JP2016067079A - Controller for motor - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a controller for a motor capable of discriminating that an abnormality occurs in the motor at the time of phase difference control.SOLUTION: The controller operates an application voltage of an armature coil of the motor by operating an inverter in such a manner that a power factor angle ξr which is a phase difference is controlled into target power factor angle ξ*. The controller includes a fail discrimination part 30j for discriminating that the abnormality occurs in the motor when a power factor angle ξ exceeds an upper limit threshold and the power factor angle ξr is below a lower limit threshold. The upper limit threshold is adapted on the basis of a normalization ratio parameter corresponding to a current phase in which the abnormality of the motor occurs in the case where a current phase is changed to an advanced angle side. The lower limit threshold is adapted on the basis of the normalization ratio parameter corresponding to the current phase in which the abnormality of the motor occurs in the case where a current phase is changed to a delayed angle side. The normalization ratio parameter is a value which is obtained by standardizing a ratio parameter that is a ratio of a rate of change of the power factor angle in a rate of change of the phase current with a maximum value.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、電動機の制御装置に関する。   The present invention relates to a control device for an electric motor.

従来、下記特許文献1に見られるように、電動機を構成する電機子巻線の印加電圧と、電機子巻線に流れる電流との位相差をその目標値に制御する位相差制御を行うセンサレス駆動用制御装置が知られている。この制御装置では、電動機の起動時において、電動機の起動異常の発生を検出する機能を備えている。詳しくは、制御装置は、起動異常判定タイミングにおいて上記位相差を検出し、検出された位相差が予め設定された範囲内にないと判断した場合、電動機に起動異常が発生している旨判断する。   Conventionally, as can be seen in Patent Document 1 below, sensorless drive that performs phase difference control for controlling the phase difference between the applied voltage of the armature winding constituting the motor and the current flowing through the armature winding to the target value. Control devices are known. This control device has a function of detecting the occurrence of a start abnormality of the motor when the motor is started. Specifically, when the control device detects the phase difference at the start abnormality determination timing and determines that the detected phase difference is not within a preset range, it determines that a start abnormality has occurred in the motor. .

特開2009−254191号公報JP 2009-254191 A

ここで、電動機の異常は、起動時のみならず、起動後のセンサレス制御時においても発生し得る。このため、起動後のセンサレス制御時において電動機の異常の有無を判定する技術が望まれる。   Here, the abnormality of the electric motor can occur not only at the time of starting but also at the time of sensorless control after starting. For this reason, the technique which determines the presence or absence of abnormality of an electric motor at the time of sensorless control after starting is desired.

本発明は、起動後のセンサレス制御時において電動機に異常が生じている旨判定することができる電動機の制御装置を提供することを主たる目的とする。   The main object of the present invention is to provide a motor control device that can determine that an abnormality has occurred in the motor during sensorless control after startup.

以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について記載する。   Hereinafter, means for solving the above-described problems and the operation and effects thereof will be described.

本発明は、電動機(10)と、前記電動機に交流電圧を印加可能な電力変換回路(20)とを備えるシステムに適用され、前記電動機を構成する電機子巻線(10u〜10w)の印加電圧と、前記電機子巻線に流れる電流との位相差を算出する位相差算出手段(30a)と、前記位相差算出手段によって算出された位相差をその目標値に制御すべく、前記電力変換回路の操作によって前記電機子巻線の印加電圧を操作する操作手段(30b〜30i)と、前記位相差算出手段によって算出された位相差がその上限閾値を超えた場合と、前記位相差がその下限閾値を下回った場合とに、前記電動機に異常が生じている旨判定する異常判定手段(30j)とを備え、前記電機子巻線に流れる電流の位相である電流位相の変化量に対する前記位相差の変化量の比率を比率パラメータとし、前記電流位相に対して前記位相差が一義的に定まる電流位相領域を単調変化領域とし、前記単調変化領域における前記比率パラメータを、前記単調変化領域における前記比率パラメータの最大値で規格化した値を正規化比率パラメータとし、前記上限閾値は、前記単調変化領域において前記電流位相を進角側に変化させた場合に前記電動機の異常が生じた前記電流位相に対応する前記正規化比率パラメータに基づいて予め適合され、前記下限閾値は、前記単調変化領域において前記電流位相を遅角側に変化させた場合に前記電動機の異常が生じた前記電流位相に対応する前記正規化比率パラメータに基づいて予め適合されていることを特徴とする。   The present invention is applied to a system including an electric motor (10) and a power conversion circuit (20) capable of applying an AC voltage to the electric motor, and an applied voltage of an armature winding (10u to 10w) constituting the electric motor. And a phase difference calculating means (30a) for calculating a phase difference between the current flowing through the armature winding and the power conversion circuit for controlling the phase difference calculated by the phase difference calculating means to the target value. When the phase difference calculated by the operating means (30b-30i) operating the applied voltage of the armature winding by the operation of the phase difference calculating means exceeds the upper limit threshold, the phase difference is the lower limit An abnormality determining means (30j) for determining that an abnormality has occurred in the electric motor when it is below a threshold, and the phase difference with respect to a change amount of a current phase that is a phase of a current flowing through the armature winding The ratio of the amount of change is a ratio parameter, the current phase region in which the phase difference is uniquely determined with respect to the current phase is a monotone change region, the ratio parameter in the monotone change region is the ratio parameter in the monotone change region The upper limit threshold corresponds to the current phase at which the abnormality of the motor has occurred when the current phase is changed to the advance side in the monotonic change region. Preliminarily adapted based on the normalized ratio parameter, and the lower threshold corresponds to the current phase at which the abnormality of the motor has occurred when the current phase is changed to the retard side in the monotonic change region It is preliminarily adapted based on the normalized ratio parameter.

電動機の駆動状態に応じて定まる電流位相領域であって、電流位相に対して位相差が一義的に定まる電流位相領域である単調変化領域が存在する。位相差をその目標値に制御する位相差制御は、実際の電流位相が単調変化領域内となることを条件に成立するものである。このため、実際の電流位相が、単調変化領域外になったり、単調変化領域内であってもその領域の境界値近傍になったりすると、位相差の制御性が大きく低下し、電動機の脱調等、電動機に異常が生じるおそれがある。   There is a monotonic change region that is a current phase region that is determined according to the driving state of the electric motor and that is a current phase region in which the phase difference is uniquely determined with respect to the current phase. The phase difference control for controlling the phase difference to the target value is established on the condition that the actual current phase is in the monotonous change region. For this reason, if the actual current phase goes out of the monotonic change region or near the boundary value of that region even within the monotone change region, the controllability of the phase difference is greatly reduced, and the motor step-out There is a risk that the motor will be abnormal.

