JP2017017878A - Motor controller and power generator controller - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a motor controller capable of facilitating an inverter to execute superior performance even when operating in a modulation region.SOLUTION: A motor controller 103 has a magnitude identification section 140 that identifies command magnitude as the magnitude of command magnetic flux vector. In a first case that the magnitude of an estimated motor voltage vector is larger than a voltage limitation value, the magnitude identification section 140 identifies the command magnitude through performing a control including a voltage feedback control that converges a difference between the magnitude of an estimated motor voltage vector and a voltage limitation value to zero.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本開示は、モータ制御装置及び発電機制御装置に関する。   The present disclosure relates to a motor control device and a generator control device.

従来から、3相モータの駆動方法としては、種々の方法が知られている。3相モータの駆動方法の一例は、直接トルク制御(DTC:Direct Torque Control)である。直接トルク制御は、モータ制御装置及びインバータを用いて実現できる。直接トルク制御によれば、エンコーダ、レゾルバ等の位置センサを省略できる。   Conventionally, various methods are known as a driving method of a three-phase motor. An example of a driving method of the three-phase motor is direct torque control (DTC). Direct torque control can be realized using a motor control device and an inverter. With direct torque control, position sensors such as encoders and resolvers can be omitted.

特許文献1並びに非特許文献1及び2には、直接トルク制御に関する技術が記載されている。   Patent Document 1 and Non-Patent Documents 1 and 2 describe techniques related to direct torque control.

特許第4972135号明細書Japanese Patent No. 4972135

井上征則、森本茂雄、真田雅之、「永久磁石同期モータを駆動する直接トルク制御のためのトルクと磁束の指令値作成法とトルク制御器のワインドアップ対策(A reference value calculation scheme for torque and flux and an anti-windup implementation of torque controller for direct torque control of permanent magnet synchronous motor)」電気学会論文誌D,130巻,6号,p.777−784(2010年)Masanori Inoue, Shigeo Morimoto, Masayuki Sanada, “A reference value calculation scheme for torque and flux and an anti-windup implementation of torque controller for direct torque control of permanent magnet synchronous motor), IEEJ Transactions D, 130, 6, p. 777-784 (2010) 前田雄一郎、井上征則、森本茂雄、真田雅之、「インバータの過変調領域を利用する埋込磁石同期モータのための直接トルク制御システムの運転特性(Operating Characteristics of Direct Torque Control System for Interior Permanent Magnet Synchronous Motors in Overmodulation Region)」平成24年電気学会産業応用部門大会、Vol.3, pp243−246(2012−8)Yuichiro Maeda, Masanori Inoue, Shigeo Morimoto, Masayuki Sanada, “Operating Characteristics of Direct Torque Control System for Interior Permanent Magnet Synchronous Motors in Overmodulation Region) ”2012 IEEJ Industrial Application Division Conference, Vol. 3, pp 243-246 (2012-8)

本発明者らは、変調度が大きい領域でインバータが動作する場合にも優れたパフォーマンスを発揮し易いモータ制御装置の提供を目指した。本開示は、そのようなモータ制御装置を実現するための技術に関する。   The present inventors have sought to provide a motor control device that easily exhibits excellent performance even when the inverter operates in a region where the degree of modulation is large. The present disclosure relates to a technique for realizing such a motor control device.

すなわち、本開示は、
3相モータのモータ磁束ベクトルが追従するべき指令磁束ベクトルと、前記3相モータのモータ電圧ベクトルが追従するべき第1の指令電圧ベクトルと、を特定し、PWMインバータを用いて前記3相モータを制御するモータ制御装置であって、
前記モータ電圧ベクトルを推定するモータ電圧推定部と、
前記モータ磁束ベクトルを推定するモータ磁束推定部と、
前記指令磁束ベクトルの振幅となるべき指令振幅を特定する振幅特定部と、
前記指令振幅を用いて前記指令磁束ベクトルを特定する指令磁束特定部と、
前記指令磁束ベクトルと、推定された前記モータ磁束ベクトルと、を用いて、前記第1の指令電圧ベクトルを特定する指令電圧特定部と、を備え、
前記PWMインバータによって3相交流に変換される直流電圧をDCリンク電圧と定義し、前記DCリンク電圧の半分の値に対する3相交流座標で表したときの前記第1の指令電圧ベクトルの各相電圧の振幅の値の比率を変調度と定義し、前記変調度が1のときの前記第1の指令電圧ベクトルの大きさよりも大きい閾値を電圧制限値と定義したとき、前記振幅特定部は、推定された前記モータ電圧ベクトルの大きさが前記電圧制限値よりも大きい第1の場合において、推定された前記モータ電圧ベクトルの大きさと前記電圧制限値との間の偏差をゼロに収束させる電圧フィードバック制御を含む制御を通じて前記指令振幅を特定する、モータ制御装置を提供する。
That is, this disclosure
A command magnetic flux vector to be followed by the motor magnetic flux vector of the three-phase motor and a first command voltage vector to be followed by the motor voltage vector of the three-phase motor are specified, and the three-phase motor is configured using a PWM inverter. A motor control device for controlling,
A motor voltage estimation unit for estimating the motor voltage vector;
A motor magnetic flux estimator for estimating the motor magnetic flux vector;
An amplitude specifying unit for specifying a command amplitude to be an amplitude of the command magnetic flux vector;
A command magnetic flux specifying unit for specifying the command magnetic flux vector using the command amplitude;
A command voltage specifying unit for specifying the first command voltage vector using the command magnetic flux vector and the estimated motor magnetic flux vector;
The DC voltage converted into three-phase AC by the PWM inverter is defined as a DC link voltage, and each phase voltage of the first command voltage vector when expressed in three-phase AC coordinates with respect to a half value of the DC link voltage Is defined as a modulation degree, and when a threshold value larger than the magnitude of the first command voltage vector when the modulation degree is 1 is defined as a voltage limit value, the amplitude specifying unit estimates Feedback control for converging a deviation between the estimated magnitude of the motor voltage vector and the voltage limit value to zero in a first case where the magnitude of the motor voltage vector thus determined is larger than the voltage limit value A motor control device that specifies the command amplitude through control including:

上記のモータ制御装置は、変調度が大きい領域でインバータが動作する場合にも優れたパフォーマンスを発揮し易い。   The motor control device described above easily exhibits excellent performance even when the inverter operates in a region where the degree of modulation is large.

モータ制御装置のブロック図Block diagram of motor controller dq座標系及びαβ座標系を説明するための図Diagram for explaining dq coordinate system and αβ coordinate system 第1の実施形態のモータ制御部のブロック図Block diagram of the motor control unit of the first embodiment インバータの構成図Inverter configuration diagram 第1の実施形態の修正振幅特定部のブロック図The block diagram of the correction amplitude specific | specification part of 1st Embodiment 第1の実施形態の切替部の動作を説明するためのフロー図The flowchart for demonstrating operation | movement of the switching part of 1st Embodiment. インバータが過変調領域で動作している場合の、第1の指令電圧ベクトルのU相成分の波形、第2の指令電圧ベクトルのU相成分の波形及びモータ電圧ベクトルのU相成分の波形を説明するための図Explains the waveform of the U-phase component of the first command voltage vector, the waveform of the U-phase component of the second command voltage vector, and the waveform of the U-phase component of the motor voltage vector when the inverter is operating in the overmodulation region Illustration to do 変調度と振幅補償係数との関係を説明するための図Diagram for explaining the relationship between the modulation factor and the amplitude compensation coefficient シミュレーション結果を示すグラフGraph showing simulation results 変形例1−1Aのモータ制御部のブロック図Block diagram of motor control section of modification 1-1A 変形例1−1Bのモータ制御部のブロック図Block diagram of motor control unit of modification 1-1B 変形例1−1Aの修正振幅特定部のブロック図Block diagram of modified amplitude specifying unit of modification 1-1A 変形例1−1Bの修正振幅特定部のブロック図Block diagram of modified amplitude identification unit of modification 1-1B 変形例1−2のモータ制御部のブロック図Block diagram of motor control unit of modification 1-2 第2の実施形態のモータ制御部のブロック図Block diagram of motor control unit of second embodiment 第2の実施形態の位置特定部のブロック図The block diagram of the position specific | specification part of 2nd Embodiment 変形例2−1Aのモータ制御部のブロック図Block diagram of motor control unit of modification 2-1A 変形例2−1Bのモータ制御部のブロック図Block diagram of motor control unit of modification 2-1B 変形例2−1Cのモータ制御部のブロック図Block diagram of motor control unit of modification 2-1C 変形例2−1Dのモータ制御部のブロック図Block diagram of motor control unit of modification 2-1D 変形例2−1Aの位置特定部のブロック図Block diagram of position specifying unit of modification 2-1A 変形例2−1Bの位置特定部のブロック図Block diagram of position specifying part of modification 2-1B 変形例2−1Cの位置特定部のブロック図Block diagram of position specifying unit of modification 2-1C 変形例2−1Dの位置特定部のブロック図Block diagram of position specifying unit of modification 2-1D 従来のモータ制御部のブロック図Block diagram of a conventional motor control unit

本発明者らは、モータ制御装置の改善に際し、図17に示すようなモータ制御部903を検討した。モータ制御部903は、速度制御系で直接トルク制御を実現するための構成を有している。モータ制御部903では、u,w/α,β変換部906によって、相電流iu,iwが、軸電流iα,iβに変換される。モータ電圧推定部922によって、第2の指令電圧ベクトルv2u *,v2v *,v2w *から、3相モータに印加されているモータ電圧ベクトルが推定される(相電圧制限ベクトルvu_lim,vv_lim,vw_limが求められる)。u,v,w/α,β変換部923によって、相電圧制限ベクトルvu_lim,vv_lim,vw_limが、制限軸電圧vα_lim,vβ_limに変換される。モータ磁束推定部908によって、制限軸電圧vα_lim,vβ_lim及び軸電流iα,iβから、モータ磁束ベクトルが推定される(推定磁束Ψsが求められる)。推定磁束Ψsのα軸成分及びβ軸成分をそれぞれ推定磁束Ψα、推定磁束Ψβと記載する。速度・位置特定部911によって、推定磁束Ψsから、3相モータの速度及びモータ磁束ベクトルの位相が推定される(推定速度ωr及び推定磁束Ψsの位相θsが求められる)。トルク推定部914によって、推定磁束Ψs及び軸電流iα,iβから、モータトルクが推定される(推定トルクTeが求められる)。指令トルク特定部925によって、現在の推定速度ωrが指令速度ωref *に一致するように、指令トルクTe *が生成される。振幅特定部915によって、指令トルクTe *から指令振幅|Ψs *|が生成される。トルク偏差演算部921によって、推定トルクTeと指令トルクTe *との偏差(トルク偏差)ΔTが求められる。位置特定部990によって、位相θs及びトルク偏差ΔTから指令磁束ベクトルΨs *の位相θs *が特定される。指令磁束特定部912によって、指令振幅|Ψs *|及び位相θs *から、指令磁束ベクトルΨs *が求められる。指令磁束ベクトルΨs *のα軸成分及びβ軸成分を、それぞれα軸指令磁束Ψα *、β軸指令磁束Ψβ *と記載する。α軸磁束偏差演算部913aによって、α軸指令磁束Ψα *と推定磁束Ψαとの偏差(磁束偏差)ΔΨαが求められる。β軸磁束偏差演算部913bによって、β軸指令磁束Ψβ *と推定磁束Ψβとの偏差(磁束偏差)ΔΨβが求められる。指令電圧特定部907によって、磁束偏差ΔΨα,ΔΨβ及び軸電流iα,iβから、第1の指令電圧ベクトル(軸指令電圧)vα *,vβ *が求められる。α,β/u,v,w変換部909によって、第1の指令電圧ベクトルvα *,vβ *が第1の指令電圧ベクトルv1u *,v1v *,v1w *に変換される。振幅補償部910によって、第1の指令電圧ベクトルv1u *,v1v *,v1w *から第2の指令電圧ベクトルv2u *,v2v *,v2w *が求められる。第2の指令電圧ベクトルv2u *,v2v *,v2w *に基づいてインバータのスイッチングがなされる。なお、第1の指令電圧ベクトルv1u *,v1v *,v1w *は、モータ電圧ベクトルが追従するべきベクトルを表す。第2の指令電圧ベクトルv2u *,v2v *,v2w *は、インバータのゲインに由来するモータ電圧ベクトルの誤差をなくすためのベクトルである。 The inventors examined a motor control unit 903 as shown in FIG. 17 in improving the motor control device. The motor control unit 903 has a configuration for realizing direct torque control in the speed control system. In the motor control unit 903, the phase currents i u and i w are converted into axial currents i α and i β by the u, w / α, β conversion unit 906. The motor voltage estimation unit 922 estimates the motor voltage vector applied to the three-phase motor from the second command voltage vectors v 2u * , v 2v * , v 2w * (phase voltage limit vectors v u_lim , v v_lim and v w_lim are obtained). u, v, w / alpha, the β conversion unit 923, phase voltage limiting vector v u_lim, v v_lim, v w_lim is converted restricted axis voltage v α_lim, v the Beta_lim. A motor magnetic flux estimation unit 908 estimates a motor magnetic flux vector (estimated magnetic flux Ψ s is obtained) from the limited shaft voltages v α_lim and v β_lim and the shaft currents i α and i β . The α-axis component and the β-axis component of the estimated magnetic flux Ψ s are described as an estimated magnetic flux Ψ α and an estimated magnetic flux Ψ β , respectively. The speed and the position specifying unit 911, the estimated magnetic flux [psi s, speed and phase are estimated motor flux vector of the three-phase motor (phases theta s estimated velocity omega r and the estimated magnetic flux [psi s is determined). The torque estimation unit 914 estimates the motor torque (estimated torque Te is obtained) from the estimated magnetic flux Ψ s and the shaft currents i α and i β . The command torque specifying unit 925 generates the command torque T e * so that the current estimated speed ω r matches the command speed ω ref * . A command amplitude | Ψ s * | is generated from the command torque T e * by the amplitude specifying unit 915. The torque deviation calculation unit 921 obtains a deviation (torque deviation) ΔT between the estimated torque Te and the command torque Te * . The position specifying unit 990 specifies the phase θ s * of the command magnetic flux vector Ψ s * from the phase θ s and the torque deviation ΔT. The command magnetic flux specifying unit 912 obtains the command magnetic flux vector ψ s * from the command amplitude | ψ s * | and the phase θ s * . The α-axis component and β-axis component of the command magnetic flux vector ψ s * are described as α-axis command magnetic flux ψ α * and β-axis command magnetic flux ψ β * , respectively. the alpha-axis magnetic flux deviation calculation unit 913a, alpha axis command flux [psi alpha * and the estimated flux [psi alpha and deviation (the magnetic flux deviation) [Delta] [Psi] alpha is obtained. the beta-axis magnetic flux deviation calculation unit 913b, beta axis command flux [psi beta * and the estimated flux [psi beta and deviation (the magnetic flux deviation) [Delta] [Psi] beta is obtained. The command voltage specifying unit 907 obtains first command voltage vectors (axis command voltages) v α * and v β * from the magnetic flux deviations ΔΨ α and ΔΨ β and the shaft currents i α and i β . alpha, the beta / u, v, w conversion unit 909, the first command voltage vector v α *, v β * the first command voltage vector v 1u *, v 1v *, is converted to v 1 w *. The amplitude compensation unit 910, the first command voltage vector v 1u *, v 1v *, v 1w * from the second command voltage vector v 2u *, v 2v *, v 2w * is determined. The inverter is switched based on the second command voltage vectors v 2u * , v 2v * , v 2w * . Note that the first command voltage vectors v 1u * , v 1v * , and v 1w * represent vectors that the motor voltage vector should follow. The second command voltage vectors v 2u * , v 2v * , v 2w * are vectors for eliminating an error in the motor voltage vector derived from the gain of the inverter.

ところで、非特許文献2では、変調度が1よりも大きい領域でインバータを動作させつつ直接トルク制御と弱め磁束制御とを組み合わせた制御を行う技術が紹介されている。弱め磁束制御は、モータ電圧ベクトルの大きさを電圧制限値以下に抑えるための制御である。非特許文献2の技術では、弱め磁束制御用の指令振幅を与える数式に電圧制限値の項を含ませている(非特許文献2の式(2)参照)。すなわち、非特許文献2の技術は、フィードフォーワード制御により弱め磁束制御を実現しようとしている。   By the way, Non-Patent Document 2 introduces a technique for performing control that combines direct torque control and flux-weakening control while operating an inverter in a region where the degree of modulation is greater than one. The flux weakening control is a control for suppressing the magnitude of the motor voltage vector to a voltage limit value or less. In the technique of Non-Patent Document 2, a term of a voltage limit value is included in a mathematical expression that gives a command amplitude for flux-weakening control (see Expression (2) of Non-Patent Document 2). That is, the technique of Non-Patent Document 2 attempts to realize flux-weakening control by feedforward control.

弱め磁束制御が行われている状況(弱め磁束制御に基づきモータ電圧ベクトルの大きさの上昇が抑えられている状況)では、モータ電圧ベクトルの大きさは電圧制限値に保たれるとも思われる。しかしながら、本発明者らの検討によれば、非特許文献2の弱め磁束制御では、種々の誤差が原因で、モータ電圧ベクトルの大きさは電圧制限値からずれた値に保たれる。本発明らが知る限り、変調度が1よりも大きい領域でインバータを動作させる場合において高い精度を確保できる弱め磁束制御の手法は、これまでには提案されていない。   In a situation where the flux weakening control is being performed (a situation where the increase in the magnitude of the motor voltage vector is suppressed based on the flux weakening control), the magnitude of the motor voltage vector may be maintained at the voltage limit value. However, according to the study by the present inventors, in the flux weakening control of Non-Patent Document 2, the magnitude of the motor voltage vector is kept at a value deviated from the voltage limit value due to various errors. As far as the present inventors know, no weak flux control method has been proposed so far that can ensure high accuracy when the inverter is operated in a region where the degree of modulation is greater than one.

以上に鑑み、本開示は、変調度が1よりも大きい領域でインバータを動作させつつ精度が高い弱め磁束制御を行うことに適したモータ制御装置を提供することを目的とする。   In view of the above, an object of the present disclosure is to provide a motor control device suitable for performing magnetic flux control with high accuracy while operating an inverter in a region where the degree of modulation is greater than 1.

すなわち、本開示の第1態様は、
3相モータのモータ磁束ベクトルが追従するべき指令磁束ベクトルと、前記3相モータのモータ電圧ベクトルが追従するべき第1の指令電圧ベクトルと、を特定し、PWMインバータを用いて前記3相モータを制御するモータ制御装置であって、
前記モータ電圧ベクトルを推定するモータ電圧推定部と、
前記モータ磁束ベクトルを推定するモータ磁束推定部と、
前記指令磁束ベクトルの振幅となるべき指令振幅を特定する振幅特定部と、
前記指令振幅を用いて前記指令磁束ベクトルを特定する指令磁束特定部と、
前記指令磁束ベクトルと、推定された前記モータ磁束ベクトルと、を用いて、前記第1の指令電圧ベクトルを特定する指令電圧特定部と、を備え、
前記PWMインバータによって3相交流に変換される直流電圧をDCリンク電圧と定義し、前記DCリンク電圧の半分の値に対する3相交流座標で表したときの前記第1の指令電圧ベクトルの各相電圧の振幅の値の比率を変調度と定義し、前記変調度が1のときの前記第1の指令電圧ベクトルの大きさよりも大きい閾値を電圧制限値と定義したとき、前記振幅特定部は、推定された前記モータ電圧ベクトルの大きさが前記電圧制限値よりも大きい第1の場合において、推定された前記モータ電圧ベクトルの大きさと前記電圧制限値との間の偏差をゼロに収束させる電圧フィードバック制御を含む制御を通じて前記指令振幅を特定するモータ制御装置を提供する。
That is, the first aspect of the present disclosure is:
A command magnetic flux vector to be followed by the motor magnetic flux vector of the three-phase motor and a first command voltage vector to be followed by the motor voltage vector of the three-phase motor are specified, and the three-phase motor is configured using a PWM inverter. A motor control device for controlling,
A motor voltage estimation unit for estimating the motor voltage vector;
A motor magnetic flux estimator for estimating the motor magnetic flux vector;
An amplitude specifying unit for specifying a command amplitude to be an amplitude of the command magnetic flux vector;
A command magnetic flux specifying unit for specifying the command magnetic flux vector using the command amplitude;
A command voltage specifying unit for specifying the first command voltage vector using the command magnetic flux vector and the estimated motor magnetic flux vector;
The DC voltage converted into three-phase AC by the PWM inverter is defined as a DC link voltage, and each phase voltage of the first command voltage vector when expressed in three-phase AC coordinates with respect to a half value of the DC link voltage Is defined as a modulation degree, and when a threshold value larger than the magnitude of the first command voltage vector when the modulation degree is 1 is defined as a voltage limit value, the amplitude specifying unit estimates Feedback control for converging a deviation between the estimated magnitude of the motor voltage vector and the voltage limit value to zero in a first case where the magnitude of the motor voltage vector thus determined is larger than the voltage limit value The motor control apparatus which specifies the said command amplitude through control including is provided.

第1態様の電圧制限値は、変調度が1のときの第1の指令電圧ベクトルよりも大きい。つまり、この電圧制限値によれば、変調度が1よりも大きい領域でPWMインバータを動作させつつ弱め磁束制御を実行できる。具体的に、第1態様では、モータ電圧ベクトルの大きさが電圧制限値よりも大きい第1の場合に、モータ電圧ベクトルの大きさと電圧制限値との間の偏差をゼロに収束させる電圧フィードバック制御を実行する。このようにすれば、フィードフォワード制御を実行する場合よりも、高い精度でモータ電圧ベクトルの大きさが電圧制限値に一致する。すなわち、第1態様によれば、変調度が1よりも大きい領域でPWMインバータを動作させつつ高い精度で弱め磁束制御を実行することができる。   The voltage limit value of the first aspect is larger than the first command voltage vector when the modulation degree is 1. That is, according to this voltage limit value, the flux-weakening control can be executed while operating the PWM inverter in a region where the degree of modulation is larger than 1. Specifically, in the first aspect, in the first case where the magnitude of the motor voltage vector is larger than the voltage limit value, the voltage feedback control that converges the deviation between the magnitude of the motor voltage vector and the voltage limit value to zero. Execute. In this way, the magnitude of the motor voltage vector matches the voltage limit value with higher accuracy than when the feedforward control is executed. That is, according to the first aspect, it is possible to execute the flux-weakening control with high accuracy while operating the PWM inverter in a region where the modulation degree is larger than 1.

本開示の第2態様は、第1態様に加え、
前記振幅特定部は、
前記指令磁束ベクトルの仮振幅を設定する仮設定部と、
前記第1の場合において、前記電圧フィードバック制御を含む制御を通じて修正振幅を特定する修正振幅特定部と、
前記仮振幅に前記修正振幅を加算して前記指令振幅を特定する補正部とを有するモータ制御装置を提供する。
The second aspect of the present disclosure includes, in addition to the first aspect,
The amplitude specifying unit includes:
A temporary setting unit for setting a temporary amplitude of the command magnetic flux vector;
In the first case, a corrected amplitude specifying unit that specifies a corrected amplitude through control including the voltage feedback control;
There is provided a motor control device including a correction unit that identifies the command amplitude by adding the correction amplitude to the temporary amplitude.

第2態様のモータ制御装置は、シンプルである。   The motor control device of the second aspect is simple.

本開示の第3態様は、第2態様に加え、
前記第1の場合において、前記修正振幅特定部は、ゼロよりも小さい前記修正振幅を特定するモータ制御装置を提供する。
The third aspect of the present disclosure includes, in addition to the second aspect,
In the first case, the correction amplitude specifying unit provides a motor control device that specifies the correction amplitude smaller than zero.

第3態様によれば、減磁作用が得られるように仮振幅が補正される。   According to the third aspect, the temporary amplitude is corrected so as to obtain a demagnetizing action.

本開示の第4態様は、第2態様又は第3態様に加え、
前記修正振幅特定部は、電圧偏差補償部を有し、
前記第1の場合において、前記電圧偏差補償部は、推定された前記モータ電圧ベクトルの大きさと前記電圧制限値との間の偏差がゼロに収束するように前記修正振幅を操作量とする前記電圧フィードバック制御を実行するモータ制御装置を提供する。
In addition to the second aspect or the third aspect, the fourth aspect of the present disclosure includes:
The modified amplitude specifying unit has a voltage deviation compensating unit,
In the first case, the voltage deviation compensator uses the corrected amplitude as an operation amount so that a deviation between the estimated magnitude of the motor voltage vector and the voltage limit value converges to zero. A motor control device that executes feedback control is provided.

第4態様の構成は、第6の態様の構成よりもシンプルである。   The configuration of the fourth aspect is simpler than the configuration of the sixth aspect.

本開示の第5態様は、第4態様に加え、
前記修正振幅特定部は、第1モードと第2モードとを切り替える切替部を有し、
前記第1モードは、推定された前記モータ電圧ベクトルの大きさと前記電圧制限値との間の偏差がゼロに収束するように前記修正振幅を操作量とする前記電圧フィードバック制御を前記電圧偏差補償部が実行するモードであり、
前記第2モードは、定数を前記修正振幅とするモードであり、
前記切替部は、前記第1の場合には前記第1モードを選択し、推定された前記モータ電圧ベクトルの大きさが前記電圧制限値以下である第2の場合には前記第2モードを選択するモータ制御装置を提供する。
The fifth aspect of the present disclosure includes, in addition to the fourth aspect,
The modified amplitude specifying unit includes a switching unit that switches between the first mode and the second mode,
In the first mode, the voltage deviation compensation unit performs the voltage feedback control using the corrected amplitude as an operation amount so that a deviation between the estimated magnitude of the motor voltage vector and the voltage limit value converges to zero. Is the mode to run,
The second mode is a mode in which a constant is the corrected amplitude,
The switching unit selects the first mode in the first case, and selects the second mode in the second case where the estimated magnitude of the motor voltage vector is equal to or less than the voltage limit value. A motor control device is provided.

