JP2000175485A - Synchronous motor control device and electric vehicle control device, and synchronous motor control method for the synchronous motor control device - Google Patents

Synchronous motor control device and electric vehicle control device, and synchronous motor control method for the synchronous motor control device

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JP2000175485A
JP2000175485A JP11278155A JP27815599A JP2000175485A JP 2000175485 A JP2000175485 A JP 2000175485A JP 11278155 A JP11278155 A JP 11278155A JP 27815599 A JP27815599 A JP 27815599A JP 2000175485 A JP2000175485 A JP 2000175485A
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motor
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To manufacture at low cost a high-performance control system of a synchronous motor, that does not affect the state of an impressed voltage and performs normal pulse width modulation(PWM) control with a low-cost controller. SOLUTION: This motor control device is provided with a synchronous motor 1, an inverter 3 and a controller 4. When the inverter 3 drives the synchronous motor 1 in a three-phase short-circuit, i.e., when its carrier signal reaches a maximum or minimum value, the change in the motor current is detected by the current differentiating and detecting part 13 of the controller 4. A computing part 14 computes a phase γfrom an α-axis of a stationary coordinate system to the differential vector of the three-phase short-circuit. A phase δ from a d-axis (magnetic pole position) to the differential vector of the three-phase short-circuit is inferred, using a d-axis current id and a q-axis current iq of a d-q axis coordinate system. Then, a magnetic pole position θ for the α-axis is calculated from the phases γ and δ. Based on this magnetic pole position θ, d-q axis current control system 11, 7, 8 are constituted to control the synchronous motor 1.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は同期モータの制御装
置および制御方法あるいはそれらを用いた電気車制御装
置に関する。なお本発明では同期モータはリラクタンス
モータをも含んでいる。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a synchronous motor control device and control method, or an electric vehicle control device using the same. In the present invention, the synchronous motor includes a reluctance motor.

【0002】[0002]

【従来の技術】同期モータの速度やトルクを制御するた
めには、磁極位置を検出あるいは推定することが必要で
ある。検出した磁極位置に基づいて電流制御あるいは電
圧制御を行うことで、同期モータのトルクや速度を制御
できる。
2. Description of the Related Art In order to control the speed and torque of a synchronous motor, it is necessary to detect or estimate a magnetic pole position. By performing current control or voltage control based on the detected magnetic pole position, the torque and speed of the synchronous motor can be controlled.

【0003】以前は位置検出器で上記磁極位置を検出し
ていた。しかし近年磁極位置検出器で磁極位置を検出す
る方式とは異なる、磁極位置を推定して同期モータを制
御する方式、すなわち磁極位置センサレス制御方式が提
案されている。
[0003] Previously, the magnetic pole position was detected by a position detector. However, in recent years, a method of controlling a synchronous motor by estimating a magnetic pole position, which is different from a method of detecting a magnetic pole position with a magnetic pole position detector, that is, a magnetic pole position sensorless control method has been proposed.

【0004】例えば、電気学会論文集Vol.117−
D,No.1,1997に記載されている「速度起電力推
定に基づくセンサレス突極形ブラシレスDCモータ制
御」(竹下,市川他)には、モータモデルを用いて速度
起電力を推定しながら、速度制御を行う方法が提案され
ている。
For example, the Transactions of the Institute of Electrical Engineers of Japan, Vol.
D, No. 1, 1997, "Sensorless salient-pole type brushless DC motor control based on speed electromotive force estimation" (Takeshita, Ichikawa et al.) Describes a method of estimating speed electromotive force using a motor model. A method for performing speed control has been proposed.

【0005】また、特開平8−205578 号公報には、パル
ス幅制御(PWM制御)により同期モータに印加する電
圧のベクトルとそれに対するモータ電流のベクトルのリ
プル成分の相関関係から同期モータの突極性を検出する
方法が記載されている。
Japanese Unexamined Patent Publication No. Hei 8-205578 discloses that the saliency of a synchronous motor is determined from the correlation between the voltage vector applied to the synchronous motor by pulse width control (PWM control) and the ripple component of the motor current vector. Are described.

【0006】前記論文に記載の技術は制御モデルで演算
される電流と実際に流れているモータ電流の差から磁極
位置を推定する方法であり、コントローラの制御演算だ
けで制御系を構成できる特徴がある。
The technique described in the above paper is a method of estimating a magnetic pole position from a difference between a current calculated by a control model and an actually flowing motor current, and has a feature that a control system can be constituted only by control calculation of a controller. is there.

【0007】また、特開平8−205578 号公報に記載の技
術は同期モータの電圧を制御する一般的なPWM信号を
利用しているため、検出のための追加信号を付加する必
要がないという利点がある。
The technique described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-205578 uses a general PWM signal for controlling the voltage of a synchronous motor, so that there is no need to add an additional signal for detection. There is.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】制御モデルで演算され
る電流と実際に流れているモータ電流の差から磁極位置
を推定する方式では、何らかの原因で同期モータが脱調
した場合には制御不能となってしまうという課題を解決
しなければならない。
In the method of estimating the magnetic pole position from the difference between the current calculated by the control model and the motor current actually flowing, if the synchronous motor loses synchronization for some reason, the control becomes impossible. You have to solve the problem of becoming.

【0009】それに対して、特開平8−205578 号公報に
記載の技術は常に同期モータの磁極位置を突極性で検出
できるため、制御不能状態に陥ることはない。
On the other hand, the technique described in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 8-205578 can always detect the magnetic pole position of the synchronous motor with saliency, so that control cannot be disabled.

【0010】しかし、同期モータの磁極位置を突極性で
検出する方式では、PWM信号が変化する毎にモータ電
流の状態と印加電圧の相関関係を検出する必要がある。
However, in the method of detecting the magnetic pole position of the synchronous motor with saliency, it is necessary to detect the correlation between the state of the motor current and the applied voltage every time the PWM signal changes.

【0011】つまり、搬送波の1周期に対して、少なく
とも6回、モータ電流の状態を検出すること、印加電圧
の状態を把握することが必要となる。このため高性能の
コントローラを用いなければ演算スピードが追いつかな
いという問題点がある。
That is, it is necessary to detect the state of the motor current at least six times in one cycle of the carrier wave and to grasp the state of the applied voltage. Therefore, there is a problem that the operation speed cannot keep up unless a high-performance controller is used.

【0012】本発明の第1の目的は低コストの同期モー
タ制御装置を提供することである。本発明の第2の目的
は信頼性の高い制御システムを提供することである。
A first object of the present invention is to provide a low-cost synchronous motor control device. A second object of the present invention is to provide a highly reliable control system.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】本発明の解決手段の一つ
は、同期モータが短絡状態のときのモータ電流の変化
量、または変化方向に基づいて前記同期モータの磁極位
置を演算すなわち推定し、上記演算した磁極位置に基づ
いて前記同期モータを制御することである。
One of the solutions of the present invention is to calculate or estimate the magnetic pole position of the synchronous motor based on the amount or direction of change of the motor current when the synchronous motor is short-circuited. And controlling the synchronous motor based on the calculated magnetic pole position.

【0014】他の解決手段は、発明の実施の形態の記載
で説明する。
Another solution will be described in the description of the embodiments of the invention.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の一形態を図
1により説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG.

【0016】図1は円筒形同期モータ1をバッテリー2
の直流エネルギーで駆動するモータの制御装置の構成図
である。バッテリー2の直流電圧はインバータ3により
3相の交流電圧に変換され、円筒形同期モータ1に印加
される。インバータ3はコントローラ4の出力に基づき
制御される。
FIG. 1 shows a cylindrical synchronous motor 1 with a battery 2
FIG. 2 is a configuration diagram of a control device for a motor driven by DC energy. The DC voltage of the battery 2 is converted into a three-phase AC voltage by the inverter 3 and applied to the cylindrical synchronous motor 1. The inverter 3 is controlled based on the output of the controller 4.

【0017】コントローラ4の出力は次のような演算の
結果に基づいて決定される。ここでコントローラ4は機
能ブロック図で構成されているが、これらはハードウエ
アで実現するのみならずソフトウエアで実現できる。以
下に説明する電流微分回路12および電流検出部10、
またPWM信号発生部9はコンピュータの入出力回路を
一部使用する。例えば入出力回路とはアナログ・ディジ
タル変換機やパルス出力回路であり、これらを使用する
ことでプログラムですべて処理できる。
The output of the controller 4 is determined based on the result of the following operation. Here, the controller 4 is configured by a functional block diagram, but these can be realized not only by hardware but also by software. The current differentiating circuit 12 and the current detecting unit 10, which will be described below,
The PWM signal generator 9 partially uses an input / output circuit of a computer. For example, the input / output circuit is an analog / digital converter or a pulse output circuit, and by using these, all can be processed by a program.

【0018】まず、電流指令値発生部6では、モータが
発生すべきトルク指令値τrに対してd軸電流指令値i
drやq軸電流指令値iqrを決定する。なおトルク指
令値τrはコントローラ4の上位の制御装置あるいは制
御プログラムから電流指令値発生部6に対して指令が出
る。
First, the current command value generator 6 generates a d-axis current command value i for a torque command value τr to be generated by the motor.
The dr and q-axis current command values iqr are determined. Note that a command is issued to the current command value generator 6 from the control device or control program of the host 4 for the torque command value τr.

【0019】d軸は磁極位置(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、d−q軸座標
系を構成する。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ので、静止座標系(α−β軸座標
系)からの位相をθとする。つまり、本実施例は磁極の
位相θ(以下、磁極位置θとよぶことにする。)を電流
から検出することが目的である。
The d-axis indicates the direction of the magnetic pole position (magnetic flux), and the q-axis indicates the direction electrically orthogonal to the d-axis, forming a dq-axis coordinate system. When the rotor having the magnet rotates, d-
Since the q-axis coordinate system also rotates, the phase from the stationary coordinate system (α-β axis coordinate system) is set to θ. That is, the purpose of this embodiment is to detect the phase θ of the magnetic pole (hereinafter, referred to as the magnetic pole position θ) from the current.

【0020】図17に座標系及び電流の関係の一例を示
すベクトル図を示す。d軸電流とq軸電流を指令値どお
りに制御できれば、同期モータ1はトルク指令値τrと
一致したトルクを発生することができる。なお、トルク
指令値τrは直接その値を指示される場合も、図示して
いない速度制御演算回路から指令される場合もある。ま
た、電流センサ5a,5bからu相電流iu,v相電流
ivの値を示す信号が電流検出部10に送られ、この電
流検出部10において後述する検出用パルスP1のタイ
ミングにより検出される。検出された電流値はそれぞれ
座標変換部11でd−q軸座標系のd軸電流id,q軸
電流iqに変換される。
FIG. 17 is a vector diagram showing an example of the relationship between the coordinate system and the current. If the d-axis current and the q-axis current can be controlled according to the command values, the synchronous motor 1 can generate a torque that matches the torque command value τr. The torque command value τr may be directly instructed, or may be instructed from a speed control arithmetic circuit (not shown). Further, signals indicating the values of the u-phase current iu and the v-phase current iv are sent from the current sensors 5a and 5b to the current detection unit 10, and the current detection unit 10 detects the signals at the timing of a detection pulse P1 described later. The detected current values are converted by the coordinate conversion unit 11 into d-axis current id and q-axis current iq in the dq axis coordinate system.

【0021】この実施例では、電流検出部10で検出す
る電流はU相とV相の2つの相電流iu,ivである
が、W相電流iwはiu,ivから求めることができる
ので、W相電流iwの検出を省略している。当然、3相
電流をすべて検出するものでも良い。
In this embodiment, the currents detected by the current detector 10 are two phase currents iu and iv of the U phase and the V phase, but the W phase current iw can be obtained from iu and iv. The detection of the phase current iw is omitted. As a matter of course, all three-phase currents may be detected.

【0022】電流制御部7では、d軸電流指令値idr
とd軸電流idのd軸電流偏差,q軸電流指令値iqr
とq軸電流iqのq軸電流偏差を演算し、それぞれの電
流偏差に対して比例・積分制御演算によってd軸電圧指
令値Vdr,q軸電圧指令値Vqrを得る。
In the current controller 7, the d-axis current command value idr
D-axis current deviation between d-axis current id and q-axis current command value iqr
And a q-axis current deviation of the q-axis current iq, and a d-axis voltage command value Vdr and a q-axis voltage command value Vqr are obtained by proportional / integral control calculation for each current deviation.

【0023】d軸電圧指令値Vdr,q軸電圧指令値V
qrを入力する座標変換部8では、磁極位置θにより静
止座標系の3相電圧指令値Vur,Vvr,Vwrを演
算し、PWM信号発生部9に出力している。
D-axis voltage command value Vdr, q-axis voltage command value V
The coordinate conversion unit 8 that inputs qr calculates three-phase voltage command values Vur, Vvr, and Vwr in the stationary coordinate system based on the magnetic pole position θ, and outputs the calculated values to the PWM signal generation unit 9.

【0024】PWM信号発生部9における演算により、
3相のPWMパルスPup,Pvp,Pwp,Pun,
Pvn,Pwnをインバータ3に出力する。
According to the calculation in the PWM signal generator 9,
Three-phase PWM pulses Pup, Pvp, Pwp, Pun,
Pvn and Pwn are output to the inverter 3.

【0025】インバータ3の結線方法とPWMパルスの
関係を図2に示す。例えば、Pupがhighの場合にはス
イッチング素子Supがオン、Pupがlow の場合には
スイッチング素子Supがオフとなる。
FIG. 2 shows the relationship between the connection method of the inverter 3 and the PWM pulse. For example, when Pup is high, the switching element Sup is on, and when Pup is low, the switching element Sup is off.

【0026】また、PWMパルスPupとPunは基本
的にはhigh,low が反対する関係にある。ただし、電源
短絡を防止するために、PWMパルスが反転するとき、
どちらもlow 状態とする短絡防止期間を設けている。
The PWM pulses Pup and Pun basically have a relationship between high and low. However, in order to prevent a power supply short circuit, when the PWM pulse is inverted,
In both cases, a short-circuit prevention period for providing a low state is provided.

【0027】PWM信号発生部9の処理内容を図3に示
すタイミングチャートで説明する。三角波状の搬送波に
対して、各相の電圧指令値Vur,Vvr,Vwrの波
形を比較することにより、3相のPWMパルスPup,
Pvp,Pwpを得ることができる。なお、上述した短
絡防止期間については、説明を簡単にするために省略し
ている。
The processing contents of the PWM signal generator 9 will be described with reference to a timing chart shown in FIG. By comparing the waveforms of the voltage command values Vur, Vvr, Vwr of each phase with the triangular carrier, the three-phase PWM pulses Pup,
Pvp and Pwp can be obtained. Note that the above-described short-circuit prevention period is omitted for simplicity of description.

【0028】つまり、図3において、PWMパルスPu
p,Pvp,Pwpがhighの場合には図2の上アームの
スイッチング素子Sup,Svp,Swpがそれぞれオ
ン状態、下アームのスイッチング素子Sun,Svn,
Swnがそれぞれオフ状態となる。PWMパルスPu
p,Pvp,Pwpがlow の場合にはスイッチング素子
Sun,Svn,Swnがそれぞれオン状態、スイッチ
ング素子Sup,Svp,Swpがそれぞれオフ状態と
なる。
That is, in FIG. 3, the PWM pulse Pu
When p, Pvp, and Pwp are high, the switching elements Sup, Svp, and Swp of the upper arm in FIG. 2 are turned on, and the switching elements Sun, Svn, and
Swn is turned off. PWM pulse Pu
When p, Pvp, and Pwp are low, the switching elements Sun, Svn, and Swn are turned on, and the switching elements Sup, Svp, and Swp are turned off.

【0029】図3からわかるように、各相の電圧指令値
が搬送波の最小値と最大値を含む所定の範囲内のときに
は、上アーム、あるいは、下アームが3相短絡状態にな
っている期間がある。ここで、検出用パルスP1を搬送
波の最大値、及び、最小値のときに発生するように処理
を行うと、同期モータが3相短絡状態になっているとき
に検出用パルスP1が発生することになる。
As can be seen from FIG. 3, when the voltage command value of each phase is within a predetermined range including the minimum value and the maximum value of the carrier wave, the period during which the upper arm or the lower arm is in the three-phase short-circuit state There is. Here, if processing is performed such that the detection pulse P1 is generated when the carrier wave has the maximum value and the minimum value, the detection pulse P1 is generated when the synchronous motor is in a three-phase short-circuit state. become.