ここで、本発明者らは、上記比率パラメータを定義し、さらに、この比率パラメータを用いて上記正規化比率パラメータを定義した。正規化比率パラメータは、電流位相が単調変化領域の中央近傍となる場合よりも、電流位相が単調変化領域の進角側,遅角側境界値近傍となる場合に小さくなる。また、上記中央近傍において位相差制御を正常に実行可能であり、上記境界値近傍において電動機の異常が生じるおそれがある。このため、正規化比率パラメータを、異常判定用の閾値の適合に用いることができる。   Here, the inventors defined the ratio parameter, and further defined the normalized ratio parameter using the ratio parameter. The normalized ratio parameter is smaller when the current phase is near the advance side and retard side boundary values of the monotone change region than when the current phase is near the center of the monotone change region. Further, the phase difference control can be normally executed in the vicinity of the center, and there is a possibility that the abnormality of the electric motor may occur in the vicinity of the boundary value. For this reason, the normalization ratio parameter can be used for adapting the threshold value for abnormality determination.

そこで、上記発明では、単調変化領域において電流位相を進角側に変化させた場合に電動機の異常が生じた電流位相に対応する正規化比率パラメータに基づいて、異常判定に用いる上限閾値を予め適合する。また、単調変化領域において電流位相を遅角側に変化させた場合に電動機の異常が生じた電流位相に対応する正規化比率パラメータに基づいて、異常判定に用いる下限閾値を予め適合する。こうして適合された上限,下限閾値を用いて、異常判定手段により、起動後のセンサレス制御時において電動機に異常が生じている旨判定することができる。   Therefore, in the above invention, the upper limit threshold used for abnormality determination is pre-adapted based on the normalized ratio parameter corresponding to the current phase in which the abnormality of the motor occurs when the current phase is changed to the advance side in the monotonic change region. To do. Further, based on the normalized ratio parameter corresponding to the current phase in which the abnormality of the motor occurs when the current phase is changed to the retard side in the monotonous change region, the lower limit threshold value used for the abnormality determination is adapted in advance. Using the upper and lower threshold values thus adapted, the abnormality determination means can determine that an abnormality has occurred in the motor during sensorless control after startup.

車載モータ制御システムの全体構成図。The whole block diagram of a vehicle-mounted motor control system. 制御装置におけるモータ制御の機能ブロック図。The functional block diagram of the motor control in a control apparatus. 相電圧と相電流との位相差を示す図。The figure which shows the phase difference of a phase voltage and a phase current. 力率角マップ、進角側マップ及び遅角側マップを示す図。The figure which shows a power factor angle map, an advance angle side map, and a retard angle side map. モータの異常判定処理の手順を示すフローチャート。The flowchart which shows the procedure of the abnormality determination process of a motor. dq座標系における各種パラメータを説明するための図。The figure for demonstrating the various parameters in a dq coordinate system. 電流位相及び力率角の関係の計算結果を示す図。The figure which shows the calculation result of the relationship between an electric current phase and a power factor angle. モータの異常が発生する電流位相を調べた実験結果を示す図。The figure which shows the experimental result which investigated the electric current phase in which abnormality of a motor generate | occur | produces. モータの異常が発生する正規化比率パラメータを調べた実験結果を示す図。The figure which shows the experimental result which investigated the normalization ratio parameter which motor abnormality generate | occur | produces. 正規化比率パラメータの算出手法を説明するための図。The figure for demonstrating the calculation method of a normalization ratio parameter. 力率角及び正規化比率パラメータの関係の計算結果を示す図。The figure which shows the calculation result of the relationship between a power factor angle and a normalization ratio parameter.

以下、本発明にかかる制御装置を車載モータ制御システムに適用した一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。   Hereinafter, an embodiment in which a control device according to the present invention is applied to an in-vehicle motor control system will be described with reference to the drawings.

図1に示すように、モータ制御システムは、モータ10、「電力変換回路」としてのインバータ20、及びモータ10を制御対象とする制御装置30を備えている。本実施形態において、モータ10は、車載空調装置を構成する車室内送風用ファンや、車載ラジエータファンの駆動に用いられる。本実施形態において、モータ10は、永久磁石を備える3相同期モータである。   As shown in FIG. 1, the motor control system includes a motor 10, an inverter 20 as a “power conversion circuit”, and a control device 30 that controls the motor 10. In the present embodiment, the motor 10 is used to drive a vehicle interior fan that constitutes the vehicle-mounted air conditioner or the vehicle-mounted radiator fan. In the present embodiment, the motor 10 is a three-phase synchronous motor including a permanent magnet.

モータ10は、電機子巻線であるU,V,W相巻線10u,10v,10wを備えている。モータ10は、インバータ20を介して、直流電源21(例えばバッテリ)に接続されている。インバータ20は、上アームスイッチSup,Svp,Swpと下アームスイッチSun,Svn,Swnとの直列接続体を備えている。U相上,下アームスイッチSup,Sunの接続点には、U相巻線10uの一端が接続され、V相上,下アームスイッチSvp,Svnの接続点には、V相巻線10vの一端が接続され、W相上,下アームスイッチSwp,Swnの接続点には、W相巻線10wの一端が接続されている。ちなみに、本実施形態では、各スイッチSup〜Swnとして、電圧制御形の半導体スイッチング素子を用い、より具体的には、MOS−FETを用いている。そして、各スイッチSup〜Swnには、各フリーホイールダイオードDup〜Dwnが逆並列に接続されている。なお、各フリーホイールダイオードDup〜Dwnは、MOS−FETのボディダイオードであってもよいし、外付けのダイオードであってもよい。   The motor 10 includes U, V, and W phase windings 10u, 10v, and 10w that are armature windings. The motor 10 is connected to a DC power source 21 (for example, a battery) via an inverter 20. The inverter 20 includes a series connection body of upper arm switches Sup, Svp, Swp and lower arm switches Sun, Svn, Swn. One end of the U-phase winding 10u is connected to the connection point of the U-phase upper and lower arm switches Sup and Sun, and one end of the V-phase winding 10v is connected to the connection point of the V-phase upper and lower arm switches Svp and Svn. Are connected, and one end of the W-phase winding 10w is connected to the connection point of the W-phase upper and lower arm switches Swp and Swn. Incidentally, in the present embodiment, a voltage control type semiconductor switching element is used as each of the switches Sup to Swn, and more specifically, a MOS-FET is used. And each freewheel diode Dup-Dwn is connected to each switch Sup-Swn in antiparallel. Each of the free wheel diodes Dup to Dwn may be a MOS-FET body diode or an external diode.

モータ制御システムは、相電流センサ22と母線電流センサ23とを備えている。本実施形態において、相電流センサ22は、モータ10の相電流を検出する。母線電流センサ23は、各下アームスイッチSun,Svn,Swnのエミッタと直流電源21の負極端子とを接続する電気経路に流れる電流を検出する。なお、本実施形態では、相電流センサ22及び母線電流センサ23として、抵抗体を備えて構成されているものを用いている。   The motor control system includes a phase current sensor 22 and a bus current sensor 23. In the present embodiment, the phase current sensor 22 detects the phase current of the motor 10. The bus current sensor 23 detects a current flowing through an electrical path connecting the emitters of the lower arm switches Sun, Svn, and Swn and the negative terminal of the DC power source 21. In the present embodiment, the phase current sensor 22 and the bus current sensor 23 are configured to include resistors.

