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JP5737163B2 - Rotating machine control device - Google Patents

Rotating machine control device Download PDF

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JP5737163B2 JP2011267688A JP2011267688A JP5737163B2 JP 5737163 B2 JP5737163 B2 JP 5737163B2 JP 2011267688 A JP2011267688 A JP 2011267688A JP 2011267688 A JP2011267688 A JP 2011267688A JP 5737163 B2 JP5737163 B2 JP 5737163B2
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Description

本発明は、直流電圧源の正極および負極のそれぞれに回転機の端子を接続するスイッチング素子と、該スイッチング素子に逆並列接続された整流手段とを備える直流交流変換回路について、該直流交流変換回路の前記スイッチング素子を操作することで、前記回転機を流れる電流、前記回転機のトルクおよび前記回転機の鎖交磁束の少なくとも1つを有する制御量を制御する回転機の制御装置に関する。   The present invention relates to a DC / AC conversion circuit including a switching element that connects a terminal of a rotating machine to each of a positive electrode and a negative electrode of a DC voltage source, and a rectifier that is connected in reverse parallel to the switching element. The control device of the rotating machine controls the control amount having at least one of the current flowing through the rotating machine, the torque of the rotating machine, and the linkage flux of the rotating machine.

この種の制御装置としては、モータの実際の電流を指令電流にフィードバック制御するための操作量として指令電圧を算出し、これに基づきインバータを操作するものが周知である。ここで、モータが停止状態または極低速状態となるいわゆるロック状態においては、指令電流が特定のレッグの電流を最大とする状態が継続する。このため、フィードバック制御によって、特定のレッグの電流を最大とする状態が継続されるようにインバータが操作される。そしてこの場合には、そのレッグの発熱量が過度に大きくなるおそれがある。   As this type of control device, a device that calculates a command voltage as an operation amount for feedback control of an actual current of a motor to a command current and operates an inverter based on the command voltage is well known. Here, in a so-called locked state in which the motor is stopped or in a very low speed state, the state in which the command current maximizes the current of a specific leg continues. For this reason, an inverter is operated so that the state which makes the electric current of a specific leg the maximum is continued by feedback control. In this case, the amount of heat generated by the leg may become excessively large.

そこで従来、たとえば下記特許文献1に見られるように、ロック状態において、指令電流を変更することも提案されている。これにより、最大電流が流れるレッグが変更されるため、特定のレッグに発熱が集中する事態を緩和することができる。   Therefore, conventionally, for example, as shown in Patent Document 1, it has been proposed to change the command current in the locked state. Thereby, since the leg through which the maximum current flows is changed, it is possible to alleviate the situation where heat is concentrated on a specific leg.

特開2007−267512号公報JP 2007-267512 A

ただし、上記の場合、指令電流の設定を変更する手段を設計する必要が生じる。また、指令電流を変更することは、無効電流を増大させることを意味し、損失の増大につながる。   However, in the above case, it is necessary to design means for changing the setting of the command current. Moreover, changing the command current means increasing the reactive current, leading to an increase in loss.

本発明は、上記課題を解決する過程でなされたものであり、その目的は、直流電圧源の正極および負極のそれぞれに回転機の端子を接続するスイッチング素子と、該スイッチング素子に逆並列接続された整流手段とを備える直流交流変換回路について、該直流交流変換回路の前記スイッチング素子を操作することで、前記回転機を流れる電流、前記回転機のトルクおよび前記回転機の鎖交磁束の少なくとも1つを有する制御量を制御する新たな回転機の制御装置を提供することにある。   The present invention has been made in the process of solving the above-mentioned problems, and its object is to connect a switching element that connects a terminal of a rotating machine to each of a positive electrode and a negative electrode of a DC voltage source, and an anti-parallel connection to the switching element. A DC / AC conversion circuit including the rectifying means, by operating the switching element of the DC / AC conversion circuit, so that at least one of the current flowing through the rotating machine, the torque of the rotating machine, and the linkage flux of the rotating machine It is an object of the present invention to provide a new control device for a rotating machine that controls a control amount having two.

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

構成1では、直流電圧源の正極および負極のそれぞれに回転機の端子を接続するスイッチング素子と、該スイッチング素子に逆並列接続された整流手段とを備える直流交流変換回路について、該直流交流変換回路の前記スイッチング素子を操作することで、前記回転機を流れる電流、前記回転機のトルクおよび前記回転機の鎖交磁束の少なくとも1つを有する制御量を制御する回転機の制御装置において、前記スイッチング素子のそれぞれがオン状態であるかオフ状態であるかを示すスイッチングモードを仮設定し、該仮設定されたスイッチングモードに応じた前記制御量を予測する予測手段と、前記予測手段による予測結果に基づき、前記直流交流変換回路の実際の操作に用いるスイッチングモードを決定する決定手段と、前記決定手段によって決定されたスイッチングモードとなるように前記スイッチング素子を操作する操作手段とを備え、前記決定手段は、前記実際の操作に用いるスイッチングモードの決定に際し、前記スイッチング素子および該スイッチング素子に逆並列接続される整流手段を備える流通規制要素のそれぞれの発熱量の間の相違を低減するスイッチングモードを優先する優先手段を備えることを特徴とする。 In the configuration 1, a switching element for connecting the terminals of the rotating machine, each of the positive electrode and the negative electrode of the DC voltage source, the DC-AC converter circuit and a rectifying means connected in antiparallel to the switching element, the DC-AC converter In the control device for a rotating machine that controls the control amount having at least one of the current flowing through the rotating machine, the torque of the rotating machine, and the linkage flux of the rotating machine by operating the switching element of the circuit, Prediction means for temporarily setting a switching mode indicating whether each of the switching elements is in an on state or an off state, and predicting the control amount according to the temporarily set switching mode, and a prediction result by the prediction means And determining means for determining a switching mode used for actual operation of the DC-AC converter circuit, and Operating means for operating the switching element so as to be in the switching mode determined in response to the switching mode, and the determining means is configured to determine the switching mode used for the actual operation in reverse parallel to the switching element and the switching element. It is characterized by comprising priority means for giving priority to the switching mode for reducing the difference between the calorific values of the flow restricting elements including the rectifying means connected thereto.

上記のようにモデル予測制御を用いる場合、決定手段は、スイッチングモードの決定に際し、予測手段の予測結果を踏まえるという制約があるのみであるため、電流フィードバック制御のようにスイッチングモードの選択に大きな制約はない。このため、上記発熱量の相違を低減するスイッチングモードを優先する処理が可能である。上記発明では、この点に鑑み、優先手段を備えることで、ロック状態であっても、特定のレッグの流通規制要素に発熱が集中する事態を好適に緩和することができる。   When model predictive control is used as described above, the decision means is only restricted based on the prediction result of the prediction means when determining the switching mode, so there are significant restrictions on the selection of the switching mode as in current feedback control. There is no. For this reason, the process which gives priority to the switching mode which reduces the difference in the said emitted-heat amount is possible. In the above invention, in view of this point, by providing the priority means, it is possible to preferably alleviate the situation where heat is concentrated on the flow regulation element of a specific leg even in the locked state.

構成2では、構成1において、前記優先手段は、前記実際の操作に用いられるスイッチングモードが無効電圧ベクトルに対応するものから有効電圧ベクトルに対応するものを経て再度無効電圧ベクトルに対応するものとなるまでの期間において、前記直流交流変換回路を構成する各レッグのスイッチング状態の切替数が同一となるように制御すべくスイッチングモードを操作するレッグ均等化手段を備えることを特徴とする。 In the configuration 2, in the configuration 1, the priority means, to those corresponding to the reactive voltage vector again through those corresponding to the effective voltage vectors from those switching modes used for the actual operation corresponds to the reactive voltage vector Leg equalization means for operating a switching mode to control so that the number of switching states of the legs constituting the DC-AC converter circuit is the same during the period until the time is reached.

上記発明では、再度無効電圧ベクトルに対応するものとなるまでの期間におけるスイッチング状態の切替による発熱量の各レッグ間のばらつきを低減することができる。   In the above invention, it is possible to reduce the variation in the calorific value between the legs due to the switching of the switching state during the period until the reactive voltage vector again corresponds.

構成3では、構成2において、前記レッグ均等化手段は、前記切替数を奇数とすることを特徴とする。 In the configuration 3, in the configuration 2, the leg equalizing means is characterized by an odd number of said switching number.

上記発明では、無効電圧ベクトルに対応するスイッチングモードとして、上側アームのスイッチング素子が全てオンとなるスイッチングモードと、下側アームのスイッチング素子が全てオンとなるスイッチングモードとが交互に選択されるようになる。ここで、ロック状態においては、無効電圧ベクトルに対応するスイッチングモードが採用される期間の占める割合が大きくなることから、これにより、上側アームと下側アームとの導通損失による発熱量のばらつきも好適に低減される。   In the above invention, as the switching mode corresponding to the reactive voltage vector, the switching mode in which all the switching elements in the upper arm are turned on and the switching mode in which all the switching elements in the lower arm are turned on are alternately selected. Become. Here, in the locked state, since the ratio of the period in which the switching mode corresponding to the reactive voltage vector is employed increases, this also favors variation in the amount of heat generated due to conduction loss between the upper arm and the lower arm. Reduced to

構成4では、構成3において、前記回転機は、3相回転機であり、前記決定手段は、スイッチング状態の切り替えがなされるレッグ数が1以下となるとの条件下、前記実際の操作に用いられるスイッチングモードを決定するものであり、前記レッグ均等化手段は、前記実際の操作に用いられるスイッチングモードが無効電圧ベクトルに対応するものから有効電圧ベクトルに対応するものを経て再度無効電圧ベクトルに対応するものとなるまでの期間において、有効電圧ベクトルに対応した互いに相違する2つのスイッチングモードを実際の操作に用いられるスイッチングモードに決定することを特徴とする。 In the configuration 4, the structure 3, wherein the rotating machine is a three-phase rotary machine, said determining means, using the conditions the actual operation of the number of legs switching of the switching state is made is 1 or less The leg equalization means, the switching mode used for the actual operation corresponds to the invalid voltage vector again from the one corresponding to the valid voltage vector to the invalid voltage vector. In the period until the operation is performed, two different switching modes corresponding to the effective voltage vector are determined as the switching modes used in the actual operation.

上記発明では、無効電圧ベクトルに対応するスイッチングモードとして、上側アームのスイッチング素子が全てオンとなるスイッチングモードと、下側アームのスイッチング素子が全てオンとなるスイッチングモードとが交互に選択されるようになる。ここで、ロック状態においては、無効電圧ベクトルに対応するスイッチングモードが採用される期間の占める割合が大きくなることから、これにより、上側アームと下側アームとの導通損失による発熱量のばらつきも好適に低減される。   In the above invention, as the switching mode corresponding to the reactive voltage vector, the switching mode in which all the switching elements in the upper arm are turned on and the switching mode in which all the switching elements in the lower arm are turned on are alternately selected. Become. Here, in the locked state, since the ratio of the period in which the switching mode corresponding to the reactive voltage vector is employed increases, this also favors variation in the amount of heat generated due to conduction loss between the upper arm and the lower arm. Reduced to

構成5では、構成1において、前記優先手段は、前記直流交流変換回路の各レッグについて、所定期間におけるスイッチング状態の切替頻度を所定値に制御すべく前記スイッチングモードを操作する切替頻度均等化手段を備えることを特徴とする。 In Configuration 5, the structure 1, the priority means, for each leg of the DC-AC conversion circuit, the switching frequency equalizing means for operating the switching mode to control the switching frequency of the switching state to a predetermined value in a predetermined period It is characterized by providing.

上記発明では、スイッチング状態の切替に起因した発熱量についてのレッグ間のばらつきを低減することができる。   In the said invention, the dispersion | variation between legs about the emitted-heat amount resulting from switching of a switching state can be reduced.

構成6では、構成3において、前記切替頻度均等化手段は、前記所定期間においてスイッチング状態の切替回数が規定値となったレッグについてスイッチング状態の切替を行なうスイッチングモードが実際の操作に用いるスイッチングモードに決定されることを禁止することを特徴とする。 In Configuration 6, in the configuration 3, the switching frequency equalizing means, switching the mode used for leg switching frequency of the switching state becomes a specified value to the switching mode the actual operation for switching the switching state in the predetermined period It is forbidden to be determined.

構成7では、構成1において、前記優先手段は、前記直流交流変換回路を構成するレッグのうち流れる電流が最大のものについて、前記直流電圧源の正極に接続される前記流通規制要素と前記直流電圧源の負極に接続される前記流通規制要素との発熱量の相違を低減制御すべくスイッチングモードを操作するレッグ内均等化手段を備えることを特徴とする。 In the configuration 7, in the configuration 1, the priority means, for those current flowing out of the legs constituting the DC-AC converter is maximum, the DC and the flow control element connected to the positive electrode of the DC voltage source Intra-leg equalization means for operating a switching mode so as to reduce and control the difference in the amount of heat generated from the flow regulating element connected to the negative electrode of the voltage source.

上記発明では、レッグ内均等化手段を備えることで、任意のレッグのいずれか一方のアームの流通規制要素の発熱量が他方のアームの流通規制要素の発熱量よりも過度に大きくなる事態を回避することができる。   In the above invention, by providing the in-leg equalizing means, it is possible to avoid a situation in which the heat generation amount of the flow restriction element of any one arm of any leg becomes excessively larger than the heat generation amount of the flow restriction element of the other arm. can do.

構成8では、構成7において、前記決定手段は、前記予測手段によって予測された制御量とその指令値との差が小さいスイッチングモードの評価を高くして且つ、評価の高いスイッチングモードを前記実際の操作に用いるスイッチングモードに決定するものであり、前記レッグ内均等化手段は、無効電圧ベクトルに対応するスイッチングモードの評価が有効電圧ベクトルに対応するスイッチングモードの評価よりも高くなる場合、下側アームのスイッチング素子の全てがオンとなるスイッチングモードと上側アームのスイッチング素子の全てがオンとなるスイッチングモードとのいずれに決定するかによって、前記低減制御を行なう無効電圧ベクトル期間調整手段を備えることを特徴とする。 In the configuration 8, in the structure 7, the determining means, and by increasing the difference evaluation of small switching mode of the predicted controlled variables by the prediction unit and the command value, wherein a high switching mode evaluation fact Switching mode used for the operation of the above, the in-leg equalization means, when the evaluation of the switching mode corresponding to the reactive voltage vector is higher than the evaluation of the switching mode corresponding to the effective voltage vector, the lower side A reactive voltage vector period adjusting means for performing the reduction control depending on whether a switching mode in which all the switching elements of the arm are turned on or a switching mode in which all of the switching elements of the upper arm are turned on is provided. Features.

