JP6910418B2 - Control device for AC rotating electric machine - Google Patents
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Description
本願は、交流回転電機の制御装置に関するものである。 The present application relates to a control device for an AC rotary electric machine.
交流回転電機の制御装置は、効率改善・出力向上のために、3相の巻線への印加電圧の振幅が電源電圧の半分値を超える過変調状態に制御する場合がある。一方で、過変調状態に制御されると、巻線への印加電圧に高調波成分が含まれるようになり、電源電流にも高調波成分が含まれるようになる。さらに、インバータと直流電源と接続する電源接続経路には、インバータの平滑コンデンサによりLC共振回路が形成され、電源電流の高調波成分の周波数が、電源接続経路の共振周波数と一致すると、電源電流の高調波成分が増幅され、直流電源及び直流電源に接続された他の装置に悪影響を及ぼすおそれがある。 The control device of the AC rotary electric machine may control the amplitude of the voltage applied to the three-phase windings to an overmodulation state in which the amplitude exceeds half of the power supply voltage in order to improve efficiency and output. On the other hand, when controlled to the overmodulation state, the voltage applied to the windings includes a harmonic component, and the power supply current also contains a harmonic component. Further, in the power supply connection path connecting the inverter and the DC power supply, an LC resonance circuit is formed by the smoothing capacitor of the inverter, and when the frequency of the harmonic component of the power supply current matches the resonance frequency of the power supply connection path, the power supply current becomes The harmonic component is amplified, which may adversely affect the DC power supply and other devices connected to the DC power supply.
特許文献1の技術では、インバータに供給される電源電圧を昇圧する昇圧コンバータが設けられており、共振領域では、昇圧コンバータにより電源電圧を昇圧することで、3相の巻線への印加電圧の振幅に対して電源電圧を増加させて、過変調状態にならないように制御している。
In the technique of
しかしながら、特許文献1の技術は、昇圧コンバータが備えられていない交流回転電機には適応できない。そのため、昇圧コンバータが備えられていない交流回転電機において、特許文献1の技術を適用すると、共振領域において、トルク出力ができなくなると考えられる。
However, the technique of
そこで、電源電圧を昇圧させることなく、電源接続経路の共振回路により、過変調状態において生じる電源電流の高調波成分が増幅されることを抑制しつつ、トルクを出力させることができる交流回転電機の制御装置が望まれる。 Therefore, without boosting the power supply voltage, the resonance circuit of the power supply connection path can output torque while suppressing the amplification of the harmonic component of the power supply current generated in the overmodulation state. A control device is desired.
本願に係る交流回転電機の制御装置は、複数相の巻線を設けたステータとロータとを有する交流回転電機を、平滑コンデンサを有するインバータを介して制御する交流回転電機の制御装置であって、
前記複数相の巻線に流れる電流を検出する電流検出部と、
前記ロータの回転角速度を検出又は推定する回転検出部と、
直流電源から前記インバータに供給される電源電圧を検出する電圧検出部と、
前記電源電圧の半分値に対する前記複数相の巻線の印加電圧の基本波成分の振幅の比率である変調率の目標値を設定する目標変調率設定部と、
前記変調率の目標値に基づいて、電流指令値を設定する電流指令値算出部と、
電流の検出値が、前記電流指令値に近づくように、前記複数相の巻線に印加する複数相の電圧指令値を変化させる電圧指令値算出部と、
前記複数相の電圧指令値に基づいて、前記インバータが有する複数のスイッチング素子をオンオフして、前記複数相の巻線に電圧を印加するスイッチング制御部と、を備え、
前記目標変調率設定部は、前記複数相の電圧指令値の振幅が前記電源電圧の半分値を超える過変調により生じる電源電流の高調波成分が、前記直流電源と前記インバータとを接続する電源接続経路において発生する共振により増大する運転領域に対応して設定された特定過変調運転領域では、前記変調率の目標値の最大設定値を、前記特定過変調運転領域以外の過変調の運転領域よりも低くし、
前記変調率の実値に基づいて、インバータに流れる電流に含まれるインバータ高調波電流成分の振幅を算出し、
前記電源接続経路の周波数特性を用いて、前記電源接続経路の増幅ゲインを算出し、
前記インバータ高調波電流成分の振幅に前記増幅ゲインを乗算して、前記電源電流の高調波成分の振幅を算出し、
前記電源電流の高調波成分の振幅に基づいて前記変調率の目標値を算出するものである。
The control device for an AC rotary electric machine according to the present application is a control device for an AC rotary electric machine that controls an AC rotary electric machine having a stator and a rotor provided with a plurality of phases of windings via an inverter having a smoothing capacitor.
A current detector that detects the current flowing through the multi-phase windings, and
A rotation detection unit that detects or estimates the rotation angular velocity of the rotor,
A voltage detector that detects the power supply voltage supplied from the DC power supply to the inverter, and
A target modulation factor setting unit that sets a target value of the modulation factor, which is the ratio of the amplitude of the fundamental wave component of the applied voltage of the multi-phase windings to the half value of the power supply voltage.
A current command value calculation unit that sets a current command value based on the target value of the modulation factor, and a current command value calculation unit.
A voltage command value calculation unit that changes the voltage command value of the plurality of phases applied to the windings of the plurality of phases so that the detected value of the current approaches the current command value.
A switching control unit for turning on / off a plurality of switching elements included in the inverter and applying a voltage to the windings of the plurality of phases based on the voltage command values of the plurality of phases is provided.
In the target modulation rate setting unit, a power supply connection in which the harmonic component of the power supply current generated by overmodulation in which the amplitude of the voltage command value of the plurality of phases exceeds half the value of the power supply voltage connects the DC power supply and the inverter. In the specific overmodulation operation region set corresponding to the operation region increased by the resonance generated in the path, the maximum set value of the target value of the modulation factor is set from the overmodulation operation region other than the specific overmodulation operation region. also low,
Based on the actual value of the modulation factor, the amplitude of the inverter harmonic current component included in the current flowing through the inverter is calculated.
Using the frequency characteristics of the power supply connection path, the amplification gain of the power supply connection path is calculated.
The amplitude of the harmonic component of the power supply current is calculated by multiplying the amplitude of the harmonic current component of the inverter by the amplification gain.
The target value of the modulation factor is calculated based on the amplitude of the harmonic component of the power supply current.
本願に係る交流回転電機の制御装置によれば、電源接続経路の共振により電源電流の高調波成分が増大する運転領域に対応して設定された特定過変調運転領域では、それ以外の過変調の運転領域よりも、変調率の目標値を低下させ、変調率の目標値に基づいて、電流指令値を設定することができる。よって、電源電圧を昇圧させることなく、共振領域において、変調率を低下させて、電源電流の高調波成分が大きくなることを抑制しつつ、トルクを出力させることができる。 According to the control device of the AC rotary electric machine according to the present application, in the specific overmodulation operation region set corresponding to the operation region in which the harmonic component of the power supply current increases due to the resonance of the power supply connection path, the other overmodulation is performed. The target value of the modulation factor can be lowered from the operating range, and the current command value can be set based on the target value of the modulation factor. Therefore, the torque can be output while suppressing the increase in the harmonic component of the power supply current by lowering the modulation factor in the resonance region without boosting the power supply voltage.
1.実施の形態1
実施の形態1に係る交流回転電機の制御装置1(以下、単に制御装置1と称す)について図面を参照して説明する。図1は、本実施の形態に係る交流回転電機2及び制御装置1の概略構成図である。
1. 1.
