JP2014158336A - Motor controller - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent torque pulsation and noise generation while maintaining a high responsiveness of control.SOLUTION: A motor controller 100 of an embodiment comprises: a detected current conversion unit 112 for converting a detected three-phase current to a d-axis current and a q-axis current on dq coordinate axis referenced to a phase angle of a rotor of a three-phase synchronous motor 110; a coordinate axis conversion unit 113 for converting the d-axis current and the q-axis current respectively to a γ-axis current and a δ-axis current on γδ coordinate axis which is an estimated coordinate axis lagging by an error angle from the dq coordinate axis; an error angle estimation unit 114 for estimating an error angle of phase angle on the basis of a disturbance observer using output from a rotation detection unit 107 for an extended induced voltage equation on the γδ coordinate axis having the γ-axis current and δ-axis current as input parameters; a phase angle correction unit (deviation arithmetic unit) 111 for correcting the phase angle with the estimated error angle; and a voltage conversion unit 104 for converting a command d-axis voltage and a command q-axis voltage on the dq coordinate axis to a command three-phase voltage on the basis of the corrected phase angle.

Description

本発明の実施形態は、モータ制御装置に関する。   Embodiments described herein relate generally to a motor control device.

近年、三相同期モータ等のACモータの制御装置にインバータを適用する技術が普及し、従来と比較して格段に制御性能が向上している。インバータを適用したモータ制御装置では、外部からの指令トルクに基づくとともに、ACモータの電機子巻線に流れる各相の電流を検出してフィードバックすることで、印加する矩形波電圧の位相を制御したり、パルス幅変調(PWM)方式により電圧実効値を制御したりして電流を制御する場合が多い。   In recent years, a technique for applying an inverter to a control device for an AC motor such as a three-phase synchronous motor has become widespread, and the control performance has been significantly improved as compared with the conventional technology. In the motor control device to which the inverter is applied, the phase of the applied rectangular wave voltage is controlled by detecting and feeding back the current of each phase flowing in the armature winding of the AC motor, based on the command torque from the outside. In many cases, the current is controlled by controlling the effective voltage value by a pulse width modulation (PWM) method.

このようなACモータのトルク制御方法として、U相、V相、W相の三相固定座標系における電圧方程式を、回転子の磁石の位相角を基準とするdq座標の二相回転座標系に変換して、ACモータの電流制御を行うベクトル制御が知られている。このベクトル制御では、制御装置でACモータの回転子の位相角を検出して角速度を演算し、dq座標軸上で制御演算を行って電流制御を行う。   As a torque control method for such an AC motor, a voltage equation in a U-phase, V-phase, and W-phase three-phase fixed coordinate system is converted into a dq coordinate two-phase rotary coordinate system with reference to the phase angle of the rotor magnet. Vector control that performs conversion and performs current control of an AC motor is known. In this vector control, the control device detects the phase angle of the rotor of the AC motor, calculates the angular velocity, performs control calculation on the dq coordinate axis, and performs current control.

特開2001−298992号公報JP 2001-298990 A

このようなベクトル制御では、ACモータの回転子の位相角を、角度センサであるレゾルバ等で検出するが、レゾルバ等で検出される位相角にはレゾルバ回転1次、2次等の誤差角度が生じることがある。このような誤差角度により、位相角に対する適切な電流制御が困難となり、トルク脈動やノイズ発生の原因となる。   In such vector control, the phase angle of the rotor of the AC motor is detected by a resolver or the like that is an angle sensor, but the phase angle detected by the resolver or the like has an error angle such as a resolver rotation primary or secondary. May occur. Such an error angle makes it difficult to appropriately control the current with respect to the phase angle, and causes torque pulsation and noise.

ここで、三相電流のオフセットをフィードバックしてACモータの電流制御を行ってトルク脈動やノイズ発生を回避する手法では、三相一周回分の電流値をフィードバックする必要があり、高応答な制御を実現することが困難である。   Here, in the method of feeding back the offset of the three-phase current and controlling the current of the AC motor to avoid the occurrence of torque pulsation and noise, it is necessary to feed back the current value for one round of the three phases, and the control with high response is performed. It is difficult to realize.

