JP2005117756A - Failure diagnosis device of dc voltage detecting circuit and motor control system - Google Patents

Failure diagnosis device of dc voltage detecting circuit and motor control system Download PDF

Info

Publication number
JP2005117756A
JP2005117756A JP2003347281A JP2003347281A JP2005117756A JP 2005117756 A JP2005117756 A JP 2005117756A JP 2003347281 A JP2003347281 A JP 2003347281A JP 2003347281 A JP2003347281 A JP 2003347281A JP 2005117756 A JP2005117756 A JP 2005117756A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
voltage
current
motor
value
detected
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2003347281A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP4295059B2 (en
Inventor
Kazutoshi Nagayama
和俊 永山
Ryozo Masaki
良三 正木
Satoru Kaneko
金子  悟
Takefumi Sawada
建文 澤田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Nissan Motor Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd, Nissan Motor Co Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP2003347281A priority Critical patent/JP4295059B2/en
Publication of JP2005117756A publication Critical patent/JP2005117756A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4295059B2 publication Critical patent/JP4295059B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a failure diagnosis device of a DC voltage detecting circuit for diagnosing the failure of a circuit for detecting a DC voltage, and to provide a motor control system having the failure diagnosis device. <P>SOLUTION: Reference value of a DC voltage VB is determined and the DC voltage VB is compared with the reference value. In PWM control, the difference of current difference ΔΔi in one period of carrier is detected, and then the reference value of the difference of current difference ΔΔi is calculated from a superposed voltage Vp and a d-axis current id and compared with the difference of current difference ΔΔi. At the time of rectangular wave control, a variation ΔVB before and after switching is determined from the DC voltage VB and the information of a switching phase, and then the reference value of variation ΔVB is calculated from the current isw of the switching phase and compared with the variation ΔVB. When the difference from the reference value exceeds a specified value, a decision is made that a voltage detecting section 7 has failed and a switch 12 is turned to the PWM control section 9 side and the DC voltage VB being outputted from the voltage detecting section 7 is fixed to a minimum guarantee voltage. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、モータを駆動するための直流電圧を検出し、検出した直流電圧値に基づいてモータを制御するモータ制御システムに関する。   The present invention relates to a motor control system that detects a DC voltage for driving a motor and controls the motor based on the detected DC voltage value.

バッテリからインバータに供給される直流電圧を電圧センサにより検出し、その直流電圧値に基づいてモータに供給する電流を制御するモータ駆動装置が知られている(特許文献1)。   There is known a motor drive device that detects a DC voltage supplied from a battery to an inverter by a voltage sensor and controls a current supplied to the motor based on the DC voltage value (Patent Document 1).

特開2002−191198号公報JP 2002-191198 A

このモータ駆動装置では、電圧センサが故障すると、正しい電圧を検出できずモータを適切に制御できなくなる。   In this motor drive device, if the voltage sensor fails, the correct voltage cannot be detected and the motor cannot be controlled properly.

本発明による直流電圧検出回路の故障診断装置は、モータを駆動するための直流電圧を検出する直流電圧検出手段と、直流電圧検出手段により検出された直流電圧の値に基づいてモータを制御する制御手段とを備えたモータ制御システムに搭載され、直流電圧に生じる変動成分の周波数を検出し、その周波数により直流電圧の基準値を求め、その基準値と直流電圧の値との比較結果に基づいて直流電圧検出手段の異常を検出するものである。
また本発明による直流電圧検出回路の故障診断装置は、モータを駆動するための直流電圧を検出する直流電圧検出手段と、モータの電流を検出する電流検出手段と、モータへの印加電圧にさらに電圧を重畳する電圧重畳手段とを少なくとも有し、直流電圧検出手段により検出された直流電圧の値と電流検出手段により検出された電流の値とに基づいてモータをPWM制御するモータ制御システムに搭載され、電圧重畳手段により重畳した電圧によって発生する電流の差分を電流検出手段により検出された電流の値に基づいて算出し、その算出した差分と重畳した電圧とに基づいて差分の基準値を算出し、その算出した基準値と差分との比較結果に基づいて直流電圧検出手段の異常を検出するものである。
さらに本発明による直流電圧検出回路の故障診断装置は、モータを駆動するための直流電圧を検出する直流電圧検出手段と、モータの電流を検出する電流検出手段と、モータへの印加電圧波形を変化するスイッチング手段とを少なくとも有し、直流電圧検出手段により検出された直流電圧の値と電流検出手段により検出された電流の値とに基づいてモータを矩形波制御するモータ制御システムに搭載され、スイッチング手段により印加電圧波形を変化されたときの直流電圧の変化量を算出し、電流検出手段により検出された電流の値に基づいて変化量の基準値を算出し、その算出した基準値と変化量との比較結果に基づいて直流電圧検出手段の異常を検出するものである。
本発明によるモータ制御システムは、モータを駆動するための直流電圧を検出する直流電圧検出手段と、モータの電流を検出する電流検出手段と、モータへの印加電圧にさらに電圧を重畳する電圧重畳手段と、モータへの印加電圧波形を変化するスイッチング手段と、直流電圧検出手段により検出された直流電圧の値と電流検出手段により検出された電流の値とに基づいて、モータをPWM制御または矩形波制御する制御手段と、制御手段によるモータの制御方法として、PWM制御または矩形波制御のいずれかを選択する選択手段と、選択手段によりPWM制御が選択されているとき、電圧重畳手段により重畳した電圧によって発生する電流の差分を電流検出手段により検出された電流の値に基づいて算出し、その算出した差分と重畳した電圧とに基づいて差分の基準値を算出し、その算出した基準値と差分との比較結果に基づいて直流電圧検出手段の異常を検出し、選択手段により矩形波制御が選択されているとき、スイッチング手段により印加電圧波形を変化されたときの直流電圧の変化量を算出し、電流検出手段により検出された電流の値に基づいて変化量の基準値を算出し、その算出した基準値と変化量との比較結果に基づいて直流電圧検出手段の異常を検出する故障検出装置とを備え、故障検出装置により直流電圧検出手段の異常を検出した場合、選択手段が選択する制御方法をPWM制御に固定し、直流電圧検出手段より固定の値を出力するものである。
A failure diagnosis apparatus for a DC voltage detection circuit according to the present invention includes a DC voltage detection means for detecting a DC voltage for driving a motor, and a control for controlling the motor based on the value of the DC voltage detected by the DC voltage detection means. The frequency of the fluctuation component generated in the DC voltage is detected, the reference value of the DC voltage is obtained from the frequency, and the comparison result between the reference value and the DC voltage value is obtained. An abnormality of the DC voltage detecting means is detected.
The DC voltage detection circuit failure diagnosis apparatus according to the present invention includes a DC voltage detection means for detecting a DC voltage for driving a motor, a current detection means for detecting a motor current, and a voltage further applied to the voltage applied to the motor. And a voltage superimposing unit that superimposes the motor, and is mounted on a motor control system that PWM-controls the motor based on the value of the DC voltage detected by the DC voltage detecting unit and the value of the current detected by the current detecting unit. The difference of the current generated by the voltage superimposed by the voltage superimposing means is calculated based on the value of the current detected by the current detecting means, and the reference value of the difference is calculated based on the calculated difference and the superimposed voltage. The abnormality of the DC voltage detecting means is detected based on the comparison result between the calculated reference value and the difference.
Further, the failure diagnosis apparatus for a DC voltage detection circuit according to the present invention includes a DC voltage detection means for detecting a DC voltage for driving a motor, a current detection means for detecting a current of the motor, and a voltage waveform applied to the motor. And switching means mounted on a motor control system that controls the rectangular wave of the motor based on the value of the DC voltage detected by the DC voltage detection means and the value of the current detected by the current detection means. The change amount of the DC voltage when the applied voltage waveform is changed by the means is calculated, the reference value of the change amount is calculated based on the value of the current detected by the current detection means, and the calculated reference value and the change amount are calculated. Based on the comparison result, the abnormality of the DC voltage detecting means is detected.
A motor control system according to the present invention includes a DC voltage detection unit that detects a DC voltage for driving a motor, a current detection unit that detects a current of the motor, and a voltage superimposition unit that further superimposes a voltage on the voltage applied to the motor. And a switching means for changing a voltage waveform applied to the motor, a DC voltage value detected by the DC voltage detection means and a current value detected by the current detection means based on the PWM control or the rectangular wave. Control means for controlling, selection means for selecting either PWM control or rectangular wave control as a motor control method by the control means, and voltage superimposed by voltage superimposing means when PWM control is selected by the selection means Is calculated based on the value of the current detected by the current detection means and superimposed on the calculated difference. When calculating the reference value of the difference based on the pressure, detecting the abnormality of the DC voltage detection means based on the comparison result between the calculated reference value and the difference, when the rectangular wave control is selected by the selection means, The amount of change in the DC voltage when the applied voltage waveform is changed by the switching means is calculated, the reference value of the change amount is calculated based on the value of the current detected by the current detecting means, and the calculated reference value and change A failure detection device that detects an abnormality of the DC voltage detection means based on the comparison result with the amount, and when the failure detection device detects an abnormality of the DC voltage detection means, the control method selected by the selection means is PWM control. The fixed value is output from the DC voltage detecting means.

本発明によれば、直流電圧検出手段によりモータを駆動するための直流電圧を検出し、検出した直流電圧に生じる変動成分の周波数を検出し、その周波数により直流電圧の基準値を求め、その基準値と直流電圧の値との比較結果に基づいて直流電圧検出手段の異常を検出することとしたので、直流電圧検出手段の異常を検出することができる。
また本発明によれば、モータをPWM制御するモータ制御システムに搭載され、モータへの印加電圧にさらに重畳した電圧によって発生する電流の差分を検出された電流の値に基づいて算出し、その算出した電流の差分と重畳した電圧とに基づいて電流の差分の基準値を算出し、その算出した基準値と電流の差分との比較結果に基づいて直流電圧検出手段の異常を検出することとしたので、直流電圧検出手段の異常を検出することができる。
さらに本発明によれば、モータを矩形波制御するモータ制御システムに搭載され、モータへの印加電圧波形を変化されたときの直流電圧の変化量を算出し、検出された電流の値に基づいて直流電圧の変化量の基準値を算出し、その算出した基準値と直流電圧の変化量との比較結果に基づいて直流電圧検出手段の異常を検出することとしたので、直流電圧検出手段の異常を検出することができる。
本発明によるモータ制御システムによれば、PWM制御または矩形波制御のいずれかを選択してモータを制御し、直流電圧検出手段の異常を検出した場合、モータの制御方法をPWM制御に固定し、直流電圧検出手段より固定の値を出力することとしたので、直流電圧検出手段が故障した場合にもモータの運転を継続することができる。
According to the present invention, the DC voltage for driving the motor is detected by the DC voltage detecting means, the frequency of the fluctuation component generated in the detected DC voltage is detected, the reference value of the DC voltage is obtained from the frequency, and the reference Since the abnormality of the DC voltage detecting means is detected based on the comparison result between the value and the value of the DC voltage, the abnormality of the DC voltage detecting means can be detected.
Further, according to the present invention, the difference between the currents generated by the voltage further superimposed on the applied voltage to the motor is calculated based on the detected current value, which is mounted on the motor control system that performs PWM control of the motor, and the calculation The reference value of the current difference is calculated based on the current difference and the superimposed voltage, and the abnormality of the DC voltage detecting means is detected based on the comparison result between the calculated reference value and the current difference. Therefore, the abnormality of the DC voltage detection means can be detected.
Further, according to the present invention, it is mounted on a motor control system that controls a motor with a rectangular wave, and the amount of change in DC voltage when the applied voltage waveform to the motor is changed is calculated, and based on the detected current value. Since the reference value of the change amount of the DC voltage is calculated and the abnormality of the DC voltage detection means is detected based on the comparison result between the calculated reference value and the change amount of the DC voltage, the abnormality of the DC voltage detection means is detected. Can be detected.
According to the motor control system of the present invention, when either the PWM control or the rectangular wave control is selected to control the motor and the abnormality of the DC voltage detecting means is detected, the motor control method is fixed to the PWM control, Since a fixed value is output from the DC voltage detection means, the motor can be operated even when the DC voltage detection means fails.

