JP2011244571A - Motor drive mechanism and motor control apparatus - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a control technique with which a d-axis current can be more appropriately determined in a motor drive mechanism for driving a triple-phase motor.SOLUTION: A motor drive mechanism includes: a triple-phase motor; a battery; an inverter for supplying a triple-phase drive voltage to the triple-phase motor; bus voltage detecting means for detecting a DC voltage supplied from the battery to the inverter as a detection bus voltage; and an inverter controller for controlling the inverter in response to the detection bus voltage. The inverter controller includes current command generating means, voltage command generating means, and inverter control means for controlling the inverter. The current command generating means calculates a reference bus voltage from the detection bus voltage and generates a d-axis current command and a q-axis current command on the basis of the reference bus voltage. The current command generating means regulates the reference bus voltage in response to whether or not a voltage command of each phase reaches a limit voltage for bringing a duty of each corresponding phase into a maximum value or a minimum value.

Description

本発明は、モータ駆動機構及びモータ制御装置に関し、特に、バッテリ電圧に応答して弱め界磁制御を行うように構成されたモータ駆動機構及びモータ制御装置に関する。   The present invention relates to a motor drive mechanism and a motor control device, and more particularly to a motor drive mechanism and a motor control device configured to perform field-weakening control in response to a battery voltage.

永久磁石モータ、誘導モータその他の3相モータをベクトル制御によって運転する場合に広く使用される技術の一つが、弱め界磁制御である。弱め界磁制御とは、3相モータを高速で運転する場合にd軸電流(弱め界磁電流)を流すことによって3相モータの電機子巻線の誘起電圧を低下させる技術である。ベクトル制御が行われる場合、3相モータの回転数の増大に伴って電機子巻線の誘起電圧も上昇する。このとき、誘起電圧がインバータに接続された直流電源(例えばバッテリ)の電圧と比較して高くなりすぎると、q軸電流(トルク電流)が流せなくなってトルクが発生できなくなり、3相モータの運転ができなくなる。このような不具合を回避するために、d軸電流(弱め界磁電流)を流すことによって回転子の界磁の起磁力を実効的に低下させ、これにより誘起電圧を低下させるのが、弱め界磁制御の要点である。   One of the techniques widely used when operating a permanent magnet motor, an induction motor and other three-phase motors by vector control is field-weakening control. The field weakening control is a technique for reducing the induced voltage of the armature winding of the three-phase motor by flowing a d-axis current (field-weakening current) when the three-phase motor is operated at high speed. When vector control is performed, the induced voltage of the armature winding increases as the number of rotations of the three-phase motor increases. At this time, if the induced voltage becomes too high compared to the voltage of the DC power supply (for example, battery) connected to the inverter, the q-axis current (torque current) cannot flow and torque cannot be generated. Can not be. In order to avoid such a problem, the field weakening control is performed by effectively reducing the magnetomotive force of the rotor field by passing a d-axis current (field weakening current) and thereby reducing the induced voltage. It is the gist of.

3相モータに電力を供給するインバータにバッテリから直流電圧が供給されるように構成されたモータ駆動機構(例えば、電気自動車、ハイブリッドカーのようなモータ駆動車両)において弱め界磁制御を行う場合、d軸電流の大きさは、バッテリ電圧に応じて決定されることが好ましい。このような技術は、例えば、特開平7−107772号公報に開示されている。この公報に開示された永久磁石型同期モータの駆動制御装置は、バッテリ電圧を逐次に検出し、検出されたバッテリ電圧からインバータが出し得る最大モータ印加電圧Vmax(PWM変調度を100%とした場合にインバータから出力される電圧V)を算出する。当該駆動制御装置は、更に、トルク指令Trefとモータ回転数Nから電圧Vを最大モータ印加電圧Vmaxに一致させるような場合の弱め界磁電流指令I を算出する。弱め界磁電流指令I の算出においては、モータの各種の特性パラメータ(一次抵抗、電気子巻線のd軸インダクタンス、q軸インダクタンス)が使用される。インバータから出力される電圧Vを最大モータ印加電圧Vmaxに一致させるような弱め界磁電流指令I を算出することにより、効率低下や出力低下を防ぐことができる。 When performing field-weakening control in a motor drive mechanism (for example, a motor-driven vehicle such as an electric vehicle or a hybrid car) configured such that a DC voltage is supplied from a battery to an inverter that supplies power to a three-phase motor, The magnitude of the current is preferably determined according to the battery voltage. Such a technique is disclosed, for example, in JP-A-7-107772. The publication disclosed a permanent magnet synchronous motor drive control device detects the battery voltage sequentially, and the maximum motor-applied voltage V max (PWM modulation degree from the detected battery voltage inverter may issue 100% In this case, the voltage V) output from the inverter is calculated. The drive control device further calculates a field weakening current command I d * when the voltage V matches the maximum motor applied voltage V max from the torque command T ref and the motor rotation speed N. In calculating the field weakening current command I d * , various characteristic parameters of the motor (primary resistance, d-axis inductance of armature winding, q-axis inductance) are used. By calculating the field weakening current command I d * that causes the voltage V output from the inverter to coincide with the maximum motor applied voltage V max , it is possible to prevent a decrease in efficiency and a decrease in output.

しかしながら、発明者の検討によれば、上記のような弱め界磁電流(d軸電流)の決定方法には改善の余地がある。特に重大なのは、インバータやモータの特性パラメータは運転状況(例えば、インバータ温度やモータ温度等)で変化するため、インバータやモータの特性パラメータを誤差なく設定することが困難である点である。インバータの特性パラメータに誤差が含まれると、バッテリ電圧から算出した最大モータ印加電圧Vmaxは不正確なものになる。また、モータの特性パラメータに誤差が含まれると、トルク指令Trefとモータ回転数Nから算出した弱め界磁電流指令I も、不正確なものになる。 However, according to the inventors' investigation, there is room for improvement in the method for determining the field weakening current (d-axis current) as described above. What is particularly important is that the characteristic parameters of the inverter and the motor vary depending on the operating conditions (for example, the inverter temperature and the motor temperature), and it is difficult to set the characteristic parameters of the inverter and the motor without error. When an error is included in the characteristics of the inverter parameters, the maximum motor-applied voltage V max calculated from the battery voltage becomes inaccurate. Further, if the motor characteristic parameter includes an error, the field weakening current command I d * calculated from the torque command T ref and the motor rotation speed N becomes inaccurate.

特開平7−107772号公報Japanese Patent Laid-Open No. 7-107772

したがって、本発明の目的は、3相モータを運転するモータ駆動機構に対し、d軸電流(弱め界磁電流)をより適切に制御できるようなd軸電流の制御手法を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a d-axis current control method that can more appropriately control the d-axis current (field weakening current) for a motor drive mechanism that operates a three-phase motor.

