JP2015195715A - Estimation method of q-axis inductance, and estimation device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To more accurately estimate q-axis inductance.SOLUTION: An estimation method of q-axis inductance includes: (a) controlling a motor (4) so as to generate torque variation; (b) calculating an estimate (θ^) for a magnetic pole position of the motor (4) on the basis of current values q(i, iand i) of the motor (4) and an estimate (L^) of the q-axis inductance; and (c) updating the estimate (L^) of the q-axis inductance on the basis of the variation in the estimate (θ^) of the magnetic pole position caused by the torque variation.

Description

本発明は、モータを制御する技術に関する。   The present invention relates to a technique for controlling a motor.

モータの制御をするためには、モータの磁極位置を知る必要がある。位置センサを用いることによって磁極位置を知ることができるが、コストがかかり、位置センサが故障するとモータの制御ができなくなることがある。このため、位置センサを用いずに磁極位置を推定することがよく行われている。また、モータの機器定数にはばらつきがあるので、モータの電圧方程式から推定される磁極位置には誤差が生じる。例えば特許文献1には、モータ電流が零になるときの磁極位置の推定値を正しい磁極位置と見なすことによって、q軸インダクタンスの修正を行い、より正確に磁極位置を推定する技術が記載されている。   In order to control the motor, it is necessary to know the magnetic pole position of the motor. The position of the magnetic pole can be known by using the position sensor, but it is expensive, and if the position sensor fails, the motor may not be controlled. For this reason, it is often performed to estimate the magnetic pole position without using a position sensor. In addition, since the motor device constants vary, an error occurs in the magnetic pole position estimated from the motor voltage equation. For example, Patent Document 1 describes a technique for correcting the q-axis inductance by regarding the estimated value of the magnetic pole position when the motor current becomes zero as the correct magnetic pole position, and estimating the magnetic pole position more accurately. Yes.

特開2005−130691号公報JP 2005-130691 A

陳志謙、他3名,「突極型ブラシレスDCモータのセンサレス位置推定法と安定性の検討」,平成10年電気学会産業応用部門全国大会論文集,No.59,1998年,p.179−182Chen Zhen, 3 others, “Sensorless position estimation method and stability of salient pole type brushless DC motor”, 1998 IEEJ National Conference on Industrial Applications, No. 59, 1998, p. 179-182 坂本潔、他2名,「軸誤差の直接推定演算によるIPMモータの位置センサレス制御」,電気学会半導体電力変換/産業電力電気応用合同研究会資料,2000年11月,SPC−00−67,p.73−76Kiyoshi Sakamoto and two others, “Position Sensorless Control of IPM Motors by Direct Estimation of Axis Error”, IEEJ Semiconductor Power Conversion / Industrial Electric Power Application Joint Study Group, November 2000, SPC-00-67, p. . 73-76

しかしながら、特許文献1の技術によると、モータ電流が零にならない場合には、q軸インダクタンスを正確に推定することが困難であるという問題がある。   However, according to the technique of Patent Document 1, there is a problem that it is difficult to accurately estimate the q-axis inductance when the motor current does not become zero.

本発明は、モータ電流が零にならなくても、より正確にq軸インダクタンスを推定することを目的とする。   An object of the present invention is to estimate the q-axis inductance more accurately even if the motor current does not become zero.

本発明に係る第1のq軸インダクタンスの推定方法は、(a)トルク変動が生じるようにモータ(4)を制御し、(b)上記モータ(4)の電流値(iu,iv,iw)、及びq軸インダクタンスの推定値(Lq^)に基づいて上記モータ(4)の磁極位置の推定値(θe1^)を求め、(c)上記トルク変動によって生じた、上記磁極位置の推定値(θe1^)の変動に基づいて、上記q軸インダクタンスの推定値(Lq^)を更新する。 In the first q-axis inductance estimation method according to the present invention, (a) the motor (4) is controlled so that torque fluctuation occurs, and (b) the current value (i u , i v , i w ) and an estimated value (L q ^) of the q-axis inductance, an estimated value (θ e1 ^) of the magnetic pole position of the motor (4) is obtained, and (c) the magnetic pole generated by the torque fluctuation Based on the fluctuation of the estimated position value (θ e1 ^), the estimated q-axis inductance value (L q ^) is updated.

これによると、トルク変動によって生じた、磁極位置の推定値(θe1^)の変動に基づいて、q軸インダクタンスの推定値(Lq^)を更新する。このため、モータ(4)の電流が零にならなくても、q軸インダクタンスの推定値(Lq^)をより正確に求めることができる。 According to this, the estimated value (L q ^) of the q-axis inductance is updated based on the fluctuation of the estimated value (θ e1 ^) of the magnetic pole position caused by the torque fluctuation. For this reason, even if the current of the motor (4) does not become zero, the estimated value (L q ^) of the q-axis inductance can be obtained more accurately.

本発明に係る第2のq軸インダクタンスの推定方法では、第1のq軸インダクタンスの推定方法において、上記モータ(4)を駆動するインバータ回路(80)には、交流電源が供給する交流を整流して得られた脈動する直流が入力され、上記(a)の処理では、上記インバータ回路(80)の入力電圧の脈動に同期して上記トルク変動が生じるように制御する。   According to the second q-axis inductance estimation method of the present invention, in the first q-axis inductance estimation method, the inverter circuit (80) that drives the motor (4) rectifies the AC supplied from the AC power supply. The pulsating direct current obtained as described above is input, and in the process (a), control is performed so that the torque fluctuation occurs in synchronization with the pulsation of the input voltage of the inverter circuit (80).

これによると、インバータ回路(80)の入力電圧の脈動に同期してトルク変動が生じるようにするので、トルク変動を生じさせるための位相を生成する必要がない。   According to this, since torque fluctuations are generated in synchronization with the pulsation of the input voltage of the inverter circuit (80), there is no need to generate a phase for causing torque fluctuations.

本発明に係る第3のq軸インダクタンスの推定方法では、第2のq軸インダクタンスの推定方法において、上記トルク変動の周波数は、上記交流電源が供給する交流の周波数の2倍の周波数である。   In the third q-axis inductance estimation method according to the present invention, in the second q-axis inductance estimation method, the frequency of the torque fluctuation is twice the frequency of the AC supplied from the AC power supply.

これによると、モータ(4)のトルク変動が、交流電源が供給する交流の周波数の2倍の周波数となることを利用することができる。   According to this, it can be utilized that the torque fluctuation of the motor (4) has a frequency twice as high as the AC frequency supplied by the AC power supply.

本発明に係る第4のq軸インダクタンスの推定方法は、第1のq軸インダクタンスの推定方法において、上記(c)の処理では、上記磁極位置の推定値(θe1^)の、上記トルク変動と同じ周波数の成分を求め、上記トルク変動と同じ周波数の成分が零に近づくように、上記q軸インダクタンスの推定値(Lq^)を更新する。 A fourth q-axis inductance estimation method according to the present invention is the first q-axis inductance estimation method, wherein in the processing of (c), the torque fluctuation of the estimated value (θ e1 ^) of the magnetic pole position is performed. And the estimated value (L q ^) of the q-axis inductance is updated so that the same frequency component as the torque fluctuation approaches zero.

これによると、トルク変動と同じ周波数の成分が零に近づくように、q軸インダクタンスの推定値(Lq^)を更新する。このため、更新により、q軸インダクタンスの推定値(Lq^)をより正確に求めることができる。 According to this, the estimated value (L q ^) of the q-axis inductance is updated so that the component having the same frequency as the torque fluctuation approaches zero. For this reason, the estimated value (L q ^) of the q-axis inductance can be obtained more accurately by updating.

本発明に係る第5のq軸インダクタンスの推定方法は、第1〜第4のいずれか1つのq軸インダクタンスの推定方法において、上記(b)及び(c)の処理を、所定の条件が満たされるまで繰り返す。   A fifth q-axis inductance estimation method according to the present invention is the first to fourth q-axis inductance estimation method, wherein the processing of (b) and (c) satisfies a predetermined condition. Repeat until

これによると、所定の条件が満たされるまでq軸インダクタンスの推定値(Lq^)が更新されるので、より正確なq軸インダクタンスの推定値(Lq^)を求めることができる。 According to this, since the estimated value (L q ^) of the q-axis inductance is updated until a predetermined condition is satisfied, a more accurate estimated value (L q ^) of the q-axis inductance can be obtained.

本発明に係る第6のq軸インダクタンスの推定方法は、第1又は第4のq軸インダクタンスの推定方法において、上記(c)の処理では、上記磁極位置の推定値(θe1^)を平滑化し、その結果(θef1^)と上記磁極位置の推定値(θe1^)との差を、上記トルク変動によって生じた、上記磁極位置の推定値(θe1^)の変動として求める。 A sixth q-axis inductance estimation method according to the present invention is the first or fourth q-axis inductance estimation method. In the process (c), the estimated value (θ e1 ^) of the magnetic pole position is smoothed. Then, the difference between the result (θ ef1 ^) and the estimated value (θ e1 ^) of the magnetic pole position is obtained as the fluctuation of the estimated value (θ e1 ^) of the magnetic pole position caused by the torque fluctuation.

これによると、トルク変動によって生じた、磁極位置の推定値(θe1^)の変動を求めることができる。 According to this, the fluctuation of the estimated value (θ e1 ^) of the magnetic pole position caused by the torque fluctuation can be obtained.

本発明に係る第7のq軸インダクタンスの推定方法は、第1のq軸インダクタンスの推定方法において、上記(c)の処理では、上記トルク変動によって生じた、上記磁極位置の推定値(θe1^)の変動成分を、上記トルク変動によって生じた上記モータ(4)の回転速度の変動の影響を除去してから用いる。 The seventh q-axis inductance estimation method according to the present invention is the first q-axis inductance estimation method. In the processing of (c), the estimated value (θ e1) of the magnetic pole position generated by the torque fluctuation is used. The fluctuation component of ^) is used after removing the influence of the fluctuation of the rotational speed of the motor (4) caused by the torque fluctuation.

これによると、トルク変動を生じさせることによって生じたモータ(4)の回転速度の変動の影響を除去するので、q軸インダクタンスの推定値(Lq^)をより正確に求めることができる。 According to this, since the influence of the fluctuation of the rotational speed of the motor (4) caused by causing the torque fluctuation is eliminated, the estimated value (L q ^) of the q-axis inductance can be obtained more accurately.

