电动机的控制装置以及电动机的控制方法

电动机的控制装置以及电动机的控制方法
【专利摘要】电动机的控制装置具备：电动机常数生成部，将温度作为参数而生成电动机常数；电流控制部，基于电动机常数以及转矩指令值生成对电动机的电流指令值，执行以依据所生成的电流指令值的方式控制对电动机的施加电压的电流控制模式；电压相位控制部，基于转矩运算式算出电动机的转矩估计值，基于转矩估计值和转矩指令值之间的偏差，执行对电压相位进行反馈操作的电压相位控制模式；以及控制模式切换器，在进行弱磁通量控制的高旋转区域中切换为电压相位控制模式。在转矩估计值的计算中，使用与电流控制模式中的电流指令值生成通用的电动机常数。
【专利说明】电动机的控制装置以及电动机的控制方法

【技术领域】
[0001] 本发明涉及将从电池供应的直流电压通过逆变器变换为交流电压而施加到交流 电动机的系统的控制。

【背景技术】
[0002] 作为交流电动机的转矩控制方法，已知控制电流的方法和控制电压的方法。作为 电流控制，已知例如通过基于矢量控制的PWM(Pulse WidthModulation，脉冲宽度调制）控 制而控制电流的PWM控制。作为电压控制，已知通过施加矩形波电压而旋转驱动交流电动 机的矩形波控制。此外，作为用于实现所谓弱磁通量区域中的输出提高的控制，已知通过在 矩形波电压控制中根据转矩指令值和实际转矩之间的偏差而操作电压相位，从而控制交流 电动机的转矩的电压相位控制。并且，还已知具备这些控制方法作为可切换的控制模式，根 据状况切换控制方法的结构。
[0003] 然而，若根据控制模式而恒转矩不同，则在切换控制模式时产生所谓转矩级差，给 予司机不协调感。在JP2007 - 159368A中，记载了用于抑制切换控制模式时的转矩级差的 控制。具体而言，在电压相位控制中，进行估计转矩或者功率而反馈为电压相位指令值的控 制，在电流控制中也同样进行估计转矩等而反馈为转矩指令值的控制，从而使得与控制模 式无关地将恒转矩保持为一定。


【发明内容】

[0004] 但是，在JP2007 - 159368A的结构中，对电流控制模式追加转矩反馈环，运算负担 增加。虽然若运算周期增长则能够应对运算负担的增加，但不能避免控制性能的降低。此 夕卜，还考虑使用更高性能的运算装置，但导致成本的增大。
[0005] 本发明为了解决上述课题，其目的在于，降低用于抑制切换控制模式时的转矩级 差的运算负担。
[0006] -实施方式中的电动机的控制装置具备依据基于与温度对应的电动机常数和转 矩指令值而生成的电流指令值的电流控制模式、和根据基于转矩运算式的转矩估计值和转 矩指令值之间的偏差而对电压相位进行反馈操作的电压相位控制模式，在进行弱磁通量控 制那样的高旋转区域中，选择电压相位控制模式。在用于电压相位控制模式中的转矩估计 的转矩运算式中，使用与用于电流控制模式中的电流指令值生成的电动机常数相同的电动 机常数。
[0007] 以下与添付的附图一同详细说明本发明的实施方式、本发明的优点。

【专利附图】

【附图说明】
[0008] 图1是第一实施方式的电动机控制的控制框图。
[0009] 图2是第二实施方式的电动机控制的控制框图。
[0010] 图3是第三实施方式的电动机控制的控制框图。
[0011] 图4是第四实施方式的电动机控制的控制框图。
[0012] 图5是第一?第四实施方式中通用的控制例程的流程图。

【具体实施方式】
[0013] 以下基于【专利附图】

【附图说明】本发明的实施方式。
[0014] (第一实施方式）
[0015] 图1是第一实施方式中的电动机控制的控制框图。该控制按照后述的流程图而被 执行。
[0016] 在本控制中，根据电动机的运行状态切换电流控制模式和电压相位控制模式而执 行。电流控制模式是依据基于与电动机9的磁铁温度对应的电动机常数和转矩指令值的电 流指令值的控制模式。电压相位控制模式是根据基于转矩运算式的转矩估计值和转矩指令 值之间的偏差对电压相位进行转矩反馈操作的控制模式。并且，在进行弱磁通量控制那样 的高旋转区域中切换为电压相位控制模式。
[0017] 图1的电流控制部100包括电流指令生成部1、干扰电压生成部2以及电流矢量控 制器3,如后述那样生成电流控制模式用的dq轴电压指令值v dA v/。图1的电压相位控 制部200包括转矩运算器14、转矩控制器15、以及dq轴电压生成部16,如后述那样生成电 压相位控制模式用的dq轴电压指令值v d/、V:。
[0018] 电动机常数生成部18存储预先生成的电动机9的磁特性表，基于规定的磁铁温 度tmp和dq轴电流检测值i d、iq，输出在电流控制模式以及电压相位控制模式的任一个中 均使用的磁铁磁通量值〇 a_tmp以及d轴电感（Inductance)和q轴电感的差即dq轴电感差 (Ld - Lq)tmp。
[0019] 另外，规定的磁铁温度tmp在可检测磁铁温度的情况下设为检测温度。其中，例如 作为性能保证温度，也可以固定为25°C。
[0020] 说明电流控制部100。
[0021] 电流指令生成部1与公知的电流控制模式相同地，被输入转矩指令值T*、磁铁磁 通量值_、以及dq轴电感差（Ld - Lq)tmp而输出dq轴电流指令值i/、i:。
[0022] 干扰电压生成部2基于dq轴电流指令值i/、，生成dq轴干扰电压v； dc;pl、v二 dcpl °
[0023] 电流矢量控制器3被输入dq轴电流指令值i/、和dq轴干扰电压v/ dc;pl、v/ dc;pl，进行公知的非干扰控制以及电流反馈控制的矢量电流控制，输出电流控制模式用的dq 轴电压指令值v di' v:。
[0024] 说明电压相位控制部200。
[0025] 转矩运算器14被输入磁铁磁通量值〇 a _、dq轴电感差（Ld - Lq) _、以及dq轴 电流检测值id、iq，通过式（1)算出电动机9的转矩估计值T Ml。另外，式（1)的p是电动机 9的极对数。
[0026] [数 1]
[0027]