The control device 1 (hereinafter, simply referred to as the control device 1) of the AC rotary electric machine according to the first embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an AC rotary
1−1.交流回転電機
交流回転電機2は、複数相の巻線を設けたステータとロータと、を有している。本実施の形態では、U相、V相、W相の3相の巻線Cu、Cv、Cwが設けられている。3相巻線Cu、Cv、Cwは、スター結線とされている。なお、3相巻線は、デルタ結線とされてもよい。交流回転電機2は、永久磁石式の同期回転電機とされており、ロータに永久磁石が設けられている。
1-1. AC rotary electric machine The AC rotary
交流回転電機2は、ロータの回転角度に応じた電気信号を出力する回転センサ16を備えている。回転センサ16は、ホール素子、エンコーダ、又はレゾルバ等とされる。回転センサ16の出力信号は、制御装置1に入力される。
The AC rotary
1−2.インバータ等
インバータ20は、直流電源10と3相巻線との間で電力変換を行う電力変換器であり、複数のスイッチング素子を有している。インバータ20は、直流電源10の正極側に接続される正極側のスイッチング素子23H(上アーム)と直流電源10の負極側に接続される負極側のスイッチング素子23L(下アーム)とが直列接続された直列回路(レッグ)を、3相各相の巻線に対応して3セット設けている。インバータ20は、3つの正極側のスイッチング素子23Hと、3つの負極側のスイッチング素子23Lとの、合計6つのスイッチング素子を備えている。そして、正極側のスイッチング素子23Hと負極側のスイッチング素子23Lとが直列接続されている接続点が、対応する相の巻線に接続されている。
1-2. Inverter or the like The
具体的には、各相の直列回路において、正極側のスイッチング素子23Hのコレクタ端子は、正極側電線14に接続され、正極側のスイッチング素子23Hのエミッタ端子は、負極側のスイッチング素子23Lのコレクタ端子に接続され、負極側のスイッチング素子23Lのエミッタ端子は、負極側電線15に接続されている。正極側のスイッチング素子23Hと負極側のスイッチング素子23Lとの接続点は、対応する相の巻線に接続されている。スイッチング素子には、ダイオード22が逆並列接続されたIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)、又は逆並列接続されたダイオードの機能を有するMOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)等が用いられる。各スイッチング素子のゲート端子は、制御装置1に接続されている。各スイッチング素子は、制御装置1から出力される制御信号によりオン又はオフされる。
Specifically, in the series circuit of each phase, the collector terminal of the
平滑コンデンサ12が、正極側電線14と負極側電線15との間に接続される。直流電源10からインバータ20に供給される電源電圧を検出する電源電圧センサ13が備えられている。電源電圧センサ13は、正極側電線14と負極側電線15との間に接続されている。電源電圧センサ13の出力信号は、制御装置1に入力される。
The smoothing
電流センサ17は、各相の巻線に流れる電流に応じた電気信号を出力する。電流センサ17は、スイッチング素子の直列回路と巻線とをつなぐ各相の電線上に備えられている。電流センサ17の出力信号は、制御装置1に入力される。なお、電流センサ17は、各相の直列回路に備えられてもよい。
The
直流電源10には、充放電可能な蓄電装置(例えば、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池、電気二重層キャパシタ)が用いられる。なお、直流電源10には、直流電圧を昇圧したり降圧したりする直流電力変換器であるDC−DCコンバータが設けられてもよい。
A charge / dischargeable power storage device (for example, a lithium ion battery, a nickel hydrogen battery, or an electric double layer capacitor) is used as the
1−3.制御装置
制御装置1は、インバータ20を介して交流回転電機2を制御する。図2に示すように、制御装置1は、後述する電流検出部31、回転検出部32、電圧検出部33、目標変調率設定部34、電流指令値算出部35、電圧指令値算出部36、スイッチング制御部37、及び上限変調率設定部38等を備えている。制御装置1の各機能は、制御装置1が備えた処理回路により実現される。具体的には、制御装置1は、図3に示すように、処理回路として、CPU(Central Processing Unit)等の演算処理装置90(コンピュータ)、演算処理装置90とデータのやり取りする記憶装置91、演算処理装置90に外部の信号を入力する入力回路92、及び演算処理装置90から外部に信号を出力する出力回路93等を備えている。
1-3. Control device The
演算処理装置90として、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、IC(Integrated Circuit)、DSP(Digital Signal Processor)、FPGA(Field Programmable Gate Array)、各種の論理回路、及び各種の信号処理回路等が備えられてもよい。また、演算処理装置90として、同じ種類のもの又は異なる種類のものが複数備えられ、各処理が分担して実行されてもよい。記憶装置91として、演算処理装置90からデータを読み出し及び書き込みが可能に構成されたRAM(Random Access Memory)、演算処理装置90からデータを読み出し可能に構成されたROM(Read Only Memory)等が備えられている。入力回路92は、電源電圧センサ13、電流センサ17、回転センサ16等の各種のセンサ、スイッチが接続され、これらセンサ、スイッチの出力信号を演算処理装置90に入力するA/D変換器等を備えている。出力回路93は、スイッチング素子をオンオフ駆動するゲート駆動回路等の電気負荷が接続され、これら電気負荷に演算処理装置90から制御信号を出力する駆動回路等を備えている。
The
そして、制御装置1が備える図2の各制御部31〜38等の各機能は、演算処理装置90が、ROM等の記憶装置91に記憶されたソフトウェア(プログラム)を実行し、記憶装置91、入力回路92、及び出力回路93等の制御装置1の他のハードウェアと協働することにより実現される。なお、各制御部31〜38等が用いる変調率の目標値、変調率の上限制限値等の設定データは、ソフトウェア(プログラム)の一部として、ROM等の記憶装置91に記憶されている。以下、制御装置1の各機能について詳細に説明する。
Then, in each function of the
<回転検出部32>
回転検出部32は、電気角でのロータの磁極位置θ(ロータの回転角度θ)及び回転角速度ωを検出する。本実施の形態では、回転検出部32は、回転センサ16の出力信号に基づいて、ロータの磁極位置θ(回転角度θ)及び回転角速度ωを検出する。本実施の形態では、磁極位置は、ロータに設けられた永久磁石のN極の向きに設定される。なお、回転検出部32は、電流指令値に高調波成分を重畳することによって得られる電流情報等に基づいて、回転センサを用いずに、回転角度(磁極位置)を推定するように構成されてもよい(いわゆる、センサレス方式)。
<
The
<電圧検出部33>
電圧検出部33は、直流電源10からインバータ20に供給される電源電圧VDCを検出する。本実施の形態では、電圧検出部33は、電源電圧センサ13の出力信号に基づいて、電源電圧VDCを検出する。
<
The
<電流検出部31>
電流検出部31は、3相の巻線に流れる電流Iur、Ivr、Iwrを検出する。本実施の形態では、電流検出部31は、電流センサ17の出力信号に基づいて、インバータ20から各相の巻線Cu、Cv、Cwに流れる電流Iur、Ivr、Iwrを検出する。ここで、Iurが、U相の電流検出値であり、Ivrが、V相の電流検出値であり、Iwrが、W相の電流検出値である。なお、電流センサ17が2相の巻線電流を検出するように構成され、残りの1相の巻線電流が、2相の巻線電流の検出値に基づいて算出されてもよい。例えば、電流センサ17が、V相及びW相の巻線電流Ivr、Iwrを検出し、U相の巻線電流Iurが、Iur=−Ivr−Iwrにより算出されてもよい。
<
The
電流検出部31は、3相の電流検出値Iur、Ivr、Iwrを、d軸及びq軸の回転座標系上のd軸の電流検出値Idr及びq軸の電流検出値Iqrに変換する。d軸及びq軸の回転座標系は、検出した磁極位置θの方向に定めたd軸及びd軸より電気角で90°進んだ方向に定めたq軸からなる2軸の回転座標であり、ロータの磁極位置の回転に同期して回転する。具体的には、電流検出部31は、3相の電流検出値Iur、Ivr、Iwrを、磁極位置θに基づいて3相2相変換及び回転座標変換を行って、d軸の電流検出値Idr及びq軸の電流検出値Iqrに変換する。
The
<電流指令値算出部35>
電流指令値算出部35は、電流指令値を算出する。本実施の形態では、電流指令値算出部35は、d軸の電流指令値Ido及びq軸の電流指令値Iqoを算出する。電流指令値算出部35の処理の詳細については、後述する。
<Current command
The current command
<電圧指令値算出部36>
電圧指令値算出部36は、電流の検出値が、電流指令値に近づくように、3相の巻線に印加する3相の電圧指令値Vuo、Vvo、Vwoを変化させる。本実施の形態では、電圧指令値算出部36は、dq軸電圧指令値算出部361、変調率上限制限部362、電圧座標変換部363、及び変調部364を備えている。
<Voltage command
The voltage command
dq軸電圧指令値算出部361は、d軸の電流検出値Idrがd軸の電流指令値Idoに近づき、q軸の電流検出値Iqrがq軸の電流指令値Iqoに近づくように、d軸の電圧指令値Vdo及びq軸の電圧指令値Vqoを、PI制御等により変化させる電流フィードバック制御を行う。なお、d軸電流とq軸電流の非干渉化のため等のフィードフォワード制御が行われてもよい。
The dq-axis voltage command
変調率上限制限部362は、dq軸の電圧指令値Vdo、Vqoに対して、後述する変調率の上限制限処理を行って、制限後のd軸の電圧指令値VdoLT及び制限後のq軸の電圧指令値VqoLTを算出する。
The modulation rate upper
電圧座標変換部363は、制限後のdq軸の電圧指令値VdoLT、VqoLTを、磁極位置θに基づいて、固定座標変換及び2相3相変換を行って、座標変換後の3相の電圧指令値Vuoc、Vvoc、Vwocに変換する。この座標変換後の3相の電圧指令値Vuoc、Vvoc、Vwocは、正弦波になり、3相の電圧指令値又は3相の巻線の印加電圧の基本波成分に相当する。
The voltage coordinate
変調部364は、正弦波の座標変換後の3相の電圧指令値Vuoc、Vvoc、Vwocに対して振幅低減変調を加えて、最終的な3相の電圧指令値Vuo、Vvo、Vwoを算出する。変調部364は、少なくとも座標変換後の3相の電圧指令値の変調率Mが1より大きくなる場合に、座標変換後の3相の電圧指令値に対して、3相の電圧指令値の線間電圧を維持しつつ、3相の電圧指令値の振幅を低減する振幅低減変調を加える。
The
座標変換後の3相の電圧指令値の変調率Mは、次式に示すように、電源電圧VDCの半分値に対する、基本波成分である座標変換後の3相の電圧指令値の振幅VAの比率である。なお、変調率Mは、電源電圧VDCの半分値に対する、3相の巻線の印加電圧又は変調後の3相の電圧指令値の基本波成分の振幅VAの比率でもある。
M=VA×2/VDC ・・・(1)
As shown in the following equation, the modulation factor M of the three-phase voltage command value after coordinate conversion is the amplitude VA of the three-phase voltage command value after coordinate conversion, which is the fundamental wave component, with respect to half the value of the power supply voltage VDC. The ratio. The modulation factor M is also the ratio of the amplitude VA of the fundamental wave component of the applied voltage of the three-phase winding or the voltage command value of the three-phase after modulation to the half value of the power supply voltage VDC.
M = VA × 2 / VDC ・ ・ ・ (1)
以下で説明するように、本実施の形態では、振幅低減変調が行われるので、変調率Mが1.15以下である場合は、通常変調状態となり、インバータに流れるインバータ電流に6次の高調波成分が重畳せず、変調率Mが1.15より大きい場合は、過変調状態にとなり、インバータ電流の6次の高調波成分が重畳し、変調率Mが増加するに従って、電源電流の6次の高調波成分が増加する。
1)M≦1.15の場合
通常変調状態、インバータ電流の6次の高調波成分なし
2)M>1.15の場合
過変調状態、インバータ電流の6次の高調波成分あり
As described below, in the present embodiment, amplitude reduction modulation is performed. Therefore, when the modulation factor M is 1.15 or less, it is in a normal modulation state, and the inverter current flowing through the inverter has a sixth-order harmonic. If the components do not overlap and the modulation factor M is greater than 1.15, an overmodulation state occurs, the 6th harmonic component of the inverter current is superimposed, and as the modulation factor M increases, the 6th order of the power supply current. Harmonic component increases.
1) When M ≤ 1.15 Normal modulation state, no 6th harmonic component of inverter current 2) When M> 1.15 Overmodulation state, 6th harmonic component of inverter current
図4に、回転角速度ω及びトルク指令値Toと制御領域との関係を示す。回転角速度ωが低い領域では、変調率Mが1以下であるので、通常変調状態になる。回転角速度ωが増加すると、変調率Mが1より大きく、1.15以下になる。しかし、振幅低減変調ありの場合は通常変調状態のままである。更に、回転角速度ωが増加すると、変調率Mが1.15より大きく、1.27以下(本例では、1.21以下)になる。この場合は、振幅低減変調ありでも過変調状態になる。なお、同じトルク指令値Toにおいて、基底回転数までは回転角速度ωが増加するに従って、変調率Mが増加する。後述する最大変調率低下設定が行われない場合は、基底回転数より高い回転角速度ωでは、変調率Mは一定値になる(図10の電流設定データは、変調率Mが一定値になるように設定されている)。 FIG. 4 shows the relationship between the rotational angular velocity ω and the torque command value To and the control region. In the region where the rotational angular velocity ω is low, the modulation factor M is 1 or less, so that the normal modulation state is reached. When the rotational angular velocity ω increases, the modulation factor M becomes larger than 1 and becomes 1.15 or less. However, when there is amplitude reduction modulation, it remains in the normal modulation state. Further, when the rotational angular velocity ω increases, the modulation factor M becomes larger than 1.15 and becomes 1.27 or less (1.21 or less in this example). In this case, the overmodulation state occurs even with the amplitude reduction modulation. At the same torque command value To, the modulation factor M increases as the rotational angular velocity ω increases up to the base rotation speed. When the maximum modulation rate reduction setting described later is not performed, the modulation factor M becomes a constant value at a rotation angular velocity ω higher than the base rotation speed (in the current setting data of FIG. 10, the modulation factor M becomes a constant value. Is set to).