第5態様の構成は、第7態様の構成よりもシンプルである。第5態様のモータ制御装置では、モータ電圧ベクトルの大きさが電圧制限値以下である場合に弱め磁束制御以外の制御を行うことができる。また、第5態様によれば、弱め磁束制御と他の制御とを適切なタイミングでスムーズに切り替えることが可能となる。   The configuration of the fifth aspect is simpler than the configuration of the seventh aspect. In the motor control device according to the fifth aspect, when the magnitude of the motor voltage vector is equal to or less than the voltage limit value, control other than the magnetic flux weakening control can be performed. Also, according to the fifth aspect, it is possible to smoothly switch between the flux-weakening control and the other control at an appropriate timing.

本開示の第6態様は、第2態様又は第3態様に加え、
前記修正振幅特定部は、電圧偏差補償部と内積補償部とを有し、
前記第1の場合において、前記電圧偏差補償部は、推定された前記モータ電圧ベクトルの大きさと前記電圧制限値との間の偏差がゼロに収束するように第1の指令誤差パラメータを操作量とする前記電圧フィードバック制御を実行し、
前記第1の場合において、前記内積補償部は、(a)推定された前記モータ磁束ベクトルと前記3相モータのモータ電流ベクトルとの第1内積、又は、(b)前記3相モータの推定された磁石磁束ベクトルと前記モータ電流ベクトルとの第2内積である誤差パラメータと前記第1の指令誤差パラメータとの間の偏差がゼロに収束するように前記修正振幅を操作量とする第1のフィードバック制御を実行するモータ制御装置を提供する。
In the sixth aspect of the present disclosure, in addition to the second aspect or the third aspect,
The modified amplitude specifying unit includes a voltage deviation compensation unit and an inner product compensation unit,
In the first case, the voltage deviation compensator uses the first command error parameter as an operation amount so that a deviation between the estimated magnitude of the motor voltage vector and the voltage limit value converges to zero. Executing the voltage feedback control,
In the first case, the inner product compensation unit is configured to (a) a first inner product of the estimated motor magnetic flux vector and a motor current vector of the three-phase motor, or (b) an estimation of the three-phase motor. First feedback with the corrected amplitude as the manipulated variable so that a deviation between an error parameter, which is a second inner product of the magnet magnetic flux vector and the motor current vector, and the first command error parameter converge to zero. A motor control device that executes control is provided.

本開示の第7態様は、第6態様に加え、
前記修正振幅特定部は、第1モードと第2モードとを切り替える切替部を有し、
前記第1モードは、推定された前記モータ電圧ベクトルの大きさと前記電圧制限値との間の偏差がゼロに収束するように前記第1の指令誤差パラメータを操作量とする前記電圧フィードバック制御を前記電圧偏差補償部が実行し、前記第1の前記指令誤差パラメータと前記誤差パラメータとの間の偏差がゼロに収束するように前記修正振幅を操作量とする前記第1のフィードバック制御を前記内積補償部が実行するモードであり、
前記第2モードは、定数である第2の指令誤差パラメータと前記誤差パラメータとの間の偏差がゼロに収束するように前記修正振幅を操作量とする第2のフィードバック制御を前記内積補償部が実行するモードであり、
前記切替部は、前記第1の場合には前記第1モードを選択し、推定された前記モータ電圧ベクトルの大きさが前記電圧制限値以下である第2の場合には前記第2モードを選択するモータ制御装置を提供する。
The seventh aspect of the present disclosure includes, in addition to the sixth aspect,
The modified amplitude specifying unit includes a switching unit that switches between the first mode and the second mode,
In the first mode, the voltage feedback control is performed using the first command error parameter as an operation amount so that a deviation between the estimated magnitude of the motor voltage vector and the voltage limit value converges to zero. A voltage deviation compensation unit executes the first feedback control using the corrected amplitude as an operation amount so that a deviation between the first command error parameter and the error parameter converges to zero. Is the mode executed by
In the second mode, the inner product compensation unit performs second feedback control using the corrected amplitude as an operation amount so that a deviation between a constant second command error parameter and the error parameter converges to zero. The mode to run,
The switching unit selects the first mode in the first case, and selects the second mode in the second case where the estimated magnitude of the motor voltage vector is equal to or less than the voltage limit value. A motor control device is provided.

第6態様及び第7態様のモータ制御装置では、モータ電圧ベクトルの大きさが電圧制限値以下である第2の場合(第2モード)における制御の自由度が高い。具体的には、第1内積又は第2内積が収束するべき定数を適切に設定することによって、種々の制御を行うことができる。第1内積又は第2内積は仮振幅を補正をするための有効な指標であるため、第2の場合において、目的に応じたフィードバック制御が実施されうる。また、第7態様によれば、弱め磁束制御と他の制御とを適切なタイミングでスムーズに切り替えることが可能となる。   In the motor control devices of the sixth aspect and the seventh aspect, the degree of freedom of control is high in the second case (second mode) in which the magnitude of the motor voltage vector is equal to or less than the voltage limit value. Specifically, various controls can be performed by appropriately setting a constant at which the first inner product or the second inner product should converge. Since the first inner product or the second inner product is an effective index for correcting the provisional amplitude, feedback control according to the purpose can be performed in the second case. Moreover, according to the 7th aspect, it becomes possible to switch weakly magnetic flux control and other control smoothly at an appropriate timing.

本開示の第8態様は、第7態様に加え、
前記誤差パラメータは前記第2内積であり、
前記定数はゼロであるモータ制御装置を提供する。
The eighth aspect of the present disclosure includes, in addition to the seventh aspect,
The error parameter is the second inner product;
A motor controller is provided in which the constant is zero.

第8態様のモータ制御装置では、第1の場合において弱め磁束制御を実行し、第2の場合において最大トルク/電流制御(MTPA)を実行することができる。   In the motor control apparatus according to the eighth aspect, the flux-weakening control can be executed in the first case, and the maximum torque / current control (MTPA) can be executed in the second case.

本開示の第9態様は、第1態様〜第8態様のいずれか1つに加え、
前記PWMインバータの動作領域が線形領域から過変調領域に遷移するときの前記変調度の理論値を境界値と定義したとき、前記電圧制限値は、前記変調度が前記境界値のときの前記第1の指令電圧ベクトルの大きさよりも大きいモータ制御装置を提供する。
The ninth aspect of the present disclosure is in addition to any one of the first aspect to the eighth aspect,
When the theoretical value of the modulation factor when the operation region of the PWM inverter transitions from a linear region to an overmodulation region is defined as a boundary value, the voltage limit value is the first value when the modulation factor is the boundary value. Provided is a motor control device having a magnitude greater than one command voltage vector.

第9態様の電圧制限値は、PWMインバータを過変調領域で動作させつつ弱め磁束制御を行う上で適切である。   The voltage limit value of the ninth aspect is appropriate for performing the flux weakening control while operating the PWM inverter in the overmodulation region.

本開示の第10態様は、第1態様〜第9態様のいずれか1つに加え、
前記PWMインバータが前記3相モータへと出力する前記モータ電圧ベクトルの各相電圧には出力可能な上限と前記上限よりも前記DCリンク電圧だけ小さい下限とがあり、
前記モータ制御装置は、前記PWMインバータの動作を規定するPWMデューティの生成に用いられる参照電圧ベクトルを特定し、
前記モータ電圧推定部は、前記3相交流座標で表したときの前記参照電圧ベクトルのうち電圧が前記上限よりも大きい相の電圧を前記上限に置き換えるとともに電圧が前記下限よりも小さい相の電圧を前記下限に置き換えたものを前記モータ電圧ベクトルとして推定するモータ制御装置を提供する。
In a tenth aspect of the present disclosure, in addition to any one of the first aspect to the ninth aspect,
Each phase voltage of the motor voltage vector that the PWM inverter outputs to the three-phase motor has an upper limit that can be output and a lower limit that is smaller than the upper limit by the DC link voltage,
The motor control device specifies a reference voltage vector used to generate a PWM duty that defines the operation of the PWM inverter,
The motor voltage estimator replaces the voltage of the phase whose voltage is larger than the upper limit with the upper limit in the reference voltage vector expressed by the three-phase AC coordinates, and the voltage of the phase whose voltage is smaller than the lower limit. Provided is a motor control device that estimates a value replaced with the lower limit as the motor voltage vector.

第10態様によれば、PWMインバータが過変調領域で動作する場合においても、簡便且つ精度よくモータ電圧ベクトルを推定することができる。   According to the tenth aspect, the motor voltage vector can be estimated easily and accurately even when the PWM inverter operates in the overmodulation region.

本開示の第11態様は、第1態様〜第10態様のいずれか1つに加え、
前記モータ制御装置は、前記第1の指令電圧ベクトルから前記PWMインバータの動作を規定するPWMデューティの生成に用いられる参照電圧ベクトルを特定する振幅補償部を備え、
前記PWMインバータの動作領域が線形領域から過変調領域に遷移するときの前記変調度の理論値を境界値と定義したとき、前記参照電圧ベクトルは、前記変調度が前記境界値以下である場合は、前記第1の指令電圧ベクトルと同じである第2の指令電圧ベクトルであり、
前記参照電圧ベクトルは、前記変調度が前記境界値よりも大きい場合は、1よりも大きい振幅補償係数であって前記変調度が大きくなればなるほど大きくなる振幅補償係数を前記第1の指令電圧ベクトルに乗じて得られる第2の指令電圧ベクトルであるモータ制御装置を提供する。
In an eleventh aspect of the present disclosure, in addition to any one of the first aspect to the tenth aspect,
The motor control device includes an amplitude compensator that specifies a reference voltage vector used to generate a PWM duty that defines an operation of the PWM inverter from the first command voltage vector,
When the theoretical value of the modulation factor when the operation region of the PWM inverter transitions from a linear region to an overmodulation region is defined as a boundary value, the reference voltage vector is when the modulation factor is equal to or less than the boundary value , A second command voltage vector that is the same as the first command voltage vector,
The reference voltage vector is an amplitude compensation coefficient larger than 1 when the degree of modulation is greater than the boundary value, and an amplitude compensation coefficient that increases as the degree of modulation increases is the first command voltage vector. A motor control device that is a second command voltage vector obtained by multiplying by is provided.

PWMインバータが過変調領域で動作しているときは、変調度が大きくなればなるほどPWMインバータのゲインは小さくなる。第11態様では、PWMインバータが過変調領域で動作している場合において変調度が大きくなればなるほど第1の指令電圧ベクトルの各相電圧の振幅に対する参照電圧ベクトル(第2の指令電圧ベクトル)の各相電圧の振幅の比率が大きくなる。結果として、PWMインバータが過変調領域で動作しているときにおいて、第1指令電圧ベクトルとモータ電圧ベクトルとの乖離が抑制される。   When the PWM inverter is operating in the overmodulation region, the gain of the PWM inverter decreases as the modulation degree increases. In the eleventh aspect, the reference voltage vector (second command voltage vector) corresponding to the amplitude of each phase voltage of the first command voltage vector increases as the degree of modulation increases when the PWM inverter operates in the overmodulation region. The ratio of the amplitude of each phase voltage increases. As a result, the deviation between the first command voltage vector and the motor voltage vector is suppressed when the PWM inverter is operating in the overmodulation region.

本開示の第12態様は、第11態様に加え、
前記振幅補償係数は、前記PWMインバータのゲインと前記第2の指令電圧ベクトルの各相電圧の基本波成分の振幅との積が前記第1の指令電圧ベクトルの各相電圧の基本波成分の振幅に一致するように定められた係数であるモータ制御装置を提供する。
The twelfth aspect of the present disclosure includes, in addition to the eleventh aspect,
The amplitude compensation coefficient is the product of the gain of the PWM inverter and the amplitude of the fundamental wave component of each phase voltage of the second command voltage vector, and the amplitude of the fundamental wave component of each phase voltage of the first command voltage vector A motor control device having a coefficient determined to match

第12態様によれば、第1の指令電圧ベクトルの各相電圧の基本波成分の振幅とモータ電圧ベクトルの各相電圧の基本波成分の振幅とが高い精度で一致する。   According to the twelfth aspect, the amplitude of the fundamental wave component of each phase voltage of the first command voltage vector matches the amplitude of the fundamental wave component of each phase voltage of the motor voltage vector with high accuracy.

本開示の第13態様は、第1態様〜第12態様のいずれか1つに加え、
前記モータ磁束推定部は、前記3相モータのモータ電流ベクトルと、推定された前記モータ電圧ベクトルと、を用いて前記モータ磁束ベクトルを推定し、
前記モータ制御装置は、
前記モータ電流ベクトルと推定された前記モータ磁束ベクトルとから前記3相モータのモータトルクを推定するトルク推定部と、
前記モータトルクが追従するべき指令トルクと推定された前記モータトルクとの間のトルク偏差を用いて前記モータ磁束ベクトルの位相が移動するべき制御周期毎の移動量を特定し、特定された前記移動量と推定された前記モータ磁束ベクトルの位相とを用いて前記指令磁束ベクトルの位相を特定する位置特定部と、を有するモータ制御装置を提供する。
The thirteenth aspect of the present disclosure is in addition to any one of the first aspect to the twelfth aspect,
The motor magnetic flux estimating unit estimates the motor magnetic flux vector using a motor current vector of the three-phase motor and the estimated motor voltage vector,
The motor control device
A torque estimator for estimating a motor torque of the three-phase motor from the motor current vector and the estimated motor magnetic flux vector;
Using the torque deviation between the command torque to be followed by the motor torque and the estimated motor torque, the movement amount for each control cycle in which the phase of the motor magnetic flux vector should move is specified, and the specified movement And a position specifying unit that specifies the phase of the command magnetic flux vector using the estimated amount and the phase of the estimated motor magnetic flux vector.

第13態様のモータ制御装置では、モータトルクを推定する。そして、推定されたモータ磁束ベクトルの位相のみならず推定されたモータトルクがモータ磁束ベクトルの位相に反映される。すなわち、モータトルクに関するフィードバック情報がモータ磁束ベクトルの位相の特定に活用されるので、第13態様のモータ制御装置はモータトルクに対する応答性に優れる。   In the motor control device of the thirteenth aspect, the motor torque is estimated. The estimated motor torque as well as the estimated motor magnetic flux vector phase is reflected in the motor magnetic flux vector phase. That is, since feedback information regarding the motor torque is used for specifying the phase of the motor magnetic flux vector, the motor control device according to the thirteenth aspect is excellent in response to the motor torque.

本開示の第14態様は、第1態様〜第12態様のいずれか1つに加え、
前記モータ制御装置は、前記3相モータの速度が追従するべき指令速度を用いて前記モータ磁束ベクトルの位相が移動するべき制御周期毎の移動量を特定し、特定された前記移動量を用いて前記指令磁束ベクトルの位相を特定する位置特定部を有し、
前記指令磁束特定部は、前記位置特定部で特定された前記位相と、前記振幅特定部で特定された前記指令振幅と、を用いて前記指令磁束ベクトルを特定するモータ制御装置を提供する。
The fourteenth aspect of the present disclosure is in addition to any one of the first aspect to the twelfth aspect,
The motor control device specifies a movement amount for each control cycle in which the phase of the motor magnetic flux vector should move using a command speed that the speed of the three-phase motor should follow, and uses the specified movement amount A position specifying unit for specifying the phase of the command magnetic flux vector;
The command magnetic flux specifying unit provides a motor control device that specifies the command magnetic flux vector using the phase specified by the position specifying unit and the command amplitude specified by the amplitude specifying unit.

第14態様によれば、指令磁束ベクトルの位相をシンプルに特定することができる。   According to the fourteenth aspect, the phase of the command magnetic flux vector can be specified simply.

本開示の第15態様は、
3相発電機の発電機磁束ベクトルが追従するべき指令磁束ベクトルと、前記3相発電機の発電機電圧ベクトルが追従するべき第1の指令電圧ベクトルと、を特定し、PWMコンバータを用いて前記3相発電機を制御する発電機制御装置であって、
前記発電機電圧ベクトルを推定する発電機電圧推定部と、
前記発電機磁束ベクトルを推定する発電機磁束推定部と、
前記指令磁束ベクトルの振幅となるべき指令振幅を特定する振幅特定部と、
前記指令振幅を用いて前記指令磁束ベクトルを特定する指令磁束特定部と、
前記指令磁束ベクトルと、推定された前記発電機磁束ベクトルと、を用いて、前記第1の指令電圧ベクトルを特定する指令電圧特定部と、を備え、
前記PWMコンバータによって3相交流に変換される直流電圧をDCリンク電圧と定義し、前記DCリンク電圧の半分の値に対する3相交流座標で表したときの前記第1の指令電圧ベクトルの各相電圧の振幅の値の比率を変調度と定義し、前記変調度が1のときの前記第1の指令電圧ベクトルの大きさよりも大きい閾値を電圧制限値と定義したとき、前記振幅特定部は、推定された前記発電機電圧ベクトルの大きさが前記電圧制限値よりも大きい第1の場合において、推定された前記発電機電圧ベクトルの大きさと前記電圧制限値との間の偏差をゼロに収束させる電圧フィードバック制御を含む制御を通じて前記指令振幅を特定する、発電機制御装置を提供する。
A fifteenth aspect of the present disclosure includes
A command magnetic flux vector to be followed by a generator magnetic flux vector of a three-phase generator and a first command voltage vector to be followed by a generator voltage vector of the three-phase generator are specified, and the PWM converter is used to specify the command magnetic flux vector A generator control device for controlling a three-phase generator,
A generator voltage estimator for estimating the generator voltage vector;
A generator magnetic flux estimator for estimating the generator magnetic flux vector;
An amplitude specifying unit for specifying a command amplitude to be an amplitude of the command magnetic flux vector;
A command magnetic flux specifying unit for specifying the command magnetic flux vector using the command amplitude;
A command voltage specifying unit for specifying the first command voltage vector using the command magnetic flux vector and the estimated generator magnetic flux vector;
The DC voltage converted into three-phase AC by the PWM converter is defined as a DC link voltage, and each phase voltage of the first command voltage vector when expressed in three-phase AC coordinates with respect to a half value of the DC link voltage Is defined as a modulation degree, and when a threshold value larger than the magnitude of the first command voltage vector when the modulation degree is 1 is defined as a voltage limit value, the amplitude specifying unit estimates In the first case where the magnitude of the generated generator voltage vector is larger than the voltage limit value, the voltage that converges the deviation between the estimated generator voltage vector magnitude and the voltage limit value to zero Provided is a generator control device that specifies the command amplitude through control including feedback control.

第15態様によれば、第1態様のモータ制御装置の同様の効果を奏する発電機制御装置を提供することができる。なお、第1態様の特徴と第15態様の特徴を兼ね備えた電動機を提供することも可能である。すなわち、力行駆動及び回生駆動の両方を行う電動機であって第1態様及び第15態様と同様に動作しこれらの態様と同様の効果を奏する電動機を提供することも可能である。   According to the 15th aspect, the generator control apparatus which has the same effect as the motor control apparatus of the 1st aspect can be provided. It is also possible to provide an electric motor that combines the features of the first aspect and the fifteenth aspect. That is, it is also possible to provide an electric motor that performs both power running drive and regenerative drive, and operates in the same manner as the first and fifteenth aspects and exhibits the same effects as those aspects.

本開示の第16態様は、
3相モータのモータ磁束ベクトルが追従するべき指令磁束ベクトルと、前記3相モータのモータ電圧ベクトルが追従するべき第1の指令電圧ベクトルと、を特定し、PWMインバータを用いて前記3相モータを制御するモータ制御方法であって、
前記モータ電圧ベクトルを推定するステップと、
前記モータ磁束ベクトルを推定するステップと、
前記指令磁束ベクトルの振幅となるべき指令振幅を特定するステップと、
前記指令振幅を用いて前記指令磁束ベクトルを特定するステップと、
前記指令磁束ベクトルと、推定された前記モータ磁束ベクトルと、を用いて、前記第1の指令電圧ベクトルを特定するステップと、を備え、
前記PWMインバータによって3相交流に変換される直流電圧をDCリンク電圧と定義し、前記DCリンク電圧の半分の値に対する3相交流座標で表したときの前記第1の指令電圧ベクトルの各相電圧の振幅の値の比率を変調度と定義し、前記変調度が1のときの前記第1の指令電圧ベクトルの大きさよりも大きい閾値を電圧制限値と定義したとき、前記指令振幅を特定するステップでは、推定された前記モータ電圧ベクトルの大きさが前記電圧制限値よりも大きい第1の場合において、推定された前記モータ電圧ベクトルの大きさと前記電圧制限値との間の偏差をゼロに収束させる電圧フィードバック制御を含む制御を通じて前記指令振幅を特定する、モータ制御方法を提供する。
The sixteenth aspect of the present disclosure includes
A command magnetic flux vector to be followed by the motor magnetic flux vector of the three-phase motor and a first command voltage vector to be followed by the motor voltage vector of the three-phase motor are specified, and the three-phase motor is configured using a PWM inverter. A motor control method for controlling,
Estimating the motor voltage vector;
Estimating the motor flux vector;
Specifying a command amplitude to be an amplitude of the command magnetic flux vector;
Identifying the command magnetic flux vector using the command amplitude;
Identifying the first command voltage vector using the command magnetic flux vector and the estimated motor magnetic flux vector,
The DC voltage converted into three-phase AC by the PWM inverter is defined as a DC link voltage, and each phase voltage of the first command voltage vector when expressed in three-phase AC coordinates with respect to a half value of the DC link voltage Defining the command amplitude when a ratio greater than the magnitude of the first command voltage vector when the modulation factor is 1 is defined as a voltage limit value. Then, in the first case where the estimated magnitude of the motor voltage vector is larger than the voltage limit value, the deviation between the estimated magnitude of the motor voltage vector and the voltage limit value is converged to zero. Provided is a motor control method for specifying the command amplitude through control including voltage feedback control.

本開示の第17態様は、
3相発電機の発電機磁束ベクトルが追従するべき指令磁束ベクトルと、前記3相発電機の発電機電圧ベクトルが追従するべき第1の指令電圧ベクトルと、を特定し、PWMコンバータを用いて前記3相発電機を制御する発電機制御方法であって、
前記発電機電圧ベクトルを推定するステップと、
前記発電機磁束ベクトルを推定するステップと、
前記指令磁束ベクトルの振幅となるべき指令振幅を特定するステップと、
前記指令振幅を用いて前記指令磁束ベクトルを特定するステップと、
前記指令磁束ベクトルと、推定された前記発電機磁束ベクトルと、を用いて、前記第1の指令電圧ベクトルを特定するステップと、を備え、
前記PWMコンバータによって3相交流に変換される直流電圧をDCリンク電圧と定義し、前記DCリンク電圧の半分の値に対する3相交流座標で表したときの前記第1の指令電圧ベクトルの各相電圧の振幅の値の比率を変調度と定義し、前記変調度が1のときの前記第1の指令電圧ベクトルの大きさよりも大きい閾値を電圧制限値と定義したとき、前記指令振幅を特定するステップでは、推定された前記発電機電圧ベクトルの大きさが前記電圧制限値よりも大きい第1の場合において、推定された前記発電機電圧ベクトルの大きさと前記電圧制限値との間の偏差をゼロに収束させる電圧フィードバック制御を含む制御を通じて前記指令振幅を特定する、発電機制御方法を提供する。
A seventeenth aspect of the present disclosure includes
A command magnetic flux vector to be followed by a generator magnetic flux vector of a three-phase generator and a first command voltage vector to be followed by a generator voltage vector of the three-phase generator are specified, and the PWM converter is used to specify the command magnetic flux vector A generator control method for controlling a three-phase generator,
Estimating the generator voltage vector;
Estimating the generator flux vector;
Specifying a command amplitude to be an amplitude of the command magnetic flux vector;
Identifying the command magnetic flux vector using the command amplitude;
Identifying the first command voltage vector using the command magnetic flux vector and the estimated generator magnetic flux vector,
The DC voltage converted into three-phase AC by the PWM converter is defined as a DC link voltage, and each phase voltage of the first command voltage vector when expressed in three-phase AC coordinates with respect to a half value of the DC link voltage Defining the command amplitude when a ratio greater than the magnitude of the first command voltage vector when the modulation factor is 1 is defined as a voltage limit value. Then, in the first case where the estimated generator voltage vector magnitude is larger than the voltage limit value, the deviation between the estimated generator voltage vector magnitude and the voltage limit value is zero. Provided is a generator control method for specifying the command amplitude through control including voltage feedback control for convergence.

第16態様及び17態様によれば、第1態様及び第15態様の効果と同様の効果が得られる。   According to the sixteenth aspect and the seventeenth aspect, effects similar to the effects of the first aspect and the fifteenth aspect are obtained.

モータ制御装置に関する技術は、発電機制御装置に適用できる。発電機制御装置に関する技術は、モータ制御装置に適用できる。両方の場合において、制御の態様はよく似ているためである。モータと発電機とでは、モータ/発電機を流れる電流の位相が逆となる等の相違があるが、当業者であればこれらの相違を考慮しつつ両制御装置を構成できる。   The technology related to the motor control device can be applied to the generator control device. The technology related to the generator control device can be applied to the motor control device. This is because the control mode is very similar in both cases. There is a difference between the motor and the generator such that the phase of the current flowing through the motor / generator is reversed, but those skilled in the art can configure both control devices in consideration of these differences.

モータ制御装置及び発電機制御装置に関する技術は、モータ制御方法及び発電機制御方法に適用できる。モータ制御方法及び発電機制御方法に関する技術は、モータ制御装置及び発電機制御装置に適用できる。   The technology related to the motor control device and the generator control device can be applied to the motor control method and the generator control method. The technology related to the motor control method and the generator control method can be applied to the motor control device and the generator control device.