本発明の一の観点では、モータ駆動機構が、3相モータと、バッテリと、バッテリから直流電圧の供給を受けて3相の駆動電圧を3相モータに供給するインバータと、バッテリからインバータに供給される直流電圧を検出バス電圧として検出するバス電圧検出手段と、検出バス電圧に応答してインバータを制御するインバータコントローラとを具備する。インバータコントローラは、d軸電流指令とq軸電流指令を生成する電流指令生成手段と、d軸電流指令とq軸電流指令とに応答して、u相電圧指令とv相電圧指令とw相電圧指令とを生成する電圧指令生成手段と、u相電圧指令とv相電圧指令とw相電圧指令とに応答してu相デューティとv相デューティとw相デューティとを算出するデューティ算出手段と、算出されたu相デューティとv相デューティとw相デューティに応答してインバータを制御するインバータ制御手段とを備えている。電流指令生成手段は、検出バス電圧から参照バス電圧を算出すると共に、参照バス電圧に基づいてd軸電流指令とq軸電流指令とを生成する。電流指令生成手段は、u相電圧指令とv相電圧指令とw相電圧指令とが、それぞれ、u相デューティ、v相デューティ、w相デューティを最大値又は最小値にするリミット電圧に到達したか否かに応答して参照バス電圧を調節する。   In one aspect of the present invention, a motor driving mechanism includes a three-phase motor, a battery, an inverter that receives a DC voltage supplied from the battery and supplies a three-phase driving voltage to the three-phase motor, and a battery that supplies the inverter. Bus voltage detecting means for detecting the detected DC voltage as a detected bus voltage, and an inverter controller for controlling the inverter in response to the detected bus voltage. The inverter controller responds to the current command generating means for generating the d-axis current command and the q-axis current command, and the d-axis current command and the q-axis current command, and the u-phase voltage command, the v-phase voltage command, and the w-phase voltage. A voltage command generating means for generating a command; a duty calculating means for calculating a u-phase duty, a v-phase duty, and a w-phase duty in response to the u-phase voltage command, the v-phase voltage command, and the w-phase voltage command; Inverter control means for controlling the inverter in response to the calculated u-phase duty, v-phase duty, and w-phase duty is provided. The current command generation means calculates a reference bus voltage from the detected bus voltage, and generates a d-axis current command and a q-axis current command based on the reference bus voltage. The current command generator means that the u-phase voltage command, the v-phase voltage command, and the w-phase voltage command have reached a limit voltage that sets the u-phase duty, v-phase duty, and w-phase duty to the maximum value or the minimum value, respectively. Responsive to adjusting the reference bus voltage.

電流指令生成手段は、u相電圧指令とv相電圧指令とw相電圧指令の少なくとも一つが過去の所定期間にリミット電圧に到達した場合に参照バス電圧を減少させ、u相電圧指令とv相電圧指令とw相電圧指令の全てが該所定期間にリミット電圧に到達しなかった場合に参照バス電圧を減少させることが好ましい。   The current command generation means decreases the reference bus voltage when at least one of the u-phase voltage command, the v-phase voltage command, and the w-phase voltage command reaches a limit voltage in a predetermined period in the past. It is preferable to decrease the reference bus voltage when all of the voltage command and the w-phase voltage command do not reach the limit voltage during the predetermined period.

電流指令生成手段が、参照バス電圧と3相モータのロータ回転数に応答して最大トルクを算出すると共にトルク指令と最大トルクから相対トルク指令を算出する場合、電流指令生成手段に、相対トルク指令とロータ回転数の組み合わせと、d軸電流指令とq軸電流指令との関係が記述された複数の電流テーブルが用意され、電流指令生成手段は、参照バス電圧に基づいて複数の電流テーブルのうちから選択電流テーブルを選択し、選択電流テーブルを用いて相対トルク指令とロータ回転数の組み合わせからd軸電流指令とq軸電流指令とを算出することが好ましい。   When the current command generating means calculates the maximum torque in response to the reference bus voltage and the rotor speed of the three-phase motor and calculates the relative torque command from the torque command and the maximum torque, the current command generating means A plurality of current tables describing the combination of the rotor rotational speed and the relationship between the d-axis current command and the q-axis current command are prepared, and the current command generating means is configured to select one of the plurality of current tables based on the reference bus voltage. It is preferable that the selected current table is selected from the above, and the d-axis current command and the q-axis current command are calculated from the combination of the relative torque command and the rotor rotational speed using the selected current table.

複数の電流テーブルと参照バス電圧との対応関係は、参照バス電圧が大きいほど、q軸電流指令が大きくなり、且つ、d軸電流指令の絶対値が小さくなるように定められることが好ましい。   The correspondence relationship between the plurality of current tables and the reference bus voltage is preferably determined such that the larger the reference bus voltage, the larger the q-axis current command and the smaller the absolute value of the d-axis current command.

参照バス電圧が、検出バス電圧とバス電圧補償値との和から算出される場合、バス電圧補償値は、u相電圧指令とv相電圧指令とw相電圧指令の少なくとも一つが過去の所定期間にリミット電圧に到達した場合に減少され、u相電圧指令とv相電圧指令とw相電圧指令の全てが当該所定期間にリミット電圧に到達しなかった場合に増大されることが好ましい。   When the reference bus voltage is calculated from the sum of the detected bus voltage and the bus voltage compensation value, at least one of the u-phase voltage command, the v-phase voltage command, and the w-phase voltage command is a past predetermined period. Preferably, the voltage is decreased when the limit voltage is reached, and is increased when all of the u-phase voltage command, the v-phase voltage command, and the w-phase voltage command do not reach the limit voltage during the predetermined period.

本発明の他の観点では、バッテリから直流電圧の供給を受けて3相の駆動電圧を3相モータに供給するインバータを制御するためのモータ制御装置が、バッテリからインバータに供給される直流電圧を検出バス電圧として検出するバス電圧検出手段と、検出バス電圧に応答してインバータを制御するインバータコントローラとを具備する。インバータコントローラは、d軸電流指令とq軸電流指令を生成する電流指令生成手段と、d軸電流指令とq軸電流指令とに応答して、u相電圧指令とv相電圧指令とw相電圧指令とを生成する電圧指令生成手段と、u相電圧指令とv相電圧指令とw相電圧指令とに応答してu相デューティとv相デューティとw相デューティとを算出するデューティ算出手段と、算出されたu相デューティとv相デューティとw相デューティに応答してインバータを制御するインバータ制御手段とを備えている。電流指令生成手段は、検出バス電圧から参照バス電圧を算出すると共に、参照バス電圧に基づいてd軸電流指令とq軸電流指令とを生成する。電流指令生成手段は、u相電圧指令とv相電圧指令とw相電圧指令とが、それぞれ、u相デューティ、v相デューティ、w相デューティを最大値又は最小値にするリミット電圧に到達したか否かに応答して参照バス電圧を調節する。   In another aspect of the present invention, a motor control device for controlling an inverter that receives a DC voltage supplied from a battery and supplies a three-phase drive voltage to a three-phase motor has a DC voltage supplied from the battery to the inverter. Bus voltage detecting means for detecting the detected bus voltage, and an inverter controller for controlling the inverter in response to the detected bus voltage. The inverter controller responds to the current command generating means for generating the d-axis current command and the q-axis current command, and the d-axis current command and the q-axis current command, and the u-phase voltage command, the v-phase voltage command, and the w-phase voltage. A voltage command generating means for generating a command; a duty calculating means for calculating a u-phase duty, a v-phase duty, and a w-phase duty in response to the u-phase voltage command, the v-phase voltage command, and the w-phase voltage command; Inverter control means for controlling the inverter in response to the calculated u-phase duty, v-phase duty, and w-phase duty is provided. The current command generation means calculates a reference bus voltage from the detected bus voltage, and generates a d-axis current command and a q-axis current command based on the reference bus voltage. The current command generator means that the u-phase voltage command, the v-phase voltage command, and the w-phase voltage command have reached a limit voltage that sets the u-phase duty, v-phase duty, and w-phase duty to the maximum value or the minimum value, respectively. Responsive to adjusting the reference bus voltage.

本発明によれば、3相モータを運転するモータ駆動機構に対して、d軸電流(弱め界磁電流)をより適切に決定できるようなd軸電流の制御手法を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the control method of d-axis current which can determine a d-axis current (field-weakening current) more appropriately can be provided with respect to the motor drive mechanism which drives a three-phase motor.

