JP2003018900A - Motor controller - Google Patents

Motor controller

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JP2003018900A
JP2003018900A JP2001198692A JP2001198692A JP2003018900A JP 2003018900 A JP2003018900 A JP 2003018900A JP 2001198692 A JP2001198692 A JP 2001198692A JP 2001198692 A JP2001198692 A JP 2001198692A JP 2003018900 A JP2003018900 A JP 2003018900A
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JP
Japan
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motor
control
current
phase
harmonic
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Pending
Application number
JP2001198692A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yasuhiko Kitajima
康彦 北島
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Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
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Publication date
Application filed by Nissan Motor Co Ltd filed Critical Nissan Motor Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce the amount of computation to lighten a load on a microcomputer in a motor controller provided with a fundamental current control system and a harmonic current control system. SOLUTION: When the rotational speed of a motor is not less than a predetermined threshold value, correction by dead time compensating means 15 to 19 is not effected but control by harmonic current controlling means 8 to 12 is exercised. When the rotational speed of the motor is higher than the threshold value, control by the harmonic current controlling means 8 to 12 is not exercised but correction by the dead time compensating means 15 to 19 is effected. Thus, the effect of reducing current distortion is obtained to the same level as conventional and yet the amount of computation performed by the microcomputer is significantly reduced. Even as compared with conventional motor controllers which are not provided with a harmonic current reducing function, the amount of computation is slightly higher. Therefore, a load on the microcomputer is reduced, and current distortion can be reduced without use of an expensive microcomputer having high processing capability.

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】本発明は交流モーターの制御
装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an AC motor control device.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に3相交流モーターの電流制御回路
では、取り扱いが煩雑な3相交流量を直流量に変換して
制御演算が行われている(例えば、特開平08−331
885号公報参照)。
2. Description of the Related Art Generally, in a current control circuit of a three-phase AC motor, a control operation is performed by converting a three-phase AC amount, which is complicated to handle, into a DC amount (for example, Japanese Patent Laid-Open No. 08-331).
885 gazette).

【0003】図6は、一般に広く用いられている3相交
流モーターの制御装置の構成を示す。この種の制御装置
では、例えばモーターが永久磁石式同期モーターの場
合、磁石による磁束の方向をd軸に設定するとともに、
d軸と直交する方向をq軸に設定し、モーター回転に同
期して回転するdq軸座標系で電流成分を分解する。す
なわち、d軸方向の磁束を発生させるd軸電流と、q軸
方向の磁束を発生させるq軸電流とに分解し、それぞれ
の電流成分について電流制御を行うことによって、定常
状態ではモーターの基本波電流成分が直流量に変換され
て制御され、電流制御偏差が小さくなる。
FIG. 6 shows the configuration of a widely used control device for a three-phase AC motor. In this type of control device, for example, when the motor is a permanent magnet synchronous motor, the direction of the magnetic flux by the magnet is set to the d axis, and
The direction orthogonal to the d-axis is set to the q-axis, and the current component is decomposed in the dq-axis coordinate system that rotates in synchronization with the motor rotation. That is, the fundamental wave of the motor is steady in a steady state by decomposing it into a d-axis current that generates a magnetic flux in the d-axis direction and a q-axis current that generates a magnetic flux in the q-axis direction and performing current control for each current component. The current component is converted into a DC amount and controlled, and the current control deviation is reduced.

【0004】一方、交流モーターでは、小型化と高効率
化を図るために、図7に示すような内部埋め込み磁石構
造のローターと、集中巻構造のステーターの採用が増加
している。前者のローターは磁石トルクとリラクタンス
トルクを有効利用できる構造であり、このような構造の
ローターを有するモーターはIPM(Interior Permane
nt-magnet Motor)モーターと呼ばれている。一方、後
者のステーターはコイルエンドの大幅低減が可能な構造
である。上述した構造のローターとステーターを備えた
モーターは集中巻IPMモーターと呼ばれ、小形で高い
効率を実現できるモーターとして注目されている。
On the other hand, in AC motors, in order to achieve miniaturization and high efficiency, the adoption of a rotor having an internal embedded magnet structure and a stator having a concentrated winding structure as shown in FIG. 7 is increasing. The former rotor has a structure that can effectively utilize magnet torque and reluctance torque. A motor having a rotor having such a structure has an IPM (Interior Permane)
It is called an nt-magnet motor) motor. On the other hand, the latter stator has a structure capable of greatly reducing the coil end. A motor equipped with the rotor and the stator having the above-mentioned structure is called a concentrated winding IPM motor, and is attracting attention as a motor that can realize high efficiency in a small size.

【0005】ところで、上述した集中巻IPMモーター
は小形化と高効率化に適したモーターであるが、空間高
調波が大きいという特性を有している。集中巻構造のモ
ーターは1極当たりのスロット数が少ないため、分布巻
構造のモーターに比べて磁束の分布が不均一になり、空
間高調波が大きくなる。
By the way, the concentrated winding IPM motor described above is a motor suitable for miniaturization and high efficiency, but has a characteristic that the spatial harmonics are large. Since the motor of the concentrated winding structure has a small number of slots per pole, the distribution of the magnetic flux becomes more uneven and the spatial harmonics become larger than those of the motor of the distributed winding structure.

【0006】また、図8に示すようなローターの表面が
磁石で覆われている表面磁石構造のSPM(Surface Pe
rmanent Magnet)モーターに比べ、図7に示す内部埋め
込み磁石構造のIPMモーターでは、ローターの円周に
沿って磁石が埋め込まれている部分と磁石が存在しない
部分とがあるため、磁束の変化が大きく、したがって空
間高調波成分が大きくなる。
In addition, as shown in FIG. 8, the surface of the rotor is covered with a magnet, and the surface magnet structure has an SPM (Surface Pe) structure.
In the IPM motor with the internal embedded magnet structure shown in FIG. 7, there is a portion where the magnet is embedded and a portion where the magnet is not present, so the change in the magnetic flux is larger than that of the rmanent magnet) motor. Therefore, the spatial harmonic component becomes large.

【0007】モーターの空間高調波が大きいと、モータ
ーに流れる電流の高調波成分が大きくなり、モーターの
効率改善効果が小さくなったり、トルクリップルが大き
くなる上に、電流の基本波成分に高調波成分が重畳され
ているため、電流のピーク値が大きくなるという問題が
ある。
When the spatial harmonics of the motor are large, the harmonic components of the current flowing through the motor become large, the effect of improving the efficiency of the motor becomes small, and the torque ripple becomes large. Since the components are superposed, there is a problem that the peak value of the current becomes large.

【0008】このような問題を解決するために、本出願
人は特願2000−356117号において、交流モー
ターに流れる高調波電流を低減するモーター制御装置を
提案している。この装置は、モーター回転速度に同期し
て回転するdq軸座標系においてモーター電流を制御す
る基本波電流制御系と、その整数倍の周波数で回転する
直交座標系においてモーター電流を制御する高調波電流
制御系とを備え、2つの電流制御系の出力に基づいてモ
ーターに印加する電圧指令値を生成するものである。こ
の装置によれば、高調波成分電流を大きく低減すること
ができる。
In order to solve such a problem, the applicant of the present invention has proposed a motor control device in Japanese Patent Application No. 2000-356117 for reducing the harmonic current flowing in an AC motor. This device consists of a fundamental wave current control system that controls the motor current in the dq-axis coordinate system that rotates in synchronization with the motor rotation speed, and a harmonic current that controls the motor current in the orthogonal coordinate system that rotates at an integral multiple frequency. A control system is provided to generate a voltage command value to be applied to the motor based on the outputs of the two current control systems. According to this device, the harmonic component current can be greatly reduced.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した後者
のモーター制御装置では、主に基本波成分電流を制御す
る基本波電流制御系と、主に高調波電流を制御する高調
波電流制御系の2つの電流制御系を備えているため、高
調波電流の制御性能が従来のモーター制御装置に比べて
大きく改善されるが、従来のdq軸の基本波電流制御系
に、新たに高調波電流制御系が加わるため、制御装置の
演算処理量が大きく増大するという問題がある。
However, in the latter motor control device described above, the fundamental wave current control system that mainly controls the fundamental wave component current and the harmonic current control system that mainly regulates the harmonic current are used. Since it has two current control systems, the control performance of harmonic current is greatly improved compared to the conventional motor control device, but the harmonic current control is newly added to the conventional dq axis fundamental wave current control system. Since the system is added, there is a problem that the amount of calculation processing of the control device is greatly increased.

