JP2008199704A - Controller and control method of electric motor, and computer program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電動機の制御装置、制御方法及びコンピュータプログラムに関する。 The present invention relates to a motor control device, a control method, and a computer program.
電動機を駆動する場合、電動機のコイルに流す電流をより厳格に制御し、振動や騒音等の発生を防止することが望まれる。かかる事実に鑑み、例えば、非特許文献1には、電動機の磁束方向を基準として、基準軸(d軸)とこれに直交する軸(q軸)に流れる電流を独立して調整し、磁束及びトルクを制御する所謂ベクトル制御が記載されている。
非特許文献1に開示されたベクトル制御では、電流検出器において検出された三相交流電流は、二相のd−q座標系に変換され、q軸電流とd軸電流にフィードバックがかけられている。このため、q軸電流のみを制御する場合に比し、磁束及びトルクの厳密な制御が可能となっている。 In the vector control disclosed in Non-Patent Document 1, the three-phase alternating current detected by the current detector is converted into a two-phase dq coordinate system, and feedback is applied to the q-axis current and the d-axis current. Yes. For this reason, compared with the case where only the q-axis current is controlled, strict control of the magnetic flux and the torque is possible.
電動機を駆動すると、ファラデーの法則により誘起電圧が発生する。この際、誘起電圧は高調波を含有するが、非特許文献1に開示された電動機の駆動方式は、誘起電圧に含有された高調波が考慮された設計及び制御となっていない。従って、高調波電圧のため、電動機のコイルに流れる電流が正弦波からずれてふらつきが生じ、結果として電動機が振動や騒音を発生してしまうことがある。 When the motor is driven, an induced voltage is generated according to Faraday's law. At this time, the induced voltage contains harmonics, but the driving method of the electric motor disclosed in Non-Patent Document 1 is not designed and controlled in consideration of the harmonics contained in the induced voltage. Therefore, because of the harmonic voltage, the current flowing through the coil of the motor is deviated from the sine wave, causing fluctuation, and as a result, the motor may generate vibration and noise.
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、電流のふらつきを抑えることが可能な電動機の制御装置と制御方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、発生する振動や騒音の小さい電動機の制御装置と制御方法を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a motor control device and control method capable of suppressing current fluctuation.
Another object of the present invention is to provide a control device and a control method for an electric motor that generates less vibration and noise.
上記目的を達成するために、本発明の第一の観点にかかる電動機の制御装置は、
電動機のコイルに発生している誘起電圧を推定する誘起電圧推定手段と、
前記誘起電圧推定手段により推定された誘起電圧に基づいて、電動機を駆動するための駆動電圧を指示する指示信号を補正して、出力する補正手段と、
を備えることを特徴とする。
In order to achieve the above object, an electric motor control device according to a first aspect of the present invention includes:
Induced voltage estimating means for estimating the induced voltage generated in the coil of the motor;
Correction means for correcting and outputting an instruction signal indicating a drive voltage for driving the electric motor based on the induced voltage estimated by the induced voltage estimation means;
It is characterized by providing.
例えば、前記補正手段は、前記誘起電圧推定手段により推定された誘起電圧に基づいて、電動機のコイルに流れる電流が正弦波になるように、駆動電圧を補正する。 For example, the correcting unit corrects the driving voltage based on the induced voltage estimated by the induced voltage estimating unit so that the current flowing through the coil of the electric motor becomes a sine wave.
例えば、前記誘起電圧推定手段は、
電動機のコイルに流れる電流の電流値を検出する電流検出手段と、
電動機のコイルのインダクタンスを判別するインダクタンス判別手段と、
前記電流検出手段により検出された電流値と前記インダクタンス判別手段により判別されたインダクタンスとに基づいて電動機のコイルの誘起電圧を推定する手段と、
を備える。
For example, the induced voltage estimation means includes:
Current detection means for detecting the current value of the current flowing in the coil of the motor;
An inductance discriminating means for discriminating the inductance of the coil of the electric motor;
Means for estimating the induced voltage of the coil of the motor based on the current value detected by the current detection means and the inductance determined by the inductance determination means;
Is provided.
例えば、前記誘起電圧推定手段は、電動機のコイルに流れる電流の電流値を検出する電流検出手段と、電動機のコイルに印加する電圧の操作量を検出する電圧操作量検出手段と、電動機のコイルのインダクタンスを求めるインダクタンス判別手段と、前記電流検出手段により検出された電流値と、前記電圧操作量検出手段により検出された印加電圧の操作量と、前記インダクタンス判別手段により判別されたインダクタンスと、に基づいて電動機の誘起電圧を推定する手段と、を備える。 For example, the induced voltage estimation means includes: a current detection means for detecting a current value of a current flowing in a coil of the motor; a voltage operation amount detection means for detecting an operation amount of a voltage applied to the coil of the motor; Based on the inductance determination means for obtaining the inductance, the current value detected by the current detection means, the operation amount of the applied voltage detected by the voltage operation amount detection means, and the inductance determined by the inductance determination means And a means for estimating an induced voltage of the electric motor.
例えば、前記誘起電圧推定手段は、電動機のロータの回転位置とコイルに流れる電流の電流値とに対応付けてコイルのインダクタンスを記憶するテーブルと、ロータの回転位置を検出する回転位置検出手段と、電動機のコイルに流れる電流の電流値を検出する電流検出手段と、前記回転位置検出手段により検出された回転位置と前記電流検出手段により検出された電流値とに基づいて、前記テーブルを検索して、コイルのインダクタンスを求めるインダクタンス判別手段と、前記電流検出手段により検出された電流値と、前記電圧操作量検出手段により検出された印加電圧の操作量と、前記インダクタンス判別手段により判別されたインダクタンスと、に基づいて電動機の誘起電圧を推定する手段と、から構成される。 For example, the induced voltage estimation means includes a table that stores the inductance of the coil in association with the rotational position of the rotor of the electric motor and the current value of the current flowing through the coil, and a rotational position detection means that detects the rotational position of the rotor; Based on the current detection means for detecting the current value of the current flowing through the coil of the motor, the rotational position detected by the rotational position detection means, and the current value detected by the current detection means, the table is searched. Inductance determination means for obtaining the inductance of the coil; the current value detected by the current detection means; the operation amount of the applied voltage detected by the voltage operation amount detection means; and the inductance determined by the inductance determination means And means for estimating the induced voltage of the electric motor based on the above.
前記誘起電圧推定手段により推定された値を乗算する乗算手段を配置し、前記補正手段が、前記乗算手段により乗算された値に基づいて電動機を制御するための指示電圧を補正するように構成してもよい。 Multiplication means for multiplying the value estimated by the induced voltage estimation means is arranged, and the correction means is configured to correct an instruction voltage for controlling the electric motor based on a value multiplied by the multiplication means. May be.
前記補正手段により補正された駆動電圧の指示信号により指示される駆動電圧で電動機を駆動制御する駆動手段を配置してもよい。 A drive unit that drives and controls the electric motor with a drive voltage indicated by the drive voltage instruction signal corrected by the correction unit may be arranged.
上記目的を達成するために、本発明の第二の観点にかかる電動機の制御装置は、
電動機の駆動電圧を指示する指示信号を生成する指示信号生成手段と、
電動機のコイルに流れる電流を検出する駆動電流検出手段と、
前記駆動電流検出手段により検出された駆動電流の波形が正弦波に近づくように、前記指示信号生成手段で生成された指示値を補正する補正手段と、
を備えることを特徴とする。
In order to achieve the above object, an electric motor control device according to a second aspect of the present invention includes:
An instruction signal generating means for generating an instruction signal for instructing a driving voltage of the electric motor;
Drive current detection means for detecting the current flowing in the coil of the electric motor;
Correction means for correcting the instruction value generated by the instruction signal generation means so that the waveform of the drive current detected by the drive current detection means approaches a sine wave;
It is characterized by providing.
