JP2008125207A - Controller of multi-phase rotary machine - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To solve the problem in which a rotation speed is not be correctly calculated on the basis of electric state amount of a multi-phase rotary machine in controlling the output of the multi-phase rotary machine by operating a switching element of an inverter in a transition or the like. <P>SOLUTION: A high-frequency voltage setting section 40 superposes a high-frequency signal "vhdc" on an output signal of an inverter 34. An error calculating section 42 extracts a high-frequency signal to be actually propagated through an electric motor 10 at this time from actual currents iα, iβ. Then, a phase difference (error quantity Δ) between two signals, namely, the extracted signals and a high-frequency signal "vhdc". A PI control section 44 calculates a rotation angle θ on the basis of the error quantity. A speed calculating section 46 corrects the change quantity of the rotation angle θ with the error quantity Δ, thereby calculating a rotation speed ω. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、インバータのスイッチング素子を操作することで多相回転機の出力を制御するに際し、前記多相回転機の電気的な状態量に基づき前記多相回転機の回転角度に関する情報を取得する多相回転機の制御装置に関する。   The present invention acquires information on the rotation angle of the multiphase rotating machine based on the electrical state quantity of the multiphase rotating machine when controlling the output of the multiphase rotating machine by operating the switching element of the inverter. The present invention relates to a control device for a multi-phase rotating machine.

この種の制御装置としては、例えば下記特許文献1に見られるように、突極性を有する3相電動機に対するインバータの出力信号の推定d軸方向に高周波信号を重畳し、このとき実際に伝播する周波数信号に基づき回転角度を算出するものも提案されている。すなわち、3相電動機のインダクタンスはd軸方向が最小であるため、q軸方向と比較してd軸方向には電流が流れやすい。このため、重畳される高周波信号の位相角にかかわらず、実際に伝播する電流信号はd軸方向に大きな値を有する信号となる。したがって、推定d軸方向に高周波信号を重畳した際に実際に伝播する周波数信号が推定d軸からずれているなら、推定d軸が実際のd軸と異なることがわかる。上記制御装置では、この点に着目し、実際に伝播する周波数信号と推定d軸との差を縮めるように推定d軸を補正することで、回転角度についての情報を取得することができる。   As this type of control device, for example, as seen in Patent Document 1 below, a high-frequency signal is superimposed in the estimated d-axis direction of the output signal of the inverter for a three-phase motor having saliency, and the frequency actually propagated at this time There has also been proposed a method for calculating a rotation angle based on a signal. That is, since the inductance of the three-phase motor is the smallest in the d-axis direction, current tends to flow in the d-axis direction compared to the q-axis direction. For this reason, regardless of the phase angle of the superimposed high-frequency signal, the actually propagated current signal is a signal having a large value in the d-axis direction. Therefore, if the frequency signal that actually propagates when the high-frequency signal is superimposed in the estimated d-axis direction is deviated from the estimated d-axis, it can be seen that the estimated d-axis is different from the actual d-axis. In the control device, paying attention to this point, it is possible to acquire information about the rotation angle by correcting the estimated d-axis so as to reduce the difference between the actually propagated frequency signal and the estimated d-axis.

更に、この制御装置では、回転角度の時間微分値として、回転速度を算出している。   Further, in this control device, the rotation speed is calculated as a time differential value of the rotation angle.

なお、上記実際に伝播する周波数信号に基づき回転角度を算出する制御装置としては、上記特許文献1の他、例えば下記特許文献2がある。
特開2004−254423号公報 特許第3312472号公報
As a control device for calculating the rotation angle based on the actually propagated frequency signal, there is, for example, the following Patent Document 2 in addition to the above Patent Document 1.
JP 2004-254423 A Japanese Patent No. 3312472

ところで、3相電動機の回転速度が変化する過渡運転時においては、上記態様にて算出される回転角度の算出に遅れが生じ、一時的に回転角度の算出精度が低下するおそれがある。このときには、回転角度の時間微分値としての回転速度の算出精度も低下することとなる。そして、回転速度の算出精度が低下するときには、こうした態様にて算出される回転速度に基づき3相電動機の出力制御をしたのでは、その制御性が低下する。   By the way, during transient operation in which the rotation speed of the three-phase motor changes, there is a delay in the calculation of the rotation angle calculated in the above manner, and the calculation accuracy of the rotation angle may temporarily decrease. At this time, the calculation accuracy of the rotation speed as the time differential value of the rotation angle also decreases. When the rotational speed calculation accuracy decreases, if the output control of the three-phase motor is performed based on the rotational speed calculated in such a manner, the controllability decreases.

なお、上記制御装置に限らず、インバータのスイッチング素子を操作することで多相回転機の出力を制御するに際し、前記多相回転機の電気的な状態量に基づき前記多相回転機の回転角度に関する情報を取得するものにあっては、回転速度の算出精度が低下するおそれのあるこうした実情も概ね共通したものとなっている。   In addition, when controlling the output of the multiphase rotating machine by operating the switching element of the inverter, not only the control device, the rotation angle of the multiphase rotating machine is based on the electrical state quantity of the multiphase rotating machine. In the case of acquiring information related to the above, such a situation that the calculation accuracy of the rotational speed may be lowered is generally common.

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、インバータのスイッチング素子を操作することで多相回転機の出力を制御するに際し、前記多相回転機の電気的な状態量に基づき、回転速度をより高精度に算出することのできる制御装置を提供することにある。   The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and its purpose is to control the output of the multi-phase rotating machine by operating the switching element of the inverter. An object of the present invention is to provide a control device capable of calculating the rotational speed with higher accuracy based on the state quantity.

以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について記載する。   Hereinafter, means for solving the above-described problems and the operation and effects thereof will be described.

請求項1記載の発明は、前記電気的な状態量に基づき、現に取得されている回転角度についての誤差量を算出する誤差算出手段と、前記取得されている回転角度について、その変化量を算出する変化量算出手段と、前記変化量及び前記誤差量に基づき、前記多相回転機の回転速度を算出する速度算出手段とを備えることを特徴とする。   According to the first aspect of the present invention, based on the electrical state quantity, an error calculation means for calculating an error amount for the currently acquired rotation angle, and a change amount of the acquired rotation angle are calculated. And a speed calculation means for calculating a rotation speed of the multiphase rotating machine based on the change amount and the error amount.

多相回転機の実際の回転速度が変化する過渡時等において、算出されている回転角度と実際の回転角度とがずれているときには、算出される回転速度についての変化量は、実際の回転速度からずれたものとなっている。そしてこのときには、算出される回転角度と実際の回転角度との大小関係は、実際の回転速度と算出される回転速度との大小関係を表現するパラメータとなっている。上記構成では、この点に着目し、誤差量によって、実際の回転速度と算出される回転速度との大小関係を把握しつつ、回転角度の変化量に基づき回転速度を算出する。これにより、回転速度をより高精度に算出することが可能となる。   When the calculated rotation angle is different from the actual rotation angle, such as when the actual rotation speed of the multiphase rotating machine changes, the amount of change in the calculated rotation speed is the actual rotation speed. It has become out of place. At this time, the magnitude relationship between the calculated rotation angle and the actual rotation angle is a parameter expressing the magnitude relationship between the actual rotation speed and the calculated rotation speed. In the above configuration, paying attention to this point, the rotational speed is calculated based on the amount of change in the rotational angle while grasping the magnitude relationship between the actual rotational speed and the calculated rotational speed based on the error amount. As a result, the rotation speed can be calculated with higher accuracy.

請求項2記載の発明は、請求項1記載の発明において、前記変化量算出手段によって算出される変化量から高周波成分を除去して前記速度算出手段に出力する手段を更に備えることを特徴とする。   The invention according to claim 2 is the invention according to claim 1, further comprising means for removing a high frequency component from the change amount calculated by the change amount calculating means and outputting the same to the speed calculating means. .

多相回転機の電気的な状態量に高周波ノイズが混入すると、電気的な状態量に基づき取得される回転速度に関する情報にも高周波ノイズが混入する。そして、このノイズの影響は、回転角度の変化量を算出する際には特に顕著となる。この点、上記構成では、回転速度の算出に用いる上記回転角度の変化量から高周波ノイズを除去することで、回転速度の算出値から高周波ノイズの影響を好適に除去することができる。   When high-frequency noise is mixed in the electrical state quantity of the multiphase rotating machine, the high-frequency noise is also mixed in information related to the rotation speed acquired based on the electrical state quantity. The influence of this noise becomes particularly significant when calculating the amount of change in the rotation angle. In this regard, in the above configuration, the influence of the high frequency noise can be suitably removed from the calculated value of the rotation speed by removing the high frequency noise from the amount of change in the rotation angle used for calculating the rotation speed.

請求項3記載の発明は、請求項1又は2記載の発明において、前記誤差算出手段によって算出される誤差量から高周波成分を除去して前記速度算出手段に出力する手段を更に備えることを特徴とする。   The invention according to claim 3 is the invention according to claim 1 or 2, further comprising means for removing a high-frequency component from the error amount calculated by the error calculation means and outputting it to the speed calculation means. To do.

多相回転機の電気的な状態量に高周波ノイズが混入すると、電気的な状態量に基づき算出される回転速度についての誤差量にも高周波ノイズが混入する。この点、上記構成では、回転速度の算出に用いる上記回転角度の誤差量から高周波ノイズを除去することで、回転速度の算出値から高周波ノイズの影響を好適に除去することができる。   When high-frequency noise is mixed in the electrical state quantity of the multi-phase rotating machine, the high-frequency noise is also mixed in the error amount for the rotation speed calculated based on the electrical state quantity. In this regard, in the above configuration, the influence of the high frequency noise can be suitably removed from the calculated value of the rotation speed by removing the high frequency noise from the error amount of the rotation angle used for calculating the rotation speed.

請求項4記載の発明は、請求項2又は3記載の発明において、前記除去対象となる高周波を、前記回転速度に関する情報に応じて可変設定する手段を更に備えることを特徴とする。   The invention according to claim 4 is the invention according to claim 2 or 3, further comprising means for variably setting the high frequency to be removed according to information on the rotational speed.