【0010】近年、モーター制御装置は、小型化とコス
ト低減の要求に応じて、アナログ方式の電流制御回路か
らマイクロコンピューターによりすべての演算制御を行
うオールデジタル方式の電流制御回路へ移行している。
マイクロコンピューターによるモーターの演算制御にお
いて、大きな負荷となるのは電流制御演算である。電流
制御演算は、モーターの電気的時定数が小さいために短
時間間隔で電流制御ルーチンが実行され、マイクロコン
ピューターにとって大きな負荷となる。上述した基本波
電流制御系と高調波電流制御系とを備えたモーター制御
装置は、まさにマイクロコンピューターの演算負荷を増
大させるものであり、従来のモーター制御装置で用いら
れているマイクロコンピューターよりも高い演算処理能
力を有するマイクロコンピューターを用いる必要があ
り、装置のコストが増大するという問題がある。
In recent years, the motor control device has been shifting from an analog type current control circuit to an all digital type current control circuit for performing all arithmetic control by a microcomputer in response to a demand for miniaturization and cost reduction.
In the arithmetic control of the motor by the microcomputer, the heavy load is the current control arithmetic. In the current control calculation, the electric time constant of the motor is small, so that the current control routine is executed at short time intervals, which imposes a heavy load on the microcomputer. The motor control device provided with the fundamental wave current control system and the harmonic current control system described above just increases the calculation load of the microcomputer, and is higher than the microcomputer used in the conventional motor control device. It is necessary to use a microcomputer having an arithmetic processing capability, which causes a problem of increasing the cost of the device.

【0011】本発明の目的は、基本波電流制御系と高調
波電流制御系とを備えたモーター制御装置において、演
算処理量を低減してマイクロコンピューターの負担を軽
減することにある。
It is an object of the present invention to reduce the amount of calculation processing and reduce the load on the microcomputer in a motor control device having a fundamental current control system and a harmonic current control system.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】一実施の形態の構成を示
す図2に対応づけて本発明を説明すると、 (1) 請求項1の発明は、3相交流モーターMの回転
に同期して回転する直交座標系でモーター電流の基本波
成分を制御する基本波電流制御手段1,2,2a,2
b,3,8と、モーター電流の基本波成分の整数倍の周
波数で回転する直交座標系でモーター電流に含まれる高
調波成分を制御する高調波電流制御手段8〜12と、基
本波電流制御手段1,2,2a,2b,3,8の出力と
高調波電流制御手段8〜12の出力とを加算して3相交
流電圧指令値を生成する電圧指令値生成手段3,13,
14と、直流電源電圧を3相交流電圧指令値に応じた3
相交流電圧に変換して3相交流モーターMへ出力する電
力変換手段4と、電力変換手段4のデッドタイムに起因
する出力電圧の歪みを補償するために3相交流電圧指令
値を補正するデッドタイム補償手段15〜19とを備え
たモーター制御装置であって、3相モーターMの回転速
度を検出する速度検出手段PS,5と、3相モーターM
の回転速度が予め定めたしきい値以下のときは、デッド
タイム補償手段15〜19による補正を行わずに高調波
電流制御手段8〜12による制御を行い、3相モーター
Mの回転速度がしきい値より高いときは、高調波電流制
御手段8〜12による制御を行わずにデッドタイム補償
手段15〜19による補正を行う制御選択手段20〜2
2とを備え、これにより上記目的を達成する。 (2) 請求項2のモーター制御装置は、制御選択判定
に用いるしきい値にヒステリシスを設ける。 (3) 請求項3のモーター制御装置は、制御選択手段
20〜22は、制御を切り換えた後にふたたび制御を切
り換える制御選択判定がなされても、少なくとも所定時
間は現在選択されている制御を継続する。
The present invention will be described with reference to FIG. 2 showing the configuration of an embodiment. (1) The invention of claim 1 synchronizes with the rotation of a three-phase AC motor M. Fundamental wave current control means 1, 2, 2a, 2 for controlling the fundamental wave component of the motor current in a rotating rectangular coordinate system
b, 3, 8 and harmonic current control means 8 to 12 for controlling the harmonic components contained in the motor current in an orthogonal coordinate system that rotates at a frequency that is an integral multiple of the fundamental wave component of the motor current, and the fundamental current control. Voltage command value generation means 3, 13, for adding the outputs of the means 1, 2, 2a, 2b, 3, 8 and the outputs of the harmonic current control means 8 to 12 to generate a three-phase AC voltage command value.
14 and DC power supply voltage 3 depending on the three-phase AC voltage command value
Power conversion means 4 for converting into a three-phase AC voltage and outputting it to the three-phase AC motor M, and a dead for correcting the three-phase AC voltage command value in order to compensate the distortion of the output voltage due to the dead time of the power conversion means 4. A motor controller provided with time compensating means 15 to 19, which is speed detecting means PS, 5 for detecting the rotation speed of the three-phase motor M and three-phase motor M.
If the rotation speed of the three-phase motor M is less than or equal to a predetermined threshold value, the dead-time compensation means 15-19 are not used for correction, and the harmonic current control means 8-12 are used to control the rotation speed of the three-phase motor M. When it is higher than the threshold value, the control selection means 20 to 2 for performing the correction by the dead time compensation means 15 to 19 without performing the control by the harmonic current control means 8 to 12.
2 and, thereby achieving the above object. (2) In the motor control device according to the second aspect, the threshold value used for the control selection determination is provided with hysteresis. (3) In the motor control device according to a third aspect of the present invention, the control selection means 20 to 22 continue the currently selected control for at least the predetermined time even if the control selection determination is made to switch the control again after switching the control. .

【0013】上述した課題を解決するための手段の項で
は、説明を分かりやすくするために一実施の形態の図を
用いたが、これにより本発明が一実施の形態に限定され
るものではない。
In the section of means for solving the above-mentioned problems, the drawings of one embodiment are used for the sake of easy understanding of the description, but the present invention is not limited to this embodiment. .

【0014】[0014]

【発明の効果】(1) 請求項1の発明によれば、モー
ターの回転速度が予め定めたしきい値以下のときは、デ
ッドタイム補償手段による補正を行わずに高調波電流制
御手段による制御を行い、モーターの回転速度がしきい
値より高いときは、高調波電流制御手段による制御を行
わずにデッドタイム補償手段による補正を行うようにし
たので、従来と同程度の電流歪み低減効果を得ながら、
マイクロコンピューターの演算処理量を大幅に低減する
ことができ、高調波電流低減機能を備えていない従来の
モーター制御装置と比較しても、演算処理量の増加はわ
ずかである。したがって、マイクロコンピューターの負
荷を軽減でき、高い演算処理能力を備えた高価なマイク
ロコンピューターを用いずに、電流歪みを低減すること
ができる。 (2) 請求項2の発明によれば、制御選択判定に用い
るしきい値にヒステリシスを設けたので、高調波電流制
御とデッドタイム補償制御とが頻繁に切り換わることを
防止でき、制御選択判定しきい値の回転速度近傍で制御
が頻繁に切り換わることによる過渡的な電流歪みの頻繁
な発生を防止できる。 (3) 請求項3の発明によれば、制御を切り換えた後
にふたたび制御を切り換える制御選択判定がなされて
も、少なくとも所定時間は現在選択されている制御を継
続するようにしたので、頻繁に制御の切り換えが行われ
るのを防止でき、制御選択判定しきい値の回転速度近傍
で制御が頻繁に切り換わることによる過渡的な電流歪み
の頻繁な発生を防止できる。
According to the invention of claim 1, when the rotation speed of the motor is equal to or lower than a predetermined threshold value, the harmonic current control means controls without performing the correction by the dead time compensation means. When the rotation speed of the motor is higher than the threshold value, the correction by the dead time compensation means is performed without performing the control by the harmonic current control means. While getting
The calculation processing amount of the microcomputer can be significantly reduced, and the increase in the calculation processing amount is small even when compared with the conventional motor control device that does not have the harmonic current reduction function. Therefore, the load on the microcomputer can be reduced, and the current distortion can be reduced without using an expensive microcomputer having a high arithmetic processing capability. (2) According to the invention of claim 2, since the threshold value used for the control selection determination is provided with hysteresis, it is possible to prevent frequent switching between the harmonic current control and the dead time compensation control, and it is possible to prevent the control selection determination. It is possible to prevent frequent occurrence of transient current distortion due to frequent switching of control in the vicinity of the threshold rotation speed. (3) According to the invention of claim 3, even if the control selection judgment is made to switch the control again after switching the control, the control which is currently selected is continued for at least a predetermined time, so that the control is frequently performed. Can be prevented from occurring, and frequent occurrence of transient current distortion due to frequent switching of control in the vicinity of the rotation speed of the control selection determination threshold value can be prevented.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】《発明の第1の実施の形態》図1
および図2は第1の実施の形態の構成を示す。この実施
の形態のモーター制御装置は、ベクトル制御により3相
交流モーターを駆動制御するものであって、基本波電流
制御系と高調波電流制御系とを備え、高調波電流を低減
する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION << First Embodiment of the Invention >> FIG.
2 shows the configuration of the first embodiment. The motor control device according to the present embodiment drives and controls a three-phase AC motor by vector control, includes a fundamental current control system and a harmonic current control system, and reduces the harmonic current.