本明細書では、電流、電圧、磁束等に関するベクトルが、3相交流座標(U−V−W座標)、α−β座標、d−q座標、dm−qm座標等を用いて表現されている。ただし、本明細書の技術は、M−T座標等の他の座標を用いて説明することもできる。すなわち、以下では、便宜上特定の座標を用いた制御例を説明するが、本明細書はその制御例のみならず別の座標を用いた制御例も開示していると考えるべきである。モータ磁束ベクトルは、3相モータに印加されている3相交流座標上の電機子鎖交磁束と、この電機子鎖交磁束を座標変換することにより得た磁束の両方を含む概念である。指令磁束ベクトル、モータ電圧ベクトル、第1の指令電圧ベクトル、第2の指令電圧ベクトル、モータ電流ベクトル等についても同様である。本明細書では、「振幅」は、単に大きさ(絶対値)を指す場合がある。また、特に断りがない場合は、「速度」は、3相モータの回転子の角速度(単位:rad/s)を表す。   In this specification, vectors relating to current, voltage, magnetic flux, etc. are expressed using three-phase alternating current coordinates (UVV coordinates), α-β coordinates, dq coordinates, dm-qm coordinates, and the like. . However, the technique of this specification can also be described using other coordinates such as MT coordinates. That is, in the following, a control example using specific coordinates will be described for convenience, but it should be considered that this specification discloses a control example using other coordinates as well as the control example. The motor magnetic flux vector is a concept including both an armature linkage magnetic flux on a three-phase AC coordinate applied to a three-phase motor and a magnetic flux obtained by coordinate conversion of the armature linkage flux. The same applies to the command magnetic flux vector, the motor voltage vector, the first command voltage vector, the second command voltage vector, the motor current vector, and the like. In this specification, “amplitude” may simply refer to magnitude (absolute value). Further, unless otherwise specified, “speed” represents the angular speed (unit: rad / s) of the rotor of the three-phase motor.

以下、本開示に係る実施形態を図面に基づいて説明する。   Hereinafter, an embodiment according to the present disclosure will be described with reference to the drawings.

(第1の実施形態)
図1に示すように、モータ制御装置100は、第1電流センサ105a、第2電流センサ105b、モータ制御部103及びデューティ生成部104を含んでいる。モータ制御装置100は、インバータ101及び3相モータ102に接続される。
(First embodiment)
As shown in FIG. 1, the motor control apparatus 100 includes a first current sensor 105a, a second current sensor 105b, a motor control unit 103, and a duty generation unit 104. Motor control device 100 is connected to inverter 101 and three-phase motor 102.

モータ制御部103は、3相モータ102の位置センサレス運転を実行するように構成されている。位置センサレス運転は、エンコーダ、レゾルバ等の位置センサを用いない運転である。   The motor control unit 103 is configured to execute position sensorless operation of the three-phase motor 102. The position sensorless operation is an operation that does not use a position sensor such as an encoder or a resolver.

モータ制御装置100は、DSP(Digital Signal Processor)又はマイクロコンピュータにおいて実行される制御アプリケーションによって提供される要素を含んでいてもよい。DSP又はマイクロコンピュータは、コア、メモリ、A/D変換回路及び通信ポート等の周辺装置を含んでいてもよい。また、モータ制御装置100は、論理回路によって構成された要素を含んでいてもよい。   The motor control device 100 may include elements provided by a control application executed in a DSP (Digital Signal Processor) or a microcomputer. The DSP or the microcomputer may include peripheral devices such as a core, a memory, an A / D conversion circuit, and a communication port. Further, the motor control device 100 may include an element configured by a logic circuit.

(モータ制御装置100を用いた制御の概要)
図1を参照しながら、モータ制御装置100を用いた制御の概要を説明する。電流センサ105a,105bによって、相電流(モータ電流ベクトル)iu,iwが検出される。モータ制御部103によって、指令速度ωref *及び相電流iu,iwから、参照電圧ベクトルvu *,vv *,vw *が生成される。参照電圧ベクトルvu *,vv *,vw *の各成分は、それぞれ3相交流座標上のU相電圧vu *、V相電圧vv *及びW相電圧vw *に対応する。デューティ生成部104によって、参照電圧ベクトルvu *,vv *,vw *から、デューティDu,Dv,Dwが生成される。インバータ101によって、デューティDu,Dv,Dwから、3相モータ102に印加するべきモータ電圧ベクトルvu,vv,vwが生成される。指令速度ωref *は、上位制御装置からモータ制御装置100に与えられる。指令速度ωref *は、3相モータ102の速度が追従するべき速度を表す。このような制御により、3相モータ102は、速度が指令速度ωref *に追従するように制御される。
(Outline of control using the motor control device 100)
An overview of control using the motor control device 100 will be described with reference to FIG. The phase sensors (motor current vectors) i u and i w are detected by the current sensors 105a and 105b. The motor control unit 103 generates reference voltage vectors v u * , v v * , v w * from the command speed ω ref * and the phase currents i u , i w . Each component of the reference voltage vectors v u * , v v * , and v w * corresponds to the U-phase voltage v u * , the V-phase voltage v v *, and the W-phase voltage v w * on the three-phase AC coordinates, respectively. The duty generation unit 104, the reference voltage vector v u *, v v *, the v w *, the duty D u, D v, D w is generated. The inverter 101 generates motor voltage vectors v u , v v , v w to be applied to the three-phase motor 102 from the duties D u , D v , D w . The command speed ω ref * is given to the motor control device 100 from the host control device. The command speed ω ref * represents the speed that the speed of the three-phase motor 102 should follow. With such control, the three-phase motor 102 is controlled such that the speed follows the command speed ω ref * .

以下では、α−β座標(2相座標)に基づいてモータ制御装置100を説明することがある。図2に、α−β座標、U−V−W座標及びd−q座標を示す。α−β座標は、固定座標である。α−β座標は、静止座標とも交流座標とも称される。α軸は、U軸と同一方向に延びる軸として設定される。また、d軸はロータの回転子と一致する軸として定義されており、その位置をθで定義している。また、d軸から90度進んだ位置をq軸として定義している。   Hereinafter, the motor control device 100 may be described based on α-β coordinates (two-phase coordinates). FIG. 2 shows α-β coordinates, UVW coordinates, and dq coordinates. The α-β coordinates are fixed coordinates. The α-β coordinates are also referred to as stationary coordinates and AC coordinates. The α axis is set as an axis extending in the same direction as the U axis. The d axis is defined as an axis that coincides with the rotor of the rotor, and its position is defined by θ. A position advanced 90 degrees from the d axis is defined as the q axis.

(モータ制御部103)
図3に示すように、モータ制御部103は、u,w/α,β変換部(3相2相座標変換部)106、モータ電圧推定部(電圧制限部)122、u,v,w/α,β変換部(3相2相座標変換部)123、モータ磁束推定部108、トルク推定部(トルク推定器)114、速度・位置特定部111、指令トルク特定部125、トルク偏差演算部121、位置特定部190、振幅特定部140、指令磁束特定部112、α軸磁束偏差演算部113a、β軸磁束偏差演算部113b、指令電圧特定部107、α,β/u,v,w変換部(2相3相座標変換部)109及び振幅補償部110を含んでいる。振幅特定部140は、仮設定部126、修正振幅特定部124及び加算部(補正部)127を含んでいる。
(Motor controller 103)
As shown in FIG. 3, the motor control unit 103 includes a u, w / α, β conversion unit (three-phase two-phase coordinate conversion unit) 106, a motor voltage estimation unit (voltage limiting unit) 122, u, v, w / α, β conversion unit (three-phase two-phase coordinate conversion unit) 123, motor magnetic flux estimation unit 108, torque estimation unit (torque estimator) 114, speed / position specifying unit 111, command torque specifying unit 125, torque deviation calculating unit 121 , Position specifying unit 190, amplitude specifying unit 140, command magnetic flux specifying unit 112, α-axis magnetic flux deviation calculating unit 113a, β-axis magnetic flux deviation calculating unit 113b, command voltage specifying unit 107, α, β / u, v, w converting unit (Two-phase three-phase coordinate conversion unit) 109 and amplitude compensation unit 110 are included. The amplitude specifying unit 140 includes a temporary setting unit 126, a corrected amplitude specifying unit 124, and an adding unit (correcting unit) 127.

モータ制御部103では、u,w/α,β変換部106によって、相電流iu,iwが、軸電流iα,iβに変換される。軸電流iα,iβは、3相モータ102のα−β座標上におけるα軸電流iα及びβ軸電流iβをまとめて記載したものである。モータ電圧推定部122によって、参照電圧ベクトルvu *,vv *,vw *から、3相モータ102に印加されているモータ電圧ベクトルが推定される(相電圧制限ベクトルvu_lim,vv_lim,vw_limが求められる)。参照電圧ベクトルvu *,vv *,vw *は、インバータ101の動作を規定するPWMデューティDu,Dv,Dwの生成に用いられる電圧ベクトルである。本実施形態では、参照電圧ベクトルvu *,vv *,vw *は、第2の指令電圧ベクトルv2u *,v2v *,v2w *である。u,v,w/α,β変換部123によって、相電圧制限ベクトルvu_lim,vv_lim,vw_limが、制限軸電圧vα_lim,vβ_limに変換される。制限軸電圧vα_lim,vβ_limは、3相モータ102のα−β座標上におけるα軸制限指令電圧vα_lim及びβ軸制限指令電圧vβ_limをまとめて記載したものである。モータ磁束推定部108によって、制限軸電圧vα_lim,vβ_lim及び軸電流iα,iβから、モータ磁束ベクトルが推定される(推定磁束Ψsが求められる)。推定磁束Ψsのα軸成分及びβ軸成分をそれぞれ推定磁束Ψα、推定磁束Ψβと記載する。トルク推定部114によって、推定磁束Ψs及び軸電流iα,iβから推定トルクTeが特定される。速度・位置特定部111によって、推定磁束Ψsから推定磁束Ψsの位相θs及び推定速度ωrが特定される。指令トルク特定部125によって、指令速度ωref *及び推定速度ωrから指令トルクTe *が特定される。トルク偏差演算部121によって、指令トルクTe *と推定トルクTeの偏差(トルク偏差)ΔTが求められる。位置特定部190によって、位相θs及びトルク偏差ΔTから指令磁束ベクトルΨs *の位相θs *が特定される。修正振幅特定部124によって、電圧制限値Vam及び制限軸電圧vα_lim,vβ_limから、修正振幅ΔΨが求められる。仮設定部126によって、指令トルクTe *から仮振幅|Ψs_MTPA *|が特定される。加算部127によって、仮振幅|Ψs_MTPA *|及び修正振幅ΔΨから指令磁束ベクトルΨs *の振幅|Ψs *|(指令振幅|Ψs *|)が生成される。指令磁束特定部112によって、指令振幅|Ψs *|及び位相θs *から、指令磁束ベクトルΨs *が求められる。指令磁束ベクトルΨs *のα軸成分及びβ軸成分を、それぞれα軸指令磁束Ψα *、β軸指令磁束Ψβ *と記載する。α軸磁束偏差演算部113aによって、α軸指令磁束Ψα *と推定磁束Ψαとの偏差(磁束偏差)ΔΨαが求められる。β軸磁束偏差演算部113bによって、β軸指令磁束Ψβ *と推定磁束Ψβとの偏差(磁束偏差)ΔΨβが求められる。指令電圧特定部107によって、磁束偏差ΔΨα,ΔΨβ及び軸電流iα,iβから、第1の指令電圧ベクトル(軸指令電圧)vα *,vβ *が求められる。軸指令電圧vα *,vβ *は、3相モータ102のα−β座標上におけるα軸指令電圧vα *及びβ軸指令電圧vβ *をまとめて記載したものである。α,β/u,v,w変換部109によって、第1の指令電圧ベクトルvα *,vβ *が、第1の指令電圧ベクトルv1u *,v1v *,v1w *に変換される。振幅補償部110によって、第1の指令電圧ベクトルv1u *,v1v *,v1w *から第2の指令電圧ベクトルv2u *,v2v *,v2w *が求められる。なお、異なる座標系で表されているものの、第1の指令電圧ベクトルvα *,vβ *と第1の指令電圧ベクトルv1u *,v1v *,v1w *とは実体的には同じである。以下の説明では、これらのベクトルを区別する目的で、第1の指令電圧ベクトルvα *,vβ *を軸指令電圧vα *,vβ *と呼ぶことがある。 In the motor control unit 103, the u, w / α, β conversion unit 106 converts the phase currents i u , i w into shaft currents i α , i β . The axial currents i α and i β are collectively described as the α-axis current i α and the β-axis current i β on the α-β coordinate of the three-phase motor 102. By the motor voltage estimation unit 122, the reference voltage vector v u *, v v *, v w * from the motor voltage vector that is applied to the 3-phase motor 102 is estimated (phase voltage limiting vector v u_lim, v v_lim, v w_lim is required). The reference voltage vectors v u * , v v * , and v w * are voltage vectors used for generating the PWM duties D u , D v , and D w that define the operation of the inverter 101. In the present embodiment, the reference voltage vector v u *, v v *, v w * , the second command voltage vector v 2u *, v 2v *, a v 2w *. u, v, w / alpha, the β conversion unit 123, phase voltage limiting vector v u_lim, v v_lim, v w_lim is converted restricted axis voltage v α_lim, v the Beta_lim. The limit axis voltages v α_lim and v β_lim collectively describe the α axis limit command voltage v α_lim and the β axis limit command voltage v β_lim on the α-β coordinate of the three-phase motor 102. The motor magnetic flux estimator 108 estimates the motor magnetic flux vector (the estimated magnetic flux Ψ s is obtained) from the limited shaft voltages v α_lim and v β_lim and the shaft currents i α and i β . The α-axis component and the β-axis component of the estimated magnetic flux Ψ s are described as an estimated magnetic flux Ψ α and an estimated magnetic flux Ψ β , respectively. The torque estimation unit 114, the estimated magnetic flux [psi s and the axial current i alpha, i beta from the estimated torque T e is identified. The speed / position specifying unit 111 specifies the phase θ s and the estimated speed ω r of the estimated magnetic flux Ψ s from the estimated magnetic flux Ψ s . The command torque specifying unit 125 specifies the command torque T e * from the command speed ω ref * and the estimated speed ω r . By the torque deviation calculation unit 121, the deviation (torque deviation) of the command torque T e * and the estimated torque T e [Delta] T is calculated. The position specifying unit 190 specifies the phase θ s * of the command magnetic flux vector Ψ s * from the phase θ s and the torque deviation ΔT. By modifying the amplitude determination unit 124, the voltage limit value V am and limitations axis voltage v Arufa_lim, from v Beta_lim, modified amplitude ΔΨ is obtained. The temporary setting unit 126 specifies the temporary amplitude | ψ s_MTPA * | from the command torque T e * . The adder 127 generates the amplitude | Ψ s * | (command amplitude | Ψ s * |) of the command magnetic flux vector Ψ s * from the temporary amplitude | Ψ s_MTPA * | and the modified amplitude ΔΨ. The command magnetic flux specifying unit 112 obtains the command magnetic flux vector ψ s * from the command amplitude | ψ s * | and the phase θ s * . The α-axis component and β-axis component of the command magnetic flux vector ψ s * are described as α-axis command magnetic flux ψ α * and β-axis command magnetic flux ψ β * , respectively. the alpha-axis magnetic flux deviation calculation unit 113a, alpha axis command flux [psi alpha * and the estimated flux [psi alpha and deviation (the magnetic flux deviation) [Delta] [Psi] alpha is obtained. the beta-axis magnetic flux deviation calculation unit 113b, beta axis command flux [psi beta * and the estimated flux [psi beta and deviation (the magnetic flux deviation) [Delta] [Psi] beta is obtained. The command voltage specifying unit 107 obtains first command voltage vectors (axis command voltages) v α * and v β * from the magnetic flux deviations ΔΨ α and ΔΨ β and the shaft currents i α and i β . The axis command voltages v α * and v β * are a summary of the α axis command voltage v α * and the β axis command voltage v β * on the α-β coordinate of the three-phase motor 102. alpha, beta / u, v, by w converter 109, the first command voltage vector v α *, v β * is converted first command voltage vector v 1u *, v 1v *, v to 1 w * . The amplitude compensation unit 110, the first command voltage vector v 1u *, v 1v *, v 1w * from the second command voltage vector v 2u *, v 2v *, v 2w * is determined. Although expressed in different coordinate systems, the first command voltage vectors v α * , v β * and the first command voltage vectors v 1u * , v 1v * , v 1w * are substantially the same. It is. In the following description, the first command voltage vectors v α * and v β * may be referred to as axis command voltages v α * and v β * for the purpose of distinguishing these vectors.

このような制御により、インバータ101を介して3相モータ102に電圧ベクトルが印加される。3相モータ102の速度が指令速度ωref *に追従する。3相モータ102のモータ磁束ベクトル及びモータトルクが指令磁束ベクトルΨs *及び指令トルクTe *に追従する。また、インバータ101を過変調領域で動作させつつ高い精度の弱め磁束制御を実行することが可能となる。つまり、弱め磁束制御が実行されているときに、第1の指令電圧ベクトルvα *,vβ *の大きさ(電圧指令値=√(vα *^2,vβ *^2))及びモータ電圧ベクトルの大きさを、高い精度で所望の電圧制限値Vamに一致させることが可能となる。 With such control, a voltage vector is applied to the three-phase motor 102 via the inverter 101. The speed of the three-phase motor 102 follows the command speed ω ref * . The motor magnetic flux vector and the motor torque of the three-phase motor 102 follow the command magnetic flux vector ψ s * and the command torque Te * . In addition, it is possible to execute highly accurate flux-weakening control while operating the inverter 101 in the overmodulation region. That is, when the flux-weakening control is being executed, the magnitudes of the first command voltage vectors v α * , v β * (voltage command value = √ (v α * ^ 2, v β * ^ 2)) and It is possible to make the magnitude of the motor voltage vector coincide with the desired voltage limit value Vam with high accuracy.

本明細書では、軸電流iα,iβは、実際に3相モータ102を流れる電流ではなく、情報として伝達される電流値を意味する。相電圧制限ベクトルvu_lim,vv_lim,vw_lim、制限軸電圧vα_lim,vβ_lim、推定磁束Ψs、修正振幅ΔΨ、推定トルクTe、電圧制限値Vam、指令速度ωref *、指令トルクTe *、指令磁束ベクトルΨs *、第1の指令電圧ベクトルvα *,vβ *(v1u *,v1v *,v1w *)、第2の指令電圧ベクトルv2u *,v2v *,v2w *等も同様である。 In the present specification, the shaft currents i α and i β mean current values transmitted as information, not currents actually flowing through the three-phase motor 102. Phase voltage limiting vector v u_lim, v v_lim, v w_lim , limited-axis voltage v α_lim, v β_lim, estimated magnetic flux [psi s, corrected amplitude [Delta] [Psi], the estimated torque T e, the voltage limit value V am, the command speed omega ref *, the command torque T e * , command magnetic flux vector Ψ s * , first command voltage vector v α * , v β * (v 1u * , v 1v * , v 1w * ), second command voltage vector v 2u * , v 2v The same applies to * , v 2w *, and the like.

本実施形態の制御に関する各構成要素について、以下で説明する。   Each component regarding control of this embodiment is explained below.

(デューティ生成部104)
図1に示すデューティ生成部104は、参照電圧ベクトルvu *,vv *,vw *(本実施形態では第2の指令電圧ベクトルv2u *,v2v *,v2w *)から、デューティDu,Dv,Dwを生成する。デューティは、PWMデューティとも呼ばれる。具体的に、デューティ生成部104は、参照電圧ベクトルvu *,vv *,vw *の各成分(各相電圧)を、各相のデューティDu,Dv,Dwに変換する。デューティDu,Dv,Dwの生成方法としては、一般的な電圧形インバータに用いられる方法を用いることができる。例えば、デューティDu,Dv,Dwは、参照電圧ベクトルvu *,vv *,vw *を、直流電源118(図4)の電圧Vdcの半分の値で除すことにより求めることができる。この場合、デューティDuは、2×vu */Vdcである。デューティDvは、2×vv */Vdcである。デューティDwは、2×vw */Vdcである。デューティ生成部104は、デューティDu,Dv,Dwを出力する。
(Duty generator 104)
Duty generation unit 104 shown in FIG. 1, the reference voltage vector v u *, v v *, v w * ( in the present embodiment the second command voltage vector v 2u *, v 2v *, v 2w *) from the duty D u , D v and D w are generated. The duty is also called PWM duty. Specifically, the duty generation unit 104 converts each component (each phase voltage) of the reference voltage vectors v u * , v v * , and v w * into the duty Du , D v , and D w of each phase. As a method for generating the duties D u , D v and D w, a method used for a general voltage source inverter can be used. For example, the duty D u, D v, D w is the reference voltage vector v u *, v v *, and v w *, determined by dividing in half the value of the voltage V dc of the DC power supply 118 (FIG. 4) be able to. In this case, the duty Du is 2 * vu * / Vdc . The duty D v is 2 × v v * / V dc . The duty D w is 2 × v w * / V dc . Duty generation unit 104, duty D u, D v, and outputs the D w.

ただし、デューティ生成部104は、デューティDu,Dv,Dwの各相成分が1を超えることがないように構成されている。デューティは、インバータ101におけるスイッチングの一周期に対するON期間の比率を表すものであり、0以上1以下の範囲で規定されるべきものであるためである。具体的には、上述の方法で生成されたデューティDu,Dv,Dwの各相成分のうち1を超えた成分は1に置き換えられる。 However, duty generation unit 104, duty D u, D v, each phase component of D w is configured so as not to exceed 1. This is because the duty represents the ratio of the ON period to one switching cycle in the inverter 101 and should be defined in the range of 0 to 1. Specifically, the duty D u generated by the method described above, D v, component exceeds one of the phases components of D w is replaced by 1.

(インバータ101)
インバータ101はPWMインバータである。図4に示すように、本実施形態のインバータ101は、スイッチング素子119a,119b,119c,119d,119e,119f及び還流ダイオード120a,120b,120c,120d,120e,120fが対になった変換回路、ベースドライバ116、平滑コンデンサ117及び直流電源118を含む。直流電源118は、ダイオードブリッジ等によって整流された出力を表す。本明細書では、直流電源118の電圧VdcをDCリンク電圧Vdcと呼ぶことがある。なお、本明細書では、変換回路及び平滑コンデンサ117を併せた構成をインバータと記載する。
(Inverter 101)
The inverter 101 is a PWM inverter. As shown in FIG. 4, the inverter 101 of this embodiment includes a conversion circuit in which switching elements 119a, 119b, 119c, 119d, 119e, and 119f and free-wheeling diodes 120a, 120b, 120c, 120d, 120e, and 120f are paired. A base driver 116, a smoothing capacitor 117, and a DC power supply 118 are included. The DC power supply 118 represents an output rectified by a diode bridge or the like. In this specification, the voltage V dc of the DC power supply 118 may be referred to as a DC link voltage V dc . In the present specification, a configuration in which the conversion circuit and the smoothing capacitor 117 are combined is described as an inverter.

インバータ101は、PWM制御によって3相モータ102に電圧ベクトルを印加する。具体的には、3相モータ102への給電は、スイッチング素子119a〜119fを介して、直流電源118から行われる。より具体的には、まず、デューティDu,Dv,Dwがベースドライバ116に入力される。次に、デューティDu,Dv,Dwがスイッチング素子119a〜119fを電気的に駆動するためのドライブ信号に変換される。次に、ドライブ信号に従って各スイッチング素子119a〜119fが動作する。 The inverter 101 applies a voltage vector to the three-phase motor 102 by PWM control. Specifically, power is supplied to the three-phase motor 102 from the DC power supply 118 via the switching elements 119a to 119f. More specifically, first, the duty D u, D v, D w is input to the base driver 116. Then, the duty D u, D v, D w is converted into a drive signal for electrically driving the switching elements 119A~119f. Next, each of the switching elements 119a to 119f operates according to the drive signal.

本実施形態では、インバータ101は、スイッチング素子119a〜119fを用いた3相スイッチング回路である。スイッチング素子119a〜119fとしては、例えば、MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)及びIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)が挙げられる。   In the present embodiment, the inverter 101 is a three-phase switching circuit using switching elements 119a to 119f. Examples of the switching elements 119a to 119f include a MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) and an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor).

本明細書では、DCリンク電圧Vdcの半分の値に対する第1の指令電圧ベクトルv1u *,v1v *,v1w *の各相電圧の振幅の値の比率を変調度miと定義する。本実施形態では、電圧v1u *の振幅、電圧v1v *の振幅及び電圧v1w *の振幅は同じである(以下の実施形態及び変形例においても同様である)。 Herein, the first command voltage vector v 1u for half the value of the DC link voltage V dc *, v 1v *, is defined as v 1 w * amplitude modulation factor m i the ratio of values of each phase voltage . In the present embodiment, the amplitude of the voltage v 1u * , the amplitude of the voltage v 1v * , and the amplitude of the voltage v 1w * are the same (the same applies to the following embodiments and modifications).