制御装置30は、マイコンを主体として構成され、モータ10の制御量(本実施形態では回転速度)をその指令値(以下、指令回転速度ω*)にフィードバック制御すべく、インバータ20を操作する。詳しくは、制御装置30は、インバータ20を構成するスイッチSup〜Swnをオンオフ操作すべく、上記各種センサの検出値に基づき、各スイッチSup〜Swnに対応する操作信号gup〜gwnを生成し、生成された各操作信号gup〜gwnを各スイッチSup〜Swnに対して出力する。ここで、上アーム操作信号gup,gvp,gwpと、対応する下アーム操作信号gun,gvn,gwnとは、互いに相補的な信号(論理が反転した信号)となっている。すなわち、上アームスイッチと、対応する下アームスイッチとは、交互にオン状態とされる。なお、指令回転速度ω*は、例えば、制御装置30の外部に設けられた制御装置であって、制御装置30よりも上位の制御装置から制御装置30へと入力される。   The control device 30 is mainly composed of a microcomputer, and operates the inverter 20 so as to feedback control the control amount (rotation speed in the present embodiment) of the motor 10 to its command value (hereinafter, command rotation speed ω *). Specifically, the control device 30 generates and generates operation signals gup to gwn corresponding to the switches Sup to Swn based on the detection values of the various sensors in order to turn on and off the switches Sup to Swn constituting the inverter 20. The operation signals gup to gwn thus output are output to the switches Sup to Swn. Here, the upper arm operation signals gup, gvp, gwp and the corresponding lower arm operation signals gun, gvn, gwn are complementary signals (signals whose logics are inverted). That is, the upper arm switch and the corresponding lower arm switch are alternately turned on. The command rotational speed ω * is, for example, a control device provided outside the control device 30 and is input to the control device 30 from a control device higher than the control device 30.

続いて、図2を用いて、制御装置30によって実行されるモータの位相差制御について説明する。本実施形態にかかる制御は、センサレス正弦波駆動制御である。   Next, motor phase difference control executed by the control device 30 will be described with reference to FIG. The control according to the present embodiment is sensorless sine wave drive control.

位相差算出部30aは、U相について説明すると、相電流センサ22によって検出されたU相電流Irと、後述する電圧位相算出部30bから出力された電圧位相Vθrとに基づいて、正弦波状のU相電流Irと正弦波状のU相電圧Vrとの位相差(以下、力率角ξr)を算出する。本実施形態では、図3(a)に示すように、U相電圧VrがU相電流Irに対して進角している(位相が進んでいる)場合の力率角ξrを正の値で表し、遅角している(位相が遅れている)場合の力率角ξrを負の値で表すこととする。なお、図3(a)はU相電圧Vr及びU相電流Irの推移を示し、図3(b)は各相巻線10u〜10wの鎖交磁束φの推移を示す。ちなみに、位相差算出部30aにおいて、V,W相についての処理も、U相についての処理と同様に行うことができる。また、本実施形態では、相電流センサ22の検出値に基づいて力率角ξrを算出したがこれに限らない。例えば、相電流センサ22を制御システムに備えることなく、母線電流センサ23によって検出された母線電流IDCとスイッチングモードとに基づいて相電流を推定し、推定された相電流を力率角ξrの算出に用いてもよい。   The phase difference calculation unit 30a will explain the U phase. Based on the U phase current Ir detected by the phase current sensor 22 and the voltage phase Vθr output from the voltage phase calculation unit 30b described later, the phase difference calculation unit 30a has a sinusoidal U shape. A phase difference (hereinafter, power factor angle ξr) between phase current Ir and sinusoidal U-phase voltage Vr is calculated. In the present embodiment, as shown in FIG. 3A, the power factor angle ξr when the U-phase voltage Vr is advanced with respect to the U-phase current Ir (the phase is advanced) is a positive value. The power factor angle ξr when the angle is retarded (the phase is delayed) is represented by a negative value. 3A shows the transition of the U-phase voltage Vr and the U-phase current Ir, and FIG. 3B shows the transition of the interlinkage magnetic flux φ of each phase winding 10u to 10w. Incidentally, in the phase difference calculation unit 30a, the processing for the V and W phases can be performed in the same manner as the processing for the U phase. In the present embodiment, the power factor angle ξr is calculated based on the detection value of the phase current sensor 22, but the present invention is not limited to this. For example, without providing the phase current sensor 22 in the control system, the phase current is estimated based on the bus current IDC detected by the bus current sensor 23 and the switching mode, and the estimated phase current is calculated as the power factor angle ξr. You may use for.

力率角設定部30cは、力率角ξrの目標値である目標力率角ξ*を可変設定する。本実施形態では、指令回転速度ω*、推定トルクTrq及び目標力率角ξ*が関係づけられた力率角マップ(図4参照)が、制御装置30の備える図示しない記憶手段(例えばメモリ)に記憶されている。力率角設定部30cは、指令回転速度ω*及び推定トルクTrqを入力として、力率角マップを用いて目標力率角ξ*を可変設定する。本実施形態において、推定トルクTrqは、フィルタ部30dにおいて、母線電流センサ23によって検出された母線電流IDCにローパスフィルタ処理を施し、ローパスフィルタ処理が施された母線電流IDCをトルク換算することで算出する。   The power factor angle setting unit 30c variably sets a target power factor angle ξ * that is a target value of the power factor angle ξr. In the present embodiment, a power factor angle map (see FIG. 4) in which the command rotational speed ω *, the estimated torque Trq, and the target power factor angle ξ * are related is a storage unit (not shown) provided in the control device 30. Is remembered. The power factor angle setting unit 30c receives the command rotational speed ω * and the estimated torque Trq, and variably sets the target power factor angle ξ * using a power factor angle map. In the present embodiment, the estimated torque Trq is calculated by subjecting the bus current IDC detected by the bus current sensor 23 to low-pass filter processing and torque-converting the bus current IDC subjected to low-pass filter processing in the filter unit 30d. To do.

力率偏差算出部30eは、力率角設定部30cから出力された目標力率角ξ*と、位相差算出部30aから出力された力率角ξrとの偏差である力率偏差Δξを算出する。詳しくは、目標力率角ξ*から力率角ξrを減算することで力率偏差Δξを算出する。   The power factor deviation calculation unit 30e calculates a power factor deviation Δξ that is a deviation between the target power factor angle ξ * output from the power factor angle setting unit 30c and the power factor angle ξr output from the phase difference calculation unit 30a. To do. Specifically, the power factor deviation Δξ is calculated by subtracting the power factor angle ξr from the target power factor angle ξ *.

第1制御器30fは、力率偏差Δξに基づいて、力率角ξrを目標力率角ξ*にフィードバック制御するための操作量として補正量Δωを算出する。本実施形態では、力率偏差Δξに基づく比例積分制御によって補正量Δωを算出する。   The first controller 30f calculates a correction amount Δω as an operation amount for performing feedback control of the power factor angle ξr to the target power factor angle ξ * based on the power factor deviation Δξ. In the present embodiment, the correction amount Δω is calculated by proportional-integral control based on the power factor deviation Δξ.

