座標系における電流のベクトル軌跡)を示す基本制御ラインである。一般的に、基本制御ライン60は、dq軸直交ベクトル座標系において任意のトルクを出力するために最適なd軸電流とq軸電流との組み合わせを示すベクトル軌跡である。一例として、基本制御ライン60は、最も高い効率で各トルクを出力可能なd軸電流とq軸電流との組み合わせのベクトル軌跡を示す最大トルクラインや最大効率ラインとすることができる。
The code “60” indicates the combination of the d-axis current and the q-axis current (the combination of the current in the dq orthogonal vector coordinate system) when controlling the rotating
周方向加振力及び径方向加振力を考慮しない場合、つまり、単純にトルク指令T*に応じてd軸電流指令Id*及びq軸電流指令Iq*を設定する場合には、図5に示す基準点P0における電流値が設定される。この基準点P0は、dq軸直交ベクトル座標系において、基本制御ライン60とトルク指令T*(目標トルク)に対応した等トルクライン(この場合は基準等トルクライン33)との交点である。本実施形態においては、周方向加振力及び径方向加振力を低減するため、図4を参照して上述したように、加振力低減トルクを出力可能な補正電流指令Iacを、d軸電流指令Id*及びq軸電流指令Iq*に重畳させる。つまり、直流成分によって構成されるd軸電流指令Id*及びq軸電流指令Iq*(トルク指令T*に応じた電流指令I*)のそれぞれに対して、交流成分(ここでは6次高調波成分)によって構成されるd軸補正電流指令Idac及びq軸補正電流指令Iqacがそれぞれ重畳される。
When the circumferential excitation force and the radial excitation force are not considered, that is, when the d-axis current command Id * and the q-axis current command Iq * are simply set according to the torque command T * , as shown in FIG. The current value at the reference point P0 shown is set. This reference point P0 is the intersection of the
d軸補正電流指令Idac及びq軸補正電流指令Iqacは、平均トルクTav(目標トルク)を経由して第1トルクT1と第2トルクT2との間で振動する加振力低減トルク(図4参照)を出力可能なd軸電流及びq軸電流である。従って、これらのd軸電流及びq軸電流のdq軸直交ベクトル座標系におけるベクトル軌跡は、基準点P0を通って、第1等トルクライン31と第2等トルクライン32とを結ぶ直線(線分)であると好適である。基準点P0を通るこの直線を以下、補正直線Kと称する。また、第1等トルクライン31と補正直線Kとの交点を第1交点P1、第2等トルクライン32と補正直線Kとの交点を第2交点P2と称する。
The d-axis correction current command Idac and the q-axis correction current command Iqac are an excitation force reduction torque that oscillates between the first torque T1 and the second torque T2 via the average torque Tav (target torque) (see FIG. 4). ) are the d-axis current and q-axis current that can be output. Therefore, the vector locus of these d-axis currents and q-axis currents in the dq-axis orthogonal vector coordinate system is a straight line (line segment) that passes through the reference point P0 and connects the first
補正直線Kは、原理的には無限に設定することができる。図5には、3本の補正直線K(K11,K12,K13)を例示している。“K11”で示す補正直線Kは、q軸に沿って電流を変化させてトルクを変化させた形態、“K12”で示す補正直線Kは、d軸に沿って電流を変化させてトルクを変化させた形態、“K13”で示す補正直線Kは、d軸及びq軸に対して傾斜した方向に沿って電流を変化させてトルクを変化させた形態を示している。図6は、これら3つの補正直線K(K11,K12,K13)がベクトル軌跡となるq軸電流(q軸補正電流指令Iqac)を例示しており、図7は、これら3つの補正直線K(K11,K12,K13)がベクトル軌跡となるd軸電流(d軸補正電流指令Idac)を例示している。 In principle, the correction straight line K can be set infinitely. FIG. 5 illustrates three correction straight lines K (K11, K12, K13). The correction straight line K shown as "K11" changes the torque by changing the current along the q-axis, and the correction straight line K shown as "K12" changes the torque by changing the current along the d-axis. The corrected straight line K indicated by "K13" shows a form in which the torque is changed by changing the current along a direction inclined with respect to the d-axis and the q-axis. FIG. 6 shows an example of the q-axis current (q-axis correction current command Iqac) in which these three correction straight lines K (K11, K12, K13) form a vector locus, and FIG. K11, K12, K13) illustrate the d-axis current (d-axis correction current command Idac) whose vector locus is the vector locus.
補正電流指令Iacのベクトル軌跡が“K11”で示す補正直線Kとなる場合、q軸補正電流指令Iqacは図6に2点鎖線で示すように、“qdc”を挟んで“q11a”と“q11b”との間で振動する波形となる。ここで、“qdc”は、トルク指令T*に応じたq軸電流指令Iq*の値(基準点P0におけるq軸電流の値)である。“K11”で示す補正直線Kは、q軸と平行であるから、d軸補正電流指令Idacは一定値であり、その値は、トルク指令T*に応じたd軸電流指令Id*の値(基準点P0におけるd軸電流の値)である“ddc”である。 When the vector locus of the correction current command Iac becomes a correction straight line K shown by "K11", the q-axis correction current command Iqac is divided into "q11a" and "q11b" with "qdc" in between, as shown by the two-dot chain line in FIG. ” It becomes a waveform that oscillates between Here, "qdc" is the value of the q-axis current command Iq * according to the torque command T * (the value of the q-axis current at the reference point P0). Since the correction straight line K indicated by "K11" is parallel to the q-axis, the d-axis correction current command Idac is a constant value, and its value is the value ( The value of the d-axis current at the reference point P0 is "ddc".
補正電流指令Iacのベクトル軌跡が“K12”で示す補正直線Kとなる場合、d軸補正電流指令Idacは図7に1点鎖線で示すように、“ddc”を挟んで“d12a”と“d12b”との間で振動する波形となる。 “K12”で示す補正直線Kは、d軸と平行であるから、q軸補正電流指令Iqacは一定値であり、その値は、基準点P0におけるq軸電流の値である“qdc”である。 When the vector locus of the correction current command Iac becomes a correction straight line K indicated by "K12", the d-axis correction current command Idac is divided into "d12a" and "d12b" with "ddc" in between, as shown by the dashed line in FIG. ” It becomes a waveform that oscillates between Since the correction straight line K indicated by "K12" is parallel to the d-axis, the q-axis correction current command Iqac is a constant value, and the value is "qdc" which is the value of the q-axis current at the reference point P0. .
補正電流指令Iacのベクトル軌跡が“K13”で示す補正直線Kとなる場合、q軸補正電流指令Iqacは図6に実線で示すように、“qdc”を挟んで“q13a”と“q13b”との間で振動する波形となる。“K13”で示す補正直線Kに対応するq軸補正電流指令Iqacの振幅A(波高a)は、“K11”で示す補正直線Kに対応するq軸補正電流指令Iqacの振幅A(波高a)に比べて小さくなっている。また、d軸補正電流指令Idacは図7に実線で示すように、“ddc”を挟んで“d13a”と“d13b”との間で振動する波形となる。“K13”で示す補正直線Kに対応するd軸補正電流指令Idacの振幅B(波高b)は、“K12”で示す補正直線Kに対応するd軸補正電流指令Idacの振幅B(波高b)に比べて小さくなっている。 When the vector locus of the correction current command Iac becomes a correction straight line K indicated by "K13", the q-axis correction current command Iqac is divided into "q13a" and "q13b" with "qdc" in between, as shown by the solid line in FIG. The waveform oscillates between . The amplitude A (wave height a) of the q-axis correction current command Iqac corresponding to the correction straight line K indicated by "K13" is the amplitude A (wave height a) of the q-axis correction current command Iqac corresponding to the correction straight line K indicated by "K11". It is smaller than . Further, the d-axis correction current command Idac has a waveform that oscillates between "d13a" and "d13b" with "ddc" in between, as shown by the solid line in FIG. The amplitude B (wave height b) of the d-axis correction current command Idac corresponding to the correction straight line K indicated by "K13" is the amplitude B (wave height b) of the d-axis correction current command Idac corresponding to the correction straight line K indicated by "K12". It is smaller than .
