JP2016100949A - Torque ripple suppressing apparatus and torque ripple suppression method - Google Patents

Torque ripple suppressing apparatus and torque ripple suppression method Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To appropriately suppress torque ripples of a motor.SOLUTION: A signal calculation section 38 of a d-axis adjustment section 34 calculates an amplitude aof a cosine component and an amplitude bof a sine component of the Fourier series from a d-axis current signal iregarding a harmonic component of any order of the d-axis current signal i. A model learning section 40 generates a model signal Mfor removing ripple components from the d-axis current signal iby using a learning algorithm. A signal calculation section 42 of a q-axis adjustment section 36 calculates an amplitude aof a cosine component and an amplitude bof a sine component of the Fourier series from an angular acceleration signal φ. A model learning section 44 generates a model signal Mcorresponding to ripple components of the angular acceleration signal φof a q-axis current signal i. A d-axis current command value Iis superposed by the model signal Mand output. A q-axis current command value Iis superposed by the model signal Mand output.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、電動機等に生じるトルクリップル等を抑制するトルクリップル抑制装置、及びトルクリップル抑制方法に関する。   The present invention relates to a torque ripple suppressing device and a torque ripple suppressing method for suppressing torque ripple and the like generated in an electric motor or the like.

近年、環境負荷軽減のために電動機等を駆動源とする電気自動車や産業用電気機器の軽量化が進行している。軽量化されたこれらの装置は、重量トルク比の優れた電動機(モータ)で駆動される。   In recent years, weight reduction of electric vehicles and industrial electric devices using an electric motor or the like as a drive source has been progressing in order to reduce environmental load. These weight-reduced devices are driven by an electric motor (motor) having an excellent weight torque ratio.

一方、同期電動機やリニア同期モータ等においては、駆動時に回転トルクや推力トルクにトルクリップルが生じる。モータに生じるトルクリップルは、モータが搭載された駆動装置の全体に騒音や振動等を生じさせる。特に軽量化が図られた装置では、モータのトルクリップルに起因する装置の振動や騒音が問題となる。   On the other hand, in a synchronous motor, a linear synchronous motor, etc., torque ripple occurs in rotational torque and thrust torque during driving. Torque ripple generated in the motor causes noise, vibration, and the like in the entire drive device on which the motor is mounted. In particular, in a device that has been reduced in weight, vibration and noise of the device due to torque ripple of the motor become a problem.

モータが搭載された駆動装置の機械共振を抑制するために機械的な対策を講じる機械的手法があるが、この機械的手法では、軽量化された装置に対して、装置の大型化や重量増加のみならず装置のコスト上昇などを生じさせる。   There is a mechanical method to take mechanical measures to suppress the mechanical resonance of the drive device on which the motor is mounted, but this mechanical method increases the size and weight of the device compared to the lighter device. As well as increase the cost of the device.

一方、モータのトルクリップルは、モータの駆動に用いるインバータによる励磁手法の工夫で低減することが可能となる。ここから、モータに発生するトルクリップルの抑制を行う各種制御が提案されている。   On the other hand, the torque ripple of the motor can be reduced by devising an excitation method using an inverter used for driving the motor. From here, various control which suppresses the torque ripple which generate | occur | produces in a motor is proposed.

例えば、特許文献1では、電動機の脈動を任意の次数成分についてフーリエ変換で抽出し、PI制御により、フーリエ係数が0となるように学習制御し、この学習制御により得られる脈動補償信号を、d軸電流指令値及びq軸電流指令値に加えるようにしている。特許文献1では、少なくとも一方に脈動補償信号を加えたd軸電流指令値及びq軸電流指令値を用いて電動機を駆動し、脈動補償信号を生成するための学習制御を収束させることで、電動機のトルクリップルが抑えられる。   For example, in Patent Document 1, pulsation of an electric motor is extracted by Fourier transform for an arbitrary order component, and learning control is performed so that a Fourier coefficient becomes 0 by PI control, and a pulsation compensation signal obtained by this learning control is expressed as d It is added to the shaft current command value and the q-axis current command value. In Patent Document 1, an electric motor is driven using a d-axis current command value and a q-axis current command value obtained by adding a pulsation compensation signal to at least one, and learning control for generating a pulsation compensation signal is converged. Torque ripple is suppressed.

しかしながら、d軸電流指令値及びq軸電流指令値の少なくとも一方に、フーリエ係数が0となるように学習制御して得られた脈動補償信号を用いて補償したとしても、学習制御が収束しないことがある。このため、特許文献1では、学習制御が発散して、電動機の脈動を抑制できなくなると、制御ゲインの極性を、学習制御が安定収束する方向へ変更している。このような手法を用いた場合、学習制御が発散するごとに、制御ゲイン等の切り替えを行うため、トルクリップルの抑制に長い時間が必要となってしまう。   However, even if at least one of the d-axis current command value and the q-axis current command value is compensated by using a pulsation compensation signal obtained by learning control so that the Fourier coefficient becomes 0, the learning control does not converge. There is. For this reason, in Patent Document 1, when the learning control diverges and the pulsation of the electric motor cannot be suppressed, the polarity of the control gain is changed in a direction in which the learning control stably converges. When such a method is used, every time the learning control diverges, the control gain and the like are switched, so that it takes a long time to suppress the torque ripple.

特開2010−57218号公報JP 2010-57218 A

本発明は、学習制御に発散を生じさせること無く、電動機に生じるトルクリップルを的確に抑制することができるトルクリップル抑制装置及びトルクリップル抑制方法を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a torque ripple suppression device and a torque ripple suppression method that can accurately suppress torque ripple generated in an electric motor without causing divergence in learning control.

上記目的を達成するための本発明のトルクリップル抑制装置は、検出された駆動電流から得られたd軸電流及びq軸電流の各々が、運転指令値となるように設定したd軸指令値及びq軸指令値の各々に基づいて、電動機の駆動する駆動装置のトルクリップル抑制装置であって、前記駆動電流を検出ことで得られた前記d軸電流から、前記電動機のトルクリップルに起因して前記d軸電流に含まれたリップル成分を除去するためのd軸補償信号を学習制御により生成する第1の生成手段と、前記d軸指令値と前記d軸補償信号と重畳させる第1の重畳手段と、前記電動機の駆動及び前記電動機のトルクリップルにより変化するパラメータを検出する検出手段と、前記トルクリップルに起因して前記パラメータに含まれたリップル成分を、前記q軸電流を用いて抑制するためのq軸補償信号を学習制御により生成する第2の生成手段と、前記q軸指令値と前記q軸補償信号とを重畳させる第2の重畳手段と、を含む。   In order to achieve the above object, a torque ripple suppressing device of the present invention includes a d-axis command value set such that each of a d-axis current and a q-axis current obtained from a detected drive current becomes an operation command value, and A torque ripple suppression device for a driving device driven by an electric motor based on each q-axis command value, wherein the d-axis current obtained by detecting the driving current is caused by torque ripple of the electric motor. First generation means for generating a d-axis compensation signal for removing a ripple component included in the d-axis current by learning control, and a first superposition for superimposing the d-axis command value and the d-axis compensation signal Means for detecting a parameter that changes due to driving of the electric motor and torque ripple of the electric motor, and a ripple component included in the parameter due to the torque ripple It includes a second generating unit configured to generate the learning control q-axis compensation signals for suppressing using a current, and a second superimposing means for superimposing said q-axis compensation signal and the q-axis command value.

また、本発明のトルクリップル抑制方法は、検出された駆動電流から得られたd軸電流及びq軸電流の各々が、運転指令値となるように設定したd軸指令値及びq軸指令値の各々に基づいて、電動機を駆動する駆動装置において、前記駆動電流を検出することで得られた前記d軸電流から、前記電動機のトルクリップルに起因して前記d軸電流に含まれたリップル成分を除去するためのd軸補償信号を学習制御により生成し、前記d軸指令値と前記d軸補償信号とを重畳させ、検出手段により前記電動機の駆動及び前記電動機のトルクリップルにより変化するパラメータを検出し、前記トルクリップルに起因して前記パラメータに含まれたリップル成分を、前記q軸電流を用いて抑制するためのq軸補償信号を学習制御により生成し、前記q軸指令値と前記q軸補償信号とを重畳させて、前記電動機のトルクリップルを抑制する。   In addition, the torque ripple suppression method of the present invention provides a d-axis command value and a q-axis command value set so that each of the d-axis current and the q-axis current obtained from the detected drive current becomes an operation command value. Based on each, in the drive device for driving the electric motor, the ripple component included in the d-axis current due to the torque ripple of the electric motor is obtained from the d-axis current obtained by detecting the drive current. A d-axis compensation signal for removal is generated by learning control, the d-axis command value and the d-axis compensation signal are superimposed, and a parameter that varies depending on the driving of the motor and the torque ripple of the motor is detected by the detecting means. A q-axis compensation signal for suppressing a ripple component included in the parameter due to the torque ripple using the q-axis current is generated by learning control; Said q-axis compensation signal and by overlapping a command value to suppress the torque ripple of the electric motor.

本発明に係る電動機のトルクリップルは、電動機の駆動に応じて発生する固有のトルクリップルであり、電動機の駆動に応じて各種のパラメータに現れる。この際、電動機の駆動電流については、d軸電流及びq軸電流の双方に関連して現れる。   The torque ripple of the electric motor according to the present invention is an inherent torque ripple generated according to the driving of the electric motor, and appears in various parameters according to the driving of the electric motor. At this time, the drive current of the motor appears in association with both the d-axis current and the q-axis current.

ここで、本発明では、電動機を駆動するためのd軸指令値にd軸補償信号を重畳することで、d軸補償信号を用いて、d軸電流に含まれる電動機のトルクリップルに起因するリップル成分を、d軸電流から除去する。これにより、q軸電流には、電動機のトルクリップルに起因するリップル成分が集約される。また、本発明では、電動機の駆動及び電動機のトルクリップルに応じて変化するパラメータを検出し、検出したパラメータに含まれるリップル成分を、q軸電流を用いて除くためのq軸補償信号を生成する。本発明では、電動機を駆動するためのq軸指令値に、このq軸補償信号を重畳することで、電動機のトルクリップルを抑制する。   Here, in the present invention, the d-axis compensation signal is superimposed on the d-axis command value for driving the motor, thereby using the d-axis compensation signal and the ripple caused by the torque ripple of the motor included in the d-axis current. The component is removed from the d-axis current. Thereby, the ripple component resulting from the torque ripple of an electric motor is collected by q-axis current. Further, in the present invention, a parameter that changes according to the drive of the motor and the torque ripple of the motor is detected, and a q-axis compensation signal for removing the ripple component included in the detected parameter using the q-axis current is generated. . In the present invention, the torque ripple of the motor is suppressed by superimposing the q-axis compensation signal on the q-axis command value for driving the motor.