本発明の一実施形態のモータ駆動機構の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the motor drive mechanism of one Embodiment of this invention. 図1のモータ駆動機構のインバータコントローラの構成/動作を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure / operation | movement of the inverter controller of the motor drive mechanism of FIG. 本実施形態におけるu相電圧指令Vu、v相電圧指令Vv及びw相電圧指令Vwとu相デューティDu、v相デューティDv及びw相デューティDwとの対応関係を示すグラフである。It is a graph which shows the correspondence of u phase voltage command Vu * , v phase voltage command Vv *, and w phase voltage command Vw * in this embodiment, u phase duty Du, v phase duty Dv, and w phase duty Dw. 図3Aは、インバータコントローラの電流指令計算部において行われる演算を説明する概念図である。FIG. 3A is a conceptual diagram illustrating a calculation performed in a current command calculation unit of the inverter controller. 図3Bは、インバータコントローラの電流指令計算部において行われる演算を説明する概念図である。FIG. 3B is a conceptual diagram illustrating a calculation performed in a current command calculation unit of the inverter controller. 図3Cは、インバータコントローラの電流指令計算部において行われる演算を説明する概念図である。FIG. 3C is a conceptual diagram illustrating a calculation performed in a current command calculation unit of the inverter controller. 図4は、インバータコントローラの電流指令計算部に用意される最大トルクテーブルの内容の例を示すグラフである。FIG. 4 is a graph showing an example of the contents of the maximum torque table prepared in the current command calculation unit of the inverter controller. 図5は、インバータコントローラの電流指令計算部に用意される電流テーブルの内容の例を示すグラフである。FIG. 5 is a graph showing an example of the contents of a current table prepared in the current command calculation unit of the inverter controller.

図1は、本発明の一実施形態のモータ駆動機構1の構成を示すブロック図である。モータ駆動機構1は、永久磁石モータ2と、インバータ3と、バッテリ4と、エンコーダ5と、バス電圧検出部6と、電流検出部7と、インバータコントローラ8とを備えている。インバータ3は、バッテリ4から供給される直流電圧から3相の駆動電圧を生成し、生成した駆動電流を永久磁石モータ2に供給する。エンコーダ5は、永久磁石モータ2のロータ位置θを逐次に検出する。バス電圧検出部6は、バッテリ4からインバータ3に供給される直流電圧、即ち、インバータ3とバッテリ4とを接続するバスの電圧を検出する。バス電圧検出部6によって検出されたバスの電圧を、以下では、検出バス電圧v_battと記載する。電流検出部7は、インバータ3から永久磁石モータ2に供給される3相電流、即ち、u相電流Iu、v相電流Iv、w相電流Iwを計測する。インバータコントローラ8は、検出されたロータ位置θと検出バス電圧v_battと3相電流Iu、Iv、Iwとに応答して、インバータ3を制御する。このような構成のモータ駆動機構1は、例えば、電気自動車やハイブリッドカーの駆動輪を駆動する駆動系に用いられる。この場合、永久磁石モータ2が発生する駆動力が駆動輪に伝達される。   FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a motor drive mechanism 1 according to an embodiment of the present invention. The motor drive mechanism 1 includes a permanent magnet motor 2, an inverter 3, a battery 4, an encoder 5, a bus voltage detection unit 6, a current detection unit 7, and an inverter controller 8. The inverter 3 generates a three-phase drive voltage from the DC voltage supplied from the battery 4 and supplies the generated drive current to the permanent magnet motor 2. The encoder 5 sequentially detects the rotor position θ of the permanent magnet motor 2. The bus voltage detection unit 6 detects a DC voltage supplied from the battery 4 to the inverter 3, that is, a voltage of a bus connecting the inverter 3 and the battery 4. Hereinafter, the bus voltage detected by the bus voltage detector 6 is referred to as a detected bus voltage v_batt. The current detector 7 measures a three-phase current supplied from the inverter 3 to the permanent magnet motor 2, that is, a u-phase current Iu, a v-phase current Iv, and a w-phase current Iw. The inverter controller 8 controls the inverter 3 in response to the detected rotor position θ, the detected bus voltage v_batt, and the three-phase currents Iu, Iv, Iw. The motor drive mechanism 1 having such a configuration is used, for example, in a drive system that drives drive wheels of an electric vehicle or a hybrid car. In this case, the driving force generated by the permanent magnet motor 2 is transmitted to the driving wheels.

図2Aは、インバータコントローラ8の構成を示すブロック図である。インバータコントローラ8は、電流指令計算部11と、速度計算部12と、3相2相変換部13と、電流制御部14と、2相3相変換部15と、デューティ計算部16とを備えている。電流指令計算部11は、トルク指令Tと検出バス電圧v_battとロータ回転数ωとから、d軸電流指令Idとq軸電流指令Iqとを算出する。電流指令計算部11における演算については、後に詳細に説明する。速度計算部12は、エンコーダ5によって逐次に検出される永久磁石モータ2のロータ角度θから、ロータ回転数ωを計算する。3相2相変換部13は、計測された3相電流Iu、Iv、Iwに対して3相−2相変換を行い、インバータ3から永久磁石モータ2に供給される3相電流のd軸電流成分(即ち、d軸電流Id)とq軸電流成分(即ち、q軸電流Iq)を算出する。電流制御部14は、d軸電流指令Idとd軸電流Idとの差、及びq軸電流指令Iqとq軸電流Iqとの差に基づいてPI制御を行い、d軸電圧指令Vd及びq軸電圧指令Vqを算出する。2相3相変換部15は、d軸電圧指令Vd及びq軸電圧指令Vqに対して2相3相変換を行い、u相電圧指令Vu、v相電圧指令Vv及びw相電圧指令Vwを生成する。 FIG. 2A is a block diagram showing the configuration of the inverter controller 8. The inverter controller 8 includes a current command calculation unit 11, a speed calculation unit 12, a three-phase two-phase conversion unit 13, a current control unit 14, a two-phase three-phase conversion unit 15, and a duty calculation unit 16. Yes. The current command calculation unit 11 calculates a d-axis current command Id * and a q-axis current command Iq * from the torque command T * , the detected bus voltage v_batt, and the rotor rotational speed ω. The calculation in the current command calculation unit 11 will be described in detail later. The speed calculation unit 12 calculates the rotor rotational speed ω from the rotor angle θ of the permanent magnet motor 2 that is sequentially detected by the encoder 5. The three-phase / two-phase converter 13 performs three-phase / two-phase conversion on the measured three-phase currents Iu, Iv, Iw, and the d-axis current of the three-phase current supplied from the inverter 3 to the permanent magnet motor 2. A component (that is, d-axis current Id) and a q-axis current component (that is, q-axis current Iq) are calculated. The current control unit 14 performs PI control based on the difference between the d-axis current command Id * and the d-axis current Id and the difference between the q-axis current command Iq * and the q-axis current Iq, and the d-axis voltage command Vd *. And q-axis voltage command Vq * is calculated. The two-phase / three-phase conversion unit 15 performs two-phase / three-phase conversion on the d-axis voltage command Vd * and the q-axis voltage command Vq * , and performs the u-phase voltage command Vu * , the v-phase voltage command Vv *, and the w-phase voltage. Command Vw * is generated.

デューティ計算部16は、それぞれ、u相電圧指令Vu、v相電圧指令Vv及びw相電圧指令Vwから、それぞれ、u相デューティDu(即ち、u相のPWM変調度)、v相デューティDv及びw相デューティDwを算出する。u相デューティDu、v相デューティDv及びw相デューティDwは、所定の下限値DMIN(典型的には0%)以上、且つ、所定の上限値DMAX(典型的には100%)以下の値をとる。 The duty calculator 16 calculates the u-phase duty Du (that is, the u-phase PWM modulation factor) and the v-phase duty from the u-phase voltage command Vu * , the v-phase voltage command Vv *, and the w-phase voltage command Vw * , respectively. Dv and w-phase duty Dw are calculated. The u-phase duty Du, the v-phase duty Dv and the w-phase duty Dw are not less than a predetermined lower limit value D MIN (typically 0%) and not more than a predetermined upper limit value D MAX (typically 100%). Takes a value.