よく知られているように、PWMインバータの変調方式には複数の種類が存在する。本実施形態のインバータ101は、正弦波PWM変調方式に基づいて動作する。本実施形態では、正弦波PWM変調方式を用いる場合の慣例に従い、変調度が1以下である領域を線形領域と定義し、変調度が1よりも大きい領域を過変調領域と定義する。線形領域は、第1の指令電圧ベクトルv1u *,v1v *,v1w *の各相電圧の振幅の変化に対してモータ電圧ベクトルvu,vv,vw *の各相電圧の振幅が線形に変化する領域である。過変調領域は、第1の指令電圧ベクトルv1u *,v1v *,v1w *の各相電圧の振幅の変化に対してモータ電圧ベクトルvu,vv,vw *の各相電圧の振幅が非線形に変化する領域である。正弦波PWM変調方式の詳細については、非特許文献2、省エネモータの原理と設計法(森本茂雄、真田雅之、科学情報出版株式会社、2013年7月19日発行)、PWM電力変換システム(谷口勝則、共立出版株式会社、2007年8月発行)等を参照されたい。改めて断るまでもないが、本開示は、正弦波PWM変調方式が採用されない場合にも適用でき、その場合には、線形領域と過変調領域との境界となる変調度が1以外となることがある。 As is well known, there are several types of PWM inverter modulation schemes. The inverter 101 of this embodiment operates based on a sine wave PWM modulation method. In the present embodiment, in accordance with the customary case of using the sine wave PWM modulation method, a region where the modulation factor is 1 or less is defined as a linear region, and a region where the modulation factor is greater than 1 is defined as an overmodulation region. The linear region indicates the amplitude of each phase voltage of the motor voltage vectors v u , v v , v w * with respect to the change in the amplitude of each phase voltage of the first command voltage vectors v 1u * , v 1v * , v 1w *. Is a region that changes linearly. The overmodulation region is obtained by changing each phase voltage of the motor voltage vectors v u , v v , v w * with respect to a change in amplitude of each phase voltage of the first command voltage vectors v 1u * , v 1v * , v 1w * . This is a region where the amplitude changes nonlinearly. For details on the sine wave PWM modulation method, see Non-Patent Document 2, Principle and Design Method of Energy Saving Motor (Shigeo Morimoto, Masayuki Sanada, Scientific Information Publishing Co., Ltd., issued on July 19, 2013), PWM Power Conversion System (Taniguchi) See Katsunori, Kyoritsu Publishing Co., Ltd., August 2007). Needless to say, the present disclosure can also be applied to a case where the sine wave PWM modulation method is not employed. In this case, the modulation degree that becomes the boundary between the linear region and the overmodulation region may be other than 1. is there.

(3相モータ102)
図1に示す3相モータ102は、モータ制御装置100の制御対象である。3相モータ102には、インバータ101によって、モータ電圧ベクトルが印加される。「3相モータ102にモータ電圧ベクトルが印加される」とは、3相モータ102における3相交流座標上の3相(U相、V相、W相)の各々に電圧が印加されることを指す。本実施形態では、3相(U相、V相、W相)の各々が、相対的に高電圧を有する高電圧相と、相対的に低電圧を有する低電圧相との2種類から選択されるいずれかとなるように、3相モータ102が制御される。
(Three-phase motor 102)
A three-phase motor 102 illustrated in FIG. 1 is a control target of the motor control device 100. A motor voltage vector is applied to the three-phase motor 102 by the inverter 101. “A motor voltage vector is applied to the three-phase motor 102” means that a voltage is applied to each of the three phases (U phase, V phase, W phase) on the three-phase AC coordinate in the three-phase motor 102. Point to. In the present embodiment, each of the three phases (U phase, V phase, W phase) is selected from two types: a high voltage phase having a relatively high voltage and a low voltage phase having a relatively low voltage. The three-phase motor 102 is controlled so as to be one of the following.

本実施形態における3相モータ102は、同期モータである。詳細には、本実施形態における3相モータ102は、永久磁石同期モータである。3相モータ102は、SPMSM(Surface Permanent Magnet Synchronous Motor)であっても、IPMSM(Interior Permanent Magnet Synchronous Motor)であってもよい。SPMSMでは、d軸インダクタンスLdとq軸インダクタンスLqとが同じである。IPMSMは、d軸インダクタンスLdとq軸インダクタンスLqとが相違する突極性(一般には、Lq>Ldの逆突極性)を有する。IPMSMは、マグネットトルクに加えてリラクタンストルクも利用できる。このため、IPMSMの駆動効率は極めて高い。 The three-phase motor 102 in this embodiment is a synchronous motor. Specifically, the three-phase motor 102 in the present embodiment is a permanent magnet synchronous motor. The three-phase motor 102 may be an SPMSM (Surface Permanent Magnet Synchronous Motor) or an IPMSM (Interior Permanent Magnet Synchronous Motor). In SPMSM, the d-axis inductance L d and the q-axis inductance L q are the same. The IPMSM has a saliency in which the d-axis inductance L d and the q-axis inductance L q are different (generally, a reverse saliency such that L q > L d ). IPMSM can use reluctance torque in addition to magnet torque. For this reason, the driving efficiency of the IPMSM is extremely high.

(第1電流センサ105a、第2電流センサ105b)
図1に示す第1電流センサ105a及び第2電流センサ105bとして、公知の電流センサを用いることができる。本実施形態では、第1電流センサ105aは、u相を流れる相電流iuを測定するように設けられている。第2電流センサ105bは、w相を流れる相電流iwを測定するように設けられている。ただし、第1電流センサ105a及び第2電流センサ105bは、u相及びw相の2相以外の組み合わせの2相の電流を測定するように設けられていてもよい。
(First current sensor 105a, second current sensor 105b)
As the first current sensor 105a and the second current sensor 105b shown in FIG. 1, known current sensors can be used. In the present embodiment, the first current sensor 105a is provided to measure the phase current i u flowing through the u phase. The second current sensor 105b is provided to measure the phase current i w flowing through the w phase. However, the first current sensor 105a and the second current sensor 105b may be provided so as to measure a two-phase current of a combination other than the u-phase and w-phase two phases.

(u,w/α,β変換部106)
図3に示すu,w/α,β変換部106は、相電流iu,iwを軸電流iα,iβに変換する。具体的に、u,w/α,β変換部106は、式(1)及び(2)により、相電流iu,iwを軸電流iα,iβに変換して、軸電流iα,iβを出力する。
(U, w / α, β converter 106)
The u, w / α, β converter 106 shown in FIG. 3 converts the phase currents i u , i w into axial currents i α , i β . Specifically, the u, w / α, β conversion unit 106 converts the phase currents i u , i w into the axial currents i α , i β by the equations (1) and (2), and the axial current i α. , I β .

Figure 2017017878
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Figure 2017017878
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(モータ電圧推定部122)
本実施形態のモータ電圧推定部122は、参照電圧ベクトルvu *,vv *,vw *(本実施形態では第2の指令電圧ベクトルv2u *,v2v *,v2w *)から3相モータ102に印加されているモータ電圧ベクトルを推定する(制限電圧ベクトルvu_lim,vv_lim,vw_limを求める)。モータ電圧推定部122は、インバータ101が過変調領域で動作している場合にも精度よくモータ電圧ベクトルを推定できるように構成されている。モータ電圧推定部122の詳細は後述する。
(Motor voltage estimation unit 122)
Motor voltage estimation unit 122 of the present embodiment, the reference voltage vector v u *, v v *, v w * ( in the present embodiment the second command voltage vector v 2u *, v 2v *, v 2w *) from 3 estimates the motor voltage vector that is applied to the phase-motor 102 (limit voltage vector v u_lim, v v_lim, seek v w_lim). The motor voltage estimation unit 122 is configured to accurately estimate the motor voltage vector even when the inverter 101 is operating in the overmodulation region. Details of the motor voltage estimation unit 122 will be described later.

(u,v,w/α,β変換部123)
u,v,w/α,β変換部123は、制限電圧ベクトルvu_lim,vv_lim,vw_limから、制限軸電圧vα_lim,vβ_limを求める。具体的に、u,v,w/α,β変換部123は、式(3)により、制限電圧ベクトルvu_lim,vv_lim,vw_limを、制限軸電圧vα_lim,vβ_limに変換し、制限軸電圧vα_lim,vβ_limを出力する。
(U, v, w / α, β converter 123)
u, v, w / α, β conversion unit 123 limits the voltage vector v u_lim, v v_lim, from v W_lim, determined limit shaft voltage v Arufa_lim, the v β_lim. Specifically, u, v, w / α , β conversion unit 123, by Equation (3), limiting the voltage vector v u_lim, v v_lim, the v W_lim, converts restricted axis voltage v α_lim, v in Beta_lim, limit The shaft voltages v α_lim and v β_lim are output.

Figure 2017017878
Figure 2017017878

(モータ磁束推定部108)
モータ磁束推定部108は、3相モータ102のモータ電流ベクトルと、推定されたモータ電圧ベクトルと、を用いてモータ磁束ベクトルを推定する(推定磁束Ψs(推定磁束Ψα,Ψβ)を求める)。具体的には、モータ電流ベクトルを2相座標によって表したものである軸電流iα,iβと、推定されたモータ電圧ベクトルを2相座標によって表したものである軸電圧(制限軸電圧)vα_lim,vβ_limと、を用いて推定磁束Ψsを求める。より具体的には、モータ磁束推定部108は、式(4)、(5)を用いて、推定磁束Ψα,Ψβを求める。式(4)及び(5)におけるΨα|t=0、Ψβ|t=0は、それぞれ推定磁束Ψα,Ψβの初期値である。式(4)及び(5)におけるRは、3相モータ102の巻線抵抗である。モータ磁束推定部108がDSP、マイクロコンピュータ等のディジタル制御装置に組み込まれている場合は、式(4)及び(5)における演算のために必要となる積分器は離散系で構成され得る。この場合の典型例では、1制御周期(1タイムステップ)前における推定磁束Ψα,Ψβに、現在の制御周期に由来する値を加減算する。
(Motor magnetic flux estimation unit 108)
The motor magnetic flux estimation unit 108 estimates the motor magnetic flux vector using the motor current vector of the three-phase motor 102 and the estimated motor voltage vector (determined magnetic flux Ψ s (estimated magnetic flux Ψ α , Ψ β )). ). Specifically, the shaft currents i α and i β representing the motor current vector by two-phase coordinates and the shaft voltage (restricted shaft voltage) representing the estimated motor voltage vector by two-phase coordinates. v seek α_lim, v and β_lim, the estimated magnetic flux Ψ s using. More specifically, the motor magnetic flux estimation unit 108 obtains the estimated magnetic fluxes Ψ α and Ψ β using the equations (4) and (5). In equations (4) and (5), Ψ α | t = 0 and Ψ β | t = 0 are initial values of the estimated magnetic fluxes Ψ α and Ψ β , respectively. R in the equations (4) and (5) is the winding resistance of the three-phase motor 102. When the motor magnetic flux estimation unit 108 is incorporated in a digital control device such as a DSP or a microcomputer, the integrator required for the calculations in the equations (4) and (5) can be configured as a discrete system. In a typical example in this case, a value derived from the current control cycle is added to or subtracted from the estimated magnetic fluxes ψ α and ψ β before one control cycle (one time step).

Figure 2017017878
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Figure 2017017878
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(トルク推定部114)
トルク推定部114は、軸電流iα,iβ及び推定磁束Ψs(推定磁束Ψα,Ψβ)からモータトルクを推定する(推定トルクTeを求める)。具体的に、トルク推定部114は、式(6)を用いて、推定トルクTeを求める。式(6)におけるPnは、3相モータ102の極対数である。
(Torque estimation unit 114)
Torque estimating unit 114, the axial current i alpha, i beta and the estimated magnetic flux [psi s (estimated magnetic flux Ψ α, Ψ β) from estimating the motor torque (obtaining the estimated torque T e). Specifically, the torque estimation portion 114, using equation (6), determine the estimated torque T e. P n in Equation (6) is the number of pole pairs of the three-phase motor 102.

Figure 2017017878
Figure 2017017878

(速度・位置特定部111)
速度・位置特定部111は、推定磁束Ψs(推定磁束Ψα,Ψβ)から推定磁束Ψsの位相θsを求める。具体的に、速度・位置特定部111は、式(7)により、推定磁束Ψsの位相θsを求める。また、速度・位置特定部111は、現在の制御周期において求めた位相θs(n)と、前回の制御周期において求めた位相θs(n−1)とを用いて、式(8)により、推定速度ωrを求める。速度・位置特定部111は、公知の位相推定器である。ここで、Tsは本制御における制御周期(サンプリング周期)を意味する。nは、タイムステップである。
(Speed / position identification unit 111)
The speed / position specifying unit 111 obtains the phase θ s of the estimated magnetic flux ψ s from the estimated magnetic flux ψ s (estimated magnetic flux ψ α , ψ β ). Specifically, the speed / position specifying unit 111 obtains the phase θ s of the estimated magnetic flux Ψ s by the equation (7). Further, the speed / position specifying unit 111 uses the phase θ s (n) obtained in the current control cycle and the phase θ s (n−1) obtained in the previous control cycle according to the equation (8). The estimated speed ω r is obtained. The speed / position specifying unit 111 is a known phase estimator. Here, T s means a control cycle (sampling cycle) in this control. n is a time step.

Figure 2017017878
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Figure 2017017878
Figure 2017017878

(指令トルク特定部125)
指令トルク特定部125は、指令速度ωref *及び推定速度ωrから、指令トルクTe *を求める。具体的に、指令トルク特定部125は、式(9)により、指令トルクTe *を求める。式(9)におけるKsPは比例ゲインである。KsIは積分ゲインである。sはラプラス演算子である。指令トルク特定部125は、公知のPI補償器である。
(Command torque specifying unit 125)
The command torque specifying unit 125 obtains the command torque T e * from the command speed ω ref * and the estimated speed ω r . Specifically, the command torque specifying unit 125 obtains the command torque Te * according to the equation (9). K sP in equation (9) is a proportional gain. K sI is an integral gain. s is a Laplace operator. The command torque specifying unit 125 is a known PI compensator.

Figure 2017017878
Figure 2017017878

(トルク偏差演算部121)
トルク偏差演算部121は、指令トルクTe *と推定トルクTeとの偏差(トルク偏差ΔT:Te *−Te)を求める。トルク偏差演算部121としては、公知の演算子を用いることができる。
(Torque deviation calculator 121)
Torque deviation calculation unit 121, the command torque T e * and the estimated torque T e and the deviation (torque deviation ΔT: T e * -T e) Request. A known operator can be used as the torque deviation calculation unit 121.

(位置特定部190)
位置特定部190は、位相θs及びトルク偏差ΔTから指令磁束ベクトルΨs *の位相θs *を特定する。具体的には、トルク偏差ΔTを用いてモータ磁束ベクトルの位相が移動するべき制御周期毎の移動量(回転量)Δθsを特定し、特定された移動量Δθsと推定されたモータ磁束ベクトルの位相θsとを用いて指令磁束ベクトルの位相θs *を特定する。より具体的には、式(10)により、モータ磁束ベクトルの移動量Δθsを求める。式(11)を用いて、位相θs *を求める。式(10)におけるKθPは比例ゲインである。KθIは積分ゲインである。位置特定部190は、トルク偏差ΔTをゼロに近づける。この点で、位置特定部190は、トルクの補償機構を構成するともいえる。位置特定部190がDSP、マイクロコンピュータ等のディジタル制御装置に組み込まれている場合は、式(10)における演算のために必要となる積分器は離散系で構成されうる。
(Position specifying unit 190)
The position specifying unit 190 specifies the phase θ s * of the command magnetic flux vector Ψ s * from the phase θ s and the torque deviation ΔT. Specifically, using the torque deviation ΔT, a movement amount (rotation amount) Δθ s for each control period in which the phase of the motor magnetic flux vector should move is specified, and the motor magnetic flux vector estimated as the specified movement amount Δθ s The phase θ s * of the command magnetic flux vector is specified using the phase θ s of More specifically, the movement amount Δθ s of the motor magnetic flux vector is obtained by the equation (10). Using the equation (11), the phase θ s * is obtained. K θP in equation (10) is a proportional gain. K θI is an integral gain. The position specifying unit 190 brings the torque deviation ΔT close to zero. In this respect, it can be said that the position specifying unit 190 constitutes a torque compensation mechanism. When the position specifying unit 190 is incorporated in a digital control device such as a DSP or a microcomputer, the integrator required for the calculation in Expression (10) can be configured as a discrete system.

Figure 2017017878
Figure 2017017878

Figure 2017017878
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(修正振幅特定部124)
修正振幅特定部124は、電圧制限値Vam及び制限軸電圧vα_lim,vβ_limから修正振幅ΔΨを求める。修正振幅特定部124は、図5に示すように、振幅演算部128と、電圧偏差演算部129と、電圧偏差補償部130と、定数部131と、切替部132とを含んでいる。
(Modified amplitude specifying unit 124)
Modifying amplitude determination unit 124, the voltage limit value V am and limitations axis voltage v Arufa_lim, obtains a correction amplitude ΔΨ from v β_lim. As shown in FIG. 5, the corrected amplitude specifying unit 124 includes an amplitude calculation unit 128, a voltage deviation calculation unit 129, a voltage deviation compensation unit 130, a constant unit 131, and a switching unit 132.

振幅演算部128は、制限軸電圧vα_lim,vβ_limから制限軸電圧の振幅(大きさ)Vaを求める。具体的には、振幅演算部128は、式(12)により、振幅Vaを計算する。式(12)から理解されるように、本実施形態では、振幅Vaは、制限軸電圧の各成分(vα_lim及びvβ_lim)の二乗和平方根として計算される。 The amplitude calculation unit 128 obtains the amplitude (magnitude) V a of the limit axis voltage from the limit axis voltages v α_lim and v β_lim . Specifically, the amplitude calculation unit 128 calculates the amplitude V a according to Expression (12). As understood from the equation (12), in this embodiment, the amplitude V a is calculated as the square sum of squares of the components (v α_lim and v β_lim ) of the limit axis voltage.

Figure 2017017878
Figure 2017017878

電圧偏差演算部129は、電圧制限値Vamと制限軸電圧の振幅Vaを取得し、これらの偏差(電圧偏差ΔV:Vam−Va)を求める。電圧偏差演算部129としては、公知の演算子を用いることができる。電圧制限値Vamは、変調度が1のときの第1の指令電圧ベクトルv1u *,v1v *,v1w *の大きさ(=√6/4×Vdc)よりも大きい閾値である。 The voltage deviation calculation unit 129 acquires the voltage limit value V am and the amplitude V a of the limit axis voltage, and obtains the deviation (voltage deviation ΔV: V am −V a ). A known operator can be used as the voltage deviation calculation unit 129. The voltage limit value V am is a threshold value larger than the magnitudes (= √6 / 4 × V dc ) of the first command voltage vectors v 1u * , v 1v * , v 1w * when the modulation degree is 1. .

電圧偏差補償部130は、電圧偏差ΔVから第1の修正振幅ΔΨ1を求める。具体的には、電圧偏差補償部130は、式(13)及び(14)により、第1の修正振幅ΔΨ1を計算する。式(14)におけるK1Pは、比例ゲインである。K1Iは、積分ゲインである。電圧偏差補償部130は、公知のPI補償器である。電圧偏差補償部130として、PI補償器以外の補償器を用いることもできる。 The voltage deviation compensation unit 130 obtains the first corrected amplitude ΔΨ 1 from the voltage deviation ΔV. Specifically, the voltage deviation compensator 130 calculates the first corrected amplitude ΔΨ 1 according to equations (13) and (14). K 1P in equation (14) is a proportional gain. K 1I is an integral gain. The voltage deviation compensation unit 130 is a known PI compensator. As the voltage deviation compensation unit 130, a compensator other than the PI compensator can be used.

Figure 2017017878
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Figure 2017017878
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定数部131は、切替部132が取得可能な定数を有している。本実施形態では、定数はゼロである。   The constant unit 131 has constants that can be acquired by the switching unit 132. In this embodiment, the constant is zero.

切替部132は、図6のフロー図に従って動作する。図6のステップS101は、切替部132が制限軸電圧の振幅Vaが電圧制限値Vamよりも大きいか否かを判断するステップである。振幅Vaが電圧制限値Vamよりも大きいと判断されると、ステップS102に進む。振幅Vaが電圧制限値Vam以下であると判断されると、ステップS103に進む。ステップS102では、切替部132が修正振幅ΔΨとして第1の修正振幅ΔΨ1を選択する。ステップS103では、切替部132が修正振幅ΔΨとしてゼロを選択する。 The switching unit 132 operates according to the flowchart of FIG. Step S101 in FIG. 6 is a step in which the switching unit 132 determines whether or not the amplitude V a of the limit axis voltage is larger than the voltage limit value V am . If the amplitude V a is determined to be greater than the voltage limit value V am, the process proceeds to step S102. If the amplitude V a is determined to be below the voltage limit value V am, the process proceeds to step S103. In step S102, the switching unit 132 selects the first corrected amplitude ΔΨ1 as the corrected amplitude ΔΨ. In step S103, the switching unit 132 selects zero as the correction amplitude ΔΨ.

(仮設定部126)
仮設定部126は、指令トルクTe *から仮振幅を特定する。仮設定部126は、ルックアップテーブル、計算式(近似式)が格納された演算子等を用いて構成できる。ルックアップテーブルを用いる場合、指令トルクTe *と仮振幅との対応関係を表すルックアップテーブルを事前に準備することができる。演算子における計算式も、事前に準備できる。このようなルックアップテーブル及び計算式は、予め行った測定データ又は理論に基づいて設定できる。
(Temporary setting unit 126)
The temporary setting unit 126 specifies a temporary amplitude from the command torque Te * . The temporary setting unit 126 can be configured using a lookup table, an operator storing a calculation formula (approximation formula), or the like. When using a lookup table, it is possible to prepare in advance a lookup table that represents the correspondence between the command torque Te * and the temporary amplitude. Formulas for operators can also be prepared in advance. Such a lookup table and calculation formula can be set based on measurement data or theory performed in advance.

本実施形態では、弱め磁束制御を行わない場合(切替部132が修正振幅ΔΨとしてゼロを選択する場合)において、最大トルク/電流制御(MTPA)が実行されるように仮設定部126が構成されている。MTPAは、最小の電流で最大のトルクを発生させるための制御である。本実施形態では、MTPA用の仮振幅を仮振幅|Ψs_MTPA *|又はMTPA指令振幅|Ψs_MTPA *|と呼ぶことがある。仮振幅|Ψs_MTPA *|は、以下の考え方に基づいて設定される。3相モータ102として磁気的突極性を有さないモータを用いる場合、モータ磁束ベクトルの振幅|Ψs|及びモータトルクTは、式(15A)及び(15B)で概算される。|Ψa|は、磁束パラメータである。磁束パラメータ|Ψa|は、3相モータ102における永久磁石が作る磁石磁束ベクトル(界磁磁束ベクトルとも呼ばれる)の振幅として与えられた定数である。Lは、3相モータ102の電機子巻線の一相当たりのインダクタンスである。iqはq軸電流である。Pnは、モータの極対数である。式(15A)及び(15B)から、式(15C)が導かれる。Tを指令トルクTe *に、|Ψs|を仮振幅|Ψs_MTPA *|にそれぞれ置き換えることで、指令トルクTe *と仮振幅|Ψs_MTPA *|との関係式が導かれる。この関係式を用いれば、指令トルクTe *から仮振幅|Ψs_MTPA *|を求めることができる。当然ながら、変換テーブルを作成することもできる。3相モータ102として磁気的突極性を有するモータを用いる場合、モータ磁束ベクトルの振幅|Ψs|及びモータトルクTは、式(15D)及び(15E)で概算される。Ldは、d軸インダクタンスである。Lqは、q軸インダクタンスである。idはd軸電流である。d軸電流id及びq軸電流iqは、式(15F)の関係を概ね満たす。式(15D)、(15E)及び(15F)によって、変数id,iqを用いることなくモータトルクTからモータ磁束ベクトルの振幅|Ψs|を特定可能な変換テーブルが得られる。Tを指令トルクTe *に、|Ψs|を仮振幅|Ψs_MTPA *|にそれぞれ置き換えることで、指令トルクTe *から仮振幅|Ψs_MTPA *|を特定することができる。MTPAに関しては、公知の文献『武田洋次、森本茂雄、松井信行、本田幸夫、「埋込磁石同期モータの設計と制御」、株式会社オーム社、2001年10月25日発行』、等が参考になる。なお、当然ではあるが、仮設定部126でMTPA用ではない仮振幅を特定することもできる。 In the present embodiment, the temporary setting unit 126 is configured so that the maximum torque / current control (MTPA) is executed when the flux-weakening control is not performed (when the switching unit 132 selects zero as the correction amplitude ΔΨ). ing. MTPA is control for generating maximum torque with minimum current. In this embodiment, the provisional amplitude for MTPA may be referred to as provisional amplitude | Ψ s_MTPA * | or MTPA command amplitude | Ψ s_MTPA * |. The provisional amplitude | Ψ s_MTPA * | is set based on the following concept. When a motor having no magnetic saliency is used as the three-phase motor 102, the amplitude | Ψ s | of the motor magnetic flux vector and the motor torque T are approximated by equations (15A) and (15B). | Ψ a | is a magnetic flux parameter. The magnetic flux parameter | Ψ a | is a constant given as the amplitude of a magnet magnetic flux vector (also called a field magnetic flux vector) created by a permanent magnet in the three-phase motor 102. L is an inductance per phase of the armature winding of the three-phase motor 102. i q is a q-axis current. P n is the number of pole pairs of the motor. Expression (15C) is derived from Expressions (15A) and (15B). By substituting T for the command torque T e * and | Ψ s | for the temporary amplitude | Ψ s_MTPA * |, respectively, a relational expression between the command torque T e * and the temporary amplitude | Ψ s_MTPA * | is derived. If this relational expression is used, the temporary amplitude | Ψ s_MTPA * | can be obtained from the command torque T e * . Of course, a conversion table can also be created. When a motor having magnetic saliency is used as the three-phase motor 102, the amplitude | ψ s | of the motor magnetic flux vector and the motor torque T are approximated by equations (15D) and (15E). L d is the d-axis inductance. L q is a q-axis inductance. i d is a d-axis current. The d-axis current i d and the q-axis current i q generally satisfy the relationship of Expression (15F). Expressions (15D), (15E), and (15F) provide a conversion table that can specify the amplitude | Ψ s | of the motor magnetic flux vector from the motor torque T without using the variables i d and i q . A T command torque T e *, | Ψ s | a temporary amplitude | Ψ s_MTPA * | to by replacing each temporary amplitude from the command torque T e * | Ψ s_MTPA * | can be specified. Regarding MTPA, reference is made to known documents such as Yoji Takeda, Shigeo Morimoto, Nobuyuki Matsui, Yukio Honda, “Design and Control of Embedded Magnet Synchronous Motor”, Ohm Co., Ltd., issued on October 25, 2001, etc. Become. As a matter of course, the temporary setting unit 126 can also specify a temporary amplitude that is not for MTPA.

