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JP4155155B2 - Magnetic noise reduction method for AC rotating electrical machine and motor control apparatus using the same - Google Patents

Magnetic noise reduction method for AC rotating electrical machine and motor control apparatus using the same Download PDF

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JP4155155B2
JP4155155B2 JP2003358386A JP2003358386A JP4155155B2 JP 4155155 B2 JP4155155 B2 JP 4155155B2 JP 2003358386 A JP2003358386 A JP 2003358386A JP 2003358386 A JP2003358386 A JP 2003358386A JP 4155155 B2 JP4155155 B2 JP 4155155B2
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  • Control Of Ac Motors In General (AREA)

Description

本発明は、交流回転電機の磁気騒音低減方法及びそれを用いるモータ制御装置に関する。   The present invention relates to a magnetic noise reduction method for an AC rotating electrical machine and a motor control device using the same.

近年、電気自動車、ハイブリッド自動車、燃料電池自動車などが実用レベル又は開発レベルとなっている。これらの自動車では大出力の交流回転電機が走行動力発生用の主要要素となっているが、このような大出力交流回転電機ではその磁気騒音が大きいという問題があった。また、種々の用途において、静粛な交流モータが要望されており、交流回転電機の磁気騒音低減に関する種々の技術が提案されている。たとえば、特許文献1は、電動機の誘起電圧に含まれる高調波成分を打ち消す電圧成分をインバータの出力電圧に重畳することによりトルク脈動やそれによる騒音を低減することを提案している。   In recent years, electric vehicles, hybrid vehicles, fuel cell vehicles, and the like have become practical or development levels. In these automobiles, a high-output AC rotating electric machine is a main element for generating driving power, but such a high-output AC rotating electric machine has a problem that its magnetic noise is large. In addition, silent AC motors are desired in various applications, and various techniques for reducing magnetic noise in AC rotating electrical machines have been proposed. For example, Patent Document 1 proposes to reduce torque pulsation and noise caused by superimposing a voltage component that cancels a harmonic component included in an induced voltage of an electric motor on an output voltage of an inverter.

その他、たとえば、特許文献2は、通電電流の基本周波数成分に対してその高調波成分を積極的に重畳してトルク脈動の低減を図ることを提案している。
特許第2928594号公報 特開平11−55986号公報
In addition, for example, Patent Document 2 proposes to reduce torque pulsation by actively superimposing the harmonic component on the fundamental frequency component of the energization current.
Japanese Patent No. 2928594 Japanese Patent Laid-Open No. 11-55986

しかしながら、上記した従来の高調波重畳式磁気騒音低減技術にもかかわらず、交流回転電機の低騒音化は満足できる水準に達していると言えるものではなかった。この理由について以下に説明する。   However, in spite of the conventional harmonic superposition type magnetic noise reduction technology described above, it has not been said that the reduction in noise of the AC rotating electric machine has reached a satisfactory level. The reason for this will be described below.

騒音は振動体(ここでは交流回転電機の鉄心)の機械的振動により発生するため、何らかの振動手段を付加して、減衰すべき周波数の振動エネルギーと同一周波数、逆位相、等しい振幅をもつ振動エネルギーを加えれば、振動体のこの周波数における振動をキャンセルできるはずである。また、電機子電流の基本周波数成分に対してなんらかの高調波成分を加えることにより磁気騒音を低減できる知見自体は上記したように以前より種々主張されている。   Since noise is generated by mechanical vibration of a vibrating body (here, the core of an AC rotating electrical machine), vibration energy having the same frequency, opposite phase, and equal amplitude as the vibration energy of the frequency to be damped by adding some vibration means. Should be able to cancel the vibration of the vibrating body at this frequency. In addition, as described above, various knowledge has been asserted for a long time as the magnetic noise can be reduced by adding some harmonic component to the fundamental frequency component of the armature current.

しかしながら、これら先行技術文献は、交流回転電機の所定周波数の磁気騒音(音響エネルギー)を低減するために、その電機子コイルにどのような周波数、位相、振幅を重畳すればよいか、すなわち低減すべき音響(振動エネルギー)と通電電流との数量的関係について具体的に記載しておらず、ある特定周波数の磁気騒音を低減するためのどのような電流を流すべきかが不明であったため、その実用化は困難であった。更に、この磁気騒音とそれを抑制するための電流との間の関係は交流回転電機の構造やその使用状態により種々変動するはずであり、その結果、上記高調波重畳式磁気騒音低減技術は理念としては知られていてもいまだ実用されたものはなかった。   However, in these prior art documents, in order to reduce magnetic noise (acoustic energy) of a predetermined frequency of an AC rotating electric machine, what frequency, phase and amplitude should be superimposed on the armature coil, that is, reduce it. The quantitative relationship between power sound (vibration energy) and energization current is not specifically described, and it was unclear what current should be passed to reduce magnetic noise at a specific frequency. Practical application has been difficult. Furthermore, the relationship between this magnetic noise and the current for suppressing it should vary depending on the structure of the AC rotating electrical machine and its usage. As a result, the above harmonic superposition type magnetic noise reduction technology is the philosophy. Although it was known as, nothing was put into practical use yet.

本発明は上記問題点に鑑み、種々の交流回転電機の磁気騒音を簡単確実に低減可能な交流回転電機の磁気騒音低減方法及びそれを用いるモータ制御装置を提供することをその目的としている。   In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a magnetic noise reduction method for an AC rotary electric machine that can easily and reliably reduce magnetic noise of various AC rotary electric machines and a motor control device using the same.

請求項1記載の交流回転電機の磁気騒音低減方法は、多相の交流回転電機の電機子に通電される多相交流電流の基本周波数成分を基準としてn(nは自然数)+1倍(次)の周波数の径方向振動低減用高調波電流を前記多相交流電流に重畳することにより、前記交流回転電機が発生する又は外部から前記交流回転電機に入力される加振力により前記交流回転電機の回転軸の軸心を中心として放射状に発生する振動である径方向振動のうちの前記基本周波数成分のn(倍)次の高調波成分を減衰させ、前記基本周波数成分の周波数又は振幅又は位相を下記の数13又は数14又は数15を用いて演算することを特徴としている。
れにより、種々の大きさ、任意の出力状態の交流回転電機の磁気騒音を良好に低減することが初めて可能となった。なお、オープン制御により径方向振動低減用高調波電流の位相や振幅は予め定めた値としてもよく、あるいはフィードバック制御により検出した径方向振動低減用高調波電流の値を予め定めた値としてもよい。ただし、これら予め定めた値は、予め記憶する基本波電流振幅や回転数と位相や振幅とのマップに基づいて運転状態に応じて変更することができる。
The magnetic noise reduction method for an AC rotating electrical machine according to claim 1 is based on a fundamental frequency component of a multiphase AC current that is passed through an armature of a multiphase AC rotating electrical machine, where n is a natural number + 1 time (next) By superimposing a harmonic current for reducing radial vibration of a frequency of the above-mentioned multi-phase alternating current, the alternating current rotating electrical machine generates the alternating current rotating electrical machine or the externally input alternating current to the alternating current rotating electrical machine. A harmonic component of the fundamental frequency component of n (times) of the fundamental frequency component of the radial vibration that is radially generated around the axis of the rotation axis is attenuated, and the frequency, amplitude, or phase of the fundamental frequency component is reduced . The calculation is performed using the following Equation 13, Equation 14, or Equation 15 .
This ensures that various sizes, to satisfactorily reduce the magnetic noise of the AC rotary electric machine any output state becomes possible for the first time. The phase and amplitude of the radial vibration reducing harmonic current by open control may be a predetermined value, or the radial vibration reducing harmonic current detected by feedback control may be a predetermined value. . However, these predetermined values can be changed according to the operating state based on a map of the fundamental wave current amplitude and the rotational speed and the phase and amplitude stored in advance.

以下、更に詳しく説明する。   This will be described in more detail below.

磁気騒音は、交流回転電機の鉄心の磁気力(磁気加振力)により形成される振動(磁気振動ともいう)に起因し、この磁気振動は周方向振動と径方向振動の合成振動となる。   The magnetic noise is caused by vibration (also referred to as magnetic vibration) formed by the magnetic force (magnetic excitation force) of the iron core of the AC rotating electric machine, and this magnetic vibration is a combined vibration of the circumferential vibration and the radial vibration.

鉄心の周方向振動はトルクリップルを生じさせるが、ステータ鉄心又はロータ鉄心はほぼ円筒形状又は円柱形状を有しているため、これら鉄心が周方向に周期的に振動したとしても、この振動による鉄心に接する空気の振動すなわち騒音は小さい。これに対して、鉄心の径方向の振動はステータ鉄心又はロータ鉄心の外周面又は内周面の径方向振動を生じさせるが、これら外周面又は内周面は空気に接しているため、ステータ鉄心又はロータ鉄心の径方向振動により、これら外周面又は内周面が径方向に振動し、大きな騒音を生じさせる。   The circumferential vibration of the iron core causes torque ripple, but the stator core or rotor core has a substantially cylindrical or columnar shape. Therefore, even if these iron cores vibrate periodically in the circumferential direction, The vibration or noise of the air in contact with the air is small. On the other hand, the radial vibration of the iron core causes the radial vibration of the outer peripheral surface or inner peripheral surface of the stator core or rotor core, but the outer peripheral surface or inner peripheral surface is in contact with air, so the stator core Alternatively, the outer peripheral surface or the inner peripheral surface vibrates in the radial direction due to the radial vibration of the rotor iron core, generating a large noise.

すなわち、磁気加振力の周方向成分を低減することによりトルク脈動が低減され、磁気加振力の径方向成分を低減することにより磁気騒音が低減される。   That is, torque pulsation is reduced by reducing the circumferential component of the magnetic excitation force, and magnetic noise is reduced by reducing the radial component of the magnetic excitation force.

本発明では、通常はロータ起磁力及びステータ電流(基本周波数成分)により形成される磁気加振力の径方向成分(径方向磁気的加振力ともいう)の所定次数の高調波成分を低減するために、この高調波成分とのベクトル和の振幅が小さくなるような位相、振幅をもつこの所定次数の磁気加振力を追加するべくこの次数よりも1だけ大きい次数の径方向振動低減用高調波電流を上記ステータ電流(多相交流電流)に重畳させる。これにより、良好に磁気騒音の低減を実現することができることがわかった。なお、上記、径方向振動低減用高調波電流の重畳により、上記ロータ起磁力及びステータ電流(基本周波数成分)により形成される磁気加振力の径方向成分と同様に、交流回転電機のその他の径方向振動、たとえば外部から入力される径方向振動も低減することができる。   In the present invention, a harmonic component of a predetermined order of a radial component (also referred to as a radial magnetic excitation force) of a magnetic excitation force that is normally formed by a rotor magnetomotive force and a stator current (fundamental frequency component) is reduced. Therefore, in order to add a magnetic excitation force of a predetermined order having a phase and amplitude such that the amplitude of the vector sum with the harmonic component becomes small, a harmonic for reducing radial vibration of an order larger than this order by 1 is added. A wave current is superimposed on the stator current (multiphase alternating current). As a result, it has been found that magnetic noise can be satisfactorily reduced. In addition, by superimposing the above-described harmonic current for reducing radial vibration, the other components of the AC rotating electrical machine are similar to the radial component of the magnetic excitation force formed by the rotor magnetomotive force and the stator current (fundamental frequency component). Radial vibration, for example, radial vibration input from the outside can also be reduced.

すなわち、この発明によれば、基本周波数のn+1倍の周波数の径方向振動低減用高調波電流がトルク形成のための通電電流に重畳される。これにより、通電電流の基本周波数のn倍の周波数の径方向振動の高調波成分を低減することができることがわかった。この理由については、後述するものとする。   That is, according to the present invention, the radial vibration reducing harmonic current having a frequency n + 1 times the fundamental frequency is superimposed on the energizing current for torque formation. Thereby, it turned out that the harmonic component of radial vibration of the frequency of n times the fundamental frequency of an energization current can be reduced. The reason for this will be described later.

好適な態様(請求項2)において、前記交流回転電機としての三相交流回転電機のステータ電流の基本周波数成分に対して6k+1(kは自然数)倍の周波数をもつ径方向振動低減用高調波電流を前記ステータ電流に重畳するにより、前記基本周波数成分の6k倍の周波数をもつ前記交流回転電機の径方向振動を前記重畳を行わない場合に比べて低減する。これにより、三相交流回転電機において主要な磁気騒音を構成する磁気騒音の6k次の高調波成分を良好に低減又はキャンセルすることができる。   In a preferred aspect (Claim 2), the radial vibration reducing harmonic current having a frequency 6k + 1 (k is a natural number) times the fundamental frequency component of the stator current of the three-phase AC rotating electric machine as the AC rotating electric machine. Is superimposed on the stator current to reduce the radial vibration of the AC rotating electric machine having a frequency 6k times the fundamental frequency component as compared with the case where the superposition is not performed. Thereby, it is possible to satisfactorily reduce or cancel the 6k-order harmonic component of the magnetic noise constituting the main magnetic noise in the three-phase AC rotating electric machine.

好適な態様(請求項3)において、7次の前記径方向振動低減用高調波電流を重畳することにより、前記径方向振動の6次の高調波成分を前記重畳を行わない場合よりも減衰させる。これにより、従来もっとも振幅が大きい磁気騒音成分であった径方向振動の6次高調波成分を良好に低減できる。   In a preferred aspect (Claim 3), by superimposing the seventh-order radial vibration reducing harmonic current, the sixth-order harmonic component of the radial vibration is attenuated more than when the superposition is not performed. . As a result, it is possible to satisfactorily reduce the sixth-order harmonic component of radial vibration, which has conventionally been the magnetic noise component having the largest amplitude.

好適な態様(請求項4)において、13次の前記径方向振動低減用高調波電流を重畳することにより、前記径方向振動の12次の高調波成分を前記重畳を行わない場合よりも減衰させる。これにより、従来において2番目に耳障りな磁気騒音成分であった径方向振動の12次高調波成分を良好に低減できることがわかった。   In a preferred aspect (Claim 4), by superimposing the 13th-order radial vibration reducing harmonic current, the 12th-order harmonic component of the radial vibration is attenuated more than when the superposition is not performed. . Thus, it has been found that the 12th harmonic component of radial vibration, which was the second most disturbing magnetic noise component in the past, can be satisfactorily reduced.

好適な態様(請求項5)において、7次と13次の前記径方向振動低減用高調波電流を重畳することにより、6次及び12次の周波数を有する前記径方向振動の高調波成分を前記重畳を行わない場合よりも同時に減衰させる。これにより、従来において1、2番目に耳障な磁気騒音成分であった径方向振動の6次、12次高調波成分を良好に低減できることがわかった。   In a preferred aspect (Claim 5), the harmonic component of the radial vibration having the sixth and twelfth frequencies is obtained by superimposing the seventh and thirteenth radial vibration reducing harmonic currents. Attenuate at the same time than when no superposition is performed. As a result, it has been found that the 6th and 12th harmonic components of radial vibration, which were the first and second most disturbing magnetic noise components, can be reduced satisfactorily.

好適な態様(請求項6)において、基本波、7次、13次の前記径方向振動低減用高調波電流による6次、12次の前記径方向振動の高調波成分と、6次、12次の前記径方向振動の高調波成分とのベクトル和の振幅が所定値以下となるように、前記7次、13次の径方向振動低減用高調波電流の位相、振幅を設定する。なお、このような7次、13次の径方向振動低減用高調波電流の位相、振幅は、数式演算で求められてもよく、有限要素法などにより演算してもよく、実験的に決定されてもよい。これにより、従来において1、2番目に耳障な磁気騒音成分であった径方向振動の6次、12次高調波成分を良好に低減できることがわかった。   In a preferred aspect (Claim 6), the harmonic components of the sixth-order and twelfth-order radial vibrations and the sixth-order and twelfth-order harmonic waves due to the harmonic currents for reducing the fundamental vibration, the seventh-order, and the thirteenth-order radial vibrations. The phase and amplitude of the seventh-order and thirteenth-order radial vibration reducing harmonic currents are set so that the amplitude of the vector sum with the harmonic component of the radial vibration is equal to or less than a predetermined value. The phase and amplitude of the seventh-order and thirteenth-order radial vibration reducing harmonic currents may be obtained by mathematical calculation, may be calculated by a finite element method, or the like, and are determined experimentally. May be. As a result, it has been found that the 6th and 12th harmonic components of radial vibration, which were the first and second most disturbing magnetic noise components, can be reduced satisfactorily.

好適な態様(請求項7)において、19次の前記径方向振動低減用高調波電流を重畳することにより、18次の周波数を有する前記径方向振動の高調波成分を前記重畳を行わない場合よりも減衰させる。これにより、回転電機の静粛な運転が可能となる。   In a preferred aspect (Claim 7), by superimposing the 19th-order radial vibration reducing harmonic current, the harmonic component of the radial vibration having an 18th-order frequency is not performed. Also attenuate. Thereby, a quiet operation of the rotating electrical machine is possible.

好適な態様(請求項8)において、25次の前記径方向振動低減用高調波電流を重畳することにより、24次の周波数を有する前記径方向振動の高調波成分を前記重畳を行わない場合よりも減衰させる。これにより、回転電機の静粛な運転が可能となる。   In a preferred aspect (Claim 8), by superimposing the 25th-order radial vibration reducing harmonic current, the harmonic component of the radial vibration having a 24th-order frequency is not performed in the superimposition. Also attenuate. Thereby, a quiet operation of the rotating electrical machine is possible.

好適な態様(請求項9)において、I1を前記基本周波数の振幅、Imを前記高調波電流の振幅、t、x、yをそれぞれ所定の位相角とした場合に、前記多相交流電流の基本波周波数成分は、第1相基本周波数成分Iu1(=I1sin(θ))、第2相基本周波数成分Iv1(=I1sin(θ−x))、第3相基本周波数成分Iw1(=I1sin(θ−y))を少なくとも含み、m(=n+1)倍の周波数の径方向振動低減用高調波電流が、第1相高調波成分Ium(=Imsin{m(θ+t)})、第2相基本周波数成分Ivm(=Imsin{m(θ+t)−x})、第3相基本周波数成分Iwm(=Imsin{m(θ+t)−y})を少なくとも含み、前記第1相高調波成分Iumは前記第1基本周波数成分Iu1に、前記第2相高調波成分Ivmは前記第2基本周波数成分Iv1に、前記第3相高調波成分Iwmは前記第3基本周波数成分Iw1に重畳される。   In a preferred aspect (Claim 9), when I1 is the amplitude of the fundamental frequency, Im is the amplitude of the harmonic current, and t, x, and y are predetermined phase angles, the basis of the multiphase alternating current The wave frequency component includes a first phase fundamental frequency component Iu1 (= I1sin (θ)), a second phase fundamental frequency component Iv1 (= I1sin (θ−x)), and a third phase fundamental frequency component Iw1 (= I1sin (θ−)). y)) at least, and the harmonic current for radial vibration reduction of m (= n + 1) times the frequency is a first phase harmonic component Ium (= Imsin {m (θ + t)}), a second phase fundamental frequency component Ivm (= Imsin {m (θ + t) −x}), a third phase fundamental frequency component Iwm (= Imsin {m (θ + t) −y}), and the first phase harmonic component Ium is the first fundamental In the frequency component Iu1, the second-phase harmonic component Ivm is in front of the second fundamental frequency component Iv1. The third phase harmonic component Iwm is superposed on the third fundamental frequency component Iw1.

このようにすれば、各相の基本周波数成分の回転順序すなわち位相順と各相の振動低減用の(n+1)次高調波成分の回転順序とが一致するため、良好にn次径方向振動を低減することができる。なお、上記説明では、ステータ電流の基本周波数成分に対してm―1倍の周波数の径方向振動を低減するために基本周波数成分の相電流に対してm倍の周波数の用の高調波相電流を重畳することを説明した。もちろん、更に加えて更に異なる次数の径方向振動低減のためにそれより一つ次数が高い高調波電流を重畳してもよい。   In this way, the rotation order of the fundamental frequency component of each phase, that is, the phase order and the rotation order of the (n + 1) th order harmonic component for reducing vibration of each phase coincide with each other. Can be reduced. In the above description, in order to reduce radial vibration of m-1 times the frequency of the fundamental frequency component of the stator current, the harmonic phase current for the frequency of m times the phase current of the fundamental frequency component. It was explained that is superimposed. Of course, in order to reduce the radial vibration of a different order, a higher harmonic current having a higher order may be superimposed.