実施形態のモータ制御装置は、三相モータに流れる三相電流を検出する電流検出部と、前記三相モータの回転子が回転する位相角を検出する回転検出部と、検出された三相電流を、前記三相モータの回転子の位相角を基準とするdq座標軸上のd軸電流およびq軸電流に変換する検出電流変換部と、前記d軸電流および前記q軸電流を、前記dq座標軸から誤差角度だけ遅れた推定座標軸であるγδ座標軸上のγ軸電流およびδ軸電流のそれぞれに変換する座標軸変換部と、前記γ軸電流および前記δ軸電流を入力パラメータとした前記三相モータにおける見かけ上の誘起電圧である拡張誘起電圧に関するγδ座標軸上の拡張誘起電圧方程式に対する、前記回転検出部からの出力を用いた外乱オブザーバに基づいて、前記位相角の誤差角度を推定する誤差角度推定部と、推定された誤差角度で前記位相角を補正する位相角補正部と、補正後の位相角に基づいて、前記dq座標軸上の指令d軸電圧および指令q軸電圧を、指令三相電圧に変換する電圧変換部と、前記指令三相電圧に基づいて、実際の三相電圧を生成して前記三相モータに印加することにより、前記三相電流を前記三相モータに流す電力変換部と、を備えた。当該構成により、一例として、制御の高応答性を維持しつつ、トルク脈動やノイズ発生を防止することができる。   The motor control device of the embodiment includes a current detection unit that detects a three-phase current flowing in a three-phase motor, a rotation detection unit that detects a phase angle at which a rotor of the three-phase motor rotates, Is converted into a d-axis current and a q-axis current on the dq coordinate axis with reference to the phase angle of the rotor of the three-phase motor, and the d-axis current and the q-axis current are converted into the dq coordinate axis. A coordinate axis conversion unit for converting each of the γ-axis current and the δ-axis current on the γδ coordinate axis, which is an estimated coordinate axis delayed by an error angle, and the three-phase motor using the γ-axis current and the δ-axis current as input parameters The error angle of the phase angle is estimated based on the disturbance observer using the output from the rotation detection unit with respect to the extended induced voltage equation on the γδ coordinate axis with respect to the extended induced voltage that is an apparent induced voltage. An error angle estimator, a phase angle corrector that corrects the phase angle with the estimated error angle, and a command d-axis voltage and a command q-axis voltage on the dq coordinate axis based on the corrected phase angle, Based on the command three-phase voltage, a voltage conversion unit that converts the command to the three-phase voltage, and generates an actual three-phase voltage and applies the three-phase motor to the three-phase motor. And a power converter for flowing. With this configuration, for example, torque pulsation and noise generation can be prevented while maintaining high control responsiveness.

また、実施形態のモータ制御装置において、検出電流変換部は、補正後の位相角を用いて、検出された三相電流を、d軸電流およびq軸電流に変換する。当該構成により、一例として、ベクトル制御の精度を向上させることができる。   In the motor control device of the embodiment, the detected current conversion unit converts the detected three-phase current into a d-axis current and a q-axis current using the corrected phase angle. With this configuration, as an example, the accuracy of vector control can be improved.

また、実施形態のモータ制御装置において、外乱オブザーバは、拡張誘起電圧を推定するための微分方程式であり、誤差角度推定部は、外乱オブザーバに基づいて、γδ座標上のγ軸拡張誘起電圧およびδ軸拡張誘起電圧を求め、γ軸拡張誘起電圧およびδ軸拡張誘起電圧から誤差角度を推定する。当該構成により、一例として、制御の高応答性を維持しつつ、トルク脈動やノイズ発生を防止することができる。   Further, in the motor control device of the embodiment, the disturbance observer is a differential equation for estimating the expansion induced voltage, and the error angle estimation unit is configured to calculate the γ-axis expansion induced voltage and δ on the γδ coordinate based on the disturbance observer. An axis expansion induced voltage is obtained, and an error angle is estimated from the γ-axis expansion induced voltage and the δ-axis expansion induced voltage. With this configuration, for example, torque pulsation and noise generation can be prevented while maintaining high control responsiveness.

また、実施形態のモータ制御装置において、外乱オブザーバは、位相角に基づく回転子の角速度をパラメータとする。当該構成により、一例として、制御の高応答性を維持しつつ、トルク脈動やノイズ発生を防止することができる。   In the motor control device of the embodiment, the disturbance observer uses the angular velocity of the rotor based on the phase angle as a parameter. With this configuration, for example, torque pulsation and noise generation can be prevented while maintaining high control responsiveness.

また、実施形態のモータ制御装置において、外部からの指令トルクに基づいて、dq座標軸上の指令d軸電流および指令q軸電流を算出する電流指令部と、d軸電流と、q軸電流と、指令d軸電流と、指令q軸電流とに基づいて、指令d軸電圧および指令q軸電圧を演算する電圧演算部と、をさらに備えた。   In the motor control device of the embodiment, a current command unit that calculates a command d-axis current and a command q-axis current on the dq coordinate axis based on a command torque from the outside, a d-axis current, a q-axis current, And a voltage calculation unit that calculates a command d-axis voltage and a command q-axis voltage based on the command d-axis current and the command q-axis current.

図1は、実施形態のモータ制御装置100の全体構成を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram illustrating an overall configuration of a motor control device 100 according to the embodiment. 図2は、dq座標軸とγδ座標軸との関係を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating the relationship between the dq coordinate axis and the γδ coordinate axis. 図3は、本実施形態のモータ制御処理の手順を示すフローチャートである。FIG. 3 is a flowchart showing the procedure of the motor control process of the present embodiment.

実施形態のモータ制御装置100について説明する。図1は、実施形態のモータ制御装置100の全体構成を示すブロック図である。モータ制御装置100は、ソフトウェアで動作するコンピュータを含んで構成されており、制御対象は三相同期モータ110の三相電流iu、iv、iwであり、制御量は三相同期モータ110に印加する三相電圧vu、vv、vwである。ここで、本実施形態のモータ制御装置100および三相同期モータ110は、一例として、ハイブリッド車両に搭載されるが、これに限定されるものではない。 A motor control device 100 according to an embodiment will be described. FIG. 1 is a block diagram illustrating an overall configuration of a motor control device 100 according to the embodiment. The motor control device 100 is configured to include a computer that operates by software. The control target is the three-phase currents i u , i v , i w of the three-phase synchronous motor 110, and the control amount is the three-phase synchronous motor 110. Are the three-phase voltages v u , v v and v w applied to. Here, the motor control device 100 and the three-phase synchronous motor 110 of the present embodiment are mounted on a hybrid vehicle as an example, but are not limited thereto.