【0030】なお、電流検出部10において、パルスP
1が発生するときに各相の電流を検出すると、その電流
の瞬時値はほぼその相の電流の平均値になることが知ら
れている。なお同期モータの相巻線が短絡状態は図3に
示す搬送波の最小値と最大値の瞬間だけでなくこれを含
む所定の範囲である。この所定の範囲とはPWMパルス
Pup,Pvp,Pwpの内の幅が最も狭いパルスの範
囲、および最も広いパルスの隣パルスとの間の時間であ
る。時刻t1ではPvpのパルス幅の範囲、時刻t2で
はPupと次のPupとの間、時刻t3ではPvpのパ
ルス幅の範囲、時刻t4ではPupと次のPupとの
間、時刻t5ではPwpのパルス幅の範囲、時刻t6で
はPupと次のPupとの間である。また上記t1から
t5は上記搬送波の最小値と最大値の瞬間を示す。上記
の如く各最小値と最大値の瞬間を含む所定の期間、相巻
線の短絡状態が生じ、これが繰り返される。相巻線の短
絡状態での巻線の電流を取り込むため、パルスP1が作
られる。このパルスP1は上記所定の期間内に発生すれ
ば良い。この実施例の如く搬送波の最小値と最大値で発
生させる方法は、パルスを作り易い、あるいは短絡状態
の略中央であり誤動作の可能性が少ないなどの利点があ
る。
In the current detecting section 10, the pulse P
It is known that when the current of each phase is detected when 1 occurs, the instantaneous value of the current is substantially the average value of the current of the phase. The state where the phase winding of the synchronous motor is short-circuited is not only the moment of the minimum value and the maximum value of the carrier wave shown in FIG. The predetermined range is a range of the pulse having the narrowest width in the PWM pulses Pup, Pvp, and Pwp, and a time between the pulse next to the pulse having the widest pulse. At time t1, the range of Pvp pulse width, at time t2, between Pup and the next Pup, at time t3, range of Pvp pulse width, at time t4, between Pup and next Pup, and at time t5, Pwp pulse The range of the width is between Pup and the next Pup at time t6. The times t1 to t5 indicate the instants of the minimum value and the maximum value of the carrier. As described above, the short-circuit state of the phase winding occurs for a predetermined period including the moment of each minimum value and maximum value, and this is repeated. A pulse P1 is created to capture the current in the windings in the shorted state of the phase windings. This pulse P1 may be generated within the above-mentioned predetermined period. The method of generating at the minimum value and the maximum value of the carrier as in this embodiment has advantages such as easy generation of a pulse, or almost at the center of a short-circuit state and less possibility of malfunction.

【0031】次に、図1の実施例の特徴を説明する。Next, the features of the embodiment of FIG. 1 will be described.

【0032】電流微分回路12にはU相電流iuやV相
電流ivを表わす信号が入力され、それら電流値の微分
(あるいは疑似微分)値を表わす信号である電流微分値p
iuやpivが出力される。
Signals representing the U-phase current iu and the V-phase current iv are input to the current differentiating circuit 12, and the current values are differentiated.
(Or pseudo-differential) current differential value p which is a signal representing the value
iu and piv are output.

【0033】それらの値piuやpivは検出部13に
入力され、検出用パルスP1が発生するときに保持され
て出力される。すなわちパルスP1のタイミングで電流
微分値piuやpivが検出される。つまり演算部14
に取り込まれる。
The values piu and piv are input to the detection unit 13, and are held and output when the detection pulse P1 is generated. That is, the current differential value piu or piv is detected at the timing of the pulse P1. That is, the operation unit 14
It is taken in.

【0034】演算部14は磁極位置を演算する磁極位置
演算部14で、図4に示したフローチャートの処理を行
うことで、磁極位置θを算出している。
The calculating section 14 calculates the magnetic pole position θ by performing the processing of the flowchart shown in FIG. 4 by the magnetic pole position calculating section 14 for calculating the magnetic pole position.

【0035】まず、ステップ101において、3相短絡
時の電流微分値piu,pivを入力として演算部14
に取り込む。
First, in step 101, the operation unit 14 receives the current differential values piu and piv at the time of short-circuiting three phases as inputs.
Take in.

【0036】ステップ102では、3相短絡時の電流微
分ベクトルpisの位相γを求める演算を行う。
In step 102, calculation is performed to find the phase γ of the current differential vector pi when the three phases are short-circuited.

【0037】図17に電流微分ベクトルpisの位相関
係を示している。3相短絡時の電流微分値piu,pi
vから、α軸電流微分値piα,β軸電流微分値piβ
を求めることができる。
FIG. 17 shows the phase relationship of the current differential vector pi. Current differential values piu, pi at the time of three-phase short circuit
From v, α-axis current differential value piα, β-axis current differential value piβ
Can be requested.

【0038】U相軸がα軸と一致している場合には、次
式で得られる。
When the U-phase axis coincides with the α-axis, the following equation is obtained.

【0039】[0039]

【数1】 piα=(√3/2)piu …(1)Piα = (√3 / 2) piu (1)

【0040】[0040]

【数2】 piβ=(1/√2)(piu−2piv) …(2) 次に、図17の関係を用いて、piα,piβから位相
γを演算する。
Piβ = (1 / √2) (piu−2piv) (2) Next, the phase γ is calculated from piα and piβ using the relationship shown in FIG.

【0041】ステップ103では、磁極位置θを次式に
より求める。
In step 103, the magnetic pole position θ is obtained by the following equation.

【0042】[0042]

【数3】 θ=γ+π/2 …(3) 磁極位置θと3相短絡電流の位相γの関係が近似的に式
(3)で表されることを新たに見い出した点が、本実施
例の特徴である。その理由を以下に説明する。同期モー
タの基本式はd−q軸座標系では次の式で表すことがで
きる。ここで、p=d/dtである。また、ωはモータ
の回転速度である。
## EQU3 ## The present embodiment is a new finding that the relationship between the magnetic pole position θ and the phase γ of the three-phase short-circuit current is approximately expressed by Expression (3). It is a feature of. The reason will be described below. The basic equation of the synchronous motor can be expressed by the following equation in the dq axis coordinate system. Here, p = d / dt. Ω is the rotation speed of the motor.

【0043】[0043]

【数4】 Vd=(R+pLd)id−ωLq iq …(4)Vd = (R + pLd) id−ωLq iq (4)

【0044】[0044]

【数5】 Vq=(R+pLq)iq+ω(Ld id+Φ) …(5) 同期モータを3相短絡状態にすると、同期モータの印加
電圧はVd=Vq=0となるので、3相短絡状態の方程
式は次のようになる。
Vq = (R + pLq) iq + ω (Ld id + Φ) (5) When the synchronous motor is in a three-phase short-circuit state, the applied voltage of the synchronous motor is Vd = Vq = 0. It looks like this:

【0045】[0045]

【数6】 pid=(ωLq iq−R id)/Ld …(6)Pid = (ωLq iq−R id) / Ld (6)

【0046】[0046]

【数7】 piq=−{ω(Ld id+Φ)+R iq}/Lq …(7) 静止座標系のα−β軸座標系における電流微分ベクトル
はd−q軸座標系の電流微分ベクトルとd−q軸座標系
が速度ωで回転することにより発生する電流微分ベクト
ルとの和である。そのため、α−β軸座標系で見たd軸
電流微分値pids,q軸電流微分値piqsはそれぞれ
## EQU00007 ## piq =-{. Omega. (Ld id + .PHI.) + R iq} / Lq (7) The current differential vector in the .alpha .-. Beta. Axis coordinate system of the stationary coordinate system is the current differential vector of the dq axis coordinate system and d-. This is the sum with the current differential vector generated when the q-axis coordinate system rotates at the speed ω. Therefore, the d-axis current differential value pids and the q-axis current differential value piqs viewed in the α-β axis coordinate system are respectively

【0047】[0047]

【数8】 pids={ω(Lq−Ld)iq−R id}/Ld …(8)Pids = {ω (Lq−Ld) iq−R id} / Ld (8)

【0048】[0048]

【数9】 piqs=−{ω(Ld−Lq)id+Φ)+R iq}/Lq …(9) となる。従って、d軸、つまり、磁極位置θに対して、
3相短絡電流微分ベクトルの位相δは次式で得られる。
[Mathematical formula-see original document] piqs =-{[omega] (Ld-Lq) id + [Phi]) + Riq} / Lq (9) Therefore, with respect to the d axis, that is, the magnetic pole position θ,
The phase δ of the three-phase short-circuit current differential vector is obtained by the following equation.

【0049】[0049]

【数10】 tan(δ)≡piqs/pids =−Ld[ω{(Ld−Lq)id+Φ}+R iq] /[Lq{ω(Lq−Ld)iq− R id}] …(10) 本実施例の場合、円筒形同期モータなので、Ld=Lq
という条件が与えられるので、
Tan (δ) ≡piqs / pids = −Ld [ω {(Ld−Lq) id + Φ} + Riq] / [Lq {ω (Lq−Ld) iq−Rid}] (10) This embodiment In the case of the example, since it is a cylindrical synchronous motor, Ld = Lq
Is given,

【0050】[0050]

【数11】 tan(δ)=Ld(ωΦ+R iq)/(Lq R id) …(11) となる。ここで、id<0であれば、位相δは次式で近
似される。
Tan (δ) = Ld (ωΦ + R iq) / (Lq R id) (11) Here, if id <0, the phase δ is approximated by the following equation.

【0051】[0051]

【数12】 δ≒−π/2 …(12) このため、ステップ103の演算内容は式(3)とな
る。
Δ ≒ −π / 2 (12) Therefore, the content of the calculation in step 103 is expressed by equation (3).

【0052】モータ速度ωが低いときには、式(12)
の誤差が大きくなるため、式(11)により漸近的に求め
ることもできる。この手法は後述する他の実施例で説明
する。
When the motor speed ω is low, the equation (12)
Can be obtained asymptotically by equation (11). This method will be described in another embodiment described later.

【0053】このように、図1の演算部14では、簡単
な演算により磁極位置θを求めることができる。この磁
極位置θを用いて、座標変換部8,11の座標変換を行
えば、モータが要求されているトルク指令値どおりのト
ルクを発生するように制御することができる。
As described above, the calculation unit 14 in FIG. 1 can determine the magnetic pole position θ by a simple calculation. If the coordinate conversion of the coordinate conversion units 8 and 11 is performed using the magnetic pole position θ, it is possible to control the motor to generate a torque according to the required torque command value.

【0054】従って、本実施例を用いると、円筒形同期
モータに対して、レゾルバやエンコーダなどの機械的な
回転位置を直接計測するような磁極位置センサを用いる
ことなく、電流センサだけで比較的容易な演算により磁
極位置を検出できる特徴を持っている。このため制御装
置が安価である。
Therefore, according to the present embodiment, a magnetic pole position sensor such as a resolver or an encoder for directly measuring a mechanical rotational position is not used for a cylindrical synchronous motor, and only a current sensor is used. The magnetic pole position can be detected by easy calculation. Therefore, the control device is inexpensive.

【0055】また同期モータが何らかの理由により脱調
した場合にも磁極位置を検出できるので、無制御状態に
陥ることはない。
Further, even when the synchronous motor loses synchronism for some reason, the magnetic pole position can be detected, so that the motor does not fall into the uncontrolled state.

【0056】しかも、通常のPWM制御を行いながら、
そのPWM制御を実施するときに得られる情報だけでセ
ンサレス制御システムを構成できるので、検出用付加信
号を加えて磁極位置を検出する方法よりも騒音やトルク
脈動が少なくできる特徴を持っている。
Further, while performing the normal PWM control,
Since a sensorless control system can be configured using only information obtained when the PWM control is performed, it has a feature that noise and torque pulsation can be reduced as compared with the method of detecting the magnetic pole position by adding a detection additional signal.

【0057】図5は他の実施の形態、すなわち電流微分
回路を用いないで磁極位置を検出することができる円筒
形同期モータのための制御装置である。この実施例も図
1と同じく、電気回路のみならずプログラムでも実現で
きる。
FIG. 5 shows another embodiment, that is, a control device for a cylindrical synchronous motor capable of detecting a magnetic pole position without using a current differentiating circuit. This embodiment can be realized not only by an electric circuit but also by a program as in FIG.

【0058】図1に示す実施の形態と異なる主な点は電
流微分回路12を用いないこと、検出用パルスP2によ
り電流検出のタイミングを変えたこと、演算部15の処
理内容が図1の演算部14と異なることである。この実
施例は、3相短絡電流を直接検出しない点が重要であ
る。
The main differences from the embodiment shown in FIG. 1 are that the current differentiating circuit 12 is not used, that the current detection timing is changed by the detection pulse P2, and that the processing contents of the calculating unit 15 are the same as those of FIG. This is different from the section 14. It is important that this embodiment does not directly detect the three-phase short-circuit current.

【0059】まず、電流検出部10の検出のタイミング
を制御する検出用パルスP2について図6を用いて説明
する。図6は図3のPWM信号と同じ状態を示したもの
であるが、図3の検出用パルスP1に対して、図6の検
出用パルスP2は次の点が異なる。
First, the detection pulse P2 for controlling the detection timing of the current detector 10 will be described with reference to FIG. FIG. 6 shows the same state as the PWM signal of FIG. 3, but the detection pulse P2 of FIG. 6 is different from the detection pulse P1 of FIG. 3 in the following point.

【0060】図2に示す180度通電形3相インバータ
の各相は通常、上アームのスイッチング素子、あるい
は、下アームのスイッチング素子のいずれか一方がオン
状態,他方がオフ状態になっている。そのため、3相の
うち、少なくとも2つの相は常に短絡状態になってい
る。
In each phase of the 180-degree conducting three-phase inverter shown in FIG. 2, one of the upper-arm switching element and the lower-arm switching element is normally in an on state and the other is in an off state. Therefore, at least two of the three phases are always in a short-circuit state.

【0061】図6はその区間を示している。例えば、時
刻t(n−2)から時刻t(n−1)までの区間はV相と
W相の下アームのスイッチング素子Svn,Swnがオ
ン状態となって、同期モータ1のV相とW相を短絡状態
としている。
FIG. 6 shows the section. For example, in a section from time t (n-2) to time t (n-1), the switching elements Svn and Swn of the V-phase and W-phase lower arms are turned on, and the V-phase and W-phase of the synchronous motor 1 are turned on. The phase is short-circuited.

【0062】また、時刻t(n−1)から時刻t(n)ま
での区間はU相とV相の上アームが短絡状態になってい
ることを示している。
The section from time t (n-1) to time t (n) indicates that the upper arms of the U-phase and V-phase are in a short-circuit state.

【0063】このように、180度通電形のインバータ
においては、搬送波1周期の間に2つのモードの2相短
絡状態が存在する。
As described above, in the 180-degree conduction type inverter, two modes of two-phase short-circuit exist during one cycle of the carrier wave.

【0064】図6に示すように、検出用パルスP2はこ
の2相短絡状態のモードが切り替わるときに発生する。
As shown in FIG. 6, the detection pulse P2 is generated when the two-phase short-circuit mode is switched.

【0065】PWM信号発生部9において、3つの相電
圧指令値のうち、2番目に大きな値、つまり中間の値
(継続時間すなわちパルス幅)を持つ電圧指令値の相が
発生するPWM信号の変化に同期して検出用パルスP2
を生成する処理を行う。
In the PWM signal generator 9, a change in the PWM signal in which a phase of the voltage command value having the second largest value among the three phase voltage command values, that is, an intermediate value (duration, ie, pulse width), is generated. Pulse P2 in synchronization with
Is performed.

【0066】電流検出部10では、検出用パルスP2が
発生する毎に電流センサ5aと5bが出力する2相の電
流値、例えばU相電流iuとV相電流ivの値を示す信
号iuとivを取り込む。
The current detector 10 outputs two-phase current values output by the current sensors 5a and 5b each time the detection pulse P2 is generated, for example, signals iu and iv indicating the values of the U-phase current iu and the V-phase current iv. Take in.

【0067】このタイミングで得られたU相,V相電流
を電流検出部10から演算部15に入力し、演算部15
では図7に示すような処理を行っている。ここで演算で
選られたU相電流の平均値iuaとV相電流の平均値i
vaは演算部15から座標変換部11に入力される。ま
た演算された磁極位置θは座標変換部8と11に演算部
15からそれぞれ入力される。図5の座標変換部8と1
1は図1のそれらと同じ動作を行っている。
The U-phase and V-phase currents obtained at this timing are input from the current detector 10 to the calculator 15,
Performs the processing shown in FIG. Here, the average value ua of the U-phase current and the average value i of the V-phase current selected by the calculation
va is input from the calculation unit 15 to the coordinate conversion unit 11. The calculated magnetic pole position θ is input from the calculation unit 15 to the coordinate conversion units 8 and 11, respectively. The coordinate transformation units 8 and 1 in FIG.
1 performs the same operations as those of FIG.