ここで、q軸補正電流指令Iqac及びd軸補正電流指令Idacは、下記の式(1)及び式(2)で示される。“φ6”は6次高調波の位相を示している。 Here, the q-axis correction current command Iqac and the d-axis correction current command Idac are expressed by the following equations (1) and (2). “φ6” indicates the phase of the sixth harmonic.
Iqac=Acos(6θ+φ6+π) ・・・(1)
Idac=Bcos(6θ+φ6) ・・・(2)
Iqac=Acos(6θ+φ6+π)...(1)
Idac=Bcos(6θ+φ6)...(2)
上述したように、電流指令演算部1において演算されたq軸電流指令Iq*及びd軸電流指令Id*は、それぞれ“Iqdc”及び“Iddc”である。従って、補正電流指令Iacによる補正後電流指令(補正後q軸電流指令Iq**及び補正後d軸電流指令Id**)は、下記の式(3)及び式(4)で示される。
As described above, the q-axis current command Iq * and the d-axis current command Id * calculated in the current
Iq**=Iq*+Iqac=Iqdc+Acos(6θ+φ6+π) ・・・(3)
Id**=Id*+Idac=Iddc+Bcos(6θ+φ6) ・・・(4)
Iq ** = Iq * + Iqac = Iqdc + Acos (6θ + φ6 + π) ... (3)
Id ** = Id * + Idac = Iddc + Bcos (6θ + φ6) ... (4)
上述したように、複数設定可能な補正直線Kによって、d軸補正電流指令Idac及びq軸補正電流指令Iqacの波形は異なるものとなる。そして、周方向加振力と径方向加振力とは、d軸電流とq軸電流とで、影響する電流の度合いが異なる。このため、d軸補正電流指令Idacとq軸補正電流指令Iqacとの組み合わせによっては、周方向加振力及び径方向加振力の一方を低減することができても他方が増加したり、他方の低減が不十分となったりする可能性がある。従って、周方向加振力及び径方向加振力の双方を低減できるようなd軸補正電流指令Idacとq軸補正電流指令Iqacとの組み合わせが適切に設定されることが好ましい。 As described above, the waveforms of the d-axis correction current command Idac and the q-axis correction current command Iqac become different depending on the correction straight line K, which can be set in plural numbers. The degree of influence of the circumferential excitation force and the radial excitation force differs between the d-axis current and the q-axis current. Therefore, depending on the combination of the d-axis correction current command Idac and the q-axis correction current command Iqac, even if one of the circumferential excitation force and the radial excitation force can be reduced, the other may increase, or the other There is a possibility that the reduction may not be sufficient. Therefore, it is preferable to appropriately set a combination of the d-axis correction current command Idac and the q-axis correction current command Iqac that can reduce both the circumferential excitation force and the radial excitation force.
本実施形態では、回転電機80の実トルクTを実験、或いはシミュレーションによって取得して、低減対象となる高調波トルク成分を抽出し、さらに実験やシミュレーションによって加振力低減トルクを出力するために適切なd軸補正電流指令Idacとq軸補正電流指令Iqacとの組み合わせが規定される。この組み合わせは、例えば、補正電流指令マップ6に格納され、補正電流指令演算部7は、補正電流指令マップ6を参照し、トルク指令T*や回転電機80の回転速度(角速度ω)磁極位置(電気角θ)等に基づいてd軸補正電流指令Idacとq軸補正電流指令Iqacを演算する。
In this embodiment, the actual torque T of the rotating
以下、図8及び図9も参照して、加振力低減トルクを出力するために適切なd軸補正電流指令Idacとq軸補正電流指令Iqacとの組み合わせを決定する原理について説明する。図8は、dq軸直交座標系において設定可能な複数の補正直線Kの例を示しており、図9は、複数の補正直線Kの中から、d軸補正電流指令Idac及びq軸補正電流指令Iqacのベクトル軌跡となる対象補正直線KTを決定する方法を示している。 The principle of determining an appropriate combination of the d-axis correction current command Idac and the q-axis correction current command Iqac to output the excitation force reduction torque will be described below with reference to FIGS. 8 and 9 as well. FIG. 8 shows an example of a plurality of correction straight lines K that can be set in the dq-axis orthogonal coordinate system, and FIG. 9 shows an example of the d-axis correction current command Idac and the q-axis correction current command A method for determining a target correction straight line KT serving as a vector locus of Iqac is shown.
図8には、基準点P0を通る5本の補正直線K(K2,K3,K4,K5,K6)を例示している。“K2”で示す補正直線Kは、基本制御ライン60に沿って電流を変化させてトルクを変化させた形態(例えば最も効率が良いようにトルクを変化させた形態)である。“K3”で示す補正直線Kは、図5における“K11”と同様に、q軸に沿って電流を変化させてトルクを変化させた形態、“K6”で示す補正直線Kは、図5における“K12”と同様に、d軸に沿って電流を変化させてトルクを変化させた形態である。“K4”及び“K5”で示す補正直線Kは、図5における“K13”と同様に、d軸及びq軸に対して傾斜した方向に沿って電流を変化させてトルクを変化させた形態を示している。尚、基本制御ライン60に沿ってトルクが変化する補正直線K(K2)も、d軸及びq軸に対して傾斜した方向に沿って電流を変化させてトルクを変化させた形態である。
FIG. 8 illustrates five correction straight lines K (K2, K3, K4, K5, K6) passing through the reference point P0. The correction straight line K indicated by "K2" is a form in which the torque is changed by changing the current along the basic control line 60 (for example, a form in which the torque is changed to be most efficient). Similar to "K11" in FIG. 5, the correction straight line K shown as "K3" has a form in which the torque is changed by changing the current along the q-axis, and the correction straight line K shown as "K6" has a form in which the torque is changed by changing the current along the q axis. Similar to "K12", this is a form in which the current is changed along the d-axis to change the torque. The correction straight lines K indicated by "K4" and "K5", similar to "K13" in FIG. It shows. Note that the correction straight line K (K2) in which the torque changes along the
図9には、上述した5本の補正直線K(K2,K3,K4,K5,K6)に応じた補正電流指令Iacを電流指令I*に重畳して回転電機80を制御した場合における径方向加振力Frとそれぞれの補正直線Kとの関係、及び、周方向加振力Fcとそれぞれの補正直線Kとの関係を示している。それぞれの補正直線K(K2,K3,K4,K5,K6)は、線分の傾きによって特定することができるが、図8及び図9では、補正直線Kの傾きと等価の要素として、q軸を基準として反時計回りでの補正直線Kとの角度(q軸との偏位角α)によってそれぞれの補正直線K(K2,K3,K4,K5,K6)を特定している。
FIG. 9 shows the radial direction when the rotating
図8に示すように、補正直線“K3”の偏位角αは“α3=0”、補正直線“K2”の偏位角αは“α2”、補正直線“K4”の偏位角αは“α4”、補正直線“K5”の偏位角αは“α5”、補正直線“K6”の偏位角は“α6=π/2”である。図9では、それぞれの補正直線K(K2,K3,K4,K5,K6)における加振力を偏位角αに対応させてプロットし、偏位角αが“0~π/2”の間で変化した場合における加振力の変化を推定できるようにしている。また、図9には、補正電流指令Iacを重畳することなく、基準点P0における直流成分の電流指令I*により回転電機80を制御した場合の径方向加振力Fr及び周方向加振力Fcを横軸に平行する線によって示し、それぞれの補正直線K(K2,K3,K4,K5,K6)における加振力の低減量(径方向低減量Yr、周方向低減量Yc)を比較できるようにしている。