図1に、本発明による直流電圧検出回路の故障診断装置を備えたモータ制御システムの一実施形態を示す。このモータ制御システムでは、同期モータ1をバッテリ2の直流エネルギーで駆動する。バッテリ2より供給される直流電力は、リレー6を介してインバータ3に入力され、インバータ3により3相の交流電力に変換されて、同期モータ1に供給される。このときインバータ3では、モータコントローラ4からのスイッチング信号Pu、Pv、Pwを基に、IGBT等の電力変換素子によりバッテリ2からの直流電力をスイッチングして、uvw3相の交流電力に変換する。   FIG. 1 shows an embodiment of a motor control system provided with a DC voltage detection circuit failure diagnosis apparatus according to the present invention. In this motor control system, the synchronous motor 1 is driven by the DC energy of the battery 2. DC power supplied from the battery 2 is input to the inverter 3 via the relay 6, converted into three-phase AC power by the inverter 3, and supplied to the synchronous motor 1. At this time, in the inverter 3, based on the switching signals Pu, Pv, and Pw from the motor controller 4, the DC power from the battery 2 is switched by a power conversion element such as an IGBT to convert it into uvw three-phase AC power.

モータコントローラ4の切換制御部8は、外部からのトルク指令値τr、モータ速度ωmおよびインバータ入力電圧VBに基づいて、スイッチ12へ切換信号を出力し、スイッチ12を切り換える。スイッチ12を切り換えることにより、切換制御部8からのトルク指令値τrの出力先が、PWM制御部9と矩形波制御部10のどちらかに切り換わる。モータ速度ωmは、PWM制御部9と矩形波制御部10のうち、トルク指令値τrが出力されている方において算出される。モータ速度ωmの算出方法については、後に説明する。インバータ入力電圧VBは、電圧検出部7により検出される。   The switching control unit 8 of the motor controller 4 outputs a switching signal to the switch 12 based on the torque command value τr from the outside, the motor speed ωm, and the inverter input voltage VB, and switches the switch 12. By switching the switch 12, the output destination of the torque command value τr from the switching control unit 8 is switched to either the PWM control unit 9 or the rectangular wave control unit 10. The motor speed ωm is calculated in the PWM control unit 9 or the rectangular wave control unit 10 that outputs the torque command value τr. A method for calculating the motor speed ωm will be described later. The inverter input voltage VB is detected by the voltage detector 7.

PWM制御部9は、トルク指令値τrに基づいてPWM制御を行い、後に説明するようにしてPWMパルスによるスイッチング信号Pu、Pv、Pwを決定し、インバータ3へ出力する。矩形波制御部10は、トルク指令値τrに基づいて矩形波制御を行い、後に説明するようにして矩形波によるスイッチング信号Pu、Pv、Pwを決定し、インバータ3へ出力する。   The PWM control unit 9 performs PWM control based on the torque command value τr, determines switching signals Pu, Pv, and Pw based on PWM pulses as described later, and outputs them to the inverter 3. The rectangular wave control unit 10 performs rectangular wave control based on the torque command value τr, determines switching signals Pu, Pv, and Pw using rectangular waves as described later, and outputs them to the inverter 3.

切換制御部8におけるスイッチ12の切り換え方法を、図2により説明する。図2(a)は、インバータ入力電圧VBがVB1のときの、トルク指令値τrおよびモータ速度ωmと、スイッチ12の切り換え先との関係の例を示す図である。トルク指令値τrおよびモータ速度ωmの交点が符号102に示すPWM制御域にある場合、スイッチ12をPWM制御部9側へ切り換える。このとき、同期モータ1はPWM制御により制御される。トルク指令値τrおよびモータ速度ωmの交点が符号103に示す矩形波制御域にある場合は、スイッチ12を矩形波制御部10側へ切り換える。このとき、同期モータ1は矩形波制御により制御される。   A switching method of the switch 12 in the switching control unit 8 will be described with reference to FIG. FIG. 2A is a diagram illustrating an example of a relationship between the torque command value τr and the motor speed ωm and the switching destination of the switch 12 when the inverter input voltage VB is VB1. When the intersection of the torque command value τr and the motor speed ωm is in the PWM control region indicated by reference numeral 102, the switch 12 is switched to the PWM control unit 9 side. At this time, the synchronous motor 1 is controlled by PWM control. When the intersection of the torque command value τr and the motor speed ωm is in the rectangular wave control region indicated by reference numeral 103, the switch 12 is switched to the rectangular wave control unit 10 side. At this time, the synchronous motor 1 is controlled by rectangular wave control.

図2(b)は、インバータ入力電圧VBがVB2のときの、トルク指令値τrおよびモータ速度ωmと、制御方法との関係の例を示す図である。図2(a)の場合と同様に、トルク指令値τrおよびモータ速度ωmの交点が符号104に示すPWM制御域にある場合、スイッチ12をPWM制御部9側へ切り換える。トルク指令値τrおよびモータ速度ωmの交点が符号105に示す矩形波制御域にある場合は、スイッチ12を矩形波制御部10側へ切り換える。ここでVB1<VB2であり、図2(a)と(b)に示すように、インバータ入力電圧VBが高くなるほど矩形波制御域は狭くなる。   FIG. 2B is a diagram showing an example of the relationship between the torque command value τr and the motor speed ωm and the control method when the inverter input voltage VB is VB2. Similarly to the case of FIG. 2A, when the intersection of the torque command value τr and the motor speed ωm is in the PWM control range indicated by reference numeral 104, the switch 12 is switched to the PWM control unit 9 side. When the intersection of the torque command value τr and the motor speed ωm is in the rectangular wave control region indicated by reference numeral 105, the switch 12 is switched to the rectangular wave control unit 10 side. Here, VB1 <VB2, and as shown in FIGS. 2A and 2B, the rectangular wave control region becomes narrower as the inverter input voltage VB becomes higher.

このように、トルク指令値τrおよびモータ速度ωmにより、制御方法をPWM制御とするか矩形波制御とするかが決定され、その関係はインバータ入力電圧VBによって変化する。切換制御部8は、トルク指令値τr、モータ速度ωmおよびインバータ入力電圧VBに基づいて、このようにしてスイッチ12の切り換え先を決定し、切換信号を出力する。また、後に説明する故障診断部11からの異常信号を入力したときには、トルク指令値τrおよびモータ速度ωmにかかわらず常にスイッチ12をPWM制御部9側へ切り換える。   Thus, whether the control method is PWM control or rectangular wave control is determined by the torque command value τr and the motor speed ωm, and the relationship varies depending on the inverter input voltage VB. Based on the torque command value τr, the motor speed ωm, and the inverter input voltage VB, the switching control unit 8 determines the switching destination of the switch 12 in this way and outputs a switching signal. Further, when an abnormal signal is input from the failure diagnosis unit 11 described later, the switch 12 is always switched to the PWM control unit 9 side regardless of the torque command value τr and the motor speed ωm.

電圧検出部7は、インバータ入力電圧VBを検出して、切り換え制御部8、PWM制御部9、矩形波制御部10、および故障診断部11へ出力する。さらに、後に説明する故障診断部11からの異常信号を入力したときには、インバータ入力電圧VBとして、あらかじめ設定された所定の値を出力する。この所定値には、インバータ入力電圧VBが取りうる値のうちの最低値(最低保障電圧)が設定される。   The voltage detection unit 7 detects the inverter input voltage VB and outputs it to the switching control unit 8, the PWM control unit 9, the rectangular wave control unit 10, and the failure diagnosis unit 11. Further, when an abnormal signal is input from the failure diagnosis unit 11 described later, a predetermined value set in advance is output as the inverter input voltage VB. The predetermined value is set to the lowest value (minimum guaranteed voltage) among the possible values of the inverter input voltage VB.

電圧検出部7が故障した場合、インバータ入力電圧VBを正しく検出できなくなる。このとき矩形波制御を行うと、後に説明するようなスイッチング信号を正しく出力できず、同期モータ1を制御できなくなる。そのため、電圧検出部7が異常となった場合は、前述したように切換制御部8において常にスイッチ12をPWM制御部9側へ切り換えるとともに、インバータ入力電圧VBを所定値に固定する。電圧検出部7の異常は、故障診断部11により次に説明するようにして検出される。   When the voltage detector 7 fails, the inverter input voltage VB cannot be detected correctly. If rectangular wave control is performed at this time, a switching signal as described later cannot be output correctly, and the synchronous motor 1 cannot be controlled. Therefore, when the voltage detection unit 7 becomes abnormal, the switch control unit 8 always switches the switch 12 to the PWM control unit 9 side and fixes the inverter input voltage VB to a predetermined value as described above. Abnormality of the voltage detection unit 7 is detected by the failure diagnosis unit 11 as described below.

故障診断部11は、電圧検出部7を診断し、その異常を検出する。これは、次の3つの方法によって行われる。1つ目は、インバータ3に電力が供給されないとき、すなわちリレー6が開放しているときに行うものであり、これをリレー開放時の診断という。2つ目は、PWM制御のときに行うものであり、これをPWM制御時の診断という。3つ目は、矩形波制御のときに行うものであり、これを矩形波制御時の診断という。いずれかの方法によって電圧検出部7の異常が検出された場合、故障診断部11より切換制御部8および電圧検出部7へ異常信号を出力する。上記の3つの方法のうち、1つ目のリレー開放時の診断について、以下に説明する。2つ目のPWM制御時の診断と、3つ目の矩形波制御時の診断については、後に説明する。   The failure diagnosis unit 11 diagnoses the voltage detection unit 7 and detects an abnormality thereof. This is done by the following three methods. The first is performed when power is not supplied to the inverter 3, that is, when the relay 6 is open, which is called diagnosis when the relay is open. The second is performed during PWM control, which is called diagnosis during PWM control. The third is performed during rectangular wave control, which is called diagnosis during rectangular wave control. When an abnormality of the voltage detection unit 7 is detected by any method, the failure diagnosis unit 11 outputs an abnormality signal to the switching control unit 8 and the voltage detection unit 7. Of the above three methods, the first diagnosis when the relay is opened will be described below. The diagnosis during the second PWM control and the diagnosis during the third rectangular wave control will be described later.

