回転機の制御装置
【課題】ＰＷＭ制御を行う場合、スイッチング素子のスイッチング状態の切替回数が多くなり、スイッチング状態の切り替えに伴う損失が問題となりやすいこと。
【解決手段】位相設定部３２では、推定トルクＴｅを要求トルクＴｒにフィードバック制御するための操作量として位相δを算出する。一方、ノルム設定部３３では、要求トルクＴｒおよび電気角速度ωを入力としてノルムＶｎを設定する。そして、デッドタイム算出部３４では、電源電圧ＶＤＣとノルムＶｎとに基づき、矩形波制御におけるデッドタイムＤＴを電気角度間隔として算出する。位相補正部３５では、位相設定部３２による位相δを「ＤＴ／２」によって補正する。矩形波信号生成部３６では、補正された位相δとデッドタイムＤＴと回転角度θとに基づき、操作信号ｇ＊＃（＊＝ｕ，ｖ，ｗ；＃＝ｐ，ｎ）を生成する。
【解決手段】位相設定部３２では、推定トルクＴｅを要求トルクＴｒにフィードバック制御するための操作量として位相δを算出する。一方、ノルム設定部３３では、要求トルクＴｒおよび電気角速度ωを入力としてノルムＶｎを設定する。そして、デッドタイム算出部３４では、電源電圧ＶＤＣとノルムＶｎとに基づき、矩形波制御におけるデッドタイムＤＴを電気角度間隔として算出する。位相補正部３５では、位相設定部３２による位相δを「ＤＴ／２」によって補正する。矩形波信号生成部３６では、補正された位相δとデッドタイムＤＴと回転角度θとに基づき、操作信号ｇ＊＃（＊＝ｕ，ｖ，ｗ；＃＝ｐ，ｎ）を生成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転機の端子を直流電源の正極に接続する高電位側スイッチング素子と前記回転機の端子を前記直流電源の負極に接続する負極側スイッチング素子とを備える電力変換回路を操作することで前記回転機の制御量を制御する回転機の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の制御装置としては、電力変換回路（インバータ）の高電位側スイッチング素子と低電位側スイッチング素子とを交互にオン操作する周期を電気角の１周期よりも十分に短くして且つ、この１周期に対する高電位側スイッチング素子をオン状態とする期間の時比率を操作することで、回転機の制御量を制御するもの（ＰＷＭ制御）が一般的である。なお、これ以外にも、例えば下記特許文献１に記載されたものもある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−２３８４８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ただし、上記ＰＷＭ制御を行う場合、スイッチング素子のスイッチング状態の切替回数が多くなり、スイッチング状態の切り替えに伴う損失が問題となりやすい。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、回転機の端子を直流電源の正極に接続する高電位側スイッチング素子と前記回転機の端子を前記直流電源の負極に接続する負極側スイッチング素子とを備える電力変換回路を操作することで前記回転機の制御量を制御するに際し、スイッチング損失を好適に低減することのできる回転機の制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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。
【０００７】
請求項１記載の発明は、回転機の端子を直流電源の正極に接続する高電位側スイッチング素子と前記回転機の端子を前記直流電源の負極に接続する低電位側スイッチング素子とを備える電力変換回路を操作することで前記回転機の制御量を制御する回転機の制御装置において、前記回転機の電気角の１周期において前記高電位側スイッチング素子がオン且つ前記低電位側スイッチング素子がオフとなる第１状態と前記高電位側スイッチング素子がオフ且つ前記低電位側スイッチング素子がオンとなる第２状態とを各１度ずつ実現するように前記電力変換回路のスイッチング素子を操作する矩形波制御手段を備え、前記矩形波制御手段は、前記電力変換回路の出力電圧の変調率を可変とすべく、前記高電位側スイッチング素子および前記低電位側スイッチング素子の双方をオフ操作する期間であるデッドタイム期間の時間間隔を可変設定する可変手段を備えることを特徴とする。
【０００８】
上記発明では、デッドタイム期間の時間間隔を可変設定する可変手段を備えることで、デッドタイム期間を、スイッチング素子の応答特性から定まる時間に固定する場合と比較して、変調率を自由に変更することができる。このため、回転機の制御量の制御に際してデッドタイム期間を通じて変調率を可変操作することができる。
【０００９】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記可変手段は、前記デッドタイム期間を、前記回転機の制御量を制御するための操作量とすることを特徴とする。
【００１０】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の発明において、前記矩形波制御手段は、前記回転機の制御量を制御すべく、前記スイッチング素子がオン状態となる期間の位相を操作する位相操作手段を備えることを特徴とする。
【００１１】
上記発明では、位相操作手段を備えることで、電力変換回路の出力電圧の位相を操作することができる。
【００１２】
請求項４記載の発明は、請求項３記載の発明において、前記位相操作手段は、前記回転機の制御量をフィードバック制御するための操作量として位相を設定するフィードバック操作手段と、該フィードバック操作手段によって設定される位相を前記可変手段によって設定されるデッドタイムに応じてフィードフォワード補正するフィードフォワード補正手段とを備え、該フィードフォワード補正手段によって補正された位相に基づき前記スイッチング素子がオン状態となる期間の位相を操作することを特徴とする。
【００１３】
可変手段によってデッドタイムが変更されると、フィードバック操作手段によるフィードバック操作量が適切な値からずれるおそれがある。この点、上記発明では、フィードフォワード補正手段を備えることで、こうした事態を好適に抑制することができる。
【００１４】
請求項５記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の発明において、前記電力変換回路の出力電圧の指令値を設定する手段を備え、前記可変手段は、前記指令値のベクトルノルムに基づき、前記デッドタイム期間の時間間隔を操作することを特徴とする。
【００１５】
上記発明では、矩形波制御手段が出力電圧の指令値に基づきデッドタイム期間の時間間隔を操作するため、指令値を定める従来の技術を流用して矩形波制御手段を構成することができる。