三相同期モータ110は、図略の回転子コアに磁石を埋め込み、固定子コア(不図示)に電機子巻線を巻回して構成した埋込磁石同期モータである。ただし、三相モータであればよく、これに限定されるものではない。モータ制御装置100は、外部から受け取ったトルク指令Req_trqに等しいトルクを三相同期モータ110から出力すべく、制御演算を行って三相電圧vu、vv、vwを制御する。 The three-phase synchronous motor 110 is an embedded magnet synchronous motor configured by embedding a magnet in a rotor core (not shown) and winding an armature winding around a stator core (not shown). However, it may be a three-phase motor, and is not limited to this. The motor control device 100 controls the three-phase voltages v u , v v , and v w so as to output a torque equal to the torque command Req_trq received from the outside from the three-phase synchronous motor 110.

図1に示すように、モータ制御装置100は、2個の電流検出部108a、108bと、回転検出部107と、偏差演算器111と、検出電流変換部112と、座標軸変換部113と、誤差角度推定部114と、回転数演算部115と、電流指令部101と、電圧演算部120と、電圧変換部104と、電力変換部130とを主に備えている。   As shown in FIG. 1, the motor control device 100 includes two current detection units 108a and 108b, a rotation detection unit 107, a deviation calculator 111, a detection current conversion unit 112, a coordinate axis conversion unit 113, an error It mainly includes an angle estimation unit 114, a rotation speed calculation unit 115, a current command unit 101, a voltage calculation unit 120, a voltage conversion unit 104, and a power conversion unit 130.

2個の電流検出部108a、108bは、三相同期モータ110の電機子巻線に接続された三相の入力線のうちのV相入力線およびW相入力線にそれぞれ設けられている。電流検出部108a、108bは、例えば周知の変流器や分路抵抗器などを用いて構成することができ、V相電流ivおよびW相電流iwを検出して、その検出信号を検出電流変換部112に出力する。なお、検出電流変換部112は、三相電流iu、iv、iwのベクトル和がゼロであることを利用して、三相目のU相電流iuを演算する。 The two current detection units 108a and 108b are provided on the V-phase input line and the W-phase input line among the three-phase input lines connected to the armature winding of the three-phase synchronous motor 110, respectively. The current detection units 108a and 108b can be configured by using, for example, a known current transformer or a shunt resistor, and detect the V-phase current i v and the W-phase current i w and detect the detection signals. Output to the current converter 112. The detected current conversion unit 112 calculates the third-phase U-phase current i u by using the fact that the vector sum of the three-phase currents i u , i v , i w is zero.

回転検出部107は、三相同期モータ110の回転子が回転する位相角θを検出する角度センサである。本実施形態では、回転検出部107としてレゾルバを用いている。回転検出部107により検出された位相角θは、後述する偏差演算器111で補正され、補正後の位相角が回転数演算部115および電圧変換部104に送出される。   The rotation detection unit 107 is an angle sensor that detects a phase angle θ at which the rotor of the three-phase synchronous motor 110 rotates. In the present embodiment, a resolver is used as the rotation detection unit 107. The phase angle θ detected by the rotation detector 107 is corrected by a deviation calculator 111 described later, and the corrected phase angle is sent to the rotation speed calculator 115 and the voltage converter 104.

検出電流変換部112は、検出した三相電流iu、iv、iwを、後述する補正後の位相角を用いて、dq座標軸上のd軸電流idおよびq軸電流iqに変換する。検出電流変換部112は、位相角θを用いた公知の変換式により、三相電流iu、iv、iwからd軸電流idおよびq軸電流iqを算出して、電圧演算部120に送出する。 The detected current conversion unit 112 converts the detected three-phase currents i u , i v , i w into a d-axis current i d and a q-axis current i q on the dq coordinate axis using a phase angle after correction described later. To do. The detection current conversion unit 112 calculates the d-axis current i d and the q-axis current i q from the three-phase currents i u , i v , i w by a known conversion formula using the phase angle θ, and the voltage calculation unit 120.