本発明に係るq軸インダクタンスの推定装置は、トルク変動が生じるようにモータ(4)を制御する変動生成部(40,214)と、前記モータ(4)の電流値(iu,iv,iw)、及びq軸インダクタンスの推定値(Lq^)に基づいて上記モータ(4)の磁極位置の推定値(θe1^)を求める磁極位置推定部(34)と、上記トルク変動によって生じた、上記磁極位置の推定値(θe1^)の変動に基づいて、上記q軸インダクタンスの推定値(Lq^)を更新するインダクタンス推定部(50;250)とを有する。 The q-axis inductance estimation apparatus according to the present invention includes a fluctuation generator (40, 214) that controls a motor (4) so that torque fluctuation occurs, and current values (i u , i v , i w ) of the motor (4). ), And a magnetic pole position estimation unit (34) for obtaining an estimated value (θ e1 ^) of the magnetic pole position of the motor (4) based on the estimated value (L q ^) of the q-axis inductance, and the torque variation And an inductance estimator (50; 250) for updating the estimated value (L q ^) of the q-axis inductance based on the fluctuation of the estimated value (θ e1 ^) of the magnetic pole position.

これによると、インダクタンス推定部(50;250)は、トルク変動によって生じた、磁極位置の推定値(θe1^)の変動に基づいて、q軸インダクタンスの推定値(Lq^)を更新する。このため、モータ(4)の電流が零にならなくても、q軸インダクタンスの推定値(Lq^)をより正確に求めることができる。 According to this, the inductance estimation unit (50; 250) updates the estimated value (L q ^) of the q-axis inductance based on the variation of the estimated value (θ e1 ^) of the magnetic pole position caused by the torque variation. . For this reason, even if the current of the motor (4) does not become zero, the estimated value (L q ^) of the q-axis inductance can be obtained more accurately.

本発明によれば、モータ電流が零にならなくても、q軸インダクタンス(Lq^)をより正確に推定することができる。したがって、モータ(4)の磁極位置(θe1^)の推定や、モータ(4)の電流制御を、より正確に行うことができる。 According to the present invention, the q-axis inductance (L q ^) can be estimated more accurately even if the motor current does not become zero. Therefore, estimation of the magnetic pole position (θ e1 ^) of the motor (4) and current control of the motor (4) can be performed more accurately.

図1は、本発明の実施形態に係る電力変換装置の構成例を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration example of a power conversion device according to an embodiment of the present invention. 図2は、図1の電圧指令生成部の構成例を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration example of the voltage command generation unit of FIG. 図3は、図1のモータの磁極位置と座標軸との関係を示す説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram showing the relationship between the magnetic pole position and the coordinate axis of the motor shown in FIG. 図4は、図2の変動生成部及びインダクタンス推定部の構成例を示すブロック図である。FIG. 4 is a block diagram illustrating a configuration example of the fluctuation generation unit and the inductance estimation unit of FIG. 図5(a)は、図2の磁極位置推定部で求められた磁極位置の推定値等の例を示すグラフである。図5(b)は、図4の位相生成部の出力の例を示すグラフである。図5(c)は、トルク変動によって生じた、磁極位置の推定値の変動成分の例を示すグラフである。FIG. 5A is a graph showing an example of the estimated value of the magnetic pole position obtained by the magnetic pole position estimating unit in FIG. FIG. 5B is a graph illustrating an example of the output of the phase generation unit in FIG. FIG. 5C is a graph showing an example of the fluctuation component of the estimated value of the magnetic pole position caused by the torque fluctuation. 図6は、q軸インダクタンスの近似式の例を示すグラフである。FIG. 6 is a graph showing an example of an approximate expression of q-axis inductance. 図7は、q軸インダクタンスの近似式の他の例を示すグラフである。FIG. 7 is a graph showing another example of an approximate expression of q-axis inductance. 図8は、図2の電圧指令生成部における処理の例を示すフローチャートである。FIG. 8 is a flowchart illustrating an example of processing in the voltage command generation unit of FIG. 図9は、d軸電流値の制限範囲の例を示す図である。FIG. 9 is a diagram illustrating an example of a limit range of the d-axis current value. 図10は、図2の電圧指令生成部の変形例の構成を示すブロック図である。FIG. 10 is a block diagram showing a configuration of a modification of the voltage command generation unit of FIG. 図11は、図4のインダクタンス推定部の変形例の構成を示すブロック図である。FIG. 11 is a block diagram showing a configuration of a modification of the inductance estimation unit of FIG. 図12(a)は、図10の磁極位置推定部で求められた磁極位置の推定値等の例を示すグラフである。図12(b)は、図11のインダクタンス推定部で用いられる位相の例を示すグラフである。図12(c)は、トルク変動によって生じた、磁極位置の推定値の変動成分の例を示すグラフである。FIG. 12A is a graph showing an example of the estimated value of the magnetic pole position obtained by the magnetic pole position estimating unit in FIG. FIG. 12B is a graph showing an example of the phase used in the inductance estimation unit of FIG. FIG. 12C is a graph showing an example of the fluctuation component of the estimated value of the magnetic pole position caused by the torque fluctuation. 図13は、図1の電力変換装置の変形例の構成を示すブロック図である。FIG. 13 is a block diagram illustrating a configuration of a modification of the power conversion device of FIG. 1. 図14は、図13のマトリクス回路のスイッチング回路の一例を示す回路図である。FIG. 14 is a circuit diagram showing an example of the switching circuit of the matrix circuit of FIG. 図15は、図13のマトリクス回路のスイッチング回路の他の例を示す回路図である。FIG. 15 is a circuit diagram showing another example of the switching circuit of the matrix circuit of FIG.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。図面において同じ参照番号で示された構成要素は、同一の又は類似の構成要素である。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Components shown with the same reference numbers in the drawings are identical or similar components.

図1は、本発明の実施形態に係る電力変換装置の構成例を示すブロック図である。図1の電力変換装置(100)は、PWM(pulse width modulation)変調部(6)と、電圧指令生成部(10)と、リアクトル(72)と、コンバータ回路(76)と、コンデンサ(78)と、インバータ回路(80)とを有する。電力変換装置(100)は、交流電源(2)から供給された交流電力を三相の交流電力に変換してモータ(4)を駆動する。モータ(4)としては、例えば、いわゆるIPM(interior permanent magnet)モータが採用される。モータ(4)は、例えば、空気調和装置の圧縮機を駆動する。   FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration example of a power conversion device according to an embodiment of the present invention. 1 includes a PWM (pulse width modulation) modulator (6), a voltage command generator (10), a reactor (72), a converter circuit (76), and a capacitor (78). And an inverter circuit (80). The power converter (100) converts the AC power supplied from the AC power supply (2) into three-phase AC power and drives the motor (4). As the motor (4), for example, a so-called IPM (interior permanent magnet) motor is employed. A motor (4) drives the compressor of an air conditioning apparatus, for example.

コンバータ回路(76)は、リアクトル(72)を介して交流電源(2)に接続されている。この例では、コンバータ回路(76)は、4個のダイオードを有するダイオードブリッジ整流器である。これらのダイオードは、交流電源(2)からの交流を全波整流して直流に変換し、出力する。コンデンサ(78)は、コンバータ回路(76)の出力ノード(N1,N2)の間に接続されている。   The converter circuit (76) is connected to the AC power source (2) via the reactor (72). In this example, the converter circuit (76) is a diode bridge rectifier having four diodes. These diodes convert the alternating current from the alternating current power source (2) into a direct current by full-wave rectification and output it. The capacitor (78) is connected between the output nodes (N1, N2) of the converter circuit (76).

インバータ回路(80)は、コンバータ回路(76)から出力された直流を交流に変換してモータ(4)に出力する。インバータ回路(80)は、並列に接続された複数のレグ(82U,82V,82W)を有している。U相のレグ(82U)は、上アームのスイッチング回路(84)と、上アームのスイッチング回路(84)に直列に接続された下アームのスイッチング回路(86)とを有する。レグ(82U)は、上アームのスイッチング回路(84)と下アームのスイッチング回路(86)とが接続された中間ノード(NU)からモータ(4)に駆動電流(IU)を出力する。   The inverter circuit (80) converts the direct current output from the converter circuit (76) into alternating current and outputs the alternating current to the motor (4). The inverter circuit (80) has a plurality of legs (82U, 82V, 82W) connected in parallel. The U-phase leg (82U) includes an upper arm switching circuit (84) and a lower arm switching circuit (86) connected in series to the upper arm switching circuit (84). The leg (82U) outputs a drive current (IU) to the motor (4) from the intermediate node (NU) to which the upper arm switching circuit (84) and the lower arm switching circuit (86) are connected.

V相のレグ(82V)及びW相のレグ(82W)も、U相のレグ(82U)と同様に構成されている。レグ(82V)は、その中間ノード(NV)からモータ(4)に駆動電流(IV)を出力する。レグ(82W)は、その中間ノード(NW)からモータ(4)に駆動電流(IW)を出力する。   The V-phase leg (82V) and the W-phase leg (82W) are configured in the same manner as the U-phase leg (82U). The leg (82V) outputs drive current (IV) from the intermediate node (NV) to the motor (4). The leg (82W) outputs drive current (IW) from the intermediate node (NW) to the motor (4).

電圧指令生成部(10)は、速度指令値(ωref)、PWM変調部(6)で求められた電圧値(vu,vv,vw)、及びモータ(4)の各相の電流値(iu,iv,iw)に基づいて、電圧指令値(vu_ref,vv_ref,vw_ref)を生成し、PWM変調部(6)に出力する。電流値(iu,iv,iw)は、例えば、各レグ(82U,82V,82W)に直列に接続されたシャント抵抗を用いて測定される。PWM変調部(6)は、電圧指令値(vu_ref,vv_ref,vw_ref)に基づいて、駆動信号(DS)及びモータ(4)の各相の電圧値(vu,vv,vw)を求めて出力する。駆動信号(DS)には、それぞれがインバータ回路(80)の各スイッチング素子を制御する複数の信号が含まれている。これらの信号は、必要に応じて増幅されて、それぞれに対応するスイッチング素子の制御端子に与えられる。 The voltage command generation unit (10) includes the speed command value (ω ref ), the voltage value (v u , v v , v w ) obtained by the PWM modulation unit (6), and the current of each phase of the motor (4). Based on the values (i u , i v , i w ), voltage command values (v u_ref , v v_ref , v w_ref ) are generated and output to the PWM modulation unit (6). The current value (i u , i v , i w ) is measured using, for example, a shunt resistor connected in series to each leg (82U, 82V, 82W). Based on the voltage command values (v u — ref , v v — ref , v w — ref ), the PWM modulation unit (6) generates voltage values (v u , v v , v w for each phase of the drive signal (DS) and the motor (4). ) And output. The drive signal (DS) includes a plurality of signals each controlling each switching element of the inverter circuit (80). These signals are amplified as necessary and given to the control terminals of the corresponding switching elements.