本発明においては、d軸補償信号及びq軸補償信号の生成に、フーリエ級数を用いた公知の学習制御を適用することができる。このとき、d軸補償信号は、d軸電流に含まれるリップル成分を除くものであり、また、q軸補償信号は、q軸電流を用いてパラメータに含まれる電動機のトルクリップルを除くものである。従って、d軸補償信号及びq軸補償信号の何れにも学習制御に発散が生じることがない。   In the present invention, known learning control using a Fourier series can be applied to the generation of the d-axis compensation signal and the q-axis compensation signal. At this time, the d-axis compensation signal excludes the ripple component included in the d-axis current, and the q-axis compensation signal excludes the torque ripple of the motor included in the parameter using the q-axis current. . Therefore, neither the d-axis compensation signal nor the q-axis compensation signal diverges in learning control.

また、本発明のトルクリップル抑制装置は、各々が、前記第1の生成手段、前記第1の重畳手段、前記第2の生成手段、及び前記第2の重畳手段を有し、選択された場合に、前記第1の重畳手段及び前記第2の重畳手段により得られた前記d軸指令値及びq軸指令値の各々を出力し、非選択の場合に、前記d軸補償信号及び前記q軸補償信号の生成を停止すると共に停止直前の前記d軸補償信号及び前記q軸補償信号を保持する第1の抑制手段及び第2の抑制手段と、前記電動機の駆動方向を判定して、判定した駆動方向に応じて前記第1の抑制手段又は前記第2の抑制手段の一方を選択し、他方を非選択する選択手段と、を含む。   Further, the torque ripple suppressing device of the present invention includes the first generating unit, the first superimposing unit, the second generating unit, and the second superimposing unit, which are selected. To output each of the d-axis command value and the q-axis command value obtained by the first superimposing means and the second superimposing means, and when not selected, the d-axis compensation signal and the q-axis command value The first suppression unit and the second suppression unit that stop generating the compensation signal and hold the d-axis compensation signal and the q-axis compensation signal immediately before the stop, and the driving direction of the motor are determined and determined. Selecting means for selecting one of the first suppressing means and the second suppressing means and deselecting the other according to the driving direction.

電動機には、駆動方向が切り替わるように駆動されるものがあり、駆動方向が切り替わることで、パラメータに含まれた電動機のトルクリップルに起因するリップル成分が変化する。この電動機の駆動方向に対応して、第1及び第2の抑制手段を設け、電動機の駆動方向に応じて第1又は第2の抑制手段を選択することで、電動機のトルクリップルを抑制した状態を保持することができる。   Some electric motors are driven such that the driving direction is switched. When the driving direction is switched, the ripple component due to the torque ripple of the motor included in the parameter changes. Corresponding to the driving direction of the motor, the first and second suppression means are provided, and the first or second suppression means is selected according to the driving direction of the motor, thereby suppressing the torque ripple of the motor. Can be held.

このような本発明においては、前記トルクリップルに起因する前記d軸電流のリップル成分及び前記パラメータのリップル成分の各々を、前記電動機の電気角についての周期関数成分とすることができる。また、本発明においては、前記パラメータとして、前記電動機の電気角又は回転角を用いることができる。   In the present invention, each of the ripple component of the d-axis current and the ripple component of the parameter caused by the torque ripple can be a periodic function component with respect to the electrical angle of the motor. In the present invention, an electric angle or a rotation angle of the electric motor can be used as the parameter.

電動機のトルクリップルに起因するリップル成分は、駆動する電動機の電気角についての周期関数成分として表すことができる。リップル成分を電気角の周期関数成分とすることで、電動機の駆動速度等に変化が生じても、この変化に拘わらず的確にトルクリップルを抑制することができる。   The ripple component resulting from the torque ripple of the electric motor can be expressed as a periodic function component with respect to the electric angle of the electric motor to be driven. By making the ripple component a periodic function component of the electrical angle, even if a change occurs in the drive speed of the electric motor, the torque ripple can be accurately suppressed regardless of this change.

本発明によれば、学習制御しながら電動機のトルクリップルを抑制するときに、学習制御に発散が生じること無く、確実に電動機のトルクリップルを抑制することができる、という効果を有する。   According to the present invention, when the torque ripple of the motor is suppressed while learning control is performed, there is an effect that the torque ripple of the motor can be reliably suppressed without causing divergence in the learning control.

第1の実施の形態に係るトルクリップル抑制装置を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the torque ripple suppression apparatus which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施の形態に係る駆動制御装置を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the drive control apparatus which concerns on 1st Embodiment. 第2の実施の形態に係る駆動制御装置を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the drive control apparatus which concerns on 2nd Embodiment.

以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。
〔第1の実施の形態〕
図1には、第1の実施の形態に係るトルクリップル抑制装置10の概略構成が示されている。また、図2は、第1の実施の形態に係るトルクリップル抑制装置10を備えた駆動制御装置12の概略構成を示している。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[First Embodiment]
FIG. 1 shows a schematic configuration of a torque ripple suppressing device 10 according to the first embodiment. FIG. 2 shows a schematic configuration of the drive control device 12 including the torque ripple suppression device 10 according to the first embodiment.

駆動制御装置12は、例えば、三相同期電動機などの同期電動機の駆動を制御する。第1の実施の形態では、同期電動機の一例として、三相同期電動機(以下、モータ14とする)を用い、駆動制御装置12がモータ14の駆動を制御する場合について説明する。トルクリップル抑制装置10は、駆動制御装置12により駆動されるモータ14に発生するトルクリップルを抑制する。   The drive control device 12 controls driving of a synchronous motor such as a three-phase synchronous motor, for example. In the first embodiment, a case will be described in which a three-phase synchronous motor (hereinafter referred to as a motor 14) is used as an example of a synchronous motor, and the drive control device 12 controls the driving of the motor 14. The torque ripple suppression device 10 suppresses torque ripple generated in the motor 14 driven by the drive control device 12.

駆動制御装置12は、コントローラ16、及びインバータ18を備える。コントローラ16は、例えば、マイクロコンピュータが用いられ、ベクトル制御部22及び変換部24として機能する。コントローラ16には、運転指令部26からモータ14に対する速度指令値やトルク指令値などの運転指令値が入力される。ベクトル制御部22は、例えば、トルク指令値が入力されることで、トルク指令値に応じてd軸電流指令値I及びq軸電流指令値Iを設定して出力する。 The drive control device 12 includes a controller 16 and an inverter 18. As the controller 16, for example, a microcomputer is used and functions as the vector control unit 22 and the conversion unit 24. An operation command value such as a speed command value or a torque command value for the motor 14 is input from the operation command unit 26 to the controller 16. For example, when the torque command value is input, the vector control unit 22 sets and outputs the d-axis current command value I d and the q-axis current command value I q according to the torque command value.

変換部24は、d軸電流指令値Iをd軸電圧指令値Vに変換し、q軸電流指令値Iをq軸電圧指令値Vに変換する。また、ベクトル制御においては、例えば、三相電流を二相電流に変換するクラーク変換及び、二相電流をd軸とq軸による回転座標系に変換するパーク変換が行われる。変換部24は、d軸電圧指令値V及びq軸電圧指令値Vに対して、パーク変換の逆変換及びクラーク変換の逆変換を行うことで、モータ14のU、V、Wの各相の電圧指令値V、V、Vに変換して、インバータ18へ出力する。 The converter 24 converts the d-axis current command value I d into a d-axis voltage command value V d and converts the q-axis current command value I q into a q-axis voltage command value V q . In the vector control, for example, Clark conversion that converts a three-phase current into a two-phase current and park conversion that converts the two-phase current into a rotating coordinate system using a d-axis and a q-axis are performed. The conversion unit 24 performs reverse conversion of park conversion and reverse conversion of Clark conversion on the d-axis voltage command value V d and the q-axis voltage command value V q , so that each of U, V, and W of the motor 14 can be obtained. The phase voltage command values V u , V v , and V w are converted and output to the inverter 18.

インバータ18は、入力される電圧指令値V、V、Vに基づき、モータ14のU、V、Wの各相の電圧v、v、vを生成して出力する。モータ14は、インバータ18から供給される三相の電圧v、v、vの電力により回転軸が回転駆動される。モータ14には、回転軸に負荷20が連結されており、回転軸の回転が負荷20に伝達されることで、負荷20を作動させる。 The inverter 18 generates and outputs voltages v u , v v , and v w of the U, V, and W phases of the motor 14 based on the input voltage command values V u , V v , and V w . The rotation shaft of the motor 14 is rotationally driven by the three-phase voltages v u , v v and v w supplied from the inverter 18. A load 20 is connected to the rotating shaft of the motor 14, and the load 20 is operated by transmitting the rotation of the rotating shaft to the load 20.

ここで、駆動制御装置12には、モータ14のU、V、Wの各相の電流i、i、iを検出する電流センサ28が設けられ、ベクトル制御部22には、電流センサ28によって検出された電流i、i、iが入力される。また、モータ14には、モータ14の回転角θを検出する回転角センサ30が設けられ、ベクトル制御部22には、回転角センサ30によって検出されたモータ14の回転角φを示す信号(以下、回転角信号φという)が入力される。回転角センサ30は、モータ14の回転角を直接検出しても良いが、例えば、ロータリーエンコーダを用い、ベクトル制御部22がロータリーエンコーダから出力されるパルス数をカウントし、カウント値を回転角信号φに変換するものであってもよい。 Here, the drive control device 12 is provided with a current sensor 28 that detects the currents i u , i v , and i w of the U, V, and W phases of the motor 14, and the vector control unit 22 includes a current sensor. Currents i u , i v , i w detected by 28 are input. Further, the motor 14 is provided with a rotation angle sensor 30 for detecting the rotation angle θ of the motor 14, and the vector control unit 22 has a signal (hereinafter referred to as a rotation angle φ detected by the rotation angle sensor 30). , The rotation angle signal φ). Although the rotation angle sensor 30 may directly detect the rotation angle of the motor 14, for example, a rotary encoder is used, the vector control unit 22 counts the number of pulses output from the rotary encoder, and the count value is used as a rotation angle signal. It may be converted to φ.

ベクトル制御部22には、変換器32が設けられている。変換器32は、電流センサ28から入力される電流i、i、iを、回転座標系のd軸電流(以下、d軸電流信号とする)i及びq軸電流(以下、q軸電流信号とする)iに変換する。即ち、変換器32は、クラーク変換及びパーク変換を行うことで、三相の電流i、i、iから回転座標系のd軸電流信号i及びq軸電流信号iを得る。 The vector control unit 22 is provided with a converter 32. The converter 32 converts the currents i u , i v and i w input from the current sensor 28 into a d-axis current (hereinafter referred to as a d-axis current signal) i d and a q-axis current (hereinafter referred to as q) in the rotating coordinate system. Converted to i q ). That is, the converter 32 performs Clark conversion and Park conversion to obtain the d-axis current signal id and q-axis current signal iq of the rotating coordinate system from the three-phase currents i u , i v , i w .