−リレー開放時の故障診断−
リレー開放時の診断は、電圧検出部7により検出されたインバータ入力電圧VBの値と、そのリップル周波数fωに基づいて行われる。リレー6が開放している場合に電圧検出部7において検出されるインバータ入力電圧VBの例を、図3に示す。このときインバータ入力電圧VBには、符号100に示すような同期モータ1による誘起電圧の全波整流分が現れる。この同期モータ1による誘起電圧は、モータ速度ωmに比例して変化する。また、符号101に示す時間幅の逆数で表されるリップル周波数fωは、モータ速度ωmの6倍の周波数で現れる。したがって、リレー6が開放している場合に電圧検出部7において検出されるべき電圧の基準値VB*は、下記の式(1)により表すことができる。ここで、φは同期モータ1の磁極による磁束を表す。
VB*=1.35・2π・(fω/6)・φ (1)
-Failure diagnosis when relay is open-
The diagnosis when the relay is opened is performed based on the value of the inverter input voltage VB detected by the voltage detector 7 and the ripple frequency fω. An example of the inverter input voltage VB detected by the voltage detector 7 when the relay 6 is open is shown in FIG. At this time, in the inverter input voltage VB, a full-wave rectified portion of the induced voltage by the synchronous motor 1 as shown by reference numeral 100 appears. The induced voltage by the synchronous motor 1 changes in proportion to the motor speed ωm. The ripple frequency fω represented by the reciprocal of the time width indicated by reference numeral 101 appears at a frequency that is six times the motor speed ωm. Therefore, the reference value VB * of the voltage to be detected by the voltage detection unit 7 when the relay 6 is open can be expressed by the following equation (1). Here, φ represents the magnetic flux generated by the magnetic poles of the synchronous motor 1.
VB * = 1.35 · 2π · (fω / 6) · φ (1)

リレー開放時の診断では、式(1)により求められた電圧基準値VB*と、電圧検出部7により検出されたインバータ入力電圧VBを、下記の式(2)によって比較することで、電圧検出部7が故障しているか否かを判定する。式(2)を満たす場合、電圧検出部7は故障していると判定し、そうでない場合は、故障していないと判定する。ここで、kは判定のしきい値であり、あらかじめ設定されている。このようにして、故障診断部11は電圧検出部7のリレー開放時の診断を行い、その異常を検出する。
|VB*−VB|>k (2)
In the diagnosis when the relay is opened, the voltage reference value VB * obtained by the equation (1) and the inverter input voltage VB detected by the voltage detector 7 are compared by the following equation (2) to detect the voltage. It is determined whether the unit 7 has failed. If the expression (2) is satisfied, it is determined that the voltage detector 7 has failed. If not, it is determined that it has not failed. Here, k is a threshold value for determination, and is set in advance. In this way, the failure diagnosis unit 11 performs a diagnosis when the voltage detection unit 7 opens the relay and detects an abnormality.
| VB * -VB |> k (2)

次に、PWM制御部9について説明する。PWM制御部9は、図4に示す構成を備えており、トルク指令値τrに基づいてPWMパルスによるスイッチング信号Pu、Pv、Pwを同期モータ1へ出力する。図3の各構成について以下に説明する。   Next, the PWM control unit 9 will be described. The PWM controller 9 has the configuration shown in FIG. 4 and outputs switching signals Pu, Pv, Pw based on PWM pulses to the synchronous motor 1 based on the torque command value τr. Each configuration of FIG. 3 will be described below.

電流指令値発生部13は、図1の切換制御部8よりスイッチ12を介して入力するトルク指令値τrに対して、d軸電流指令値idrとq軸電流指令値iqrを決定し、電流制御部14へ出力する。ここで、d軸は同期モータ1の磁極位置(磁束)の方向、q軸は電気的にd軸に直交する方向を示しており、このd軸およびq軸により、d−q軸座標系が構成される。なお、idrおよびiqrはトルク指令値τrに対して様々な割合で設定することができるが、その割合によってモータ損失が異なり、モータ損失を最小とするidrとiqrの割合は、モータ速度およびインバータ入力電圧によって変化する。そこで、電流指令値発生部13では、速度検出部21で求められたモータ速度ωmおよび図1の電圧検出部7で検出されたインバータ入力電圧VBに基づいて、トルク指令値τrに対してモータ損失が最も少ない最適なidr,iqrを出力するようにしている。   The current command value generation unit 13 determines a d-axis current command value idr and a q-axis current command value iqr with respect to the torque command value τr input from the switching control unit 8 of FIG. To the unit 14. Here, the d-axis indicates the direction of the magnetic pole position (magnetic flux) of the synchronous motor 1, and the q-axis indicates the direction that is electrically orthogonal to the d-axis. Composed. Note that idr and iqr can be set at various ratios with respect to the torque command value τr. The motor loss differs depending on the ratio, and the ratio between idr and iqr that minimizes the motor loss is determined by the motor speed and the inverter input. Varies with voltage. Therefore, in the current command value generation unit 13, the motor loss with respect to the torque command value τr is determined based on the motor speed ωm obtained by the speed detection unit 21 and the inverter input voltage VB detected by the voltage detection unit 7 in FIG. The optimum idr and iqr are output with the smallest number.

同期モータ1において磁石を有する回転子が回転すると、d−q軸座標系も回転する。このd−q軸座標系の回転変位量、すなわち磁極の位相をθで表し、以下、これを磁極位置θと呼ぶことにする。速度検出部21は、この磁極位置θを一定時間ごとに検出し、その変化量によりモータ速度ωmを求めている。磁極位置θは、磁極位置検出部20において、同期モータ1の出力電流より後述する方法によって求められる。   When the rotor having a magnet rotates in the synchronous motor 1, the dq axis coordinate system also rotates. The rotational displacement amount of this dq axis coordinate system, that is, the phase of the magnetic pole is represented by θ, and hereinafter this will be referred to as the magnetic pole position θ. The speed detector 21 detects the magnetic pole position θ at regular intervals, and obtains the motor speed ωm from the amount of change. The magnetic pole position θ is determined by the magnetic pole position detector 20 from the output current of the synchronous motor 1 by a method described later.

PWM制御部9の外部に備えられた電流センサ5u、5vおよび5wによって、同期モータ1の3相(u相、v相およびw相)電流がそれぞれ検出される。これら検出されたモータ電流は、電流検出部19に出力される。   The current sensors 5u, 5v, and 5w provided outside the PWM controller 9 detect the three-phase (u-phase, v-phase, and w-phase) currents of the synchronous motor 1, respectively. These detected motor currents are output to the current detector 19.

電流検出部19は、電流センサ5u、5vおよび5wによって検出されたモータ電流をサンプリングする。図5にサンプリングのタイミングを示す。電流検出部19では、図5の符号106に示す搬送波における各頂点(符号107に示す各点)のタイミングに合わせて、検出されたモータ電流をサンプリングする。このタイミングは、後に説明するPWM信号発生部16より出力されるタイミング信号Pdによって判別する。なお、搬送波106は周波数10kHzのときの例を示しているが、その他の周波数としてもよい。こうしてサンプリングされたuvw各相のモータ電流に対するサンプリング値iu、ivおよびiwは、図4に示す座標変換部18および磁極位置検出部20に出力される。   The current detector 19 samples the motor current detected by the current sensors 5u, 5v, and 5w. FIG. 5 shows the sampling timing. The current detection unit 19 samples the detected motor current in accordance with the timing of each vertex (each point indicated by reference numeral 107) in the carrier wave indicated by reference numeral 106 in FIG. This timing is determined by a timing signal Pd output from a PWM signal generator 16 described later. In addition, although the carrier wave 106 has shown the example at the frequency of 10 kHz, it is good also as another frequency. Sampling values iu, iv and iw with respect to the motor current of each phase of uvw thus sampled are output to the coordinate converter 18 and the magnetic pole position detector 20 shown in FIG.

座標変換部18は、電流検出部19より入力するモータ電流のサンプリング値iu、ivおよびiwに対して、磁極位置検出部20より出力される磁極位置θに基づいて座標変換を行い、d−q軸座標系のd軸電流idおよびq軸電流iqを算出する。算出されたd軸電流idおよびq軸電流iqは、電流制御部14に出力される。またd軸電流idは、図1の故障診断部11へも出力される。   The coordinate conversion unit 18 performs coordinate conversion on the motor current sampling values iu, iv and iw input from the current detection unit 19 based on the magnetic pole position θ output from the magnetic pole position detection unit 20, and d−q The d-axis current id and the q-axis current iq in the axis coordinate system are calculated. The calculated d-axis current id and q-axis current iq are output to the current control unit 14. The d-axis current id is also output to the failure diagnosis unit 11 in FIG.

電流制御部14は、電流指令値発生部13より入力するd軸電流指令値idrと、座標変換部18より入力するd軸電流idとの差により、d軸電流偏差を求める。さらに、そのd軸電流偏差に対して周知の比例・積分制御演算を行い、d軸電圧指令値Vdsを得る。このd軸電圧指令値Vdsには、後に説明する重畳電圧生成部17より出力される重畳電圧Vpが加算され、d軸電圧指令値Vds1となって座標変換部15に出力される。同様に、q軸電流指令値iqrとq軸電流iqに対して得られるq軸電圧指令値Vqsも、座標変換部15に出力される。このとき、q軸電圧指令値Vqsに対しては、重畳電圧Vpは加算されない。   The current control unit 14 obtains a d-axis current deviation based on a difference between the d-axis current command value idr input from the current command value generation unit 13 and the d-axis current id input from the coordinate conversion unit 18. Further, a well-known proportional / integral control calculation is performed on the d-axis current deviation to obtain a d-axis voltage command value Vds. To this d-axis voltage command value Vds, a superimposed voltage Vp output from a superimposed voltage generation unit 17 described later is added, and the d-axis voltage command value Vds1 is output to the coordinate conversion unit 15. Similarly, the q-axis voltage command value Vqs obtained for the q-axis current command value iqr and the q-axis current iq is also output to the coordinate conversion unit 15. At this time, the superimposed voltage Vp is not added to the q-axis voltage command value Vqs.

座標変換部15は、入力するd軸電圧指令値Vds1およびq軸電圧指令値Vqsに対して、磁極位置検出部20より出力される磁極位置θに基づいて座標変換を行い、静止座標系の3相電圧指令値Vus、VvsおよびVwsを算出する。算出された3相電圧指令値Vus、VvsおよびVwsは、PWM信号発生部16に出力される。   The coordinate conversion unit 15 performs coordinate conversion on the input d-axis voltage command value Vds1 and q-axis voltage command value Vqs on the basis of the magnetic pole position θ output from the magnetic pole position detection unit 20, and 3 in the stationary coordinate system. Phase voltage command values Vus, Vvs and Vws are calculated. The calculated three-phase voltage command values Vus, Vvs and Vws are output to the PWM signal generator 16.

PWM信号発生部16は、座標変換部15より入力する3相電圧指令値Vus、VvsおよびVwsをインバータ入力電圧VBに対して正規化し、それぞれ搬送波と比較することでパルス幅を算出し、3相のPWMパルスPu、PvおよびPwをインバータ3に出力する。これにより、同期モータ1に印加する電圧が決定される。また、PWM信号発生部16は、搬送波よりサンプリングのタイミングを示す信号Pdを抽出し、電流検出部19および重畳電圧生成部17へ出力する。   The PWM signal generation unit 16 normalizes the three-phase voltage command values Vus, Vvs, and Vws input from the coordinate conversion unit 15 with respect to the inverter input voltage VB, and compares each with the carrier wave to calculate the pulse width, thereby calculating the three-phase PWM pulses Pu, Pv and Pw are output to the inverter 3. Thereby, the voltage applied to the synchronous motor 1 is determined. Further, the PWM signal generation unit 16 extracts a signal Pd indicating the sampling timing from the carrier wave, and outputs it to the current detection unit 19 and the superimposed voltage generation unit 17.

重畳電圧生成部17は、図5の符号108に示す重畳電圧Vpを出力する。符号108に示す重畳電圧Vpは、搬送波106の半周期ごと、すなわち符号107に示す各点のタイミングごとに、極性を切り換えられる。この切り換えのタイミングは、図4に示すPWM信号発生部16より出力されるタイミング信号Pdにより判別する。このように極性を切り換えられた重畳電圧Vpを電流制御部14から出力するd軸電圧指令値Vdsに重畳することで、同期モータ1の3相電流に磁極位置θに応じた電流変化を発生させる。発生した電流変化は電流センサ5u、5vおよび5wによって検出され、磁極位置検出部20において、後述する方法によって磁極位置θが求められる。また、重畳電圧Vpは図1の故障診断部11へも出力される。   The superimposed voltage generator 17 outputs a superimposed voltage Vp indicated by reference numeral 108 in FIG. The polarity of the superimposed voltage Vp indicated by reference numeral 108 can be switched every half cycle of the carrier 106, that is, at each point timing indicated by reference numeral 107. The switching timing is determined by the timing signal Pd output from the PWM signal generator 16 shown in FIG. By superimposing the superimposed voltage Vp whose polarity has been switched in this way on the d-axis voltage command value Vds output from the current control unit 14, a current change corresponding to the magnetic pole position θ is generated in the three-phase current of the synchronous motor 1. . The generated current change is detected by the current sensors 5u, 5v, and 5w, and the magnetic pole position detector 20 determines the magnetic pole position θ by a method described later. The superimposed voltage Vp is also output to the failure diagnosis unit 11 in FIG.