【００１６】
請求項６記載の発明は、請求項１〜５のいずれか１項に記載の発明において、前記第１状態および前記第２状態からなる１周期が前記電気角の１周期よりも短くなりうるように前記電力変換回路を操作する擬似正弦波制御手段と、前記擬似正弦波制御手段による制御と前記矩形波制御手段による制御とを切り替える切替手段とをさらに備えることを特徴とする。
【００１７】
上記発明では、切替手段を備えることで、様々な要求要素を満たす適切な制御手段による制御を都度選択することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】第１の実施形態にかかるシステム構成図。
【図２】同実施形態にかかるインバータの操作信号の生成に関する処理を示すブロック図。
【図３】同実施形態にかかる矩形波制御における操作信号の生成処理を示すタイムチャート。
【図４】同実施形態にかかるデッドタイムの可変設定態様を示すタイムチャート。
【図５】第２の実施形態にかかるインバータの操作信号の生成に関する処理を示すブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
＜第１の実施形態＞
以下、本発明にかかる回転機の制御装置を車載主機としての回転機の制御装置に適用した第１の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００２０】
図１に、本実施形態にかかるシステム構成図を示す。
【００２１】
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。また、モータジェネレータ１０は、突極性を有する回転機（突極機）である。詳しくは、モータジェネレータ１０は、埋め込み磁石同期モータ（ＩＰＭＳＭ）である。モータジェネレータ１０の回転軸は、駆動輪に機械的に連結されている。
【００２２】
モータジェネレータ１０は、インバータＩＶを介して高電圧バッテリ１２に接続されている。ここで、高電圧バッテリ１２は、その端子電圧が例えば百Ｖ以上の高電圧となるものである。一方、インバータＩＶ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＊ｐ，Ｓ＊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＊ｐ，Ｄ＊ｎが逆並列に接続されている。
【００２３】
本実施形態では、モータジェネレータ１０やインバータＩＶ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θ（電気角）を検出する回転角度センサ１５を備えている。また、モータジェネレータ１０のＶ相およびＷ相のそれぞれを流れる電流ｉｖ，ｉｗを検出する電流センサ１７，１８を備えている。さらに、インバータＩＶの入力電圧（電源電圧ＶＤＣ）を検出する電圧センサ１９を備えている。
【００２４】
上記各種センサの検出値は、インターフェース１３を介して低電圧システムを構成する制御装置１４に取り込まれる。制御装置１４では、これら各種センサの検出値に基づき、インバータＩＶのスイッチング素子Ｓ＊ｐ，Ｓ＊ｎを操作する操作信号ｇ＊ｐ，ｇ＊ｎを生成して出力する。
【００２５】
図２に、上記インバータＩＶの操作信号の生成に関する処理のブロック図を示す。
【００２６】
図示されるように、本実施形態では、ＰＷＭ制御部２０および矩形波制御部３０を備えている。ここで、ＰＷＭ制御部２０は、変調率の小さい領域において利用され、矩形波制御部３０は、変調率が大きい領域において利用される。以下では、「ＰＷＭ制御部２０の処理」、「矩形波制御部３０の処理」の順に説明する。
「ＰＷＭ制御部２０の処理」
モータジェネレータ１０を流れる電流ｉｖ，ｉｗは、２相変換部４０において、回転２相座標系の実電流であるｄ軸上の実電流ｉｄとｑ軸上の実電流ｉｑとに変換される。一方、指令電流設定部２１は、要求トルクＴｒに基づき、回転２相座標系の電流の指令値であるｄ軸上の指令電流ｉｄｒおよびｑ軸上の指令電流ｉｑｒを設定する。ここで、指令電流ｉｄｒ，ｉｑｒは、例えば、最小の電流で最大のトルクとなる最小電流最大トルク制御を実現可能なものとすればよい。
【００２７】
フィードバック制御部２２は、ｄ軸上の実電流ｉｄを指令電流ｉｄｒにフィードバック制御するための操作量としてのｄ軸上の指令電圧ｖｄｒを算出する。一方、フィードバック制御部２３は、ｑ軸上の実電流ｉｑを指令電流ｉｑｒにフィードバック制御するための操作量としてのｑ軸上の指令電圧ｖｑｒを算出する。詳しくは、フィードバック制御部２２，２３では、比例制御器の出力と積分制御器の出力とを加算することで上記算出を行う。なお、指令電圧ｖｄｒ、ｖｑｒを算出するに際しては、上記フィードバック操作量に、非干渉項や誘起電圧補償項等のフィードフォワード項を加算してもよい。
【００２８】
３相変換部２４では、回転２相座標系の指令電圧ｖｄｒ、ｖｑｒを、３相の指令電圧ｖｕｒ，ｖｖｒ，ｖｗｒに変換する。ＰＷＭ信号生成部２５では、３相の指令電圧ｖｕｒ，ｖｖｒ，ｖｗｒと、電源電圧ＶＤＣとに基づき、ＰＷＭ処理によって、操作信号ｇ＊ｐ，ｇ＊ｎを生成する。これは、指令電圧ｖ＊ｒを電源電圧ＶＤＣによって規格化したものと三角波等のキャリアとの大小比較によって行うことができる。もっとも、これに代えて、３相の指令電圧ｖｕｒ，ｖｖｒ，ｖｗｒを２相変調して且つ電源電圧ＶＤＣにて規格化した信号とキャリアとの大小比較に基づき操作信号を生成することも可能である。
【００２９】
なお、ＰＷＭ信号生成部２５によって生成された操作信号ｇ＊＃は、変調率が小さい場合に、セレクタ４２を介してインバータＩＶに出力される。
「矩形波制御部３０の処理」
矩形波制御部３０では、以下に詳述する態様にて、高電位側のスイッチング素子Ｓ＊ｐのオン状態と低電位側のスイッチング素子Ｓ＊ｎのオン状態とが１電気角周期において１度ずつとなるように操作信号ｇ＊＃を生成する。
【００３０】
トルク推定部３１では、モータジェネレータ１０を流れる実電流ｉｄ，ｉｑに基づき、推定トルクＴｅを算出する。そして、位相設定部３２では、推定トルクＴｅを要求トルクＴｒにフィードバック制御するための操作量として位相δを算出する。この位相δは、推定トルクＴｅと要求トルクＴｒとの差を入力とする比例制御器と積分制御器との各出力の和として算出されるものである。
【００３１】
ノルム設定部３３では、要求トルクＴｒおよび電気角速度ωとインバータＩＶの出力電圧ベクトルのノルムＶｎとの関係を記憶したマップを用い、要求トルクＴｒおよび電気角速度ωを入力としてノルムＶｎを設定する。ここで、ベクトルのノルムは、ベクトルの各成分の２乗の和の平方根によって定義される。なお、ノルムＶｎは、例えば、最小電流最大トルク制御を実現可能なように設計すればよい。
【００３２】