本実施の形態では、d軸指令値及びq軸指令値の一例として、d軸電流指令値及びq軸電流指令値を適用する。ベクトル制御部22は、d軸電流信号i、及びq軸電流信号iが、運転指令値(例えば、トルク指令値)に応じた値となるように、d軸電流指令値I及びq軸電流指令値Iを設定するフィードバック制御を行う。また、ベクトル制御部22は、d軸電流指令値I及びq軸電流指令値Iを、回転角センサ30によって検出された回転角φから得られる電気角θに同期させる。 In the present embodiment, the d-axis current command value and the q-axis current command value are applied as examples of the d-axis command value and the q-axis command value. The vector control unit 22 determines the d-axis current command values I d and q so that the d-axis current signal i d and the q-axis current signal i q become values according to the operation command value (for example, torque command value). Feedback control for setting the shaft current command value Iq is performed. Further, the vector control unit 22 synchronizes the d-axis current command value I d and the q-axis current command value I q with the electrical angle θ obtained from the rotation angle φ detected by the rotation angle sensor 30.

これにより、コントローラ16は、トルク指令値に応じた出力トルクが得られるようにモータ14の駆動を制御する。なお、このようなベクトル制御を行うコントローラ16の基本的構成は、公知の構成を適用でき、本実施の形態では、詳細な説明を省略する。また、第1の実施の形態では、一例として回転角センサ30を用いたが、回転角φに替えて電気角θを検出する電気角検出センサが用いられても良い。また、回転角センサ30や電気角センサを用いずに、d軸電流信号i及びq軸電流信号iから、回転角φ又は電気角θを推定する構成であっても良い。 Thereby, the controller 16 controls the drive of the motor 14 so that the output torque according to a torque command value is obtained. A known configuration can be applied to the basic configuration of the controller 16 that performs such vector control, and detailed description thereof is omitted in the present embodiment. In the first embodiment, the rotation angle sensor 30 is used as an example, but an electrical angle detection sensor that detects the electrical angle θ instead of the rotation angle φ may be used. Further, without using a rotational angle sensor 30 and the electric angle sensors, the d-axis current signal i d and the q-axis current signal i q, it may be configured to estimate the rotation angle φ or electrical angle theta.

ところで、モータ14を含む同期電動機等においては、構造に起因する固有のトルクリップル(torque ripple)が生じる。トルクリップルは、例えば、コイルの鉄心のムラ等の構造に起因して発生する磁束のひずみなどが原因となって生じる。モータ14に生じるトルクリップルは、モータ14に振動や騒音などを生じさせる。   By the way, in a synchronous motor including the motor 14, a unique torque ripple caused by the structure is generated. Torque ripple is caused by, for example, distortion of magnetic flux generated due to a structure such as unevenness of the iron core of the coil. Torque ripple generated in the motor 14 causes vibration and noise in the motor 14.

第1の実施の形態では、コントローラ16にトルクリップル抑制装置10を設け、このトルクリップル抑制装置10により、モータ14の構造に起因して発生する固有のトルクリップルを抑制する。   In the first embodiment, the torque ripple suppression device 10 is provided in the controller 16, and the inherent torque ripple generated due to the structure of the motor 14 is suppressed by the torque ripple suppression device 10.

d軸電流信号id及びq軸電流信号iqには、モータ14に発生するトルクリップルに起因して、トルクリップルに応じたリップル成分が現れる。トルクリップル抑制装置10は、d軸電流信号iからトルクリップルに起因するリップル成分を除去する。また、モータ14の駆動に応じて変化する回転角などのパラメータは、モータに発生するトルクリップルの影響を受ける。トルクリップル抑制装置10は、予め設定したパラメータについて、トルクリップルの影響を受けることにより生じるリップル成分を、q軸電流を用いて抑制することで、モータ14のトルクリップルを抑制する。 In the d-axis current signal id and the q-axis current signal iq, a ripple component corresponding to the torque ripple appears due to the torque ripple generated in the motor 14. Torque ripple suppressor 10 removes the ripple component due to torque ripple from the d-axis current signal i d. Further, parameters such as a rotation angle that changes in accordance with the driving of the motor 14 are affected by torque ripple generated in the motor. The torque ripple suppression device 10 suppresses the torque ripple of the motor 14 by suppressing, using a q-axis current, a ripple component generated by being affected by the torque ripple for a preset parameter.

一般に、同期電動機の極対数をn、d軸鎖交磁束をΦ(θ)、d軸インダクタンスをL(θ)、q軸インダクタンスをL(θ)とすると、同期電動機のトルクリップルτは、(1)式で表される。なお、電気角はθとしている。 In general, when the number of pole pairs of the synchronous motor is n, the d-axis flux linkage is Φ (θ), the d-axis inductance is L d (θ), and the q-axis inductance is L q (θ), the torque ripple τ of the synchronous motor is , (1). The electrical angle is θ.

Figure 2016100949
Figure 2016100949

即ち、d軸鎖交磁束Φ(θ)、d軸インダクタンスL(θ)、及びq軸インダクタンスLq(θ)は、何れも電気角θに関する周期関数であり、トルクリップルτは、これらの周期関数の和となっている。 That is, the d-axis interlinkage magnetic flux Φ (θ), the d-axis inductance L d (θ), and the q-axis inductance Lq (θ) are all periodic functions related to the electrical angle θ, and the torque ripple τ is the period of these cycles. It is the sum of functions.

ここで、トルクリップルτ、d軸鎖交磁束Φ(θ)、d軸インダクタンスL(θ)、及びq軸インダクタンスL(θ)は、直流成分と周期関数成分との和で表すことができる。トルクリップルτ、d軸鎖交磁束Φ(θ)、d軸インダクタンスL(θ)、及びq軸インダクタンスL(θ)の各々について、直流成分を、τ、Φ、Ld0、及びのLq0とし、周期関数成分をΔτ、ΔΦ、ΔL、及びΔLとすると、(1)式は、(2)式で表される。 Here, the torque ripple τ, the d-axis flux linkage Φ (θ), the d-axis inductance L d (θ), and the q-axis inductance L q (θ) can be expressed as the sum of a DC component and a periodic function component. it can. For each of the torque ripple τ, the d-axis flux linkage Φ (θ), the d-axis inductance L d (θ), and the q-axis inductance L q (θ), the direct current component is expressed as τ 0 , Φ 0 , L d0 , and (1) is expressed by (2), where L q0 of the periodic function component is Δτ, ΔΦ, ΔL d , and ΔL q .

Figure 2016100949
Figure 2016100949

これらの各要素の周期関数成分は、基本波より振幅の小さい高調波成分を含んでおり、各要素について、2乗以上の項は、十分小さく無視できるものとすると、(2)式は、(3)式として簡略化することができる。   The periodic function component of each of these elements includes a harmonic component having an amplitude smaller than that of the fundamental wave. For each element, if the term greater than or equal to the square is sufficiently small and can be ignored, Equation (2) is 3) It can be simplified as an equation.

Figure 2016100949
Figure 2016100949

(3)式の左辺の第1項であるτは直流成分であり、実質的なトルクリップルは、周期関数成分Δτで示される。同期電動機のトルクリップルを抑制するためには、トルクリップルの周期関数成分Δτを0(Δτ=0)とすれば良く、トルクリップルの周期関数成分Δτ=0とすると、(4)式が得られる。トルクリップルの周期関数成分Δτを抑制するためには、(4)式を満たすd軸電流(d軸電流信号i)の周期関数成分Δi、及びq軸電流(q軸電流信号i)の周期関数成分Δiが存在すれば良い。 Τ 0 which is the first term on the left side of the equation (3) is a DC component, and a substantial torque ripple is represented by a periodic function component Δτ. In order to suppress the torque ripple of the synchronous motor, the torque ripple periodic function component Δτ may be set to 0 (Δτ = 0), and when the torque ripple periodic function component Δτ = 0, equation (4) is obtained. . To suppress periodic function components Δτ of the torque ripple, (4) periodic function components .DELTA.i d, and q-axis current of the d-axis current (d-axis current signal i d) which satisfy the formula (q-axis current signal i q) It is sufficient that the periodic function component Δi q of.

Figure 2016100949
Figure 2016100949

(4)式において、右辺は、同期電動機内の磁束分布に起因するトルクリップル成分であり、左辺は、d軸電流i及びq軸電流iに起因するトルクリップル成分である。 (4) In the equation, the right side is the torque ripple component due to the magnetic flux distribution of the synchronous electric machine, the left side is the torque ripple component caused by the d-axis current i d and the q-axis current i q.

d軸電流信号iに含まれる周期関数成分Δiは、リップル成分であり、本実施の形態においては、d軸電流iに含まれる周期関数成分Δi=0とするように、d軸電流iの制御を行う。(4)において、d軸電流iの周期関数成分Δiを0(Δi=0)とすると、(5)式が得られる。 periodic function components .DELTA.i d contained in the d-axis current signal i d is a ripple component, in the present embodiment, as a periodic function components .DELTA.i d = 0 included in the d-axis current i d, d-axis The current id is controlled. In (4), when the periodic function components .DELTA.i d of d-axis current i d 0 (Δi d = 0 ), (5) is obtained.

Figure 2016100949
Figure 2016100949

従って、(5)式において、右辺のトルクリップルを打ち消すq軸電流信号iの周期関数成分Δiは一意的に定まる。 Therefore, in the equation (5), the periodic function component Δi q of the q-axis current signal i q that cancels the torque ripple on the right side is uniquely determined.

フーリエ級数を用いてトルクリップルを抑制する手法としては、時間を基準とする手法があるが、時間を基準とすると、例えば、電動機の回転速度が変化したときに、回転速度に合わせて積分範囲となる時間を設定しなおす必要がある。これに対して、本実施の形態では、電気角θを基準とすることで、回転速度等の変化に関わらずトルクリップルの抑制を図ることができる。また、電動機においては、d軸電流よりもq軸電流がトルクリップルに与える影響が大きいことから、q軸電流を用いることで、トルクリップルの抑制効率の向上が図られる。   As a technique for suppressing torque ripple using a Fourier series, there is a technique based on time, but when time is used as a reference, for example, when the rotational speed of an electric motor changes, the integration range is set according to the rotational speed. It is necessary to reset the time. On the other hand, in the present embodiment, by using the electrical angle θ as a reference, torque ripple can be suppressed regardless of changes in the rotational speed or the like. Further, in the electric motor, since the q-axis current has a greater influence on the torque ripple than the d-axis current, the torque ripple suppression efficiency can be improved by using the q-axis current.

本実施の形態に係るトルクリップル抑制装置10は、d軸電流信号iに含まれる周期関数成分Δiを抑えることで、モータ14のトルクリップルが、q軸電流信号iの周期関数成分Δiに集約されて含まれるようにする。また、トルクリップル抑制装置10は、モータ14に生じたトルクリップルに応じてq軸電流指令値Iを補正することで、モータ14のトルクリップルを抑制する。 Torque ripple suppressor 10 according to the present embodiment, by suppressing a periodic function components .DELTA.i d contained in the d-axis current signal i d, the torque ripple of the motor 14, a periodic function components of the q-axis current signal i q .DELTA.i It is made to be included in q . Further, the torque ripple suppression device 10 suppresses the torque ripple of the motor 14 by correcting the q-axis current command value I q according to the torque ripple generated in the motor 14.