多相回転機の電気的な状態量は、出力軸の機械的な回転に起因して周期性を有したものとなる。そして、上記高周波ノイズは、出力軸の機械的な回転に伴う固定子と回転子との相対的な位置関係の変化に起因して、これら両部材を構成する物質の相対的な位置関係が変化することによって生じるものが多い。こうして生じる高周波ノイズは、多相回転機の回転速度に依存することとなる。この点、上記構成では、回転速度に関する情報に基づき除去対象となる高周波を可変設定することで、上記要因にて生成されると想定される高周波ノイズにターゲットを定めてこれを好適に除去することができる。   The electrical state quantity of the polyphase rotating machine has periodicity due to the mechanical rotation of the output shaft. The high frequency noise is caused by a change in the relative positional relationship between the materials constituting these members due to a change in the relative positional relationship between the stator and the rotor accompanying the mechanical rotation of the output shaft. Many things are caused by doing. The high-frequency noise generated in this way depends on the rotational speed of the multiphase rotating machine. In this regard, in the above configuration, by setting the high frequency to be removed variably based on the information about the rotational speed, the target is set to the high frequency noise assumed to be generated due to the above factors, and this is suitably removed. Can do.

なお、上記回転速度に関する情報とは、速度算出手段によって算出される回転速度や、変化量算出手段によって算出される変化量である。   Note that the information on the rotation speed is a rotation speed calculated by the speed calculation means or a change amount calculated by the change amount calculation means.

請求項5記載の発明は、請求項1〜4のいずれかに記載の発明において、前記誤差量に基づき前記回転角度を算出する角度算出手段を更に備えることを特徴とする。   The invention according to claim 5 is the invention according to any one of claims 1 to 4, further comprising angle calculation means for calculating the rotation angle based on the error amount.

実際の回転角度は、実際の回転速度に対する現に取得されている回転角度の差と、現に取得されている回転速度との和である。このため、誤差量を用いることで実際の回転角度を算出することができる。   The actual rotation angle is the sum of the difference between the currently acquired rotation angle with respect to the actual rotation speed and the currently acquired rotation speed. For this reason, the actual rotation angle can be calculated by using the error amount.

請求項6記載の発明は、請求項1〜4のいずれかに記載の発明において、前記速度算出手段によって算出される前記回転速度の時間積分値に基づき、前記回転角度を算出する角度算出手段を備えることを特徴とする。   According to a sixth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to fourth aspects, the angle calculation means for calculating the rotation angle based on a time integral value of the rotation speed calculated by the speed calculation means. It is characterized by providing.

上記回転角度に関する誤差量に基づき例えば積分制御等により回転角度を算出する場合、多相回転機の回転速度が変化する過渡状態等において、算出される回転角度が実際の回転角度に対してずれたものとなりやすい。この点、上記構成では、上記態様にて算出される回転速度の時間積分値を用いることで、算出される回転角度の追従遅れを好適に抑制又は回避することができる。   When the rotation angle is calculated by, for example, integral control based on the error amount related to the rotation angle, the calculated rotation angle is deviated from the actual rotation angle in a transient state where the rotation speed of the multiphase rotating machine changes. It is easy to become a thing. In this regard, in the above configuration, the tracking delay of the calculated rotation angle can be suitably suppressed or avoided by using the time integral value of the rotation speed calculated in the above aspect.

請求項7記載の発明は、請求項6記載の発明において、前記角度算出手段は、前記時間積分値を前記誤差量に基づき補正することで前記回転角度を算出することを特徴とする。   The invention according to claim 7 is the invention according to claim 6, wherein the angle calculation means calculates the rotation angle by correcting the time integral value based on the error amount.

上記構成では、時間積分値を誤差量に基づき補正することで、誤差量に基づく回転角度のフィードバック補正を行なうことができ、ひいては回転角度をより高精度に算出することができる。   In the above configuration, by correcting the time integration value based on the error amount, feedback correction of the rotation angle based on the error amount can be performed, and as a result, the rotation angle can be calculated with higher accuracy.

請求項8記載の発明は、請求項7記載の発明において、前記速度算出手段は、前記誤差量に基づき前記変化量を補正するものであり、前記誤差量に基づく前記変化量の補正量と前記誤差量に基づく前記時間積分値の補正量とを各別に設定することを特徴とする。   The invention according to claim 8 is the invention according to claim 7, wherein the speed calculation means corrects the change amount based on the error amount, and the correction amount of the change amount based on the error amount and the correction amount The correction amount of the time integral value based on the error amount is set separately.

誤差量に基づき変化量を補正することで高精度に回転速度を算出するための補正量は、誤差量に基づき時間積分値を補正することで回転角度を高精度に算出するための補正量と相違し得る。この点、上記構成では、上記2つの補正量を各別に設定することで、回転速度及び回転角度をより高精度に算出することができる。   The correction amount for calculating the rotation speed with high accuracy by correcting the change amount based on the error amount is the correction amount for calculating the rotation angle with high accuracy by correcting the time integral value based on the error amount. It can be different. In this regard, in the above configuration, the rotation speed and the rotation angle can be calculated with higher accuracy by setting the two correction amounts separately.

請求項9記載の発明は、請求項1〜8のいずれかに記載の発明において、前記回転角度に関する情報に基づき、前記多相回転機の電気角の周期とは異なる周期を有して且つ任意の位相角方向に振動する周波数信号を前記インバータの出力信号に重畳する重畳手段を更に備え、前記誤差算出手段は、前記重畳により実際に伝播する周波数信号に基づき、前記誤差量を算出することを特徴とする。   The invention according to claim 9 is the invention according to any one of claims 1 to 8, wherein the cycle has a period different from the period of the electrical angle of the multiphase rotating machine based on the information about the rotation angle and is arbitrary. Superimposing means for superimposing a frequency signal oscillating in the phase angle direction on the output signal of the inverter, and the error calculating means calculates the error amount based on the frequency signal actually propagated by the superposition. Features.

上記構成では、インバータの出力信号に周波数信号を重畳する。これにより、多相回転機を所定の周波数信号が伝播されると想定される。ただし、取得されている回転角度と実際の回転角度とがずれている場合、想定される周波数信号と実際に伝播する周波数信号との間にずれが生じると考えられる。上記構成では、この点に着目し、想定される周波数信号と実際に伝播する周波数信号との間のずれに基づき、誤差量を算出する。   In the above configuration, the frequency signal is superimposed on the output signal of the inverter. Thereby, it is assumed that a predetermined frequency signal is propagated through the multiphase rotating machine. However, when the acquired rotation angle and the actual rotation angle are shifted, it is considered that a shift occurs between the assumed frequency signal and the actually propagated frequency signal. In the above configuration, paying attention to this point, the error amount is calculated based on the deviation between the assumed frequency signal and the actually propagated frequency signal.

なお、重畳により実際に伝播する周波数信号とは、回転機の電気的な状態量の検出値のうち、周波数信号を重畳するためにインバータの出力として直接操作される状態量と同一でない状態量の検出値に基づき算出される信号とする。例えば、周波数信号を重畳すべくインバータの出力電圧(回転機の相電圧)が指令電圧に操作される場合には、実際に伝播する周波数信号とは、電圧以外の状態量(例えば電流)の検出値に基づき算出される信号のこととする。   Note that the frequency signal actually propagated by superimposition is a state quantity that is not the same as the state quantity that is directly operated as the output of the inverter in order to superimpose the frequency signal among the detected values of the electrical state quantity of the rotating machine. The signal is calculated based on the detected value. For example, when the output voltage of the inverter (phase voltage of the rotating machine) is manipulated to the command voltage to superimpose the frequency signal, the actually propagated frequency signal is a detection of a state quantity (eg current) other than the voltage. The signal is calculated based on the value.

請求項10記載の発明は、請求項9記載の発明において、前記多相回転機は、突極性を有するものであり、前記重畳手段は、前記回転角度に関する情報に基づき、前記多相回転機のインダクタンスが最小となると想定される方向に前記周波数信号を重畳するものであり、前記誤差算出手段は、前記誤差量として、前記重畳により実際に伝播する周波数信号と前記重畳手段によって重畳される周波数信号とからなる2つのベクトル信号同士の外積値又は内積値を用いることを特徴とする。   The invention described in claim 10 is the invention described in claim 9, wherein the multi-phase rotating machine has a saliency, and the superimposing means is configured based on information on the rotation angle. The frequency signal is superimposed in a direction in which the inductance is assumed to be minimum, and the error calculation means, as the error amount, a frequency signal actually propagated by the superposition and a frequency signal superimposed by the superposition means. The outer product value or inner product value of two vector signals consisting of

回転角度に関する情報にずれが生じている場合、重畳により実際に伝播する周波数信号と前記重畳手段によって重畳される周波数信号とからなる2つのベクトル信号の間に位相差が生じ、これが回転角度の誤差となっている。しかし、この位相差を直接算出するためには、逆三角関数の演算を行なう等、処理が煩雑化する。この点、上記構成では、ベクトル信号同士の外積値又は内積値を用いることで、上記誤差量として、位相差と相関を有する値を簡易に算出することができる。   When there is a deviation in the information about the rotation angle, a phase difference occurs between two vector signals consisting of the frequency signal actually propagated by superimposition and the frequency signal superimposed by the superimposing means, which is an error in the rotation angle. It has become. However, in order to directly calculate the phase difference, the processing becomes complicated, for example, an inverse trigonometric function is calculated. In this regard, in the above configuration, by using an outer product value or an inner product value between vector signals, a value having a phase difference and a correlation can be easily calculated as the error amount.

(第1の実施形態)
以下、本発明にかかる多相回転機の制御装置をハイブリッド車に搭載される3相電動機の制御装置に適用した第1の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment in which a control device for a multiphase rotating machine according to the present invention is applied to a control device for a three-phase motor mounted in a hybrid vehicle will be described with reference to the drawings.

図1に、本実施形態にかかる制御システムの全体構成を示す。   FIG. 1 shows an overall configuration of a control system according to the present embodiment.

図示される電動機10は、埋め込み磁石同期モータ(IPMSM)である。すなわち、図2に示すように、電動機10のロータ10aは、鉄のボディに永久磁石が埋め込まれて構成されている。   The illustrated electric motor 10 is an embedded magnet synchronous motor (IPMSM). That is, as shown in FIG. 2, the rotor 10a of the electric motor 10 is configured by embedding a permanent magnet in an iron body.