【0068】演算部15で行う処理内容を示した図7の
フローチャートについて説明する。ステップ111で検
出用パルスP2に基づいて電流センサ5aと5bから電
流検出部10に入力した時刻t(n)のU相電流iu(n)
とV相電流iv(n)を用いて、U相平均値iua
(n),V相電流平均値iva(n)をステップ112で
算出する。時刻t(n−1)のU相電流iu(n−1)と
時刻t(n)のU相電流 iu(n)の平均を計算すれ
ば、図3の時刻t5のU相電流iuとほぼ同じ値にな
る。検出用パルスP1が発生するときのU相電流がほぼ
その平均値であるので、ステップ112の処理を行って
いる。
The flowchart of FIG. 7 showing the contents of the processing performed by the arithmetic unit 15 will be described. In step 111, the U-phase current iu (n) at time t (n) input from the current sensors 5a and 5b to the current detection unit 10 based on the detection pulse P2.
And V-phase current iv (n), U-phase average value iua
(n), the V-phase current average value iva (n) is calculated in step 112. If the average of the U-phase current iu (n-1) at time t (n-1) and the U-phase current iu (n) at time t (n) is calculated, it is almost equal to the U-phase current iu at time t5 in FIG. Have the same value. Since the U-phase current when the detection pulse P1 is generated is almost the average value, the process of step 112 is performed.

【0069】次のステップ113では、時刻t(n−
1)と時刻t(n)の各相の電流の差分値すなわち微分
値を計算する。
At the next step 113, time t (n-
A difference value, that is, a differential value, of the current of each phase between 1) and time t (n) is calculated.

【0070】ステップ114は時刻t(n−1)から時
刻t(n)までの区間においてどの相が2相短絡状態に
あるかの2相短絡モードMscを判断する。この場合、
図6から上アームのU相とV相であることがわかるが、
これをステップ114で判断し、2相短絡モードMsc
(n)は「U−V相短絡」とする。なお、前回の時刻t
(n−2)から時刻t(n−1)までの区間の2相短絡モ
ードMsc(n−1)は「V−W相短絡」である。
Step 114 determines the two-phase short-circuit mode Msc indicating which phase is in the two-phase short-circuit state in the section from time t (n-1) to time t (n). in this case,
From FIG. 6, it can be seen that the upper arm has a U phase and a V phase.
This is determined in step 114, and the two-phase short-circuit mode Msc
(n) is "UV phase short circuit". Note that the previous time t
The two-phase short-circuit mode Msc (n-1) in the section from (n-2) to time t (n-1) is "V-W phase short-circuit".

【0071】ステップ115においては、図8の表に示
す演算式を用いて短絡電流差分値演算を行い、短絡軸の
短絡電流差分値piscを求める。
In step 115, the short-circuit current difference value is calculated using the arithmetic expression shown in the table of FIG.

【0072】短絡軸の短絡電流差分値piscについて
説明する。図18において、短絡軸とは、V−W相短絡
のときのβ軸,W−U相短絡のときのβ′軸,U−V相
短絡のときのβ″軸のことをそれぞれいう。
The short-circuit current difference value “pisc” of the short-circuit axis will be described. In FIG. 18, the short-circuit axis refers to the β-axis when the VW phase is short-circuited, the β ′ axis when the WU phase is short-circuited, and the β ″ axis when the UV-phase short-circuited.

【0073】例えば、3相電圧をα−β軸座標系(α軸
をU相軸と一致させる)に変換するとき、β軸電圧Vβ
は次式で表される。
For example, when converting a three-phase voltage to an α-β axis coordinate system (α axis coincides with U-phase axis), the β-axis voltage Vβ
Is represented by the following equation.

【0074】[0074]

【数13】 Vβ=(Vv−Vw)/(√2) …(13) ここで、V−W相短絡状態であれば、Vv=Vwなの
で、Vβ=0となる。つまり、β軸が短絡状態であると
いえるので、この軸を短絡軸と称する。同様に、W−U
相短絡のとき、β軸から120度回転したβ′軸が、U
−V相短絡のとき、β軸から240度回転したβ″軸が
それぞれ短絡軸となるわけである。
Vβ = (Vv−Vw) / (√2) (13) Here, if the VW phase is short-circuited, Vβ = 0 because Vv = Vw. That is, it can be said that the β axis is in a short-circuit state, and this axis is referred to as a short-circuit axis. Similarly, WU
At the time of phase short-circuit, the β 'axis rotated 120 degrees from the β axis
In the case of the −V phase short-circuit, the β ″ axes rotated 240 degrees from the β-axis become the short-circuit axes.

【0075】円筒形同期モータの場合、この短絡軸の短
絡電流差分値piscは3相短絡電流微分ベクトルpi
sの短絡軸成分と一致する。このベクトル図の関係を図
18に示している。
In the case of a cylindrical synchronous motor, the short-circuit current difference value picc of the short-circuit axis is a three-phase short-circuit current differential vector pi.
s coincides with the short-circuit axis component. FIG. 18 shows the relationship between the vector diagrams.

【0076】なぜ、図18のベクトル図が成り立つかに
ついて式(4)および式(5)を展開することで説明す
る。
The reason why the vector diagram of FIG. 18 is established will be described by expanding equations (4) and (5).

【0077】α軸電流微分値piα,β軸電流微分値p
iβは式(4),(5)から次式となる。
Α-axis current differential value piα, β-axis current differential value p
iβ is given by the following equation from equations (4) and (5).

【0078】[0078]

【数14】 piα=[(L0−L1cos2θ)Vα−(L1sin2θ)Vβ +k1(θ)iα+k2(θ)iβ+k3(θ)φ] /(L0^2−L1^2) …(14)Piα = [(L0−L1cos2θ) Vα− (L1sin2θ) Vβ + k1 (θ) iα + k2 (θ) iβ + k3 (θ) φ] / (L0 ^ 2−L1 ^ 2) (14)

【0079】[0079]

【数15】 piβ=[−(L1sin2θ)Vα+(L0+L1cos2θ)Vβ +k4(θ)iα+k5(θ)iβ+k6(θ)φ] /(L0^2−L1^2) …(15) ただし、L0=(Ld+Lq)/2,L1=(Ld−L
q)/2,k1(θ),k2(θ),k3(θ),k4(θ),
k5(θ),k6(θ)はそれぞれθに関する関数となって
いる。
Piβ = [− (L1 sin2θ) Vα + (L0 + L1cos2θ) Vβ + k4 (θ) iα + k5 (θ) iβ + k6 (θ) φ] / (L0 ^ 2−L1 ^ 2) (15) where L0 = (Ld + Lq) ) / 2, L1 = (Ld-L
q) / 2, k1 (θ), k2 (θ), k3 (θ), k4 (θ),
k5 (θ) and k6 (θ) are functions relating to θ.

【0080】円筒形同期モータの場合には、L1=0な
ので、β軸電流微分値piβはα軸電圧Vαには影響し
ないことがわかる。
In the case of the cylindrical synchronous motor, since L1 = 0, it can be seen that the β-axis current differential value piβ does not affect the α-axis voltage Vα.

【0081】V−W相短絡状態のとき、α軸電圧Vαだ
けがU相電圧Vuの状態により印加されていることにな
るが、β軸電流微分値piβはVα=0のときと変わら
ない。しかも、V−W相短絡状態なので、Vβ=0とな
っているので、3相短絡状態のときのβ軸電流微分値p
iβと一致することを意味している。以上のことから、
図18が成り立つことがわかる。
In the V-W phase short-circuit state, only the α-axis voltage Vα is applied according to the state of the U-phase voltage Vu, but the β-axis current differential value piβ is the same as when Vα = 0. Moreover, since Vβ = 0 because of the VW phase short-circuit state, the β-axis current differential value p in the three-phase short-circuit state
It means that it matches iβ. From the above,
It can be seen that FIG. 18 holds.

【0082】また、W−U相短絡のときも同様に、β′
軸電流微分値piβ′は3相短絡電流微分ベクトルpi
sのβ′軸成分と同じになる。従って、2相短絡状態の
短絡軸の電流微分値(差分値)を検出すると、3相短絡
電流微分ベクトルの位相γを図18のベクトル図を計算
することにより算出することができる。
Similarly, when the WU phase is short-circuited, β ′
The shaft current differential value piβ 'is a three-phase short-circuit current differential vector pi
It becomes the same as the β 'axis component of s. Therefore, when the current differential value (difference value) of the short-circuit axis in the two-phase short-circuit state is detected, the phase γ of the three-phase short-circuit current differential vector can be calculated by calculating the vector diagram of FIG.

【0083】今回の2相短絡モードMsc(n)と前回
の2相短絡モードMsc(n−1)から、3相短絡電流
微分ベクトルの位相γを求める場合、その短絡モードの
組合わせにより、演算方法が異なる。
When the phase γ of the three-phase short-circuit current differential vector is obtained from the current two-phase short-circuit mode Msc (n) and the previous two-phase short-circuit mode Msc (n−1), the calculation is performed by combining the short-circuit modes. The method is different.

【0084】そのため、ステップ116では、図8のよ
うなモードに分けた演算式を用いて3相短絡電流微分ベ
クトルの位相γを求めている。
For this reason, in step 116, the phase γ of the three-phase short-circuit current differential vector is obtained by using the arithmetic expressions divided into the modes as shown in FIG.

【0085】ステップ117については、図4のステッ
プ103と同様にして磁極位置θを得ることができる。
In step 117, the magnetic pole position θ can be obtained in the same manner as in step 103 in FIG.

【0086】以上のように、本実施例を用いれば、比較
的継続時間の長い2相短絡状態の電流の変化量すなわち
差分値から3相短絡状態の電流微分ベクトルの方向を決
定すなわち演算できるので、高精度の磁極位置検出を少
ない電流の取り込みにより得られる効果がある。
As described above, according to the present embodiment, the direction of the current differential vector in the three-phase short-circuit state can be determined or calculated from the change amount of the current in the two-phase short-circuit state having a relatively long duration, that is, the difference value. In addition, there is an effect that highly accurate magnetic pole position detection can be obtained by taking in a small amount of current.

【0087】また、この実施例の方式は微分回路を用い
ないので、ノイズに強く、比較的安価なコントローラで
実現できる有利点も持っている。
Further, since the system of this embodiment does not use a differentiating circuit, it has an advantage that it is resistant to noise and can be realized by a relatively inexpensive controller.

【0088】図9の実施例は突極形同期モータ16に本
発明を適用したときの制御装置の構成図である。コント
ローラ4は先の実施例と同じく電気回路でもまたソフト
ウエアででも実現できる。図1の実施例に対して、図9
の実施例は2相スイッチング演算部18を用いること、
PWM信号発生部9からの検出用パルスP3とP4を使
用すること,演算部17の処理方法が異なる。
The embodiment of FIG. 9 is a block diagram of a control device when the present invention is applied to the salient-pole synchronous motor 16. The controller 4 can be realized by an electric circuit or software as in the previous embodiment. In contrast to the embodiment of FIG.
In the embodiment, the two-phase switching operation unit 18 is used,
The use of the detection pulses P3 and P4 from the PWM signal generator 9 and the processing method of the calculator 17 are different.

【0089】2相スイッチング演算部18の処理内容に
ついて、図10のタイムチャートを用いて説明する。
The processing contents of the two-phase switching operation section 18 will be described with reference to the time chart of FIG.

【0090】2相スイッチングとは3相のPWM信号の
うち、1相のスイッチングを停止しながら3相スイッチ
ングと同じ正弦波電流を流す手法をいう。
Two-phase switching refers to a method of flowing the same sine wave current as in three-phase switching while stopping one-phase switching among three-phase PWM signals.

【0091】図10において例えばU相のスイッチング
を停止しながら3相スイッチングと同じ正弦波電流を流
す手法を説明する。U相以外のV相またはW相も同じ考
え方でスイッチングを停止する相とすることができる。
U相電圧指令値Vurを常に搬送波の最大値と同じ値に
なるように付加電圧V0を強制的に加算している。これ
により、U相PWM信号Pupは常にhigh状態になるの
で、スイッチング素子Supがオン状態となっている。
Referring to FIG. 10, for example, a method of flowing the same sine wave current as in three-phase switching while stopping the U-phase switching will be described. A V-phase or a W-phase other than the U-phase can be a phase in which switching is stopped based on the same concept.
The additional voltage V0 is forcibly added so that the U-phase voltage command value Vur always becomes the same value as the maximum value of the carrier. As a result, the U-phase PWM signal Pup is always in the high state, and the switching element Sup is in the on state.

【0092】V相電圧指令値Vvr,W相電圧指令値V
wrには、通常の指令値に付加電圧V0をそれぞれ加算
した値を演算し、それによりPWM信号Pvp,Pwp
を発生している。
V-phase voltage command value Vvr, W-phase voltage command value V
wr is calculated as a value obtained by adding the additional voltage V0 to the normal command value, thereby obtaining the PWM signals Pvp and Pwp.
Has occurred.

【0093】すべての相に同一の電圧を加算しても線間
電圧には影響しないので、同期モータ16を流れる電流
は付加電圧V0を加えないときの電流と同じになる。こ
れが2相スイッチングであり、よく知られている方法で
ある。この方法を用いると、図10に示す1回あたりの
3相短絡状態は図3の場合よりも長く継続していること
がわかる。
Since the line voltage is not affected even if the same voltage is added to all the phases, the current flowing through the synchronous motor 16 is the same as the current when the additional voltage V0 is not applied. This is two-phase switching, a well-known method. When this method is used, it can be seen that the three-phase short-circuit state per operation shown in FIG. 10 is longer than in the case of FIG.

【0094】PWM信号発生部9から発生する検出用パ
ルスP3,P4も図10に示す。
FIG. 10 also shows detection pulses P3 and P4 generated from the PWM signal generator 9.

【0095】検出用パルスP3は搬送波の最大値に同期
して発生するようになっており、図9の電流検出部10
で各相の電流平均値iua,ivaを得るために用いて
いる。
The detection pulse P3 is generated in synchronization with the maximum value of the carrier wave.
Are used to obtain current average values iua and iva for each phase.

【0096】また、電流検出用パルスP4は延長された
3相短絡状態の開始時と終了時に発生するようになって
いる。図9の電流検出部27では、電流検出用パルスP
4によりU相電流iu,V相電流ivを入力している。
The current detection pulse P4 is generated at the start and end of the extended three-phase short-circuit state. In the current detection unit 27 of FIG.
4 inputs the U-phase current iu and the V-phase current iv.

【0097】これらの電流値は演算部17に入力され、
図11のフローチャートに示す処理を行って磁極位置θ
を演算する。
[0097] These current values are input to the arithmetic unit 17,
The processing shown in the flowchart of FIG.
Is calculated.

【0098】図11の処理方法は次のようにして行われ
る。ステップ121において、3相短絡状態の開始時刻
t(n−1)のU相電流iu(n−1),V相電流iv(n
−1)と、終了時刻t(n)のU相電流iu(n),V相電
流iv(n)を用いて、各相の電流差分値piu,pi
v,piwを演算する。その処理方法は図7のステップ
113と同じである。
The processing method shown in FIG. 11 is performed as follows. In step 121, the U-phase current iu (n-1) and the V-phase current iv (n) at the start time t (n-1) of the three-phase short-circuit state
−1) and the U-phase current iu (n) and the V-phase current iv (n) at the end time t (n), the current difference values piu, pi of each phase.
Calculate v and piw. The processing method is the same as step 113 in FIG.

【0099】次のステップ122では、電流差分値pi
u,piv,piwを用いて、3相短絡電流の微分ベク
トルの位相γを演算する。この処理は図4のステップ1
02と同様である。
In the next step 122, the current difference value pi
The phase γ of the differential vector of the three-phase short-circuit current is calculated using u, piv, and piw. This processing corresponds to step 1 in FIG.
Same as 02.

【0100】以下の手法では、コントローラ4内でその
時点で制御に用いている磁極位置をθ′、同期モータ1
6の実際の磁極位置をθとする。また、コントローラ4
内の磁極位置θ′により演算されたd軸電流,q軸電流
をid′,iq′、同期モータ16の実際のd軸電流,
q軸電流をそれぞれid,iqとして説明する。
In the following method, the magnetic pole position used for control at that time in the controller 4 is θ ′, and the synchronous motor 1
6 is assumed to be θ. Controller 4
The d-axis current and the q-axis current calculated based on the magnetic pole position θ ′ are id ′ and iq ′, and the actual d-axis current of the synchronous motor 16 is
The description will be made assuming that the q-axis currents are id and iq, respectively.

【0101】ステップ123では、磁極位置θ′と電流
検出部10から入力した電流平均値iua,ivaを用
いて、d軸電流id′,q軸電流iq′を算出する。
In step 123, the d-axis current id 'and the q-axis current iq' are calculated using the magnetic pole position θ 'and the current average values iua and iva input from the current detector 10.

【0102】ステップ124では、id,iqの代わり
に、id′,iq′を用いて、式(10)の演算を行
い、磁極位置(d軸)から3相短絡電流微分ベクトルま
での位相δを求める。
In step 124, the expression (10) is calculated by using id 'and iq' instead of id and iq, and the phase δ from the magnetic pole position (d-axis) to the three-phase short-circuit current differential vector is calculated. Ask.

【0103】モータ速度ωが所定値以上の場合には次の
近似式により求めてもよい。
When the motor speed ω is equal to or higher than a predetermined value, it may be obtained by the following approximate expression.