図2に示されるように、トルクリップル抑制装置10は、コントローラ16のベクトル制御部22と変換部24との間に設けられている。トルクリップル抑制装置10は、ベクトル制御部22から出力されるd軸電流指令値Iに対応するd軸調整部34、及びq軸電流指令値Iに対応するq軸調整部36を備える。トルクリップル抑制装置10は、d軸調整部34、及びq軸調整部36の各々に、ベクトル制御部22からモータ14の電気角θが入力され、d軸調整部34及びq軸調整部36の各々が、電気角θに同期して動作する。本実施の形態においては、d軸調整部34が第1の生成手段として機能し、q軸調整部36が第2の生成手段として機能する。 As shown in FIG. 2, the torque ripple suppression device 10 is provided between the vector control unit 22 and the conversion unit 24 of the controller 16. Torque ripple suppressor 10 is provided with a q-axis adjustment portion 36 corresponding to the d-axis adjustment portion 34, and the q-axis current command value I q corresponding to the d-axis current command value I d outputted from the vector control unit 22. In the torque ripple suppression device 10, the electric angle θ of the motor 14 is input from the vector control unit 22 to each of the d-axis adjustment unit 34 and the q-axis adjustment unit 36, and the d-axis adjustment unit 34 and the q-axis adjustment unit 36. Each operates in synchronization with the electrical angle θ. In the present embodiment, the d-axis adjustment unit 34 functions as a first generation unit, and the q-axis adjustment unit 36 functions as a second generation unit.

図1に示されるように、d軸調整部34は、信号演算部38、及びモデル学習部40を備え、q軸調整部36は、信号演算部42、及びモデル学習部44を備える。また、トルクリップル抑制装置10は、重畳手段の一例として、モデル学習部40の出力をd軸電流指令値iに重畳させる加算器46、及びモデル学習部44の出力をq軸電流指令値iに重畳させる加算器48を備える。本実施の形態においては、加算器46が第1の重畳手段の一例として機能し、加算器48が第2の重畳手段の一例として機能する。 As shown in FIG. 1, the d-axis adjustment unit 34 includes a signal calculation unit 38 and a model learning unit 40, and the q-axis adjustment unit 36 includes a signal calculation unit 42 and a model learning unit 44. The torque ripple suppressor 10, as an example of the superimposing means, outputs the q-axis current command value i of the adder 46, and the model learning unit 44 for superimposing the output of the model learning unit 40 in the d-axis current command value i d An adder 48 for superimposing on q is provided. In the present embodiment, the adder 46 functions as an example of a first superimposing unit, and the adder 48 functions as an example of a second superimposing unit.

d軸調整部34は、フーリエ級数積分を行うことで、d軸電流からリップル成分である周期関数成分を除くためのd軸補償信号の一例とするモデル信号Mを生成して、加算器46へ出力する。加算器46は、ベクトル制御部22から入力されるd軸電流指令値Iにモデル信号Mを加算することで、d軸電流から周期関数成分(リップル成分)を除去する。即ち、加算器46は、d軸電流指令値Iにモデル信号Mを加算することで重畳し、d軸電流からリップル成分を除去するd軸電流指令値I を出力する。 The d-axis adjustment unit 34 performs Fourier series integration to generate a model signal M d as an example of a d-axis compensation signal for removing a periodic function component that is a ripple component from the d-axis current, and an adder 46 Output to. The adder 46 removes a periodic function component (ripple component) from the d-axis current by adding the model signal M d to the d-axis current command value I d input from the vector control unit 22. That is, the adder 46 adds the model signal M d to the d-axis current command value I d so as to be superimposed, and outputs a d-axis current command value I d * that removes a ripple component from the d-axis current.

また、q軸調整部36は、モータ14に生じているトルクリップルを除くためのq軸補償信号の一例とするモデル信号Mを生成して、加算器48へ出力する。加算器48は、ベクトル制御部22から入力されるq軸電流指令値Iにモデル信号Mを加算することで、トルクリップルを抑制するためのq軸電流指令値I を出力する。即ち、モータ14のトルクリップルは、モータ14における固有の磁束ムラなどに起因して生じており、これらの磁束ムラは、モータ14の駆動により変化するパラメータに影響する。q軸調整部36は、トルクリップルを生じさせている磁束ムラに応じたモデル信号Mqを生成する。加算器48は、q軸電流指令値Iにモデル信号Mを加算することで、トルクリップルを生じさせる磁束ムラを抑制するq軸電流指令値I を出力する。 The q-axis adjusting unit 36 generates a model signal M q as an example of a q-axis compensation signal for removing torque ripple generated in the motor 14 and outputs the model signal M q to the adder 48. The adder 48 adds the model signal M q to the q-axis current command value I q input from the vector control unit 22 to output a q-axis current command value I q * for suppressing torque ripple. That is, the torque ripple of the motor 14 is caused by inherent magnetic flux unevenness in the motor 14, and the magnetic flux unevenness affects a parameter that is changed by driving the motor 14. The q-axis adjusting unit 36 generates a model signal Mq corresponding to the magnetic flux unevenness causing the torque ripple. The adder 48, by adding the model signal M q on the q-axis current command value I q, and outputs the inhibit q-axis current command value I q * and the magnetic flux non-uniformity causing a torque ripple.

第1の実施の形態では、d軸電流(d軸電流信号i)の検出手段として、駆動制御装置12に設けられている電流センサ28及び変換器32が機能する。図1に示されるように、d軸調整部34には、電流センサ28により検出された電流i、i、iが、変換器32に変換されて得られたd軸電流信号iが入力される。また、第1の本実施の形態では、トルクリップル情報を含むパラメータとして、モータ14の回転角を適用する。また、図1に示されるように、q軸調整部36には、微分器50が設けられており、第1の実施の形態では、回転角センサ30及び微分器50がパラメータの検出手段として機能する。 In the first embodiment, the current sensor 28 and the converter 32 provided in the drive control device 12 function as detection means for the d-axis current (d-axis current signal i q ). As shown in FIG. 1, in the d-axis adjustment unit 34, the d-axis current signal i d obtained by converting the currents i u , i v , i w detected by the current sensor 28 into the converter 32. Is entered. In the first embodiment, the rotation angle of the motor 14 is applied as a parameter including torque ripple information. As shown in FIG. 1, the q-axis adjusting unit 36 is provided with a differentiator 50. In the first embodiment, the rotation angle sensor 30 and the differentiator 50 function as parameter detection means. To do.

図2に示されるように、ベクトル制御部22は、回転角センサ30によって検出されたモータ14の回転角(いか、回転角信号φという)を、q軸調整部36へ出力する。図1に示されるように、q軸調整部36では、回転角信号φが微分器50に入力される。微分器50は入力された回転角信号φを時間について2階微分して、回転角信号φから角加速度信号φを生成する。この角速度信号φaには、トルクリップルに起因するリップル成分が含まれており、信号演算部42には、回転角信号φの角加速度信号φが入力される。 As shown in FIG. 2, the vector control unit 22 outputs the rotation angle of the motor 14 detected by the rotation angle sensor 30 (referred to as a rotation angle signal φ) to the q-axis adjustment unit 36. As shown in FIG. 1, in the q-axis adjusting unit 36, the rotation angle signal φ is input to the differentiator 50. Differentiator 50 is second order differential to the time the rotational angle signal phi inputted, generates an angular acceleration signal phi a from the rotational angle signal phi. The angular velocity signal .phi.a, includes a ripple component caused by the torque ripple, the signal calculation section 42, an angular acceleration signal phi a of the rotation angle signal phi is inputted.

ここで、先ず、d軸調整部34における、d軸電流信号iに含まれる周期関数成分であるリップル成分の除去を説明する。d軸調整部34の信号演算部38は、d軸電流信号iに含まれる所定の次数の高調波成分をフーリエ級数積分することで、フーリエ級数の余弦波成分及び正弦波成分の各々の振幅adn、bdnを演算する。 Here, first, in the d-axis adjusting unit 34 will be described removal of the ripple component is a periodic function component contained in the d-axis current signal i d. signal computing unit 38 of the d-axis adjustment unit 34, a predetermined harmonic components of orders included in the d-axis current signal i d by Fourier series integration, the amplitude of each of the cosine wave component and a sinusoidal component of the Fourier series a dn and b dn are calculated.

d軸電流信号iに含まれる任意の次数の高調波成分をf(θ)、モータ14の電気角をθとすると、余弦波成分の振幅adnは、(6)式で表され、正弦波成分の振幅bdnは、(7)式で表される。 Any harmonic components of orders included in the d-axis current signal i d f d (theta), when the electrical angle of the motor 14, theta, amplitude a dn of the cosine wave component is represented by formula (6), The amplitude b dn of the sine wave component is expressed by equation (7).

Figure 2016100949
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d軸調整部34のモデル学習部40は、所定の学習アルゴリズムにより信号演算部38で演算された振幅adn、bdnに所定のゲインを付与し、電気角θの1周期で積分することで、フーリエ級数となるモデル信号Mを生成する。モデル信号Mを(8)式に示す。なお、ゲインGda、Gdbは、上記と同様に学習アルゴリズムによって設定される。 The model learning unit 40 of the d-axis adjustment unit 34 gives a predetermined gain to the amplitudes a dn and b dn calculated by the signal calculation unit 38 by a predetermined learning algorithm, and integrates them with one cycle of the electrical angle θ. Then, a model signal M d having a Fourier series is generated. It shows a model signal M d (8) below. The gains G da and G db are set by a learning algorithm as described above.

Figure 2016100949
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d軸調整部34は。d軸電流信号iから生成したモデル信号Mを用いて、d軸電流からリップル成分を除去するためのd軸電流指令値I を得る。 The d-axis adjustment unit 34. using a model signal M d generated from the d-axis current signal i d, obtain d-axis current command value I d * for removing ripple components from the d-axis current.

次に、q軸調整部36におけるトルクリップルの抑制を説明する。
一般に同期電動機のトルクは、負荷が接続された回転子のイナーシャと回転角の角加速度との積と見倣すことができる。この場合、回転角の角加速度には、トルクリップルに起因するリップル成分が周期関数成分として含まれる。また、回転角の角加速度加、即ち、回転角φの角加速度信号φaは、回転角信号φの2階微分により得られる。
Next, suppression of torque ripple in the q-axis adjustment unit 36 will be described.
In general, the torque of a synchronous motor can be regarded as a product of inertia of a rotor to which a load is connected and angular acceleration of a rotation angle. In this case, the angular acceleration of the rotation angle includes a ripple component resulting from torque ripple as a periodic function component. Further, the angular acceleration addition of the rotation angle, that is, the angular acceleration signal φa of the rotation angle φ is obtained by second-order differentiation of the rotation angle signal φ.

q軸調整部36は、ベクトル制御部22から回転角信号φを取得し、取得した回転角信号φを、微分器50により2階微分することで、トルクリップル情報とする角加速度信号φを生成している。 The q-axis adjusting unit 36 acquires the rotation angle signal φ from the vector control unit 22, and second-derivatizes the acquired rotation angle signal φ with the differentiator 50, thereby obtaining the angular acceleration signal φ a as torque ripple information. Is generated.

q軸調整部36の信号演算部42は、角加速度信号φに含まれる所定の次数の高調波成分をフーリエ級数積分することで、フーリエ級数の余弦波成分及び正弦波成分の各々の振幅aqn、aqnを演算する。 signal calculation unit 42 of the q-axis adjusting unit 36, a predetermined harmonic components of orders included in the angular acceleration signal phi a by Fourier series integration, each of the cosine wave component and a sinusoidal component of the Fourier series amplitudes a qn and aqn are calculated.