上記目的を達成するために、本発明の第三の観点にかかる電動機の制御方法は、
電動機のコイルに発生している誘起電圧を推定する誘起電圧推定ステップと、
推定された誘起電圧に基づいて、電動機を駆動するための駆動電圧の指示信号を補正して、出力する補正ステップと、
を備えることを特徴とする。
In order to achieve the above object, an electric motor control method according to a third aspect of the present invention includes:
An induced voltage estimation step for estimating the induced voltage generated in the coil of the motor;
A correction step of correcting and outputting an instruction signal of a drive voltage for driving the electric motor based on the estimated induced voltage;
It is characterized by providing.
コンピュータを、上述の制御装置として機能させ、或いは、コンピュータに上述の処理を実行させるコンピュータプログラムを製造、配布等することも可能である。 It is also possible to manufacture, distribute, etc. a computer program that causes the computer to function as the above-described control device or that causes the computer to execute the above-described processing.
本発明によれば、指示電圧が補正される。このため、電流の変動・ふらつきを低減できる。 According to the present invention, the instruction voltage is corrected. For this reason, current fluctuations and fluctuations can be reduced.
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態に係る電動機の制御装置及び該制御装置が実行する制御方法について説明する。 Hereinafter, with reference to drawings, the control device of the electric motor concerning the embodiment of the present invention and the control method which this control device performs are explained.
本実施形態に係る電動機の制御装置100は、図1に示すように、三相交流電動機50を駆動制御するための装置であり、トルク/電流変換部101と、減算器102、103と、電流制御部104と、二相/三相電圧変換部105と、減算器106、107、108と、PWM生成部109と、回転位置検出部110と、回転数検出部111と、三相電流検出部112と、三相電圧検出部113と、三相/二相電流変換部114と、外乱オブザーバ115と、乗算部116と、を備えている。また、トルク/電流変換部101には、ECU(Electric Control Unit)10が接続されている。さらに、PWM生成部109にはインバータ40が接続されている。インバータ40には、直流電源20とキャパシタ30が並列に接続されている。インバータ40には、制御対象である三相交流電動機50が接続されている。 As shown in FIG. 1, the motor control device 100 according to the present embodiment is a device for driving and controlling a three-phase AC motor 50, and includes a torque / current conversion unit 101, subtracters 102 and 103, and a current. Control unit 104, two-phase / three-phase voltage conversion unit 105, subtractors 106, 107, 108, PWM generation unit 109, rotation position detection unit 110, rotation number detection unit 111, and three-phase current detection unit 112, a three-phase voltage detector 113, a three-phase / two-phase current converter 114, a disturbance observer 115, and a multiplier 116. Further, an ECU (Electric Control Unit) 10 is connected to the torque / current conversion unit 101. Further, an inverter 40 is connected to the PWM generator 109. A DC power supply 20 and a capacitor 30 are connected to the inverter 40 in parallel. The inverter 40 is connected to a three-phase AC motor 50 that is a control target.
ECU10は、トルク/電流変換部101に、三相交流電動機50の回転トルクを指示する指示トルクTreqを出力する。 The ECU 10 outputs to the torque / current conversion unit 101 a command torque Treq that instructs the rotational torque of the three-phase AC motor 50.
直流電源20は、インバータ40に接続されており、インバータ40に電源を供給する。 The DC power supply 20 is connected to the inverter 40 and supplies power to the inverter 40.
キャパシタ30は、直流電源20と並列にインバータ40に接続されている。従って、インバータ40に供給される電荷の充電・放電を行う機能を有する。 The capacitor 30 is connected to the inverter 40 in parallel with the DC power supply 20. Therefore, it has a function of charging / discharging the charge supplied to the inverter 40.
インバータ40は、PWM生成部109から入力されるPWM信号に従ってコイル電流iU、iV、iWを流し三相交流電動機50を駆動する。以下に、図2を用いてインバータ40の機能を説明する。 The inverter 40 drives the three-phase AC motor 50 by passing the coil currents i U , i V , i W according to the PWM signal input from the PWM generator 109. Below, the function of the inverter 40 is demonstrated using FIG.
図2は、インバータ40の機能を説明するための図である。 FIG. 2 is a diagram for explaining the function of the inverter 40.
インバータ40は、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)であるIGBT411〜416と、ダイオードであるD421〜D426と、を備える。IGBT411〜416は、キャパシタ30を介して直流電源20から電圧を供給され、PWM生成部109から入力されるPWM波形により三相交流電動機のU相コイル、V相コイル、W相コイルの各相コイルに電流を流す。また、D421〜D426は、IGBT411〜416のエミッタ−コレクタ間にそれぞれ接続されており、エミッタ側からコレクタ側に電流を流す。 The inverter 40 includes IGBTs 411 to 416 that are IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors) and D421 to D426 that are diodes. The IGBTs 411 to 416 are supplied with a voltage from the DC power supply 20 via the capacitor 30, and each phase coil of a U-phase coil, a V-phase coil, and a W-phase coil of a three-phase AC electric motor according to a PWM waveform input from the PWM generator 109. Current is passed through. D421 to D426 are connected between the emitters and collectors of the IGBTs 411 to 416, respectively, and flow current from the emitter side to the collector side.
三相交流電動機50は、U相コイル、V相コイル及びW相コイルをステータコイルとして含む三相の交流電動機である。U相コイル、V相コイル及びW相コイルには、それぞれコイル電流iU、iV、iWが流れる。 The three-phase AC motor 50 is a three-phase AC motor including a U-phase coil, a V-phase coil, and a W-phase coil as a stator coil. Coil currents i U , i V , and i W flow through the U-phase coil, the V-phase coil, and the W-phase coil, respectively.
トルク/電流変換部101は、外部装置10から指示トルクTreqを入力し、後述する回転数検出部111から角速度ωを入力する。また、指示トルクTreqにより指示されたトルクを出力するために必要な電流指令req_id、req_iqを生成する。また、トルク/電流変換部101は、生成した電流指令req_idを減算器102と電流制御部104に出力し、生成した電流指令req_iqを減算器103と電流制御部104に出力する。 The torque / current conversion unit 101 receives the instruction torque Treq from the external device 10 and the angular velocity ω from the rotation speed detection unit 111 described later. Further, current commands req_id and req_iq necessary for outputting the torque instructed by the instruction torque Treq are generated. Further, the torque / current conversion unit 101 outputs the generated current command req_id to the subtractor 102 and the current control unit 104, and outputs the generated current command req_iq to the subtractor 103 and the current control unit 104.
減算器102は、トルク/電流変換部101から入力した電流指令req_idと、三相/二相電流変換部114から入力した二相電流値idとの電流偏差edを求め、電流偏差edを電流制御部104に出力する。同様に、減算器103は、トルク/電流変換部101から入力した電流指令req_iqと、後述する三相/二相電流変換部114から入力した二相電流値iqとの電流偏差eqを求め、電流偏差eqを電流制御部104に出力する。 The subtractor 102 obtains a current deviation ed between the current command req_id input from the torque / current conversion unit 101 and the two-phase current value id input from the three-phase / two-phase current conversion unit 114, and controls the current deviation ed as a current control. Output to the unit 104. Similarly, the subtractor 103 obtains a current deviation eq between a current command req_iq input from the torque / current conversion unit 101 and a two-phase current value iq input from a three-phase / two-phase current conversion unit 114 to be described later. Deviation eq is output to current controller 104.
電流制御部104は、トルク/電流変換部101から電流指令req_id、req_iqを入力する。また、電流制御部104は、減算器102から電流偏差edを入力し、減算器103から電流偏差eqを入力する。そして、電流制御部104は、電流指令req_id、req_iq、電流偏差ed、eqから指示電圧vd、vqを算出し、算出した指示電圧vd、vqを後述する二相/三相電圧変換部105に出力する。 The current control unit 104 receives current commands req_id and req_iq from the torque / current conversion unit 101. Further, the current control unit 104 receives the current deviation ed from the subtracter 102 and the current deviation eq from the subtractor 103. Then, the current control unit 104 calculates instruction voltages vd and vq from the current commands req_id, req_iq, and current deviations ed and eq, and outputs the calculated instruction voltages vd and vq to a two-phase / three-phase voltage conversion unit 105 described later. To do.