図2Bは、u相電圧指令Vu、v相電圧指令Vv及びw相電圧指令Vwとu相デューティDu、v相デューティDv及びw相デューティDwとの対応関係を示すグラフである。 FIG. 2B is a graph showing a correspondence relationship between the u-phase voltage command Vu * , the v-phase voltage command Vv * and the w-phase voltage command Vw * and the u-phase duty Du, the v-phase duty Dv, and the w-phase duty Dw.

本実施形態では、u相電圧指令Vuが、リミット電圧−VLIM、VLIMに到達していない場合、即ち、−VLIM以上VLIM以下の範囲にある場合、u相デューティDuは、u相電圧指令Vuの増加と共に増加される。このとき、u相デューティDuは、u相電圧指令Vuの増加と共に下限値DMIN(典型的には0%)から上限値DMAX(典型的には100%)まで増加される。一方、u相電圧指令Vuが−VLIM未満の場合には、u相デューティDuが下限値DMINに固定され、u相電圧指令VuがVLIMを超える場合には、u相デューティDuが上限値DMAXに固定される。u相電圧指令Vuとu相デューティDuとの対応関係は、予め、デューティ計算部16に、例えばテーブルや演算式として設定される。 In this embodiment, when the u-phase voltage command Vu * does not reach the limit voltages −V LIM and V LIM , that is, in the range of −V LIM or more and V LIM or less, the u-phase duty Du is u Increased with increasing phase voltage command Vu * . At this time, the u-phase duty Du is increased from the lower limit value D MIN (typically 0%) to the upper limit value D MAX (typically 100%) as the u-phase voltage command Vu * increases. On the other hand, when u-phase voltage command Vu * is less than −V LIM , u-phase duty Du is fixed to lower limit value D MIN , and when u-phase voltage command Vu * exceeds V LIM , u-phase duty Du Is fixed to the upper limit value D MAX . The correspondence between the u-phase voltage command Vu * and the u-phase duty Du is set in advance in the duty calculator 16 as, for example, a table or an arithmetic expression.

v相電圧指令Vv及びw相電圧指令Vwについても同様である。v相電圧指令Vv及びw相電圧指令Vwが−VLIM以上VLIM以下の範囲にある場合、v相デューティDv及びw相デューティDwは、それぞれ、v相電圧指令Vv及びw相電圧指令Vwの増加と共に増加される。このとき、v相デューティDv及びw相デューティDwは、v相電圧指令Vv及びw相電圧指令Vwの増加と共に下限値DMIN(典型的には0%)から上限値DMAX(典型的には100%)まで増加される。一方、v相電圧指令Vv及びw相電圧指令Vwが−VLIM未満の場合には、それぞれv相デューティDv及びw相デューティDwが下限値DMINに固定され、v相電圧指令Vv及びw相電圧指令VwがVLIMを超える場合には、v相デューティDv及びw相デューティDwが上限値DMAXに固定される。v相電圧指令Vv及びw相電圧指令Vwとv相デューティDv及びw相デューティDwがとの対応関係は、予め、デューティ計算部16に、例えばテーブルや演算式として設定される。 The same applies to the v-phase voltage command Vv * and the w-phase voltage command Vw * . When the v-phase voltage command Vv * and the w-phase voltage command Vw * are in the range of −V LIM or more and V LIM or less, the v-phase duty Dv and the w-phase duty Dw are respectively the v-phase voltage command Vv * and the w-phase voltage. Increased with increase in command Vw * . At this time, the v-phase duty Dv and the w-phase duty Dw increase from the lower limit value D MIN (typically 0%) to the upper limit value D MAX (typically) as the v-phase voltage command Vv * and the w-phase voltage command Vw * increase. To 100%). On the other hand, when the v-phase voltage command Vv * and the w-phase voltage command Vw * are less than −V LIM , the v-phase duty Dv and the w-phase duty Dw are fixed to the lower limit value D MIN , respectively, and the v-phase voltage command Vv *. and w-phase voltage command Vw * are if more than V LIM is, v-phase duty Dv and w-phase duty Dw is fixed to the upper limit value D MAX. The correspondence between the v-phase voltage command Vv * and the w-phase voltage command Vw * and the v-phase duty Dv and the w-phase duty Dw is set in advance in the duty calculator 16 as, for example, a table or an arithmetic expression.

加えて、デューティ計算部16は、算出したu相デューティDu、v相デューティDv及びw相デューティDwに基づいて、u相デューティフラグflag_du、v相デューティフラグflag_dv、w相デューティフラグflag_dwをセットする動作を行う。詳細には、u相デューティフラグflag_du、v相デューティフラグflag_dv、w相デューティフラグflag_dwは、所定期間毎にリセットされる(詳細は後述する)。u相デューティフラグflag_du、v相デューティフラグflag_dv、w相デューティフラグflag_dwがリセットされた後、u相デューティDuが下限値DMIN又は上限値DMAXに到達すると、u相デューティフラグflag_duがセットされる。同様に、v相デューティDv、w相デューティDwが下限値DMIN又は上限値DMAXに到達すると、それぞれ、v相デューティフラグflag_dv、w相デューティフラグflag_dwがセットされる。u相デューティフラグflag_du、v相デューティフラグflag_dv、w相デューティフラグflag_dwが一旦セットされた後は、リセットされるまでその状態が維持される。上述のように、各相のデューティの下限値DMIN又は上限値DMAXは、各相の電圧指令値のリミット電圧±VLIMに対応しているから、u相デューティフラグflag_du、v相デューティフラグflag_dv、w相デューティフラグflag_dwは、過去の所定期間の間にu相電圧指令Vu、v相電圧指令Vv及びw相電圧指令Vwがリミット電圧±VLIMに到達したか否かを表わすことになる。 In addition, the duty calculator 16 sets the u-phase duty flag flag_du, the v-phase duty flag flag_dv, and the w-phase duty flag flag_dw based on the calculated u-phase duty Du, v-phase duty Dv, and w-phase duty Dw. I do. Specifically, the u-phase duty flag flag_du, the v-phase duty flag flag_dv, and the w-phase duty flag flag_dw are reset every predetermined period (details will be described later). After the u-phase duty flag flag_du, v-phase duty flag flag_dv, and w-phase duty flag flag_dw are reset, the u-phase duty flag flag_du is set when the u-phase duty Du reaches the lower limit value D MIN or the upper limit value D MAX. . Similarly, v-phase duty Dv, the w-phase duty Dw reaches the lower limit value D MIN or the upper limit value D MAX, respectively, v-phase duty flag Flag_dv, the w-phase duty flag flag_dw is set. After the u-phase duty flag flag_du, the v-phase duty flag flag_dv, and the w-phase duty flag flag_dw are once set, the states are maintained until reset. As described above, since the lower limit value D MIN or the upper limit value D MAX of the duty of each phase corresponds to the limit voltage ± V LIM of the voltage command value of each phase, the u-phase duty flag flag_du, the v-phase duty flag flag_dv and w-phase duty flag flag_dw indicate whether or not the u-phase voltage command Vu * , the v-phase voltage command Vv *, and the w-phase voltage command Vw * have reached the limit voltage ± V LIM during the past predetermined period. It will be.