下側アームのスイッチング素子の全てがオンとなるスイッチングモードと上側アームのスイッチング素子の全てがオンとなるスイッチングモードとのいずれを採用しても制御量の挙動は同一と見てよい。このため、これらのいずれを採用するかを低減制御の操作量とすることで、制御量の制御性を低下させることなく、発熱量の相違を低減することができる。しかも、ロック状態においては、無効電圧ベクトル期間の占める割合が大きくなるため、上記操作のみで、制御のなされている期間の大部分において発熱の生じる流通規制要素をいずれにするかを選択可能となる。   Regardless of which one of the switching mode in which all of the lower-arm switching elements are turned on and the switching mode in which all of the upper-arm switching elements are turned on, the behavior of the control amount may be regarded as the same. For this reason, the difference in the calorific value can be reduced without degrading the controllability of the control amount by setting which of these to be adopted as the operation amount of the reduction control. Moreover, since the proportion of the reactive voltage vector period increases in the locked state, it is possible to select which distribution regulating element generates heat during most of the controlled period only by the above operation. .

構成9では、構成8において、前記無効電圧ベクトル期間調整手段は、下側アームのスイッチング素子の全てがオンとなるものである期間と上側アームのスイッチング素子の全てがオンとなるものである期間との比を目標値に制御すべく、下側アームのスイッチング素子の全てがオンとなるスイッチングモードと上側アームのスイッチング素子の全てがオンとなるスイッチングモードとのいずれとするかの決定を行なうことを特徴とする。 In the configuration 9, in the configuration 8, the reactive voltage vector period adjustment means is that all the switching elements of the period and the upper arm in which all turned on switching elements of the lower arm is ON period In order to control the ratio to the target value, the switching mode in which all the lower-arm switching elements are turned on or the switching mode in which all the upper-arm switching elements are turned on is determined. It is characterized by.

構成10では、構成8において、前記無効電圧ベクトル期間調整手段は、前記流れる電流が最大のレッグについて、前記直流電圧源の正極に接続される前記流通規制要素の通電期間と前記直流電圧源の負極に接続される前記流通規制要素の通電期間との比を目標値に制御すべく、下側アームのスイッチング素子の全てがオンとなるスイッチングモードと上側アームのスイッチング素子の全てがオンとなるスイッチングモードとのいずれとするかの決定を行なうことを特徴とする。 In the configuration 10, in the configuration 8, the reactive voltage vector period adjustment means for the leg of the current flows up, the energization period of the flow control element connected to the positive electrode of the DC voltage source of the DC voltage source A switching mode in which all of the switching elements in the lower arm are turned on and a switching in which all of the switching elements in the upper arm are turned on in order to control the ratio with the energization period of the flow regulating element connected to the negative electrode to a target value. It is characterized in that a decision as to which mode is to be made is performed.

流れる電流が最大のレッグの発熱量が、発熱量が最大のレッグとなりやすい。このため、直流電圧源の正極に接続される前記流通規制要素の通電期間と前記直流電圧源の負極に接続される前記流通規制要素の通電期間との比によっては、特定の流通規制要素の発熱量が過度に大きくなるおそれがある。上記発明では、この点に鑑み、上記設定とした。   The amount of heat generated by the leg with the largest flowing current tends to be the leg with the largest amount of heat generated. Therefore, depending on the ratio of the energizing period of the flow regulating element connected to the positive electrode of the DC voltage source and the energizing period of the flow regulating element connected to the negative electrode of the DC voltage source, the heat generation of a specific distribution regulating element The amount can be excessive. In the said invention, it was set as the said setting in view of this point.

構成11では、構成8において、前記無効電圧ベクトル期間調整手段は、前記流通規制要素のそれぞれに関する発熱量の積算値に関する情報を取得する取得手段を備え、下側アームのスイッチング素子の全てがオンとなるスイッチングモードと上側アームのスイッチング素子の全てがオンとなるスイッチングモードとの一対のスイッチングモードのうち、前記取得された発熱量の積算値が所定値に達したものに通電するスイッチングモードの使用を禁止することを特徴とする。 In the configuration 11, in the configuration 8, the reactive voltage vector period adjustment means comprises acquisition means for acquiring information about the integrated value of the heating value for each of said flow control element, all on the switching elements of the lower arm Use of the switching mode in which the acquired integrated value of the calorific value reaches a predetermined value among the pair of switching modes of the switching mode in which the switching element of the upper arm and all of the switching elements of the upper arm are turned on Is prohibited.

構成12では、構成7において、前記レッグ内均等化手段は、前記流通規制要素のそれぞれに関する発熱量の積算値に関する情報を取得する取得手段を備え、該取得された発熱量の積算値が所定値に達したものに通電するスイッチングモードの使用を禁止する禁止手段を備えることを特徴とする。 In the configuration 12, in the structure 7, the leg in the equalizing means comprises acquisition means for acquiring information about the integrated value of the heating value for each of said flow control element, the integrated value of the acquired amount of heat given It is characterized by comprising prohibiting means for prohibiting the use of a switching mode for energizing those that have reached the value.

上記発明では、禁止手段を備えることで、特定の流通規制要素の温度が過度に高くなる事態を好適に回避することができる。   In the said invention, the situation where the temperature of a specific distribution control element becomes high excessively can be avoided suitably by providing a prohibition means.

第1の実施形態にかかるシステム構成図。1 is a system configuration diagram according to a first embodiment. FIG. 同実施形態にかかるモータジェネレータの動作領域を示す図。The figure which shows the operation area | region of the motor generator concerning the embodiment. スイッチングモードを示す図。The figure which shows switching mode. 同実施形態にかかるモデル予測制御の処理手順を示す流れ図。The flowchart which shows the process sequence of the model prediction control concerning the embodiment. 上記モデル予測制御の一部詳細手順を示す流れ図。The flowchart which shows the partial detailed procedure of the said model prediction control. 同実施形態の原理を説明する図。The figure explaining the principle of the embodiment. 同実施形態の効果を示す図。The figure which shows the effect of the same embodiment. 第2の実施形態にかかるモデル予測制御の一部詳細手順を示す流れ図。The flowchart which shows the partial detailed procedure of the model prediction control concerning 2nd Embodiment. 同実施形態の効果を示す図。The figure which shows the effect of the same embodiment. 同実施形態の効果を示す図。The figure which shows the effect of the same embodiment. 同実施形態の効果を示す図。The figure which shows the effect of the same embodiment. 同実施形態の効果を示す図。The figure which shows the effect of the same embodiment. 同実施形態の効果を示す図。The figure which shows the effect of the same embodiment. 同実施形態の効果を示す図。The figure which shows the effect of the same embodiment. 同実施形態の効果を示す図。The figure which shows the effect of the same embodiment. 第3の実施形態にかかるモデル予測制御の一部詳細手順を示す流れ図。The flowchart which shows the partial detailed procedure of the model prediction control concerning 3rd Embodiment. 第4の実施形態にかかるモデル予測制御の一部詳細手順を示す流れ図。The flowchart which shows the partial detailed procedure of the model prediction control concerning 4th Embodiment. 第5の実施形態にかかるモデル予測制御の一部詳細手順を示す流れ図。The flowchart which shows the partial detailed procedure of the model prediction control concerning 5th Embodiment. 第6の実施形態にかかるモデル予測制御の一部詳細手順を示す流れ図。The flowchart which shows the partial detailed procedure of the model prediction control concerning 6th Embodiment. 第7の実施形態にかかるモデル予測制御の一部詳細手順を示す流れ図。The flowchart which shows the partial detailed procedure of the model prediction control concerning 7th Embodiment. 第8の実施形態にかかるモデル予測制御の一部詳細手順を示す流れ図。The flowchart which shows the partial detailed procedure of the model prediction control concerning 8th Embodiment. 第9の実施形態にかかるモデル予測制御の一部詳細手順を示す流れ図。The flowchart which shows the partial detailed procedure of the model prediction control concerning 9th Embodiment.

<第1の実施形態>
以下、本発明にかかる回転機の制御装置の第1の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
<First Embodiment>
Hereinafter, a first embodiment of a control device for a rotating machine according to the present invention will be described with reference to the drawings.

図1に、本実施形態にかかるモータジェネレータの制御システムの全体構成を示す。モータジェネレータ10は、3相の永久磁石同期モータである。詳しくは、モータジェネレータ10は、表面磁石同期モータ(SPMSM)である。   FIG. 1 shows the overall configuration of a motor generator control system according to this embodiment. The motor generator 10 is a three-phase permanent magnet synchronous motor. Specifically, the motor generator 10 is a surface magnet synchronous motor (SPMSM).

モータジェネレータ10は、インバータINVを介して高電圧バッテリ12に接続されている。インバータINVは、スイッチング素子S¥p,S¥n(¥=u,v,w)の直列接続体を3組備えており、これら各直列接続体の接続点がモータジェネレータ10のU,V,W相にそれぞれ接続されている。これらスイッチング素子S¥#(¥=u,v,w;#=p,n)として、本実施形態では、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(IGBT)が用いられている。そして、これらにはそれぞれ、ダイオードD¥#が逆並列に接続されている。   The motor generator 10 is connected to the high voltage battery 12 via the inverter INV. The inverter INV includes three sets of series connection bodies of switching elements S ¥ p, S ¥ n (¥ = u, v, w), and the connection points of these series connection bodies are U, V, Each is connected to the W phase. As these switching elements S ¥ # (¥ = u, v, w; # = p, n), an insulated gate bipolar transistor (IGBT) is used in the present embodiment. In addition, a diode D ¥ # is connected in antiparallel to each of these.

本実施形態では、モータジェネレータ10やインバータINVの状態を検出する検出手段として、以下のものを備えている。まずモータジェネレータ10の回転角度(電気角θ)を検出する回転角度センサ14を備えている。また、モータジェネレータ10の各相を流れる電流iu,iv,iwを検出する電流センサ16を備えている。さらに、インバータINVの入力電圧(電源電圧VDC)を検出する電圧センサ18を備えている。   In the present embodiment, the following is provided as detection means for detecting the state of the motor generator 10 and the inverter INV. First, a rotation angle sensor 14 for detecting the rotation angle (electrical angle θ) of the motor generator 10 is provided. Further, a current sensor 16 that detects currents iu, iv, and iw flowing through the phases of the motor generator 10 is provided. Furthermore, a voltage sensor 18 for detecting the input voltage (power supply voltage VDC) of the inverter INV is provided.

上記各種センサの検出値は、図示しないインターフェースを介して低電圧システムを構成する制御装置20に取り込まれる。制御装置20では、これら各種センサの検出値に基づき、インバータINVを操作する操作信号を生成して出力する。ここで、インバータINVのスイッチング素子S¥#を操作する信号が、操作信号g¥#である。   The detection values of the various sensors are taken into the control device 20 constituting the low voltage system via an interface (not shown). The control device 20 generates and outputs an operation signal for operating the inverter INV based on the detection values of these various sensors. Here, the signal for operating the switching element S ¥ # of the inverter INV is the operation signal g ¥ #.

上記制御装置20は、モータジェネレータ10のトルクを要求トルクT*に制御すべく、インバータINVを操作する。ここで、要求トルクT*は、図2に示すように制限トルクTth以下の領域に制限される。制限トルクTthは、スイッチング素子S¥#やダイオードD¥#の発熱限界に応じて定まるものである。なお、図2において、電気角速度ωが閾値速度ωthよりも大きい場合、トルクが低下しているが、これは、インバータINVの出力電圧の変調率が最大であるときにおけるモータジェネレータ10のトルクと電気角速度との関係を示す曲線である。   The control device 20 operates the inverter INV so as to control the torque of the motor generator 10 to the required torque T *. Here, the required torque T * is limited to a region equal to or less than the limit torque Tth as shown in FIG. Limiting torque Tth is determined according to the heat generation limit of switching element S ¥ # and diode D ¥ #. In FIG. 2, when the electrical angular velocity ω is larger than the threshold velocity ωth, the torque decreases. This is because the motor generator 10 torque and the electric power when the modulation rate of the output voltage of the inverter INV is the maximum. It is a curve which shows the relationship with angular velocity.

制御装置20は、要求トルクT*を実現するための指令電流とモータジェネレータ10を流れる電流とが一致するように、インバータINVを操作する。すなわち、本実施形態では、モータジェネレータ10のトルクが最終的な制御量となるものであるが、トルクを制御すべく、モータジェネレータ10を流れる電流を直接の制御量として、これを指令電流に制御する。特に、本実施形態では、モータジェネレータ10を流れる電流を指令電流に制御すべく、スイッチングモードを複数通りのそれぞれに仮設定した場合についてのモータジェネレータ10の電流を予測し、インバータINVの実際のスイッチングモードを決定するモデル予測制御を行う。   Control device 20 operates inverter INV so that the command current for realizing required torque T * matches the current flowing through motor generator 10. That is, in the present embodiment, the torque of the motor generator 10 becomes the final control amount. In order to control the torque, the current flowing through the motor generator 10 is directly controlled as a control current. To do. In particular, in the present embodiment, in order to control the current flowing through the motor generator 10 to the command current, the current of the motor generator 10 when the switching mode is temporarily set to each of a plurality of modes is predicted, and the actual switching of the inverter INV is predicted. Perform model predictive control to determine the mode.