ここで、角加速度信号φに含まれる任意の次数の高調波成分をfτ(θ)、モータ14の電気角をθとすると、余弦波成分の振幅aqnは、(9)式で表され、正弦波成分の振幅bqnは、(10)式で表される。 Table Here, any harmonic components of the orders contained in the angular acceleration signal φ a f τ (θ), when the electrical angle of the motor 14, theta, amplitude a qn of the cosine wave component is a (9) The amplitude b qn of the sine wave component is expressed by equation (10).

Figure 2016100949
Figure 2016100949

q軸調整部36のモデル学習部44は、所定の学習アルゴリズムにより信号演算部42で演算された振幅aqn、bqnに所定のゲインを付与して、電気角θの1周期で積分することで、フーリエ級数となるモデル信号Mを生成する。モデル信号Mを(11)式に示す。なお、ゲインGqa、Gqbは、上記と同様に学習アルゴリズムによって設定される。 The model learning unit 44 of the q-axis adjustment unit 36 applies a predetermined gain to the amplitudes a qn and b qn calculated by the signal calculation unit 42 by a predetermined learning algorithm, and integrates with one cycle of the electrical angle θ. Thus, a model signal M q that is a Fourier series is generated. The model signal M q is shown in equation (11). The gains G qa and G qb are set by a learning algorithm as described above.

Figure 2016100949
Figure 2016100949

q軸調整部36は、モータ14のトルクリップル情報を含む角加速度信号φから生成したモデル信号Mを用いて、q軸電流指令値Iに、モータ14のトルクリップルを抑制するための電流成分(モデル信号M)を重畳させたq軸電流指令値I を得る。 The q-axis adjusting unit 36 uses the model signal M q generated from the angular acceleration signal φ a including the torque ripple information of the motor 14 to suppress the torque ripple of the motor 14 to the q-axis current command value I q . A q-axis current command value I q * on which the current component (model signal M q ) is superimposed is obtained.

駆動制御装置12は、トルクリップル抑制装置10によって調整されたd軸電流指令値I 及びq軸電流指令値I を用いて、モータ14を駆動する。 The drive control device 12 drives the motor 14 using the d-axis current command value I d * and the q-axis current command value I q * adjusted by the torque ripple suppression device 10.

このようなトルクリップル抑制装置10を備える駆動制御装置12では、運転指令として例えば、トルク指令値が指定されることで、ベクトル制御部22が、トルク指令値に応じたd軸電流及びq軸電流を得るためのd軸電流指令値I、及びq軸電流指令値Iを設定する。また、駆動制御装置12は、設定したd軸電流指令値I及びq軸電流指令値Iに基づいてモータ14を駆動する。これにより、モータ14は、定常状態となることで、トルク指令値に応じた出力トルクで、負荷20を駆動する。 In the drive control device 12 including such a torque ripple suppression device 10, for example, a torque command value is designated as an operation command, so that the vector control unit 22 causes the d-axis current and the q-axis current according to the torque command value. To set the d-axis current command value I d and the q-axis current command value I q . Further, the drive control device 12 drives the motor 14 based on the set d-axis current command value I d and q-axis current command value I q . Thereby, the motor 14 drives the load 20 with the output torque according to the torque command value by being in a steady state.

一方、モータ14は、構造に起因するトルクリップルを発生する。モータ14にトルクリップルが発生していると、振動、騒音が生じる。また、モータ14の電流i、i、iから生成されるd軸電流信号i及びq軸電流信号iに、トルクリップルに応じたリップル成分として周期関数成分が含まれる。 On the other hand, the motor 14 generates torque ripple caused by the structure. When torque ripple is generated in the motor 14, vibration and noise are generated. Further, the d-axis current signal i d and the q-axis current signal i q generated from the currents i u , i v , and i w of the motor 14 include a periodic function component as a ripple component according to the torque ripple.

駆動制御装置12に設けられているトルクリップル抑制装置10は、d軸調整部34が、駆動されているモータ14の電流i、i、iから得られるd軸電流信号iに基づき、d軸電流に含まれるリップル成分の除去を行う。即ち、トルクリップル抑制装置10は、d軸電流信号iからリップル成分を除くことで、トルクリップルに応じたリップル成分をq軸電流iに集約する。また、トルクリップル抑制装置10では、モータ14に発生しているトルクリップルを示すトルクリップル情報を用いて、モデル信号Mを生成する。トルクリップル抑制装置10は、生成したモデル信号Mに応じた電流成分をq軸電流に重畳させることで、q軸電流にトルクリップルを抑制するリップル成分を含ませるq軸電流指令値I *を生成する。トルクリップル抑制装置10は、q軸電流にトルクリップルを抑制するリップル成分を含ませることでモータ14のトルクリップルを抑制する。 Drive control unit 12 a torque ripple suppressor 10 provided in the, d-axis adjusting section 34, the current i u of the motor 14 being driven, based on the i v, obtained from i w d-axis current signal i d The ripple component included in the d-axis current is removed. That is, the torque ripple suppressor 10, by excluding the ripple component from the d-axis current signal i d, aggregates ripple component corresponding to the torque ripple in the q-axis current i q. In addition, the torque ripple suppression device 10 generates the model signal M q using torque ripple information indicating the torque ripple generated in the motor 14. The torque ripple suppression device 10 superimposes a current component in accordance with the generated model signal M q on the q-axis current, so that the q-axis current command value I q * includes the ripple component that suppresses the torque ripple in the q-axis current . Is generated. The torque ripple suppression device 10 suppresses the torque ripple of the motor 14 by including a ripple component that suppresses the torque ripple in the q-axis current.

ここで、トルクリップルのリップル成分である周期関数成分Δτを打ち消すためには、上記した(4)式に示す対応関係を満たす、d軸電流信号iに含まれる周期関数成分Δi、及びq軸電流子信号iに含まれる周期関数成分Δiが存在する必要がある。 Here, in order to cancel the periodic function components Δτ is a ripple component of the torque ripple, satisfies the relationship shown in the equation (4), the periodic function components contained in the d-axis current signal i d .DELTA.i d, and q The periodic function component Δi q included in the axial current element signal i q needs to exist.

しかし、(4)式を満たす周期関数成分Δi及び周期関数成分Δiは、一意的に決定できない。このため、例えば、トルクリップルを示す単一のトルクリップル情報を用いた学習アルゴリズムに基づいて、周期関数成分Δi及び周期関数成分Δiを除去しようとすると、学習アルゴリズムが収束しなかったり、学習アルゴリズムの収束に多大な時間を要してしまったりすることがある。 However, (4) periodic function components .DELTA.i d and periodic function components .DELTA.i q satisfies the equation can not be uniquely determined. Thus, for example, based on the learning algorithm using single torque ripple information indicating the torque ripple, an attempt to remove a periodic function components .DELTA.i d and periodic function components .DELTA.i q, may not learning algorithm converges and learning It may take a long time for the algorithm to converge.

これに対して、トルクリップル抑制装置10では、d軸電流信号iを用いた学習アルゴリズムによりd軸電流信号iに含まれる周期関数成分Δiの除去を行う。これにより、前記した(5)式を用いたトルクリップルの抑制が可能となる。この(5)式を満たすq軸電流信号iに含まれる周期関数成分Δiは、一意的に決まるため、所定の学習アルゴリズムに、例えば、トルクリップル情報を含む角加速度信号φなどを用いることで、学習アルゴリズムの確実な収束が可能となる。 In contrast, in the torque ripple suppressor 10, to remove the periodic function components .DELTA.i d contained in the d-axis current signal i d by the learning algorithm using the d-axis current signal i d. As a result, it is possible to suppress torque ripple using the above-described equation (5). Since the periodic function component Δi q included in the q-axis current signal i q satisfying the equation (5) is uniquely determined, for example, an angular acceleration signal φ a including torque ripple information is used as a predetermined learning algorithm. Thus, the learning algorithm can be reliably converged.

従って、トルクリップル抑制装置10によってモータ14のトルクリップルが抑制された状態では、d軸電流(d軸電流信号i)にリップル成分が含まれない状態となっているが、q軸電流(q軸電流信号i)には、トルクリップルによるリップル成分に、トルクリップルを抑制するための周期関数成分が重畳されたリップル成分が含まれる。これにより、トルクリップル抑制装置10は、モータ14に発生する固有のトルクリップルを、確実に、かつ従来よりも短時間に抑制することができる。 Therefore, in a state where the torque ripple of the motor 14 is suppressed by the torque ripple suppression device 10, the d-axis current (d-axis current signal i d ) does not include a ripple component, but the q-axis current (q The shaft current signal i q ) includes a ripple component in which a periodic function component for suppressing torque ripple is superimposed on a ripple component due to torque ripple. Thereby, the torque ripple suppression apparatus 10 can suppress the intrinsic | native torque ripple which generate | occur | produces in the motor 14 reliably and in a shorter time than before.

また、トルクリップル抑制装置10は、駆動制御装置12が備える機能部品を用いて、モータ14のトルクリップルを抑制することができるので、トルクリップルの抑制のための機能部品を追加する必要が無く、駆動制御装置12の大型化を抑えることができる。   Moreover, since the torque ripple suppression device 10 can suppress the torque ripple of the motor 14 using the functional components provided in the drive control device 12, there is no need to add a functional component for suppressing the torque ripple. An increase in size of the drive control device 12 can be suppressed.

以上説明した本実施の形態では、モータに発生したトルクリップルを、回転角センサ30により検出されるから回転角φをパラメータとして、微分器50により2階微分することで求めるようしている。これに限らず、トルクリップル情報(リップル成分を含むパラメータ)としては、例えば、モータ14の電気角θを検出する電気角センサなどの電気角検出手段を用いて取得しても良い。また、トルクリップル情報の検出は、トルクセンサなどのトルク検出手段を用いても良い。トルク検出手段により検出されたトルク信号からリップル成分となる周期関数成分を抽出し、抽出した周期関数成分を用いて学習アルゴリズムを実行するようにしても良い。   In the present embodiment described above, the torque ripple generated in the motor is detected by the rotation angle sensor 30, so that the second-order differentiation is performed by the differentiator 50 using the rotation angle φ as a parameter. However, the torque ripple information (parameter including the ripple component) is not limited to this, and may be obtained by using an electrical angle detection unit such as an electrical angle sensor that detects the electrical angle θ of the motor 14, for example. The torque ripple information may be detected by using a torque detection means such as a torque sensor. A periodic function component that becomes a ripple component may be extracted from the torque signal detected by the torque detection means, and the learning algorithm may be executed using the extracted periodic function component.