As shown in FIG. 8, the deviation angle α of the correction straight line “K3” is “α3=0”, the deviation angle α of the correction straight line “K2” is “α2”, and the deviation angle α of the correction straight line “K4” is "α4", the deviation angle α of the correction straight line "K5" is "α5", and the deviation angle of the correction straight line "K6" is "α6=π/2". In Figure 9, the excitation force on each correction straight line K (K2, K3, K4, K5, K6) is plotted in correspondence with the deviation angle α, and the deviation angle α is between “0 and π/2”. It is possible to estimate the change in the excitation force when the excitation force changes. FIG. 9 also shows the radial excitation force Fr and the circumferential excitation force Fc when the rotating
尚、偏位角αは、図6及び図7、及び式(1)~式(4)を参照して上述した補正電流指令Iacの振幅(A,B)又は波高(a,b)を用いて、下記式(5)、又は式(6)にて表すことができる。偏位角αは、振幅(A,B)又は波高(a,b)の比率に応じた値となるから、補正直線Kの傾きと等価な指標ということができる。 The deviation angle α is calculated using the amplitude (A, B) or wave height (a, b) of the correction current command Iac described above with reference to FIGS. 6 and 7 and equations (1) to (4). can be expressed by the following formula (5) or formula (6). Since the deviation angle α has a value according to the ratio of the amplitude (A, B) or the wave height (a, b), it can be said to be an index equivalent to the slope of the correction straight line K.
α = arctan(B/A) ・・・(5)
α = arctan(b/a) ・・・(6)
α = arctan(B/A)...(5)
α = arctan(b/a)...(6)
図9に示すように、径方向加振力Frは、“K5”で示される補正直線Kに対応する補正電流指令Iacの場合に最も小さくなっている。この場合、補正電流指令Iacを重畳することなく回転電機80を制御した場合に比べて、径方向加振力Frは、径方向低減量Yrだけ低減されている。また、周方向加振力Fcは、“K5”及び“K6”で示される補正直線Kに対応する補正電流指令Iacの場合に最も小さくなっている。この場合、補正電流指令Iacを重畳することなく回転電機80を制御した場合に比べて、周方向加振力Fcは、周方向低減量Ycだけ低減されている。ここで、径方向加振力Fr及び周方向加振力Fcが共に低減されているのは、“K5”で示される補正直線Kに対応する補正電流指令Iacの場合である。従って、“K5”で示される補正直線Kが対象補正直線KTに設定され、当該対象補正直線KTがベクトル軌跡となるd軸電流及びq軸電流が、d軸補正電流指令Idac及びq軸補正電流指令Iqacに設定される。
As shown in FIG. 9, the radial excitation force Fr is the smallest when the correction current command Iac corresponds to the correction straight line K indicated by "K5". In this case, compared to the case where the rotating
尚、同程度に径方向加振力Fr及び周方向加振力Fcが共に低減される補正直線Kが存在する場合には、何れの補正直線Kを対象補正直線KTとしてもよい。また、このような場合には、最も基本制御ライン60に沿った補正直線Kに近い傾き(偏位角α)の補正直線Kを対象補正直線KTとしてもよい。
Note that if there is a correction straight line K in which both the radial excitation force Fr and the circumferential excitation force Fc are reduced to the same extent, any correction straight line K may be used as the target correction straight line KT. Further, in such a case, the correction straight line K having the slope (deviation angle α) closest to the correction straight line K along the
また、径方向加振力Frが最も小さくなる補正直線Kの傾きと周方向加振力Fcが最も小さくなる補正直線Kの傾きとが異なる場合には、径方向加振力Frと周方向加振力Fcとを加算した値が最も小さくなる傾き(偏位角α)の補正直線Kを対象補正直線KTとしてもよい。或いは、径方向加振力Frと周方向加振力Fcとの低減効果に差がある場合等には、例えば、(γ×Fr+δ×Fc)が最も小さくなる傾き(偏位角α)の補正直線Kを対象補正直線KTとしてもよい。ここで、γ及びδは任意の係数である。例えば、径方向加振力Frよりも周方向加振力Fcを低減する方が好ましい場合には、δ>γとなるように係数を設定するとよい。逆に、周方向加振力Fcよりも径方向加振力Frを低減する方が好ましい場合には、γ>δとなるように係数を設定するとよい。 In addition, if the slope of the correction straight line K where the radial excitation force Fr is the smallest and the slope of the correction straight line K where the circumferential excitation force Fc is the smallest are different, the radial excitation force Fr and the circumferential excitation force The correction straight line K having the inclination (deviation angle α) that gives the smallest sum of the vibration force Fc may be used as the target correction straight line KT. Alternatively, if there is a difference in the reduction effect between the radial excitation force Fr and the circumferential excitation force Fc, for example, the slope (deviation angle α) at which (γ×Fr+δ×Fc) is the smallest is determined. The correction straight line K may be used as the target correction straight line KT. Here, γ and δ are arbitrary coefficients. For example, if it is preferable to reduce the circumferential excitation force Fc rather than the radial excitation force Fr, the coefficient may be set so that δ>γ. Conversely, if it is preferable to reduce the radial excitation force Fr rather than the circumferential excitation force Fc, the coefficient may be set so that γ>δ.
また、図9を参照すると、補正直線Kに沿って振動する補正電流指令Iacを電流指令I*に重畳すると、偏位角αに関わらず、補正電流指令Iacを重畳しない場合に比べて、周方向加振力Fcが低減されていることがわかる。一方、径方向加振力Frは、偏位角αによっては、電流指令I*に補正電流指令Iacを重畳しない場合に比べて、径方向加振力Frが増加する場合がある。つまり、加振力低減トルクが周方向加振力Fcの高調波トルク成分の逆位相であることから、周方向加振力Fcには偏位角αに関わらず、低減効果が現れ易い。従って、径方向加振力Frが最も小さくなる補正直線Kの傾きと周方向加振力Fcが最も小さくなる補正直線Kの傾きとが異なる場合には、径方向加振力Frの低減効果を優先して、径方向加振力Frが最も小さくなる補正直線Kを対象補正直線KTとしてもよい。 Also, referring to FIG. 9, when the corrected current command Iac that oscillates along the corrected straight line K is superimposed on the current command I * , the circumferential It can be seen that the directional excitation force Fc is reduced. On the other hand, depending on the deviation angle α, the radial excitation force Fr may increase compared to the case where the correction current command Iac is not superimposed on the current command I * . That is, since the excitation force reduction torque is in the opposite phase of the harmonic torque component of the circumferential excitation force Fc, a reduction effect tends to appear on the circumferential excitation force Fc regardless of the deviation angle α. Therefore, if the slope of the correction straight line K where the radial excitation force Fr is the smallest is different from the slope of the correction straight line K where the circumferential excitation force Fc is the smallest, the effect of reducing the radial excitation force Fr can be reduced. Priority may be given to the correction straight line K where the radial excitation force Fr is the smallest as the target correction straight line KT.