<通常変調状態(M≦1)>
変調率Mが1以下である場合は、変調を加えなくても、座標変換後の3相の電圧指令値の振幅が、電源電圧VDCの半分値を超過する電圧飽和が生じず、通常変調状態となる。なお、変調率Mが1以下の場合であっても、スイッチング損失を低減する目的等のために後述する2相変調等の変調が加えられてもよい。
<Normal modulation state (M ≦ 1)>
When the modulation factor M is 1 or less, voltage saturation in which the amplitude of the three-phase voltage command value after coordinate conversion does not exceed half the value of the power supply voltage VDC does not occur even if no modulation is applied, and the normal modulation state occurs. It becomes. Even when the modulation factor M is 1 or less, modulation such as two-phase modulation, which will be described later, may be added for the purpose of reducing switching loss.
<振幅低減変調による通常変調状態(1<M≦1.15)>
変調を加えない場合は、変調率Mが1より大きくなると、座標変換後の3相の電圧指令値の振幅が、電源電圧VDCの半分値を超過する電圧飽和が生じ、過変調状態となる。過変調状態になると、印加電圧の線間電圧に高調波成分が重畳し、トルクリプル成分、インバータ電流の高調波成分が生じる。
<Normal modulation state by amplitude reduction modulation (1 <M ≦ 1.15)>
When modulation is not applied, when the modulation factor M becomes larger than 1, voltage saturation occurs in which the amplitude of the voltage command value of the three phases after coordinate conversion exceeds half the value of the power supply voltage VDC, resulting in an overmodulation state. In the overmodulation state, a harmonic component is superimposed on the line voltage of the applied voltage, and a torque ripple component and a harmonic component of the inverter current are generated.
一方、振幅低減変調を加えることにより、変調率Mが2/√3(≒1.15)より大きくなるまで、振幅低減変調後の3相の電圧指令値の振幅が、電源電圧VDCの半分値を超過する電圧飽和が生じず、通常変調状態となる。振幅低減変調の方式には、3次高調波重畳、min−max法(疑似3次高調波重畳)、2相変調、及び台形波変調等の公知の各種方式が用いられる。3次高調波重畳は、座標変換後の3相の電圧指令値に3次高調波を重畳させる方式である。min−max法は、座標変換後の3相の電圧指令値の中間電圧の1/2を、座標変換後の3相の電圧指令値に重畳させる方式である。2相変調は、何れか1相の電圧指令値を0又は電源電圧VDCに固定し、他の2相を座標変換後の3相の電圧指令値の線間電圧が変化しないように変化させる方式である。 On the other hand, by adding the amplitude reduction modulation, the amplitude of the three-phase voltage command value after the amplitude reduction modulation becomes half the value of the power supply voltage VDC until the modulation factor M becomes larger than 2 / √3 (≈1.15). The voltage saturation that exceeds the above does not occur, and the normal modulation state is reached. As the amplitude reduction modulation method, various known methods such as third-order harmonic modulation, min-max method (pseudo-third harmonic modulation), two-phase modulation, and trapezoidal wave modulation are used. The third harmonic superimposition is a method of superimposing the third harmonic on the voltage command value of the three phases after the coordinate conversion. The min-max method is a method in which 1/2 of the intermediate voltage of the three-phase voltage command value after the coordinate conversion is superimposed on the three-phase voltage command value after the coordinate conversion. Two-phase modulation is a method in which the voltage command value of any one phase is fixed to 0 or the power supply voltage VDC, and the other two phases are changed so that the line voltage of the three-phase voltage command value after coordinate conversion does not change. Is.
<過変調状態(1.15<M≦1.27)>
一方、変調率Mが、2/√3(≒1.15)より大きくなると、振幅低減変調を行っても、3相の電圧指令値の振幅が、電源電圧VDCの半分値を超過する電圧飽和が生じ、過変調状態となる。変調率Mは、電圧指令値が矩形波になる最大値4/π(≒1.27)まで増加できる。
<Overmodulation state (1.15 <M ≦ 1.27)>
On the other hand, when the modulation factor M becomes larger than 2 / √3 (≈1.15), the amplitude of the three-phase voltage command value exceeds half the value of the power supply voltage VDC even if the amplitude reduction modulation is performed. Will occur, resulting in an overmodulation state. The modulation factor M can be increased up to a maximum value of 4 / π (≈1.27) at which the voltage command value becomes a square wave.
印加電圧の線間電圧に重畳する高調波成分は、基本波の周波数(電気角での回転周波数)の5次及び7次の成分が大きくなる。一方、インバータ電流の高調波成分は、印加電圧の5次及び7次の成分が6次の成分となって表れる。 As the harmonic component superimposed on the line voltage of the applied voltage, the 5th and 7th order components of the frequency of the fundamental wave (rotation frequency at the electric angle) become large. On the other hand, as the harmonic component of the inverter current, the 5th and 7th order components of the applied voltage appear as the 6th order component.
変調率Mが増加するに従って、印加電圧の線間電圧に重畳する高調波成分が増加し、トルクリップル成分、インバータ電流の高調波成分が増加する。本実施の形態では、高調波成分の増加を抑制するため、変調率Mの最大設定値は、理論最大値1.27より小さい値(例えば、1.21)に設定される。 As the modulation factor M increases, the harmonic component superimposed on the line voltage of the applied voltage increases, and the torque ripple component and the harmonic component of the inverter current increase. In the present embodiment, the maximum setting value of the modulation factor M is set to a value smaller than the theoretical maximum value of 1.27 (for example, 1.21) in order to suppress the increase of the harmonic component.
<スイッチング制御部37>
スイッチング制御部37は、3相の電圧指令値Vuo、Vvo、Vwoに基づいて、PWM(Pulse Width Modulation)制御により複数のスイッチング素子をオンオフする。スイッチング制御部37は、3相の電圧指令値のそれぞれとキャリア波とを比較することにより、各相のスイッチング素子をオンオフするスイッチング信号を生成する。キャリア波は、キャリア周波数で0を中心に電源電圧VDC/2の振幅で振動する三角波とされている。スイッチング制御部37は、電圧指令値がキャリア波を上回った場合は、スイッチング信号をオンし、電圧指令値がキャリア波を下回った場合は、スイッチング信号をオフする。正極側のスイッチング素子には、スイッチング信号がそのまま伝達され、負極側のスイッチング素子には、スイッチング信号を反転させたスイッチング信号が伝達される。各スイッチング信号は、ゲート駆動回路を介して、インバータ20の各スイッチング素子のゲート端子に入力され、各スイッチング素子をオン又はオフさせる。
<
The switching
<電源接続経路の共振による、電源電流の高調波成分の増幅>
過変調状態において生じるインバータ電流の6次の高調波成分の周波数が、電源接続経路の共振周波数と一致すると、電源電流の高調波成分が増幅され、直流電源10及び直流電源10に接続された他の装置に悪影響を及ぼすおそれがある。
<Amplification of harmonic components of power supply current due to resonance of power supply connection path>
When the frequency of the sixth-order harmonic component of the inverter current generated in the overmodulated state matches the resonance frequency of the power supply connection path, the harmonic component of the power supply current is amplified and connected to the
図5に示すように、電源接続経路の共振回路は、インバータ20の平滑コンデンサ12のキャパシタンスC、直流電源10と平滑コンデンサ12との間の接続経路のインダクタンスL及び抵抗Rによる、RLC直列共振回路である。その周波数特性は、図6に示すようになり、共振周波数帯で、ゲインが増加している。
As shown in FIG. 5, the resonance circuit of the power supply connection path is an RLC series resonance circuit based on the capacitance C of the smoothing
そのため、過変調状態において、回転角速度ωの6次(6ω)の周波数と、電源接続経路の共振周波数帯が重複すると、電源電流の6次の高調波成分が増幅される。また、過変調状態においても、変調率Mが増加するほど、増幅される前の6次の高調波成分の振幅が大きくなり、それに比例して、増幅後の6次の高調波成分の振幅も大きくなる。そのため、過変調状態において、増幅後の6次の高調波成分の振幅が大きくなり過ぎないように、変調率Mを低下させる必要がある。例えば、図7に、後述する最大変調率低下設定を行わない場合の例を示すように、過変調状態において、回転角速度ωの6次(6ω)が、電源接続経路の共振周波数帯と重複する領域において、変調率Mが高くなるに従って、増幅後の電源電流の6次の高調波成分の振幅が大きくなっている。図7には、等振幅線を示しており、右上に行くに従って、高調波成分の振幅が増加している。 Therefore, in the overmodulation state, when the 6th order (6ω) frequency of the rotation angular velocity ω and the resonance frequency band of the power supply connection path overlap, the 6th order harmonic component of the power supply current is amplified. Further, even in the overmodulation state, as the modulation factor M increases, the amplitude of the 6th harmonic component before amplification increases, and in proportion to this, the amplitude of the 6th harmonic component after amplification also increases. growing. Therefore, in the overmodulation state, it is necessary to reduce the modulation factor M so that the amplitude of the sixth-order harmonic component after amplification does not become too large. For example, FIG. 7 shows an example in which the maximum modulation rate reduction setting described later is not performed. In the overmodulation state, the sixth order (6ω) of the rotational angular velocity ω overlaps with the resonance frequency band of the power supply connection path. In the region, as the modulation factor M increases, the amplitude of the sixth-order harmonic component of the power supply current after amplification increases. FIG. 7 shows an iso-amplitude line, and the amplitude of the harmonic component increases toward the upper right.