デューティ計算部16は、算出したu相デューティDu、v相デューティDv及びw相デューティDwをインバータ3に供給することにより、インバータ3を制御する。また、u相デューティフラグflag_dv、v相デューティフラグflag_dv、u相デューティフラグflag_dvは、電流指令計算部11に送られ、電流指令計算部11における演算で使用される(詳細は後述する)。   The duty calculator 16 controls the inverter 3 by supplying the calculated u-phase duty Du, v-phase duty Dv, and w-phase duty Dw to the inverter 3. Further, the u-phase duty flag flag_dv, the v-phase duty flag flag_dv, and the u-phase duty flag flag_dv are sent to the current command calculation unit 11 and used in calculations in the current command calculation unit 11 (details will be described later).

インバータ3は、u相デューティDu、v相デューティDv及びw相デューティDwに応答したPWM制御によってパワートランジスタをオンオフし、永久磁石モータ2に供給される3相電圧を生成する。なお、図2Aでは、インバータコントローラ8の構成がブロックとして図示されているが、インバータコントローラ8は、同等の動作をするソフトウェア、ハードウェア、及びそれらの組み合わせによって実現可能であることに留意されたい。   The inverter 3 turns on and off the power transistor by PWM control in response to the u-phase duty Du, the v-phase duty Dv, and the w-phase duty Dw, and generates a three-phase voltage supplied to the permanent magnet motor 2. In FIG. 2A, the configuration of the inverter controller 8 is illustrated as a block, but it should be noted that the inverter controller 8 can be realized by software, hardware, and a combination thereof that perform equivalent operations.

本実施形態のモータ駆動機構1の一つの狙いは、弱め界磁制御を行う場合に、u相デューティDu、v相デューティDv、w相デューティDwが、ぎりぎりで上限値DMAXと下限値DMINに到達するようにd軸電流指令Idを決定することである。言い換えれば、u相電圧指令Vu、v相電圧指令Vv及びw相電圧指令Vwがぎりぎりでリミット電圧±VLIMに到達するように、d軸電流指令Idを決定することである。このようにd軸電流指令Idを決定すれば、高速運転時に、バッテリ4の電圧を最大限に利用するという条件の下でd軸電流指令Idを可能な限り小さくし、高効率で永久磁石モータ2を運転することができる。 One aim of the motor drive mechanism 1 of the present embodiment is that when the field weakening control is performed, the u-phase duty Du, the v-phase duty Dv, and the w-phase duty Dw reach the upper limit value D MAX and the lower limit value D MIN at the last minute. Thus, the d-axis current command Id * is determined. In other words, the d-axis current command Id * is determined so that the u-phase voltage command Vu * , the v-phase voltage command Vv *, and the w-phase voltage command Vw * reach the limit voltage ± V LIM at the last minute. Thus determine the d-axis current command Id *, during high-speed operation, as small as possible the d-axis current command Id * under the condition of utilizing the voltage of the battery 4 to the maximum, permanently high efficiency The magnet motor 2 can be operated.

d軸電流指令Idを最適に決定するために、本実施形態では、下記のような演算が電流指令計算部11によって行われる。図3A〜図3Cは、電流指令計算部11が、トルク指令Tと検出バス電圧v_battとロータ回転数ωとから、d軸電流指令Idとq軸電流指令Iqとを算出する手順を示す図である。電流指令計算部11は、次の3つの演算:(1)参照バス電圧vbの算出、(2)相対トルク指令Trの算出、及び、(3)d軸電流指令Idとq軸電流指令Iqの最終的な算出を行う。 In order to optimally determine the d-axis current command Id * , in the present embodiment, the following calculation is performed by the current command calculation unit 11. 3A to 3C show a procedure in which the current command calculation unit 11 calculates the d-axis current command Id * and the q-axis current command Iq * from the torque command T * , the detected bus voltage v_batt, and the rotor rotational speed ω. FIG. The current command calculation unit 11 performs the following three operations: (1) calculation of the reference bus voltage vb * , (2) calculation of the relative torque command Tr * , and (3) d-axis current command Id * and q-axis current. The final calculation of the command Iq * is performed.

図3Aを参照して、参照バス電圧vbは、検出バス電圧v_battにバス電圧補償値vb_repairを加え、所定値Voffsetを減じることによって算出される。後述のように、参照バス電圧vbは、許容最大トルクT_max及びd軸電流指令Idとq軸電流指令Iqの算出に使用される。 Referring to FIG. 3A, reference bus voltage vb * is calculated by adding bus voltage compensation value vb_repair to detection bus voltage v_batt and subtracting predetermined value Voffset. As will be described later, the reference bus voltage vb * is used to calculate the allowable maximum torque T_max, the d-axis current command Id *, and the q-axis current command Iq * .

ここで、本実施形態では、参照バス電圧vbの算出に使用されるバス電圧補償値vb_repairが、過去の所定時間の間に、u相電圧指令Vu、v相電圧指令Vv及びw相電圧指令Vwがリミット電圧±VLIMに到達したか否かに応じて調節される。より具体的には、u相デューティフラグflag_du、v相デューティフラグflag_dv、w相デューティフラグflag_dwの少なくとも一つがセットされている(本実施形態では“1”である場合)、バス電圧補償値vb_repairが前回値よりも所定値VONだけ減少される。そうでない場合、即ち、u相デューティフラグflag_du、v相デューティフラグflag_dv、w相デューティフラグflag_dwの全てがリセットされている場合(本実施形態では“0”である場合)、バス電圧補償値vb_repairが前回値よりも所定値VOFFだけ減少される。ただし、バス電圧補償値vb_repairには、上限値VH(>0)と下限値VL(<0)とが定められ、バス電圧補償値vb_repairは、VL以上VH以下の範囲で増減される。 Here, in this embodiment, the bus voltage compensation value vb_repair used for calculating the reference bus voltage vb * is the u-phase voltage command Vu * , the v-phase voltage command Vv *, and the w-phase during the past predetermined time. The voltage command Vw * is adjusted according to whether or not the limit voltage ± V LIM has been reached. More specifically, at least one of the u-phase duty flag flag_du, the v-phase duty flag flag_dv, and the w-phase duty flag flag_dw is set (when it is “1” in the present embodiment), and the bus voltage compensation value vb_repair is set. It is reduced by a predetermined value V ON from the previous value. Otherwise, that is, when all of the u-phase duty flag flag_du, the v-phase duty flag flag_dv, and the w-phase duty flag flag_dw are reset (in the present embodiment, “0”), the bus voltage compensation value vb_repair is It is decreased by a predetermined value V OFF from the previous value. However, an upper limit value VH (> 0) and a lower limit value VL (<0) are determined for the bus voltage compensation value vb_repair, and the bus voltage compensation value vb_repair is increased or decreased within a range from VL to VH.

このようにして調節されたバス電圧補償値vb_repairを用いて参照バス電圧vbを算出することにより、結果として、u相電圧指令Vu、v相電圧指令Vv及びw相電圧指令Vwがぎりぎりでリミット電圧±VLIMに到達するように参照バス電圧vbが算出されることになる。 By calculating the reference bus voltage vb * using the bus voltage compensation value vb_repair adjusted in this way, as a result, the u-phase voltage command Vu * , the v-phase voltage command Vv *, and the w-phase voltage command Vw * are obtained. The reference bus voltage vb * is calculated so as to reach the limit voltage ± V LIM at the last minute.

バス電圧補償値vb_repairの更新と参照バス電圧vbの算出は、所定の時間間隔、例えば、1msec毎に行われる。参照バス電圧vbの算出とバス電圧補償値vb_repairの更新が完了すると、u相デューティフラグflag_du、v相デューティフラグflag_dv、w相デューティフラグflag_dwがリセットされ、同様の制御が再度行われる。 The update of the bus voltage compensation value vb_repair and the calculation of the reference bus voltage vb * are performed at predetermined time intervals, for example, every 1 msec. When the calculation of the reference bus voltage vb * and the update of the bus voltage compensation value vb_repair are completed, the u-phase duty flag flag_du, the v-phase duty flag flag_dv, and the w-phase duty flag flag_dw are reset, and the same control is performed again.