【0104】[0104]

【数16】 tan(δ)≒−Ld{(Ld−Lq)id+Φ}/{Lq(Lq−Ld)iq} …(16) ステップ125では、ステップ122で得られた位相γ
を用いて、磁極位置θを次式で求める。
Tan (δ) ≒ −Ld {(Ld−Lq) id + Φ} / {Lq (Lq−Ld) iq} (16) In step 125, the phase γ obtained in step 122 is obtained.
Is used to determine the magnetic pole position θ by the following equation.

【0105】[0105]

【数17】 θ=γ−δ …(17) この関係は図17のベクトル図に示している。(17) θ = γ−δ (17) This relationship is shown in the vector diagram of FIG.

【0106】ステップ126では、ステップ125で求
めた磁極位置θがステップ123のid′,iq′を求
めるときの磁極位置θ′とほぼ一致しているかを判断す
る。一致していない場合には、再びステップ123から
ステップ125までの処理を行い、磁極位置θを算出す
る。
In step 126, it is determined whether or not the magnetic pole position θ obtained in step 125 substantially coincides with the magnetic pole position θ ′ used for obtaining id ′ and iq ′ in step 123. If they do not match, the processing from step 123 to step 125 is performed again to calculate the magnetic pole position θ.

【0107】実際の磁極位置θとコントローラ内の磁極
位置θ′とが異なると、id′,iq′がid,iqと
一致しないため、位相δには誤差が生じる。しかし、そ
の誤差はステップ123からステップ125までの処理
を行う毎に減少していき、コントローラ内の磁極位置
θ′は真の磁極位置θに収束する。これをステップ12
6で判断し、ほぼ磁極位置θの演算が収束したとき、演
算を終了する。
If the actual magnetic pole position θ is different from the magnetic pole position θ ′ in the controller, id ′ and iq ′ do not match id and iq, so that an error occurs in the phase δ. However, the error decreases each time the processing from step 123 to step 125 is performed, and the magnetic pole position θ ′ in the controller converges to the true magnetic pole position θ. Step 12
When it is determined in step 6 that the calculation of the magnetic pole position θ has almost converged, the calculation is terminated.

【0108】また、この演算は2,3回で数度以内に収
束することが見込まれるため、収束の判断を磁極位置θ
の演算結果でなく、演算回数で例えば2回の演算で終了
するようにしてもよい。
Since this operation is expected to converge within a few degrees within a few times, the convergence is determined by the magnetic pole position θ.
Instead of the calculation result, the calculation may be terminated by the number of calculations, for example, two.

【0109】さらに、磁極位置を検出するサンプリング
時間とモータ速度との関係によっては、ステップ126
を省略して、数回のサンプリングで磁極位置を検出する
方法を採用することもできる。
Further, depending on the relationship between the sampling time for detecting the magnetic pole position and the motor speed, step 126 is executed.
May be omitted, and a method of detecting the magnetic pole position by sampling several times may be adopted.

【0110】このように、突極形同期モータの磁極位置
を検出する場合には、誤差を含んだd軸電流id′,q
軸電流iq′を用いて演算する必要があるが、これを収
束できるようにしたアルゴリズムを設けた点に本実施例
の特徴がある。そのため、3相短絡状態の電流の変化を
利用して突極形同期モータのセンサレス制御システムを
構築できる利点がある。
As described above, when detecting the magnetic pole position of the salient-pole synchronous motor, the d-axis current id ', q
Although the calculation needs to be performed using the axis current iq ', the present embodiment is characterized in that an algorithm is provided which can converge the calculation. Therefore, there is an advantage that a sensorless control system for a salient-pole synchronous motor can be constructed by utilizing a change in current in a three-phase short-circuit state.

【0111】本システムでは、2相スイッチング方式の
ように3相短絡時間を延長する方式を併用することによ
り、3相短絡期間における電流の変化幅を大きくでき
る。そのため、微分回路を用いることなく、3相短絡電
流微分ベクトルを直接計測でき、ノイズに強い磁極位置
検出方式を簡単なソフトウエア処理により実現できる。
図12は2相短絡状態から磁極位置を検出する突極形同
期モータの実施例で、電気自動車に適用するための高信
頼化システムの構成を示している。この実施例でコント
ローラ4は電気回路ばかりでなくソフトウエアによって
も実現できる。先の実施例と同様、コントローラ4の各
ブロックはソフトウエアの処理機能を表わしている。
In the present system, by using together a method of extending the three-phase short-circuit time, such as a two-phase switching method, the width of change in current during the three-phase short-circuit period can be increased. Therefore, a three-phase short-circuit current differential vector can be directly measured without using a differentiating circuit, and a magnetic pole position detection method that is resistant to noise can be realized by simple software processing.
FIG. 12 shows an embodiment of a salient pole synchronous motor for detecting a magnetic pole position from a two-phase short-circuit state, and shows a configuration of a highly reliable system applied to an electric vehicle. In this embodiment, the controller 4 can be realized not only by an electric circuit but also by software. As in the previous embodiment, each block of the controller 4 represents a software processing function.

【0112】図5の円筒形同期モータの場合と比べて、
図12の異なる点は、演算部20の処理内容が異なる
点、突極形同期モータ16で電気自動車のタイヤ24,
25を駆動する機構になっている点、電気自動車の信頼
性を向上する目的でモータ16の磁極位置を機械的に直
接に検出する磁極位置センサ23を備えている点であ
る。
Compared to the case of the cylindrical synchronous motor shown in FIG.
12 is different from the processing contents of the arithmetic unit 20 in that the salient-pole synchronous motor 16 uses the tires 24,
25, and a magnetic pole position sensor 23 that directly detects the magnetic pole position of the motor 16 mechanically for the purpose of improving the reliability of the electric vehicle.

【0113】まず、演算部20の処理内容を説明する。
この処理内容のフローチャートを図13に示す。
First, the processing contents of the arithmetic unit 20 will be described.
FIG. 13 shows a flowchart of this processing content.

【0114】ステップ131からステップ134までの
処理は図7のステップ111からステップ114までの
処理と同じである。
The processing from step 131 to step 134 is the same as the processing from step 111 to step 114 in FIG.

【0115】ステップ135の突極性補正位相εは同期
モータ16の突極性の影響を考慮するために必要な補正
量である。
The saliency correction phase ε in step 135 is a correction amount necessary for considering the effect of the saliency of the synchronous motor 16.

【0116】式(15)で示したように、突極形同期モ
ータ16の場合、L1≠0なので、β軸電流微分値pi
βはα軸電圧Vαにより変化する。そのため、3相短絡
電流微分ベクトルのβ軸成分とは異なる値になる。
As shown in equation (15), in the case of the salient-pole synchronous motor 16, since L1 ≠ 0, the β-axis current differential value pi
β changes depending on the α-axis voltage Vα. Therefore, the value becomes different from the β-axis component of the three-phase short-circuit current differential vector.

【0117】図19はα軸電圧Vαにより発生するα軸
電流微分値piα1,β軸電流微分値piβ1、及び、
その合成である電流微分ベクトルpi1を示している。
FIG. 19 shows an α-axis current differential value piα1 generated by the α-axis voltage Vα, a β-axis current differential value piβ1, and
The current differential vector pi1 that is the composite is shown.

【0118】電流微分ベクトルpi1と一致した方向の
軸をx軸、それに直交する軸をy軸とすると、電流微分
ベクトルpi1のy軸成分はα軸電圧Vαによらず常に
0であることがわかる。そのため、pi1のy軸成分は
3相短絡電流微分ベクトルpisのy軸成分と一致す
る。これを突極性補正位相εとよぶ。
Assuming that the axis in the direction coinciding with the current differential vector pi1 is the x-axis and the axis orthogonal thereto is the y-axis, the y-axis component of the current differential vector pi1 is always 0 regardless of the α-axis voltage Vα. . Therefore, the y-axis component of pi1 matches the y-axis component of the three-phase short-circuit current differential vector pi. This is called a saliency correction phase ε.

【0119】そこで、突極形同期モータの場合、β軸で
なく、突極性補正位相εだけ進んだy軸の電流微分値
(差分値)を検出する。
Therefore, in the case of the salient pole type synchronous motor, the current differential value (difference value) of the y-axis advanced not by the β-axis but by the salient polarity correction phase ε is detected.

【0120】実際には3つの2相短絡状態があるので、
V−W相短絡,W−U相短絡,U−V相短絡の場合の突
極性補正位相をそれぞれε1,ε2,ε3とし、その方
向の軸をy′軸,y″軸とする。
Since there are actually three two-phase short-circuit conditions,
The saliency correction phases in the case of VW phase short-circuit, WU phase short-circuit, and UV phase short-circuit are ε1, ε2, ε3, respectively, and the axes in that direction are the y ′ axis and the y ″ axis.

【0121】突極性補正位相ε1,ε2,ε3は式(1
4)および式(15)からそれぞれ次式となる。
The saliency correction phases ε1, ε2, ε3 are given by the formula (1)
4) and Expression (15) are as follows.

【0122】[0122]

【数18】 tan(ε1)=−(L1sin2θ)/(L0−L1cos2θ) …(18)Tan (ε1) = − (L1 sin2θ) / (L0−L1cos2θ) (18)

【0123】[0123]

【数19】 tan(ε2)=−{L1sin(2θ−4π/3)}/{L0 −L1cos(2θ−4π/3)} …(19)Tan (ε2) = − {L1 sin (2θ−4π / 3)} / {L0−L1cos (2θ−4π / 3)} (19)

【0124】[0124]

【数20】 tan(ε3)=−{L1sin(2θ−2π/3)}/{L0 −L1cos(2θ−2π/3)} …(20) 以上のことから、ステップ135では、2相短絡状態に
応じて式(18),式(19)、および式(20)のい
ずれかの演算を行い、突極性補正位相を求めている。
Tan (ε3) = − {L1sin (2θ−2π / 3)} / {L0−L1cos (2θ−2π / 3)} (20) From the above, in step 135, the two-phase short-circuit state occurs. Is calculated according to the equation (18), the equation (19), or the equation (20) to obtain the saliency correction phase.

【0125】これらの演算で用いる磁極位置θはコント
ローラ4での値であり、誤差を含んでいるが、図11の
ように収束させながら正確な磁極位置を求めていくこと
もできる。
The magnetic pole position θ used in these calculations is a value in the controller 4 and includes an error, but it is also possible to obtain an accurate magnetic pole position while converging as shown in FIG.

【0126】ステップ136においては、電流差分値p
iu(n),piv(n)から図13の表を用いて補正し
た短絡軸(y軸,y′軸,y″軸のいずれか)の短絡電
流差分値演算を行い、短絡軸の短絡電流差分値pisc
を算出する。
In step 136, the current difference value p
A short-circuit current difference value of the short-circuit axis (any of the y-axis, y'-axis, and y "-axis) corrected from iu (n) and piv (n) using the table of FIG. Difference value picc
Is calculated.

【0127】短絡軸とは既に説明したように、α軸電圧
により電流微分値(差分値)に影響を受けない方向の軸
をいう。
As described above, the short-circuit axis is an axis in a direction that is not affected by the current differential value (difference value) by the α-axis voltage.

【0128】次のステップ137では、図14に示した
ように、今回と前回の2相短絡状態により計算するモー
ドを変更し、図14の演算式を用いて3相短絡電流微分
ベクトルの位相γを得る。
In the next step 137, as shown in FIG. 14, the mode of calculation based on the current and previous two-phase short-circuit state is changed, and the phase γ of the three-phase short-circuit current differential vector is calculated using the arithmetic expression of FIG. Get.

【0129】このときのベクトル図の一例を図20に示
すが、この関係を図14の演算式により求めていること
になる。
An example of the vector diagram at this time is shown in FIG. 20, and this relationship is obtained by the operation formula in FIG.

【0130】ステップ138からステップ140までの
処理は図11のステップ123からステップ125まで
の処理と同じで、突極形同期モータ16における磁極位
置から電流微分ベクトルまでの位相を考慮したものであ
る。
The processing from step 138 to step 140 is the same as the processing from step 123 to step 125 in FIG. 11, and takes into account the phase from the magnetic pole position to the current differential vector in the salient-pole synchronous motor 16.

【0131】以上のように、演算部20を用いれば、突
極形同期モータ16に対しても、2相短絡状態の電流を
検出するだけで磁極位置を検出することができる。
As described above, if the arithmetic unit 20 is used, the magnetic pole position can be detected for the salient-pole synchronous motor 16 only by detecting the current in the two-phase short-circuit state.

【0132】図12の電気自動車駆動システムでは、磁
極位置センサ23からの信号を磁極位置検出部21に入
力して、磁極位置θ1を検出している。
In the electric vehicle drive system shown in FIG. 12, a signal from the magnetic pole position sensor 23 is input to the magnetic pole position detecting section 21 to detect the magnetic pole position θ1.

【0133】磁極位置異常検出部22では、磁極位置検
出部21からの磁極位置θ1と演算部20からの磁極位
置θを入力し、図15に示す処理を行っている。
The magnetic pole position abnormality detecting section 22 receives the magnetic pole position θ1 from the magnetic pole position detecting section 21 and the magnetic pole position θ from the calculating section 20, and performs the processing shown in FIG.

【0134】ステップ141で入力した磁極位置θとθ
1を比較し、その差が予め決められた正常範囲内にある
かをステップ142で判断する。
The magnetic pole positions θ and θ input in step 141
In step 142, it is determined whether the difference is within a predetermined normal range.

【0135】正常と判断した場合には、ステップ143
で磁極位置θ1を出力用磁極位置θ2にストアし、ステ
ップ144でθ2を座標変換部8,11に出力してい
る。ステップ142において、2つの磁極位置を比較し
て正常範囲にないと判断したときには、ステップ145
で電気自動車を一旦停止する処理を行う。
If it is determined that it is normal, step 143 is executed.
Stores the magnetic pole position θ1 in the output magnetic pole position θ2, and outputs the θ2 to the coordinate conversion units 8 and 11 in step 144. If it is determined in step 142 that the two magnetic pole positions are not in the normal range by comparing the two magnetic pole positions, step 145 is performed.
To temporarily stop the electric vehicle.

【0136】ステップ146は同期モータ16の回転が
停止したか否かを判断する。停止したと判断した場合
に、ステップ147で正常な磁極位置を用いて安全速度
内で走行が行えるように処理する。安全速度内で走行と
は自動車の車速の上限を時速40kmあるいは50km
に制限し、この速度以下で走行するように図示しない制
御装置で制御し、この制御のもとで走行することであ
る。
At step 146, it is determined whether or not the rotation of the synchronous motor 16 has stopped. If it is determined that the vehicle has stopped, a process is performed in step 147 so that the vehicle can travel within the safe speed using the normal magnetic pole position. Running within the safe speed means that the upper limit of the vehicle speed is 40 km / h or 50 km / h
Is controlled by a control device (not shown) so as to run at a speed lower than this speed, and the vehicle runs under this control.

【0137】このように、本実施例を用いれば、通常の
磁極位置センサ23を設けることで、磁極位置センサ2
3の出力に基づき磁極位置を求めると共にこれとは別に
モータ電流から演算処理により磁極位置を求めているの
で、信頼性の高い電気自動車を提供できる効果がある。
As described above, according to this embodiment, by providing the normal magnetic pole position sensor 23, the magnetic pole position sensor 2 can be used.
Since the magnetic pole position is obtained based on the output of No. 3 and the magnetic pole position is obtained separately from the motor current by arithmetic processing, a highly reliable electric vehicle can be provided.

【0138】特に、リラクタンストルクを用いてモータ
の小型化,電気自動車の軽量化を図るためには、本実施
例は適している。
This embodiment is particularly suitable for reducing the size of the motor and the weight of the electric vehicle by using the reluctance torque.

【0139】図16は電流センサだけで磁極位置を検出
し、しかも、その特性に異常がないかを自己診断する機
能を有した磁極位置センサレスの制御システムの実施例
を示す。
FIG. 16 shows an embodiment of a magnetic pole position sensorless control system having a function of detecting a magnetic pole position only by a current sensor and performing a self-diagnosis on whether there is any abnormality in its characteristics.

【0140】図12の実施例に対して、自己診断部26
を設けた点が図16の実施例の特徴である。
In contrast to the embodiment shown in FIG.
The feature of the embodiment shown in FIG.

【0141】演算部20では、図13の処理に加え、モ
ータ速度ωを検出するための演算を行う。
The arithmetic section 20 performs an arithmetic operation for detecting the motor speed ω in addition to the processing shown in FIG.

【0142】前述した実施例では、電流微分ベクトルに
ついては、その位相γを検出することで磁極位置θを得
る方式であるため、電流微分ベクトルの大きさに関する
情報を無視している。
In the above-described embodiment, since the magnetic pole position θ is obtained by detecting the phase γ of the current differential vector, information on the magnitude of the current differential vector is ignored.