【0016】まず図1において、基本波電流制御系は、
3相交流モーターMに流れる3相交流電流iu、iv、i
wを、モーター回転に同期して回転する直交座標系(以
下、dq軸座標系と云う)のd軸電流成分とq軸電流成
分に変換し、それらのdq軸電流を制御することによっ
てモーターMに流れる3相交流電流iu、iv、iwの主
に基本波成分を制御する回路である。
First, in FIG. 1, the fundamental wave current control system is
Three-phase AC currents iu, iv, i flowing in the three-phase AC motor M
The motor M is converted by converting w into a d-axis current component and a q-axis current component of a rectangular coordinate system (hereinafter referred to as dq-axis coordinate system) that rotates in synchronization with the rotation of the motor, and controlling those dq-axis currents. It is a circuit that mainly controls the fundamental wave component of the three-phase alternating currents iu, iv, and iw flowing in the.

【0017】これに対し高調波電流制御系は、基本波電
流制御系のみでモーター電流iu、iv、iwを制御した
場合に発生する所定次数の高調波成分の周波数で回転す
る直交座標系(以下、高調波座標系またはdhqh軸座標
系と呼ぶ)、換言すれば、モーター電流iu、iv、iw
の基本波成分の周波数の整数倍の周波数で回転する高調
波座標系において、モーター電流iu、iv、iwに含ま
れる高調波成分を制御する回路である。
On the other hand, the harmonic current control system is an orthogonal coordinate system (hereinafter, referred to as a coordinate system which rotates at the frequency of a harmonic component of a predetermined order generated when the motor currents iu, iv, iw are controlled only by the fundamental current control system. , Harmonic coordinate system or dhqh axis coordinate system), in other words, motor currents iu, iv, iw
Is a circuit for controlling the harmonic components contained in the motor currents iu, iv, and iw in the harmonic coordinate system that rotates at a frequency that is an integral multiple of the frequency of the fundamental wave component.

【0018】基本波電流制御系は、トルク制御回路1、
基本波電流制御回路(dq軸電流制御回路)2、減算器
2a,2b、dq/3相変換回路3、3相/dq変換回
路8を備えている。この基本波電流制御系の構成は図6
に示す従来のモーター制御装置と同様である。
The fundamental current control system comprises a torque control circuit 1,
A fundamental wave current control circuit (dq axis current control circuit) 2, subtractors 2a and 2b, a dq / 3-phase conversion circuit 3, and a 3-phase / dq conversion circuit 8 are provided. The configuration of this fundamental wave current control system is shown in FIG.
It is similar to the conventional motor control device shown in FIG.

【0019】トルク制御回路1は、トルク指令値Te
およびモーター回転速度ωeに基づいて、電流指令値テ
ーブルからd軸電流の指令値idとq軸電流の指令値
iqとを演算する。基本波電流制御回路(dq軸電流
制御回路)2は、d軸とq軸の実電流id、iqをそれぞ
れ電流指令値id、iqに一致指させるためのd軸と
q軸の基本波電圧指令値vd1、vq1を演算する。つ
まり、減算器2a、2bによりd軸とq軸の電流指令値
id、iqから実電流id、iqを減算して電流偏差を
求め、基本波電流制御回路2に内蔵される演算増幅器に
より電流偏差を0にするためのd軸とq軸の基本波電圧
指令値vd1、vq1を演算する。
The torque control circuit 1 uses the torque command value Te *
Based on the motor rotation speed ωe, the command value id * of the d-axis current and the command value iq * of the q-axis current are calculated from the current command value table. The fundamental wave current control circuit (dq-axis current control circuit) 2 is a fundamental wave of the d-axis and the q-axis for making the actual currents id and iq of the d-axis and the q-axis coincide with the current command values id * and iq * , respectively. The voltage command values vd1 * and vq1 * are calculated. That is, the subtractors 2a and 2b subtract the actual currents id and iq from the d-axis and q-axis current command values id * and iq * to obtain the current deviation, and the operational amplifier built in the fundamental wave current control circuit 2 The fundamental wave voltage command values vd1 * and vq1 * on the d-axis and the q-axis for making the current deviation zero are calculated.

【0020】dq/3相変換回路3は、基本波電流位相
θeに基づいてdq軸の電圧指令値vd、vqを3相
交流電圧指令値vu_nc、vv_nc、vw_ncに変換す
る。加算器15〜17は、3相交流電圧指令値vu_n
c、vv_nc、vw_ncにデッドタイム補償電圧vu_
c、vv_c、vw_cを加算することによって、電力変換装
置4のいわゆるデッドタイムにより生じる電圧歪み分を
補償した電圧指令値vu、vv、vwを演算する。
The dq / 3-phase conversion circuit 3 converts the dq-axis voltage command values vd * , vq * into three-phase AC voltage command values vu_nc * , vv_nc * , vw_nc * based on the fundamental wave current phase θe. The adders 15 to 17 are three-phase AC voltage command values vu_n
Dead time compensation voltage vu_ for c * , vv_nc * , vw_nc *
By adding c, vv_c, and vw_c, the voltage command values vu * , vv * , and vw * that compensate for the voltage distortion caused by the so-called dead time of the power conversion device 4 are calculated.

【0021】dq/3相変換回路18はdq軸基本波電
流指令値id、iqを3相交流電流指令値iu、iv
、iwに変換し、デッドタイム補償量演算回路19
は3相交流電流指令値iu、iv、iwに基づいて
電流の極性を判断し、その極性に応じてデッドタイム補
償電圧vu_c、vv_c、vw_cを演算する。
The dq / 3-phase conversion circuit 18 converts the dq-axis fundamental wave current command values id * , iq * into the 3-phase AC current command values iu * , iv.
* , Iw * converted to dead time compensation amount calculation circuit 19
Determines the polarity of the current based on the three-phase AC current command values iu * , iv * , iw * , and calculates the dead time compensation voltages vu_c, vv_c, vw_c according to the polarity.

【0022】電力変換装置(インバーター)4は、IG
BTなどのスイッチング素子により3相交流電圧指令値
vu、vv、vwにしたがってバッテリーなどの直
流電源(不図示)の直流電圧をスイッチングし、3相交
流電圧VU、VV、VWを生成して3相交流モーターMに
印加する。
The power converter (inverter) 4 is an IG
A switching element such as BT switches the DC voltage of a DC power supply (not shown) such as a battery according to the three-phase AC voltage command values vu * , vv * , vw * to generate three-phase AC voltages VU, VV, VW. Applied to the three-phase AC motor M.