本発明のモータ制御装置(請求項10)は、M(Mは3以上の正の整数)相の車両用同期交流回転電機の回転位置を検出する回転位置検出手段と、検出された前記回転位置に基づいて前記交流回転電機の電機子の各相巻線に所定の基本周波数及び振幅を有する所定の相電流を個別に加えるモータ電流制御手段とを備えるモータ制御装置において、
前記モータ電流制御手段が、前記相電流の基本周波数成分を基準としてn+1倍(次)の周波数の径方向振動低減用高調波電流を前記多相交流電流に重畳することにより、前記交流回転電機が発生する又は外部から前記交流回転電機に入力される加振力により前記交流回転電機の回転軸の軸心を中心として放射状に発生する振動である径方向振動のうちの前記基本周波数成分のn(次)倍の高調波成分を減衰させ、前記基本周波数成分の周波数又は振幅又は位相を下記の数13又は数14又は数15を用いて演算することを特徴としている。
れにより、本発明の磁気騒音低減方法を用いることにより静粛な交流回転電機を実現することができる。
The motor control device according to the present invention (Claim 10) includes a rotational position detecting means for detecting a rotational position of a synchronous AC rotating electrical machine for vehicles of M (M is a positive integer of 3 or more) phase, and the detected rotational position. A motor control device comprising: motor current control means for individually applying a predetermined phase current having a predetermined fundamental frequency and amplitude to each phase winding of the armature of the AC rotating electric machine based on
When the motor current control unit superimposes a radial vibration reducing harmonic current having a frequency of (n + 1) times (next) on the basis of the fundamental frequency component of the phase current on the multiphase AC current, N (n) of the fundamental frequency component of radial vibration, which is vibration that is generated or is radially generated around the axis of the rotating shaft of the AC rotating electric machine due to an excitation force that is generated or externally input to the AC rotating electric machine. The second harmonic component is attenuated, and the frequency, amplitude, or phase of the fundamental frequency component is calculated using the following Equation 13, Equation 14, or Equation 15 .
This ensures that it is possible to realize a quiet AC rotating electric machine by using a magnetic noise reduction method of the present invention.

なお、回転検出手段としては、ロータの回転角度を検出するたとえばレゾルバなどの回転角センサを採用することが通常であるが、いわゆるセンサレス方式として知られるモータ電流やモータ電圧の位相に基づいてロータの回転角を推定する回路を採用してもよい。   As the rotation detection means, a rotation angle sensor such as a resolver for detecting the rotation angle of the rotor is usually adopted. However, the rotation of the rotor is determined based on the phase of the motor current or the motor voltage known as a so-called sensorless method. A circuit for estimating the rotation angle may be employed.

好適な態様(請求項11)において、前記モータ電流制御手段は、前記7次の高調波成分及び13次の高調波成分の少なくとも一方を前記相電流に重畳させることにより、前記交流回転電機としての三相交流回転電機に生じている前記径方向振動の6、12次の高調波成分を前記重畳を行わない場合よりも減衰させる。この態様によれば、上記した磁気騒音低減方法を用いたモータ制御を行うので、良好かつ確実に磁気騒音の低減を実現することができる。   In a preferred aspect (claim 11), the motor current control means is configured to superimpose at least one of the seventh-order harmonic component and the thirteenth-order harmonic component on the phase current, thereby The 6th and 12th harmonic components of the radial vibration generated in the three-phase AC rotating electric machine are attenuated as compared with the case where the superposition is not performed. According to this aspect, since the motor control using the above-described magnetic noise reduction method is performed, the magnetic noise can be reduced satisfactorily and reliably.

好適な態様(請求項12)において、前記モータ電流制御手段は、19次の前記径方向振動低減用高調波電流を重畳することにより、18次の周波数を有する前記径方向振動の高調波成分を前記重畳を行わない場合よりも減衰させる。これにより、回転電機の静粛な運転が可能となる。   In a preferred aspect (Claim 12), the motor current control means superimposes the 19th-order radial vibration reducing harmonic current to thereby generate a harmonic component of the radial vibration having an 18th-order frequency. It attenuates more than the case where the superposition is not performed. Thereby, a quiet operation of the rotating electrical machine is possible.

好適な態様(請求項13)において、前記モータ電流制御手段は、前記モータ電流制御手段は、25次の前記径方向振動低減用高調波電流を重畳することにより、24次の周波数を有する前記径方向振動の高調波成分を前記重畳を行わない場合よりも減衰させる。これにより、回転電機の静粛な運転が可能となる。   In a preferred aspect (Claim 13), the motor current control means is configured such that the motor current control means superimposes the 25th-order harmonic vibration reducing radial current to have the 24th-order frequency. The harmonic component of the directional vibration is attenuated as compared with the case where the superposition is not performed. Thereby, a quiet operation of the rotating electrical machine is possible.

好適な態様(請求項14)において、前記交流回転電機は、車両用エンジン及び/又は車輪軸に、連結され、前記モータ電流制御手段は、前記車両用エンジンの停止時に前記径方向振動低減用高調波電流を前記多相交流電流に重畳する。これにより、回転電機の磁気騒音が目立ちやすいエンジン停止時の車両騒音に対する快適性を向上することができる。   In a preferred aspect (Claim 14), the AC rotating electrical machine is connected to a vehicle engine and / or a wheel shaft, and the motor current control means is configured to reduce the radial vibration reduction harmonic when the vehicle engine is stopped. A wave current is superimposed on the multiphase alternating current. Thereby, the comfort with respect to the vehicle noise at the time of the engine stop which the magnetic noise of a rotary electric machine is conspicuous can be improved.

好適な態様(請求項15)において、前記交流回転電機は、車両用エンジン及び又は車輪軸に回生制動可能に連結され、前記モータ電流制御手段は、前記車両用エンジンの停止時及び回生制動時の少なくともいずれかにおいて前記径方向振動低減用高調波電流を前記多相交流電流に重畳する。これにより、回転電機の磁気騒音が目立ちやすいエンジン停止時やエンジン騒音が小さい回生制動時の車両騒音に対する快適性を向上することができる。   In a preferred aspect (Claim 15), the AC rotating electric machine is connected to a vehicle engine and / or a wheel shaft so as to be capable of regenerative braking, and the motor current control means is provided when the vehicle engine is stopped and during regenerative braking. At least one of the harmonic vibration reducing radial currents is superimposed on the multiphase alternating current. As a result, it is possible to improve the comfort with respect to the vehicle noise when the engine is stopped and the regenerative braking with low engine noise, where magnetic noise of the rotating electrical machine is conspicuous.

好適な態様(請求項16)において、前記モータ電流制御手段は、少なくとも基本周波数成分と前記基本周波数成分のn+1倍の周波数の高調波電流とを含む前記相電流(本発明で言う径方向振動低減用高調波電流を含まない)による前記基本周波数成分のn倍の周波数の径方向振動を低減乃至最小化するn+1倍の周波数の前記径方向振動低減用高調波電流を求め、前記径方向振動低減用高調波電流を前記相電流に重畳する。なお、径方向振動低減用高調波電流は予め記憶するマップから求めて計算式から演算してもよい。重要な点は、相電流が基本周波数成分だけでなく、そのn+1倍の周波数の高調波電流を含むことである。したがって、相電流の基本周波数成分のn倍の周波数の径方向振動低減のためには、径方向振動が、相電流の基本周波数成分の他にn+1倍の周波数の高調波成分によっても発生する。つまり、相電流は、所定次数の一つ又は複数の高調波電流を基本周波数成分の他に含む。そこで、この態様では、これら高調波電流も含む相電流(実際の相電流)による径方向振動低減を最小化乃至低減する高調波電流すなわち径方向振動低減用高調波電流を上記相電流に重畳する。重畳するべき所定字数の径方向振動低減用高調波電流の位相と振幅とは基本周波数成分の周波数、振幅など応じて変化するので、予め実験的に定めたり、有限要素法により予め定めたりしてマップとして記憶しておき、基本周波数成分の周波数や振幅を検出してこのマップに代入して読み出したり、計算したりすることができる。これにより、高調波を含む実際の相電流による径方向振動を良好に低減することができる。   In a preferred aspect (Claim 16), the motor current control means includes the phase current (radial vibration reduction referred to in the present invention) including at least a fundamental frequency component and a harmonic current having a frequency n + 1 times the fundamental frequency component. The harmonic current for reducing radial vibration having a frequency of n + 1 times that reduces or minimizes the radial vibration of the n times frequency of the fundamental frequency component due to (not including the harmonic current for use) is obtained, and the radial vibration reduction is obtained. A harmonic current for use is superimposed on the phase current. The radial vibration reducing harmonic current may be obtained from a map stored in advance and calculated from a calculation formula. The important point is that the phase current includes not only the fundamental frequency component but also a harmonic current of n + 1 times the frequency. Therefore, in order to reduce the radial vibration having a frequency n times the fundamental frequency component of the phase current, the radial vibration is generated by a harmonic component having a frequency n + 1 times in addition to the fundamental frequency component of the phase current. That is, the phase current includes one or a plurality of harmonic currents of a predetermined order in addition to the fundamental frequency component. Therefore, in this aspect, the harmonic current for minimizing or reducing the radial vibration reduction by the phase current including the harmonic current (actual phase current), that is, the harmonic current for reducing radial vibration is superimposed on the phase current. . The phase and amplitude of the predetermined number of radial vibration reducing harmonic currents to be superimposed vary depending on the frequency, amplitude, etc. of the fundamental frequency component, so they can be determined experimentally in advance or in advance by the finite element method. It can be stored as a map, and the frequency and amplitude of the fundamental frequency component can be detected and substituted into this map for reading or calculation. Thereby, the radial vibration by the actual phase current including harmonics can be satisfactorily reduced.

その他、電機子電流はn+1次の高調波電流をもたないものと仮定し、検出するかあるいは求めた電機子電流の基本周波数成分に対してn次の径方向振動が低減乃至最小となるn+1次の磁気騒音低減用の高調波電流を演算し、その後、電機子電流に現在含まれているその高調波電流をこの磁気騒音低減用の高調波電流から減算して、それを電機子電流に重畳してもよい。たとえば、オープン制御においては、通電するべき電機子電流の基本周波数成分に対して発生するn次の磁気騒音を最小化するためのn+1次の磁気騒音低減用の高調波電流を求める。また、上記電機子電流の基本周波数成分により発生するはずのn+1次の高調波電流を混入高調波電流として予め記憶するマップ又は計算式から求め、上記磁気騒音低減用の高調波電流から混入高調波電流を減算した値を通電するべき電機子電流の基本周波数成分に重畳して電機子電流制御の目標値とすればよい。   In addition, it is assumed that the armature current does not have n + 1-order harmonic current, and n + 1-th radial vibration is reduced or minimized with respect to the fundamental frequency component of the armature current detected or obtained. Calculate the next harmonic current for magnetic noise reduction, and then subtract the current harmonic current contained in the armature current from the harmonic current for magnetic noise reduction to obtain the armature current. You may superimpose. For example, in open control, a harmonic current for reducing the (n + 1) th order magnetic noise for minimizing the nth order magnetic noise generated with respect to the fundamental frequency component of the armature current to be energized is obtained. Further, the n + 1-order harmonic current that should be generated by the fundamental frequency component of the armature current is obtained from a map or calculation formula that is stored in advance as a mixed harmonic current, and the mixed harmonic is calculated from the harmonic current for reducing magnetic noise. The value obtained by subtracting the current may be superimposed on the fundamental frequency component of the armature current to be energized to obtain the target value for armature current control.

好適な態様(請求項17)において、前記モータ電流制御手段は、前記相電流に含まれる基本周波数成分のn+1倍の周波数の高調波電流を混入高調波電流として検出し、前記相電流が前記混入高調波電流を含まず前記基本周波数成分のみである場合にて前記径方向振動のn次の高調波成分を低減乃至最小化するためのn+1次の前記径方向振動低減用高調波電流をフィードバック制御目標値として求め、前記混入高調波電流と前記目標値との差を0に収束させるフィードバック制御を行う。このようにすれば、磁気騒音低減の回路処理を更に簡単とすることができる。   In a preferred aspect (Claim 17), the motor current control means detects a harmonic current having a frequency n + 1 times the fundamental frequency component included in the phase current as a mixed harmonic current, and the phase current is detected as the mixed current. Feedback control of the n + 1-order harmonic vibration reducing radial current for reducing or minimizing the n-order harmonic component of the radial vibration when only the fundamental frequency component is not included. As a target value, feedback control is performed to converge the difference between the mixed harmonic current and the target value to zero. In this way, the circuit processing for reducing magnetic noise can be further simplified.

具体的に説明すると、検出した電機子電流がその基本周波数成分だけである場合の磁気騒音最小化を実現する磁気騒音低減用の高調波電流を求める。次に、検出した電機子電流の高調波電流をこの磁気騒音低減用の高調波電流から減算した差が0となるフィードバック制御を行えばよい。   More specifically, a harmonic current for magnetic noise reduction that achieves magnetic noise minimization when the detected armature current is only the fundamental frequency component is obtained. Next, feedback control may be performed so that the difference obtained by subtracting the detected harmonic current of the armature current from the harmonic current for reducing magnetic noise becomes zero.

同様に、検出した相電流からその基本周波数成分を除く高調波電流(混入高調波電流という)を抽出する。次に、相電流がその基本周波数成分だけである場合の一つないし複数の所定次数の径方向振動を最小化するための一つないし複数の所定次数の径方向振動低減用高調波電流を求め、これをフィードバック目標値とする。次に、混入高調波電流とフィードバック目標値との差を0に収束させるべくフィードバック制御を行う。このようにすれば、検出した相電流には最終的に相電流の基本周波数成分と径方向振動低減用高調波電流とだけが存在することになるため、径方向振動を簡素な構成にて最小化することができる。
(変形態様)
1.上記した径方向振動低減用高調波電流の次数(すなわち、基本周波数成分の周波数に対する径方向振動低減用高調波電流の周波数の倍率)であるn+1は、高調波電流発生回路の製造上の公差を含むことができることは当然である。たとえば、n+1は、(n+1)−0.1〜(n+1)+0.1の範囲としてもよい。
2.上記各構成では、径方向振動の低減について説明したが、同時に、周方向磁気加振力(トルクリップル)低減のための高調波電流を更に重畳することもできる。
3.交流回転電機としては、種々の形式の同期機を採用することが好適であり、動作モードは、電動モードおよび発電モードのどちらで利用しても良い。また、すべての回転域で径方向振動低減用高調波電流を重畳してもよく、特に磁気騒音が問題となる回転域でのみ径方向振動低減用高調波電流を重畳してもよい。所定の一つの次数の径方向振動低減用高調波電流を重畳することにより所定の一つの次数の径方向振動を低減してもよく、複数の次数の径方向振動低減用高調波電流を重畳することにより複数の次数の径方向振動を低減してもよい。回転域により、径方向振動低減用高調波電流の重畳とトルクリップル低減用の高調波電流の重畳とを切り替えてもよい。
Similarly, a harmonic current excluding the fundamental frequency component (referred to as mixed harmonic current) is extracted from the detected phase current. Next, one or more predetermined order radial vibration reducing harmonic currents for minimizing one or more predetermined order radial vibrations when the phase current is only the fundamental frequency component are obtained. This is the feedback target value. Next, feedback control is performed to converge the difference between the mixed harmonic current and the feedback target value to zero. In this way, since the detected phase current finally has only the fundamental frequency component of the phase current and the harmonic current for reducing radial vibration, the radial vibration is minimized with a simple configuration. Can be
(Modification)
1. N + 1, which is the order of the harmonic current for reducing radial vibration described above (that is, the magnification of the frequency of the harmonic current for reducing radial vibration with respect to the frequency of the fundamental frequency component) is the manufacturing tolerance of the harmonic current generating circuit. Of course it can be included. For example, n + 1 may be in the range of (n + 1) −0.1 to (n + 1) +0.1.
2. In each of the above-described configurations, reduction of radial vibration has been described, but at the same time, a harmonic current for reducing circumferential magnetic excitation force (torque ripple) can be further superimposed.
3. As the AC rotating electric machine, it is preferable to employ various types of synchronous machines, and the operation mode may be used in either the electric mode or the power generation mode. Further, the radial vibration reducing harmonic current may be superposed in all the rotational regions, and in particular, the radial vibration reducing harmonic current may be superposed only in the rotational region where magnetic noise is a problem. A predetermined one-order radial vibration reducing harmonic current may be reduced by superimposing a predetermined one-order radial vibration reducing harmonic current, or a plurality of orders of radial vibration reducing harmonic current may be superimposed. Thus, radial vibrations of a plurality of orders may be reduced. Depending on the rotation range, the superposition of the radial vibration reducing harmonic current and the superposition of the torque ripple reducing harmonic current may be switched.

以下、本発明の好適態様を図面を用いて説明する。
(原理説明)
以下、本発明を多相交流回転電機に適用した場合の原理を以下に説明する。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(Principle explanation)
Hereinafter, the principle when the present invention is applied to a multiphase AC rotating electrical machine will be described.

図1は、M相交流回転電機の一相分の磁気回路を模式図示した図であり、図2は図1の等価磁気回路図である。同期機では磁束φはロータの磁極(コイル又は永久磁石により形成される)により形成され、ロータ起磁力Fmagは磁気回路におけるロータの磁極の起磁力すなわち磁界強度であり、ステータ起磁力Fcoilは、ステータ電流により磁気回路に形成される起磁力すなわち磁界強度である。Rgはステータとロータとの間のギャップの磁気抵抗である。   FIG. 1 is a diagram schematically showing a magnetic circuit for one phase of an M-phase AC rotating electric machine, and FIG. 2 is an equivalent magnetic circuit diagram of FIG. In the synchronous machine, the magnetic flux φ is formed by the magnetic pole of the rotor (formed by a coil or a permanent magnet), the rotor magnetomotive force Fmag is the magnetomotive force of the magnetic pole of the rotor in the magnetic circuit, ie, the magnetic field strength, and the stator magnetomotive force Fcoil is This is the magnetomotive force, that is, the magnetic field strength formed in the magnetic circuit by the current. Rg is the magnetoresistance of the gap between the stator and the rotor.

図1、図2から、1相あたりの、磁束φ、磁気エネルギーW、径方向の磁気加振力fが、   From FIG. 1 and FIG. 2, the magnetic flux φ, magnetic energy W, and radial magnetic excitation force f per phase are

により定義される。すなわち、磁気加振力fは、ロータ起磁力の2乗と、ステータ起磁力の2乗と、ロータ起磁力とステータ起磁力との積との合計として定義される。 Defined by That is, the magnetic excitation force f is defined as the sum of the square of the rotor magnetomotive force, the square of the stator magnetomotive force, and the product of the rotor magnetomotive force and the stator magnetomotive force.

上記図及び数式において、Icoilはステータ電流(電機子の相電流)、xはギャップ幅、Sはギャップ部対向面積、μ0は空気の透磁率、Nは電機子の各相コイルのターン数、Mは相数である。   In the above figures and equations, Icoil is the stator current (phase current of the armature), x is the gap width, S is the gap facing area, μ0 is the air permeability, N is the number of turns of each phase coil of the armature, M Is the number of phases.

この多相交流回転電機の第1(三相ではU)相、第2(三相ではV)相、第M(三相ではW)相のロータ起磁力Fmagとステータ電流(相電流)Icoilとを、   The rotor magnetomotive force Fmag and stator current (phase current) Icoil of the first (U in three phases), second (V in three phases), and M (W in three phases) phases of this multiphase AC rotating electric machine The

に示す。ロータ起磁力は、ロータ回転を表すために三角関数にて記載されている。当業者であれば容易に理解されるので、三相より多相の場合における残りの相のロータ起磁力Fmag及びステータ電流Icoilの記載は省略する。当然、三相においては、xは、360/M=120度となる。 Shown in The rotor magnetomotive force is described by a trigonometric function to represent the rotor rotation. Since those skilled in the art can easily understand, the description of the rotor magnetomotive force Fmag and the stator current Icoil of the remaining phases in the case of more than three phases is omitted. Of course, in the three phases, x is 360 / M = 120 degrees.