一方、デッドタイム算出部３４では、電源電圧ＶＤＣとノルムＶｎとに基づき、矩形波制御におけるデッドタイムＤＴを電気角度間隔として算出する。ここでは、電源電圧ＶＤＣとデッドタイムＤＴとを与えることでノルムＶｎが定まることを利用している。すなわち、高電位側のスイッチング素子Ｓ＊ｐと低電位側のスイッチング素子Ｓ＊ｎとは、交互にオン状態とされて且つ、これらのオン状態となる期間は、「（１８０―ＤＴ）°」である。このため、デッドタイムＤＴを長くするほど、ノルムＶｎを小さくすることができる。また、デッドタイムＤＴが、高電位側のスイッチング素子Ｓ＊ｐと低電位側のスイッチング素子Ｓ＊ｎとの双方がオン状態となることを回避できる最小時間Ｄｍｉｎに対応する角度となるときが、その電気角速度ωにおいて実現可能な最大ノルムとなる。
【００３３】
位相補正部３５では、位相設定部３２によって設定された位相δを、「ＤＴ／２」だけ進角補正する。この処理は、デッドタイムＤＴの変更に起因してフィードバック操作量（位相設定部３２の設定する位相δ）が適切な値からずれることを補償するためのフィードフォワード制御を行うためのものである。すなわち、デッドタイムＤＴを変更量ΔＤＴだけ変更する場合、位相がデッドタイムＤＴの変更量ΔＤＴだけずれることとなる。これに対し、位相設定部３２によって設定された位相δを、変更量ΔＤＴの「１／２」だけ変更することで、このずれを補償することができる。
【００３４】
矩形波信号生成部３６では、補正された位相「δ＋ＤＴ／２」とデッドタイムＤＴと回転角度θとに基づき、操作信号ｇ＊＃を生成する。なお、矩形波信号生成部３６によって生成された操作信号ｇ＊＃は、変調率が大きい場合に、セレクタ４２を介してインバータＩＶに出力される。
【００３５】
図３に、操作信号ｇｕ＃の生成処理を示す。
【００３６】
図３（ａ）は、操作信号ｇｕｐ，ｇｕｎを生成するための基準信号である。基準信号は、論理「Ｈ」および論理「Ｌ」がそれぞれ「１８０°」ずつとなる対称性を有する矩形波信号である。この基準信号の立ち上がりエッジの位相は、「δ＋ＤＴ／２」に基づき定められる。そして、図３（ｃ）に示すように、基準信号の立ち上がり位相において操作信号ｇｕｎを立ち下げて且つ、図３（ｂ）に示すように、この位相からデッドタイムＤＴだけ遅延した位相において操作信号ｇｕｐを立ち上げる。また、図３（ｂ）に示すように、基準信号の立ち下がり位相において操作信号ｇｕｐを立ち下げて且つ、図３（ｃ）に示すように、この位相からデッドタイムＤＴだけ遅延した位相において操作信号ｇｕｎを立ち上げる。なお、Ｖ相、Ｗ相の基準信号については、Ｕ相の基準信号の位相に対して、それぞれ「１２０°」、「２４０°」ずらした位相を有するものとすればよい。
【００３７】
こうした構成によれば、デッドタイムＤＴの長さ（電気角度間隔）を可変操作することで、ノルムＶｎを制御することができる。換言すれば、デッドタイムＤＴの長さを可変操作することで、インバータＩＶの出力電圧の変調率を可変とすることができる。特に、デッドタイムＤＴの電気角度間隔を、高電位側のスイッチング素子Ｓ＊ｐと低電位側のスイッチング素子Ｓ＊ｎとの双方がオン状態となることを回避できる最小時間Ｄｍｉｎに対応する角度よりも大きい値に変更可能とし、デッドタイムＤＴを、要求トルクＴｒへの制御のための操作量として利用する。しかも、変調率を可変するためのパラメータをデッドタイムＤＴに限ることで、１電気角周期における高電位側のスイッチング素子Ｓ＊ｐと低電位側のスイッチング素子Ｓ＊ｎとのそれぞれのスイッチング状態の切り替え回数を２回に制限することができ、ひいてはスイッチング状態の切り替えに伴う損失を低減することができる。
【００３８】
図４（ａ）、図４（ｂ）および図４（ｃ）のそれぞれに、デッドタイムＤＴが最小値、「６０°」および「４０°」となる場合について、高電位側のスイッチング素子Ｓ＊ｐのオン状態（図中、「上」と表記）と、低電位側のスイッチング素子Ｓ＊ｎのオン状態（図中、「下」と表記）とを示す。
【００３９】
なお、本実施形態では、変調率が小さい領域においてＰＷＭ制御部２０による制御を用いたが、これは、過度に小さい変調率となるようにデッドタイムＤＴを操作すると、各相に電圧が印加される期間が過度に短くなり、モータジェネレータ１０の制御性の低下が懸念されるからである。
【００４０】
以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。
【００４１】
（１）矩形波制御部３０による制御に際し、インバータＩＶの出力電圧の変調率を可変とすべく、デッドタイムＤＴの時間間隔を可変設定した。これにより、モータジェネレータ１０の制御量の制御に際してデッドタイム期間を通じて変調率を可変操作することができる。
【００４２】
（２）モータジェネレータ１０の制御量を制御すべく、操作信号ｇ＊＃のオン状態指令期間の位相（オン期間が一定である場合におけるオン状態への切り替え指令の位相とオフ状態への切り替え指令の位相）を、トルクフィードバック制御のための操作量として操作した。これにより、モータジェネレータ１０のトルクを制御するためにインバータＩＶの出力電圧の位相を操作することができる。
【００４３】
（３）インバータＩＶの出力電圧ベクトルのノルムＶｎを設定するノルム設定部３３を備え、ノルムＶｎに基づき、デッドタイムＤＴを設定した。これにより、ノルムＶｎを定める従来の技術の流用によって矩形波制御部３０を構成することができる。
【００４４】
（４）変調率が小さい領域においては、矩形波制御部３０による制御からＰＷＭ制御部２０による制御へと切り替えた。これにより、矩形波制御部３０によるモータジェネレータ１０の制御性が低下すると懸念される状況下、ＰＷＭ制御部２０による制御を用いてモータジェネレータ１０の制御性を維持することができる。
【００４５】
（５）位相設定部３２の設定する位相δをデッドタイムＤＴに応じてフィードフォワード補正したものを、矩形波制御部３０による制御に際してのインバータＩＶの出力電圧の位相とした。これにより、デッドタイムＤＴの変更に伴う出力電圧の位相の変化を補償することができる。
＜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。
【００４６】
図５に、上記インバータＩＶの操作信号の生成に関する処理のブロック図を示す。なお、図５において、先の図２に示した処理に対応する処理については、便宜上同一の符号を付している。
【００４７】
本実施形態では、ＰＷＭ制御部２０における指令電圧ｖｄｒ，ｖｑｒの生成手段を、矩形波制御部３０において流用する。すなわち、位相算出部５０は、ＰＷＭ制御部２０によって生成された指令電圧ｖｄｒ、ｖｑｒを入力として、その位相δを算出し、矩形波信号生成部３６（位相補正部３５）に出力する。一方、ノルム算出部５２は、ＰＷＭ制御部２０によって生成された指令電圧ｖｄｒ、ｖｑｒを入力として、そのノルムＶｎを算出し、デッドタイム算出部３４と位相補正部３５とに出力する。