ここで、d軸電流idは、三相同期モータ110の電機子巻線に流れる電流(電機子電流)のd軸成分であり、q軸電流iqは、上記電機子電流のq軸成分である。また、d軸電圧vdは、三相同期モータ110の電機子巻線に印加する電圧(電機子電圧)のd軸成分であり、q軸電圧vqは、上記電機子電圧のq軸成分である。 Here, the d-axis current i d is a d-axis component of the current (armature current) flowing in the armature winding of the three-phase synchronous motor 110, and the q-axis current i q is the q-axis component of the armature current. It is. The d-axis voltage v d is a d-axis component of the voltage (armature voltage) applied to the armature winding of the three-phase synchronous motor 110, and the q-axis voltage v q is the q-axis component of the armature voltage. It is.

dq座標軸上で、三相同期モータ110の見かけ上の誘起電圧である拡張誘起電圧に関する拡張誘起電圧方程式は、d軸電流idおよびq軸電流iqを入力パラメータとして、次の(1)式で表される。 On the dq coordinate axis, the extended induced voltage equation regarding the extended induced voltage, which is the apparent induced voltage of the three-phase synchronous motor 110, is expressed by the following equation (1) using the d-axis current i d and the q-axis current i q as input parameters. It is represented by

Figure 2014158336
Figure 2014158336

(1)式の拡張誘起電圧方程式を、dq座標系からγδ座標系へ変換すると、(2)式に示すような、γ軸電流iγおよびδ軸電流iδを入力パラメータとした拡張誘起電圧方程式となる。 When the extended induced voltage equation of the equation (1) is converted from the dq coordinate system to the γδ coordinate system, the expanded induced voltage using the γ-axis current i γ and the δ-axis current i δ as input parameters as shown in the equation (2). It becomes an equation.

Figure 2014158336
Figure 2014158336

ここで、γδ座標軸は、dq座標軸から誤差角度だけ遅れた推定座標軸である。図2は、dq座標軸とγδ座標軸との関係を示す図である。図2に示すように、γδ座標軸は、dq座標軸から誤差角度だけ遅れた座標軸となっている。ここで、符号107aは、三相同期モータ110の回転子である。   Here, the γδ coordinate axis is an estimated coordinate axis delayed by an error angle from the dq coordinate axis. FIG. 2 is a diagram illustrating the relationship between the dq coordinate axis and the γδ coordinate axis. As shown in FIG. 2, the γδ coordinate axis is a coordinate axis delayed by an error angle from the dq coordinate axis. Here, reference numeral 107 a is a rotor of the three-phase synchronous motor 110.

座標軸変換部113は、検出電流変換部112で変換されたdq座標軸上のd軸電流idおよびq軸電流iqを、図2に示すようなγδ座標軸上のγ軸電流iγおよびδ軸電流iδのそれぞれに変換する。 Coordinate conversion unit 113, a d-axis current i d and the q-axis current i q on converted by the detection current conversion unit 112 dq coordinate axis, gamma-axis current i gamma and δ-axis on γδ coordinate axes as shown in FIG. 2 It converts into each of electric current idelta .

ここで、γ軸電流iγは、三相同期モータ110の電機子巻線に流れる電流(電機子電流)のγ軸成分であり、δ軸電流iδは、上記電機子電流のδ軸成分である。また、γ軸電圧vγは、三相同期モータ110の電機子巻線に印加する電圧(電機子電圧)のγ軸成分であり、δ軸電圧vδは、上記電機子電圧のδ軸成分である。 Here, the γ-axis current i γ is a γ-axis component of the current (armature current) flowing in the armature winding of the three-phase synchronous motor 110, and the δ-axis current i δ is the δ-axis component of the armature current. It is. The γ-axis voltage v γ is a γ-axis component of the voltage (armature voltage) applied to the armature winding of the three-phase synchronous motor 110, and the δ-axis voltage v δ is the δ-axis component of the armature voltage. It is.

図1に戻り、誤差角度推定部114は、(2)式で示されるγδ座標軸上の拡張誘起電圧方程式に対する外乱オブザーバに基づいて、位相角θの誤差角度を推定する。   Returning to FIG. 1, the error angle estimation unit 114 estimates the error angle of the phase angle θ based on the disturbance observer for the extended induced voltage equation on the γδ coordinate axis expressed by the equation (2).

誤差角度推定部114では、次の(3)式に示す外乱オブザーバが設定されている。   In the error angle estimation unit 114, a disturbance observer shown in the following equation (3) is set.

Figure 2014158336
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この外乱オブザーバは、拡張誘起電圧を推定するための微分方程式であり、回転検出部107からの出力である位相角θに基づく角速度ωをパラメータとして用いている。   The disturbance observer is a differential equation for estimating the extended induced voltage, and uses an angular velocity ω based on the phase angle θ, which is an output from the rotation detection unit 107, as a parameter.

誤差角度推定部114は、回転検出部107で検出された位相角θから回転子の角速度ωを求める。具体的には、誤差角度推定部114は、2回の検出で求めた位相角θの変化量を経過時間で除算して角速度 ωを算出する。そして、誤差角度推定部114は、γ軸電流iγ、δ軸電流iδ、γ軸電圧vγ、δ軸電圧vδを逐次入力し、(3)式の外乱オブザーバを公知の数値解析により解法することにより、γδ座標上のγ軸拡張誘起電圧(拡張誘起電圧のγ軸成分)およびδ軸拡張誘起電圧(拡張誘起電圧のδ軸成分)を推定する。そして、誤差角度推定部114は、γ軸拡張誘起電圧およびδ軸拡張誘起電圧から、次の(4)式を用いて誤差角度を推定する。 The error angle estimation unit 114 obtains the angular velocity ω of the rotor from the phase angle θ detected by the rotation detection unit 107. Specifically, the error angle estimation unit 114 calculates the angular velocity ω by dividing the change amount of the phase angle θ obtained by the two detections by the elapsed time. Then, the error angle estimation unit 114 sequentially inputs the γ-axis current i γ , the δ-axis current i δ , the γ-axis voltage v γ , and the δ-axis voltage v δ, and the disturbance observer of the expression (3) is obtained by a known numerical analysis. By solving, the γ-axis expansion induced voltage (γ-axis component of the expansion induced voltage) and the δ-axis expansion induced voltage (δ-axis component of the expansion induced voltage) on the γδ coordinates are estimated. Then, the error angle estimation unit 114 estimates the error angle using the following equation (4) from the γ-axis expansion induced voltage and the δ-axis expansion induced voltage.