二相/三相電圧変換部105は、電流制御部104から指示電圧vd、vqを入力し、後述する回転位置検出部110から回転位置θを入力する。また、二相/三相電圧変換部105は、回転位置θを用いて指示電圧vd、vqから指示電圧rvU、rvV、rvWを算出し、算出した指示電圧rvU、rvV、rvWをそれぞれ後述する減算器106、107、108に出力する。 The two-phase / three-phase voltage conversion unit 105 receives the instruction voltages vd and vq from the current control unit 104 and the rotation position θ from the rotation position detection unit 110 described later. Further, the two-phase / three-phase voltage conversion unit 105 calculates the instruction voltages rv U , rv V , rv W from the instruction voltages vd, vq using the rotational position θ, and calculates the calculated instruction voltages rv U , rv V , rv. W is output to subtractors 106, 107, and 108, which will be described later.
減算器106、107、108は、二相/三相電圧変換部105から指示電圧rvU、rvV、rvWをそれぞれ入力し、後述する乗算部116から補正電圧KEU、KEV、KEWをそれぞれ入力する。減算器106、107、108は、指示電圧rvU、rvV、rvWから補正電圧KEU、KEV、KEWをそれぞれ減算し電圧操作量vU、vV、vWを算出する。減算器106、107、108は、算出された電圧操作量vU、vV、vWを、後述するPWM生成部109及び後述する三相電圧検出部113に出力する。 The subtractors 106, 107, and 108 receive the instruction voltages rv U , rv V , and rv W from the two-phase / three-phase voltage conversion unit 105, respectively, and the correction voltages KE U , KE V , and KE W from the multiplication unit 116 described later. Enter each. Subtracter 106, 107 and 108 can direct voltage rv U, rv V, calculated rv W from the correction voltage KE U, KE V, KE W subtracted respectively voltage manipulated variable v U, v V, and v W. The subtractors 106, 107, 108 output the calculated voltage operation amounts v U , v V , v W to a PWM generation unit 109 described later and a three-phase voltage detection unit 113 described later.
PWM生成部109は、減算器106、107、108から電圧操作量vU、vV、vWを入力し、入力した電圧操作量vU、vV、vWに応じたPWM波形をインバータ40に出力する。 PWM generator 109, subtractor voltage manipulated variable from 106,107,108 v U, v V, v W enter the input to the voltage manipulated variable v U, v V, inverter 40 PWM waveform according to v W Output to.
回転位置検出部110は、三相交流電動機50のロータの回転位置θを検出し、検出した回転位置θを二相/三相電圧変換部105、後述する回転数検出部111、後述する三相/二相電流変換部114及び後述するインダクタンス検索部1152に出力する。なお、回転位置θは、電気角を示すものとする。回転位置検出部110に、レゾルバやエンコーダを使用することができる。 The rotational position detection unit 110 detects the rotational position θ of the rotor of the three-phase AC motor 50, and the detected rotational position θ is converted into a two-phase / three-phase voltage conversion unit 105, a rotational speed detection unit 111 described later, and a three-phase described later. / The output to the two-phase current conversion unit 114 and the inductance search unit 1152 described later. Note that the rotational position θ represents an electrical angle. A resolver or an encoder can be used for the rotational position detector 110.
回転数検出部111は、回転位置検出部110が検出した回転位置θから角速度ωを算出し、算出した角速度ωをトルク/電流変換部101に出力する。角速度ωの算出は、例えば一定時間毎に回転位置θをサンプリングし、サンプリング周期あたりの回転位置θの変化量の平均値などから算出する。 The rotation speed detection unit 111 calculates the angular velocity ω from the rotation position θ detected by the rotation position detection unit 110 and outputs the calculated angular velocity ω to the torque / current conversion unit 101. The angular velocity ω is calculated, for example, by sampling the rotational position θ at regular intervals and calculating the average value of the amount of change in the rotational position θ per sampling period.
三相電流検出部112は、三相交流電動機50の各相コイルに流れる三相のコイル電流iU、iV、iWを検出し、検出したコイル電流iU、iV、iWの値を後述する三相/二相電流変換部114、後述するインダクタンス検索部1152、後述する誘起電圧推定部1153に出力する。 The three-phase current detection unit 112 detects three-phase coil currents i U , i V , i W flowing in the respective phase coils of the three-phase AC motor 50, and the detected values of the coil currents i U , i V , i W Are output to a three-phase / two-phase current conversion unit 114 described later, an inductance search unit 1152 described later, and an induced voltage estimation unit 1153 described later.
三相電圧検出部113は、減算器106、107、108が出力した電圧操作量vU、vV、vWを検出し、検出した電圧操作量vU、vV、vWの値を後述する誘起電圧推定部1153に出力する。 The three-phase voltage detection unit 113 detects the voltage operation amounts v U , v V , and v W output from the subtractors 106, 107, and 108, and the detected voltage operation amounts v U , v V , and v W are described later. To the induced voltage estimation unit 1153.
三相/二相電流変換部114は、三相電流検出部112が検出した三相のコイル電流iU、iV、iWの値を、回転位置検出部110が検出した回転位置θを用いて二相電流値id、iqに変換する。また、三相/二相電流変換部114は、変換した二相電流値id、iqをそれぞれ減算器102、103に出力する。 The three-phase / two-phase current converter 114 uses the values of the three-phase coil currents i U , i V , i W detected by the three-phase current detector 112 and the rotational position θ detected by the rotational position detector 110. To two-phase current values id and iq. In addition, the three-phase / two-phase current conversion unit 114 outputs the converted two-phase current values id and iq to the subtracters 102 and 103, respectively.
外乱オブザーバ115は、誘起電圧EU、EV、EWを一種の外乱ととらえて推定する装置である。具体的には、回転位置検出部110が検出した回転位置θと、三相電流検出部112が検出した三相のコイル電流iU、iV、iWの値と、三相電圧検出部113が検出した電圧操作量vU、vV、vWと、後述するインダクタンス検索部1152が検索したインダクタンス行列Lと、に基づいて誘起電圧EU、EV、EWを推定する。 The disturbance observer 115 is a device that estimates the induced voltages E U , E V , and E W as a kind of disturbance. Specifically, the rotational position θ detected by the rotational position detector 110, the three-phase coil currents i U , i V , i W detected by the three-phase current detector 112, and the three-phase voltage detector 113. The induced voltages E U , E V , E W are estimated on the basis of the voltage manipulated variables v U , v V , v W detected by, and the inductance matrix L searched by the inductance search unit 1152 described later.
外乱オブザーバ115は、テーブル記憶部1151と、インダクタンス検索部1152と、誘起電圧推定部1153と、を備える。 The disturbance observer 115 includes a table storage unit 1151, an inductance search unit 1152, and an induced voltage estimation unit 1153.
テーブル記憶部1151には、コイル電流iU、iV、iWと回転位置θに対する自己インダクタンス及び相互インダクタンスとの関係を予め実験等により測定して求めた3次元テーブルtblが保存されている。 The table storage unit 1151 stores a three-dimensional table tbl obtained by previously measuring the relationship between the coil currents i U , i V , i W and the self-inductance and the mutual inductance with respect to the rotational position θ through experiments or the like.
3次元テーブルtblの構成について、より詳細に説明する。
図3(a)は、U相のコイル電流iUがある特定の値であるときの三相交流電動機50のロータの回転位置θとU相のコイルの自己インダクタンスLU(H)との関係を示す。縦軸はU相の自己インダクタンスLU(H)を表し、横軸は回転位置θ(度)を表している。図3(a)に示すように、U相の自己インダクタンスLU(H)は回転位置θ(度)により変化する。また、U相の自己インダクタンスLU(H)は回転位置θ(度)が同じでもコイル電流iU(A)の大きさにより変化する。
The configuration of the three-dimensional table tbl will be described in more detail.