先の図1に示すαβ変換部20は、電動機10を実際に流れる電流のうちのU相の実電流iu及びV相の実電流ivに基づき、電動機10を流れる電流を、静止座標系の電流、すなわちα軸及びβ軸の電流ベクトルに変換する部分である。ここでは、例えば、U相をα軸と同位相とし、これと直交するようにβ軸を定める。   The αβ converter 20 shown in FIG. 1 converts the current flowing through the motor 10 into the current in the stationary coordinate system based on the U-phase actual current iu and the V-phase actual current iv out of the current actually flowing through the motor 10. That is, it is a part for converting into current vectors of α axis and β axis. Here, for example, the U phase is set to the same phase as the α axis, and the β axis is determined so as to be orthogonal thereto.

dq変換部22は、α軸上の実電流iα及びβ軸上の実電流iβを、回転座標系の電流、すなわちd軸上の実電流id及びq軸上の実電流iqに変換する部分である。この変換に際しては、電動機10の出力軸の回転角度θを用いる。より正確には、回転角度θは、電気角であり、α軸を基準としたd軸正方向の回転角度である。この際、ローパスフィルタにより、上記αβ変換部20の出力から後述する高周波信号を除去する処理をも行なう。このため、dq変換部22は、電動機10を実際に流れる電流のうち、出力制御のために使用される電流のd軸成分及びq軸成分を抽出することとなる。   The dq converter 22 is a part that converts the actual current iα on the α axis and the actual current iβ on the β axis into the current of the rotating coordinate system, that is, the actual current id on the d axis and the actual current iq on the q axis. is there. In this conversion, the rotation angle θ of the output shaft of the electric motor 10 is used. More precisely, the rotation angle θ is an electrical angle and is a rotation angle in the positive direction of the d axis with respect to the α axis. At this time, the low-pass filter also performs a process of removing a high-frequency signal described later from the output of the αβ converter 20. For this reason, the dq converter 22 extracts the d-axis component and the q-axis component of the current used for output control from the current that actually flows through the electric motor 10.

指令電流設定部24は、電動機10に対する要求トルクTdに基づき、d軸上での指令電流idc及びq軸上での指令電流iqcを設定する部分である。   The command current setting unit 24 is a part for setting the command current idc on the d axis and the command current iqc on the q axis based on the required torque Td for the electric motor 10.

指令電圧設定部26は、指令電流idc及び指令電流iqc並びに実電流id及び実電流iqに基づき、d軸上での指令電圧vdc及びq軸上での指令電圧vqcを算出する部分である。この変換は、基本的には、d軸上での実電流idの指令電流idcへのフィードバック制御、及びq軸上での実電流iqの指令電流iqcへのフィードバック制御によって行われる。このフィードバック制御は、例えば比例積分制御とすればよい。また、本実施形態では、周知の非干渉化制御を併用する。すなわち、本実施形態では、フィードバック制御及び非干渉化制御によって、指令電圧vdc、vqcを設定する。なお、非干渉化制御に際しては、電動機10の回転速度ωを用いる。   The command voltage setting unit 26 is a part that calculates the command voltage vdc on the d axis and the command voltage vqc on the q axis based on the command current idc, the command current iqc, the actual current id, and the actual current iq. This conversion is basically performed by feedback control of the actual current id on the d-axis to the command current idc and feedback control of the actual current iq on the q-axis to the command current iqc. This feedback control may be proportional integral control, for example. In this embodiment, well-known non-interacting control is used in combination. That is, in this embodiment, the command voltages vdc and vqc are set by feedback control and non-interacting control. In the non-interference control, the rotational speed ω of the electric motor 10 is used.

3相変換部28は、q軸上の指令電圧vqcと、d軸上の指令電圧vdcに応じた加算器30の出力とを、u相の指令電圧vuc、v相の指令電圧vvc、及びw相の指令電圧vwcに変換する部分である。この変換に際しては、回転角度θが用いられる。   The three-phase converter 28 converts the command voltage vqc on the q-axis and the output of the adder 30 according to the command voltage vdc on the d-axis into the u-phase command voltage vuc, the v-phase command voltage vvc, and w This is the part that converts to the phase command voltage vwc. In this conversion, the rotation angle θ is used.

PWM信号生成部32では、指令電圧vuc、vvc,vwcの電圧を電動機10に印加するためのインバータ34の操作信号を生成する部分である。これにより、インバータ34のスイッチング素子が操作され、高圧バッテリ36の電圧が電動機10に印加されるようになる。   The PWM signal generation unit 32 is a part that generates an operation signal of the inverter 34 for applying the command voltages vuc, vvc, and vwc to the electric motor 10. As a result, the switching element of the inverter 34 is operated, and the voltage of the high voltage battery 36 is applied to the electric motor 10.

次に、本実施形態にかかる電動機10の回転角度θの取得にかかる処理について説明する。   Next, processing related to acquisition of the rotation angle θ of the electric motor 10 according to the present embodiment will be described.

本実施形態では、電動機10の出力制御をする際、電動機10の電気角の周期よりも短い周期の高周波信号をインバータ34の出力に重畳する。換言すれば、上記指令電流idc,iqcに応じて実際に電動機10を流れる電流の周期よりも短い周期の高周波信号を重畳する。そして、これにより電動機10を実際に伝播する高周波信号に基づき、電動機10の回転角度θを算出する。これは、電動機10が突極性を有することに鑑みてなされるものである。   In the present embodiment, when controlling the output of the electric motor 10, a high-frequency signal having a cycle shorter than the cycle of the electrical angle of the electric motor 10 is superimposed on the output of the inverter 34. In other words, a high-frequency signal having a cycle shorter than the cycle of the current that actually flows through the electric motor 10 is superimposed according to the command currents idc and iqc. Then, the rotation angle θ of the electric motor 10 is calculated based on the high-frequency signal that actually propagates through the electric motor 10. This is done in view of the electric motor 10 having saliency.

すなわち、電動機10は、その構造上、突極性を有するために、d軸方向のインダクタンスが最小であり、q軸方向のインダクタンスが最大となっている。このため、q軸方向よりもd軸方向の方が電流が流れやすいために、上記高周波信号を重畳する際、電動機10を実際に伝播する高周波信号は、d軸方向に偏向する。具体的には、図3(a)に示すように、推定されるd軸(推定d軸)が実際のd軸(実d軸)に対して進角している場合には、推定d軸方向に高周波信号(図中、破線)を重畳する際、実際に伝播する高周波信号の方向(図中、実線)は、実d軸側に偏向するために、推定d軸に対して遅角側にずれる。また、図3(b)に示すように、推定d軸と実d軸とが一致する場合には、推定d軸方向に高周波信号(図中、破線)を重畳する際、実際に伝播する高周波信号の方向(図中、実線)は、推定d軸と一致する。更に、図3(c)に示すように、推定d軸が実d軸に対して遅角している場合には、推定d軸方向に高周波信号(図中、破線)を重畳する際、実際に伝播する高周波信号の方向(図中、実線)は、実d軸側に偏向するために、推定d軸に対して進角側にずれる。   That is, since the electric motor 10 has saliency due to its structure, the inductance in the d-axis direction is minimum and the inductance in the q-axis direction is maximum. For this reason, current flows more easily in the d-axis direction than in the q-axis direction. Therefore, when the high-frequency signal is superimposed, the high-frequency signal actually propagated through the electric motor 10 is deflected in the d-axis direction. Specifically, as shown in FIG. 3A, when the estimated d-axis (estimated d-axis) is advanced with respect to the actual d-axis (real d-axis), the estimated d-axis When a high-frequency signal (broken line in the figure) is superimposed on the direction, the direction of the high-frequency signal actually propagated (solid line in the figure) is retarded with respect to the estimated d-axis in order to be deflected to the real d-axis side. Sneak away. Further, as shown in FIG. 3B, when the estimated d-axis and the actual d-axis coincide with each other, the high-frequency signal that is actually propagated when a high-frequency signal (broken line in the figure) is superimposed in the estimated d-axis direction. The direction of the signal (solid line in the figure) coincides with the estimated d-axis. Further, as shown in FIG. 3C, when the estimated d-axis is retarded with respect to the actual d-axis, when the high-frequency signal (broken line in the figure) is superimposed in the estimated d-axis direction, The direction of the high-frequency signal propagating to (in the figure, the solid line) is shifted to the advance side with respect to the estimated d-axis in order to be deflected to the actual d-axis.

上記性質を利用すれば、d軸を推定算出することができ、ひいては回転角度θを算出することができる。すなわち、実際に高周波信号が伝播する方向を推定d軸方向としつつ高周波信号の重畳を繰り返すことで、重畳する高周波信号の位相角を実際に伝播する高周波信号の位相角に一致させることができ、ひいては、推定d軸を実d軸と一致させることができる。   If the above property is used, the d-axis can be estimated and calculated, and thus the rotation angle θ can be calculated. That is, by repeating the superposition of the high frequency signal while making the direction in which the high frequency signal actually propagates be the estimated d-axis direction, the phase angle of the superposed high frequency signal can be matched with the phase angle of the actually propagated high frequency signal, As a result, the estimated d-axis can be matched with the actual d-axis.

具体的には、先の図1に示すように、高周波電圧設定部40では、d軸と想定される方向に高周波信号としての電圧信号vhdcを印加すべく、電圧信号vhdcを上記加算器30に出力する。このため、3相変換部28には、指令電圧vdcに電圧信号vhdcが重畳された信号が入力されることとなる。   Specifically, as shown in FIG. 1, the high frequency voltage setting unit 40 applies the voltage signal vhdc to the adder 30 in order to apply the voltage signal vhdc as a high frequency signal in the direction assumed to be the d axis. Output. For this reason, a signal in which the voltage signal vhdc is superimposed on the command voltage vdc is input to the three-phase conversion unit 28.

一方、誤差算出部42は、α軸上の実電流iαとβ軸上の実電流iβと上記電圧信号vhdcとに基づき、回転角度θと実際の回転角度との誤差量Δを算出する。図4に、誤差算出部42の構成を示す。   On the other hand, the error calculation unit 42 calculates an error amount Δ between the rotation angle θ and the actual rotation angle based on the actual current iα on the α axis, the actual current iβ on the β axis, and the voltage signal vhdc. FIG. 4 shows the configuration of the error calculation unit 42.