なお、Fi(iは下付き添え字である)はロータ起磁力のi次成分の振幅、Iiはステータ電流のi次成分の振幅、θはロータの回転角、α、β、γ、δ、s、t、uは位相角、j、k、L、m、nは整数値である。   Note that Fi (i is a subscript) is the amplitude of the i-order component of the rotor magnetomotive force, Ii is the amplitude of the i-order component of the stator current, θ is the rotor rotation angle, α, β, γ, δ, s, t, and u are phase angles, and j, k, L, m, and n are integer values.

これらの式において、ロータ起磁力Fmagは高調波としてj、k、L次の高調波成分だけをもち、ステータ電流Icoilは高調波としてm、n次の高調波成分だけをもつとしたが、更に他の高調波をもっていてもよいことは明白である。単純化のために、三相交流回転電機に限定すると、数4、数5、数6は下記のようになる。   In these equations, the rotor magnetomotive force Fmag has only harmonic components of j, k and L as harmonics, and the stator current Icoil has only harmonic components of m and n as harmonics. Obviously, other harmonics may be present. For simplification, when limiting to a three-phase AC rotating electrical machine, Equations 4, 5, and 6 are as follows.

数7を数3に代入して得られる数10によりU相加振力fuが得られる。   The U-phase excitation force fu is obtained from Equation 10 obtained by substituting Equation 7 into Equation 3.

数8を数3に代入して得られる数11によりV相加振力fvが得られる。   The V-phase excitation force fv is obtained from Equation 11 obtained by substituting Equation 8 into Equation 3.

数9を数3に代入して得られる数12によりW相加振力fwが得られる。   The W-phase excitation force fw is obtained from Equation 12 obtained by substituting Equation 9 into Equation 3.

数4〜数6において、θは基本波の角度である。θは基本波の角速度をωとすればωtに等しく、また基本波の周波数(基本周波数)をfとすれば2πftに等しいことは当然である。また、数4〜数6において、360、120、240という数値は、実際の計算では、2π、2π/3、4π/3にそれぞれ読み替えるのが簡単である。   In Equations 4 to 6, θ is the angle of the fundamental wave. Of course, θ is equal to ωt when the angular velocity of the fundamental wave is ω, and is equal to 2πft when the frequency (fundamental frequency) of the fundamental wave is f. Further, in the equations 4 to 6, the numerical values 360, 120, and 240 can be easily read as 2π, 2π / 3, and 4π / 3, respectively, in actual calculation.

磁気音は上記各相加振力のベクトル和に正相関を有するわけであるが、各相加振力は、数10、数11、数12に示されるように多数の項の一次関数(和また差の式)となっている。各相加振力の合計は、各相の各項を互いに同一の次数ごとに(各周波数ごとに)別々にベクトル加算した項(以下、ベクトル加算項ともいう)の一次関数(和また差の式)となる。磁気音は、各ベクトル加算項において、ベクトル加算項を構成する各項が同位相(似た位相)で強めあう場合に問題となり、各ベクトル加算項を構成する各項の位相が大きく異なる場合にはベクトル加算項の振幅が小さくなるため、ほとんど問題とはならない。   The magnetic sound has a positive correlation with the vector sum of each phase excitation force, but each phase excitation force is a linear function (sum) of a number of terms as shown in Equations 10, 11, and 12. Also, the difference formula). The sum of each phase excitation force is a linear function (sum or difference) of a term (hereinafter also referred to as a vector addition term) obtained by vector addition of each term of each phase separately for each same order (for each frequency). Formula). Magnetic sound is a problem when the terms constituting the vector addition term are strengthened in the same phase (similar phase) in each vector addition term, and when the phase of each term constituting each vector addition term is greatly different Since the amplitude of the vector addition term is small, there is little problem.

すなわち、数10、数11、数12を加算した場合、ベクトル加算項を構成する各項が同位相となってベクトル加算項の振幅が上記各項の振幅に対して大幅に大きくなるのは、(m−1)次、(n−1)次、(n−m)次となる。   That is, when Equation 10, Equation 11, and Equation 12 are added, the terms constituting the vector addition term are in phase, and the amplitude of the vector addition term is significantly larger than the amplitude of each term. (M-1) order, (n-1) order, and (nm) order.

数10、数11、数12から、ステータ電流Icoilにm次高調波電流成分、n次高調波電流成分を重畳すると、常に、(m−1)次、(n−1)次、(n−m)次の加振力成分を顕著に生じさせることがわかる。   From Equations 10, 11, and 12, when the m-order harmonic current component and the n-order harmonic current component are superimposed on the stator current Icoil, the (m−1) th order, the (n−1) th order, (n− m) It can be seen that the following excitation force component is remarkably generated.

ということは、ある位相をもつx次の高調波電流成分を重畳することにより、(x−1)次の加振力を発生することができることがわかる。   This means that an (x-1) th order excitation force can be generated by superimposing an xth order harmonic current component having a certain phase.

したがって、現在発生している磁気音の原因となる磁気音の(x−1)次成分をキャンセルするために、この磁気音の(x−1)次成分と逆位相、等振幅をもつ加振力を発生するx次の高調波電流を重畳することにより、磁気音をキャンセルすることができる。また、位相が完全に逆位相となっていなくても、振幅が完全に等しくなくても、ベクトル加算されたそれらの和の振幅を小さくすることにより、大幅に低減することができる。   Therefore, in order to cancel the (x-1) th order component of the magnetic sound that causes the currently generated magnetic sound, an excitation having an opposite phase and equal amplitude to the (x-1) th order component of this magnetic sound. The magnetic sound can be canceled by superimposing the x-order harmonic current that generates a force. Further, even if the phases are not completely opposite to each other or the amplitudes are not completely equal, it is possible to significantly reduce the amplitude by summing up the vector-added sums.

また、現在発生している磁気音の原因となる磁気音の(x−1)次成分を変更(増大又は低減)するために、この磁気音の(x−1)次成分と逆位相、等振幅をもつ加振力を発生するx次の高調波電流をステータ電流の基本周波数成分に重畳することにより、磁気音を変更(増大又は低減)することができる。つまり、ベクトル加算されたそれらの和の振幅が増加したり、減少したりすることができる。   Further, in order to change (increase or decrease) the (x-1) order component of the magnetic sound that causes the currently generated magnetic sound, the phase opposite to the (x-1) order component of this magnetic sound, etc. The magnetic sound can be changed (increased or decreased) by superimposing an x-order harmonic current that generates an excitation force having an amplitude on the fundamental frequency component of the stator current. In other words, the amplitude of the sum of the vectors can be increased or decreased.

交流回転電機の(x−1)次の磁気音を増加又は低減するために、x次の高調波電流を好適位相、好適振幅で重畳すればよいという知見は、従来知られていなかったものであり、今後の低騒音モータの開発において非常に重要である。   In order to increase or decrease the (x-1) th order magnetic sound of an AC rotating electrical machine, the knowledge that the xth order harmonic current should be superimposed with a suitable phase and a suitable amplitude has not been known in the past. It is very important in the development of low noise motors in the future.

同様に、数10、数11、数12から、ステータ電流Icoilにm次高調波電流成分とn次高調波電流成分とを重畳することにより、(m−1)次、(n−1)次、(n−m)次の磁気加振力成分を同時に変更(増加又は低減)することもできる。ただし、この場合、重畳するm次高調波電流成分の位相及び振幅と、n次高調波電流成分の位相及び振幅とによって、(m−1)次、(n−1)次、(n−m)次の加振力が生じるために、これらの加振力と、本来存在する(m−1)次、(n−1)次、(n−m)次の磁気音とのそれぞれの次数でのベクトル和がすべて0となることは容易ではない。しかし、各次の加振力のベクトル和の振幅ができるだけ小さくなるようにもしくは所望の大きさになるように重畳電流の位相及び振幅を調整することができる。   Similarly, from (10), (11), and (12), the (m−1) th order and the (n−1) th order are obtained by superimposing the mth order harmonic current component and the nth order harmonic current component on the stator current Icoil. , (Nm) next magnetic excitation force components can be simultaneously changed (increased or decreased). However, in this case, the (m−1) th order, the (n−1) th order, the (n−m) order, and the phase and amplitude of the mth order harmonic current component to be superimposed and the phase and amplitude of the nth order harmonic current component. ) Since the next excitation force is generated, the order of these excitation forces and the (m−1) th order, (n−1) th order, and (nm) th order magnetic sound that originally exist are It is not easy for all vector sums to be zero. However, the phase and amplitude of the superimposed current can be adjusted so that the amplitude of the vector sum of the respective excitation forces becomes as small as possible or a desired magnitude.

交流回転電気の(m−1)次、(n−1)次、(n−m)次の磁気音を同時に変更(低減又は増大)するために、m次、n次の高調波電流を好適位相、好適振幅にて加算すればよいという知見は、従来知られていなかったものであり、今後の低騒音モータの開発において非常に重要である。   In order to simultaneously change (reduce or increase) the (m-1) th order, (n-1) th order, and (nm) th order magnetic sound of AC rotating electricity, the mth order and nth order harmonic currents are suitable. The knowledge that the phase and the preferred amplitude should be added has not been known so far, and is very important in the future development of a low noise motor.

数10、数11、数12にて表される各項のうち、ベクトル和が0となる項を消去して簡略化した式を以下に示す。   Of the terms represented by Equation 10, Equation 11, and Equation 12, the following simplified equations are obtained by eliminating the terms for which the vector sum is zero.

三相交流回転電機のロータ起磁力Fmagの高調波としては、極数、ステータスロット数にもよるが、一般的に3次高調波成分と5次高調波成分と7次高調波成分がほかの次数の高調波成分よりも格段に優勢であるので、ロータ起磁力Fmagの基本波成分と3次高調波成分と5次高調波成分と7次高調波成分とをもち、磁気音変更のための高調波電流を重畳しない場合について、生じる磁気音(磁気音)を以下に説明する。   As for the harmonics of the rotor magnetomotive force Fmag of a three-phase AC rotating electric machine, although it depends on the number of poles and the number of status lots, generally the third harmonic component, the fifth harmonic component and the seventh harmonic component are Since it is much more dominant than the harmonic component of the order, it has a fundamental component, a third harmonic component, a fifth harmonic component, and a seventh harmonic component of the rotor magnetomotive force Fmag, for changing the magnetic sound. The magnetic sound (magnetic sound) that occurs when the harmonic current is not superimposed will be described below.

整数値(次数値)は、j=3、k=5、L=7となるので、これを数7〜数9に代入すると、下記の式となる。   Since the integer values (order values) are j = 3, k = 5, and L = 7, when substituting these into Equations 7 to 9, the following equation is obtained.

これら数16、数17、数18を数3に代入し、高調波電流重畳しないので、m=0(Im=0)、n=0(In=0)とすれば、下記の式が得られる。   Substituting these Equations 16, 17, and 18 into Equation 3 and not superimposing harmonic currents, if m = 0 (Im = 0) and n = 0 (In = 0), the following equation is obtained. .

数19、数20、数21において、ベクトル和が0となる項を消去し、同位相で強め合う項と直流成分項とを抜粋すると、下記の式となる。   In the equations (19), (20), and (21), the terms for which the vector sum is 0 are deleted, and the terms that strengthen each other in the same phase and the DC component terms are extracted to obtain the following equation.

したがって、数22、数23、数24を加算して得られる各相加振力の合計は、下記の数25となる。   Therefore, the sum of each phase excitation force obtained by adding Expression 22, Expression 23, and Expression 24 is expressed by Expression 25 below.

数25において、○で囲んだ数字を丸数字というものとすると、丸数字1で示される項は加振力合計の直流成分項、丸数字2で示される項はロータ起磁力Fmagの3次の高調波により生じる6次の高調波成分、丸数字3で示される項はロータ起磁力Fmagの1次と5次の高調波により生じる6次の高調波成分、丸数字4で示される項はロータ起磁力Fmagの1次と7次の高調波により生じる6次の高調波成分、丸数字5で示される項はロータ起磁力Fmagの5次と7次の高調波により生じる12次の高調波成分、丸数字6で示される項はロータ起磁力Fmagの5次の高調波とステータ電流の1次電流成分(基本波)により生じる6次の高調波成分、丸数字7で示される項はロータ起磁力Fmagの7次の高調波とステータ電流の1次電流成分(基本波)により生じる6次の高調波成分となる。   In Equation 25, if the number surrounded by ○ is a round numeral, the term indicated by the round numeral 1 is the direct current component term of the total excitation force, and the term indicated by the round numeral 2 is the third order of the rotor magnetomotive force Fmag. The sixth harmonic component generated by the harmonics, the term indicated by the round numeral 3 is the sixth harmonic component generated by the first and fifth harmonics of the rotor magnetomotive force Fmag, and the term indicated by the round numeral 4 is the rotor The sixth harmonic component generated by the first and seventh harmonics of the magnetomotive force Fmag, and the term indicated by the circled number 5 is the twelfth harmonic component generated by the fifth and seventh harmonics of the rotor magnetomotive force Fmag. The term indicated by the round numeral 6 is the sixth harmonic component generated by the fifth harmonic of the rotor magnetomotive force Fmag and the primary current component (fundamental wave) of the stator current, and the term indicated by the round numeral 7 is the rotor origin. 7th harmonic of the magnetic force Fmag and 1 of the stator current The sixth-order harmonic component generated by the current component (the fundamental wave).

すなわち、三相交流回転電機の磁気音は、ロータ起磁力Fmagの基本波成分と3次高調波成分と5次高調波成分と7次高調波成分により、6次と12次の磁気音成分に起因することが数25からわかる。   That is, the magnetic sound of the three-phase AC rotating electric machine is converted into sixth and twelfth magnetic sound components by the fundamental wave component, the third harmonic component, the fifth harmonic component, and the seventh harmonic component of the rotor magnetomotive force Fmag. It can be seen from Equation 25 that this is caused.

そこで、これら6次と12次の磁気音成分の変更(低減又は増大)のために、ステータ電流Icoilに7次高調波成分と13次高調波成分を重畳した場合を以下に説明する。   Accordingly, a case where the seventh harmonic component and the thirteenth harmonic component are superimposed on the stator current Icoil for changing (reducing or increasing) the sixth and twelfth magnetic sound components will be described below.

この場合、数7、数8、数9において、j=3、k=5、L=7、m=7、n=13とすれば、下記の式となる。   In this case, in Equations 7, 8, and 9, if j = 3, k = 5, L = 7, m = 7, and n = 13, the following equation is obtained.

数26、数27、数28を用いて、数10、数11、数12を計算すると、下記の式が得られる。   When Equations 10, 11, and 12 are calculated using Equations 26, 27, and 28, the following equations are obtained.

数29、数30、数31において、ベクトル和が0となる項を消去し、同位相で強め合う項と直流成分項とを抜粋すると、下記の式が得られる。   In Equations 29, 30, and 31, the terms for which the vector sum is 0 are eliminated, and the terms that strengthen each other in the same phase and the DC component terms are extracted to obtain the following equation.

これらの式を数25と同様に整理すると、各相加振力の総和は、下記の式となる。   If these formulas are arranged in the same manner as Equation 25, the sum of the respective phase excitation forces is as follows.

この数35において、
丸数字1で示される項は直流成分項、
丸数字2で示される項はロータ起磁力Fmagの3次の高調波により生じる6次の高調波成分、
丸数字3で示される項はロータ起磁力Fmagの1次と5次の高調波により生じる6次の高調波成分、
丸数字4で示される項はロータ起磁力Fmagの1次と7次の高調波により生じる6次の高調波成分、
丸数字5で示される項はロータ起磁力Fmagの5次と7次の高調波により生じる12次の高調波成分、
丸数字6で示される項はロータ起磁力Fmagの5次の高調波とステータ電流の1次電流成分(基本波)により生じる6次の高調波成分、
丸数字7で示される項はロータ起磁力Fmagの7次の高調波とステータ電流の1次電流成分(基本波)により生じる6次の高調波成分となる。
In this number 35,
The term indicated by the circled number 1 is a DC component term,
The term indicated by the round numeral 2 is a sixth harmonic component generated by the third harmonic of the rotor magnetomotive force Fmag,
The term indicated by the round numeral 3 is a sixth-order harmonic component generated by the first-order and fifth-order harmonics of the rotor magnetomotive force Fmag,
The term indicated by the circled number 4 is a sixth harmonic component generated by the first and seventh harmonics of the rotor magnetomotive force Fmag,
The term indicated by the circled number 5 is the 12th harmonic component generated by the 5th and 7th harmonics of the rotor magnetomotive force Fmag,
The term indicated by the round numeral 6 is the sixth harmonic component generated by the fifth harmonic of the rotor magnetomotive force Fmag and the primary current component (fundamental wave) of the stator current,
The term indicated by the round numeral 7 is a sixth harmonic component generated by the seventh harmonic of the rotor magnetomotive force Fmag and the primary current component (fundamental wave) of the stator current.

丸数字8で示される項はロータ起磁力Fmagの1次の成分(基本波)とステータ電流の7次の高調波により生じる6次の高調波成分、
丸数字9で示される項はロータ起磁力Fmagの1次の成分(基本波)とステータ電流の13次の高調波により生じる12次の高調波成分、
丸数字10で示される項はロータ起磁力Fmagの5次の高調波とステータ電流の7次の高調波により生じる12次の高調波成分、
丸数字11で示される項はロータ起磁力Fmagの5次の高調波とステータ電流の13次の高調波により生じる18次の高調波成分、
丸数字12で示される項はロータ起磁力Fmagの7次の高調波とステータ電流の13次の高調波により生じる6次の高調波成分、
丸数字13で示される項はステータ電流の1次の成分(基本波)と7次の成分により生じる6次の高調波成分、
丸数字14で示される項はステータ電流の1次の成分(基本波)と13次の成分により生じる12次の高調波成分、
丸数字15で示される項はステータ電流の7次の成分と13次の成分により生じる6次の高調波成分である。
The term indicated by the circled number 8 is the first-order component (fundamental wave) of the rotor magnetomotive force Fmag and the sixth-order harmonic component generated by the seventh-order harmonic of the stator current,
The term indicated by the round numeral 9 is the 12th-order harmonic component generated by the first-order component (fundamental wave) of the rotor magnetomotive force Fmag and the 13th-order harmonic of the stator current,
The term indicated by the round numeral 10 is the 12th harmonic component generated by the 5th harmonic of the rotor magnetomotive force Fmag and the 7th harmonic of the stator current,
The term indicated by the round numeral 11 is the 18th harmonic component generated by the 5th harmonic of the rotor magnetomotive force Fmag and the 13th harmonic of the stator current,
The term indicated by the round numeral 12 is the sixth harmonic component generated by the seventh harmonic of the rotor magnetomotive force Fmag and the 13th harmonic of the stator current,
The term indicated by the circled number 13 is a sixth-order harmonic component generated by the first-order component (fundamental wave) and the seventh-order component of the stator current,
The term indicated by the round numeral 14 is a 12th-order harmonic component generated by the first-order component (fundamental wave) and the 13th-order component of the stator current,
The term indicated by the circled numeral 15 is a sixth-order harmonic component generated by the seventh-order component and the thirteenth-order component of the stator current.

結局、数35で示される各相加振力の合計は、6次、12次の高調波となるので、上記丸数字2、3、4、6、7、8、12、13、15の項の位相角や各振幅を設定すれば、上記丸数字2、3、4、6、7、8、12、13、15の項のベクトル和を0、又は、小さくしたり、又は、大きくしたりすることができ、磁気音の6次の騒音をキャンセル乃至低減(乃至増大)を実現することができる。   Eventually, the sum of the respective phase excitation forces shown in Equation 35 becomes the sixth and twelfth harmonics, so the terms of the circled numbers 2, 3, 4, 6, 7, 8, 12, 13, 15 above. If the phase angle and each amplitude are set, the vector sum of the above-mentioned circle numbers 2, 3, 4, 6, 7, 8, 12, 13, and 15 is reduced to 0, increased, or increased. It is possible to cancel or reduce (or increase) the sixth-order magnetic noise.