<目標変調率設定部34>
そこで、目標変調率設定部34は、変調率Mの目標値を設定する。目標変調率設定部34は、3相の電圧指令値Vuo、Vvo、Vwoの振幅が電源電圧VDCの半分値を超える過変調により生じる電源電流の高調波成分が、電源接続経路において発生する共振により増大する運転領域に対応して設定された特定過変調運転領域では、変調率の目標値Moの最大設定値を、特定過変調運転領域以外の過変調の運転領域(以下、非特定過変調運転領域と称す)よりも低くする最大変調率低下設定を行う。
<Target modulation
Therefore, the target modulation
上述したように、過変調状態において、回転角速度ωが電源接続経路の共振周波数帯に対応する回転角速度範囲になる場合は、変調率Mが増加するに従って、増幅後の電源電流の高調波成分の振幅が増加する。上記の構成によれば、この共振により電源電流の高調波成分が増大する特定過変調運転領域において、変調率の目標値の最大設定値が、他の運転領域よりも低くされるので、変調率Mが低下され、増幅後の電源電流の高調波成分の振幅の増加が抑制される。よって、直流電源10及び直流電源10に接続された他の装置に悪影響を及ぶことを抑制できる。
As described above, in the overmodulated state, when the rotational angular velocity ω falls within the rotational angular velocity range corresponding to the resonance frequency band of the power supply connection path, the harmonic component of the power supply current after amplification increases as the modulation factor M increases. The amplitude increases. According to the above configuration, in the specific overmodulation operating region in which the harmonic component of the power supply current increases due to this resonance, the maximum set value of the target value of the modulation factor is lower than in the other operating regions, so that the modulation factor M Is reduced, and the increase in the amplitude of the harmonic component of the power supply current after amplification is suppressed. Therefore, it is possible to suppress adverse effects on the
例えば、図8に示すように、特定過変調運転領域は、図7において電源電流の高調波成分の振幅が大きくなっていた右上の運転領域に設定される。例えば、特定過変調運転領域において、変調率の目標値の最大設定値が1.15に設定され、非特定過変調運転領域において、変調率の目標値の最大設定値が1.21に設定される。 For example, as shown in FIG. 8, the specific overmodulation operating region is set in the upper right operating region in which the amplitude of the harmonic component of the power supply current is large in FIG. 7. For example, in the specific overmodulation operation region, the maximum set value of the target value of the modulation rate is set to 1.15, and in the non-specific overmodulation operation region, the maximum set value of the target value of the modulation rate is set to 1.21. NS.
特定過変調運転領域では、変調率Mを低下させるため、後述する電流指令値算出部35において、弱め磁束制御が行われる。弱め磁束制御の結果、変調率の実値Mrが低下され、電源電流の高調波成分が低減される。
In the specific overmodulation operation region, in order to reduce the modulation factor M, the current command
本実施の形態では、目標変調率設定部34は、回転角速度ω及びトルク指令値Toと、変調率の目標値Moとの関係が予め設定された目標値設定データを参照し、現在の回転角速度ω及びトルク指令値Toに対応する変調率の目標値Moを算出する。例えば、目標値設定データは、図8に示すようなマップデータに設定される。特定過変調運転領域では、変調率の目標値Moは、最大設定値の1.15に設定されており、通常変調状態に制御され、インバータ電流に高調波成分が生じないようにでき、電源電流の高調波成分が生じないようにできる。このように、本実施の形態では、目標変調率設定部34は、特定過変調運転領域の変調率の目標値Moを、通常変調状態に対応する変調率M(本例では、通常変調状態の変調率Mの最大値1.15)に設定する。なお、特定過変調運転領域の変調率の目標値Moは、1.15より小さい変調率Mに設定されてもよい。或いは、電源電流の高調波成分を許容できる範囲で、特定過変調運転領域の変調率の目標値Moは、1.15より大きい値に設定されてもよい。
In the present embodiment, the target modulation
一方、非特定過変調運転領域では、変調率の目標値Moは、最大設定値の1.21から1.15に設定される。なお、トルク指令値Toは、制御装置1内で演算されてもよいし、外部の装置から伝達されてもよい。
On the other hand, in the non-specific overmodulation operation region, the target value Mo of the modulation factor is set to the maximum set value of 1.21 to 1.15. The torque command value To may be calculated in the
本実施の形態では、後述する電流指令値算出部35は、変調率の実値Mrが、変調率の目標値Moを上回る場合は、弱め磁束制御により、d軸の電流指令値Ido及びq軸の電流指令値Iqoを調整することで、変調率の実値Mrを変調率の目標値Moに追従させることができる。一方、電流指令値算出部35は、変調率の実値Mrが、変調率の目標値Moを下回る場合は、弱め磁束を弱める制御を行うことになるが、弱め磁束を弱める側への操作幅は制限されるため、変調率の実値Mrが、変調率の目標値Moを下回ったままの状態になる。
In the present embodiment, when the actual value Mr of the modulation factor exceeds the target value Mo of the modulation factor, the current command
すなわち、電流指令値算出部35は、変調率の実値Mrが、変調率の目標値Moを上回らないように上限制限できるが、変調率の実値Mrが、変調率の目標値Moを下回る場合は、下回ったままの状態になるように構成されている。よって、電流指令値算出部35は、変調率の実値Mrを、変調率の目標値Moにより上限制限する機能が高くなっている。
That is, the current command
そこで、目標値設定データは、図9に示すようなマップデータに設定されてもよい。すなわち、特定過変調運転領域では、変調率の目標値Moは、最大設定値の1.15に設定されており、非特定過変調運転領域では、変調率の目標値Moは、最大設定値の1.21に設定されている。このように設定しても、特定過変調運転領域では、変調率の実値Mrは、1.15に上限制限され、非特定過変調運転領域では、変調率の実値Mrは、1.21に上限制限されると共に、回転角速度ωが低下し、トルク指令値Toが低下するに従って、図8の設定と同様に、変調率の実値Mrが1.21から減少する。図9のように設定すると、図8の設定の場合よりも、データ設定の工数を低減できる。 Therefore, the target value setting data may be set to the map data as shown in FIG. That is, in the specific overmodulation operation region, the target value Mo of the modulation factor is set to the maximum set value of 1.15, and in the non-specific overmodulation operation region, the target value Mo of the modulation factor is the maximum set value. It is set to 1.21. Even with this setting, the actual value Mr of the modulation factor is limited to 1.15 in the specific overmodulation operation region, and the actual value Mr of the modulation factor is 1.21 in the non-specific overmodulation operation region. As the rotation angular velocity ω decreases and the torque command value To decreases, the actual value Mr of the modulation factor decreases from 1.21 as in the setting of FIG. When the setting is as shown in FIG. 9, the man-hours for data setting can be reduced as compared with the case of the setting shown in FIG.
<電流指令値算出部35>
電流指令値算出部35は、変調率の目標値Moに基づいて、電流指令値を設定する。本実施の形態では、電流指令値算出部35は、変調率の目標値Moが低下された場合は、トルク指令値Toのトルク出力を維持しつつ、弱め磁束を行う電流指令値を算出する。この構成によれば、弱め磁束制御が行われるので、変調率Mが低下すると共に、トルク指令値Toのトルク出力が維持される。
<Current command
The current command
なお、電流指令値が、電圧制限楕円又は電流制限円により制限された場合は、トルク出力は、トルク指令値Toを下回るが、可能な限り、トルク指令値Toに近づけられる。 When the current command value is limited by the voltage limiting ellipse or the current limiting circle, the torque output is lower than the torque command value To, but is as close to the torque command value To as possible.