上記スイッチングモードは、インバータINVを構成するスイッチング素子S¥#のそれぞれがオンであるかオフであるかを示すものであり、図3(a)に示される8通りのスイッチングモード0〜7からなる。例えば、低電位側のスイッチング素子Sun,Svn,Swnの全てがオン状態となるスイッチングモードがスイッチングモード0であり、高電位側のスイッチング素子Sup,Svp,Swpの全てがオン状態となるスイッチングモードがスイッチングモード7である。これらスイッチングモード0,7は、モータジェネレータ10の全相を短絡させるものであり、インバータINVからモータジェネレータ10に印加される電圧がゼロとなるものであるため、インバータINVの出力電圧ベクトルを無効電圧ベクトルとするものである。これに対し、残りの6つのスイッチングモード1〜6は、上側アームおよび下側アームの双方にオン状態となるスイッチング素子が存在する操作パターンによって規定されるものであり、インバータINVの出力電圧ベクトルを有効電圧ベクトルとするものである。   The switching mode indicates whether each of the switching elements S ¥ # constituting the inverter INV is on or off, and includes eight switching modes 0 to 7 shown in FIG. . For example, the switching mode in which all of the low potential side switching elements Sun, Svn, Swn are in the on state is the switching mode 0, and the switching mode in which all of the high potential side switching elements Sup, Svp, Swp are in the on state. This is switching mode 7. In these switching modes 0 and 7, all phases of the motor generator 10 are short-circuited, and the voltage applied to the motor generator 10 from the inverter INV becomes zero. Therefore, the output voltage vector of the inverter INV is set to an invalid voltage. It is a vector. On the other hand, the remaining six switching modes 1 to 6 are defined by an operation pattern in which switching elements that are turned on exist in both the upper arm and the lower arm, and the output voltage vector of the inverter INV is expressed as follows. This is an effective voltage vector.

図3(b)に、各スイッチングモード0〜7のそれぞれに対応する電圧ベクトルV0〜V7を示す。電圧ベクトルV0〜V7は、スイッチングモード0〜7のそれぞれにおけるインバータINVの出力電圧ベクトルを示すものである。なお、図示されるように、スイッチングモード1,3,5のそれぞれに対応する電圧ベクトルV1,V3,V5がU相、V相、W相の正側にそれぞれ対応している。   FIG. 3B shows voltage vectors V0 to V7 corresponding to the switching modes 0 to 7, respectively. Voltage vectors V0 to V7 indicate output voltage vectors of the inverter INV in each of the switching modes 0 to 7. As shown in the figure, voltage vectors V1, V3, and V5 corresponding to the switching modes 1, 3, and 5 correspond to the positive sides of the U phase, the V phase, and the W phase, respectively.

ここで、モデル予測制御について詳述する。   Here, the model predictive control will be described in detail.

先の図1に示す電流センサ16によって検出された相電流iu,iv,iwは、dq変換部22において、回転座標系の実電流id,iqに変換される。また、回転角度センサ14によって検出される回転角度(電気角θ)は、速度算出部24の入力となり、これにより、回転速度(電気角速度ω)が算出される。一方、指令電流設定部26は、要求トルクT*を入力とし、dq座標系での指令電流id*,iq*を出力する。これら指令電流id*,iq*、実電流id,iq、電気角速度ωおよび電気角θは、モデル予測制御部30の入力となる。モデル予測制御部30では、これら入力パラメータに基づき、インバータINVのスイッチングモードを決定し、操作部28に出力する。操作部28では、入力されたスイッチングモードに基づき、上記操作信号g¥#を生成してインバータINVに出力する。   The phase currents iu, iv, iw detected by the current sensor 16 shown in FIG. 1 are converted into actual currents id, iq in the rotating coordinate system by the dq converter 22. Further, the rotation angle (electrical angle θ) detected by the rotation angle sensor 14 is input to the speed calculation unit 24, and thereby the rotation speed (electrical angular speed ω) is calculated. On the other hand, the command current setting unit 26 receives the requested torque T * and outputs the command currents id * and iq * in the dq coordinate system. These command currents id *, iq *, actual currents id, iq, electrical angular velocity ω, and electrical angle θ are input to the model prediction control unit 30. The model prediction control unit 30 determines the switching mode of the inverter INV based on these input parameters and outputs it to the operation unit 28. The operation unit 28 generates the operation signal g ¥ # based on the input switching mode and outputs it to the inverter INV.

次に、モデル予測制御部30の処理の詳細について説明する。モード設定部31では、先の図3(a)に示したインバータINVのスイッチングモードを仮設定する。この処理は、実際には、スイッチングモードに対応する電圧ベクトルを仮設定する処理となる。dq変換部32では、モード設定部31によって仮設定された電圧ベクトルをdq変換することで、dq座標系の電圧ベクトルVdq=(vd,vq)を算出する。こうした変換を行うべく、モード設定部31において仮設定された電圧ベクトルV0〜V7を、例えば上側アームがオンである場合を「VDC/2」として且つ下側アームがオンである場合を「−VDC/2」とすることで表現すればよい。この場合、例えば、電圧ベクトルV0は、(−VDC/2,−VDC/2,−VDC/2)となり、電圧ベクトルV1は、(VDC/2,−VDC/2,−VDC/2)となる。   Next, details of the processing of the model prediction control unit 30 will be described. The mode setting unit 31 temporarily sets the switching mode of the inverter INV shown in FIG. This process is actually a process of temporarily setting a voltage vector corresponding to the switching mode. The dq conversion unit 32 calculates the voltage vector Vdq = (vd, vq) of the dq coordinate system by performing dq conversion on the voltage vector temporarily set by the mode setting unit 31. In order to perform such conversion, the voltage vector V0 to V7 temporarily set in the mode setting unit 31 is set to, for example, “VDC / 2” when the upper arm is on and “−VDC” when the lower arm is on. / 2 ”. In this case, for example, the voltage vector V0 is (−VDC / 2, −VDC / 2, −VDC / 2), and the voltage vector V1 is (VDC / 2, −VDC / 2, −VDC / 2). .

予測部33では、電圧ベクトル(vd,vq)と、実電流id,iqと、電気角速度ωとに基づき、インバータINVのスイッチングモードをモード設定部31によって仮設定される状態とした場合の電流id,iqを予測する。この電流の予測は、以下の式(c1),(c2)にて表現されるモデル式に基づき、モード設定部31によって仮設定される複数通りのスイッチングモードのそれぞれについて行われる。
vd=R・id+Ld・(did/dt)−ω・Lq・iq …(c1)
vq=R・iq+Lq・(diq/dt)+ω・Ld・id+ω・φ …(c2)
ここで、抵抗R、電機子鎖交磁束定数φ、d軸のインダクタンスLd、q軸のインダクタンスLqを用いた。
In the prediction unit 33, the current id when the switching mode of the inverter INV is temporarily set by the mode setting unit 31 based on the voltage vector (vd, vq), the actual current id, iq, and the electrical angular velocity ω. , Iq is predicted. The prediction of the current is performed for each of a plurality of switching modes temporarily set by the mode setting unit 31 based on model expressions expressed by the following expressions (c1) and (c2).
vd = R · id + Ld · (did / dt) −ω · Lq · iq (c1)
vq = R · iq + Lq · (diq / dt) + ω · Ld · id + ω · φ (c2)
Here, the resistance R, the armature flux linkage constant φ, the d-axis inductance Ld, and the q-axis inductance Lq were used.

一方、モード決定部34では、予測部33によって予測された予測電流ide,iqeと、指令電流id*,iq*とを入力として、インバータINVのスイッチングモードを決定する。こうして決定されたスイッチングモードに基づき、操作部28では、操作信号g¥#を生成して出力する。   On the other hand, the mode determination unit 34 receives the predicted currents ide and iq predicted by the prediction unit 33 and the command currents id * and iq *, and determines the switching mode of the inverter INV. Based on the switching mode thus determined, the operation unit 28 generates and outputs an operation signal g ¥ #.

図4に、本実施形態にかかるモデル予測制御の処理手順を示す。この処理は、予め定められた長さを有する周期(制御周期Tc)で繰り返し実行される。   FIG. 4 shows a processing procedure of model predictive control according to the present embodiment. This process is repeatedly executed in a cycle (control cycle Tc) having a predetermined length.

この一連の処理では、まずステップS10において、電気角θ(n)、実電流id(n),iq(n)を検出し、前回の制御周期で決定された電圧ベクトルV(n)を出力する。すなわち、インバータINVのスイッチングモードを、前回の制御周期で決定されたスイッチングモード(電圧ベクトルV(n)に対応するスイッチングモード)に更新する。   In this series of processing, first, in step S10, the electrical angle θ (n), the actual currents id (n), iq (n) are detected, and the voltage vector V (n) determined in the previous control cycle is output. . That is, the switching mode of the inverter INV is updated to the switching mode determined in the previous control cycle (the switching mode corresponding to the voltage vector V (n)).

続くステップS12においては、インバータINVの平均的な出力電圧ベクトルである平均電圧ベクトル(vda(n),vqa(n))を算出する。これは、上記の式(c1)、(c2)から電流の微分値の項を除いた式に、実電流id(n),iq(n)を代入した以下の式(c3)、(c4)にて算出することができる。
vda=R・id−ω・Lqs・iq …(c3)
vqa=R・iq+ω・Lds・id+ω・φ …(c4)
続くステップS14においては、1制御周期先における電流(ide(n+1),iqe(n+1))を予測する。これは、上記ステップS10によって出力された電圧ベクトルV(n)によって、1制御周期先の電流がどうなるかを予測する処理である。これは、上記の式(c1)、(c2)の電圧ベクトル(vd,vq)を、平均電圧ベクトル(vda,vqa)と瞬時電圧ベクトル(vd−vda,vq−vqa)とに分解し、瞬時電圧ベクトル(vd−vda,vq−vqa)と、上記の式(c1)、(c2)の電流の微分の項とが等しいとした下記の式(c5),(c6)を用いて行なうことができる。
vd−vda=Ld・(did/dt) …(c5)
vq−vqa=Lq・(diq/dt) …(c6)
詳しくは、上記の式(c5),(c6)を制御周期Tcによって離散化した下記の式(c7),(c8)にて行なうことができる。
ide(n+1)
=Tc・{vd(n)−vda(n)}/Ld+id(n) …(c7)
iqe(n+1)
=Tc・{vq(n)−vqa(n)}/Lq+iq(n) …(c8)
ちなみに、ここでの電圧ベクトル(vd(n),vq(n))は、ステップS10において出力された電圧ベクトルV(n)をステップS10において検出された電気角θ(n)による変換行列を用いて変換することで、dq軸上の電圧成分を算出したものである。
In subsequent step S12, an average voltage vector (vda (n), vqa (n)), which is an average output voltage vector of the inverter INV, is calculated. This is because the following formulas (c3) and (c4) are obtained by substituting the actual currents id (n) and iq (n) into the formulas (c1) and (c2) excluding the term of the differential value of the current. Can be calculated.
vda = R · id−ω · Lqs · iq (c3)
vqa = R · iq + ω · Lds · id + ω · φ (c4)
In subsequent step S14, the current (ide (n + 1), iqe (n + 1)) in one control cycle ahead is predicted. This is a process of predicting what will happen to the current one control cycle ahead based on the voltage vector V (n) output in step S10. This decomposes the voltage vectors (vd, vq) of the above equations (c1) and (c2) into an average voltage vector (vda, vqa) and an instantaneous voltage vector (vd-vda, vq-vqa), and instantaneously This is performed using the following equations (c5) and (c6) in which the voltage vector (vd−vda, vq−vqa) and the differential term of the current in the above equations (c1) and (c2) are equal. it can.
vd−vda = Ld · (did / dt) (c5)
vq−vqa = Lq · (diq / dt) (c6)
Specifically, it can be performed by the following formulas (c7) and (c8) obtained by discretizing the above formulas (c5) and (c6) with the control cycle Tc.
ide (n + 1)
= Tc · {vd (n) −vda (n)} / Ld + id (n) (c7)
iq (n + 1)
= Tc · {vq (n) −vqa (n)} / Lq + iq (n) (c8)
Incidentally, the voltage vector (vd (n), vq (n)) here uses a conversion matrix based on the electrical angle θ (n) detected in step S10 from the voltage vector V (n) output in step S10. Thus, the voltage component on the dq axis is calculated.

続くステップS16〜S22では、次回の制御周期におけるスイッチングモード(電圧ベクトルV(n+1))を複数通りに仮設定した場合のそれぞれについて、2制御周期先の電流を予測する処理を行う。すなわち、まずステップS16において、電圧ベクトルV(n+1)を仮設定する。この処理については、後に詳述する。続くステップS18においては、実電流id(n),iq(n)に代えて予測電流ide(n+1),iqe(n+1)を用いて上記ステップS12の処理と同様にして平均電圧ベクトル(vda(n+1),vqa(n+1))を算出する。さらに、ステップS20においては、上記ステップS14と同様にして、2制御周期先の予測電流ide(n+2),iqe(n+2)を算出する。ここでは、実電流id(n),iq(n)に代えて予測電流ide(n+1),iqe(n+1)を用いて且つ、瞬時電圧ベクトル(vd(n+1)−vda(n+1),vq(n+1)−vqa(n+1))を用いる。なお、ここでの電圧ベクトル(vd(n+1),vq(n+1))は、ステップS16において仮設定された電圧ベクトルV(n+1)を上記電気角θ(n)に「ωTc」を加算した回転角度による変換行列によって変換することで、dq軸上の電圧成分を算出したものである。   In subsequent steps S16 to S22, a process of predicting a current two control cycles ahead is performed for each of cases where the switching mode (voltage vector V (n + 1)) in the next control cycle is temporarily set in a plurality of ways. That is, first, in step S16, the voltage vector V (n + 1) is temporarily set. This process will be described in detail later. In the subsequent step S18, the average voltage vector (vda (n + 1) is used in the same manner as in step S12 using the predicted currents ide (n + 1) and iqe (n + 1) instead of the actual currents id (n) and iq (n). ), Vqa (n + 1)). Further, in step S20, the predicted currents ide (n + 2) and iqe (n + 2) ahead of two control cycles are calculated in the same manner as in step S14. Here, the predicted currents ide (n + 1) and iqe (n + 1) are used instead of the actual currents id (n) and iq (n), and the instantaneous voltage vectors (vd (n + 1) −vda (n + 1), vq (n + 1) are used. ) -Vqa (n + 1)). The voltage vectors (vd (n + 1), vq (n + 1)) here are rotation angles obtained by adding “ωTc” to the electrical angle θ (n) of the voltage vector V (n + 1) temporarily set in step S16. The voltage component on the dq axis is calculated by conversion using a conversion matrix.

ステップS22においては、仮設定候補となるスイッチングモード(電圧ベクトル)のすべてについて、予測電流ide(n+2),iqe(n+2)の算出が完了したか否かを判断する。ステップS22において否定判断される場合には、ステップS16に戻る。これに対し、ステップS22において肯定判断される場合には、ステップS24に移行する。   In step S22, it is determined whether or not the calculation of the predicted currents ide (n + 2) and iqe (n + 2) has been completed for all the switching modes (voltage vectors) that are temporary setting candidates. If a negative determination is made in step S22, the process returns to step S16. On the other hand, when a positive determination is made in step S22, the process proceeds to step S24.