ここで、u相デューティフラグflag_du、v相デューティフラグflag_dv、w相デューティフラグflag_dwのリセットも、所定の時間間隔で行われることに留意されたい。これは、u相デューティフラグflag_du、v相デューティフラグflag_dv、w相デューティフラグflag_dwが、それぞれ、過去の所定時間の間にu相電圧指令Vu、v相電圧指令Vv及びw相電圧指令Vwがリミット電圧±VLIMに到達したか否かを示していることを意味している。即ち、過去の所定時間の間にu相電圧指令Vu、v相電圧指令Vv及びw相電圧指令Vwがリミット電圧±VLIMに到達した場合、それぞれ、u相デューティフラグflag_du、v相デューティフラグflag_dv、w相デューティフラグflag_dwがセットされる。一方、過去の所定時間の間にu相電圧指令Vu、v相電圧指令Vv及びw相電圧指令Vwがリミット電圧±VLIMに到達しなかった場合、それぞれ、u相デューティフラグflag_du、v相デューティフラグflag_dv、w相デューティフラグflag_dwはリセットのまま維持される。 Note that the u-phase duty flag flag_du, the v-phase duty flag flag_dv, and the w-phase duty flag flag_dw are also reset at predetermined time intervals. This is because the u-phase duty flag flag_du, the v-phase duty flag flag_dv, and the w-phase duty flag flag_dw are respectively the u-phase voltage command Vu * , the v-phase voltage command Vv *, and the w-phase voltage command Vw during the past predetermined time. It means that * indicates whether or not the limit voltage ± V LIM has been reached. That is, when the u-phase voltage command Vu * , the v-phase voltage command Vv *, and the w-phase voltage command Vw * reach the limit voltage ± V LIM during the past predetermined time, the u-phase duty flag flag_du, v-phase, respectively. The duty flag flag_dv and the w-phase duty flag flag_dw are set. On the other hand, if the u-phase voltage command Vu * , the v-phase voltage command Vv *, and the w-phase voltage command Vw * have not reached the limit voltage ± V LIM during the past predetermined time, the u-phase duty flag flag_du, The v-phase duty flag flag_dv and the w-phase duty flag flag_dw are maintained in reset.

図3Bに示されているように、このようにして算出された参照バス電圧vbが相対トルク指令Trの生成に使用される。詳細には、参照バス電圧vbと永久磁石モータ2のロータ回転数ωとから、最大トルクTmaxが算出される。一実施形態では、電流指令計算部11に、参照バス電圧vb及びロータ回転数ωの組み合わせと、それに対応する最大トルクTmaxの関係を記述した最大トルクテーブルが用意され、そのテーブルを用いて最大トルクTmaxが決定される。図4は、最大トルクテーブルの内容の例を示すグラフである。最大トルクTmaxは、ロータ回転数ωが0から限界回転数ωT_LIMまでの範囲では所定値に維持され、限界回転数ωT_LIMを超えるとロータ回転数ωの増加と共に徐々に減少される。ここで、限界回転数ωT_LIMは、参照バス電圧vbの増加と共に増加される。外部から与えられるトルク指令Tを、最大トルクTmaxで除算することにより、相対トルク指令Trが算出される。ただし、相対トルク指令Trは、100%以下に制限される。 As shown in FIG. 3B, the reference bus voltage vb * calculated in this way is used to generate the relative torque command Tr * . Specifically, the maximum torque T max is calculated from the reference bus voltage vb * and the rotor rotational speed ω of the permanent magnet motor 2. In one embodiment, the current command calculation unit 11 is provided with a maximum torque table that describes the relationship between the combination of the reference bus voltage vb * and the rotor rotational speed ω and the corresponding maximum torque T max , and uses that table. A maximum torque T max is determined. FIG. 4 is a graph showing an example of the content of the maximum torque table. Maximum torque T max is in the range from the rotor rotational speed omega is 0 to the limit rotational speed omega T_LIM is maintained at a predetermined value, gradually decreases with increasing rotor rotational speed omega exceeds the limit rotational speed ω T_LIM. Here, limit rotational speed ω T_LIM is increased with an increase in reference bus voltage vb * . The relative torque command Tr * is calculated by dividing the torque command T * given from the outside by the maximum torque Tmax . However, the relative torque command Tr * is limited to 100% or less.

このようにして算出された相対トルク指令Trは、図3Cに示されているように、d軸電流指令Idとq軸電流指令Iqの最終的な算出に使用される。詳細には、d軸電流指令Idとq軸電流指令Iqは、相対トルク指令Trと参照バス電圧vbとロータ回転数ωとから算出される。この算出のために、電流指令計算部11には、相対トルク指令Tr及びロータ回転数ωの組み合わせと、それに対応するd軸電流指令Id及びq軸電流指令Iqの関係を記述した電流テーブルが複数用意される。各電流テーブルは、参照バス電圧vbに対応づけられており、参照バス電圧vbは、当該複数の電流テーブルのうちから、d軸電流指令Idとq軸電流指令Iqの算出に実際に使用される電流テーブルを選択するために使用される。 The relative torque command Tr * thus calculated is used for final calculation of the d-axis current command Id * and the q-axis current command Iq * as shown in FIG. 3C. Specifically, the d-axis current command Id * and the q-axis current command Iq * are calculated from the relative torque command Tr * , the reference bus voltage vb *, and the rotor rotational speed ω. For this calculation, the current command calculation unit 11 describes a combination of the relative torque command Tr * and the rotor rotational speed ω and a current describing the relationship between the corresponding d-axis current command Id * and q-axis current command Iq *. Multiple tables are prepared. Each current table is associated with the reference bus voltage vb * , and the reference bus voltage vb * is actually used to calculate the d-axis current command Id * and the q-axis current command Iq * from the plurality of current tables. Used to select the current table used.

図5は、電流指令計算部11に用意される電流テーブルの内容を示す図である。q軸電流指令Iqは、ロータ回転数ωが0から限界回転数ωIq_LIMまでの範囲では所定値に維持され、限界回転数ωIq_LIMを超えるとロータ回転数ωの増加と共に徐々に減少される。ここで、限界回転数ωIq_LIMは、相対トルク指令Trの増加と共に増加される。一方、d軸電流指令Id(の絶対値)は、ロータ回転数ωが0から限界回転数ωId_LIMまでの範囲では所定値に維持され、限界回転数ωId_LIMを超えるとロータ回転数ωの増加と共に徐々に増大される。ここで、限界回転数ωId_LIMは、相対トルク指令Trの増加と共に増加される。電流指令計算部11に用意される複数の電流テーブルは、対応する参照バス電圧vbが大きいほど限界回転数ωIq_LIM、ωId_LIMが大きくなるように定められている。言い換えれば、対応する参照バス電圧vbが大きいほど、q軸電流指令Iqが大きくなり、d軸電流指令Idが小さくなる。 FIG. 5 is a diagram showing the contents of a current table prepared in the current command calculation unit 11. q-axis current command Iq * is in a range from the rotor rotational speed omega is 0 to the limit rotational speed omega Iq_LIM is maintained at a predetermined value, gradually decreases with increasing rotor rotational speed omega exceeds the limit rotational speed omega Iq_LIM . Here, limit rotational speed ω Iq_LIM is increased with an increase in relative torque command Tr * . On the other hand, d-axis current command Id * (absolute value) is in the range from the rotor rotational speed omega is 0 to the limit rotational speed omega Id_LIM is maintained at a predetermined value, the rotor rotational speed of the omega exceeds the limit rotational speed omega Id_LIM It is gradually increased with the increase. Here, limit rotational speed ω Id_LIM is increased with an increase in relative torque command Tr * . The plurality of current tables prepared in the current command calculation unit 11 are determined such that the limit rotational speeds ω Iq_LIM and ω Id_LIM increase as the corresponding reference bus voltage vb * increases. In other words, as the corresponding reference bus voltage vb * increases, the q-axis current command Iq * increases and the d-axis current command Id * decreases.