Figure 2014158336
Figure 2014158336

ここで、(1)〜(4)式の導出は、非特許文献“森本茂雄・河本啓助・武田洋次:「推定位置誤差情報を利用したIPMSM の位置・速度センサレス制御」,電学論 D,Vol.122−D,No.5 pp.722−729(2002)”に詳述されている。   Here, the derivations of equations (1) to (4) are derived from non-patent literature “Shigeo Morimoto, Keisuke Kawamoto, Yoji Takeda:“ IPMSM Position / Velocity Sensorless Control Using Estimated Position Error Information ”, Electrical Theory D, Vol. 122-D, no. 5 pp. 722-729 (2002) ".

偏差演算器111は、位相角補正部として機能し、(5)式で示されるように、回転検出部107で検出された位相角θから、誤差角度推定部114で推定された誤差角度を減算することにより、位相角θを補正する。   The deviation calculator 111 functions as a phase angle correction unit, and subtracts the error angle estimated by the error angle estimation unit 114 from the phase angle θ detected by the rotation detection unit 107, as shown in equation (5). Thus, the phase angle θ is corrected.

Figure 2014158336
Figure 2014158336

回転数演算部115は、回転検出部107で検出された位相角θから、三相同期モータ110の回転子の回転数を算出し、算出した回転数を、ハイブリッド車両のECUに送出する。   The rotation number calculation unit 115 calculates the rotation number of the rotor of the three-phase synchronous motor 110 from the phase angle θ detected by the rotation detection unit 107, and sends the calculated rotation number to the ECU of the hybrid vehicle.

電流指令部101は、外部から受け取ったトルク指令Req_trqを指令d軸電流Req_idおよび指令q軸電流Req_iqに変換して、電圧演算部120に指令する。この変換処理は、例えば、最大トルク/電流制御法を用いて行うことができるが、これに限定されない。 Current command unit 101 converts the torque command Req_trq received from the outside to the command d-axis current Req_i d and command q-axis current Req_i q, commands the voltage calculating unit 120. This conversion process can be performed using, for example, a maximum torque / current control method, but is not limited thereto.

電圧演算部120は、検出電流変換部112から出力されるd軸電流idおよびq軸電流iq、電流指令部101から出力される指令d軸電流Req_idおよび指令q軸電流Req_iqに基づいて、指令d軸電圧Req_vdおよび指令q軸電圧Req_vqを演算し、電圧変換部104に指令する。 Voltage calculating unit 120, based on the d-axis current i d and the q-axis current i q output from the detection current conversion unit 112, the command d-axis current Req_i d and command q-axis current Req_i q output from the current command section 101 The command d-axis voltage Req_v d and the command q-axis voltage Req_v q are calculated and commanded to the voltage conversion unit 104.

具体的には、電圧演算部120は、図1に示すように、二つの偏差演算器102a,102bと2つの比例積分制御器(PI)103a,103bから構成される。偏差演算器102aは、指令d軸電流Req_idからd軸電流idを減算して偏差e_idを算出し、偏差e_idを比例積分制御器(PI)103aに受け渡す。比例積分制御器(PI)103aは、偏差e_idに対して所定の比例定数を乗算した値と偏差e_idを時間積分した値を加算して指令d軸電圧Req_vdを求め、指令d軸電圧Req_vdを電圧変換部104に出力する。 Specifically, as shown in FIG. 1, the voltage calculator 120 includes two deviation calculators 102a and 102b and two proportional-plus-integral controllers (PI) 103a and 103b. Deviation calculator 102a subtracts the d-axis current i d from the command d-axis current Req_i d calculates the deviation e_i d, passes deviation e_i d proportional integral controller (PI) 103a. PI controller (PI) 103a adds integrated value time values and deviation e_i d multiplied by a predetermined proportionality constant seeking command d-axis voltage req_v d relative deviation e_i d, command d-axis voltage Req_v d is output to the voltage converter 104.

また、偏差演算器102bは、指令d軸電流Req_iqからq軸電流iqを減算して偏差e_iqを算出し、偏差e_iqを比例積分制御器(PI)103bに受け渡す。比例積分制御器(PI)103bは、偏差e_iqに対して所定の比例定数を乗算した値と偏差e_iqを時間積分した値を加算して指令q軸電圧Req_vqを求め、指令q軸電圧Req_vqを電圧変換部104に出力する。 Further, the deviation calculator 102b subtracts the q-axis current i q from the command d-axis current Req_i q calculates a deviation e_i q, passes deviation e_i q proportional integral controller (PI) 103b. PI controller (PI) 103b adds integrated value time values and deviation e_i q multiplied by a predetermined proportionality constant seeking command q-axis voltage req_v q relative deviation e_i q, command q-axis voltage Req_v q is output to the voltage converter 104.