Figure 2017017878
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(加算部127)
加算部(補正部)127は、仮振幅|Ψs_MTPA *|に修正振幅ΔΨを加算して、指令振幅|Ψs *|を特定する。加算部127としては、公知の演算子を用いることができる。
(Adder 127)
Adding unit (correction unit) 127, temporary amplitude | Ψ s_MTPA * | to adds the corrected amplitude [Delta] [Psi], instruction amplitude | Ψ s * | to identify. As the adder 127, a known operator can be used.

上述のように、修正振幅特定部124、仮設定部126及び加算部(補正部)127によって、振幅特定部140が構成される。振幅特定部140の動作は、以下のようにまとめることができる。すなわち、振幅特定部140は、振幅Va(推定されたモータ電圧ベクトルの大きさ)が電圧制限値Vamよりも大きい第1の場合において、振幅Vaと電圧制限値Vamとの間の偏差をゼロに収束させる電圧フィードバック制御を含む制御を通じて指令振幅|Ψs *|を特定する。具体的には、振幅特定部140は、仮設定部126を用いて指令磁束ベクトルの仮振幅|Ψs_MTPA *|を設定し、第1の場合において修正振幅特定部124を用いて電圧フィードバック制御を含む制御を通じて修正振幅ΔΨを特定し、補正部127を用いて仮振幅|Ψs_MTPA *|に修正振幅ΔΨを加算して指令振幅|Ψs *|を特定する。より具体的には、第1の場合において、修正振幅特定部124の電圧偏差補償部130は、振幅Vaと電圧制限値Vamとの間の偏差がゼロに収束するように修正振幅ΔΨを操作量とする電圧フィードバック制御を実行する。なお、第1の場合においては、修正振幅特定部124は、ゼロよりも小さい修正振幅ΔΨを特定する。改めて断るまでもないが、電圧フィードバック制御は、電圧を用いたフィードバック制御である。フィードバック制御は、日本工業規格JIS Z8116(1994)に規定されているように、フィードバックによって制御量を目標値と比較し、それらを一致させるように操作量を生成する制御である。本実施形態の電圧フィードバック制御では、制御量はモータ電圧ベクトルの大きさ(振幅Va)であり、目標値は電圧制限値Vamであり、操作量は修正振幅ΔΨである。 As described above, the amplitude specifying unit 140 is configured by the corrected amplitude specifying unit 124, the temporary setting unit 126, and the adding unit (correcting unit) 127. The operation of the amplitude specifying unit 140 can be summarized as follows. That is, the amplitude determination unit 140, when the amplitude V a (magnitude of the estimated motor voltage vector) is first greater than the voltage limit value V am, between the amplitude V a and the voltage limit value V am The command amplitude | Ψ s * | is specified through control including voltage feedback control for converging the deviation to zero. Specifically, the amplitude specifying unit 140 sets the temporary amplitude | Ψ s_MTPA * | of the command magnetic flux vector using the temporary setting unit 126, and performs voltage feedback control using the modified amplitude specifying unit 124 in the first case. The correction amplitude ΔΨ is specified through the control including the correction, and the correction amplitude 127 is added to the temporary amplitude | Ψ s_MTPA * | using the correction unit 127 to specify the command amplitude | Ψ s * |. In more specifically, the first case, the voltage deviation compensation unit 130 of the correction amplitude determination unit 124, a modified amplitude ΔΨ so that the deviation between the amplitude V a and the voltage limit value V am converges to zero Execute voltage feedback control as the manipulated variable. In the first case, the corrected amplitude specifying unit 124 specifies a corrected amplitude ΔΨ smaller than zero. Needless to say, voltage feedback control is feedback control using voltage. The feedback control is a control for comparing the control amount with a target value by feedback and generating an operation amount so as to match them as defined in Japanese Industrial Standard JIS Z8116 (1994). In the voltage feedback control of this embodiment, the control amount is the magnitude (amplitude V a ) of the motor voltage vector, the target value is the voltage limit value V am , and the operation amount is the corrected amplitude ΔΨ.

また、切替部132については、以下のように説明することができる。すなわち、切替部132は、第1モードと第2モードとを切り替えるように構成されている。第1モードは、振幅Vaと電圧制限値Vamとの間の偏差がゼロに収束するように修正振幅ΔΨを操作量とする電圧フィードバック制御を電圧偏差補償部130が実行するモードである。第2モードは、定数を修正振幅ΔΨとするモードである。そして、切替部132は、第1の場合には第1モードを選択し、振幅Vaが電圧制限値Vam以下である第2の場合には第2モードを選択する。 The switching unit 132 can be described as follows. That is, the switching unit 132 is configured to switch between the first mode and the second mode. The first mode is a mode in which the voltage deviation compensator 130 executes voltage feedback control using the modified amplitude ΔΨ as an operation amount so that the deviation between the amplitude V a and the voltage limit value V am converges to zero. The second mode is a mode in which the constant is a modified amplitude ΔΨ. Then, the switching unit 132, the first case the first mode is selected, in the case of the second amplitude V a is less than or equal to the voltage limit value V am selects the second mode.

上述のように、電圧制限値Vamは、変調度が1のときの第1の指令電圧ベクトルの大きさよりも大きい閾値である。本実施形態の切替部132によれば、インバータ101が過変調領域で動作している状況において、弱め磁束制御(第1モード)と別の制御(第2モード)とを切り替えることができる。具体的には、当該別の制御は、MTPAである。本実施形態では定数部131にゼロが格納されているので、第2モードでは指令振幅|Ψs *|は、|Ψs *|=|Ψs_MTPA *|+0=|Ψs_MTPA *|となるためである。すなわち、本実施形態の切替部132によれば、インバータ101が過変調領域で動作している状況において、弱め磁束制御とMTPAとを切り替えることができる。なお、本実施形態では、振幅Vaが電圧制限値Vam以下のときは、インバータ101が過変調領域で動作しているか線形領域で動作しているかに関わらず、MTPAが実施される。 As described above, the voltage limit value Vam is a threshold value that is larger than the magnitude of the first command voltage vector when the modulation degree is 1. According to the switching unit 132 of the present embodiment, it is possible to switch between the flux-weakening control (first mode) and another control (second mode) in a situation where the inverter 101 is operating in the overmodulation region. Specifically, the other control is MTPA. In the present embodiment, since zero is stored in the constant portion 131, the command amplitude | Ψ s * | becomes | Ψ s * | = | Ψ s_MTPA * | + 0 = | Ψ s_MTPA * | in the second mode. It is. That is, according to the switching unit 132 of the present embodiment, it is possible to switch between the flux-weakening control and the MTPA in a situation where the inverter 101 is operating in the overmodulation region. In the present embodiment, the amplitude V a is when the following voltage limit value V am, regardless of whether the inverter 101 is operating in either linear region operating in the overmodulation region, MTPA is performed.

(指令磁束特定部112)
指令磁束特定部112は、指令振幅|Ψs *|及び位相θs *から、指令磁束ベクトルΨs *(指令磁束Ψα *,Ψβ *)を求める。具体的には、式(16)及び(17)を用いて、指令磁束Ψα *,Ψβ *を求める。
(Command magnetic flux specifying unit 112)
The command magnetic flux specifying unit 112 obtains a command magnetic flux vector ψ s * (command magnetic flux ψ α * , ψ β * ) from the command amplitude | Ψ s * | and the phase θ s * . Specifically, the command magnetic fluxes Ψ α * and Ψ β * are obtained using the equations (16) and (17).

Figure 2017017878
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Figure 2017017878
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(α軸磁束偏差演算部113a、β軸磁束偏差演算部113b)
α軸磁束偏差演算部113aは、指令磁束Ψα *と推定磁束Ψαを取得し、これらの偏差(磁束偏差ΔΨα:Ψα −Ψα)を求める。β軸磁束偏差演算部113bは、指令磁束Ψβ *と推定磁束Ψβを取得し、これらの偏差(磁束偏差ΔΨβ:Ψβ −Ψβ)を求める。磁束偏差演算部113a,113bとしては、公知の演算子を用いることができる。
(Α-axis magnetic flux deviation calculator 113a, β-axis magnetic flux deviation calculator 113b)
alpha -axis magnetic flux deviation calculation unit 113a obtains the command flux [psi alpha * and the estimated flux [psi alpha, these deviations (the magnetic flux deviation ΔΨ α: Ψ α * -Ψ α ) obtained. The β-axis magnetic flux deviation calculation unit 113b acquires the command magnetic flux Ψ β * and the estimated magnetic flux Ψ β and obtains the deviation (magnetic flux deviation ΔΨ β : Ψ β *β ). As the magnetic flux deviation calculators 113a and 113b, known operators can be used.

(指令電圧特定部107)
指令電圧特定部107は、磁束偏差ΔΨα,ΔΨβ及び軸電流iα,iβから、第1の指令電圧ベクトル(軸指令電圧)vα *,vβ *を特定する。具体的に、指令電圧特定部107は、式(18)を用いて、α軸指令電圧vα *を求める。また、指令電圧特定部107は、式(19)を用いて、β軸指令電圧vβ *を求める。
(Command voltage specifying unit 107)
The command voltage specifying unit 107 specifies the first command voltage vectors (axis command voltages) v α * and v β * from the magnetic flux deviations ΔΨ α and ΔΨ β and the shaft currents i α and i β . Specifically, the command voltage specifying unit 107 obtains the α-axis command voltage v α * using Expression (18). Moreover, the command voltage specific | specification part 107 calculates | requires (beta) axis command voltage v ( beta) * using Formula (19).

Figure 2017017878
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Figure 2017017878
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(α,β/u,v,w変換部109)
α,β/u,v,w変換部109は、第1の指令電圧ベクトル(軸指令電圧)vα *,vβ *を、第1の指令電圧ベクトルv1u *,v1v *,v1w *に変換する。具体的に、α,β/u,v,w変換部109は、式(20)により、第1の指令電圧ベクトルvα *,vβ *を第1の指令電圧ベクトルv1u *,v1v *,v1w *に変換して、第1の指令電圧ベクトルv1u *,v1v *,v1w *を出力する。
(Α, β / u, v, w converter 109)
The α, β / u, v, w conversion unit 109 converts the first command voltage vector (axis command voltage) v α * , v β * into the first command voltage vectors v 1u * , v 1v * , v 1w. Convert to * . Specifically, the α, β / u, v, w conversion unit 109 converts the first command voltage vectors v α * , v β * into the first command voltage vectors v 1u * , v 1v according to equation (20). * it is converted into v 1 w *, the first command voltage vector v 1u *, v 1 v *, v and outputs a 1 w *.

Figure 2017017878
Figure 2017017878

(振幅補償部110)
振幅補償部110は、第1の指令電圧ベクトルv1u *,v1v *,v1w *から第2の指令電圧ベクトルv2u *,v2v *,v2w *を求める。振幅補償部110によって、インバータ101が過変調領域で動作している場合においても、第1の指令電圧ベクトルv1u *,v1v *,v1w *とモータ電圧ベクトルとの間の乖離が抑制される。以下、電圧制限部122の詳細とともに振幅補償部110の詳細を説明する。
(Amplitude compensation unit 110)
Amplitude compensation unit 110, the first command voltage vector v 1u *, v 1v *, v 1w * from the second command voltage vector v 2u *, v 2v *, v seek 2w *. Even when the inverter 101 is operating in the overmodulation region, the amplitude compensation unit 110 suppresses the difference between the first command voltage vectors v 1u * , v 1v * , v 1w * and the motor voltage vector. The Hereinafter, details of the amplitude compensation unit 110 will be described together with details of the voltage limiting unit 122.

(振幅補償部110及びモータ電圧推定部122の詳細)
振幅補償部110及びモータ電圧推定部122は、インバータ101が過変調領域で動作している場合に効果的に動作する。振幅補償部110及びモータ電圧推定部122の詳細を、図7及び図8を参照しながら説明する。なお、図7及び図8は、非特許文献2から援用したものである。
(Details of Amplitude Compensator 110 and Motor Voltage Estimator 122)
The amplitude compensation unit 110 and the motor voltage estimation unit 122 operate effectively when the inverter 101 operates in the overmodulation region. Details of the amplitude compensation unit 110 and the motor voltage estimation unit 122 will be described with reference to FIGS. 7 and 8 are incorporated from Non-Patent Document 2. FIG.

仮に、PWMインバータ101の動作を規定するPWMデューティDu,Dv,Dwの生成に用いられる参照電圧ベクトルvu *,vv *,vw *として、第1の指令電圧ベクトルv1u *,v1v *,v1w *を用いたとする。この場合であっても、変調度miが1以下であれば、第1の指令電圧ベクトルv1u *,v1v *,v1w *とモータ電圧ベクトルvu,vv,vwとは同じとなる。しかしながら、変調度miが1より大きい場合には、第1の指令電圧ベクトルv1u *,v1v *,v1w *と電圧ベクトルvu,vv,vwとは完全には一致しない。インバータ101が出力できるモータ電圧ベクトルにはDCリンク電圧Vdcに基づく制約があるためである。定量的に表現すると、参照電圧ベクトルvu *,vv *,vw *として第1の指令電圧ベクトルv1u *,v1v *,v1w *を用いた場合のインバータ101のゲインG(mi)は、変調度miが1よりも大きい過変調領域においては式(21)のように変化する。式(21)は、ゲインG(mi)は、変調度miが1のときは1であり、変調度miが1から増加すればするほど小さくなることを示している。 Assuming that the reference voltage vectors v u * , v v * , and v w * used for generating the PWM duties D u , D v , and D w that define the operation of the PWM inverter 101 are the first command voltage vector v 1u *. , V 1v * , v 1w * are used. Even in this case, if the modulation degree mi is 1 or less, the first command voltage vectors v 1u * , v 1v * , v 1w * and the motor voltage vectors v u , v v , v w are the same. It becomes. However, when the modulation factor m i is greater than 1, the first command voltage vector v 1u *, v 1v *, v 1w * and the voltage vector v u, v v, v do not match exactly the w. This is because the motor voltage vector that can be output from the inverter 101 is restricted based on the DC link voltage Vdc . Expressed quantitatively, the gain G (m of the inverter 101 when the first command voltage vectors v 1u * , v 1v * , v 1w * are used as the reference voltage vectors v u * , v v * , v w * . i), in the overmodulation region is greater than the degree of modulation m i is 1 changes as shown in equation (21). Equation (21), the gain G (m i) is 1 when modulation factor m i is 1, it indicates that the degree of modulation m i is decreased more you increase from 1.

Figure 2017017878
Figure 2017017878

本実施形態では、過変調領域におけるインバータ101のゲインの低下を考慮し、振幅補償部110を設けている。振幅補償部110は、インバータ101が過変調領域で動作している場合に、第1の指令電圧ベクトルv1u *,v1v *,v1w *に振幅補償係数kを乗じることによって第2の指令電圧ベクトルv2u *,v2v *,v2w *を特定する。振幅補償係数kは、1よりも大きい係数であって変調度miが大きくなればなるほど大きくなる係数である。振幅補償部110がそのような振幅補償係数kを用いるため、第1の指令電圧ベクトルv1u *,v1v *,v1w *のU相成分v1u *の波形、第2の指令電圧ベクトルv2u *,v2v *,v2w *のU相成分v2u *の波形及びモータ電圧ベクトルvu,vv,vwのU相成分vuの波形は、図7に示すような波形となる。図7から理解されるように、振幅補償部110では、過変調領域におけるインバータ101のゲインの低下を見越し、第1の指令電圧ベクトルv1u *,v1v *,v1w *の振幅をかさ上げし、第2の指令電圧ベクトルv2u *,v2v *,v2w *を生成しているのである。具体的に、振幅補償係数kは、図8に示すように変調度miと関連付けられている。図8に示すように振幅補償係数kを規定すれば、第1の指令電圧ベクトルv1u *,v1v *,v1w *の各相電圧の基本波成分とモータ電圧ベクトルvu,vv,vwの各相電圧の基本波成分とを一致させることができる。つまり、U相電圧v1u *の基本波成分とU相電圧vuの基本波成分とを一致させ、V相電圧v1v *の基本波成分とV相電圧vvの基本波成分とを一致させ、W相電圧v1w *の基本波成分とW相電圧vwの基本波成分とを一致させることができる。 In the present embodiment, the amplitude compensation unit 110 is provided in consideration of a decrease in the gain of the inverter 101 in the overmodulation region. When the inverter 101 is operating in the overmodulation region, the amplitude compensator 110 multiplies the first command voltage vectors v 1u * , v 1v * , v 1w * by the amplitude compensation coefficient k to generate the second command The voltage vectors v 2u * , v 2v * , v 2w * are specified. Amplitude compensation coefficient k is larger coefficient as becomes the greater the degree of modulation m i is a factor greater than 1. Since the amplitude compensation unit 110 uses such an amplitude compensation coefficient k, the waveform of the U-phase component v 1u * of the first command voltage vectors v 1u * , v 1v * , v 1w * , the second command voltage vector v 2u *, v 2v *, v 2w * for U-phase component v 2u * waveforms and the motor voltage vector v u, v v, v waveforms of U-phase component v u and w has a waveform shown in FIG. 7 . As can be understood from FIG. 7, the amplitude compensation unit 110 increases the amplitude of the first command voltage vectors v 1u * , v 1v * , v 1w * in anticipation of a decrease in the gain of the inverter 101 in the overmodulation region. The second command voltage vectors v 2u * , v 2v * , v 2w * are generated. Specifically, the amplitude compensation coefficient k is associated with the modulation index m i as shown in FIG. If the amplitude compensation coefficient k is defined as shown in FIG. 8, the fundamental wave component of each phase voltage of the first command voltage vectors v 1u * , v 1v * , v 1w * and the motor voltage vectors v u , v v , v a fundamental component of the phase voltages of w can be matched. That is, the fundamental wave component of the U-phase voltage v 1u * and the fundamental wave component of the U-phase voltage v u are matched, and the fundamental wave component of the V-phase voltage v 1v * is matched with the fundamental wave component of the V-phase voltage v v. Thus, the fundamental wave component of the W-phase voltage v 1w * and the fundamental wave component of the W-phase voltage v w can be matched.

振幅補償部110の動作は、以下のようにまとめることができる。すなわち、振幅補償部110は、第1の指令電圧ベクトルv1u *,v1v *,v1w *からPWMインバータ101の動作を規定するPWMデューティDu,Dv,Dwの生成に用いられる参照電圧ベクトルvu *,vv *,vw *を特定する。具体的に、振幅補償部110の動作は、PWMインバータ101の動作領域と関連付けて説明することができる。すなわち、PWMインバータ101の動作領域が線形領域から過変調領域に遷移するときの変調度miの理論値を境界値と定義したとき、参照電圧ベクトルvu *,vv *,vw *は、変調度miが境界値以下である場合は、第1の指令電圧ベクトルv1u *,v1v *,v1w *と同じである第2の指令電圧ベクトルv2u *,v2v *,v2w *である。参照電圧ベクトルvu *,vv *,vw *は、変調度miが境界値よりも大きい場合は、1よりも大きい振幅補償係数kであって変調度miが大きくなればなるほど大きくなる振幅補償係数kを第1の指令電圧ベクトルv1u *,v1v *,v1w *に乗じて得られる第2の指令電圧ベクトルv2u *,v2v *,v2w *である。本実施形態では、正弦波PWM方式が採用されているため、境界値は1である(第3調波注入変調方式が採用される場合には、境界値は2/√3となる)。より具体的には、振幅補償係数kは、PWMインバータ101のゲインと第2の指令電圧ベクトルv2u *,v2v *,v2w *の各相電圧の基本波成分の振幅との積が第1の指令電圧ベクトルv1u *,v1v *,v1w *の各相電圧の基本波成分の振幅に一致するように定められた係数である。念のために断っておくが、ここでいうゲインは、第2の指令電圧ベクトルv2u *,v2v *,v2w *とモータ電圧ベクトルvu,vv,vwとの関係を表すものであって、上記の仮の場合の説明で言及したG(mi)とは異なる。 The operation of the amplitude compensation unit 110 can be summarized as follows. That reference, the amplitude compensation unit 110, the first command voltage vector v 1u *, v 1v *, v 1w * PWM duty for defining the operation of the PWM inverter 101 from D u, D v, used for generating D w The voltage vectors v u * , v v * , v w * are specified. Specifically, the operation of the amplitude compensation unit 110 can be described in association with the operation region of the PWM inverter 101. That is, when the operation region of the PWM inverter 101 and the theoretical value of the modulation factor m i of the transition from the linear region to the overmodulation region is defined as a boundary value, the reference voltage vector v u *, v v *, v w * is If the degree of modulation m i is less than the boundary value, the first command voltage vector v 1u *, v 1v *, v 1w * which is the same as the second command voltage vector v 2u *, v 2v *, v 2w * . Reference voltage vector v u *, v v *, v w * , if modulation factor m i is greater than the boundary value is larger as becomes the greater the degree of modulation m i is a large amplitude compensation coefficient k than 1 comprising amplitude compensation coefficient k the first command voltage vector v 1u *, v 1v *, v 1w * to multiply the second command voltage vector v obtained by 2u *, v 2v *, a v 2w *. In this embodiment, since the sine wave PWM method is adopted, the boundary value is 1 (when the third harmonic injection modulation method is adopted, the boundary value is 2 / √3). More specifically, the amplitude compensation coefficient k is the product of the gain of the PWM inverter 101 and the amplitude of the fundamental component of each phase voltage of the second command voltage vectors v 2u * , v 2v * , v 2w * . 1 is a coefficient determined to coincide with the amplitude of the fundamental component of each phase voltage of the command voltage vectors v 1u * , v 1v * , and v 1w * . Although Mind just in case, the gain here, the second command voltage vector v 2u *, v 2v *, v 2w * and the motor voltage vector v u, v v, represents the relationship between v w Thus, it is different from G (m i ) mentioned in the description of the tentative case.

モータ電圧推定部122については、以下のように説明することができる。すなわち、上述のように、モータ制御装置100によって、PWMインバータ101の動作を規定するPWMデューティDu,Dv,Dwの生成に用いられる参照電圧ベクトルvu *,vv *,vw *(本実施形態では第2の指令電圧ベクトルv2u *,v2v *,v2w *)が特定される。本実施形態では、モータ電圧推定部122は、その参照電圧ベクトルvu *,vv *,vw *の波形とモータ電圧ベクトルvu,vv,vwの波形との関係を利用して、モータ電圧ベクトルvu,vv,vwを特定する(制限電圧ベクトルvu_lim,vv_lim,vw_limを求める)。すなわち、図7に表されているように、インバータ101が3相モータ102へと出力するモータ電圧ベクトルvu,vv,vwの各相電圧には出力可能な上限(本実施形態では1/2Vdc)と上限よりもDCリンク電圧Vdcだけ小さい下限(本実施形態では−1/2Vdc)とがある。モータ電圧推定部122は、参照電圧ベクトルvu *,vv *,vw *のうち電圧が上限よりも大きい相の電圧を上限に置き換えるとともに電圧が下限よりも小さい相の電圧を下限に置き換えたものをモータ電圧ベクトルvu,vv,vwとして推定する。図7から理解されるように、このようにすれば、インバータ101が過変調領域で動作している場合においてもモータ電圧ベクトルvu,vv,vwの推定精度を確保することができる。 The motor voltage estimation unit 122 can be described as follows. That is, as described above, the motor control device 100 uses the reference voltage vectors v u * , v v * , v w * used to generate the PWM duties D u , D v , D w that define the operation of the PWM inverter 101 . (in this embodiment, the second command voltage vector v 2u *, v 2v *, v 2w *) is specified. In the present embodiment, the motor voltage estimation unit 122 uses the relationship between the waveforms of the reference voltage vectors v u * , v v * , and v w * and the waveforms of the motor voltage vectors v u , v v , and v w. , motor voltage vector v u, v v, identifies a v w (limit voltage vector v u_lim, v v_lim, seek v w_lim). That is, as shown in FIG. 7, an upper limit (1 in this embodiment) that can be output for each phase voltage of the motor voltage vectors v u , v v , and v w that the inverter 101 outputs to the three-phase motor 102. / 2V dc ) and a lower limit (−1 / 2V dc in this embodiment) that is smaller than the upper limit by the DC link voltage V dc . The motor voltage estimation unit 122 replaces the reference voltage vectors v u * , v v * , and v w * with the voltage of the phase whose voltage is higher than the upper limit, and the voltage of the phase whose voltage is lower than the lower limit with the lower limit. Are estimated as motor voltage vectors v u , v v and v w . As can be understood from FIG. 7, by doing this, it is possible to ensure the estimation accuracy of the motor voltage vectors v u , v v , and v w even when the inverter 101 is operating in the overmodulation region.