参照バス電圧vbに基づいて複数の電流テーブルのいずれかが選択され、選択された電流テーブルを用いて相対トルク指令Tr及びロータ回転数ωの組み合わせに対応するd軸電流指令Id及びq軸電流指令Iqが得られる。得られたd軸電流指令Id及びq軸電流指令Iqは、電流制御部14に送られて電流制御に使用される。 One of a plurality of current tables is selected based on the reference bus voltage vb * , and the d-axis current commands Id * and q corresponding to the combination of the relative torque command Tr * and the rotor rotational speed ω using the selected current table. A shaft current command Iq * is obtained. The obtained d-axis current command Id * and q-axis current command Iq * are sent to the current control unit 14 and used for current control.

以上に説明されているように、本実施形態では、バス電圧補償値vb_repair(即ち、参照バス電圧vb)が、u相電圧指令Vu、v相電圧指令Vv及びw相電圧指令Vwがリミット電圧±VLIMに到達したか否かに応じて調節され、これにより、u相電圧指令Vu、v相電圧指令Vv及びw相電圧指令Vwがぎりぎりでリミット電圧±VLIMにかかるように参照バス電圧vbが決定される。更に、そのように決定された参照バス電圧vbを用いてd軸電流指令Idが決定される。この結果、本実施形態のモータ駆動機構1は、弱め界磁制御が行われる際に、バッテリ4の電圧(検出バス電圧v_batt)を最大限に有効利用しながらd軸電流指令Idを可能な限り小さくし、高い効率で永久磁石モータ2を運転することができる。 As described above, in the present embodiment, the bus voltage compensation value vb_repair (that is, the reference bus voltage vb * ) is determined by the u-phase voltage command Vu * , the v-phase voltage command Vv *, and the w-phase voltage command Vw *. Is adjusted according to whether or not the voltage reaches the limit voltage ± V LIM , whereby the u-phase voltage command Vu * , the v-phase voltage command Vv *, and the w-phase voltage command Vw * are limited to the limit voltage ± V LIM . In this way, the reference bus voltage vb * is determined. Further, the d-axis current command Id * is determined using the reference bus voltage vb * determined as described above. As a result, when the field weakening control is performed, the motor drive mechanism 1 of the present embodiment makes the d-axis current command Id * as small as possible while effectively using the voltage of the battery 4 (detection bus voltage v_batt). In addition, the permanent magnet motor 2 can be operated with high efficiency.

このとき、本実施形態のモータ駆動機構1では、u相電圧指令Vu、v相電圧指令Vv及びw相電圧指令Vwがリミット電圧±VLIMに実際に到達しているか否かに応じて参照バス電圧vbが調節されるので、永久磁石モータ2やインバータ3の特性パラメータが運転状況(例えば、インバータ温度やモータ温度等)で変化しても、適正なd軸電流指令Idを算出することができる。 At this time, in the motor drive mechanism 1 of the present embodiment, depending on whether the u-phase voltage command Vu * , the v-phase voltage command Vv *, and the w-phase voltage command Vw * have actually reached the limit voltage ± V LIM. since the reference bus voltage vb * is adjusted Te, characteristic parameter is the operating condition of the permanent magnet motor 2 and the inverter 3 (e.g., inverter temperature and motor temperature, etc.) changes, the appropriate d-axis current command Id * Can be calculated.

上記には本発明の実施形態が具体的に記述されているが、本発明は、上記の実施形態に限定されない。本発明の実施形態は、当業者に自明的な様々な変更がなされ得る。例えば、本実施形態のモータ駆動機構1は永久磁石モータ2を備えているが、永久磁石モータ2の代わりにベクトル制御によって運転可能な他の3相モータ(例えば、誘導モータ)を使用してもよい。   Although the embodiments of the present invention are specifically described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments. Various modifications obvious to those skilled in the art can be made to the embodiments of the present invention. For example, although the motor drive mechanism 1 of the present embodiment includes the permanent magnet motor 2, another three-phase motor (for example, an induction motor) that can be operated by vector control instead of the permanent magnet motor 2 may be used. Good.

1:モータ駆動機構
2:永久磁石モータ
3:インバータ
4:バッテリ
5:エンコーダ
6:バス電圧検出部
7:電流検出部
8:インバータコントローラ
11:電流指令計算部
12:速度計算部
13:3相2相変換部
14:電流制御部
15:2相3相変換部
16:デューティ計算部
1: Motor drive mechanism 2: Permanent magnet motor 3: Inverter 4: Battery 5: Encoder 6: Bus voltage detection unit 7: Current detection unit 8: Inverter controller 11: Current command calculation unit 12: Speed calculation unit 13: Three-phase 2 Phase conversion unit 14: Current control unit 15: Two-phase three-phase conversion unit 16: Duty calculation unit

Claims (7)

