JP2013255314A - Motor controller - Google Patents

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Yuichi Takeda
勇一 武田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a motor controller which reduces six-times harmonics generated during operation of a motor without affecting a parameter identification signal and requiring a high-speed arithmetic unit.SOLUTION: A spatial harmonics reduction signal, which has an opposite phase to six-times spatial harmonics components included in d-axis and/or q-axis current signals, is superimposed on a control signal to be outputted to a motor M, thereby reducing six-times harmonics generated during operation of a motor without processing using a low-pass filter which adversely affects a parameter identification signal or processing using an active filter which requires a high-speed arithmetic unit.

Description

本発明は、センサレスベクトル制御を用いてモータを制御するモータ制御装置に関するものである。   The present invention relates to a motor control device that controls a motor using sensorless vector control.

特許文献1に示すように、位置センサや速度センサを用いることなく、モータに流れるd軸及び/又はq軸電流信号と磁束方向からモータの回転位置や回転速度を演算して推定し、推定された値と設定値との比較結果からモータを制御(センサレスベクトル制御)するモータ制御装置が知られている。   As shown in Patent Document 1, the rotational position and rotational speed of the motor are calculated and estimated from the d-axis and / or q-axis current signal flowing through the motor and the magnetic flux direction without using a position sensor or speed sensor. There is known a motor control device that controls a motor (sensorless vector control) from a comparison result between a measured value and a set value.

センサレスベクトル制御でモータを制御する場合、運転中におけるモータの回転位置や回転速度を推定するために、前記モータの特性を表すモータパラメータを含む、モータ電圧方程式を用いることが多い。そして、運転中の温度変化や電流値の変化によって変動するモータパラメータを同定するために、モータ制御信号にモータパラメータ同定用の同定信号を注入し、モータパラメータを同定する構成を備えたものがある。   When a motor is controlled by sensorless vector control, a motor voltage equation including motor parameters representing the characteristics of the motor is often used to estimate the rotational position and rotational speed of the motor during operation. And in order to identify the motor parameter which fluctuates by the temperature change during operation and the change of the current value, there is one having a configuration for injecting an identification signal for motor parameter identification into the motor control signal and identifying the motor parameter .

ただし、このモータ電圧方程式を用いた推定方法は、電圧方程式内の空間高調波の影響を無視できることが前提の技術である。したがって、運転中のモータから発生する空間高調波の影響を排除できなければ、推定結果に誤差が生じる。特に、高効率のモータとして知られている集中巻IPMモータは、その構造的要因から6倍空間高調波による誘起電圧ひずみが大きいことが知られている。   However, this estimation method using the motor voltage equation is based on the premise that the influence of spatial harmonics in the voltage equation can be ignored. Therefore, if the influence of the spatial harmonics generated from the operating motor cannot be excluded, an error occurs in the estimation result. In particular, a concentrated winding IPM motor known as a high-efficiency motor is known to have a large induced voltage distortion due to a sixfold spatial harmonic due to its structural factors.

このような問題を解決する方法として、ローパスフィルタ(LPF)の組み合わせによる空間高調波キャンセル技術があるが、LPFを用いることによりモータパラメータ同定信号もLPFによる影響を受け、推定結果に誤差が生じるという問題があった。また、アクティブフィルタを用いて空間高調波をキャンセルする方法では、高速の演算装置が必要になり、コストが増大するという問題があった。   As a method for solving such a problem, there is a spatial harmonic cancellation technique using a combination of a low-pass filter (LPF). However, by using the LPF, the motor parameter identification signal is also affected by the LPF, and an error occurs in the estimation result. There was a problem. In addition, the method of canceling spatial harmonics using an active filter requires a high-speed arithmetic device, which increases the cost.

特開2008−86693号公報JP 2008-86693 A

そこで本発明は、上記問題点を一挙に解決すべくなされたものであり、モータ制御装置において、パラメータ同定信号に影響することなく、かつ、高速の演算装置を必要とせずに、モータ運転中に発生する6倍空間高調波を低減することを所期課題とする。   Therefore, the present invention has been made to solve the above problems all at once, and in the motor control device, without affecting the parameter identification signal and without requiring a high-speed arithmetic device, during motor operation. The intended task is to reduce the 6-fold spatial harmonics that are generated.

すなわち本発明に係るモータ制御装置は、モータを流れるd軸及び/又はq軸電流信号を用いてロータの位置を推定し、推定されたロータの位置に応じてモータに制御信号を出力してセンサレスベクトル制御を実施するモータ制御装置において、前記d軸及び/又はq軸電流信号に含まれる6倍空間高調波成分とは逆位相の空間高調波低減信号を前記制御信号に重畳して前記モータに出力することを特徴とする。   That is, the motor control device according to the present invention estimates the position of the rotor using the d-axis and / or q-axis current signal flowing through the motor, and outputs a control signal to the motor according to the estimated rotor position, thereby sensorless. In the motor control apparatus that performs vector control, a spatial harmonic reduction signal having a phase opposite to that of the 6-fold spatial harmonic component included in the d-axis and / or q-axis current signal is superimposed on the control signal and is applied to the motor. It is characterized by outputting.

