旋转电机的控制装置及控制方法_4

文档序号:9790463阅读:来源:国知局
、励磁电流If、施加电压的振幅Va以及电动机10的角速度ω,则能对电压限制圆的右端及中心处的d轴电流Id的大小Idr、Idc进行计算。
[0056]目标值设定单元47利用基于电压限制圆的右端及中心处的d轴电流Id的大小Idr、Idc的式(6),来对d轴电流目标值Id*进行设定。
Id * = α X (-Lf.If/Ld) + (1- α ) X {(-Lf.If+Va/ ω) /Ld}...(6)
例如,若将α设为0,则d轴电流目标值Id*与电压限制圆的右端重合。另外,若将α设为1,则d轴电流目标值Id*与电压限制圆的顶点重合。另外,若将α设为0.5,则d轴电流目标值Id*与电压限制圆的右端和电压限制圆的顶点之间的中点重合。S卩,在重视电力效率的提高的情况下,在dq轴坐标系中,将α设定为比0.5要大的值,使得位于比电压限制圆的顶点要更靠q轴一侧,并位于d轴范围内的比中央要更靠顶点一侧。另外,在重视输出转矩T的响应性及输出电力P的响应性的情况下,在dq轴坐标系中,将α设定为0.5以下的值,使得位于比电压限制圆的顶点要更靠q轴一侧,并位于d轴范围内的比中央要更靠右端一侧。
[0057]接着,利用图9,对由目标值选择单元49来选择励磁电流目标值I f *的方法进行说明。
[0058]本实施方式的目标值选择单元49对是否选择励磁电流最小值If_min来作为励磁电流目标值If*进行判定(SOl)。目标值选择单元49在选择励磁电流最小值If_min来作为励磁电流目标值If*的情况下(S01:是),对d轴电流Id的绝对值|ld|是否超过d轴电流目标值Id*的绝对值I Id* I进行判定(S02)。目标值选择单元49在d轴电流Id的绝对值I Id I超过d轴电流目标值Id*的绝对值I Id* I的情况下(S02:是),基于d轴电流Id与d轴电流目标值Id*之间的偏差,来对励磁电流参照值If_c进行计算(S03)。然后,目标值选择单元49选择励磁电流参照值If_c来作为励磁电流目标值If*(S04),并结束处理。另外,在步骤S02中,目标值选择单元49在d轴电流Id的绝对值I Id I为d轴电流目标值Id*的绝对值I Id* I以下的情况下(S02:否),不不执行步骤S03、S04的处理而直接结束处理。
[0059]另一方面,目标值选择单元49在不选择励磁电流最小值Ifjnin来作为励磁电流目标值If*的情况下(S01:否),对电压限制圆的右端处的d轴电流Id的大小Idr是否为O以上进行判定(S05)。目标值选择单元49在电压限制圆的右端处的d轴电流Id的大小Idr为O以上的情况下(S05 ??是),对感应电压的振幅Vb与施加电压的振幅Va相一致的励磁电流最小值If_min进行计算(S06)。此时,目标值选择单元49利用以电动机10的转速及输出电力P为输入值的映射数据、或以电动机10的转速及输出转矩T为输入值的映射数据,来对励磁电流最小值If_min进行计算。目标值选择单元49选择励磁电流最小值If_min来作为励磁电流目标值If*(S07),并结束处理。另外,在步骤S05中,在电压限制圆的右端处的d轴电流Id的大小Idr小于O的情况下(S05:否),目标值选择单元49不执行步骤S06、S07而直接结束处理。
[0060]此外,在步骤S02中,目标值选择单元49对d轴电流Id的绝对值| Id |是否超过d轴电流目标值Id*的绝对值|ld*|进行判定,但判定方法并不局限于此。例如,在步骤S02中,目标值选择单元49对d轴电流Id的绝对值I Id I是否超过从d轴电流目标值Id*的绝对值|ld*|中减去允许值Δ I而得的值I Id*-A 11进行判定。在这种情况下,目标值选择单元49在d轴电流Id的绝对值I Id I超过值I Id*- Δ 11的情况下,选择励磁电流参照值If_c来作为励磁电流目标值If*。在本实施方式的控制装置40中,通过进行这样的处理,能提高输出电力P及输出转矩T的响应性。
[0061]在图10中,示出了指令转矩T*从规定值Tl变化为规定值T2的情况下dq轴电流Idq的变化、以及励磁电流目标值If*的变化。
[0062]在图10 (b)的时刻tl,指令转矩T*从规定值Tl开始上升。如图10 (a)所示,由于指令转矩T*的上升,q轴电流Iq开始增加,d轴电流Id的绝对值I Idl也开始增加(参照图10 (C)的状态)ο
[0063]在图10(a)的时刻t2,d轴电流Id达到d轴电流目标值Id*。由此,如图10(b)所示,励磁电流参照值If_c变得比励磁电流最小值Ifjnin要大,励磁电流目标值If*开始增加(图10 (d)的状态)。
[0064]在图10(a)的时刻t3,由于励磁电流目标值If*增加,在经过相当于励磁电路36的时间常数的时间后,励磁电流If开始增加。因此,用于使转矩T接近指令转矩T*的q轴电流Iq开始减小,d轴电流Id的绝对值I Id I也开始减小(图10 (e)的状态)。
[0065]在图10 (b)的时亥Ij t4,指令转矩T*达到规定值T2。由此,q轴电流Iq、d轴电流Id以及励磁电流If的变化停止(图10(f)的状态)。
[0066]以下,对本实施方式的效果进行描述。