同様に、上記丸数字5、9、10、14の項の位相角や各振幅を設定すれば、上記丸数字5、9、10、14の項のベクトル和を0、又は、小さくしたり、又は、大きくしたりすることができ、磁気音の12次の騒音をキャンセル乃至低減(乃至増大)を実現することができる。   Similarly, if the phase angle and each amplitude of the term of the round numbers 5, 9, 10, 14 are set, the vector sum of the terms of the round numbers 5, 9, 10, 14 is reduced to 0 or smaller, Alternatively, it can be increased, and the 12th order noise of the magnetic sound can be canceled or reduced (or increased).

つまり、数35において7次の高調波電流成分と13次の高調波電流成分との位相と振幅とを調整することにより、数35に示す直流項以外の項の和を0として三相交流回転電機において最も重要となる磁気音の6次の高調波成分と12次の高調波成分をキャンセルしたり、低減(乃至増大)したりすることができる。   In other words, by adjusting the phase and amplitude of the seventh-order harmonic current component and the thirteenth-order harmonic current component in Equation 35, the sum of terms other than the DC term shown in Equation 35 is set to 0 to achieve three-phase AC rotation. It is possible to cancel or reduce (or increase) the sixth-order harmonic component and the twelfth-order harmonic component of the magnetic sound that are most important in an electric machine.

磁気音の6次高調波のキャンセル条件を下記の式に示す。   The cancellation condition for the sixth harmonic of the magnetic sound is shown in the following equation.

数36において、破線にて示す各項の和または差は磁気音成分となる径方向磁気加振力の6次高調波のベクトル和を表し、実線にて示す各項の和または差はキャンセル用の高調波電流による加振力の6次高調波のベクトル和を示す。したがって、数36において、これら両者のベクトル和が0となるように、位相角と振幅を定めればよい。磁気音の12次高調波のキャンセル条件を下記の式に示す。   In Equation 36, the sum or difference of each term indicated by a broken line represents the vector sum of the sixth harmonics of the radial magnetic excitation force serving as the magnetic sound component, and the sum or difference of each term indicated by the solid line is for cancellation. The vector sum of the 6th harmonic of the exciting force by the harmonic current of is shown. Therefore, in Equation 36, the phase angle and the amplitude may be determined so that the vector sum of these two becomes zero. The cancellation condition for the 12th harmonic of the magnetic sound is shown in the following equation.

数37において、破線にて示す各項の和または差は磁気音成分となる12次高調波のベクトル和を表し、実線にて示す各項の和または差はキャンセル用の高調波電流による加振力の12次高調波のベクトル和を示す。したがって、数37において、これら両者のベクトル和が0となるように、位相角と振幅を定めればよい。   In Expression 37, the sum or difference of each term indicated by a broken line represents the vector sum of the 12th harmonics serving as a magnetic sound component, and the sum or difference of each term indicated by a solid line represents excitation by a harmonic current for cancellation. The vector sum of the 12th harmonic of the force is shown. Therefore, in Equation 37, the phase angle and the amplitude may be determined so that the vector sum of these two becomes zero.

なお、上記した数35、数36、数37において、回転数の関数としてのθは刻々と変化するので、基本波の回転数や位相や振幅の時間変化につれて、数35に示す磁気音の総和を所定レベルとするための高調波電流の振幅と位相とは刻々と変化する。同様に、数36、数37を満足する高調波電流の振幅と位相も刻々と変化する。このため、重畳する高調波電流の振幅と位相とは、基本波電流の周波数、位相、振幅に応じて所定時間ごとに演算される。   Since θ as a function of the number of rotations changes every moment in the above Equations 35, 36, and 37, the total sum of the magnetic sounds shown in Equation 35 as the rotational speed, phase, and amplitude of the fundamental wave change with time. The amplitude and phase of the harmonic current for setting the current to a predetermined level changes every moment. Similarly, the amplitude and phase of the harmonic current that satisfies Equations 36 and 37 also change every moment. For this reason, the amplitude and phase of the superimposed harmonic current are calculated every predetermined time according to the frequency, phase and amplitude of the fundamental current.

(回路構成例1)
上記した高調波電流の重畳を行う回路例を図3に示す。このモータ制御回路はモータ電流をフィードバック制御を行う実施例である。
(Circuit configuration example 1)
FIG. 3 shows a circuit example for superimposing the above harmonic current. This motor control circuit is an embodiment that performs feedback control of the motor current.

10は三相同期機107のモータ電流を制御するモータ電流制御手段であり、以下の構成をもつ。   Reference numeral 10 denotes motor current control means for controlling the motor current of the three-phase synchronous machine 107, which has the following configuration.

100は、基本波に相当する電流指令値(三相交流座標系)の振幅、位相を指示する振幅・位相指令用の回路ブロックである。101は、所定次数の高調波電流(三相交流座標系)の振幅、位相を指示する振幅・位相指令用の回路ブロックである。   Reference numeral 100 denotes an amplitude / phase command circuit block that indicates the amplitude and phase of a current command value (three-phase AC coordinate system) corresponding to the fundamental wave. Reference numeral 101 denotes an amplitude / phase command circuit block that indicates the amplitude and phase of a harmonic current (three-phase AC coordinate system) of a predetermined order.

振幅・位相指令用の回路ブロック100は、たとえば車両制御ECUなどの外部制御装置から受け取った電流指令(基本波)に基づいて上記振幅、位相を決定する。また、回路ブロック100がこの車両制御ECUにより構成されてもよい。この外部制御装置は三相同期機107の回転角信号(回転位置信号)及びトルク指令に基づいてこの基本波としての電流指令値を演算する。   The amplitude / phase command circuit block 100 determines the amplitude and phase based on a current command (fundamental wave) received from an external control device such as a vehicle control ECU. Moreover, the circuit block 100 may be comprised by this vehicle control ECU. This external control device calculates the current command value as the fundamental wave based on the rotation angle signal (rotation position signal) of the three-phase synchronous machine 107 and the torque command.

回路ブロック101は、上記した電流指令(基本波)電流の周波数、振幅、位相を上記した数13又は数14又は数15に入力して演算することにより、あらかじめ定められた所定次数の高調波電流の周波数、振幅、位相を決定し、それらを指示する振幅・位相指令を出力する。これら数式のうちの他の定数は目的に応じて予め設定されている。   The circuit block 101 inputs and calculates the frequency, amplitude, and phase of the current command (fundamental wave) current in the above-mentioned equation 13, 14 or 15, and thereby calculates a harmonic current of a predetermined order. The frequency, amplitude, and phase are determined, and an amplitude / phase command that indicates them is output. Other constants of these mathematical expressions are set in advance according to the purpose.

たとえば、6次及び12次の磁気音を低減又はキャンセルする場合には、数36、37の式の計算値が所定値以下又は0となるように、7次/又は13次の高調波電流の振幅と位相とを決定する。他の定数は交流回転電機に特有の数値として予め設定されている。   For example, in the case of reducing or canceling the 6th and 12th magnetic sounds, the 7th and / or 13th harmonic current is reduced so that the calculated value of the formulas 36 and 37 is not more than a predetermined value or 0. Determine amplitude and phase. The other constants are preset as numerical values specific to the AC rotating electric machine.

それに応じて、6次の磁気音だけをキャンセルする場合には、数36の式の計算値が所定値以下又は0となるように、高調波電流の振幅と位相とを決定する。12次の磁気音だけをキャンセルする場合には、数37の式の計算値が所定値以下又は0となるように、高調波電流の振幅と位相とを決定する。いずれにせよ、これらの式において、重畳する7次及び/又は13次の高調波電流の位相及び/振幅を調整することにより、6次/又は12次の磁気音すなわち磁気音の大部分を増幅したり、低減したり、キャンセルしたりすることができ。   Accordingly, when canceling only the sixth-order magnetic sound, the amplitude and phase of the harmonic current are determined so that the calculated value of Expression 36 is equal to or less than a predetermined value or zero. In the case of canceling only the 12th-order magnetic sound, the amplitude and phase of the harmonic current are determined so that the calculated value of Expression 37 is equal to or less than a predetermined value or 0. In any case, in these equations, by adjusting the phase and / or amplitude of the superimposed 7th and / or 13th harmonic currents, the 6th / 12th magnetic sound, that is, the majority of the magnetic sound is amplified. Can be reduced, reduced or canceled.

なお、上記数式の計算の代わりに、予めこれらの数式に相当するマップ又はテーブルに上記基本周波数成分の周波数、位相、振幅を代入して、7次及び/又は13次の高調波電流の位相、振幅の値をサーチしてもよい。また、回路ブロック100が、演算されたステータ電流の基本周波数成分の振幅及び位相に基づいてその現在値を算出して出力し、回路ブロック101が、演算された高調波電流の振幅及び位相に基づいて高調波電流の現在値を算出して出力することもできる。   Instead of calculating the above formulas, the frequency, phase, and amplitude of the fundamental frequency component are substituted in advance in a map or table corresponding to these formulas, and the phase of the seventh and / or thirteenth harmonic currents, The amplitude value may be searched. Further, the circuit block 100 calculates and outputs the current value based on the calculated amplitude and phase of the fundamental frequency component of the stator current, and the circuit block 101 based on the calculated amplitude and phase of the harmonic current. Thus, the current value of the harmonic current can be calculated and output.

これら基本波電流及び高調波電流に関する指令は、回路ブロック102に入力される。回路ブロック102は、入力された情報に基づいて決定される各相の基本波電流値及び高調波電流値を相ごとに加算して、定期的に合成三相交流電流値を算出する。   Commands relating to the fundamental current and the harmonic current are input to the circuit block 102. The circuit block 102 adds the fundamental wave current value and the harmonic current value of each phase determined based on the input information for each phase, and periodically calculates a combined three-phase alternating current value.

算出した合成三相交流電流値は座標軸変換用の回路ブロック103によりd−q軸系に座標変換され、減算器104にてそれらの検出値(d−q軸)と比較され、それらの差が電流増幅器400によりゲイン調節された後、座標軸変換用の回路ブロック104Aにて三相交流電流値に出力される。   The calculated combined three-phase alternating current value is coordinate-converted into the dq axis system by the coordinate axis conversion circuit block 103 and is compared with the detected value (dq axis) by the subtractor 104, and the difference between them is calculated. After the gain is adjusted by the current amplifier 400, the three-phase alternating current value is output by the coordinate axis conversion circuit block 104A.

回路ブロック104Aは、上記差を消去する各相のPWM制御電圧を回路ブロック105にて発生させ、この三相PWM制御電圧により三相インバータ106のスイッチング素子を断続制御し、この三相インバータ106の出力電圧を発電電動機である三相同期機107のステータコイルに印加する制御を行い、三相同期機107に流れる三相交流電流を回路ブロック100、101で指定される周波数、振幅、位相をもつ基本波電流と高調波電流との合計とする。この種のPWMフィードバック制御自体はもはや周知であるので、詳細な説明は省略する。   The circuit block 104A generates a PWM control voltage for each phase that eliminates the difference in the circuit block 105, and intermittently controls the switching element of the three-phase inverter 106 by this three-phase PWM control voltage. The output voltage is controlled to be applied to the stator coil of the three-phase synchronous machine 107 which is a generator motor, and the three-phase alternating current flowing through the three-phase synchronous machine 107 has the frequency, amplitude and phase specified by the circuit blocks 100 and 101. The sum of the fundamental current and the harmonic current. Since this type of PWM feedback control itself is already well known, detailed description thereof is omitted.

三相同期機107は回転角センサ108を内蔵しており、速度・位置信号処理用回路ブロック109は、回転角センサ108から出力される回転位置信号から速度信号と位置信号とを抽出し、それらを、回路ブロック104Aに入力する。また、三相同期機107のステータコイル電流は、電流センサ110にて検出され、座標軸変換用回路ブロック111にてd軸電流検出値とq軸電流検出値とに変換され、減算器104に入力される。   The three-phase synchronous machine 107 has a built-in rotation angle sensor 108, and a speed / position signal processing circuit block 109 extracts a speed signal and a position signal from the rotation position signal output from the rotation angle sensor 108, and outputs them. Is input to the circuit block 104A. The stator coil current of the three-phase synchronous machine 107 is detected by the current sensor 110, converted into a d-axis current detection value and a q-axis current detection value by the coordinate axis conversion circuit block 111, and input to the subtractor 104. Is done.

(回路構成例2)
上記した高調波電流の重畳を行う回路例を図4に示す。
(Circuit configuration example 2)
FIG. 4 shows a circuit example for superimposing the above harmonic current.

100は、基本波に相当する電流指令値(三相交流座表系)としての振幅、位相を指示する振幅・位相指令用の回路ブロックである。回路ブロック100から出力された指令値は回路構成例1と同様に三相交流座標系をd−q軸系に変換する回路ブロック300を介して減算器104aに出力する。FFT111は、電流検出から出力された相電流からその基本波成分(三相交流座標系)の検出値を抽出する。この検出値は、三相交流座標系をd−q軸系に変換する回路ブロック403により座標変換された後、減算器104aにて上記電流指令値と比較され、それらの差をゲイン調整用の電流制御器401を通じて座標軸変換用の回路ブロック104Bに出力する。回路ブロック104Bは上記差を解消する三相交流電流指令値を加算器112に出力する。   Reference numeral 100 denotes an amplitude / phase command circuit block that indicates the amplitude and phase as a current command value (three-phase AC coordinate system) corresponding to the fundamental wave. The command value output from the circuit block 100 is output to the subtractor 104a via the circuit block 300 that converts the three-phase AC coordinate system to the dq axis system, as in the circuit configuration example 1. The FFT 111 extracts a detection value of the fundamental wave component (three-phase AC coordinate system) from the phase current output from the current detection. The detected value is coordinate-converted by a circuit block 403 that converts a three-phase AC coordinate system to a dq axis system, and then compared with the current command value by a subtractor 104a, and the difference between them is used for gain adjustment. It outputs to the circuit block 104B for coordinate axis conversion through the current controller 401. The circuit block 104B outputs a three-phase alternating current command value that eliminates the difference to the adder 112.

101は、所定次数の高調波に相当する電流指令値(三相交流座標系)としての振幅、位相を指示する振幅・位相指令用の回路ブロックである。回路ブロック100から出力された指令値は回路構成例1と同様に三相交流座標系をd−q軸系に変換する回路ブロック300を介して減算器104aに出力する。FFT111は、モータ電流から上記所定次数の高調波成分(三相交流座標系)の検出値を抽出する。この検出値は、三相交流座標系をd−q軸系に変換する回路ブロック404により座標変換された後、減算器104bにて上記電流指令値と比較され、それらの差をゲイン調整用の電流制御器402を通じて座標軸変換用の回路ブロック104Cに出力する。回路ブロック104Bは上記差を解消する三相交流電流指令値を加算器112に出力する。   Reference numeral 101 denotes an amplitude / phase command circuit block that indicates an amplitude and a phase as a current command value (three-phase AC coordinate system) corresponding to a harmonic of a predetermined order. The command value output from the circuit block 100 is output to the subtractor 104a via the circuit block 300 that converts the three-phase AC coordinate system to the dq axis system, as in the circuit configuration example 1. The FFT 111 extracts a detection value of the harmonic component (three-phase AC coordinate system) of the predetermined order from the motor current. The detected value is coordinate-converted by a circuit block 404 that converts a three-phase AC coordinate system to a dq axis system, and then compared with the current command value by a subtractor 104b, and the difference between them is used for gain adjustment. It outputs to the circuit block 104C for coordinate axis conversion through the current controller 402. The circuit block 104B outputs a three-phase alternating current command value that eliminates the difference to the adder 112.

回路ブロック104Cは上記差を解消する三相交流電流指令値を加算器112に出力する。回路ブロック109が検出した回転位置信号から位置信号と速度信号とを抽出して上記座標変換をなすための回路ブロック104B、104C、300、301に出力する。   The circuit block 104C outputs a three-phase alternating current command value that eliminates the difference to the adder 112. A position signal and a speed signal are extracted from the rotational position signal detected by the circuit block 109 and output to the circuit blocks 104B, 104C, 300, and 301 for performing the coordinate conversion.

加算器112にて加算された合成の三相交流電流指令値に対応する各相のPWM制御電圧を回路ブロック105にて発生させ、この三相PWM制御電圧により三相インバータ106のスイッチング素子を断続制御し、この三相インバータ106の出力電圧を発電電動機である三相同期機107のステータコイルに印加する制御を行い、三相同期機107に流れる三相交流電流を回路ブロック100、101で指定される周波数、振幅、位相をもつ基本波電流と高調波電流との合計とする。   The circuit block 105 generates a PWM control voltage for each phase corresponding to the combined three-phase alternating current command value added by the adder 112, and the switching element of the three-phase inverter 106 is intermittently connected by this three-phase PWM control voltage. And control to apply the output voltage of the three-phase inverter 106 to the stator coil of the three-phase synchronous machine 107, which is a generator motor, and specify the three-phase alternating current flowing in the three-phase synchronous machine 107 with the circuit blocks 100 and 101. The sum of the fundamental current and the harmonic current having the frequency, amplitude, and phase.

(回路構成例3)
上記した高調波電流の重畳を行う回路例を図5に示す。この回路は、図4に示すFFT111に代えてフィルタ113を採用し、基本波電流検出値と高調波電流検出値とを抽出するものである。
(Circuit configuration example 3)
FIG. 5 shows a circuit example for superimposing the above harmonic current. This circuit employs a filter 113 instead of the FFT 111 shown in FIG. 4 and extracts a detected fundamental wave current value and a detected harmonic current value.

電流センサ110にて検出された相電流信号からその基本波成分(三相交流座標系)の検出値を抽出する。この検出値は、三相交流座標系をd−q軸系に変換する回路ブロック403により座標変換された後、減算器104aにて基本波用の電流指令値と比較され、それらの差をゲイン調整用の電流制御器401を通じて座標軸変換用の回路ブロック104Bに出力する。回路ブロック104Bは上記差を解消する三相交流電流指令値を加算器112に出力する。   A detection value of the fundamental wave component (three-phase AC coordinate system) is extracted from the phase current signal detected by the current sensor 110. This detected value is subjected to coordinate conversion by the circuit block 403 that converts the three-phase AC coordinate system to the dq axis system, and then compared with the current command value for the fundamental wave by the subtractor 104a, and the difference is gained. The current is output to the coordinate axis conversion circuit block 104B through the adjustment current controller 401. The circuit block 104B outputs a three-phase alternating current command value that eliminates the difference to the adder 112.

減算器117は、電流センサ110にて検出された相電流信号(三相交流座標系)からその基本波成分(三相交流座標系)を減算し、その高調波成分を抽出する。検出された高調波成分は、三相交流座標系をd−q軸系に変換する回路ブロック404により座標変換された後、減算器104bにて高調波用の電流指令値と比較され、それらの差をゲイン調整用の電流制御器402を通じて座標軸変換用の回路ブロック104Cに出力する。回路ブロック104Cは上記差を解消する三相交流電流指令値を加算器112に出力する。   The subtractor 117 subtracts the fundamental wave component (three-phase AC coordinate system) from the phase current signal (three-phase AC coordinate system) detected by the current sensor 110, and extracts the harmonic component. The detected harmonic components are coordinate-converted by a circuit block 404 that converts a three-phase alternating current coordinate system into a dq axis system, and then compared with harmonic current command values by a subtractor 104b. The difference is output to the coordinate axis conversion circuit block 104C through the current controller 402 for gain adjustment. The circuit block 104C outputs a three-phase alternating current command value that eliminates the difference to the adder 112.

これにより回路構成例2と同様の動作を行うことができる。   As a result, the same operation as in the circuit configuration example 2 can be performed.

(回路構成例4)
上記した高調波電流の重畳を行う回路例を図6に示す。このモータ制御回路は三相交流座標系のみにてモータ電流をフィードバック制御を行う実施例である。
(Circuit configuration example 4)
A circuit example for superimposing the above harmonic current is shown in FIG. This motor control circuit is an embodiment that performs feedback control of motor current only in a three-phase AC coordinate system.