先に説明したとおり、本実施形態のインバータ101は正弦波PWM方式に基づいて動作する。そして、本実施形態の線形領域は、変調度miが1以下の領域である。また本実施形態の過変調領域は、変調度miが1よりも大きい領域である。別例のインバータ101は、第3調波注入変調方式に基づいて動作する。この別例では、変調度miが2/√3(≒1.154)以下であるときは、第1の指令電圧ベクトルv1u *,v1v *,v1w *の各相電圧の振幅の変化に対してモータ電圧ベクトルvu,vv,vw *の各相電圧の振幅が線形に変化する。変調度が2/√3よりも大きいときは、第1の指令電圧ベクトルv1u *,v1v *,v1w *の各相電圧の振幅の変化に対してモータ電圧ベクトルvu,vv,vw *の各相電圧の振幅が非線形に変化する。このため、この別例においては、変調度miが2/√3以下である領域を線形領域と定義でき、変調度miが2/√3よりも大きい領域を過変調領域と定義できる。要するに、線形領域と過変調領域との境界となる変調度は、変調方式に応じた1以上の値である。また、上記の説明から理解されるように、正弦波PWM方式が採用される場合には過変調領域で弱め磁束制御を行うための電圧制限値を変調度miが1のときの第1の指令電圧ベクトルの大きさよりも大きい値に設定でき、第3調波注入変調方式が採用される場合には過変調領域で弱め磁束制御を行うための電圧制限値を変調度が2/√3のときの第1の指令電圧ベクトルの大きさよりも大きい値に設定できる。いずれの変調方式が採用される場合であっても、電圧制限値は変調度miが1のときの第1の指令電圧ベクトルの大きさよりも大きい閾値である。よって、「変調度が1のときの第1の指令電圧ベクトルの大きさよりも大きい閾値を電圧制限値」という表現をもって本開示に係るインバータが採用する変調方式が正弦波PWM方式に限定解釈されるべきではない。本実施形態のみならず、後述する実施形態及び変形例にも、別の変調方式を適用できる。 As described above, the inverter 101 of this embodiment operates based on the sine wave PWM method. The linear region of this embodiment is a region where the modulation degree mi is 1 or less. The overmodulation region of this embodiment, the degree of modulation m i is larger region than 1. The inverter 101 of another example operates based on the third harmonic injection modulation method. In this alternative example, when the modulation degree m i is 2 / √3 (≒ 1.154) or less, the first command voltage vector v 1u *, v 1v *, v of 1 w * of the respective phase voltage amplitude The amplitude of each phase voltage of the motor voltage vectors v u , v v and v w * changes linearly with respect to the change. When the modulation degree is larger than 2 / √3, the first command voltage vector v 1u *, v 1v *, v 1w * motor voltage vector v u relative change in amplitude of each phase voltage, v v, The amplitude of each phase voltage of v w * changes nonlinearly. Therefore, in this alternative example, the area modulation m i is 2 / √3 or less can be defined as the linear region, a region larger than the modulation factor m i is 2 / √3 can be defined as the overmodulation region. In short, the degree of modulation serving as the boundary between the linear region and the overmodulation region is a value of 1 or more corresponding to the modulation method. Further, as understood from the above description, when the sinusoidal PWM method is adopted, the voltage limit value for performing the flux weakening control in the overmodulation region is the first limit when the modulation degree mi is 1. When the third harmonic injection modulation method is adopted, the voltage limit value for performing the flux weakening control in the overmodulation region can be set to a modulation factor of 2 / √3. Can be set to a value larger than the magnitude of the first command voltage vector. Regardless of which modulation method is employed, the voltage limit value is a threshold value that is larger than the magnitude of the first command voltage vector when the degree of modulation mi is 1. Therefore, the modulation method adopted by the inverter according to the present disclosure is limited to the sine wave PWM method with the expression “threshold value larger than the magnitude of the first command voltage vector when the modulation degree is 1”. Should not. Other modulation schemes can be applied not only to this embodiment but also to embodiments and modifications described later.

(本実施形態の効果)
上述のとおり、PWMインバータ101の動作領域には、過変調領域と線形領域とがある。PWMインバータ101の動作領域が線形領域から過変調領域に遷移するときの変調度miの理論値を境界値と定義したとき、電圧制限値Vamは、変調度miが境界値のときの第1の指令電圧ベクトルの大きさよりも大きいと言える。要するに、本実施形態では、インバータ101が過変調領域で動作しているときに、適切なタイミングでスムーズにモードが切り替わる。すなわち、制限軸電圧の振幅Vaが電圧制限値Vamよりも大きい第1の場合には弱め磁束制御が実施される(第1モード)。振幅Vaが電圧制限値Vam以下である第2の場合には、MTPAが実施される(第2モード)。
(Effect of this embodiment)
As described above, the operation region of the PWM inverter 101 includes an overmodulation region and a linear region. When the operation region of the PWM inverter 101 is defined as a boundary value theoretical value of the modulation index m i of the transition from the linear region to the overmodulation region, the voltage limit value V am, the time modulation factor m i is the boundary value It can be said that it is larger than the magnitude of the first command voltage vector. In short, in the present embodiment, the mode is smoothly switched at an appropriate timing when the inverter 101 is operating in the overmodulation region. That is, in the first case where the amplitude V a of the limit axis voltage is larger than the voltage limit value V am, the flux weakening control is performed (first mode). If the amplitude V a of the second or less voltage limit value V am is, MTPA is carried out (second mode).

また、非特許文献2に記載されている技術では、指令振幅を数式で与えることによってフィードフォワードで弱め磁束制御を実行していた。上述の通り、非特許文献2に記載されている弱め磁束制御は精度が高いとは言えない。これに対し、本実施形態では、振幅Vaと電圧制限値Vamとの間の偏差がゼロに収束するように修正振幅ΔΨを特定する電圧フィードバック制御が実行される。フィードバック制御であるが故に、抵抗パラメータの誤差(非特許文献2の式(2)には抵抗パラメータが含まれていることに留意されたい)、振幅補償係数kの誤差等が存在しても、振幅Vaと電圧制限値Vamとの間の偏差がゼロに収束する。従って、本実施形態の電圧フィードバック制御によれば、インバータ101を過変調領域で動作させつつ、高い精度で弱め磁束制御を実行することができる。すなわち、弱め磁束制御が行われている状況において、制限軸電圧の振幅Vaが電圧制限値Vamに高い精度で一致する。 In the technique described in Non-Patent Document 2, the magnetic flux weakening control is executed by feedforward by giving a command amplitude by a mathematical expression. As described above, the flux-weakening control described in Non-Patent Document 2 cannot be said to have high accuracy. In contrast, in the present embodiment, the voltage feedback control for specifying a correction amplitude ΔΨ so that the deviation is converged to zero between the amplitude V a and the voltage limit value V am are executed. Due to the feedback control, even if there is an error in the resistance parameter (note that the resistance parameter is included in Equation (2) of Non-Patent Document 2), an error in the amplitude compensation coefficient k, etc., The deviation between the amplitude V a and the voltage limit value V am converges to zero. Therefore, according to the voltage feedback control of the present embodiment, it is possible to execute the flux weakening control with high accuracy while operating the inverter 101 in the overmodulation region. That is, in the situation where the flux-weakening control is performed, the amplitude V a of the limit axis voltage coincides with the voltage limit value Vam with high accuracy.

第1の実施形態のモータ制御装置100によれば、インバータ101が過変調領域で動作しているときを含め、3相モータ102の速度が指令速度ωref *と高い精度で一致する。すなわち、モータ制御装置100は、冷凍空調装置における圧縮機の駆動時等に好適に利用されうる。 According to the motor control apparatus 100 of the first embodiment, the speed of the three-phase motor 102 matches the command speed ω ref * with high accuracy, including when the inverter 101 is operating in the overmodulation region. That is, the motor control device 100 can be suitably used at the time of driving the compressor in the refrigeration air conditioner.

上述のとおり、本実施形態では、第1の指令電圧ベクトルv1u *,v1v *,v1w *の各相電圧の基本波成分とモータ電圧ベクトルvu,vv,vwの各相電圧の基本波成分とを一致させる目的で、振幅補償部110を設けている。ただし、振幅補償部110を省略することもできる。その場合には、第2の指令電圧ベクトルv2u *,v2v *,v2w *ではなく第1の指令電圧ベクトルv1u *,v1v *,v1w *が参照電圧ベクトルvu *,vv *,vw *となる。モータ電圧推定部122は、第1の指令電圧ベクトルv1u *,v1v *,v1w *を用いて3相モータ102に印加されているモータ電圧ベクトルを推定することになる(相電圧制限ベクトルvu_lim,vv_lim,vw_limを求めることになる)。デューティ生成部104は、第1の指令電圧ベクトルv1u *,v1v *,v1w *からデューティDu,Dv,Dwを生成することになる。 As described above, in the present embodiment, the fundamental wave component of each phase voltage of the first command voltage vectors v 1u * , v 1v * , v 1w * and each phase voltage of the motor voltage vectors v u , v v , v w . The amplitude compensator 110 is provided for the purpose of matching the fundamental wave component. However, the amplitude compensation unit 110 can be omitted. In that case, the second command voltage vector v 2u *, v 2v *, v 2w * instead first command voltage vector v 1u *, v 1v *, v 1w * reference voltage vector v u *, v v *, the v w *. The motor voltage estimation unit 122 estimates the motor voltage vector applied to the three-phase motor 102 using the first command voltage vectors v 1u * , v 1v * , v 1w * (phase voltage limit vector). v u_lim, v v_lim, will be determined v w_lim). Duty generation unit 104, first command voltage vector v 1u *, v 1v *, v 1w * from the duty D u, D v, will produce a D w.

(シミュレーション)
図9は、シミュレーション結果を示すグラフである。このシミュレーションでは、インバータが正弦波PWM変調方式ではなく第3調波注入変調方式に基づいて動作する点を除いて本実施形態と同様の制御が行われた場合の各種電圧が分析されうるモデルが採用されれている。シミュレーションでは、DCリンク電圧を20Vとした。インバータが線形領域で動作しているときにインバータから出力されるモータ電圧ベクトルの大きさの最大値は、2/√3×(√6/4×1×20)≒14.14Vと求まる。√6/4×1×20は、変調度が1でDCリンク電圧が20Vであるときに正弦波PWM変調方式に基づいて動作するインバータから出力されるモータ電圧ベクトルの大きさを表す。2/√3は、第3調波注入変調方式における電圧利用率向上のための係数である。シミュレーションでは、電圧制限値を15Vとした。すなわち、このシミュレーションは、弱め磁束制御が行われている状況において、変調度が15/(√6/4×1×20)≒1.22に保たれるように設定されている。ただし、このシミュレーションでは、振幅補償係数に誤差を与えている。具体的に、振幅補償係数は、過変調領域では1よりも大きくなるべきであるが、このシミュレーションでは常時1とした。
(simulation)
FIG. 9 is a graph showing a simulation result. In this simulation, there is a model that can analyze various voltages when the same control as in the present embodiment is performed except that the inverter operates based on the third harmonic injection modulation method instead of the sine wave PWM modulation method. It has been adopted. In the simulation, the DC link voltage was 20V. When the inverter is operating in the linear region, the maximum value of the magnitude of the motor voltage vector output from the inverter is 2 / √3 × (√6 / 4 × 1 × 20) ≈14.14V. √6 / 4 × 1 × 20 represents the magnitude of the motor voltage vector output from the inverter operating based on the sine wave PWM modulation method when the modulation degree is 1 and the DC link voltage is 20V. 2 / √3 is a coefficient for improving the voltage utilization factor in the third harmonic injection modulation method. In the simulation, the voltage limit value was set to 15V. That is, this simulation is set so that the degree of modulation is maintained at 15 / (√6 / 4 × 1 × 20) ≈1.22 in the situation where the flux-weakening control is performed. However, in this simulation, an error is given to the amplitude compensation coefficient. Specifically, the amplitude compensation coefficient should be larger than 1 in the overmodulation region, but is always 1 in this simulation.

図9の上側のグラフは、3相モータの回転数の時間変化を表している。このグラフの横軸は時間(単位:秒)である。このグラフの縦軸は3相モータの回転数(単位:rad/秒)である。図9の下側のグラフは、各種電圧の大きさ又は振幅の時間変化を表している。このグラフの横軸は時間(単位:秒)である。このグラフの縦軸は電圧の大きさ又は振幅(単位:ボルト)である。Vaは、制限軸電圧の振幅である。Vref1は、第1の指令電圧ベクトルの大きさである。VLLmaxは、インバータが線形領域で動作しているときにインバータから出力されるモータ電圧ベクトルの大きさの最大値である。VLLmaxは、先に計算したように、約14.14Vである。Vamは、電圧制限値であり、先に述べたように15Vである。図9に示されているように、インバータが過変調領域で動作している期間において、第1の指令電圧ベクトルの大きさVref1は電圧制限値Vamに正確には一致していない。振幅補償係数に誤差があるためである。しかし、制限軸電圧の振幅Vaは、高い精度で電圧制限値Vamに一致している。振幅Vaと電圧制限値Vamとの間の偏差をゼロに収束させる電圧フィードバック制御を行っているためである。シミュレーション結果から、電圧フィードバック制御によれば、振幅補償係数に誤差がある場合であっても、制限軸電圧の振幅Vaを高い精度で電圧制限値Vamに一致させることができることが分かる。現実には、振幅補償係数以外に由来する誤差も存在する。しかし、振幅補償係数の誤差以外の誤差がある場合であっても、これらが高い精度で一致することは当業者にとって明らかである。すなわち、シミュレーション結果から、電圧フィードバック制御によれば高い精度で弱め磁束制御を行うことができ、その精度は、変調度が高い領域、特に過変調領域においても大きく低下することがないことが分かる。 The upper graph in FIG. 9 represents the time change of the rotation speed of the three-phase motor. The horizontal axis of this graph is time (unit: second). The vertical axis of this graph represents the rotation speed (unit: rad / sec) of the three-phase motor. The lower graph of FIG. 9 represents the time change of the magnitude or amplitude of various voltages. The horizontal axis of this graph is time (unit: second). The vertical axis of this graph represents the magnitude or amplitude (unit: volts) of the voltage. V a is the amplitude of the limit axis voltage. V ref1 is the magnitude of the first command voltage vector. V LLmax is the maximum value of the magnitude of the motor voltage vector output from the inverter when the inverter is operating in the linear region. V LLmax is approximately 14.14 V as calculated above. V am is a voltage limit value, and is 15 V as described above. As shown in Figure 9, during the period in which the inverter is operating in the overmodulation region, the magnitude V ref1 of the first command voltage vector does not coincide exactly with the voltage limit V am. This is because there is an error in the amplitude compensation coefficient. However, the amplitude V a of the limit axis voltage coincides with the voltage limit value V am with high accuracy. This is because doing deviation voltage feedback control to converge to zero between the amplitude V a and the voltage limit value V am. From the simulation result, according to the voltage feedback control, even if the amplitude compensation coefficient is the error, it can be seen that it is possible to match the amplitude V a of the limit-axis voltage to the voltage limit value V am with high accuracy. In reality, there are errors derived from other than the amplitude compensation coefficient. However, it will be apparent to those skilled in the art that even if there is an error other than the error of the amplitude compensation coefficient, these match with high accuracy. That is, it can be seen from the simulation results that the magnetic flux control can be performed with high accuracy according to the voltage feedback control, and the accuracy does not greatly decrease even in the region where the modulation degree is high, particularly in the overmodulation region.

(変形例1−1A)
以下、変形例1−1Aのモータ制御装置について説明する。なお、変形例1−1Aでは、第1の実施形態と同様の部分については同一符号を付し、説明を省略することがある。
(Modification 1-1A)
Hereinafter, the motor control device of Modification 1-1A will be described. In the modified example 1-1A, the same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof may be omitted.

図10Aに示すように、変形例1−1Aのモータ制御部203aは、振幅特定部140に代えて、振幅特定部240aを有している。振幅特定部240aは、修正振幅特定部124に代えて修正振幅特定部224aを有している。   As illustrated in FIG. 10A, the motor control unit 203a of the modified example 1-1A includes an amplitude specifying unit 240a instead of the amplitude specifying unit 140. The amplitude specifying unit 240a includes a modified amplitude specifying unit 224a instead of the corrected amplitude specifying unit 124.

(修正振幅特定部224a)
修正振幅特定部224aは、3相モータ102のモータ電流ベクトル(軸電流iα,iβ)、推定磁束Ψα,Ψβ、電圧制限値Vam及び制限軸電圧vα_lim,vβ_limから修正振幅ΔΨを求める。修正振幅特定部224aは、図11Aに示すように、修正振幅特定部124の構成要素に加え、誤差パラメータ演算部231aと、誤差パラメータ偏差演算部232と、内積補償部233とを有している。
(Modified amplitude identification unit 224a)
The corrected amplitude specifying unit 224a corrects the corrected amplitude from the motor current vector (axis current i α , i β ) of the three-phase motor 102, the estimated magnetic fluxes ψ α , ψ β , the voltage limit value V am and the limit axis voltages v α_lim , v β_lim. Find ΔΨ. As shown in FIG. 11A, the corrected amplitude specifying unit 224a includes an error parameter calculating unit 231a, an error parameter deviation calculating unit 232, and an inner product compensating unit 233 in addition to the components of the corrected amplitude specifying unit 124. .

修正振幅特定部224aは、d軸インダクタンスLdとq軸インダクタンスLqとが相違する場合でも、一致する場合においても、同じ動作を実施する。具体的には、インダクタンス差がある場合において、インダクタンスLとして、d軸インダクタンスとq軸インダクタンスとの間の値を用いることができる。また、磁気的突極性が大きくない場合は、L=Ldと取り扱っても差し支えがない。つまり、インダクタンスの値として、d軸インダクタンスの値、d軸インダクタンスよりも大きくq軸インダクタンスよりも小さい値、又はd軸インダクタンスよりも小さくq軸インダクタンスよりも大きい値を用いることができる。 The corrected amplitude specifying unit 224a performs the same operation regardless of whether the d-axis inductance L d and the q-axis inductance L q are different from each other. Specifically, when there is an inductance difference, a value between the d-axis inductance and the q-axis inductance can be used as the inductance L. Further, if the magnetic saliency is not large, there is no harm in handling the L = L d. That is, as the inductance value, a d-axis inductance value, a value larger than the d-axis inductance and smaller than the q-axis inductance, or a value smaller than the d-axis inductance and larger than the q-axis inductance can be used.

特許第4972135号は、上記のようにインダクタンスLを設定する上で参考になる。特許文献1には、dm−qm座標系に関する技術が記載されている。dm−qm座標系は、埋込磁石構造の永久磁石同期モータ等の磁気的突極性を有するモータを、磁気的突極性を有していない永久磁石同期モータと同様に扱うことを可能とする。dm−qm座標系を用い、dm軸電流(制御座標系ではγ軸電流)をゼロにすることによって、最大トルク制御(最大トルク/電流制御)を行うことができる。3相モータ102が磁気的突極性を有する場合、d軸電流をdm軸電流に、磁石磁束ベクトルΨaを拡張鎖交磁束ベクトルΦexmに、インダクタンスLを仮想インダクタンスLmに、それぞれ置き換えることができる。dm軸電流、拡張鎖交磁束ベクトルΦexm及び仮想インダクタンスLmの詳細については、特許文献1(数式36及び段落0182〜0183等)を参照することができる。なお、Lmは、Ld≦Lm<Lqを満たす。また、インダクタンス差がない場合においては、dm−qm座標系と、一般的なd−q座標系とは一致し、Lm=Ld=Lqとすればよい。すなわち、インダクタンス差がある場合についての考え方は、インダクタンス差がない場合の考え方を包含することになる。 Japanese Patent No. 4972135 is helpful in setting the inductance L as described above. Patent Document 1 describes a technique related to a dm-qm coordinate system. The dm-qm coordinate system makes it possible to treat a motor having magnetic saliency such as a permanent magnet synchronous motor having an embedded magnet structure in the same manner as a permanent magnet synchronous motor having no magnetic saliency. Maximum torque control (maximum torque / current control) can be performed by using the dm-qm coordinate system and setting the dm-axis current (γ-axis current in the control coordinate system) to zero. When the three-phase motor 102 has magnetic saliency, the d-axis current can be replaced with the dm-axis current, the magnet magnetic flux vector ψ a can be replaced with the extended linkage magnetic flux vector Φ exm , and the inductance L can be replaced with the virtual inductance L m. it can. For details of the dm-axis current, the extended flux linkage vector Φ exm, and the virtual inductance L m , Patent Document 1 (Formula 36 and paragraphs 0182 to 0183) can be referred to. Note that L m satisfies L d ≦ L m <L q . When there is no inductance difference, the dm-qm coordinate system and the general dq coordinate system coincide with each other, and L m = L d = L q may be set. That is, the idea about the case where there is an inductance difference includes the idea about the case where there is no inductance difference.

(誤差パラメータ演算部231a)
誤差パラメータ演算部231aは、仮想インダクタンス(3相モータ102のインダクタンス)Lmと軸電流iα,iβと推定磁束Ψs(推定磁束Ψα,Ψβ)とから、誤差パラメータεを演算する。具体的には、まず、電機子反作用磁束を推定する(推定電機子反作用磁束Lmaを求める)。推定電機子反作用磁束Lmaのα軸成分及びβ軸成分を、それぞれ推定電機子反作用磁束Lmα、推定電機子反作用磁束Lmβと記載する。推定電機子反作用磁束Lmα、推定電機子反作用磁束Lmβは、仮想インダクタンスLmと、軸電流iα,iβとの積である。次に、推定磁束Ψs(推定磁束Ψα,Ψβ)及び推定電機子反作用磁束Lma(推定電機子反作用磁束Lmα,Lmβ)から、磁石磁束ベクトルを推定する(推定磁石磁束Ψ’aeを求める)。推定磁石磁束Ψ’aeのα軸成分及びβ軸成分を、それぞれ推定磁石磁束Ψ’aeα,Ψ’aeβと記載する。具体的には、式(22)及び(23)に示すように、推定磁束Ψα,Ψβから推定電機子反作用磁束Lmα,Lmβを減じることにより推定磁石磁束Ψ’aeα,Ψ’aeβを求める。次に、推定磁石磁束Ψ’aeα,Ψ’aeβと軸電流iα,iβとから誤差パラメータεを式(24)のように計算する。
(Error parameter calculator 231a)
The error parameter calculation unit 231a calculates an error parameter ε from the virtual inductance (inductance of the three-phase motor 102) L m , the shaft currents i α , i β, and the estimated magnetic flux ψ s (estimated magnetic flux ψ α , ψ β ). . Specifically, first, estimate the armature reaction magnetic flux (obtain the estimated armature reaction flux L m i a). The alpha-axis component and beta-axis component of the estimated armature reaction flux L m i a, respectively estimated armature reaction flux L m i α, referred to as estimated armature reaction flux L m i β. The estimated armature reaction magnetic flux L m i α and the estimated armature reaction magnetic flux L m i β are the products of the virtual inductance L m and the axial currents i α and i β . Next, a magnetic flux vector is estimated from the estimated magnetic flux Ψ s (estimated magnetic flux Ψ α , Ψ β ) and the estimated armature reaction magnetic flux L m i a (estimated armature reaction magnetic flux L m i α , L m i β ). ( Determine estimated magnetic flux Ψ ′ ae ). The α-axis component and β-axis component of the estimated magnet magnetic flux Ψ ′ ae are described as estimated magnet magnetic flux Ψ ′ aeα and Ψ ′ aeβ , respectively. Specifically, as shown in equations (22) and (23), the estimated magnetic flux Ψ ′ aeα is obtained by subtracting the estimated armature reaction magnetic fluxes L m i α and L m i β from the estimated magnetic fluxes Ψ α and Ψ β. , Ψ ′ aeβ . Next, an error parameter ε is calculated from the estimated magnet magnetic fluxes ψ ′ aeα , ψ ′ aeβ and the axial currents i α , i β as shown in Expression (24).

Figure 2017017878
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Figure 2017017878
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Figure 2017017878
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(誤差パラメータ偏差演算部232)
誤差パラメータ偏差演算部232は、指令誤差パラメータε*と誤差パラメータεを取得し、これらの偏差(誤差パラメータ偏差Δε:ε−ε)を求める。誤差パラメータ偏差演算部232としては、公知の演算子を用いることができる。指令誤差パラメータε*は、第1の実施形態の修正振幅ΔΨと同じである。
(Error parameter deviation calculator 232)
The error parameter deviation calculation unit 232 acquires the command error parameter ε * and the error parameter ε, and obtains a deviation (error parameter deviation Δε: ε * −ε). A known operator can be used as the error parameter deviation calculation unit 232. The command error parameter ε * is the same as the corrected amplitude ΔΨ of the first embodiment.

(内積補償部233)
内積補償部233は、誤差パラメータ偏差Δεを取得し、これがゼロとなるように修正振幅ΔΨを特定する。変形例1−1Aの内積補償部233は、PI補償部である。従って、内積補償部233は、式(25)に示すように、誤差パラメータ偏差Δεを入力とする比例・積分演算を実施することにより修正振幅ΔΨを求める。
(Inner product compensation unit 233)
The inner product compensation unit 233 acquires the error parameter deviation Δε and specifies the corrected amplitude ΔΨ so that it becomes zero. The inner product compensation unit 233 of Modification 1-1A is a PI compensation unit. Therefore, the inner product compensation unit 233 obtains the corrected amplitude ΔΨ by performing a proportional / integral calculation with the error parameter deviation Δε as an input, as shown in Expression (25).

