JP2009100587A - 電動機の制御装置およびその制御方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】
本制御装置では、インバータ1の1相のデューティー比をある位相で0%または100%に固定する2相変調を実施する中性点電圧加算部107を備える。また、中性点電圧加算部107は、3相電圧指令値vu*[V]、vv*[V]、vw*[V]のうち電圧指令値の最大相Vmax_phaseおよび最小相Vmin_phaseを判定する相判定部1071を備える。また、最大相Vmax_phaseの電流値の絶対値|I(Vmax_phase)|[A]と、最小相Vmin_phaseの電流値の絶対値|I(Vmin_phase)|[A]とを比較する比較部1072を備える。更に、比較部1072の比較結果に基づいて、中性点電圧Vcを演算する演算部1073を備えている。
【選択図】図5
Description
(インバータシステムの構成)
以下、図1を参照して、インバータシステムの構成と動作について説明する。図1は、本発明の第1の実施形態に係るインバータシステムの概略構成図、図2は、図1に示すインバータシステムの構成を示すブロック図である。本インバータシステムは、図1および図2に示すように、インバータ1、電流センサ2、電動機であるモーター3、レゾルバ4および制御装置であるモーターコントローラ10を主に備える。
次に、中性点電圧加算部107の動作について、図3を参照して説明する。第1の実施形態に係るインバータシステムでは、インバータ1の3相のうちの1相のデューティー比をある位相で0%または100%に固定する2相変調を実施している。(数6)式に示したように、中性点電圧加算部107は、3相電圧指令値vu*[V]、vv*[V]、vw*[V]の全てに同じ中性点電圧Vc[V]を加算する。各相に同じ中性点電圧Vc[V]を加算しているため、各相の差分となる相間電圧は中性点電圧Vc[V]を加算する前と同じになる。したがって、モーター3の相電流も中性点電圧Vc[V]を加算しても変化が無く、中性点電圧Vc[V]を加算する前と同じとなる。よって、モーター3の制御に影響を与えることなく、中性点電圧加算後3相電圧指令値vu’*[V]、vv’*[V]、vw’*[V]を変化させることができる。すなわち、PWM信号(on duty)tu[%]、tv[%]、tw[%]を変化させることができる。そこで、中性点電圧Vc[V]を変化させて、インバータ1の3相のうちの1相のデューティー比をある位相で0%または100%に固定している。
次に、第1の実施形態に係る中性点電圧加算部107で実行される制御方法について、図5を参照して説明する。図5は、図2に示す中性点電圧加算部107で実行される制御方法を示すフローチャートである。本制御方法は、図5に示すフローチャートのプログラムを中性点電圧加算部107に組み込み実現している。図5に示すように、相判定部1071は、3相電圧指令値vu*[V]、vv*[V]、vw*[V]のうち電圧指令値が最大の相Vmax_phaseを判定する(ステップS101)。次に、相判定部1071は、3相電圧指令値vu*[V]、vv*[V]、vw*[V]のうち電圧指令値が最小の相Vmin_phaseを判定する(ステップS102)。次に、相判定部1071は、U相電流iu[A]およびV相電流iv[A]からW相電流iw[A]を演算部1073に演算させる(ステップS103)。
次に、第2の実施形態に係るインバータシステムについて、第1の実施形態に係るインバータシステムと異なる点を中心に図6および図7を参照して説明する。また、第2の実施形態に係るインバータシステムについて、第1の実施形態に係るインバータシステムと同様の構造には同じ番号を付し、説明を省略する。第2の実施形態に係るインバータシステムは、第1の実施形態とほとんど同じである。第2の実施形態に係るインバータシステムが、第1の実施形態に係るインバータシステムと異なる点は、モーターコントローラの中性点電圧加算手段である中性点電圧加算部207が異なる点だけである。
次に、第2の実施形態に係る中性点電圧加算部207で実行される制御方法について、図7を参照して説明する。図7は、図6に示す中性点電圧加算部207で実行される制御方法を示すフローチャートである。本制御方法は、図7に示すフローチャートのプログラムを、第2の実施形態に係る中性点電圧加算部207に組み込み実現している。図7に示すように、ステップS201乃至S203の制御処理は、図5に示したステップS101乃至S103の制御処理と全く同じである。次に、相判定部2071は、最小相の電流値の絶対値|I(Vmin_phase)|[A]が最大相の電流値の絶対値|I(Vmax_phase)|[A]より大きいか否か比較部2072に比較させる(ステップS204)。最小相の電流値の絶対値|I(Vmin_phase)|[A]が最大相の電流値の絶対値|I(Vmax_phase)|[A]より大きくないと判定した場合(ステップS204:No)、ステップS205の制御処理に移行する。この場合、ある位相における0%または100%に固定する上記1相を最小相に決定する。一方、最小相の電流値の絶対値|I(Vmin_phase)|[A]が最大相の電流値の絶対値|I(Vmax_phase)|[A]より大きいと判定した場合(ステップS204:Yes)、ステップS206の制御処理に移行する。この場合、ある位相における0%または100%に固定する上記1相を最大相に決定する。