100は、基本波に相当する電流指令値(三相交流座標系)としての振幅、位相を指示する振幅・位相指令用の回路ブロックである。101は、所定次数の高調波電流(三相交流座標系)としての振幅、位相を指示する振幅・位相指令用の回路ブロックである。これらの回路ブロックの機能は、図3の場合と同じであり、高調波ブロック101は、回路ブロックから出力される周波数、位相、振幅を数13又は数14又は数15に代入して高調波の振幅、位相を決定するか、実質的に同じ演算処理をマップ又はテーブルを用いて行う。   Reference numeral 100 denotes an amplitude / phase command circuit block for instructing the amplitude and phase as a current command value (three-phase AC coordinate system) corresponding to the fundamental wave. Reference numeral 101 denotes an amplitude / phase command circuit block for instructing the amplitude and phase as a harmonic current (three-phase AC coordinate system) of a predetermined order. The functions of these circuit blocks are the same as those in FIG. 3, and the harmonic block 101 substitutes the frequency, phase, and amplitude output from the circuit block into the equations (13), (14), or (15). The amplitude and phase are determined, or substantially the same calculation processing is performed using a map or table.

回路ブロック100、101から出力された振幅・位相指令は、回路ブロック102に入力される。回路ブロック102は、入力された基本波電流指令値の振幅・位相指令と高調波電流指令値の振幅・位相指令、並びに、検出された回転位置信号に基づいて基本波電流指令値(三相交流座標系)と高調波電流指令値(三相交流座標系)とをU相とV相とでそれぞれ加算してU相合成電流指令値(三相交流座標系)iu、V相合成電流指令値(三相交流座標系)ivとして出力する。   The amplitude / phase commands output from the circuit blocks 100 and 101 are input to the circuit block 102. The circuit block 102 determines the fundamental wave current command value (three-phase alternating current) based on the amplitude / phase command of the input fundamental wave current command value, the amplitude / phase command of the harmonic current command value, and the detected rotational position signal. Coordinate system) and harmonic current command value (three-phase AC coordinate system) are added for U-phase and V-phase, respectively, and U-phase composite current command value (three-phase AC coordinate system) iu, V-phase composite current command value (Three-phase AC coordinate system) Output as iv.

減算器300は、検出されたU相電流検出値iu’と上記U相合成電流指令値iuとの差を求め、この差を電流制御器をなす回路ブロック302に出力する。減算器301は、検出されたV相電流検出値iv’と上記V相合成電流指令値ivとの差を求め、この差を電流制御器をなす回路ブロック302に出力する。回路ブロック302は上記差を解消するU相電圧、V相電圧を形成し、回路ブロック105はこれらU相電圧、V相電圧に相当するU相、V相のPWM電圧を演算出力する。また、減算反転回路303は、上記U相電圧、V相電圧の差のアナログ反転信号をW相電圧として算出し、回路ブロック105はこのW相電圧のPWM電圧を演算出力する。これら三相のPWM電圧に相当するデユーティに応じて三相インバータ106が断続制御される。   The subtractor 300 calculates a difference between the detected U-phase current detection value iu ′ and the U-phase combined current command value iu, and outputs this difference to the circuit block 302 that forms a current controller. The subtractor 301 calculates a difference between the detected V-phase current detection value iv ′ and the V-phase combined current command value iv, and outputs this difference to the circuit block 302 that forms a current controller. The circuit block 302 forms a U-phase voltage and a V-phase voltage that eliminate the difference, and the circuit block 105 calculates and outputs the U-phase and V-phase PWM voltages corresponding to the U-phase voltage and the V-phase voltage. Further, the subtracting and inverting circuit 303 calculates an analog inverted signal of the difference between the U phase voltage and the V phase voltage as the W phase voltage, and the circuit block 105 calculates and outputs the PWM voltage of the W phase voltage. The three-phase inverter 106 is intermittently controlled according to the duty corresponding to these three-phase PWM voltages.

(回路構成例5)
上記した高調波電流の重畳を行う回路例を図7に示す。この回路は、図3に示す回路をオープン制御に変更したものである。
(Circuit configuration example 5)
A circuit example for superimposing the above harmonic current is shown in FIG. This circuit is obtained by changing the circuit shown in FIG. 3 to open control.

基本波回路ブロック100、高調波回路ブロック101から出力される基本波電流及び高調波電流に関する指令は、回路ブロック102に入力される。回路ブロック102は、入力された情報に基づいて決定される各相の基本波電流値及び高調波電流値を相ごとに加算して、定期的に合成三相交流電流値を算出する。   Commands regarding the fundamental current and the harmonic current output from the fundamental circuit block 100 and the harmonic circuit block 101 are input to the circuit block 102. The circuit block 102 adds the fundamental wave current value and the harmonic current value of each phase determined based on the input information for each phase, and periodically calculates a combined three-phase alternating current value.

算出した合成三相交流電流値は座標軸変換用の回路ブロック103によりdーq軸系に座標変換され、電流増幅器400によりゲイン調節された後、座標軸変換用の回路ブロック104Aにて三相交流電流値に出力される。   The calculated combined three-phase AC current value is coordinate-converted into the dq axis system by the coordinate axis conversion circuit block 103, and after the gain is adjusted by the current amplifier 400, the three-phase AC current is converted by the coordinate axis conversion circuit block 104A. Output to value.

回路ブロック104Aは、各相のPWM制御電圧を回路ブロック105にて発生させ、この三相PWM制御電圧により三相インバータ106のスイッチング素子を断続制御し、この三相インバータ106の出力電圧を発電電動機である三相同期機107のステータコイルに印加する制御を行い、三相同期機107に流れる三相交流電流を回路ブロック100、101で指定される周波数、振幅、位相をもつ基本波電流と高調波電流との合計とする。   The circuit block 104A generates a PWM control voltage for each phase in the circuit block 105, intermittently controls the switching element of the three-phase inverter 106 by this three-phase PWM control voltage, and outputs the output voltage of the three-phase inverter 106 to the generator motor. Is applied to the stator coil of the three-phase synchronous machine 107, and the three-phase alternating current flowing through the three-phase synchronous machine 107 is converted into a fundamental wave current and a harmonic having the frequency, amplitude and phase specified by the circuit blocks 100 and 101. Total with wave current.

三相同期機107は回転角センサ108を内蔵しており、速度・位置信号処理用回路ブロック109は、回転角センサ108から出力される回転位置信号から速度信号と位置信号とを抽出し、座標変換のために回路ブロック103、104Aにそれらを入力する。   The three-phase synchronous machine 107 has a built-in rotation angle sensor 108, and the speed / position signal processing circuit block 109 extracts a speed signal and a position signal from the rotation position signal output from the rotation angle sensor 108, and coordinates They are input to the circuit blocks 103 and 104A for conversion.

(実験例)
上記磁気騒音低減のための実験を図8に示す三相同期機(8極、24スロット、IPM)を用いて行った。なお、基本波電流を43Aとし、ロータ位相角はトルクが最大となる値に制御した。
(Experimental example)
The experiment for reducing the magnetic noise was conducted using a three-phase synchronous machine (8 poles, 24 slots, IPM) shown in FIG. The fundamental current was 43 A, and the rotor phase angle was controlled to a value that maximized the torque.

図9は、この同期機のステータ電流に磁気騒音低減用の高調波電流を重畳せずにモータ駆動した場合の三相電流波形を示す。各相電流は、その基本周波数成分の他に比較的小さい高調波成分を含んでいる。図10は、図9に示すステータ電流に磁気騒音低減用の高調波電流を重畳してモータ駆動した場合の三相電流波形を示す。図9、図10において、回転数は1700rpmとした。磁気騒音低減用の高調波電流は、図3の回路を用いてフィードバック方式にて重畳された。   FIG. 9 shows a three-phase current waveform when the motor is driven without superimposing a harmonic current for reducing magnetic noise on the stator current of the synchronous machine. Each phase current includes a relatively small harmonic component in addition to its fundamental frequency component. FIG. 10 shows a three-phase current waveform when the motor is driven by superimposing a harmonic current for reducing magnetic noise on the stator current shown in FIG. 9 and 10, the rotation speed was 1700 rpm. The harmonic current for magnetic noise reduction was superimposed by a feedback method using the circuit of FIG.

それぞれFFTにより求めた図9に示すU相電流の周波数スペクトルA、及び、図10に示す磁気騒音低減用高調波成分重畳U相電流の周波数スペクトルBを、図11に示す。図11において、各次数ごとに示された一対のバーのうち左側(薄いグレーにて表示)は図9に示すU相電流のスペクトルAを示し、各次数ごとに示された一対のバーのうち右側(濃いグレーにて表示)は図10に示すU相電流のスペクトルBを示す。図9において、7次電流(7次高調波成分)は1次電流(基本周波数成分)の振幅の3%の大きさの振幅を有している。図10において、7次電流(7次高調波成分)は1次電流(基本周波数成分)の振幅の12%の大きさの振幅を有している。   FIG. 11 shows the frequency spectrum A of the U-phase current shown in FIG. 9 and the frequency spectrum B of the harmonic component superimposed U-phase current for reducing magnetic noise shown in FIG. In FIG. 11, the left side (displayed in light gray) of the pair of bars shown for each order shows the spectrum A of the U-phase current shown in FIG. 9, and the pair of bars shown for each order The right side (displayed in dark gray) shows the spectrum B of the U-phase current shown in FIG. In FIG. 9, the seventh current (seventh harmonic component) has an amplitude that is 3% of the amplitude of the primary current (fundamental frequency component). In FIG. 10, the seventh current (seventh harmonic component) has an amplitude of 12% of the amplitude of the primary current (fundamental frequency component).

図9の電流を通電した場合(以下、磁気騒音非低減モードと言う)と図10の電流を通電した場合(以下、磁気騒音低減モードと言う)とにおけるステータの互いに隣接する3個のティースに加わる半径方向(径方向)加振力のロータ回転角による変化を図12に示す。図12に示される二つの周期変化波形のうち大きな方の周期変化波形Cは図9に示す磁気騒音非低減モードの径方向加振力の変化を示し、小さい方の周期変化波形Dは図10に示す磁気騒音非低減モードの径方向加振力の変化を示す。また、Eは、磁気騒音非低減モードにおける径方向加振力の平均値を示す。なお、径方向加振力はロータの永久磁石の吸引により直流成分を有している。   The three adjacent teeth of the stator when the current of FIG. 9 is applied (hereinafter referred to as a magnetic noise non-reduction mode) and when the current of FIG. 10 is applied (hereinafter referred to as a magnetic noise reduction mode). FIG. 12 shows changes in the applied radial direction (radial direction) excitation force depending on the rotor rotation angle. The larger period change waveform C of the two period change waveforms shown in FIG. 12 shows the change in the radial excitation force in the magnetic noise non-reduction mode shown in FIG. 9, and the smaller period change waveform D shows the change in the period change waveform D in FIG. Changes in the radial excitation force in the magnetic noise non-reduction mode shown in FIG. E represents the average value of the radial excitation force in the magnetic noise non-reduction mode. The radial excitation force has a direct current component due to the attraction of the permanent magnet of the rotor.

図13において、Fは示す磁気騒音非低減時の径方向加振力(大きい周期変化波形)Cの周波数スペクトルを示し、Gは磁気騒音低減時の径方向加振力(小さい周期変化波形)Dの周波数スペクトルを示す。周波数スペクトルFは、各次数ごとに示された一対のバーのうち左側(薄いグレーにて表示)のバーにより示されている。周波数スペクトルGは、各次数ごとに示された一対のバーのうち右側(濃いグレーにて表示)のバーにより示されている。   In FIG. 13, F indicates the frequency spectrum of the radial excitation force (large periodic variation waveform) C when magnetic noise is not reduced, and G indicates the radial excitation force (small periodic variation waveform) D when magnetic noise is reduced. The frequency spectrum of is shown. The frequency spectrum F is indicated by a bar on the left side (displayed in light gray) among a pair of bars indicated for each order. The frequency spectrum G is indicated by a bar on the right side (displayed in dark gray) of a pair of bars indicated for each order.

上記実験機における回転数を変更した場合の6次の磁気音(周波数6θ)の測定結果(電動時)を図14に示す。図14から、磁気騒音が耳障りとなる高回転域(約1500rpm以上)にて良好に磁気騒音の6次成分を低減できることがわかる。上記実験機における回転数を変更した場合の6次の磁気音(周波数6θ)の測定結果(発電時)を図15に示す。図15から、ほとんど全部の回転域にわたって磁気騒音の6次成分を低減できることがわかる。また、磁気騒音が最大となる回転域において、磁気騒音低減用の高調波電流の重畳により6次磁気騒音を20dbも低減できることがわかる。なお、図14、図15において一部の回転域において6次の磁気騒音は、磁気騒音低減用の高調波電流の7次成分の重畳により増加しているが、これは制御定数の設定が最適化されていないためであり、本質的なものではない。また、この磁気騒音の逆転は、6次の磁気騒音のレベルが小さいレベルで発生しており、その絶対値も小さいため問題とはならない。もちろん、この同期機において、磁気騒音低下があまり期待できない回転域において、磁気騒音低減用の7次の高調波電流の重畳を停止することもできる。   FIG. 14 shows the measurement result (during electric operation) of the sixth-order magnetic sound (frequency 6θ) when the rotation speed in the experimental machine is changed. From FIG. 14, it can be seen that the 6th-order component of magnetic noise can be satisfactorily reduced in a high rotation range (about 1500 rpm or more) in which magnetic noise is annoying. FIG. 15 shows the measurement results (during power generation) of the sixth-order magnetic sound (frequency 6θ) when the rotation speed in the experimental machine is changed. FIG. 15 shows that the sixth-order component of magnetic noise can be reduced over almost the entire rotation range. It can also be seen that the sixth-order magnetic noise can be reduced by 20 db by superimposing the harmonic current for reducing the magnetic noise in the rotation region where the magnetic noise is maximum. 14 and 15, the sixth-order magnetic noise increases in some rotation regions due to the superposition of the seventh-order component of the harmonic current for magnetic noise reduction. This is because it is not realized, and is not essential. Further, the reversal of the magnetic noise occurs at a level where the sixth-order magnetic noise level is small, and the absolute value thereof is small, so that there is no problem. Of course, in this synchronous machine, the superimposition of the seventh harmonic current for magnetic noise reduction can be stopped in the rotation range where the reduction in magnetic noise cannot be expected so much.

(変形態様)
なお、上記実施例の回路による高調波の重畳技術を利用して、すなわち周方向振動より次数が1大きい高調波電流を基本周波数成分に重畳することにより
、磁気騒音低減をやめて必要に応じてトルクリップル低減を行うように切り替えることもできる。具体的には、高調波電流の振幅と位相角を変更すればよい。
(Modification)
In addition, by using the harmonic superposition technique by the circuit of the above embodiment, that is, by superimposing a harmonic current having a higher order than the circumferential vibration on the fundamental frequency component, the magnetic noise reduction is stopped and the torque is adjusted as necessary. It can also be switched to reduce ripple. Specifically, the amplitude and phase angle of the harmonic current may be changed.

(変形態様)
上記各回路例の変形態様を以下に説明する。各回路例における高調波回路ブロックは、ロータに装備される永久磁石の温度特性を補償する温度補償回路ブロックを内蔵している。この温度補償回路ブロックは交流回転電機107に内蔵された温度センサの出力を読み込んで、上記永久磁石の残留磁束の温度変化を補償するために数35又は数36又は数37における定数を変更する。
(Modification)
Modifications of the above circuit examples will be described below. The harmonic circuit block in each circuit example incorporates a temperature compensation circuit block that compensates for the temperature characteristics of the permanent magnet provided in the rotor. This temperature compensation circuit block reads the output of the temperature sensor built in the AC rotating electric machine 107, and changes the constant in the equation 35, the equation 36 or the equation 37 in order to compensate the temperature change of the residual magnetic flux of the permanent magnet.

この温度補償回路ブロックをマイコン構成とした場合の温度補償制御動作ルーチンを図16に示すフローチャートを参照して説明する。このルーチンは定期的に実施される。   A temperature compensation control operation routine when the temperature compensation circuit block has a microcomputer configuration will be described with reference to a flowchart shown in FIG. This routine is performed periodically.

まず、図示しない交流回転電機107内蔵の温度センサの出力信号からロータ温度を読み込み(S100)、このロータ温度を予め記憶するロータ温度と定数との関係を示すマップに代入して定数を求め(S102)、それを出力する(S104)。交流回転電機107内蔵の温度センサの代わりに車両搭載の既存の温度センサを用いてもよい。   First, the rotor temperature is read from the output signal of the temperature sensor built in the AC rotating electric machine 107 (not shown) (S100), and this rotor temperature is stored in advance in a map showing the relationship between the rotor temperature and the constant to obtain the constant (S102). ) And output it (S104). Instead of the temperature sensor built in the AC rotating electric machine 107, an existing temperature sensor mounted on the vehicle may be used.

これにより、永久磁石温度の関数としてのロータ磁束φの変化により変更される上記数式の定数がわかるので、この定数を用いて上記数式を演算して高調波電流の位相、振幅を設定する。   As a result, the constants of the above equation that are changed by the change of the rotor magnetic flux φ as a function of the permanent magnet temperature are known, and the phase and the amplitude of the harmonic current are set by calculating the above equation using this constant.

(変形態様)
上記各回路例の変形態様を以下に説明する。この変形態様は、交流回転電機の動作モードの変更に基づいて、磁気音のレベルを変更するものである。
(Modification)
Modifications of the above circuit examples will be described below. In this modification, the level of the magnetic sound is changed based on the change of the operation mode of the AC rotating electric machine.

この磁気音のレベルを変更する回路ブロックをマイコン構成とした場合のルーチンを図17に示すフローチャートを参照して説明する。このルーチンは定期的に実施される。   A routine when the circuit block for changing the level of the magnetic sound has a microcomputer configuration will be described with reference to a flowchart shown in FIG. This routine is performed periodically.

まず、外部より入力される交流回転電機107の動作モード又は交流回転電機107の回転数を読み込み(S200)、これらのデータ(すなわち交流回転電機107の動作モード)を予め記憶する動作モードと定数との関係を示すマップに代入して定数を求め(S202)、それを出力する(S204)。これにより、求めた定数に基づいて上記数式を演算して所定次数の高調波電流の振幅、位相を決定することにより、磁気音の振幅を交流回転電機107の動作モードに応じて変更することができる。   First, the operation mode of the AC rotating electrical machine 107 or the rotational speed of the AC rotating electrical machine 107 input from the outside is read (S200), and these data (that is, the operation mode of the AC rotating electrical machine 107) are stored in advance. A constant is obtained by substituting it into a map showing the relationship (S202), and it is output (S204). Thus, the amplitude of the magnetic sound can be changed according to the operation mode of the AC rotating electric machine 107 by calculating the above mathematical formula based on the obtained constant and determining the amplitude and phase of the harmonic current of a predetermined order. it can.

動作モードとして、低回転域と高回転域とを設定することができる。この場合、低回転域では主として12次の磁気音を低減するように定数を設定し、高回転域では主として6次の磁気音を低減するように定数を設定してもよく、その逆としてもよい。つまり、動作モードの変更に応じて磁気音の振幅を変更する代わりに主となる磁気音の次数を変更してもよい。なお、上記各図において、インバータ106を除く回路ブロックはインバータ制御回路を構成する。   As the operation mode, a low rotation range and a high rotation range can be set. In this case, the constant may be set so as to mainly reduce the 12th order magnetic sound in the low rotation range, and the constant may be set mainly to reduce the 6th order magnetic sound in the high rotation range, and vice versa. Good. That is, the order of the main magnetic sound may be changed instead of changing the amplitude of the magnetic sound according to the change of the operation mode. In each of the above drawings, the circuit block excluding the inverter 106 constitutes an inverter control circuit.

(変形態様)
数35又は数36又は数37の式は、ロータ起磁力Fmagの高調波成分をステータ電流の基本波電流への高調波電流の重畳によりキャンセル乃至変更する例を示しているが、実際の交流回転電機のPWM制御では、インバータのスイッチングにより基本波電流に不可避的に高調波が重畳し、これに起因して磁気音が生じる。この磁気音を更に減少するには、このインバータのスイッチングによりステータ電流に不可避的に重畳する高調波電流を上記数式で求めた磁気音変更用の高調波電流からベクトル減算した高調波電流を基本波電流に重畳する演算を行えばよい。
(Modification)
Equations 35, 36, or 37 show examples in which the harmonic component of the rotor magnetomotive force Fmag is canceled or changed by superimposing the harmonic current on the fundamental current of the stator current. In the PWM control of an electric machine, harmonics are inevitably superimposed on the fundamental current due to switching of the inverter, resulting in magnetic noise. In order to further reduce this magnetic noise, the harmonic current obtained by subtracting the harmonic current inevitably superimposed on the stator current by switching of this inverter from the harmonic current for changing the magnetic sound obtained by the above formula is fundamental. A calculation to be superimposed on the current may be performed.