Figure 2017017878
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振幅特定部240a(修正振幅特定部224a、仮設定部126及び加算部(補正部)127)の動作は、以下のようにまとめることができる。すなわち、振幅特定部240aは、振幅Va(推定されたモータ電圧ベクトルの大きさ)が電圧制限値Vamよりも大きい第1の場合において、振幅Vaと電圧制限値Vamとの間の偏差をゼロに収束させる電圧フィードバック制御を含む制御を通じて指令振幅を特定する。具体的には、振幅特定部240aは、仮設定部126を用いて指令磁束ベクトルの仮振幅を設定し、第1の場合において修正振幅特定部224aを用いて電圧フィードバック制御を含む制御を通じて修正振幅ΔΨを特定し、補正部127を用いて仮振幅|Ψs_MTPA *|に修正振幅ΔΨを加算して指令振幅|Ψs *|を特定する。より具体的には、第1の場合において、電圧偏差補償部130は、振幅Vaと電圧制限値Vamとの間の偏差がゼロに収束するように第1の指令誤差パラメータε*を操作量とする電圧フィードバック制御を実行する。そして、第1の場合において、内積補償部は、推定磁石磁束Ψ’aeα,Ψ’aeβ(3相モータ102の推定された磁石磁束ベクトル)と軸電流iα,iβ(モータ電流ベクトル)との内積(第2内積)である誤差パラメータεと第1の指令誤差パラメータε*との間の偏差がゼロに収束するように修正振幅ΔΨを操作量とする第1のフィードバック制御を実行する。 The operations of the amplitude specifying unit 240a (the corrected amplitude specifying unit 224a, the temporary setting unit 126, and the addition unit (correction unit) 127) can be summarized as follows. That is, the amplitude determination section 240a, in the case where the amplitude V a (magnitude of the estimated motor voltage vector) is first greater than the voltage limit value V am, between the amplitude V a and the voltage limit value V am The command amplitude is specified through control including voltage feedback control for converging the deviation to zero. Specifically, the amplitude specifying unit 240a sets the temporary amplitude of the command magnetic flux vector using the temporary setting unit 126, and in the first case, the corrected amplitude is controlled through control including voltage feedback control using the corrected amplitude specifying unit 224a. identify [Delta] [Psi], temporary amplitude using the correction unit 127 | Ψ s_MTPA * | corrected amplitude [Delta] [Psi] an addition to instruction amplitude | Ψ s * | to identify. More specifically, in the first case, the voltage deviation compensator 130, a first command error parameters epsilon * operations so that the deviation is converged to zero between the amplitude V a and the voltage limit value V am Voltage feedback control is executed. In the first case, the inner product compensator includes estimated magnet magnetic fluxes Ψ ′ aeα and Ψ ′ aeβ (estimated magnetic flux vectors of the three-phase motor 102) and axial currents i α and i β (motor current vectors). The first feedback control is executed using the corrected amplitude ΔΨ as the manipulated variable so that the deviation between the error parameter ε and the first command error parameter ε * , which is the inner product (second inner product) of, converges to zero.

また、切替部132については、以下のように説明することができる。すなわち、切替部132は、第1モードと第2モードとを切り替えるように構成されている。第1モードは、振幅Vaと電圧制限値Vamとの間の偏差がゼロに収束するように第1の指令誤差パラメータε*を操作量とする電圧フィードバック制御を電圧偏差補償部130が実行し、第1の指令誤差パラメータε*と誤差パラメータεとの間の偏差がゼロに収束するように修正振幅ΔΨを操作量とする第1のフィードバック制御を内積補償部233が実行するモードである。第2モードは、定数である第2の指令誤差パラメータε*と誤差パラメータεとの間の偏差がゼロに収束するように修正振幅ΔΨを操作量とする第2のフィードバック制御を内積補償部233が実行するモードである。そして、切替部132は、第1の場合には第1モードを選択し、振幅Vaが電圧制限値Vam以下である第2の場合には第2モードを選択する。 The switching unit 132 can be described as follows. That is, the switching unit 132 is configured to switch between the first mode and the second mode. In the first mode, the voltage deviation compensator 130 executes voltage feedback control using the first command error parameter ε * as an operation amount so that the deviation between the amplitude V a and the voltage limit value V am converges to zero. In this mode, the inner product compensator 233 executes the first feedback control using the modified amplitude ΔΨ as the manipulated variable so that the deviation between the first command error parameter ε * and the error parameter ε converges to zero. . In the second mode, the inner product compensator 233 performs the second feedback control using the modified amplitude ΔΨ as the manipulated variable so that the deviation between the constant second command error parameter ε * and the error parameter ε converges to zero. Is the mode to execute. Then, the switching unit 132, the first case the first mode is selected, in the case of the second amplitude V a is less than or equal to the voltage limit value V am selects the second mode.

(変形例1−1Aの効果)
変形例1−1Aにおいても、第1の実施形態と同様に、インバータ101が過変調領域で動作しているときに、適切なタイミングでモードが切り替わる。すなわち、制限軸電圧の振幅Vaが電圧制限値Vamよりも大きい第1の場合には弱め磁束制御が実施される(第1モード)。具体的には、第1の場合には、弱め磁束制御に適合した修正振幅ΔΨが生成される。振幅Vaが電圧制限値Vam以下である第2の場合には、MTPAに適合した修正振幅ΔΨが生成される(第2モード)。
(Effect of Modification 1-1A)
Also in the modified example 1-1A, as in the first embodiment, when the inverter 101 is operating in the overmodulation region, the mode is switched at an appropriate timing. That is, in the first case where the amplitude V a of the limit axis voltage is larger than the voltage limit value V am, the flux weakening control is performed (first mode). Specifically, in the first case, a corrected amplitude ΔΨ suitable for the flux-weakening control is generated. If the amplitude V a of the second or less voltage limit value V am, it fixes the amplitude ΔΨ adapted to MTPA produced (second mode).

さらに、変形例1−1Aでは、第2の場合において、非常に高い精度でMTPAを実行することができる。以下、この点について説明する。MTPAが成立するには、推定磁石磁束Ψ’aeと軸電流iα,iβとを直交させる必要がある。そこで、変形例1−1Aでは、第2の場合に推定磁石磁束Ψ’aeと軸電流iα,iβとの内積をゼロにするために、指令誤差パラメータε*をゼロに設定している。すなわち、変形例1−1Aでは、仮振幅はMTPAに適した仮振幅|Ψs_MTPA *|であり、第2の場合において、その仮振幅がMTPAに適合した修正振幅ΔΨにより補正されることによって修正振幅ΔΨが生成される。従って、変形例1−1Aによれば、第2の場合において、非常に高い精度でMTPAを行うことが可能となる。すなわち、変形例1−1Aのモータ制御部203aを用いれば、モータ制御部103を用いる場合よりも、3相モータ102を効率よく駆動させることができる。 Furthermore, in Modification 1-1A, MTPA can be executed with very high accuracy in the second case. Hereinafter, this point will be described. In order to establish MTPA, it is necessary to make the estimated magnetic flux Ψ ′ ae and the axial currents i α and i β orthogonal to each other. Therefore, in the modified example 1-1A, the command error parameter ε * is set to zero in order to make the inner product of the estimated magnet magnetic flux ψ ′ ae and the shaft currents i α and i β zero in the second case. . That is, in the modified example 1-1A, the provisional amplitude is the provisional amplitude | Ψ s_MTPA * | suitable for MTPA. In the second case, the provisional amplitude is corrected by being corrected by the correction amplitude ΔΨ suitable for MTPA. An amplitude ΔΨ is generated. Therefore, according to Modification 1-1A, MTPA can be performed with very high accuracy in the second case. That is, if the motor control unit 203a of the modified example 1-1A is used, the three-phase motor 102 can be driven more efficiently than when the motor control unit 103 is used.

(変形例1−1B)
以下、変形例1−1Bのモータ制御装置について説明する。なお、変形例1−1Bでは、変形例1−1Aと同様の部分については同一符号を付し、説明を省略することがある。
(Modification 1-1B)
Hereinafter, the motor control device of Modification 1-1B will be described. In addition, in the modified example 1-1B, the same parts as those in the modified example 1-1A are denoted by the same reference numerals, and description thereof may be omitted.

図10Bに示すように、変形例1−1Bのモータ制御部203bは、振幅特定部240aに代えて、振幅特定部240bを有している。振幅特定部240bは、修正振幅特定部224aに代えて修正振幅特定部224bを有している。   As illustrated in FIG. 10B, the motor control unit 203b of the modification 1-1B includes an amplitude specifying unit 240b instead of the amplitude specifying unit 240a. The amplitude specifying unit 240b includes a modified amplitude specifying unit 224b instead of the corrected amplitude specifying unit 224a.

(修正振幅特定部224b)
図11Bに示すように、修正振幅特定部224bは、変形例1−1Aにおける誤差パラメータ演算部231aに代えて、誤差パラメータ演算部231bを有する。
(Modified amplitude identification unit 224b)
As illustrated in FIG. 11B, the modified amplitude specifying unit 224b includes an error parameter calculation unit 231b instead of the error parameter calculation unit 231a in the modified example 1-1A.

(誤差パラメータ演算部231b)
誤差パラメータ演算部231bは、仮想インダクタンスLm(3相モータ102のインダクタンス)と軸電流iα,iβと推定磁束Ψs(推定磁束Ψα,Ψβ)とから、誤差パラメータεを演算する。具体的には、推定磁束Ψs(推定磁束Ψα,Ψβ)と軸電流iα,iβとの内積Ψαα+Ψββを特定する。仮想インダクタンスLmと、軸電流iα,iβとから、仮想インダクタンスと電流の振幅の2乗との積Lm(iα 2+iβ 2)を特定する。内積Ψαα+Ψββから積Lm(iα 2+iβ 2)を減じて差Ψαα+Ψββ−Lm(iα 2+iβ 2)を特定し、誤差パラメータεを得る。誤差パラメータ演算部231bが行う演算は、式(26)により表現される。
(Error parameter calculation unit 231b)
The error parameter calculator 231b calculates an error parameter ε from the virtual inductance L m (inductance of the three-phase motor 102), the shaft currents i α , i β and the estimated magnetic flux ψ s (estimated magnetic flux ψ α , ψ β ). . Specifically, the inner product Ψ α i α + Ψ β i β of the estimated magnetic flux Ψ s (estimated magnetic flux Ψ α , Ψ β ) and the axial currents i α , i β is specified. A product L m (i α 2 + i β 2 ) of the virtual inductance and the square of the amplitude of the current is specified from the virtual inductance L m and the axial currents i α and i β . The product L m (i α 2 + i β 2 ) is subtracted from the inner product Ψ α i α + Ψ β i β to determine the difference Ψ α i α + Ψ β i β −L m (i α 2 + i β 2 ), and the error parameter Get ε. The calculation performed by the error parameter calculation unit 231b is expressed by Expression (26).

Figure 2017017878
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変形例1−1Bの修正振幅特定部224bでは、変形例1−1Aの修正振幅特定部224aで用いた式とは異なる式を用いるものの、変形例1−1Aのときと同じ内積(推定磁石磁束Ψ’aeα,Ψ’aeβと軸電流iα,iβとの第2内積)を誤差パラメータεとして特定し、同じ修正振幅ΔΨを特定する。従って、変形例1−1Bのモータ制御部203bを用いれば、モータ制御部203aを用いる場合と同じ効果を得ることができる。なお、本明細書では、「推定磁石磁束Ψ’aeα,Ψ’aeβと軸電流iα,iβとの内積を特定する」は、推定磁石磁束Ψ’aeα,Ψ’aeβと軸電流iα,iβとの内積が結果として特定されるという趣旨の表現であり、計算過程を特定する趣旨の表現ではない。 The modified amplitude specifying unit 224b of the modified example 1-1B uses an expression different from the formula used in the modified amplitude specifying unit 224a of the modified example 1-1A, but the same inner product (estimated magnet magnetic flux as in the modified example 1-1A). (Second inner product of ψ ′ aeα , ψ ′ aeβ and axial currents i α , i β ) is specified as an error parameter ε, and the same corrected amplitude ΔΨ is specified. Therefore, if the motor control unit 203b of the modified example 1-1B is used, the same effect as that obtained when the motor control unit 203a is used can be obtained. In this specification, “the inner product of the estimated magnet magnetic fluxes Ψ ′ aeα and Ψ ′ aeβ and the axial currents i α and i β ” is specified as “the estimated magnet magnetic fluxes Ψ ′ aeα and Ψ ′ aeβ and the axial current i α. , I β is an expression indicating that the inner product with the result is specified, and is not an expression indicating the calculation process.

なお、以下では、修正振幅特定部224aを用いた例を説明することがあるが、これらの例においても、修正振幅特定部224aに代えて修正振幅特定部224bを設けることができる。   In the following, examples using the corrected amplitude specifying unit 224a may be described, but in these examples, the corrected amplitude specifying unit 224b can be provided instead of the corrected amplitude specifying unit 224a.

(変形例1−2)
以下、変形例1−2のモータ制御装置について説明する。なお、変形例1−2では、変形例1−1Aと同様の部分については同一符号を付し、説明を省略することがある。
(Modification 1-2)
Hereinafter, the motor control device of Modification 1-2 will be described. In the modified example 1-2, the same reference numerals are given to the same parts as the modified example 1-1A, and the description may be omitted.

図12に示すように、変形例1−2のモータ制御部203cは、振幅特定部240aに代えて、振幅特定部240cを有している。振幅特定部240cは、仮設定部126に代えて、仮設定部226を有している。   As shown in FIG. 12, the motor control unit 203c of the modified example 1-2 includes an amplitude specifying unit 240c instead of the amplitude specifying unit 240a. The amplitude specifying unit 240 c includes a temporary setting unit 226 instead of the temporary setting unit 126.

(仮設定部226)
仮設定部226では、指令磁束ベクトルΨs *の仮振幅が設定(特定)される。変形例1−2では、定数である仮振幅が仮設定部226に予め格納されている。変形例1−2では、修正振幅特定部224aを用いるので、仮振幅を定数としても、第2の場合において、MTPAを実現することができる。変形例1−2の仮振幅は、磁束パラメータΨaである。ただし、仮振幅が磁束パラメータΨaに限られるわけではない。変形例1−2の仮振幅を仮振幅|Ψs0 *|と表記する。
(Temporary setting unit 226)
The temporary setting unit 226 sets (specifies) the temporary amplitude of the command magnetic flux vector Ψ s * . In the modified example 1-2, a temporary amplitude that is a constant is stored in the temporary setting unit 226 in advance. In the modified example 1-2, since the modified amplitude specifying unit 224a is used, MTPA can be realized in the second case even if the temporary amplitude is a constant. The temporary amplitude of the modified example 1-2 is the magnetic flux parameter Ψ a . However, the provisional amplitude is not limited to the magnetic flux parameter Ψ a . The temporary amplitude of the modified example 1-2 is expressed as a temporary amplitude | Ψ s0 * |.

変形例1−2によれば、十分な精度で弱め磁束制御及びMTPAを実現できる。また、変形例1−2によれば、変形例1−1Aに比べて、少ない演算量で3相モータ102の制御を行うことができる。   According to the modified example 1-2, the flux-weakening control and the MTPA can be realized with sufficient accuracy. Further, according to the modified example 1-2, it is possible to control the three-phase motor 102 with a small amount of calculation compared to the modified example 1-1A.

変形例1−1A、変形例1−1B及び変形例1−2では、推定磁石磁束Ψ’aeα,Ψ’aeβと軸電流iα,iβとの内積を用いた制御が行われている。具体的に、振幅Vaが電圧制限値Vam以下である第2の場合には、その内積と所定の定数(上記の変形例ではゼロ)との間の偏差をゼロにするフィードバック制御を行っている。より一般的には、上記の変形例では、第2の場合において、推定磁束Ψα,Ψβと軸電流iα,iβから、3相モータ102の無効電力に相関のある物理量を求め、その物理量を所定の値に制御している。すなわち、上記の変形例では、無効電力に相関のある物理量として推定磁石磁束Ψ’aeα,Ψ’aeβと軸電流iα,iβとの内積を用いているのである。 In the modified example 1-1A, the modified example 1-1B, and the modified example 1-2, the control using the inner product of the estimated magnet magnetic fluxes Ψ ′ aeα and Ψ ′ aeβ and the axial currents i α and i β is performed. Specifically, in the second case where the amplitude V a is equal to or less than the voltage limit value V am , feedback control is performed so that the deviation between the inner product and a predetermined constant (zero in the above modification) is zero. ing. More generally, in the above modification, in the second case, a physical quantity correlated with the reactive power of the three-phase motor 102 is obtained from the estimated magnetic fluxes ψ α , ψ β and the shaft currents i α , i β , The physical quantity is controlled to a predetermined value. That is, in the above modification, the inner product of the estimated magnet magnetic fluxes Ψ ′ aeα and Ψ ′ aeβ and the axial currents i α and i β is used as a physical quantity correlated with the reactive power.

無効電力に相関のある物理量の別の例は、推定磁束Ψs(推定されたモータ磁束ベクトル)と軸電流iα,iβ(3相モータ102のモータ電流ベクトル)との第1内積である。このような第1内積を誤差パラメータεとして用いても、変形例1−1A及び1−1Bと同様の制御が実現されうる。すなわち、第1の場合には、弱め磁束制御を行うことができる。第2の場合には、定数部131に適切な定数を格納すれば、各種制御を行うことができる。 Another example of the physical quantity correlated with reactive power is the first inner product of the estimated magnetic flux ψ s (estimated motor magnetic flux vector) and the axial currents i α , i β (motor current vector of the three-phase motor 102). . Even when such a first inner product is used as the error parameter ε, the same control as in the modified examples 1-1A and 1-1B can be realized. That is, in the first case, the flux-weakening control can be performed. In the second case, various controls can be performed if appropriate constants are stored in the constant unit 131.

また、修正振幅特定部は、第2の場合において、3相モータ102の無効電力を求め、その無効電力を所定の値に制御するための振幅修正量ΔΨを生成するものであってもよい。この場合、無効電力は、内積Ψαα+Ψββに指令速度ωref *を乗じることで求めることができる。推定磁束Ψsの位相を微分して3相モータ102の速度を推定し、その速度を内積Ψαα+Ψββに乗じることで無効電力を求めることもできる。また、軸電流iα,iβと軸電圧vα *,vβ *とから無効電力を求めることもできる。具体的には、無効電力の特定を誤差パラメータ演算部に担当させ、無効電力がとるべき定数を定数部に格納し、内積補償部に代えて無効電力と定数との間の偏差をゼロにするための補償部(PI補償部等)を設けることができる。このような構成においても、第1の場合においては、弱め磁束制御が行われることとなる。 Further, in the second case, the corrected amplitude specifying unit may obtain reactive power of the three-phase motor 102 and generate an amplitude correction amount ΔΨ for controlling the reactive power to a predetermined value. In this case, the reactive power can be obtained by multiplying the inner product Ψ α i α + Ψ β i β by the command speed ω ref * . The reactive power can be obtained by differentiating the phase of the estimated magnetic flux Ψ s to estimate the speed of the three-phase motor 102 and multiplying the speed by the inner product Ψ α i α + Ψ β i β . The reactive power can also be obtained from the shaft currents i α and i β and the shaft voltages v α * and v β * . Specifically, the error parameter calculation unit is in charge of specifying the reactive power, the constant to be taken by the reactive power is stored in the constant unit, and the deviation between the reactive power and the constant is set to zero instead of the inner product compensation unit. Compensation unit (PI compensation unit or the like) can be provided. Even in such a configuration, the magnetic flux weakening control is performed in the first case.

(第2の実施形態)
以下、第2の実施形態のモータ制御装置について説明する。なお、第2の実施形態では、変形例1−2と同様の部分については同一符号を付し、説明を省略することがある。
(Second Embodiment)
Hereinafter, the motor control device of the second embodiment will be described. In addition, in 2nd Embodiment, the same code | symbol may be attached | subjected about the part similar to the modification 1-2, and description may be abbreviate | omitted.

図13に示すように、第2の実施形態のモータ制御部303は、トルク推定部114、指令トルク特定部125、トルク偏差演算部121及び速度・位置特定部111を有さない。一方で、モータ制御部303は、位置推定部335及び位置特定部336を有している。   As illustrated in FIG. 13, the motor control unit 303 according to the second embodiment does not include the torque estimation unit 114, the command torque identification unit 125, the torque deviation calculation unit 121, and the speed / position identification unit 111. On the other hand, the motor control unit 303 includes a position estimation unit 335 and a position specification unit 336.

(位置推定部335)
位置推定部335は、推定磁束Ψs(推定磁束Ψα,Ψβ)から推定磁束Ψsの位相θsを特定する。具体的に、位置推定部335は、速度・位置特定部111の式(7)と同じ式を用いて位相θsを特定する。
(Position estimation unit 335)
The position estimation unit 335 identifies the phase θ s of the estimated magnetic flux ψ s from the estimated magnetic flux ψ s (estimated magnetic flux ψ α , ψ β ). Specifically, the position estimation unit 335 specifies the phase θ s using the same equation as the equation (7) of the speed / position specifying unit 111.

(位置特定部336)
位置特定部336は、指令速度ωref *と推定磁束Ψsの位相θsから、指令磁束ベクトルΨs *の位相θs *を求める。図14に示すように、位置特定部336は、乗算部337と、位相加算演算部338とを有している。乗算部337は、指令速度ωref *に制御周期Tsを乗ずることによって、移動量Δθを特定する。位相加算演算部338は、移動量Δθと推定磁束Ψsの位相θsを加算することで、指令磁束ベクトルΨs *の位相θs *を求める。要するに、位置特定部336は、指令速度ωref *を用いてモータ磁束ベクトルの位相が移動するべき制御周期毎の移動量Δθを特定し、特定された移動量Δθを用いて指令磁束ベクトルΨs *の位相θs *を特定する。
(Position specifying unit 336)
The position specifying unit 336 obtains the phase θ s * of the command magnetic flux vector ψ s * from the command speed ω ref * and the phase θ s of the estimated magnetic flux ψ s . As illustrated in FIG. 14, the position specifying unit 336 includes a multiplying unit 337 and a phase addition calculating unit 338. The multiplication unit 337 identifies the movement amount Δθ by multiplying the command speed ω ref * by the control period T s . The phase addition computing unit 338 obtains the phase θ s * of the command magnetic flux vector Ψ s * by adding the movement amount Δθ and the phase θ s of the estimated magnetic flux Ψ s . In short, the position specifying unit 336 uses the command speed ω ref * to specify the movement amount Δθ for each control cycle in which the phase of the motor magnetic flux vector should move, and uses the specified movement amount Δθ to specify the command magnetic flux vector Ψ s. Specify the phase θ s * of * .

第2の実施形態のモータ制御部303の動作をまとめると、以下のとおりとなる。u,w/α,β変換部106は、相電流iu,iwを軸電流iα,iβに変換する。モータ電圧推定部122は、参照電圧ベクトルvu *,vv *,vw *(本実施形態では第2の指令電圧ベクトルv2u *,v2v *,v2w *)から3相モータ102に印加されているモータ電圧ベクトルを推定する(制限電圧ベクトルvu_lim,vv_lim,vw_limを求める)。u,v,w/α,β変換部123は、相電圧制限ベクトルvu_lim,vv_lim,vw_limを、制限軸電圧vα_lim,vβ_limに変換する。モータ磁束推定部108は、軸電流iα,iβと、制限軸電圧vα_lim,vβ_limとを用いて3相モータ102に印加されているモータ磁束ベクトルを推定する(推定磁束Ψsを求める)。位置推定部335は、推定磁束Ψsを用いて、モータ磁束ベクトルの位相θsを推定する。位置特定部336は、指令速度ωref *と推定磁束の位相θsから、指令磁束ベクトルΨs *の位相θs *を特定する。修正振幅特定部224aは、電圧制限値Vam、制限軸電圧vα_lim,vβ_lim、軸電流iα,iβ及び推定磁束Ψsから、修正振幅ΔΨを求める。仮設定部226は、仮振幅|Ψs0 *|を設定(特定)する。加算部127は、仮振幅|Ψs0 *|及び修正振幅ΔΨから指令振幅|Ψs *|を生成する。指令磁束特定部112は、位置特定部336で特定された位相θs *と、振幅特定部240c(修正振幅特定部223a、仮設定部226及び加算部(補正部)127)で特定された指令振幅|Ψs *|と、を用いて指令磁束ベクトルΨs *を求める。α軸磁束偏差演算部113aは、α軸指令磁束Ψα *と推定磁束Ψαとの偏差(磁束偏差)ΔΨαを求める。β軸磁束偏差演算部113bは、β軸指令磁束Ψβ *と推定磁束Ψβとの偏差(磁束偏差)ΔΨβを求める。指令電圧特定部107は、磁束偏差ΔΨα,ΔΨβ及び軸電流iα,iβから、第1の指令電圧ベクトル(軸指令電圧)vα *,vβ *を求める。α,β/u,v,w変換部109は、第1の指令電圧ベクトルvα *,vβ *を、第1の指令電圧ベクトルv1u *,v1v *,v1w *に変換する。振幅補償部110は、第1の指令電圧ベクトルv1u *,v1v *,v1w *から第2の指令電圧ベクトルv2u *,v2v *,v2w *を求める。 The operation of the motor control unit 303 of the second embodiment is summarized as follows. The u, w / α, β converter 106 converts the phase currents i u , i w into axial currents i α , i β . Motor voltage estimation unit 122, the reference voltage vector v u *, v v *, v w * ( in the present embodiment the second command voltage vector v 2u *, v 2v *, v 2w *) from the 3-phase motor 102 It estimates the motor voltage vector that is applied (limit voltage vector v u_lim, v v_lim, seek v w_lim). u, v, w / α, β conversion unit 123, the phase voltage limiting vector v u_lim, v v_lim, the v W_lim, converts limiting axis voltage v α_lim, v the Beta_lim. The motor magnetic flux estimating unit 108 estimates the motor magnetic flux vector applied to the three-phase motor 102 using the shaft currents i α and i β and the limited shaft voltages v α_lim and v β_lim (determining the estimated magnetic flux Ψ s) . ). The position estimation unit 335 estimates the phase θ s of the motor magnetic flux vector using the estimated magnetic flux ψ s . The position specifying unit 336 specifies the phase θ s * of the command magnetic flux vector Ψ s * from the command speed ω ref * and the estimated magnetic flux phase θ s . The corrected amplitude specifying unit 224a obtains a corrected amplitude ΔΨ from the voltage limit value V am , the limit axis voltages v α_lim , v β_lim , the axis currents i α , i β, and the estimated magnetic flux ψ s . The temporary setting unit 226 sets (specifies) the temporary amplitude | Ψ s0 * |. The adder 127 generates a command amplitude | Ψ s * | from the temporary amplitude | Ψ s0 * | and the modified amplitude ΔΨ. The command magnetic flux specifying unit 112 specifies the phase θ s * specified by the position specifying unit 336 and the command specified by the amplitude specifying unit 240c (the corrected amplitude specifying unit 223a, the temporary setting unit 226, and the adding unit (correcting unit) 127). The command magnetic flux vector Ψ s * is obtained using the amplitude | Ψ s * |. The α-axis magnetic flux deviation calculating unit 113a obtains a deviation (magnetic flux deviation) ΔΨ α between the α-axis command magnetic flux ψ α * and the estimated magnetic flux ψ α . The β-axis magnetic flux deviation calculator 113b obtains a deviation (magnetic flux deviation) ΔΨ β between the β-axis command magnetic flux Ψ β * and the estimated magnetic flux Ψ β . The command voltage specifying unit 107 obtains first command voltage vectors (axis command voltages) v α * and v β * from the magnetic flux deviations ΔΨ α and ΔΨ β and the shaft currents i α and i β . α, β / u, v, w conversion unit 109, the first command voltage vector v alpha *, the v beta *, the first command voltage vector v 1u *, v 1v *, v is converted to 1 w *. Amplitude compensation unit 110, the first command voltage vector v 1u *, v 1v *, v 1w * from the second command voltage vector v 2u *, v 2v *, v seek 2w *.