また、上述したように、径方向加振力Frは、偏位角αによっては、電流指令I*に補正電流指令Iacを重畳しない場合に比べて、径方向加振力Frが増加する場合がある。この点に鑑みて、径方向加振力Frが最も小さくなる補正直線Kの傾きと周方向加振力Fcが最も小さくなる補正直線Kの傾きとが異なる場合には、周方向加振力Fcが最も小さく、且つ、径方向加振力Frが悪化しない(電流指令I*に補正電流指令Iacを重畳しない場合に比べて、径方向加振力Frが増加しない)補正直線Kを対象補正直線KTとしてもよい。 Furthermore, as described above, depending on the deviation angle α, the radial excitation force Fr may increase compared to the case where the correction current command Iac is not superimposed on the current command I * . be. In view of this point, if the slope of the correction straight line K where the radial excitation force Fr is the smallest is different from the slope of the correction straight line K where the circumferential excitation force Fc is the smallest, the circumferential excitation force Fc is the smallest, and the radial excitation force Fr does not deteriorate (the radial excitation force Fr does not increase compared to the case where the correction current command Iac is not superimposed on the current command I * ).The correction straight line K is the target correction straight line. It may also be KT.
図8及び図9を参照して上述した形態では、対象補正直線KTに設定される補正直線“K5”は、基本制御ライン60に沿った補正直線Kではない。このように、径方向加振力Fr及び周方向加振力Fcが共に低減される補正直線Kは、基本制御ライン60に沿ったものとは限らない。また、例えば図9に示すように径方向加振力Frは、補正電流指令Iacの重畳によって却って増加する場合もある(“K2”、“K3”、“K6”で示す補正直線Kの場合等)。また、例示は省略するが、径方向加振力Fr及び周方向加振力Fcが共に低減される補正直線Kを特定する偏位角αは、回転電機80の動作状態に応じて異なる。従って、対象補正直線KTは、回転電機80の動作状態に応じて適切に設定されることが好ましい。例えば、回転電機80の回転速度(角速度ω)及び目標トルク(トルク指令T*)の組み合わせである動作点に応じて異なる対象補正直線KTが設定されると好適である。
In the embodiment described above with reference to FIGS. 8 and 9, the correction straight line "K5" set as the target correction straight line KT is not the correction straight line K along the
本実施形態では、上述したように、回転電機80の実際のトルクを実験、或いはシミュレーションによって取得して、補正電流指令マップ6が構成されている。補正電流指令演算部7は、補正電流指令マップ6を参照し、複数本設定可能な補正直線Kの内、第1交点P1と第2交点P2との間でd軸電流とq軸電流とを加振力低減トルクの周波数(1/φ6)で振動させた場合に径方向加振力Fr及び周方向加振力Fcの双方が補正前に比べて低減される傾き(偏位角α)を有する補正直線Kを対象補正直線KTとして補正電流指令Iacを決定する。即ち、補正電流指令演算部7は、対象補正直線KTについての第1交点P1と第2交点P2とをピークとして加振力低減トルクの周波数(1/φ6)で振動するd軸電流(Idac)及びq軸電流(Iqac)を補正電流指令Iacとする。
In this embodiment, as described above, the corrected
ところで、上記においては、6次高調波トルク成分において、径方向加振力Fr及び周方向加振力Fcの影響が大きいことから、6次高調波トルク成分の逆位相のトルクである加振力低減トルクに基づいて補正電流指令Iacを設定する形態を例示した。しかし、補正電流指令演算部7は、(2NM)次高調波トルク成分のMの値が異なる複数の高調波トルク成分のそれぞれについて、補正電流指令Iacを演算してもよい。6次高調波トルク成分は、“M=1”の場合であるが、例えば、さらに、“M=2,3,4”の高調波トルク成分(12次、18次、24次)も利用して補正電流指令Iacを演算してもよい。
By the way, in the above, since the influence of the radial excitation force Fr and the circumferential excitation force Fc is large on the 6th harmonic torque component, the excitation force is a torque with the opposite phase of the 6th harmonic torque component. An example is given in which the correction current command Iac is set based on the reduced torque. However, the correction current
上記においては、6次高調波トルク成分における補正直線K及び対象補正直線KTについて、図8及び図9を参照して説明した。例えば、12次高調波トルク成分についても同様に最適な対象補正直線TKに基づいて補正電流指令Iacを演算することができる。以下、12次高調波トルク成分における補正直線K及び対象補正直線KTについて、図10及び図11を参照して説明する。図10は、図8に対応し、dq軸直交座標系において設定可能な複数の補正直線Kの例を示している。また、図11は、図9に対応し、対象補正直線KTを決定する方法を示している。 In the above, the correction straight line K and the target correction straight line KT for the sixth harmonic torque component have been explained with reference to FIGS. 8 and 9. For example, the correction current command Iac can be similarly calculated for the 12th harmonic torque component based on the optimum target correction straight line TK. Hereinafter, the correction straight line K and the target correction straight line KT for the 12th harmonic torque component will be explained with reference to FIGS. 10 and 11. FIG. 10 corresponds to FIG. 8 and shows an example of a plurality of correction straight lines K that can be set in the dq-axis orthogonal coordinate system. Further, FIG. 11 corresponds to FIG. 9 and shows a method for determining the target correction straight line KT.