ステップS24においては、次回の制御周期におけるスイッチングモード(電圧ベクトルV(n+1))を決定する処理を行う。ここでは、評価関数Jによる評価の最も高いスイッチングモードを最終的なスイッチングモード(電圧ベクトルV(n+1))とする。本実施形態では、指令電流ベクトルと予測電流ベクトルとの各成分の差が大きいほど評価が低くなる評価関数Jを用いてスイッチングモードを評価する。詳しくは、評価関数Jとして、評価が低いほど値が大きくなるものを採用する。具体的には、評価関数Jを、指令電流ベクトル(id*,iq*)と、予測電流ベクトル(ide,iqe)との差(誤差ベクトルedq)のノルムの2乗(内積値)に基づき算出する。これは、指令電流ベクトルと予測電流ベクトルとの各成分の偏差が正、負の双方の値となりえることに鑑み、値が大きいほど評価が低いことを表現するための一手法である。   In step S24, processing for determining the switching mode (voltage vector V (n + 1)) in the next control cycle is performed. Here, the highest switching mode evaluated by the evaluation function J is defined as the final switching mode (voltage vector V (n + 1)). In the present embodiment, the switching mode is evaluated using the evaluation function J, which is evaluated as the difference between the components of the command current vector and the predicted current vector is larger. In detail, as the evaluation function J, a function whose value becomes larger as the evaluation is lower is adopted. Specifically, the evaluation function J is calculated based on the square of the norm (inner product value) of the difference (error vector edq) between the command current vector (id *, iq *) and the predicted current vector (ide, iqe). To do. This is a method for expressing that the evaluation is lower as the value is larger in view of the fact that the deviation of each component between the command current vector and the predicted current vector can be both positive and negative values.

続くステップS26においては、電圧ベクトルや電流、電気角のサンプリング番号を指定するパラメータnを「1」ずつ減少補正することで、パラメータnを更新し、この一連の処理を一旦終了する。   In the subsequent step S26, the parameter n specifying the voltage vector, the current, and the electrical angle sampling number is decreased and corrected by "1", thereby updating the parameter n and ending this series of processes once.

図5に、ステップS16の処理の詳細を示す。この処理は、レッグ均等化手段を構成する。   FIG. 5 shows details of the processing in step S16. This process constitutes leg equalization means.

この一連の処理では、まずステップS30において、仮設定されるスイッチングモードを、モード0〜7の中から選択する。続くステップS32においては、電気角速度ωの絶対値が規定値以下であるとの条件および要求トルクT*がゼロでないとの条件について、それら一対の条件の論理積が真であるか否かを判断する。この処理は、なんら対策を施さない場合、特定のスイッチング素子を流れる電流が大きくなる事態が継続する状況か否かを判断するためのものである。ここで、上記規定値は、モータジェネレータ10の停止または極低速回転状態を判断するための値に設定される。   In this series of processes, first, in step S30, a temporarily set switching mode is selected from modes 0 to 7. In the subsequent step S32, it is determined whether the logical product of the pair of conditions is true for the condition that the absolute value of the electrical angular velocity ω is equal to or less than the specified value and the condition that the required torque T * is not zero. To do. This process is for determining whether or not the situation in which the current flowing through the specific switching element continues increases when no measures are taken. Here, the specified value is set to a value for determining whether the motor generator 10 is stopped or rotating at an extremely low speed.

そして、ステップS32において肯定判断される場合、ステップS34において、現在のスイッチングモードに対応する電圧ベクトルV(n)が、無効電圧ベクトルV0,V7であるか否かを判断する。そして、無効電圧ベクトルV0,V7ではない(有効電圧ベクトルV1〜V6である)と判断される場合、ステップS36において、ステップS30において仮設定されるスイッチングモードに対応する電圧ベクトルV(n+1)によって、スイッチング状態が切り替えられて且つ、スイッチング状態の切り替えがなされる相において、既にスイッチング状態が切り替えられているか否かを判断する。ここで、既にスイッチング状態が切り替えられているか否かは、フラグF¥が「1」であるか否かによって判断される。フラグF¥は、スイッチング状態の切り替え履歴を示すものであり、たとえばU相のスイッチング状態の切り替えがなされている場合、Fu=1となる。   When an affirmative determination is made in step S32, it is determined in step S34 whether or not the voltage vector V (n) corresponding to the current switching mode is the invalid voltage vectors V0 and V7. If it is determined that they are not invalid voltage vectors V0 and V7 (effective voltage vectors V1 to V6), in step S36, by voltage vector V (n + 1) corresponding to the switching mode temporarily set in step S30, In the phase in which the switching state is switched and the switching state is switched, it is determined whether or not the switching state has already been switched. Here, whether or not the switching state has already been switched is determined by whether or not the flag F ¥ is “1”. The flag F ¥ indicates a switching history of switching states. For example, when the switching state of the U phase is switched, Fu = 1.

そして、ステップS36において肯定判断される場合、ステップS34,S36の処理を経て検討されてきたスイッチングモードを仮設定対象からはずし、仮設定されるスイッチングモードを変更するために、ステップS30に戻る。   If an affirmative determination is made in step S36, the switching mode that has been studied through the processing of steps S34 and S36 is removed from the temporary setting target, and the process returns to step S30 to change the temporarily set switching mode.

これに対し、ステップS36において否定判断される場合、ステップS38に移行する。ステップS38においては、ステップS34〜S36の処理を経て検討されてきたスイッチングモードを評価関数Jの評価対象とし、これによって、スイッチング状態の切り替えがなされる場合、スイッチング状態の切り替えがなされる相のフラグF¥を更新する。   On the other hand, when a negative determination is made in step S36, the process proceeds to step S38. In step S38, the switching mode that has been studied through the processing of steps S34 to S36 is set as the evaluation target of the evaluation function J. When the switching state is switched by this, the flag of the phase in which the switching state is switched. Update F ¥.

一方、上記ステップS32において否定判断される場合やステップS34において肯定判断される場合には、フラグFu,Fv,Fwをゼロにする。なお、上記ステップS38,S40の処理が完了する場合、先の図4のステップS16の処理を一旦終了する。   On the other hand, if a negative determination is made in step S32 or an affirmative determination is made in step S34, the flags Fu, Fv, and Fw are set to zero. When the processes in steps S38 and S40 are completed, the process in step S16 in FIG. 4 is temporarily terminated.

ここで、図5の処理の技術的意義について説明する。   Here, the technical significance of the processing of FIG. 5 will be described.

モータジェネレータ10の回転速度が極めて小さい状態でトルクを出そうとする場合、特定の相の電流が最大となる事態が継続しうる。この状況が最もシビアとなるのは、たとえば、電気角θ=−90°で停止している場合に、最小電流最大トルク制御のための電流(id*=0,iq*>0)を流した場合等である。この例では、指令電流iq*は、U相正方向の電流となる。このため、図6(a)のように特定の相(ここでは、U相)の電流iuが最大となる状態が生じうる。   When attempting to output torque with the motor generator 10 at a very low rotational speed, a situation in which the current of a specific phase becomes maximum can continue. For example, when the electric angle θ = −90 ° is stopped, a current (id * = 0, iq *> 0) is supplied for the minimum current / maximum torque control. This is the case. In this example, the command current iq * is a current in the U-phase positive direction. For this reason, the state where the current iu of a specific phase (here, the U phase) becomes maximum as shown in FIG.

この場合、たとえばスイッチングモードの仮設定に際して制約を設けないなら、スイッチングモード0とスイッチングモード1とが交互に選択される事態が生じうる。この場合、図6(b)示すように、スイッチングモード1においては、スイッチング素子Supからスイッチング素子Svn,Swnへと電流が流出し、スイッチング素子Supを流れる電流が最大となる。一方、図6(c)に示すように、スイッチングモード0においては、ダイオードDunからスイッチング素子Svn,Swnに電流が流出し、ダイオードDunを流れる電流が最大となる。   In this case, for example, if no restriction is provided for the temporary setting of the switching mode, a situation in which the switching mode 0 and the switching mode 1 are alternately selected may occur. In this case, as shown in FIG. 6B, in the switching mode 1, the current flows from the switching element Sup to the switching elements Svn and Swn, and the current flowing through the switching element Sup becomes the maximum. On the other hand, as shown in FIG. 6C, in the switching mode 0, current flows out from the diode Dun to the switching elements Svn and Swn, and the current flowing through the diode Dun becomes maximum.

このように、U相の電流が最大であるために、スイッチング素子SupとダイオードDunとの導通損失が大きくなることに加えて、スイッチング素子Supでのみスイッチング状態の切り替えに伴う損失(スイッチング損失)が発生するため、スイッチング素子Supの発熱量が過度に大きくなりやすい。   As described above, since the U-phase current is the maximum, the conduction loss between the switching element Sup and the diode Dun increases, and the loss (switching loss) associated with switching of the switching state only in the switching element Sup. As a result, the amount of heat generated by the switching element Sup tends to be excessively large.

これに対し、本願の場合、スイッチングモードに対応する電圧ベクトルが無効電圧ベクトルから有効電圧ベクトルを経て無効電圧ベクトルとなるまでの各レッグのスイッチング状態の切り替え回数を1回に制限したため、スイッチングモード0とスイッチングモード7とが交互に採用されることとなる。このため、図7(a)に電気角θ=−90°で停止しているときに最小電流最大トルク制御のための電流(id*=0,iq*>0)を流した場合について例示するように、第1に、スイッチング頻度を均等化することにより、特定の相のスイッチング損失が過度に大きくなる事態を回避することができる。なお、図7(b)に示す従来例は、仮設定対象となるスイッチングモードに関する制約を設けることなくモデル予測制御を行った場合である。   On the other hand, in the case of the present application, the number of switching of the switching state of each leg until the voltage vector corresponding to the switching mode changes from the invalid voltage vector to the invalid voltage vector through the valid voltage vector is limited to one. And switching mode 7 are adopted alternately. For this reason, FIG. 7A illustrates a case in which a current (id * = 0, iq *> 0) for the minimum current / maximum torque control is supplied when stopping at the electrical angle θ = −90 °. Thus, first, by equalizing the switching frequency, it is possible to avoid a situation in which the switching loss of a specific phase becomes excessively large. Note that the conventional example shown in FIG. 7B is a case where model predictive control is performed without providing restrictions on a switching mode to be temporarily set.

第2に、特定の相の特定のアームのスイッチング素子S¥#およびダイオードD¥#の導通損失が過度に大きくなる事態を回避することができる。図7(a)は、ダイオードDunの導通損失を低減することができる例を示している。特に、モータジェネレータ10の低回転速度領域においては、無効電圧ベクトルに対応するスイッチングモード0,7が採用される期間の割合が大きくなるため、この効果は顕著である。すなわち、スイッチングモード0,1のみが交互に採用される場合、スイッチングモード0の採用される期間の占める割合が大きくなることから、ダイオードDunの導通損失が過度に大きくなるおそれがある。これに対し、スイッチングモード0とスイッチングモード7とが交互に採用されることで、こうした事態を回避することができる。   Second, it is possible to avoid a situation in which the conduction loss of the switching element S ¥ # and the diode D ¥ # of a specific arm of a specific phase becomes excessively large. FIG. 7A shows an example in which the conduction loss of the diode Dun can be reduced. In particular, in the low rotation speed region of the motor generator 10, this ratio is remarkable because the ratio of the period in which the switching modes 0 and 7 corresponding to the reactive voltage vector are employed increases. That is, when only switching modes 0 and 1 are employed alternately, the proportion of the period during which switching mode 0 is employed increases, so that the conduction loss of diode Dun may be excessively increased. On the other hand, such a situation can be avoided by alternately adopting the switching mode 0 and the switching mode 7.

なお、モータジェネレータ10の低回転速度領域において、無効電圧ベクトルに対応するスイッチングモード0,7が採用される期間の割合が大きくなるのは、先の図2に示した設定と関係している。すなわち、閾値速度ωth(>0)となるまでは許容最大トルクが一定値(制限トルクTth)となるため、回転速度が低い領域においてはインバータINVの変調率が低くなる。特に本実施形態では、上記の式(c1),(c2)において電流の微分項と電気角速度ωとをゼロとして且つ電流を制限トルクTthに対応する値とした場合の電圧ベクトル(vd,vq)=(R・id,R・iq)のノルムが、変調率が「1」のノルムの「1/10」以下となっている。このため、一対の無効電圧ベクトルV0,V7の一方のみを用いるものと比較して、双方を用いる場合には、導通損失を十分に低減することができる。
<第2の実施形態>
以下、第2の実施形態について、先の第1の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
In the low rotation speed region of motor generator 10, the ratio of the period in which switching modes 0 and 7 corresponding to the reactive voltage vector are increased is related to the setting shown in FIG. That is, until the threshold speed ωth (> 0) is reached, the allowable maximum torque is a constant value (limit torque Tth), and therefore, the modulation rate of the inverter INV is low in a region where the rotational speed is low. In particular, in the present embodiment, the voltage vector (vd, vq) when the current differential term and the electrical angular velocity ω are zero and the current is a value corresponding to the limit torque Tth in the above formulas (c1) and (c2). The norm of = (R · id, R · iq) is equal to or less than “1/10” of the norm having a modulation rate of “1”. For this reason, when both are used compared with what uses only one of a pair of invalid voltage vectors V0 and V7, conduction | electrical_connection loss can fully be reduced.
<Second Embodiment>
Hereinafter, the second embodiment will be described with reference to the drawings with a focus on differences from the first embodiment.

図8に、本実施形態にかかるステップS16の処理の詳細を示す。この処理は、レッグ均等化手段を構成する。なお、図8において、先の図5に示した処理に対応するものについては、便宜上同一のステップ番号を付している。   FIG. 8 shows details of the processing in step S16 according to the present embodiment. This process constitutes leg equalization means. In FIG. 8, the same step numbers are assigned for convenience to those corresponding to the processing shown in FIG.