次に、第3の実施形態に係るインバータシステムについて、第1の実施形態に係るインバータシステムと異なる点を中心に図8乃至図10を参照して説明する。また、第3の実施形態に係るインバータシステムについて、第1の実施形態に係るインバータシステムと同様の構造には同じ番号を付し、説明を省略する。図8は、本発明の第3の実施形態に係るインバータシステムの構成を示す図である。図8に示すように、第3の実施形態に係るインバータシステムは、第1の実施形態とほとんど同じである。第3の実施形態に係るインバータシステムが、第1の実施形態に係るインバータシステムと異なる点は、変換手段であるdq−3相変換部306の出力と、中性点電圧加算手段である中性点電圧加算部307が異なる点だけである。第3の実施形態に係るモーターコントローラ30では、dq−3相変換部306から中性点電圧加算部307へdq軸電圧指令値vd*[V]、vq*[V]および3相電圧指令値vu*[V]、vv*[V]、vw*[V]を出力する。
次に、第3の実施形態に係る中性点電圧加算部307で実行される制御方法について、図10を参照して説明する。図10は、図8に示す中性点電圧加算部307で実行される制御方法を示すフローチャートである。本制御方法は、図10に示すフローチャートのプログラムを、第3の実施形態に係る中性点電圧加算部307に組み込み実現している。図10に示すように、相判定部3071は、dq−3相変換部306から中性点電圧加算部307へ出力されたd軸電圧指令値vd*[V]およびq軸電圧指令値vq*[V]から電圧位相を演算部3073に演算させる(ステップS301)。次に、相判定部3071は、上記電圧位相から最大相Vmax_phaseおよび最小相Vmin_phaseを判定する(ステップS302)。次に、図10に示したように、図5に示したステップS103乃至S107の制御処理と全く同じ制御処理であるステップS303乃至S307の制御処理を実行する。以降、ステップS301乃至S307の制御処理を順次、繰り返し実行する。
次に、第4の実施形態に係るインバータシステムについて、第2の実施形態に係るインバータシステムと異なる点を中心に図11乃至図13を参照して説明する。また、第4の実施形態に係るインバータシステムについて、第2の実施形態に係るインバータシステムと同様の構造には同じ番号を付し、説明を省略する。図11は、本発明の第4の実施形態に係るインバータシステムの構成を示す図である。図11に示すように、第4の実施形態に係るインバータシステムは、第2の実施形態とほとんど同じである。第4の実施形態に係るインバータシステムが、第2の実施形態に係るインバータシステムと異なる点は、変換手段であるdq−3相変換部406の出力と、中性点電圧加算手段である中性点電圧加算部407が異なる点だけである。第4の実施形態に係るモーターコントローラ40では、dq−3相変換部406から中性点電圧加算部407へdq軸電圧指令値vd*[V]、vq*[V]および3相電圧指令値vu*[V]、vv*[V]、vw*[V]を出力する。
次に、第4の実施形態に係る中性点電圧加算部407で実行される制御方法について、図13を参照して説明する。図13は、図11に示す中性点電圧加算部407で実行される制御方法を示すフローチャートである。本制御方法は、図13に示すフローチャートのプログラムを、第4の実施形態に係る中性点電圧加算部407に組み込み実現している。図13に示すように、相判定部4071は、dq−3相変換部406から中性点電圧加算部407へ出力されたd軸電圧指令値vd*[V]およびq軸電圧指令値vq*[V]から電圧位相を演算部4073に演算させる(ステップS401)。次に、相判定部4071は、上記電圧位相から最大相Vmax_phaseおよび最小相Vmin_phaseを判定する(ステップS402)。次に、図13に示したように、図7に示したステップS203乃至S207の制御処理と全く同じ制御処理であるステップS403乃至S407の制御処理を実行する。以降、ステップS401乃至S407の制御処理を順次、繰り返し実行する。
10、30、40 制御装置であるモーターコントローラ、
101 微分部、102 θ演算部、103 3相−dq変換部、
104 電流MAP部、105 電圧指令値演算手段である電流制御部、
106、306、406 変換手段であるdq−3相変換部、
107、207、307,407 中性点電圧加算手段である中性点電圧加算部、108 PWM信号生成手段であるPWM生成部、
1071、2071、3071、4071 相判定手段である相判定部、
1072、2072、3072、4072 比較手段である比較部、
1073、2073、3073、4073 演算手段である演算部、
T* トルク指令値、id* d軸電流指令値、iq* q軸電流指令値、
vd* d軸電圧指令値、vq* q軸電圧指令値、vu* U相電圧指令値、
vv* V相電圧指令値、vw* W相電圧指令値、
vu’* 中性点電圧加算後U相電圧指令値、
vv’* 中性点電圧加算後V相電圧指令値、
vw’* 中性点電圧加算後W相電圧指令値、tu U相PWM信号、
tv V相PWM信号、tw W相PWM信号、iu U相電流、
iv V相電流、iw W相電流、id d軸電流、iq q軸電流、
θ モーター電気角度、ω モーター角周波数、Vc 中性点電圧、
B 直流電源、Tu+、Tu− U相スイッチング素子、
Tv+、Tv− V相スイッチング素子、
Tw+、Tw− W相スイッチング素子、
Du+、Du− U相還流素子、Dv+、Dv− V相還流素子、
Dw+、Dw− W相還流素子、
Vmax_phase 最大相、Vmin_phase 最小相、
V_max インバータ出力電圧の最大値、
V_min インバータ出力電圧の最小値、
V(Vmax_phase) 最大相の電圧指令値、
V(Vmin_phase) 最小相の電圧指令値、
|I(Vmax_phase)| 最大相の電流値の絶対値、
|I(Vmin_phase)| 最小相の電流値の絶対値
Claims (5)
- インバータの3相のうちの1相のデューティー比をある位相で0%または100%に固定する2相変調を実施するために、電動機の角周波数、トルク指令値および前記電動機に流れる3相電流に基づいて求められた3相電圧指令値全てに同じ中性点電圧を加算する中性点電圧加算手段と、