電圧変換部104は、補正後の位相角θを用いた公知の変換式により、指令d軸電圧Req_vdおよび指令q軸電圧Req_vqを指令三相電圧Req_vu、Req_vv、Req_vwに変換し、電力変換部130に指令する。 The voltage conversion unit 104 converts the command d-axis voltage Req_v d and the command q-axis voltage Req_v q into command three-phase voltages Req_v u , Req_v v , Req_v w by a known conversion formula using the corrected phase angle θ. The power conversion unit 130 is commanded.

電力変換部130は、PWM制御部105とインバータ106から構成される。PWM制御部105は、指令三相電圧Req_vu、Req_vv、Req_vwから各相のデューティ比を決定してインバータ106に逐次出力する。インバータ106は、各相のデューティ比に基づき、実際の三相電圧vu、vv、vwを生成して三相同期モータ110の電機子巻線に印加する。これにより、三相同期モータ110の電機子巻線には三相電流iu、iv、iwが流れる。 The power conversion unit 130 includes a PWM control unit 105 and an inverter 106. The PWM control unit 105 determines the duty ratio of each phase from the command three-phase voltages Req_v u , Req_v v , Req_v w and sequentially outputs them to the inverter 106. The inverter 106 generates actual three-phase voltages v u , v v , v w based on the duty ratio of each phase and applies them to the armature windings of the three-phase synchronous motor 110. As a result, three-phase currents i u , i v and i w flow through the armature winding of the three-phase synchronous motor 110.

次に、以上のように構成された本実施形態のモータ制御処理について説明する。図3は、本実施形態のモータ制御処理の手順を示すフローチャートである。なお、図3では、モータ制御の全体処理の中で、位相角θ、v相電流およびw相電流の検出から、位相角θの補正までの処理について示している。   Next, the motor control process of the present embodiment configured as described above will be described. FIG. 3 is a flowchart showing the procedure of the motor control process of the present embodiment. FIG. 3 shows processing from detection of the phase angle θ, v-phase current, and w-phase current to correction of the phase angle θ in the entire motor control processing.

まず、レゾルバ等の回転検出部107は、三相同期モータ110の回転子の位相角θを検出する(ステップS11)。そして、電流検出部108a、108bは、V相入力線およびW相入力線からそれぞれV相電流ivおよびW相電流iwを検出し(ステップS12)、各検出信号を検出電流変換部112に出力する。 First, the rotation detection unit 107 such as a resolver detects the phase angle θ of the rotor of the three-phase synchronous motor 110 (step S11). The current detection unit 108a, 108b detects the V-phase current i v, and the W-phase current i w respectively from V-phase input line and W phase input line (step S12), the respective detection signals to the detected current converter 112 Output.

そして、検出電流変換部112は、三相電流iu、iv、iwのベクトル和がゼロであることを利用して、U相電流iuを算出する(ステップS13)。次に、検出電流変換部112は、三相電流iu、iv、iwをdq座標軸上のd軸電流idおよびq軸電流iqに変換する(ステップS14)。検出電流変換部112は、d軸電流idおよびq軸電流iqを、偏差演算器102a,102bと座標軸変換部113に出力する。 Then, the detection current conversion unit 112 calculates the U-phase current i u using the fact that the vector sum of the three-phase currents i u , i v , i w is zero (step S13). Next, the detected current conversion unit 112 converts the three-phase currents i u , i v , i w into a d-axis current i d and a q-axis current i q on the dq coordinate axis (step S14). The detected current conversion unit 112 outputs the d-axis current i d and the q-axis current i q to the deviation calculators 102 a and 102 b and the coordinate axis conversion unit 113.

座標軸変換部113は、d軸電流idおよびq軸電流iqを受け取り、d軸電流idおよびq軸電流iqをγδ座標軸上のγ軸電流iγおよびδ軸電流iδに変換する(ステップS15)。 Coordinate conversion unit 113 receives the d-axis current i d and the q-axis current i q, converts the d-axis current i d and the q-axis current i q on the γδ coordinate axes gamma in the axial current i gamma and [delta] -axis current i [delta] (Step S15).

次に、誤差角度推定部114は、上述した(3)式の外乱オブザーバを公知の数値解析の手法により解法して、γ軸拡張誘起電圧の推定値とδ軸拡張誘起電圧の推定値を算出する(ステップS16)。そして、誤差角度推定部114は、γ軸拡張誘起電圧の推定値とδ軸拡張誘起電圧の推定値とを用いて、上述した(4)式から誤差角度を算出する(ステップS17)。   Next, the error angle estimator 114 calculates the estimated value of the γ-axis expansion induced voltage and the estimated value of the δ-axis expansion induced voltage by solving the disturbance observer of the above-described equation (3) by a known numerical analysis method. (Step S16). Then, the error angle estimation unit 114 calculates the error angle from the above-described equation (4) using the estimated value of the γ-axis expansion induced voltage and the estimated value of the δ-axis expansion induced voltage (step S17).