3相モータと、
バッテリと、
前記バッテリから直流電圧の供給を受けて3相の駆動電圧を3相モータに供給するインバータと、
前記バッテリから前記インバータに供給される直流電圧を検出バス電圧として検出するバス電圧検出手段と、
前記検出バス電圧に応答して前記インバータを制御するインバータコントローラ
とを具備し、
前記インバータコントローラは、
d軸電流指令とq軸電流指令を生成する電流指令生成手段と、
前記d軸電流指令と前記q軸電流指令とに応答して、u相電圧指令とv相電圧指令とw相電圧指令とを生成する電圧指令生成手段と、
前記u相電圧指令と前記v相電圧指令と前記w相電圧指令とに応答してu相デューティとv相デューティとw相デューティとを算出するデューティ算出手段と、
前記u相デューティと前記v相デューティと前記w相デューティに応答して前記インバータを制御するインバータ制御手段
とを備え、
前記電流指令生成手段は、前記検出バス電圧から参照バス電圧を算出すると共に、前記参照バス電圧に基づいて前記d軸電流指令と前記q軸電流指令とを生成し、
前記電流指令生成手段は、前記u相電圧指令と前記v相電圧指令と前記w相電圧指令とが、それぞれ、前記u相デューティ、前記v相デューティ、w相デューティを最大値又は最小値にするリミット電圧に到達したか否かに応答して前記参照バス電圧を調節する
モータ駆動機構。
A three-phase motor,
Battery,
An inverter that receives a DC voltage from the battery and supplies a three-phase drive voltage to a three-phase motor;
Bus voltage detection means for detecting a DC voltage supplied from the battery to the inverter as a detection bus voltage;
An inverter controller that controls the inverter in response to the detected bus voltage;
The inverter controller is
current command generating means for generating a d-axis current command and a q-axis current command;
Voltage command generation means for generating a u-phase voltage command, a v-phase voltage command, and a w-phase voltage command in response to the d-axis current command and the q-axis current command;
Duty calculation means for calculating a u-phase duty, a v-phase duty, and a w-phase duty in response to the u-phase voltage command, the v-phase voltage command, and the w-phase voltage command;
Inverter control means for controlling the inverter in response to the u-phase duty, the v-phase duty, and the w-phase duty,
The current command generation means calculates a reference bus voltage from the detected bus voltage, generates the d-axis current command and the q-axis current command based on the reference bus voltage,
In the current command generation means, the u-phase voltage command, the v-phase voltage command, and the w-phase voltage command set the u-phase duty, the v-phase duty, and the w-phase duty to a maximum value or a minimum value, respectively. A motor drive mechanism that adjusts the reference bus voltage in response to whether a limit voltage has been reached.
請求項1に記載のモータ駆動機構であって、
前記電流指令生成手段は、過去の所定期間において前記u相電圧指令と前記v相電圧指令と前記w相電圧指令の少なくとも一つが前記リミット電圧に到達した場合に前記参照バス電圧を減少させ、前記所定期間において前記u相電圧指令と前記v相電圧指令と前記w相電圧指令の全てが前記リミット電圧に到達しなかった場合に前記参照バス電圧を減少させる
モータ駆動機構。
The motor drive mechanism according to claim 1,
The current command generation means decreases the reference bus voltage when at least one of the u-phase voltage command, the v-phase voltage command, and the w-phase voltage command reaches the limit voltage in a predetermined period in the past, A motor drive mechanism that reduces the reference bus voltage when all of the u-phase voltage command, the v-phase voltage command, and the w-phase voltage command do not reach the limit voltage during a predetermined period.
請求項2に記載のモータ駆動機構であって、
前記電流指令生成手段は、前記参照バス電圧と前記3相モータのロータ回転数に応答して最大トルクを算出すると共にトルク指令と前記最大トルクから相対トルク指令を算出し、
前記電流指令生成手段には、前記相対トルク指令と前記ロータ回転数の組み合わせと、前記d軸電流指令と前記q軸電流指令との関係が記述された複数の電流テーブルが用意され、
前記電流指令生成手段は、前記参照バス電圧に基づいて前記複数の電流テーブルのうちから選択電流テーブルを選択し、前記選択電流テーブルを用いて前記相対トルク指令と前記ロータ回転数の組み合わせから前記d軸電流指令と前記q軸電流指令とを算出する
モータ駆動機構。
The motor drive mechanism according to claim 2,
The current command generation means calculates a maximum torque in response to the reference bus voltage and the rotor speed of the three-phase motor, calculates a relative torque command from the torque command and the maximum torque,
The current command generating means is provided with a plurality of current tables in which a combination of the relative torque command and the rotor rotational speed and a relationship between the d-axis current command and the q-axis current command are described.
The current command generation means selects a selected current table from the plurality of current tables based on the reference bus voltage, and uses the selected current table to determine the d from the combination of the relative torque command and the rotor rotational speed. A motor drive mechanism that calculates an axis current command and the q-axis current command.
請求項3に記載のモータ駆動機構であって、
前記複数の電流テーブルと前記参照バス電圧との対応関係は、前記参照バス電圧が大きいほど、前記q軸電流指令が大きくなり、且つ、前記d軸電流指令の絶対値が小さくなるように定められた
モータ駆動機構。
The motor drive mechanism according to claim 3,
The correspondence relationship between the plurality of current tables and the reference bus voltage is determined such that the larger the reference bus voltage, the larger the q-axis current command and the smaller the absolute value of the d-axis current command. Motor drive mechanism.
請求項1乃至4のいずれかに記載のモータ駆動機構であって、
前記参照バス電圧が、前記検出バス電圧とバス電圧補償値との和から算出され、
前記バス電圧補償値は、前記所定期間において前記u相電圧指令と前記v相電圧指令と前記w相電圧指令の少なくとも一つが前記リミット電圧に到達した場合に減少され、前記所定期間において前記u相電圧指令と前記v相電圧指令と前記w相電圧指令の全てが前記リミット電圧に到達しなかった場合に増大される
モータ駆動機構。
The motor drive mechanism according to any one of claims 1 to 4,
The reference bus voltage is calculated from the sum of the detected bus voltage and a bus voltage compensation value;
The bus voltage compensation value is decreased when at least one of the u-phase voltage command, the v-phase voltage command, and the w-phase voltage command reaches the limit voltage in the predetermined period, and the u-phase voltage command in the predetermined period. A motor drive mechanism that is increased when all of the voltage command, the v-phase voltage command, and the w-phase voltage command do not reach the limit voltage.
バッテリから直流電圧の供給を受けて3相の駆動電圧を3相モータに供給するインバータを制御するためのモータ制御装置であって、
前記バッテリから前記インバータに供給される直流電圧を検出バス電圧として検出するバス電圧検出手段と、
前記検出バス電圧に応答して前記インバータを制御するインバータコントローラ
とを具備し、
前記インバータコントローラは、
d軸電流指令とq軸電流指令を生成する電流指令生成手段と、
前記d軸電流指令と前記q軸電流指令とに応答して、u相電圧指令とv相電圧指令とw相電圧指令とを生成する電圧指令生成手段と、
前記u相電圧指令と前記v相電圧指令と前記w相電圧指令とに応答してu相デューティとv相デューティとw相デューティとを算出するデューティ算出手段と、
前記u相デューティと前記v相デューティと前記w相デューティに応答して前記インバータを制御するインバータ制御手段
とを備え、
前記電流指令生成手段は、前記検出バス電圧から参照バス電圧を算出すると共に、前記参照バス電圧に基づいて前記d軸電流指令と前記q軸電流指令とを生成し、
前記電流指令生成手段は、前記u相電圧指令と前記v相電圧指令と前記w相電圧指令とが、それぞれ、前記u相デューティ、前記v相デューティ、w相デューティを最大値又は最小値にするリミット電圧に到達したか否かに応答して前記参照バス電圧を調節する
モータ制御装置。
A motor control device for controlling an inverter that receives a DC voltage from a battery and supplies a three-phase drive voltage to a three-phase motor,
Bus voltage detection means for detecting a DC voltage supplied from the battery to the inverter as a detection bus voltage;
An inverter controller that controls the inverter in response to the detected bus voltage;
The inverter controller is
current command generating means for generating a d-axis current command and a q-axis current command;
Voltage command generation means for generating a u-phase voltage command, a v-phase voltage command, and a w-phase voltage command in response to the d-axis current command and the q-axis current command;
Duty calculation means for calculating a u-phase duty, a v-phase duty, and a w-phase duty in response to the u-phase voltage command, the v-phase voltage command, and the w-phase voltage command;
Inverter control means for controlling the inverter in response to the u-phase duty, the v-phase duty, and the w-phase duty,
The current command generation means calculates a reference bus voltage from the detected bus voltage, generates the d-axis current command and the q-axis current command based on the reference bus voltage,
In the current command generation means, the u-phase voltage command, the v-phase voltage command, and the w-phase voltage command set the u-phase duty, the v-phase duty, and the w-phase duty to a maximum value or a minimum value, respectively. A motor control device that adjusts the reference bus voltage in response to whether or not a limit voltage has been reached.
請求項6に記載のモータ制御装置であって、
前記電流指令生成手段は、過去の所定期間において前記u相電圧指令と前記v相電圧指令と前記w相電圧指令の少なくとも一つが前記リミット電圧に到達した場合に前記参照バス電圧を減少させ、前記所定期間において前記u相電圧指令と前記v相電圧指令と前記w相電圧指令の全てが前記リミット電圧に到達しなかった場合に前記参照バス電圧を減少させる
モータ制御装置。
The motor control device according to claim 6,
The current command generation means decreases the reference bus voltage when at least one of the u-phase voltage command, the v-phase voltage command, and the w-phase voltage command reaches the limit voltage in a predetermined period in the past, A motor control device that decreases the reference bus voltage when all of the u-phase voltage command, the v-phase voltage command, and the w-phase voltage command do not reach the limit voltage in a predetermined period.
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