＜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。
【００４８】
「可変手段について」
上記各実施形態では、デッドタイムＤＴを、電気角度間隔の次元を有するパラメータとしたが、これに限らない。例えば時間間隔であってもよい。この場合、矩形波信号生成部３６では、タイマが規定値となるタイミングを、操作信号ｇ＊＃の立ち上がりタイミングや立ち下がりタイミングとすればよい。
【００４９】
「矩形波制御手段について」
矩形波制御手段としては、ノルムＶｎを入力パラメータとしてデッドタイムＤＴを設定する手段を備えるものに限らない。例えば、要求トルクＴｒ、電気角速度ωおよび電源電圧ＶＤＣを入力として、デッドタイムＤＴをマップ演算するものであってもよい。
【００５０】
また、高電位側のスイッチング素子Ｓ＊ｐのオン操作指令期間と低電位側のスイッチング素子Ｓ＊ｎのオン操作指令期間とを同一の電気角度間隔とするものに限らない。たとえば、高電位側のスイッチング素子Ｓ＊ｐと低電位側のスイッチング素子Ｓ＊ｎとの応答性の相違等に起因して上記一対の期間を同一とすることで１電気角周期におけるインバータＩＶの出力電圧の対称性が崩れる場合には、上記一対の期間を相違させることで対称性のずれを補償するようにしてもよい。
【００５１】
「位相操作手段について」
位相操作手段としては、上記各実施形態において例示したものに限らない。例えば上記第１の実施形態において、ｑ軸の指令電流ｉｑｒを実電流ｉｑにフィードバック制御するための操作量として位相δを設定してもよい。また、ｄ軸の指令電流ｉｄｒを実電流ｉｄにフィードバック制御するための操作量として位相δを設定してもよい。ただし、回転機の制御量をフィードバック制御するための操作量として位相δを設定するに際しては、このフィードバック制御量を、トルクと強い相関を有するパラメータとすることが望ましい。
【００５２】
また、フィードバック制御器としては、比例制御器および積分制御器からなるものに限らず、例えば比例制御器、積分制御器および微分制御器からなるものや、比例制御器、積分制御器および２重積分制御器からなるもの等であってもよい。
【００５３】
さらに、デッドタイムＤＴが伸長（縮小）する場合にフィードバック操作量を進角側（遅角側）にフィードフォワード補正するものとしては、デッドタイムＤＴの変更量ΔＤＴの「１／２」だけ進角（遅角）させるものに限らない。また、フィードバック操作量がデッドタイムＤＴに応じてフィードフォワード補正されたものを最終的な位相とするものに限らず、フィードフォワード補正を行なわなくてもよい。
【００５４】
なお、位相δを、フィードバック操作量とするものに限らず、開ループ操作量とするものであってもよい。
【００５５】
「擬似正弦波制御手段について」
擬似正弦波制御手段としては、上記ＰＷＭ制御部２０のように、第１状態および第２状態からなる１周期に対する第１状態の時比率を制御量の制御のための操作量とするものや、第１状態および第２状態からなる１周期が規定されているものにも限らない。例えば、瞬時電流値制御やモデル予測制御を行うものであってもよい。
【００５６】
「切替手段について」
切替手段としては、変調率が大きい場合に矩形波制御部３０による制御を用いて且つ変調率が小さい場合に擬似正弦波制御手段（ＰＷＭ制御部２０）による制御を用いるものに限らない。例えば、高次高調波を低減する要求が生じる場合に矩形波制御部３０による制御から擬似正弦波制御手段（ＰＷＭ制御部２０）による制御に切り替えるものであってもよい。
【００５７】
また、切替手段を備えることなく、矩形波制御部３０のみを用いてもよい。
【００５８】
「そのほか」
・モータジェネレータ１０の制御量としては、トルクに限らず、例えば回転速度であってもよい。
【００５９】
・同期機としては、ＩＰＭＳＭに限らず、例えば表面磁石同期機（ＳＰＭ）や、巻線界磁式同期機等であってもよい。
【００６０】
・回転機としては、車載主機となるものに限らない。例えばパワーステアリングに搭載される回転機等であってもよい。
【符号の説明】
【００６１】
１０…モータジェネレータ、１２…高電圧バッテリ、１４…制御装置（回転機の制御装置の一実施形態）、２０…ＰＷＭ制御部（擬似正弦波制御手段の一実施形態）、３０…矩形波制御部（矩形波制御手段の一実施形態）、３２…位相設定部（位相操作手段の一実施形態）、３３…ノルム設定部、ＩＶ…インバータ。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転機の端子を直流電源の正極に接続する高電位側スイッチング素子と前記回転機の端子を前記直流電源の負極に接続する負極側スイッチング素子とを備える電力変換回路を操作することで前記回転機の制御量を制御する回転機の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の制御装置としては、電力変換回路（インバータ）の高電位側スイッチング素子と低電位側スイッチング素子とを交互にオン操作する周期を電気角の１周期よりも十分に短くして且つ、この１周期に対する高電位側スイッチング素子をオン状態とする期間の時比率を操作することで、回転機の制御量を制御するもの（ＰＷＭ制御）が一般的である。なお、これ以外にも、例えば下記特許文献１に記載されたものもある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−２３８４８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ただし、上記ＰＷＭ制御を行う場合、スイッチング素子のスイッチング状態の切替回数が多くなり、スイッチング状態の切り替えに伴う損失が問題となりやすい。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、回転機の端子を直流電源の正極に接続する高電位側スイッチング素子と前記回転機の端子を前記直流電源の負極に接続する負極側スイッチング素子とを備える電力変換回路を操作することで前記回転機の制御量を制御するに際し、スイッチング損失を好適に低減することのできる回転機の制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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。
【０００７】