【0023】エンコーダーPSは、3相交流モーターM
に連結され、モーターMの回転位置θmを検出する。位
相・速度計算回路5は、エンコーダーPSからの回転位
置信号θmに基づいてモーターMの回転速度ωe、磁束の
基本波成分の位相θeおよび磁束の高調波成分の位相θe
hを演算する。
The encoder PS is a three-phase AC motor M
And detects the rotational position θm of the motor M. The phase / speed calculation circuit 5 uses the rotational position signal θm from the encoder PS to determine the rotational speed ωe of the motor M, the phase θe of the fundamental wave component of the magnetic flux, and the phase θe of the harmonic component of the magnetic flux.
computes h

【0024】また、電流センサー6,7は、3相交流モ
ーターMのU相とV相の実電流iu、ivを検出する。3
相/dq変換回路8は、基本波電流位相θeに基づいて
3相交流モーターMの実電流iu、iv、iw(=−iu−
iv)をd軸とq軸の実電流id、iqへ変換する。
The current sensors 6 and 7 detect the U-phase and V-phase actual currents iu and iv of the three-phase AC motor M. Three
The phase / dq conversion circuit 8 uses the fundamental wave current phase θe to calculate the actual currents iu, iv, iw (= −iu− of the three-phase AC motor M).
iv) is converted into d-axis and q-axis real currents id and iq.

【0025】一方、高調波電流制御系は、3相/dq変
換回路8、ハイパス・フィルター9、dq/dhqh変換
回路10、高調波電流制御回路(dhqh軸電流制御回
路)11およびdhqh/dq変換回路12を備えてい
る。ハイパス・フィルター9は、dq軸の実電流id、
iqにフィルター処理を施して高周波成分を抽出する。
dq/dhqh変換回路10は、上述した基本波電流制御
系のみでモーター電流iu、iv、iwを制御した場合に
発生する所定次数の高調波成分の周波数で回転する直交
座標系(高調波座標系)dhqhを有し、dq軸の実電流
id、iqの高調波成分を高調波座標系dhqhの実電流i
dh、iqhに変換する。
On the other hand, the harmonic current control system includes a three-phase / dq conversion circuit 8, a high-pass filter 9, a dq / dhqh conversion circuit 10, a harmonic current control circuit (dhqh axis current control circuit) 11 and a dhqh / dq conversion. The circuit 12 is provided. The high-pass filter 9 has a dq-axis real current id,
iq is filtered to extract high frequency components.
The dq / dhqh conversion circuit 10 is an orthogonal coordinate system (harmonic coordinate system) that rotates at a frequency of a harmonic component of a predetermined order that occurs when the motor currents iu, iv, and iw are controlled only by the fundamental wave current control system described above. ) Dhqh, and the harmonic components of the real currents id and iq of the dq axes are the real currents i of the harmonic coordinate system dhqh.
Convert to dh, iqh.

【0026】高調波電流制御回路(dhqh軸電流制御回
路)11は、dh軸とqh軸の実電流idh、iqhをそれぞ
れ電流指令値idh、iqhに一致させるためのdh軸
とqh軸の高調波電圧指令値vdh、vqhを演算す
る。ここで、高調波電流指令値idh、iqhはともに
0であり、高調波電流制御部11はモーター電流iu、
iv、iwに含まれる高調波成分の内の上記所定次数の高
調波成分が0となるように高調波電流を制御する。
The harmonic current control circuit (dhqh-axis current control circuit) 11 controls the dh-axis and the qh-axis to match the actual currents idh and iqh of the dh-axis and the qh-axis with the current command values idh * and iqh * , respectively. Calculate the harmonic voltage command values vdh * and vqh * . Here, the harmonic current command values idh * and iqh * are both 0, and the harmonic current control unit 11 controls the motor current iu,
The harmonic current is controlled so that the harmonic component of the predetermined order among the harmonic components included in iv and iw becomes zero.

【0027】dhqh/dq変換回路12は、dh軸とqh
軸の高調波電圧指令値vdh、vqh をd軸とq軸の高
調波電圧指令値vd2、vq2に変換する。加算器1
3,14は、基本波電流制御系で生成された基本波電圧
指令値vd1、vq1と、高調波電流制御系で生成され
た高調波電圧指令値vd2、vq2とを加算し、最終的
なd軸電圧指令値vd(=vd1+vd2)とq軸電
圧指令値vq(=vq1+vq2)を算出する。
The dhqh / dq conversion circuit 12 has a dh axis and a qh.
Axis harmonic voltage command value vdh*, Vqh *Is the height of d-axis and q-axis
Harmonic voltage command value vd2*, Vq2*Convert to. Adder 1
3 and 14 are the fundamental wave voltage generated by the fundamental wave current control system.
Command value vd1*, Vq1*And is generated by the harmonic current control system
Harmonic voltage command value vd2*, Vq2*And add and final
D-axis voltage command value vd*(= Vd1*+ Vd2*) And q-axis
Pressure command value vq*(= Vq1*+ vq2*) Is calculated.

【0028】図1に示す第1の実施の形態のモーター制
御装置から、ハイパス・フィルター9、dq/dhqh変
換回路10、高調波電流制御回路11、dhqh/dq変
換回路12および加算器13,14を除くと、図6に示
す従来のモーター制御装置の電流制御系、つまりモータ
ー回転に同期して回転するdq軸座標系でモーター電流
を制御する基本波電流制御系となる。dq軸座標系のみ
の電流制御演算では、モーターの空間高調波に起因する
高調波電流の周波数帯域まで電流指令値に対する実電流
の追従性を確保するのは困難であり、上述したように集
中巻IPMモーターの効率改善効果が小さくなったり、
トルクリップルが大きくなったり、あるいは電流のピー
ク値が大きくなるという問題がある。
From the motor control device of the first embodiment shown in FIG. 1, a high pass filter 9, a dq / dhqh conversion circuit 10, a harmonic current control circuit 11, a dhqh / dq conversion circuit 12 and adders 13, 14 are provided. Excluding the above, the current control system of the conventional motor control device shown in FIG. 6, that is, the fundamental wave current control system for controlling the motor current by the dq axis coordinate system that rotates in synchronization with the rotation of the motor is obtained. It is difficult to secure the followability of the actual current to the current command value up to the frequency band of the harmonic current caused by the spatial harmonics of the motor by the current control calculation using only the dq axis coordinate system. The efficiency improvement effect of the IPM motor becomes smaller,
There is a problem that the torque ripple becomes large or the peak value of the current becomes large.

【0029】この問題を詳しく説明する。dq軸座標系
はモーターの回転に同期して回転する座標系であるか
ら、dq軸座標系ではモーターの基本波電流は直流量に
なる。一方、高調波電流の角周波数をωehとし、モータ
ーの角速度すなわち基本波電流の角周波数をωeとする
と、dq軸座標系における高調波電流の角周波数ωeh_d
qは(ωeh−ωe)となり、モーター電流の高調波成分は
dq軸座標系でも直流量にならない。そのため、モータ
ーの回転速度が高くなってモーター電流の周波数が高く
なると、モーター電流の基本波成分の追従性は良好であ
るが、高調波成分はモーターの回転速度に応じて周波数
が高くなり、電流指令値に対して実電流が追従できなく
なる。
This problem will be described in detail. Since the dq-axis coordinate system is a coordinate system that rotates in synchronization with the rotation of the motor, the fundamental wave current of the motor has a DC amount in the dq-axis coordinate system. On the other hand, if the angular frequency of the harmonic current is ωeh and the angular velocity of the motor, that is, the angular frequency of the fundamental wave current is ωe, the angular frequency ωeh_d of the harmonic current in the dq axis coordinate system.
q becomes (ωeh-ωe), and the harmonic component of the motor current does not become a direct current amount even in the dq axis coordinate system. Therefore, when the rotation speed of the motor increases and the frequency of the motor current increases, the followability of the fundamental wave component of the motor current is good, but the harmonic component increases in frequency according to the rotation speed of the motor, and The actual current cannot follow the command value.