図2は、図1の電圧指令生成部の構成例を示すブロック図である。図2の電圧指令生成部(10)は、速度制御部(12)と、電流指令生成部(14)と、加算器(15)と、電流制御部(16)と、座標変換部(22,24,26,28)と、磁極位置推定部(34)と、速度演算部(36)と、変動生成部(40)と、インダクタンス推定部(50)とを有する。磁極位置推定部(34)、変動生成部(40)、及びインダクタンス推定部(50)は、q軸インダクタンスの推定装置として動作する。   FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration example of the voltage command generation unit of FIG. 2 includes a speed control unit (12), a current command generation unit (14), an adder (15), a current control unit (16), and a coordinate conversion unit (22, 24, 26, 28), a magnetic pole position estimation unit (34), a speed calculation unit (36), a fluctuation generation unit (40), and an inductance estimation unit (50). The magnetic pole position estimation unit (34), the fluctuation generation unit (40), and the inductance estimation unit (50) operate as a q-axis inductance estimation device.

図3は、図1のモータの磁極位置と座標軸との関係を示す説明図である。図3には、α軸、β軸、d軸、q軸、d^軸、q^軸、及びモータ(4)のロータの回転軸である原点(C)が示されている。α軸とβ軸とは静止しており、原点(C)で互いに直交する。   FIG. 3 is an explanatory diagram showing the relationship between the magnetic pole position and the coordinate axis of the motor shown in FIG. FIG. 3 shows the α-axis, β-axis, d-axis, q-axis, d ^ -axis, q ^ -axis, and origin (C) that is the rotation axis of the rotor of the motor (4). The α axis and the β axis are stationary and are orthogonal to each other at the origin (C).

d軸は、原点(C)からモータ(4)のロータのN極へ向かう軸であり、d軸は、原点(C)でq軸と直交する。d軸は、モータ(4)の磁極位置(θe)を示している。磁極位置(θe)は、α軸とd軸とがなす角度であって、α軸から反時計回りに測定される。d軸は、モータ(4)の回転速度(ω)で反時計回りに回転する。 The d-axis is an axis from the origin (C) to the north pole of the rotor of the motor (4), and the d-axis is orthogonal to the q-axis at the origin (C). The d-axis indicates the magnetic pole position (θ e ) of the motor (4). The magnetic pole position (θ e ) is an angle formed by the α axis and the d axis, and is measured counterclockwise from the α axis. The d-axis rotates counterclockwise at the rotational speed (ω) of the motor (4).

d^軸は、原点(C)からモータ(4)のロータの推定されたN極へ向かう軸であり、d^軸は、原点(C)でq^軸と直交する。d^軸は、モータ(4)の磁極位置の推定値(θe1^)を示している。磁極位置の推定値(θe1^)は、α軸とd^軸とがなす角度であって、α軸から反時計回りに測定される。d^軸は、モータ(4)の推定回転速度(ω^)で反時計回りに回転する。 The d ^ axis is the axis from the origin (C) to the estimated N pole of the rotor of the motor (4), and the d ^ axis is orthogonal to the q ^ axis at the origin (C). The d ^ axis indicates the estimated value (θ e1 ^) of the magnetic pole position of the motor (4). The estimated value (θ e1 ^) of the magnetic pole position is an angle formed by the α axis and the d ^ axis, and is measured counterclockwise from the α axis. The d ^ axis rotates counterclockwise at the estimated rotational speed (ω ^) of the motor (4).

本明細書においては、電流、電圧等を表す符号に、軸を表す文字α,β,d,q,d^又はq^が付されることがある。各文字が付された符号は、その文字が表す軸の方向の成分を示す。角度は電気角で示される。   In the present specification, the letters α, β, d, q, d ^ or q ^ representing the axis may be attached to symbols representing current, voltage, and the like. The code | symbol which each character attached | subjected shows the component of the direction of the axis which the character represents. The angle is indicated by an electrical angle.

図2を参照して説明する。速度制御部(12)は、入力された速度指令値(ωref)とモータ(4)の推定回転速度(ω^)とに基づいてトルク指令値(Tm_ref)を求め、出力する。電流指令生成部(14)は、トルク指令値(Tm_ref)に基づいてd軸電流指令値(id_ref)及びq軸電流指令値(iq_ref1)を求め、出力する。変動生成部(40)は、位相(θs)及び電流値(iq_s)を生成して出力する。 This will be described with reference to FIG. The speed control unit (12) obtains and outputs a torque command value (T m_ref ) based on the input speed command value (ω ref ) and the estimated rotational speed (ω ^) of the motor (4). The current command generator (14) obtains and outputs a d-axis current command value (i d_ref ) and a q-axis current command value (i q_ref1 ) based on the torque command value (T m_ref ). The fluctuation generation unit (40) generates and outputs a phase (θ s ) and a current value (i q — s ).

加算器(15)は、q軸電流指令値(iq_ref1)に、変動生成部(40)で生成された電流値(iq_s)を加算し、加算結果をq軸電流指令値(iq_ref2)として出力する。電流制御部(16)は、電流指令値(id_ref,iq_ref2)、d軸電流値(id)、q軸電流値(iq)、及びインダクタンス推定部(50)で求められたモータ(4)のq軸インダクタンス(Lq^)に基づいて電圧指令値(vd_ref,vq_ref)を求め、出力する。 Adder (15), q-axis current command value (i q_ref1), adds the generated current value fluctuation generator (40) to (i Q_s), q-axis current command value addition result (i Q_ref2) Output as. The current control unit (16) includes a current command value (i d_ref, i q_ref2 ), a d-axis current value (i d ), a q-axis current value (i q ), and a motor ( Based on the q-axis inductance (L q ^) in 4), the voltage command value (v d_ref, v q_ref ) is obtained and output.

座標変換部(22)は、磁極位置推定部(34)で求められた磁極位置の推定値(θe1^)を用いて、電圧指令値(vd_ref,vq_ref)に対して二相−三相変換を行い、得られた3相の電圧指令値(vu_ref,vv_ref,vw_ref)をPWM変調部(6)に出力する。座標変換部(24)は、検出されたモータ(4)の電流値(iu,iv,iw)に対して三相−二相変換を行い、得られた電流値(iα,iβ)を出力する。 The coordinate converter (22) uses the estimated value (θ e1 ^) of the magnetic pole position obtained by the magnetic pole position estimator (34) to perform a two-phase-three operation on the voltage command value (v d_ref , v q_ref ). Phase conversion is performed, and the obtained three-phase voltage command values (v u_ref , v v_ref , v w_ref ) are output to the PWM modulation section (6). The coordinate conversion unit (24) performs three-phase to two-phase conversion on the detected current value (i u , i v , i w ) of the motor (4) and obtains the obtained current value (i α , i β ) is output.

座標変換部(26)は、PWM変調部(6)から出力されたモータ(4)の電圧値(vu,vv,vw)に対して三相−二相変換を行い、得られた電圧値(vα,vβ)を出力する。座標変換部(28)は、磁極位置の推定値(θe1^)を用いて、電流値(iα,iβ)に対してα−β座標からd−q座標への座標変換を行い、得られたd軸電流値(id)及びq軸電流値(iq)を出力する。 The coordinate conversion unit (26) is obtained by performing three-phase to two-phase conversion on the voltage values (v u , v v , v w ) of the motor (4) output from the PWM modulation unit (6). The voltage value (v α , v β ) is output. The coordinate conversion unit (28) performs coordinate conversion from the α-β coordinate to the dq coordinate for the current value (i α , i β ) using the estimated value (θ e1 ^) of the magnetic pole position, The obtained d-axis current value (i d ) and q-axis current value (i q ) are output.

インダクタンス推定部(50)は、q軸電流値(iq)、磁極位置の推定値(θe1^)、及び変動生成部(40)で生成された位相(θs)に基づいて、モータ(4)のq軸インダクタンス(Lq^)を推定し、出力する。磁極位置推定部(34)は、モータ(4)の電流値(iα,iβ)、電圧値(vα,vβ)、及びq軸インダクタンスの推定値(Lq^)に基づいてモータ(4)の磁極位置(θe1^)を推定し、出力する。磁極位置(θe1^)は公知の方法で推定することができる。その詳細については後述する。速度演算部(36)は、磁極位置の推定値(θe1^)に基づいてモータ(4)の推定回転速度(ω^)を求め、出力する。 Based on the q-axis current value (i q ), the estimated value of the magnetic pole position (θ e1 ^), and the phase (θ s ) generated by the fluctuation generation unit (40), the inductance estimation unit (50) Estimate and output the q-axis inductance (L q ^) in 4). The magnetic pole position estimator (34) generates a motor based on the current value (i α , i β ), voltage value (v α , v β ), and q-axis inductance estimated value (L q ^) of the motor (4). Estimate and output the magnetic pole position (θ e1 ^) in (4). The magnetic pole position (θ e1 ^) can be estimated by a known method. Details thereof will be described later. The speed calculation unit (36) calculates and outputs the estimated rotational speed (ω ^) of the motor (4) based on the estimated value (θ e1 ^) of the magnetic pole position.

図4は、図2の変動生成部及びインダクタンス推定部の構成例を示すブロック図である。図4の変動生成部(40)は、振幅生成部(42)と、位相生成部(44)と、演算部(46)とを有する。図4のインダクタンス推定部(50)は、演算部(51,53,58,64,67)と、積分部(52,54,66)と、フィルタ(62)と、減算器(63,69,93)と、初期値格納部(68)と、変動演算部(92)とを有する。   FIG. 4 is a block diagram illustrating a configuration example of the fluctuation generation unit and the inductance estimation unit of FIG. The variation generation unit (40) in FIG. 4 includes an amplitude generation unit (42), a phase generation unit (44), and a calculation unit (46). 4 includes an arithmetic unit (51, 53, 58, 64, 67), an integrating unit (52, 54, 66), a filter (62), and a subtractor (63, 69, 93), an initial value storage unit (68), and a variation calculation unit (92).