次に、偏差演算器111は、上述した(5)式により、回転検出部107で検出された位相角θから、誤差角度推定部114で推定された誤差角度を減算することにより、位相角θを補正する(ステップS18)。補正後の位相角は、回転演算部115と検出電流変換部113と検出電流変換部112と電圧変換部104に出力される。検出電流変換部112では、三相電流iu、iv、iwを、補正後の位相角を用いて、dq座標軸上のd軸電流idおよびq軸電流iqに変換する。電圧変換部104では、補正後の位相角を用いて、指令d軸電圧Req_vdおよび指令q軸電圧Req_vqを指令三相電圧Req_vu、Req_vv、Req_vwに変換する。このように、補正後の位相角は、三相固定座標系と二相回転座標系との間の変換に使用される。 Next, the deviation calculator 111 subtracts the error angle estimated by the error angle estimation unit 114 from the phase angle θ detected by the rotation detection unit 107 according to the above-described equation (5), thereby obtaining the phase angle θ. Is corrected (step S18). The corrected phase angle is output to rotation calculation section 115, detection current conversion section 113, detection current conversion section 112 and voltage conversion section 104. The detected current conversion unit 112 converts the three-phase currents i u , i v , i w into a d-axis current i d and a q-axis current i q on the dq coordinate axis using the corrected phase angle. The voltage conversion unit 104, using the phase angle after correction, converts the command d-axis voltage req_v d and command q-axis voltage req_v q command three-phase voltage req_v u, req_v v, the req_v w. Thus, the corrected phase angle is used for conversion between the three-phase fixed coordinate system and the two-phase rotating coordinate system.

このように本実施形態では、三相同期モータ110のdq座標軸上の拡張誘起電圧方程式をγδ座標軸に変換した拡張誘起電圧方程式に対する、レゾルバ等の回転検出部107の出力をパラメータに用いた外乱オブザーバを設定し、当該外乱オブザーバにより、拡張誘起電圧を推定して位相角の誤差角度を推定しているので、高応答で位相角θの補正を行うことができる。   As described above, in this embodiment, the disturbance observer using the output of the rotation detection unit 107 such as a resolver as a parameter for the extended induced voltage equation obtained by converting the extended induced voltage equation on the dq coordinate axis of the three-phase synchronous motor 110 into the γδ coordinate axis. And the error angle of the phase angle is estimated by estimating the expansion induced voltage by the disturbance observer, so that the phase angle θ can be corrected with high response.

また、本実施形態では、補正後の位相角を、三相固定座標と二相回転座標との間の変換に利用しているので、ベクトル制御の精度を向上させることができる。このように本実施の形態では、ベクトル制御の精度が向上するため、制御の高応答性を維持しつつ、トルク脈動やノイズ発生を防止することが可能となる。   Moreover, in this embodiment, since the phase angle after correction | amendment is utilized for conversion between a three-phase fixed coordinate and a two-phase rotation coordinate, the precision of vector control can be improved. As described above, in the present embodiment, since the accuracy of vector control is improved, torque pulsation and noise generation can be prevented while maintaining high control response.

さらに、本実施形態では、拡張誘起電圧を推定して位相角の誤差角度を推定して位相角θの補正を行っているので、レゾルバ等の誤差の影響が少ない角速度を算出することができる。   Further, in this embodiment, the phase induced error is estimated by estimating the expansion induced voltage and the phase angle θ is corrected, so that it is possible to calculate an angular velocity that is less influenced by errors such as a resolver.

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。   Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.

101 電流指令部
102a、102b,111 偏差演算器
103a,103b 比例積分制御器(PI)
104 電圧変換部
105 PWM制御部
106 インバータ
107 回転検出部
108a、108b 電流検出部
110 三相同期モータ
111 偏差演算器
112 検出電流変換部
113 座標軸変換部
114 誤差角度推定部
115 回転数演算部
120 電圧演算部
130 電力変換部
101 Current command units 102a, 102b, 111 Deviation calculators 103a, 103b Proportional integral controller (PI)
104 Voltage conversion unit 105 PWM control unit 106 Inverter 107 Rotation detection unit 108a, 108b Current detection unit 110 Three-phase synchronous motor 111 Deviation calculator 112 Detection current conversion unit 113 Coordinate axis conversion unit 114 Error angle estimation unit 115 Rotation number calculation unit 120 Voltage Calculation unit 130 Power conversion unit

Claims (5)