【0030】そこで、この第1の実施の形態では、図1
に示す高調波電流制御系8〜12と加算器13,14に
よって、所定次数の高調波成分の電流追従性を改善して
所定次数の高調波電流を低減する。説明を分かりやすく
するために、この第1の実施の形態ではk次高調波成分
を低減するものとする。3相/dq変換回路8から出力
されるd軸とq軸の実電流id、iqは、その基本波成分
は直流量であるが、高調波成分は交流量であるから、ま
ずハイパス・フィルター9により実電流id、iqから高
周波成分のみを抽出する。k次高調波電流の位相をθeh
とし、dq軸電流id、iqに含まれるk次高調波成分
を、dq/dhqh変換回路10により位相θehで回転す
るdhqh軸座標系の実電流idh、iqhに変換すると、こ
れらは直流量になる。したがって、dhqh軸座標系で電
流制御演算を行えば、k次高調波電流の電流指令値idh
、iqh(=0)に対する追従性は大きく改善され
る。その結果、モーター電流iu、iv、iwに含まれる
高調波電流を低減することができる。特に、k次および
その近傍の高調波電流を大幅に低減できる。
Therefore, in the first embodiment, as shown in FIG.
By using the harmonic current control systems 8 to 12 and the adders 13 and 14, the current followability of the harmonic component of the predetermined order is improved and the harmonic current of the predetermined order is reduced. In order to make the explanation easy to understand, it is assumed that the kth harmonic component is reduced in the first embodiment. The real currents id and iq of the d-axis and the q-axis output from the three-phase / dq conversion circuit 8 have a fundamental wave component of a DC amount but a harmonic component of an AC amount. Thus, only high frequency components are extracted from the real currents id and iq. θeh is the phase of the kth harmonic current
Then, when the k-th order harmonic components included in the dq-axis currents id and iq are converted into real currents idh and iqh in the dhqh-axis coordinate system which rotates at the phase θeh by the dq / dhqh conversion circuit 10, these become direct current amounts. . Therefore, if the current control calculation is performed in the dhqh axis coordinate system, the current command value idh of the kth harmonic current is
The ability to follow * , iqh * (= 0) is greatly improved. As a result, the harmonic currents contained in the motor currents iu, iv, iw can be reduced. In particular, the k-th order harmonic current and its vicinity can be significantly reduced.

【0031】空間高調波成分の大きい集中巻IPMモー
ターを従来のモーター制御装置で駆動した場合の、U相
電流指令値に対するU相電流の波形を図9に示す。ま
た、この第1の実施の形態のモーター制御装置で駆動し
た場合のU相電流指令値に対するU相電流の波形を図1
0に示す。従来のモーター制御装置で駆動した場合は、
図9から明らかなようにモーター電流に大きな高調波成
分が含まれている。これに対しこの第1の実施の形態の
モーター制御装置で駆動した場合は、図10から明らか
なように高調波成分が大きく低減されている。このよう
に、モーター電流に含まれる所定次数を中心とする高調
波成分を低減することができる。
FIG. 9 shows the waveform of the U-phase current with respect to the U-phase current command value when the concentrated winding IPM motor having large spatial harmonic components is driven by the conventional motor control device. Further, FIG. 1 shows the waveform of the U-phase current with respect to the U-phase current command value when driven by the motor control device of the first embodiment.
It shows in 0. When driven by a conventional motor controller,
As is clear from FIG. 9, the motor current contains large harmonic components. On the other hand, when driven by the motor control device of the first embodiment, the harmonic components are greatly reduced as is apparent from FIG. In this way, it is possible to reduce the harmonic component centered on the predetermined order included in the motor current.

【0032】次に、図2により、高い演算処理能力を備
えた高価なマイクロコンピューターを用いずに電流制御
演算量を低減するために、第1の実施の形態に付加され
る回路について説明する。なお、図2において、図1と
同様な機能を有する制御ブロックに対しては同一の符号
を付して相違点を中心に説明する。
Next, with reference to FIG. 2, a circuit added to the first embodiment in order to reduce the current control calculation amount without using an expensive microcomputer having a high calculation processing capability will be described. In FIG. 2, control blocks having the same functions as those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals, and different points will be mainly described.

【0033】上述したように、3相交流モーターMに含
まれる高調波成分を低減するために、基本波電流制御系
に高調波電流制御系を加えたことによって、従来の基本
波電流制御系のみを備えたモーター制御装置に比べてマ
イクロコンピューターの演算処理量が大幅に増加した。
この第1の実施の形態では、演算処理量を低減してマイ
クロコンピューターの負荷を軽減し、演算処理時間の短
縮を図るために、DT(Dead Time)補償/高調波制御
選択回路20と入力切換スイッチ21,22を設ける。
As described above, in order to reduce the harmonic components contained in the three-phase AC motor M, the harmonic current control system is added to the fundamental current control system, so that only the conventional fundamental current control system is used. Compared with a motor control device equipped with, the computational processing amount of the microcomputer has increased significantly.
In the first embodiment, in order to reduce the amount of calculation processing, reduce the load on the microcomputer, and shorten the calculation processing time, the DT (Dead Time) compensation / harmonic control selection circuit 20 and the input switching are selected. Switches 21 and 22 are provided.

【0034】入力切換スイッチ21は、高調波電流制御
系で算出されたdq軸電圧指令値vd2、vq2(dh
qh/dq変換回路12の出力)と”0”とを切り換え
る。入力切換スイッチ22は、デッドタイム補償量演算
回路19で算出されたデッドタイム補償電圧vu_c、vv
_c、vw_cと”0”とを切り換える。これらの入力切換
スイッチ21,22は、DT補償/高調波制御選択回路
20により切り換えられる。
The input selector switch 21 controls the dq axis voltage command values vd2 * , vq2 * (dh) calculated by the harmonic current control system.
The output of the qh / dq conversion circuit 12) and "0" are switched. The input changeover switch 22 is provided with the dead time compensation voltages vu_c, vv calculated by the dead time compensation amount calculation circuit 19.
_c, vw_c and "0" are switched. These input changeover switches 21 and 22 are changed over by the DT compensation / harmonic control selection circuit 20.

【0035】DT補償/高調波制御選択回路20による
入力切換スイッチ21,22の切換動作について詳しく
説明する。まず、図3を参照してdq/3相変換回路1
8とデッドタイム補償量演算回路19によるデッドタイ
ム補償を説明する。電力変換装置4では、デッドタイム
により電流の極性に応じて図3に示すような方形波状の
電圧歪みが発生する。つまり、電流の極性が正(電力変
換装置4からモーターMに流れる方向)の場合には、負
の電圧歪みが発生して実際の出力電圧は電圧指令値より
低い値になる。逆に、電流極性が負の場合には正の電圧
歪みが発生する。モーター制御系にはこのような方形波
状の外乱が加えられるため、モーター電流が歪むことに
なる。そこで、電流の極性に応じて図3に示すような補
償電圧vu_cを3相交流電圧指令値vu_ncに加算する
ことによって、デッドタイムによる電圧歪みを補償する
ことができる。なお、図3ではU相を例に上げて説明す
るが、V相とW相についてもまったく同様である。
The switching operation of the input changeover switches 21 and 22 by the DT compensation / harmonic control selection circuit 20 will be described in detail. First, referring to FIG. 3, the dq / 3-phase conversion circuit 1
8 and dead time compensation amount calculation circuit 19 will be described. In the power conversion device 4, a square-wave voltage distortion as shown in FIG. 3 occurs due to the dead time depending on the polarity of the current. That is, when the polarity of the current is positive (the direction from the power converter 4 to the motor M), negative voltage distortion occurs and the actual output voltage becomes a value lower than the voltage command value. On the contrary, when the current polarity is negative, positive voltage distortion occurs. Since such a square wave disturbance is applied to the motor control system, the motor current is distorted. Therefore, the voltage distortion due to the dead time can be compensated by adding the compensation voltage vu_c as shown in FIG. 3 to the three-phase AC voltage command value vu_nc * according to the polarity of the current. In FIG. 3, the U phase will be described as an example, but the same applies to the V phase and the W phase.