図5(a)は、図2の磁極位置推定部(34)で求められた磁極位置の推定値等の例を示すグラフである。図5(b)は、図4の位相生成部の出力の例を示すグラフである。図5(c)は、トルク変動によって生じた、磁極位置の推定値の変動成分の例を示すグラフである。   FIG. 5A is a graph showing an example of the estimated value of the magnetic pole position obtained by the magnetic pole position estimating unit (34) of FIG. FIG. 5B is a graph illustrating an example of the output of the phase generation unit in FIG. FIG. 5C is a graph showing an example of the fluctuation component of the estimated value of the magnetic pole position caused by the torque fluctuation.

図4及び図5(a)〜(c)を参照して説明する。振幅生成部(42)は、所定の振幅値(is)を生成して出力する。位相生成部(44)は、例えば図5(b)のように、一定のレートで変化する位相(θs)を生成して出力する。演算部(46)は、位相(θs)から求められた値(sinθs)を振幅値(is)に乗算し、得られた電流値(iq_s)を図2の加算器(15)に出力する。これにより、q軸電流指令値(iq_ref2)が変動し、モータ(4)のトルクが変動する。つまり、変動生成部(40)は、モータ(4)のトルクが所定周波数で変動するように、モータ(4)を制御する。また、演算部(46)は、位相(θs)を演算部(51,53,64)に出力する。 This will be described with reference to FIGS. 4 and 5A to 5C. The amplitude generation unit (42) generates and outputs a predetermined amplitude value (i s ). The phase generator (44) generates and outputs a phase (θ s ) that changes at a constant rate, for example, as shown in FIG. Arithmetic unit (46), the phase values determined from (theta s) (sin [theta s) of the amplitude value by multiplying the (i s), the resulting current value (i Q_s) of FIG. 2 adder (15) Output to. As a result, the q-axis current command value (i q_ref2 ) varies, and the torque of the motor (4) varies. That is, the fluctuation generation unit (40) controls the motor (4) so that the torque of the motor (4) fluctuates at a predetermined frequency. The calculation unit (46) outputs the phase (θ s ) to the calculation units (51, 53, 64).

演算部(51)は、位相(θs)から求められた値(sinθs)をq軸電流値(iq)に乗算し、得られた値を出力する。積分部(52)は、演算部(51)の出力を積分し、得られた値(iq_sin)を出力する。演算部(53)は、位相(θs)から求められた値(cosθs)をq軸電流値(iq)に乗算し、得られた値を出力する。積分部(54)は、演算部(53)の出力を積分し、得られた値(iq_cos)を出力する。演算部(58)は、モータ(4)のトルクの変動と、q軸電流に含まれる所定周波数の成分との間の位相差(δ)を、
δ=tan-1(iq_sin/iq_cos)
によって求め、出力する。
Arithmetic unit (51), the phase (theta s) value obtained from the (sin [theta s) by multiplying the q-axis current value (i q), and outputs the obtained value. The integration unit (52) integrates the output of the calculation unit (51) and outputs the obtained value (i q — sin ). Arithmetic unit (53), the phase values determined from (theta s) (cos [theta] s) by multiplying the q-axis current value (i q), and outputs the obtained value. The integration unit (54) integrates the output of the calculation unit (53) and outputs the obtained value (i q_cos ). The computing unit (58) calculates the phase difference (δ) between the torque fluctuation of the motor (4) and the component of the predetermined frequency included in the q-axis current.
δ = tan -1 (i q_sin / i q_cos )
To obtain and output.

フィルタ(62)は、例えばローパスフィルタ(LPF)であって、磁極位置推定部(34)で求められた磁極位置の推定値(θe1^)を平滑化し、得られた結果をフィルタ通過後の磁極位置(θef1^)として出力する。減算器(63)は、磁極位置の推定値(θe1^)からフィルタ通過後の磁極位置(θef1^)を減算し、得られた差(Δθe1^)を出力する。差(Δθe1^)は、変動生成部(40)によるトルク変動によって生じた、磁極位置の推定値(θe1^)の変動成分を表している。フィルタ(62)の処理は、例えば式(1)のz変換で表される。

Figure 2015195715
a及びbは実数係数である。 The filter (62) is, for example, a low-pass filter (LPF), and smoothes the estimated value (θ e1 ^) of the magnetic pole position obtained by the magnetic pole position estimating unit (34), and the obtained result is passed through the filter. Output as magnetic pole position (θ ef1 ^). The subtracter (63) subtracts the magnetic pole position (θ ef1 ^) after passing through the filter from the estimated value (θ e1 ^) of the magnetic pole position, and outputs the obtained difference (Δθ e1 ^). The difference (Δθ e1 ^) represents a fluctuation component of the estimated value (θ e1 ^) of the magnetic pole position caused by the torque fluctuation by the fluctuation generator (40). The processing of the filter (62) is expressed by, for example, z conversion of the equation (1).
Figure 2015195715
a and b are real coefficients.

インダクタンス推定部(50)は、変動生成部(40)によるトルク変動によって生じた、磁極位置の推定値(θe1^)の変動成分を、変動生成部(40)によるトルク変動によって生じたモータ(4)の回転速度の変動の影響を除去してから用いる。より具体的には、変動演算部(92)は、速度制御部(12)から出力されたトルク指令値(Tm_ref)に、変動生成部(40)と同様にsinθsを乗算して、変動するトルク指令値を求める。変動演算部(92)は、現在の変動するトルク指令値と、その直前にサンプリングされた変動するトルク指令値との差を、トルク変動(ΔT)として求める。 The inductance estimator (50) converts the fluctuation component of the estimated value (θ e1 ^) of the magnetic pole position caused by the torque fluctuation by the fluctuation generator (40) into the motor ( Use after removing the effect of fluctuation of rotation speed in 4). More specifically, the fluctuation calculation unit (92) multiplies the torque command value (T m_ref ) output from the speed control unit (12) by sinθ s in the same manner as the fluctuation generation unit (40), thereby changing the fluctuation. Determine the torque command value to be used. The fluctuation calculation unit (92) obtains the difference between the current fluctuating torque command value and the fluctuating torque command value sampled immediately before as the torque fluctuation (ΔT).

変動演算部(92)は、入力されたモータ(4)のロータの慣性モーメント(J)を用いて、運動方程式、
dω/dt = ΔT/J
から、モータ(4)の回転速度の変化率(dω/dt)を求める。求められた値から、変動生成部(40)によるトルク変動によって、モータ(4)の回転速度が変わることがわかる。変動演算部(92)は、回転速度の変化率(dω/dt)を2階積分して、モータ(4)の回転速度の変動の影響として磁極位置の変化(Δθv)を求め、出力する。減算器(93)は、減算器(63)の出力(Δθe1^)から、磁極位置の変化(Δθv)を減じて、演算部(64)に出力する。このように、変動演算部(92)及び減算器(93)により、トルク変動を生じさせることによって生じたモータ(4)の回転速度の変動の影響を除去することができる。
The fluctuation calculation unit (92) uses the input moment of inertia (J) of the rotor of the motor (4) to calculate the equation of motion,
dω / dt = ΔT / J
From this, the rate of change (dω / dt) in the rotational speed of the motor (4) is obtained. From the obtained value, it can be seen that the rotational speed of the motor (4) changes due to the torque fluctuation by the fluctuation generator (40). The fluctuation calculation unit (92) obtains and outputs the change (Δθ v ) of the magnetic pole position as the influence of the fluctuation of the rotation speed of the motor (4) by second-order integrating the rate of change (dω / dt) of the rotation speed. . The subtracter (93) subtracts the change (Δθ v ) of the magnetic pole position from the output (Δθ e1 ^) of the subtracter (63) and outputs the result to the computing unit (64). As described above, the fluctuation calculation unit (92) and the subtracter (93) can remove the influence of the fluctuation in the rotational speed of the motor (4) caused by the torque fluctuation.

演算部(64)は、位相(θs)及び位相差(δ)から求められた値(sin(θs+δ))を減算器(93)の出力に乗算して、トルク変動によって生じた、磁極位置の推定値(θe1^)の変動成分(Δθe1^)に含まれる、モータ(4)に与えられたトルク変動と同じ周波数の成分を求め、出力する。積分部(66)は、演算部(64)の出力を積分し、得られた値を出力する。 The arithmetic unit (64) multiplies the output of the subtracter (93) by a value (sin (θ s + δ)) obtained from the phase (θ s ) and the phase difference (δ), and is generated by torque fluctuation. The component having the same frequency as the torque variation applied to the motor (4) included in the variation component (Δθ e1 ^) of the estimated value (θ e1 ^) of the magnetic pole position is obtained and output. The integration unit (66) integrates the output of the calculation unit (64) and outputs the obtained value.

図6は、q軸インダクタンス(Lq)の近似式の例を示すグラフである。図6に示されているように、q軸インダクタンス(Lq)は、モータ(4)の電流値(i)(q軸電流値(iq)又は相電流値(iu,iv,iw))に応じて変化する。そこで、インダクタンス推定部(50)は、近似式として、
Lq^=f1
=g*(Lq0+Lq1*i+Lq2*i2) (g,Lq0,Lq1,Lq2は実数係数) …(近似式A)
を用いて、係数gを適切な値に変化させていく。あらかじめ、モータ(4)に関して、係数Lq0、Lq1及びLq2を求めておく。係数(Lq0)は、例えば、モータ(4)の無通電時のq軸インダクタンスである。以下では、モータ(4)の電流値(i)としてq軸電流値(iq)を用いる例について説明する。
FIG. 6 is a graph illustrating an example of an approximate expression of the q-axis inductance (L q ). As shown in FIG. 6, the q-axis inductance (L q ) is the current value (i) (q-axis current value (i q ) or phase current value (i u , i v , i) of the motor (4). w )) to change. Therefore, the inductance estimation unit (50)
L q ^ = f1
= G * (L q0 + L q1 * i + L q2 * i 2) (g, L q0, L q1, L q2 is a real number coefficient) ... (approximation formula A)
Is used to change the coefficient g to an appropriate value. The coefficients L q0 , L q1 and L q2 are obtained in advance for the motor (4). The coefficient (L q0 ) is, for example, the q-axis inductance when the motor (4) is not energized. Hereinafter, an example in which the q-axis current value (i q ) is used as the current value (i) of the motor (4) will be described.

図4の初期値格納部(68)は、係数(g)の初期値として1を格納し、出力する。減算器(69)は、この初期値から積分部(66)の出力を減算し、得られた結果を係数(g)として出力する。演算部(67)は、上述の近似式Aを用い、係数(g)及びq軸電流値(iq)に基づいてq軸インダクタンスの推定値(Lq^)を求め、出力する。 The initial value storage unit (68) in FIG. 4 stores 1 as the initial value of the coefficient (g) and outputs it. The subtracter (69) subtracts the output of the integration unit (66) from the initial value, and outputs the obtained result as a coefficient (g). The computing unit (67) uses the approximate expression A described above to obtain and output an estimated value (L q ^) of the q-axis inductance based on the coefficient (g) and the q-axis current value (i q ).