FIG. 3A shows the relationship between the rotational position θ of the rotor of the three-phase AC motor 50 and the self-inductance L U (H) of the U-phase coil when the U-phase coil current i U has a specific value. Indicates. The vertical axis represents the U-phase self-inductance L U (H), and the horizontal axis represents the rotational position θ (degrees). As shown in FIG. 3A, the U-phase self-inductance L U (H) varies depending on the rotational position θ (degrees). The U-phase self-inductance L U (H) varies depending on the magnitude of the coil current i U (A) even if the rotational position θ (degrees) is the same.
図3(b)は、回転位置とコイル電流と相互インダクタンスとの関係を示す図である。図3(b)では、縦方向はU相V相間の相互インダクタンスMUV(H)を表し、横方向は回転位置θ(度)を表している。図3(b)に示すように、U相V相間の相互インダクタンスMUV(H)は回転位置θ(度)により変化する。また、U相V相間の相互インダクタンスMUV(H)は回転位置θ(度)が同じでもコイル電流iU(A)の大きさにより変化する。 FIG. 3B is a diagram showing the relationship among the rotational position, the coil current, and the mutual inductance. In FIG. 3B, the vertical direction represents the mutual inductance M UV (H) between the U phase and the V phase, and the horizontal direction represents the rotational position θ (degrees). As shown in FIG. 3B, the mutual inductance M UV (H) between the U phase and the V phase varies depending on the rotational position θ (degrees). Further, the mutual inductance M UV (H) between the U phase and the V phase varies depending on the magnitude of the coil current i U (A) even if the rotational position θ (degree) is the same.
テーブル記憶部1151には、予め三相交流モータ50の動作特性を解析して求めておいた三相の自己インダクタンスLU、LV、LW及び三相間の相互インダクタンスMUV、MUW、MVU、MVW、MWU、MWVの全てについて、回転位置θとコイル電流iU、iV、iWに対する3次元テーブルtblが保存されている。従って、回転位置検出において検出された回転位置θと、三相電流検出において検出されたコイル電流iU、iV、iWの値とから、テーブルtlbを参照することにより、そのUVW相の自己インダクタンス及び相互インダクタンスを求める(予想する)ことができる。 In the table storage unit 1151, the three-phase self-inductances L U , L V , L W and the mutual inductances M UV , M UW , M between the three phases obtained by analyzing the operating characteristics of the three-phase AC motor 50 in advance. For all of VU , M VW , M WU , and M WV , a three-dimensional table tbl for the rotational position θ and coil currents i U , i V , and i W is stored. Therefore, by referring to the table tlb from the rotational position θ detected in the rotational position detection and the coil currents i U , i V , i W detected in the three-phase current detection, the UVW phase self Inductance and mutual inductance can be determined (expected).
インダクタンス検索部1152は、回転位置θとコイル電流iU、iV、iWの値とから、3次元テーブルtblを検索し、UVW相の自己インダクタンスと相互インダクタンスを求め、後述するインダクタンス行列Lを求める。インダクタンス検索部1152は、求めたインダクタンス行列Lを誘起電圧推定部1153に出力する。 The inductance search unit 1152 searches the three-dimensional table tbl from the rotational position θ and the values of the coil currents i U , i V , i W to obtain the self-inductance and mutual inductance of the UVW phase, and obtains an inductance matrix L described later. Ask. The inductance search unit 1152 outputs the obtained inductance matrix L to the induced voltage estimation unit 1153.
誘起電圧推定部1153は、コイル電流iU、iV、iWと、電圧操作量vU、vV、vWと、インダクタンス行列Lと、から誘起電圧EU、EV、EWを推定する。また、誘起電圧推定部1153は、推定した誘起電圧EU、EV、EWを後述する乗算部116に出力する。 The induced voltage estimation unit 1153 estimates the induced voltages E U , E V , E W from the coil currents i U , i V , i W , the voltage manipulated variables v U , v V , v W, and the inductance matrix L. To do. In addition, the induced voltage estimation unit 1153 outputs the estimated induced voltages E U , E V , and E W to the multiplication unit 116 described later.
乗算部116は、誘起電圧推定部1153が求めた誘起電圧EU、EV、EWを入力し、誘起電圧EU、EV、EWと比例ゲインKをそれぞれ乗算し補正電圧KEU、KEV、KEWを求める。また、乗算部116は、求められた補正電圧KEU、KEV、KEWを、減算器106、107、108に出力する。 The multiplier 116 receives the induced voltages E U , E V , E W obtained by the induced voltage estimation unit 1153, multiplies the induced voltages E U , E V , E W and the proportional gain K, respectively, and corrects the corrected voltages KE U , KE V and KE W are obtained. Further, the multiplication unit 116 outputs the obtained correction voltages KE U , KE V , and KE W to the subtracters 106, 107, and 108.
次に、上記構成を備える電動機の制御装置100の動作を説明する。 Next, the operation of the motor control device 100 having the above configuration will be described.
まず、ECU10は、制御の必要に応じて、三相交流電動機50の回転トルクの目標値を示す指示トルクTreqをトルク/電流変換部101に出力する。 First, the ECU 10 outputs an instruction torque Treq indicating the target value of the rotational torque of the three-phase AC motor 50 to the torque / current conversion unit 101 as needed for control.
回転位置検出部110は、三相交流電動機50のロータの回転位置θを検出する。 The rotational position detector 110 detects the rotational position θ of the rotor of the three-phase AC motor 50.
回転数検出部111は、回転位置検出部110が検出した回転位置θを入力し、入力した回転位置θから角速度ωを算出し、トルク/電流変換部101に出力する。 The rotation speed detection unit 111 receives the rotation position θ detected by the rotation position detection unit 110, calculates the angular velocity ω from the input rotation position θ, and outputs the angular velocity ω to the torque / current conversion unit 101.
トルク/電流変換部101は、ECU10から供給された指示トルクTreqと回転数検出部111から供給された角速度ωを入力し、三相交流電動機50が指示トルクTreqを出力するために必要な電流指令req_id、req_iqの値を、例えばテーブルから検索して求める。図4は、トルクと電流指令の関係を表した図である。横軸はトルク(Nm)を表し、縦軸は電流指令(A)を表す。図4に示されているような関係にあるトルク、電流指令(d軸、q軸)の値をあらかじめテーブルに保存しておき、電流制御する際に読み出すようにすればよい。具体的には、あらかじめ、所定のトルクを出力するために必要な電流指令req_id、req_iqの値を実験などにより求めておき、テーブル記憶部1151にテーブルデータとして記憶しておく。そして、電流制御する際に、指示トルクTreqに対応する電流指令req_id、req_iqの値をテーブル記憶部1151のテーブルから読み出せばよい。 The torque / current conversion unit 101 receives the command torque Treq supplied from the ECU 10 and the angular velocity ω supplied from the rotation speed detection unit 111, and a current command necessary for the three-phase AC motor 50 to output the command torque Treq. The values of req_id and req_iq are obtained by searching from a table, for example. FIG. 4 shows the relationship between torque and current command. The horizontal axis represents torque (Nm), and the vertical axis represents current command (A). The torque and current command (d-axis, q-axis) values having the relationship as shown in FIG. 4 may be stored in advance in a table and read when performing current control. Specifically, the values of current commands req_id and req_iq necessary for outputting a predetermined torque are obtained in advance by experiments and stored as table data in the table storage unit 1151. Then, when performing current control, the values of the current commands req_id and req_iq corresponding to the command torque Treq may be read from the table of the table storage unit 1151.