請求項１記載の発明は、回転機の端子を直流電源の正極に接続する高電位側スイッチング素子と前記回転機の端子を前記直流電源の負極に接続する低電位側スイッチング素子とを備える電力変換回路を操作することで前記回転機の制御量を制御する回転機の制御装置において、前記回転機の電気角の１周期において前記高電位側スイッチング素子がオン且つ前記低電位側スイッチング素子がオフとなる第１状態と前記高電位側スイッチング素子がオフ且つ前記低電位側スイッチング素子がオンとなる第２状態とを各１度ずつ実現するように前記電力変換回路のスイッチング素子を操作する矩形波制御手段を備え、前記矩形波制御手段は、前記電力変換回路の出力電圧の変調率を可変とすべく、前記高電位側スイッチング素子および前記低電位側スイッチング素子の双方をオフ操作する期間であるデッドタイム期間の時間間隔を可変設定する可変手段を備えることを特徴とする。
【０００８】
上記発明では、デッドタイム期間の時間間隔を可変設定する可変手段を備えることで、デッドタイム期間を、スイッチング素子の応答特性から定まる時間に固定する場合と比較して、変調率を自由に変更することができる。このため、回転機の制御量の制御に際してデッドタイム期間を通じて変調率を可変操作することができる。
【０００９】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記可変手段は、前記デッドタイム期間を、前記回転機の制御量を制御するための操作量とすることを特徴とする。
【００１０】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の発明において、前記矩形波制御手段は、前記回転機の制御量を制御すべく、前記スイッチング素子がオン状態となる期間の位相を操作する位相操作手段を備えることを特徴とする。
【００１１】
上記発明では、位相操作手段を備えることで、電力変換回路の出力電圧の位相を操作することができる。
【００１２】
請求項４記載の発明は、請求項３記載の発明において、前記位相操作手段は、前記回転機の制御量をフィードバック制御するための操作量として位相を設定するフィードバック操作手段と、該フィードバック操作手段によって設定される位相を前記可変手段によって設定されるデッドタイムに応じてフィードフォワード補正するフィードフォワード補正手段とを備え、該フィードフォワード補正手段によって補正された位相に基づき前記スイッチング素子がオン状態となる期間の位相を操作することを特徴とする。
【００１３】
可変手段によってデッドタイムが変更されると、フィードバック操作手段によるフィードバック操作量が適切な値からずれるおそれがある。この点、上記発明では、フィードフォワード補正手段を備えることで、こうした事態を好適に抑制することができる。
【００１４】
請求項５記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の発明において、前記電力変換回路の出力電圧の指令値を設定する手段を備え、前記可変手段は、前記指令値のベクトルノルムに基づき、前記デッドタイム期間の時間間隔を操作することを特徴とする。
【００１５】
上記発明では、矩形波制御手段が出力電圧の指令値に基づきデッドタイム期間の時間間隔を操作するため、指令値を定める従来の技術を流用して矩形波制御手段を構成することができる。
【００１６】
請求項６記載の発明は、請求項１〜５のいずれか１項に記載の発明において、前記第１状態および前記第２状態からなる１周期が前記電気角の１周期よりも短くなりうるように前記電力変換回路を操作する擬似正弦波制御手段と、前記擬似正弦波制御手段による制御と前記矩形波制御手段による制御とを切り替える切替手段とをさらに備えることを特徴とする。
【００１７】
上記発明では、切替手段を備えることで、様々な要求要素を満たす適切な制御手段による制御を都度選択することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】第１の実施形態にかかるシステム構成図。
【図２】同実施形態にかかるインバータの操作信号の生成に関する処理を示すブロック図。
【図３】同実施形態にかかる矩形波制御における操作信号の生成処理を示すタイムチャート。
【図４】同実施形態にかかるデッドタイムの可変設定態様を示すタイムチャート。
【図５】第２の実施形態にかかるインバータの操作信号の生成に関する処理を示すブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
＜第１の実施形態＞
以下、本発明にかかる回転機の制御装置を車載主機としての回転機の制御装置に適用した第１の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００２０】
図１に、本実施形態にかかるシステム構成図を示す。
【００２１】
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。また、モータジェネレータ１０は、突極性を有する回転機（突極機）である。詳しくは、モータジェネレータ１０は、埋め込み磁石同期モータ（ＩＰＭＳＭ）である。モータジェネレータ１０の回転軸は、駆動輪に機械的に連結されている。
【００２２】
モータジェネレータ１０は、インバータＩＶを介して高電圧バッテリ１２に接続されている。ここで、高電圧バッテリ１２は、その端子電圧が例えば百Ｖ以上の高電圧となるものである。一方、インバータＩＶ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＊ｐ，Ｓ＊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＊ｐ，Ｄ＊ｎが逆並列に接続されている。
【００２３】
本実施形態では、モータジェネレータ１０やインバータＩＶ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θ（電気角）を検出する回転角度センサ１５を備えている。また、モータジェネレータ１０のＶ相およびＷ相のそれぞれを流れる電流ｉｖ，ｉｗを検出する電流センサ１７，１８を備えている。さらに、インバータＩＶの入力電圧（電源電圧ＶＤＣ）を検出する電圧センサ１９を備えている。
【００２４】
上記各種センサの検出値は、インターフェース１３を介して低電圧システムを構成する制御装置１４に取り込まれる。制御装置１４では、これら各種センサの検出値に基づき、インバータＩＶのスイッチング素子Ｓ＊ｐ，Ｓ＊ｎを操作する操作信号ｇ＊ｐ，ｇ＊ｎを生成して出力する。
【００２５】
図２に、上記インバータＩＶの操作信号の生成に関する処理のブロック図を示す。
【００２６】
図示されるように、本実施形態では、ＰＷＭ制御部２０および矩形波制御部３０を備えている。ここで、ＰＷＭ制御部２０は、変調率の小さい領域において利用され、矩形波制御部３０は、変調率が大きい領域において利用される。以下では、「ＰＷＭ制御部２０の処理」、「矩形波制御部３０の処理」の順に説明する。
「ＰＷＭ制御部２０の処理」