図7は、q軸インダクタンス(Lq)の近似式の他の例を示すグラフである。演算部(67)は、近似式として、
Lq^=f2
=g*(Lq0+Lq1*i) (g,Lq0,Lq1は実数係数) …(近似式B)
を用いてもよい。あらかじめ、モータ(4)に関して、係数Lq0及びLq1を求めておく。この場合、式f2の下限値を値(LL)としてもよい。
FIG. 7 is a graph showing another example of the approximate expression of the q-axis inductance (L q ). The calculation unit (67) is an approximate expression:
L q ^ = f2
= G * ( Lq0 + Lq1 * i) (g, Lq0 , Lq1 are real coefficients) ... (approximate equation B)
May be used. The coefficients L q0 and L q1 are obtained in advance for the motor (4). In this case, the lower limit value of the expression f2 may be the value (LL).

なお、インダクタンス推定部(50)は、変動演算部(92)及び減算器(93)を有さなくてもよい。この場合、演算部(64)は、減算器(63)の出力を用いる。   The inductance estimating unit (50) may not include the fluctuation calculating unit (92) and the subtracter (93). In this case, the calculation unit (64) uses the output of the subtracter (63).

図8は、図2の電圧指令生成部(10)における処理の例を示すフローチャートである。図2の電圧指令生成部(10)は、以下のような動作を行う。   FIG. 8 is a flowchart showing an example of processing in the voltage command generator (10) of FIG. The voltage command generator (10) in FIG. 2 performs the following operation.

ブロックS12では、インダクタンス推定部(50)は、q軸インダクタンスの初期値(例えばLq0+Lq1*iq+Lq2*iq 2)をq軸インダクタンスの推定値(Lq^)として出力する。 In block S12, the inductance estimator (50) outputs an initial value of q-axis inductance (for example, L q0 + L q1 * i q + L q2 * i q 2 ) as an estimated value (L q ^) of the q-axis inductance.

ブロックS14では、変動生成部(40)が、電流値(iq_s)を図2の加算器(15)に出力することによって、q軸電流指令値(iq_ref2)を変動させ、モータ(4)にトルク変動を開始させる。つまり、変動生成部(40)は、モータ(4)のトルクが所定周波数で変動するように、モータ(4)を制御する。ここで、変動生成部(40)は、モータ(4)に大きな速度変動が生じない程度に、トルクを変動させる。例えば、モータ(4)の推定回転速度(ω^)の変動率よりq軸電流値(iq)の変動率の方が十分に大きくなるようにする。変動生成部(40)は、モータ(4)にトルク変動を生じさせるこのような制御を、後述のブロックS24の処理を行うまで継続する。 In block S14, the fluctuation generating unit (40) outputs the current value (i q_s ) to the adder (15) in FIG. 2 to vary the q-axis current command value (i q_ref2 ), and the motor (4) To start torque fluctuation. That is, the fluctuation generation unit (40) controls the motor (4) so that the torque of the motor (4) fluctuates at a predetermined frequency. Here, the fluctuation generator (40) fluctuates the torque to such an extent that no large speed fluctuation occurs in the motor (4). For example, the variation rate of the q-axis current value (i q ) is made sufficiently larger than the variation rate of the estimated rotational speed (ω ^) of the motor (4). The fluctuation generation unit (40) continues such control that causes torque fluctuation in the motor (4) until the process of block S24 described later is performed.

ブロックS16では、磁極位置推定部(34)は、モータ(4)の電流値(iα,iβ)、電圧値(vα,vβ)、及びq軸インダクタンスの推定値(Lq^)に基づいてモータ(4)の磁極位置の推定値(θe1^)を求め、出力する。前述のように、電流値(iα,iβ)は、モータ(4)の相電流値(iu,iv,iw)から求められている。 In block S16, the magnetic pole position estimating unit (34) determines the current value (i α , i β ), the voltage value (v α , v β ), and the estimated value (L q ^) of the q-axis inductance of the motor (4). The estimated value (θ e1 ^) of the magnetic pole position of the motor (4) is obtained based on As described above, the current values (i α , i β ) are obtained from the phase current values (i u , i v , i w ) of the motor (4).

ブロックS18では、インダクタンス推定部(50)は、上述の変動生成部(40)によるトルク変動によって生じた、磁極位置の推定値(θe1^)の変動、つまり、磁極位置の推定値(θe1^)に含まれる所定周波数(トルク変動の周波数)の成分を求める。より具体的には、フィルタ(62)は、磁極位置推定部(34)で求められた磁極位置の推定値(θe1^)を平滑化し、その結果をフィルタ通過後の磁極位置(θef1^)として求める。減算器(63)は、磁極位置の推定値(θe1^)からフィルタ通過後の磁極位置(θef1^)を減算し、得られた差(Δθe1^)を、トルク変動によって生じた、磁極位置の推定値(θe1^)の変動成分として出力する。 In block S18, the inductance estimating unit (50) is caused by the torque fluctuation due to variations generator described above (40), fluctuations in the estimated value of the magnetic pole position (theta e1 ^), i.e., the estimated value of the magnetic pole position (theta e1 The component of the predetermined frequency (frequency of torque fluctuation) included in ^) is obtained. More specifically, the filter (62) smoothes the estimated value (θ e1 ^) of the magnetic pole position obtained by the magnetic pole position estimating unit (34), and the result is converted to the magnetic pole position (θ ef1 ^) after passing through the filter. ) Subtractor (63), the estimated value of the magnetic pole position (theta e1 ^) pole position after passing through the filter from (theta ef1 ^) and subtracting the resulting difference of ([Delta] [theta] e1 ^), caused by the torque fluctuation, Output as a fluctuation component of the estimated value (θ e1 ^) of the magnetic pole position.

変動演算部(92)は、上述のように、変動生成部(40)によるトルク変動によって生じたモータ(4)の回転速度の変動の影響として磁極位置の変化(Δθv)を求め、出力する。減算器(93)は、減算器(63)の出力(Δθe1^)から、磁極位置の変化(Δθv)を減じて、演算部(64)に出力する。なお、変動演算部(92)及び減算器(93)の処理を省略してもよい。 As described above, the fluctuation calculation unit (92) obtains and outputs the change in the magnetic pole position (Δθ v ) as an influence of the fluctuation of the rotation speed of the motor (4) caused by the torque fluctuation by the fluctuation generation unit (40). . The subtracter (93) subtracts the change (Δθ v ) of the magnetic pole position from the output (Δθ e1 ^) of the subtracter (63) and outputs the result to the computing unit (64). Note that the processing of the fluctuation calculation unit (92) and the subtracter (93) may be omitted.

演算部(51,53)及び積分部(52,54)は、q軸電流値(トルク電流値)(iq)に含まれる、上述のブロックS14の処理で与えられたトルク変動と同じ周波数の成分(iq_sin,iq_cos)を求める。演算部(58)は、トルク変動の位相(θs)に対する、これらの周波数成分の位相差(δ)を求める。演算部(64)は、値(sin(θs+δ))を差(Δθe1^)に乗算して、差(Δθe1^)に含まれる、トルク変動と同じ周波数の成分を、磁極位置の推定値(θe1^)に含まれる、トルク変動の周波数の成分として求める。 The calculation unit (51, 53) and the integration unit (52, 54) have the same frequency as the torque fluctuation included in the processing of the block S14 described above, which is included in the q-axis current value (torque current value) (i q ). Find the components (i q_sin , i q_cos ). The calculation unit (58) obtains the phase difference (δ) of these frequency components with respect to the phase (θ s ) of torque fluctuation. The calculation unit (64) multiplies the difference (Δθ e1 ^) by the value (sin (θ s + δ)), and uses the difference (Δθ e1 ^) for the component having the same frequency as the torque fluctuation. Is obtained as a frequency component of torque fluctuation included in the estimated value (θ e1 ^).

ブロックS20では、積分部(66)、演算部(67)及び減算器(69)は、この、トルク変動と同じ周波数の成分が零に近づくように、q軸インダクタンスの推定値(Lq^)を更新する。具体的には、上述の近似式A又は近似式Bの係数gが更新される。積分部(66)の処理は、例えば式(2)のz変換で表される。

Figure 2015195715
実数係数(k)は積分部(66)における積分のゲインを表し、係数(k)は例えば正の値である。このため、差(Δθe1^)に含まれる、トルク変動と同じ周波数の成分が正の場合はq軸インダクタンス(Lq^)が減少し、この成分が負の場合はq軸インダクタンス(Lq^)が増加する。 In block S20, the integration unit (66), the calculation unit (67), and the subtracter (69) cause the q-axis inductance estimated value (L q ^) so that the same frequency component as the torque fluctuation approaches zero. Update. Specifically, the coefficient g of the above approximate expression A or approximate expression B is updated. The processing of the integration unit (66) is expressed by, for example, z conversion of Expression (2).
Figure 2015195715
The real coefficient (k) represents the gain of integration in the integration unit (66), and the coefficient (k) is, for example, a positive value. Thus, included in the difference ([Delta] [theta] e1 ^), if the component of the same frequency as the torque fluctuation of a positive decrease q-axis inductance (L q ^) is, if this component is negative q-axis inductance (L q ^) Will increase.

ブロックS22では、インダクタンス推定部(50)は、q軸インダクタンスの推定値(Lq^)の更新を終了すべきか否かを判定する。インダクタンス推定部(50)は、判定部を有し、判定部は、例えば、ブロックS20の処理における、更新前及び更新後のq軸インダクタンス(Lq^)の間の差の絶対値が所定値より小さくなるという条件を満たすと、更新を終了すべきであると判定する。この条件を満たさない場合には、ブロックS16に戻る。このように、磁極位置推定部(34)及びインダクタンス推定部(50)は、q軸インダクタンス(Lq^)を更新しながら、ブロックS16〜S20の処理を、所定の条件が満たされるまで繰り返し、q軸インダクタンス(Lq^)は収束していく。 In block S22, the inductance estimation unit (50) determines whether or not the update of the estimated value (L q ^) of the q-axis inductance should be terminated. The inductance estimation unit (50) includes a determination unit, and the determination unit has, for example, an absolute value of a difference between the q-axis inductance (L q ^) before and after the update in the process of block S20 as a predetermined value. If the condition of smaller is satisfied, it is determined that the update should be terminated. If this condition is not satisfied, the process returns to block S16. In this way, the magnetic pole position estimation unit (34) and the inductance estimation unit (50) repeat the processes of blocks S16 to S20 while updating the q-axis inductance (L q ^) until a predetermined condition is satisfied, The q-axis inductance (L q ^) converges.