本実施形態では、ステップS30aにおいて、仮設定されるスイッチングモードを、現在のスイッチングモードからスイッチング状態が切り替えられるモータジェネレータ10のレッグ数(レッグ数)が「1」以下となるものに設定する。詳しくは、現在のスイッチングモードに対応する電圧ベクトルV(n)が有効電圧ベクトルVi(i=1〜6)である場合、仮設定されるスイッチングモードに対応する電圧ベクトルV(n+1)を、電圧ベクトルVi−1、Vi,Vi+1(i:mod 6)とするか、無効電圧ベクトルとする。ただし、無効電圧ベクトルの選択については、「V(n)=V2k(k=1〜3)」であるなら、無効電圧ベクトルV7を選択し、「V(n)=V2k−1」であるなら、無効電圧ベクトルV0を選択する。図中、「V(n)=V1」の場合について、電圧ベクトルV(n+1)として仮設定可能な4つの電圧ベクトルを示した。また、現在のスイッチングモードに対応する電圧ベクトルV(n)が無効電圧ベクトルV0である場合、仮設定されるスイッチングモードに対応する電圧ベクトルV(n+1)を、奇数の電圧ベクトルV1,V3,V5または無効電圧ベクトルV0とする。さらに、現在のスイッチングモードに対応する電圧ベクトルV(n)が無効電圧ベクトルV7である場合、仮設定されるスイッチングモードに対応する電圧ベクトルV(n+1)を、偶数の電圧ベクトルV2,V4,V6または無効電圧ベクトルV7とする。   In the present embodiment, in step S30a, the temporarily set switching mode is set such that the number of legs (number of legs) of the motor generator 10 whose switching state is switched from the current switching mode is “1” or less. Specifically, when the voltage vector V (n) corresponding to the current switching mode is the effective voltage vector Vi (i = 1 to 6), the voltage vector V (n + 1) corresponding to the temporarily set switching mode is set to the voltage The vectors are Vi-1, Vi, Vi + 1 (i: mod 6) or the reactive voltage vector. However, regarding the selection of the reactive voltage vector, if “V (n) = V2k (k = 1 to 3)”, the reactive voltage vector V7 is selected, and if “V (n) = V2k−1”. The reactive voltage vector V0 is selected. In the figure, for the case of “V (n) = V1,” four voltage vectors that can be temporarily set as the voltage vector V (n + 1) are shown. In addition, when the voltage vector V (n) corresponding to the current switching mode is the invalid voltage vector V0, the voltage vector V (n + 1) corresponding to the temporarily set switching mode is changed to the odd voltage vectors V1, V3, V5. Alternatively, the reactive voltage vector V0 is used. Further, when the voltage vector V (n) corresponding to the current switching mode is the invalid voltage vector V7, the voltage vector V (n + 1) corresponding to the temporarily set switching mode is changed to the even voltage vectors V2, V4, V6. Alternatively, the reactive voltage vector V7 is used.

そして、スイッチング状態の切り替えレッグ数に制限を設けつつも、上記第1の実施形態のように、スイッチングモードが無効電圧ベクトルに対応するものから有効電圧ベクトルに対応するものを経て無効電圧ベクトルに対応するものとなるまでに、各レッグにおいてスイッチング状態の切り替え回数を1とすべく、以下の処理を行なう。   And while limiting the number of switching legs of the switching state, the switching mode corresponds to the invalid voltage vector through the one corresponding to the invalid voltage vector from the one corresponding to the invalid voltage vector as in the first embodiment. In order to make the number of switching of the switching state 1 in each leg, the following processing is performed.

すなわち、ステップS32において肯定判断される場合、ステップS46において、現在のスイッチングモードに対応する電圧ベクトルV(n)が有効電圧ベクトルであって且つ、前回のスイッチングモードに対応する電圧ベクトルV(n−1)が無効電圧ベクトルV0,V7であったか否かを判断する。そして、ステップS46において肯定判断される場合、ステップS48において、仮設定されるスイッチングモードに対応する電圧ベクトルV(n+1)を、有効電圧ベクトルV1〜V6に制限する。   That is, when an affirmative determination is made in step S32, in step S46, the voltage vector V (n) corresponding to the current switching mode is an effective voltage vector and the voltage vector V (n− corresponding to the previous switching mode). It is determined whether or not 1) is the invalid voltage vectors V0 and V7. If an affirmative determination is made in step S46, the voltage vector V (n + 1) corresponding to the temporarily set switching mode is limited to the effective voltage vectors V1 to V6 in step S48.

これに対し、上記ステップS46において否定判断される場合、ステップS50において、現在のスイッチングモードおよび前回のスイッチングモードのそれぞれに対応する電圧ベクトルV(n),V(n−1)の双方が有効電圧ベクトルV1〜V6であって且つ、それらが相違するか否かを判断する。そして、ステップS50において肯定判断される場合、ステップS52において、仮設定されるスイッチングモードに対応する電圧ベクトルV(n+1)を、現在の電圧ベクトルV(n)または、無効電圧ベクトルV0、V7とする。   On the other hand, when a negative determination is made in step S46, in step S50, both voltage vectors V (n) and V (n-1) corresponding to the current switching mode and the previous switching mode are effective voltages. It is determined whether the vectors V1 to V6 are different from each other. If an affirmative determination is made in step S50, the voltage vector V (n + 1) corresponding to the temporarily set switching mode is set to the current voltage vector V (n) or the invalid voltage vectors V0 and V7 in step S52. .

なお、ステップS50において否定判断される場合や、ステップS48,S52の処理が完了する場合には、この一連の処理を一旦終了する。   If a negative determination is made in step S50, or if the processing in steps S48 and S52 is completed, this series of processing is temporarily terminated.

図9に、本実施形態の効果を示す。   FIG. 9 shows the effect of this embodiment.

図示されるように、本実施形態においても、スイッチング状態の切り替え頻度や、各レッグの各アーム毎の導通時間を均等化することができる。   As shown in the figure, also in this embodiment, the switching frequency of the switching state and the conduction time for each arm of each leg can be equalized.

図10、図11に、電気角θが「−90°」である場合と併せて、それ以外の回転角度で停止している場合の効果を示す。図示されるように、停止位置に関わらず、通電時間の分散効果(図10)や、スイッチング頻度の分散効果(図11)を得ることができる。   FIGS. 10 and 11 show the effects when the electrical angle θ is “−90 °” and when the rotation is stopped at other rotation angles. As shown in the drawing, regardless of the stop position, it is possible to obtain a dispersion effect of energization time (FIG. 10) and a dispersion effect of switching frequency (FIG. 11).

図12〜図15に、電気角θが「−90」,「7.5」,「15」,「0」のそれぞれで停止している場合に最小電流最大トルク制御をする場合のスイッチング遷移例を示す。
<第3の実施形態>
以下、第3の実施形態について、先の第1の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
FIGS. 12 to 15 show examples of switching transitions in the case where the minimum current / maximum torque control is performed when the electrical angle θ is stopped at “−90”, “7.5”, “15”, and “0”. Indicates.
<Third Embodiment>
Hereinafter, the third embodiment will be described with reference to the drawings with a focus on differences from the first embodiment.

本実施形態では、スイッチング状態の切り替え回数をカウントし、切り替え回数が閾値Cthに達する場合にその相の切り替えを禁止することで、切り替え頻度を均等化する。   In the present embodiment, the switching frequency is equalized by counting the switching frequency of the switching state and prohibiting the switching of the phase when the switching frequency reaches the threshold value Cth.

図16に、本実施形態にかかるステップS16の処理の詳細を示す。この処理は、切替頻度均等化手段を構成する。なお、図16において、先の図5に示した処理に対応するものについては、便宜上同一のステップ番号を付している。   FIG. 16 shows details of the processing in step S16 according to the present embodiment. This process constitutes a switching frequency equalizing means. Note that, in FIG. 16, the same step numbers are attached for convenience to those corresponding to the processing shown in FIG.

本実施形態では、ステップS32において肯定判断される場合、ステップS54において、ステップS30aにおいて選択されたスイッチングモードによって、スイッチング状態が切り替えられる相(レッグ)に関し、スイッチング状態の切替回数をカウントするカウンタC¥(¥=u,v,w)をインクリメントする。そして、ステップS56においては、カウンタCu,Cv,Cwのうちの2つの値が閾値Cth以上であるか否かを判断する。そして、ステップS56において否定判断される場合、ステップS58において、ステップS30aにおいて選択されたスイッチングモードによって、スイッチング状態が切り替えられる相(レッグ)に関し、カウンタC¥が閾値Cth以上であるにもかかわらず、その相のスイッチング状態の切り替えがなされるか否かを判断する。そして、ステップS58において肯定判断される場合、ここで検討されたスイッチングモードを評価関数Jによる評価対象からはずすべく、ステップS30aに戻る。この処理は、スイッチング状態の切り替え回数を閾値Cthに制限するためのものである。   In this embodiment, when an affirmative determination is made in step S32, in step S54, a counter C ¥ that counts the number of switching of the switching state with respect to the phase (leg) in which the switching state is switched according to the switching mode selected in step S30a. (¥ = u, v, w) is incremented. In step S56, it is determined whether or not two values of the counters Cu, Cv, and Cw are equal to or greater than a threshold value Cth. When a negative determination is made in step S56, in step S58, regarding the phase (leg) in which the switching state is switched by the switching mode selected in step S30a, the counter C ¥ is equal to or greater than the threshold Cth. It is determined whether or not the switching state of the phase is switched. If an affirmative determination is made in step S58, the process returns to step S30a in order to remove the switching mode studied here from the evaluation target by the evaluation function J. This process is for limiting the number of switching of the switching state to the threshold value Cth.

これに対し、ステップS32において否定判断される場合、ステップS60において、カウンタC¥を初期化する。   On the other hand, if a negative determination is made in step S32, the counter C ¥ is initialized in step S60.

なお、ステップS58,S60の処理が完了する場合や、ステップS56において肯定判断される場合には、この一連の処理を一旦終了する。
<第4の実施形態>
以下、第4の実施形態について、先の第1の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
Note that when the processes of steps S58 and S60 are completed or when an affirmative determination is made in step S56, this series of processes is temporarily terminated.
<Fourth Embodiment>
Hereinafter, the fourth embodiment will be described with reference to the drawings with a focus on differences from the first embodiment.

本実施形態では、スイッチングモード0〜7の全てを仮設定し、各スイッチングモード毎に、評価関数Jを算出する。そして、評価関数Jの評価が最大となるものに対応する電圧ベクトルが無効電圧ベクトルである場合、電圧ベクトルV0,V7の採用される期間を均等化するように、電圧ベクトルV0,V7のいずれを用いるかを選択する。   In the present embodiment, all of the switching modes 0 to 7 are temporarily set, and the evaluation function J is calculated for each switching mode. Then, when the voltage vector corresponding to the one having the maximum evaluation of the evaluation function J is an invalid voltage vector, any one of the voltage vectors V0 and V7 is set so as to equalize the period in which the voltage vectors V0 and V7 are adopted. Select whether to use.

図17に、本実施形態にかかるステップS24の処理の詳細を示す。この処理は、無効電圧ベクトル期間調整手段を構成する。なお、図17において、先の図5に示した処理に対応するものについては、便宜上同一のステップ番号を付している。   FIG. 17 shows details of the processing in step S24 according to the present embodiment. This process constitutes an invalid voltage vector period adjusting means. Note that, in FIG. 17, the same step numbers are assigned for convenience to those corresponding to the processing shown in FIG. 5.

本実施形態では、まずステップS31において、評価関数Jを最小とするスイッチングモードに対応する電圧ベクトルを次回の電圧ベクトルV(n+1)として仮設定する。なお、無効電圧ベクトルV0,V7は、評価関数Jを等しい値にするものであるが、この処理では、無効電圧ベクトルの評価関数Jが最小の場合、たとえばランダムにいずれかを選択すればよい。   In the present embodiment, first, in step S31, a voltage vector corresponding to the switching mode that minimizes the evaluation function J is provisionally set as the next voltage vector V (n + 1). The invalid voltage vectors V0 and V7 are used to set the evaluation function J to the same value. However, in this process, if the evaluation function J of the invalid voltage vector is minimum, either one may be selected at random.

続くステップS32において肯定判断される場合、ステップS64において、評価が最高となったスイッチングモードに対応する電圧ベクトルV(n+1)が無効電圧ベクトルV0,V7であるか否かを判断する。そして、無効電圧ベクトルである場合、ステップS66において、電圧ベクトルV0の採用回数をカウントするカウンタC0の値が閾値Cth未満であるか否かを判断する。そしてステップS66において閾値Cth未満であると判断される場合、ステップS68において、次回のスイッチングモードに対応する電圧ベクトルV(n+1)を電圧ベクトルV0とするとともに、カウンタC0をインクリメントする。   If an affirmative determination is made in subsequent step S32, it is determined in step S64 whether or not the voltage vector V (n + 1) corresponding to the switching mode having the highest evaluation is the invalid voltage vectors V0 and V7. If it is an invalid voltage vector, it is determined in step S66 whether or not the value of the counter C0 that counts the number of times the voltage vector V0 is adopted is less than the threshold value Cth. If it is determined in step S66 that it is less than the threshold value Cth, in step S68, the voltage vector V (n + 1) corresponding to the next switching mode is set to the voltage vector V0, and the counter C0 is incremented.

これに対し、ステップS66において否定判断される場合、ステップS70において、電圧ベクトルV7の採用回数をカウントするカウンタC7の値が閾値Cth未満であるか否かを判断する。そしてステップS70において閾値Cth以上であると判断される場合、ステップS72において、カウンタC0,C7を初期化する。一方、ステップS70において肯定判断される場合や、ステップS72の処理が完了する場合には、ステップS74において、次回のスイッチングモードに対応する電圧ベクトルV(n+1)を電圧ベクトルV7とするとともに、カウンタC7をインクリメントする。   On the other hand, if a negative determination is made in step S66, it is determined in step S70 whether or not the value of the counter C7 that counts the number of times the voltage vector V7 is adopted is less than the threshold value Cth. If it is determined in step S70 that the threshold value is greater than or equal to the threshold Cth, counters C0 and C7 are initialized in step S72. On the other hand, when an affirmative determination is made in step S70 or when the process of step S72 is completed, in step S74, the voltage vector V (n + 1) corresponding to the next switching mode is set as the voltage vector V7 and the counter C7. Is incremented.

これに対し、ステップS32において否定判断される場合、ステップS76においてカウンタC0,C7を初期化する。   On the other hand, if a negative determination is made in step S32, the counters C0 and C7 are initialized in step S76.