モータジェネレータ１０を流れる電流ｉｖ，ｉｗは、２相変換部４０において、回転２相座標系の実電流であるｄ軸上の実電流ｉｄとｑ軸上の実電流ｉｑとに変換される。一方、指令電流設定部２１は、要求トルクＴｒに基づき、回転２相座標系の電流の指令値であるｄ軸上の指令電流ｉｄｒおよびｑ軸上の指令電流ｉｑｒを設定する。ここで、指令電流ｉｄｒ，ｉｑｒは、例えば、最小の電流で最大のトルクとなる最小電流最大トルク制御を実現可能なものとすればよい。
【００２７】
フィードバック制御部２２は、ｄ軸上の実電流ｉｄを指令電流ｉｄｒにフィードバック制御するための操作量としてのｄ軸上の指令電圧ｖｄｒを算出する。一方、フィードバック制御部２３は、ｑ軸上の実電流ｉｑを指令電流ｉｑｒにフィードバック制御するための操作量としてのｑ軸上の指令電圧ｖｑｒを算出する。詳しくは、フィードバック制御部２２，２３では、比例制御器の出力と積分制御器の出力とを加算することで上記算出を行う。なお、指令電圧ｖｄｒ、ｖｑｒを算出するに際しては、上記フィードバック操作量に、非干渉項や誘起電圧補償項等のフィードフォワード項を加算してもよい。
【００２８】
３相変換部２４では、回転２相座標系の指令電圧ｖｄｒ、ｖｑｒを、３相の指令電圧ｖｕｒ，ｖｖｒ，ｖｗｒに変換する。ＰＷＭ信号生成部２５では、３相の指令電圧ｖｕｒ，ｖｖｒ，ｖｗｒと、電源電圧ＶＤＣとに基づき、ＰＷＭ処理によって、操作信号ｇ＊ｐ，ｇ＊ｎを生成する。これは、指令電圧ｖ＊ｒを電源電圧ＶＤＣによって規格化したものと三角波等のキャリアとの大小比較によって行うことができる。もっとも、これに代えて、３相の指令電圧ｖｕｒ，ｖｖｒ，ｖｗｒを２相変調して且つ電源電圧ＶＤＣにて規格化した信号とキャリアとの大小比較に基づき操作信号を生成することも可能である。
【００２９】
なお、ＰＷＭ信号生成部２５によって生成された操作信号ｇ＊＃は、変調率が小さい場合に、セレクタ４２を介してインバータＩＶに出力される。
「矩形波制御部３０の処理」
矩形波制御部３０では、以下に詳述する態様にて、高電位側のスイッチング素子Ｓ＊ｐのオン状態と低電位側のスイッチング素子Ｓ＊ｎのオン状態とが１電気角周期において１度ずつとなるように操作信号ｇ＊＃を生成する。
【００３０】
トルク推定部３１では、モータジェネレータ１０を流れる実電流ｉｄ，ｉｑに基づき、推定トルクＴｅを算出する。そして、位相設定部３２では、推定トルクＴｅを要求トルクＴｒにフィードバック制御するための操作量として位相δを算出する。この位相δは、推定トルクＴｅと要求トルクＴｒとの差を入力とする比例制御器と積分制御器との各出力の和として算出されるものである。
【００３１】
ノルム設定部３３では、要求トルクＴｒおよび電気角速度ωとインバータＩＶの出力電圧ベクトルのノルムＶｎとの関係を記憶したマップを用い、要求トルクＴｒおよび電気角速度ωを入力としてノルムＶｎを設定する。ここで、ベクトルのノルムは、ベクトルの各成分の２乗の和の平方根によって定義される。なお、ノルムＶｎは、例えば、最小電流最大トルク制御を実現可能なように設計すればよい。
【００３２】
一方、デッドタイム算出部３４では、電源電圧ＶＤＣとノルムＶｎとに基づき、矩形波制御におけるデッドタイムＤＴを電気角度間隔として算出する。ここでは、電源電圧ＶＤＣとデッドタイムＤＴとを与えることでノルムＶｎが定まることを利用している。すなわち、高電位側のスイッチング素子Ｓ＊ｐと低電位側のスイッチング素子Ｓ＊ｎとは、交互にオン状態とされて且つ、これらのオン状態となる期間は、「（１８０―ＤＴ）°」である。このため、デッドタイムＤＴを長くするほど、ノルムＶｎを小さくすることができる。また、デッドタイムＤＴが、高電位側のスイッチング素子Ｓ＊ｐと低電位側のスイッチング素子Ｓ＊ｎとの双方がオン状態となることを回避できる最小時間Ｄｍｉｎに対応する角度となるときが、その電気角速度ωにおいて実現可能な最大ノルムとなる。
【００３３】
位相補正部３５では、位相設定部３２によって設定された位相δを、「ＤＴ／２」だけ進角補正する。この処理は、デッドタイムＤＴの変更に起因してフィードバック操作量（位相設定部３２の設定する位相δ）が適切な値からずれることを補償するためのフィードフォワード制御を行うためのものである。すなわち、デッドタイムＤＴを変更量ΔＤＴだけ変更する場合、位相がデッドタイムＤＴの変更量ΔＤＴだけずれることとなる。これに対し、位相設定部３２によって設定された位相δを、変更量ΔＤＴの「１／２」だけ変更することで、このずれを補償することができる。
【００３４】
矩形波信号生成部３６では、補正された位相「δ＋ＤＴ／２」とデッドタイムＤＴと回転角度θとに基づき、操作信号ｇ＊＃を生成する。なお、矩形波信号生成部３６によって生成された操作信号ｇ＊＃は、変調率が大きい場合に、セレクタ４２を介してインバータＩＶに出力される。
【００３５】
図３に、操作信号ｇｕ＃の生成処理を示す。
【００３６】
図３（ａ）は、操作信号ｇｕｐ，ｇｕｎを生成するための基準信号である。基準信号は、論理「Ｈ」および論理「Ｌ」がそれぞれ「１８０°」ずつとなる対称性を有する矩形波信号である。この基準信号の立ち上がりエッジの位相は、「δ＋ＤＴ／２」に基づき定められる。そして、図３（ｃ）に示すように、基準信号の立ち上がり位相において操作信号ｇｕｎを立ち下げて且つ、図３（ｂ）に示すように、この位相からデッドタイムＤＴだけ遅延した位相において操作信号ｇｕｐを立ち上げる。また、図３（ｂ）に示すように、基準信号の立ち下がり位相において操作信号ｇｕｐを立ち下げて且つ、図３（ｃ）に示すように、この位相からデッドタイムＤＴだけ遅延した位相において操作信号ｇｕｎを立ち上げる。なお、Ｖ相、Ｗ相の基準信号については、Ｕ相の基準信号の位相に対して、それぞれ「１２０°」、「２４０°」ずらした位相を有するものとすればよい。
【００３７】
こうした構成によれば、デッドタイムＤＴの長さ（電気角度間隔）を可変操作することで、ノルムＶｎを制御することができる。換言すれば、デッドタイムＤＴの長さを可変操作することで、インバータＩＶの出力電圧の変調率を可変とすることができる。特に、デッドタイムＤＴの電気角度間隔を、高電位側のスイッチング素子Ｓ＊ｐと低電位側のスイッチング素子Ｓ＊ｎとの双方がオン状態となることを回避できる最小時間Ｄｍｉｎに対応する角度よりも大きい値に変更可能とし、デッドタイムＤＴを、要求トルクＴｒへの制御のための操作量として利用する。しかも、変調率を可変するためのパラメータをデッドタイムＤＴに限ることで、１電気角周期における高電位側のスイッチング素子Ｓ＊ｐと低電位側のスイッチング素子Ｓ＊ｎとのそれぞれのスイッチング状態の切り替え回数を２回に制限することができ、ひいてはスイッチング状態の切り替えに伴う損失を低減することができる。
【００３８】
図４（ａ）、図４（ｂ）および図４（ｃ）のそれぞれに、デッドタイムＤＴが最小値、「６０°」および「４０°」となる場合について、高電位側のスイッチング素子Ｓ＊ｐのオン状態（図中、「上」と表記）と、低電位側のスイッチング素子Ｓ＊ｎのオン状態（図中、「下」と表記）とを示す。