【0143】そこで、式(6),式(7)から逆にモー
タ速度ωを求めることにする。つまり、
Therefore, the motor speed ω is determined in reverse from the equations (6) and (7). That is,

【0144】[0144]

【数21】 ω=(Ld pid+R id)/Lq iq …(21)Ω = (Ld pid + R id) / Lq iq (21)

【0145】[0145]

【数22】 ω=−(Lqpiq+R iq)/(Ld id+Φ) …(22) の一方、あるいは、両方の式を用いて、モータ速度ωを
演算する。
Ω = − (Lqpiq + R iq) / (Ld id + Φ) (22) The motor speed ω is calculated using one or both of the expressions.

【0146】なお、式(21),式(22)において、
抵抗Rを無視する簡易式を用いてもよい。このモータ速
度ωを自己診断部26に出力する。
It should be noted that in equations (21) and (22),
A simple formula that ignores the resistance R may be used. The motor speed ω is output to the self-diagnosis unit 26.

【0147】また、図13のステップ140で得られた
磁極位置θも自己診断部26に出力する。
The magnetic pole position θ obtained in step 140 of FIG.

【0148】自己診断部26では、磁極位置θの変化状
態とモータ速度ωを比較することにより、何らかの異常
がないか否かを判断する。
The self-diagnosis unit 26 determines whether there is any abnormality by comparing the change state of the magnetic pole position θ with the motor speed ω.

【0149】もし、異常があると判断した場合には、異
常診断信号Seを出力し、センサレス制御システムを停
止するようにシステム的な処理を行う。
If it is determined that there is an abnormality, an abnormality diagnosis signal Se is output, and systematic processing is performed so as to stop the sensorless control system.

【0150】このように電流微分ベクトルの独立した変
数を複数用いてモータ速度を推定することで、他のセン
サを用いることなく、自己診断機能を持たせることがで
きる。
As described above, by estimating the motor speed using a plurality of independent variables of the current differential vector, a self-diagnosis function can be provided without using another sensor.

【0151】以上が、電流センサだけを用いて同期モー
タの磁極位置を検出する実施例である。
The above is the embodiment in which the magnetic pole position of the synchronous motor is detected using only the current sensor.

【0152】同期モータの他に、リラクタンスモータで
も突極性を利用して本発明を適用することができる。
In addition to the synchronous motor, the present invention can be applied to a reluctance motor utilizing saliency.

【0153】また、本実施例では、説明が複雑になるた
めに省略したが、モータの回転子がサンプリング時間中
に回転することによる影響を考慮して磁極位置を演算す
るようにしても、本実施例を適用できることはいうまで
もない。
In this embodiment, the description is omitted for the sake of simplicity. However, even if the magnetic pole position is calculated in consideration of the influence of the rotation of the motor rotor during the sampling time, the present invention is not limited to this. It goes without saying that the embodiment can be applied.

【0154】ここでは電気自動車の例を述べたが、現在
120度通電方式のインバータ制御を用いてセンサレス
制御している磁石モータに対しても、本実施例を用いる
ことにより、180度通電方式のインバータ制御により
トルク脈動と低騒音のセンサレスシステムを提供でき
る。
Although the example of the electric vehicle has been described here, the present embodiment is also used for a magnet motor that is currently subjected to sensorless control using 120-degree conduction type inverter control. Inverter control can provide a sensorless system with low torque pulsation and low noise.

【0155】図1から図20を用いて説明した実施の形
態は、モータ1が所定回転速度以上で回転している状態
での制御に最適である。ここで所定回転速度以上とは例
えば800回転/分以上である。モータが停止状態を含
む低速状態では後で説明する理由で磁極位置の検知を更
に高精度に行う必要性がある場合が考えられる。モータ
の停止状態を含む低速状態の磁極位置を高精度に行える
実施例を図21を用いて説明する。図1と図21との大
きな相違点は、停止状態を含むモータの低速回転時の磁
極位置を検知する演算部52を設けたことである。なお
コントローラ4は他の実施例と同様、電気回路ばかりで
なくソフトウエアによっても実現できる。ソフトウエア
で実現する場合、コントローラ4の各ブロックはソフト
ウエアの処理機能を表わしている。
The embodiment described with reference to FIGS. 1 to 20 is most suitable for control in a state where the motor 1 is rotating at a predetermined rotation speed or higher. Here, the predetermined rotation speed or more is, for example, 800 rotations / minute or more. In a low-speed state including a stopped state of the motor, it may be necessary to detect the magnetic pole position with higher accuracy for a reason to be described later. An embodiment in which the magnetic pole position in the low-speed state including the stop state of the motor can be performed with high accuracy will be described with reference to FIG. A major difference between FIG. 1 and FIG. 21 is that a calculation unit 52 for detecting the magnetic pole position at the time of low-speed rotation of the motor including the stopped state is provided. The controller 4 can be realized not only by an electric circuit but also by software as in the other embodiments. When implemented by software, each block of the controller 4 represents a processing function of the software.

【0156】演算部14で磁極位置を検出する処理は図
1で説明した通りである。また電流指令値発生部6や電
流制御部7,座標変換部8,PWM信号発生部9,電流
検出部10,座標変換部11,インバータ3の動作は図
1と基本的に同じである。上で同期モータが3相短絡状
態のときのモータ電流の変化量、または、変化方向に基
づいてモータの磁極位置を演算する処理方法について説
明したが再度説明する。
The processing for detecting the magnetic pole position in the arithmetic unit 14 is as described with reference to FIG. The operations of the current command value generator 6, current controller 7, coordinate converter 8, PWM signal generator 9, current detector 10, coordinate converter 11, and inverter 3 are basically the same as those in FIG. The processing method of calculating the magnetic pole position of the motor based on the change amount or the change direction of the motor current when the synchronous motor is in the three-phase short-circuit state has been described, but will be described again.

【0157】この磁極位置の演算方法では、インバータ
からの印加電圧の影響を受けない3相短絡状態でのモー
タ電流の変化量または変化方向に基づいて演算し、磁極
位置を求める。上記3相短絡状態でのモータ電流の変化
量または変化方向を検出するため、図3で説明の通り、
この3相短絡状態でタイミングを制御するためにパルス
P1を発生する。その代表例として図3に示す搬送波の
最高値あるいは最低値あるいはその両方でパルスP1を
発生し、このパルスP1に同期して電流値あるいは電流
値の微分値を検出する。すなわちPWM信号発生部9で
パルスP1発生し、パルスP1をモータの3相短絡状態
を表わす信号とし、このパルスP1をトリガとしてモー
タ電流の変化量を検出する。このときに検出される3相
短絡時のモータ電流変化量のベクトル、すなわち、微分
ベクトルの関係は先に説明した図17の通りである。
In this method of calculating the magnetic pole position, the magnetic pole position is calculated based on the change amount or the change direction of the motor current in the three-phase short-circuit state which is not affected by the voltage applied from the inverter. In order to detect the amount or direction of change of the motor current in the three-phase short-circuit state, as described in FIG.
The pulse P1 is generated to control the timing in the three-phase short-circuit state. As a typical example, a pulse P1 is generated at the highest value and / or the lowest value of the carrier wave shown in FIG. 3, and a current value or a differential value of the current value is detected in synchronization with the pulse P1. That is, a pulse P1 is generated by the PWM signal generator 9, and the pulse P1 is used as a signal indicating a three-phase short-circuit state of the motor, and the pulse P1 is used as a trigger to detect a change amount of the motor current. The relationship between the vector of the motor current change amount at the time of the three-phase short circuit detected at this time, that is, the differential vector is as shown in FIG. 17 described above.

【0158】図17において、検出すべき磁極位置は静
止座標α軸と回転座標d軸との間の位相θであり、先の
式(17)で表すことができる。
In FIG. 17, the magnetic pole position to be detected is the phase θ between the stationary coordinate α axis and the rotating coordinate d axis, and can be expressed by the above equation (17).

【0159】[0159]

【数17】 θ=γ−δ …(17) ここで、γは3相短絡時のモータ電流微分ベクトルpI
sのα軸に対する位相であり、δはモータ電流微分ベク
トルpIsのd軸に対する位相である。上記位相γにつ
いては、まず、図1に示す電流微分回路12においてモ
ータ電流iuとivを微分し、さらに電流微分値検出部
13において、モータ短絡状態の検出用パルスP1に同
期して短絡時のモータ電流の微分値piu,pivを取
り込む。さらに、この短絡時のモータ電流の微分値pi
u,pivを式(1)と式(2)に従いα−β軸の電流
微分値piαとpiβを算出し、式(23)に基づき位
相γを算出する。
(17) where γ is the motor current differential vector pI at the time of three-phase short circuit.
s is the phase with respect to the α-axis, and δ is the phase of the motor current differential vector pIs with respect to the d-axis. As for the phase γ, first, the motor currents iu and iv are differentiated by the current differentiating circuit 12 shown in FIG. 1, and the current differential value detecting unit 13 detects the short-circuited state in synchronism with the motor short-circuit detection pulse P1. The differential values piu and piv of the motor current are captured. Further, the differential value pi of the motor current at the time of this short circuit
For u and piv, the current differential values piα and piβ on the α-β axis are calculated according to the equations (1) and (2), and the phase γ is calculated based on the equation (23).

【0160】[0160]

【数1】 piα=(√3/2)piu …(1)Piα = (√3 / 2) piu (1)

【0161】[0161]

【数2】 piβ=(1/√2)(piu+2piv) …(2)Piβ = (1 / √2) (piu + 2piv) (2)

【0162】[0162]

【数23】 γ=tan-1(piβ/piα) …(23) なお、ここではpiα,piβを求めるのにpiu,p
ivの2相分を用いているが、piu,piv,piw
の3相電流の微分値を用いても演算可能である。さら
に、3相短絡時の電流微分値を演算するために微分回路
を用いているが、微分回路の構成が不可能な場合には電
流微分値の代わりに3相短絡区間での電流変化量を演算
し、電流変化量を短絡時間で割ることによって求められ
る電流変化率を用いても実現可能である。加えて、短絡
区間が非常に短く、3相短絡区間の電流変化率の演算が
不可能な場合には、3相短絡区間より確実に短絡区間が
長い2相短絡区間を用いても3相短絡区間の電流変化率
を演算することは可能である。詳細は上で述べた通りで
ある。
Γ = tan −1 (piβ / piα) (23) Here, piu, p is used to obtain piα, piβ.
iv, two phases of iv, piu, piv, piw
The calculation can also be performed using the differential value of the three-phase current. Furthermore, although a differentiating circuit is used to calculate the current differential value at the time of the three-phase short circuit, if the configuration of the differentiating circuit is not possible, instead of the current differential value, the amount of current change in the three-phase short circuit section is calculated. It can also be realized by using a current change rate obtained by calculating and dividing a current change amount by a short-circuit time. In addition, if the short-circuit interval is very short and it is not possible to calculate the current change rate in the three-phase short-circuit interval, the three-phase short-circuit is used even if a two-phase short-circuit interval is used that is longer than the three-phase short-circuit interval. It is possible to calculate the current change rate in the section. Details are as described above.

【0163】以上のようにして、3相短絡時のモータ電
流微分ベクトルpIsのα軸に対する位相γは求められ
る。次にモータ電流微分ベクトルpIsのd軸に対する
位相δは以下のようにして求める。まず、回転座標d−
q軸での同期モータの基本式は次の式で表すことができ
る。なおこれらの式は先に説明の通りである。
As described above, the phase γ of the motor current differential vector pIs with respect to the α-axis when the three phases are short-circuited is obtained. Next, the phase δ of the motor current differential vector pIs with respect to the d-axis is obtained as follows. First, the rotation coordinate d−
The basic equation of the synchronous motor on the q-axis can be expressed by the following equation. Note that these equations are as described above.

【0164】[0164]

【数4】 Vd=(R+pLd)id−ωLq iq …(4)Vd = (R + pLd) id−ωLq iq (4)

【0165】[0165]

【数5】 Vq=(R+pLq)iq+ω(Ld id+Φ) …(5) ここで、Vd,Vqはd−q軸電圧、Ld,Lqはd−
q軸のインダクタンス、Rは巻線抵抗、ωはモータ角速
度、φは界磁主磁束、pはd/dtである。上記基本式
において、3相短絡時はd−q軸での印加電圧は0とな
るので、3相短絡状態での基本式は以下のようになる。
Vq = (R + pLq) iq + ω (Ld id + Φ) (5) where Vd and Vq are dq axis voltages, and Ld and Lq are d−
The q-axis inductance, R is the winding resistance, ω is the motor angular velocity, φ is the field main magnetic flux, and p is d / dt. In the above basic formula, when a three-phase short circuit occurs, the applied voltage on the dq axis is 0, so the basic formula in the three-phase short circuit state is as follows.

【0166】[0166]

【数6】 pid=(ωLq iq−R id)/Ld …(6)Pid = (ωLq iq−R id) / Ld (6)

【0167】[0167]

【数7】 piq=−{ω(Ld id+Φ)+R iq}/Lq …(7) 静止座標α−β軸における電流微分ベクトルは、式
(6)と式(7)で表される回転座標d−q軸の電流微
分ベクトルとd−q軸がモータ角速度ωで回転すること
により発生する電流微分ベクトルの和で表される。よっ
て、α−β軸で見たd−q軸の電流微分値は以下のよう
になる。
[Mathematical formula-see original document] piq =-{[omega] (Ld id + [Phi]) + R iq} / Lq (7) The current differential vector on the stationary coordinate [alpha]-[beta] axis is the rotational coordinate d represented by Expressions (6) and (7) It is represented by the sum of a current differential vector on the −q axis and a current differential vector generated when the dq axis rotates at the motor angular velocity ω. Therefore, the current differential value on the dq axis viewed on the α-β axis is as follows.

【0168】[0168]

【数8】 pids={ω(Lq−Ld)iq−R id}/Ld …(8)Pids = {ω (Lq−Ld) iq−R id} / Ld (8)

【0169】[0169]

【数9】 piqs=−{ω(Ld−Lq)id+Φ)+R iq}/Lq …(9) 従って、モータ電流微分ベクトルpIs のd軸に対する位
相δは式(24)で表される。
Piqs = − {ω (Ld−Lq) id + Φ) + R iq} / Lq (9) Accordingly, the phase δ of the motor current differential vector pIs with respect to the d-axis is represented by Expression (24).

【0170】[0170]

【数24】 δ=tan-1(piqs/pids) =tan-1[−Ld{ω((Ld−Lq)id+φ)+Riq} /{Lq(ω(Lq−Ld)iq−Rid)}] …(24) よって、上記式(17)と式(23)と式(24)によ
り磁極位置を求めることができる。ここで、式(24)
に含まれるωは位相推定値の変化量より求められる角速
度の推定値を用いることになる。また、角速度が十分大
きく、R成分を無視できる領域であればωの影響はなく
なる。
Δ = tan −1 (piqs / pids) = tan −1 [−Ld {ω ((Ld−Lq) id + φ) + Riq} / {Lq (ω (Lq−Ld) iq−Rid)}] (24) Therefore, the magnetic pole position can be obtained from the above equations (17), (23) and (24). Here, equation (24)
Is used as the estimated value of the angular velocity obtained from the change amount of the phase estimated value. Further, in a region where the angular velocity is sufficiently large and the R component can be ignored, the influence of ω is eliminated.

【0171】以上が同期モータ3相短絡時のモータ電流
の変化量、または、変化方向に基づいて同期モータの磁
極位置を検出する位置検出方式の概要である。この方式
は突極型の同期モータのみならず、円筒型の同期モータ
にも適用可能である。
The above is an outline of the position detection method for detecting the magnetic pole position of the synchronous motor based on the amount of change or the direction of change of the motor current when the synchronous motor is short-circuited in three phases. This method is applicable not only to a salient pole type synchronous motor but also to a cylindrical type synchronous motor.

【0172】上記位置検出方式では、通常のPWM動作
時に発生するモータ短絡状態の電流変化量を用いるた
め、特別な推定信号を印加することなく高速領域まで磁
極位置の推定が可能となる。
In the above-described position detection method, since the amount of current change in the motor short-circuit state generated during normal PWM operation is used, the magnetic pole position can be estimated up to a high-speed region without applying a special estimation signal.

【0173】しかし、以下の動作範囲においては、この
検出方式だけでは位置検出精度が低下する可能性があ
る。図22にその動作範囲を示す。速度が零すなわちモ
ータ1が回転を停止している状態はモータ1のトルクも
零である。モータの回転停止状態例えばモータを起動し
ようとする状態ではモータ電流がまだ流れていないため
に、PWM制御を行おうとしても短絡時の電流の変化量
を検出することができない。さらに起動後であっても回
転速度が低くトルクの小さいときは電流値が小さく、上
記測定が難しい。磁極位置の検出精度が低下する。さら
には速度ゼロ付近で電流が流れている領域においては、
短絡時の電流の変化量により磁束の方向は検出できるも
のの誘起電圧の影響が非常に小さいために、検出した方
向がN極か,S極か、すなわち極性を判別することがで
きない。
However, in the following operation range, there is a possibility that the position detection accuracy is reduced only by this detection method. FIG. 22 shows the operation range. When the speed is zero, that is, when the motor 1 stops rotating, the torque of the motor 1 is also zero. In a motor rotation stop state, for example, in a state in which the motor is to be started, the motor current has not yet flowed, so that even if an attempt is made to perform the PWM control, the amount of change in the current at the time of short circuit cannot be detected. Furthermore, even after startup, when the rotation speed is low and the torque is small, the current value is small, and the above measurement is difficult. The detection accuracy of the magnetic pole position decreases. Furthermore, in the area where current flows near zero speed,
Although the direction of the magnetic flux can be detected based on the amount of change in the current at the time of the short circuit, the influence of the induced voltage is very small.