加算部30gは、指令回転速度ω*に補正量Δωを加算することで補正回転速度ωbを算出する。電圧位相算出部30bは、加算部30gから出力された補正回転速度ωbの時間積分値として、電圧位相Vθrを算出する。電圧位相Vθrは、インバータ20から各相巻線10u,10v,10wに印加する電機子電圧ベクトルの位相である。この電圧ベクトルについては、後に図6を用いて説明する。   The adder 30g calculates the corrected rotational speed ωb by adding the correction amount Δω to the command rotational speed ω *. The voltage phase calculation unit 30b calculates the voltage phase Vθr as a time integral value of the corrected rotation speed ωb output from the addition unit 30g. The voltage phase Vθr is the phase of the armature voltage vector applied from the inverter 20 to each phase winding 10u, 10v, 10w. This voltage vector will be described later with reference to FIG.

第2制御器30hは、力率偏差Δξに基づいて、力率角ξrを目標力率角ξ*にフィードバック制御するための操作量として電圧振幅Vmodを算出する。本実施形態では、力率偏差Δξに基づく比例積分制御によって電圧振幅Vmodを算出する。電圧振幅Vmodは、上記電圧ベクトルの大きさである。   The second controller 30h calculates a voltage amplitude Vmod as an operation amount for feedback control of the power factor angle ξr to the target power factor angle ξ * based on the power factor deviation Δξ. In the present embodiment, the voltage amplitude Vmod is calculated by proportional-integral control based on the power factor deviation Δξ. The voltage amplitude Vmod is the magnitude of the voltage vector.

正弦波算出部30iは、モータ10のU,V,W相に、下式(eq1)にて表されるように、モータ10の電気角で位相が互いに120°ずれた正弦波のU,V,W相指令電圧Vu*,Vv*,Vw*を印加するための操作信号gup〜gwnを生成してインバータ20に対して出力する。   The sine wave calculation unit 30i has the U, V, and W phases of the motor 10 that are sine waves that are 120 ° out of phase with each other at the electrical angle of the motor 10, as represented by the following equation (eq1) , W-phase command voltages Vu *, Vv *, and Vw * are generated and operation signals gup to gwn are generated and output to the inverter 20.

ここで、上記操作信号gup〜gwnは、例えば、上式(eq1)にて表される正弦波データと、三角波等のキャリア信号との大小比較に基づくPWM処理によって生成すればよい。U,V,W相巻線10u,10v,10wにU,V,W相指令電圧Vu*,Vv*,Vw*を印加するように、各操作信号gup〜gwnに基づいて各スイッチSup〜Swnをオンオフ操作することにより、モータ10の回転速度を指令回転速度ω*に制御する。 Here, the operation signals gup to gwn may be generated by PWM processing based on the magnitude comparison between the sine wave data represented by the above equation (eq1) and a carrier signal such as a triangular wave. The switches Sup to Swn are applied based on the operation signals gup to gwn so that the U, V, and W phase command voltages Vu *, Vv *, and Vw * are applied to the U, V, and W phase windings 10u, 10v, and 10w. Is turned on / off to control the rotational speed of the motor 10 to the command rotational speed ω *.

フェール判定部30jは、位相差算出部30aから出力された力率角ξr、指令回転速度ω*、及び推定トルクTrqに基づいて、モータ10に異常が生じているか否かを判定する異常判定処理を行う。フェール判定部30jは、異常が生じていると判定した場合、正弦波算出部30iに対してフェール信号FLを出力することで各操作信号gup〜gwnの生成の停止を指示する。これにより、モータ10を停止させる。   The failure determination unit 30j determines whether or not an abnormality has occurred in the motor 10 based on the power factor angle ξr, the command rotational speed ω *, and the estimated torque Trq output from the phase difference calculation unit 30a. I do. When the failure determination unit 30j determines that an abnormality has occurred, the failure determination unit 30j instructs the sine wave calculation unit 30i to stop generating the operation signals gup to gwn by outputting the failure signal FL. Thereby, the motor 10 is stopped.

本実施形態において、モータ10の異常には、モータ10の脱調(同期外れ)、モータ10の過剰電流異常,過小電流異常、発振などが含まれる。なお、過剰電流異常は、例えば、モータ10に大きな負荷が作用してモータ10の回転が停止された状態において生じる。また、発振は、モータ10が正転逆転を繰り返すことである。   In the present embodiment, the abnormality of the motor 10 includes step-out (out of synchronization) of the motor 10, an excess current abnormality of the motor 10, an undercurrent abnormality, oscillation, and the like. The excess current abnormality occurs, for example, in a state where a large load acts on the motor 10 and rotation of the motor 10 is stopped. Oscillation is when the motor 10 repeats forward and reverse rotation.

図5に、フェール判定部30jの行う異常判定処理について説明する。この処理は、例えば所定の処理周期で繰り返し実行される。   FIG. 5 illustrates the abnormality determination process performed by the fail determination unit 30j. This process is repeatedly executed at a predetermined processing cycle, for example.

この一連の処理では、まずステップS10において、指令回転速度ω*及び推定トルクTrqに基づいて、上限閾値ξHiと下限閾値ξLoとを可変設定する。ここで、上限閾値ξHiは、先の図4に示すように、指令回転速度ω*、推定トルクTrq及び上限閾値ξHiが関係付けられた遅角側マップを用いて設定される。また、下限閾値ξLoは、指令回転速度ω*、推定トルクTrq及び下限閾値ξLoが関係付けられた進角側マップを用いて設定される。遅角側マップ,進角側マップは、制御装置30の上記記憶手段に記憶されている。上限閾値ξHi及び下限閾値ξLoの適合手法については、後に詳述する。   In this series of processing, first, in step S10, the upper limit threshold value ξHi and the lower limit threshold value ξLo are variably set based on the command rotational speed ω * and the estimated torque Trq. Here, as shown in FIG. 4, the upper limit threshold value ξHi is set using a retard angle side map in which the command rotational speed ω *, the estimated torque Trq, and the upper limit threshold value ξHi are related. Further, the lower limit threshold value ξLo is set using an advance side map in which the command rotational speed ω *, the estimated torque Trq, and the lower limit threshold value ξLo are related. The retard side map and the advance side map are stored in the storage means of the control device 30. A method for fitting the upper threshold ξHi and the lower threshold ξLo will be described in detail later.

続くステップ11では、位相差算出部30aから出力された力率角ξrが上限閾値ξHiを超えたとの条件、及び力率角ξrが下限閾値ξLo未満であるとの条件の論理和が真であるか否かを判断する。この処理は、モータ10に異常が生じているか否かを判断するための処理である。   In the subsequent step 11, the logical sum of the condition that the power factor angle ξr output from the phase difference calculation unit 30a exceeds the upper limit threshold value ξHi and the condition that the power factor angle ξr is less than the lower limit threshold value ξLo is true. Determine whether or not. This process is a process for determining whether or not an abnormality has occurred in the motor 10.