高周波電流抽出部42aは、上記実電流iα及び実電流iβの高周波成分を抽出することで、電動機10に実際に伝播する高周波信号としてのα軸上の電流信号ihαとβ軸上の電流信号ihβとを生成し出力する。αβ変換部42bは、回転角度θを用いて、高周波電圧設定部40の出力する電圧信号vhdcのα軸及びβ軸の成分を算出する。外積値算出部42cは、α軸及びβ軸上での成分に基づき、電圧信号vhdcとしてのベクトル信号と電流信号ihα,ihβとしてのベクトル信号との外積値を算出する。この外積値は、電圧信号vhdcと電流信号ihα,ihβとの2つのベクトル信号の位相角の差と相関を有するパラメータである。換言すれば、回転角度θと実際の回転角度との角度差と相関を有するパラメータである。そこで本実施形態では、この外積値を上記誤差量Δとする。   The high-frequency current extraction unit 42a extracts the high-frequency components of the real current iα and the real current iβ, so that the current signal ihα on the α-axis and the current signal ihβ on the β-axis are high-frequency signals that are actually propagated to the motor 10. And output. The αβ conversion unit 42b calculates the α-axis and β-axis components of the voltage signal vhdc output from the high-frequency voltage setting unit 40 using the rotation angle θ. The outer product value calculation unit 42c calculates the outer product value of the vector signal as the voltage signal vhdc and the vector signal as the current signals ihα and ihβ based on the components on the α axis and the β axis. This outer product value is a parameter having a correlation with the phase angle difference between the two vector signals of the voltage signal vhdc and the current signals ihα and ihβ. In other words, the parameter has a correlation with the angle difference between the rotation angle θ and the actual rotation angle. Therefore, in the present embodiment, this outer product value is set as the error amount Δ.

先の図1に示したPI制御部44は、上記電流信号ihα,ihβと上記電圧信号vhdcとの2つのベクトル信号の位相角の差を低減するように回転角度θを算出する部分である。これは、位相角の差をゼロとすることができれば、高周波電圧設定部40の出力する電圧信号vhdcをインダクタンスが最小の方向とすることができると考えられるからである。3相変換部28では、回転角度θに基づき指令電圧vuc,vvc,vwcを設定する。このため、高周波電圧設定部40による電圧信号vhdcは、回転角度θからすればインダクタンスが最小となると想定される方向、すなわちd軸と想定される方向に電圧信号vhdcを重畳するため、位相角の差をゼロとすることができれば、回転角度θは実際の回転角度に一致していると考えられる。本実施形態では、PI制御部44によって誤差量Δに基づく比例項及び積分項の和を算出し、これを回転角度θとして出力する。   The PI controller 44 shown in FIG. 1 is a part that calculates the rotation angle θ so as to reduce the difference in phase angle between the two vector signals of the current signals ihα, ihβ and the voltage signal vhdc. This is because it is considered that the voltage signal vhdc output from the high-frequency voltage setting unit 40 can be set in the direction with the smallest inductance if the difference in phase angle can be made zero. In the three-phase converter 28, command voltages vuc, vvc, vwc are set based on the rotation angle θ. For this reason, the voltage signal vhdc from the high-frequency voltage setting unit 40 is superimposed on the voltage signal vhdc in the direction in which the inductance is assumed to be minimum when viewed from the rotation angle θ, that is, in the direction assumed to be the d axis. If the difference can be set to zero, it is considered that the rotation angle θ matches the actual rotation angle. In this embodiment, the PI control unit 44 calculates the sum of the proportional term and the integral term based on the error amount Δ, and outputs this as the rotation angle θ.

速度算出部46では、回転角度θ及び誤差量Δを用いて、電動機10の回転速度を算出する。図5に、速度算出部46の構成を示す。   The speed calculation unit 46 calculates the rotation speed of the electric motor 10 using the rotation angle θ and the error amount Δ. FIG. 5 shows the configuration of the speed calculation unit 46.

変化量算出部46aでは、回転角度θの時間微分値(変化量ω1)を算出する。補正量算出部46bは、誤差量Δに基づき変化量ω1の補正量Δωを算出する。この補正量Δωは、変化量ω1と実際の回転速度とのずれを補償するためのものである。ここで、これについて図6に基づき説明する。   The change amount calculating unit 46a calculates a time differential value (change amount ω1) of the rotation angle θ. The correction amount calculation unit 46b calculates a correction amount Δω of the change amount ω1 based on the error amount Δ. This correction amount Δω is for compensating for the deviation between the change amount ω1 and the actual rotational speed. Here, this will be described with reference to FIG.

例えば回転速度が変化する電動機10の過渡運転時等にあっては、図6に実線にて示す実際の回転角度に対して、一点鎖線にて示す算出される回転角度θがずれたものとなる。このときには、変化量ω1も実際の回転速度からずれたものとなる。このとき、実際の回転速度と変化量ω1との大小関係は、実際の回転角度と算出される回転角度θとの大小関係と対応関係にある。すなわち、図6に示す例では、実際の回転速度の方が変化量ω1よりも早く、この場合、実際の回転角度の方が算出される回転角度θよりもずれ量δだけ進角する。このようにずれ量δから、実際の回転速度に対して変化量ω1が小さいのか大きいのかを把握することができる。このため、ずれ量δに基づき、変化量ω1を補正することで、これを実際の回転速度に近似させることができると考えられる。   For example, during the transient operation of the electric motor 10 in which the rotation speed changes, the calculated rotation angle θ indicated by the alternate long and short dash line is deviated from the actual rotation angle indicated by the solid line in FIG. . At this time, the change amount ω1 also deviates from the actual rotational speed. At this time, the magnitude relationship between the actual rotational speed and the change amount ω1 corresponds to the magnitude relationship between the actual rotational angle and the calculated rotational angle θ. That is, in the example shown in FIG. 6, the actual rotational speed is faster than the amount of change ω1, and in this case, the actual rotational angle is advanced by a shift amount δ from the calculated rotational angle θ. In this way, it is possible to grasp whether the change amount ω1 is small or large with respect to the actual rotational speed from the deviation amount δ. Therefore, it is considered that this can be approximated to the actual rotational speed by correcting the change amount ω1 based on the deviation amount δ.

そこで先の図5に示した補正量算出部46bでは、実際の回転角度と算出される回転角度θとの角度差と相関を有するパラメータである誤差量Δを用いて補正量Δωを算出する。この補正量Δωは、例えば誤差量Δに基づく比例項とすればよい。また、実際の回転角度と算出される回転角度θとの離間速度が実際の回転速度と変化量ω1との差を示すことに鑑み、誤差量Δに基づく微分項としてもよい。更に、例えば比例項+微分項、比例項+積分項等としてもよい。   Therefore, the correction amount calculation unit 46b shown in FIG. 5 calculates the correction amount Δω using the error amount Δ that is a parameter correlated with the angle difference between the actual rotation angle and the calculated rotation angle θ. The correction amount Δω may be a proportional term based on the error amount Δ, for example. Further, in view of the fact that the separation speed between the actual rotation angle and the calculated rotation angle θ indicates the difference between the actual rotation speed and the change amount ω1, it may be a differential term based on the error amount Δ. Further, for example, a proportional term + derivative term, a proportional term + integral term, or the like may be used.

そして、加算器46cでは、上記変化量ω1と補正量算出部46bの算出する補正量Δωとの和を、最終的な回転速度ωとして算出し、出力する。これにより、電動機10の過渡時においても、回転速度ωをより高精度の算出することができる。   The adder 46c calculates and outputs the sum of the change amount ω1 and the correction amount Δω calculated by the correction amount calculation unit 46b as the final rotational speed ω. As a result, the rotational speed ω can be calculated with higher accuracy even when the electric motor 10 is in transition.

図7に、本実施形態にかかる回転速度ωの算出処理の手順を示す。この処理は、例えばマイクロコンピュータにて所定周期で繰り返し実行される。   FIG. 7 shows a procedure for calculating the rotational speed ω according to the present embodiment. This process is repeatedly executed at a predetermined cycle by, for example, a microcomputer.

この一連の処理では、まずステップS10において、電動機10を実際に伝播する高周波信号(電流信号ihα、ihβ)を検出する。続くステップS12においては、重畳した高周波信号(電圧信号vhdc)及び検出される高周波信号(電流信号ihα、ihβ)に基づき、これらのベクトル信号の位相差を外積値によって定量化した誤差量Δを算出する。更に、ステップS14においては、誤差量Δに基づき、回転角度θを算出する。続くステップS16においては、回転角度θの時間微分値として変化量ω1を算出する。そしてステップS18においては、誤差量Δに基づき、補正量Δωを算出する。そしてステップS20においては、変化量ω1を補正量Δωによって補正することで、回転速度ωを算出する。   In this series of processing, first, in step S10, high-frequency signals (current signals ihα and ihβ) that are actually propagated through the electric motor 10 are detected. In subsequent step S12, based on the superimposed high-frequency signal (voltage signal vhdc) and the detected high-frequency signal (current signals ihα, ihβ), an error amount Δ is calculated by quantifying the phase difference of these vector signals by the outer product value. To do. Further, in step S14, the rotation angle θ is calculated based on the error amount Δ. In the subsequent step S16, the change amount ω1 is calculated as a time differential value of the rotation angle θ. In step S18, a correction amount Δω is calculated based on the error amount Δ. In step S20, the rotational speed ω is calculated by correcting the change amount ω1 with the correction amount Δω.

以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。   According to the embodiment described in detail above, the following effects can be obtained.

(1)回転角度θの変化量ω1と誤差量Δとに基づき、電動機10の回転速度ωを算出した。これにより、回転速度ωをより高精度に算出することが可能となる。   (1) The rotational speed ω of the electric motor 10 is calculated based on the change amount ω1 and the error amount Δ of the rotation angle θ. As a result, the rotational speed ω can be calculated with higher accuracy.

(2)誤差量Δに基づき回転角度θを算出した。これにより、回転角度θを適切に算出することができる。   (2) The rotation angle θ was calculated based on the error amount Δ. Thereby, the rotation angle θ can be appropriately calculated.

(3)回転角度θに基づき、d軸方向に振動する高周波信号(電圧信号vhdc)をインバータ34の出力信号に重畳する際、重畳により実際に伝播する高周波信号(電流信号ihα、ihβ)に基づき、誤差量Δを算出した。これにより、実際に伝播すると想定される高周波信号と実際に伝播する高周波信号との間のずれに基づき、誤差量Δを算出することができる。   (3) When a high-frequency signal (voltage signal vhdc) that vibrates in the d-axis direction is superimposed on the output signal of the inverter 34 based on the rotation angle θ, based on the high-frequency signals (current signals ihα and ihβ) that are actually propagated by the superposition. The error amount Δ was calculated. Thus, the error amount Δ can be calculated based on the difference between the high-frequency signal that is actually propagated and the high-frequency signal that is actually propagated.