ブロックS24では、変動生成部(40)は、モータ(4)にトルク変動を終了させる。具体的には、変動生成部(40)は電流値(iq_s)の出力を停止する。q軸電流指令値(iq_ref1)に変動生成部(40)で生成された電流値(iq_s)を加算して、モータ(4)にトルク変動を与え続けると、モータ(4)の効率が悪くなるからである。 In block S24, the fluctuation generation unit (40) causes the motor (4) to end the torque fluctuation. Specifically, the fluctuation generating unit (40) stops outputting the current value (i q_s ). q-axis current command value (i Q_ref1) the current value generated by the fluctuation generator (40) by adding the (i Q_s), and hold and torque fluctuations in the motor (4), the efficiency of the motor (4) Because it gets worse.

ブロックS26では、磁極位置推定部(34)は、更新されたq軸インダクタンスの推定値(Lq^)を用いて磁極位置の推定値(θe1^)を求める。以上の処理により、q軸インダクタンス(Lq^)をより正確に推定することができ、モータ(4)の磁極位置(θe1^)をより正確に推定することができる。また、電流制御部(16)は、q軸インダクタンスの推定値(Lq^)を用いてモータ(4)の制御を行う。このため、モータ(4)の電流制御を、より正確に行うことができる。以上の処理において、モータ(4)の電流が零になる必要はない。 In block S26, the magnetic pole position estimator (34) obtains an estimated value (θ e1 ^) of the magnetic pole position using the updated estimated value (L q ^) of the q-axis inductance. Through the above processing, the q-axis inductance (L q ^) can be estimated more accurately, and the magnetic pole position (θ e1 ^) of the motor (4) can be estimated more accurately. The current control unit (16) controls the motor (4) using the estimated value (L q ^) of the q-axis inductance. For this reason, the current control of the motor (4) can be performed more accurately. In the above processing, the current of the motor (4) need not be zero.

なお、モータ(4)の回転速度が所定値以上変化した場合や、モータ(4)の負荷が所定値以上変化した場合に、上記ブロックS14〜S26の処理を再開するようにしてもよい。   In addition, when the rotational speed of the motor (4) changes by a predetermined value or more, or when the load of the motor (4) changes by a predetermined value or more, the processing of the blocks S14 to S26 may be resumed.

磁極位置推定部(34)における磁極位置(θe1^)の推定方法について説明する。式(3)は、α−β座標上での電圧方程式を表す。ここで、Raは電機子抵抗、Ldはd軸インダクタンス、θは磁極位置、pは時間微分演算子、φaは界磁主磁束をそれぞれ示す。

Figure 2015195715
A method of estimating the magnetic pole position (θ e1 ^) in the magnetic pole position estimation unit (34) will be described. Equation (3) represents a voltage equation on the α-β coordinate. Here, R a is an armature resistance, L d is a d-axis inductance, θ e is a magnetic pole position, p is a time differential operator, and φ a is a field main magnetic flux.
Figure 2015195715

λαβを式(4)で定義すると、磁極位置(θ)は式(5)で表すことができ、式(3)は式(6)に変形できる。これを式(5)に代入することで磁極位置(θ)を求めることができる。このような手法は、例えば非特許文献1に記載されている。

Figure 2015195715
Figure 2015195715
Figure 2015195715
If λ α and λ β are defined by equation (4), the magnetic pole position (θ e ) can be expressed by equation (5), and equation (3) can be transformed into equation (6). By substituting this into equation (5), the magnetic pole position (θ e ) can be obtained. Such a technique is described in Non-Patent Document 1, for example.
Figure 2015195715
Figure 2015195715
Figure 2015195715

式(6)からわかるように、λαβは、可観測量(iα,iβ,vα,vβ)、並びに、機器定数である電機子抵抗(Ra)及びq軸インダクタンス(Lq)を用いて決定される。このため、式(5)によって得られる磁極位置(θ)も、電機子抵抗(Ra)及びq軸インダクタンス(Lq)に依存する。しかしある程度高速の運転では、電圧(vα,vβ)は大きく、Raiα,Raiβは無視できる。よって磁極位置(θ)は、機器定数のうち、q軸インダクタンス(Lq)のみに依存する。したがって、q軸インダクタンスの推定値(Lq^)が既知であれば、これを式(6)のq軸インダクタンス(Lq)として採用することにより、式(5)の磁極位置(θ)を磁極位置(θe1^)として採用することができる。 As can be seen from the equation (6), λ α and λ β are observable quantities (i α , i β , v α , v β ), and armature resistance (R a ) and q-axis inductance, which are device constants. Determined using (L q ). For this reason, the magnetic pole position (θ e ) obtained by Equation (5) also depends on the armature resistance (R a ) and the q-axis inductance (L q ). However, in a somewhat high speed operation, the voltages (v α , v β ) are large and R a i α and R a i β can be ignored. Therefore, the magnetic pole position (θ e ) depends only on the q-axis inductance (L q ) among the device constants. Therefore, if the estimated value (L q ^) of the q-axis inductance is known, by adopting this as the q-axis inductance (L q ) of the equation (6), the magnetic pole position (θ e ) of the equation (5) Can be adopted as the magnetic pole position (θ e1 ^).

磁極位置推定部(34)における磁極位置(θe1^)の推定方法としては、次の方法を用いてもよい。式(7)は、d^−q^座標上での電圧方程式を表す。ここでθerrは、推定軸(d^軸及びq^軸)のd軸及びq軸に対する誤差、ωはd軸及びq軸の角周波数、ω^は推定軸の角周波数をそれぞれ示す。

Figure 2015195715
As a method of estimating the magnetic pole position (θ e1 ^) in the magnetic pole position estimation unit (34), the following method may be used. Equation (7) represents the voltage equation on the d ^ -q ^ coordinates. Here, θ err is an error of the estimated axes (d ^ axis and q ^ axis) with respect to the d axis and the q axis, ω is an angular frequency of the d axis and the q axis, and ω ^ is an angular frequency of the estimated axis.
Figure 2015195715

角周波数及び電流が一定であるとして、微分演算子(p)が含まれる項を無視する近似を式(7)に施す。この近似の下で式(7)を軸誤差(θerr)について解くことにより、式(8)が求められる。軸誤差(θerr)が零になるように、例えばPLL制御を用いて推定軸の角周波数(ω^)を調節する。そして、その調節された推定軸の角周波数(ω^)を用いて時間について積分することで、磁極位置の推定値(θe1^)が求められる。このような手法は、例えば非特許文献2に記載されている。

Figure 2015195715
Assuming that the angular frequency and the current are constant, an approximation that ignores the term including the differential operator (p) is applied to Equation (7). Under this approximation, Equation (7) is solved for the axial error (θ err ) to obtain Equation (8). The angular frequency (ω ^) of the estimated axis is adjusted using, for example, PLL control so that the axis error (θ err ) becomes zero. Then, the estimated value (θ e1 ^) of the magnetic pole position is obtained by integrating with respect to time using the adjusted angular frequency (ω ^) of the estimated axis. Such a technique is described in Non-Patent Document 2, for example.
Figure 2015195715

式(3)〜(6)を用いて磁極位置(θe1^)を求めた場合と同様にして、電機子抵抗(Ra)を含む項は無視でき、q軸インダクタンスの推定値(Lq^)が既知であれば、これを式(8)のq軸インダクタンス(Lq)として採用することにより、当該手法で求められる磁極位置(θe)を磁極位置(θe1^)として採用することができる。 Similarly to the case of obtaining the magnetic pole position (θ e1 ^) using the equations (3) to (6), the term including the armature resistance (R a ) can be ignored, and the estimated value of the q-axis inductance (L q If ^) is known, this is adopted as the q-axis inductance (L q ) in Equation (8), whereby the magnetic pole position (θ e ) obtained by the method is adopted as the magnetic pole position (θ e1 ^). be able to.

図9は、d軸電流値の制限範囲の例を示す図である。図1の電力変換装置(100)は、q軸インダクタンス(Lq)に誤差がある場合にはq軸電流の変化によって磁極位置の誤差が変化するのを利用して、q軸インダクタンス(Lq)を推定する。そこで、d軸電流(id)の変化によってq軸電流(iq)の変化による磁極位置の誤差の変化が打ち消されないように、図9のようにd軸電流(id)を制限してもよい。 FIG. 9 is a diagram illustrating an example of a limit range of the d-axis current value. The power conversion device (100) of FIG. 1 uses the fact that the error in the magnetic pole position changes due to the change in the q-axis current when there is an error in the q-axis inductance (L q ), thereby making the q-axis inductance (L q ). Therefore, so as not to cancel the error change in the magnetic pole position caused by a change in the q-axis current (i q) by a change in the d-axis current (i d), to limit the d-axis current (i d) as shown in FIG. 9 May be.

例として、q軸インダクタンスの誤差(ΔLq)が正、かつ、q軸電流値(iq)がiq1からiq2に変化したときのq軸電流値の変化(Δiq)が正の場合について説明する。q軸電流値(iq)がiq1であるときの磁極位置の誤差をθ1とすると、q軸電流値(iq)が増加することで磁極位置の誤差はマイナス側に変化する。ここで、例えば磁極位置推定部(34)は、q軸電流値(iq)がiq2であるときに磁極位置の誤差がθ1となるd軸電流値(id)を、d軸電流制限値(Id_lim)として求める。 As an example, q-axis inductance error (ΔL q ) is positive, and q-axis current value change (Δi q ) when q-axis current value (i q ) changes from i q1 to i q2 is positive Will be described. If the magnetic pole position error when the q-axis current value (i q ) is i q1 is θ 1 , the q-axis current value (i q ) increases and the magnetic pole position error changes to the negative side. Here, for example, the magnetic pole position estimator (34) uses the d-axis current value (i d ) at which the magnetic pole position error is θ 1 when the q-axis current value (i q ) is i q2 as the d-axis current. Obtained as the limit value (I d _lim).

d軸電流値(id)は負であるので、q軸電流(iq)の変化による磁極位置の誤差の変化が打ち消されないようにするためには、d軸電流値(id)はd軸電流制限値(Id_lim)より大きい値(つまり、d軸電流制限値(Id_lim)より零に近い値)に設定する必要がある。そこで、電流制御部(16)は、d軸電流値(id)がd軸電流制限値(Id_lim)より大きくなるように制御する。図9に示された、q軸インダクタンスの誤差(ΔLq)とq軸電流値の変化(Δiq)との他の組み合わせについてのd軸電流値(id)の範囲も、同様に求めることができる。 Since the d-axis current value (i d) is negative, in order to change the error of the magnetic pole position caused by a change in the q-axis current (i q) is not canceled out, the d-axis current value (i d) is It is necessary to set a value larger than the d-axis current limit value (I d _lim) (that is, a value closer to zero than the d-axis current limit value (I d _lim)). Therefore, the current control unit (16) performs control so that the d-axis current value (i d ) is larger than the d-axis current limit value (I d _lim). The range of the d-axis current value (i d ) for other combinations of the q-axis inductance error (ΔL q ) and the q-axis current value change (Δi q ) shown in FIG. Can do.