[0067]本公开者发现,若感应电压的振幅Vb与施加电压的振幅Va相接近,则相电流(dq轴电流Idq)的电流振幅Ia最小。因此,在本实施方式的控制装置40中,基于该发现来对励磁电流If进行控制,使得感应电压的振幅Vb与施加电压的振幅Va之差为规定值以下。由此,在本实施方式的控制装置40中,电流振幅Ia较小,能降低因流过相电流而产生的电力损耗(铜损)。由此,在本实施方式的控制装置40中,能利用简单的控制来对电动机10中的电力效率进行改善。
[0068]具体而言,在本实施方式的控制装置40中,进行控制,使得励磁电流If接近电压限制圆与dq轴坐标系的d轴的交点处的d轴电流Id的值为O时的励磁电流最小值If_min。另外,在控制装置40中,进行控制,使得励磁电流If的值接近电压限制圆与dq轴坐标系的d轴的交点处的d轴电流Id的值为O以下时的励磁电流参照值If_c。
[0069]在将励磁电流If设为励磁电流最小值Ifjnin后将励磁电流If的值设为一定的情况下,对与第一绕组组1a和第二绕组组1b交链的交链磁通(Φ (If))的大小进行固定。这里,根据流过第一绕组组1a及第二绕组组1b的电流以及交链磁通来决定电动机10的输出转矩T及输出电力P。因此,若交链磁通的大小受到限制,则输出转矩T及输出电力P的最大值受到限制。因此,在本实施方式的控制装置40中,采用以下结构:即,在输出转矩T的指令值即指令转矩T*大于规定值的情况下,或者在输出电力P的指令值即指令电力P*大于规定值的情况下,将比励磁电流最小值If_min要大的励磁电流参照值If_c设定作为励磁电流If。由此,在本实施方式的控制装置40中,能抑制电力损耗,防止输出转矩T及输出电力P的最大值受到限制。
[0070]因流过相电流而产生的电力损耗会随着d轴电流Id的增加而增大。因此,在本实施方式的控制装置40中,采用了基于d轴电流Id来对励磁电流参照值If_c的大小进行设定的结构。由此,在本实施方式的控制装置40中,能抑制d轴电流Id的增加所引起的电力损耗。
[0071]d轴电流Id的值会随着输出转矩T、输出电力P的增加而增加。因此,在本实施方式的控制装置40中采用了以下结构:即,对d轴电流目标值Id*进行设定,在d轴电流Id的检测值超过所设定的d轴电流目标值Id*的情况下,选择励磁电流参照值If_c来作为励磁电流目标值If*。由此,在本实施方式的控制装置40中,能一边使输出转矩T接近指令转矩T*,一边对电流振幅Ia较大的情况进行抑制。或者,在控制装置40中,能一边使输出电力P接近指令电力P*,一边对电流振幅Ia较大的情况进行抑制。
[0072]在本实施方式的控制装置40中,采用了以下结构:S卩,将d轴电流目标值Id*设定于比电压限制圆的顶点要更靠dq轴坐标系的q轴一侧。由此,在本实施方式中,输出转矩T或输出电力P设为一定值的电流矢量轨迹与电压限制圆的交点接近dq轴坐标的原点(交点与原点之间的距离较短)。即,在本实施方式的控制装置40中,能抑制相电流的电流振幅Ia较大的情况。
[0073]输出转矩T及输出电力P会根据q轴电流Iq而变化。因此,在本实施方式的控制装置40中,在重视电力效率的提高的情况下,与重视对指令转矩T*的变动或指令电力P*的变动的响应性的情况相比,对d轴电流目标值Id*进行设定,使得q轴电流Iq相对于d轴电流Id的变化在电压限制圆上变得较大。
[0074]具体而言,在本实施方式的控制装置40中,在重视电力效率的提高的情况下,在电压限制圆上,将d轴电流目标值Id*从顶点与右端之间中点向顶点侧进行设定。由此,在本实施方式中,q轴电流Iq的值较大,励磁电流If的值较小。其结果是,在本实施方式的控制装置40中,通过减小励磁电流If的值,能减小dq轴电流Idq (相电流)的电流振幅Ia,提尚电力效率。
[0075]另外,在本实施方式的控制装置40中,在重视对指令转矩T*的变动或指令电力P*的变动的响应性的情况下,在电压限制圆上,将d轴电流目标值Id*从顶点与右端之间的中点向dq轴坐标系的q轴侧进行设定。由此,在本实施方式中,q轴电流Iq相对于d轴电流Id的变化较大。
[0076]在本实施方式的控制装置40中,采用以下结构:即,将施加电压的振幅Va设为一定,对施加电压的相位δ进行调整,从而对输出转矩T及输出电力P进行控制。由此,在本实施方式的控制装置40中,能简化对流过定子13的相电流(定子电流)及流过励磁绕组
11的励磁电流If的控制。另外,在本实施方式中,例如将施加电压的值(升压型DCDC转换器23、第一逆变器INV1、以及第二逆变器INV2的占空比)设为最大值,从而能降低相电流(dq轴电流Idq)的电流振幅la。其结果是,在本实施方式的控制装置40中,能提高电力效率。
[0077](其它实施方式) ?在上述实施方式中,采用了以下结构:对励磁电流目标值If*进行设定,使得施加电压的振幅Va与感应电压的振幅Vb之间的偏差成为O。在其它实施方式中,也可以对该结构进行变更而采用了以下结构:对励磁电流目标值If*进行设定,使得施加电压的振幅Va与感应电压的振幅Vb之间的偏差成为规定值以下。
[0078].在其它实施方式中,也可以进行将励磁电流目标值If*始终设为励磁电流最小值Ifjnin的控制。在进行这样的控制的情况下,输出电力P及输出转矩T的最大值较小,另一方面,能提尚电力效率。
[0079].在其它实施方式中,也可以基于指令转矩T*与转矩T之间的偏差来对励磁电流参照值If_c进行设定。
[0080].在上述实施方式中,采用将施加电
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