【００３９】
なお、本実施形態では、変調率が小さい領域においてＰＷＭ制御部２０による制御を用いたが、これは、過度に小さい変調率となるようにデッドタイムＤＴを操作すると、各相に電圧が印加される期間が過度に短くなり、モータジェネレータ１０の制御性の低下が懸念されるからである。
【００４０】
以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。
【００４１】
（１）矩形波制御部３０による制御に際し、インバータＩＶの出力電圧の変調率を可変とすべく、デッドタイムＤＴの時間間隔を可変設定した。これにより、モータジェネレータ１０の制御量の制御に際してデッドタイム期間を通じて変調率を可変操作することができる。
【００４２】
（２）モータジェネレータ１０の制御量を制御すべく、操作信号ｇ＊＃のオン状態指令期間の位相（オン期間が一定である場合におけるオン状態への切り替え指令の位相とオフ状態への切り替え指令の位相）を、トルクフィードバック制御のための操作量として操作した。これにより、モータジェネレータ１０のトルクを制御するためにインバータＩＶの出力電圧の位相を操作することができる。
【００４３】
（３）インバータＩＶの出力電圧ベクトルのノルムＶｎを設定するノルム設定部３３を備え、ノルムＶｎに基づき、デッドタイムＤＴを設定した。これにより、ノルムＶｎを定める従来の技術の流用によって矩形波制御部３０を構成することができる。
【００４４】
（４）変調率が小さい領域においては、矩形波制御部３０による制御からＰＷＭ制御部２０による制御へと切り替えた。これにより、矩形波制御部３０によるモータジェネレータ１０の制御性が低下すると懸念される状況下、ＰＷＭ制御部２０による制御を用いてモータジェネレータ１０の制御性を維持することができる。
【００４５】
（５）位相設定部３２の設定する位相δをデッドタイムＤＴに応じてフィードフォワード補正したものを、矩形波制御部３０による制御に際してのインバータＩＶの出力電圧の位相とした。これにより、デッドタイムＤＴの変更に伴う出力電圧の位相の変化を補償することができる。
＜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。
【００４６】
図５に、上記インバータＩＶの操作信号の生成に関する処理のブロック図を示す。なお、図５において、先の図２に示した処理に対応する処理については、便宜上同一の符号を付している。
【００４７】
本実施形態では、ＰＷＭ制御部２０における指令電圧ｖｄｒ，ｖｑｒの生成手段を、矩形波制御部３０において流用する。すなわち、位相算出部５０は、ＰＷＭ制御部２０によって生成された指令電圧ｖｄｒ、ｖｑｒを入力として、その位相δを算出し、矩形波信号生成部３６（位相補正部３５）に出力する。一方、ノルム算出部５２は、ＰＷＭ制御部２０によって生成された指令電圧ｖｄｒ、ｖｑｒを入力として、そのノルムＶｎを算出し、デッドタイム算出部３４と位相補正部３５とに出力する。
＜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。
【００４８】
「可変手段について」
上記各実施形態では、デッドタイムＤＴを、電気角度間隔の次元を有するパラメータとしたが、これに限らない。例えば時間間隔であってもよい。この場合、矩形波信号生成部３６では、タイマが規定値となるタイミングを、操作信号ｇ＊＃の立ち上がりタイミングや立ち下がりタイミングとすればよい。
【００４９】
「矩形波制御手段について」
矩形波制御手段としては、ノルムＶｎを入力パラメータとしてデッドタイムＤＴを設定する手段を備えるものに限らない。例えば、要求トルクＴｒ、電気角速度ωおよび電源電圧ＶＤＣを入力として、デッドタイムＤＴをマップ演算するものであってもよい。
【００５０】
また、高電位側のスイッチング素子Ｓ＊ｐのオン操作指令期間と低電位側のスイッチング素子Ｓ＊ｎのオン操作指令期間とを同一の電気角度間隔とするものに限らない。たとえば、高電位側のスイッチング素子Ｓ＊ｐと低電位側のスイッチング素子Ｓ＊ｎとの応答性の相違等に起因して上記一対の期間を同一とすることで１電気角周期におけるインバータＩＶの出力電圧の対称性が崩れる場合には、上記一対の期間を相違させることで対称性のずれを補償するようにしてもよい。
【００５１】
「位相操作手段について」
位相操作手段としては、上記各実施形態において例示したものに限らない。例えば上記第１の実施形態において、ｑ軸の指令電流ｉｑｒを実電流ｉｑにフィードバック制御するための操作量として位相δを設定してもよい。また、ｄ軸の指令電流ｉｄｒを実電流ｉｄにフィードバック制御するための操作量として位相δを設定してもよい。ただし、回転機の制御量をフィードバック制御するための操作量として位相δを設定するに際しては、このフィードバック制御量を、トルクと強い相関を有するパラメータとすることが望ましい。
【００５２】
また、フィードバック制御器としては、比例制御器および積分制御器からなるものに限らず、例えば比例制御器、積分制御器および微分制御器からなるものや、比例制御器、積分制御器および２重積分制御器からなるもの等であってもよい。
【００５３】
さらに、デッドタイムＤＴが伸長（縮小）する場合にフィードバック操作量を進角側（遅角側）にフィードフォワード補正するものとしては、デッドタイムＤＴの変更量ΔＤＴの「１／２」だけ進角（遅角）させるものに限らない。また、フィードバック操作量がデッドタイムＤＴに応じてフィードフォワード補正されたものを最終的な位相とするものに限らず、フィードフォワード補正を行なわなくてもよい。
【００５４】
なお、位相δを、フィードバック操作量とするものに限らず、開ループ操作量とするものであってもよい。
【００５５】
「擬似正弦波制御手段について」
擬似正弦波制御手段としては、上記ＰＷＭ制御部２０のように、第１状態および第２状態からなる１周期に対する第１状態の時比率を制御量の制御のための操作量とするものや、第１状態および第２状態からなる１周期が規定されているものにも限らない。例えば、瞬時電流値制御やモデル予測制御を行うものであってもよい。
【００５６】
「切替手段について」
切替手段としては、変調率が大きい場合に矩形波制御部３０による制御を用いて且つ変調率が小さい場合に擬似正弦波制御手段（ＰＷＭ制御部２０）による制御を用いるものに限らない。例えば、高次高調波を低減する要求が生じる場合に矩形波制御部３０による制御から擬似正弦波制御手段（ＰＷＭ制御部２０）による制御に切り替えるものであってもよい。
【００５７】
また、切替手段を備えることなく、矩形波制御部３０のみを用いてもよい。
【００５８】
「そのほか」
・モータジェネレータ１０の制御量としては、トルクに限らず、例えば回転速度であってもよい。
【００５９】
・同期機としては、ＩＰＭＳＭに限らず、例えば表面磁石同期機（ＳＰＭ）や、巻線界磁式同期機等であってもよい。