このようなものであれば、前記d軸及び/又はq軸電流信号に含まれる6倍空間高調波成分とは逆位相の前記空間高調波低減信号を前記制御信号に重畳して前記モータに出力することによって、モータパラメータ同定信号に悪影響を及ぼすLPF等を用いた処理、及び、高速演算装置を必要とするアクティブフィル等を用いた処理をすることなく、モータ運転中に発生する6倍空間高調波を低減することができる。   If this is the case, the spatial harmonic reduction signal having the opposite phase to the 6-times spatial harmonic component included in the d-axis and / or q-axis current signal is superimposed on the control signal and output to the motor. 6x spatial harmonics generated during motor operation without processing using LPF or the like that adversely affects the motor parameter identification signal and processing using active fill or the like that requires a high-speed arithmetic device. Waves can be reduced.

前記d軸又はq軸電流信号の少なくとも一方に含まれる前記6倍空間高調波成分に対して、前記空間高調波低減信号の振幅及び位相を交互に変化させながら前記モータに出力することによって、振幅及び位相のいずれかを変化させる場合に、他方の値を固定することによって、他方の影響を受けずにそれぞれの最適値を検出することができる。   By outputting to the motor while alternately changing the amplitude and phase of the spatial harmonic reduction signal with respect to the 6-fold spatial harmonic component contained in at least one of the d-axis or q-axis current signal, the amplitude When changing either of the phase and the phase, by fixing the other value, the respective optimum values can be detected without being influenced by the other.

前記空間高調波低減信号の振幅のみを変化させ、前記6倍空間高調波成分が最小値となる前記空間高調波低減信号の振幅を検出する適応振幅作成ステップと、前記空間高調波低減信号の位相のみを変化させ、前記6倍空間高調波成分が最小値となる前記空間高調波低減信号の位相を検出する適応位相作成ステップと、を備え、前記適応振幅作成ステップにおける前記空間高調波低減信号の位相を、直前の前記適応位相作成ステップにおいて前記6倍空間高調波成分が最小値となる位相に固定し、前記適応位相作成ステップにおける前記空間高調波低減信号の振幅を、直前の前記適応振幅作成ステップにおいて前記6倍空間高調波成分が最小値となる振幅に固定することが望ましい。これならば、振幅及び位相のいずれかを変化させる場合に、他方の値を最適値に固定した上で変化させることになり、その上で振幅及び位相のいずれかの最適値を検出し、これを繰り返すことで6倍空間高調波を最小値に近づけることができる。   An adaptive amplitude generation step of detecting only the amplitude of the spatial harmonic reduction signal in which only the amplitude of the spatial harmonic reduction signal is changed and the 6-fold spatial harmonic component is a minimum value; and the phase of the spatial harmonic reduction signal And an adaptive phase generation step of detecting a phase of the spatial harmonic reduction signal at which the 6-times spatial harmonic component has a minimum value, and the spatial harmonic reduction signal of the adaptive amplitude generation step The phase is fixed to a phase at which the 6-fold spatial harmonic component becomes a minimum value in the immediately preceding adaptive phase creating step, and the amplitude of the spatial harmonic reduction signal in the adaptive phase creating step is set to the immediately preceding adaptive amplitude creating In the step, it is desirable to fix the amplitude at which the 6th spatial harmonic component is a minimum value. In this case, when changing either the amplitude or the phase, the other value is fixed to the optimum value and changed, and then the optimum value of either the amplitude or the phase is detected and this is detected. By repeating the above, the 6-fold spatial harmonic can be brought close to the minimum value.

前記モータが、例えばIPMモータ等の6倍空間高調波による誘起電圧ひずみが大きいモータである場合であっても、発生する高調波の主成分は6倍空間高調波成分であるため、上記の構成にすれば6倍空間高調波を低減することができる。   Even if the motor is a motor that has a large induced voltage distortion due to a 6th spatial harmonic, such as an IPM motor, the above-described configuration is obtained because the main component of the generated harmonic is a 6th spatial harmonic component. In this case, the 6-fold spatial harmonic can be reduced.

本発明に係る制御プログラムは、モータを流れるd軸及び/又はq軸電流信号を用いてロータの位置を推定し、推定されたロータの位置に応じてモータに制御信号を出力してセンサレスベクトル制御を実施するモータ制御装置に用いられるものであって、前記d軸及び/又はq軸電流信号に含まれる6倍空間高調波成分と逆位相の空間高調波低減信号を前記制御信号に重畳する機能をモータ制御装置に発揮させることを特徴とする。   The control program according to the present invention estimates the position of the rotor using the d-axis and / or q-axis current signal flowing through the motor, and outputs a control signal to the motor according to the estimated rotor position to perform sensorless vector control. For superimposing a spatial harmonic reduction signal having a phase opposite to that of a 6-fold spatial harmonic component included in the d-axis and / or q-axis current signal on the control signal. This is characterized in that the motor control device exhibits the above.