(変形態様)
三相交流回転電機本来の磁気騒音を低減し、所定周波数の磁気音を発生させる制御動作を図18に示すフローチャートを参照して説明する。
まず、外部の車両用電子制御装置から、指令を読み込み(S300)、読み込んだ指令が、三相交流回転電機が現在発生している本来の磁気音と異なる所望の所定の磁気音を発生させる指令であるかどうかを判定し(S302)、そうであれば、上述の高調波回路ブロックを運転する。なお、実施例では、この高調波回路ブロックは、7次の高調波電流をそれぞれ所定位相、所定振幅で重畳する回路ブロックである。この7次の高調波電流の位相、振幅は、この重畳により、三相交流回転電機の本来の径方向磁気加振力(磁気音)の6次高調波成分を上述の式に基づいてキャンセルする大きさに設定される。
(Modification)
A control operation for reducing the magnetic noise inherent in the three-phase AC rotating electric machine and generating a magnetic noise of a predetermined frequency will be described with reference to the flowchart shown in FIG.
First, a command is read from an external vehicle electronic control device (S300), and the read command generates a desired predetermined magnetic sound that is different from the original magnetic sound currently generated by the three-phase AC rotating electrical machine. (S302), if so, the above harmonic circuit block is operated. In the embodiment, this harmonic circuit block is a circuit block that superimposes seventh-order harmonic currents with a predetermined phase and a predetermined amplitude, respectively. The phase and amplitude of the seventh-order harmonic current cancels the sixth-order harmonic component of the original radial magnetic excitation force (magnetic sound) of the three-phase AC rotating electric machine based on the above formula. Set to size.

(変形態様)
上記磁気騒音低減方式の回転電機をエンジン走行車両に搭載した場合の制御動作を図19に示すフローチャートを参照して説明する。なお、この種の回転電機は、たとえばハイブリッド車やトルクアシスト車用の発電電動機や電動エアコン等として広く用いられ、周知となっている。
(Modification)
A control operation when the magnetic noise reduction type rotating electrical machine is mounted on an engine traveling vehicle will be described with reference to a flowchart shown in FIG. In addition, this kind of rotary electric machine is widely used as, for example, a generator motor or an electric air conditioner for a hybrid vehicle or a torque assist vehicle, and is well known.

まず、ステップS400にて、エンジン停止中で電動動作中か、又は、回生制動による発電中かどうかを調べ、そうであれば、上述の高調波回路ブロックを運転し(S402)、そうでなければこの高調波回路ブロックを運転しない(S402)。この高調波回路ブロックは、7次の高調波電流を所定位相、所定振幅で重畳する回路ブロックである。この7次の高調波電流の位相、振幅は、この重畳により、三相交流回転電機の本来の径方向磁気加振力(磁気音)の6次高調波成分を上述の式に基づいてキャンセルする大きさに設定される。これにより、エンジン騒音が存在せず発電電動機の磁気騒音が耳障りとなりやすいエンジン停止中におけるモータ走行中(電動)や回生制動(発電)中の磁気騒音を低減して車両静粛性を向上することができる。また、それ以外の運転時には、高調波電流重畳制御用の回路を休止させることができる。   First, in step S400, it is checked whether the engine is stopped and electric operation is being performed, or whether power generation is being performed by regenerative braking. If so, the above-described harmonic circuit block is operated (S402). This harmonic circuit block is not operated (S402). This harmonic circuit block is a circuit block that superimposes a seventh-order harmonic current with a predetermined phase and a predetermined amplitude. The phase and amplitude of the seventh-order harmonic current cancels the sixth-order harmonic component of the original radial magnetic excitation force (magnetic sound) of the three-phase AC rotating electric machine based on the above formula. Set to size. As a result, there is no engine noise and the magnetic noise of the generator motor, which is likely to be annoying, the magnetic noise during motor running (electric) and regenerative braking (power generation) while the engine is stopped can be reduced to improve vehicle quietness. it can. Further, during other operations, the harmonic current superimposing control circuit can be suspended.

(回路構成例6)
上記した高調波電流の他の重畳制御を図20〜図23を参照して説明する。図20はこの実施例のモータ制御装置を示すブロック回路図、図21は座標変換回路2の一例を示すブロック回路図、図22は回路各部の信号波形(回転座標系表示)を示す波形図、図23は回路各部の信号波形(静止座標系表示)を示す波形図である。
(Circuit configuration example 6)
Another superposition control of the above harmonic current will be described with reference to FIGS. FIG. 20 is a block circuit diagram showing the motor control device of this embodiment, FIG. 21 is a block circuit diagram showing an example of the coordinate conversion circuit 2, and FIG. 22 is a waveform diagram showing signal waveforms (rotation coordinate system display) of each part of the circuit. FIG. 23 is a waveform diagram showing signal waveforms (stationary coordinate system display) of each part of the circuit.

このモータ制御装置はモータ電流をフィードバック制御を行う実施例であって、1は基本波指令値発生回路、2は高調波指令値発生回路、3、4は加算器、5、6は減算器、7、8はPIアンプ(比例−積分回路)、9は座標変換回路、10はPWM電圧発生回路、11は三相インバータ、12は2つの電流センサ(相電流検出要素)、13は三相同期電動発電機(車両用同期交流回転電機)、14はレゾルバ(回転角検出要素)、15は位置信号処理回路、16は遅れ補償回路、17は座標変換回路である。   This motor control device is an embodiment for performing feedback control of motor current, wherein 1 is a fundamental wave command value generation circuit, 2 is a harmonic command value generation circuit, 3 and 4 are adders, 5 and 6 are subtractors, 7 and 8 are PI amplifiers (proportional-integral circuits), 9 is a coordinate conversion circuit, 10 is a PWM voltage generation circuit, 11 is a three-phase inverter, 12 is two current sensors (phase current detection elements), and 13 is three-phase synchronous. A motor generator (synchronous AC rotating machine for vehicles), 14 is a resolver (rotation angle detecting element), 15 is a position signal processing circuit, 16 is a delay compensation circuit, and 17 is a coordinate conversion circuit.

上記各構成要素1〜17のうち三相同期電動発電機13を除く構成要素は、本発明で言うモータ制御装置を構成しており、上記各構成要素1〜17のうち電流センサ(相電流検出要素)12、三相同期電動発電機(車両用同期交流回転電機)13およびレゾルバ(回転角検出要素)をのぞく構成要素(回路)は、本発明で言うモータ電流制御要素又はモータ制御手段を構成している。   Of the above components 1 to 17, the components other than the three-phase synchronous motor generator 13 constitute a motor control device according to the present invention, and among the components 1 to 17, a current sensor (phase current detection). The component (circuit) except for the element 12, the three-phase synchronous motor generator (synchronous AC rotating electric machine for vehicle) 13 and the resolver (rotation angle detecting element) constitutes a motor current control element or motor control means in the present invention. is doing.

また、構成要素(回路)17は本発明で言う相電流検出値座標系変換要素を構成し、構成要素(回路)1は本発明で言う基本波指令値出力要素を構成し、構成要素(回路)2は本発明で言う高調波指令値出力要素を構成し、構成要素(回路)3〜6は本発明で言う電流偏差演算要素を構成し、構成要素(回路)7〜11は本発明で言う相電圧制御要素を構成している。いうまでもなく、三相インバータ11は直流電源から給電されて三相交流電圧を発生する。   The component (circuit) 17 constitutes a phase current detection value coordinate system conversion element referred to in the present invention, and the component (circuit) 1 constitutes a fundamental wave command value output element referred to in the present invention. ) 2 constitutes a harmonic command value output element referred to in the present invention, components (circuits) 3 to 6 constitute current deviation calculation elements referred to in the present invention, and components (circuits) 7 to 11 represent the present invention. This constitutes the phase voltage control element. Needless to say, the three-phase inverter 11 is fed from a DC power source to generate a three-phase AC voltage.

基本波指令値発生回路(基本波指令値出力要素)1は、入力されるトルク指令値および回転数指令値に対応する基本波電流の目標値を、そのd軸電流成分であるd軸基本波指令値Id1*、および、そのq軸電流成分であるq軸基本波指令値Iq1*に変換する公知の回路である。上記トルク指令値は、たとえば車両制御ECUなどの外部制御装置から入力され、この基本波指令値発生回路1はそれにも基づいてd軸基本波指令値Id1*およびq軸基本波指令値Iq1*を決定する。このd軸基本波指令値Id1*およびq軸基本波指令値Iq1*の決定において必要であれば、トルク指令値以外に更に三相インバータ11の電圧やレゾルバ14の出力信号などが基本波指令値発生回路1に入力される。   A fundamental wave command value generation circuit (fundamental wave command value output element) 1 sets a target value of a fundamental wave current corresponding to an input torque command value and a rotational speed command value, and a d-axis fundamental wave that is a d-axis current component. This is a known circuit that converts the command value Id1 * and the q-axis fundamental wave command value Iq1 * that is the q-axis current component thereof. The torque command value is input from, for example, an external control device such as a vehicle control ECU, and the fundamental wave command value generation circuit 1 generates a d-axis fundamental wave command value Id1 * and a q-axis fundamental wave command value Iq1 * based on the torque command value. decide. If necessary in determining the d-axis fundamental wave command value Id1 * and the q-axis fundamental wave command value Iq1 *, in addition to the torque command value, the voltage of the three-phase inverter 11, the output signal of the resolver 14 and the like are further used as the fundamental wave command value. Input to the generation circuit 1.

高調波指令値発生回路2(高調波指令値出力要素)は、あらかじめ設定された6k+1(kは整数、基本周波数成分のkは0)次の高調波電流の目標値を、そのd軸電流成分であるd軸高調波指令値Id6k+1*、および、そのq軸電流成分であるq軸高調波指令値Iq6k+1*に変換する回路である。更に言えば、この高調波指令値発生回路2は、三相同期電動発電機13の径方向振動を低減する高調波電流指令値を発生するための回路である。   The harmonic command value generation circuit 2 (harmonic command value output element) is set to a preset target value of 6k + 1 (k is an integer, k of the fundamental frequency component is 0) and the d-axis current component. Is a d-axis harmonic command value Id6k + 1 * and a q-axis harmonic command value Iq6k + 1 * which is the q-axis current component. Furthermore, the harmonic command value generation circuit 2 is a circuit for generating a harmonic current command value that reduces the radial vibration of the three-phase synchronous motor generator 13.

高調波指令値発生回路2の具体例を図21に示すブロック図を参照して説明する。図21において、21は7次電流指令値発生回路、22は13次電流指令値発生回路、24、25は座標変換回路、27、28は加算器である。ただし、この実施例では、高調波指令値発生回路2は6次および12次の径方向振動低減のために7次および13次の高調波指令値だけを発生するが更に高次の高調波指令値を発生して加算器27、28にて同様に重畳させてもよい。   A specific example of the harmonic command value generation circuit 2 will be described with reference to a block diagram shown in FIG. In FIG. 21, 21 is a seventh current command value generation circuit, 22 is a 13th current command value generation circuit, 24 and 25 are coordinate conversion circuits, and 27 and 28 are adders. However, in this embodiment, the harmonic command value generation circuit 2 generates only the 7th and 13th harmonic command values to reduce the 6th and 12th radial vibrations. A value may be generated and superimposed in the adders 27 and 28 in the same manner.

7次電流指令値発生回路21は、基本波指令値発生回路1から入力されるd軸指令値Id*およびq軸指令値Iq*と、6次径方向振動相殺用の7次高調波指令値の振幅I7*および位相角β7*との関係を記載するテーブルである。すなわち、7次高調波指令値の振幅I7*および位相角β7*は、基本波回転座標系上のd軸指令値Id*およびq軸指令値Iq*を変数とする関数値となる。なお、ここでは、7次高調波指令値の振幅I7*および位相角β7*は基本波回転座標系上の値とするが、静止座標系上においても同じ値となる。   The seventh-order current command value generation circuit 21 receives the d-axis command value Id * and q-axis command value Iq * input from the fundamental wave command value generation circuit 1, and the seventh-order harmonic command value for canceling the sixth-order radial vibration. Is a table describing the relationship between the amplitude I7 * and the phase angle β7 *. That is, the amplitude I7 * and the phase angle β7 * of the seventh harmonic command value are function values having the d-axis command value Id * and the q-axis command value Iq * on the fundamental wave rotation coordinate system as variables. Here, the amplitude I7 * and the phase angle β7 * of the seventh harmonic command value are values on the fundamental wave rotation coordinate system, but are also the same values on the stationary coordinate system.

同じく、13次電流指令値発生回路22は、基本波指令値発生回路1から入力されるd軸指令値Id*およびq軸指令値Iq*と、12次径方向振動相殺用の13次高調波指令値の振幅I13*および位相角β13*との関係を記載するテーブルである。すなわち、13次高調波指令値の振幅I13*および位相角β13*は、基本波回転座標系上のd軸指令値Id*およびq軸指令値Iq*を変数とする関数値となる。なお、ここでは、13次高調波指令値の振幅I13*および位相角β13*は基本波回転座標系上の値とするが、静止座標系上においても同じ値となる。これらのデータI7*、β7*、I13*、β13*は7次、13次電流指令値発生回路21、22のROM(図示せず)に格納されている。d軸指令値Id*およびq軸指令値Iq*を回路21、22に代入して得られたこれらのデータI7*、β7*は座標変換回路24へ、これらのデータI13*、β13*は座標変換回路25に出力される。   Similarly, the 13th-order current command value generation circuit 22 includes the d-axis command value Id * and the q-axis command value Iq * input from the fundamental wave command value generation circuit 1 and the 13th-order harmonic for canceling the 12th-order radial vibration. It is a table which describes the relationship between the amplitude I13 * of the command value and the phase angle β13 *. That is, the amplitude I13 * and the phase angle β13 * of the 13th harmonic command value are function values having the d-axis command value Id * and the q-axis command value Iq * on the fundamental wave rotation coordinate system as variables. Here, the amplitude I13 * and the phase angle β13 * of the 13th harmonic command value are values on the fundamental wave rotation coordinate system, but are the same values on the stationary coordinate system. These data I7 *, β7 *, I13 *, β13 * are stored in ROM (not shown) of the seventh and thirteenth current command value generation circuits 21 and 22. These data I7 * and β7 * obtained by substituting the d-axis command value Id * and the q-axis command value Iq * into the circuits 21 and 22 are sent to the coordinate conversion circuit 24, and these data I13 * and β13 * are the coordinates. It is output to the conversion circuit 25.

座標変換回路24は、7次電流指令値発生回路21から入力された7次高調波電流の振幅I7*と位相角(基本波の位相角θを基準として決定する)β7*とにより基本波回転座標系(d−q軸座標系又は基本波dq座標系ともいう)表示の7次高調波電流指令値のd軸成分であるd軸高調波指令値Id7*、および、そのq軸成分であるq軸高調波指令値Iq7*を演算する。   The coordinate conversion circuit 24 rotates the fundamental wave based on the amplitude I7 * of the seventh harmonic current input from the seventh current command value generation circuit 21 and the phase angle (determined based on the phase angle θ of the fundamental wave) β7 *. The d-axis harmonic command value Id7 *, which is the d-axis component of the seventh-order harmonic current command value displayed in the coordinate system (also referred to as the dq-axis coordinate system or the fundamental wave dq coordinate system), and its q-axis component The q-axis harmonic command value Iq7 * is calculated.

座標変換回路25は、13次電流指令値発生回路22から入力された13次高調波電流の振幅I13*と位相角(基本波の位相角θを基準として決定する)β13*とにより基本波回転座標系(d−q軸座標系又は基本波dq座標系ともいう)表示の13次高調波電流指令値のd軸成分であるd軸高調波指令値Id13*、および、そのq軸成分であるq軸高調波指令値Iq13*を演算する。この演算は、次に示す数38の演算により行われる。   The coordinate conversion circuit 25 rotates the fundamental wave based on the amplitude I13 * of the 13th harmonic current input from the 13th current command value generation circuit 22 and the phase angle (determined based on the phase angle θ of the fundamental wave) β13 *. The d-axis harmonic command value Id13 *, which is the d-axis component of the 13th harmonic current command value displayed in the coordinate system (also referred to as the dq-axis coordinate system or the fundamental wave dq coordinate system), and the q-axis component thereof The q-axis harmonic command value Iq13 * is calculated. This calculation is performed by the following calculation 38.

なお、数38において、θvは、後述する遅れ補償回路(位相補償回路)16から出力されるモータ回転角θを位相補償して得た位相補償回転角信号である。   In Equation 38, θv is a phase compensation rotation angle signal obtained by phase compensation of the motor rotation angle θ output from a delay compensation circuit (phase compensation circuit) 16 described later.

ただし、上記説明では、回路21、22は、d軸指令値Id*、q軸指令値Iq*と出力すべき高調波指令値の振幅、位相角とのテーブルを記憶したが、この検出した回転角、電圧、電流と、出力すべき高調波指令値の振幅、位相角とのテーブルを記憶しておき、このテーブルに回転角、電圧、電流の検出値を代入して出力すべき高調波指令値の振幅、位相角を演算してもよい。   However, in the above description, the circuits 21 and 22 store a table of the d-axis command value Id *, the q-axis command value Iq *, and the amplitude and phase angle of the harmonic command value to be output. Store a table of angle, voltage, and current, and the amplitude and phase angle of the harmonic command value to be output. Substitute the rotation angle, voltage, and current detection values into this table and output the harmonic command. The amplitude and phase angle of the value may be calculated.

次に、7次d軸高調波指令値Id7*と13次d軸高調波指令値Id13*とは加算器27により加算されてd軸高調波指令値Id6n+1*とされ、7次q軸高調波指令値Iq7*と13次q軸高調波指令値Iq13*とは加算器28により加算されてq軸高調波指令値Iq6n+1*とされる。もちろん、19次高調波指令値など更に高次の高調波指令値を形成して加算器27、28にて同様に加算してもよい。   Next, the seventh-order d-axis harmonic command value Id7 * and the thirteenth-order d-axis harmonic command value Id13 * are added by the adder 27 to obtain the d-axis harmonic command value Id6n + 1 *, and the seventh-order q-axis harmonic is obtained. Command value Iq7 * and 13th-order q-axis harmonic command value Iq13 * are added by adder 28 to obtain q-axis harmonic command value Iq6n + 1 *. Of course, higher order harmonic command values such as the 19th order harmonic command value may be formed and added in the same way by the adders 27 and 28.

このようにして求めたd軸高調波指令値Id6n+1*は加算器3によりd軸基本波指令値Id1*に加算されてd軸指令値Id*とされ、同様に、q軸高調波指令値Iq6n+1*は加算器4によりq軸基本波指令値Iq1*に加算されてq軸指令値Iq*とされる。これにより、簡単な演算により騒音キャンセル電流指令値を決定することができる。すなわち、各次高調波指令値は数38に示すように単一周波数成分だけを演算すればよいので簡単となる。   The d-axis harmonic command value Id6n + 1 * thus obtained is added to the d-axis fundamental wave command value Id1 * by the adder 3 to obtain the d-axis command value Id *. Similarly, the q-axis harmonic command value Iq6n + 1 * Is added to the q-axis fundamental wave command value Iq1 * by the adder 4 to obtain the q-axis command value Iq *. Thereby, the noise cancellation current command value can be determined by a simple calculation. That is, each order harmonic command value is simplified because only a single frequency component needs to be calculated as shown in Equation 38.

位置信号処理回路15は、レゾルバ14からの回転角信号に基づいて静止座標
系の回転角θを演算し、遅れ補償回路16および座標変換回路17に出力する。遅れ補償回路16は、位相補償回路であって、位相補償された回転角θvを座標変換回路24、25および後述する座標変換回路9に出力し、これらの回路の演算遅れなどを補償する。座標変換回路17は、電流センサ12で検出されたU相電流IuとV相電流Ivとを座標変換処理することにより、回転座標系表示の電流検出値としてのd軸検出値Idとq軸検出値Iqとを出力する。
The position signal processing circuit 15 calculates the rotation angle θ of the stationary coordinate system based on the rotation angle signal from the resolver 14 and outputs it to the delay compensation circuit 16 and the coordinate conversion circuit 17. The delay compensation circuit 16 is a phase compensation circuit, and outputs the phase-compensated rotation angle θv to the coordinate conversion circuits 24 and 25 and a coordinate conversion circuit 9 to be described later to compensate for calculation delays of these circuits. The coordinate conversion circuit 17 performs a coordinate conversion process on the U-phase current Iu and the V-phase current Iv detected by the current sensor 12, thereby detecting the d-axis detection value Id and the q-axis detection as current detection values in the rotating coordinate system display. The value Iq is output.