一方、三相/二相電流変換部114は、回転位置検出部110が検出した回転位置θと、三相電流検出部112が検出した三相のコイル電流iU、iV、iWの値を入力する。三相/二相電流変換部114は、式(1)を用いて、入力した三相のコイル電流iU、iV、iWの値を二相電流値id、iqに変換する。
減算器102、103は、電流指令req_id、req_iqをトルク/電流変換部101から入力し、二相電流値id、iqを三相/二相電流変換部114から入力し、式(2)により電流偏差ed、eqを求め、電流制御部104に供給する。電流偏差ed、eqは指示トルクを得るために、増加又は減少すべき二相電流の量を示す。
電流制御部104は、電流指令req_id、req_iqをトルク/電流変換部101から入力し、電流偏差ed、eqをそれぞれ減算器102、103から入力する。そして、電流制御部104は、電流指令req_id、req_iq、電流偏差ed、eqから指示電圧vd、vqを、式(3)に示すようによう、例えばPI(Proportional Integral)制御により算出する。指示電圧vd、vqは、指示されたトルクTreqを得るために必要な二相用の駆動電圧を示す。
二相/三相電圧変換部105は、算出された指示電圧vd、vqを電流制御部104から入力し、回転位置θを回転位置検出部110から入力し、式(4)により指示電圧vd、vqを3相用の指示電圧rvU、rvV、rvWに変換する。指示電圧rvU、rvV、rvWは、指示されたトルクTreqを得るために、三相交流モータ50の各相に印加する駆動電圧を表す。
外乱オブザーバ115は、三相電流応答の基本式を式(5)のように定義し、式(6)で表される誘起電圧E=[EU,EV,EW]Tを推定する。ここで、添え字「T」は転置行列を示す。
ここで、v=[vU,vV,vW]Tは三相電圧ベクトル、Rは直列抵抗(例えば73.05×10−3)、Iは3×3の単位行列、i=[iU,iV,iW]Tは三相電流ベクトル、Ψ=[ΨU,ΨV,ΨW]Tは鎖交磁束数のベクトル表示、θはロータの回転位置である。また、インダクタンス行列Lは三相コイルの自己インダクタンスと相互インダクタンスを式(7)のように3×3の行列で表現したものである。
以下、誘起電圧Eを推定する具体的な方法を説明する。 Hereinafter, a specific method for estimating the induced voltage E will be described.
テーブル記憶部1151には、予め三相交流モータ50の特性を解析して求めておいた三相の自己インダクタンスLU、LV、LW及び三相間の相互インダクタンスMUV、MUW、MVU、MVW、MWU、MWVの全てについて、回転位置θとコイル電流iU、iV、iWと対応付ける3次元テーブルtblが保存されている。インダクタンス検索部1152は、この3次元テーブルtblを基にして、回転位置検出部110で検出された回転位置θと、三相電流検出部112で検出されたコイル電流iU、iV、iWの値から、3次元テーブルtlbを参照し、式(7)で表されたインダクタンス行列Lの全ての要素(自己インダクタンスと相互インダクタンス)を検索し、誘起電圧推定部1153に供給する。 In the table storage unit 1151, the three-phase self-inductances L U , L V , L W obtained by analyzing the characteristics of the three-phase AC motor 50 in advance and the mutual inductances M UV , M UW , M VU between the three phases are obtained. , M VW , M WU , and M WV are stored with a three-dimensional table tbl that associates the rotational position θ with the coil currents i U , i V , and i W. Based on this three-dimensional table tbl, the inductance search unit 1152 and the rotation position θ detected by the rotation position detection unit 110 and the coil currents i U , i V , i W detected by the three-phase current detection unit 112. With reference to the three-dimensional table tlb, all elements (self-inductance and mutual inductance) of the inductance matrix L expressed by the equation (7) are searched from the value of and supplied to the induced voltage estimation unit 1153.
誘起電圧推定部1153は、三相電流検出部112で検出されたコイル電流iU、iV、iWと、三相電圧検出部113で検出された電圧操作量vU、vV、vWと、インダクタンス検索部1152で検索された自己インダクタンス及び相互インダクタンスから構成される行列Lと、から誘起電圧EU、EV、EWを推定する。以下に誘起電圧EU、EV、EWの推定方法を示す。 The induced voltage estimation unit 1153 includes the coil currents i U , i V , i W detected by the three-phase current detection unit 112 and the voltage operation amounts v U , v V , v W detected by the three-phase voltage detection unit 113. Then, the induced voltages E U , E V , and E W are estimated from the matrix L composed of the self-inductance and the mutual inductance searched by the inductance search unit 1152. A method for estimating the induced voltages E U , E V and E W will be described below.
まず、A、B、C、Eを任意の状態空間行列として、三相電流応答の状態空間表現P(s)を式(8)のように定義する。
また、外乱オブザーバ115のフィルタを式(9)のように定義する。
ここで、(τs+1)P(s)を考慮して、式(8)は式(10)、(11)のように変形可能である。
ここでA=RI、B=I、C=I、E=Lとおいて、逆行列を計算すると式(12)は式(13)のように表現可能である。
よって、求める誘起電圧EU、EV、EWを[EU EV EW]T、コイル電流iU、iV、iWを[iU iV iW]T、電圧操作量vU、vV、vWを[vU vV vW]Tとすると、式(14)のように表現できる。
式(14)より、誘起電圧推定部1153は、誘起電圧EU、EV、EWを推定する。 From the equation (14), the induced voltage estimation unit 1153 estimates the induced voltages E U , E V , and E W.
乗算部116は、誘起電圧推定部1153において求められた誘起電圧EU、EV、EWを入力し、入力した誘起電圧EU、EV、EWと比例ゲインKを乗算し補正電圧KEU、KEV、KEWを求め、減算器106,107,108にそれぞれ出力する。例えば、比例ゲインKはK=1とすることができる。 The multiplier 116 receives the induced voltages E U , E V , E W obtained by the induced voltage estimator 1153, multiplies the input induced voltages E U , E V , E W and the proportional gain K, and corrects the corrected voltage KE. U , KE V and KE W are obtained and output to the subtracters 106, 107 and 108, respectively. For example, the proportional gain K can be K = 1.
減算器106、107、108は、二相/三相電圧変換部105から指示電圧rvU、rvV、rvWをそれぞれ入力し、乗算部116において求められた補正電圧KEU、KEV、KEWを乗算部116からそれぞれ入力する。そして、減算器106、107、108は、指示電圧rvU、rvV、rvWから補正電圧KEU、KEV、KEWをそれぞれ減算し電圧操作量vU、vV、vWを算出し、PWM生成部109に出力する。電圧操作量vU、vV、vWは、三相交流電動機50の各相コイルによって発生する誘起電圧分の電流の変動を打ち消すように補正されることになる。従って、電圧操作量vU、vV、vWを三相交流電動機50に印加することにより、誘起電圧の影響が緩和(除去)された電流、即ち、正弦波に近い波形の各相電流を流すことができる。 The subtractors 106, 107, 108 receive the instruction voltages rv U , rv V , rv W from the two-phase / three-phase voltage converter 105, respectively, and the correction voltages KE U , KE V , KE determined by the multiplier 116. W is input from the multiplier 116. Then, the subtracter 106, 107, 108, the command voltage rv U, calculates rv V, rv W from the correction voltage KE U, KE V, KE W was subtract the voltage manipulated variable v U, v V, v W , Output to the PWM generator 109. The voltage operation amounts v U , v V , and v W are corrected so as to cancel out fluctuations in the current corresponding to the induced voltage generated by each phase coil of the three-phase AC motor 50. Therefore, by applying the voltage manipulated variables v U , v V , and v W to the three-phase AC motor 50, the current in which the influence of the induced voltage is reduced (removed), that is, each phase current having a waveform close to a sine wave is obtained. It can flow.
PWM生成部109は、電圧補正演算(図7:ステップS9)において算出された電圧操作量vU、vV、vWを減算器106、107、108から入力する。そして、PWM生成部109は、電圧操作量vU、vV、vWに応じたPWM信号をインバータ40に出力する。このPWM信号により、インバータ40は、各相に与えるパルスの幅を、三相交流電動機50に印加する電圧が、電圧操作量vU、vV、vWになるように調整して三相交流電動機50を駆動する。
このとき各相のコイルに流れる電流がコイル電流iU、iV、iWとして三相電流検出部112により検出される。
The PWM generation unit 109 inputs the voltage operation amounts v U , v V , and v W calculated in the voltage correction calculation (FIG. 7: Step S9) from the subtractors 106, 107, and 108. Then, the PWM generation unit 109 outputs a PWM signal corresponding to the voltage operation amounts v U , v V , and v W to the inverter 40. By this PWM signal, the inverter 40 adjusts the width of the pulse applied to each phase so that the voltage applied to the three-phase AC motor 50 becomes the voltage manipulated variables v U , v V , and v W. The electric motor 50 is driven.