なお、ステップS64において否定判断される場合や、ステップS68,S74,S76の処理が完了する場合には、この一連の処理を一旦終了する。
<第5の実施形態>
以下、第5の実施形態について、先の第4の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
When a negative determination is made at step S64, or when the processes at steps S68, S74, and S76 are completed, this series of processes is temporarily terminated.
<Fifth Embodiment>
Hereinafter, the fifth embodiment will be described with reference to the drawings with a focus on differences from the fourth embodiment.

本実施形態では、無効電圧ベクトル期間調整手段を、先の第4の実施形態とは相違する処理手段として構成する。   In the present embodiment, the reactive voltage vector period adjusting unit is configured as a processing unit that is different from the fourth embodiment.

図18に、本実施形態にかかるステップS24の処理の詳細を示す。この処理は、無効電圧ベクトル期間調整手段を構成する。なお、図18において、先の図17に示した処理に対応するものについては、便宜上同一のステップ番号を付している。   FIG. 18 shows details of the processing in step S24 according to the present embodiment. This process constitutes an invalid voltage vector period adjusting means. Note that, in FIG. 18, the same step numbers are attached for convenience to those corresponding to the processing shown in FIG. 17.

この一連の処理では、ステップS64において肯定判断される場合、ステップS80において、カウンタC7の値がカウンタC0の値以上であるか否かを判断する。そしてステップS80において肯定判断される場合、ステップS82において、次回のスイッチングモードに対応する電圧ベクトルV(n+1)を電圧ベクトルV0とするとともに、カウンタC0をインクリメントする。これに対し、ステップS80において否定判断される場合、ステップS84において、次回のスイッチングモードに対応する電圧ベクトルV(n+1)を電圧ベクトルV7とするとともに、カウンタC7をインクリメントする。   In this series of processes, when an affirmative determination is made in step S64, it is determined in step S80 whether or not the value of the counter C7 is greater than or equal to the value of the counter C0. If an affirmative determination is made in step S80, in step S82, the voltage vector V (n + 1) corresponding to the next switching mode is set to the voltage vector V0, and the counter C0 is incremented. On the other hand, when a negative determination is made in step S80, in step S84, the voltage vector V (n + 1) corresponding to the next switching mode is set as the voltage vector V7, and the counter C7 is incremented.

ステップS82,S84の処理が完了する場合、ステップS86において、カウンタC0,C7のそれぞれに減衰係数K(0<K<1)を乗算する。これは、カウンタC0,C7の初期化処理に代えてなされるものであり、カウンタC0,C7の値の発散を回避するためのものである。
<第6の実施形態>
以下、第6の実施形態について、先の第4の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
When the processes in steps S82 and S84 are completed, in steps S86, each of the counters C0 and C7 is multiplied by an attenuation coefficient K (0 <K <1). This is performed in place of the initialization processing of the counters C0 and C7, and is for avoiding the divergence of the values of the counters C0 and C7.
<Sixth Embodiment>
Hereinafter, the sixth embodiment will be described with reference to the drawings with a focus on differences from the fourth embodiment.

本実施形態では、無効電圧ベクトル期間調整手段を、先の第4の実施形態とは相違する処理手段として構成する。   In the present embodiment, the reactive voltage vector period adjusting unit is configured as a processing unit that is different from the fourth embodiment.

図19に、本実施形態にかかるステップS24の処理の詳細を示す。この処理は、無効電圧ベクトル期間調整手段を構成する。なお、図19において、先の図17に示した処理に対応するものについては、便宜上同一のステップ番号を付している。   FIG. 19 shows details of the processing in step S24 according to the present embodiment. This process constitutes an invalid voltage vector period adjusting means. Note that, in FIG. 19, the same step numbers are assigned for convenience to those corresponding to the processing shown in FIG.

本実施形態では、ステップS32において肯定判断される場合、ステップS88において、各相の電流iu,iv,iwのうちの最大値ixを特定する。続くステップS90においては、評価が最大となったスイッチングモードに対応する電圧ベクトルV(n+1)が無効電圧ベクトルV0,V7であるか否かを判断する。そして、ステップS90において肯定判断される場合、ステップS92に移行する。   In this embodiment, when an affirmative determination is made in step S32, the maximum value ix of the currents iu, iv, iw of each phase is specified in step S88. In the subsequent step S90, it is determined whether or not the voltage vector V (n + 1) corresponding to the switching mode having the maximum evaluation is the invalid voltage vectors V0 and V7. If a positive determination is made in step S90, the process proceeds to step S92.

ステップS92においては、最大値ixをとる相(x相)の上側アームの通電期間をカウントするカウンタCxpが、閾値Cth以上であるか否かを判断する。そして、閾値Cth以上であると判断される場合、ステップS94において、次回のスイッチングモードに対応する電圧ベクトルV(n+1)を電圧ベクトルV0とするとともに、最大値ixとなる相(x相)の下側アームの通電期間をカウントするカウンタCxnをインクリメントする。これに対し、ステップS92において否定判断される場合、ステップS96において、次回のスイッチングモードに対応する電圧ベクトルV(n+1)を電圧ベクトルV7とするとともに、カウンタCxpをインクリメントする。これらステップS94,96の処理は、無効電圧ベクトルV0の採用される期間と無効電圧ベクトルV7の採用される期間とを操作することで、電流が最大の相(x相)における上側アームの通電時間と下側アームの通電時間とを均等化するものである。なお、電流が最大の相(x相)における上側アームの通電時間とは、スイッチング素子SxpとダイオードDxpのいずれかの通電時間のことであり、電流が最大の相(x相)における下側アームの通電時間とは、スイッチング素子SxnとダイオードDxnのいずれかの通電時間のことである。   In step S92, it is determined whether or not the counter Cxp that counts the energization period of the upper arm of the phase (x phase) that takes the maximum value ix is equal to or greater than the threshold value Cth. If it is determined that the threshold value is greater than or equal to the threshold Cth, in step S94, the voltage vector V (n + 1) corresponding to the next switching mode is set to the voltage vector V0, and the phase (x phase) below the maximum value ix. A counter Cxn that counts the energization period of the side arm is incremented. On the other hand, when a negative determination is made in step S92, in step S96, the voltage vector V (n + 1) corresponding to the next switching mode is set to the voltage vector V7, and the counter Cxp is incremented. The processes in steps S94 and S96 are performed by manipulating the period in which the reactive voltage vector V0 is employed and the period in which the reactive voltage vector V7 is employed, thereby energizing the upper arm in the phase with the maximum current (x phase). And the energization time of the lower arm are equalized. The energization time of the upper arm in the phase with the maximum current (x phase) is the energization time of either the switching element Sxp or the diode Dxp, and the lower arm in the phase with the maximum current (x phase). The energizing time is the energizing time of either the switching element Sxn or the diode Dxn.

これに対し、ステップS90において否定判断される場合、次回のスイッチングモード(電圧ベクトルV(n+1))が、スイッチング素子Sxpをオンとするものである場合にはカウンタCxpをインクリメントし、スイッチング素子Sxnをオンとするものである場合にはカウンタCxnをインクリメントする。   On the other hand, when a negative determination is made in step S90, if the next switching mode (voltage vector V (n + 1)) is to turn on the switching element Sxp, the counter Cxp is incremented, and the switching element Sxn is changed. If it is to be turned on, the counter Cxn is incremented.

上記ステップS94,S96,S98の処理が完了する場合、ステップS100において、カウンタC¥p,C¥n(¥=u,v,w)の双方が閾値以上であるか否かを判断する。そして、ステップS100において肯定判断される場合や、ステップS32において否定判断される場合には、ステップS102において、カウンタC¥p,C¥nを初期化する。   When the processes in steps S94, S96, and S98 are completed, it is determined in step S100 whether or not both of the counters C ¥ p and C ¥ n (¥ = u, v, w) are equal to or greater than a threshold value. If an affirmative determination is made in step S100 or a negative determination is made in step S32, the counters C ¥ p and C ¥ n are initialized in step S102.

なお、ステップS102の処理が完了する場合や、ステップS100において否定判断される場合には、この一連の処理を一旦終了する。
<第7の実施形態>
以下、第7の実施形態について、先の第6の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
When the process of step S102 is completed or when a negative determination is made in step S100, this series of processes is temporarily terminated.
<Seventh Embodiment>
Hereinafter, the seventh embodiment will be described with reference to the drawings with a focus on differences from the sixth embodiment.

本実施形態では、無効電圧ベクトル期間調整手段を、先の第6の実施形態とは相違する処理手段として構成する。   In the present embodiment, the reactive voltage vector period adjusting unit is configured as a processing unit that is different from that of the previous sixth embodiment.

図20に、本実施形態にかかるステップS24の処理の詳細を示す。この処理は、無効電圧ベクトル期間調整手段を構成する。なお、図20において、先の図19に示した処理に対応するものについては、便宜上同一のステップ番号を付している。   FIG. 20 shows details of the processing in step S24 according to the present embodiment. This process constitutes an invalid voltage vector period adjusting means. Note that, in FIG. 20, the same step numbers are assigned for convenience to those corresponding to the processing shown in FIG.

本実施形態では、ステップS90において肯定判断される場合、ステップS92aにおいて、カウンタCxpの値がカウンタCxnの値以上であるか否かを判断する。この処理は、無効電圧ベクトルV0,V7のいずれを選択するかを決定するためのものである。そして、ステップS92aにおいて肯定判断される場合、ステップS94において次回のスイッチングモードに対応する電圧ベクトルV(n+1)を、無効電圧ベクトルV0とするとともに、カウンタCxnをインクリメントする。これに対し、ステップS92aにおいて否定判断される場合、ステップS96において次回のスイッチングモードに対応する電圧ベクトルV(n+1)を、無効電圧ベクトルV7とするとともに、カウンタCxpをインクリメントする。   In this embodiment, when an affirmative determination is made in step S90, it is determined in step S92a whether or not the value of the counter Cxp is greater than or equal to the value of the counter Cxn. This process is for determining which of the invalid voltage vectors V0 and V7 is to be selected. When an affirmative determination is made in step S92a, in step S94, the voltage vector V (n + 1) corresponding to the next switching mode is set to the invalid voltage vector V0, and the counter Cxn is incremented. On the other hand, when a negative determination is made in step S92a, in step S96, the voltage vector V (n + 1) corresponding to the next switching mode is set to the invalid voltage vector V7 and the counter Cxp is incremented.

また、上記ステップS94,S96,S98の処理が完了する場合、ステップS104において、カウンタCxp,Cxnに減衰係数K(0<K<1)を乗算する。
<第8の実施形態>
以下、第8の実施形態について、先の第6の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
When the processes in steps S94, S96, and S98 are completed, the counters Cxp and Cxn are multiplied by an attenuation coefficient K (0 <K <1) in step S104.
<Eighth Embodiment>
Hereinafter, the eighth embodiment will be described with reference to the drawings, centering on differences from the previous sixth embodiment.

本実施形態では、無効電圧ベクトル期間調整手段を、先の第6の実施形態とは相違する処理手段として構成する。   In the present embodiment, the reactive voltage vector period adjusting unit is configured as a processing unit that is different from that of the previous sixth embodiment.

図21に、本実施形態にかかるステップS24の処理の詳細を示す。この処理は、無効電圧ベクトル期間調整手段を構成する。なお、図21において、先の図19に示した処理に対応するものについては、便宜上同一のステップ番号を付している。   FIG. 21 shows details of the processing in step S24 according to the present embodiment. This process constitutes an invalid voltage vector period adjusting means. Note that, in FIG. 21, the same step numbers are assigned for convenience to those corresponding to the processing shown in FIG.

本実施形態では、ステップS32において肯定判断される場合、ステップS106において、評価関数Jの評価が最大の電圧ベクトルV(n+1)が、無効電圧ベクトルV0,V7であるか否かを判断する。そして無効電圧ベクトルV0,V7であると判断される場合、ステップS108において、上側アームのスイッチング素子S¥pおよびこれに逆並列接続されるダイオードD¥pの組のうち温度T¥pの最大値(上側最高温度Tp)と、下側アームのスイッチング素子S¥nおよびこれに逆並列接続されるダイオードD¥nの組のうち温度T¥nの最大値(下側最高温度Tn)とのうちの高い方(最高温度Ty)を特定する。この処理は、スイッチング素子S¥#およびダイオードD¥#の組(流通規制要素)のうち発熱量の積算値が最大となるものに対応するアームを特定する処理である。ここで、温度は、発熱量の積算値と相関を有するパラメータである。   In this embodiment, when an affirmative determination is made in step S32, it is determined in step S106 whether or not the voltage vector V (n + 1) with the highest evaluation of the evaluation function J is the invalid voltage vectors V0 and V7. When it is determined that the reactive voltage vectors are V0 and V7, in step S108, the maximum value of the temperature T ¥ p among the pair of the switching element S ¥ p of the upper arm and the diode D ¥ p connected in reverse parallel thereto. (Upper maximum temperature Tp) and the maximum value of the temperature T ¥ n (lower maximum temperature Tn) of the set of the switching element S ¥ n of the lower arm and the diode D ¥ n connected in reverse parallel thereto The higher one (maximum temperature Ty) is specified. This process is a process for specifying an arm corresponding to the one having the maximum integrated value of the calorific value among the set (distribution restricting element) of the switching element S ¥ # and the diode D ¥ #. Here, the temperature is a parameter having a correlation with the integrated value of the heat generation amount.

続くステップS110においては、最高温度Tyが上側最高温度Tpであるか否かを判断し、否定判断される場合、ステップS112において、次回のスイッチングモードに対応する電圧ベクトルV(n+1)を無効電圧ベクトルV7とし、肯定判断される場合、ステップS114において、電圧ベクトルV(n+1)を無効電圧ベクトルV0とする。この処理は、発熱量の積算値が最大のものに通電しないスイッチングモードを選択する処理である。すなわちたとえば、ステップS110において否定判断される場合、発熱量の積算値が最大となるのが下側アームに存在するため、無効電圧ベクトルV7を選択することで、下側アームのスイッチング素子S¥nやダイオードD¥nに通電する事態を回避する。   In the subsequent step S110, it is determined whether or not the maximum temperature Ty is the upper maximum temperature Tp. If a negative determination is made, in step S112, the voltage vector V (n + 1) corresponding to the next switching mode is converted to the invalid voltage vector. If it is determined as V7 and an affirmative determination is made, the voltage vector V (n + 1) is set as the invalid voltage vector V0 in step S114. This process is a process of selecting a switching mode in which the current having the maximum calorific value is not energized. That is, for example, when a negative determination is made in step S110, the lower arm has the largest integrated value of the amount of heat generation, so by selecting the invalid voltage vector V7, the lower arm switching element S ¥ n And avoiding a situation of energizing the diode D ¥ n.