減算器5は、上記の演算により求められたd軸指令値Id*からd軸検出値Idを減算して偏差ΔIdを求め、減算器6は、q軸指令値Iq*からq軸検出値Iqを減算して偏差ΔIqを求める。PIアンプ7は、偏差ΔIdを0に収束させるべく偏差ΔIdをPI(比例−積分)増幅して対応するd軸電圧Vdを出力し、PIアンプ8は、偏差ΔIqを0に収束させるべく偏差ΔIqをPI(比例−積分)増幅して対応するq軸電圧Vqを出力する。   The subtractor 5 subtracts the d-axis detected value Id from the d-axis command value Id * obtained by the above calculation to obtain a deviation ΔId, and the subtractor 6 calculates the q-axis detected value Iq from the q-axis command value Iq *. To obtain a deviation ΔIq. The PI amplifier 7 amplifies the deviation ΔId by PI (proportional-integral) to converge the deviation ΔId to 0 and outputs a corresponding d-axis voltage Vd, and the PI amplifier 8 performs the deviation ΔIq to converge the deviation ΔIq to 0. Is amplified by PI (proportional-integral) and the corresponding q-axis voltage Vq is output.

座標変換回路9は、入力される位相補償回転角信号θvを用いてこれらの電圧Vd、Vqを回転座標系の三相交流電圧Vu、Vv、Vwに変換し、PWM電圧発生回路10は三相交流電圧Vu、Vv、VwをPWM信号電圧Uu、Uv、Uwに変換し、三相インバータ11は入力されるPWM信号電圧Uu、Uv、Uwに基づいて内蔵の6つのスイッチング素子を断続制御して三相交流電圧を作成し、それを三相同期電動発電機13の各相端子に印加する。上記したモータ制御回路は、高調波指令値発生回路2をのぞいて通常のモータ制御方式と同じであり、この種のPWMフィードバック制御自体はもはや周知であるので、詳細な説明は省略する。   The coordinate conversion circuit 9 converts these voltages Vd and Vq into the three-phase AC voltages Vu, Vv and Vw of the rotating coordinate system using the input phase compensation rotation angle signal θv, and the PWM voltage generation circuit 10 The AC voltages Vu, Vv, Vw are converted into PWM signal voltages Uu, Uv, Uw, and the three-phase inverter 11 intermittently controls the six built-in switching elements based on the input PWM signal voltages Uu, Uv, Uw. A three-phase AC voltage is created and applied to each phase terminal of the three-phase synchronous motor generator 13. The motor control circuit described above is the same as the normal motor control system except for the harmonic command value generation circuit 2, and this type of PWM feedback control itself is already well known, and thus detailed description thereof is omitted.

これにより、モータにおいて騒音の主要要因となっている6次、12次高調波騒音のレベルを大幅に低減することができる。   Thereby, the level of the 6th and 12th harmonic noise, which is the main cause of noise in the motor, can be greatly reduced.

以下、この実施例の利点を以下に説明する。   The advantages of this embodiment will be described below.

まず、この実施例によれば、構成要素(回路)5〜11、17が、基本波指令値および高調波指令値の両方を一括してフィードバック制御するので回路系を簡素化することができる。したがって、座標変換回路17には、検出された三相交流電流Iu、Ivを基本周波数成分と高調波成分とに周波数分離せずにそのまま座標変換することができるので、この周波数分離のためのフィルタによる位相遅れを防止することができ、それによる演算誤差や制御遅れによる騒音キャンセル効果の劣化を抑止することができる。   First, according to this embodiment, the components (circuits) 5 to 11 and 17 collectively perform feedback control of both the fundamental wave command value and the harmonic wave command value, so that the circuit system can be simplified. Therefore, the coordinate conversion circuit 17 can directly convert the detected three-phase alternating currents Iu and Iv into the fundamental frequency component and the harmonic component without frequency separation, and therefore a filter for this frequency separation. Can prevent the phase lag due to, and suppress the deterioration of the noise cancellation effect due to the calculation error and the control lag.

また、高調波指令値の振幅、位相角のテーブルは、変動が少ないd軸基本波指令値Id1*、q軸基本波指令値Iq1*に対応して設定されているため、読み込み頻度を低減することができる。   Further, since the amplitude and phase angle tables of the harmonic command values are set corresponding to the d-axis fundamental wave command value Id1 * and the q-axis fundamental wave command value Iq1 * with little fluctuation, the reading frequency is reduced. be able to.

(回路構成例7)
その他の実施例を図24を参照して以下に説明する。この回路構成例は、図20に示すフィードバック型の回路構成例1の高調波指令値発生回路2で生成するd軸高調波指令値Id6k+1*、および、そのq軸電流成分であるq軸高調波指令値Iq6k+1*を、座標変換回路17で生成する回転座標系表示の電流検出値としてのd軸検出値Idおよびq軸検出値Iqから、減算器20および21により減算し、電流検出値としてのId1とIq1を生成する。上記手段にて生成したId1、Iq1を減算器5、6にて減算し、ΔIdとΔIqを生成する。その後段の処理は回路構成例1の回路構成と同じであるため、説明を省略する。
(Circuit configuration example 7)
Another embodiment will be described below with reference to FIG. This circuit configuration example includes a d-axis harmonic command value Id6k + 1 * generated by the harmonic command value generation circuit 2 of the feedback-type circuit configuration example 1 shown in FIG. 20 and a q-axis harmonic that is a q-axis current component. The command value Iq6k + 1 * is subtracted by the subtractors 20 and 21 from the d-axis detection value Id and the q-axis detection value Iq as the current detection value of the rotating coordinate system display generated by the coordinate conversion circuit 17, and is used as the current detection value. Id1 and Iq1 are generated. The subtractors 5 and 6 subtract Id1 and Iq1 generated by the above means to generate ΔId and ΔIq. Since the subsequent processing is the same as the circuit configuration of the circuit configuration example 1, description thereof is omitted.

(回路構成例8)
その他の実施例を図25を参照して以下に説明する。この回路構成例は、図20に示すフィードバック型の回路構成例1から電流センサ12、座標変換回路17を省略し、減算器5、6およびPIアンプ7、8を電流制御器18に置換して、オープン制御型の回路に変更したものであり、電流制御器18は、d軸指令値Id*およびq軸指令値Iq*をそれぞれ所定の大きさのd軸電圧指令値およびq軸電圧指令値に変換し、座標変換回路9がこれらの回転座標系の電圧指令値を静止座標系の電圧指令値Vu、Vv、Vwに変換するものである。
(Circuit configuration example 8)
Another embodiment will be described below with reference to FIG. In this circuit configuration example, the current sensor 12 and the coordinate conversion circuit 17 are omitted from the feedback-type circuit configuration example 1 shown in FIG. 20, and the subtractors 5 and 6 and the PI amplifiers 7 and 8 are replaced with a current controller 18. The current controller 18 changes the d-axis command value Id * and the q-axis command value Iq * to a predetermined magnitude of the d-axis voltage command value and the q-axis voltage command value, respectively. The coordinate conversion circuit 9 converts the voltage command values of these rotating coordinate systems into voltage command values Vu, Vv, Vw of the stationary coordinate system.

(回路構成例9)
他の実施例を図26に示すフローチャートを参照して以下に説明する。
(Circuit configuration example 9)
Another embodiment will be described below with reference to the flowchart shown in FIG.

この回路構成例は、図21に示す基本波指令値発生回路1および高調波指令値発生回路2をマイコンによるソフトウエア処理とし、かつ、必要に応じて基本波指令値(回転座標系表示)への高調波指令値(回転座標系表示)の重畳の実施を特定の条件に応じて行うものである。   In this circuit configuration example, the fundamental wave command value generation circuit 1 and the harmonic wave command value generation circuit 2 shown in FIG. 21 are processed by software by a microcomputer, and the fundamental wave command value (rotation coordinate system display) is used as necessary. The harmonic command value (rotation coordinate system display) is superimposed according to specific conditions.

まず、ステップS100にて基本波指令値を演算した後、別に演算した所定の判定結果に基づいて径方向振動低減のための高調波重畳を行うか否かを判定し(S102)する。高調波重畳処理を行わないと判定した場合には、ステップS103にてd軸指令値Id*をd軸指令値Id1*とし、q軸指令値Iq*をq軸指令値Iq1*として、以下に説明する高調波重畳処理を行わない。高調波重畳処理を行うと判定した場合にはステップS104に進む。   First, after calculating a fundamental wave command value in step S100, it is determined whether or not harmonic superimposition for reducing radial vibration is performed based on a predetermined determination result calculated separately (S102). If it is determined that the harmonic superposition processing is not performed, the d-axis command value Id * is set as the d-axis command value Id1 * and the q-axis command value Iq * is set as the q-axis command value Iq1 * in step S103. The harmonic superimposition processing described is not performed. If it is determined that the harmonic superimposition process is to be performed, the process proceeds to step S104.

なお、この高調波重畳の実施の是非は、たとえば回転数が所定値未満かどうかを判定し、そうであれば高調波重畳を指令し、そうでなければ高調波重畳を行わないようにすればよい。これにより、径方向振動騒音が目立つ低回転数域での高調波重畳による騒音低減を実現し、それ以上の回転域では電力消費の低減などを図ることができる。また、エンジン始動時など必要発生トルクが所定値以上である場合に高調波重畳を禁止しして、モータの最大トルクを増加することができる。   In order to determine whether or not to implement this harmonic superimposition, for example, it is determined whether the rotational speed is less than a predetermined value, and if so, a command is given to superimpose the harmonic, and if not, the harmonic superimposition is not performed. Good. As a result, it is possible to achieve noise reduction by superimposing harmonics in a low rotational speed region where radial vibration noise is conspicuous, and to reduce power consumption in a rotational region beyond that. In addition, when the necessary generated torque is equal to or greater than a predetermined value, such as when the engine is started, harmonic superposition can be prohibited and the maximum torque of the motor can be increased.

ステップS104では、求めた基本波指令値(d軸指令値Id1*、q軸指令値Iq1*)をテーブルに代入して7次高調波指令値の振幅、位相角を求め、この7次高調波指令値の振幅およびその位相角と入力された補正回転角度θvとに基づいて基本波指令値の回転座標系基準の7次高調波指令値を求める。   In step S104, the obtained fundamental wave command values (d-axis command value Id1 *, q-axis command value Iq1 *) are substituted into a table to determine the amplitude and phase angle of the seventh-order harmonic command value. Based on the amplitude and phase angle of the command value and the input correction rotation angle θv, the seventh harmonic command value based on the rotational coordinate system of the fundamental wave command value is obtained.

ステップS108、ステップS110における同様の処理にて13次高調波指令値を求め、更にステップS112、ステップS114における同様の処理にて6k+1次高調波指令値を求め、ステップS116にてこれら各高調波指令値をすべて加算して、合成d軸高調波指令値Id6n+1*、合成q軸高調波指令値Iq6n+1*を求める。   The 13th harmonic command value is obtained by the same processing in step S108 and step S110, the 6k + 1st harmonic command value is obtained by the same processing in step S112 and step S114, and each of these harmonic commands is obtained in step S116. All the values are added to obtain a combined d-axis harmonic command value Id6n + 1 * and a combined q-axis harmonic command value Iq6n + 1 *.

次に、ステップS118にて、合成d軸高調波指令値Id6n+1*にd軸基本波指令値Id1*を加算し、合成q軸高調波指令値Iq6n+1*にq軸基本波指令値Iq1*を加算して、d軸指令値Id*とq軸指令値Iq*とを求める。なお、ステップS116、ステップS118は一括して演算してもよく、専用ハードウエアで演算してもよい。更に、ステップS104、S106と、ステップS108、S110とは専用ハードウエアにて並列に演算してもよく、アナログ回路にて演算してもよい。
(変形態様)
上記した数式を用いた説明では、3、5、7次高調波を含むロータ起磁力Fmagにより生じる6次、12次の磁気音を7次、13次の高調波電流成分の重畳によりキャンセル又は低減する場合を示した。上記と同様の計算を行った結果、ある次数の高調波電流を重畳することにより、少なくともこの次数より1だけ低い次数の磁気騒音、もしくは、この次数より1だけ低い次数の磁気騒音と他の次数の磁気騒音とを低減乃至キャンセルできることがわかった。
Next, in step S118, the d-axis fundamental wave command value Id1 * is added to the synthesized d-axis harmonic command value Id6n + 1 *, and the q-axis fundamental wave command value Iq1 * is added to the synthesized q-axis harmonic command value Iq6n + 1 *. Then, the d-axis command value Id * and the q-axis command value Iq * are obtained. Note that step S116 and step S118 may be calculated in a lump or may be calculated with dedicated hardware. Further, steps S104 and S106 and steps S108 and S110 may be calculated in parallel by dedicated hardware or may be calculated by an analog circuit.
(Modification)
In the explanation using the above formula, the 6th and 12th magnetic sounds generated by the rotor magnetomotive force Fmag including the 3rd, 5th and 7th harmonics are canceled or reduced by superimposing the 7th and 13th harmonic current components. Shown when to do. As a result of the same calculation as described above, by superimposing a harmonic current of a certain order, magnetic noise having an order lower than this order by at least 1 or magnetic noise having an order lower than this order by 1 and other orders It was found that the magnetic noise can be reduced or canceled.

たとえば、上記と同様の演算により、18次の磁気音を19次の高調波電流成分の重畳により、24次の磁気音を25次の高調波電流成分の重畳によりキャンセル又は低減することができる。その他、上記説明した式において、6次の磁気音(磁気音)だけをキャンセル乃至低減することもでき、12次のそれだけをキャンセル乃至低減することも、数26、数27、数28の該当項を0とすることにより簡単に実施することができる。これらの結果、三相回転電機において支配的な磁気騒音である6、12、18、24次の磁気騒音を良好に低減することができる。   For example, the 18th-order magnetic sound can be canceled or reduced by superimposing the 19th-order harmonic current component and the 24th-order magnetic sound can be canceled or reduced by superimposing the 25th-order harmonic current component by the same calculation as described above. In addition, in the above-described formula, only the 6th-order magnetic sound (magnetic sound) can be canceled or reduced, and only the 12th-order magnetic sound can be canceled or reduced. It can be easily implemented by setting 0 to 0. As a result, it is possible to satisfactorily reduce the 6th, 12th, 18th, and 24th order magnetic noise, which is the dominant magnetic noise in the three-phase rotating electric machine.

また、上記数式を用いた説明では、理論説明をわかりやすくするために本来のステータ(電機子電流)としては基本周波数成分だけを想定し、この基本周波数成分にm次、n次の磁気騒音低減用の高調波電流を重畳すると考えた。しかし、一般的に(この実施例の制御を行わない場合)、実際のステータ電流にはロータ起磁力と同様に高調波成分を含むので、数16、数17、数18のステータ電流は、例としてj次、k次、L次を含んだ場合、数39、数40、数41のようにあらわされる。従って、これを前述の数式により展開すればロータ起磁力の高調波成分により発生した加振力と同様、元来含有する高調波電流による加振力が発生することは明らかである。従って、本発明で重畳する高調波電流はそれを踏まえて、次数、振幅、位相を決定することで磁気音を低減あるいはキャンセルすることが可能であることは当然である。(これらの数式展開は前述の各式にあてはめてみれはわかるため省略する。)   Further, in the explanation using the above mathematical formulas, only the fundamental frequency component is assumed as the original stator (armature current) for easy understanding of the theoretical explanation, and m-order and n-order magnetic noise reduction is applied to this fundamental frequency component. It was thought that the harmonic current for use would be superimposed. However, in general (when the control of this embodiment is not performed), the actual stator current includes a harmonic component in the same manner as the rotor magnetomotive force. Therefore, the stator currents of Equations 16, 17, and 18 are examples. When the j-th order, the k-th order, and the L-th order are included, they are expressed as Equation 39, Equation 40, and Equation 41. Therefore, if this is expanded by the above-described mathematical formula, it is clear that the excitation force due to the harmonic current originally contained is generated in the same manner as the excitation force generated by the harmonic component of the rotor magnetomotive force. Therefore, it is natural that the harmonic current superimposed in the present invention can be reduced or canceled by determining the order, amplitude, and phase based on this. (These mathematical expressions are omitted because they can be applied to the above-mentioned expressions.)

本来の電機子電流に含まれる高調波電流の次数が低減すべき径方向振動の高調波成分の次数より一つだけ大きい次数である場合には、上記数式にて演算した磁気騒音低減用の高調波電流からこの本来の電機子電流に含まれる高調波電流を減算して本来の電機子電流の基本周波数成分に重畳することが好適である。   When the order of the harmonic current included in the original armature current is one order higher than the order of the harmonic component of the radial vibration to be reduced, the harmonic for magnetic noise reduction calculated by the above formula is used. It is preferable to subtract the harmonic current contained in the original armature current from the wave current and superimpose it on the fundamental frequency component of the original armature current.

また、三相交流回転電機とは異なる多相交流回転電機であっても、ある次数の高調波電流を重畳することにより、この次数より1だけ低い次数の磁気騒音(磁気音)を低減できるという知見が成立することは、上記各式を相変更に合わせて変更すればわかるであろう。   Moreover, even in a multi-phase AC rotating electrical machine different from a three-phase AC rotating electrical machine, it is possible to reduce magnetic noise (magnetic sound) of an order lower than this order by superimposing a harmonic current of a certain order. It will be understood that the above knowledge is established by changing each of the above equations in accordance with the phase change.

また、分布巻きと呼ばれる多スロット構成(たとえば毎相毎極2スロット以上の構成)においても、この実施例を適用することができることは当然である。   Further, it is natural that this embodiment can be applied to a multi-slot configuration called distributed winding (for example, a configuration having two or more slots per pole per phase).

上記した説明では、ステータ電流Icoilとして静止座標軸(角度θ)を基準に説明を行ったが、ステータ電流Icoilとして回転座標系(d、q軸)を基準として表示することも当然可能である。   In the above description, the stator current Icoil is described with reference to the stationary coordinate axis (angle θ). However, it is naturally possible to display the stator current Icoil with reference to the rotating coordinate system (d, q axes).

その他、電機子電流に重畳すべき磁気騒音低減用の高調波電流を上記数式により算出する代わりに、上記数式の変数パラメータと磁気騒音低減用の所定次数の高調波電流の振幅、位相とのセットをテーブルに記憶しておき、このテーブルに変数パラメータを代入することにより、磁気騒音低減用の高調波電流の振幅、位相を決定することも当然可能である。磁気騒音低減のための上記処理は、専用ハードウエアの他、ソフトウエアを用いても求めることができることは当然である。   In addition, instead of calculating the harmonic current for magnetic noise reduction to be superimposed on the armature current by the above formula, the set of the variable parameter of the above formula and the amplitude and phase of the harmonic current of the predetermined order for magnetic noise reduction Can be stored in a table, and the amplitude and phase of the harmonic current for magnetic noise reduction can be determined by substituting variable parameters into this table. Of course, the above-described processing for reducing magnetic noise can be obtained using software as well as dedicated hardware.

以上、本発明の好適な実施態様について詳述したが、当業者が種々の修正及び変更をなし得ること、並びに、特許請求の範囲は本発明の真の精神および趣旨の範囲内にあるこの様な全ての修正及び変更を包含することは、本発明の範囲に含まれることは当業者に理解されるべきものである。   Although preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, various modifications and changes can be made by those skilled in the art, and the scope of the claims falls within the true spirit and scope of the present invention. It is to be understood by those skilled in the art that all such modifications and changes are included in the scope of the present invention.