ステップS11において力率角ξrが上限閾値ξHi以下であってかつ下限閾値ξLo以上であると判断した場合には、ステップS12に進み、モータ10が正常である旨判定する。一方、ステップS10において肯定判断した場合には、ステップS13に進み、モータ10に異常が生じている旨判定する。そして、正弦波算出部30iに対してフェール信号FLを出力する。   If it is determined in step S11 that the power factor angle ξr is equal to or less than the upper limit threshold ξHi and equal to or greater than the lower limit threshold ξLo, the process proceeds to step S12 to determine that the motor 10 is normal. On the other hand, if an affirmative determination is made in step S10, the process proceeds to step S13 to determine that an abnormality has occurred in the motor 10. Then, a fail signal FL is output to the sine wave calculation unit 30i.

続いて、上限閾値ξHi及び下限閾値ξLoの適合手法について説明する。   Next, an adaptation method for the upper limit threshold value ξHi and the lower limit threshold value ξLo will be described.

まず、図6を用いて、適合手法の説明で用いる各パラメータについて説明する。図6では、モータ10を構成するロータの磁極方向をd軸とし、d軸に直交する方向をq軸としている。   First, each parameter used in the description of the adaptation method will be described with reference to FIG. In FIG. 6, the magnetic pole direction of the rotor constituting the motor 10 is the d axis, and the direction orthogonal to the d axis is the q axis.

図6において、「Vn」は、インバータ20から各相巻線10u,10v,10wに印加する電機子電圧ベクトルを示し、「Vθ」は、q軸に対する電圧ベクトルVnの電圧位相を示し、「Va」は、電圧ベクトルVnの電圧振幅を示している。「In」は、各相巻線10u,10v,10wに流れる電機子電流ベクトルを示し、「β」は、q軸に対する電流ベクトルInの電流位相を示し、「Ia」は、電流ベクトルInの大きさである電流振幅を示している。「ξ」は、力率角を示している。電圧位相Vθ及び電流位相βは、q軸から反時計まわりに回転した場合を進角とし、q軸から時計まわりに回転した場合を遅角とし、q軸と一致した場合を0°とする。電圧ベクトルVnは、d,q軸電圧Vd,Vqによって表すことができ、電流ベクトルInは、d,q軸電流Id,Iqによって表すことができる。   In FIG. 6, “Vn” represents an armature voltage vector applied from the inverter 20 to each phase winding 10u, 10v, 10w, “Vθ” represents a voltage phase of the voltage vector Vn with respect to the q axis, and “Va "Indicates the voltage amplitude of the voltage vector Vn. “In” indicates an armature current vector flowing through each phase winding 10u, 10v, 10w, “β” indicates the current phase of the current vector In with respect to the q axis, and “Ia” indicates the magnitude of the current vector In. The current amplitude is shown. “Ξ” indicates a power factor angle. The voltage phase Vθ and the current phase β are an advance angle when rotated counterclockwise from the q axis, a retard angle when rotated clockwise from the q axis, and 0 ° when coincident with the q axis. The voltage vector Vn can be represented by d and q-axis voltages Vd and Vq, and the current vector In can be represented by d and q-axis currents Id and Iq.

続いて、適合手法について説明する。この適合手法は、後述する正規化比率パラメータに基づくものである。詳しくは、ブラシレス同期モータの電圧方程式は、下式(eq2)で表される。   Next, the adaptation method will be described. This adaptation method is based on a normalized ratio parameter described later. Specifically, the voltage equation of the brushless synchronous motor is expressed by the following equation (eq2).

上式(eq2)において、「Ld,Lq」はd,q軸インダクタンスを示し、「Ra」は巻線抵抗を示し、「ω」はモータの電気角速度を示し、「φa」は鎖交磁束の大きさを示し、「p」は微分演算子を示す。上式(eq2)において、定常状態を想定して過渡項を除くと、下式(eq3)が導かれる。 In the above equation (eq2), “Ld, Lq” represents d and q axis inductance, “Ra” represents winding resistance, “ω” represents the electrical angular velocity of the motor, and “φa” represents the flux linkage. “P” indicates a differential operator. In the above equation (eq2), the following equation (eq3) is derived by assuming the steady state and excluding the transient term.

上式(eq3)と下式(eq4)とから、電圧位相Vθを表す下式(eq5)が導かれる。 From the above equation (eq3) and the following equation (eq4), the following equation (eq5) representing the voltage phase Vθ is derived.

上式(eq5)を用いて、力率角ξは下式(eq6)で表される。 Using the above equation (eq5), the power factor angle ξ is expressed by the following equation (eq6).

上式(eq6)は、力率角ξと電流位相βとの間に相関があることを示している。ここで、図7に、電流振幅Iaと正の相関を有するモータのトルクを様々な値T1〜T5に設定した場合の電流位相βと力率角ξとの計算結果を示す。図7によれば、基準となる電流位相βである基準位相(0°を例示)に対して、電流位相βが進角側に向かうほど、力率角ξが小さくなり、その後、電流位相βの進角に伴い力率角ξが大きくなる。一方、電流位相βが遅角側に向かうほど、力率角ξが大きくなり、その後、電流位相βの遅角に伴い力率角ξが小さくなる。つまり、各トルクの計算結果のそれぞれにおいて、電流位相βが進角側に向かうにつれて力率角ξが単調減少する領域(換言すれば、電流位相βと力率角ξとに比例関係が成立する領域)である単調変化領域が存在する。単調変化領域では、電流位相βに対して力率角ξが一義的に定まる。位相差制御は、電流位相βが単調変化領域内となることを条件に成立する制御である。 The above equation (eq6) indicates that there is a correlation between the power factor angle ξ and the current phase β. FIG. 7 shows calculation results of the current phase β and the power factor angle ξ when the torque of the motor having a positive correlation with the current amplitude Ia is set to various values T1 to T5. According to FIG. 7, the power factor angle ξ decreases as the current phase β moves toward the advance side with respect to the reference phase (0 ° is exemplified) as the reference current phase β, and then the current phase β As the lead angle advances, the power factor angle ξ increases. On the other hand, the power factor angle ξ increases as the current phase β moves toward the retard side, and thereafter, the power factor angle ξ decreases with the delay of the current phase β. That is, in each of the calculation results of each torque, a region in which the power factor angle ξ monotonously decreases as the current phase β moves toward the advance side (in other words, a proportional relationship is established between the current phase β and the power factor angle ξ). There is a monotonic change region that is a region. In the monotonous change region, the power factor angle ξ is uniquely determined with respect to the current phase β. The phase difference control is a control that is established on the condition that the current phase β is in the monotonous change region.