このように構成した本発明によれば、前記d軸及び/又はq軸電流信号に含まれる6倍空間高調波成分とは逆位相の空間高調波低減信号を前記制御信号に重畳して前記モータに出力することによって、モータパラメータ同定信号に悪影響を及ぼすLPF等を用いた処理、及び、高速演算装置を必要とするアクティブフィル等を用いた処理をすることなく、モータ運転中に発生する6倍空間高調波を低減することができる。   According to the present invention configured as described above, the motor is obtained by superimposing a spatial harmonic reduction signal having a phase opposite to that of the 6-times spatial harmonic component included in the d-axis and / or q-axis current signal on the control signal. 6 times that occurs during motor operation without performing processing using LPF or the like that adversely affects the motor parameter identification signal and processing using active fill or the like that requires a high-speed arithmetic device. Spatial harmonics can be reduced.

本発明の一実施形態に係るモータ制御装置を模式的に示すブロック図。The block diagram which shows typically the motor control apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. 同実施形態に係る高調波低減制御を示すフロー図。The flowchart which shows the harmonic reduction control which concerns on the same embodiment. 同実施形態に係る6倍空間高調波低減前のd軸及びq軸電流波形。The d-axis and q-axis current waveforms before the 6-fold spatial harmonic reduction according to the same embodiment. 同実施形態に係る6倍空間高調波低減後のd軸及びq軸電流波形。The d-axis and q-axis current waveforms after 6-fold spatial harmonic reduction according to the embodiment.

以下に本発明に係る衣類乾燥機の一実施形態について図面を参照して説明する。   Hereinafter, an embodiment of a clothes dryer according to the present invention will be described with reference to the drawings.

図1に本発明に係るモータ制御装置100を示す。なお、同図では制御対象である電動モータMも記載してある。なお、モータMは、電動車やコンプレッサに用いられる集中巻きIPMモータであり、空間高調波による誘起電圧歪みの影響を受けやすいものである。   FIG. 1 shows a motor control apparatus 100 according to the present invention. In the figure, the electric motor M to be controlled is also shown. The motor M is a concentrated winding IPM motor used for electric vehicles and compressors, and is easily affected by induced voltage distortion caused by spatial harmonics.

このモータ制御装置100は、位置センサレスベクトル制御を利用して、ロータ(図示しない)の回転速度を予め与えられた設定速度に制御するものであり、物理的にはCPU、メモリ等を含む電気回路によって構成されている。そして、前記メモリに記憶されたプログラムにしたがってCPUやその周辺機器が作動することにより、図1に示すように、インバータ1、電流検出部2、出力座標変換部3、位相推定部4、速度推定部5、速度制御部6、電流制御部7、入力座標変換部8等としての機能を発揮する。   The motor control device 100 uses position sensorless vector control to control the rotational speed of a rotor (not shown) to a preset speed, and is physically an electric circuit including a CPU, a memory, and the like. It is constituted by. Then, when the CPU and its peripheral devices operate according to the program stored in the memory, as shown in FIG. 1, the inverter 1, the current detection unit 2, the output coordinate conversion unit 3, the phase estimation unit 4, the speed estimation Functions as the unit 5, the speed control unit 6, the current control unit 7, the input coordinate conversion unit 8, and the like are exhibited.

さらに、モータ制御装置100は、位相推定部4で用いられる各種モータパラメータを同定するモータパラメータ同定部9と、モータMから発生する空間高調波の影響を低減するための空間高調波低減部20とを備える。   Furthermore, the motor control device 100 includes a motor parameter identification unit 9 that identifies various motor parameters used in the phase estimation unit 4, a spatial harmonic reduction unit 20 that reduces the influence of spatial harmonics generated from the motor M, Is provided.

次に、モータ制御装置100の各部の説明を兼ねて、ここでの位置センサレスベクトル制御の概要を説明する。   Next, an outline of the position sensorless vector control here will be described together with description of each part of the motor control device 100.

インバータ1により駆動するモータMに流れる各相(3相)の電流は、電流検出部2によって検出され、出力座標変換部3(3相/2相変換部)で仮想の制御軸、すなわちd軸及びq軸にそれぞれ流れる2相の電流id及びiqに変換される。   The current of each phase (three phases) flowing through the motor M driven by the inverter 1 is detected by the current detection unit 2, and the output coordinate conversion unit 3 (three phase / 2 phase conversion unit) is a virtual control axis, that is, the d axis. And two-phase currents id and iq flowing in the q-axis, respectively.

そして、このd軸電流id及びq軸電流iqに基づいて、位相推定部4が、制御軸基準でのロータの推定位相(位置、回転角度)を後述するモータ電圧方程式により推定する。   Then, based on the d-axis current id and the q-axis current iq, the phase estimation unit 4 estimates the estimated phase (position, rotation angle) of the rotor with reference to the control axis using a motor voltage equation described later.

さらに、位置誤差推定部(不図示)が、位相推定部4が推定した推定位相と実際のロータ位相との誤差である位相誤差Δθを算出して推定する。ここで、位置センサレスのため本実施形態のモータMには回転角度を測定するためのエンコーダ等は設けられていない。従って、実際のロータ位相はエンコーダ等により直接測定されたものではなく、例えば後述する目標回転速度にことにより算出される値である。その後、速度推定部5がPLL演算を施して前記位相誤差Δθを零にするようなロータの回転速度ω^を算出して推定する。   Further, a position error estimating unit (not shown) calculates and estimates a phase error Δθ that is an error between the estimated phase estimated by the phase estimating unit 4 and the actual rotor phase. Here, since there is no position sensor, the motor M of this embodiment is not provided with an encoder or the like for measuring the rotation angle. Therefore, the actual rotor phase is not directly measured by an encoder or the like, but is a value calculated by, for example, a target rotational speed described later. Thereafter, the speed estimator 5 performs a PLL calculation to calculate and estimate the rotor rotational speed ω ^ so that the phase error Δθ is zero.

