交流旋转电机的控制装置及电动助力转向装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种交流旋转电机的控制装置及电动助力转向装置，能够使用于抵消转矩纹波分量的抵消电流以前馈方式叠加在绕组电流上，从而抵消转矩纹波分量。交流旋转电机的控制装置(30)计算具有与转矩纹波分量(ΔT)相同的频率的q轴振动电压指令值(ΔVqoc)，基于电流信息和磁极位置(θ)计算转矩纹波分量的相反相位，计算与实际电流相对于q轴振动电压指令值(ΔVqoc)的相位延迟相对应的校正相位(α)，并将q轴振动电压指令值的相位设定为使转矩纹波分量的相反相位提前校正相位(α)后的相位。分量的相反相位提前校正相位(α)后的相位。分量的相反相位提前校正相位(α)后的相位。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】交流旋转电机的控制装置及电动助力转向装置


[0001]本专利技术涉及交流旋转电机的控制装置及电动助力转向装置。

技术介绍

[0002]在控制交流旋转电机时，希望减小叠加在输出转矩上的转矩纹波分量。在专利文献1的技术中，如专利文献1的段落0033、图2和段落0041等所述那样，即使将基波的交流电压施加到绕组，由于磁饱和引起的空间高次谐波，绕组电流从基波失真，由于电流的失真而产生转矩纹波分量，因此构成为将用于使基波电流流过绕组的高次谐波的校正电压vdh、vqh叠加到电压指令。
[0003]此外，在专利文献2的技术中，如专利文献2的图2等所示那样，基于电流反馈控制的P控制值PFBq计算用于校正q轴电压指令值GFBq的q轴校正值WFBq。在专利文献2的段落0056中，记载了q轴校正值WFBq成为q轴电流检测值的相反相位，并且在专利文献2的图9(a)、(b)中，可以确认成为相反相位。此外，在专利文献2的段落0058中，记载了q轴校正值WFBq是为了抑制q轴电流的纹波而与通常的反馈控制分开执行的用于纹波抑制的反馈控制。现有技术文献专利文献
[0004]专利文献1：日本专利特开2016
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111788号公报专利文献2：日本专利特开2017
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17899号公报