(4)電動機10のインダクタンスが最小となると想定される方向(d軸方向)に高周波信号(電圧信号vhdc)を重畳し、重畳により実際に伝播する高周波信号と重畳される高周波信号とからなる2つのベクトル信号同士の外積値に基づき誤差量Δを算出した。これにより、誤差量Δを簡易に算出することができる。   (4) A high-frequency signal (voltage signal vhdc) is superimposed in a direction (d-axis direction) in which the inductance of the electric motor 10 is assumed to be the minimum, and is composed of a high-frequency signal that is actually propagated by superposition and a high-frequency signal that is superimposed 2 The error amount Δ was calculated based on the outer product value of two vector signals. Thereby, the error amount Δ can be easily calculated.

(第2の実施形態)
以下、第2の実施形態について、先の第1の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
(Second Embodiment)
Hereinafter, the second embodiment will be described with reference to the drawings with a focus on differences from the first embodiment.

図8に、本実施形態にかかる速度算出部46の構成を示す。なお、図8において、先の図5に示した部材と同一の部材については、便宜上、同一の符号を付している。   FIG. 8 shows a configuration of the speed calculation unit 46 according to the present embodiment. In FIG. 8, the same members as those shown in FIG. 5 are given the same reference numerals for the sake of convenience.

図示されるように、本実施形態では、変化量算出部46aの出力は、ローパスフィルタ46dに入力される。このローパスフィルタ46dは、変化量算出部46aの出力する変化量ω1から、高周波成分を除去するものである。ここで、高周波成分は、基本的には、電動機10の固定子とロータ10aの磁石及び鉄との相対的な位置関係の変化によって生じるものである。すなわち、固定子の任意の箇所と近接するロータ10a部分は、磁石の埋め込まれた部分と埋め込まれてない部分とが、電動機10の回転に伴って交互に生じる。このため、上記近接する部分が、鉄の埋め込まれていない部分から鉄の埋め込まれた部分へ変化する際や鉄の埋め込まれた部分から鉄の埋め込まれていない部分へ変化する際には、上記近接する部分の物性が不連続的に変化する。そして、この不連続的な変化が高周波ノイズとなって電動機10の電気的な状態量に混入する。このため、実電流iu,ivには、これに起因する高周波ノイズが混入することとなる。このため、実電流iu,ivに基づき算出される誤差量Δに高周波ノイズが混入し、ひいては回転角度θ、変化量ω1にも混入する。特に、変化量ω1は、回転角度θを時間微分することで得られるため、高周波ノイズの影響が顕著となりやすい。   As illustrated, in the present embodiment, the output of the change amount calculation unit 46a is input to the low-pass filter 46d. The low-pass filter 46d removes high-frequency components from the change amount ω1 output from the change amount calculation unit 46a. Here, the high frequency component is basically generated by a change in the relative positional relationship between the stator of the electric motor 10 and the magnet and iron of the rotor 10a. That is, in the portion of the rotor 10 a that is close to an arbitrary portion of the stator, a portion in which the magnet is embedded and a portion in which the rotor is not embedded are alternately generated as the electric motor 10 rotates. For this reason, when the adjacent portion changes from a portion where iron is not embedded to a portion where iron is embedded or when changing from a portion where iron is embedded to a portion where iron is not embedded, The physical properties of adjacent parts change discontinuously. And this discontinuous change becomes high frequency noise and mixes in the electrical state quantity of the electric motor 10. For this reason, the high frequency noise resulting from this will mix in real current iu and iv. For this reason, high-frequency noise is mixed into the error amount Δ calculated based on the actual currents iu and iv, and consequently also into the rotation angle θ and the change amount ω1. In particular, since the change amount ω1 is obtained by differentiating the rotation angle θ with respect to time, the influence of high-frequency noise tends to be significant.

そこで本実施形態では、加算器46cによる回転速度ωの算出に先立ち、ローパスフィルタ46dによって、変化量ω1から高周波成分を除去する。これにより、回転速度ωから高周波成分の影響を好適に除去することができる。   Therefore, in this embodiment, prior to the calculation of the rotational speed ω by the adder 46c, the high-frequency component is removed from the change amount ω1 by the low-pass filter 46d. Thereby, the influence of the high frequency component can be suitably removed from the rotational speed ω.

以上説明した本実施形態によれば、先の第1の実施形態の上記(1)〜(4)の効果に加えて、更に以下の効果が得られるようになる。   According to this embodiment described above, the following effects can be obtained in addition to the effects (1) to (4) of the first embodiment.

(5)変化量ω1から高周波成分を除去した後、回転速度ωを算出した。これにより、回転速度ωの算出値から高周波ノイズの影響を好適に除去することができる。   (5) After removing the high frequency component from the change amount ω1, the rotational speed ω was calculated. Thereby, the influence of high frequency noise can be suitably removed from the calculated value of the rotational speed ω.

(第3の実施形態)
以下、第3の実施形態について、先の第1の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
(Third embodiment)
Hereinafter, the third embodiment will be described with reference to the drawings with a focus on differences from the first embodiment.

図9に、本実施形態にかかる速度算出部46の構成を示す。なお、図8において、先の図5に示した部材と同一の部材については、便宜上、同一の符号を付している。   FIG. 9 shows a configuration of the speed calculation unit 46 according to the present embodiment. In FIG. 8, the same members as those shown in FIG. 5 are given the same reference numerals for the sake of convenience.

図示されるように、本実施形態では、誤差量Δは、ローパスフィルタ46eに入力される。このローパスフィルタ46eは、誤差量Δから、高周波成分を除去するものである。この高周波成分の発生原因としては、先の第2の実施形態において想定したものと同一のものが想定されている。このように、本実施形態では、補正量Δωを算出するに先立ち、ローパスフィルタ46eによって、誤差量Δから高周波成分を除去する。これにより、回転速度ωから高周波成分の影響を好適に除去することができる。   As illustrated, in the present embodiment, the error amount Δ is input to the low-pass filter 46e. The low pass filter 46e removes a high frequency component from the error amount Δ. As the cause of the generation of the high frequency component, the same one as assumed in the second embodiment is assumed. Thus, in the present embodiment, prior to calculating the correction amount Δω, the high-frequency component is removed from the error amount Δ by the low-pass filter 46e. Thereby, the influence of the high frequency component can be suitably removed from the rotational speed ω.

以上説明した本実施形態によれば、先の第1の実施形態の上記(1)〜(4)の効果に加えて、更に以下の効果が得られるようになる。   According to this embodiment described above, the following effects can be obtained in addition to the effects (1) to (4) of the first embodiment.

(6)誤差量Δから高周波成分を除去した後、補正量Δωを算出した。これにより、補正量Δωから高周波ノイズの影響を好適に除去することができ、ひいては回転速度ωの算出値から高周波ノイズの影響を好適に除去することができる。   (6) After removing the high frequency component from the error amount Δ, the correction amount Δω was calculated. Thereby, the influence of the high frequency noise can be preferably removed from the correction amount Δω, and the influence of the high frequency noise can be suitably removed from the calculated value of the rotational speed ω.

(第4の実施形態)
以下、第4の実施形態について、先の第1の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
(Fourth embodiment)
Hereinafter, the fourth embodiment will be described with reference to the drawings with a focus on differences from the first embodiment.

図10に、本実施形態にかかる速度算出部46の構成を示す。なお、図10において、先の図5に示した部材と同一の部材については、便宜上、同一の符号を付している。   FIG. 10 shows a configuration of the speed calculation unit 46 according to the present embodiment. In FIG. 10, the same members as those shown in FIG. 5 are given the same reference numerals for the sake of convenience.

図示されるように、本実施形態では、変化量算出部46aの出力する変化量ω1から高周波成分を除去するローパスフィルタ46dと、誤差量Δから高周波成分を除去するローパスフィルタ46eとの双方を備える。これにより、回転速度ωから高周波成分の影響をいっそう好適に除去することができる。   As shown in the figure, the present embodiment includes both a low-pass filter 46d that removes a high-frequency component from the change amount ω1 output from the change amount calculation unit 46a, and a low-pass filter 46e that removes a high-frequency component from the error amount Δ. . Thereby, the influence of the high frequency component can be more suitably removed from the rotational speed ω.

(第5の実施形態)
以下、第5の実施形態について、先の第1の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
(Fifth embodiment)
Hereinafter, a fifth embodiment will be described with reference to the drawings, focusing on differences from the first embodiment.

図11に、本実施形態にかかる速度算出部46の構成を示す。なお、図9において、先の図5に示した部材と同一の部材については、便宜上、同一の符号を付している。   FIG. 11 shows a configuration of the speed calculation unit 46 according to the present embodiment. In FIG. 9, the same members as those shown in FIG. 5 are given the same reference numerals for the sake of convenience.

本実施形態では、ローパスフィルタ46dによって除去する高周波成分を、回転速度ωに応じて可変設定する。これは、電動機10の電気的な状態量に混入する高周波ノイズ(実電流iu,ivに混入する高周波ノイズ)が、回転速度ωに依存するためである。すなわち、上述したように、高周波ノイズの発生原因は、電動機10の回転に伴って、固定子の任意の箇所と近接するロータ10a部分が交互に磁石の埋め込まれた部分と埋め込まれてない部分とのいずれかになることにより、近接する部分の物性が不連続的に変化する現象が周期的に生じることによる。そして、この不連続的な変化の周期は回転速度ωによって定まるため、回転速度ωに応じて高周波ノイズの周波数が変化する。そこで本実施形態では、ローパスフィルタ46dによって除去する高周波成分を、回転速度ωが増大するほど高い周波数へと可変設定することで、上記要因にて生じる高周波ノイズをより適切に除去することができる。   In the present embodiment, the high frequency component removed by the low pass filter 46d is variably set according to the rotational speed ω. This is because high-frequency noise mixed in the electrical state quantity of the motor 10 (high-frequency noise mixed in the actual currents iu and iv) depends on the rotational speed ω. That is, as described above, the cause of the high-frequency noise is that, as the motor 10 rotates, the portion of the rotor 10a that is close to an arbitrary portion of the stator is alternately embedded with magnets and portions that are not embedded. This is because a phenomenon in which the physical properties of adjacent parts change discontinuously occurs periodically. Since the period of this discontinuous change is determined by the rotational speed ω, the frequency of the high-frequency noise changes according to the rotational speed ω. Therefore, in the present embodiment, the high frequency component removed by the low pass filter 46d is variably set to a higher frequency as the rotational speed ω increases, so that the high frequency noise caused by the above factors can be more appropriately removed.