磁極位置検出部20では、搬送波の1周期の間におけるモータ電流のサンプリング値iu、ivおよびiwから、重畳電圧Vpによって発生する電流差分を求めることにより、磁極位置θを求める。この方法を以下に説明する。まず、モータ電流のサンプリング値iuおよびivについて、下記の式(3)により、搬送波の前半の半周期における差分ΔiuおよびΔivを求める。ここで、計算対象とする1周期においてはじめにサンプリングした時刻、たとえば図5の時刻t0を時刻t(2n)と表し、その次にサンプリングした時刻、たとえば時刻t1を時刻t(2n+1)と表す。
Δiu(t(2n))=iu(t(2n+1))−iu(t(2n))
Δiv(t(2n))=iv(t(2n+1))−iv(t(2n)) (3)
The magnetic pole position detection unit 20 obtains the magnetic pole position θ by obtaining a current difference generated by the superimposed voltage Vp from the motor current sampling values iu, iv and iw during one period of the carrier wave. This method will be described below. First, with respect to the sampling values iu and iv of the motor current, the differences Δiu and Δiv in the first half cycle of the carrier wave are obtained by the following equation (3). Here, the first sampling time in one cycle to be calculated, for example, time t0 in FIG. 5 is represented as time t (2n), and the next sampling time, for example, time t1 is represented as time t (2n + 1).
Δiu (t (2n)) = iu (t (2n + 1)) − iu (t (2n))
Δiv (t (2n)) = iv (t (2n + 1)) − iv (t (2n)) (3)

次に、求められた差分ΔiuとΔivを、2相交流(α−β)座標系の差分ΔiαとΔiβに変換する。この変換された差分を、Δiα(t(2n))およびΔiβ(t(2n))と表す。   Next, the obtained differences Δiu and Δiv are converted into differences Δiα and Δiβ in a two-phase alternating current (α-β) coordinate system. This converted difference is expressed as Δiα (t (2n)) and Δiβ (t (2n)).

なお、以上説明した内容について、差分ΔiuまたはΔivの代わりにサンプリング値iwの差分Δiwを下記の式(4)により求め、この差分Δiwと差分ΔiuまたはΔivのいずれか、または差分Δiu、ΔivおよびΔiw全てにより、Δiα(t(2n))とΔiβ(t(2n))を求めてもよい。
Δiw(t(2n))=iw(t(2n+1))−iw(t(2n)) (4)
For the contents described above, instead of the difference Δiu or Δiv, the difference Δiw of the sampling value iw is obtained by the following equation (4), and either the difference Δiw and the difference Δiu or Δiv, or the differences Δiu, Δiv and Δiw From all, Δiα (t (2n)) and Δiβ (t (2n)) may be obtained.
Δiw (t (2n)) = iw (t (2n + 1)) − iw (t (2n)) (4)

次に、後半の半周期、すなわち時刻t(2n+1)から時刻t(2n+2)の間においても上記と同様の演算を行い、このときの2相交流(α−β)座標系の差分Δiα(t(2n+1))とΔiβ(t(2n+1))を求める。その後、下記の式(5)によって、搬送波の1周期の間におけるΔiαとΔiβの差であるΔΔiαとΔΔiβをそれぞれ求める。
ΔΔiα=Δiα(t(2n+1))−Δiα(t(2n))
ΔΔiβ=Δiβ(t(2n+1))−Δiβ(t(2n)) (5)
Next, the same calculation is performed during the latter half cycle, that is, from time t (2n + 1) to time t (2n + 2), and the difference Δiα (t of the two-phase alternating current (α−β) coordinate system at this time (2n + 1)) and Δiβ (t (2n + 1)) are obtained. Thereafter, ΔΔiα and ΔΔiβ, which are the differences between Δiα and Δiβ during one period of the carrier wave, are obtained by the following equation (5).
ΔΔiα = Δiα (t (2n + 1)) − Δiα (t (2n))
ΔΔiβ = Δiβ (t (2n + 1)) − Δiβ (t (2n)) (5)

このようにして算出されたΔΔiαとΔΔiβを、2相交流(α−β)座標系におけるベクトルとしてそれぞれ表し、そのベクトルを合成したベクトルの位相角をθabとする。図6において、符号109に示すベクトルをΔΔiα、符号110に示すベクトルをΔΔiβとすると、ベクトル109と110を合成した符号111に示すベクトルの位相角112がθabを表す。このθabが磁極位置θである。   ΔΔiα and ΔΔiβ calculated in this way are each expressed as a vector in a two-phase alternating current (α-β) coordinate system, and the phase angle of the combined vector is θab. In FIG. 6, when the vector indicated by reference numeral 109 is ΔΔiα and the vector indicated by reference numeral 110 is ΔΔiβ, the phase angle 112 of the vector indicated by reference numeral 111 obtained by combining the vectors 109 and 110 represents θab. This θab is the magnetic pole position θ.

また、ベクトル111を電流差分差ΔΔiと表すと、このΔΔiは式(5)のΔΔiαとΔΔiβを用いて、下記の式(6)のように表すことができる。電流差分差ΔΔiは、磁極位置検出部20より図1の故障診断部11へ出力される。
ΔΔi=√(ΔΔiα+ΔΔiβ) (6)
Further, when the vector 111 is expressed as a current difference difference ΔΔi, this ΔΔi can be expressed as the following equation (6) by using ΔΔiα and ΔΔiβ in the equation (5). The current difference difference ΔΔi is output from the magnetic pole position detection unit 20 to the failure diagnosis unit 11 of FIG.
ΔΔi = √ (ΔΔiα 2 + ΔΔiβ 2 ) (6)

上記のようにして、磁極位置θが求められる。この磁極位置θに基づいて、上記に説明した方法によって、同期モータ1への印加電圧が決定される。   As described above, the magnetic pole position θ is obtained. Based on the magnetic pole position θ, the voltage applied to the synchronous motor 1 is determined by the method described above.

−PWM制御時の故障診断−
ここで、図1の故障診断部11で行う電圧検出部7の診断のうち、2つ目のPWM制御時の診断について説明する。PWM制御時の診断は、上記の式(6)によって表されるΔΔiと、下記の式(7)によって表される電流差分差の基準値ΔΔi*とを比較することによって行われる。なお、式(7)におけるLdは同期モータ1のd軸におけるインダクタンスであり、d軸電流idの絶対値が大きくなると減少する。そのため、あらかじめidとVpに対する基準値ΔΔi*の値をテーブル化しておき、座標変換部18より出力されるidの値と、重畳電圧生成部17より出力されるVpの値によって、基準値ΔΔi*の値を決定する。
ΔΔi*=2Vp/Ld (7)
-Fault diagnosis during PWM control-
Here, the diagnosis at the time of the 2nd PWM control among the diagnosis of the voltage detection part 7 performed by the failure diagnosis part 11 of FIG. 1 is demonstrated. Diagnosis at the time of PWM control is performed by comparing ΔΔi expressed by the above equation (6) with a reference value ΔΔi * of the current difference difference expressed by the following equation (7). In addition, Ld in Formula (7) is the inductance in the d-axis of the synchronous motor 1, and decreases as the absolute value of the d-axis current id increases. Therefore, the reference value ΔΔi * values for id and Vp are tabulated in advance, and the reference value ΔΔi * is determined by the id value output from the coordinate conversion unit 18 and the Vp value output from the superimposed voltage generation unit 17. Determine the value of.
ΔΔi * = 2Vp / Ld (7)

電圧検出部7が故障した場合、検出されるインバータ入力電圧VBは本来の値とは異なるものとなる。前述したように、電流指令値発生部13はこのインバータ入力電圧VBの値に基づいて、3相電圧指令値Vus、Vvs、Vwsを実現するPWMパルスを生成する。したがって、電圧検出部7が故障した場合には、本来出力されるべき重畳電圧Vpに対してずれが生じ、それによってインバータ3から同期モータ1に印加する重畳電圧にもずれが生じるため、モータ電流の差分、すなわちΔΔiにもずれが生じる。このことから、下記の式(8)によってΔΔiとΔΔi*とを比較することで、電圧検出部7が故障しているか否かを判定する。式(8)を満たす場合、電圧検出部7は故障していると判定し、そうでない場合は、故障していないと判定する。ここで、αは判定のしきい値であり、あらかじめ設定されている。このようにして、故障検出部11は電圧検出部7のPWM制御時の診断を行い、その異常を検出する。
|ΔΔi*−ΔΔi|>α (8)
When the voltage detector 7 fails, the detected inverter input voltage VB is different from the original value. As described above, the current command value generation unit 13 generates PWM pulses that realize the three-phase voltage command values Vus, Vvs, and Vws based on the value of the inverter input voltage VB. Therefore, when the voltage detection unit 7 fails, a deviation occurs with respect to the superimposed voltage Vp that should be output, and accordingly, a deviation also occurs in the superimposed voltage applied from the inverter 3 to the synchronous motor 1. There is also a deviation in the difference of ΔΔi. From this, by comparing ΔΔi and ΔΔi * by the following formula (8), it is determined whether or not the voltage detection unit 7 is out of order. If the expression (8) is satisfied, it is determined that the voltage detection unit 7 has failed, and if not, it is determined that it has not failed. Here, α is a threshold value for determination, and is set in advance. In this way, the failure detection unit 11 performs diagnosis during PWM control of the voltage detection unit 7 and detects an abnormality thereof.
| ΔΔi * −ΔΔi |> α (8)

図1の矩形波制御部10について次に説明する。矩形波制御部10は、図7に示す構成を備えており、上記に説明したPWM制御部9と同様に、トルク指令値τrに基づいて矩形波によるスイッチング信号Pu、Pv、Pwを同期モータ1へ出力する。図7の各構成について以下に説明する。   Next, the rectangular wave control unit 10 of FIG. 1 will be described. The rectangular wave control unit 10 has the configuration shown in FIG. 7, and similarly to the PWM control unit 9 described above, the rectangular motor switching signals Pu, Pv, and Pw are sent to the synchronous motor 1 based on the torque command value τr. Output to. Each configuration of FIG. 7 will be described below.