前記中性点電圧を加算した後の3相電圧指令値に基づいて、前記インバータを制御するPWM信号を生成するPWM信号生成手段と、を備える電動機の制御装置であって、
前記中性点電圧加算手段は、前記3相電圧指令値のうち電圧指令値が最大となる最大相および最小となる最小相を判定する相判定手段と、
前記3相電流における前記最大相の電流値の絶対値と、前記3相電流における前記最小相の電流値の絶対値とを比較し、前記固定する前記1相を決定する比較手段と、
前記比較手段の比較結果に基づいて、前記中性点電圧を演算する演算手段とを備えることを特徴とする電動機の制御装置。 - 前記演算手段は、前記最大相の前記電流値の前記絶対値が前記最小相の前記電流値の前記絶対値より大きいと前記比較手段が判定した場合、前記インバータの出力電圧の最大値と前記最大相の電圧指令値の偏差を前記中性点電圧とし、
前記最大相の前記電流値の前記絶対値が前記最小相の前記電流値の前記絶対値より大きくないと前記比較手段が判定した場合、前記インバータの前記出力電圧の最小値と前記最小相の電圧指令値の偏差を前記中性点電圧と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。 - 前記演算手段は、前記最小相の前記電流値の前記絶対値が前記最大相の前記電流値の前記絶対値より大きいと前記比較手段が判定した場合、前記インバータの出力電圧の最大値と前記最大相の電圧指令値の偏差を前記中性点電圧とし、
前記最小相の前記電流値の前記絶対値が前記最大相の前記電流値の前記絶対値より大きくないと前記比較手段が判定した場合、前記インバータの前記出力電圧の最小値と前記最小相の電圧指令値の偏差を前記中性点電圧と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。 - 前記電動機の前記角周波数、前記トルク指令値および前記3相電流に基づいて、d軸電圧指令値およびq軸電圧指令値を求める電圧指令値演算手段と、
前記d軸電圧指令値および前記q軸電圧指令値を前記3相電圧指令値に変換する変換手段とを備え、
前記相判定手段は、前記d軸電圧指令値および前記q軸電圧指令値から演算された電圧位相から前記最大相および前記最小相を判定することを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の電動機の制御装置。 - 中性点電圧加算手段の相判定手段により、電動機の角周波数、トルク指令値および前記電動機に流れる3相電流に基づいて求められた3相電圧指令値のうち電圧指令値が最大となる最大相および最小となる最小相を判定し、
前記中性点電圧加算手段の比較手段により、前記3相電流における前記最大相の電流値の絶対値と、前記3相電流における前記最小相の電流値の絶対値とを比較し、インバータの3相のうち、デューティー比をある位相で0%または100%に固定する1相を決定し、
前記中性点電圧加算手段の演算手段により、前記比較手段の比較結果に基づいて、中性点電圧を演算し、前記3相電圧指令値全てに同じ前記中性点電圧を加算し、
PWM信号生成手段により、前記中性点電圧を加算した後の3相電圧指令値に基づいて、前記インバータを制御するPWM信号を生成することを特徴とする電動機の制御方法。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2007270952A JP2009100587A (ja) | 2007-10-18 | 2007-10-18 | 電動機の制御装置およびその制御方法 |
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JP2007270952A Pending JP2009100587A (ja) | 2007-10-18 | 2007-10-18 | 電動機の制御装置およびその制御方法 |
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JP (1) | JP2009100587A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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EP3163745A4 (en) * | 2014-06-30 | 2018-02-28 | Hitachi Automotive Systems, Ltd. | Motor control device and electric power steering system using said motor drive circuit |
-
2007
- 2007-10-18 JP JP2007270952A patent/JP2009100587A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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EP3163745A4 (en) * | 2014-06-30 | 2018-02-28 | Hitachi Automotive Systems, Ltd. | Motor control device and electric power steering system using said motor drive circuit |
US10374531B2 (en) | 2014-06-30 | 2019-08-06 | Hitachi Automotive Systems, Ltd. | Motor control device and electric power steering system using said motor drive circuit |
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