なお、上記ステップS32,S106において否定判断される場合や、ステップS112,S114の処理が完了する場合には、この一連の処理を一旦終了する。
<第9の実施形態>
以下、第9の実施形態について、先の第6の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
When a negative determination is made in steps S32 and S106 or when the processes in steps S112 and S114 are completed, the series of processes is temporarily ended.
<Ninth Embodiment>
Hereinafter, the ninth embodiment will be described with reference to the drawings with a focus on differences from the sixth embodiment.

本実施形態では、スイッチング素子S¥#およびダイオードD¥#の組のうち発熱量の積算値が最大となるものに通電するスイッチングモードの採用を禁止する禁止手段を構成する。   In the present embodiment, a prohibiting unit is configured to prohibit the adoption of a switching mode in which a combination of the switching element S ¥ # and the diode D ¥ # has the maximum integrated value of the calorific value.

図22に、本実施形態にかかるステップS16の処理の詳細を示す。この処理は、禁止手段を構成する。なお、図22において、先の図5に示した処理に対応するものについては、便宜上同一のステップ番号を付している。   FIG. 22 shows details of the processing in step S16 according to the present embodiment. This process constitutes prohibition means. Note that, in FIG. 22, the same step numbers are attached for convenience to those corresponding to the processing shown in FIG. 5.

本実施形態では、ステップS32において肯定判断される場合、ステップS116において、上側アームのスイッチング素子S¥pおよびこれに逆並列接続されるダイオードD¥pの組のうち温度T¥pの最大値と、下側アームのスイッチング素子S¥nおよびこれに逆並列接続されるダイオードD¥nの組のうち温度T¥nの最大値とのうちの高い方(最高温度Txy)を特定する。この処理は、スイッチング素子S¥#およびダイオードD¥#の組のうち発熱量の積算値が最大となるものを特定する処理である。ここで、温度は、発熱量の積算値と相関を有するパラメータである。   In the present embodiment, when an affirmative determination is made in step S32, in step S116, the maximum value of the temperature T ¥ p of the pair of the switching element S ¥ p of the upper arm and the diode D ¥ p connected in reverse parallel thereto is determined. The higher one (maximum temperature Txy) of the maximum value of the temperature T ¥ n among the set of the switching element S ¥ n of the lower arm and the diode D ¥ n connected in reverse parallel thereto is specified. This process is a process for identifying the combination of the switching element S ¥ # and the diode D ¥ # that maximizes the integrated value of the heat generation amount. Here, the temperature is a parameter having a correlation with the integrated value of the heat generation amount.

続くステップS118では、ステップS30において設定されたスイッチングモードに対応する電圧ベクトルV(n+1)が、上記特定されたスイッチング素子SxyおよびダイオードDxyの組を通電しないか否かを判断する。そして、ステップS118において否定判断される場合、このスイッチングモードの仮設定を禁止し、ステップS30に戻る。これに対し、ステップS118において肯定判断される場合、この一連の処理を一旦終了する(仮設定されたスイッチングモードに基づき、先の図4のステップS18移行の処理を実行する)。
<その他の実施形態>
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
In a succeeding step S118, it is determined whether or not the voltage vector V (n + 1) corresponding to the switching mode set in the step S30 does not energize the specified switching element Sxy and diode Dxy. If a negative determination is made in step S118, the temporary setting of the switching mode is prohibited, and the process returns to step S30. On the other hand, when an affirmative determination is made in step S118, this series of processes is temporarily terminated (based on the temporarily set switching mode, the process of the transition to step S18 in FIG. 4 is executed).
<Other embodiments>
Each of the above embodiments may be modified as follows.

「レッグ均等化手段について」
上記第2の実施形態(図8)において、同一の有効電圧ベクトルV1〜V6に対応するスイッチングモードが採用される回数に制限を設けてもよい。
About leg equalization means
In the second embodiment (FIG. 8), there may be a limit on the number of times that the switching modes corresponding to the same effective voltage vectors V1 to V6 are employed.

一度にスイッチング状態が切り替えられるレッグ数を1以下とするとの制約が設けられる状況において採用されるものに限らない。たとえば上記第1の実施形態において、スイッチング状態の切替レッグ数を2以下としてもよい。   The present invention is not limited to the one that is employed in a situation where the restriction that the number of legs that can be switched at a time is 1 or less is provided. For example, in the first embodiment, the number of switching legs in the switching state may be 2 or less.

上記第1の実施形態においては、無効電圧ベクトルに対応するスイッチングモードが再度選択されるまでにおける各レッグにおけるスイッチング状態の切替数を「1」としたがこれに限らない。たとえば2以上の規定数であってもよい。これは、たとえば、有効電圧ベクトルV1〜V6に対応するスイッチングモードが選択される都度、スイッチング状態の切替数をカウントし、切替数が少ないものの切替数を増大させるスイッチングモードの評価を、切替数が多いものの切替数を増大させるスイッチングモードの評価よりも高くするように評価関数Jを設計することで行なうことができる。なお、無効電圧ベクトルV0と無効電圧ベクトルV7とが交互に採用されるようにする上では、切替数を奇数とすることが有効である。   In the first embodiment, the number of switching of the switching state in each leg until the switching mode corresponding to the reactive voltage vector is selected again is “1”, but the present invention is not limited to this. For example, the specified number may be two or more. For example, each time a switching mode corresponding to the effective voltage vectors V1 to V6 is selected, the number of switching of the switching state is counted, and evaluation of the switching mode is performed to increase the number of switching although the number of switching is small. This can be done by designing the evaluation function J so as to be higher than the evaluation of the switching mode that increases the number of switching. Note that it is effective to set the number of switching to an odd number so that the reactive voltage vector V0 and the reactive voltage vector V7 are alternately adopted.

「切替頻度均等化手段について」
上記第3の実施形態(図16)において、2つ目のレッグにおけるスイッチング状態の切替回数が閾値Cthに達する場合、そのレッグのスイッチング状態の切替を禁止する条件で、スイッチングモードを選択してもよい。こうした処理は、最後のレッグにおけるスイッチング状態の切替回数が閾値Cthに達するまで継続すればよい。
"Switch frequency equalization means"
In the third embodiment (FIG. 16), when the switching number of the switching state in the second leg reaches the threshold value Cth, even if the switching mode is selected under the condition for prohibiting switching of the switching state of the leg. Good. Such processing may be continued until the number of switching of the switching state in the last leg reaches the threshold value Cth.

また、スイッチング状態の切替頻度についてのレッグ同士の差が大きいほど評価関数Jの評価が低くなるように設定してもよい。これは、たとえば、U,V相間のスイッチング状態の切替頻度の差の2乗と、V,W相間のスイッチング状態の切替頻度の差の2乗と、W,U相間のスイッチング状態の切替頻度の差の2乗との和を評価関数Jに加えることで行なうことができる。ちなみに、ここでの切替頻度は、次回のスイッチングモード(電圧ベクトルV(n+1))として仮設定されるものに伴うスイッチング状態の切り替えを含めて算出する。   Moreover, you may set so that evaluation of the evaluation function J may become low, so that the difference between legs about the switching frequency of a switching state is large. This is, for example, the square of the difference in switching frequency between the U and V phases, the square of the difference in switching frequency between the V and W phases, and the switching frequency of the switching states between the W and U phases. This can be done by adding the sum of the difference and the square to the evaluation function J. Incidentally, the switching frequency here is calculated including switching of the switching state associated with what is temporarily set as the next switching mode (voltage vector V (n + 1)).

「無効電圧ベクトル期間調整手段について」
上記第4の実施形態(図17)において、カウンタC0とカウンタC7との閾値を互いに相違させてもよい。これにより、スイッチング素子S¥#とダイオードD¥#との発熱量に相違がある場合であっても、上下アームの発熱量をより均等化することができる。すなわち、たとえばU相の実電流iuが最大であって且つこれが正の場合、ロック時においては、スイッチング素子SupとダイオードDunとに電流が流れる状態が継続する。そしてこの間において、それらスイッチング素子SupとダイオードDunとの発熱量をより均一にする上では、上記閾値を互いに相違させることが有効である。
"Reactive voltage vector period adjustment means"
In the fourth embodiment (FIG. 17), the threshold values of the counter C0 and the counter C7 may be different from each other. Thereby, even if there is a difference in the heat generation amount between the switching element S ¥ # and the diode D ¥ #, the heat generation amount of the upper and lower arms can be made more uniform. That is, for example, when the U-phase actual current iu is maximum and is positive, the current continues to flow through the switching element Sup and the diode Dun at the time of locking. In the meantime, it is effective to make the thresholds different from each other in order to make the heat generation amounts of the switching element Sup and the diode Dun more uniform.

同様の理由で、第5の実施形態(図18)における減衰係数Kを、カウンタC0とカウンタC7とで相違させてもよい。同じく、第6の実施形態(図19)における閾値Cthを、カウンタCxpとカウンタCnとで相違させてもよい。また、第7の実施形態(図20)において、減衰係数Kを、カウンタCxpとカウンタCnとで相違させてもよい。   For the same reason, the attenuation coefficient K in the fifth embodiment (FIG. 18) may be different between the counter C0 and the counter C7. Similarly, the threshold value Cth in the sixth embodiment (FIG. 19) may be different between the counter Cxp and the counter Cn. In the seventh embodiment (FIG. 20), the attenuation coefficient K may be different between the counter Cxp and the counter Cn.

もっとも、電流が最大となる相の上側アームのスイッチング素子S¥pおよびダイオードD¥#の通電期間と下側アームのスイッチング素子S¥nおよびダイオードD¥nの通電期間とを均等化する目的で、カウンタC0とカウンタC7との閾値を互いに相違させてもよい(電圧ベクトルV0と電圧ベクトルV7との採用頻度同士の比を1からずらしてもよい)。これは、変調率に応じて有効電圧ベクトルが採用される期間の占める割合が相違することに鑑みたものである。すなわち、たとえば図7(a)のように、電圧ベクトルV0,V1,V7のみが利用される場合、電圧ベクトルV0,V7の使用頻度を均一とすることで、電流最大の相(U相)の上下アームの通電時間が均等化されるとはいえ、電圧ベクトルV1の利用期間の占める割合に応じて通電時間が均一なものからずれる。図7(a)に例示したものでは、上下アームの通電時間の差が4%に過ぎないが、変調率が高まる場合にはこの差が拡大すると考えられる。このため、要求トルクT*が大きくなることで変調率が大きくなる場合、カウンタC0,C7の閾値を互いに相違させてもよい。もっとも、この場合、たとえば電気角θ=−90°の場合、有効電圧ベクトルとして電圧ベクトルV1が選択されやすいため、カウンタC0の閾値を大きくすることが望ましい一方、電気角θ=90°の場合、有効電圧ベクトルとして電圧ベクトルV4が選択されやすいため、カウンタC7の閾値を大きくすることが望ましい。   However, for the purpose of equalizing the energization period of the switching element S ¥ p and the diode D ¥ # of the upper arm in the phase where the current is maximum and the energization period of the switching element S ¥ n and the diode D ¥ n of the lower arm. The threshold values of the counter C0 and the counter C7 may be different from each other (the ratio between the adoption frequencies of the voltage vector V0 and the voltage vector V7 may be shifted from 1). This is because the proportion of the period in which the effective voltage vector is employed differs according to the modulation rate. That is, for example, as shown in FIG. 7A, when only the voltage vectors V0, V1, and V7 are used, the frequency of use of the voltage vectors V0 and V7 is made uniform so that the phase of the maximum current (U phase) can be obtained. Although the energization time of the upper and lower arms is equalized, the energization time deviates from a uniform one according to the proportion of the usage period of the voltage vector V1. In the example illustrated in FIG. 7A, the difference in energization time between the upper and lower arms is only 4%, but this difference is considered to increase when the modulation rate increases. For this reason, when the modulation rate increases as the required torque T * increases, the thresholds of the counters C0 and C7 may be different from each other. However, in this case, for example, when the electrical angle θ = −90 °, the voltage vector V1 is easily selected as the effective voltage vector. Therefore, it is desirable to increase the threshold value of the counter C0. On the other hand, when the electrical angle θ = 90 °, Since the voltage vector V4 is easily selected as the effective voltage vector, it is desirable to increase the threshold value of the counter C7.

このように、カウンタC0,C7の閾値を、電気角θおよび変調率に応じて可変設定することで、電流が最大となる相の上下アームの通電時間をより均等に制御することができる。もっとも、変調率に代えて、要求トルクT*や実電流id,iqから推定されるトルク、指令電流id*,iq*や実電流id,iqのベクトルノルム等を入力としてもよい。なお、電気角θに応じた閾値の可変設定は、電流ベクトルの位相角に応じて行なうことが望ましい。   As described above, by variably setting the threshold values of the counters C0 and C7 according to the electrical angle θ and the modulation rate, it is possible to more uniformly control the energization time of the upper and lower arms of the phase where the current is maximum. However, instead of the modulation factor, the torque estimated from the required torque T * and the actual currents id and iq, the command current id * and iq *, the vector norm of the actual currents id and iq, and the like may be input. It is desirable that the threshold value is variably set according to the electrical angle θ according to the phase angle of the current vector.

「取得手段について」
発熱量の積算値に関する情報を取得する取得手段としては、スイッチング素子S¥#およびダイオードD¥#についての検出された温度T¥#を取得するものに限らない。たとえば、1度のスイッチング状態の切替による発熱量と、導通損失による単位時間当たりの発熱量との情報を予め記憶しておき、発熱量を都度積算する手段を備えてもよい。
"Acquisition means"
The acquisition means for acquiring information relating to the integrated value of the heat generation amount is not limited to acquiring the detected temperature T ¥ # for the switching element S ¥ # and the diode D ¥ #. For example, information on the amount of heat generated by switching the switching state once and the amount of heat generated per unit time due to conduction loss may be stored in advance, and a means for integrating the amount of generated heat each time may be provided.