以上説明した本実施形態によれば、先の第1の実施形態の上記(1)〜(4)の効果や、先の第2の実施形態の上記(5)の効果に加えて、更に以下の効果が得られるようになる。   According to this embodiment described above, in addition to the effects (1) to (4) of the previous first embodiment and the effect (5) of the previous second embodiment, The effect will be obtained.

(7)除去対象となる高周波を、回転速度ωに応じて可変設定した。これにより、上記態様にて生成されると想定される高周波ノイズにターゲットを定めてこれを好適に除去することができる。   (7) The high frequency to be removed is variably set according to the rotational speed ω. Thereby, a target can be set to the high frequency noise assumed to be generated in the above-described manner, and this can be suitably removed.

(第6の実施形態)
以下、第6の実施形態について、先の第1の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
(Sixth embodiment)
Hereinafter, the sixth embodiment will be described with reference to the drawings with a focus on differences from the first embodiment.

図12に、本実施形態にかかる回転角度θの算出処理、及び回転速度ωの算出処理を示す。   FIG. 12 shows the calculation process of the rotation angle θ and the calculation process of the rotation speed ω according to the present embodiment.

補正量算出部50は、誤差量Δに基づき、回転角度(より正確には後述する時間積分値θ1)についての補正量Δθを算出する部分である。この補正量Δθは、誤差量Δに基づく比例項及び積分項の和として算出すればよい。また、これに代えて、例えば、比例項として算出してもよく、更に比例項及び微分項及び積分項の和として算出してもよい。   The correction amount calculation unit 50 is a part that calculates a correction amount Δθ for a rotation angle (more precisely, a time integration value θ1 described later) based on the error amount Δ. This correction amount Δθ may be calculated as the sum of a proportional term and an integral term based on the error amount Δ. Alternatively, for example, it may be calculated as a proportional term, or may be calculated as the sum of a proportional term, a differential term, and an integral term.

積分演算部52では、回転速度ωの時間積分値θ1を算出する。加算部54は、時間積分値θ1と補正量Δθとの和として、回転角度θを算出する。また、変化量算出部56は、回転角度θの時間微分値として、変化量ω1を算出する部分である。ローパスフィルタ58は、変化量ω1から、上記第2〜第5の実施形態において説明した高周波ノイズを除去する。   The integral calculation unit 52 calculates a time integral value θ1 of the rotation speed ω. The adder 54 calculates the rotation angle θ as the sum of the time integration value θ1 and the correction amount Δθ. The change amount calculation unit 56 is a part that calculates the change amount ω1 as a time differential value of the rotation angle θ. The low-pass filter 58 removes the high-frequency noise described in the second to fifth embodiments from the change amount ω1.

一方、補正量算出部60は、誤差量Δに基づき、変化量ω1(より正確には、変化量ω1から高周波成分を除去した値)を補正する補正量Δωを算出する。ここで、補正量Δωは、誤差量Δに基づく比例項及び積分項の和として算出すればよい。また、これに代えて、例えば、比例項や微分項として算出してもよく、更に比例項及び微分項として算出してもよい。そして、加算部62では、変化量ω1(より正確には、変化量ω1から高周波成分を除去した値)を補正量Δωによって補正することで、回転速度ωを算出する。   On the other hand, the correction amount calculation unit 60 calculates a correction amount Δω for correcting the change amount ω1 (more precisely, a value obtained by removing the high frequency component from the change amount ω1) based on the error amount Δ. Here, the correction amount Δω may be calculated as the sum of the proportional term and the integral term based on the error amount Δ. Alternatively, for example, it may be calculated as a proportional term or a differential term, and may be further calculated as a proportional term and a differential term. Then, the adding unit 62 calculates the rotational speed ω by correcting the change amount ω1 (more precisely, a value obtained by removing the high-frequency component from the change amount ω1) with the correction amount Δω.

このように、本実施形態でも、変化量ω1を補正量Δωにて補正することで、回転速度ωを高精度に算出することができる。更に、本実施形態では、回転速度ωに基づき回転角度θが算出されるため、回転速度ωが実際の回転速度からずれていると、これが誤差量Δとしてフィードバック補正される。これにより、回転速度ωをより高精度に算出することが可能となる。また、時間積分値θ1が補正量Δθに基づき補正されるため、回転角度θについても高精度に算出することができる。   Thus, also in this embodiment, the rotational speed ω can be calculated with high accuracy by correcting the change amount ω1 with the correction amount Δω. Furthermore, in this embodiment, since the rotation angle θ is calculated based on the rotation speed ω, if the rotation speed ω deviates from the actual rotation speed, this is feedback-corrected as an error amount Δ. As a result, the rotational speed ω can be calculated with higher accuracy. Further, since the time integration value θ1 is corrected based on the correction amount Δθ, the rotation angle θ can be calculated with high accuracy.

特に、回転速度ωの算出に際し、変化量ω1から高周波成分を除去する処理を行なうため、この除去後の値にはフィルタ処理による遅れが生じ得る。この遅れは、本実施形態では、変化量ω1(より正確には、変化量ω1から高周波成分を除去した値)に対する補正量Δωによる補正によって補償されることとなる。これにより、回転速度ωからフィルタ処理により遅れ及び高周波ノイズの影響を好適に除去することができ、ひいては回転速度ω及び回転角度θをいっそう高精度に算出することができる。   In particular, when the rotational speed ω is calculated, processing for removing high-frequency components from the amount of change ω1 is performed, and thus the value after this removal may be delayed by filtering. In the present embodiment, this delay is compensated by correction with the correction amount Δω with respect to the change amount ω1 (more precisely, a value obtained by removing the high-frequency component from the change amount ω1). As a result, the effects of delay and high frequency noise can be suitably removed from the rotational speed ω by filtering, and as a result, the rotational speed ω and the rotational angle θ can be calculated with higher accuracy.

図13に、過渡時における上記処理により算出される回転速度ωと実際の回転速度との関係の実験結果を示す。図13(a)の実線は、実際の回転速度(センサによる検出値)、2点鎖線は、回転速度ωを示す。詳しくは、図中、2点鎖線は、先の図12の補正量算出部50,60のいずれにおいても誤差量Δの比例項及び積分項の和として補正量Δθ,Δωを算出した場合を示している。図示されるように、算出される回転速度ωは、実際の回転速度を高精度に表現している。これに対し、先の図1に示した処理にて算出される回転角度θの時間微分値として回転速度を算出した場合(先の図5の変化量ω1)を、図13(b)に1点鎖線にて示す。このように、変化量ω1は、実際の回転速度からずれたものとなる。   FIG. 13 shows the experimental results of the relationship between the rotational speed ω calculated by the above processing at the time of transition and the actual rotational speed. The solid line in FIG. 13A indicates the actual rotational speed (detected value by the sensor), and the two-dot chain line indicates the rotational speed ω. Specifically, in the figure, the two-dot chain line indicates the case where the correction amounts Δθ and Δω are calculated as the sum of the proportional and integral terms of the error amount Δ in both of the correction amount calculation units 50 and 60 of FIG. ing. As illustrated, the calculated rotational speed ω represents the actual rotational speed with high accuracy. On the other hand, when the rotation speed is calculated as a time differential value of the rotation angle θ calculated in the process shown in FIG. 1 (change amount ω1 in FIG. 5 above), 1 in FIG. Shown with a dotted line. Thus, the change amount ω1 is deviated from the actual rotational speed.

以上説明した本実施形態によれば、先の第1の実施形態の上記(1)、(3)、(4)の効果や、先の第2の実施形態の上記(5)の効果に加えて、更に以下の効果が得られるようになる。   According to the present embodiment described above, in addition to the effects (1), (3), (4) of the previous first embodiment and the effect (5) of the previous second embodiment. In addition, the following effects can be obtained.

(8)回転速度ωに基づき、回転角度θを算出した。これにより、算出される回転角度θの追従遅れを好適に抑制又は回避することができる。   (8) The rotation angle θ was calculated based on the rotation speed ω. Thereby, the tracking delay of the calculated rotation angle θ can be suitably suppressed or avoided.

(9)時間積分値θ1を誤差量Δに基づき補正することで回転角度θを算出した。これにより、この誤差量Δに基づく回転角度θのフィードバック補正を行なうことができ、ひいては回転角度θをより高精度に算出することができる。   (9) The rotation angle θ was calculated by correcting the time integration value θ1 based on the error amount Δ. Thereby, feedback correction of the rotation angle θ based on the error amount Δ can be performed, and as a result, the rotation angle θ can be calculated with higher accuracy.

(10)誤差量Δに基づく変化量ω1の補正量Δωと誤差量Δに基づく時間積分値θ1の補正量Δθとを各別に設定した。これにより、回転速度ω及び回転角度θをより高精度に算出することができる。   (10) The correction amount Δω of the change amount ω1 based on the error amount Δ and the correction amount Δθ of the time integration value θ1 based on the error amount Δ are set separately. Thereby, the rotational speed ω and the rotational angle θ can be calculated with higher accuracy.

(第7の実施形態)
以下、第7の実施形態について、先の第1の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
(Seventh embodiment)
Hereinafter, the seventh embodiment will be described with reference to the drawings with a focus on differences from the first embodiment.

図14に、本実施形態にかかる制御システムの全体構成を示す。なお、図14において、先の図1に示した部材と対応する部材には、便宜上同一の符号を付している。   FIG. 14 shows the overall configuration of the control system according to the present embodiment. In FIG. 14, members corresponding to those shown in FIG. 1 are given the same reference numerals for convenience.

図示されるように、本実施形態では、インバータ34の出力信号に高周波信号を重畳させるべく、高周波電流設定部70を備えている。高周波電流設定部70では、回転角度θによってd軸方向と推定される方向、すなわちインダクタンスが最小となると想定される方向に、高周波信号としての電流信号ihdcを重畳すべく、電流信号ihdcを加算器72に出力する。加算器72では、指令電流設定部24によって設定されるd軸上の指令電流idcに電流信号ihdcを重畳したものを指令電圧設定部26に出力する。   As shown in the figure, in the present embodiment, a high-frequency current setting unit 70 is provided to superimpose a high-frequency signal on the output signal of the inverter 34. The high frequency current setting unit 70 adds the current signal ihdc as an adder so as to superimpose the current signal ihdc as a high frequency signal in the direction estimated as the d-axis direction by the rotation angle θ, that is, the direction in which the inductance is assumed to be minimum. 72. The adder 72 outputs to the command voltage setting unit 26 the current signal ihdc superimposed on the command current idc on the d axis set by the command current setting unit 24.