図9のようにモータ(4)のd軸電流を制限するので、変動生成部(40)によるトルク変動によって生じた、磁極位置の推定値(θe1^)の変動がd軸電流の変化によって完全に打ち消されることがない。このため、この変動に基づいてq軸インダクタンスの推定値(Lq^)を確実に求めることができる。 Since the d-axis current of the motor (4) is limited as shown in FIG. 9, the fluctuation of the estimated value (θ e1 ^) of the magnetic pole position caused by the torque fluctuation by the fluctuation generator (40) is caused by the change of the d-axis current. It will not be completely countered. For this reason, the estimated value (L q ^) of the q-axis inductance can be reliably obtained based on this variation.

なお、q軸インダクタンスの推定の際には、位置変動を所定時間積算して求めるので、d軸電流値(id)が微小時間だけd軸電流の制限を超えても問題はない。 Note that, when estimating the q-axis inductance, the position fluctuation is obtained by integrating for a predetermined time, so there is no problem even if the d-axis current value (i d ) exceeds the limit of the d-axis current for a minute time.

次に、変形例について説明する。図10は、図2の電圧指令生成部の変形例の構成を示すブロック図である。図10の電圧指令生成部(210)は、図1の電力変換装置(100)において、図2の電圧指令生成部(10)に代えて用いられる。図10の電圧指令生成部(210)は、電流指令生成部(14)及びインダクタンス推定部(50)に代えて電流指令生成部(214)及びインダクタンス推定部(250)を有し、加算器(15)及び変動生成部(40)を有していない点が、図2の電圧指令生成部(10)とは異なっているが、他の点は同様に構成されている。電流指令生成部(214)、磁極位置推定部(34)及びインダクタンス推定部(250)は、q軸インダクタンスの推定装置として動作し、電流指令生成部(214)は変動生成部としても動作する。   Next, a modified example will be described. FIG. 10 is a block diagram showing a configuration of a modification of the voltage command generation unit of FIG. The voltage command generation unit (210) of FIG. 10 is used in place of the voltage command generation unit (10) of FIG. 2 in the power conversion device (100) of FIG. The voltage command generation unit (210) of FIG. 10 includes a current command generation unit (214) and an inductance estimation unit (250) instead of the current command generation unit (14) and the inductance estimation unit (50), and an adder ( Although the point which does not have 15) and a fluctuation | variation production | generation part (40) differs from the voltage command production | generation part (10) of FIG. 2, other points are comprised similarly. The current command generation unit (214), the magnetic pole position estimation unit (34), and the inductance estimation unit (250) operate as a q-axis inductance estimation device, and the current command generation unit (214) also operates as a fluctuation generation unit.

図11は、図4のインダクタンス推定部の変形例の構成を示すブロック図である。図11のインダクタンス推定部(250)は、演算部(51,53,64)に代えて演算部(251,253,264)を有し、演算部(256)を更に有する点が、図4のインダクタンス推定部(50)とは異なっているが、他の点は同様に構成されている。   FIG. 11 is a block diagram showing a configuration of a modification of the inductance estimation unit of FIG. The inductance estimation unit (250) in FIG. 11 includes a calculation unit (251, 253, 264) instead of the calculation unit (51, 53, 64), and further includes a calculation unit (256). It is different from 50), but the other points are configured similarly.

図12(a)は、図10の磁極位置推定部で求められた磁極位置の推定値等の例を示すグラフである。図12(b)は、図11のインダクタンス推定部で用いられる位相の例を示すグラフである。図12(c)は、トルク変動によって生じた、磁極位置の推定値の変動成分の例を示すグラフである。   FIG. 12A is a graph showing an example of the estimated value of the magnetic pole position obtained by the magnetic pole position estimating unit in FIG. FIG. 12B is a graph showing an example of the phase used in the inductance estimation unit of FIG. FIG. 12C is a graph showing an example of the fluctuation component of the estimated value of the magnetic pole position caused by the torque fluctuation.

ここでは、図1のコンデンサ(78)は、その容量が比較的小さいものであるとする。このような場合、交流電源(2)が供給する交流を整流して得られた直流は脈動し、インバータ回路(80)の入力電圧であるノード(N1)とノード(N2)との間の電圧が脈動する。図1の場合には、この電圧は、図1の交流電源(2)が供給する交流の周波数の2倍の周波数で脈動する。   Here, it is assumed that the capacitor (78) of FIG. 1 has a relatively small capacity. In such a case, the direct current obtained by rectifying the alternating current supplied by the alternating current power supply (2) pulsates, and the voltage between the node (N1) and the node (N2) that is the input voltage of the inverter circuit (80) Pulsates. In the case of FIG. 1, this voltage pulsates at a frequency twice that of the AC frequency supplied by the AC power source (2) of FIG.

このように、インバータ回路(80)は、交流電源(2)の交流成分を含む直流(脈流)を用いてモータ(4)を駆動し、電流指令生成部(214)は、トルク指令値(Tm_ref)及び電源位相(θin)に基づいてd軸電流指令値(id_ref)及びq軸電流指令値(iq_ref)を求め、出力する。このとき、d軸電流指令値(id_ref)及びq軸電流指令値(iq_ref)は、交流電源(2)が供給する交流の周波数の2倍の周波数で変動する。このため、モータ(4)は、交流電源(2)が供給する交流の周波数の2倍の周波数でトルクが変動するように制御される。つまり、電流指令生成部(214)は、インバータ回路(80)の入力電圧の脈動に同期してトルク変動が生じるようにモータ(4)を制御する。トルク変動の周波数は、交流電源(2)が供給する交流の周波数の2倍の周波数である。 As described above, the inverter circuit (80) drives the motor (4) using the direct current (pulsating flow) including the alternating current component of the alternating current power source (2), and the current command generation unit (214) A d-axis current command value (i d_ref ) and a q-axis current command value (i q_ref ) are obtained and output based on T m_ref ) and the power supply phase (θ in ). At this time, the d-axis current command value (i d_ref ) and the q-axis current command value (i q_ref ) fluctuate at twice the frequency of the AC supplied from the AC power supply (2). For this reason, the motor (4) is controlled so that the torque fluctuates at a frequency twice as high as the AC frequency supplied by the AC power supply (2). That is, the current command generator (214) controls the motor (4) so that torque fluctuation occurs in synchronization with the pulsation of the input voltage of the inverter circuit (80). The frequency of torque fluctuation is twice the frequency of the alternating current supplied by the alternating current power source (2).

図11及び図12(a)〜(c)を参照して説明する。インダクタンス推定部(250)には、位相(θs)に代えて、電源位相(θin)が入力される。電源位相(θin)は、図1の交流電源(2)の位相である。電力変換装置(100)は、ゼロクロス検出回路を有していてもよく、電源位相(θin)は、例えば、このゼロクロス検出回路により求めることができる。 This will be described with reference to FIGS. 11 and 12A to 12C. Instead of the phase (θ s ), the power source phase (θ in ) is input to the inductance estimation unit (250). The power supply phase (θ in ) is the phase of the AC power supply (2) in FIG. The power conversion device (100) may have a zero-cross detection circuit, and the power supply phase (θ in ) can be obtained by this zero-cross detection circuit, for example.

演算部(256)は、電源位相(θin)を2倍にし、得られた位相(2θin)を演算部(251,253,264)に出力する。演算部(251)は、位相(2θin)から求められた値(sin2θin)をq軸電流値(iq)に乗算し、得られた値を出力する。演算部(253)は、位相(2θin)から求められた値(cos2θin)をq軸電流値(iq)に乗算し、得られた値を出力する。 The calculation unit (256) doubles the power supply phase (θ in ) and outputs the obtained phase (2θ in ) to the calculation unit (251,253,264). Calculation unit (251) is a phase (2 [Theta] in) value obtained from (Sin2shita in) by multiplying the q-axis current value (i q), and outputs the obtained value. Calculation unit (253) is a phase (2 [Theta] in) value obtained from (cos in) by multiplying the q-axis current value (i q), and outputs the obtained value.

演算部(264)は、位相(2θin)及び位相差(δ)から求められた値(-cos(2θin+δ))を、減算器(63)から出力される差(Δθe1^)に乗算して、差(Δθe1^)に含まれる、モータ(4)のトルク変動と同じ周波数の成分を求め、出力する。インダクタンス推定部(250)のその他の構成要素については、図4のインダクタンス推定部(50)と同様であるので、説明を省略する。 The calculation unit (264) calculates the difference (Δθ e1 ^) output from the subtracter (63) from the value (−cos (2θ in + δ)) obtained from the phase (2θ in ) and the phase difference (δ). To obtain a component having the same frequency as the torque fluctuation of the motor (4) included in the difference (Δθ e1 ^) and output it. The other components of the inductance estimation unit (250) are the same as those of the inductance estimation unit (50) of FIG.

この変形例によると、モータ(4)のトルク変動が、交流電源(2)が供給する交流の周波数の2倍の周波数となることを利用することができ、図2の電圧指令生成部(10)のようにトルク変動を発生させるための位相(θs)を生成する必要がないので、図4に示されているような変動生成部(40)は必要がない。このため、装置の構成を簡素化することができる。 According to this modification, it can be used that the torque fluctuation of the motor (4) is twice the frequency of the alternating current supplied by the alternating current power source (2), and the voltage command generator (10 4), it is not necessary to generate the phase (θ s ) for generating the torque fluctuation, so that the fluctuation generating section (40) as shown in FIG. 4 is not necessary. For this reason, the structure of an apparatus can be simplified.