At this time, currents flowing through the coils of the respective phases are detected by the three-phase current detection unit 112 as coil currents i U , i V , i W.
このような一連の動作が図1の制御装置100で定常的に実施されることにより、三相交流電動機50は、その誘起電圧分を補正したコイル電流により駆動される。従って、各相のコイルに流れる駆動電流は、ほぼ正弦波電流となる。従って、駆動電流のふらつきが小さく、また、発生する振動や騒音の小さい電動機の提供が可能となる。 Such a series of operations is steadily performed by the control device 100 of FIG. 1, whereby the three-phase AC motor 50 is driven by a coil current in which the induced voltage is corrected. Therefore, the drive current flowing through the coils of each phase is almost a sine wave current. Therefore, it is possible to provide an electric motor that has a small drive current fluctuation and generates less vibration and noise.
ここで、図5、図6を参照して、本実施形態の制御装置100により電流応答と従来の電動機の制御装置との電流応答の違いを具体的に説明する。 Here, with reference to FIG. 5 and FIG. 6, the difference between the current response and the current motor control device according to the control device 100 of the present embodiment will be specifically described.
図5(a)は、従来の電動機の制御装置におけるq軸方向の電流応答と時間の関係図である。
図5(b)は、従来の電動機の制御装置におけるd軸方向の電流応答と時間の関係図である。
FIG. 5A is a relationship diagram between current response in the q-axis direction and time in a conventional motor control device.
FIG. 5B is a relationship diagram between current response in the d-axis direction and time in a conventional motor control device.
図5(a)において、縦軸はq軸方向の二相電流値iqを表し、横軸は時間(sec)を表す。また、図5(b)において、縦軸はd軸方向の二相電流値idを表し、横軸は時間(sec)を表す。図5(a)、(b)においては、位相及び振幅に差異はあるものの、ともに電流値が周期的に変化している点で一致している。従来の電動機の制御装置においては、電動機のコイルに電流を流すことにより発生する誘起電圧は高調波成分を含有し、結果としてq軸、d軸双方の電流応答が高調波成分を含有するからである。なお、ここでは、従来の電動機の制御装置とは、減算器106、107、108において電圧操作量vU、vV、vWを補正しない構成の電動機の制御装置をいう。以下に、誘起電圧に高調波成分が含有される理由を示す。 In FIG. 5A, the vertical axis represents the two-phase current value iq in the q-axis direction, and the horizontal axis represents time (sec). In FIG. 5B, the vertical axis represents the two-phase current value id in the d-axis direction, and the horizontal axis represents time (sec). 5 (a) and 5 (b), although there is a difference in phase and amplitude, they coincide with each other in that the current value changes periodically. In the conventional motor control device, the induced voltage generated by passing a current through the coil of the motor contains harmonic components, and as a result, the current responses of both the q-axis and d-axis contain harmonic components. is there. Here, the conventional motor control device refers to a motor control device configured such that the subtractors 106, 107, 108 do not correct the voltage manipulated variables v U , v V , v W. The reason why harmonic components are contained in the induced voltage will be described below.
まず、電動機の界磁による鎖交磁束数Ψf(ΨfU、ΨfV、ΨfW)を、7次までの高調波(7次より高次の成分は無視する)を考慮して式(15)のように表現する。
ここで、式(15)において、式(5)及びdθ/dt=ωを考慮すると、誘起電圧EU、EV、EWは式(16)のように表現できる。ここでωは角速度を示す。
ここで、三相二相変換すると、式(16)は式(17)のように表現できる。なお、Ed、Eqはd軸方向及びq軸方向の誘起電圧を表す。
一方、本実施の形態の制御装置100の駆動方法による電流応答特性を図6(a)、(b)に示す。
図6(a)は、本実施の形態に係る電動機の制御装置におけるq軸方向の電流応答と時間の関係図、図6(b)は、本実施の形態に係る電動機の制御装置におけるd軸方向の電流応答と時間の関係図である。
図6(a)において、縦軸はq軸方向の二相電流値iqを表し、横軸は時間(sec)を表す。また、図6(b)において、縦軸はd軸方向の二相電流値idを表し、横軸は時間(sec)を表す。図6(a)、(b)においては、ともに電流値の周期的な変化が極めて小さくなっている。また、波形が正弦波に近くなっている。これは、本実施の形態に係る電動機の制御装置においては、減算器106、107、108において、指示電圧rvU、rvV、rvWから補正電圧KEU、KEV、KEWをそれぞれ減算し電圧操作量vU、vV、vWを算出しているからである。すなわち、電圧操作量vU、vV、vWは、三相交流電動機50の各相コイルによって発生する誘起電圧の高調波成分による電流の変動を打ち消すように補正される。このため、電圧操作量vU、vV、vWに従って三相交流電動機50に電流を流すことにより、三相交流電動機50の各相コイルには安定した電流が流れることになる。
On the other hand, current response characteristics according to the driving method of the control device 100 of the present embodiment are shown in FIGS.
FIG. 6A is a relationship diagram of current response in the q-axis direction and time in the motor control device according to the present embodiment, and FIG. 6B is a d-axis in the motor control device according to the present embodiment. It is a current response of a direction and the relationship diagram of time.
In FIG. 6A, the vertical axis represents the two-phase current value iq in the q-axis direction, and the horizontal axis represents time (sec). In FIG. 6B, the vertical axis represents the two-phase current value id in the d-axis direction, and the horizontal axis represents time (sec). In FIGS. 6A and 6B, the periodic change of the current value is extremely small. The waveform is close to a sine wave. This is because, in a motor control apparatus according to the present embodiment, in the subtracter 106, 107, 108, command voltage rv U, rv V, rv W from the correction voltage KE U, KE V, KE W was subtracted respectively This is because the voltage manipulated variables v U , v V , and v W are calculated. That is, the voltage manipulated variables v U , v V , and v W are corrected so as to cancel the current fluctuation due to the harmonic component of the induced voltage generated by each phase coil of the three-phase AC motor 50. For this reason, a stable current flows through each phase coil of the three-phase AC motor 50 by passing a current through the three-phase AC motor 50 in accordance with the voltage manipulated variables v U , v V , and v W.
図5(a)〜図6(b)から、本実施形態に係る駆動装置100による駆動方法の作用と効果が確認できる。 From FIG. 5A to FIG. 6B, the operation and effect of the driving method by the driving apparatus 100 according to the present embodiment can be confirmed.
なお、この発明は上記実施例に限定されず、種々の変形及び応用が可能である。 In addition, this invention is not limited to the said Example, A various deformation | transformation and application are possible.
上記実施の形態では、トルク/電流変換部101は、必要な電流指令req_id、req_iqの値をテーブルを用いて求めたが、計算式から求めるようにしてもよい。 In the above embodiment, the torque / current conversion unit 101 uses the table to determine the values of the necessary current commands req_id and req_iq.
上記実施の形態では、電流制御部104は、PI制御により指示電圧vd、vqを算出していたが、P制御、PID制御など他の制御方法により指示電圧vd、vqを算出してもよい。 In the above embodiment, the current control unit 104 calculates the instruction voltages vd and vq by PI control. However, the current control unit 104 may calculate the instruction voltages vd and vq by other control methods such as P control and PID control.
また、上記実施の形態では、インダクタンス検索部1152は、回転位置θとコイル電流iU、iV、iWに対する3次元テーブルtblからインダクタンスを検索したが、必ずしも3次元テーブルtblを用いる必要はなく上述の近似式などから演算によりインダクタンスを求めてもよい。 In the above embodiment, the inductance search unit 1152 searches for the inductance from the three-dimensional table tbl with respect to the rotational position θ and the coil currents i U , i V , i W , but it is not always necessary to use the three-dimensional table tbl. The inductance may be obtained by calculation from the above approximate expression or the like.