また、これらに限らず、トルクリップル情報の取得は、トルクリップルを検出する任意の手法を適用することができる。例えば、電気角(電気角信号θ)などは、電気角センサなどによって直接検出する構成にかぎらず、d軸電流信号i及びq軸電流信号iから推定することで得られるので、この電気角信号θを用いて良い。 Further, the present invention is not limited to this, and any method for detecting torque ripple can be applied to the acquisition of torque ripple information. For example, the electrical angle (electrical angle signal θ) is not limited to a configuration that is directly detected by an electrical angle sensor or the like, and can be obtained by estimation from the d-axis current signal id and the q-axis current signal iq. The angle signal θ may be used.

〔第2の実施の形態〕
次に、第2の実施の形態を説明する。なお、第2の実施の形態において、前記した第1の実施の形態と同等の機能部品については、第1の実施の形態と同じ符号を付与して詳細な説明を省略している。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment will be described. In the second embodiment, the functional parts equivalent to those in the first embodiment are given the same reference numerals as those in the first embodiment, and detailed description thereof is omitted.

図3には、第2の実施の形態に係る駆動制御装置60の概略構成が示されている。第2の実施の形態では、同期電動機としてリニア同期モータ(以下、リニアモータ62とする)を適用しており、駆動制御装置60は、リニアモータ62の駆動を制御する。   FIG. 3 shows a schematic configuration of the drive control device 60 according to the second embodiment. In the second embodiment, a linear synchronous motor (hereinafter referred to as a linear motor 62) is applied as the synchronous motor, and the drive control device 60 controls the drive of the linear motor 62.

駆動制御装置60は、例えば、マイクロコンピュータを備えるコントローラ64、及びインバータ18を備え、インバータ18から出力される三相の電圧v、v、vによってリニアモータ62が駆動される。リニアモータ62は、駆動されることで推力トルクを発生して、対応する負荷66とリニアモータ62とが相対移動する。なお、第2の実施の形態に適用したリニアモータ62は、発生する推力トルクの方向が切り替えられるようになっており、これにより、負荷66に対して往復移動される。 The drive control device 60 includes, for example, a controller 64 including a microcomputer and an inverter 18, and the linear motor 62 is driven by three-phase voltages v u , v v and v w output from the inverter 18. The linear motor 62 generates thrust torque when driven, and the corresponding load 66 and the linear motor 62 move relative to each other. Note that the linear motor 62 applied to the second embodiment is configured to switch the direction of the generated thrust torque, and is thereby reciprocated with respect to the load 66.

コントローラ64には、ベクトル制御部68、及び変換部70が設けられている。また、リニアモータ62には、U、V、Wの各相の電流i、i、iを検出する電流センサ28、及び負荷66に対するリニアモータ62の位置を検出する位置検出器72が設けられている。 The controller 64 is provided with a vector control unit 68 and a conversion unit 70. Further, the linear motor 62 includes a current sensor 28 that detects currents u u , i v , and i w of U, V, and W phases, and a position detector 72 that detects the position of the linear motor 62 with respect to the load 66. Is provided.

ベクトル制御部68には、電流センサ28によって検出される各相の電流i、i、iが入力される。また、位置検出器72は、例えば、リニアモータ62と負荷66との間に設けられたリニアエンコーダを用い、リニアモータ62の移動に応じて出力されるパルス信号が、ベクトル制御部68に入力される。ベクトル制御部68は、位置検出器72から入力されるパルス数をカウントしながら、カウント値を、リニアモータ62の移動方向に応じて加減算することで、リニアモータ62の位置(相対位置)及び移動方向、移動量を判定する。 The vector control unit 68 receives the currents i u , i v , i w of each phase detected by the current sensor 28. The position detector 72 uses, for example, a linear encoder provided between the linear motor 62 and the load 66, and a pulse signal output in accordance with the movement of the linear motor 62 is input to the vector control unit 68. The The vector control unit 68 counts the number of pulses input from the position detector 72 and adds or subtracts the count value according to the moving direction of the linear motor 62 to thereby move the position (relative position) and movement of the linear motor 62. The direction and amount of movement are determined.

ベクトル制御部68は、運転指令部26から運転速度や推力トルクなどの運転指令値が入力されることで、入力された運転指令値に基づいてd軸電流指令値I及びq軸電流指令値Iを設定する。この時、ベクトル制御部68は、三相の電流i、i、iをd軸電流信号i及びq軸電流信号iに変換する。また、ベクトル制御部68は、変換したd軸電流信号i及びq軸電流信号iが運転指令値に応じた値となるようにd軸電流指令値I及びq軸電流指令値Iを設定するフィードバック制御を行う。 The vector control unit 68 receives the operation command values such as the operation speed and the thrust torque from the operation command unit 26, and based on the input operation command values, the d-axis current command value Id and the q-axis current command value. Set Iq . At this time, the vector control unit 68 converts the three-phase currents i u , i v , i w into a d-axis current signal i d and a q-axis current signal i q . The vector control unit 68 also sets the d-axis current command value I d and the q-axis current command value I q so that the converted d-axis current signal i d and q-axis current signal i q become values according to the operation command value. Perform feedback control to set.

変換部70は、d軸電流指令値I及びq軸電流指令値Iが入力されることで、d軸電流指令値I及びq軸電流指令値Iに応じたd軸電圧指令値V及びq軸電圧指令値Vに変換する。また、変換部70は、変換したd軸電圧指令値V及びq軸電圧指令値Vを、3相の電圧指令値V、V、Vに変換してインバータ18へ出力する。インバータ18は、各相の電圧指令値V、V、Vに応じた3相の電圧v、v、vを生成してリニアモータ62へ供給する。これにより、リニアモータ62は、運転指令値に応じて駆動される。なお、駆動制御装置60におけるリニアモータ62の駆動制御は、公知の構成を適用でき、第2の実施の形態では、詳細な説明を省略する。 Converting unit 70, by d-axis current command value I d and the q-axis current command value I q is input, the d-axis current command value I d and the q-axis current command value d-axis voltage command value corresponding to the I q V d and q-axis voltage command value V q are converted. The conversion unit 70 converts the converted d-axis voltage command value V d and q-axis voltage command value V q into three-phase voltage command values V u , V v , and V w and outputs the converted voltage to the inverter 18. The inverter 18 generates three-phase voltages v u , v v , and v w according to the voltage command values V u , V v , and V w for each phase and supplies them to the linear motor 62. Thereby, the linear motor 62 is driven according to the operation command value. A known configuration can be applied to the drive control of the linear motor 62 in the drive control device 60, and detailed description thereof is omitted in the second embodiment.

駆動制御装置60のコントローラ64には、第2の実施形態に係るトルクリップル抑制装置74が設けられている。第2の実施の形態では、電動機の一例として、移動方向が、一方向及び一方向と反対方向に切り替わるリニアモータ62を用いている。トルクリップル抑制装置74は、一方向に対応する第1の抑制手段として機能する第1のトルクリップル抑制部76A、及び一方向と反対方向に対応する第2の抑制手段として機能する第2のトルクリップル抑制部76Bを備える。第1のトルクリップル抑制部76A及び第2のトルクリップル抑制部76Bは、同等の構成となっている。また、トルクリップル抑制部76A、76Bは、図1に示すトルクリップル抑制装置10に対して、q軸調整部36に微分器50が設けられていない点で相違し、これを除く基本的機能が同等となっている。なお、以下の説明において、第1のトルクリップル抑制部76A及び第2のトルクリップル抑制部76Bを総称する場合、トルクリップル抑制部76とする。また、トルクリップル抑制部76は、前記したトルクリップル抑制装置10と同等の機能を有することから、詳細な説明を省略する。   The controller 64 of the drive control device 60 is provided with a torque ripple suppression device 74 according to the second embodiment. In the second embodiment, as an example of an electric motor, a linear motor 62 whose moving direction is switched between one direction and the opposite direction to one direction is used. The torque ripple suppression device 74 includes a first torque ripple suppression unit 76A that functions as a first suppression unit corresponding to one direction, and a second torque that functions as a second suppression unit corresponding to a direction opposite to the one direction. A ripple suppression unit 76B is provided. The first torque ripple suppression unit 76A and the second torque ripple suppression unit 76B have the same configuration. Further, the torque ripple suppression units 76A and 76B differ from the torque ripple suppression device 10 shown in FIG. 1 in that the differentiator 50 is not provided in the q-axis adjustment unit 36, and the basic functions except for this are the same. It is equivalent. In the following description, the first torque ripple suppression unit 76A and the second torque ripple suppression unit 76B are collectively referred to as the torque ripple suppression unit 76. Moreover, since the torque ripple suppression part 76 has a function equivalent to the above-mentioned torque ripple suppression apparatus 10, detailed description is abbreviate | omitted.

図3に示されるように、トルクリップル抑制装置74では、第1のトルクリップル抑制部76A及び第2のトルクリップル抑制部76Bの各々に、d軸電流指令値I、q軸電流指令値I、d軸電流信号i、及び電気角θが入力される。 As shown in FIG. 3, in the torque ripple suppression device 74, the first torque ripple suppression unit 76 </ b> A and the second torque ripple suppression unit 76 </ b> B have a d-axis current command value I d and a q-axis current command value I, respectively. q , d-axis current signal i d , and electrical angle θ are input.

また、トルクリップル抑制装置74には、第2の実施の形態において、選択手段として機能する分配器78、及び選択器80が設けられている。また、トルクリップル抑制装置74には、第2の実施の形態において検出手段として機能する微分器82A、82Bが設けられている。前段の微分器82Aには、ベクトル制御部68から位置信号Pが入力されるようになっており、微分器82Aは、入力されて位置信号Pを時間微分することでリニアモータ62の速度信号Psを生成する。また、後段の微分器82Bには、微分器82Aから速度信号Psが入力され、微分器82Bは、速度信号Psを時間微分することで加速度信号Paを生成して、トルクリップル抑制部76(76A、76B)に出力する。   In addition, the torque ripple suppression device 74 is provided with a distributor 78 and a selector 80 that function as selection means in the second embodiment. Further, the torque ripple suppression device 74 is provided with differentiators 82A and 82B that function as detection means in the second embodiment. The position signal P is input from the vector control unit 68 to the differentiator 82A in the previous stage, and the differentiator 82A inputs the position signal P with respect to time to differentiate the speed signal Ps of the linear motor 62. Is generated. Further, the differentiator 82B at the subsequent stage receives the speed signal Ps from the differentiator 82A, and the differentiator 82B generates the acceleration signal Pa by time-differentiating the speed signal Ps to generate the torque ripple suppression unit 76 (76A). , 76B).

トルクリップル抑制部76は、d軸電流信号iからd軸電流指令値Iに対するモデル信号Mを生成して、生成したモデル信号Mをd軸電流指令値Iに重畳させて、d軸電流指令値I として出力する。 Torque ripple suppressing unit 76 is to generate a model signal M d from the d-axis current signal i d for the d-axis current command value I d, it superimposes the generated model signal M d on the d-axis current command value I d, Output as d-axis current command value I d * .