電圧位相演算部23では、図1の切換制御部8よりスイッチ12を介して入力するトルク指令値τrに対して、電圧位相γを決定し、スイッチ選択部24へ出力する。この電圧位相γは、2相直流の電流指令値であるd軸電流指令値idrおよびq軸電流指令値iqrを決定した後、次のようにして算出される。なおd軸電流指令値idrおよびq軸電流指令値iqrは、トルク指令値τr、モータ速度ωmおよびインバータ直流入力電圧VBに基づいて、あらかじめ記憶された電流テーブルによって決定される。   The voltage phase calculation unit 23 determines the voltage phase γ for the torque command value τr input from the switching control unit 8 in FIG. 1 via the switch 12 and outputs the voltage phase γ to the switch selection unit 24. This voltage phase γ is calculated as follows after determining the d-axis current command value idr and the q-axis current command value iqr, which are two-phase DC current command values. The d-axis current command value idr and the q-axis current command value iqr are determined by a current table stored in advance based on the torque command value τr, the motor speed ωm, and the inverter DC input voltage VB.

d軸方向に印加すべき電圧をVd、q軸方向に印加すべき電圧をVqとする。このとき、d軸方向のインダクタンスをLd、q軸方向のインダクタンスをLqとすると、LdおよびLqによって、VdおよびVqはd軸電流指令値idrおよびq軸電流指令値iqrに対してそれぞれ90°位相が進む。したがって、VdおよびVqは下記の式(9)のように表される。なお、Vqの式に含まれるωm・φの項は、q軸方向へ生じる逆起電力を補償する電圧を表す。この逆起電力は、モータ1が回転することによって、磁極位置θの方向であるd軸に対して電気的に直交するq軸方向へ生じるものである。
Vd=−ωm・Lq・iqr
Vq=ωm・φ+ωm・Ld・idr (9)
The voltage to be applied in the d-axis direction is Vd, and the voltage to be applied in the q-axis direction is Vq. At this time, assuming that the inductance in the d-axis direction is Ld and the inductance in the q-axis direction is Lq, Vd and Vq are 90 ° phase with respect to the d-axis current command value idr and the q-axis current command value iqr, respectively. Advances. Therefore, Vd and Vq are expressed as the following formula (9). The term ωm · φ included in the expression of Vq represents a voltage that compensates for the counter electromotive force generated in the q-axis direction. This counter electromotive force is generated in the q-axis direction electrically orthogonal to the d-axis which is the direction of the magnetic pole position θ as the motor 1 rotates.
Vd = −ωm · Lq · iqr
Vq = ωm · φ + ωm · Ld · idr (9)

上記の式(9)によって表されるd軸印加電圧Vdおよびq軸印加電圧Vqをベクトル図に示したものを図8に示す。静止座標系である2相交流(α−β)座標系およびuvw相の座標系に対して、d−q軸座標系は、符号61に示す磁極位置θの分だけ傾いている。符号64に示すベクトルはd軸電流指令値idr、符号65に示すベクトルはq軸電流指令値iqrをそれぞれ表している。このとき、idrによるベクトル64はd軸の負方向、iqrによるベクトル65はq軸の正方向にそれぞれ向いているとする。   FIG. 8 shows a vector diagram of the d-axis applied voltage Vd and the q-axis applied voltage Vq represented by the above equation (9). The dq axis coordinate system is inclined by the magnetic pole position θ indicated by reference numeral 61 with respect to the two-phase alternating current (α-β) coordinate system and the uvw phase coordinate system which are stationary coordinate systems. A vector denoted by reference numeral 64 represents a d-axis current command value idr, and a vector denoted by reference numeral 65 represents a q-axis current command value iqr. At this time, it is assumed that the vector 64 by idr is oriented in the negative direction of the d-axis, and the vector 65 by iqr is oriented in the positive direction of the q-axis.

式(9)の−ωm・Lq・iqrの項によるベクトル68により、d軸印加電圧Vdは符号66に示すベクトルで表される。また、式(9)のωm・φの項によるベクトル69およびωm・Ld・idrの項によるベクトル70により、q軸印加電圧Vqは符号67に示すベクトルで表される。このベクトル66とベクトル67を合成した符号70に示すベクトルを電圧指令ベクトルVrとすると、この電圧指令ベクトルVrをd軸から見たときの符号62に示す位相が電圧位相γである。なお、ベクトル64とベクトル65を合成した符号71に示すベクトルは、d軸電流指令値idrとq軸電流指令値iqrとの合成である電流指令ベクトルiを表す。   The d-axis applied voltage Vd is represented by a vector denoted by reference numeral 66 by the vector 68 according to the term of -ωm · Lq · iqr in the equation (9). Further, the q-axis applied voltage Vq is represented by a vector indicated by reference numeral 67 by the vector 69 by the term of ωm · φ and the vector 70 by the term of ωm · Ld · idr in the equation (9). When a vector indicated by reference numeral 70 obtained by combining the vector 66 and the vector 67 is a voltage command vector Vr, a phase indicated by reference numeral 62 when the voltage command vector Vr is viewed from the d-axis is a voltage phase γ. Note that the vector indicated by reference numeral 71 obtained by combining the vector 64 and the vector 65 represents a current command vector i that is a combination of the d-axis current command value idr and the q-axis current command value iqr.

なお、α軸を基準とする静止座標系から見たときの電圧指令ベクトルVrの位相、すなわち符号63に示す位相を、電圧位相θvと表す。この電圧位相θvは、後に説明するスイッチングパターンの選択において用いられる。なお、θv=θ+γである。   Note that the phase of the voltage command vector Vr when viewed from the stationary coordinate system with the α axis as a reference, that is, the phase indicated by reference numeral 63 is expressed as a voltage phase θv. This voltage phase θv is used in selection of a switching pattern described later. Note that θv = θ + γ.

上記のようにして、矩形波制御部10の電圧位相演算部23において電圧位相γを決定する。次にスイッチ選択部24について説明する。スイッチ選択部24は、電圧位相γと磁極位置θの合計値、すなわち前述した電圧位相θvに基づいてスイッチングパターンを選択し、矩形波によるスイッチング信号Pu、PvおよびPwを出力する。これらのスイッチング信号がインバータ3に入力されると、そのスイッチング信号に応じた電圧が同期モータ1に印加される。なお、スイッチング信号によって同期モータ1に印加する電圧は所定の電圧値の正電圧または負電圧であり、スイッチング信号はこの正電圧または負電圧のどちらかを指示するものである。   As described above, the voltage phase γ is determined in the voltage phase calculation unit 23 of the rectangular wave control unit 10. Next, the switch selection unit 24 will be described. The switch selection unit 24 selects a switching pattern based on the total value of the voltage phase γ and the magnetic pole position θ, that is, the voltage phase θv described above, and outputs switching signals Pu, Pv and Pw using rectangular waves. When these switching signals are input to the inverter 3, a voltage corresponding to the switching signal is applied to the synchronous motor 1. The voltage applied to the synchronous motor 1 by the switching signal is a positive voltage or a negative voltage having a predetermined voltage value, and the switching signal indicates either the positive voltage or the negative voltage.

スイッチ選択部24では、180°通電の矩形波制御を行うために、α−β座標系(uvw座標系)を電気角60°ごとに6つの区間に分割し、電圧位相θvの値がどの区間に相当するかによって異なるスイッチングパターンを選択する。図9(a)にα−β座標系を6つの区間に分割した様子を示す。符号73〜78に示す区間をそれぞれ区間I〜VIと称し、たとえば符号73に示す区間、すなわち電圧位相θvが−30°〜30°のときに符号71に示す電圧指令ベクトルVrが位置する区間を、区間Iとする。同様に、θvが30°〜90°のときを区間II、90°〜150°のときを区間III、150°〜210°のときを区間IV、210°〜270°のときを区間V、270°〜330°のときを区間VIとする。   The switch selection unit 24 divides the α-β coordinate system (uvw coordinate system) into six sections for every electrical angle of 60 ° in order to perform 180 ° energization rectangular wave control, and which section has the voltage phase θv value. A different switching pattern is selected depending on whether it corresponds to. FIG. 9A shows a state where the α-β coordinate system is divided into six sections. The sections indicated by reference numerals 73 to 78 are referred to as sections I to VI, respectively. For example, the section indicated by reference numeral 73, that is, the section where the voltage command vector Vr indicated by reference numeral 71 is located when the voltage phase θv is −30 ° to 30 °. , Section I. Similarly, when θv is 30 ° to 90 °, Section II, when it is 90 ° to 150 °, Section III, when it is 150 ° to 210 °, Section IV, when it is 210 ° to 270 °, Section V, 270 The interval VI to 330 ° is defined as section VI.

図9(a)の区間I〜VIのそれぞれにおいて選択するスイッチングパターンを図9(b)に示す。たとえば区間Iの場合には、u相が正電圧、v相とw相が負電圧となるように、スイッチング信号Pu、PvおよびPwをそれぞれ出力する。また、電圧位相θvが図9(a)の符号63に示す角度のときには、符号71に示す電圧指令ベクトルVrが区間IIIに位置するため、図9(b)により、u相とw相が負電圧、v相が正電圧となるように、スイッチング信号を出力する。   FIG. 9B shows switching patterns to be selected in each of the sections I to VI in FIG. For example, in the section I, the switching signals Pu, Pv, and Pw are output so that the u phase is a positive voltage and the v phase and the w phase are negative voltages. Further, when the voltage phase θv is an angle indicated by reference numeral 63 in FIG. 9A, the voltage command vector Vr indicated by reference numeral 71 is located in the section III. Therefore, the u phase and the w phase are negative according to FIG. 9B. A switching signal is output so that the voltage and the v-phase are positive.

スイッチ選択部24は、このようにしてスイッチングパターンを選択することで、同期モータ1への印加電圧の波形を変化するスイッチング信号Pu、PvおよびPwをそれぞれ出力する。選択したスイッチングパターンの情報は、磁極位置検出部26へ出力される。また、スイッチングを行う相、すなわち電圧を正から負、または負から正に変化させるuvw相いずれかの情報が、電流検出部27と図1の故障診断部11へ出力される。   The switch selection unit 24 outputs switching signals Pu, Pv, and Pw that change the waveform of the voltage applied to the synchronous motor 1 by selecting the switching pattern in this way. Information on the selected switching pattern is output to the magnetic pole position detector 26. In addition, information on the phase to be switched, that is, the uvw phase that changes the voltage from positive to negative or from negative to positive is output to the current detection unit 27 and the failure diagnosis unit 11 of FIG.

電流検出部27は、電流センサ5u、5vおよび5wによって検出されたモータ電流をサンプリングする。このときのサンプリングのタイミングは、図4の電流検出部19とは異なり、所定のものが用いられる。サンプリングされたuvw各相のモータ電流に対するサンプリング値iu、ivおよびiwは、磁極位置検出部26に出力される。また、スイッチ選択部24よりスイッチングを行う相の情報を入力し、その相の電流をiswとして、図1の故障診断部11へ出力する。すなわち、スイッチング相がu相であればisw=iu、v相であればisw=iv、w相であればisw=iwとする。   The current detection unit 27 samples the motor current detected by the current sensors 5u, 5v, and 5w. The sampling timing at this time is different from the current detection unit 19 of FIG. 4 and a predetermined timing is used. The sampled values iu, iv and iw for the sampled motor currents of each phase of uvw are output to the magnetic pole position detector 26. Further, information on the phase to be switched is input from the switch selection unit 24, and the current of the phase is set as isw and output to the failure diagnosis unit 11 in FIG. That is, isw = iu if the switching phase is u phase, isw = iv if v phase, and isw = iw if w phase.

磁極位置検出部26は、スイッチング選択部24より出力されたスイッチングパターンの情報により、同期モータ1に印加される交流電圧を求める。この交流電圧と、電流検出部27より出力されたモータ電流のサンプリング値iu、ivおよびiwとによりモータの誘起電圧を検知し、その誘起電圧の位相によって、磁極位置θを求める。求められた磁極位置θは、スイッチ選択部24と速度検出部25へ出力される。   The magnetic pole position detection unit 26 obtains the AC voltage applied to the synchronous motor 1 based on the switching pattern information output from the switching selection unit 24. The induced voltage of the motor is detected from this AC voltage and the motor current sampling values iu, iv and iw output from the current detector 27, and the magnetic pole position θ is obtained from the phase of the induced voltage. The obtained magnetic pole position θ is output to the switch selector 24 and the speed detector 25.

速度検出部25は、図4の速度検出部21と同様に、磁極位置検出部26より出力される磁極位置θを一定時間ごとに検出し、その変化量によってモータ速度ωmを求める。求められたモータ速度ωmは電圧位相演算部23へ出力される。   Similar to the speed detection unit 21 in FIG. 4, the speed detection unit 25 detects the magnetic pole position θ output from the magnetic pole position detection unit 26 at regular intervals, and obtains the motor speed ωm from the amount of change. The obtained motor speed ωm is output to the voltage phase calculator 23.