【权利要求】
1. 一种电动机的控制装置，具备： 电动机常数生成部，将温度作为参数而生成电动机常数； 电流控制部，具有基于所述电动机常数以及转矩指令值生成对电动机的电流指令值的 电流生成部，执行以依据所述电流指令值的方式控制对所述电动机的施加电压的电流控制 模式； 转矩运算器，基于转矩运算式算出电动机的转矩估计值； 电压相位控制部，基于所述转矩估计值和所述转矩指令值之间的偏差，执行对电压相 位进行反馈操作的电压相位控制模式；以及 控制模式切换器，在进行弱磁通量控制的高旋转区域中切换为所述电压相位控制模 式， 所述转矩运算器使用与所述电流控制模式中的电流指令值生成通用的所述电动机常 数来算出转矩估计值。
2. 如权利要求1所述的电动机的控制装置， 所述电动机常数生成部除了所述温度之外，还将所述电动机的电流值作为参数而生成 所述电动机常数。
3. 如权利要求1或2所述的电动机的控制装置， 所述电流生成部具备存储了规定温度下的所述电动机的转矩和电流指令值之间的关 系的第一表，在所述电流控制模式中使用所述第一表生成电流指令值， 所述电动机常数生成部具备存储了规定温度下的电流值和电感值的关系的第二表，生 成电动机电感值作为所述电动机常数， 所述转矩运算器在所述电压相位控制模式中，利用预先求得的所述规定温度下的磁铁 磁通量值、和使用所述第二表生成的所述电动机电感值，估计所述电动机的转矩。
4. 如权利要求1所述的电动机的控制装置， 所述电动机常数除了所述温度之外，还将所述电动机的转矩设为参数。
5. 如权利要求1或4所述的电动机的控制装置， 所述电流生成部具备存储了规定温度下的所述电动机的转矩和电流指令值之间的关 系的第一表，在所述电流控制模式中使用所述第一表生成电流指令值， 所述电动机常数生成部具备存储了规定温度下的转矩指令值和电动机电感值的关系 的第二表，生成所述电动机电感值作为所述电动机常数， 所述转矩运算器在所述电压相位控制模式中，利用预先求得的所述规定温度下的磁铁 磁通量值、和使用所述第二表生成的所述电动机电感值，估计所述电动机的转矩。
6. 如权利要求1或4所述的电动机的控制装置， 所述电流生成部具备存储了规定温度下的所述电动机的转矩和电流指令值之间的关 系的第一表，在所述电流控制模式中使用所述第一表生成电流指令值， 在所述电压相位控制模式中，所述电动机常数生成部使用所述第一表、基于作为所述 第一表的输入的转矩指令值和作为输出的电流值的关系而生成作为所述电动机常数的电 动机电感值，所述转矩运算器使用所生成的所述电动机电感值和预先求得的所述规定温度 下的磁铁磁通量值来估计所述电动机的转矩。
7. 如权利要求1至6的任一项所述的电动机的控制装置， 所述温度是检测到或者估计出的所述电动机的磁铁温度。
8. -种电动机的控制方法，具备： 基于将温度设为参数的电动机常数和转矩指令值，生成对电动机的电流指令值，执行 以依据所述电流指令值的方式控制对所述电动机的施加电压的电流控制模式的步骤； 基于转矩运算式算出电动机的转矩估计值，基于所述转矩估计值和所述转矩指令值之 间的偏差执行对电压相位进行反馈操作的电压相位控制模式的步骤；以及 在进行弱磁通量控制的高旋转区域中切换为所述电压相位控制模式的步骤， 在所述电动机的转矩估计值的计算中，通过使用与所述电流控制模式中的电流指令值 生成通用的所述电动机常数的所述转矩运算式来算出转矩估计值。
【文档编号】H02P21/00GK104335476SQ201380013867
【公开日】2015年2月4日 申请日期:2013年3月8日 优先权日:2012年3月14日
【发明者】正治满博 申请人:日产自动车株式会社