また、リニアモータ62では、トルクリップルが発生することで、推力トルクにトルクリップルが含まれる。このトルクリップルは、加速度信号Paにリップル成分として現れる。トルクリップル抑制部76は、加速度信号Paをトルクリップル情報として用い、加速度信号Paのリップル成分(周期関数成分)から、q軸電流指令値Iに対するモデル信号Mを生成する。また、トルクリップル抑制部76は、生成したモデル信号Mをq軸電流指令値Iに重畳(加算)させて、q軸電流指令値I として出力する。 Further, in the linear motor 62, the torque ripple is included in the thrust torque due to the occurrence of the torque ripple. This torque ripple appears as a ripple component in the acceleration signal Pa. The torque ripple suppression unit 76 uses the acceleration signal Pa as torque ripple information, and generates a model signal M q for the q-axis current command value I q from the ripple component (periodic function component) of the acceleration signal Pa. Further, the torque ripple suppression unit 76 superimposes (adds) the generated model signal M q on the q-axis current command value I q and outputs it as the q-axis current command value I q * .

一方、トルクリップル抑制装置74では、前段の微分器82Aで生成された速度信号Psが、分配器78及び選択器80に入力される。微分器82Aから出力される速度信号Psは、リニアモータ62の移動方向(可動子の移動方向)に応じて符号が変化する。第1のトルクリップル抑制部76Aは、速度信号Psが非負(Ps≧0)である方向に対応し、第2のトルクリップル抑制部76Bは、速度信号Psが負(Ps<0)となる方向に対応する。   On the other hand, in the torque ripple suppression device 74, the speed signal Ps generated by the previous differentiator 82 </ b> A is input to the distributor 78 and the selector 80. The sign of the speed signal Ps output from the differentiator 82A changes according to the moving direction of the linear motor 62 (moving direction of the mover). The first torque ripple suppression unit 76A corresponds to the direction in which the speed signal Ps is non-negative (Ps ≧ 0), and the second torque ripple suppression unit 76B is the direction in which the speed signal Ps is negative (Ps <0). Corresponding to

ここで、ベクトル制御部68から出力される電気角信号θは、分配器78を介して第1のトルクリップル抑制部76A又は第2のトルクリップル抑制部76Bへ入力される。この際、分配器78は、速度信号Psが非負であるときに、電気角信号θを第1のトルクリップル抑制部76Aへ出力し、第2のトルクリップル抑制部76Bに電気角θ=0を示す電気角信号θを出力する。また、分配器78は、速度信号Psが負であるときに、電気角信号θを第2のトルクリップル抑制部76Bへ出力し、第1のトルクリップル抑制部76Aに電気角θ=0を示す電気角信号θを出力する。第1のトルクリップル抑制部76A及第2のトルクリップル抑制部76Bは、入力される電気角信号θが0(θ=0)となっていることで、電気角信号θを用いた積分処理を停止し、停止直前に生成したモデル信号M、Mを保持する。 Here, the electrical angle signal θ output from the vector control unit 68 is input to the first torque ripple suppressing unit 76A or the second torque ripple suppressing unit 76B via the distributor 78. At this time, when the speed signal Ps is non-negative, the distributor 78 outputs the electrical angle signal θ to the first torque ripple suppression unit 76A and sets the electrical angle θ = 0 to the second torque ripple suppression unit 76B. The electrical angle signal θ shown is output. Further, when the speed signal Ps is negative, the distributor 78 outputs the electrical angle signal θ to the second torque ripple suppression unit 76B, and indicates the electrical angle θ = 0 to the first torque ripple suppression unit 76A. An electrical angle signal θ is output. The first torque ripple suppression unit 76A and the second torque ripple suppression unit 76B perform integration processing using the electrical angle signal θ because the input electrical angle signal θ is 0 (θ = 0). Stop and hold the model signals M d and M q generated just before the stop.

また、第1のトルクリップル抑制部76A及び第2のトルクリップル抑制部76Bの各々のd軸電流指令値I 及びq軸電流指令値I は、d軸電流指令値I及びq軸電流指令値Iとして、選択器80を介して変換部70へ出力される。ここで、選択器80は、微分器82Aから入力される速度信号Psが非負であると、第1のトルクリップル抑制部76Aから入力されたd軸電流指令値I 及びq軸電流指令値I を変換部70へ出力する。また、選択器80は、速度信号Psが負であると、第2のトルクリップル抑制部76Bから入力されたd軸電流指令値I 及びq軸電流指令値I を変換部70へ出力する。 Further, the d-axis current command value I d * and the q-axis current command value I d * of each of the first torque ripple suppression unit 76A and the second torque ripple suppression unit 76B are d-axis current command values I d and q The shaft current command value I q is output to the conversion unit 70 via the selector 80. Here, when the speed signal Ps input from the differentiator 82A is non-negative, the selector 80 receives the d-axis current command value I d * and the q-axis current command value input from the first torque ripple suppression unit 76A. I q * is output to the conversion unit 70. When the speed signal Ps is negative, the selector 80 sends the d-axis current command value I d * and the q-axis current command value I q * input from the second torque ripple suppression unit 76B to the conversion unit 70. Output.

このように、駆動制御装置60は、トルクリップル抑制装置74(トルクリップル抑制部76)が設けられることで、リニアモータ62で発生するトルクリップルを、確実に、かつ、比較的短時間に抑制することができる。   As described above, the drive control device 60 is provided with the torque ripple suppression device 74 (torque ripple suppression unit 76), thereby reliably suppressing the torque ripple generated in the linear motor 62 in a relatively short time. be able to.

トルクリップル抑制装置74は、各々がリニアモータ62に発生するトルクリップルを抑制する第1のトルクリップル抑制部76A及び第2のトルクリップル抑制部76Bが設けられ、リニアモータ62の駆動方向に応じて一方が動作するようにしている。この時、トルクリップル抑制装置74では、動作の停止しているトルクリップル抑制部76が学習結果を保持している。これにより、トルクリップル抑制装置74は、リニアモータ62の移動方向が切り替わっても、リニアモータ62のトルクリップルを抑制した状態を継続することができる。   The torque ripple suppression device 74 is provided with a first torque ripple suppression unit 76 </ b> A and a second torque ripple suppression unit 76 </ b> B, each of which suppresses torque ripple generated in the linear motor 62, depending on the drive direction of the linear motor 62. One is going to work. At this time, in the torque ripple suppression device 74, the torque ripple suppression unit 76 whose operation has stopped holds the learning result. Thereby, even if the moving direction of the linear motor 62 switches, the torque ripple suppression apparatus 74 can continue the state which suppressed the torque ripple of the linear motor 62. FIG.

即ち、リニアモータ62の移動方向によってトルクリップルのリップル成分が異なることがある。この場合、リニアモータ62の移動方向が切り替わるごとに、トルクリップルの抑制のための処理を行う必要がある。   That is, the ripple component of the torque ripple may vary depending on the moving direction of the linear motor 62. In this case, it is necessary to perform processing for suppressing torque ripple every time the moving direction of the linear motor 62 is switched.

これに対して、トルクリップル抑制装置74は、リニアモータ62の移動方向ごとにトルクリップル抑制部76が設けられ、リニアモータ62の移動方向が対応する方向でないトルクリップル抑制部76が、モデル信号M、Mを保持している。従って、トルクリップル抑制装置74は、リニアモータ62の移動方向が切り替わった場合でも、確実にトルクリップルを抑制した状態を保持することができる。 On the other hand, the torque ripple suppression device 74 is provided with a torque ripple suppression unit 76 for each movement direction of the linear motor 62, and the torque ripple suppression unit 76 in which the movement direction of the linear motor 62 does not correspond to the model signal M. d and M q are held. Therefore, the torque ripple suppression device 74 can maintain the state in which the torque ripple is reliably suppressed even when the moving direction of the linear motor 62 is switched.

また、トルクリップル抑制装置74は、駆動制御装置60が備える機能部品を用いて、リニアモータ62のトルクリップルを抑制することができるので、トルクリップルの抑制のための機能部品を追加する必要が無く、駆動制御装置60の大型化を抑えることができる。   Moreover, since the torque ripple suppression device 74 can suppress the torque ripple of the linear motor 62 using the functional components provided in the drive control device 60, there is no need to add a functional component for suppressing the torque ripple. Therefore, it is possible to suppress an increase in size of the drive control device 60.

なお、第2の実施の形態では、往復動作のために移動方向が切り替わるリニアモータ62を例に説明したが、リニアモータ62に限らず、回転軸の回転方向が切り替えられるモータ(例えばモータ14)に適用しても良い。これにより、回転軸の回転方向が切り替わった場合にも、トルクリップルを抑制した状態を保持することができる。   In the second embodiment, the linear motor 62 whose movement direction is switched for the reciprocating operation has been described as an example. However, the motor is not limited to the linear motor 62 and the rotation direction of the rotation shaft (for example, the motor 14) You may apply to. Thereby, even when the rotation direction of the rotating shaft is switched, a state in which the torque ripple is suppressed can be maintained.

また、トルクリップル抑制装置10、74に用いられるd軸調整部34及びq軸調整部36の機能は、コンピュータプログラムによって実行することができる。従って、例えば、コントローラ16に設けられるマイクロコンピュータに、d軸調整部34及びq軸調整部36等に対応する機能プログラムを実行させるようにしても良い。   Further, the functions of the d-axis adjustment unit 34 and the q-axis adjustment unit 36 used in the torque ripple suppression devices 10 and 74 can be executed by a computer program. Therefore, for example, a microcomputer provided in the controller 16 may be caused to execute function programs corresponding to the d-axis adjustment unit 34, the q-axis adjustment unit 36, and the like.

なお、以上説明した本実施の形態では、一例として、d軸電流指令値I及びq軸電流指令値Iに、学習アルゴリズムに基づいてd軸補償信号及びq軸補償信号として生成したモデル信号M及びモデル信号Mを重畳させるようにしている。また、本実施の形態に係るベクトル制御では、d軸電流指令値I及びq軸電流指令値Iからd軸電圧指令値V及びq軸電圧指令値Vに変換し、さらに、U、V、Wの各相の電圧指令値V、V、Vに変換するようにしている。ここから、d軸指令値及びq軸指令値としてd軸電圧指令値Vd及びq軸電圧指令値Vqを適用しても良い。この場合、d軸電圧指令値Vに対応させたd軸補償信号、及びq軸電圧指令値Vに対応させたq軸補償信号を生成して、生成したd軸補償信号及びq軸補償信号を、d軸電圧指令値V及びq軸電圧指令値Vに重畳させるようにしても良い。 In the present embodiment described above, as an example, a model signal generated as a d-axis compensation signal and a q-axis compensation signal on the d-axis current command value I d and the q-axis current command value I q based on a learning algorithm. Md and model signal Mq are superimposed. Further, the vector control according to the present embodiment converts the d-axis current command value I d and the q-axis current command value I q to d-axis voltage command value V d and q-axis voltage command value V q, furthermore, U , V, and W are converted into voltage command values V u , V v , and V w for each phase. From here, the d-axis voltage command value Vd and the q-axis voltage command value Vq may be applied as the d-axis command value and the q-axis command value. In this case, a d-axis compensation signal corresponding to the d-axis voltage command value V d and a q-axis compensation signal corresponding to the q-axis voltage command value V q are generated, and the generated d-axis compensation signal and q-axis compensation are generated. The signal may be superimposed on the d-axis voltage command value Vd and the q-axis voltage command value Vq .