【0174】上記のような動作範囲例えば800rpm(回
転/分)においては、本実施例は検出部52を新たに設
けることにより、磁極位置の検出制度を向上することが
できる。検出部52を図23により説明する。検出部5
2は基本的には磁石位置の推定用信号を発生する信号発
生部54と極性判別部56を有している。
In the above operating range, for example, at 800 rpm (rotation / minute), the present embodiment can improve the detection accuracy of the magnetic pole position by newly providing the detecting section 52. The detection unit 52 will be described with reference to FIG. Detector 5
2 basically has a signal generator 54 for generating a magnet position estimation signal and a polarity discriminator 56.

【0175】磁石位置の推定用信号を発生する信号発生
部54は、電流が流れていない領域あるいは電流値が小
さい領域で磁極位置を検出する場合、例えばモータ1の
起動時に、モータ短絡電流の変化量が検出できる程度の
電流が流れるように位置検出用の電流指令値idhrを
発生し、電流指令値発生部6に電流指令値idhrを与
える。
The signal generator 54 for generating the magnet position estimation signal detects a magnetic pole position in a region where no current flows or a region where the current value is small. A current command value idhr for position detection is generated so that a current of an amount that can be detected flows, and the current command value idhr is given to the current command value generator 6.

【0176】電流指令値発生部6の構成を図24に示
す。図1から図20の実施例および図21の制御系で
は、コントローラ4の上位の制御部より電流指令値発生
部6にトルク指令Trが入力される。電流指令値発生部
6は、トルク制御部63を有しており、同期モータ1が
指令通りのトルクを発生するようにd−q軸の電流指令
idr,iqrを演算する。通常は、トルク指令とモー
タ速度(図24には図示せず)を入力として、現動作点
において最高効率となるようなidrとiqrをマップ
検索等を使用して演算する。ここで通常とは例えば同期
モータ1がある決められた回転速度である800回転/
分より早い速度で回転している状態である。
FIG. 24 shows the configuration of the current command value generator 6. In the embodiments of FIGS. 1 to 20 and the control system of FIG. 21, the torque command Tr is input to the current command value generator 6 from the upper control unit of the controller 4. The current command value generator 6 includes a torque controller 63, and calculates current commands idr and iqr for the dq axes so that the synchronous motor 1 generates a torque as instructed. Normally, a torque command and a motor speed (not shown in FIG. 24) are input, and idr and iqr that maximize the efficiency at the current operating point are calculated using a map search or the like. Here, “normal” means, for example, that the synchronous motor 1 has a predetermined rotation speed of 800 rotations / sec.
It is rotating at a speed faster than a minute.

【0177】上記で説明したように、同期モータの起動
時などの800回転/分以下の低速回転時に磁極位置を
検出するための電流指令idhrが信号発生部54から
出力され、加算器65に印加される。この電流指令id
hrは加算器65でd軸方向の電流指令idr1に加算
され、加算結果がd軸電流指令idrとして、電流指令
値発生部6から電流制御部7に加えられる。本実施例で
は磁極位置を検出するための電流指令idhrはd軸方
向の電流指令に印加している。これは、idhrの印加によ
る余計なトルク発生を防ぐためである。すなわちq軸方
向の電流が零ならば基本的にはd軸に電流を印加しても
トルクの発生はない。しかし、q軸方向にidhrを印
加した場合でも、もしくはd、q軸双方に印加した場合
でも磁極位置の検出は可能である。従ってトルクの発生
が制御全体において許容できるものであれば、磁石位置
の検出のためにq軸方向の電流指令に加算することがで
きる。さらに測定に対応した短い時間のみ加えるように
しても良い。
As described above, the current command idhr for detecting the magnetic pole position at the time of low-speed rotation of 800 revolutions / minute or less, such as when the synchronous motor is started, is output from the signal generator 54 and applied to the adder 65. Is done. This current command id
The hr is added to the d-axis direction current command idr1 by the adder 65, and the addition result is added from the current command value generator 6 to the current controller 7 as a d-axis current command idr. In this embodiment, the current command idhr for detecting the magnetic pole position is applied to the current command in the d-axis direction. This is to prevent unnecessary torque generation due to application of idhr. That is, if the current in the q-axis direction is zero, basically no torque is generated even if a current is applied to the d-axis. However, the magnetic pole position can be detected even when idhr is applied in the q-axis direction or when both d and q axes are applied. Therefore, if the generation of torque is permissible in the entire control, it can be added to the current command in the q-axis direction for detecting the magnet position. Further, it may be added only for a short time corresponding to the measurement.

【0178】さらに、印加する位置推定用の電流指令i
dhrは交流信号でも直流信号でも位置検出は可能であ
る。このうち電流指令idhrが交流信号である場合
は、推定動作初期に生じる位置検出値とモータの磁極位
置との間にずれによる発生トルクの平均値は零となる。
従ってトルク変動の影響を抑えられる。
Further, a current command i for position estimation to be applied is
dhr can detect the position using either an AC signal or a DC signal. When the current command idhr is an AC signal, the average value of the torque generated due to the difference between the position detection value generated at the initial stage of the estimation operation and the magnetic pole position of the motor is zero.
Therefore, the influence of torque fluctuation can be suppressed.

【0179】以上のようにして、モータの速度が零で、
電流が流れていないような動作点、例えば停止状態から
回転を開始する起動時、においては、位置推定用の信号
を印加することにより、モータ短絡時の電流変化量を用
いた位置検出が可能となる。しかし、検出された位置は
磁束方向ではあるが、それがN極方向であるか、もしく
はS極方向であるかは不明である。それはモータの角速
度ωが零であるために、誘起電圧の影響を受けないため
である。
As described above, when the motor speed is zero,
At an operating point where no current is flowing, for example, at the time of starting to start rotation from a stopped state, by applying a signal for position estimation, it is possible to detect a position using a current change amount when a motor is short-circuited. Become. However, although the detected position is in the magnetic flux direction, it is unknown whether it is in the N-pole direction or the S-pole direction. This is because the motor is not affected by the induced voltage because the angular velocity ω of the motor is zero.

【0180】この課題を解決するために図23に示す実
施例では、極性判別部56を設けて、演算された位置が
N極であるか、S極であるかすなわち磁極の極性を判別
する。この極性判別部56において用いられる判別方法
は特に限定されるものではないが、モータの磁気飽和特
性を用いる方法が有効である。以下に極性判別方法の一
例として磁気飽和特性を用いる方法を説明する。
In order to solve this problem, in the embodiment shown in FIG. 23, a polarity discriminator 56 is provided to discriminate whether the calculated position is the N pole or the S pole, that is, the polarity of the magnetic pole. The discrimination method used in the polarity discrimination unit 56 is not particularly limited, but a method using the magnetic saturation characteristics of the motor is effective. Hereinafter, a method using magnetic saturation characteristics will be described as an example of a polarity determination method.

【0181】同期モータの磁気特性は回転子が永久磁石
による磁束を有しているため、図25に示すように磁束
軸であるd軸の電流idが零のときでも磁束が存在す
る。この磁気特性により、d軸インダクタンスLdの特
性は図26のようになる。図26からd軸の電流idの
正負の違いによりインダクタンスLdの大きさが異なる
領域、図26中斜線の領域、が存在することがわかる。
よって、図26の斜線領域でidが流れるようなバイア
ス成分をもつ交流信号をd軸に印加すれば、インダクタ
ンスLdの大きさにより電流制御系の応答が変化するた
めに、N極,S極の極性の違いがモータ電流の振幅の違
いに現れ、モータ電流の振幅の大きさを計測することに
より磁極の極性を判別することが可能となる。以上が極
性判別方法の一例である。
As for the magnetic characteristics of the synchronous motor, since the rotor has a magnetic flux due to the permanent magnet, a magnetic flux exists even when the current id of the d-axis which is the magnetic flux axis is zero as shown in FIG. Due to this magnetic characteristic, the characteristic of the d-axis inductance Ld is as shown in FIG. From FIG. 26, it can be seen that there is a region where the magnitude of the inductance Ld differs due to the difference between the positive and negative of the current id on the d-axis, and a region indicated by oblique lines in FIG.
Therefore, if an AC signal having a bias component such that id flows in the shaded region in FIG. 26 is applied to the d-axis, the response of the current control system changes depending on the magnitude of the inductance Ld. The difference in the polarity appears in the difference in the amplitude of the motor current, and the polarity of the magnetic pole can be determined by measuring the magnitude of the amplitude of the motor current. The above is an example of the polarity determination method.

【0182】さらに、この極性判別方法の手順を図23
を用いて表すと次のようになる。まず、磁極位置を検出
するための信号を発生する信号発生部54より直流のバ
イアス成分を有する交流信号をd軸電流指令に印加す
る。次に検出されたd軸電流idを極性判別部56に入
力し、極性判別部56においてidの交流成分の振幅値
を計測し、現在の位置設定値θ^の極性を判別する。
Further, the procedure of this polarity discrimination method is shown in FIG.
Is expressed as follows. First, an AC signal having a DC bias component is applied to a d-axis current command from a signal generator 54 that generates a signal for detecting a magnetic pole position. Next, the detected d-axis current id is input to the polarity discrimination unit 56, and the polarity discrimination unit 56 measures the amplitude value of the AC component of the id, and discriminates the polarity of the current position set value θ ^.

【0183】もし、判別された結果がN極であったなら
ば、そのまま制御系の位置設定値θ^を制御に用いる。
それに対して判別された結果がS極であったならば、位
置設定値θ^に180°加えまたは減じ、位置設定値θ
^をN極に補正する。また、この極性判別方式では、モ
ータに磁気飽和が生じる程度までd軸方向に電流を流す
ことになるので、位置設定値θ^に少しでも誤差が生じ
ていたならば、モータに一定方向のトルクが生じる。そ
こで、起動時の磁極位置検出動作は、このトルクによっ
てモータの軸が回転しないようにモータの回転軸やロー
タの回転を機械的に一時的に阻止するロック機構を設け
ておき、回転軸の回転が阻止されている状態において起
動するようにしておけば良い。例えば図21でモータ1
のロータ70あるいは回転軸72の回転を阻止するロッ
ク機構74を設ける。このロック機構74は通常のブレ
ーキ機構と同じ機構であり、検出部52からの信号で一
時的に回転を阻止する。なおこの機構が働くのはモータ
の回転開始時であり、トルクが小さいので簡単な機構で
あっても目的を達することが可能である。回転を開始す
るための磁極位置や極性の検知が終わればこのロック機
構は検出部52からの信号で回転の阻止を解除する。
If the determined result is the N pole, the position set value θ ^ of the control system is used for control as it is.
On the other hand, if the determined result is the south pole, the position set value θ ^ is added or subtracted by 180 ° to obtain the position set value θ.
^ is corrected to the N pole. In this polarity discrimination method, current flows in the d-axis direction until magnetic saturation occurs in the motor. Therefore, if there is any error in the position set value θ ^, torque in a certain direction is applied to the motor. Occurs. Therefore, the magnetic pole position detection operation at the time of starting is provided with a lock mechanism that mechanically temporarily prevents rotation of the rotation shaft of the motor or the rotor so that the shaft of the motor is not rotated by this torque, and the rotation of the rotation shaft is provided. May be started in a state where is blocked. For example, in FIG.
A lock mechanism 74 for preventing the rotation of the rotor 70 or the rotating shaft 72 is provided. The lock mechanism 74 is the same mechanism as a normal brake mechanism, and temporarily stops rotation by a signal from the detection unit 52. This mechanism works when the motor starts to rotate, and since the torque is small, the purpose can be achieved even with a simple mechanism. When the detection of the magnetic pole position and the polarity for starting the rotation is completed, the lock mechanism releases the inhibition of the rotation by a signal from the detection unit 52.

【0184】以上が、極性判別方式の一例の説明であ
る。
The above is an explanation of an example of the polarity discrimination method.

【0185】次に、これまで説明してきた零速度におけ
る磁極位置の検出部によるモータ起動時の処理手順を図
27のフローチャートにより説明する。図27で文字S
はステップすなわち手順を意味する。まず図27のステ
ップ30において、モータの回転軸の回転がロック機構
により阻止されている状態かを判定する。その結果、回
転軸の回転が阻止されているならば、ステップ31にお
いて磁石位置の検出用の信号idhrを極性判別部56
から出力し、電流指令値発生部6の電流指令idrlと
加算演算するために加算器65に印加する。
Next, the processing procedure at the time of starting the motor by the magnetic pole position detection unit at zero speed described above will be described with reference to the flowchart of FIG. The letter S in FIG.
Means a step or procedure. First, in step 30 of FIG. 27, it is determined whether or not the rotation of the rotating shaft of the motor is blocked by the lock mechanism. As a result, if the rotation of the rotating shaft is prevented, the signal idhr for detecting the magnet position is supplied to the polarity discriminator 56 in step 31.
And is applied to an adder 65 for performing an addition operation with the current command idrl of the current command value generating section 6.

【0186】以上の説明はモータの起動時すなわち回転
開始時にモータ回転を阻止するロック機構がある場合で
あり、そのような機構がない場合はステップ30は不要
である。ロック機構がある場合でそのロック機構が動作
していない場合は、ステップ30でロック機構を動作さ
せる指示を出すか、他の制御部からの指示で動作するの
を待つ。そしてロック機構が動作した状態でステップ3
1へ処理が移る。
The above description is for the case where there is a lock mechanism that prevents the rotation of the motor when the motor is started, that is, when the motor starts rotating. If there is no such mechanism, step 30 is unnecessary. If there is a lock mechanism and the lock mechanism is not operating, an instruction to operate the lock mechanism is issued in step 30 or the operation is awaited by an instruction from another control unit. Then, in the state where the lock mechanism operates, step 3
The processing shifts to 1.

【0187】ステップ32ではPWM制御中に発生する
短絡電流を検出し、先で説明した短絡電流の変化量によ
る磁極位置検出方法によって検出値θ^の演算を行う。
さらにステップ33において、ステップ32で得られた
磁極位置の検出値θ^がN極方向であるか、もしくはS
極方向であるかを判定する。この判定の結果、N極であ
ると判定された場合にはステップ34において検出値θ
^が現在の磁極位置とされる。それに対して、ステップ
33でS極であると判定された場合には、ステップ35
において検出値θ^は180°加算あるいは減算の補正
がなされて、現在の磁極位置が求められる。次にステッ
プ36において、得られた磁極位置の検出値を用いてモ
ータの駆動制御が開始される。
In step 32, the short-circuit current generated during the PWM control is detected, and the detection value θ ^ is calculated by the above-described magnetic pole position detection method based on the variation of the short-circuit current.
Furthermore, in step 33, the detected value θ ^ of the magnetic pole position obtained in step 32 is in the N-pole direction, or
It is determined whether the direction is polar. As a result of this determination, when it is determined that the number is the north pole, the detected value θ is determined in step 34.
^ is the current magnetic pole position. On the other hand, if it is determined in step 33 that the pole is an S pole,
, The detection value θ ^ is corrected by 180 ° addition or subtraction, and the current magnetic pole position is obtained. Next, in step 36, the drive control of the motor is started using the obtained detected value of the magnetic pole position.

【0188】以上が、モータ回転が零速度の磁極位置の
検出方式を用いたモータ起動時の処理手順である。モー
タの短絡電流の変化量による磁極位置検出方式のみでは
検出精度が低い場合は、上記処理を行うことで高精度に
磁極位置を検出することが可能となる。なお本実施例で
は、磁極位置の検出動作の開始の条件としてモータの回
転軸がロックされていることとしたが、上述の如く回転
軸がロックされていなくても磁極位置の検出は可能であ
る。
The above is the processing procedure at the time of starting the motor using the detection method of the magnetic pole position where the motor rotation is zero speed. When the detection accuracy is low only by the magnetic pole position detection method based on the change amount of the short-circuit current of the motor, the magnetic pole position can be detected with high accuracy by performing the above processing. In this embodiment, the rotation axis of the motor is locked as a condition for starting the magnetic pole position detection operation. However, the magnetic pole position can be detected even when the rotation axis is not locked as described above. .