また、上記実施の形態では、乗算部116において誘起電圧EU、EV、EWと比例ゲインKを乗算し補正電圧KEU、KEV、KEWを求めていたが、必ずしも乗算器を用いる必要はなく、乗算器の代わりに簡単な演算を行う演算器を用いてもよい。 In the above embodiment, the multiplication unit 116 multiplies the induced voltages E U , E V , E W and the proportional gain K to obtain the correction voltages KE U , KE V , KE W , but a multiplier is always used. There is no need, and an arithmetic unit that performs simple calculation may be used instead of the multiplier.
また、上記実施の形態では、乗算部116によって求められた補正電圧KEU、KEV、KEWを直接減算器106、107、108に出力していたが、ハイパスフィルタを通してから出力してもよい。 In the above embodiment, the correction voltages KE U , KE V , and KE W obtained by the multiplication unit 116 are directly output to the subtracters 106, 107, and 108, but may be output after passing through a high-pass filter. .
また、上記実施の形態では、三相電圧である電圧操作量vU、vV、vWに対して補正しているが、二相電圧である指示電圧vd、vqに対して補正してもよい。この場合、誘起電圧は二相上の外乱オブザーバにおいて推定する。 In the above-described embodiment, the voltage manipulated variables v U , v V , and v W that are three-phase voltages are corrected. However, the correction is also performed for the instruction voltages vd and vq that are two-phase voltages. Good. In this case, the induced voltage is estimated in a disturbance observer on two phases.
また、上記実施の形態においては、制御装置100をディスクリート部品で構成するように記載したが、例えば、制御装置100で実行される処理のほとんどをCPU(Central Processing Unit)やDSP(Digital Signal Processor)等のプロセッサ回路に実行させることも可能である。このような構成とすれば、回路構成を簡略化することが可能である。なお、この場合、各種センサの出力は、A/Dコンバータなどにより、デジタル化される。プロセッサの出力は必要に応じてD/Aコンバータによりアナログ化されて供給される。 In the above embodiment, the control device 100 is described as being configured with discrete components. However, for example, most of the processing executed by the control device 100 is performed by a CPU (Central Processing Unit) or a DSP (Digital Signal Processor). It is also possible to execute it by a processor circuit such as. With such a configuration, the circuit configuration can be simplified. In this case, the outputs of various sensors are digitized by an A / D converter or the like. The output of the processor is analogized and supplied by a D / A converter as necessary.
この場合のプロセッサがプログラムを実行することにより行う処理手順の一例を図7、図8を参照して説明する。 An example of a processing procedure performed when the processor in this case executes the program will be described with reference to FIGS.
まず、プロセッサは、回転位置検出部110から回転位置θを入力し、三相電流検出部112から三相のコイル電流iU、iV、iWの値を入力し、三相電圧検出部113から電圧操作量vU、vV、vWの値を入力する(ステップS1)。
続いて、プロセッサは、ECU10から指示トルクTreqを入力し、し、また、角速度ωを求め、二相電流指令req_id、req_iqを算出する(ステップS2)。
First, the processor inputs the rotational position θ from the rotational position detection unit 110, and inputs the values of the three-phase coil currents i U , i V , i W from the three-phase current detection unit 112, and the three-phase voltage detection unit 113. voltage manipulated variable from v U, v V, and inputs the value of v W (step S1).
Subsequently, the processor inputs the instruction torque Treq from the ECU 10, calculates the angular velocity ω, and calculates the two-phase current commands req_id and req_iq (step S2).
続いて、プロセッサは、回転位置θと三相のコイル電流iU、iV、iWの値から、式(1)に従って、二相電流値id、iqを求める(ステップS3)。 Subsequently, the processor obtains the two-phase current values id and iq from the rotational position θ and the values of the three-phase coil currents i U , i V and i W according to the equation (1) (step S3).
続いて、プロセッサは、電流指令req_id、req_iqから二相電流値id、iqをそれぞれ減算し、二相電流偏差ed、eqを求める(ステップS4)。 Subsequently, the processor subtracts the two-phase current values id and iq from the current commands req_id and req_iq, respectively, to obtain the two-phase current deviations ed and eq (step S4).
続いて、プロセッサは、二相電流偏差ed、eqから二相指示電圧vd、vqを例えばPI制御により算出する(ステップS5)。 Subsequently, the processor calculates the two-phase command voltages vd and vq from the two-phase current deviations ed and eq, for example, by PI control (step S5).
続いて、プロセッサは、二相指示電圧vd、vqと、回転位置θとを用いて、式(4)により、三相指示電圧rvU、rvV、rvWを求める(ステップS6)。 Subsequently, the processor obtains the three-phase command voltages rv U , rv V , and rv W by the equation (4) using the two-phase command voltages vd and vq and the rotational position θ (step S6).
続いて、プロセッサは、誘起電圧を推定する(ステップS7)。 Subsequently, the processor estimates an induced voltage (step S7).
誘起電圧推定処理(ステップS7)では、図8に示すように、プロセッサは、その時点でのインダクタンス行列Lを求める(ステップS701)。即ち、回転位置θとコイル電流iU、iV、iWとから、3次元テーブルtblを検索し、インダクタンス行列Lの全ての要素を求める。 In the induced voltage estimation process (step S7), as shown in FIG. 8, the processor obtains an inductance matrix L at that time (step S701). That is, the three-dimensional table tbl is searched from the rotational position θ and the coil currents i U , i V , i W and all elements of the inductance matrix L are obtained.
続いて、プロセッサは、誘起電圧推定(ステップS702)を実行する。ここで、プロセッサは、コイル電流iU、iV、iWと、電圧操作量vU、vV、vWと、インダクタンス行列Lと、から、式(8)〜(14)等に従って、誘起電圧EU、EV、EWを推定する。 Subsequently, the processor executes induced voltage estimation (step S702). Here, the processor induces the coil currents i U , i V , i W , the voltage manipulated variables v U , v V , v W and the inductance matrix L in accordance with the equations (8) to (14) and the like. voltage E U, E V, to estimate the E W.
続いて、プロセッサは、ステップS8に進み、誘起電圧EU、EV、EWと比例ゲインKを乗算し補正電圧KEU、KEV、KEWを求める(ステップS8)。 Subsequently, the processor proceeds to step S8 and multiplies the induced voltages E U , E V , E W and the proportional gain K to obtain correction voltages KE U , KE V , KE W (step S8).
続いて、プロセッサは、指示電圧rvU、rvV、rvWから補正電圧KEU、KEV、KEWを減算し、電圧操作量vU、vV、vWを算出する(ステップS9)。 Subsequently, the processor subtracts the correction voltages KE U , KE V , KE W from the instruction voltages rv U , rv V , rv W to calculate voltage manipulated variables v U , v V , v W (step S9).
続いて、プロセッサは、電圧操作量vU、vV、vWに応じたPWM信号をインバータ40に出力する(ステップS10)。このPWM信号により、インバータ40は、コイル電流iU、iV、iWを流し三相交流電動機50を駆動する。 Subsequently, the processor outputs a PWM signal corresponding to the voltage manipulated variables v U , v V , and v W to the inverter 40 (step S10). With this PWM signal, the inverter 40 drives the three-phase AC motor 50 through the coil currents i U , i V , i W.
続いて、プロセッサは、制御をステップS1に戻す。 Subsequently, the processor returns control to step S1.
このような処理により、図1の制御装置100と同様の制御が可能となる。なお、上記実施の形態で説明したフローチャートは実施形態の一例であり、これらの処理ルーチンに限定されるものではないことは勿論である。 Such processing enables control similar to that of the control device 100 of FIG. Note that the flowcharts described in the above embodiments are examples of the embodiments and are not limited to these processing routines.