図10には、図8と同様に、基準点P0を通る補正直線K(ここでは7本:K2,K3,K4,K5,K6,K7,K8)を例示している。図9には、これら7本の補正直線K(K2,K3,K4,K5,K6,K7,K8)に応じた補正電流指令Iacを電流指令I*に重畳して回転電機80を制御した場合における径方向加振力Frとそれぞれの補正直線Kとの関係、及び、周方向加振力Fcとそれぞれの補正直線Kとの関係を示している。図8及び図9と同様に図10及び図11においても、補正直線Kの傾きと等価の要素として、q軸を基準として反時計回りでの補正直線Kとの角度(q軸との偏位角α)によってそれぞれの補正直線K(K2,K3,K4,K5,K6,K7,K8)を特定している。
Similarly to FIG. 8, FIG. 10 illustrates correction straight lines K (here, seven lines: K2, K3, K4, K5, K6, K7, K8) passing through the reference point P0. FIG. 9 shows a case where a rotating
図9と同様に図11には、それぞれの補正直線K(K2,K3,K4,K5,K6,K7,K8)における加振力が偏位角αに対応してプロットされ、プロットされた点を結んで特性曲線が描かれている。特性曲線は、偏位角αが“0~π/2”の間で変化した場合における加振力の変化を示している。図11において横軸に平行な破線は、補正電流指令Iacを重畳することなく、基準点P0における直流成分の電流指令I*により回転電機80を制御した場合の径方向加振力Fr及び周方向加振力Fcを示している。この破線に基づき、それぞれの補正直線Kにおける加振力の低減量(径方向低減量Yr、周方向低減量Yc)が比較される。
Similar to FIG. 9, in FIG. 11, the excitation force on each correction straight line K (K2, K3, K4, K5, K6, K7, K8) is plotted corresponding to the deviation angle α, and the plotted points A characteristic curve is drawn by connecting them. The characteristic curve shows the change in the excitation force when the deflection angle α changes between “0 and π/2”. In FIG. 11, the broken line parallel to the horizontal axis indicates the radial excitation force Fr and the circumferential direction when the rotating
図11に示すように、径方向加振力Frは、“K7”で示される補正直線Kに対応する補正電流指令Iacの場合に最も小さくなっている。この場合、補正電流指令Iacを重畳することなく回転電機80を制御した場合に比べて、径方向加振力Frは、径方向低減量Yrだけ低減されている。また、周方向加振力Fcは、“K3”或いは“K6”で示される補正直線Kに対応する補正電流指令Iacの場合に最も小さくなっている。この場合、補正電流指令Iacを重畳することなく回転電機80を制御した場合に比べて、周方向加振力Fcは、周方向低減量Ycだけ低減されている。
As shown in FIG. 11, the radial excitation force Fr is the smallest when the correction current command Iac corresponds to the correction straight line K indicated by "K7". In this case, compared to the case where the rotating
このように、径方向加振力Frが最も小さくなる補正直線Kの傾きと周方向加振力Fcが最も小さくなる補正直線Kの傾きとが異なる場合には、上述したように、1つの態様として、径方向加振力Frの低減効果を優先して、径方向加振力Frが最も小さくなる補正直線Kが対象補正直線KTとして設定される。この場合は、“K7”である。また、上述したように別の態様として、周方向加振力Fcが最も小さく、且つ、径方向加振力Frが悪化しない(電流指令I*に補正電流指令Iacを重畳しない場合に比べて、径方向加振力Frが増加しない)補正直線Kが対象補正直線KTとして設定される。この場合、径方向加振力Frが増加する“K3,K4,K5,K6,K8”の補正直線Kは除外され、“K2,K7”から対象補正直線KTが設定される。補正直線“K2”は、7本の補正直線Kの中で最も周方向加振力Fcが小さくなる補正直線Kであり、補正直線“K7”よりも周方向加振力Fcが小さい補正直線Kである。但し、補正直線“K2”では、径方向加振力Frはほとんど減少していない。このため、このケースでは補正直線“K7”が対象補正直線KTとして選択されている。 In this way, when the slope of the correction straight line K where the radial excitation force Fr is the smallest and the slope of the correction straight line K where the circumferential excitation force Fc is the smallest are different, as described above, one aspect is possible. As such, the correction straight line K where the radial excitation force Fr is the smallest is set as the target correction straight line KT, giving priority to the effect of reducing the radial excitation force Fr. In this case, it is "K7". In addition, as mentioned above, as another aspect, the circumferential excitation force Fc is the smallest, and the radial excitation force Fr does not deteriorate (compared to the case where the correction current command Iac is not superimposed on the current command I * . A correction straight line K in which the radial excitation force Fr does not increase is set as the target correction straight line KT. In this case, the correction straight line K of "K3, K4, K5, K6, K8" where the radial excitation force Fr increases is excluded, and the target correction straight line KT is set from "K2, K7". The correction straight line "K2" is the correction straight line K where the circumferential excitation force Fc is the smallest among the seven correction straight lines K, and is the correction straight line K where the circumferential excitation force Fc is smaller than the correction straight line "K7". It is. However, in the correction straight line "K2", the radial excitation force Fr hardly decreases. Therefore, in this case, the correction straight line "K7" is selected as the target correction straight line KT.
このように、補正電流指令演算部7は、(2NM)次高調波トルク成分のMの値が異なる複数の高調波トルク成分のそれぞれについて、補正電流指令Iacを演算してもよい。ここでは、“M=1” (6次)の場合、及び“M=2” (12次)の場合を例示したが、“M=3,4” (18次、24次)等の高調波トルク成分も利用して補正電流指令Iacを演算してもよい。即ち、補正電流指令演算部7は、(2NM)次高調波トルク成分のMの値が異なる複数の高調波トルク成分のそれぞれについての対象補正直線KTに基づいて、それぞれの(2NM)次高調波トルク成分の補正電流指令Iacを演算すると好適である。即ち、“M”の値に応じて異なる対象補正直線KTを求め、それぞれの対象補正直線KTに基づいて補正電流指令Iacを演算するとよい。
In this way, the correction current
図12は、図3に示す回転電機80の実トルクTから、6次、12次、18次、24次高調波トルク成分を抽出した波形を示している(6次、12次、18次、24次の合成成分)。また、図13は、6次、12次、18次、24次高調波トルク成分の合成成分の逆位相の加振力低減トルクを示している。図14は、径方向加振力Frの6次高調波成分について、補正前(基準点P0)の大きさと、6次高調波成分(6f)のみを用いた場合の大きさと、6次、12次、18次、24次高調波成分(6f+12f+18f+24f)を用いた場合の大きさとを比較した図であり、図15は、周方向加振力Fcの6次高調波成分について、補正前(基準点P0)の大きさと、6次高調波成分(6f)のみを用いた場合の大きさと、6次、12次、18次、24次高調波成分(6f+12f+18f+24f)を用いた場合の大きさとを比較した図である。
FIG. 12 shows waveforms of 6th, 12th, 18th, and 24th harmonic torque components extracted from the actual torque T of the rotating
図14に示すように、径方向加振力Frは、6次高調波成分(6f)のみを用いた場合の第1径方向低減量Yr1に対して、6次、12次、18次、24次高調波成分(6f+12f+18f+24f)を用いた場合の第2径方向低減量Yr2の方が大きい。また、図15に示すように、周方向加振力Fcも、6次高調波成分(6f)のみを用いた場合の第1周方向低減量Yc1に対して、6次、12次、18次、24次高調波成分(6f+12f+18f+24f)を用いた場合の第2周方向低減量Yc2の方が大きい。つまり、複数の高調波トルク成分に対応した補正電流指令Iacを用いることによって、より加振力を低減させることができる。 As shown in FIG. 14, the radial excitation force Fr is 6th, 12th, 18th, 24th, The second radial reduction amount Yr2 when using the harmonic component (6f+12f+18f+24f) is larger. In addition, as shown in FIG. 15, the circumferential excitation force Fc is also of the 6th, 12th, and 18th order with respect to the first circumferential reduction amount Yc1 when only the 6th harmonic component (6f) is used. , the second circumferential direction reduction amount Yc2 when using the 24th harmonic component (6f+12f+18f+24f) is larger. That is, by using the correction current command Iac corresponding to a plurality of harmonic torque components, the excitation force can be further reduced.
尚、上述した式(1)及び式(2)に対応するq軸補正電流指令Iqac及びd軸補正電流指令Idacは、下記式(7)及び式(8)で示される。尚、振幅A、振幅B、位相φについては、6次高調波成分はA6、B6、φ6で示し、12次高調波成分はA12、B12、φ12で示し、18次高調波成分はA18、B18、φ18で示し、24次高調波成分はA24、B24、φ24で示している。補正後電流指令(Id**,Iq**)については、式(3)、式(4)、式(7)、式(8)から容易に理解可能であるから記載を省略する。 Note that the q-axis correction current command Iqac and the d-axis correction current command Idac corresponding to the above-mentioned equations (1) and (2) are expressed by the following equations (7) and (8). Regarding amplitude A, amplitude B, and phase φ, the 6th harmonic component is indicated by A6, B6, and φ6, the 12th harmonic component is indicated by A12, B12, and φ12, and the 18th harmonic component is indicated by A18, B18. , φ18, and the 24th harmonic components are shown as A24, B24, and φ24. Since the corrected current commands (Id ** , Iq ** ) can be easily understood from equations (3), (4), (7), and (8), their description will be omitted.