本実施の形態では、電流指令値算出部35は、変調率の目標値Moに、電源電圧VDCを乗算し、回転角速度ωで除算して、鎖交磁束指令値の基本値Ψobを算出する。
In the present embodiment, the current command
詳細には、図10及び次式に示すように、電流指令値算出部35は、変調率の目標値Moに1/2×√(3/2)及び電源電圧VDCを乗算し、回転角速度ωで除算して、鎖交磁束指令値の基本値Ψobを算出する。
Ψob=Mo×1/2×√(3/2)×VDC/ω ・・・(2)
Specifically, as shown in FIG. 10 and the following equation, the current command
Ψob = Mo × 1/2 × √ (3/2) × VDC / ω ・ ・ ・ (2)
そして、図10及び次式に示すように、電流指令値算出部35は、鎖交磁束指令値の基本値Ψobに、後述する鎖交磁束補正値Ψocを加算して、鎖交磁束指令値Ψoを算出する。
Ψo=Ψob+Ψoc ・・・(3)
Then, as shown in FIG. 10 and the following equation, the current command
Ψo = Ψob + Ψoc ・ ・ ・ (3)
電流指令値算出部35は、鎖交磁束指令値Ψo及びトルク指令値Toに基づいて、d軸の電流指令値Ido及びq軸の電流指令値Iqoを算出する。電流指令値算出部35は、鎖交磁束指令値Ψo及びトルク指令値Toとd軸の電流指令値Idoとの関係が予め設定されたd軸電流設定データを参照し、算出された鎖交磁束指令値Ψo及びトルク指令値Toに対応するd軸の電流指令値Idoを算出する。電流指令値算出部35は、鎖交磁束指令値Ψo及びトルク指令値Toとq軸の電流指令値Iqoとの関係が予め設定されたq軸電流設定データを参照し、算出された鎖交磁束指令値Ψo及びトルク指令値Toに対応するq軸の電流指令値Iqoを算出する。
The current command
電流指令値算出部35は、変調率の実値Mrが、変調率の目標値Moに近づくように、電流指令値を変化させるフィードバック制御を行う。本実施の形態では、電流指令値算出部35は、変調率の実値Mrが、変調率の目標値Moを上回った場合は、トルク指令値Toのトルク出力を維持しつつ、弱め磁束を行う方向に電流指令値を変化させ、変調率の実値Mrが、変調率の目標値Moを下回った場合は、トルク指令値Toのトルク出力を維持しつつ、弱め磁束を弱める方向に電流指令値を変化させる。フィードバック制御により、弱め磁束の程度を調整し、トルク指令値Toのトルク出力を維持しつつ、変調率の実値Mrを変量率の目標値Moに近づけることができる。
The current command
本実施の形態では、電流指令値算出部35は、変調率の実値Mrが、変調率の目標値Moに近づくように、鎖交磁束指令値Ψoを補正する鎖交磁束補正値Ψocを変化させる。
In the present embodiment, the current command
図11及び次式に示すように、電流指令値算出部35は、変調率の目標値Moに対する変調率の実値Mrの偏差ΔMを算出し、偏差ΔMに、1/2×√(3/2)及び電源電圧VDCを乗算し、回転角速度ωで除算して、制御値Uを算出する。そして、電流指令値算出部35は、制御値Uに、制御ゲインKmを乗算した値を、条件付き積分器で積分し、積分値を、鎖交磁束補正値Ψocとして算出する。条件付き積分器は、いわゆるアンチワインドアップの機能を有している。すなわち、積分器は、鎖交磁束指令値Ψoが、d軸電流設定データに設定されている鎖交磁束指令値Ψoの上限値(操作可能幅の上限値)に到達した場合は、積分値を増加させずに、保持し、鎖交磁束指令値Ψoが、d軸電流設定データに設定されている鎖交磁束指令値Ψoの下限値(操作可能幅の下限値)に到達した場合は、積分値を減少させずに、保持する。
ΔM=Mo−Mr
U=ΔM×1/2×√(3/2)×VDC/ω ・・・(4)
Ψoc=∫(Km×U)
As shown in FIG. 11 and the following equation, the current command
ΔM = Mo-Mr
U = ΔM × 1/2 × √ (3/2) × VDC / ω ・ ・ ・ (4)
Ψoc = ∫ (Km × U)
<特定過変調運転領域における弱め磁束制御>
特定過変調運転領域において、変調率の目標値Moが低下されると、鎖交磁束指令値の基本値Ψobが低下する。また、特定過変調運転領域において、変調率の実値Mrが変調率の目標値Moを上回ると、鎖交磁束補正値Ψocが減少する。よって、特定過変調運転領域において、変調率の目標値Moが低下されることにより、鎖交磁束指令値Ψoが低下する。鎖交磁束指令値Ψoが低下すると、トルク指令値Toのトルク出力を維持しつつ、弱め磁束を行うことになるので、d軸の電流指令値Idoが負方向に増加し、q軸の電流指令値Iqoが必要に応じて減少する。弱め磁束制御が行われることにより、変調率の実値Mrを低下させることができる。なお、上述したように、d軸の電流指令値Idoの負方向への増加には、電圧制限楕円及び電流制限円等による上限があり、上限値(本例では、d軸電流設定データに設定されている鎖交磁束指令値Ψoの下限値)に到達するまで、変調率の実値Mrを低下させることができる。
<Weak magnetic flux control in the specific overmodulation operation region>
In the specific overmodulation operation region, when the target value Mo of the modulation factor is lowered, the basic value Ψob of the interlinkage magnetic flux command value is lowered. Further, in the specific overmodulation operation region, when the actual value Mr of the modulation factor exceeds the target value Mo of the modulation factor, the interlinkage magnetic flux correction value Ψoc decreases. Therefore, in the specific overmodulation operation region, the target value Mo of the modulation factor is lowered, so that the interlinkage magnetic flux command value Ψo is lowered. When the interlinkage magnetic flux command value Ψo decreases, the torque output of the torque command value To is maintained and the magnetic flux is weakened. Therefore, the d-axis current command value Ido increases in the negative direction, and the q-axis current command The value Iqo decreases as needed. By performing the weakening magnetic flux control, the actual value Mr of the modulation factor can be lowered. As described above, the increase of the d-axis current command value Ido in the negative direction has an upper limit due to the voltage limiting ellipse, the current limiting circle, etc., and is set to the upper limit value (in this example, the d-axis current setting data). The actual value Mr of the modulation factor can be lowered until the lower limit value of the interlinkage magnetic flux command value Ψo) is reached.
従って、特定過変調運転領域において、変調率の目標値Moが低下されることにより、d軸の電流指令値Idoが負方向に増加され、弱め磁束制御が行われ、トルク指令値Toのトルク出力を維持しつつ、変調率の実値Mrを低下させることができる。一方、d軸の電流指令値Idoが負方向への増加の上限値に到達すると、変調率の実値Mrを更に低下できなくなるが、この上限値は通常、鎖交磁束がゼロになる値に設定されるため到達時点ではすでに、変調率Mは、ゼロ近くまで低減されており十分な低減効果を得ることができる。 Therefore, in the specific overmodulation operation region, the target value Mo of the modulation factor is lowered, so that the current command value Ido of the d-axis is increased in the negative direction, the weakening magnetic flux control is performed, and the torque output of the torque command value To is performed. The actual value Mr of the modulation factor can be lowered while maintaining the above. On the other hand, when the current command value Ido on the d-axis reaches the upper limit of the increase in the negative direction, the actual value Mr of the modulation factor cannot be further lowered, but this upper limit is usually a value at which the interlinkage magnetic flux becomes zero. Since it is set, the modulation factor M has already been reduced to near zero at the time of arrival, and a sufficient reduction effect can be obtained.
<非特定過変調運転領域において、変調率の実値Mrが変調率の目標値Moを下回る場合>
一方、変調率の実値Mrが変調率の目標値Moを下回ると、鎖交磁束補正値Ψocが増加し、d軸の電流指令値Idoを正方向に増加させ、弱め磁束を弱めることになる。しかし、弱め磁束を弱める方向への操作幅は大きくないため、鎖交磁束指令値Ψoは、d軸電流設定データに設定されている鎖交磁束指令値Ψoの上限値に到達し、上述したように、変調率の実値Mrは、変調率の目標値Moを下回ったままになる。
<When the actual value Mr of the modulation rate is less than the target value Mo of the modulation rate in the non-specific overmodulation operation region>
On the other hand, when the actual value Mr of the modulation factor is lower than the target value Mo of the modulation factor, the interlinkage magnetic flux correction value Ψoc increases, the current command value Ido of the d-axis is increased in the positive direction, and the weakening magnetic flux is weakened. .. However, since the operating width in the direction of weakening the weakening magnetic flux is not large, the interlinkage magnetic flux command value Ψo reaches the upper limit value of the interlinkage magnetic flux command value Ψo set in the d-axis current setting data, as described above. In addition, the actual value Mr of the modulation factor remains below the target value Mo of the modulation factor.
<上限変調率設定部38>
上限変調率設定部38は、変調率の上限制限値MLTを設定する。上限変調率設定部38は、変調率の上限制限値MLTを、変調率の目標値Moよりも大きい値に設定すると共に、特定過変調運転領域では、変調率の上限制限値の最大設定値を、特定過変調運転領域以外の過変調の運転領域よりも低くする。
<Upper limit modulation
The upper limit modulation
本実施の形態では、上限変調率設定部38は、回転角速度ω及びトルク指令値Toと、変調率の上限制限値MLTとの関係が予め設定された上限値設定データを参照し、現在の回転角速度ω及びトルク指令値Toに対応する変調率の上限制限値MLTを算出する。例えば、上限値設定データは、図12に示すようなマップデータに設定される。特定過変調運転領域では、変調率の上限制限値MLTは、図8の変調率の目標値Moの1.15よりも大きい最大設定値の1.17に設定されている。一方、非特定過変調運転領域では、変調率の上限制限値MLTは、図8の変調率の目標値Moよりも大きく設定されており、最大設定値の1.23から1.17に設定される。しかし、このような設定は、通常変調領域において、電流制御の応答性を悪化させるため行われなくてもよい。
In the present embodiment, the upper limit modulation
目標値設定データが図9のように設定される場合は、上限値設定データは、図13に示すようなマップデータに設定される。特定過変調運転領域では、変調率の上限制限値MLTは、図9の変調率の目標値Moの1.15よりも大きい最大設定値の1.17に設定されている。なお、目標変調率設定部34は、特定過変調運転領域の変調率の上限制限値MLTを、通常変調状態に対応する変調率M(例えば、通常変調状態の変調率Mの最大値1.15)に設定してもよい。この場合は、特定過変調運転領域の変調率の目標値Moは、1.15より小さい変調率M(例えば、1.12)に設定される。
When the target value setting data is set as shown in FIG. 9, the upper limit value setting data is set to the map data as shown in FIG. In the specific overmodulation operation region, the upper limit value MLT of the modulation factor is set to 1.17, which is a maximum set value larger than 1.15 of the target value Mo of the modulation factor in FIG. The target modulation
一方、非特定過変調運転領域では、変調率の上限制限値MLTは、図9の変調率の目標値Moの1.21よりも大きい1.23に設定される。 On the other hand, in the non-specific overmodulation operation region, the upper limit value MLT of the modulation factor is set to 1.23, which is larger than 1.21 of the target value Mo of the modulation factor in FIG.
<変調率上限制限部362>
電圧指令値算出部36は、3相の電圧指令値の変調率が、変調率の上限制限値MLT以下になるように、3相の電圧指令値を変化させる。本実施の形態では、変調率上限制限部362は、dq軸の電圧指令値Vdo、Vqoに対して、変調率の上限制限処理を行って、制限後のd軸の電圧指令値VdoLT及び制限後のq軸の電圧指令値VqoLTを算出するように構成されている。
<Modulation rate upper
The voltage command
変調率の上限制限処理を行わない場合は、図14に示すように、回転角速度ωの上昇時などの過渡時は、変調率の実値Mrが、変調率の目標値Moをオーバーシュートする。そのため、電源電流の高調波成分が意図せず大きくなることがある。一方、変調率の上限制限処理を行う場合は、図15に示すように、変調率の実値Mrが、変調率の上限制限値MLTを超過しないように上限制限することができ、オーバーシュート量を管理できる。変調率の上限制限処理は、電圧指令値の変調率を直接制限するので、変調率の実値Mrを確実に上限制限できる。 When the upper limit limiting process of the modulation factor is not performed, as shown in FIG. 14, the actual value Mr of the modulation factor overshoots the target value Mo of the modulation factor during a transient such as when the rotational angular velocity ω rises. Therefore, the harmonic component of the power supply current may unintentionally increase. On the other hand, when the upper limit limiting process of the modulation rate is performed, as shown in FIG. 15, the upper limit can be limited so that the actual value Mr of the modulation rate does not exceed the upper limit limit value MLT of the modulation rate, and the overshoot amount can be limited. Can be managed. Since the upper limit limiting process of the modulation factor directly limits the modulation factor of the voltage command value, the actual upper limit of the modulation factor Mr can be surely limited.