そして、速度制御部6が、前記推定回転速度ω^と予め定めた設定回転速度との偏差に基づいてq軸電流指令値を算出し、さらに電流制御部7が、前記q軸電流指令値と前記q軸電流Iqとの偏差に基づいて、モータMに付与すべきq軸電圧Vqを算出し、同様に算出されたd軸電圧Vdと合わせて制御信号として入力座標変換部8に出力する。   Then, the speed control unit 6 calculates a q-axis current command value based on a deviation between the estimated rotation speed ω ^ and a predetermined set rotation speed, and the current control unit 7 further calculates the q-axis current command value. A q-axis voltage Vq to be applied to the motor M is calculated based on the deviation from the q-axis current Iq, and is output to the input coordinate conversion unit 8 as a control signal together with the calculated d-axis voltage Vd.

さらに、入力座標変換部8(2相/3相変換部)が、前記d軸電圧Vd及びq軸電圧Vqに基づいて、モータMに印加すべき3相の電圧値に変換するものである。   Further, the input coordinate conversion unit 8 (2-phase / 3-phase conversion unit) converts the voltage value to a three-phase voltage value to be applied to the motor M based on the d-axis voltage Vd and the q-axis voltage Vq.

以上が位置センサレスベクトル制御の概要であるが、この実施形態では、さらに前記モータパラメータ同定部9が、モータパラメータの同定を行い、逐次更新していくことにより温度変化等によるモータパラメータの変化を反映して、位相推定部4での推定精度を向上させるように構成してある。   The above is the outline of the position sensorless vector control. In this embodiment, the motor parameter identification unit 9 further identifies the motor parameters and sequentially updates them to reflect changes in the motor parameters due to temperature changes and the like. Thus, the estimation accuracy in the phase estimation unit 4 is improved.

以下では、位相推定部4及びモータパラメータ同定部9の構成及び動作について詳述する。   Below, the structure and operation | movement of the phase estimation part 4 and the motor parameter identification part 9 are explained in full detail.

位相推定部4は、以下に示すモータ電圧方程式に基づいて推定位相θ_estを推定するように構成してある。   The phase estimation unit 4 is configured to estimate the estimated phase θ_est based on the following motor voltage equation.

ここで、Vd:d軸電圧、Vq:q軸電圧、id:d軸電流、iq:q軸電流、Ld:d軸インダクタンス、Lq:q軸インダクタンス、R:インピーダンス、φ:鎖交磁束、ΔV:電圧降下、ω:電気角速度、p:微分演算子、Dd:電圧降下成分d軸変換値、Dq:電圧降下成分q軸変換値、L:インピーダンスによる空間高調波成分、φ:磁束による空間高調波成分である。これらの値のうち、前記モータパラメータ同定部9での同定対象となるモータパラメータは、q軸インダクタンスLq、電圧降下ΔV、インピーダンスR、鎖交磁束φであり、最初はこれらの値は設計値等を初期値として使用している。 Here, Vd: d-axis voltage, Vq: q-axis voltage, id: d-axis current, iq: q-axis current, Ld: d-axis inductance, Lq: q-axis inductance, R: impedance, φ: interlinkage magnetic flux, ΔV : Voltage drop, ω: Electrical angular velocity, p: Differential operator, Dd: Voltage drop component d-axis converted value, Dq: Voltage drop component q-axis converted value, L * : Spatial harmonic component due to impedance, φ * : Magnetic flux It is a spatial harmonic component. Among these values, the motor parameters to be identified by the motor parameter identifying unit 9 are the q-axis inductance Lq, the voltage drop ΔV, the impedance R, and the linkage flux φ, and these values are initially designed values and the like. Is used as the initial value.

さらに、数1のモータ電圧方程式中のインピーダンスによる空間高調波成分、及び、磁束による空間高調波成分については以下のように記述される。
Further, the spatial harmonic component due to impedance and the spatial harmonic component due to magnetic flux in the motor voltage equation of Equation 1 are described as follows.

さらに、数1のモータ電圧方程式中の各軸への電圧降下成分変換値については以下のように記述される。
Furthermore, the voltage drop component conversion value to each axis in the motor voltage equation of Equation 1 is described as follows.