ここで、電流位相βの変化量を力率角ξの変化量で除算した値の絶対値を比率パラメータと定義する。単調変化領域において、基準位相に対して電流位相βが進角側,遅角側にいくほど、比率パラメータが小さくなる傾向にある。比率パラメータが小さい電流位相領域(単調変化領域の境界値近傍)においては、位相差の制御性が大きく低下し、脱調等のモータ10の異常が生じるおそれがある。特に本実施形態では、比率パラメータが0になる電流位相領域において位相差の制御が不能となる。   Here, an absolute value of a value obtained by dividing the change amount of the current phase β by the change amount of the power factor angle ξ is defined as a ratio parameter. In the monotonous change region, the ratio parameter tends to be smaller as the current phase β is advanced or retarded with respect to the reference phase. In the current phase region where the ratio parameter is small (in the vicinity of the boundary value of the monotonic change region), the controllability of the phase difference is greatly reduced, and there is a possibility that the abnormality of the motor 10 such as step out occurs. In particular, in this embodiment, the phase difference cannot be controlled in the current phase region where the ratio parameter is zero.

図8は、位相差制御を行いながら電流位相βを基準位相(例えば0°)から進角側,遅角側に変化させたときにモータ異常が生じた電流位相βを、モータの回転速度及びトルクのそれぞれと関係付けて調べた実験結果である。ここで、図8には、モータ異常が生じた電流位相βを脱調点「×」として示している。なお、図8では、モータ異常の調査対象とする電流位相βの絶対値を90°以内とした。これは、電流位相βの絶対値が90°を超えると、モータ10のトルクの正負が逆転するためである。   FIG. 8 shows the current phase β when the motor abnormality occurs when the current phase β is changed from the reference phase (for example, 0 °) to the advance side and the retard side while performing the phase difference control. It is the experimental result investigated in relation to each of torque. Here, in FIG. 8, the current phase β where the motor abnormality has occurred is shown as a step-out point “×”. In FIG. 8, the absolute value of the current phase β to be investigated for motor abnormality is within 90 °. This is because if the absolute value of the current phase β exceeds 90 °, the positive / negative of the torque of the motor 10 is reversed.

図示されるように、回転速度及びトルクを様々な値に設定した場合であっても、基準位相から進角側,遅角側に略同じ位相だけシフトした電流位相βにおいてモータ異常が生じている。   As shown in the figure, even when the rotational speed and torque are set to various values, a motor abnormality occurs in the current phase β shifted by substantially the same phase from the reference phase to the advance side and the retard side. .

図9に、図8に示した実験結果を、正規化比率パラメータSthを用いて整理したものを示す。詳しくは、図9は、電流位相βを変化させた場合に、モータ異常が生じた電流位相に対応する正規化比率パラメータSthを示す。図9(a)〜(c)は、図8(a)〜(c)に対応している。ここで正規化比率パラメータSthとは、下式(eq7)に示すように、単調変化領域における比率パラメータ「Δβ0/Δξ0」を、単調変化領域における比率パラメータの最大値「Δβmax/Δξmax」で規格化した値のことである。   FIG. 9 shows the experimental results shown in FIG. 8 arranged using the normalized ratio parameter Sth. Specifically, FIG. 9 shows the normalized ratio parameter Sth corresponding to the current phase where the motor abnormality has occurred when the current phase β is changed. FIGS. 9A to 9C correspond to FIGS. 8A to 8C. Here, the normalized ratio parameter Sth is normalized by the ratio parameter “Δβ0 / Δξ0” in the monotonic change region with the maximum ratio parameter “Δβmax / Δξmax” in the monotone change region, as shown in the following equation (eq7). It is the value that was done.

図10を用いて、本実施形態にかかるモータ異常が生じた電流位相に対応する正規化比率パラメータSthの算出手法について説明する。なお、図10では、基準位相近傍で正規化比率パラメータが最大「Δβmax/Δξmax」となる例を示している。 A method for calculating the normalized ratio parameter Sth corresponding to the current phase in which the motor abnormality has occurred will be described with reference to FIG. FIG. 10 shows an example in which the normalization ratio parameter is maximum “Δβmax / Δξmax” in the vicinity of the reference phase.

図10(a)には、基準位相に対して進角側に電流位相βを変化させた場合に、モータ異常が発生した電流位相β2に対応する正規化比率パラメータSthについて示している。詳しくは、進角側に電流位相βを変化させた場合に、モータ異常が生じる直前の電流位相β1とモータ異常が生じた電流位相β2との差を第1偏差Δβ0として算出する。また、進角側に電流位相βを変化させた場合に、モータ異常が生じる直前の電流位相β1に対応する力率角ξ1と、モータ異常が生じた電流位相β2に対応する力率角ξ2との差を第2偏差Δξ0として算出する。そして、第1偏差Δβ0の絶対値を第2偏差Δξ0の絶対値で除算した値を、モータ異常が発生した電流位相β2に対応する正規化比率パラメータSthとして算出する。   FIG. 10A shows the normalized ratio parameter Sth corresponding to the current phase β2 in which the motor abnormality has occurred when the current phase β is changed to the advance side with respect to the reference phase. Specifically, when the current phase β is changed to the advance side, the difference between the current phase β1 immediately before the motor abnormality occurs and the current phase β2 where the motor abnormality occurs is calculated as the first deviation Δβ0. Further, when the current phase β is changed to the advance side, the power factor angle ξ1 corresponding to the current phase β1 immediately before the motor abnormality occurs, and the power factor angle ξ2 corresponding to the current phase β2 where the motor abnormality occurs, Is calculated as the second deviation Δξ0. Then, a value obtained by dividing the absolute value of the first deviation Δβ0 by the absolute value of the second deviation Δξ0 is calculated as a normalized ratio parameter Sth corresponding to the current phase β2 in which the motor abnormality has occurred.

図10(b)には、基準位相に対して遅角側に電流位相βを変化させた場合に、モータ異常が発生した電流位相β4に対応する正規化比率パラメータSthについて示している。詳しくは、遅角側に電流位相βを変化させた場合に、モータ異常が生じる直前の電流位相β3とモータ異常が生じた電流位相β4との差を第1偏差Δβ0として算出する。また、遅角側に電流位相βを変化させた場合に、モータ異常が生じる直前の電流位相β3に対応する力率角ξ3と、モータ異常が生じた電流位相β4に対応する力率角ξ4との差を第2偏差Δξ0として算出する。そして、第1偏差Δβ0の絶対値を第2偏差Δξ0の絶対値で除算した値を、モータ異常が発生した電流位相β4に対応する正規化比率パラメータSthとして算出する。   FIG. 10B shows the normalized ratio parameter Sth corresponding to the current phase β4 where the motor abnormality has occurred when the current phase β is changed to the retard side with respect to the reference phase. Specifically, when the current phase β is changed to the retard side, the difference between the current phase β3 immediately before the motor abnormality occurs and the current phase β4 where the motor abnormality occurs is calculated as the first deviation Δβ0. When the current phase β is changed to the retard side, the power factor angle ξ3 corresponding to the current phase β3 immediately before the motor abnormality occurs, and the power factor angle ξ4 corresponding to the current phase β4 where the motor abnormality occurs are Is calculated as the second deviation Δξ0. Then, a value obtained by dividing the absolute value of the first deviation Δβ0 by the absolute value of the second deviation Δξ0 is calculated as a normalized ratio parameter Sth corresponding to the current phase β4 where the motor abnormality has occurred.