【0036】3相/dq変換回路8、ハイパス・フィル
ター9、dq/dhqh変換回路10、高調波電流制御回
路(dhqh軸電流制御回路)11、dhqh/dq変換回
路12から構成される高調波電流制御系は、空間高調波
による高調波電流の低減効果に加え、デッドタイムによ
る電圧歪みを補償する効果も大きい。モーターの空間高
調波成分も、デッドタイムによる電圧歪みも、モーター
制御装置にとってはどちらも高調波成分を含む外乱であ
る。ちなみに、上述したデッドタイムによる電圧(線
間)歪みの周波数成分は、大きい順に基本波成分、5次
成分、7次成分、・・となっている。これに対しモータ
ーの空間高調波成分も5次成分、7次成分、・・が大き
い。したがって、この高調波電流制御系による制御を行
えば、どちらに起因した高調波電流成分も低減されるこ
とになる。しかし、この高調波電流制御系は、高調波成
分をフィードバックにより制御しているため、モーター
の回転速度が高い運転領域、換言すればモーター電流の
周波数の高い領域では、効果が小さくなってしまう。
A harmonic current composed of a three-phase / dq conversion circuit 8, a high-pass filter 9, a dq / dhqh conversion circuit 10, a harmonic current control circuit (dhqh axis current control circuit) 11, and a dhqh / dq conversion circuit 12. The control system has a large effect of compensating for voltage distortion due to dead time, in addition to the effect of reducing harmonic current due to spatial harmonics. Both the spatial harmonic components of the motor and the voltage distortion due to dead time are disturbances including harmonic components for the motor control device. By the way, the frequency components of the voltage (line-to-line) distortion due to the dead time described above are, in descending order, the fundamental wave component, the 5th component, the 7th component ,. On the other hand, the spatial harmonic components of the motor are also large in the 5th, 7th, ... Therefore, if the control is performed by this harmonic current control system, the harmonic current component caused by either of them is reduced. However, since this harmonic current control system controls the harmonic components by feedback, its effect becomes small in an operating region where the motor rotation speed is high, in other words, in a region where the motor current frequency is high.

【0037】そこで、この第1の実施の形態では、高調
波電流制御とデッドタイム補償制御のうち、モーター回
転速度に基づいて効果が大きい最適な制御を選択するよ
うにした。つまり、モーターの低回転速度領域では、必
要充分な電流歪み低減効果が得られる高調波電流制御を
実行し、デッドタイム補償制御を行わない。一方、高回
転速度領域では、高回転速度領域でも大きな効果が得ら
れるデッドタイム補償制御を行い、高調波電流制御を行
わない。
Therefore, in the first embodiment, of the harmonic current control and the dead time compensation control, the most effective control is selected based on the motor rotation speed. That is, in the low rotation speed region of the motor, the harmonic current control that achieves the necessary and sufficient current distortion reduction effect is performed, and the dead time compensation control is not performed. On the other hand, in the high rotation speed region, dead time compensation control is performed, which has a great effect even in the high rotation speed region, and harmonic current control is not performed.

【0038】DT補償/高調波制御選択回路20は、モ
ーターMの回転速度ωeに応じて高調波電流制御とデッ
ドタイム補償制御のいずれか一方を選択し、選択フラグ
f_contを出力する。モーター回転速度が予め定めたしき
い値以下の低回転速度領域では、高調波電流制御を選択
して制御選択フラグf_cont=1を出力する。この制御選
択フラグf_cont=1にしたがって、入力切換スイッチ2
1は高調波電流制御系の出力(dhqh/dq変換回路1
2の出力)を選択し、入力切換スイッチ22は”0”入
力を選択する。高調波電流制御を選択した場合は、デッ
ドタイム補償制御に関するすべての演算処理は不要であ
るから実行しない。これにより、モーターの低回転速度
領域では、高調波電流制御により電流歪みが充分に低減
される上に、従来は実行していたデッドタイム補償制御
を行わないので、その分だけ演算処理量が低減され、マ
イクロコンピューターの負荷が軽減される。モーターの
低回転速度領域では、空間高調波に対する高調波電流低
減機能を備えていない従来のモーター制御装置と比較し
ても、演算処理量の増加は最少限に抑えられる。
The DT compensation / harmonic control selection circuit 20 selects either the harmonic current control or the dead time compensation control according to the rotation speed ωe of the motor M, and the selection flag
Output f_cont. In the low rotation speed region where the motor rotation speed is equal to or lower than a predetermined threshold value, the harmonic current control is selected and the control selection flag f_cont = 1 is output. According to the control selection flag f_cont = 1, the input selector switch 2
1 is the output of the harmonic current control system (dhqh / dq conversion circuit 1
2 output), and the input changeover switch 22 selects “0” input. When the harmonic current control is selected, all the arithmetic processing relating to the dead time compensation control is unnecessary and is not executed. As a result, in the low rotation speed region of the motor, the current distortion is sufficiently reduced by the harmonic current control, and the dead time compensation control that was conventionally executed is not performed, so the amount of calculation processing is reduced accordingly. This reduces the load on the microcomputer. In the low rotation speed region of the motor, the increase in the amount of calculation processing can be suppressed to a minimum even when compared with the conventional motor control device that does not have the function of reducing the harmonic current for spatial harmonics.

【0039】一方、モーター回転速度が上記しきい値よ
り高い高回転速度領域ではデッドタイム補償制御を選択
し、制御選択フラグf_cont=0を出力する。この制御選
択フラグf_cont=0にしたがって、入力切換スイッチ2
1は”0”入力を選択し、入力切換スイッチ22はデッ
ドタイム補償量演算回路19の出力を選択する。デッド
タイム補償制御を選択した場合は、高調波電流制御に関
するすべての演算処理は不要であるから実行しない。こ
れにより、モーターの高回転速度領域では、デッドタイ
ム補償制御により電流歪みが低減される上に、従来は実
行していた高調波電流制御を行わないので、その分だけ
演算処理量が低減され、マイクロコンピューターの負荷
が軽減される。モーターの高回転速度領域では、空間高
調波に対する高調波電流低減機能を備えていない従来の
モーター制御装置と比較しても、演算処理量の増加はわ
ずかである。
On the other hand, in the high rotation speed region where the motor rotation speed is higher than the above threshold value, the dead time compensation control is selected and the control selection flag f_cont = 0 is output. According to the control selection flag f_cont = 0, the input changeover switch 2
1 selects the "0" input, and the input changeover switch 22 selects the output of the dead time compensation amount calculation circuit 19. When the dead time compensation control is selected, all arithmetic processing relating to the harmonic current control is unnecessary and is not executed. As a result, in the high rotation speed region of the motor, the current distortion is reduced by the dead time compensation control, and the harmonic current control that was conventionally executed is not performed, so the amount of calculation processing is reduced accordingly. The load on the microcomputer is reduced. In the high rotation speed range of the motor, the increase in the amount of calculation is small compared to the conventional motor control device that does not have the function of reducing the harmonic current for the spatial harmonics.

【0040】以上説明したように、モーターの回転速度
が予め定めたしきい値以下のときは、デッドタイム補償
制御を行わずに高調波電流制御を行い、モーターの回転
速度が上記しきい値より高いときは、高調波電流制御を
行わずにデッドタイム補償制御を行うことによって、従
来と同程度の電流歪み低減効果を得ながら、マイクロコ
ンピューターの演算処理量を大幅に低減することがで
き、高調波電流低減機能を備えていない従来のモーター
制御装置と比較しても、演算処理量の増加はわずかであ
る。したがって、マイクロコンピューターの負荷を軽減
でき、高い演算処理能力を備えた高価なマイクロコンピ
ューターを用いずに、電流歪みを低減することができ
る。
As described above, when the rotation speed of the motor is equal to or lower than the predetermined threshold value, the harmonic current control is performed without performing the dead time compensation control, and the rotation speed of the motor is lower than the threshold value. When the value is high, by performing dead time compensation control without performing harmonic current control, it is possible to obtain the same level of current distortion reduction effect as before, while significantly reducing the amount of computational processing of the microcomputer. Even when compared with the conventional motor control device that does not have the wave current reduction function, the amount of calculation processing is slightly increased. Therefore, the load on the microcomputer can be reduced, and the current distortion can be reduced without using an expensive microcomputer having a high arithmetic processing capability.