モータパラメータ同定部9は、モータMに印加されている電圧値、又は、当該モータMに流れる電流値に基づいて、位相推定部4で使用されるモータパラメータを同定するように構成してある。より具体的には、このモータパラメータ同定部9は、モータMの制御回転軸の位相が所定位相となった時にモータMに印加されている電圧値である同定用電圧値、又は、モータMの制御回転軸の位相が所定位相となった時にモータMに流れている電流値である同定用電流値に基づいてモータパラメータを同定するように構成してある。また、当該モータパラメータ同定部9は、出力座標変換部3から出力される電流値を取得するとともに、電流制御部7でモータMに印加するように指令される電圧値についても取得するようにしてある。そして、位相推定部4で推定される位相が所定位相となる、又は、前記目標回転速度を時間積分して求められる位相が所定位相となった場合に、その時点での電圧値、電流値を用いて各モータパラメータの同定を行う。そして、モータパラメータ同定部9は、位相推定部4で位相推定のために用いられているモータパラメータを同定された値に逐次更新するようにしてある。   The motor parameter identification unit 9 is configured to identify a motor parameter used in the phase estimation unit 4 based on a voltage value applied to the motor M or a current value flowing through the motor M. More specifically, the motor parameter identification unit 9 determines an identification voltage value that is a voltage value applied to the motor M when the phase of the control rotation shaft of the motor M reaches a predetermined phase, or the motor M The motor parameter is identified based on an identification current value that is a current value flowing through the motor M when the phase of the control rotation shaft becomes a predetermined phase. The motor parameter identification unit 9 acquires the current value output from the output coordinate conversion unit 3 and also acquires the voltage value commanded to be applied to the motor M by the current control unit 7. is there. When the phase estimated by the phase estimation unit 4 becomes a predetermined phase, or when the phase obtained by time integration of the target rotation speed becomes a predetermined phase, the voltage value and current value at that time are Use to identify each motor parameter. The motor parameter identification unit 9 sequentially updates the motor parameters used for phase estimation by the phase estimation unit 4 to the identified values.

ここで、従来のモータパラメータ同定方法においては、数1のモータ電圧方程式における右辺第3項、第4項の空間高調波の影響を無視している、あるいは、空間高調波抑制技術により空間高調波自体がモータMに作用しないようにした状態で同定できることを前提にしている。しかしながら、図3に示すように、実際はモータMの運転中には計算上無視できない6倍空間高調波成分を主とした空間高調波が発生しており、空間高調波の影響項である第3項、第4項の値が零、又は、計算上無視できる程度まで空間高調波を低減させる必要がある。   Here, in the conventional motor parameter identification method, the influence of the spatial harmonics in the third and fourth terms on the right side in the motor voltage equation of Equation 1 is ignored, or the spatial harmonics are suppressed by spatial harmonic suppression technology. It is assumed that identification can be performed in a state where the motor M itself does not act. However, as shown in FIG. 3, in actuality, during operation of the motor M, spatial harmonics mainly including a 6-fold spatial harmonic component that cannot be ignored in the calculation are generated. It is necessary to reduce the spatial harmonics to the extent that the values of the terms and the fourth term are zero or can be ignored in calculation.

次に、空間高調波低減部20の説明を兼ねて、空間高調波を低減させる方法について説明する。この方法は、d軸又はq軸電流信号に含まれる空間高調波の主成分である6倍空間高調波成分とは逆位相の空間高調波低減信号ISを制御信号に重畳してモータMに出力し、モータMの運転中に発生する6倍空間高調波成分を低減させるものである。   Next, a method for reducing spatial harmonics will be described in conjunction with the explanation of the spatial harmonic reduction unit 20. In this method, a spatial harmonic reduction signal IS having a phase opposite to that of the 6th spatial harmonic component, which is the main component of the spatial harmonic included in the d-axis or q-axis current signal, is superimposed on the control signal and output to the motor M. Thus, the 6-fold spatial harmonic component generated during operation of the motor M is reduced.

一般的に電動モータの場合は、電流波形に含まれる高調波成分において、基本波の6倍高調波成分が主であり、高調波成分全体の振幅は6倍高調波成分の振幅とほぼ同値である場合が多い。したがって、6倍高調波成分を低減させれば、全ての高調波成分を低減させることができる。   In general, in the case of an electric motor, the harmonic component included in the current waveform is mainly the sixth harmonic component of the fundamental wave, and the amplitude of the entire harmonic component is almost the same as the amplitude of the sixth harmonic component. There are many cases. Therefore, if the 6th harmonic component is reduced, all the harmonic components can be reduced.

空間高調波低減部20は、6倍高調波振幅検出部21及び位相/振幅制御部22から構成される。   The spatial harmonic reduction unit 20 includes a sixth harmonic amplitude detection unit 21 and a phase / amplitude control unit 22.

まず、6倍高調波振幅検出部21は、出力座標変換部3で変換された2相のd軸電流id及びq軸電流iqより6倍空間高調波成分の振幅を検出する。検出された6倍空間高調波成分の振幅は、6倍高調波振幅検出部21から位相/振幅制御部22に出力される。   First, the 6th harmonic amplitude detection unit 21 detects the amplitude of the 6th spatial harmonic component from the two-phase d-axis current id and q-axis current iq converted by the output coordinate conversion unit 3. The detected amplitude of the 6th spatial harmonic component is output from the 6th harmonic amplitude detection unit 21 to the phase / amplitude control unit 22.

次に、空間高調波低減信号ISの基となるベース信号BSを作成する。目標となる6倍空間高調波成分の周波数はモータMに印加される電流の6倍であることは既知であることから、速度推定部5が推定したモータMに印加される基本波の6倍の周波数であって、逆位相であるベース信号BSを作成する。この作成されたベース信号BSは、位相/振幅制御部22に入力される。   Next, a base signal BS that is the basis of the spatial harmonic reduction signal IS is created. Since it is known that the frequency of the target 6-times spatial harmonic component is 6 times the current applied to the motor M, it is 6 times the fundamental wave applied to the motor M estimated by the speed estimation unit 5. The base signal BS having the opposite phase and the opposite phase is created. The generated base signal BS is input to the phase / amplitude control unit 22.