図16に示すように、dq軸の電圧指令値Vdo、Vqoの変調率Mを、変調率の上限制限値MLT以下に制限するためには、dq軸の電圧指令値Vdo、Vqoを、変調率Mが上限制限値MLTになる制限円の範囲内に制限する必要がある。次式に示すように、制限円の半径VLTは、変調率の上限制限値MLTに、1/2×√(3/2)及び電源電圧VDCを乗算した値になる。
VLT=MLT×1/2×√(3/2)×VDC ・・・(5)
As shown in FIG. 16, in order to limit the modulation rate M of the voltage command values Vdo and Vqo on the dq axis to the upper limit limit value MLT or less of the modulation rate, the voltage command values Vdo and Vqo on the dq axis are set to the modulation rate. It is necessary to limit within the range of the limit circle in which M becomes the upper limit limit value MLT. As shown in the following equation, the radius VLT of the limiting circle is a value obtained by multiplying the upper limit limit value MLT of the modulation factor by 1/2 × √ (3/2) and the power supply voltage VDC.
VLT = MLT x 1/2 x √ (3/2) x VDC ... (5)
図16に示すように、変調率上限制限部362は、dq軸の電圧指令値Vdo、Vqoの変調率Mdqvが、変調率の上限制限値MLTを上回る場合は、q軸の電圧指令値Vdo、Vqoと原点を結ぶ線と制限円との交点に、dq軸の電圧指令値Vdo、Vqoに変化させる。
As shown in FIG. 16, the modulation rate upper
この処理を数式で表すと次式のようになる。すなわち、変調率上限制限部362は、dq軸の電圧指令値Vdo、Vqoの変調率Mdqvが、変調率の上限制限値MLTを上回る場合は、変調率の上限制限値MLTを変調率Mdqvで除算した値を、dq軸の電圧指令値Vdo、Vqoに乗算して、制限後のdq軸の電圧指令値VdoLT、VqoLTを算出し、変調率Mdqvが、変調率の上限制限値MLT以下になる場合は、dq軸の電圧指令値Vdo、Vqoをそのまま、制限後のdq軸の電圧指令値VdoLT、VqoLTに設定する。
Mdqv=√(Vdo2+Vdo2)/{1/2×√(3/2)×VDC}
1)Mdqv>MLTの場合
[VdoLT,VqoLT]=MLT/Mdqv×[Vdo,Vqo]
2)Mdqv≦MLTの場合 ・・・(6)
[VdoLT,VqoLT]=[Vdo,Vqo]
This process can be expressed by a mathematical formula as follows. That is, when the modulation rate Mdqv of the voltage command values Vdo and Vqo of the dq axis exceeds the upper limit limit value MLT of the modulation rate, the modulation rate upper
Mdqv = √ (Vdo 2 + Vdo 2 ) / {1/2 x √ (3/2) x VDC}
1) When Mdqv> MLT [VdoLT, VqoLT] = MLT / Mdqv × [Vdo, Vqo]
2) When Mdqv ≤ MLT ... (6)
[VdoLT, VqoLT] = [Vdo, Vqo]
2.実施の形態2
実施の形態2に係る制御装置1について説明する。上記の実施の形態1と同様の構成部分は説明を省略する。本実施の形態に係る制御装置1の基本的な構成は実施の形態1と同様であるが、目標変調率設定部34における変調率の目標値Moの算出方法、及び上限変調率設定部38における変調率の上限制限値MLTの算出方法が実施の形態1と異なる。
2.
The
<目標変調率設定部34>
本実施の形態では、図17に目標変調率設定部34は、変調率の実値Mrに基づいて、インバータに流れるインバータ電流に含まれるインバータ高調波電流成分の振幅ΔIinHを算出し、電源接続経路の周波数特性を用いて、電源接続経路の増幅ゲインKHを算出し、インバータ高調波電流成分の振幅ΔIinHに増幅ゲインKHを乗算して、電源電流の高調波成分の振幅ΔIdcHを算出する。そして、目標変調率設定部34は、電源電流の高調波成分の振幅ΔIdcHに基づいて変調率の目標値Moを算出するように構成されている。
<Target modulation
In the present embodiment, the target modulation
詳細には、図17のブロック図に示すように構成されている。目標変調率設定部34は、電圧指令値に基づいて変調率の実値Mrを算出する。目標変調率設定部34は、dq軸電流とdq軸電圧との位相差に基づいて力率PFを算出する。そして、目標変調率設定部34は、変調率M及び力率PFと、交流電力に対する6次の高調波成分の割合RacHとの関係が予め設定された割合設定データを参照し、算出した変調率の実値Mr及び力率PFに対応する6次の高調波成分の割合RacHを算出する。
In detail, it is configured as shown in the block diagram of FIG. The target modulation
目標変調率設定部34は、dq軸電流とdq軸電圧とを乗算して、交流電力Pacを算出する。目標変調率設定部34は、交流電力Pacに6次の高調波成分の割合RacHを乗算して、交流電力Pacに含まれる6次の高調波成分の振幅ΔPacHを算出する。目標変調率設定部34は、6次の高調波成分の振幅ΔPacHを電源電圧VDCで除算して、インバータ電流に含まれる6次のインバータ高調波電流成分の振幅ΔIinHを算出する。
The target modulation
また、目標変調率設定部34は、周波数と増幅ゲインKHとの関係が予め設定された電源接続経路の周波数特性を参照し、回転角速度ωの6倍の周波数に対応する増幅ゲインKHを算出する。目標変調率設定部34は、6次のインバータ高調波電流成分の振幅ΔIinHに増幅ゲインKHを乗算して、電源電流の6次の高調波成分の振幅ΔIdcHを算出する。
Further, the target modulation
目標変調率設定部34は、高調波成分の振幅ΔIdcHと変調率の目標値Moとの関係が予め設定された目標値設定データを参照し、算出した電源電流の6次の高調波成分の振幅ΔIdcHに対応する変調率の目標値Moを算出する。この目標値設定データは、図18に示すように設定されている。電源電流の高調波成分の振幅ΔIdcHが小さい場合は、非特定過変調運転領域に対応するので、変調率の目標値Moは、高い値、例えば、1.21に設定される。一方、電源電流の高調波成分の振幅ΔIdcHが大きい場合は、特定過変調運転領域に対応するので、変調率の目標値Moは、低い値、例えば、1.15に設定される。このように、電源電流の高調波成分の振幅ΔIdcHが増加するに従って、変調率の目標値Moは低下される。本実施の形態の設定は、実施の形態1の図9の設定に近くなっている。このように、本実施の形態では、特定過変調運転領域の変調率の目標値Moは、通常変調状態に対応する変調率M(本例では、通常変調状態の変調率Mの最大値1.15)に設定されている。なお、特定過変調運転領域の変調率の目標値Moは、1.15より小さい変調率Mに設定されてもよい。
The target modulation
<上限変調率設定部38>
目標変調率設定部34と同様に、上限変調率設定部38は、変調率の実値Mrに基づいて、インバータに流れるインバータ電流に含まれるインバータ高調波電流成分の振幅ΔIinHを算出し、電源接続経路の周波数特性を用いて、電源接続経路の増幅ゲインKHを算出し、インバータ高調波電流成分の振幅ΔIinHに増幅ゲインKHを乗算して、電源電流の高調波成分の振幅ΔIdcHを算出する。そして、上限変調率設定部38は、電源電流の高調波成分の振幅ΔIdcHに基づいて、変調率の上限制限値MLTを算出する。
<Upper limit modulation
Similar to the target modulation
図17に示すように、目標変調率設定部34と上限変調率設定部38との間で、電源電流の高調波成分の振幅ΔIdcHの算出部分は共通化されている。そして、上限変調率設定部38は、高調波成分の振幅ΔIdcHと変調率の上限制限値MLTとの関係が予め設定された上限制限値設定データを参照し、算出した電源電流の6次の高調波成分の振幅ΔIdcHに対応する変調率の上限制限値MLTを算出する。
As shown in FIG. 17, the calculation portion of the amplitude ΔIdcH of the harmonic component of the power supply current is shared between the target modulation
この上限制限値設定データは、図18に示すように設定されている。電源電流の高調波成分の振幅ΔIdcHが小さい場合は、非特定過変調運転領域に対応し、変調率の上限制限値MLTは、変調率の目標値Moよりも大きい値、例えば、1.23に設定される。一方、電源電流の高調波成分の振幅ΔIdcHが大きい場合は、特定過変調運転領域に対応し、変調率の上限制限値MLTは、変調率の目標値Moよりも大きい値、例えば、1.17に設定される。このように、電源電流の高調波成分の振幅ΔIdcHが増加するに従って、変調率の上限制限値MLTは、変調率の目標値Moよりも大きい値の状態で、低下される。本実施の形態の設定は、実施の形態1の図13の設定に近くなっている。なお、特定過変調運転領域の変調率の上限制限値MLTは、通常変調状態に対応する変調率M(例えば、通常変調状態の変調率Mの最大値1.15)に設定されてもよい。この場合は、特定過変調運転領域の変調率の目標値Moは、1.15より小さい変調率M(例えば、1.12)に設定される。 The upper limit value setting data is set as shown in FIG. When the amplitude ΔIdcH of the harmonic component of the power supply current is small, it corresponds to the non-specific overmodulation operation region, and the upper limit limit value MLT of the modulation factor is a value larger than the target value Mo of the modulation factor, for example, 1.23. Set. On the other hand, when the amplitude ΔIdcH of the harmonic component of the power supply current is large, it corresponds to the specific overmodulation operation region, and the upper limit limit value MLT of the modulation factor is a value larger than the target value Mo of the modulation factor, for example, 1.17. Is set to. As described above, as the amplitude ΔIdcH of the harmonic component of the power supply current increases, the upper limit value MLT of the modulation factor is lowered in a state of a value larger than the target value Mo of the modulation factor. The setting of the present embodiment is close to the setting of FIG. 13 of the first embodiment. The upper limit value MLT of the modulation factor in the specific overmodulation operation region may be set to the modulation factor M corresponding to the normal modulation state (for example, the maximum value 1.15 of the modulation factor M in the normal modulation state). In this case, the target value Mo of the modulation factor in the specific overmodulation operation region is set to a modulation factor M (for example, 1.12) smaller than 1.15.
<転用例>
上記の各実施の形態では、3相の巻線が設けられる場合を例として説明した。しかし、巻線の相数は、複数相であれば、2相、4相等の任意の数に設定されてもよい。
<Example of diversion>
In each of the above embodiments, the case where the three-phase windings are provided has been described as an example. However, the number of phases of the winding may be set to an arbitrary number such as two phases and four phases as long as it is a plurality of phases.