【0041】《発明の第2の実施の形態》図4は、図2
に示すDT補償/高調波制御選択回路20の他の構成例
を示す。第1の実施の形態のDT補償/高調波制御選択
回路20は、モーター回転速度ωeを予め定めたしきい
値と比較して高調波電流制御とデッドタイム補償制御と
を切り換える構成としたが、この第2の実施の形態のD
T補償/高調波制御選択回路20Aは、制御選択判定に
用いるモーター回転速度にヒステリシスを設け、制御切
り換え条件の回転速度近傍で制御が頻繁に切り換わるこ
とによる過渡的な電流歪みの頻繁な発生を防止する。
<< Second Embodiment of the Invention >> FIG.
Another configuration example of the DT compensation / harmonic control selection circuit 20 shown in FIG. The DT compensation / harmonic control selection circuit 20 of the first embodiment is configured to switch the harmonic current control and the dead time compensation control by comparing the motor rotation speed ωe with a predetermined threshold value. D of this second embodiment
The T compensation / harmonic control selection circuit 20A is provided with hysteresis in the motor rotation speed used for control selection judgment, and frequent occurrence of transient current distortion due to frequent switching of control near the rotation speed of the control switching condition. To prevent.

【0042】制御選択フラグf_cont=1→0とする回転
速度、つまり高調波電流制御からデッドタイム補償制御
へ切り換える回転速度は、正負それぞれωlhp、ωlhnと
なっている。また、制御選択フラグf_cont=0→1とす
る回転速度、つまりデッドタイム補償制御から高調波電
流制御へ切り換える回転速度は、正負それぞれωhlp、
ωhlnとなっている。それらの回転速度を、ωhlp<ωlh
p、ωlhn<ωhlnの関係となるように設定し、制御切り
換え条件のモーター回転速度にヒステリシスを設けたの
で、高調波電流制御とデッドタイム補償制御とが頻繁に
切り換わることを防止でき、制御選択判定しきい値の回
転速度近傍で制御が頻繁に切り換わることによる過渡的
な電流歪みの頻繁な発生を防止できる。
The rotation speeds at which the control selection flag f_cont = 1 → 0, that is, the rotation speeds at which the harmonic current control is switched to the dead time compensation control are ωlhp and ωlhn, respectively. Further, the rotation speed at which the control selection flag f_cont = 0 → 1 is set, that is, the rotation speed at which the dead time compensation control is switched to the harmonic current control is positive and negative ωhlp, respectively.
It is ωhln. The rotation speeds of these are ωhlp <ωlh
By setting p and ωlhn <ωhln, and providing a hysteresis in the motor rotation speed of the control switching condition, it is possible to prevent frequent switching between harmonic current control and dead time compensation control, and control selection Frequent occurrence of transient current distortion due to frequent switching of control in the vicinity of the rotation speed of the determination threshold value can be prevented.

【0043】《発明の第3の実施の形態》図5は、図2
に示すDT補償/高調波制御選択回路20の他の構成例
を示す。この第3の実施の形態のDT補償/高調波制御
選択回路20Bは、マイクロコンピューターのソフトウ
エア形態により構成される。このDT補償/高調波制御
選択回路20Bでは、モーター回転速度による制御選択
判定条件が満たされても所定時間は現在の制御を継続
し、その後に制御を切り換える。
<< Third Embodiment of the Invention >> FIG.
Another configuration example of the DT compensation / harmonic control selection circuit 20 shown in FIG. The DT compensation / harmonic control selection circuit 20B of the third embodiment is configured by a software form of a microcomputer. In the DT compensation / harmonic control selection circuit 20B, even if the control selection determination condition based on the motor rotation speed is satisfied, the current control is continued for a predetermined time and then the control is switched.

【0044】DT補償/高調波制御選択回路20Bは、
所定時間ごとに図5に示す制御選択プログラムを実行す
る。ステップ1において、モーターMの回転速度ωeを
取り込み、続くステップ2,6でモーター回転速度ωe
を正負のしきい値ωhpおよびωhnと比較する。モーター
回転速度ωeがωhn未満の場合にはステップ3へ進み、
この回転速度範囲(ωe<ωhn)に入ってからの経過時
間をカウントするタイマーtime1の値が所定時間TIME以
上か否かを確認する。タイマーtime1の値が所定時間TI
ME以上の場合はステップ4へ進み、他の回転速度範囲に
入ってからの経過時間をカウントするタイマーtime2、
time3をクリヤーする。そして、ステップ5で制御選択
フラグf_contに0を設定してデッドタイム補償制御を選
択する。
The DT compensation / harmonic control selection circuit 20B is
The control selection program shown in FIG. 5 is executed every predetermined time. In step 1, the rotation speed ωe of the motor M is fetched, and in subsequent steps 2 and 6, the motor rotation speed ωe
Is compared with the positive and negative thresholds ωhp and ωhn. If the motor rotation speed ωe is less than ωhn, proceed to step 3,
It is confirmed whether or not the value of the timer time1 which counts the elapsed time after entering the rotation speed range (ωe <ωhn) is equal to or longer than the predetermined time TIME. The value of timer time1 is the predetermined time TI
In case of ME or more, go to step 4 and count the elapsed time after entering another rotation speed range, timer2,
Clear time3. Then, in step 5, the control selection flag f_cont is set to 0 to select the dead time compensation control.

【0045】また、ステップ3でタイマーtime1が所定
時間TIME未満の場合はステップ13へ進み、タイマーti
me1をカウントアップする。以上の処理により、モータ
ー回転速度ωeがしきい値ωhn未満になってデッドタイ
ム補償制御へ切り換える条件が満たされても、所定時間
TIMEは高調波電流制御を継続し、その後にデッドタイム
補償制御へ切り換える。
If the timer time1 is less than the predetermined time TIME in step 3, the process proceeds to step 13 and the timer ti
Count up me1. By the above processing, even if the condition for switching to the dead time compensation control is satisfied when the motor rotation speed ωe becomes less than the threshold value ωhn,
TIME continues harmonic current control, and then switches to dead time compensation control.

【0046】モーター回転速度ωeがしきい値ωhn以上
でしきい値ωhp以下の場合はステップ7へ進み、この回
転速度範囲(ωhn≦ωe≦ωhp)に入ってからの経過時
間をカウントするタイマーtime2の値が所定時間TIME以
上か否かを確認する。タイマーtime2の値が所定時間TI
ME以上の場合はステップ8へ進み、他の回転速度範囲に
入ってからの経過時間をカウントするタイマーtime1、
time3をクリヤーする。そして、ステップ9で制御選択
フラグf_contに1を設定して高調波電流制御を選択す
る。
When the motor rotation speed ωe is equal to or more than the threshold value ωhn and is equal to or less than the threshold value ωhp, the process proceeds to step 7 and the timer time2 for counting the elapsed time after entering this rotation speed range (ωhn ≦ ωe ≦ ωhp) Check whether the value of is greater than or equal to TIME for the specified time. The value of timer time2 is the predetermined time TI
If it is equal to or more than ME, go to step 8 and count the elapsed time since entering the other rotation speed range, timer1
Clear time3. Then, in step 9, the control selection flag f_cont is set to 1 to select the harmonic current control.

【0047】また、ステップ7でタイマーtime2が所定
時間TIME未満の場合はステップ14へ進み、タイマーti
me2をカウントアップする。以上の処理により、モータ
ー回転速度ωeがωhn≦ωe≦ωhpの範囲に入って高調波
電流制御へ切り換える条件が満たされても、所定時間TI
MEはデッドタイム補償制御を継続し、その後に高調波電
流制御へ切り換える。
If the timer time2 is less than the predetermined time TIME in step 7, the process proceeds to step 14 and the timer ti
Count up me2. By the above process, even if the condition for switching to the harmonic current control is satisfied when the motor rotation speed ωe falls within the range of ωhn ≤ ωe ≤ ωhp, the predetermined time TI
The ME continues the dead time compensation control and then switches to the harmonic current control.