Iqac=A6cos(6θ+φ6+π)+
A12cos(12θ+φ12+π)+
A18cos(18θ+φ18+π)+
A24cos(24θ+φ24+π) ・・・(7)
Idac=A6cos(6θ+φ6)+
A12cos(12θ+φ12)+
A18cos(18θ+φ18)+
A24cos(24θ+φ24) ・・・(8)
Iqac=A6cos(6θ+φ6+π)+
A12cos(12θ+φ12+π)+
A18cos(18θ+φ18+π)+
A24cos(24θ+φ24+π)...(7)
Idac=A6cos(6θ+φ6)+
A12cos(12θ+φ12)+
A18cos(18θ+φ18)+
A24cos(24θ+φ24)...(8)
〔実施形態の概要〕
以下、上記において説明した回転電機制御システム(10)の概要について簡単に説明する。
[Overview of embodiment]
The outline of the rotating electric machine control system (10) described above will be briefly described below.
1つの態様として、N相交流(Nは任意の自然数)で駆動される永久磁石型の回転電機(80)を、永久磁石(84)による界磁磁束の方向に沿ったd軸と前記d軸に直交するq軸との直交ベクトル座標系において電流フィードバック制御する回転電機制御システム(10)であって、
前記回転電機(80)に流す電流の指令値である電流指令(I*)としてのd軸電流指令(Id*)及びq軸電流指令(Iq*)を、前記回転電機(80)の目標トルク(T*)に基づいて演算する電流指令演算部(1)と、
前記回転電機(80)の径方向(R)の変動である径方向加振力(Fr)及び前記回転電機(80)の周方向(C)のトルク変動である周方向加振力(Fc)を低減するために前記電流指令(I*)に重畳される補正電流指令(Iac)として、前記d軸電流指令(Id*)に重畳させるd軸補正電流指令(Idac)及び前記q軸電流指令(Iq*)に重畳させるq軸補正電流指令(Iqac)を演算する補正電流指令演算部(7)と、を備え、
前記回転電機(80)の実トルク(T)から抽出される高調波トルク成分の内、前記周方向加振力(Fc)の(2NM)次高調波トルク成分(Mは任意の自然数)の逆位相のトルクを加振力低減トルクとし、
前記加振力低減トルクの大きい側のピーク値を第1トルク(T1)とし、
前記加振力低減トルクの小さい側のピーク値を第2トルク(T2)とし、
前記直交ベクトル座標系において任意のトルクを出力するための基本的なd軸電流とq軸電流との組み合わせを表す曲線を規定の基本制御ライン(60)とし、
前記直交ベクトル座標系において一定のトルクを出力可能な前記d軸電流と前記q軸電流との組み合わせを表す曲線を等トルクライン(30)とし、
前記直交ベクトル座標系において前記基本制御ライン(60)と前記目標トルク(T*)の前記等トルクライン(30(33))との交点を基準点(P0)とし、
前記直交ベクトル座標系において、前記基準点(P0)を通る直線を補正直線(K)とし、
前記第1トルク(T1)の前記等トルクライン(30)である第1等トルクライン(31)と前記補正直線(K)との交点を第1交点(P1)、前記第2トルク(T2)の前記等トルクラインで(30)ある第2等トルクライン(32)と前記補正直線(K)との交点を第2交点(P2)として、
前記補正電流指令演算部(7)は、複数本設定可能な前記補正直線(K)の内、前記第1交点(P1)と前記第2交点(P2)との間で前記d軸電流と前記q軸電流とを前記加振力低減トルクの周波数で振動させた場合に前記径方向加振力(Fr)及び前記周方向加振力(Fc)の双方が補正前に比べて低減される傾きを有する前記補正直線(K)を対象補正直線(KT)とし、前記対象補正直線(KT)についての前記第1交点(P1)と前記第2交点(P2)とをピークとして前記加振力低減トルクの周波数で振動する前記d軸電流及び前記q軸電流を前記補正電流指令(Iac)とする。
In one embodiment, a permanent magnet type rotating electrical machine (80) driven by N-phase alternating current (N is an arbitrary natural number) is connected to a d-axis along the direction of field magnetic flux by a permanent magnet (84) and the d-axis. A rotating electrical machine control system (10) that performs current feedback control in a vector coordinate system orthogonal to a q-axis that is perpendicular to
The d-axis current command (Id * ) and the q-axis current command (Iq * ) as the current command (I * ), which is the command value of the current flowing through the rotating electrical machine (80), are used as the target torque of the rotating electrical machine (80). (T * ); a current command calculation unit (1) that calculates based on (T*);
A radial excitation force (Fr) that is a variation in the radial direction (R) of the rotating electrical machine (80) and a circumferential excitation force (Fc) that is a torque variation in the circumferential direction (C) of the rotating electrical machine (80). The d-axis correction current command (Idac) and the q-axis current command are superimposed on the d-axis current command (Id * ) as a correction current command (Iac) superimposed on the current command (I * ) to reduce a correction current command calculation unit (7) that calculates a q-axis correction current command (Iqac) to be superimposed on (Iq * );
Among the harmonic torque components extracted from the actual torque (T) of the rotating electric machine (80), the inverse of the (2NM)-order harmonic torque component (M is any natural number) of the circumferential excitation force (Fc). Let the phase torque be the excitation force reduction torque,
Let the peak value of the larger side of the excitation force reduction torque be a first torque (T1),
The smaller peak value of the excitation force reduction torque is defined as a second torque (T2),
A curve representing a combination of a basic d-axis current and a q-axis current for outputting an arbitrary torque in the orthogonal vector coordinate system is a prescribed basic control line (60),
A curve representing a combination of the d-axis current and the q-axis current that can output a constant torque in the orthogonal vector coordinate system is an equal torque line (30),
In the orthogonal vector coordinate system, the intersection of the basic control line (60) and the equal torque line (30 (33)) of the target torque (T * ) is set as a reference point (P0),
In the orthogonal vector coordinate system, a straight line passing through the reference point (P0) is a correction straight line (K),
The intersection of the first equal torque line (31), which is the equal torque line (30) of the first torque (T1), and the correction straight line (K) is the first intersection (P1), and the second torque (T2) The intersection of the second equal torque line (32) which is (30) in the equal torque line and the correction straight line (K) is set as a second intersection (P2),
The correction current command calculation unit (7) calculates the d-axis current and the a slope at which both the radial excitation force (Fr) and the circumferential excitation force (Fc) are reduced compared to before correction when the q-axis current is vibrated at the frequency of the excitation force reduction torque; The correction straight line (K) having the target correction straight line (KT) is set as a target correction straight line (KT), and the excitation force is reduced with the first intersection point (P1) and the second intersection point (P2) of the target correction straight line (KT) as peaks. The d-axis current and the q-axis current that oscillate at the frequency of torque are the correction current command (Iac).