―矩形波制御時の故障診断―
ここで、図1の故障診断部11で行う電圧検出部7の診断のうち、3つ目の矩形波制御時の診断について説明する。矩形波制御時における、モータ電流値、スイッチングパターン、インバータ入力電流、およびインバータ入力電圧の関係の例を図10に示す。符号81に示すスイッチングパターンによるスイッチング信号Pu、PvおよびPwがインバータ3へ出力されると、それに応じた交流電圧が同期モータ1に印加され、符号80に示すようにモータ電流iu、ivおよびiwが変化する。このとき、インバータ3へ入力するインバータ入力電流は符号82に示すように変化し、これに合わせてインバータ入力電圧も符号83に示すように変化する。矩形波制御時の診断において、このインバータ入力電圧の変化量を検出する。
-Failure diagnosis during rectangular wave control-
Here, the diagnosis at the time of the 3rd rectangular wave control among the diagnosis of the voltage detection part 7 performed by the failure diagnosis part 11 of FIG. 1 is demonstrated. FIG. 10 shows an example of the relationship among the motor current value, switching pattern, inverter input current, and inverter input voltage during rectangular wave control. When switching signals Pu, Pv and Pw having a switching pattern indicated by reference numeral 81 are output to the inverter 3, an AC voltage corresponding to the switching signals Pu, Pv and Pw is applied to the synchronous motor 1. Change. At this time, the inverter input current input to the inverter 3 changes as indicated by reference numeral 82, and the inverter input voltage also changes as indicated by reference numeral 83. In the diagnosis during the rectangular wave control, the amount of change in the inverter input voltage is detected.

前述したように、図1の電圧検出部7によりインバータ入力電圧VBが検出される。矩形波制御時の診断において、検出されたインバータ入力電圧VBと、スイッチ選択部24より出力されるスイッチングを行う相の情報とにより、スイッチング前の電圧値VBaとスイッチング後の電圧値VBbとの差を求め、その差の絶対値を変化量ΔVB=|VBa−VBb|とする。ΔVBは、図10において符号84に示される部分の変化量である。また、電流検出部27より出力されるスイッチングを行う相の電流iswにより、電圧変化量の基準値ΔVB*を求める。この電圧変化量の基準値ΔVB*は、あらかじめスイッチング時の電流iswに対して測定しておき、スイッチング相の電流iswの値に対するΔVB*としてテーブル化されている。   As described above, the inverter input voltage VB is detected by the voltage detector 7 of FIG. The difference between the voltage value VBa before the switching and the voltage value VBb after the switching based on the detected inverter input voltage VB and the information on the phase to be switched output from the switch selection unit 24 in the diagnosis during the rectangular wave control. And the absolute value of the difference is defined as a change amount ΔVB = | VBa−VBb |. ΔVB is a change amount of a portion indicated by reference numeral 84 in FIG. Further, the reference value ΔVB * of the voltage change amount is obtained from the phase current isw output from the current detection unit 27 for switching. The reference value ΔVB * of the voltage change amount is measured in advance with respect to the current isw at the time of switching, and is tabulated as ΔVB * with respect to the value of the current isw in the switching phase.

さらに、求められたΔVBとΔVB*とを下記の式(10)によって比較することで、電圧検出部7が故障しているか否かを判定する。式(10)を満たす場合、電圧検出部7は故障していると判定し、そうでない場合は、故障していないと判定する。ここで、βは判定のしきい値であり、あらかじめ設定されている。このようにして、故障検出部11は電圧検出部7の矩形波制御時の診断を行い、その異常を検出する。
|ΔVB*−ΔVB|>β (10)
Further, by comparing ΔVB and ΔVB * thus obtained by the following equation (10), it is determined whether or not the voltage detection unit 7 has failed. If the expression (10) is satisfied, it is determined that the voltage detector 7 has failed, and if not, it is determined that it has not failed. Here, β is a threshold value for determination, and is set in advance. In this way, the failure detection unit 11 performs a diagnosis during the rectangular wave control of the voltage detection unit 7 and detects the abnormality.
| ΔVB * −ΔVB |> β (10)

上記に説明した電圧検出部7に対する故障診断の処理の流れを示すフローチャートを図11に示す。このフローチャートはモータコントローラ4で実行されるプログラムに基づくものであり、モータコントローラ4の動作中は常に実行されている。   FIG. 11 is a flowchart showing the flow of the failure diagnosis process for the voltage detection unit 7 described above. This flowchart is based on a program executed by the motor controller 4 and is always executed during the operation of the motor controller 4.

ステップS1では、リレー6がオフ(開放)かオン(接続)かの判定を行う。この判定は、リレー6からモータコントローラ4へ出力される図示しない信号により行う。リレー6がオフの場合はステップS2へ進み、オンの場合はステップS8へ進む。   In step S1, it is determined whether the relay 6 is off (open) or on (connected). This determination is performed by a signal (not shown) output from the relay 6 to the motor controller 4. If the relay 6 is off, the process proceeds to step S2, and if it is on, the process proceeds to step S8.

ステップS2では、故障診断部11において、電圧検出部7より出力されるインバータ入力電圧VBにより、そのリップル周波数fωを検出する。リップル周波数fωは、前述のようにVBの波形によって図3に例を示す時間幅を検出し、これの逆数を算出することにより検出される。さらに、検出されたリップル周波数fωによって、前述の式(1)から電圧の基準値VB*を算出する。   In step S <b> 2, the failure diagnosis unit 11 detects the ripple frequency fω from the inverter input voltage VB output from the voltage detection unit 7. As described above, the ripple frequency fω is detected by detecting the time width shown in FIG. 3 based on the VB waveform and calculating the reciprocal of the time width. Further, a voltage reference value VB * is calculated from the above-described equation (1) based on the detected ripple frequency fω.

ステップS3では、故障診断部11において、前述の式(2)により、電圧検出部7より出力されるインバータ入力電圧VBとステップS2で算出された電圧の基準値VB*とを比較し、リレー開放時の診断を行う。式(2)を満たす場合は電圧検出部7が故障していると判定し、ステップS4へ進む。式(2)を満たさない場合は電圧検出部7が故障していないと判定し、ステップS7へ進む。   In step S3, the failure diagnosis unit 11 compares the inverter input voltage VB output from the voltage detection unit 7 with the voltage reference value VB * calculated in step S2 by the above-described equation (2), and opens the relay. Diagnose the time. If the expression (2) is satisfied, it is determined that the voltage detection unit 7 has failed, and the process proceeds to step S4. If the expression (2) is not satisfied, it is determined that the voltage detection unit 7 has not failed, and the process proceeds to step S7.

ステップS4では、電圧検出部7が故障しているとして、故障診断部11より切換制御部8と電圧検出部7へ異常信号を出力する。   In step S <b> 4, assuming that the voltage detection unit 7 has failed, the failure diagnosis unit 11 outputs an abnormality signal to the switching control unit 8 and the voltage detection unit 7.

ステップS5では、故障診断部11より異常信号が出力されたことにより、電圧検出部7において、インバータ入力電圧VBをあらかじめ設定された所定値に固定して出力する。この所定値は、前述の最低保障電圧、すなわちインバータ入力電圧VBが取りうる値のうちの最低値である。   In step S5, when an abnormality signal is output from the failure diagnosis unit 11, the voltage detection unit 7 outputs the inverter input voltage VB fixed to a predetermined value set in advance. This predetermined value is the lowest value of the above-mentioned minimum guaranteed voltage, that is, the value that the inverter input voltage VB can take.

ステップS6では、故障診断部11より異常信号が出力されたことにより、切換制御部8において、スイッチ12をPWM制御部9側へ固定する切換信号をスイッチ12へ出力する。このようにすることで、矩形波制御は行われなくなる。ステップS6を実行した後は、ステップS1へ戻る。   In step S6, when an abnormality signal is output from the failure diagnosis unit 11, the switching control unit 8 outputs a switching signal for fixing the switch 12 to the PWM control unit 9 side to the switch 12. By doing so, the rectangular wave control is not performed. After executing Step S6, the process returns to Step S1.

ステップS7では、電圧検出部7は故障していないとする。このとき、故障診断部11より異常信号は出力されない。ステップS7を実行した後は、ステップS1へ戻る。   In step S7, it is assumed that the voltage detector 7 has not failed. At this time, no abnormality signal is output from the failure diagnosis unit 11. After executing Step S7, the process returns to Step S1.

ステップS8では、切換制御部8において、現在のモータ運転がPWM制御と矩形波制御のどちらであるかを判定する。この判定は、切換制御部8よりスイッチ12へ出力する切換信号の状態によって行われる。PWM制御であると判定した場合はステップS9へ進み、矩形波制御であると判定した場合はステップS11へ進む。   In step S8, the switching control unit 8 determines whether the current motor operation is PWM control or rectangular wave control. This determination is made according to the state of the switching signal output from the switching control unit 8 to the switch 12. If it is determined that the PWM control is selected, the process proceeds to step S9. If it is determined that the rectangular wave control is selected, the process proceeds to step S11.

ステップS9では、故障診断部11において、前述の式(6)に表される、図4の磁極位置検出部20より出力される電流差分差ΔΔiを検出する。なお電流差分差ΔΔiは、図11のフローチャートによる故障診断処理と並行して磁極位置検出部20において実行される、図示しない磁極位置を検出する処理によって算出される。さらに、図4の座標変換部18より出力されるidの値と、重畳電圧生成部17より出力されるVpの値によって、前述の式(7)に表される電流差分差の基準値ΔΔi*を算出する。   In step S9, the failure diagnosis unit 11 detects the current difference difference ΔΔi output from the magnetic pole position detection unit 20 shown in FIG. The current difference difference ΔΔi is calculated by a process of detecting a magnetic pole position (not shown) that is executed in the magnetic pole position detection unit 20 in parallel with the failure diagnosis process according to the flowchart of FIG. Further, the reference value ΔΔi * of the current difference difference expressed by the above-described equation (7) is determined based on the id value output from the coordinate conversion unit 18 in FIG. 4 and the Vp value output from the superimposed voltage generation unit 17. Is calculated.

ステップS10では、故障診断部11において、前述の式(8)により、ステップS9で検出された電流差分差ΔΔiと、同じくステップS9で算出された電流差分差の基準値ΔΔi*とを比較し、PWM制御時の診断を行う。式(8)を満たす場合は電圧検出部7が故障していると判定し、ステップS4へ進む。式(8)を満たさない場合は電圧検出部7が故障していないと判定し、ステップS7へ進む。   In step S10, the failure diagnosis unit 11 compares the current difference difference ΔΔi detected in step S9 with the reference value ΔΔi * of the current difference difference calculated in step S9 by the above-described equation (8). Diagnose during PWM control. If the expression (8) is satisfied, it is determined that the voltage detection unit 7 has failed, and the process proceeds to step S4. If the expression (8) is not satisfied, it is determined that the voltage detection unit 7 is not broken, and the process proceeds to step S7.

ステップS11では、故障診断部11において、電圧検出部7より出力されるインバータ入力電圧VBと、図7のスイッチ選択部24より出力されるスイッチングを行う相の情報とにより、前述のVBの電圧変化量ΔVBを検出する。さらに、図7の電流検出部27より出力されるスイッチングを行う相の電流iswにより、前述の電圧変化量の基準値ΔVB*を算出する。   In step S11, the failure diagnosis unit 11 uses the inverter input voltage VB output from the voltage detection unit 7 and the switching information output from the switch selection unit 24 in FIG. The amount ΔVB is detected. Further, the reference value ΔVB * of the above-described voltage change amount is calculated from the phase current isw output from the current detection unit 27 of FIG.

ステップS12では、前述の式(10)によって、ステップS11で検出された変化量ΔVBと、同じくステップS11で算出された電圧変化量の基準値ΔVB*とを比較し、矩形波制御時の診断を行う。式(10)を満たす場合は電圧検出部7が故障していると判定し、ステップS4へ進む。式(10)を満たさない場合は電圧検出部7が故障していないと判定し、ステップS7へ進む。   In step S12, the change amount ΔVB detected in step S11 is compared with the reference value ΔVB * of the voltage change amount similarly calculated in step S11 by the above-described equation (10), and diagnosis during rectangular wave control is performed. Do. If the expression (10) is satisfied, it is determined that the voltage detection unit 7 has failed, and the process proceeds to step S4. If the expression (10) is not satisfied, it is determined that the voltage detection unit 7 has not failed, and the process proceeds to step S7.