「禁止手段について」
上記第9の実施形態(図22)では、通電を禁止する発熱量の積算値(この場合、温度)を、スイッチング素子S¥#およびダイオードD¥#の組のうち最高温度の値そのものとしたがこれに限らない。たとえば、予め定められた値の温度となることで通電を禁止してもよい。またたとえば、最高温度のものが規定温度に達することで、それに通電するスイッチングモードを禁止してもよい。さらにたとえば、ロック時においては、無効電圧ベクトル期間の占める割合が高くなることに鑑みれば、評価関数Jの評価によって無効電圧ベクトルが選択されるに際して、最高温度のものに通電されるスイッチングモードに通電する無効電圧ベクトルを禁止するものであってもよい。
“Prohibited measures”
In the ninth embodiment (FIG. 22), the integrated value (in this case, temperature) of the calorific value that prohibits energization is the highest temperature value itself of the set of the switching element S ¥ # and the diode D ¥ #. However, it is not limited to this. For example, energization may be prohibited when the temperature reaches a predetermined value. Further, for example, when the highest temperature reaches the specified temperature, the switching mode in which it is energized may be prohibited. Further, for example, when the reactive voltage vector period occupies a high ratio at the time of locking, when the reactive voltage vector is selected by the evaluation of the evaluation function J, the switching mode that is energized at the highest temperature is energized. The reactive voltage vector may be prohibited.

「予測手段について」
次回のスイッチングモードに対応する電圧ベクトルV(n+1)によって生じる制御量のみを予測するものに限らない。たとえば、数制御周期先の更新タイミングにおけるインバータINVの操作による制御量まで順次予測するものであってもよい。
About prediction means
It is not limited to predicting only the control amount generated by the voltage vector V (n + 1) corresponding to the next switching mode. For example, the control amount by the operation of the inverter INV at the update timing several control cycles ahead may be sequentially predicted.

「決定手段について」
たとえば、上記第1の実施形態において、予測電流ide(n+2)と指令電流id*(n+2)との差の絶対値と、予測電流iqe(n+2)と指令電流iq*(n+2)との差の絶対値との加重平均処理値を、予測電流と指令電流との乖離度合いの評価対象とするパラメータとしてもよい。要は、乖離度合いが大きいほど評価が低くなることを定量化すべく、乖離度合いと評価パラメータとの間に正または負の相関関係があるパラメータによって定量化すればよい。
About the decision means
For example, in the first embodiment, the absolute value of the difference between the predicted current ide (n + 2) and the command current id * (n + 2) and the difference between the predicted current iqe (n + 2) and the command current iq * (n + 2) The weighted average processing value with the absolute value may be used as a parameter for evaluating the degree of deviation between the predicted current and the command current. In short, in order to quantify that the evaluation becomes lower as the degree of divergence is larger, it may be quantified by a parameter having a positive or negative correlation between the degree of divergence and the evaluation parameter.

「制御量について」
指令値と予測値とに基づきインバータINVのスイッチングモードを決定するために用いる制御量としては電流に限らない。例えば、トルクおよび鎖交磁束としたり、トルクのみまたは鎖交磁束のみとしたりしてもよい。また例えば、トルクおよびd軸電流またはトルクおよびq軸電流等、トルクおよび電流であってもよい。ここで、制御量を電流以外とする場合等において、センサによる直接の検出対象を電流以外としてもよい。
"About controlled variables"
The control amount used for determining the switching mode of the inverter INV based on the command value and the predicted value is not limited to the current. For example, torque and flux linkage may be used, or only torque or flux linkage may be used. Further, for example, torque and current such as torque and d-axis current or torque and q-axis current may be used. Here, when the control amount is other than the current, the direct detection target by the sensor may be other than the current.

上記各実施形態では、回転機の究極の制御量(予測対象であるか否かにかかわらず、最終的に所望の量とされることが要求される制御量)を、トルクとしたが、これに限らず、例えば回転速度等としてもよい。   In each of the above embodiments, the ultimate control amount of the rotating machine (the control amount that is ultimately required to be a desired amount regardless of whether or not it is a prediction target) is the torque. For example, the rotational speed may be used.

「回転機について」
回転機としては、3相回転機に限らず、5相回転機等、4相以上の回転機であってもよい。
"About rotating machines"
The rotating machine is not limited to a three-phase rotating machine, and may be a four-phase or more rotating machine such as a five-phase rotating machine.

上記実施形態では、固定子巻線がスター結線されたものを想定したがこれに限らず、デルタ結線されたものであってもよい。この場合、回転機の端子と相とは一致しない。   In the above embodiment, it is assumed that the stator windings are star-connected, but the present invention is not limited to this and may be delta-connected. In this case, the terminal and phase of the rotating machine do not match.

回転機としては、表面磁石同期機に限らず、埋め込み磁石同期機や、界磁巻線型同期機等、任意の同期機であってよい。更に、同期機にも限らず、誘導モータ等、誘導回転機であってもよい。   The rotating machine is not limited to a surface magnet synchronous machine, and may be an arbitrary synchronous machine such as an embedded magnet synchronous machine or a field winding type synchronous machine. Furthermore, it is not limited to a synchronous machine, but may be an induction rotating machine such as an induction motor.

「回転機の駆動領域について」
先の図2に示したものに限らない。たとえば最大変調率においてトルクがゼロとなる回転速度よりも小さい回転速度以下の領域で駆動するようにしてもよい。この場合であっても、最大トルクが一定となる回転速度領域が存在する場合には、停止時や極低速回転速度運転領域においては、無効電圧ベクトルに対応するスイッチングモードの占める割合が大きくなるため、上記各実施形態と同等の効果を得ることができる。なお、この効果は、最大変調率以下との条件下、出しうるトルクが低下し始める回転速度(閾値速度ωth)から実際に駆動領域であるか否かに関わらずトルクがゼロとなる回転速度までの回転速度領域よりも最大トルクが一定となる回転速度領域の方が広い場合に特に顕著となる。
"Rotating machine drive area"
It is not restricted to what was shown in previous FIG. For example, the driving may be performed in a region below the rotational speed smaller than the rotational speed at which the torque becomes zero at the maximum modulation rate. Even in this case, if there is a rotational speed region where the maximum torque is constant, the proportion of the switching mode corresponding to the reactive voltage vector becomes large at the time of stop or in the extremely low speed rotational speed operation region. The effects equivalent to those of the above embodiments can be obtained. Note that this effect is from the rotational speed at which the torque that can be output begins to decrease (threshold speed ωth) to the rotational speed at which the torque becomes zero regardless of whether or not it is actually in the drive region under the condition that the maximum modulation rate is less than or equal to. This is particularly noticeable when the rotational speed region where the maximum torque is constant is wider than the rotational speed region.

もっとも、最大トルクが一定となる領域を有しない場合であっても、たとえば上記第1の実施形態によれば、スイッチング頻度を均等化することで特定のレッグのスイッチング損失を低減したり、上側アームと下側アームとの通電時間の不均衡を低減したりする効果を奏することはできる。   However, even if there is no region where the maximum torque is constant, for example, according to the first embodiment, the switching loss of a specific leg can be reduced by equalizing the switching frequency, or the upper arm It is possible to reduce the imbalance in energization time between the lower arm and the lower arm.

「そのほか」
直流電圧源としては、高電圧バッテリ12に限らず、例えば高電圧バッテリ12の電圧を昇圧するコンバータの出力端子であってもよい。
"others"
The DC voltage source is not limited to the high voltage battery 12 and may be, for example, an output terminal of a converter that boosts the voltage of the high voltage battery 12.

直流交流変換回路を構成するスイッチング素子としては、IGBTに限らず、たとえばMOS電界効果トランジスタ等であってもよい。   The switching element constituting the DC / AC conversion circuit is not limited to the IGBT, and may be, for example, a MOS field effect transistor or the like.

10…モータジェネレータ(回転機の一実施形態)、20…制御装置、INV…インバータ(直流交流変換回路の一実施形態)。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Motor generator (one Embodiment of a rotary machine), 20 ... Control apparatus, INV ... Inverter (One Embodiment of DC-AC conversion circuit).

Claims (4)

直流電圧源の正極および負極のそれぞれに回転機の端子を接続するスイッチング素子と、該スイッチング素子に逆並列接続された整流手段とを備える直流交流変換回路について、該直流交流変換回路の前記スイッチング素子を操作することで、前記回転機を流れる電流、前記回転機のトルクおよび前記回転機の鎖交磁束の少なくとも1つを有する制御量を制御する回転機の制御装置において、
前記スイッチング素子のそれぞれがオン状態であるかオフ状態であるかを示すスイッチングモードを仮設定し、該仮設定されたスイッチングモードに応じた前記制御量を予測する予測手段と、
前記予測手段による予測結果に基づき、前記直流交流変換回路の実際の操作に用いるスイッチングモードを決定する決定手段と、
前記決定手段によって決定されたスイッチングモードとなるように前記スイッチング素子を操作する操作手段とを備え、
前記決定手段は、前記予測手段によって予測された制御量とその指令値との差が小さいスイッチングモードの評価を高くして且つ、評価の高いスイッチングモードを前記実際の操作に用いるスイッチングモードに決定するものであり、
前記決定手段は、前記実際の操作に用いるスイッチングモードの決定に際し、前記スイッチング素子および該スイッチング素子に逆並列接続される整流手段を備える流通規制要素のそれぞれの発熱量の間の相違を低減するスイッチングモードを優先する優先手段を備え
前記優先手段は、前記直流交流変換回路を構成するレッグのうち流れる電流が最大のものについて、前記直流電圧源の正極に接続される前記流通規制要素と前記直流電圧源の負極に接続される前記流通規制要素との発熱量の相違を低減制御すべくスイッチングモードを操作するレッグ内均等化手段を備え、
前記レッグ内均等化手段は、無効電圧ベクトルに対応するスイッチングモードの評価が有効電圧ベクトルに対応するスイッチングモードの評価よりも高くなる場合、下側アームのスイッチング素子の全てがオンとなるスイッチングモードと上側アームのスイッチング素子の全てがオンとなるスイッチングモードとのいずれに決定するかによって、前記低減制御を行なう無効電圧ベクトル期間調整手段を備えることを特徴とする回転機の制御装置。
For a DC / AC converter circuit comprising a switching element for connecting a terminal of a rotating machine to each of a positive electrode and a negative electrode of a DC voltage source, and a rectifying means connected in reverse parallel to the switching element, the switching element of the DC / AC converter circuit In the control device for a rotating machine that controls the control amount having at least one of the current flowing through the rotating machine, the torque of the rotating machine, and the linkage flux of the rotating machine,
Predicting means for temporarily setting a switching mode indicating whether each of the switching elements is in an on state or in an off state, and predicting the control amount according to the temporarily set switching mode;
Determining means for determining a switching mode used for actual operation of the DC-AC converter circuit based on a prediction result by the prediction means;
Operating means for operating the switching element to be in the switching mode determined by the determining means,
The determination unit increases the evaluation of the switching mode in which the difference between the control amount predicted by the prediction unit and the command value is small, and determines the switching mode with the high evaluation as the switching mode used for the actual operation. Is,
The determining unit is configured to reduce a difference between the respective calorific values of the switching element and a flow regulating element including a rectifying unit connected in reverse parallel to the switching element when determining a switching mode used for the actual operation. With priority means to prioritize modes ,
The priority means is connected to the flow regulating element connected to the positive electrode of the DC voltage source and the negative electrode of the DC voltage source for the maximum current flowing among the legs constituting the DC / AC conversion circuit. Intra-leg equalization means for operating the switching mode to reduce and control the difference in calorific value with the flow regulating element,
The intra-leg equalization means includes a switching mode in which all of the switching elements of the lower arm are turned on when the evaluation of the switching mode corresponding to the reactive voltage vector is higher than the evaluation of the switching mode corresponding to the effective voltage vector. depending all the switching elements of the upper arm is determined in any of a switching mode which is turned on, the control device of the rotary machine, wherein Rukoto includes a reactive voltage vector period adjustment means for the reduction control.
前記無効電圧ベクトル期間調整手段は、下側アームのスイッチング素子の全てがオンとなるものである期間と上側アームのスイッチング素子の全てがオンとなるものである期間との比を目標値に制御すべく、下側アームのスイッチング素子の全てがオンとなるスイッチングモードと上側アームのスイッチング素子の全てがオンとなるスイッチングモードとのいずれとするかの決定を行なうことを特徴とする請求項記載の回転機の制御装置。 The reactive voltage vector period adjusting means controls a ratio of a period in which all of the switching elements of the lower arm are turned on to a period in which all of the switching elements of the upper arm are turned on to a target value. so, all the switching elements of the lower arm is turned on to become a switching mode and all the switching elements of the upper arm is turned on and becomes a switching mode of claim 1, wherein the performing of the decision and any Control device for rotating machine. 前記無効電圧ベクトル期間調整手段は、前記流れる電流が最大のレッグについて、前記直流電圧源の正極に接続される前記流通規制要素の通電期間と前記直流電圧源の負極に接続される前記流通規制要素の通電期間との比を目標値に制御すべく、下側アームのスイッチング素子の全てがオンとなるスイッチングモードと上側アームのスイッチング素子の全てがオンとなるスイッチングモードとのいずれとするかの決定を行なうことを特徴とする請求項記載の回転機の制御装置。 The reactive voltage vector period adjusting means is configured such that, for the leg having the maximum flowing current, an energization period of the flow restriction element connected to the positive electrode of the DC voltage source and the flow restriction element connected to the negative electrode of the DC voltage source. In order to control the ratio to the energization period of the current to a target value, it is determined whether the switching mode in which all of the switching elements of the lower arm are turned on or the switching mode in which all of the switching elements of the upper arm are turned on The control device for a rotating machine according to claim 1, wherein: 前記無効電圧ベクトル期間調整手段は、前記流通規制要素のそれぞれに関する発熱量の積算値に関する情報を取得する取得手段を備え、下側アームのスイッチング素子の全てがオンとなるスイッチングモードと上側アームのスイッチング素子の全てがオンとなるスイッチングモードとの一対のスイッチングモードのうち、前記取得された発熱量の積算値が所定値に達したものに通電するスイッチングモードの使用を禁止することを特徴とする請求項記載の回転機の制御装置。 The reactive voltage vector period adjusting means includes acquisition means for acquiring information related to the integrated value of the calorific value relating to each of the flow regulation elements, and a switching mode in which all of the switching elements of the lower arm are turned on and switching of the upper arm The use of the switching mode for energizing the acquired integrated value of the calorific value among the pair of switching modes with the switching mode in which all of the elements are turned on reaches a predetermined value is prohibited. Item 2. A rotating machine control device according to Item 1 .
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