10 ECU
20 直流電源
30 キャパシタ
40 インバータ
50 三相交流電動機
101 トルク/電流変換部
102 減算器
103 減算器
104 電流制御部
105 二相/三相電圧変換部
106 減算器 (補正手段)
107 減算器 (補正手段)
108 減算器 (補正手段)
109 PWM生成部 (駆動手段)
110 回転位置検出部 (回転位置検出手段)
111 回転数検出部
112 三相電流検出部 (電流検出手段)
113 三相電圧検出部 (電圧検出手段)
114 三相/二相電流変換部
115 外乱オブザーバ (インダクタンス検索手段、誘起電圧推定手段)
1151 テーブル記憶部
1152 インダクタンス検索部 (インダクタンス検索手段)
1153 誘起電圧推定部 (誘起電圧推定手段)
116 乗算部
10 ECU
20 DC power supply 30 Capacitor 40 Inverter 50 Three-phase AC motor 101 Torque / current converter 102 Subtractor 103 Subtractor 104 Current controller 105 Two-phase / three-phase voltage converter 106 Subtractor (Correction means)
107 Subtractor (Correction means)
108 Subtractor (Correction means)
109 PWM generator (drive means)
110 Rotation position detection unit (Rotation position detection means)
111 Rotational Speed Detection Unit 112 Three-phase Current Detection Unit (Current detection means)
113 Three-phase voltage detector (Voltage detector)
114 Three-phase / two-phase current converter 115 Disturbance observer (Inductance search means, induced voltage estimation means)
1151 Table storage unit
1152 Inductance search unit (inductance search means)
1153 induced voltage estimation unit (induced voltage estimation means)
116 Multiplier
Claims (10)
前記誘起電圧推定手段により推定された誘起電圧に基づいて、電動機を駆動するための駆動電圧を指示する指示信号を補正して、出力する補正手段と、
を備えることを特徴とする電動機の制御装置。 Induced voltage estimating means for estimating the induced voltage generated in the coil of the motor;
Correction means for correcting and outputting an instruction signal indicating a drive voltage for driving the electric motor based on the induced voltage estimated by the induced voltage estimation means;
An electric motor control device comprising:
ことを特徴とする請求項1に記載の電動機の制御装置。 The correction means corrects the drive voltage based on the induced voltage estimated by the induced voltage estimation means so that the current flowing in the coil of the electric motor becomes a sine wave.
The motor control device according to claim 1.
電動機のコイルに流れる電流の電流値を検出する電流検出手段と、
電動機のコイルのインダクタンスを判別するインダクタンス判別手段と、
前記電流検出手段により検出された電流値と前記インダクタンス判別手段により判別されたインダクタンスとに基づいて電動機のコイルの誘起電圧を推定する手段と、
を備える、ことを特徴とする請求項1又は2に記載の電動機の制御装置。 The induced voltage estimation means includes:
Current detection means for detecting the current value of the current flowing in the coil of the motor;
An inductance discriminating means for discriminating the inductance of the coil of the electric motor;
Means for estimating the induced voltage of the coil of the motor based on the current value detected by the current detection means and the inductance determined by the inductance determination means;
The motor control device according to claim 1, wherein the motor control device is provided.
電動機のコイルに流れる電流の電流値を検出する電流検出手段と、
電動機のコイルに印加する電圧の操作量を検出する電圧操作量検出手段と、
電動機のコイルのインダクタンスを求めるインダクタンス判別手段と、
前記電流検出手段により検出された電流値と、前記電圧操作量検出手段により検出された印加電圧の操作量と、前記インダクタンス判別手段により判別されたインダクタンスと、に基づいて電動機の誘起電圧を推定する手段と、
を備える、ことを特徴とする請求項1又は2に記載の電動機の制御装置。 The induced voltage estimation means includes:
Current detection means for detecting the current value of the current flowing in the coil of the motor;
Voltage operation amount detection means for detecting the operation amount of the voltage applied to the coil of the electric motor;
An inductance discriminating means for obtaining the inductance of the coil of the motor;
The induced voltage of the motor is estimated based on the current value detected by the current detection means, the operation amount of the applied voltage detected by the voltage operation amount detection means, and the inductance determined by the inductance determination means. Means,
The motor control device according to claim 1, wherein the motor control device is provided.
電動機のロータの回転位置とコイルに流れる電流の電流値とに対応付けてコイルのインダクタンスを記憶するテーブルと、
ロータの回転位置を検出する回転位置検出手段と、
電動機のコイルに流れる電流の電流値を検出する電流検出手段と、
前記回転位置検出手段により検出された回転位置と前記電流検出手段により検出された電流値とに基づいて、前記テーブルを検索して、コイルのインダクタンスを求めるインダクタンス判別手段と、
前記電流検出手段により検出された電流値と、前記電圧操作量検出手段により検出された印加電圧の操作量と、前記インダクタンス判別手段により判別されたインダクタンスと、に基づいて電動機の誘起電圧を推定する手段と、
を備える、ことを特徴とする請求項1又は2に記載の電動機の制御装置。 The induced voltage estimation means includes:
A table for storing the inductance of the coil in association with the rotational position of the rotor of the electric motor and the current value of the current flowing through the coil;
Rotational position detecting means for detecting the rotational position of the rotor;
Current detection means for detecting the current value of the current flowing in the coil of the motor;
Inductance discrimination means for searching the table based on the rotational position detected by the rotational position detection means and the current value detected by the current detection means to obtain the inductance of the coil;
The induced voltage of the motor is estimated based on the current value detected by the current detection means, the operation amount of the applied voltage detected by the voltage operation amount detection means, and the inductance determined by the inductance determination means. Means,
The motor control device according to claim 1, wherein the motor control device is provided.
前記補正手段は、前記乗算手段により乗算された値に基づいて電動機を制御するための指示電圧を補正する、ことを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の電動機の制御装置。 The motor control device further includes a multiplying unit that multiplies the value estimated by the induced voltage estimating unit,
6. The motor control apparatus according to claim 1, wherein the correction unit corrects an instruction voltage for controlling the electric motor based on a value multiplied by the multiplication unit. .
をさらに備えることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の電動機の制御装置。 Drive means for driving and controlling the motor with the drive voltage indicated by the drive voltage instruction signal corrected by the correction means;
The motor control device according to claim 1, further comprising:
電動機のコイルに流れる電流を検出する駆動電流検出手段と、
前記駆動電流検出手段により検出された駆動電流の波形が正弦波に近づくように、前記指示信号生成手段で生成された指示値を補正する補正手段と、
を備えることを特徴とする電動機の制御装置。 An instruction signal generating means for generating an instruction signal for instructing a driving voltage of the electric motor;
Drive current detection means for detecting the current flowing in the coil of the electric motor;
Correction means for correcting the instruction value generated by the instruction signal generation means so that the waveform of the drive current detected by the drive current detection means approaches a sine wave;
An electric motor control device comprising:
推定された誘起電圧に基づいて、電動機を駆動するための駆動電圧の指示信号を補正して、出力する補正ステップと、
を備えることを特徴とする電動機の制御方法。 An induced voltage estimation step for estimating the induced voltage generated in the coil of the motor;
A correction step of correcting and outputting an instruction signal of a drive voltage for driving the electric motor based on the estimated induced voltage;
An electric motor control method comprising:
電動機のコイルに発生している誘起電圧を推定する誘起電圧推定ステップと、
推定された誘起電圧に基づいて、電動機を駆動するための駆動電圧の指示信号を補正して、出力する補正ステップと、
を実施させるコンピュータプログラム。 On the computer,
An induced voltage estimation step for estimating the induced voltage generated in the coil of the motor;
A correction step of correcting and outputting an instruction signal of a drive voltage for driving the electric motor based on the estimated induced voltage;
A computer program that implements
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WO2004106143A1 (en) * | 2003-05-30 | 2004-12-09 | Nsk Ltd. | Controller for electric power steering device |
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WO2004106143A1 (en) * | 2003-05-30 | 2004-12-09 | Nsk Ltd. | Controller for electric power steering device |
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