上述した直流電圧検出回路の故障診断装置によれば、電圧検出部7により検出した直流電圧に生じる変動成分の周波数を検出し、その周波数により直流電圧の基準値を求め、その基準値と直流電圧の値との比較結果に基づいて電圧検出部7の異常を検出することとしたので、電圧検出部7の異常を即時に検出することができる。
また上述した直流電圧検出回路の故障診断装置は、PWM制御部9により同期モータ1をPWM制御するモータ制御システムに搭載される。この故障診断装置によれば、重畳電圧生成部17により重畳した電圧によって発生する電流の差分を、電流センサ5u、5vおよび5wにより検出された電流の値に基づいて算出する。その算出した電流の差分と、重畳した電圧とに基づいて電流の差分の基準値を算出し、その算出した基準値と電流の差分との比較結果に基づいて、電圧検出部7の異常を検出する。このようにしたので、電圧検出部7の異常を即時に検出することができる。
さらに上述した直流電圧検出回路の故障診断装置は、矩形波制御部10により同期モータ1を矩形波制御するモータ制御システムに搭載される。この故障診断装置によれば、スイッチ選択部24により同期モータ1への印加電圧波形を変化されたときに、電圧検出部7により検出された直流電圧の変化量を算出する。電流センサ5u、5vおよび5wにより検出された電流の値に基づいて、その直流電圧の変化量の基準値を算出し、その算出した基準値と直流電圧の変化量との比較結果に基づいて、電圧検出部7の異常を検出する。このようにしたので、電圧検出部7の異常を即時に検出することができる。
本発明によるモータ制御システムは、切換制御部8によりPWM制御部9または矩形波制御部10のいずれかを選択して、同期モータ1をPWM制御または矩形波制御する。このモータ制御システムによれば、電圧検出部7の異常を検出した場合、切換制御部8をPWM制御部9側に切り換えて同期モータ1の制御方法をPWM制御に固定し、電圧検出部7より固定の値であるインバータ入力電圧VBの最低保障電圧を出力する。このようにしたので、電圧検出部7が故障した場合にも同期モータ1の運転を継続することができる。
According to the DC voltage detection circuit failure diagnosis apparatus described above, the frequency of the fluctuation component generated in the DC voltage detected by the voltage detector 7 is detected, the reference value of the DC voltage is obtained from the frequency, and the reference value and the DC voltage are detected. Since the abnormality of the voltage detection unit 7 is detected based on the comparison result with the value of, the abnormality of the voltage detection unit 7 can be detected immediately.
The DC voltage detection circuit failure diagnosis apparatus described above is mounted in a motor control system in which the PWM control unit 9 performs PWM control of the synchronous motor 1. According to this failure diagnosis apparatus, the difference between the currents generated by the voltage superimposed by the superimposed voltage generation unit 17 is calculated based on the current values detected by the current sensors 5u, 5v, and 5w. A reference value of the current difference is calculated based on the calculated current difference and the superimposed voltage, and an abnormality of the voltage detection unit 7 is detected based on a comparison result between the calculated reference value and the current difference. To do. Since it did in this way, abnormality of the voltage detection part 7 can be detected immediately.
Further, the above-described fault diagnosis device for the DC voltage detection circuit is mounted on a motor control system in which the rectangular motor control unit 10 controls the synchronous motor 1 in a rectangular manner. According to this failure diagnosis apparatus, the change amount of the DC voltage detected by the voltage detection unit 7 when the applied voltage waveform to the synchronous motor 1 is changed by the switch selection unit 24 is calculated. Based on the value of the current detected by the current sensors 5u, 5v and 5w, a reference value for the amount of change in the DC voltage is calculated, and based on a comparison result between the calculated reference value and the amount of change in the DC voltage, An abnormality of the voltage detection unit 7 is detected. Since it did in this way, abnormality of the voltage detection part 7 can be detected immediately.
In the motor control system according to the present invention, the switching control unit 8 selects either the PWM control unit 9 or the rectangular wave control unit 10 to perform PWM control or rectangular wave control of the synchronous motor 1. According to this motor control system, when an abnormality is detected in the voltage detection unit 7, the switching control unit 8 is switched to the PWM control unit 9 side to fix the control method of the synchronous motor 1 to PWM control. The minimum guaranteed voltage of the inverter input voltage VB, which is a fixed value, is output. Since it did in this way, the operation | movement of the synchronous motor 1 can be continued even when the voltage detection part 7 fails.

上述の実施の形態では、故障診断部11はモータコントローラ4の機能の一部である例を説明したが、この故障診断部11の機能を切り離して、モータコントローラ4と別個の直流電圧検出回路の故障診断装置としてもよい。または、その他の機能も合わせてモータコントローラ4から切り離し、この機能を実現する直流電圧検出回路の故障診断装置としてもよい。   In the above-described embodiment, the example in which the failure diagnosis unit 11 is a part of the function of the motor controller 4 has been described. However, the function of the failure diagnosis unit 11 is separated and a DC voltage detection circuit separate from the motor controller 4 is provided. A failure diagnosis apparatus may be used. Or it is good also as a failure diagnosis apparatus of the DC voltage detection circuit which isolate | separates from the motor controller 4 combining other functions, and implement | achieves this function.

上述の実施の形態では、直流電圧検出手段を電圧検出部7、電流検出手段を電流センサ5u、5vおよび5w、電圧重畳手段を重畳電圧生成部17、スイッチング手段をスイッチ選択部24、選択手段を切換制御部8およびスイッチ12によりそれぞれ実現し、制御手段をモータコントローラ4、故障検出装置を故障診断部11で実現している。しかし、これらはあくまで一例であり、本発明の特徴が損なわれない限り、各構成要素は上記実施の形態に限定されない。   In the above-described embodiment, the DC voltage detection means is the voltage detection section 7, the current detection means is the current sensors 5u, 5v and 5w, the voltage superposition means is the superposition voltage generation section 17, the switching means is the switch selection section 24, and the selection means is The switching controller 8 and the switch 12 respectively realize the control means, and the motor controller 4 as the control means and the failure diagnosis unit 11 as the failure detection device. However, these are merely examples, and each component is not limited to the above-described embodiment as long as the characteristics of the present invention are not impaired.

上述の実施の形態では、同期モータ1をインバータ3で制御する例について説明したが、電圧検出部7と故障診断部11に相当する機能を備えるのであれば、同期モータに限らず、誘導モータ、直流モータやその他の方式のモータを制御するものであっても、本発明を適用できる。   In the above-described embodiment, the example in which the synchronous motor 1 is controlled by the inverter 3 has been described. However, as long as the functions corresponding to the voltage detection unit 7 and the failure diagnosis unit 11 are provided, not only the synchronous motor but also an induction motor The present invention can also be applied to control a DC motor or other type of motor.

本発明による直流電圧検出回路の故障診断装置を備えたモータ制御システムの一実施形態を示す図である。It is a figure which shows one Embodiment of the motor control system provided with the failure diagnosis apparatus of the DC voltage detection circuit by this invention. トルク指令値τrおよびモータ速度ωmとスイッチ12の切り換え先との関係の例を示す図であり、(a)はインバータ入力電圧VBがVB1のときの例、(b)はインバータ入力電圧VBがVB2のときの例をそれぞれ示す。It is a figure which shows the example of the relationship between torque command value (tau) r and motor speed (omega) m, and the switching destination of switch 12, (a) is an example when inverter input voltage VB is VB1, (b) is inverter input voltage VB is VB2. Each example is shown below. リレー6が開放している場合に検出されるインバータ入力電圧VBの波形の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the waveform of the inverter input voltage VB detected when the relay 6 is open | released. PWM制御部9の構成を示す図である。3 is a diagram illustrating a configuration of a PWM control unit 9. FIG. 電流検出部19におけるモータ電流のサンプリングのタイミングを示す図である。It is a figure which shows the timing of the sampling of the motor current in the electric current detection part. 搬送波の1周期の間における電流値の差分ΔΔiαfおよびΔΔiβf、および電流差分差ΔΔiと磁極位置θを表す位相角θabとの関係を示すベクトル図である。FIG. 6 is a vector diagram showing a relationship between current value differences ΔΔiαf and ΔΔiβf and a current difference difference ΔΔi and a phase angle θab representing a magnetic pole position θ during one period of a carrier wave. 矩形波制御部10の構成を示す図である。2 is a diagram illustrating a configuration of a rectangular wave control unit 10. FIG. 電流指令値と電圧位相との関係を示すベクトル図である。It is a vector diagram which shows the relationship between an electric current command value and a voltage phase. モード区間とスイッチングパターンとの関係を示す図であり、(a)は静止座標系とモード区間との関係、(b)はモード区間とスイッチングパターンとの関係をそれぞれ示す。It is a figure which shows the relationship between a mode area and a switching pattern, (a) shows the relationship between a stationary coordinate system and a mode area, (b) shows the relationship between a mode area and a switching pattern, respectively. モータ相電流、スイッチングパターン、およびインバータ入力直流電圧変動の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between a motor phase current, a switching pattern, and inverter input DC voltage fluctuation | variation. 故障検出処理のフローチャートを示す図である。It is a figure which shows the flowchart of a failure detection process.

符号の説明Explanation of symbols

1 同期モータ
2 バッテリ
3 インバータ
4 モータコントローラ
5u,5v,5w 電流センサ
6 リレー
7 電圧検出部
8 切換制御部
9 PWM制御部
10 矩形波制御部
11 故障診断部
12 スイッチ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Synchronous motor 2 Battery 3 Inverter 4 Motor controller 5u, 5v, 5w Current sensor 6 Relay 7 Voltage detection part 8 Switching control part 9 PWM control part 10 Rectangular wave control part 11 Fault diagnosis part 12 Switch

Claims (4)