図13は、図1の電力変換装置の変形例の構成を示すブロック図である。図13の電力変換装置(300)において、図2の電圧指令生成部(10)又は図10の電圧指令生成部(210)を用いるようにしてもよい。電力変換装置(300)は、PWM変調部(306)と、電圧指令生成部(10,210)と、リアクトル回路(372)と、コンデンサ回路(378)と、マトリクス回路(380)とを有する。電力変換装置(300)は、三相交流電源(302)から供給された交流電力を、直接、三相の交流電力に変換してモータ(4)を駆動する。   FIG. 13 is a block diagram illustrating a configuration of a modification of the power conversion device of FIG. 1. In the power converter (300) of FIG. 13, the voltage command generator (10) of FIG. 2 or the voltage command generator (210) of FIG. 10 may be used. The power conversion device (300) includes a PWM modulation unit (306), a voltage command generation unit (10, 210), a reactor circuit (372), a capacitor circuit (378), and a matrix circuit (380). The power converter (300) directly converts AC power supplied from the three-phase AC power source (302) into three-phase AC power, and drives the motor (4).

マトリクス回路(380)は、9個のスイッチング回路(87)を有し、交流電源(302)が供給する交流から、駆動信号(DS)に従ってモータ(4)の駆動電流(IU,IV,IW)を生成して、モータ(4)に供給する。PWM変調部(306)は、電圧指令生成部(10又は210)で生成された電圧指令値(vu_ref,vv_ref,vw_ref)に基づいて、駆動信号(DS)及びモータ(4)の各相の電圧値(vu,vv,vw)を求めて出力する。駆動信号(DS)には、それぞれがマトリクス回路(380)の各スイッチング回路(87)を制御する複数の信号が含まれている。このように、図13のマトリクス回路(380)においても、電圧指令生成部(10,210)を用いることができる。 The matrix circuit (380) has nine switching circuits (87), and the drive current (IU, IV, IW) of the motor (4) from the alternating current supplied from the alternating current power supply (302) according to the drive signal (DS). Is generated and supplied to the motor (4). Based on the voltage command values (v u_ref , v v_ref , v w_ref ) generated by the voltage command generation unit (10 or 210), the PWM modulation unit (306) is configured with each of the drive signal (DS) and the motor (4). The phase voltage values (v u , v v , v w ) are obtained and output. The drive signal (DS) includes a plurality of signals that respectively control the switching circuits (87) of the matrix circuit (380). In this manner, the voltage command generation unit (10, 210) can also be used in the matrix circuit (380) of FIG.

図14は、図13のマトリクス回路(380)のスイッチング回路(87)の一例を示す回路図である。図14の回路は、2個のトランジスタ(88)と2個のダイオード(89)とを有している。図15は、図13のマトリクス回路(380)のスイッチング回路(87)の他の例を示す回路図である。図15の回路は、1個のトランジスタ(88)と4個のダイオード(89)とを有している。   FIG. 14 is a circuit diagram showing an example of the switching circuit (87) of the matrix circuit (380) of FIG. The circuit of FIG. 14 has two transistors (88) and two diodes (89). FIG. 15 is a circuit diagram showing another example of the switching circuit (87) of the matrix circuit (380) of FIG. The circuit of FIG. 15 has one transistor (88) and four diodes (89).

本明細書における各機能ブロックは、典型的にはハードウェアで実現され得る。代替としては各機能ブロックの一部又は全ては、ソフトウェアで実現され得る。例えばそのような機能ブロックは、プロセッサ及びプロセッサ上で実行されるプログラムによって実現され得る。換言すれば、本明細書で説明される各機能ブロックは、ハードウェアで実現されてもよいし、ソフトウェアで実現されてもよいし、ハードウェアとソフトウェアとの任意の組合せで実現され得る。   Each functional block in this specification may typically be realized by hardware. Alternatively, some or all of each functional block can be implemented in software. For example, such a functional block can be realized by a processor and a program executed on the processor. In other words, each functional block described in the present specification may be realized by hardware, may be realized by software, or may be realized by any combination of hardware and software.

以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。   The above embodiments are essentially preferable examples, and are not intended to limit the scope of the present invention, its application, or its use.

以上説明したように、本発明は、q軸インダクタンスの推定方法及び推定装置、並びに磁極位置の推定を行うモータ制御装置等について有用である。   As described above, the present invention is useful for a q-axis inductance estimation method and estimation apparatus, a motor control apparatus for estimating a magnetic pole position, and the like.

4 モータ
10,210 電圧指令生成部
34 磁極位置推定部
40 変動生成部
50,250 インダクタンス推定部
80 インバータ回路
214 電流指令生成部(変動生成部)
Lq^ q軸インダクタンスの推定値
θe 磁極位置
θe1^ 磁極位置の推定値
iu,iv,iw モータの相電流値
4 Motor
10,210 Voltage command generator
34 Magnetic pole position estimation unit
40 Fluctuation generator
50,250 Inductance estimation unit
80 Inverter circuit
214 Current command generator (variation generator)
L q ^ q-axis inductance estimated value θ e magnetic pole position θ e1 ^ magnetic pole position estimated value
i u , i v , i w Motor phase current value

Claims (8)

(a)トルク変動が生じるようにモータ(4)を制御し、
(b)上記モータ(4)の電流値(iu,iv,iw)、及びq軸インダクタンスの推定値(Lq^)に基づいて上記モータ(4)の磁極位置の推定値(θe1^)を求め、
(c)上記トルク変動によって生じた、上記磁極位置の推定値(θe1^)の変動に基づいて、上記q軸インダクタンスの推定値(Lq^)を更新する
ことを特徴とするq軸インダクタンスの推定方法。
(A) Control the motor (4) so that torque fluctuation occurs,
(B) The estimated value (θ of the magnetic pole position of the motor (4) based on the current value (i u , i v , i w ) of the motor (4) and the estimated value of the q-axis inductance (L q ^) e1 ^)
(C) updating the estimated value (L q ^) of the q-axis inductance based on the fluctuation of the estimated value (θ e1 ^) of the magnetic pole position caused by the torque fluctuation; Estimation method.
請求項1において、
上記モータ(4)を駆動するインバータ回路(80)には、交流電源が供給する交流を整流して得られた脈動する直流が入力され、
上記(a)の処理では、上記インバータ回路(80)の入力電圧の脈動に同期して上記トルク変動が生じるように制御する
ことを特徴とするq軸インダクタンスの推定方法。
In claim 1,
The inverter circuit (80) that drives the motor (4) receives a pulsating direct current obtained by rectifying the alternating current supplied by the alternating current power supply,
In the process (a), the q-axis inductance estimation method is characterized in that the torque fluctuation is controlled in synchronization with the pulsation of the input voltage of the inverter circuit (80).
請求項2において、
上記トルク変動の周波数は、上記交流電源が供給する交流の周波数の2倍の周波数である
ことを特徴とするq軸インダクタンスの推定方法。
In claim 2,
The q-axis inductance estimation method, wherein the frequency of torque fluctuation is twice the frequency of the AC supplied from the AC power supply.
請求項1において、
上記(c)の処理では、
上記磁極位置の推定値(θe1^)の、上記トルク変動と同じ周波数の成分を求め、
上記トルク変動と同じ周波数の成分が零に近づくように、上記q軸インダクタンスの推定値(Lq^)を更新する
ことを特徴とするq軸インダクタンスの推定方法。
In claim 1,
In the process (c) above,
Find the component of the same frequency as the torque fluctuation in the estimated value (θ e1 ^) of the magnetic pole position,
A method for estimating a q-axis inductance, comprising updating the estimated value (L q ^) of the q-axis inductance so that a component having the same frequency as the torque fluctuation approaches zero.
請求項1〜4のいずれか1項において、
上記(b)及び(c)の処理を、所定の条件が満たされるまで繰り返す
ことを特徴とするq軸インダクタンスの推定方法。
In any one of Claims 1-4,
A method of estimating a q-axis inductance, wherein the processes (b) and (c) are repeated until a predetermined condition is satisfied.
請求項1又は4において、
上記(c)の処理では、上記磁極位置の推定値(θe1^)を平滑化し、その結果(θef1^)と上記磁極位置の推定値(θe1^)との差を、上記トルク変動によって生じた、上記磁極位置の推定値(θe1^)の変動として求める
ことを特徴とするq軸インダクタンスの推定方法。
In claim 1 or 4,
In the processing of (c), the estimated value (θ e1 ^) of the magnetic pole position is smoothed, and the difference between the result (θ ef1 ^) and the estimated value of the magnetic pole position (θ e1 ^) is calculated as the torque fluctuation. The q-axis inductance estimation method is characterized in that it is obtained as a fluctuation in the estimated value (θ e1 ^) of the magnetic pole position caused by the above.
請求項1において、
上記(c)の処理では、上記トルク変動によって生じた、上記磁極位置の推定値(θe1^)の変動成分を、上記トルク変動によって生じた上記モータ(4)の回転速度の変動の影響を除去してから用いる
ことを特徴とするq軸インダクタンスの推定方法。
In claim 1,
In the process of (c), the fluctuation component of the estimated value (θ e1 ^) of the magnetic pole position caused by the torque fluctuation is considered to be the influence of the fluctuation of the rotational speed of the motor (4) caused by the torque fluctuation. A method for estimating q-axis inductance, which is used after being removed.
トルク変動が生じるようにモータ(4)を制御する変動生成部(40,214)と、
前記モータ(4)の電流値(iu,iv,iw)、及びq軸インダクタンスの推定値(Lq^)に基づいて上記モータ(4)の磁極位置の推定値(θe1^)を求める磁極位置推定部(34)と、
上記トルク変動によって生じた、上記磁極位置の推定値(θe1^)の変動に基づいて、上記q軸インダクタンスの推定値(Lq^)を更新するインダクタンス推定部(50;250)とを備える
ことを特徴とするq軸インダクタンスの推定装置。
A fluctuation generator (40, 214) that controls the motor (4) so that torque fluctuations occur;
Based on the current value (i u , i v , i w ) of the motor (4) and the estimated value (L q ^) of the q-axis inductance, the estimated value (θ e1 ^) of the magnetic pole position of the motor (4) A magnetic pole position estimation unit (34) for obtaining
An inductance estimation unit (50; 250) that updates the estimated value (L q ^) of the q-axis inductance based on the variation of the estimated value (θ e1 ^) of the magnetic pole position caused by the torque variation. An apparatus for estimating q-axis inductance.
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