【００６０】
・回転機としては、車載主機となるものに限らない。例えばパワーステアリングに搭載される回転機等であってもよい。
【符号の説明】
【００６１】
１０…モータジェネレータ、１２…高電圧バッテリ、１４…制御装置（回転機の制御装置の一実施形態）、２０…ＰＷＭ制御部（擬似正弦波制御手段の一実施形態）、３０…矩形波制御部（矩形波制御手段の一実施形態）、３２…位相設定部（位相操作手段の一実施形態）、３３…ノルム設定部、ＩＶ…インバータ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転機の端子を直流電源の正極に接続する高電位側スイッチング素子と前記回転機の端子を前記直流電源の負極に接続する低電位側スイッチング素子とを備える電力変換回路を操作することで前記回転機の制御量を制御する回転機の制御装置において、
前記回転機の電気角の１周期において前記高電位側スイッチング素子がオン且つ前記低電位側スイッチング素子がオフとなる第１状態と前記高電位側スイッチング素子がオフ且つ前記低電位側スイッチング素子がオンとなる第２状態とを各１度ずつ実現するように前記電力変換回路のスイッチング素子を操作する矩形波制御手段を備え、
前記矩形波制御手段は、前記電力変換回路の出力電圧の変調率を可変とすべく、前記高電位側スイッチング素子および前記低電位側スイッチング素子の双方をオフ操作する期間であるデッドタイム期間の時間間隔を可変設定する可変手段を備えることを特徴とする回転機の制御装置。
【請求項２】
前記可変手段は、前記デッドタイム期間を、前記回転機の制御量を制御するための操作量とすることを特徴とする請求項１記載の回転機の制御装置。
【請求項３】
前記矩形波制御手段は、前記回転機の制御量を制御すべく、前記スイッチング素子がオン状態となる期間の位相を操作する位相操作手段を備えることを特徴とする請求項１または２記載の回転機の制御装置。
【請求項４】
前記位相操作手段は、前記回転機の制御量をフィードバック制御するための操作量として位相を設定するフィードバック操作手段と、該フィードバック操作手段によって設定される位相を前記可変手段によって設定されるデッドタイムに応じてフィードフォワード補正するフィードフォワード補正手段とを備え、該フィードフォワード補正手段によって補正された位相に基づき前記スイッチング素子がオン状態となる期間の位相を操作することを特徴とする請求項３記載の回転機の制御装置。
【請求項５】
前記電力変換回路の出力電圧の指令値を設定する手段を備え、
前記可変手段は、前記指令値のベクトルノルムに基づき、前記デッドタイム期間の時間間隔を操作することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の回転機の制御装置。
【請求項６】
前記第１状態および前記第２状態からなる１周期が前記電気角の１周期よりも短くなりうるように前記電力変換回路を操作する擬似正弦波制御手段と、
前記擬似正弦波制御手段による制御と前記矩形波制御手段による制御とを切り替える切替手段とをさらに備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の回転機の制御装置。
【請求項１】
回転機の端子を直流電源の正極に接続する高電位側スイッチング素子と前記回転機の端子を前記直流電源の負極に接続する低電位側スイッチング素子とを備える電力変換回路を操作することで前記回転機の制御量を制御する回転機の制御装置において、
前記回転機の電気角の１周期において前記高電位側スイッチング素子がオン且つ前記低電位側スイッチング素子がオフとなる第１状態と前記高電位側スイッチング素子がオフ且つ前記低電位側スイッチング素子がオンとなる第２状態とを各１度ずつ実現するように前記電力変換回路のスイッチング素子を操作する矩形波制御手段を備え、
前記矩形波制御手段は、前記電力変換回路の出力電圧の変調率を可変とすべく、前記高電位側スイッチング素子および前記低電位側スイッチング素子の双方をオフ操作する期間であるデッドタイム期間の時間間隔を可変設定する可変手段を備えることを特徴とする回転機の制御装置。
【請求項２】
前記可変手段は、前記デッドタイム期間を、前記回転機の制御量を制御するための操作量とすることを特徴とする請求項１記載の回転機の制御装置。
【請求項３】
前記矩形波制御手段は、前記回転機の制御量を制御すべく、前記スイッチング素子がオン状態となる期間の位相を操作する位相操作手段を備えることを特徴とする請求項１または２記載の回転機の制御装置。
【請求項４】
前記位相操作手段は、前記回転機の制御量をフィードバック制御するための操作量として位相を設定するフィードバック操作手段と、該フィードバック操作手段によって設定される位相を前記可変手段によって設定されるデッドタイムに応じてフィードフォワード補正するフィードフォワード補正手段とを備え、該フィードフォワード補正手段によって補正された位相に基づき前記スイッチング素子がオン状態となる期間の位相を操作することを特徴とする請求項３記載の回転機の制御装置。
【請求項５】
前記電力変換回路の出力電圧の指令値を設定する手段を備え、
前記可変手段は、前記指令値のベクトルノルムに基づき、前記デッドタイム期間の時間間隔を操作することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の回転機の制御装置。
【請求項６】
前記第１状態および前記第２状態からなる１周期が前記電気角の１周期よりも短くなりうるように前記電力変換回路を操作する擬似正弦波制御手段と、
前記擬似正弦波制御手段による制御と前記矩形波制御手段による制御とを切り替える切替手段とをさらに備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の回転機の制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−９５４１２（Ｐ２０１２−９５４１２Ａ）
【公開日】平成２４年５月１７日（２０１２．５．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２３９３３８（Ｐ２０１０−２３９３３８）
【出願日】平成２２年１０月２６日（２０１０．１０．２６）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年５月１７日（２０１２．５．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月２６日（２０１０．１０．２６）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
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