また、実際の駆動制御装置としては、例えば、運転指令値に応じたd軸電流目標値及びq軸電流目標値を設定し、設定したd軸電流目標値及びq軸電流目標値を、電動機のd軸電流信号i及びq軸電流信号iによりフィードバック制御する構成などがある。この駆動制御装置では、フィードバック制御を行うことで、d軸電流及びq軸電流がd軸電流目標値及びq軸電流目標値となるd軸電圧(d軸電圧指令値V)及びq軸電圧(q軸電圧指令値V)を生成する。 As an actual drive control device, for example, a d-axis current target value and a q-axis current target value corresponding to the operation command value are set, and the set d-axis current target value and q-axis current target value are There is a configuration in which feedback control is performed using the d-axis current signal id and the q-axis current signal iq . In this drive control device, by performing feedback control, a d-axis voltage (d-axis voltage command value V d ) and a q-axis voltage at which the d-axis current and the q-axis current become the d-axis current target value and the q-axis current target value. (Q-axis voltage command value V q ) is generated.

この場合、d軸電流からリップル成分を除去するためのd軸補償信号、及びq軸電流を用いてパラメータに含まれるリップル成分を抑制するためのd軸補償信号は、d軸電圧指令値V及びq軸電圧指令値Vに重畳させても良い。また、これに限らず、d軸補償信号をフィードバック制御に用いるq軸電流信号iに重畳し、q軸補償信号をフィードバック制御に用いるq軸電流信号iに重畳しても良い。これにより、d軸補償信号が重畳されたd軸電圧指令値V及びq軸補償信号が重畳されたq軸電圧指令値Vが得られる。 In this case, the d-axis compensation signal for removing the ripple component from the d-axis current and the d-axis compensation signal for suppressing the ripple component included in the parameter using the q-axis current are the d-axis voltage command value V d. And may be superimposed on the q-axis voltage command value Vq . Further, not limited to this, and superimposes the d-axis compensation signal in the q-axis current signal i d to be used for feedback control may be superimposed on the q-axis current signal i q using q-axis compensation signal to the feedback control. As a result, the d-axis voltage command value V d on which the d-axis compensation signal is superimposed and the q-axis voltage command value V q on which the q-axis compensation signal is superimposed are obtained.

即ち、本発明において、d軸補償信号及びq軸補償信号が重畳されるd軸指令値及びq軸指令値は、d軸電流指令値I及びq軸電流指令値Iであっても良く、また、d軸電圧指令値V及びq軸電圧指令値Vであっても良い。また、d軸補償信号及びq軸補償信号が重畳されるd軸指令値及びq軸指令値は、d軸電流目標値及びq軸電流目標値であっても良い。さらに、d軸補償信号及びq軸補償信号が重畳されるd軸指令値及びq軸指令値は、d軸電圧指令値Vdを得るための前記したフィードバック制御に用いるd軸電流信号i、q軸電圧指令値Vqを得るためのq軸電流信号iであっても良い。 That is, in the present invention, the d-axis command value and the q-axis command value on which the d-axis compensation signal and the q-axis compensation signal are superimposed may be the d-axis current command value Id and the q-axis current command value Iq. Also, the d-axis voltage command value V d and the q-axis voltage command value V q may be used. Further, the d-axis command value and the q-axis command value on which the d-axis compensation signal and the q-axis compensation signal are superimposed may be a d-axis current target value and a q-axis current target value. Furthermore, the d-axis command value and the q-axis command value on which the d-axis compensation signal and the q-axis compensation signal are superimposed are the d-axis current signal i d , q used in the feedback control described above for obtaining the d-axis voltage command value Vd. a q-axis current signal i q for obtaining the axial voltage command value Vq may.

10、74 トルクリップル抑制装置
12、60 駆動制御装置
14 モータ
16、64 コントローラ
18 インバータ
22、68 ベクトル制御部
24、70 変換部
28 電流センサ
30 回転角センサ
32 変換器
34 d軸調整部
36 q軸調整部
38、42 信号演算部
40、44 モデル学習部
46,48 加算器
50、82A、82B 微分器
62 リニアモータ
72 位置検出器
76(76A、76B) トルクリップル抑制部
78 分配器
80 選択器
10, 74 Torque ripple suppression device 12, 60 Drive control device 14 Motor 16, 64 Controller 18 Inverter 22, 68 Vector control unit 24, 70 Conversion unit 28 Current sensor 30 Rotation angle sensor 32 Converter 34 d-axis adjustment unit 36 q-axis Adjustment unit 38, 42 Signal calculation unit 40, 44 Model learning unit 46, 48 Adder 50, 82A, 82B Differentiator 62 Linear motor 72 Position detector 76 (76A, 76B) Torque ripple suppression unit 78 Distributor 80 Selector

Claims (7)

検出された駆動電流から得られたd軸電流及びq軸電流の各々が、運転指令値となるように設定したd軸指令値及びq軸指令値の各々に基づいて、電動機の駆動する駆動装置のトルクリップル抑制装置であって、
前記駆動電流を検出ことで得られた前記d軸電流から、前記電動機のトルクリップルに起因して前記d軸電流に含まれたリップル成分を除去するためのd軸補償信号を学習制御により生成する第1の生成手段と、
前記d軸指令値と前記d軸補償信号と重畳させる第1の重畳手段と、
前記電動機の駆動及び前記電動機のトルクリップルにより変化するパラメータを検出する検出手段と、
前記トルクリップルに起因して前記パラメータに含まれたリップル成分を、前記q軸電流を用いて抑制するためのq軸補償信号を学習制御により生成する第2の生成手段と、
前記q軸指令値と前記q軸補償信号とを重畳させる第2の重畳手段と、
を含むトルクリップル抑制装置。
A drive device for driving the electric motor based on each of the d-axis command value and the q-axis command value set so that each of the d-axis current and the q-axis current obtained from the detected drive current becomes an operation command value Torque ripple suppression device
From the d-axis current obtained by detecting the drive current, a d-axis compensation signal for removing a ripple component included in the d-axis current due to torque ripple of the motor is generated by learning control. First generation means;
First superimposing means for superimposing the d-axis command value and the d-axis compensation signal;
Detecting means for detecting a parameter that varies depending on driving of the motor and torque ripple of the motor;
Second generating means for generating, by learning control, a q-axis compensation signal for suppressing a ripple component included in the parameter due to the torque ripple using the q-axis current;
Second superimposing means for superimposing the q-axis command value and the q-axis compensation signal;
Torque ripple suppression device including
各々が、前記第1の生成手段、前記第1の重畳手段、前記第2の生成手段、及び前記第2の重畳手段を有し、選択された場合に、前記第1の重畳手段及び前記第2の重畳手段により得られた前記d軸指令値及びq軸指令値の各々を出力し、非選択の場合に、前記d軸補償信号及び前記q軸補償信号の生成を停止すると共に停止直前の前記d軸補償信号及び前記q軸補償信号を保持する第1の抑制手段及び第2の抑制手段と、
前記電動機の駆動方向を判定して、判定した駆動方向に応じて前記第1の抑制手段又は前記第2の抑制手段の一方を選択し、他方を非選択する選択手段と、
を含む請求項1記載のトルクリップル抑制装置。
Each includes the first generating means, the first superimposing means, the second generating means, and the second superimposing means, and when selected, the first superimposing means and the second superimposing means 2 outputs each of the d-axis command value and the q-axis command value obtained by the superimposing means of 2. When not selected, the generation of the d-axis compensation signal and the q-axis compensation signal is stopped and immediately before the stop. First suppression means and second suppression means for holding the d-axis compensation signal and the q-axis compensation signal;
A selection unit that determines a driving direction of the electric motor, selects one of the first suppression unit or the second suppression unit according to the determined driving direction, and deselects the other;
The torque ripple suppressing device according to claim 1, comprising:
前記トルクリップルに起因する前記d軸電流のリップル成分及び前記パラメータのリップル成分の各々を、前記電動機の電気角についての周期関数成分とする、
請求項1又は請求項2記載のトルクリップル抑制装置。
Each of the ripple component of the d-axis current and the ripple component of the parameter resulting from the torque ripple is a periodic function component of the electric angle of the motor.
The torque ripple suppression device according to claim 1 or 2.
前記検出手段が、前記パラメータとして前記電動機の電気角又は回転角を検出する、
請求項1から請求項3の何れか1項記載のトルクリップル抑制装置。
The detecting means detects an electric angle or a rotation angle of the electric motor as the parameter;
The torque ripple suppression device according to any one of claims 1 to 3.
検出された駆動電流から得られたd軸電流及びq軸電流の各々が、運転指令値となるように設定したd軸指令値及びq軸指令値の各々に基づいて、電動機を駆動する駆動装置において、
前記駆動電流を検出することで得られた前記d軸電流から、前記電動機のトルクリップルに起因して前記d軸電流に含まれたリップル成分を除去するためのd軸補償信号を学習制御により生成し、
前記d軸指令値と前記d軸補償信号とを重畳させ、
検出手段により前記電動機の駆動及び前記電動機のトルクリップルにより変化するパラメータを検出し、
前記トルクリップルに起因して前記パラメータに含まれたリップル成分を、前記q軸電流を用いて抑制するためのq軸補償信号を学習制御により生成し、
前記q軸指令値と前記q軸補償信号とを重畳させて、
前記電動機のトルクリップルを抑制するトルクリップル抑制方法。
A drive device for driving an electric motor based on each of a d-axis command value and a q-axis command value set so that each of a d-axis current and a q-axis current obtained from the detected drive current becomes an operation command value In
A d-axis compensation signal for removing a ripple component included in the d-axis current due to torque ripple of the motor is generated by learning control from the d-axis current obtained by detecting the drive current. And
Superimposing the d-axis command value and the d-axis compensation signal;
Detecting parameters that change due to the drive of the motor and torque ripple of the motor by means of detection,
A q-axis compensation signal for suppressing a ripple component included in the parameter due to the torque ripple using the q-axis current is generated by learning control,
Superimposing the q-axis command value and the q-axis compensation signal,
A torque ripple suppressing method for suppressing torque ripple of the electric motor.
前記トルクリップルに起因する前記d軸電流のリップル成分及び前記パラメータのリップル成分の各々を、前記電動機の電気角についての周期関数成分とする、
請求項5記載のトルクリップル抑制方法。
Each of the ripple component of the d-axis current and the ripple component of the parameter resulting from the torque ripple is a periodic function component of the electric angle of the motor.
The torque ripple suppressing method according to claim 5.
前記パラメータとして、前記電動機の電気角又は回転角を用いる、
請求項5又は請求項6記載のトルクリップル抑制方法。
As the parameter, an electric angle or a rotation angle of the electric motor is used.
The torque ripple suppression method according to claim 5 or 6.
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