多相交流回転電機の一相分の磁気回路を模式図示した図である。It is the figure which illustrated typically the magnetic circuit for one phase of a polyphase alternating current rotating electrical machine. 図1の等価磁気回路図である。FIG. 2 is an equivalent magnetic circuit diagram of FIG. 1. 本発明の磁気音変更方法を採用するモータ制御回路の例を示すブロック回路図である。It is a block circuit diagram which shows the example of the motor control circuit which employ | adopts the magnetic sound change method of this invention. 本発明の磁気音変更方法を採用するモータ制御回路の例を示すブロック回路図である。It is a block circuit diagram which shows the example of the motor control circuit which employ | adopts the magnetic sound change method of this invention. 本発明の磁気音変更方法を採用するモータ制御回路の例を示すブロック回路図である。It is a block circuit diagram which shows the example of the motor control circuit which employ | adopts the magnetic sound change method of this invention. 本発明の磁気音変更方法を採用するモータ制御回路の例を示すブロック回路図である。It is a block circuit diagram which shows the example of the motor control circuit which employ | adopts the magnetic sound change method of this invention. 本発明の磁気音変更方法を採用するモータ制御回路の例を示すブロック回路図である。It is a block circuit diagram which shows the example of the motor control circuit which employ | adopts the magnetic sound change method of this invention. 実験に用いた三相同期機の模式径方向断面である。It is a model radial direction cross section of the three-phase synchronous machine used for experiment. 図8の三相同期機の各相電流の波形図(磁気騒音非低減時)である。It is a wave form diagram (at the time of magnetic noise non-reduction) of each phase current of the three-phase synchronous machine of FIG. 図8の三相同期機の各相電流の波形図(磁気騒音低減時)である。It is a wave form diagram (at the time of magnetic noise reduction) of each phase current of the three-phase synchronous machine of FIG. 図8の三相同期機の相電流の周波数スペクトル図(磁気騒音非低減時及び磁気騒音低減時)である。FIG. 9 is a frequency spectrum diagram of phase currents of the three-phase synchronous machine of FIG. 8 (when magnetic noise is not reduced and when magnetic noise is reduced). 図8の三相同期機の径方向加振力の波形図(磁気騒音非低減時及び磁気騒音低減時)である。It is a wave form diagram (at the time of magnetic noise non-reduction and magnetic noise reduction) of the radial direction excitation force of the three-phase synchronous machine of FIG. 図8の三相同期機の径方向加振力の周波数スペクトル図(磁気騒音非低減時及び磁気騒音低減時)である。FIG. 9 is a frequency spectrum diagram of radial excitation force of the three-phase synchronous machine of FIG. 8 (when magnetic noise is not reduced and when magnetic noise is reduced). 図8の三相同期機の磁気騒音(磁気音)の測定結果(電動時)を示す図である。It is a figure which shows the measurement result (at the time of electric drive) of the magnetic noise (magnetic sound) of the three-phase synchronous machine of FIG. 図8の三相同期機の磁気騒音(磁気音)の測定結果(発電時)を示す図である。It is a figure which shows the measurement result (at the time of electric power generation) of the magnetic noise (magnetic sound) of the three-phase synchronous machine of FIG. ロータ磁束の温度変化を補償するためのフローチャートである。It is a flowchart for compensating the temperature change of the rotor magnetic flux. 交流回転電機の動作モードに応じて磁気音の振幅を低減するフローチャートである。It is a flowchart which reduces the amplitude of a magnetic sound according to the operation mode of an AC rotating electrical machine. 三相交流回転電機の磁気騒音を低減し、所定周波数の磁気音を発生させる制御動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the control operation | movement which reduces the magnetic noise of a three-phase alternating current rotating electrical machine, and generates the magnetic sound of a predetermined frequency. エンジン走行車両に搭載した三相交流回転電機本来の磁気騒音を好適な条件にて低減する制御動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the control operation | movement which reduces the magnetic noise intrinsic | native to the three-phase alternating current rotating electrical machine mounted in the engine traveling vehicle on suitable conditions. 他の回路例を示すブロック回路図である。It is a block circuit diagram which shows another circuit example. 図20に示す回路の一例を示すブロック回路図である。FIG. 21 is a block circuit diagram showing an example of the circuit shown in FIG. 20. 図20における各部信号波形(基本波回転座標系)を示す波形図である。It is a wave form diagram which shows each part signal waveform (fundamental wave rotation coordinate system) in FIG. 図20における各部信号波形(静止座標系)を示す波形図である。It is a wave form diagram which shows each part signal waveform (stationary coordinate system) in FIG. 他の回路例を示すブロック回路図である。It is a block circuit diagram which shows another circuit example. 他の回路例を示すブロック回路図である。It is a block circuit diagram which shows another circuit example. 他の回路例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the other circuit example.

符号の説明Explanation of symbols

10 モータ電流制御手段
106 インバータ
107 三相同期機(交流回転電機)
108 回転位置センサ
100 基本PWM信号発生手段
101 高調波PWM信号発生手段
10 Motor current control means 106 Inverter 107 Three-phase synchronous machine (AC rotating electric machine)
108 rotational position sensor 100 basic PWM signal generating means 101 harmonic PWM signal generating means

Claims (17)

多相の交流回転電機の電機子に通電される多相交流電流の基本周波数成分を基準としてn+1倍(nは自然数)の周波数の径方向振動低減用高調波電流を前記多相交流電流に重畳することにより、前記交流回転電機が発生する又は外部から前記交流回転電機に入力される加振力により前記交流回転電機の回転軸の軸心を中心として放射状に発生する振動である径方向振動のうちの前記基本周波数成分のn(次)倍の高調波成分を減衰させ、かつ、
前記基本周波数成分の電流の周波数、振幅及び位相を下記の数13、数14及び数15に入力することにより前記径方向振動低減用高調波電流の周波数、振幅及び位相を算出することを特徴とする交流回転電機の磁気騒音低減方法。
A harmonic current for reducing radial vibration having a frequency n + 1 times (n is a natural number) with respect to the fundamental frequency component of the multiphase AC current energized in the armature of the multiphase AC rotating electric machine is superimposed on the multiphase AC current. Thus, radial vibration that is generated radially around the axis of the rotating shaft of the AC rotating electric machine by the excitation force generated by the AC rotating electric machine or input from the outside to the AC rotating electric machine. Attenuating a harmonic component of n (order) times of the fundamental frequency component , and
Calculating the frequency, amplitude and phase of the radial vibration reducing harmonic current by inputting the frequency, amplitude and phase of the current of the fundamental frequency component into the following equations (13), (14) and (15): Magnetic noise reduction method for AC rotating electrical machines.
請求項1記載の交流回転電機の磁気騒音低減方法において、
前記交流回転電機としての三相交流回転電機のステータ電流の基本周波数成分に対して6k+1(kは自然数)倍の周波数をもつ径方向振動低減用高調波電流を前記ステータ電流に重畳するにより、前記基本周波数成分の6k倍の周波数をもつ前記交流回転電機の径方向振動を前記重畳を行わない場合に比べて低減することを特徴とする磁気騒音低減方法。
In the magnetic noise reduction method of the AC rotating electric machine according to claim 1,
By superimposing a radial current reducing harmonic current having a frequency 6k + 1 (k is a natural number) times the stator current of the three-phase AC rotating electric machine as the AC rotating electric machine on the stator current, A magnetic noise reduction method characterized by reducing radial vibration of the AC rotating electric machine having a frequency 6k times the fundamental frequency component as compared with the case where the superposition is not performed.
請求項2記載の交流回転電機の磁気騒音低減方法において、
7次の前記径方向振動低減用高調波電流を重畳することにより、前記径方向振動の6次の高調波成分を前記重畳を行わない場合よりも減衰させることを特徴とする交流回転電機の磁気騒音低減方法。
In the magnetic noise reduction method of the AC rotating electrical machine according to claim 2,
By superimposing the seventh harmonic current for reducing radial vibration, the sixth harmonic component of the radial vibration is attenuated more than when the superposition is not performed. Noise reduction method.
請求項2記載の交流回転電機の磁気騒音低減方法において、
13次の前記径方向振動低減用高調波電流を重畳することにより、前記径方向振動の12次の高調波成分を前記重畳を行わない場合よりも減衰させることを特徴とする交流回転電機の磁気騒音低減方法。
In the magnetic noise reduction method of the AC rotating electrical machine according to claim 2,
By superimposing the thirteenth radial vibration reducing harmonic current, the twelfth harmonic component of the radial vibration is attenuated more than when the superposition is not performed. Noise reduction method.
請求項2記載の交流回転電機の磁気騒音低減方法において、
7次と13次の前記径方向振動低減用高調波電流を重畳することにより、6次及び12次の周波数を有する前記径方向振動の高調波成分を前記重畳を行わない場合よりも同時に減衰させることを特徴とする交流回転電機の磁気騒音低減方法。
In the magnetic noise reduction method of the AC rotating electrical machine according to claim 2,
By superimposing the seventh-order and thirteenth-order radial vibration reducing harmonic currents, the harmonic components of the radial vibration having the sixth-order and twelfth-order frequencies are attenuated simultaneously than when the superposition is not performed. A magnetic noise reduction method for an AC rotating electrical machine.
請求項2乃至5のいずれか記載の交流回転電機の磁気騒音低減方法において、
基本波、7次、13次の前記径方向振動低減用高調波電流により形成される6次、12次の前記径方向振動の高調波成分と、前記交流回転電機に生じている6次、12次の前記径方向振動の高調波成分とのベクトル和の振幅が所定値以下となるように、前記7次、13次の径方向振動低減用高調波電流の位相、振幅を設定することを特徴とする交流回転電機の磁気騒音低減方法。
In the magnetic noise reduction method for an AC rotating electrical machine according to any one of claims 2 to 5,
Sixth-order and twelfth-order harmonic vibration components formed by the harmonic current for reducing radial vibration of the fundamental wave, seventh-order, and thirteenth-order, and sixth-order, 12 generated in the AC rotating electric machine The phase and amplitude of the seventh and thirteenth radial vibration reducing harmonic currents are set so that the amplitude of the vector sum with the next harmonic component of the radial vibration is not more than a predetermined value. A magnetic noise reduction method for an AC rotating electrical machine.
請求項2乃至6のいずれか記載の交流回転電機の磁気騒音低減方法において、
19次の前記径方向振動低減用高調波電流を重畳することにより、18次の周波数を有する前記径方向振動の高調波成分を前記重畳を行わない場合よりも減衰させることを特徴とする交流回転電機の磁気騒音低減方法。
In the magnetic noise reduction method for an AC rotating electrical machine according to any one of claims 2 to 6,
An AC rotation characterized in that a harmonic component of the radial vibration having an 18th-order frequency is attenuated by superimposing the 19th-order radial vibration reducing harmonic current than when the superposition is not performed. Magnetic noise reduction method for electric machines.
請求項2乃至7のいずれか記載の交流回転電機の磁気騒音低減方法において、
25次の前記径方向振動低減用高調波電流を重畳することにより、24次の周波数を有する前記径方向振動の高調波成分を前記重畳を行わない場合よりも減衰させることを特徴とする交流回転電機の磁気騒音低減方法。
In the magnetic noise reduction method of the AC rotating electrical machine according to any one of claims 2 to 7,
An AC rotation characterized in that by superimposing the 25th-order radial vibration reducing harmonic current, the harmonic component of the radial vibration having a 24th-order frequency is attenuated as compared with the case where the superposition is not performed. Magnetic noise reduction method for electric machines.
請求項1乃至8のいずれか記載の交流回転電機の磁気騒音低減方法において、
I1を前記基本周波数の振幅、Imを前記高調波電流の振幅、t、x、yをそれぞれ所定の位相角とした場合に、前記多相交流電流の基本波周波数成分は、第1相基本周波数成分Iu1(=I1sin(θ))、第2相基本周波数成分Iv1(=I1sin(θ−x))、第3相基本周波数成分Iw1(=I1sin(θ−y))を少なくとも含み、
m(=n+1)倍の周波数の径方向振動低減用高調波電流が、第1相高調波成分Ium(=Imsin{m(θ+t)})、第2相基本周波数成分Ivm(=Imsin{m(θ+t)−x})、第3相基本周波数成分Iwm(=Imsin{m(θ+t)−y})を少なくとも含み、
前記第1相高調波成分Iumは前記第1基本周波数成分Iu1に、前記第2相高調波成分Ivmは前記第2基本周波数成分Iv1に、前記第3相高調波成分Iwmは前記第3基本周波数成分Iw1に重畳されることを特徴とする交流回転電機の磁気騒音低減方法。
In the magnetic noise reduction method of the AC rotating electrical machine according to any one of claims 1 to 8,
When I1 is the amplitude of the fundamental frequency, Im is the amplitude of the harmonic current, and t, x, and y are predetermined phase angles, the fundamental frequency component of the multiphase alternating current is the first phase fundamental frequency. A component Iu1 (= I1sin (θ)), a second phase fundamental frequency component Iv1 (= I1sin (θ−x)), and a third phase fundamental frequency component Iw1 (= I1sin (θ−y)),
A harmonic current for reducing radial vibration having a frequency of m (= n + 1) times is a first-phase harmonic component Ium (= Imsin {m (θ + t)}) and a second-phase fundamental frequency component Ivm (= Imsin {m ( θ + t) −x}) and at least a third phase fundamental frequency component Iwm (= Imsin {m (θ + t) −y})
The first phase harmonic component Ium is the first fundamental frequency component Iu1, the second phase harmonic component Ivm is the second fundamental frequency component Iv1, and the third phase harmonic component Iwm is the third fundamental frequency. A method for reducing magnetic noise of an AC rotating electrical machine, wherein the method is superimposed on a component Iw1.
M(Mは3以上の正の整数)相の車両用同期交流回転電機の回転位置を検出する回転位置検出手段と、
検出された前記回転位置に基づいて前記交流回転電機の電機子の各相巻線に所定の基本周波数及び振幅を有する所定の相電流を個別に加えるモータ電流制御手段と、
を備えるモータ制御装置において、
前記モータ電流制御手段は、
前記相電流の基本周波数成分を基準としてn+1倍(nは自然数)の周波数の径方向振動低減用高調波電流を前記多相交流電流に重畳することにより、前記交流回転電機が発生する又は外部から前記交流回転電機に入力される加振力により前記交流回転電機の回転軸の軸心を中心として放射状に発生する振動である径方向振動のうちの前記基本周波数成分のn(次)倍の高調波成分を減衰させ、かつ、
前記基本周波数成分の電流の周波数、振幅及び位相を下記の数13、数14及び数15に入力することにより前記径方向振動低減用高調波電流の周波数、振幅及び位相を算出することを特徴とする交流回転電機の磁気騒音低減方法。
Rotational position detecting means for detecting the rotational position of a synchronous AC rotating electrical machine for vehicles of M (M is a positive integer of 3 or more) phase;
Motor current control means for individually applying a predetermined phase current having a predetermined fundamental frequency and amplitude to each phase winding of the armature of the AC rotating electric machine based on the detected rotational position;
In a motor control device comprising:
The motor current control means includes
The AC rotating electric machine generates or externally superimposes a radial vibration reducing harmonic current having a frequency n + 1 times (n is a natural number) on the basis of the fundamental frequency component of the phase current. A harmonic of n (next) times of the fundamental frequency component of radial vibration that is a vibration generated radially around the axis of the rotating shaft of the AC rotating electric machine due to the excitation force input to the AC rotating electric machine. Attenuates the wave component , and
Calculating the frequency, amplitude and phase of the radial vibration reducing harmonic current by inputting the frequency, amplitude and phase of the current of the fundamental frequency component into the following equations (13), (14) and (15): Magnetic noise reduction method for AC rotating electrical machines.
請求項10記載のモータ制御装置において、
前記モータ電流制御手段は、
前記7次の高調波成分及び13次の高調波成分を前記相電流に重畳させることにより、前記交流回転電機としての三相交流回転電機に生じている前記径方向振動の6次及び12次の高調波成分を前記重畳を行わない場合よりも減衰させることを特徴とするモータ制御装置。
The motor control device according to claim 10,
The motor current control means includes
By superimposing the seventh-order harmonic component and the thirteenth-order harmonic component on the phase current, the sixth-order and twelfth-order of the radial vibration generated in the three-phase AC rotating electric machine as the AC rotating electric machine. A motor control device that attenuates higher harmonic components than when the superposition is not performed.
請求項11記載のモータ制御装置において、
前記モータ電流制御手段は、
19次の前記径方向振動低減用高調波電流を重畳することにより、18次の周波数を有する前記径方向振動の高調波成分を前記重畳を行わない場合よりも減衰させることを特徴とするモータ制御装置。
The motor control device according to claim 11, wherein
The motor current control means includes
Motor control characterized in that by superimposing the 19th-order radial vibration reducing harmonic current, the harmonic component of the radial vibration having an 18th-order frequency is attenuated as compared with the case where the superposition is not performed. apparatus.
請求項11又は12記載のモータ制御装置において、
前記モータ電流制御手段は、
25次の前記径方向振動低減用高調波電流を重畳することにより、24次の周波数を有する前記径方向振動の高調波成分を前記重畳を行わない場合よりも減衰させることを特徴とするモータ制御装置。
The motor control device according to claim 11 or 12,
The motor current control means includes
Motor control characterized in that by superimposing the 25th-order radial vibration reducing harmonic current, the harmonic component of the radial vibration having a 24th-order frequency is attenuated as compared with the case where the superposition is not performed. apparatus.
請求項10乃至13のいずれか記載のモータ制御装置において、
前記交流回転電機は、車両用エンジンに連結解除可能に連結され、
前記モータ電流制御手段は、前記車両用エンジンの停止時に前記径方向振動低減用高調波電流を前記多相交流電流に重畳することを特徴とするモータ制御装置。
The motor control device according to any one of claims 10 to 13,
The AC rotating electrical machine is connected to a vehicle engine so as to be disengaged,
The motor control device, wherein the motor current control means superimposes the radial vibration reducing harmonic current on the polyphase alternating current when the vehicle engine is stopped.
請求項10乃至13のいずれか記載のモータ制御装置において、
前記交流回転電機は、車両用エンジン及び/又は車軸に回生制動可能に連結され、
前記モータ電流制御手段は、前記車両用エンジンの停止時及び回生制動時の少なくともいずれかにおいて前記径方向振動低減用高調波電流を前記多相交流電流に重畳することを特徴とするモータ制御装置。
The motor control device according to any one of claims 10 to 13,
The AC rotating electrical machine is connected to a vehicle engine and / or axle so as to be capable of regenerative braking,
The motor control device, wherein the motor current control means superimposes the radial vibration reducing harmonic current on the polyphase AC current at least when the vehicle engine is stopped and during regenerative braking.
請求項10記載のモータ制御装置において、
前記モータ電流制御手段は、
少なくとも基本周波数成分と前記基本周波数成分のn+1倍の周波数の高調波電流とを含む前記相電流による前記基本周波数成分のn倍の周波数の径方向振動を低減乃至最小化するn+1倍の前記径方向振動低減用高調波電流を求め、
前記径方向振動低減用高調波電流を前記相電流に重畳することを特徴とするモータ制御装置。
The motor control device according to claim 10,
The motor current control means includes
The radial direction of n + 1 times that reduces or minimizes radial vibration of a frequency n times the fundamental frequency component due to the phase current including at least a fundamental frequency component and a harmonic current having a frequency n + 1 times the fundamental frequency component. Find harmonic current for vibration reduction,
A motor control device, wherein the harmonic vibration reducing radial current is superimposed on the phase current.
請求項10記載のモータ制御装置において、
前記モータ電流制御手段は、
前記相電流に含まれる基本周波数成分のn+1倍の周波数の高調波電流を混入高調波電流として検出し、
前記相電流が前記混入高調波電流を含まず前記基本周波数成分のみである場合にて前記径方向振動のn次の高調波成分を低減乃至最小化するためのn+1次の前記径方向振動低減用高調波電流をフィードバック制御目標値として求め、
前記混入高調波電流と前記目標値との差を0に収束させるフィードバック制御を行うことを特徴とするモータ制御装置。
The motor control device according to claim 10,
The motor current control means includes
A harmonic current having a frequency n + 1 times the fundamental frequency component included in the phase current is detected as a mixed harmonic current;
For reducing the n + 1-order radial vibration for reducing or minimizing the n-th harmonic component of the radial vibration when the phase current does not include the mixed harmonic current and is only the fundamental frequency component. Obtain harmonic current as feedback control target value,
A motor control device that performs feedback control for converging a difference between the mixed harmonic current and the target value to zero.
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