直交ベクトル座標系において、基準点(P0)を通る補正直線(K)は複数本存在する。従って、第1交点(P1)と第2交点(P2)とをピークとして加振力低減トルクの周波数で振動するd軸電流及びq軸電流も複数存在する。従って、補正電流指令(Iac)として電流指令(I*)に重畳されるd軸電流及びq軸電流によっては、径方向加振力(Fr)及び周方向加振力(Fc)の何れか一方が低減されても、他方が増加する可能性もある。本構成によれば、複数本存在する補正直線(K)の内、径方向加振力(Fr)及び周方向加振力(Fc)の双方が補正前に比べて低減される補正直線(K)が対象補正直線(KT)に設定される。そして、当該対象補正直線(KT)についての第1交点(P1)と第2交点(P2)とをピークとして加振力低減トルクの周波数で振動するd軸電流及びq軸電流が補正電流指令(Iac)となる。従って、この補正電流指令(Iac)が電流指令(I*)に重畳されると、径方向加振力(Fr)及び周方向加振力(Fc)の双方を低減させることができる。このように、本構成によれば、周方向加振力(Fc)及び径方向加振力(Fr)の双方を適切に低減することができる。 In the orthogonal vector coordinate system, there are multiple correction straight lines (K) passing through the reference point (P0). Therefore, there are also a plurality of d-axis currents and q-axis currents that oscillate at the frequency of the excitation force reduction torque with peaks at the first intersection point (P1) and the second intersection point (P2). Therefore, depending on the d-axis current and q-axis current superimposed on the current command (I * ) as the correction current command (Iac), either the radial excitation force (Fr) or the circumferential excitation force (Fc) Even if one is reduced, the other may increase. According to this configuration, among the plurality of correction straight lines (K), the correction straight line (K) in which both the radial excitation force (Fr) and the circumferential excitation force (Fc) are reduced compared to before correction ) is set as the target correction straight line (KT). Then, the d-axis current and q-axis current, which oscillate at the frequency of the excitation force reduction torque with peaks at the first intersection (P1) and second intersection (P2) of the target correction straight line (KT), are adjusted to the correction current command ( Iac). Therefore, when this correction current command (Iac) is superimposed on the current command (I * ), both the radial excitation force (Fr) and the circumferential excitation force (Fc) can be reduced. Thus, according to this configuration, both the circumferential excitation force (Fc) and the radial excitation force (Fr) can be appropriately reduced.
ここで、前記補正電流指令演算部(7)は、前記(2NM)次高調波トルク成分のMの値が異なる複数の前記高調波トルク成分のそれぞれについて、前記補正電流指令(Iac)を演算すると好適である。 Here, the correction current command calculation unit (7) calculates the correction current command (Iac) for each of the plurality of harmonic torque components having different values of M of the (2NM)-order harmonic torque components. suitable.
トルク変動は、特定の高調波トルク成分において特に大きくなることが知られている。従って、補正電流指令(Iac)は、少なくとも最も影響の大きい次数の高調波トルク成分を対象とした加振力低減トルクを出力できるように演算されることが好ましい。しかし、トルク変動は、複数の高調波トルク成分が合成されたものである。本構成によれば、(2NM)次高調波トルク成分のMの値が異なる複数の高調波トルク成分のそれぞれについて、補正電流指令(Iac)が演算されるので、さらにトルク変動を低減させることができる。 It is known that torque fluctuations become particularly large in specific harmonic torque components. Therefore, it is preferable that the correction current command (Iac) is calculated so as to be able to output an excitation force reduction torque that targets at least the harmonic torque component of the order that has the greatest influence. However, the torque fluctuation is a combination of multiple harmonic torque components. According to this configuration, since the correction current command (Iac) is calculated for each of a plurality of harmonic torque components having different values of M in the (2NM)-order harmonic torque component, it is possible to further reduce torque fluctuations. can.
また、前記補正電流指令演算部(7)は、前記(2NM)次高調波トルク成分のMの値が異なる複数の前記高調波トルク成分のそれぞれについての前記対象補正直線(KT)に基づいて、それぞれの前記(2NM)次高調波トルク成分の前記補正電流指令(Iac)を演算すると好適である。 Further, the correction current command calculation unit (7) is configured to perform, based on the target correction straight line (KT) for each of the plurality of harmonic torque components having different values of M of the (2NM) harmonic torque components, It is preferable to calculate the correction current command (Iac) for each of the (2NM) harmonic torque components.
トルク変動は、複数の高調波トルク成分が合成されたものであるから、(2NM)次高調波トルク成分のMの値が異なる複数の高調波トルク成分のそれぞれについて、補正電流指令(Iac)が演算されると好ましい。補正電流指令(Iac)は、上述したように複数の補正直線(K)の中から対象補正直線(KT)に基づいて演算される。それぞれの次数の高調波トルク成分を低減するための補正電流指令(Iac)を演算するための対象補正直線(KT)の傾き、つまり対象補正直線(KT)の傾きは、それぞれの次数の高調波トルク成分ごとに異なる場合がある。補正電流指令演算部(7)が、それぞれの次数の高調波トルク成分において前記対象補正直線(KT)に基づいて、それぞれの次数の高調波トルク成分の補正電流指令(Iac)を演算すると、さらに適切にトルク変動を低減させることができる。 Since torque fluctuation is a combination of multiple harmonic torque components, the correction current command (Iac) is Preferably, it is calculated. The correction current command (Iac) is calculated based on the target correction straight line (KT) from among the plurality of correction straight lines (K) as described above. The slope of the target correction straight line (KT) for calculating the correction current command (Iac) for reducing the harmonic torque component of each order, that is, the slope of the target correction straight line (KT) is the harmonic of each order. It may differ depending on the torque component. When the correction current command calculation unit (7) calculates a correction current command (Iac) for each harmonic torque component of each order based on the target correction straight line (KT) for the harmonic torque component of each order, further Torque fluctuations can be appropriately reduced.