指令電圧設定部26は、上述したように、d軸上の実電流id及び指令電流idcの差に基づきd軸上の指令電圧vdcを設定し、q軸上の実電流iq及び指令電流iqcの差に基づきq軸上の指令電圧vqcを設定する。ここで、本実施形態にかかるdq変換部22aではローパスフィルタ処理を行なわないために、実電流id,iqには電動機10を実際に伝播した高周波信号が混入している。このため、これら指令電圧vdc、vqcには、電流信号ihdcを重畳したときに(より正確には電流信号ihdcを重畳すべく指令電圧を設定したときに)実際に電動機10を伝播する周波数信号が混入している。   As described above, the command voltage setting unit 26 sets the command voltage vdc on the d axis based on the difference between the actual current id on the d axis and the command current idc, and determines the actual current iq and the command current iqc on the q axis. A command voltage vqc on the q axis is set based on the difference. Here, since the low-pass filter processing is not performed in the dq conversion unit 22a according to the present embodiment, high-frequency signals actually propagated through the motor 10 are mixed in the actual currents id and iq. For this reason, when the current signal ihdc is superimposed on these command voltages vdc and vqc (more precisely, when the command voltage is set to superimpose the current signal ihdc), the frequency signal that actually propagates through the motor 10 It is mixed.

指令電圧vdc、vqcは、αβ変換部74においてα軸上の指令電圧vαcとβ軸上の指令電圧vβcとに変換される。そして、誤差算出部76では、これら指令電圧vαc及び指令電圧vβcから、電動機10を実際に伝播する高周波信号に応じたα軸上の電圧信号vhαとβ軸上の電圧信号vhβとを抽出する。そして、電流信号ihαのベクトル信号と、電圧信号vhα、vhβのベクトル信号との外積値を、上記誤差量Δとして算出する。   The command voltages vdc and vqc are converted into a command voltage vαc on the α axis and a command voltage vβc on the β axis in the αβ conversion unit 74. Then, the error calculation unit 76 extracts the voltage signal vhα on the α axis and the voltage signal vhβ on the β axis corresponding to the high frequency signal actually propagated through the electric motor 10 from the command voltage vαc and the command voltage vβc. Then, the outer product value of the vector signal of the current signal ihα and the vector signals of the voltage signals vhα and vhβ is calculated as the error amount Δ.

このように、本実施形態では、インバータ34の出力信号に重畳される高周波信号として電流信号ihdcを用い、且つこのとき電動機10を実際に伝播する高周波信号が混入する指令電圧vαc、vβcの高周波成分と電流信号ihdcとの2つのベクトル信号の外積値によって、誤差量Δを算出することができる。   As described above, in this embodiment, the current signal ihdc is used as the high-frequency signal to be superimposed on the output signal of the inverter 34, and at this time, the high-frequency components of the command voltages vαc and vβc into which the high-frequency signal actually propagated through the motor 10 is mixed. The error amount Δ can be calculated from the outer product value of two vector signals of the current signal ihdc.

以上説明した本実施形態によっても、先の第1の実施形態の上記各効果に準じた効果を得ることができる。   Also according to the present embodiment described above, it is possible to obtain effects according to the above-described effects of the first embodiment.

(第8の実施形態)
以下、第8の実施形態について、先の第1の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
(Eighth embodiment)
Hereinafter, the eighth embodiment will be described with reference to the drawings with a focus on differences from the first embodiment.

図15に、本実施形態にかかる制御システムの全体構成を示す。なお、図15において、先の図1に示した部材と対応する部材には、便宜上同一の符号を付している。   FIG. 15 shows the overall configuration of the control system according to the present embodiment. In FIG. 15, members corresponding to those shown in FIG. 1 are given the same reference numerals for convenience.

本実施形態では、誤差算出部78は、高周波成分の除去された実電流id,iqと、実電流iα,iβから抽出される高周波成分とに基づき、誤差量Δを算出する。図16に、誤差算出部78による誤差量Δの算出に用いる関係情報を示す。   In the present embodiment, the error calculation unit 78 calculates the error amount Δ based on the actual currents id and iq from which the high-frequency components have been removed and the high-frequency components extracted from the actual currents iα and iβ. FIG. 16 shows relation information used for calculating the error amount Δ by the error calculation unit 78.

図16は、出力制御用の実際の電流ベクトル(実電流id,iq)の位相角と、電動機10の出力トルクと、電動機10を実際に伝播する周波数信号の振幅値(目標振幅値)との関係を示す。詳しくは、この関係は、インバータ34の出力信号に、電動機10のインダクタンスが最小となる方向の高周波信号を重畳した場合の関係を示している。図示されるように、出力制御用の電流ベクトルの位相角や出力トルクによって目標振幅値は変化する。このため、実際の振幅値が目標振幅値からずれるときには、出力制御用の電流の位相角として実際の位相角からずれた値を認識していると考えられる。換言すれば、実際の回転角度とずれた回転角度を電動機10の回転角度(正確には電気角)と認識していると考えられる。   FIG. 16 shows the phase angle of the actual current vector (actual current id, iq) for output control, the output torque of the electric motor 10, and the amplitude value (target amplitude value) of the frequency signal that actually propagates through the electric motor 10. Show the relationship. Specifically, this relationship indicates a relationship when a high-frequency signal in a direction in which the inductance of the electric motor 10 is minimized is superimposed on the output signal of the inverter 34. As shown in the drawing, the target amplitude value varies depending on the phase angle of the current vector for output control and the output torque. For this reason, when the actual amplitude value deviates from the target amplitude value, it is considered that the value deviated from the actual phase angle is recognized as the phase angle of the output control current. In other words, it is considered that the rotation angle deviated from the actual rotation angle is recognized as the rotation angle (more precisely, the electrical angle) of the electric motor 10.

上記誤差算出部78では、上記実電流id,iqから、その電流ベクトルの位相角と出力トルクとを推定する。そして、これらと上記関係情報とに基づき、目標振幅値を算出する。そして、上記実電流iα,iβから抽出される高周波成分の振幅と目標振幅値との差に基づき、誤差量Δを算出する。   The error calculator 78 estimates the phase angle and output torque of the current vector from the actual currents id and iq. And based on these and the said relationship information, a target amplitude value is calculated. Then, an error amount Δ is calculated based on the difference between the amplitude of the high frequency component extracted from the actual currents iα and iβ and the target amplitude value.

以上説明した本実施形態によっても、先の第1の実施形態の上記(1)、(3)、(4)の効果と同様の効果を得ることができる。   According to the present embodiment described above, the same effects as the effects (1), (3), and (4) of the first embodiment can be obtained.

(その他の実施形態)
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
(Other embodiments)
Each of the above embodiments may be modified as follows.

・先の第3及び第4及び第6の実施形態において、ローパスフィルタ46d,46e,58の除去対象となる高周波を、回転速度ωによって可変設定してもよい。また、除去対象となる高周波を可変とする際に参照する回転速度に関する情報としては、回転速度ωに限らず、変化量ω1であってもよい。   In the third, fourth, and sixth embodiments, the high frequency that is to be removed by the low-pass filters 46d, 46e, and 58 may be variably set according to the rotational speed ω. Further, the information regarding the rotational speed referred to when the high frequency to be removed is made variable is not limited to the rotational speed ω but may be a change amount ω1.

・上記第1〜第7の実施形態では、外積値の算出を固定座標系成分によって行なったが、回転座標系成分(例えばd軸及びq軸成分)によって行なってもよい。   In the first to seventh embodiments, the outer product value is calculated using the fixed coordinate system component, but may be calculated using the rotating coordinate system component (for example, the d-axis and q-axis components).

・上記外積値を算出するためのベクトル信号としては、上記各実施形態で例示したものに限らない。例えば先の図1において、実電流iα,iβの高周波成分を電圧ベクトルvα,vβに変換し、これと電圧信号vhdcとの外積値を算出してもよい。要は、電動機10の電気的な状態量のうち、インバータ34の出力信号に高周波信号を重畳すべく直接の操作対象となる電気的な状態量以外の検出値から算出される高周波信号を、電動機10を実際に伝播する高周波信号とすればよい。すなわち、例えばインバータ34の出力電圧(電動機10の相電圧)を指令電圧に操作することで高周波信号を重畳する場合、電圧以外の電気的な状態量(例えば電流)の検出値によって算出される高周波信号を電動機10を実際に伝播する高周波信号とすればよい。   The vector signal for calculating the outer product value is not limited to those exemplified in the above embodiments. For example, in FIG. 1, the high-frequency components of the actual currents iα and iβ may be converted into voltage vectors vα and vβ, and the outer product value of this and the voltage signal vhdc may be calculated. In short, among the electrical state quantities of the motor 10, a high-frequency signal calculated from a detection value other than the electrical state quantity that is a direct operation target to superimpose the high-frequency signal on the output signal of the inverter 34 is converted into the motor. 10 may be a high-frequency signal that actually propagates. That is, for example, when a high frequency signal is superimposed by manipulating the output voltage of the inverter 34 (phase voltage of the electric motor 10) to a command voltage, the high frequency calculated based on the detected value of an electrical state quantity (for example, current) other than the voltage. The signal may be a high-frequency signal that actually propagates through the electric motor 10.

・インバータ34の出力信号に重畳する高周波信号が電動機10で実際に伝播する際に電流が偏向する性質を利用した誤差量Δの算出手法としては、上記各実施形態で例示したものに限らない。例えば、重畳する高周波信号としてのベクトル信号Aと、実際に伝播する高周波信号としてのベクトル信号Bとの内積に基づき、(1−A・B/|A||B|)を誤差量Δとしてもよい。これによっても、逆三角関数の演算を行なうことなく、重畳する高周波信号としてのベクトル信号Aと実際に伝播する高周波信号としてのベクトル信号Bとの位相差を定量化するパラメータとしての誤差量Δを算出することができる。もっとも、これらベクトル信号の外積や内積の値を算出するものに限らず、逆三角関数に基づきこれらベクトル信号間の位相差を算出することで、これを誤差量Δとしてもよい。   The calculation method of the error amount Δ using the property that the current is deflected when the high-frequency signal superimposed on the output signal of the inverter 34 is actually propagated by the electric motor 10 is not limited to those exemplified in the above embodiments. For example, based on the inner product of the vector signal A as the superimposed high-frequency signal and the vector signal B as the actually propagated high-frequency signal, (1-A · B / | A || B |) may be used as the error amount Δ. Good. This also makes it possible to calculate the error amount Δ as a parameter for quantifying the phase difference between the vector signal A as the superposed high-frequency signal and the vector signal B as the actually propagating high-frequency signal without performing the inverse trigonometric function. Can be calculated. However, it is not limited to calculating the outer product or inner product value of these vector signals, and this may be used as the error amount Δ by calculating the phase difference between these vector signals based on the inverse trigonometric function.