【0189】モータの回転速度が零で、かつモータ電流
が流れているような場合での演算部52の動作を説明す
る。このような動作環境は、回転停止時において負荷ト
ルクすなわちモータにより駆動される装置の駆動に必要
なモータのトルクがモータの発生しているトルクより大
きく、さらにノイズ等の影響によりコントローラ内の磁
極位置の設定値が消去された(正確でなくなった)場合
等である。このような場合、モータ電流が流れているの
で、先で説明したモータ短絡電流の変化量による磁極位
置の検出が可能である。しかし、モータ速度が零なの
で、極性判別を行う必要がある。ここでの極性判別はモ
ータの回転軸はロックされておらずモータ駆動中なの
で、先で説明した磁気飽和特性を利用した極性判別方式
より次に説明する方式の方が望ましい場合が多い。
The operation of the arithmetic unit 52 when the rotation speed of the motor is zero and the motor current is flowing will be described. In such an operating environment, when the rotation is stopped, the load torque, that is, the torque of the motor required for driving the device driven by the motor is larger than the torque generated by the motor, and the magnetic pole position in the controller is affected by noise and the like. Is deleted (it is no longer accurate). In such a case, since the motor current is flowing, the magnetic pole position can be detected based on the change amount of the motor short-circuit current described above. However, since the motor speed is zero, it is necessary to determine the polarity. In this case, since the rotation axis of the motor is not locked and the motor is being driven, the polarity determination method using the magnetic saturation characteristic described above is often more desirable than the polarity determination method described below.

【0190】ここで説明する方式は、モータトルクの発
生方向とモータ軸の回転方向とから判別する方式であ
る。この判別方式の動作すなわち処理内容を図28のフ
ローチャートを用いて説明する。まずステップ40にお
いて、モータの短絡電流の変化量によって得られた検出
値θ^を磁極位置の設定値として所望のトルクを発生さ
せる。その後、ステップ41においてモータ軸の回転方
向と発生させたトルクの方向とを参照し、両者の方向が
一致しているならば、ステップ42において、磁極位置
の設定値を現在の磁極位置とする。それに対してステッ
プ41において、モータ軸の回転方向と発生させたトル
クの方向とが一致していない場合には極性が反対である
と判断し、ステップ43において設定値を180°補正
し現在の磁極位置とする。さらに、ステップ44でトル
ク指令を増加させる。以上の動作を所定回数繰り返し、
設定回数以上連続で、モータ軸の回転方向と発生させた
トルクの方向とが一致したときに極性判別を終了させ
る。以上がトルクの発生方向とモータの回転軸の回転方
向とから磁極位置の設定値の極性を判別する方式の処理
手順である。この方式では特別な極性判別用の信号の印
加は不要である。
The method described here is a method of determining from the direction in which the motor torque is generated and the rotation direction of the motor shaft. The operation of this determination method, that is, the processing content will be described with reference to the flowchart of FIG. First, in step 40, a desired torque is generated using the detected value θ ^ obtained from the amount of change in the short-circuit current of the motor as the set value of the magnetic pole position. Thereafter, the rotational direction of the motor shaft and the direction of the generated torque are referred to in step 41, and if both directions match, in step 42, the set value of the magnetic pole position is set as the current magnetic pole position. On the other hand, if the rotation direction of the motor shaft does not match the direction of the generated torque in step 41, it is determined that the polarities are opposite. In step 43, the set value is corrected by 180 ° and the current magnetic pole is corrected. Position. Further, at step 44, the torque command is increased. The above operation is repeated a predetermined number of times,
When the rotation direction of the motor shaft and the direction of the generated torque coincide with each other continuously for a set number of times or more, the polarity determination is terminated. The above is the processing procedure of the method of determining the polarity of the set value of the magnetic pole position from the torque generation direction and the rotation direction of the rotating shaft of the motor. In this method, it is not necessary to apply a special polarity discrimination signal.

【0191】以上、モータの短絡電流の変化量を用いる
磁極位置検出方式を用いた、モータ速度が零である場合
の磁極位置検出方法について述べたが、本方式は誘起電
圧が非常に小さいような極低速時にも適用できる。例え
ば800回転/分以下の回転で効果が大きい。
The magnetic pole position detecting method using the magnetic pole position detecting method using the amount of change in the short-circuit current of the motor has been described above. However, in this method, the induced voltage is very small. Applicable even at extremely low speeds. For example, the effect is large at a rotation of 800 rotations / minute or less.

【0192】さらには、本方式は電気自動車やモータと
エンジンの両方を有するハイブリッド車をはじめとする
電気車の駆動装置にそのまま適用できる。電気自動車や
ハイブリッド車の駆動装置においては、位置検出用の信
号を印加して検出を行う場合や磁気飽和特性を利用した
極性判別方式を用いる場合には、ブレーキが掛けられた
状態、もしくは動作レンジがパーキングレンジに入って
いる状態で行えば、不要なトルク発生による車両の振動
や移動が避けられる。
Further, the present method can be applied to drive devices for electric vehicles such as electric vehicles and hybrid vehicles having both a motor and an engine. In an electric vehicle or a hybrid vehicle drive device, when a position detection signal is applied to perform detection or when a polarity determination method using magnetic saturation characteristics is used, a brake is applied or an operating range is applied. If the vehicle is in the parking range, vibration and movement of the vehicle due to unnecessary torque generation can be avoided.

【0193】上述の実施例によれば、印加電圧の状態に
影響されることなく、かつ安価なコントローラで通常の
PWM制御を行いながら、同期モータの全動作範囲にお
いて磁極位置検出が可能となる。
According to the above-described embodiment, the magnetic pole position can be detected in the entire operation range of the synchronous motor without being affected by the state of the applied voltage and while performing ordinary PWM control with an inexpensive controller.

【0194】さらに図21から図28の実施例によれ
ば、モータの停止時から正確な制御が可能である。
Further, according to the embodiments shown in FIGS. 21 to 28, accurate control can be performed even when the motor is stopped.

【0195】さらに図1から図28に記載の実施例にお
いて、モータ電流の変化量、または変化方向から同期モ
ータの磁極位置を求めるので、位置検出器を設けること
なく、通常のPWM制御を行いながら磁極位置を検出す
ることができる。
Further, in the embodiment shown in FIGS. 1 to 28, the magnetic pole position of the synchronous motor is obtained from the change amount or the change direction of the motor current, so that ordinary PWM control can be performed without providing a position detector. The magnetic pole position can be detected.

【0196】また、磁極検出器を備え、磁極検出器で検
出した磁極位置と、モータ電流から求めた磁極位置とを
比較することにより、通常のPWM制御を行いながら磁
極位置検出器の異常を検知することができる。
Further, a magnetic pole detector is provided, and by comparing the magnetic pole position detected by the magnetic pole detector with the magnetic pole position obtained from the motor current, abnormality of the magnetic pole position detector is detected while performing normal PWM control. can do.

【0197】[0197]

【発明の効果】本発明によれば、制御性の優れた同期モ
ータの駆動システムを低コストで提供できる。
According to the present invention, a synchronous motor drive system having excellent controllability can be provided at low cost.

【0198】また、通常の磁極位置センサを用いる場合
には、そのセンサの異常を検出できるので、信頼性の高
い同期モータ駆動システムを提供できる。
When a normal magnetic pole position sensor is used, an abnormality of the sensor can be detected, so that a highly reliable synchronous motor drive system can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】電流微分回路を用いて円筒形同期モータの磁極
位置を検出する本発明を適用したときの一実施例を示す
構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram showing an embodiment when the present invention for detecting a magnetic pole position of a cylindrical synchronous motor using a current differentiating circuit is applied.

【図2】図1のインバータ3の結線方法を示す構成図で
ある。
FIG. 2 is a configuration diagram showing a method of connecting an inverter 3 of FIG. 1;

【図3】搬送波信号と3相の電圧指令値、PWM信号と
の関係を示すとともに、電流の取り込みタイミングを示
したタイムチャートである。
FIG. 3 is a time chart showing a relationship between a carrier signal, a three-phase voltage command value, and a PWM signal, and showing a timing at which current is taken.

【図4】図1の構成方法のときの磁極位置を検出するた
めのフローチャートである。
FIG. 4 is a flowchart for detecting a magnetic pole position in the configuration method of FIG. 1;

【図5】円筒形同期モータの2相短絡状態のときの電流
を検出して磁極位置を演算するための実施例を示す構成
図である。
FIG. 5 is a configuration diagram showing an embodiment for calculating a magnetic pole position by detecting a current when the cylindrical synchronous motor is in a two-phase short-circuit state.

【図6】3相のPWM信号と図5の電流の検出タイミン
グを示すタイムチャートである。
6 is a time chart showing detection timings of a three-phase PWM signal and the current shown in FIG. 5;

【図7】図5の構成方法のときの磁極位置を検出するた
めのフローチャートである。
FIG. 7 is a flowchart for detecting a magnetic pole position in the configuration method of FIG. 5;

【図8】図7の2相短絡電流差分値、及び、3相短絡電
流微分ベクトルの位相を演算するための演算式の一覧表
である。
FIG. 8 is a list of arithmetic expressions for calculating the two-phase short-circuit current difference value and the phase of the three-phase short-circuit current differential vector of FIG. 7;

【図9】3相短絡時間を延長しながら電流の差分を用い
て突極形同期モータの磁極位置を検出する他の実施例を
示す構成図である。
FIG. 9 is a configuration diagram showing another embodiment for detecting the magnetic pole position of the salient-pole synchronous motor using the difference in current while extending the three-phase short-circuit time.

【図10】3相のPWM信号と図9の電流の検出タイミ
ングを示すタイムチャートである。
10 is a time chart showing detection timings of a three-phase PWM signal and the current shown in FIG. 9;

【図11】図9の構成方法において、磁極位置を高精度
に検出するためのフローチャートである。
11 is a flowchart for detecting a magnetic pole position with high accuracy in the configuration method of FIG. 9;

【図12】第1の磁極位置検出器を用いて突極形同期モ
ータを制御する電気自動車において、2相短絡状態の電
流で磁極位置を検出する第2の磁極位置検出器を有する
他の実施例を示す構成図である。
FIG. 12 is an electric vehicle in which a salient-pole synchronous motor is controlled by using a first magnetic pole position detector, in which another embodiment having a second magnetic pole position detector for detecting a magnetic pole position by a current in a two-phase short-circuit state; It is a block diagram showing an example.

【図13】図12の構成方法において、突極形同期モー
タの磁極位置を2相短絡状態の電流を用いて検出するた
めのフローチャートである。
FIG. 13 is a flowchart for detecting the magnetic pole position of the salient-pole synchronous motor using the two-phase short-circuited current in the configuration method of FIG. 12;

【図14】図13の2相短絡電流差分値、及び、3相短
絡電流微分ベクトルの位相を演算するための演算式の一
覧表である。
14 is a list of arithmetic expressions for calculating the two-phase short-circuit current difference value and the phase of the three-phase short-circuit current differential vector in FIG.

【図15】図12の磁極位置の異常判断を行うためのフ
ローチャートである。
FIG. 15 is a flowchart for performing abnormality determination of a magnetic pole position in FIG. 12;

【図16】2相短絡状態の電流で磁極位置を検出する磁
極位置検出器を有する突極形同期モータにおいて、磁極
位置検出の故障を自己診断するための他の実施例を示す
構成図である。
FIG. 16 is a configuration diagram showing another embodiment for self-diagnosing a failure in magnetic pole position detection in a salient pole synchronous motor having a magnetic pole position detector that detects a magnetic pole position with a current in a two-phase short-circuit state. .

【図17】同期モータの電流ベクトル,電流微分ベクト
ル,磁極位置(d軸)の関係の一例を示すベクトル図で
ある。
FIG. 17 is a vector diagram showing an example of a relationship among a current vector, a current differential vector, and a magnetic pole position (d-axis) of the synchronous motor.

【図18】図9の円筒形同期モータにおいて2相短絡時
の電流微分ベクトルと3相短絡時の電流微分ベクトルの
関係を示すベクトル図である。
18 is a vector diagram showing a relationship between a current differential vector at the time of two-phase short-circuit and a current differential vector at the time of three-phase short-circuit in the cylindrical synchronous motor of FIG. 9;

【図19】突極形同期モータのα軸に印加した電圧によ
り発生する電流微分ベクトルの関係を示すベクトル図で
ある。
FIG. 19 is a vector diagram showing a relation of a current differential vector generated by a voltage applied to the α-axis of the salient-pole synchronous motor.

【図20】図16の突極形同期モータにおいて2相短絡
時の電流微分ベクトルと3相短絡時の電流微分ベクトル
の関係を示すベクトル図である。
20 is a vector diagram showing a relationship between a current differential vector at the time of two-phase short-circuit and a current differential vector at the time of three-phase short-circuit in the salient-pole synchronous motor of FIG. 16;

【図21】本発明の他の実施例を示すモータ制御システ
ムの構成図である。
FIG. 21 is a configuration diagram of a motor control system showing another embodiment of the present invention.

【図22】磁石位置の検出が低下する可能性がある領域
を示す図である。
FIG. 22 is a diagram illustrating an area where detection of a magnet position may be reduced.

【図23】演算部52の構成を示す図である。FIG. 23 is a diagram illustrating a configuration of a calculation unit 52.

【図24】電流指令値発生部6の構成を示す図である。FIG. 24 is a diagram showing a configuration of a current command value generator 6.

【図25】同期モータの磁気特性を示す図である。FIG. 25 is a diagram showing magnetic characteristics of the synchronous motor.

【図26】d軸インダクタンスの特性を示す図である。FIG. 26 is a diagram showing characteristics of d-axis inductance.

【図27】モータの起動時の磁極位置を検出する処理手
順を示す図である。
FIG. 27 is a diagram showing a processing procedure for detecting a magnetic pole position at the time of starting the motor.

【図28】トルクの発生方向とモータの回転軸の回転方
向とから極性を判別する処理手順を示す図である。
FIG. 28 is a diagram illustrating a processing procedure for determining polarity from a torque generation direction and a rotation direction of a rotating shaft of a motor.

【符号の説明】 1…円筒形同期モータ、2…バッテリー、3…インバー
タ、4…コントローラ、5a,5b…電流センサ、6…
電流指令値発生部、7…電流制御部、8,11…座標変
換部、9…PWM信号発生部、10,27…電流検出
部、12…電流微分回路、13…電流微分検出部、1
4,15,17,20,52…演算部、16…突極形同
期モータ、18…2相スイッチング演算部、19…磁極
位置・電流演算部、21…磁極位置検出部、22…磁極
位置異常検出部、23…磁極位置センサ、24,25…
タイヤ、26…自己診断部、54…信号発生部、56…
極性判別部、65…加算器。70…ロータ、72…回転
軸、74…ロック機構。
[Description of Signs] 1 ... Cylindrical synchronous motor, 2 ... Battery, 3 ... Inverter, 4 ... Controller, 5a, 5b ... Current sensor, 6 ...
Current command value generation unit, 7: current control unit, 8, 11: coordinate conversion unit, 9: PWM signal generation unit, 10, 27: current detection unit, 12: current differentiation circuit, 13: current differentiation detection unit, 1
4, 15, 17, 20, 52 arithmetic section, 16 salient pole synchronous motor, 18 two-phase switching arithmetic section, 19 magnetic pole position / current arithmetic section, 21 magnetic pole position detecting section, 22 magnetic pole position abnormality Detector, 23 ... Magnetic pole position sensor, 24, 25 ...
Tire, 26 ... Self-diagnosis unit, 54 ... Signal generation unit, 56 ...
Polarity discriminator, 65 ... adder. 70: rotor, 72: rotating shaft, 74: lock mechanism.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H02P 7/63 303 H02P 7/00 501 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) H02P 7/63 303 H02P 7/00 501