1 :電流指令演算部
7 :補正電流指令演算部
10 :回転電機制御装置(回転電機制御システム)
30 :等トルクライン
31 :第1等トルクライン
32 :第2等トルクライン
33 :基準等トルクライン
60 :基本制御ライン
80 :回転電機
84 :永久磁石
100 :回転電機駆動装置(回転電機制御システム)
C :周方向
Fc :周方向加振力
Fr :径方向加振力
Iac :補正電流指令
I* :電流指令
Id* :d軸電流指令
Iq* :q軸電流指令
Idac :d軸補正電流指令
Iqac :q軸補正電流指令
K :補正直線
KT :対象補正直線
P0 :基準点
P1 :第1交点
P2 :第2交点
R :径方向
T :実トルク
T* :トルク指令(要求トルク)
T1 :第1トルク
T2 :第2トルク
α :偏位角
1: Current command calculation unit 7: Correction current command calculation unit 10: Rotating electric machine control device (rotating electric machine control system)
30: Equal torque line 31: First equal torque line 32: Second equal torque line 33: Reference equal torque line 60: Basic control line 80: Rotating electric machine 84: Permanent magnet 100: Rotating electric machine drive device (rotating electric machine control system)
C: Circumferential direction Fc: Circumferential excitation force Fr: Radial excitation force Iac: Correction current command I * : Current command Id * : d-axis current command Iq * : q-axis current command Idac: d-axis correction current command Iqac : q-axis correction current command K : Correction straight line KT : Target correction straight line P0 : Reference point P1 : First intersection P2 : Second intersection R : Radial direction T : Actual torque T * : Torque command (required torque)
T1: First torque T2: Second torque α: Deviation angle
Claims (3)
前記回転電機に流す電流の指令値である電流指令としてのd軸電流指令及びq軸電流指令を、前記回転電機の目標トルクに基づいて演算する電流指令演算部と、
前記回転電機の径方向の変動である径方向加振力及び前記回転電機の周方向のトルク変動である周方向加振力を低減するために前記電流指令に重畳される補正電流指令として、前記d軸電流指令に重畳させるd軸補正電流指令及び前記q軸電流指令に重畳させるq軸補正電流指令を演算する補正電流指令演算部と、を備え、
前記回転電機の実トルクから抽出される高調波トルク成分の内、前記周方向加振力の(2NM)次高調波トルク成分(Mは任意の自然数)の逆位相のトルクを加振力低減トルクとし、
前記加振力低減トルクの大きい側のピーク値を第1トルクとし、
前記加振力低減トルクの小さい側のピーク値を第2トルクとし、
前記直交ベクトル座標系において任意のトルクを出力するための基本的なd軸電流とq軸電流との組み合わせを表す曲線を規定の基本制御ラインとし、
前記直交ベクトル座標系において一定のトルクを出力可能な前記d軸電流と前記q軸電流との組み合わせを表す曲線を等トルクラインとし、
前記直交ベクトル座標系において前記基本制御ラインと前記目標トルクの前記等トルクラインとの交点を基準点とし、
前記直交ベクトル座標系において、前記基準点を通る直線を補正直線とし、
前記第1トルクの前記等トルクラインである第1等トルクラインと前記補正直線との交点を第1交点、前記第2トルクの前記等トルクラインである第2等トルクラインと前記補正直線との交点を第2交点として、
前記補正電流指令演算部は、複数本設定可能な前記補正直線の内、前記第1交点と前記第2交点との間で前記d軸電流と前記q軸電流とを前記加振力低減トルクの周波数で振動させた場合に前記径方向加振力及び前記周方向加振力の双方が補正前に比べて低減される傾きを有する前記補正直線を対象補正直線とし、前記対象補正直線についての前記第1交点と前記第2交点とをピークとして前記加振力低減トルクの周波数で振動する前記d軸電流及び前記q軸電流を前記補正電流指令とする、回転電機制御システム。 A permanent magnet type rotating electric machine driven by N-phase alternating current (N is any natural number) is defined by an orthogonal vector coordinate system with a d-axis along the direction of field magnetic flux by the permanent magnet and a q-axis orthogonal to the d-axis. A rotating electrical machine control system that performs current feedback control in
a current command calculation unit that calculates a d-axis current command and a q-axis current command as a current command, which is a command value of a current to be passed through the rotating electrical machine, based on a target torque of the rotating electrical machine;
As a correction current command superimposed on the current command in order to reduce a radial excitation force that is a radial variation of the rotating electrical machine and a circumferential excitation force that is a circumferential torque variation of the rotating electrical machine, a correction current command calculation unit that calculates a d-axis correction current command to be superimposed on the d-axis current command and a q-axis correction current command to be superimposed on the q-axis current command,
Among the harmonic torque components extracted from the actual torque of the rotating electric machine, a torque having the opposite phase of the (2NM)-order harmonic torque component (M is any natural number) of the circumferential excitation force is used as an excitation force reduction torque. year,
The peak value on the larger side of the excitation force reduction torque is defined as a first torque,
The smaller peak value of the excitation force reduction torque is defined as a second torque;
A curve representing a combination of a basic d-axis current and a q-axis current for outputting an arbitrary torque in the orthogonal vector coordinate system is a prescribed basic control line,
A curve representing a combination of the d-axis current and the q-axis current capable of outputting a constant torque in the orthogonal vector coordinate system is an equal torque line,
In the orthogonal vector coordinate system, the intersection of the basic control line and the equal torque line of the target torque is set as a reference point,
In the orthogonal vector coordinate system, a straight line passing through the reference point is a correction straight line,
The intersection of the first equal torque line, which is the equal torque line of the first torque, and the correction straight line is the first intersection, and the second equal torque line, which is the equal torque line of the second torque, intersects with the correction straight line. With the intersection as the second intersection,
The correction current command calculation unit calculates the d-axis current and the q-axis current between the first intersection point and the second intersection point of the correction straight line, which can be set in plurality, to reduce the excitation force reduction torque. The correction straight line having a slope such that both the radial excitation force and the circumferential excitation force are reduced compared to before correction when vibrated at a frequency is set as a target correction straight line, and the above-mentioned about the target correction straight line is A rotating electric machine control system in which the d-axis current and the q-axis current, which oscillate at the frequency of the excitation force reduction torque with peaks at the first intersection point and the second intersection point, are used as the correction current command.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019063615 | 2019-03-28 | ||
JP2019063615 | 2019-03-28 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2020167921A JP2020167921A (en) | 2020-10-08 |
JP7393763B2 true JP7393763B2 (en) | 2023-12-07 |
Family
ID=72716546
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2020030663A Active JP7393763B2 (en) | 2019-03-28 | 2020-02-26 | Rotating electrical machine control system |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7393763B2 (en) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005117875A (en) | 2002-10-17 | 2005-04-28 | Denso Corp | Method for reducing magnetic noise of ac rotary electric machine and motor controller employing it |
JP2017118726A (en) | 2015-12-25 | 2017-06-29 | 国立大学法人 東京大学 | Motor control device |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013027134A (en) * | 2011-07-20 | 2013-02-04 | Aisin Aw Co Ltd | Control device |
JP5626592B2 (en) * | 2011-08-08 | 2014-11-19 | アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 | Control device |
JP2020010474A (en) * | 2018-07-05 | 2020-01-16 | トヨタ自動車株式会社 | Motor drive system |
-
2020
- 2020-02-26 JP JP2020030663A patent/JP7393763B2/en active Active
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005117875A (en) | 2002-10-17 | 2005-04-28 | Denso Corp | Method for reducing magnetic noise of ac rotary electric machine and motor controller employing it |
JP2017118726A (en) | 2015-12-25 | 2017-06-29 | 国立大学法人 東京大学 | Motor control device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2020167921A (en) | 2020-10-08 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4906369B2 (en) | Method and apparatus for controlling synchronous motor | |
US9013137B2 (en) | Apparatus for calculating rotational position of rotary machine | |
JP4754417B2 (en) | Control device for permanent magnet type rotating electrical machine | |
JP5435292B2 (en) | Control device | |
JP5803559B2 (en) | Rotating electrical machine control device | |
WO2022050277A1 (en) | Rotary electrical machine control system | |
JP7092257B2 (en) | Rotating electric machine control system | |
JP3353781B2 (en) | Motor control device | |
JP7169587B2 (en) | Rotating electric machine control system | |
JP7393763B2 (en) | Rotating electrical machine control system | |
JP7377083B2 (en) | Control device, program | |
JP2003018887A (en) | Device and method of controlling motor | |
JP6305603B1 (en) | Control device for rotating electrical machine | |
JP6681266B2 (en) | Electric motor control device and electric vehicle equipped with the same | |
JP7423480B2 (en) | Rotating electrical machine control system | |
JP7446185B2 (en) | Rotating electrical machine control system | |
JP7571648B2 (en) | Rotating Electric Machine Control System | |
JP6590457B2 (en) | Vehicle drive control device and vehicle drive control method | |
WO2022054232A1 (en) | Rotating machine control device | |
WO2023233682A1 (en) | Alternating current rotating electrical machine control device | |
JP7099226B2 (en) | Motor control device | |
JP2005102385A (en) | Motor controller | |
JP2022134403A (en) | Controller for inverter | |
JP5879821B2 (en) | Motor control device and motor control method | |
RU2419954C1 (en) | Electric motor control device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20200227 |
|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20210423 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20230118 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20231011 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20231024 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20231116 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7393763 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |