JP2008278565A - 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 - Google Patents

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 Download PDF

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Abstract

【課題】電動機のロータの回転位置に依存して発生する電流高調波によるコイル電流の変動を低減可能な電動機の制御装置を提供する。
【解決手段】電動機の制御装置100において、電流補正部111は、テーブル記憶部1111に記憶されたテーブルからロータの回転位置θに対応した前回電流偏差ed0、eq0と前回電流補正値ud0、uq0を読み出す。そして、前回電流偏差ed0、eq0を定数倍した値と前回電流補正値ud0、uq0を加算した値を、電流指令値req_id、req_iqに加算することにより、電動機のロータの回転位置に依存して発生する電流高調波によるコイル電流i、i、iの変動を低減する。
【選択図】図1

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。
三相交流電動機を駆動する場合、ベクトル制御により電動機を駆動する方法が知られている。例えば、非特許文献1には、ACサーボモータをベクトル制御により駆動する技術が記載されている。
「ACサーボシステムの理論と設計の実際 基礎からソフトウェアサーボまで」 編者:工学博士 杉本英彦、出版:総合電子出版社、4章 ブラシレスDCサーボモータ 85−92頁
非特許文献1に記載されたベクトル制御においては、指示トルクに応じてd軸電流(励磁電流)とq軸電流(トルク電流)の二相の電流指令値を作成し、作成した二相の電流指令値をU相V相W相の三相電圧に変換し三相交流電動機のコイルに三相電流を流す。そして、三相電流を検出し、検出した三相電流を二相電流に変換した後に、この二相電流を二相の電流指令値にフィードバックすることにより制御を行う。このベクトル制御においては、q軸電流においてトルクを制御するだけでなく、d軸電流において磁束を制御するため、効率よく三相交流電動機を駆動することが可能である。
三相交流電動機をベクトル制御により駆動する場合、三相交流電動機の三相コイルに正弦波の交流電流を流すことになる。しかしながら、通常は、三相交流電動機のロータの回転位置に対する磁束分布が基本波の正弦波に対して高調波成分を含有するため、コイル電流はこの高調波成分を含有することになり、コイル電流が周期的に変動する。このコイル電流の変動は、三相交流電動機の振動や騒音の発生原因となるため、低減する必要がある。
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、電動機のロータの回転位置に依存するコイル電流の変動、特にロータの回転位置に依存して発生する電流高調波によるコイル電流の変動を低減可能な電動機の制御装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明の第一の観点に係る電動機の制御装置は、
電動機のロータの回転位置を検出する回転位置検出手段と、
電動機の各相のコイルに流れる電流の電流値を検出する電流値検出手段と、
前記電流値検出手段により検出された電流値を入力し、該電流値を該電流値と実質的に等価な二相の電流値である二相電流値に変換する電流値変換手段と、
電動機に発生させるトルクの大きさを指示する指示トルクを得るために必要な二相の電流指令値を求め、該電流指令値を出力する電流指令値出力手段と、
前記電流指令値出力手段により出力された電流指令値と、前記電流値変換手段により変換された二相電流値とを入力し、該二相電流値に基づいて前記電流指令値を補正することにより、補正後の電流指令値である補正後電流指令値を求め、該補正後電流指令値を出力する電流指令値補正手段と、
前記電流指令値補正手段により出力された補正後電流指令値に基づいて、電動機を駆動する駆動手段と、
を備えた電動機の制御装置であって、
前記電流指令値補正手段は、
電流指令値の補正値である電流補正値と、電流指令値と二相電流値との偏差である電流偏差とを、ロータの回転位置に対応付けてを記憶する記憶手段と、
前記回転位置検出手段により検出されたロータの回転位置を入力し、該ロータの回転位置に対応付けて記憶されている電流補正値と電流偏差とを、前記記憶手段から読み出すデータ読み出し手段と、
前記データ読み出し手段により読み出された電流補正値と電流偏差とに基づいて、電流補正値を求める補正値算出手段と、
前記電流指令値出力手段により出力された電流指令値を入力し、該電流指令値と、前記補正値算出手段により求められた電流補正値と、から補正後電流指令値を求め、該補正後電流指令値を出力する補正値出力手段と、
前記電流指令値出力手段により出力された電流指令値と、前記電流値変換手段により変換された二相電流値とを入力し、前記電流指令値から前記二相電流値を減算することにより電流偏差を求める偏差算出手段と、
前記回転位置検出手段により検出されたロータの回転位置を入力し、前記補正値算出手段により求められた電流補正値と、前記偏差算出手段により求められた電流偏差とを、前記ロータの回転位置に対応付けて前記記憶手段に書き込むデータ書き込み手段と、を備える、
ことを特徴とする。
前記補正値算出手段は、前記データ読み出し手段により読み出された電流補正値に、前記データ読み出し手段により読み出された電流偏差を定数倍した値を加算して電流補正値を求めてもよい。
前記電流値変換手段は、前記電流値検出手段により検出された電流値を入力し、該電流値を二相電流値として励磁電流値とトルク電流値に変換し、
前記電流指令値出力手段は、電流指令値として励磁電流指令値とトルク電流指令値を求め、電流指令値として励磁電流指令値とトルク電流指令値を出力し、
前記電流指令値補正手段は、前記電流指令値出力手段により出力された励磁電流指令値とトルク電流指令値のうち少なくとも一方の電流指令値と、前記電流値変換手段により変換された励磁電流値とトルク電流値のうち少なくとも一方の二相電流値とを入力し、該少なくとも一方の二相電流値に基づいて前記少なくとも一方の電流指令値を補正することにより、少なくとも一方の補正後の電流補正値である補正後電流指令値を求め、該少なくとも一方の補正後電流指令値を出力してもよい。
前記記憶手段は、電流補正値と電流偏差とを、指示トルクとロータの回転位置とに対応付けて記憶し、
前記データ読み出し手段は、指示トルクと前記回転位置検出手段により検出されたロータの回転位置とを入力し、該指示トルクと該ロータの回転位置に対応付けて記憶されている電流補正値と電流偏差とを、前記記憶手段から読み出し、
前記データ書き込み手段は、指示トルクと前記回転位置検出手段により検出されたロータの回転位置とを入力し、該指示トルクと該ロータの回転位置とに対応付けて、電流補正値と電流偏差とを、前記記憶手段に書き込んでもよい。
前記データ読み出し手段は、前記回転位置検出手段により検出されたロータの回転位置を入力し、該ロータの回転位置にオフセットを加えたロータの回転位置に対応付けて記憶されている電流補正値と電流偏差とを、前記記憶手段から読み出してもよい。
上記目的を達成するために、本発明の第二の観点に係る電動機の制御方法は、
電動機のロータの回転位置を検出する回転位置検出ステップと、
電動機の各相のコイルに流れる電流の電流値を検出する電流値検出ステップと、
前記電流値検出ステップにより検出された電流値を入力し、該電流値を該電流値と実質的に等価な二相の電流値である二相電流値に変換する電流値変換ステップと、
電動機に発生させるトルクの大きさを指示する指示トルクを得るために必要な二相の電流指令値を求め、該電流指令値を出力する電流指令値出力ステップと、
前記電流指令値出力ステップにより出力された電流指令値と、前記電流値変換ステップにより変換された二相電流値とを入力し、該二相電流値に基づいて前記電流指令値を補正することにより、補正後の電流指令値である補正後電流指令値を求め、該補正後電流指令値を出力する電流指令値補正ステップと、
前記電流指令値補正ステップにより出力された補正後電流指令値に基づいて、電動機を駆動する駆動ステップと、
を備えた電動機の制御方法であって、
前記電流指令値補正ステップは、
前記回転位置検出ステップにより検出されたロータの回転位置を入力し、電流指令値の補正値である電流補正値と、電流指令値と二相電流値との偏差である電流偏差とを、ロータの回転位置に対応付けて記憶する記憶手段から、前記ロータの回転位置に対応付けて記憶されている電流補正値と電流偏差とを、読み出すデータ読み出しステップと、
前記データ読み出しステップにより読み出された電流補正値と電流偏差とに基づいて、電流補正値を求める補正値算出ステップと、
前記電流指令値出力ステップにより出力された電流指令値を入力し、該電流指令値と、前記補正値算出ステップにより求められた電流補正値と、から補正後電流指令値を求め、該補正後電流指令値を出力する補正値出力ステップと、
前記電流指令値出力ステップにより出力された電流指令値と、前記電流値変換ステップにより変換された二相電流値とを入力し、前記電流指令値から前記二相電流値を減算することにより電流偏差を求める偏差算出ステップと、
前記回転位置検出ステップにより検出されたロータの回転位置を入力し、前記補正値算出ステップにより求められた電流補正値と、前記偏差算出ステップにより求められた電流偏差とを、前記ロータの回転位置に対応付けて前記記憶手段に書き込むデータ書き込みステップと、を備える、
ことを特徴とする。
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。
本発明によれば、ロータの回転位置毎に記憶された電流補正値と電流偏差を考慮して電動機の電流指令値を補正するため、電動機のロータの回転位置に依存するコイル電流の変動、特に電動機のロータの回転位置に依存して発生する電流高調波によるコイル電流の変動を低減できる。
以下、図面に基づき、本発明の実施の形態に係る電動機の制御装置の全体構成及び該装置が実行する制御方法について説明する。
図1は、本発明の実施形態に係る電動機の制御装置の全体構成を示すブロック図である。
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、PWM生成部106と、回転位置検出部107と、回転数検出部108と、三相電流検出部109と、三相/二相電流変換部110と、電流補正部111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106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。また、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。
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。
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。
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。
インバータ40は、PWM生成部106から入力されるPWM信号に従ってコイル電流i、i、i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。
図2は、インバータ40の機能を説明するための図である。
インバータ40は、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)であるIGBT411〜IGBT416と、ダイオードであるD421〜D426と、を備える。IGBT411〜IGBT416は、キャパシタ30を介して直流電源20から電圧を印加され、PWM生成部106から入力されるPWM波形により三相交流電動機50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〜IGBT416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。
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i、i、iが流れる。
トルク/電流変換部101は、ECU10から指示トルクTreqを入力し、回転数検出部108から三相交流電動機50のロータの電気角速度である角速度ωを入力する。また、トルク/電流変換部101は、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二相の電流指令値である電流指令値req_id、req_iqを生成する。また、トルク/電流変換部101は、生成した電流指令値req_idを加算器1114と減算器1116に出力し、生成した電流指令値req_iqを加算器1115と減算器1117に出力する。
減算器102、103は、加算器1114、1115から入力した補正後電流指令値rev_id、rev_iqと、三相/二相電流変換部110から入力した二相電流値id、iqとの補正後偏差rev_ed、rev_eqを求め、補正後偏差rev_ed、rev_eqを電流制御部104に出力する。補正後電流指令値rev_id、rev_iqは、三相交流電動機50のロータの回転位置θに依存する電流変動分を打ち消すように電流指令値req_id、req_iqを補正した二相の電流指令値である。また、補正後偏差rev_ed、rev_eqは、補正後電流指令値rev_id、rev_iqを流すために、増加又は減少すべき二相の電流値を示す。
電流制御部104は、加算器1114、1115から補正後電流指令値rev_id、rev_iqを入力し、減算器102、103から補正後偏差rev_ed、rev_eqを入力する。そして、電流制御部104は、補正後電流指令値rev_id、rev_iq、補正後偏差rev_eq、rev_eqから指示トルクTreqを得るために必要な二相上の駆動電圧である指示電圧vd、vqを算出し、算出した指示電圧vd、vqを二相/三相電圧変換部105に出力する。
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、回転位置検出部107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から電圧操作量v、v、vを算出し、算出した電圧操作量v、v、vをPWM生成部106に出力する。電圧操作量v、v、vは、指示トルクTreqを得るために、三相交流電動機50の各相に印加する駆動電圧を表す。
PWM生成部106は、二相/三相電圧変換部105から電圧操作量v、v、vを入力し、入力した電圧操作量v、v、vに応じたPWM波形をインバータ40に出力する。
回転位置検出部107は、三相交流電動機50のロータの回転位置(電気角)である回転位置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、回転数検出部108、三相/二相電流変換部110及びテーブル管理部1112に出力する。回転位置検出部107には、レゾルバやエンコーダなどから構成される。
回転数検出部108は、回転位置検出部107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。
三相電流検出部109は、三相交流電動機50の各相のコイルに流れる電流であるコイル電流i、i、iの値を検出し、検出したコイル電流i、i、iの値を三相/二相電流変換部110に出力する。
三相/二相電流変換部110は、三相電流検出部109が検出したコイル電流i、i、iの値を、回転位置検出部107が検出した回転位置θを用いて、コイル電流i、i、iの値を二相の電流値に変換した値である二相電流値id、iqに変換する。また、三相/二相電流変換部110は、変換した二相電流値id、iqをそれぞれ減算器102、103と減算器1116、1117に出力する。
電流補正部111は、回転位置θとテーブルに記憶されたデータに基づいて、電動機の電流指令値req_id、req_iqを補正する。具体的には、回転位置検出部107が検出した回転位置θと、テーブル記憶部1111のテーブルから読み出した前回電流偏差ed0、eq0及び前回電流補正値ud0、uq0と、に基づいて電流指令値req_id、req_iqを補正することにより、補正後電流指令値rev_id、rev_iqを求める。また、電流補正部111は、求めた補正後電流指令値rev_id、rev_iqをそれぞれ減算器102、103に出力する。
電流補正部111は、テーブル記憶部1111と、テーブル管理部1112と、補正演算部1113と、加算器1114、1115と、減算器1116、1117と、を備える。
テーブル記憶部1111は、回転位置θ毎に、電流指令値req_id、req_iqから二相電流値id、iqをそれぞれ減じた電流値の偏差である電流偏差ed、eqと、電流指令値req_id、req_iqに補正値としてそれぞれ加算する電流値である電流補正値ud、uqを記憶するテーブルを有している。
テーブルの構成について、より詳細に説明する。
図3は、本発明の実施形態に係るテーブル記憶部1111が記憶するテーブルを説明するための図である。図3に示すテーブルにおいては、回転位置θは1度刻みに設定されており、回転位置θ毎に1〜360まで合計360組のデータが格納されている。また、データはd軸電流偏差(ed0_1〜ed0_360)、q軸電流偏差(eq0_1〜eq0_360)、d軸電流補正値(ud0_1〜ud0_360)及びq軸電流補正値(uq0_1〜uq0_360)の4つから構成されている。テーブルには、対応する回転位置θのアドレスに最新の電流偏差ed、eq及び電流補正値ud、uqが書き込まれる。また、テーブルからは、回転位置θに対応したアドレスから、その回転位置θにおいて最後に書き込まれた電流偏差ed、eqである前回電流偏差ed0、eq0及びその回転位置θにおいて最後に書き込まれた電流補正値ud、uqである前回電流補正値ud0、uq0が読み出される。なお、回転位置θが整数値でない場合は、回転位置θの小数第一位を四捨五入して対応するデータを読み書きすればよい。テーブル記憶部1111は、RAM(Random Access Memory)などにより構成される。
テーブル管理部1112は、電流偏差ed、eq及び電流補正値ud、uqを、記憶部1111のテーブルの回転位置θに対応した部分(アドレス)に書き込む。また、テーブル管理部1112は、記憶部1111のテーブルの回転位置θに対応した部分(アドレス)から前回電流偏差ed0、eq0及び前回電流補正値ud0、uq0を読み出す。
補正演算部1113は、テーブル管理部1112が読み出した前回電流偏差ed0、eq0及び前回電流補正値ud0、uq0の値を読み込む。また、補正演算部1113は、読み込んだ値から電流補正値ud、uqを算出し、電流補正値ud、uqを加算器1114、1115にそれぞれ出力する。補正演算部1113は、電流補正値ud、uqをテーブル記憶部1111にも出力する。
加算器1114は、トルク/電流変換部101が生成した電流指令値req_idを入力し、補正演算部1113が算出した電流補正値udを入力する。そして、加算器1114は、電流指令値req_idに電流補正値udを加算し補正後電流指令値rev_idを求め、補正後電流指令値rev_idを減算器102に出力する。同様に、加算器1115は、トルク/電流変換部101が生成した電流指令値req_iqを入力し、補正演算部1113が算出した電流補正値uqを入力する。そして、加算器1115は、電流指令値req_iqに電流補正値uqを加算し補正後電流指令値rev_iqを求め、補正後電流指令値rev_iqを減算器103に出力する。
減算器1116は、トルク/電流変換部101が生成した電流指令値req_idを入力し、三相/二相電流変換部110が変換した二相電流値idを入力する。そして、減算器1116は、電流指令値req_idから二相電流値idを減算し電流偏差edを求める。同様に、減算器1117は、トルク/電流変換部101が生成した電流指令値req_iqを入力し、三相/二相電流変換部110が変換した二相電流値iqを入力する。そして、減算器1116は、電流指令値req_iqから二相電流値iqを減算し電流偏差eqを求める。
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。
まず、ECU10は、制御の必要に応じて、指示トルクTreqをトルク/電流変換部101に出力する。
テーブル管理部1112は、テーブルデータの初期化を実行する。具体的には、テーブル管理部1112は、テーブル記憶部1111のテーブルに記憶されている回転位置θ毎のd軸電流偏差(ed0_1〜ed0_360)、q軸電流偏差(eq0_1〜eq0_360)、d軸電流補正値(ud0_1〜ud0_360)及びq軸電流補正値(uq0_1〜uq0_360)を全て「0」にクリアする。
回転位置検出部107は、三相交流電動機50のロータの回転位置θを検出する。
回転数検出部108は、回転位置検出部107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を算出する。
三相電流検出部109は、三相交流電動機50の各相コイルに流れるコイル電流i、i、iの値を検出する。
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108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値req_id、req_iqを、例えばテーブルから検索して求める。図4は、トルクと電流指令値の関係を表した図である。横軸はトルク(Nm)を表し、縦軸は電流指令値(A)を表す。図4に示されているような関係にあるトルク、電流指令値(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値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1111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値req_id、req_iqをテーブル記憶部1111のテーブルから読み出せばよい。
一方、三相/二相電流変換部110は、回転位置検出部107が検出した回転位置θと三相電流検出部109が検出したコイル電流i、i、iの値を入力する。そして、三相/二相電流変換部110は、式(1)を用いて、入力したコイル電流i、i、iの値を二相電流値id、iqに変換する。
電流補正部111は、電流補正処理を行う。以下に、電流補正処理について詳細に説明する。
テーブル管理部1112は、回転位置θに対応した前回電流偏差ed0、eq0及び前回電流補正値ud0、uq0をテーブル記憶部1111から読み出す。例えば、回転位置θが2度である場合、テーブル管理部1112は、ed0_2、eq0_2、ud0_2及びuq0_2を、それぞれ前回電流偏差ed0、eq0、前回電流補正値ud0、uq0として読み出し、補正演算部1113に供給する。
補正演算部1113は、供給された前回電流偏差ed0、eq0、前回電流補正値ud0、uq0から、式(2)、(3)を用いて電流補正値ud、uqを算出する。なお、Kは比例ゲインである。
(数2)
ud = ud0 + K × ed0 (2)
(数3)
uq = uq0 + K × eq0 (3)
加算器1114、1115は、トルク/電流変換部101から入力した電流指令値req_id、req_iqと補正演算部1113から入力した電流補正値ud、uqをそれぞれ加算して、補正後電流指令値rev_id、rev_iqを求める。加算器1114は、補正後電流指令値rev_idを減算器102と電流制御部104に出力する。加算器1115は、補正後電流指令値rev_iqを減算器103と電流制御部104に出力する。
減算器1116、1117は、トルク/電流変換部101から入力した電流指令値req_id、req_iqから三相/二相電流変換部110から入力した二相電流値id、iqをそれぞれ減算して電流偏差ed、eqを求め、テーブル記憶部1111に出力する。
テーブル管理部1112は、補正演算部1113が出力した電流補正値ud、uqと、減算器1116、1117が出力した電流偏差ed、eqを、回転位置θに応じてテーブル記憶部1111のテーブルに書き込む。例えば、回転位置θが2度である場合、電流偏差ed、eq、電流補正値ud、uqの値を、それぞれed0_2、eq0_2、ud0_2及びuq0_2に上書きする。以上で電流補正処理が完了する。
減算器102、103は、補正後電流指令値rev_id、rev_iqをそれぞれ加算器1114、1115から入力し、二相電流値id、iqをそれぞれ三相/二相電流変換部110から入力する。そして、減算器102、103は、補正後電流指令値rev_id、rev_iqから二相電流値id、iqをそれぞれ減算して補正後偏差rev_ed、rev_eqを求め、電流制御部104に出力する。
電流制御部104は、補正後電流指令値rev_id、rev_iqをそれぞれ加算器1114、1115から入力し、補正後偏差rev_ed、rev_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、補正後電流指令値rev_id、rev_iq、補正後偏差rev_ed、rev_eqから指示電圧vd、vqを、式(4)に示すように、例えばPI(Proportional Integral)制御により算出する。
ただし、k0、k1、k2は定数である。
二相/三相電圧変換部105は、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107から入力し、式(5)により指示電圧vd、vqを電圧操作量v、v、vに変換する。
PWM生成部106は、電圧操作量v、v、vを二相/三相電圧変換部105から入力し、電圧操作量v、v、v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v、v、v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コイル電流i、i、iの値が三相電流検出部109により検出される。
このような一連の動作が図1に示す電動機の制御装置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、回転位置θに依存する電流変動分が補正された指示電圧vd、vqに基づいて駆動される。これにより、三相交流電動機50の各相のコイルには安定した電流が流れることになる。
ここで、図5、図6を用いて従来の電動機の制御装置の電流応答と、本実施の形態に係る電動機の制御装置の電流応答の違いを説明する。
図5(a)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。図5(b)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6(a)は、本発明の実施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(b)は、本発明の実施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である。
図5(a)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。また、図5(b)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。図5(a)、(b)においては、目標電流を基準にして二相電流値id、iqが周期的に変化している。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d軸、q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、従来の電動機の制御装置とは、図10に示すように、電流補正部111がなく、電流指令値req_id、req_iqを補正しない構成の電動機の制御装置である。
図6(a)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。また、図6(b)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。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。これは、電流補正部111において、電流指令値req_id、req_iqが、電流補正時の回転位置θにおける前回電流偏差ed0、eq0及び前回電流補正値ud0、uq0を考慮して電流の変動を打ち消すように補正されるためである。すなわち、回転位置θに依存する電流変動分を、電流の実測値を用いてフィードフォワードされた補正後電流指令値rev_id、rev_iq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の各相のコイルには安定した電流が流れることになる。
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。
上記実施の形態では、電流補正部111において、d軸とq軸の電流指令値をともに補正していたが、いずれか一方の電流指令値のみを補正してもよい。
また、上記実施の形態では、テーブル記憶部1111が記憶するテーブルは1つしか用意していないが、同じ回転位置θであっても、トルクによって電流の変動が異なる場合などは、トルク毎にテーブルを用意してもよい。
また、上記実施の形態では、テーブル記憶部1111が記憶するテーブルは、回転位置θを1度刻みとしている。しかし、回転位置θを1度刻みでなく、例えば5度刻みなどにテーブルを設定してもよい。
また、上記実施の形態では、テーブル記憶部1111が記憶するテーブルから、運転時の回転位置θに対応する値を読み出して補正演算を行っている。しかし、制御周期と電動機の回転速度との関係等から回転位置θにオフセットを設けた方が良い場合は、回転位置θを回転位置(θ+α)と置き換えて、値をテーブルから読み込んでもよい。
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。
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。
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、図9を参照して説明する。図7は、電動機の制御装置の主要部をプロセッサで構成した場合の、プロセッサの制御処理を説明するためのフローチャートである。図8は、図7のフローチャートにおけるデータ検出処理を説明するためのフローチャートである。図9は、図7のフローチャートにおける電流補正処理を説明するためのフローチャートである。
まず、プロセッサは、テーブル記憶部1111のテーブルに記憶されている回転位置θ毎のd軸電流偏差、q軸電流偏差、d軸電流補正値及びq軸電流補正値を全て「0」にクリアする(ステップS1)。
続いて、プロセッサは、回転位置検出部107から回転位置θを入力し、回転数検出部108から角速度ωを入力し、三相電流検出部109からコイル電流i、i、iの値を入力する(ステップS2)。
続いて、プロセッサは、指示トルクTreqと角速度ωから、電流指令値req_id、req_iqを、例えばテーブルから検索して求める(ステップS3)。
続いて、プロセッサは、回転位置θとコイル電流i、i、iの値から、式(1)を用いて、二相電流値id、iqを求める(ステップS4)。
続いて、プロセッサは、電流補正処理を行う(ステップS5)。具体的には、プロセッサは、テーブル記憶部1111から前回電流偏差ed0、eq0及び前回電流補正値ud0、uq0を読み出し(ステップS501)、式(2)、(3)を用いて電流補正値ud、uqを算出し(ステップS502)、電流指令値req_id、req_iqと電流補正値ud、uqをそれぞれ加算して、補正後電流指令値rev_id、rev_iqを求める(ステップS503)。さらに、プロセッサは、電流指令値req_id、req_iqから二相電流値id、iqをそれぞれ減算して電流偏差ed、eqを求め(ステップS504)、電流補正値ud、uqと、電流偏差ed、eqを、回転位置θに応じてテーブル記憶部1111のテーブルに書き込む(ステップS505)。
続いて、プロセッサは、補正後電流指令値rev_id、rev_iqから二相電流値id、iqをそれぞれ減算して補正後偏差rev_ed、rev_eqを求める(ステップS6)。
続いて、プロセッサは、補正後電流指令値rev_id、rev_iq、補正後偏差rev_ed、rev_eqから指示電圧vd、vqを、式(4)に示すように、例えばPI制御により算出する(ステップS7)。
続いて、プロセッサは、指示電圧vd、vqと回転位置θを用いて、式(5)により電圧操作量v、v、vを求める(ステップS8)。
続いて、プロセッサは、電圧操作量v、v、vに応じたPWM信号をインバータ40に出力する(ステップS9)。このPWM信号により、インバータ40は、コイル電流i、i、iを流し、三相交流電動機50を駆動する。
続いて、プロセッサは、制御をステップS2に戻す。
このような処理により、図1の制御装置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。
本発明の実施形態に係る電動機の制御装置の全体構成を示すブロック図である。 図1に示すインバータの機能を説明するための図である。 本発明の実施形態に係るテーブル記憶部が記憶するテーブルを説明するための図である。 トルクと電流指令値の関係を表した図である。 (a)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。(b)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。 (a)は、本発明の実施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。(b)は、本発明の実施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である。 電動機の制御装置の主要部をプロセッサで構成した場合の、プロセッサの制御処理を説明するためのフローチャートである。 図7のフローチャートにおけるデータ検出処理を説明するためのフローチャートである。 図7のフローチャートにおける電流補正処理を説明するためのフローチャートである。 従来の電動機の制御装置の全体構成を示すブロック図である。
符号の説明
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 (電流指令値出力手段)
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 PWM生成部 (駆動手段)
107 回転位置検出部 (回転位置検出手段)
108 回転数検出部
109 三相電流検出部 (電流値検出手段)
110 三相/二相電流変換部 (電流値変換手段)
111 電流補正部 (電流指令値補正手段)
1111 テーブル記憶部 (記憶手段)
1112 テーブル管理部 (データ書き込み手段、データ読み出し手段)
1113 補正演算部 (補正値算出手段)
1114 加算器 (補正値出力手段)
1115 加算器 (補正値出力手段)
1116 減算器 (偏差算出手段)
1117 減算器 (偏差算出手段)

Claims (7)

  1. 電動機のロータの回転位置を検出する回転位置検出手段と、
    電動機の各相のコイルに流れる電流の電流値を検出する電流値検出手段と、
    前記電流値検出手段により検出された電流値を入力し、該電流値を該電流値と実質的に等価な二相の電流値である二相電流値に変換する電流値変換手段と、
    電動機に発生させるトルクの大きさを指示する指示トルクを得るために必要な二相の電流指令値を求め、該電流指令値を出力する電流指令値出力手段と、
    前記電流指令値出力手段により出力された電流指令値と、前記電流値変換手段により変換された二相電流値とを入力し、該二相電流値に基づいて前記電流指令値を補正することにより、補正後の電流指令値である補正後電流指令値を求め、該補正後電流指令値を出力する電流指令値補正手段と、
    前記電流指令値補正手段により出力された補正後電流指令値に基づいて、電動機を駆動する駆動手段と、
    を備えた電動機の制御装置であって、
    前記電流指令値補正手段は、
    電流指令値の補正値である電流補正値と、電流指令値と二相電流値との偏差である電流偏差とを、ロータの回転位置に対応付けてを記憶する記憶手段と、
    前記回転位置検出手段により検出されたロータの回転位置を入力し、該ロータの回転位置に対応付けて記憶されている電流補正値と電流偏差とを、前記記憶手段から読み出すデータ読み出し手段と、
    前記データ読み出し手段により読み出された電流補正値と電流偏差とに基づいて、電流補正値を求める補正値算出手段と、
    前記電流指令値出力手段により出力された電流指令値を入力し、該電流指令値と、前記補正値算出手段により求められた電流補正値と、から補正後電流指令値を求め、該補正後電流指令値を出力する補正値出力手段と、
    前記電流指令値出力手段により出力された電流指令値と、前記電流値変換手段により変換された二相電流値とを入力し、前記電流指令値から前記二相電流値を減算することにより電流偏差を求める偏差算出手段と、
    前記回転位置検出手段により検出されたロータの回転位置を入力し、前記補正値算出手段により求められた電流補正値と、前記偏差算出手段により求められた電流偏差とを、前記ロータの回転位置に対応付けて前記記憶手段に書き込むデータ書き込み手段と、を備える、
    ことを特徴とする電動機の制御装置。
  2. 前記補正値算出手段は、前記データ読み出し手段により読み出された電流補正値に、前記データ読み出し手段により読み出された電流偏差を定数倍した値を加算して電流補正値を求める、ことを特徴とする請求項1に記載の電動機の制御装置。
  3. 前記電流値変換手段は、前記電流値検出手段により検出された電流値を入力し、該電流値を二相電流値として励磁電流値とトルク電流値に変換し、
    前記電流指令値出力手段は、電流指令値として励磁電流指令値とトルク電流指令値を求め、電流指令値として励磁電流指令値とトルク電流指令値を出力し、
    前記電流指令値補正手段は、前記電流指令値出力手段により出力された励磁電流指令値とトルク電流指令値のうち少なくとも一方の電流指令値と、前記電流値変換手段により変換された励磁電流値とトルク電流値のうち少なくとも一方の二相電流値とを入力し、該少なくとも一方の二相電流値に基づいて前記少なくとも一方の電流指令値を補正することにより、少なくとも一方の補正後の電流補正値である補正後電流指令値を求め、該少なくとも一方の補正後電流指令値を出力する、ことを特徴とする請求項1に記載の電動機の制御装置。
  4. 前記記憶手段は、電流補正値と電流偏差とを、指示トルクとロータの回転位置とに対応付けて記憶し、
    前記データ読み出し手段は、指示トルクと前記回転位置検出手段により検出されたロータの回転位置とを入力し、該指示トルクと該ロータの回転位置とに対応付けて記憶されている電流補正値と電流偏差とを、前記記憶手段から読み出し、
    前記データ書き込み手段は、指示トルクと前記回転位置検出手段により検出されたロータの回転位置とを入力し、該指示トルクと該ロータの回転位置とに対応付けて、電流補正値と電流偏差とを、前記記憶手段に書き込む、
    ことを特徴とする請求項1に記載の電動機の制御装置。
  5. 前記データ読み出し手段は、前記回転位置検出手段により検出されたロータの回転位置を入力し、該ロータの回転位置にオフセットを加えたロータの回転位置に対応付けて記憶されている電流補正値と電流偏差とを、前記記憶手段から読み出す、ことを特徴とする請求項1に記載の電動機の制御装置。
  6. 電動機のロータの回転位置を検出する回転位置検出ステップと、
    電動機の各相のコイルに流れる電流の電流値を検出する電流値検出ステップと、
    前記電流値検出ステップにより検出された電流値を入力し、該電流値を該電流値と実質的に等価な二相の電流値である二相電流値に変換する電流値変換ステップと、
    電動機に発生させるトルクの大きさを指示する指示トルクを得るために必要な二相の電流指令値を求め、該電流指令値を出力する電流指令値出力ステップと、
    前記電流指令値出力ステップにより出力された電流指令値と、前記電流値変換ステップにより変換された二相電流値とを入力し、該二相電流値に基づいて前記電流指令値を補正することにより、補正後の電流指令値である補正後電流指令値を求め、該補正後電流指令値を出力する電流指令値補正ステップと、
    前記電流指令値補正ステップにより出力された補正後電流指令値に基づいて、電動機を駆動する駆動ステップと、
    を備えた電動機の制御方法であって、
    前記電流指令値補正ステップは、
    前記回転位置検出ステップにより検出されたロータの回転位置を入力し、電流指令値の補正値である電流補正値と、電流指令値と二相電流値との偏差である電流偏差とを、ロータの回転位置に対応付けて記憶する記憶手段から、前記ロータの回転位置に対応付けて記憶されている電流補正値と電流偏差とを、読み出すデータ読み出しステップと、
    前記データ読み出しステップにより読み出された電流補正値と電流偏差とに基づいて、電流補正値を求める補正値算出ステップと、
    前記電流指令値出力ステップにより出力された電流指令値を入力し、該電流指令値と、前記補正値算出ステップにより求められた電流補正値と、から補正後電流指令値を求め、該補正後電流指令値を出力する補正値出力ステップと、
    前記電流指令値出力ステップにより出力された電流指令値と、前記電流値変換ステップにより変換された二相電流値とを入力し、前記電流指令値から前記二相電流値を減算することにより電流偏差を求める偏差算出ステップと、
    前記回転位置検出ステップにより検出されたロータの回転位置を入力し、前記補正値算出ステップにより求められた電流補正値と、前記偏差算出ステップにより求められた電流偏差とを、前記ロータの回転位置に対応付けて前記記憶手段に書き込むデータ書き込みステップと、を備える、
    ことを特徴とする電動機の制御方法。
  7. コンピュータに、
    電動機の各相のコイルに流れる電流の電流値を入力し、該電流値を該電流値と実質的に等価な二相の電流値である二相電流値に変換する電流値変換ステップと、
    電動機に発生させるトルクの大きさを指示する指示トルクを得るために必要な二相の電流指令値を求め、該電流指令値を出力する電流指令値出力ステップと、
    前記電流指令値出力ステップにより出力された電流指令値と、前記電流値変換ステップにより変換された二相電流値とを入力し、該二相電流値に基づいて前記電流指令値を補正することにより、補正後の電流指令値である補正後電流指令値を求め、該補正後電流指令値を出力する電流指令値補正ステップと、
    を実施させるコンピュータプログラムであって、
    前記電流指令値補正ステップは、
    電動機のロータの回転位置を入力し、電流指令値の補正値である電流補正値と、電流指令値と二相電流値との偏差である電流偏差とを、ロータの回転位置に対応付けて記憶する記憶手段から、前記ロータの回転位置に対応付けて記憶されている電流補正値と電流偏差とを、読み出すデータ読み出しステップと、
    前記データ読み出しステップにより読み出された電流補正値と電流偏差とに基づいて、電流補正値を求める補正値算出ステップと、
    前記電流指令値出力ステップにより出力された電流指令値を入力し、該電流指令値と、前記補正値算出ステップにより求められた電流補正値と、から補正後電流指令値を求め、該補正後電流指令値を出力する補正値出力ステップと、
    前記電流指令値出力ステップにより出力された電流指令値と、前記電流値変換ステップにより変換された二相電流値とを入力し、前記電流指令値から前記二相電流値を減算することにより電流偏差を求める偏差算出ステップと、
    電動機のロータの回転位置を入力し、前記補正値算出ステップにより求められた電流補正値と、前記偏差算出ステップにより求められた電流偏差とを、前記ロータの回転位置に対応付けて前記記憶手段に書き込むデータ書き込みステップと、を備える、
    ことを特徴とするコンピュータプログラム。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2001352798A (ja) * 2000-06-02 2001-12-21 Mitsubishi Electric Corp 永久磁石形同期電動機の制御装置及び制御方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58123394A (ja) * 1982-01-18 1983-07-22 Hitachi Ltd 交流電動機の制御装置
JP2001352798A (ja) * 2000-06-02 2001-12-21 Mitsubishi Electric Corp 永久磁石形同期電動機の制御装置及び制御方法

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