そして、位相/振幅制御部22において、取得したベース信号BSを基に、振幅及び位相を交互に変化させて、空間高調波低減信号ISを作成する。この空間高調波低減信号ISを電流制御部7から入力座標変換部8に出力される制御信号に重畳することによって、6倍空間高調波成分の振幅が変化する。このとき、6倍高調波振幅検出部21において検出される6倍空間高調波成分の振幅が変化するため、当該振幅が最小値に近づくような空間高調波低減信号ISになるように制御する。   Then, the phase / amplitude control unit 22 creates the spatial harmonic reduction signal IS by alternately changing the amplitude and phase based on the acquired base signal BS. By superimposing the spatial harmonic reduction signal IS on the control signal output from the current control unit 7 to the input coordinate conversion unit 8, the amplitude of the 6-fold spatial harmonic component changes. At this time, since the amplitude of the 6-fold spatial harmonic component detected by the 6-fold harmonic amplitude detector 21 changes, control is performed so that the spatial harmonic reduction signal IS is such that the amplitude approaches the minimum value.

位相/振幅制御部22の制御を具体的に説明する。まず、ベース信号BSのうち、位相を固定し、振幅のみを所定の範囲内において変化させて空間高調波低減信号ISを作成する適応振幅作成ステップSaを行う。このとき、6倍空間高調波成分と空間高調波低減信号ISとが、振幅の大きさが同一で位相が真逆に近い場合は、6倍空間高調波成分は重畳前と比較して小さくなり、位相が同一に近い場合は、6倍空間高調波成分は重畳前と比較して大きくなる。   The control of the phase / amplitude control unit 22 will be specifically described. First, an adaptive amplitude generation step Sa is performed in which the phase of the base signal BS is fixed and only the amplitude is changed within a predetermined range to generate the spatial harmonic reduction signal IS. At this time, if the 6-fold spatial harmonic component and the spatial harmonic reduction signal IS have the same amplitude and the phase is nearly opposite, the 6-fold spatial harmonic component is smaller than before the superposition. When the phases are close to each other, the 6-fold spatial harmonic component is larger than before the superposition.

そして、空間高調波低減信号ISの振幅のみを変化させた範囲内において、最も6倍空間高調波成分の振幅が小さくなる適応振幅を検出する。次に、空間高調波低減信号ISの振幅を適応振幅に固定し、位相のみを所定の範囲内において変化させて空間高調波低減信号ISを作成する適応位相作成ステップSpを行う。このとき、6倍空間高調波成分と空間高調波低減信号ISとが、互いの位相が真逆に近い場合は、6倍空間高調波成分は重畳前と比較して小さくなり、位相が同一に近い場合は、6倍空間高調波成分は重畳前と比較して大きくなる。   Then, an adaptive amplitude in which the amplitude of the 6th spatial harmonic component is the smallest is detected within a range in which only the amplitude of the spatial harmonic reduction signal IS is changed. Next, an adaptive phase creation step Sp is performed in which the spatial harmonic reduction signal IS is fixed to the adaptive amplitude and only the phase is changed within a predetermined range to create the spatial harmonic reduction signal IS. At this time, when the phase of the 6th spatial harmonic component and the spatial harmonic reduction signal IS are close to each other, the 6th spatial harmonic component is smaller than before superposition and the phase is the same. In the near case, the 6-fold spatial harmonic component becomes larger than before the superposition.

そして、空間高調波低減信号ISの位相のみを変化させた範囲内において、最も6倍空間高調波成分の振幅が小さくなる適応位相を検出する。そして、適応位相が検出された際の空間高調波低減信号ISの位相を適応位相として固定し、適応振幅作成ステップSaに移る。   Then, an adaptive phase in which the amplitude of the 6th spatial harmonic component is the smallest is detected within a range in which only the phase of the spatial harmonic reduction signal IS is changed. Then, the phase of the spatial harmonic reduction signal IS when the adaptive phase is detected is fixed as the adaptive phase, and the process proceeds to the adaptive amplitude creation step Sa.

以降、モータMの回転数の変化等によって6倍空間高調波成分の振幅及び位相は変化するため、適応振幅作成ステップSaと適応位相作成ステップSpとを交互に継続して行い、モータMの状況に合わせた空間高調波低減信号ISの作成を継続する。このような処理を行うことで、図4に示すように、モータパラメータ同定方法において悪影響を及ぼす空間高調波を低減させることができる。   Thereafter, since the amplitude and phase of the 6-fold spatial harmonic component change due to a change in the rotational speed of the motor M, the adaptive amplitude creation step Sa and the adaptive phase creation step Sp are continuously performed alternately. The creation of the spatial harmonic reduction signal IS in accordance with is continued. By performing such processing, as shown in FIG. 4, it is possible to reduce spatial harmonics that adversely affect the motor parameter identification method.