こうして算出された正規化比率パラメータSthについて図9を用いて説明すると、トルク及び回転速度のそれぞれを様々な値に変化させた場合であっても、モータ異常が生じる正規化比率パラメータSthは大きく相違しない。本実施形態では、トルク及び回転速度を様々に設定した場合において、正規化比率パラメータSthが60%〜100%の範囲でモータが正常に駆動した。しかしながら、正規化比率パラメータSthが60%未満では、モータ異常が生じ得るといった結果となった。   The normalized ratio parameter Sth calculated in this way will be described with reference to FIG. 9. Even when the torque and the rotational speed are changed to various values, the normalized ratio parameter Sth causing the motor abnormality is greatly different. do not do. In the present embodiment, when the torque and the rotational speed are variously set, the motor is normally driven when the normalized ratio parameter Sth is in the range of 60% to 100%. However, when the normalized ratio parameter Sth is less than 60%, a motor abnormality may occur.

このため、本実施形態では、指令回転速度ω*及びトルクTrqのそれぞれを様々な値に設定した場合において、電流位相βを基準位相に対して進角側に変化させたときに、正規化比率パラメータSthが60%となる時の電流位相に対応する力率角ξを上限閾値ξHiとして適合する。これにより、指令回転速度ω*及びトルクTrqと関係付けられて上限閾値ξHiが規定された遅角側マップを作成する。   For this reason, in this embodiment, when each of the command rotational speed ω * and the torque Trq is set to various values, when the current phase β is changed to the advance side with respect to the reference phase, the normalized ratio The power factor angle ξ corresponding to the current phase when the parameter Sth is 60% is used as the upper threshold ξHi. As a result, a retard angle side map in which the upper limit threshold value ξHi is defined in association with the command rotational speed ω * and the torque Trq is created.

また、本実施形態では、指令回転速度ω*及びトルクTrqのそれぞれを様々な値に設定した場合において、電流位相βを基準位相に対して遅角側に変化させたときに、正規化比率パラメータSthが60%となる時の電流位相に対応する力率角ξを下限閾値ξLoとして適合する。これにより、指令回転速度ω*及びトルクTrqと関係付けられて下限閾値ξLoが規定された進角側マップを作成する。   In this embodiment, when each of the command rotational speed ω * and the torque Trq is set to various values, the normalized ratio parameter is obtained when the current phase β is changed to the retard side with respect to the reference phase. The power factor angle ξ corresponding to the current phase when Sth is 60% is set as the lower threshold ξLo. As a result, an advance side map in which the lower limit threshold value ξLo is defined in relation to the command rotational speed ω * and the torque Trq is created.

図11(a)に、トルクを様々な値に設定した場合の力率角ξと正規化比率パラメータSthとの関係の計算結果を示す。正規化比率パラメータSthは、トルクが大きくなるほど低くなる。また、図11(b)に、回転速度を様々な値に設定した場合の力率角ξと正規化比率パラメータSthとの関係の計算結果を示す。正規化比率パラメータSthは、回転速度が低くなるほど低くなる。なお、図11では、基準位相に対して電流位相βが進角側の場合の正規化比率パラメータSthを負の値で示している。   FIG. 11A shows the calculation result of the relationship between the power factor angle ξ and the normalized ratio parameter Sth when the torque is set to various values. The normalized ratio parameter Sth decreases as the torque increases. FIG. 11B shows the calculation result of the relationship between the power factor angle ξ and the normalized ratio parameter Sth when the rotation speed is set to various values. The normalization ratio parameter Sth decreases as the rotation speed decreases. In FIG. 11, the normalized ratio parameter Sth when the current phase β is on the advance side with respect to the reference phase is shown as a negative value.

このように、本実施形態では、遅角側,進角側において正規化比率パラメータSthが60%となる時の電流位相に対応する力率角ξを上限閾値ξHi,下限閾値ξLoとして予め適合した。指令回転速度ω*及びトルクTrqのそれぞれを様々な値に設定した場合であっても、正規化比率パラメータSthが60%以上であればモータ10の異常は生じない。このため、正規化比率パラメータSthが60%となる時の電流位相に対応する力率角を各閾値ξHi,ξLoとして予め適合することで、単調変化領域において電流位相が基準位相から変化して遅角側,進角側境界値に到達する十分前の電流位相において、脱調等のモータ10の異常を事前に判定することができる。   Thus, in this embodiment, the power factor angle ξ corresponding to the current phase when the normalized ratio parameter Sth is 60% on the retard side and the advance side is preliminarily adapted as the upper limit threshold value ξHi and the lower limit threshold value ξLo. . Even when each of the command rotational speed ω * and the torque Trq is set to various values, the motor 10 does not malfunction as long as the normalized ratio parameter Sth is 60% or more. For this reason, the power phase corresponding to the current phase when the normalized ratio parameter Sth is 60% is preliminarily adapted as the respective thresholds ξHi and ξLo, so that the current phase changes from the reference phase and is delayed in the monotonic change region. Abnormalities in the motor 10 such as step-out can be determined in advance in the current phase sufficiently before the angle side and advance side boundary values are reached.

さらに、本実施形態によれば、位相差算出部30aから出力された力率角ξrと力率角マップとを参照するタイミングと略同じタイミングにおいて、フェール判定部30jにてモータ10の異常を判定することができる。加えて、マップを用いた異常判定のため、制御装置30の演算負荷を低減でき、ひいては制御装置30のコストを低減できる。なお、異常判定処理に基づくモータ10の異常は、位相差制御の実行中であれば、モータ10の定常運転時に加え、過渡運転時においても判定可能である。   Furthermore, according to the present embodiment, the failure determination unit 30j determines whether the motor 10 is abnormal at substantially the same timing as referring to the power factor angle ξr output from the phase difference calculation unit 30a and the power factor angle map. can do. In addition, because of the abnormality determination using the map, the calculation load on the control device 30 can be reduced, and consequently the cost of the control device 30 can be reduced. Note that the abnormality of the motor 10 based on the abnormality determination process can be determined during the transient operation as well as during the steady operation of the motor 10 as long as the phase difference control is being executed.

(その他の実施形態)
なお、上記実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
(Other embodiments)
The above embodiment may be modified as follows.

・上限閾値ξHi及び下限閾値ξLoのそれぞれを、正規化比率パラメータSthが60%未満の値(例えば50%)となる時の電流位相に対応する力率角に適合してもよい。また、上限閾値ξHi及び下限閾値ξLoのそれぞれの適合で用いる正規化比率パラメータとして、互いに同じ値を用いず、例えば、進角側で60%を用いて遅角側で50%を用いる等、互いに異なる値を用いてもよい。   Each of the upper limit threshold value ξHi and the lower limit threshold value ξLo may be adapted to the power factor angle corresponding to the current phase when the normalized ratio parameter Sth is a value less than 60% (for example, 50%). Further, as the normalization ratio parameters used in the adaptation of the upper limit threshold value ξHi and the lower limit threshold value ξLo, the same value is not used, for example, 60% is used on the advance side and 50% is used on the retard side. Different values may be used.