Claims (28)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】同期モータと、該同期モータを駆動するイ
ンバータと、前記同期モータが短絡状態のときのモータ
電流の変化量に基づいて前記同期モータの磁極位置を検
出し、検出した前記磁極位置に基づいて前記同期モータ
を制御する制御信号を出力するコントローラとを有し、
前記インバータは前記制御信号に基づいて前記同期モー
タを制御することを特徴とする同期モータ制御装置。
A synchronous motor; an inverter for driving the synchronous motor; and a magnetic pole position of the synchronous motor detected based on an amount of change in motor current when the synchronous motor is in a short-circuit state. A controller that outputs a control signal for controlling the synchronous motor based on
The synchronous motor control device, wherein the inverter controls the synchronous motor based on the control signal.
【請求項2】同期モータと、該同期モータを駆動するイ
ンバータと、前記同期モータが短絡状態のときのモータ
電流の変化方向に基づいて前記同期モータの磁極位置を
検出し、検出した前記磁極位置により前記同期モータを
制御する制御信号を発生するコントローラとを有し、前
記インバータは前記制御信号に基づいて前記同期モータ
を制御することを特徴とする同期モータ制御装置。
2. A synchronous motor, an inverter for driving the synchronous motor, and a magnetic pole position of the synchronous motor detected based on a change direction of a motor current when the synchronous motor is short-circuited. And a controller for generating a control signal for controlling the synchronous motor according to (1), wherein the inverter controls the synchronous motor based on the control signal.
【請求項3】同期モータと、該同期モータを駆動するイ
ンバータと、制御信号を発生するコントローラとを有
し、前記コントローラの発生した制御信号に基づいて前
記インバータが前記同期モータを駆動する同期モータ制
御装置であって、 前記コントローラは、前記同期モータが短絡状態のとき
のモータ電流の変化方向を検出し、磁束方向をd軸,d
軸と直交する方向をq軸とするd−q軸座標系を設定
し、設定したd−q軸座標系上のd軸電流及びq軸電流
を検出し、検出した前記変化方向,前記d軸電流、及び
q軸電流に基づいて前記同期モータの磁極位置を演算
し、前記磁極位置により前記制御信号を発生することを
特徴とする同期モータ制御装置。
3. A synchronous motor having a synchronous motor, an inverter for driving the synchronous motor, and a controller for generating a control signal, wherein the inverter drives the synchronous motor based on a control signal generated by the controller. A controller, wherein the controller detects a change direction of a motor current when the synchronous motor is in a short-circuit state, and sets a magnetic flux direction to d-axis, d
A dq-axis coordinate system having a direction orthogonal to the axis as the q-axis is set, and the d-axis current and the q-axis current on the set dq-axis coordinate system are detected. A synchronous motor control device, wherein a magnetic pole position of the synchronous motor is calculated based on a current and a q-axis current, and the control signal is generated based on the magnetic pole position.
【請求項4】3相の同期モータと、3相電圧指令値に基
づいたPWM信号を発生するコントローラと、前記PW
M信号により前記同期モータを駆動するインバータとを
有し、 前記コントローラは、前記3相電圧指令値のうち中間の
値を指令する相のPWM信号に同期して電流を検出し、そ
の電流により前記同期モータの磁極位置を検出し、検出
した前記磁極位置に基づき前記3相電圧指令値を決定す
ることを特徴とする同期モータ制御装置。
4. A three-phase synchronous motor; a controller for generating a PWM signal based on a three-phase voltage command value;
An inverter that drives the synchronous motor by an M signal, wherein the controller detects a current in synchronization with a PWM signal of a phase that commands an intermediate value among the three-phase voltage command values, and uses the current to detect the current. A synchronous motor control device comprising: detecting a magnetic pole position of a synchronous motor; and determining the three-phase voltage command value based on the detected magnetic pole position.
【請求項5】請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の
同期モータ制御装置において、前記同期モータの短絡状
態とは、すべての相が短絡した状態である同期モータ制
御装置。
5. The synchronous motor control device according to claim 1, wherein the short-circuit state of the synchronous motor is a state in which all phases are short-circuited.
【請求項6】請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の
同期モータ制御装置において、前記コントローラは、前
記インバータがPWM制御により前記同期モータを制御
するときに発生する2相が短絡状態のときの前記モータ
電流の変化量または変化方向を検出すること特徴とする
同期モータ制御装置。
6. The synchronous motor control device according to claim 1, wherein the controller is configured such that two phases generated when the inverter controls the synchronous motor by PWM control are in a short-circuit state. A synchronous motor control device for detecting a change amount or a change direction of the motor current at the time.
【請求項7】請求項1または請求項2のいずれかに記載
の同期モータ制御装置において、前記コントーラは、前
記インバータがPWM制御により前記同期モータを制御
するときに発生する3相短絡状態のときの前記モータ電
流の変化量または変化方向を検出することを特徴とする
同期モータ制御装置。
7. The synchronous motor control device according to claim 1, wherein the controller is configured to control a short-circuit state in a three-phase state that occurs when the inverter controls the synchronous motor by PWM control. Wherein the amount or direction of change of the motor current is detected.
【請求項8】請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の
同期モータ制御装置において、前記コントローラは、前
記短絡状態のモータ電流の変化量または変化方向は前記
モータの3相の短絡状態でのモータ電流の変化量または
変化方向であって、この変化量または変化方向を、前記
同期モータの異なる複数の2相の短絡状態のときのモー
タ電流の変化量または変化方向から得ることを特徴とす
る同期モータ制御装置。
8. The synchronous motor control device according to claim 1, wherein the controller determines that a change amount or a change direction of the motor current in the short-circuit state is a three-phase short-circuit state of the motor. The change amount or the change direction of the motor current, and the change amount or the change direction is obtained from the change amount or the change direction of the motor current when the synchronous motor is in a short-circuit state of a plurality of different two phases. Synchronous motor control device.
【請求項9】請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の
同期モータ制御装置において、前記コントローラは、3
相の短絡状態を長くする延長手段を備えたことを特徴と
する同期モータ制御装置。
9. The synchronous motor control device according to claim 1, wherein said controller comprises:
A synchronous motor control device comprising an extension means for lengthening a short-circuit state of a phase.
【請求項10】請求項9に記載の同期モータ制御装置に
おいて、前記延長手段は、2相スイッチング動作を行う
ことで3相の短絡状態を長くすることを特徴とする同期
モータ制御装置。
10. The synchronous motor control device according to claim 9, wherein said extension means performs a two-phase switching operation to lengthen a three-phase short-circuit state.
【請求項11】請求項1乃至4の内の1つの同期モータ
制御装置において、前記コントローラ3は、検出した前
記磁極位置の変化状態から得られる第1のモータ速度
と、前記モータ電流の変化量により得られる第2のモー
タ速度とを比較することにより異常を判断することを特
徴とする同期モータ制御装置。
11. The synchronous motor control device according to claim 1, wherein the controller includes a first motor speed obtained from the detected change state of the magnetic pole position and a change amount of the motor current. A synchronous motor control device for determining an abnormality by comparing the second motor speed with a second motor speed obtained by the second control device.
【請求項12】同期モータと、該同期モータの磁極位置
を検出する磁極位置検出器と、前記磁極位置検出器で検
出した磁極位置により前記同期モータを制御するコント
ローラと、該コントローラの信号に基づき前記同期モー
タを駆動するインバータとを有し、前記コントローラ
は、前記同期モータが短絡状態のときのモータ電流の変
化量または変化方向に基づいて前記同期モータの磁極位
置を求め、前記磁極位置検出器で検出した磁極位置と、
モータ電流の変化量または変化方向から得た磁極位置を
比較して磁極位置検出器またはコントローラの異常を検
出することを特徴とする同期モータ制御装置。
12. A synchronous motor, a magnetic pole position detector for detecting a magnetic pole position of the synchronous motor, a controller for controlling the synchronous motor based on the magnetic pole position detected by the magnetic pole position detector, and a signal based on a signal from the controller. An inverter for driving the synchronous motor, wherein the controller obtains a magnetic pole position of the synchronous motor based on a change amount or a change direction of a motor current when the synchronous motor is in a short-circuit state, and the magnetic pole position detector The magnetic pole position detected in
A synchronous motor control device for detecting an abnormality of a magnetic pole position detector or a controller by comparing magnetic pole positions obtained from a change amount or a change direction of a motor current.
【請求項13】請求項12に記載の同期モータ制御装置
において、前記コントローラは、磁極位置検出器の異常
を検出したとき、モータ電流の変化量または変化方向か
ら得た磁極位置に基づいて前記同期モータを制御するこ
とを特徴とする同期モータ制御装置。
13. The synchronous motor control device according to claim 12, wherein when the controller detects an abnormality in the magnetic pole position detector, the controller performs the synchronization based on a magnetic pole position obtained from a change amount or a change direction of the motor current. A synchronous motor control device for controlling a motor.
【請求項14】車両を駆動する同期モータと、該同期モ
ータの磁極位置を検出する磁極位置検出器と、前記磁極
位置検出器で検出した磁極位置により前記同期モータを
制御するコントローラと、該コントローラの信号に基づ
き前記同期モータを駆動するインバータとを有し、前記
コントローラは、前記同期モータが短絡状態のときのモ
ータ電流の変化量または変化方向に基づいて前記同期モ
ータの磁極位置を求め、前記磁極位置検出器で検出した
磁極位置と、モータ電流の変化量または変化方向から得
た磁極位置を比較して磁極位置検出器またはコントロー
ラの異常を検出する電気車制御装置。
14. A synchronous motor for driving a vehicle, a magnetic pole position detector for detecting a magnetic pole position of the synchronous motor, a controller for controlling the synchronous motor based on a magnetic pole position detected by the magnetic pole position detector, and the controller An inverter that drives the synchronous motor based on the signal of the controller, the controller obtains a magnetic pole position of the synchronous motor based on a change amount or a change direction of the motor current when the synchronous motor is in a short-circuit state, An electric vehicle control device that compares a magnetic pole position detected by a magnetic pole position detector with a magnetic pole position obtained from a change amount or a change direction of a motor current to detect an abnormality in the magnetic pole position detector or the controller.
【請求項15】請求項12に記載の電気車制御装置にお
いて、前記コントローラは、磁極位置検出器の異常を検
出したとき、モータ電流の変化量または変化方向から得
た磁極位置に基づいて前記同期モータを制御することを
特徴とする電気車制御装置。
15. The electric vehicle control device according to claim 12, wherein when the controller detects an abnormality of the magnetic pole position detector, the controller controls the synchronization based on a magnetic pole position obtained from a change amount or a change direction of the motor current. An electric vehicle control device for controlling a motor.
【請求項16】請求項14に記載の電気車制御装置にお
いて、前記コントローラは、前記異常を検出したとき、
前記車両を停止することを特徴とする電気車制御装置。
16. The electric vehicle control device according to claim 14, wherein the controller detects the abnormality when the controller detects the abnormality.
An electric vehicle control device for stopping the vehicle.
【請求項17】請求項16に記載の電気車制御装置にお
いて、前記コントローラは、前記車両を停止した後、磁
極位置検出器から得た磁極位置、または正常なコントロ
ーラによってモータ電流から得た磁極位置のうち、いず
れか正常な磁極位置検出手段を用いて前記車両を駆動す
ることを特徴とする電気車制御装置。
17. The electric vehicle control device according to claim 16, wherein the controller is configured to stop the vehicle and then obtain a magnetic pole position obtained from a magnetic pole position detector or a magnetic pole position obtained from a motor current by a normal controller. An electric vehicle control device, wherein the vehicle is driven by using any normal magnetic pole position detecting means.
【請求項18】同期モータが短絡状態のときのモータ電
流の変化方向を検出する第1のステップと、磁束方向を
d軸,d軸と直交する方向をq軸とするd−q軸座標系
を設定する第2のステップと、設定したd−q軸座標系
上のd軸電流及びq軸電流を検出する第3のステップ
と、検出した前記変化方向,前記d軸電流、及びq軸電
流に基づいて前記同期モータの磁極位置を演算する第4
のステップと、前記磁極位置により前記同期モータを制
御する第5のステップを含む同期モータ制御方法。
18. A first step for detecting a change direction of a motor current when a synchronous motor is in a short-circuit state, and a dq-axis coordinate system in which a magnetic flux direction is a d-axis and a direction orthogonal to the d-axis is a q-axis. A second step of setting the d-axis current and the q-axis current on the set dq-axis coordinate system, and the detected change direction, the d-axis current, and the q-axis current Calculating the magnetic pole position of the synchronous motor based on
And a fifth step of controlling the synchronous motor based on the magnetic pole position.
【請求項19】請求項18に記載の同期モータ制御方法
において、前記第2のステップで設定したd−q軸座標
系の磁極位置と、前記第4のステップで演算した磁極位
置との差が所定値の範囲内にあったとき、前記第4のス
テップで演算した磁極位置に基づいて前記同期モータを
制御することを特徴とする同期モータ制御方法。
19. The synchronous motor control method according to claim 18, wherein a difference between the magnetic pole position of the dq axis coordinate system set in said second step and the magnetic pole position calculated in said fourth step is obtained. A synchronous motor control method comprising: controlling the synchronous motor based on the magnetic pole position calculated in the fourth step when the synchronous motor is within a predetermined value range.
【請求項20】同期モータと、コントローラと、前記コ
ントローラの出力に基づき前記同期モータを駆動するイ
ンバータとを備え、 前記コントローラは、前記同期モータが短絡状態のとき
のモータ電流の変化量または変化方向に基づいて前記同
期モータの磁極位置を検出する第1の検出部と、検出し
た磁極位置に基づき前記出力を発生する制御部とを備
え、 更に、前記同期モータの速度が回転停止状態を含む低速
での磁極位置を検出する第2の検出部を備え、前記同期
モータの速度が回転停止状態を含む低速では前記第2の
検出部の出力に基づいてモータを制御し、上記低速より
回転速度の大きい領域では第1の検出部の出力に基づい
てモータを制御することを特徴とする同期モータの制御
装置。
20. A synchronous motor, comprising: a controller; and an inverter for driving the synchronous motor based on an output of the controller, wherein the controller is configured such that a change amount or a change direction of a motor current when the synchronous motor is in a short circuit state. A first detecting unit that detects the magnetic pole position of the synchronous motor based on the control signal; and a control unit that generates the output based on the detected magnetic pole position. A second detection unit for detecting the magnetic pole position at a low speed including a rotation stop state when the speed of the synchronous motor is low, including controlling the motor based on the output of the second detection unit; A synchronous motor control device for controlling a motor in a large area based on an output of a first detection unit.
【請求項21】請求項20に記載の制御装置において、 前記第2の検出部は、磁極位置を演算するのに使用する
電流を検出するために信号を発生する信号発生手段と、
演算された磁極位置がN極方向かあるいはS極方向かを
判別する極性判別部と、から構成されることを特徴とす
る同期モータの制御装置。
21. The control device according to claim 20, wherein the second detection unit generates a signal for detecting a current used to calculate a magnetic pole position;
A polarity discriminating unit for discriminating whether the calculated magnetic pole position is in the N-pole direction or the S-pole direction.
【請求項22】請求項21に記載の制御装置において、 前記信号発生手段の出力に基づいて前記モータに電流が
流れるように前記コントローラから前記インバータにP
WMパルスが送られ、上記信号発生手段の出力に基づく
モータの電流を検知して磁極位置を演算し、モータを制
御することを特徴とする同期モータの制御装置。
22. The control device according to claim 21, wherein a P is transmitted from the controller to the inverter so that a current flows through the motor based on an output of the signal generating means.
A control device for a synchronous motor, wherein a WM pulse is sent, a current of the motor is detected based on an output of the signal generating means, a magnetic pole position is calculated, and the motor is controlled.
【請求項23】請求項21に記載の制御装置において、
前記制御装置はモータのトルクを制御する電流制御部を
有し、 前記極性判別部は、前記電流制御部のd軸方向に極性判
別のための電流指令を印加し、前記同期モータの応答特
性の相違に基づいて磁極の極性を判別することを特徴と
する同期モータの制御装置。
23. The control device according to claim 21, wherein
The control device has a current control unit that controls the torque of the motor, the polarity determination unit applies a current command for polarity determination in the d-axis direction of the current control unit, and determines a response characteristic of the synchronous motor. A control device for a synchronous motor, wherein a polarity of a magnetic pole is determined based on a difference.
【請求項24】請求項21に記載の制御装置において、 前記極性判別部は、演算された磁極位置に基づいて得ら
れた磁極位置によって発生される同期モータのトルク
と、前記同期モータの回転軸の回転方向と、に基づいて
極性を判別することを特徴とする同期モータの制御装
置。
24. The control device according to claim 21, wherein said polarity discriminating section comprises: a synchronous motor torque generated by a magnetic pole position obtained based on the calculated magnetic pole position; A controller for determining the polarity based on the rotation direction of the synchronous motor.
【請求項25】請求項20に記載の制御装置において、
同期モータの回転を阻止する機構を設け、前記同期モー
タの回転が阻止されている状態において、 前記第2の検出部の出力信号に基づく電流がモータに供
給されることを特徴とする同期モータの制御装置。
25. The control device according to claim 20, wherein
A synchronous motor, wherein a mechanism for preventing rotation of the synchronous motor is provided, and in a state where the rotation of the synchronous motor is prevented, a current based on an output signal of the second detection unit is supplied to the motor. Control device.
【請求項26】請求項20ないし請求項26のうち少な
くとも一つに記載された同期モータの制御装置を備えた
ことを特徴とする電気車用制御装置。
26. A control device for an electric vehicle, comprising a control device for a synchronous motor according to at least one of claims 20 to 26.
【請求項27】請求項26に記載の電気車用制御装置に
おいて、 前記第2の検出部の出力に基づくモータへの電流供給の
開始時は、車のブレーキが動作している状態を含む前記
電気車の駆動輪の回転が阻止された状態で行われること
を特徴とする電気車用制御装置。
27. The electric vehicle control device according to claim 26, wherein the start of current supply to the motor based on the output of the second detection unit includes a state in which the brake of the vehicle is operating. A control device for an electric vehicle, wherein the control is performed in a state where rotation of a drive wheel of the electric vehicle is blocked.
【請求項28】請求項26に記載の電気車用制御装置に
おいて、 前記第2の検出部の出力に基づくモータへの電流供給の
開始時は、前記電気車の動作レンジがパーキングレンジ
である状態において行われることを特徴とする電気車用
制御装置。
28. The electric vehicle control device according to claim 26, wherein when the current supply to the motor based on the output of the second detection unit is started, the operating range of the electric vehicle is a parking range. A control device for an electric vehicle, which is performed in
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