なお、ベース信号BSの初期振幅は、ある程度の大きさとしておく必要がある。これは、空間高調波低減信号ISの振幅が小さすぎると、制御信号に空間高調波低減信号ISを重畳した場合に、検出された6倍空間高調波成分が変化せず、前述した制御ができなくなることを防ぐためである。同様に、適応振幅作成ステップSaにおいて振幅を変化させる場合の振幅最小値についても、6倍高調波振幅検出部21の分解能よりも小さい振幅にしてしまうと、6倍空間高調波成分の変化を検出できなくなるため、6倍高調波振幅検出部21の分解能を考慮して振幅最小値を設定する必要がある。   Note that the initial amplitude of the base signal BS needs to be set to a certain level. This is because if the amplitude of the spatial harmonic reduction signal IS is too small, the detected 6-fold spatial harmonic component does not change when the spatial harmonic reduction signal IS is superimposed on the control signal, and the above-described control can be performed. This is to prevent disappearance. Similarly, if the minimum amplitude value when the amplitude is changed in the adaptive amplitude generation step Sa is also set to an amplitude smaller than the resolution of the 6th harmonic amplitude detection unit 21, a change in the 6th spatial harmonic component is detected. Therefore, it is necessary to set the minimum amplitude value in consideration of the resolution of the sixth harmonic amplitude detector 21.

<その他の変形実施形態>
なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。例えば、前記実施形態では先に位相を固定して適応振幅作成ステップSaを行ったが、先に振幅を固定して適応位相作成ステップSpを行っても良い。
<Other modified embodiments>
The present invention is not limited to the above embodiment. For example, in the embodiment, the adaptive amplitude creation step Sa is performed with the phase fixed first, but the adaptive phase creation step Sp may be performed with the amplitude fixed first.

その他、弱め界磁制御等のモータMに流れる電流の位相を大きく変化させる制御を行う場合、同様にベース信号BSの位相も大きく変化する。したがって、モータMに流れる電流の位相が変化した場合には、変化した位相を算出し、ベース信号BSの位相成分を補正するようにしておくことで、6倍空間高調波成分の急激な変化に対応することができ、異常騒音や異常振動の防止が可能となる。   In addition, when the control for greatly changing the phase of the current flowing through the motor M, such as field weakening control, is performed, the phase of the base signal BS is also greatly changed. Therefore, when the phase of the current flowing through the motor M changes, the changed phase is calculated, and the phase component of the base signal BS is corrected, so that the 6-times spatial harmonic component changes abruptly. Therefore, abnormal noise and abnormal vibration can be prevented.

また、モータパラメータ同定信号が印加されている状態では、空間高調波振幅の検出に前記モータパラメータ同定信号の影響を受けることから、モータMに流れる電流が前記モータパラメータ同定信号の影響を受けている間は空間高調波振幅の検出を行わない。   Further, in the state where the motor parameter identification signal is applied, the current flowing through the motor M is affected by the motor parameter identification signal because the detection of the spatial harmonic amplitude is affected by the motor parameter identification signal. The space harmonic amplitude is not detected during the interval.

また、モータMの回転数が急激に変化した際に、6倍空間高調波成分と空間高調波低減信号ISとの条件が合わない場合には、空間高調波低減信号ISを制御信号に重畳させることにより6倍空間高調波成分の急激な増加を招く恐れがある。したがって、モータMの回転数が急激に変化した場合には、ベース信号BSの振幅を限りなく小さくし、少なくとも6倍空間高調波成分を増大させないことが考えられる。   Further, when the rotational speed of the motor M changes suddenly, if the conditions of the 6-fold spatial harmonic component and the spatial harmonic reduction signal IS do not match, the spatial harmonic reduction signal IS is superimposed on the control signal. This may cause a rapid increase in the 6-fold spatial harmonic component. Therefore, when the number of rotations of the motor M changes rapidly, it is conceivable that the amplitude of the base signal BS is reduced as much as possible and at least a 6-fold spatial harmonic component is not increased.

さらに、モータMから発生する空間高調波は、d軸及びq軸電流の双方に発生するため、空間高調波低減信号ISはそれぞれに重畳するのが望ましいが、必要とされる空間高調波の低減目標にあわせて、d軸及びq軸電流のいずれか一方のみに重畳するものであってもよい。   Furthermore, since the spatial harmonics generated from the motor M are generated in both the d-axis and q-axis currents, it is desirable to superimpose the spatial harmonic reduction signal IS on each, but the required reduction of the spatial harmonics Depending on the target, it may be superimposed on only one of the d-axis and q-axis currents.

また、本発明の空間高調波低減方法は、6倍空間高調波成分に限ることはない。例えば、あらかじめ発生する空間高調波の主成分が基本波の何倍(n倍)の高調波成分であるかが既知であれば、ベース信号BSを基本波のn倍とすることで、それぞれのn倍高調波成分に対応することができる。   Further, the spatial harmonic reduction method of the present invention is not limited to the 6-fold spatial harmonic component. For example, if it is known how many times (n times) the harmonic component of the fundamental wave is the main component of the spatial harmonics generated in advance, each base signal BS is set to n times the fundamental wave, It is possible to deal with n-times harmonic components.