・各上アームスイッチSup,Svp,Swpのコレクタと直流電源21の正極端子とを接続する電気経路に流れる電流を検出する母線電流センサの検出値をフィルタ部30dの入力としてもよい。   The detection value of the bus current sensor that detects the current flowing through the electrical path connecting the collectors of the upper arm switches Sup, Svp, Swp and the positive terminal of the DC power supply 21 may be used as the input of the filter unit 30d.

・モータとしては、永久磁石型のものに限らず、例えば巻線界磁型のものであってもよい。また、モータとしては、3相のものに限らず、4相以上のものであってもよい。さらに、モータの用途としては、ファン駆動用に限らず、例えばポンプ駆動用であってもよい。   The motor is not limited to a permanent magnet type but may be a wound field type, for example. Further, the motor is not limited to a three-phase motor and may be a four-phase or more motor. Furthermore, the application of the motor is not limited to fan driving, but may be, for example, pump driving.

・モータ10に交流電圧を印加可能な電力変換回路としては、3相インバータに限らず、交流電圧を印加可能であれば他の電力変換回路であってもよい。   The power conversion circuit capable of applying an AC voltage to the motor 10 is not limited to a three-phase inverter, and may be another power conversion circuit as long as an AC voltage can be applied.

10…モータ、20…インバータ、30…制御装置。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Motor, 20 ... Inverter, 30 ... Control apparatus.

Claims (5)

電動機(10)と、前記電動機に交流電圧を印加可能な電力変換回路(20)とを備えるシステムに適用され、
前記電動機を構成する電機子巻線(10u〜10w)の印加電圧と、前記電機子巻線に流れる電流との位相差を算出する位相差算出手段(30a)と、
前記位相差算出手段によって算出された位相差をその目標値に制御すべく、前記電力変換回路の操作によって前記電機子巻線の印加電圧を操作する操作手段(30b〜30i)と、
前記位相差算出手段によって算出された位相差がその上限閾値を超えた場合と、前記位相差がその下限閾値を下回った場合とに、前記電動機に異常が生じている旨判定する異常判定手段(30j)とを備え、
前記電機子巻線に流れる電流の位相である電流位相の変化量に対する前記位相差の変化量の比率を比率パラメータとし、
前記電流位相に対して前記位相差が一義的に定まる電流位相領域を単調変化領域とし、
前記単調変化領域における前記比率パラメータを、前記単調変化領域における前記比率パラメータの最大値で規格化した値を正規化比率パラメータとし、
前記上限閾値は、前記単調変化領域において前記電流位相を進角側に変化させた場合に前記電動機の異常が生じた前記電流位相に対応する前記正規化比率パラメータに基づいて予め適合され、
前記下限閾値は、前記単調変化領域において前記電流位相を遅角側に変化させた場合に前記電動機の異常が生じた前記電流位相に対応する前記正規化比率パラメータに基づいて予め適合されていることを特徴とする電動機の制御装置。
Applied to a system comprising an electric motor (10) and a power conversion circuit (20) capable of applying an AC voltage to the electric motor;
A phase difference calculating means (30a) for calculating a phase difference between an applied voltage of the armature winding (10u to 10w) constituting the motor and a current flowing through the armature winding;
Operating means (30b to 30i) for operating the applied voltage of the armature winding by operating the power conversion circuit in order to control the phase difference calculated by the phase difference calculating means to the target value;
An abnormality determination unit that determines that an abnormality has occurred in the electric motor when the phase difference calculated by the phase difference calculation unit exceeds an upper limit threshold value and when the phase difference falls below the lower limit threshold value ( 30j),
The ratio parameter is the ratio of the change amount of the phase difference to the change amount of the current phase that is the phase of the current flowing through the armature winding,
A current phase region in which the phase difference is uniquely determined with respect to the current phase is a monotonic change region,
The ratio parameter in the monotonic change region, a value normalized by the maximum value of the ratio parameter in the monotonous change region is a normalized ratio parameter,
The upper limit threshold is preliminarily adapted based on the normalized ratio parameter corresponding to the current phase where the abnormality of the electric motor has occurred when the current phase is changed to the advance side in the monotonous change region,
The lower limit threshold is preliminarily adapted based on the normalized ratio parameter corresponding to the current phase at which the abnormality of the electric motor has occurred when the current phase is changed to the retard side in the monotonous change region. An electric motor control device.
前記上限閾値は、前記電動機の回転速度及び前記電動機のトルクのそれぞれに応じて定まる前記単調変化領域において前記電流位相を進角側に変化させた場合に前記電動機の異常が生じた前記電流位相に対応する前記正規化比率パラメータに基づいて予め適合され、
前記下限閾値は、前記電動機の回転速度及び前記電動機のトルクのそれぞれに応じて定まる前記単調変化領域において前記電流位相を遅角側に変化させた場合に前記電動機の異常が生じた前記電流位相に対応する前記正規化比率パラメータに基づいて予め適合され、
前記電動機の回転速度及び前記電動機のトルクのそれぞれに基づいて、前記上限閾値及び前記下限閾値のそれぞれを可変設定する設定手段をさらに備える請求項1記載の電動機の制御装置。
The upper limit threshold is the current phase at which the abnormality of the motor has occurred when the current phase is changed to the advance side in the monotonous change region determined according to the rotation speed of the motor and the torque of the motor. Pre-adapted based on the corresponding normalized ratio parameter,
The lower limit threshold is the current phase at which the abnormality of the motor has occurred when the current phase is changed to the retard side in the monotonic change region determined according to the rotation speed of the motor and the torque of the motor. Pre-adapted based on the corresponding normalized ratio parameter,
The motor control device according to claim 1, further comprising setting means for variably setting each of the upper limit threshold and the lower limit threshold based on a rotation speed of the motor and a torque of the motor.
前記上限閾値は、前記単調変化領域において前記電流位相を進角側に変化させた場合に、前記正規化比率パラメータが0よりも大きくてかつ0.6以下の規定値となる時の前記位相差に適合され、
前記下限閾値は、前記単調変化領域において前記電流位相を遅角側に変化させた場合に、前記正規化比率パラメータが前記規定値となる時の前記位相差に適合されている請求項1又は2記載の電動機の制御装置。
The upper limit threshold is the phase difference when the normalization ratio parameter is a specified value greater than 0 and less than or equal to 0.6 when the current phase is changed to the advance side in the monotonic change region. Is adapted to
The lower limit threshold is adapted to the phase difference when the normalized ratio parameter becomes the specified value when the current phase is changed to the retard side in the monotonic change region. The motor control device described.
前記規定値は0.6である請求項3記載の電動機の制御装置。   The motor control apparatus according to claim 3, wherein the specified value is 0.6. 前記電動機は、車載ファンの駆動に用いられる請求項1〜4のいずれか1項に記載の電動機の制御装置。   The electric motor control device according to claim 1, wherein the electric motor is used for driving an in-vehicle fan.
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