【0048】モーター回転速度ωeがしきい値ωhを超え
る場合はステップ10へ進み、この回転速度範囲(ωe
>ωhp)に入ってからの経過時間をカウントするタイマ
ーtime3の値が所定時間TIME以上か否かを確認する。タ
イマーtime3の値が所定時間TIME以上の場合はステップ
11へ進み、他の回転速度範囲に入ってからの経過時間
をカウントするタイマーtime1、time2をクリヤーす
る。そして、ステップ12で制御選択フラグf_contに0
を設定してデッドタイム補償制御を選択する。
When the motor rotation speed ωe exceeds the threshold value ωh, the routine proceeds to step 10, where this rotation speed range (ωe
> Ωhp) Check if the value of timer time3 that counts the elapsed time after entering is greater than or equal to the predetermined time TIME. When the value of the timer time3 is equal to or longer than the predetermined time TIME, the process proceeds to step 11, and the timers time1 and time2 for counting the elapsed time after entering the other rotation speed range are cleared. Then, in step 12, the control selection flag f_cont is set to 0.
Set and select the dead time compensation control.

【0049】また、ステップ10でタイマーtime3が所
定時間TIME未満の場合はステップ15へ進み、タイマー
time3をカウントアップする。以上の処理により、モー
ター回転速度ωeがしきい値ωhpを超えてデッドタイム
補償制御へ切り換える条件が満たされても、所定時間TI
MEは高調波電流制御を継続し、その後にデッドタイム補
償制御へ切り換える。
If the timer time3 is less than the predetermined time TIME in step 10, the process proceeds to step 15 and the timer
Count up time3. By the above processing, even if the condition for switching to the dead time compensation control is satisfied when the motor rotation speed ωe exceeds the threshold value ωhp, the predetermined time TI
The ME continues harmonic current control and then switches to dead time compensation control.

【0050】この第3の実施の形態によれば、高調波電
流制御またはデッドタイム補償制御が少なくとも所定時
間TIME以上は継続されることになり、頻繁に制御の切り
換えが行われるのを防止でき、制御選択判定しきい値の
回転速度近傍で制御が頻繁に切り換わることによる過渡
的な電流歪みの頻繁な発生を防止できる。
According to the third embodiment, the harmonic current control or the dead time compensation control is continued for at least the predetermined time TIME or more, and frequent switching of the control can be prevented. It is possible to prevent frequent occurrence of transient current distortion due to frequent switching of control in the vicinity of the rotation speed of the control selection determination threshold value.

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

【図1】 第1の実施の形態の構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a first embodiment.

【図2】 第1の実施の形態の構成を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a first embodiment.

【図3】 電力変換装置のデッドタイムに起因した出力
電圧歪みを説明する図である。
FIG. 3 is a diagram illustrating output voltage distortion due to dead time of the power conversion device.

【図4】 第2の実施の形態のDT補償/高調波制御選
択回路の構成を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a configuration of a DT compensation / harmonic control selection circuit according to a second embodiment.

【図5】 第3の実施の形態のDT補償/高調波制御選
択回路の動作を示すフローチャートである。
FIG. 5 is a flowchart showing an operation of a DT compensation / harmonic control selection circuit according to a third embodiment.

【図6】 基本波電流制御系のみを備えた従来のモータ
ー制御装置の構成を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing a configuration of a conventional motor control device including only a fundamental wave current control system.

【図7】 内部埋め込み磁石構造のローターの断面図で
ある。
FIG. 7 is a cross-sectional view of a rotor having an internal embedded magnet structure.

【図8】 表面磁石構造のローターの断面図である。FIG. 8 is a sectional view of a rotor having a surface magnet structure.

【図9】 従来のモーター制御装置による電流制御結果
を示す図である。
FIG. 9 is a diagram showing a current control result by a conventional motor control device.

【図10】 第1の実施の形態の電流制御結果を示す図
である。
FIG. 10 is a diagram showing a result of current control according to the first embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 トルク制御回路 2 基本波電流制御回路 3 dq/3相変換回路 4 電力変換装置 5 位相・速度計算回路 6,7 電流センサー 8 3相/dq変換回路 9 ハイパス・フィルター 10 dq/dhqh変換回路 11 高調波電流制御回路 12 dhqh/dq変換回路 13〜17 加算器 18 dq/3相変換回路 19 デッドタイム補償量演算回路 20,20A DT補償/高調波制御選択回路 21,22 入力切換スイッチ 1 Torque control circuit 2 Fundamental wave current control circuit 3 dq / 3-phase conversion circuit 4 Power converter 5 Phase / speed calculation circuit 6,7 Current sensor 8 3 phase / dq conversion circuit 9 High-pass filter 10 dq / dhqh conversion circuit 11 Harmonic current control circuit 12 dhqh / dq conversion circuit 13 to 17 adder 18 dq / 3-phase conversion circuit 19 Dead time compensation amount calculation circuit 20,20A DT compensation / harmonic control selection circuit 21,22 Input selector switch

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Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】3相交流モーターの回転に同期して回転す
る直交座標系でモーター電流の基本波成分を制御する基
本波電流制御手段と、 モーター電流の基本波成分の整数倍の周波数で回転する
直交座標系でモーター電流に含まれる高調波成分を制御
する高調波電流制御手段と、 前記基本波電流制御手段の出力と前記高調波電流制御手
段の出力とを加算して3相交流電圧指令値を生成する電
圧指令値生成手段と、 直流電源電圧を前記3相交流電圧指令値に応じた3相交
流電圧に変換して前記3相交流モーターへ出力する電力
変換手段と、 前記電力変換手段のデッドタイムに起因する出力電圧の
歪みを補償するために前記3相交流電圧指令値を補正す
るデッドタイム補償手段とを備えたモーター制御装置で
あって、 前記3相モーターの回転速度を検出する速度検出手段
と、 前記3相モーターの回転速度が予め定めたしきい値以下
のときは、前記デッドタイム補償手段による補正を行わ
ずに前記高調波電流制御手段による制御を行い、前記3
相モーターの回転速度が前記しきい値より高いときは、
前記高調波電流制御手段による制御を行わずに前記デッ
ドタイム補償手段による補正を行う制御選択手段とを備
えることを特徴とするモーター制御装置。
1. A fundamental wave current control means for controlling a fundamental wave component of a motor current in a Cartesian coordinate system that rotates in synchronization with rotation of a three-phase AC motor, and a revolution at an integral multiple frequency of the fundamental wave component of a motor current. A three-phase AC voltage command by adding the output of the fundamental wave current control means and the output of the harmonic current control means to the harmonic current control means for controlling the harmonic component contained in the motor current in the orthogonal coordinate system Voltage command value generation means for generating a value, power conversion means for converting a DC power supply voltage into a three-phase AC voltage according to the three-phase AC voltage command value and outputting the three-phase AC motor to the three-phase AC motor, and the power conversion means And a dead time compensating means for compensating the three-phase AC voltage command value for compensating the distortion of the output voltage caused by the dead time of the three-phase motor. A speed detecting means for detecting, said when the rotational speed of the three-phase motor is below the threshold a predetermined performs control by the higher harmonic current control means without correction by the dead time compensation means, the 3
When the rotation speed of the phase motor is higher than the threshold value,
A motor control device comprising: a control selection unit that performs correction by the dead time compensation unit without performing control by the harmonic current control unit.
【請求項2】請求項1に記載のモーター制御装置におい
て、 制御選択判定に用いる前記しきい値にヒステリシスを設
けることを特徴とするモーター制御装置。
2. The motor control device according to claim 1, wherein the threshold value used for the control selection determination is provided with hysteresis.
【請求項3】請求項1または請求項2に記載のモーター
制御装置において、 前記制御選択手段は、制御を切り換えた後にふたたび制
御を切り換える制御選択判定がなされても、少なくとも
所定時間は現在選択されている制御を継続することを特
徴とするモーター制御装置。
3. The motor control device according to claim 1, wherein the control selection means is currently selected for at least a predetermined time even if a control selection determination is made to switch the control again after switching the control. A motor control device characterized by continuing the control being performed.
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