その他、本発明は前記実施形態に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であるのは言うまでもない。   In addition, it goes without saying that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

100・・・モータ制御装置
1 ・・・インバータ
2 ・・・電流検出部
3 ・・・出力座標変換部
4 ・・・位相推定部
5 ・・・速度推定部
6 ・・・速度制御部
7 ・・・電流制御部
8 ・・・入力座標変換部
9 ・・・モータパラメータ同定部
20 ・・・空間高調波低減部
21 ・・・6倍高調波振幅検出部
22 ・・・位相/振幅制御部
BS ・・・ベース信号
IS ・・・空間高調波低減信号
Sa ・・・適応振幅作成ステップ
Sp ・・・適応位相作成ステップ
M ・・・モータ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Motor control apparatus 1 ... Inverter 2 ... Current detection part 3 ... Output coordinate conversion part 4 ... Phase estimation part 5 ... Speed estimation part 6 ... Speed control part 7 ··· Current control unit 8 ··· Input coordinate conversion unit 9 ··· Motor parameter identification unit 20 ··· Spatial harmonic reduction unit 21 ··· Sixth harmonic amplitude detection unit 22 ··· Phase / amplitude control unit BS ... Base signal IS ... Spatial harmonic reduction signal Sa ... Adaptive amplitude creation step Sp ... Adaptive phase creation step M ... Motor

Claims (5)

モータを流れるd軸及び/又はq軸電流信号を用いてロータの位置を推定し、推定されたロータの位置に応じてモータに制御信号を出力してセンサレスベクトル制御を実施するモータ制御装置において、
前記d軸及び/又はq軸電流信号に含まれる6倍空間高調波成分とは逆位相の空間高調波低減信号を前記制御信号に重畳して前記モータに出力することを特徴とするモータ制御装置。
In a motor control device that estimates a rotor position using a d-axis and / or q-axis current signal flowing through a motor and outputs a control signal to the motor in accordance with the estimated rotor position to perform sensorless vector control.
A motor control device characterized in that a spatial harmonic reduction signal having a phase opposite to that of a 6-fold spatial harmonic component contained in the d-axis and / or q-axis current signal is superimposed on the control signal and output to the motor. .
前記d軸又はq軸電流信号の少なくとも一方に含まれる前記6倍空間高調波成分に対して、前記空間高調波低減信号の振幅及び位相を交互に変化させながら前記モータに出力することを特徴とする請求項1記載のモータ制御装置。   Output to the motor while alternately changing the amplitude and phase of the spatial harmonic reduction signal with respect to the 6-fold spatial harmonic component contained in at least one of the d-axis or q-axis current signals. The motor control device according to claim 1. 前記空間高調波低減信号の振幅のみを変化させ、前記6倍空間高調波成分が最小値となる前記空間高調波低減信号の振幅を検出する適応振幅作成ステップと、
前記空間高調波低減信号の位相のみを変化させ、前記6倍空間高調波成分が最小値となる前記空間高調波低減信号の位相を検出する適応位相作成ステップと、を備え、
前記適応振幅作成ステップにおける前記空間高調波低減信号の位相を、直前の前記適応位相作成ステップにおいて前記6倍空間高調波成分が最小値となる位相に固定し、
前記適応位相作成ステップにおける前記空間高調波低減信号の振幅を、直前の前記適応振幅作成ステップにおいて前記6倍空間高調波成分が最小値となる振幅に固定することを特徴とする請求項2記載のモータ制御装置。
An adaptive amplitude generating step of detecting only the amplitude of the spatial harmonic reduction signal in which only the amplitude of the spatial harmonic reduction signal is changed and the 6-times spatial harmonic component is a minimum value;
An adaptive phase creating step of detecting only the phase of the spatial harmonic reduction signal in which only the phase of the spatial harmonic reduction signal is changed and the 6th spatial harmonic component is a minimum value;
Fixing the phase of the spatial harmonic reduction signal in the adaptive amplitude creation step to a phase at which the 6-fold spatial harmonic component is a minimum value in the immediately preceding adaptive phase creation step;
The amplitude of the spatial harmonic reduction signal in the adaptive phase creation step is fixed to an amplitude at which the 6-fold spatial harmonic component becomes a minimum value in the immediately preceding adaptive amplitude creation step. Motor control device.
前記モータが、IPMモータである請求項1、2又は3記載のモータ制御装置。   The motor control device according to claim 1, wherein the motor is an IPM motor. モータを流れるd軸及び/又はq軸電流信号を用いてロータの位置を推定し、推定されたロータの位置に応じてモータに制御信号を出力してセンサレスベクトル制御を実施するモータ制御装置に用いられるものであって、
前記d軸及び/又はq軸電流信号に含まれる6倍空間高調波成分と逆位相の空間高調波低減信号を前記制御信号に重畳する機能をモータ制御装置に発揮させる制御プログラム。
Used in a motor control device that estimates the position of the rotor using d-axis and / or q-axis current signals flowing through the motor and outputs a control signal to the motor according to the estimated rotor position to perform sensorless vector control. It can be
A control program for causing a motor control device to exert a function of superimposing a spatial harmonic reduction signal having a phase opposite to that of a 6-fold spatial harmonic component included in the d-axis and / or q-axis current signal on the control signal.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109617459A (en) * 2018-12-28 2019-04-12 江苏大学 A kind of permanent magnet synchronous electric motor driving power plate circuit and its design method

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