・上記各実施形態では、回転速度ωを非干渉化制御に用いたが、これに限らず、例えば指令電流idc,iqcを設定するための入力パラメータとして用いてもよい。   In each of the embodiments described above, the rotational speed ω is used for the non-interacting control.

・多相回転機の電気的な状態量に基づき多相回転機の回転角度に関する情報を取得する手法としては、インバータの出力信号に周波数信号を重畳した際に電動機を実際に伝播する周波数信号に基づき行なうものに限らない。例えば誘起電圧に基づき検出されるもの等であってもよい(例えば「特開2006−230120号公報」や「電子工学ハンドブック 第6版 電気学会 第21編 3.6」参照)。   ・ As a method to obtain information on the rotation angle of the multi-phase rotating machine based on the electrical state quantity of the multi-phase rotating machine, the frequency signal that actually propagates the motor when the frequency signal is superimposed on the output signal of the inverter is used. It is not restricted to what is performed based on. For example, it may be detected based on an induced voltage (see, for example, “Japanese Patent Laid-Open No. 2006-230120” or “Electronic Engineering Handbook 6th Edition, Electrical Society of Japan, Volume 21, 3.6”).

・構造上、突極性を有する電動機としては、上記電動機10に限らない。例えば図17(a)に示すような埋め込み磁石同期モータ(IPMSM)でもよく、また例えば図17(b)に示すような同期リラクタンスモータ(SynRM)でもよい。   -Due to the structure, the electric motor having saliency is not limited to the electric motor 10 described above. For example, an embedded magnet synchronous motor (IPMSM) as shown in FIG. 17A or a synchronous reluctance motor (SynRM) as shown in FIG. 17B may be used.

・多相回転機としては、電動機に限らず、発電機であってもよい。   -As a multiphase rotating machine, not only an electric motor but a generator may be sufficient.

・上記各実施形態では、ハイブリッド車に本発明にかかる制御装置を適用したが、これに限らず、例えば電気自動車に適用してもよい。更には内燃機関を動力源とする車両におけるパワーステアリング等の動力伝達手段としての電動機に本発明の制御装置を適用してもよい。   In each of the above embodiments, the control device according to the present invention is applied to a hybrid vehicle. Furthermore, the control device of the present invention may be applied to an electric motor as power transmission means such as power steering in a vehicle using an internal combustion engine as a power source.

第1の実施形態にかかる電動機の制御システムの全体構成を示す図。The figure which shows the whole structure of the control system of the electric motor concerning 1st Embodiment. 同実施形態にかかる電動機のロータを示す図。The figure which shows the rotor of the electric motor concerning the embodiment. 回転角度の検出に関する問題点を示す図。The figure which shows the problem regarding the detection of a rotation angle. 上記実施形態にかかる誤差算出部の処理を示す図。The figure which shows the process of the error calculation part concerning the said embodiment. 上記実施形態にかかる速度算出部の処理を示す図。The figure which shows the process of the speed calculation part concerning the said embodiment. 速度算出部による回転速度の算出原理を説明する図。The figure explaining the calculation principle of the rotational speed by a speed calculation part. 上記実施形態にかかる回転速度の算出処理の手順を示す流れ図。The flowchart which shows the procedure of the calculation process of the rotational speed concerning the said embodiment. 第2の実施形態にかかる速度算出部の処理を示す図。The figure which shows the process of the speed calculation part concerning 2nd Embodiment. 第3の実施形態にかかる速度算出部の処理を示す図。The figure which shows the process of the speed calculation part concerning 3rd Embodiment. 第4の実施形態にかかる速度算出部の処理を示す図。The figure which shows the process of the speed calculation part concerning 4th Embodiment. 第5の実施形態にかかる速度算出部の処理を示す図。The figure which shows the process of the speed calculation part concerning 5th Embodiment. 第6の実施形態にかかる回転角度及び回転速度の算出処理を示す図。The figure which shows the calculation process of the rotation angle and rotation speed concerning 6th Embodiment. 同実施形態にかかる回転速度の算出精度を示すタイムチャート。The time chart which shows the calculation accuracy of the rotational speed concerning the embodiment. 第7の実施形態にかかる電動機の制御システムの全体構成を示す図。The figure which shows the whole structure of the control system of the electric motor concerning 7th Embodiment. 第8の実施形態にかかる電動機の制御システムの全体構成を示す図。The figure which shows the whole structure of the control system of the electric motor concerning 8th Embodiment. 出力制御用の電流の位相と出力トルクと目標振幅値との関係を示す図。The figure which shows the relationship between the phase of the electric current for output control, output torque, and a target amplitude value. 上記各実施形態の変形例における電動機のロータを示す図。The figure which shows the rotor of the electric motor in the modification of each said embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

10…電動機、42…誤差算出部(誤差算出手段の一実施形態)、46…速度算出部(速度算出手段の一実施形態)。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Electric motor, 42 ... Error calculation part (one embodiment of error calculation means), 46 ... Speed calculation part (one embodiment of speed calculation means).

Claims (10)

インバータのスイッチング素子を操作することで多相回転機の出力を制御するに際し、前記多相回転機の電気的な状態量に基づき前記多相回転機の回転角度に関する情報を取得する多相回転機の制御装置において、
前記電気的な状態量に基づき、現に取得されている回転角度についての誤差量を算出する誤差算出手段と、
前記取得されている回転角度について、その変化量を算出する変化量算出手段と、
前記変化量及び前記誤差量に基づき、前記多相回転機の回転速度を算出する速度算出手段とを備えることを特徴とする多相回転機の制御装置。
When controlling the output of the multiphase rotating machine by operating the switching element of the inverter, the multiphase rotating machine acquires information on the rotation angle of the multiphase rotating machine based on the electrical state quantity of the multiphase rotating machine In the control device of
Based on the electrical state quantity, an error calculating means for calculating an error quantity for the currently acquired rotation angle;
A change amount calculating means for calculating a change amount of the acquired rotation angle;
A control device for a multi-phase rotating machine, comprising: a speed calculating unit that calculates a rotation speed of the multi-phase rotating machine based on the change amount and the error amount.
前記変化量算出手段によって算出される変化量から高周波成分を除去して前記速度算出手段に出力する手段を更に備えることを特徴とする請求項1記載の多相回転機の制御装置。   2. The control device for a multi-phase rotating machine according to claim 1, further comprising means for removing a high frequency component from the amount of change calculated by the amount of change calculating means and outputting the same to the speed calculating means. 前記誤差算出手段によって算出される誤差量から高周波成分を除去して前記速度算出手段に出力する手段を更に備えることを特徴とする請求項1又は2記載の多相回転機の制御装置。   3. The control device for a multi-phase rotating machine according to claim 1, further comprising means for removing a high frequency component from the error amount calculated by the error calculating means and outputting the same to the speed calculating means. 前記除去対象となる高周波を、前記回転速度に関する情報に応じて可変設定する手段を更に備えることを特徴とする請求項2又は3記載の多相回転機の制御装置。   4. The control device for a multi-phase rotating machine according to claim 2, further comprising means for variably setting the high frequency to be removed according to information on the rotational speed. 前記誤差量に基づき前記回転角度を算出する角度算出手段を更に備えることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の多相回転機の制御装置。   The control device for a multi-phase rotating machine according to any one of claims 1 to 4, further comprising angle calculation means for calculating the rotation angle based on the error amount. 前記速度算出手段によって算出される前記回転速度の時間積分値に基づき、前記回転角度を算出する角度算出手段を備えることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の多相回転機の制御装置。   The multiphase rotating machine according to any one of claims 1 to 4, further comprising an angle calculation unit that calculates the rotation angle based on a time integral value of the rotation speed calculated by the speed calculation unit. Control device. 前記角度算出手段は、前記時間積分値を前記誤差量に基づき補正することで前記回転角度を算出することを特徴とする請求項6記載の多相回転機の制御装置。   The control device for a multi-phase rotating machine according to claim 6, wherein the angle calculation means calculates the rotation angle by correcting the time integral value based on the error amount. 前記速度算出手段は、前記誤差量に基づき前記変化量を補正するものであり、
前記誤差量に基づく前記変化量の補正量と前記誤差量に基づく前記時間積分値の補正量とを各別に設定することを特徴とする請求項7記載の多相回転機の制御装置。
The speed calculation means corrects the change amount based on the error amount,
8. The control device for a multi-phase rotating machine according to claim 7, wherein a correction amount of the change amount based on the error amount and a correction amount of the time integration value based on the error amount are set separately.
前記回転角度に関する情報に基づき、前記多相回転機の電気角の周期とは異なる周期を有して且つ任意の位相角方向に振動する周波数信号を前記インバータの出力信号に重畳する重畳手段を更に備え、
前記誤差算出手段は、前記重畳により実際に伝播する周波数信号に基づき、前記誤差量を算出することを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載の多相回転機の制御装置。
Superimposing means for superimposing on the output signal of the inverter a frequency signal having a period different from the period of the electrical angle of the multiphase rotating machine and oscillating in an arbitrary phase angle direction based on the information on the rotation angle Prepared,
The control device for a multi-phase rotating machine according to claim 1, wherein the error calculation unit calculates the error amount based on a frequency signal actually propagated by the superposition.
前記多相回転機は、突極性を有するものであり、
前記重畳手段は、前記回転角度に関する情報に基づき、前記多相回転機のインダクタンスが最小となると想定される方向に前記周波数信号を重畳するものであり、
前記誤差算出手段は、前記誤差量として、前記重畳により実際に伝播する周波数信号と前記重畳手段によって重畳される周波数信号とからなる2つのベクトル信号同士の外積値又は内積値を用いることを特徴とする請求項9記載の多相回転機の制御装置。
The multi-phase rotating machine has saliency,
The superimposing means superimposes the frequency signal in a direction in which the inductance of the multi-phase rotating machine is assumed to be minimum based on information on the rotation angle,
The error calculation means uses, as the error amount, an outer product value or an inner product value of two vector signals composed of a frequency signal actually propagated by the superposition and a frequency signal superposed by the superposition means. The control device for a multi-phase rotating machine according to claim 9.
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