上記の各実施の形態では、1組の3相の巻線及びインバータが設けられる場合を例として説明した。しかし、2組以上の3相巻線及びインバータが設けられ、各組の3相巻線及びインバータに対して、各実施の形態と同様の制御が行われてもよい。 In each of the above embodiments, a case where a set of three-phase windings and an inverter is provided has been described as an example. However, two or more sets of three-phase windings and inverters may be provided, and the same control as in each embodiment may be performed on each set of three-phase windings and inverters.
上記の各実施の形態では、1組の3相の巻線及びインバータが設けられる場合を例として説明した。しかし、2組以上の3相巻線及びインバータが設けられ、各組の3相巻線及びインバータに対して、各実施の形態と同様の制御が行われてもよい。 In each of the above embodiments, a case where a set of three-phase windings and an inverter is provided has been described as an example. However, two or more sets of three-phase windings and inverters may be provided, and the same control as in each embodiment may be performed on each set of three-phase windings and inverters.
上記の各実施の形態では、電流指令値算出部35は、中間パラメータとして鎖交磁束指令値を用い、変調率の目標値Mo等に基づいて鎖交磁束指令値を変化させ、鎖交磁束指令値に基づいて電流指令値を設定している場合を例として説明した。しかし、電流指令値算出部35は、鎖交磁束指令値を用いずに、電流指令値を設定してもよい。例えば、電流指令値算出部35は、特開2012−200073号公報に開示されているように、中間パラメータとして、電圧不足割合を用い、変調率の目標値Mo等に基づいて電圧不足割合を変化させ、電圧不足割合に基づいて電流指令値を設定してもよい。
In each of the above embodiments, the current command
本願は、様々な例示的な実施の形態及び実施例が記載されているが、1つ、または複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。従って、例示されていない無数の変形例が、本願明細書に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも1つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも1つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。 Although the present application describes various exemplary embodiments and examples, the various features, embodiments, and functions described in one or more embodiments are applications of a particular embodiment. It is not limited to, but can be applied to embodiments alone or in various combinations. Therefore, innumerable variations not illustrated are envisioned within the scope of the techniques disclosed herein. For example, it is assumed that at least one component is modified, added or omitted, and further, at least one component is extracted and combined with the components of other embodiments.
1 交流回転電機の制御装置、2 交流回転電機、10 直流電源、12 平滑コンデンサ、20 インバータ、31 電流検出部、32 回転検出部、33 電圧検出部、34 目標変調率設定部、35 電流指令値算出部、36 電圧指令値算出部、37 スイッチング制御部、38 上限変調率設定部、M 変調率、MLT 変調率の上限制限値、Mo 変調率の目標値、Mr 変調率の実値、To トルク指令値、VDC 電源電圧、ω 回転角速度 1 AC rotary electric machine control device, 2 AC rotary electric machine, 10 DC power supply, 12 smoothing capacitor, 20 inverter, 31 current detector, 32 rotation detector, 33 voltage detector, 34 target modulation factor setting unit, 35 current command value Calculation unit, 36 Voltage command value calculation unit, 37 Switching control unit, 38 Upper limit modulation rate setting unit, M modulation rate, MLT modulation rate upper limit limit value, Mo modulation rate target value, Mr modulation rate actual value, To torque Command value, VDC power supply voltage, ω rotation angle speed
Claims (12)
前記複数相の巻線に流れる電流を検出する電流検出部と、
前記ロータの回転角速度を検出又は推定する回転検出部と、
直流電源から前記インバータに供給される電源電圧を検出する電圧検出部と、
前記電源電圧の半分値に対する前記複数相の巻線の印加電圧の基本波成分の振幅の比率である変調率の目標値を設定する目標変調率設定部と、
前記変調率の目標値に基づいて、電流指令値を設定する電流指令値算出部と、
電流の検出値が、前記電流指令値に近づくように、前記複数相の巻線に印加する複数相の電圧指令値を変化させる電圧指令値算出部と、
前記複数相の電圧指令値に基づいて、前記インバータが有する複数のスイッチング素子をオンオフして、前記複数相の巻線に電圧を印加するスイッチング制御部と、を備え、
前記目標変調率設定部は、前記複数相の電圧指令値の振幅が前記電源電圧の半分値を超える過変調により生じる電源電流の高調波成分が、前記直流電源と前記インバータとを接続する電源接続経路において発生する共振により増大する運転領域に対応して設定された特定過変調運転領域では、前記変調率の目標値の最大設定値を、前記特定過変調運転領域以外の過変調の運転領域よりも低くし、
前記変調率の実値に基づいて、インバータに流れる電流に含まれるインバータ高調波電流成分の振幅を算出し、
前記電源接続経路の周波数特性を用いて、前記電源接続経路の増幅ゲインを算出し、
前記インバータ高調波電流成分の振幅に前記増幅ゲインを乗算して、前記電源電流の高調波成分の振幅を算出し、
前記電源電流の高調波成分の振幅に基づいて前記変調率の目標値を算出する交流回転電機の制御装置。 A control device for an AC rotary electric machine that controls an AC rotary electric machine having a stator and a rotor provided with multi-phase windings via an inverter having a smoothing capacitor.
A current detector that detects the current flowing through the multi-phase windings, and
A rotation detection unit that detects or estimates the rotation angular velocity of the rotor,
A voltage detector that detects the power supply voltage supplied from the DC power supply to the inverter, and
A target modulation factor setting unit that sets a target value of the modulation factor, which is the ratio of the amplitude of the fundamental wave component of the applied voltage of the multi-phase windings to the half value of the power supply voltage.
A current command value calculation unit that sets a current command value based on the target value of the modulation factor, and a current command value calculation unit.
A voltage command value calculation unit that changes the voltage command value of the plurality of phases applied to the windings of the plurality of phases so that the detected value of the current approaches the current command value.
A switching control unit for turning on / off a plurality of switching elements included in the inverter and applying a voltage to the windings of the plurality of phases based on the voltage command values of the plurality of phases is provided.
In the target modulation rate setting unit, a power supply connection in which the harmonic component of the power supply current generated by overmodulation in which the amplitude of the voltage command value of the plurality of phases exceeds half the value of the power supply voltage connects the DC power supply and the inverter. In the specific overmodulation operation region set corresponding to the operation region increased by the resonance generated in the path, the maximum set value of the target value of the modulation factor is set from the overmodulation operation region other than the specific overmodulation operation region. also low,
Based on the actual value of the modulation factor, the amplitude of the inverter harmonic current component included in the current flowing through the inverter is calculated.
Using the frequency characteristics of the power supply connection path, the amplification gain of the power supply connection path is calculated.
The amplitude of the harmonic component of the power supply current is calculated by multiplying the amplitude of the harmonic current component of the inverter by the amplification gain.
A control device for an AC rotating electric machine that calculates a target value of the modulation factor based on the amplitude of a harmonic component of the power supply current.
前記複数相の巻線に流れる電流を検出する電流検出部と、
前記ロータの回転角速度を検出又は推定する回転検出部と、
直流電源から前記インバータに供給される電源電圧を検出する電圧検出部と、
前記電源電圧の半分値に対する前記複数相の巻線の印加電圧の基本波成分の振幅の比率である変調率の目標値を設定する目標変調率設定部と、
前記変調率の目標値に基づいて、電流指令値を設定する電流指令値算出部と、
電流の検出値が、前記電流指令値に近づくように、前記複数相の巻線に印加する複数相の電圧指令値を変化させる電圧指令値算出部と、
前記複数相の電圧指令値に基づいて、前記インバータが有する複数のスイッチング素子をオンオフして、前記複数相の巻線に電圧を印加するスイッチング制御部と、を備え、
前記目標変調率設定部は、前記複数相の電圧指令値の振幅が前記電源電圧の半分値を超える過変調により生じる電源電流の高調波成分が、前記直流電源と前記インバータとを接続する電源接続経路において発生する共振により増大する運転領域に対応して設定された特定過変調運転領域では、前記変調率の目標値の最大設定値を、前記特定過変調運転領域以外の過変調の運転領域よりも低くし、
前記電流指令値算出部は、前記変調率の目標値が低下された場合は、トルク指令値のトルク出力を維持しつつ、弱め磁束を行う前記電流指令値を算出する交流回転電機の制御装置。 A control device for an AC rotary electric machine that controls an AC rotary electric machine having a stator and a rotor provided with multi-phase windings via an inverter having a smoothing capacitor.
A current detector that detects the current flowing through the multi-phase windings, and
A rotation detection unit that detects or estimates the rotation angular velocity of the rotor,
A voltage detector that detects the power supply voltage supplied from the DC power supply to the inverter, and
A target modulation factor setting unit that sets a target value of the modulation factor, which is the ratio of the amplitude of the fundamental wave component of the applied voltage of the multi-phase windings to the half value of the power supply voltage.
A current command value calculation unit that sets a current command value based on the target value of the modulation factor, and a current command value calculation unit.
A voltage command value calculation unit that changes the voltage command value of the plurality of phases applied to the windings of the plurality of phases so that the detected value of the current approaches the current command value.
A switching control unit for turning on / off a plurality of switching elements included in the inverter and applying a voltage to the windings of the plurality of phases based on the voltage command values of the plurality of phases is provided.
In the target modulation rate setting unit, a power supply connection in which the harmonic component of the power supply current generated by overmodulation in which the amplitude of the voltage command value of the plurality of phases exceeds half the value of the power supply voltage connects the DC power supply and the inverter. In the specific overmodulation operation region set corresponding to the operation region increased by the resonance generated in the path, the maximum set value of the target value of the modulation factor is set from the overmodulation operation region other than the specific overmodulation operation region. Also low
The current command value calculating section, when the target value of the modulation factor is decreased, while maintaining the torque output of the torque command value, the control of the ac rotating electrical machine you calculate the current command value for performing flux-weakening Device.