モータを駆動するための直流電圧を検出する直流電圧検出手段と、
前記直流電圧検出手段により検出された直流電圧の値に基づいて前記モータを制御する制御手段とを備えたモータ制御システムに搭載され、
前記直流電圧に生じる変動成分の周波数を検出し、その周波数により前記直流電圧の基準値を求め、その基準値と前記直流電圧の値との比較結果に基づいて前記直流電圧検出手段の異常を検出することを特徴とする直流電圧検出回路の故障診断装置。
DC voltage detecting means for detecting a DC voltage for driving the motor;
Mounted in a motor control system comprising control means for controlling the motor based on the value of the DC voltage detected by the DC voltage detection means,
The frequency of the fluctuation component generated in the DC voltage is detected, the reference value of the DC voltage is obtained from the frequency, and the abnormality of the DC voltage detecting means is detected based on the comparison result between the reference value and the value of the DC voltage. A fault diagnosis apparatus for a DC voltage detection circuit.
モータを駆動するための直流電圧を検出する直流電圧検出手段と、
前記モータの電流を検出する電流検出手段と、
前記モータへの印加電圧にさらに電圧を重畳する電圧重畳手段とを少なくとも有し、
前記直流電圧検出手段により検出された直流電圧の値と前記電流検出手段により検出された電流の値とに基づいて前記モータをPWM制御するモータ制御システムに搭載され、
前記電圧重畳手段により重畳した電圧によって発生する電流の差分を前記電流検出手段により検出された電流の値に基づいて算出し、その算出した差分と前記重畳した電圧とに基づいて前記差分の基準値を算出し、その算出した基準値と前記差分との比較結果に基づいて前記直流電圧検出手段の異常を検出することを特徴とする直流電圧検出回路の故障診断装置。
DC voltage detecting means for detecting a DC voltage for driving the motor;
Current detecting means for detecting the current of the motor;
Voltage superimposing means for further superimposing a voltage on the voltage applied to the motor,
Mounted in a motor control system that PWM-controls the motor based on the value of the DC voltage detected by the DC voltage detection means and the value of the current detected by the current detection means,
The difference between the currents generated by the voltage superimposed by the voltage superimposing means is calculated based on the value of the current detected by the current detecting means, and the reference value of the difference based on the calculated difference and the superimposed voltage And detecting an abnormality of the DC voltage detecting means based on a comparison result between the calculated reference value and the difference.
モータを駆動するための直流電圧を検出する直流電圧検出手段と、
前記モータの電流を検出する電流検出手段と、
前記モータへの印加電圧波形を変化するスイッチング手段とを少なくとも有し、
前記直流電圧検出手段により検出された直流電圧の値と前記電流検出手段により検出された電流の値とに基づいて前記モータを矩形波制御するモータ制御システムに搭載され、
前記スイッチング手段により印加電圧波形を変化されたときの前記直流電圧の変化量を算出し、前記電流検出手段により検出された電流の値に基づいて前記変化量の基準値を算出し、その算出した基準値と前記変化量との比較結果に基づいて前記直流電圧検出手段の異常を検出することを特徴とする直流電圧検出回路の故障診断装置。
DC voltage detecting means for detecting a DC voltage for driving the motor;
Current detecting means for detecting the current of the motor;
And at least switching means for changing a voltage waveform applied to the motor,
Mounted in a motor control system that performs rectangular wave control of the motor based on the value of the DC voltage detected by the DC voltage detection means and the value of the current detected by the current detection means,
The amount of change in the DC voltage when the applied voltage waveform is changed by the switching means is calculated, the reference value of the amount of change is calculated based on the value of the current detected by the current detection means, and the calculation is performed. An apparatus for diagnosing a failure in a DC voltage detection circuit, wherein an abnormality of the DC voltage detection means is detected based on a comparison result between a reference value and the amount of change.
モータを駆動するための直流電圧を検出する直流電圧検出手段と、
前記モータの電流を検出する電流検出手段と、
前記モータへの印加電圧にさらに電圧を重畳する電圧重畳手段と、
前記モータへの印加電圧波形を変化するスイッチング手段と、
前記直流電圧検出手段により検出された直流電圧の値と前記電流検出手段により検出された電流の値とに基づいて、前記モータをPWM制御または矩形波制御する制御手段と、
前記制御手段による前記モータの制御方法として、前記PWM制御または前記矩形波制御のいずれかを選択する選択手段と、
前記選択手段によりPWM制御が選択されているとき、前記電圧重畳手段により重畳した電圧によって発生する電流の差分を前記電流検出手段により検出された電流の値に基づいて算出し、その算出した差分と前記重畳した電圧とに基づいて前記差分の基準値を算出し、その算出した基準値と前記差分との比較結果に基づいて前記直流電圧検出手段の異常を検出し、
前記選択手段により矩形波制御が選択されているとき、前記スイッチング手段により印加電圧波形を変化されたときの前記直流電圧の変化量を算出し、前記電流検出手段により検出された電流の値に基づいて前記変化量の基準値を算出し、その算出した基準値と前記変化量との比較結果に基づいて前記直流電圧検出手段の異常を検出する故障検出装置とを備え、
前記故障検出装置により前記直流電圧検出手段の異常を検出した場合、前記選択手段が選択する制御方法をPWM制御に固定し、前記直流電圧検出手段より固定の値を出力することを特徴とするモータ制御システム。
DC voltage detecting means for detecting a DC voltage for driving the motor;
Current detecting means for detecting the current of the motor;
Voltage superimposing means for further superimposing a voltage on the applied voltage to the motor;
Switching means for changing a voltage waveform applied to the motor;
Control means for PWM control or rectangular wave control of the motor based on the value of the DC voltage detected by the DC voltage detection means and the value of the current detected by the current detection means,
Selection means for selecting either the PWM control or the rectangular wave control as a method for controlling the motor by the control means;
When PWM control is selected by the selection unit, a difference in current generated by the voltage superimposed by the voltage superimposing unit is calculated based on the value of the current detected by the current detection unit, and the calculated difference Calculating a reference value of the difference based on the superimposed voltage, detecting an abnormality of the DC voltage detection means based on a comparison result between the calculated reference value and the difference,
When the rectangular wave control is selected by the selection means, the change amount of the DC voltage when the applied voltage waveform is changed by the switching means is calculated, and based on the value of the current detected by the current detection means A failure detection device that calculates a reference value of the change amount and detects an abnormality of the DC voltage detection means based on a comparison result between the calculated reference value and the change amount,
A motor characterized by fixing the control method selected by the selection means to PWM control and outputting a fixed value from the DC voltage detection means when an abnormality of the DC voltage detection means is detected by the failure detection device. Control system.
JP2003347281A 2003-10-06 2003-10-06 DC voltage detection circuit failure diagnosis device and motor control system Expired - Lifetime JP4295059B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003347281A JP4295059B2 (en) 2003-10-06 2003-10-06 DC voltage detection circuit failure diagnosis device and motor control system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003347281A JP4295059B2 (en) 2003-10-06 2003-10-06 DC voltage detection circuit failure diagnosis device and motor control system

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2005117756A true JP2005117756A (en) 2005-04-28
JP4295059B2 JP4295059B2 (en) 2009-07-15

Family

ID=34539913

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2003347281A Expired - Lifetime JP4295059B2 (en) 2003-10-06 2003-10-06 DC voltage detection circuit failure diagnosis device and motor control system

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4295059B2 (en)

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007066182A1 (en) * 2005-12-08 2007-06-14 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Control apparatus and method for motor drive system
JP2007236015A (en) * 2006-02-27 2007-09-13 Toshiba Corp Motor control device
JP2008236935A (en) * 2007-03-22 2008-10-02 Hitachi Ltd Electric brake device
WO2010041382A1 (en) * 2008-10-10 2010-04-15 本田技研工業株式会社 Generation of reference value for vehicle failure diagnosis
DE102009018228A1 (en) 2008-11-13 2010-05-20 Mitsubishi Electric Corp. Automatic transmission control device
JP2010183690A (en) * 2009-02-04 2010-08-19 Toyota Motor Corp Motor control device for vehicle
WO2012039258A1 (en) 2010-09-24 2012-03-29 日産自動車株式会社 Inverter control device and inverter control method
JP2012095412A (en) * 2010-10-26 2012-05-17 Denso Corp Rotary machine controller
JP2013013260A (en) * 2011-06-29 2013-01-17 Toyota Motor Corp Driving device and vehicle
JP2013103516A (en) * 2011-11-10 2013-05-30 Toyota Motor Corp Vehicle and control method for vehicle
CN103166560A (en) * 2011-12-09 2013-06-19 本田技研工业株式会社 Control device of motor
CN105245124A (en) * 2015-11-04 2016-01-13 阳光电源股份有限公司 Bypass system and method for cascade multilevel converter
US9964579B2 (en) 2014-08-01 2018-05-08 Hitachi Automotive Systems, Ltd. Voltage detection apparatus
KR20230039057A (en) * 2021-09-13 2023-03-21 주식회사 현대케피코 Fault detecting method for motoer drive system

Cited By (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7960930B2 (en) 2005-12-08 2011-06-14 Toyata Jidosha Kabushiki Kaisha Control apparatus and method for motor drive system
WO2007066182A1 (en) * 2005-12-08 2007-06-14 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Control apparatus and method for motor drive system
JP2007236015A (en) * 2006-02-27 2007-09-13 Toshiba Corp Motor control device
JP2008236935A (en) * 2007-03-22 2008-10-02 Hitachi Ltd Electric brake device
US9043079B2 (en) 2008-10-10 2015-05-26 Honda Motor Co., Ltd. Generation of reference value for vehicle failure diagnosis
CN102177049B (en) * 2008-10-10 2014-11-05 本田技研工业株式会社 Generation of reference value for vehicle failure diagnosis
WO2010041382A1 (en) * 2008-10-10 2010-04-15 本田技研工業株式会社 Generation of reference value for vehicle failure diagnosis
CN102177049A (en) * 2008-10-10 2011-09-07 本田技研工业株式会社 Generation of reference value for vehicle failure diagnosis
DE102009018228B4 (en) * 2008-11-13 2014-06-05 Mitsubishi Electric Corp. Automatic transmission control device
US8204658B2 (en) 2008-11-13 2012-06-19 Mitsubishi Electric Corporation Automatic transmission control apparatus
DE102009018228A1 (en) 2008-11-13 2010-05-20 Mitsubishi Electric Corp. Automatic transmission control device
JP2010183690A (en) * 2009-02-04 2010-08-19 Toyota Motor Corp Motor control device for vehicle
US8976560B2 (en) 2010-09-24 2015-03-10 Nissan Motor Co., Ltd. Inverter control device and inverter control method
CN103141022A (en) * 2010-09-24 2013-06-05 日产自动车株式会社 Inverter control device and inverter control method
WO2012039258A1 (en) 2010-09-24 2012-03-29 日産自動車株式会社 Inverter control device and inverter control method
JP2012095412A (en) * 2010-10-26 2012-05-17 Denso Corp Rotary machine controller
JP2013013260A (en) * 2011-06-29 2013-01-17 Toyota Motor Corp Driving device and vehicle
JP2013103516A (en) * 2011-11-10 2013-05-30 Toyota Motor Corp Vehicle and control method for vehicle
US9216664B2 (en) 2011-11-10 2015-12-22 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Vehicle and vehicle control method
CN103166560A (en) * 2011-12-09 2013-06-19 本田技研工业株式会社 Control device of motor
US9964579B2 (en) 2014-08-01 2018-05-08 Hitachi Automotive Systems, Ltd. Voltage detection apparatus
DE112015002196B4 (en) 2014-08-01 2020-01-02 Hitachi Automotive Systems, Ltd. Voltage detection device
CN105245124A (en) * 2015-11-04 2016-01-13 阳光电源股份有限公司 Bypass system and method for cascade multilevel converter
KR20230039057A (en) * 2021-09-13 2023-03-21 주식회사 현대케피코 Fault detecting method for motoer drive system
KR102605593B1 (en) 2021-09-13 2023-11-22 주식회사 현대케피코 Fault detecting method for motoer drive system

Also Published As

Publication number Publication date
JP4295059B2 (en) 2009-07-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9317019B2 (en) Sinusoidal modulation control methods and circuits for permanent magnet synchronous motors
US8593093B2 (en) Electric motor control apparatus
US20070296371A1 (en) Position sensorless control apparatus for synchronous motor
EP1280266A2 (en) Motor controller
JP4406552B2 (en) Electric motor control device
JP4295059B2 (en) DC voltage detection circuit failure diagnosis device and motor control system
JP2008086129A (en) Ac motor controller and constant measurement apparatus
JP2003079183A (en) Step-out detecting equipment of synchronous motor, step- out detecting method of synchronous motor, drive equipment of hermetic compressor and drive equipment of fan motor
JP2002335699A (en) Controller of ac motor
JP6159659B2 (en) Power converter control device and electric vehicle
KR20130106505A (en) Sensorless control method and apparatus thereof
KR20190030501A (en) Apparatus and Method for detecting fault of switching device in inverter
JP2015109777A (en) Motor control device
US20110062904A1 (en) Alternating current motor control system
KR20070076854A (en) Method to control starting of sensorless permanent magnet synchronous motor
JP6102768B2 (en) Motor control device
JP2020088880A (en) Motor control device and motor control method
JP2000175483A (en) Sensorless control method for synchronous motor and its apparatus
JP2012165585A (en) Synchronous motor drive system
JP2018148611A (en) Motor control device
JP4026427B2 (en) Motor control device
US20230142956A1 (en) Motor controller, motor system and method for controlling motor
JP4448300B2 (en) Control device for synchronous machine
JP2018023208A (en) Inverter device
JP4604760B2 (en) AC motor drive system

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20060829

TRDD Decision of grant or rejection written
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20090319

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20090324

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20090409

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120417

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 4295059

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313115

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120417

Year of fee payment: 3

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120417

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130417

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130417

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140417

Year of fee payment: 5

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

EXPY Cancellation because of completion of term