三相モータに流れる三相電流を検出する電流検出部と、
前記三相モータの回転子が回転する位相角を検出する回転検出部と、
検出された三相電流を、前記三相モータの回転子の位相角を基準とするdq座標軸上のd軸電流およびq軸電流に変換する検出電流変換部と、
前記d軸電流および前記q軸電流を、前記dq座標軸から誤差角度だけ遅れた推定座標軸であるγδ座標軸上のγ軸電流およびδ軸電流のそれぞれに変換する座標軸変換部と、
前記γ軸電流および前記δ軸電流を入力パラメータとした前記三相モータにおける見かけ上の誘起電圧である拡張誘起電圧に関するγδ座標軸上の拡張誘起電圧方程式に対する、前記回転検出部からの出力を用いた外乱オブザーバに基づいて、前記位相角の誤差角度を推定する誤差角度推定部と、
推定された誤差角度で前記位相角を補正する位相角補正部と、
補正後の位相角に基づいて、前記dq座標軸上の指令d軸電圧および指令q軸電圧を、指令三相電圧に変換する電圧変換部と、
前記指令三相電圧に基づいて、実際の三相電圧を生成して前記三相モータに印加することにより、前記三相電流を前記三相モータに流す電力変換部と、
を備えたモータ制御装置。
A current detector for detecting a three-phase current flowing in the three-phase motor;
A rotation detector that detects a phase angle at which the rotor of the three-phase motor rotates;
A detected current converter that converts the detected three-phase current into a d-axis current and a q-axis current on the dq coordinate axis with reference to the phase angle of the rotor of the three-phase motor;
A coordinate axis converter that converts the d-axis current and the q-axis current into a γ-axis current and a δ-axis current on a γδ coordinate axis, which is an estimated coordinate axis delayed by an error angle from the dq coordinate axis,
Using the output from the rotation detection unit for the extended induced voltage equation on the γδ coordinate axis related to the extended induced voltage that is the apparent induced voltage in the three-phase motor using the γ-axis current and the δ-axis current as input parameters. An error angle estimator that estimates an error angle of the phase angle based on a disturbance observer;
A phase angle correction unit that corrects the phase angle with the estimated error angle;
A voltage converter that converts the command d-axis voltage and the command q-axis voltage on the dq coordinate axis into a command three-phase voltage based on the corrected phase angle;
Based on the command three-phase voltage, by generating an actual three-phase voltage and applying it to the three-phase motor, a power converter that passes the three-phase current to the three-phase motor;
A motor control device comprising:
前記検出電流変換部は、前記補正後の位相角を用いて、前記検出された三相電流を、前記d軸電流および前記q軸電流に変換する、
請求項1に記載のモータ制御装置。
The detected current conversion unit converts the detected three-phase current into the d-axis current and the q-axis current using the corrected phase angle.
The motor control device according to claim 1.
前記外乱オブザーバは、前記拡張誘起電圧を推定するための微分方程式であり、
前記誤差角度推定部は、前記外乱オブザーバに基づいて、前記γδ座標上のγ軸拡張誘起電圧およびδ軸拡張誘起電圧を求め、前記γ軸拡張誘起電圧および前記δ軸拡張誘起電圧から前記誤差角度を推定する、
請求項1または2に記載のモータ制御装置。
The disturbance observer is a differential equation for estimating the extended induced voltage,
The error angle estimation unit obtains a γ-axis expansion induced voltage and a δ-axis expansion induced voltage on the γδ coordinate based on the disturbance observer, and calculates the error angle from the γ-axis expansion induced voltage and the δ-axis expansion induced voltage. Estimate
The motor control device according to claim 1 or 2.
前記外乱オブザーバは、前記位相角に基づく前記回転子の角速度をパラメータとする、
請求項1〜3のいずれか一つに記載のモータ制御装置。
The disturbance observer uses the angular velocity of the rotor based on the phase angle as a parameter,
The motor control apparatus as described in any one of Claims 1-3.
外部からの指令トルクに基づいて、前記dq座標軸上の指令d軸電流および指令q軸電流を算出する電流指令部と、
前記d軸電流と、前記q軸電流と、前記指令d軸電流と、前記指令q軸電流とに基づいて、前記指令d軸電圧および前記指令q軸電圧を演算する電圧演算部と、
をさらに備えた請求項1〜4のいずれか一つに記載のモータ制御装置。
A current command unit that calculates a command d-axis current and a command q-axis current on the dq coordinate axis based on a command torque from the outside;
A voltage calculator that calculates the command d-axis voltage and the command q-axis voltage based on the d-axis current, the q-axis current, the command d-axis current, and the command q-axis current;
The motor control device according to any one of claims 1 to 4, further comprising:
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108448986A (en) * 2018-03-28 2018-08-24 天津大学 Magneto current control method based on BREATHABLE BANDWIDTH type PREDICTIVE CONTROL
DE102015013769B4 (en) 2014-10-31 2024-04-25 Fanuc Corporation Motor control device for controlling a current phase in dq/three-phase coordinates

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010029028A (en) * 2008-07-23 2010-02-04 Jtekt Corp Motor controller
JP2011135641A (en) * 2009-12-22 2011-07-07 Denso Corp Motor control device
JP2012116372A (en) * 2010-12-01 2012-06-21 Honda Motor Co Ltd Electric power steering device

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010029028A (en) * 2008-07-23 2010-02-04 Jtekt Corp Motor controller
JP2011135641A (en) * 2009-12-22 2011-07-07 Denso Corp Motor control device
JP2012116372A (en) * 2010-12-01 2012-06-21 Honda Motor Co Ltd Electric power steering device

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015013769B4 (en) 2014-10-31 2024-04-25 Fanuc Corporation Motor control device for controlling a current phase in dq/three-phase coordinates
CN108448986A (en) * 2018-03-28 2018-08-24 天津大学 Magneto current control method based on BREATHABLE BANDWIDTH type PREDICTIVE CONTROL
CN108448986B (en) * 2018-03-28 2021-03-12 天津大学 Permanent magnet motor current control method based on adjustable bandwidth type predictive control

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