技术实现思路

专利技术所要解决的技术问题
[0005]专利文献1和专利文献2的技术构成为通过在电压指令值上叠加校正电压来抑制电流的失真或振动。然而，在交流旋转电机中，若抑制电流的失真或振动，则转矩纹波分量未必得到抑制。在交流旋转电机中，由于磁饱和引起的空间高次谐波等，转矩常数(转矩与电流之比)有时会随着磁极位置而变动。特别是在针对转矩常数的变动对策不足的廉价交流旋转电机中，这种倾向变大。由于该转矩常数的变动，转矩纹波分量叠加在输出转矩上。此外，由转矩常数的变动引起的转矩纹波分量在电流检测值中没有体现。因此，为了抵消转矩纹波分量，需要将用于抵消转矩纹波分量的电流振动分量以前馈方式叠加在绕组电流上。
[0006]然而，由于转矩纹波分量是磁极位置的旋转频率的高次谐波分量(例如，6阶)，因此转矩纹波分量的频率随着转子(磁极位置)的旋转角速度的增加而增加。因此，即使使抵消电流振动分量叠加在电流指令值上，若旋转角速度变高，则电流振动分量的频率也会变得高于电流反馈控制的截止频率，从而使得实际绕组电流不能跟随电流指令值的电流振动分量。因此，在使抵消电流振动分量叠加在电流指令值上的方法中，若变为高旋转区域，则存在抵消电流振动分量不能叠加在绕组电流上，从而无法抵消转矩纹波分量的问题。
[0007]另外，由于交流旋转电机是一种电感负载，在交流旋转电机旋转时，q轴电流与q轴电压之间存在相位偏移。因此，如专利文献2所示，如果将q轴校正电压的相位设定为与q轴电流的相位相同的转矩纹波分量的相反相位，则不能高精度地抵消转矩纹波分量。
[0008]希望得到一种交流旋转电机的控制装置和电动助力转向装置，能够使用于抵消转矩纹波分量的抵消电流以前馈方式叠加在绕组电流上，从而能够抵消转矩纹波分量。用于解决技术问题的技术手段
[0009]本申请所涉及的交流旋转电机的控制装置是经由逆变器控制具有设置有绕组的定子和转子的交流旋转电机的交流旋转电机的控制装置，包括：磁极位置检测部，该磁极位置检测部检测所述转子的磁极位置；基本电压指令值计算部，该基本电压指令值计算部在dq轴的旋转坐标系上计算d轴的基本电压指令值和q轴的基本电压指令值，所述dq轴的旋转坐标系由在检测到的所述磁极位置的方向上确定的所述d轴和在与所述d轴相比提前90
°
电角度的方向上确定的所述q轴构成；振动电压指令值计算部，该振动电压指令值计算部计算所述q轴的振动电压指令值，所述q轴的振动电压指令值具有与叠加在所述转子的输出转矩上的转矩纹波分量相同的频率，且用于抵消所述转矩纹波分量；以及开关控制部，该开关控制部基于所述d轴的基本电压指令值、以及将所述q轴的振动电压指令值叠加到所述q轴的基本电压指令值而得到的所述q轴的电压指令值，来对所述逆变器具有的多个开关元件进行导通关断控制，所述振动电压指令值计算部基于流过所述绕组的电流信息和所述磁极位置计算所述转矩纹波分量的相反相位，计算所述q轴的振动电压指令值的周期中与实际电流相对于所述q轴的振动电压指令值的相位延迟相对应的校正相位，将所述q轴的振动电压指令值的相位设定为使所述转矩纹波分量的所述相反相位提前所述校正相位后的相位。
[0010]本专利技术所涉及的电动助力转向装置具备上述交流旋转电机的控制装置、以及成为车辆的转向装置的驱动力源的所述交流旋转电机。专利技术效果
[0011]根据本专利技术所涉及的交流旋转电机的控制装置或电动助力转向装置，由于用于抵消转矩纹波分量的q轴振动电压指令值叠加在q轴电压指令值上，所以用于抵消转矩纹波分量的抵消电流以前馈的方式叠加在绕组电流上。此外，由于基于流过绕组的电流信息和磁极位置来计算转矩纹波分量的相反相位，因此可以高精度地计算以根据绕组电流而变化的磁极位置为基准的转矩纹波分量的相位及其相反相位。并且，计算与实际电流相对于q轴振动电压指令值的相位延迟相对应的校正相位，并且将q轴振动电压指令值的相位设定为使转矩纹波分量的相反相位提前校正相位后的相位。因此，能够计算对电压指令值与绕组电流和转矩纹波分量之间的相位偏移进行补偿后的q轴振动电压指令值，高精度地抵消转矩纹波分量。
附图说明
[0012]图1是实施方式1所涉及的交流旋转电机及控制装置的简要结构图。图2是实施方式1所涉及的交流旋转电机的控制装置的简要框图。