前記複数相の巻線に流れる電流を検出する電流検出部と、
前記ロータの回転角速度を検出又は推定する回転検出部と、
直流電源から前記インバータに供給される電源電圧を検出する電圧検出部と、
前記電源電圧の半分値に対する前記複数相の巻線の印加電圧の基本波成分の振幅の比率である変調率の目標値を設定する目標変調率設定部と、
前記変調率の目標値に基づいて、電流指令値を設定する電流指令値算出部と、
電流の検出値が、前記電流指令値に近づくように、前記複数相の巻線に印加する複数相の電圧指令値を変化させる電圧指令値算出部と、
前記複数相の電圧指令値に基づいて、前記インバータが有する複数のスイッチング素子をオンオフして、前記複数相の巻線に電圧を印加するスイッチング制御部と、を備え、
前記目標変調率設定部は、前記複数相の電圧指令値の振幅が前記電源電圧の半分値を超える過変調により生じる電源電流の高調波成分が、前記直流電源と前記インバータとを接続する電源接続経路において発生する共振により増大する運転領域に対応して設定された特定過変調運転領域では、前記変調率の目標値の最大設定値を、前記特定過変調運転領域以外の過変調の運転領域よりも低くし、
前記電流指令値算出部は、前記変調率の目標値に、前記電源電圧を乗算し、前記回転角速度で除算して、鎖交磁束指令値を算出し、前記鎖交磁束指令値及びトルク指令値に基づいて、電流指令値を算出する交流回転電機の制御装置。 A control device for an AC rotary electric machine that controls an AC rotary electric machine having a stator and a rotor provided with multi-phase windings via an inverter having a smoothing capacitor.
A current detector that detects the current flowing through the multi-phase windings, and
A rotation detection unit that detects or estimates the rotation angular velocity of the rotor,
A voltage detector that detects the power supply voltage supplied from the DC power supply to the inverter, and
A target modulation factor setting unit that sets a target value of the modulation factor, which is the ratio of the amplitude of the fundamental wave component of the applied voltage of the multi-phase windings to the half value of the power supply voltage.
A current command value calculation unit that sets a current command value based on the target value of the modulation factor, and a current command value calculation unit.
A voltage command value calculation unit that changes the voltage command value of the plurality of phases applied to the windings of the plurality of phases so that the detected value of the current approaches the current command value.
A switching control unit for turning on / off a plurality of switching elements included in the inverter and applying a voltage to the windings of the plurality of phases based on the voltage command values of the plurality of phases is provided.
In the target modulation rate setting unit, a power supply connection in which the harmonic component of the power supply current generated by overmodulation in which the amplitude of the voltage command value of the plurality of phases exceeds half the value of the power supply voltage connects the DC power supply and the inverter. In the specific overmodulation operation region set corresponding to the operation region increased by the resonance generated in the path, the maximum set value of the target value of the modulation factor is set from the overmodulation operation region other than the specific overmodulation operation region. Also low
The current command value calculation unit calculates the interlinkage magnetic flux command value by multiplying the target value of the modulation factor by the power supply voltage and dividing by the rotation angular velocity, and the interlinkage magnetic flux command value and the torque command value. based on the control device of the ac rotating electrical machine that to calculate the current command value.
前記複数相の巻線に流れる電流を検出する電流検出部と、
前記ロータの回転角速度を検出又は推定する回転検出部と、
直流電源から前記インバータに供給される電源電圧を検出する電圧検出部と、
前記電源電圧の半分値に対する前記複数相の巻線の印加電圧の基本波成分の振幅の比率である変調率の目標値を設定する目標変調率設定部と、
前記変調率の目標値に基づいて、電流指令値を設定する電流指令値算出部と、
電流の検出値が、前記電流指令値に近づくように、前記複数相の巻線に印加する複数相の電圧指令値を変化させる電圧指令値算出部と、
前記複数相の電圧指令値に基づいて、前記インバータが有する複数のスイッチング素子をオンオフして、前記複数相の巻線に電圧を印加するスイッチング制御部と、
前記変調率の上限制限値を設定する上限変調率設定部と、を備え、
前記目標変調率設定部は、前記複数相の電圧指令値の振幅が前記電源電圧の半分値を超える過変調により生じる電源電流の高調波成分が、前記直流電源と前記インバータとを接続する電源接続経路において発生する共振により増大する運転領域に対応して設定された特定過変調運転領域では、前記変調率の目標値の最大設定値を、前記特定過変調運転領域以外の過変調の運転領域よりも低くし、
前記電圧指令値算出部は、前記複数相の電圧指令値の前記変調率が、前記上限制限値以下になるように、前記複数相の電圧指令値を変化させ、
前記上限変調率設定部は、前記変調率の上限制限値を、前記変調率の目標値よりも大きい値に設定すると共に、前記特定過変調運転領域では、前記変調率の上限制限値の最大設定値を、前記特定過変調運転領域以外の過変調の運転領域よりも低くする交流回転電機の制御装置。 A control device for an AC rotary electric machine that controls an AC rotary electric machine having a stator and a rotor provided with multi-phase windings via an inverter having a smoothing capacitor.
A current detector that detects the current flowing through the multi-phase windings, and
A rotation detection unit that detects or estimates the rotation angular velocity of the rotor,
A voltage detector that detects the power supply voltage supplied from the DC power supply to the inverter, and
A target modulation factor setting unit that sets a target value of the modulation factor, which is the ratio of the amplitude of the fundamental wave component of the applied voltage of the multi-phase windings to the half value of the power supply voltage.
A current command value calculation unit that sets a current command value based on the target value of the modulation factor, and a current command value calculation unit.
A voltage command value calculation unit that changes the voltage command value of the plurality of phases applied to the windings of the plurality of phases so that the detected value of the current approaches the current command value.
A switching control unit that turns on and off a plurality of switching elements of the inverter based on the voltage command values of the plurality of phases and applies a voltage to the windings of the plurality of phases.
It is provided with an upper limit modulation factor setting unit for setting the upper limit value of the modulation factor.
In the target modulation rate setting unit, a power supply connection in which a harmonic component of a power supply current generated by overmodulation in which the amplitude of the voltage command value of the plurality of phases exceeds half the value of the power supply voltage connects the DC power supply and the inverter. In the specific overmodulation operation region set corresponding to the operation region increased by the resonance generated in the path, the maximum set value of the target value of the modulation factor is set from the overmodulation operation region other than the specific overmodulation operation region. Also low
The voltage command value calculation unit changes the voltage command values of the plurality of phases so that the modulation factor of the voltage command values of the plurality of phases is equal to or less than the upper limit limit value.
The upper limit modulation factor setting unit sets the upper limit limit value of the modulation factor to a value larger than the target value of the modulation factor, and in the specific overmodulation operation region, the maximum setting of the upper limit limit value of the modulation factor. values, the specific overmodulation operation control device for ac rotary electric machine you lower than the operating region of the overmodulation except for the region.
前記変調率の実値に基づいて、インバータに流れる電流に含まれるインバータ高調波電流成分の振幅を算出し、
前記電源接続経路の周波数特性を用いて、前記電源接続経路の増幅ゲインを算出し、
前記インバータ高調波電流成分の振幅に前記増幅ゲインを乗算して、前記電源電流の高調波成分の振幅を算出し、
前記電源電流の高調波成分の振幅に基づいて前記変調率の上限制限値を算出する請求項8に記載の交流回転電機の制御装置。 The upper limit modulation rate setting unit is
Based on the actual value of the modulation factor, the amplitude of the inverter harmonic current component included in the current flowing through the inverter is calculated.
Using the frequency characteristics of the power supply connection path, the amplification gain of the power supply connection path is calculated.
The amplitude of the harmonic component of the power supply current is calculated by multiplying the amplitude of the harmonic current component of the inverter by the amplification gain.
The control device for an AC rotary electric machine according to claim 8 , wherein the upper limit value of the modulation factor is calculated based on the amplitude of the harmonic component of the power supply current.
前記複数相の巻線に流れる電流を検出する電流検出部と、
前記ロータの回転角速度を検出又は推定する回転検出部と、
直流電源から前記インバータに供給される電源電圧を検出する電圧検出部と、
前記電源電圧の半分値に対する前記複数相の巻線の印加電圧の基本波成分の振幅の比率である変調率の目標値を設定する目標変調率設定部と、
前記変調率の目標値に基づいて、電流指令値を設定する電流指令値算出部と、
電流の検出値が、前記電流指令値に近づくように、前記複数相の巻線に印加する複数相の電圧指令値を変化させる電圧指令値算出部と、
前記複数相の電圧指令値に基づいて、前記インバータが有する複数のスイッチング素子をオンオフして、前記複数相の巻線に電圧を印加するスイッチング制御部と、を備え、
前記目標変調率設定部は、前記複数相の電圧指令値の振幅が前記電源電圧の半分値を超える過変調により生じる電源電流の高調波成分が、前記直流電源と前記インバータとを接続する電源接続経路において発生する共振により増大する運転領域に対応して設定された特定過変調運転領域では、前記変調率の目標値の最大設定値を、前記特定過変調運転領域以外の過変調の運転領域よりも低くし、
前記特定過変調運転領域の前記変調率の目標値を、前記複数相の電圧指令値の振幅が前記電源電圧の半分値以下になる通常変調に対応する変調率に設定する交流回転電機の制御装置。 A control device for an AC rotary electric machine that controls an AC rotary electric machine having a stator and a rotor provided with multi-phase windings via an inverter having a smoothing capacitor.
A current detector that detects the current flowing through the multi-phase windings, and
A rotation detection unit that detects or estimates the rotation angular velocity of the rotor,
A voltage detector that detects the power supply voltage supplied from the DC power supply to the inverter, and
A target modulation factor setting unit that sets a target value of the modulation factor, which is the ratio of the amplitude of the fundamental wave component of the applied voltage of the multi-phase windings to the half value of the power supply voltage.
A current command value calculation unit that sets a current command value based on the target value of the modulation factor, and a current command value calculation unit.
A voltage command value calculation unit that changes the voltage command value of the plurality of phases applied to the windings of the plurality of phases so that the detected value of the current approaches the current command value.
A switching control unit for turning on / off a plurality of switching elements included in the inverter and applying a voltage to the windings of the plurality of phases based on the voltage command values of the plurality of phases is provided.
In the target modulation rate setting unit, a power supply connection in which the harmonic component of the power supply current generated by overmodulation in which the amplitude of the voltage command value of the plurality of phases exceeds half the value of the power supply voltage connects the DC power supply and the inverter. In the specific overmodulation operation region set corresponding to the operation region increased by the resonance generated in the path, the maximum set value of the target value of the modulation factor is set from the overmodulation operation region other than the specific overmodulation operation region. Also low
The target value of the modulation rate before Symbol particular overmodulation operation region, the plurality of phases usually ac rotary electric machine to set the modulation factor corresponding to the modulation by the amplitude of the voltage command value becomes less than half value of the supply voltage Control device.
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