图3是实施方式1所涉及的交流旋转电机的控制装置的硬件结构图。图4是用于说明实施方式1所涉及的理论提前相位及校正相位的图。图5是实施方式1所涉及的振动电压指令值计算部的框图。图6是说明实施方式1所涉及的q轴交链磁通与q轴电流之间的关系的图。图7是说明实施方式1所涉及的q轴电流与q轴电感值之间的关系的图。图8是实施方式2所涉及的振动电压指令值计算部的框图。图9是实施方式3的比较例所涉及的时序图。图10是实施方式3所涉及的时序图。图11是实施方式3所涉及的时序图。图12是实施方式4所涉及的电动助力转向装置的简要结构图。
具体实施方式
[0013]1.实施方式1参照附图说明实施方式1所涉及的交流旋转电机的控制装置30(以下，简称为控制装置30)。图1是本实施方式所涉及的交流旋转电机1、逆变器20及控制装置30的简要结构图。
[0014]1‑
1.交流旋转电机交流旋转电机1设为具有设置有多相绕组的定子和转子的同步交流旋转电机。本实施方式中，在定子设有U相、V相和W相三相绕组Cu、Cv和Cw。三相绕组Cu、Cv、Cw采用星形接线。另外，三相绕组也可以是三角形接线。在由电磁钢板构成的转子上设置永磁体，交流旋转电机1设为永磁体型同步交流旋转电机。
[0015]交流旋转电机1具备输出与转子的旋转角度相对应的电信号的旋转传感器2。旋转传感器2是霍尔元件、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种交流旋转电机的控制装置，经由逆变器控制具有设置有绕组的定子和转子的交流旋转电机，其特征在于，包括：磁极位置检测部，该磁极位置检测部检测所述转子的磁极位置；基本电压指令值计算部，该基本电压指令值计算部在dq轴的旋转坐标系上计算d轴的基本电压指令值和q轴的基本电压指令值，所述dq轴的旋转坐标系由在检测到的所述磁极位置的方向上确定的所述d轴和在与所述d轴相比提前90
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电角度的方向上确定的所述q轴构成；振动电压指令值计算部，该振动电压指令值计算部计算所述q轴的振动电压指令值，所述q轴的振动电压指令值具有与叠加在所述转子的输出转矩上的转矩纹波分量相同的频率，且用于抵消所述转矩纹波分量；以及开关控制部，该开关控制部基于所述d轴的基本电压指令值、以及将所述q轴的振动电压指令值叠加到所述q轴的基本电压指令值而得到的所述q轴电压指令值，来对所述逆变器具有的多个开关元件进行导通关断控制，所述振动电压指令值计算部基于流过所述绕组的电流信息和所述磁极位置计算所述转矩纹波分量的相反相位，计算所述q轴的振动电压指令值的周期中与实际电流相对于所述q轴的振动电压指令值的相位延迟相对应的校正相位，将所述q轴的振动电压指令值的相位设定为使所述转矩纹波分量的所述相反相位前进所述校正相位后的相位。2.如权利要求1所述的交流旋转电机的控制装置，其特征在于，所述振动电压指令值计算部将所述q轴的振动电压指令值的周期中的所述校正相位设定为90度。3.如权利要求1所述的交流旋转电机的控制装置，其特征在于，所述振动电压指令值计算部随着所述磁极位置的旋转角速度减小，使所述q轴的振动电压指令值的周期中的所述校正相位在90度至0度的范围内减小。4.如权利要求1或3所述的交流旋转电机的控制装置，其特征在于，所述振动电压指令值计算部将所述校正相位设为α，将所述转矩纹波分量的频率相对于所述磁极位置的旋转频率的阶数设为N，将所述磁极位置的电角度下的旋转角速度设为ω，将所述交流旋转电机的电感设为L，将所述绕组的电阻值设为R，使用α＝arctan(N
×
ω
×
L/R)的计算式计算所述校正相位。5.如权利要求1至4的任一项所述的交流旋转电机的控制装置，其特征在于，所述振动电压指令值计算部随着所述磁极位置的电角度下的旋转角速度增加，使所述q轴的振动电压指令值的振幅增加。6.如权利要求1至5的任一项所述的交流旋转电机的控制装置，其特征在于，所述振动电压指令值计算部基于流过所述绕组的电流信息计算所述交流旋转电机的电感，并且随着所述电感增加，使所述q轴的振动电压指令值的振幅增加。7.如权利要求1至6的任一项所述的交流旋转电机的控制装置，其特征在于，所述振动电压指令值计算部基于流过所...

【专利技术属性】
技术研发人员：森辰也，折井将彦，藤井元气，广谷迪，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：