第2の実施形態のモータ制御部303によれば、指令磁束ベクトルΨs *の位相θs *を容易に特定することができる。また、指令磁束ベクトルΨs *の位相θs *の特定に推定されたモータ磁束ベクトルが用いられ、その推定には軸電流iα,iβが用いられる。このことは、指令磁束ベクトルΨs *の位相θs *の特定に、3相モータ102で実際に流れているモータ電流ベクトルが反映されることを意味する。すなわち、このことは、指令磁束ベクトルΨs *の位相θs *を適切に設定することに寄与し、3相モータ102の駆動を安定させることに役立つ。 According to the motor control unit 303 of the second embodiment, the phase θ s * of the command magnetic flux vector Ψ s * can be easily specified. Further, a motor magnetic flux vector estimated for specifying the phase θ s * of the command magnetic flux vector Ψ s * is used, and axial currents i α and i β are used for the estimation. This means that the motor current vector actually flowing in the three-phase motor 102 is reflected in the specification of the phase θ s * of the command magnetic flux vector ψ s * . That is, this contributes to appropriately setting the phase θ s * of the command magnetic flux vector Ψ s * , and helps to stabilize the driving of the three-phase motor 102.

(変形例2−1A)
以下、変形例2−1Aのモータ制御装置について説明する。なお、変形例2−1Aでは、第2の実施形態と同様の部分については同一符号を付し、説明を省略することがある。
(Modification 2-1A)
Hereinafter, the motor control device of Modification 2-1A will be described. Note that in the modified example 2-1A, the same portions as those in the second embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof may be omitted.

図15Aに示すように、変形例2−1Aのモータ制御部403aは、第2の実施形態の位置特定部336に代えて位置特定部436aを有している。また、モータ制御部403aは、第1の実施形態で説明したトルク推定部114を有している。   As illustrated in FIG. 15A, the motor control unit 403a of Modification 2-1A includes a position specifying unit 436a instead of the position specifying unit 336 of the second embodiment. In addition, the motor control unit 403a includes the torque estimation unit 114 described in the first embodiment.

(位置特定部436a)
位置特定部436aは、指令速度ωref *と、推定トルクTeと、推定磁束Ψsの位相θsとから、指令磁束ベクトルΨs *の位相θs *を特定する。図16Aに示すように、位置特定部436aは、ハイパスフィルタ439と、ゲイン乗算部440と、速度偏差演算部451と、乗算部452と、位相加算演算部453とを有している。
(Position identifying unit 436a)
Position specifying unit 436a includes a command velocity omega ref *, the estimated torque T e, and a phase theta s estimated flux [psi s, identifies the command flux vector [psi s * phase theta s *. As illustrated in FIG. 16A, the position specifying unit 436a includes a high-pass filter 439, a gain multiplication unit 440, a speed deviation calculation unit 451, a multiplication unit 452, and a phase addition calculation unit 453.

(ハイパスフィルタ439)
ハイパスフィルタ439は、推定トルクTeの振動成分(トルク振動成分)THのみを特定(抽出)する。
(High pass filter 439)
High-pass filter 439, the vibration component of the estimated torque T e identify only (torque vibration component) T H (extraction).

(ゲイン乗算部440)
ゲイン乗算部440は、トルク振動成分THにゲインK1を乗じて速度振動成分K1Hを特定する。
(Gain multiplier 440)
Gain multiplication section 440 identifies the speed vibration component K 1 T H is multiplied by a gain K 1 to the torque vibration component T H.

ハイパスフィルタ439及びゲイン乗算部440の動作は、式(27)によって表現される。gはカットオフ周波数であり、単位は[rad/s]である。sはラプラス演算子である。   The operations of the high pass filter 439 and the gain multiplication unit 440 are expressed by Expression (27). g is a cut-off frequency, and its unit is [rad / s]. s is a Laplace operator.

Figure 2017017878
Figure 2017017878

(速度偏差演算部451)
速度偏差演算部451は、指令速度ωref *と速度振動成分K1Hの速度偏差(補正された指令速度)ωref *−K1Hを演算する。
(Speed deviation calculation unit 451)
Speed difference calculating unit 451 calculates a command speed omega ref * and speed vibration component K 1 T H speed deviation (corrected command speed) ω ref * -K 1 T H .

(乗算部452)
乗算部452は、速度偏差ωref *−K1Hに制御周期TSを乗ずることによって移動量Δθを求める。
(Multiplier 452)
Multiplying unit 452 calculates a movement amount Δθ by multiplying the control period T S of the speed deviation ω ref * -K 1 T H.

(位相加算演算部453)
位相加算演算部453は、推定磁束Ψsの位相θsに移動量Δθを加算することによって、指令磁束ベクトルΨs *の位相θs *を求める。
(Phase addition operation unit 453)
The phase addition operation unit 453 obtains the phase θ s * of the command magnetic flux vector ψ s * by adding the movement amount Δθ to the phase θ s of the estimated magnetic flux ψ s .

変形例2−1Aの位置特定部436aは、推定されたトルク振動成分THを用いて指令速度ωref *を補正し、補正された指令速度ωref *−K1Hを用いて移動量Δθを特定し、特定された移動量Δθを用いて(具体的には、位置推定部335で推定されたモータ磁束Ψsの位相θsと移動量Δθとを足し合わせて)指令磁束ベクトルΨs *の位相θs *を特定する。変形例2−1Aのようにトルクの変動情報を用いて移動量Δθを特定すると、3相モータ102の駆動が安定する。すなわち、変形例2−1Aのモータ制御装置は、シンプルな構成を有しながらも、第2の実施形態のモータ制御装置よりも高い安定性を有する。 Position specifying portion 436a of the modification 2-1A corrects the command speed omega ref * using the estimated torque fluctuation component T H, the moving amount using the corrected command speed ω ref * -K 1 T H By specifying Δθ and using the specified movement amount Δθ (specifically, adding the phase θ s of the motor magnetic flux Ψ s estimated by the position estimation unit 335 and the movement amount Δθ), the command magnetic flux vector Ψ s * of identifying the phase θ s *. When the movement amount Δθ is specified using the torque fluctuation information as in the modified example 2-1A, the driving of the three-phase motor 102 is stabilized. That is, the motor control device of the modified example 2-1A has a higher stability than the motor control device of the second embodiment while having a simple configuration.

(変形例2−1B)
以下、変形例2−1Bのモータ制御装置について説明する。なお、変形例2−1Bでは、変形例2−1Aと同様の部分については同一符号を付し、説明を省略することがある。
(Modification 2-1B)
Hereinafter, the motor control device of Modification 2-1B will be described. Note that in the modification 2-1B, the same parts as those in the modification 2-1A are denoted by the same reference numerals, and description thereof may be omitted.

図15Bに示すように、変形例2−1Bのモータ制御部403bは、変形例2−1Aの位相特定部436aに代えて、位相特定部436bを有している。   As illustrated in FIG. 15B, the motor control unit 403b of Modification 2-1B has a phase specifying unit 436b instead of the phase specifying unit 436a of Modification 2-1A.

(位相特定部436b)
位相特定部436bは、指令速度ωref *と、推定トルクTeと、推定磁束Ψsの位相θsとから、指令磁束ベクトルΨs *の位相θs *を特定する。図16Bに示すように、位相特定部436bは、乗算部460と、ハイパスフィルタ439と、符号反転部462と、PI補償部463と、加算部464と、位相加算演算部453とを有している。
(Phase identifying unit 436b)
The phase specifying unit 436b specifies the phase θ s * of the command magnetic flux vector Ψ s * from the command speed ω ref * , the estimated torque Te, and the phase θ s of the estimated magnetic flux Ψ s . As illustrated in FIG. 16B, the phase specifying unit 436b includes a multiplying unit 460, a high pass filter 439, a sign inverting unit 462, a PI compensating unit 463, an adding unit 464, and a phase addition calculating unit 453. Yes.

(乗算部460)
乗算部460は、指令速度ωref *に制御周期TSを乗ずることによって移動量ωref *Sを求める。
(Multiplier 460)
The multiplication unit 460 obtains the movement amount ω ref * T S by multiplying the command speed ω ref * by the control period T S.

(符号反転部462)
符号反転部462は、トルク振動成分THに−1を乗ずることによって振動成分−THを求める。
(Sign inversion unit 462)
Sign inversion unit 462 obtains a vibration component -T H by multiplying -1 to torque vibration component T H.

(PI補償部463)
PI補償部463は、振動成分−THを取得し、これがゼロとなるように補正量Δωref *Sを特定する。具体的には、式(28)に示すように、振動成分−THを入力とした比例・積分演算を実施することにより補正量Δωref *Sを求める。
(PI compensation unit 463)
The PI compensation unit 463 acquires the vibration component −T H and specifies the correction amount Δω ref * T S so that it becomes zero. Specifically, as shown in Expression (28), the correction amount Δω ref * T S is obtained by performing a proportional / integral calculation with the vibration component −T H as an input.

Figure 2017017878
Figure 2017017878

(加算部464)
加算部464は、補正量Δωref *Sを用いて移動量ωref *Sを補正する。具体的には、移動量ωref *Sに補正量Δωref *Sを加算することによって、移動量Δθを求める。
(Adder 464)
The adding unit 464 corrects the movement amount ω ref * T S using the correction amount Δω ref * T S. Specifically, the movement amount Δθ is obtained by adding the correction amount Δω ref * T S to the movement amount ω ref * T S.

変形例2−1Bでは、トルク推定部114において、推定されたモータ磁束ベクトル(推定磁束Ψs)と、軸電流iα,iβと、を用いてモータトルクを推定する(推定トルクTeを求める)。位相特定部436bにおいて、振動成分THを推定する。位相特定部436bにおいて、指令速度ωref *を用いて移動量ωref *Sを特定し、特定された移動量ωref *Sを推定された振動成分THを用いて補正し、補正された移動量Δθを用いて(具体的には、位置推定部335で推定されたモータ磁束Ψsの位相θsと、補正された移動量Δθとを足し合わせて)指令磁束ベクトルΨs *の位相θs *を特定する。 In the modified example 2-1B, the torque estimating unit 114 estimates the motor torque using the estimated motor magnetic flux vector (estimated magnetic flux Ψ s ) and the axial currents i α and i β (the estimated torque Te is Ask). In the phase identification unit 436b, to estimate the vibration component T H. In the phase specifying unit 436b, the movement amount ω ref * T S is specified using the command speed ω ref * , and the specified movement amount ω ref * T S is corrected using the estimated vibration component T H. Command flux vector Ψ s * using the travel amount Δθ thus obtained (specifically, the phase θ s of the motor magnetic flux ψ s estimated by the position estimation unit 335 and the corrected travel amount Δθ are added together) . The phase θ s * of is specified.

図16A及び図16Bから理解されるように、変形例2−1Aの位相特定部436aの動作と変形例2−1Bの位相特定部436bの動作とはよく似ている。ゲイン乗算部440でトルク振動成分THにゲインK1を乗じ、速度偏差演算部451で−1を乗じ、乗算部452で制御周期TSを乗じて得られる演算結果(図16A)と、符号反転部462でトルク振動成分THに−1を乗じ、PI補償部463においてその機能一部として比例制御を行って得られる演算結果(図16B)と、は対応するためである。ただし、変形例2−1Bでは振動成分−THを入力とした積分制御(PI補償部463の機能の一部)を行う点が、変形例2−1Aと相違する。位相特定部436bは、積分制御を行うため、位相特定部436aよりも、精度よく指令磁束ベクトルΨs *の位相θs *を特定することができる。また、PI補償部463に代えてP補償部を用いたりI補償部を用いたりすることもできる。 As understood from FIGS. 16A and 16B, the operation of the phase specifying unit 436a of Modification 2-1A and the operation of the phase specifying unit 436b of Modification 2-1B are very similar. The gain multiplication unit 440 multiplies the torque vibration component T H by the gain K 1 , the speed deviation calculation unit 451 multiplies −1, and the multiplication unit 452 multiplies the control cycle T S (FIG. 16A), multiplied by -1 to torque vibration component T H at the inverting portion 462, the proportional control performed by are calculation results obtained as part of function in the PI compensator 463 (FIG. 16B), it is for the corresponding. However, that perform modification 2-1B the integrals as input vibration component -T H Control (some functions of the PI compensator 463) is different from the modification 2-1A. Since the phase specifying unit 436b performs integration control, the phase θ s * of the command magnetic flux vector Ψ s * can be specified with higher accuracy than the phase specifying unit 436a. Further, instead of the PI compensation unit 463, a P compensation unit or an I compensation unit can be used.

(変形例2−1C)
以下、変形例2−1Cのモータ制御装置について説明する。なお、変形例2−1Cでは、変形例2−1Bと同様の部分については同一符号を付し、説明を省略することがある。
(Modification 2-1C)
Hereinafter, the motor control device of Modification 2-1C will be described. Note that in the modification 2-1C, the same parts as those in the modification 2-1B are denoted by the same reference numerals, and description thereof may be omitted.

図15Cに示すように、変形例2−1Cのモータ制御部403cは、変形例2−1Bの位相特定部436bに代えて、位相特定部436cを有している。   As illustrated in FIG. 15C, the motor control unit 403c of Modification 2-1C has a phase specifying unit 436c instead of the phase specifying unit 436b of Modification 2-1B.

(位相特定部436c)
位相特定部436cは、指令速度ωref *と、推定トルクTeと、推定磁束Ψsの位相θsとから、指令磁束ベクトルΨs *の位相θs *を特定する。図16Cに示すように、位相特定部436cは、乗算部460と、ローパスフィルタ471と、減算部472と、PI補償部463と、加算部464と、位相加算演算部453とを有している。
(Phase identifying unit 436c)
Phase identification unit 436c includes a command velocity omega ref *, the estimated torque T e, and a phase theta s estimated flux [psi s, identifies the command flux vector [psi s * phase theta s *. As illustrated in FIG. 16C, the phase specifying unit 436c includes a multiplying unit 460, a low-pass filter 471, a subtracting unit 472, a PI compensating unit 463, an adding unit 464, and a phase addition calculating unit 453. .

(ローパスフィルタ471)
ローパスフィルタ471は、推定トルクTeから定常成分TLを抽出する。
(Low-pass filter 471)
Low-pass filter 471 extracts the steady component T L from the estimated torque T e.

(減算部472)
減算部472は、定常成分TLから推定トルクTeを減じることにより、振動成分−THを求める。
(Subtraction unit 472)
Subtraction unit 472, by subtracting the estimated torque T e from the steady component T L, determine the vibration components -T H.

変形例2−1Cでは、位相特定部436cにおいて、振動成分−TH(モータトルクの振動成分THに−1を乗じたもの)を推定する。位相特定部436cにおいて、指令速度ωref *を用いて移動量ωref *Sを特定し、特定された移動量ωref *Sを推定された振動成分−THを用いて補正し、補正された移動量Δθを用いて(具体的には、位置推定部335で推定されたモータ磁束Ψsの位相θsと、移動量Δθとを足し合わせて)指令磁束ベクトルΨs *の位相θs *を特定する。図16B及び図16Cから理解されるように、変形例2−1Bの位相特定部436bの動作と変形例2−1Cの位相特定部436cの動作は同じである。従って、変形例2−1Cによれば、変形例2−1Bと同じ効果が得られる。 In Modification Example 2-1C, the phase identification unit 436c, to estimate the vibration component -T H (multiplied by -1 to vibration component T H of the motor torque). In the phase specifying unit 436c, the movement amount ω ref * T S is specified using the command speed ω ref * , and the specified movement amount ω ref * T S is corrected using the estimated vibration component −T H. Using the corrected movement amount Δθ (specifically, adding the phase θ s of the motor magnetic flux Ψ s estimated by the position estimation unit 335 and the movement amount Δθ), the phase of the command magnetic flux vector Ψ s * Specify θ s * . As understood from FIGS. 16B and 16C, the operation of the phase specifying unit 436b of the modification 2-1B and the operation of the phase specifying unit 436c of the modification 2-1C are the same. Therefore, according to the modified example 2-1C, the same effect as the modified example 2-1B can be obtained.

(変形例2−1D)
以下、変形例2−1Dのモータ制御装置について説明する。なお、変形例2−1Dでは、変形例2−1Cと同様の部分については同一符号を付し、説明を省略することがある。
(Modification 2-1D)
Hereinafter, the motor control device of Modification 2-1D will be described. Note that in the modification 2-1D, the same parts as those in the modification 2-1C are denoted by the same reference numerals, and description thereof may be omitted.

図15Dに示すように、変形例2−1Dのモータ制御部403dは、変形例2−1Cの位相特定部436cに代えて、位相特定部436dを有している。   As illustrated in FIG. 15D, the motor control unit 403d of Modification 2-1D includes a phase specifying unit 436d instead of the phase specifying unit 436c of Modification 2-1C.

(位相特定部436d)
位相特定部436dは、指令速度ωref *と、推定トルクTeと、推定磁束Ψsの位相θsとから、指令磁束ベクトルΨs *の位相θs *を特定する。図16Dに示すように、位相特定部436dは、ローパスフィルタ471と減算部472との間にトルクリミッタ480が設けられている点で、位相特定部436cとは相違する。
(Phase identifying unit 436d)
Phase identification unit 436d includes a command velocity omega ref *, the estimated torque T e, and a phase theta s estimated flux [psi s, identifies the command flux vector [psi s * phase theta s *. As illustrated in FIG. 16D, the phase specifying unit 436d is different from the phase specifying unit 436c in that a torque limiter 480 is provided between the low pass filter 471 and the subtracting unit 472.

(トルクリミッタ480)
トルクリミッタ480は、定常成分TLから、制限トルクTlimを特定する。具体的に、トルクリミッタ480は、式(29A)及び(29B)を用いて、制限トルクTlimを求める。ここで、Iamは制限電流を意味する。制限トルクTlimの詳細については、非特許文献1を参照されたい。
(Torque limiter 480)
The torque limiter 480 specifies the limit torque T lim from the steady component TL . Specifically, the torque limiter 480 obtains the limit torque T lim using the equations (29A) and (29B). Here, I am means a limited current. See Non-Patent Document 1 for details of the limit torque T lim .

Figure 2017017878
Figure 2017017878

変形例2−1Dでは、変形例2−1Cの定常成分TLに代えて制限トルクTlimが減算部472に入力される。 In variation 2-1D, the limit torque T lim is inputted to the subtraction unit 472 instead of the stationary component T L of the variation 2-1C.

変形例2−1Dによれば、モータトルクが制限トルクTlimを超えないようにする構成を、容易に実現することができる。 According to the modified example 2-1D, the configuration in which the motor torque does not exceed the limit torque T lim can be easily realized.

本開示は、SPMSM、IPMSM等の同期モータに適用できる。それらの同期モータは、冷暖房装置又は給湯機に使用されたヒートポンプ式冷凍装置に適している。   The present disclosure can be applied to synchronous motors such as SPMSM and IPMSM. Those synchronous motors are suitable for a heat pump refrigeration apparatus used in an air conditioner or a water heater.

100 モータ制御装置
101 インバータ
102 3相モータ
103,203a,203b,203c,303,403a,403b,403c,403d,903 モータ制御部
104 デューティ生成部
105a 第1電流センサ
105b 第2電流センサ
106,906 u,w/α,β変換部
107,907 指令電圧特定部
108,908 モータ磁束推定部
109,909 α,β/u,v,w変換部
110,910 振幅補償部
111,911 速度・位置特定部
112,912 指令磁束特定部
113a,913a α軸磁束偏差演算部
113b,913b β軸磁束偏差演算部
114,914 トルク推定部
116 ベースドライバ
117 平滑コンデンサ
118 直流電源
119a〜119f スイッチング素子
120a〜120f 還流ダイオード
121,921 トルク偏差演算部
122,922 モータ電圧推定部
123,923 u,v,w/α,β変換部
124,224a,224b 修正振幅特定部
125,925 指令トルク特定部
126,226 仮設定部
127 加算部(補正部)
128 振幅演算部
129 電圧偏差演算部
130 電圧偏差補償部
131 定数部
132 切替部
140,240a,240b,240c,915 振幅特定部
190,336,436a,436b,436c,436d,990 位置特定部
231a,231b 誤差パラメータ演算部
232 誤差パラメータ偏差演算部
233 内積補償部
335 位置推定部
337 乗算部
338 位相加算演算部
439 ハイパスフィルタ
440 ゲイン乗算部
451 速度偏差演算部
452,460 乗算部
453 位相加算演算部
462 符号反転部
463 PI補償部
464 加算部
471 ローパスフィルタ
472 減算部
480 トルクリミッタ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Motor control apparatus 101 Inverter 102 Three-phase motor 103,203a, 203b, 203c, 303,403a, 403b, 403c, 403d, 903 Motor control part 104 Duty generation part 105a 1st current sensor 105b 2nd current sensor 106,906 u , W / α, β conversion unit 107,907 Command voltage specifying unit 108,908 Motor flux estimation unit 109,909 α, β / u, v, w conversion unit 110,910 Amplitude compensation unit 111,911 Speed / position specifying unit 112,912 Command magnetic flux specifying unit 113a, 913a α-axis magnetic flux deviation calculating unit 113b, 913b β-axis magnetic flux deviation calculating unit 114,914 Torque estimating unit 116 Base driver 117 Smoothing capacitor 118 DC power supply 119a-119f Switching element 120a-120f Free-wheeling diode 121 921 Torque deviation calculation unit 122, 922 Motor voltage estimation unit 123, 923 u, v, w / α, β conversion unit 124, 224a, 224b Modified amplitude specifying unit 125, 925 Command torque specifying unit 126, 226 Temporary setting unit 127 Addition Part (correction part)
128 Amplitude calculation unit 129 Voltage deviation calculation unit 130 Voltage deviation compensation unit 131 Constant unit 132 Switching unit 140, 240a, 240b, 240c, 915 Amplitude specifying unit 190, 336, 436a, 436b, 436c, 436d, 990 Position specifying unit 231a, 231b Error parameter calculation unit 232 Error parameter deviation calculation unit 233 Inner product compensation unit 335 Position estimation unit 337 Multiplication unit 338 Phase addition calculation unit 439 High-pass filter 440 Gain multiplication unit 451 Speed deviation calculation unit 452, 460 Multiplication unit 453 Phase addition calculation unit 462 Sign inversion unit 463 PI compensation unit 464 Addition unit 471 Low pass filter 472 Subtraction unit 480 Torque limiter

Claims (15)

3相モータのモータ磁束ベクトルが追従するべき指令磁束ベクトルと、前記3相モータのモータ電圧ベクトルが追従するべき第1の指令電圧ベクトルと、を特定し、PWMインバータを用いて前記3相モータを制御するモータ制御装置であって、
前記モータ電圧ベクトルを推定するモータ電圧推定部と、
前記モータ磁束ベクトルを推定するモータ磁束推定部と、
前記指令磁束ベクトルの振幅となるべき指令振幅を特定する振幅特定部と、
前記指令振幅を用いて前記指令磁束ベクトルを特定する指令磁束特定部と、
前記指令磁束ベクトルと、推定された前記モータ磁束ベクトルと、を用いて、前記第1の指令電圧ベクトルを特定する指令電圧特定部と、を備え、
前記PWMインバータによって3相交流に変換される直流電圧をDCリンク電圧と定義し、前記DCリンク電圧の半分の値に対する3相交流座標で表したときの前記第1の指令電圧ベクトルの各相電圧の振幅の値の比率を変調度と定義し、前記変調度が1のときの前記第1の指令電圧ベクトルの大きさよりも大きい閾値を電圧制限値と定義したとき、前記振幅特定部は、推定された前記モータ電圧ベクトルの大きさが前記電圧制限値よりも大きい第1の場合において、推定された前記モータ電圧ベクトルの大きさと前記電圧制限値との間の偏差をゼロに収束させる電圧フィードバック制御を含む制御を通じて前記指令振幅を特定する、モータ制御装置。
A command magnetic flux vector to be followed by the motor magnetic flux vector of the three-phase motor and a first command voltage vector to be followed by the motor voltage vector of the three-phase motor are specified, and the three-phase motor is configured using a PWM inverter. A motor control device for controlling,
A motor voltage estimation unit for estimating the motor voltage vector;
A motor magnetic flux estimator for estimating the motor magnetic flux vector;
An amplitude specifying unit for specifying a command amplitude to be an amplitude of the command magnetic flux vector;
A command magnetic flux specifying unit for specifying the command magnetic flux vector using the command amplitude;
A command voltage specifying unit for specifying the first command voltage vector using the command magnetic flux vector and the estimated motor magnetic flux vector;
The DC voltage converted into three-phase AC by the PWM inverter is defined as a DC link voltage, and each phase voltage of the first command voltage vector when expressed in three-phase AC coordinates with respect to a half value of the DC link voltage Is defined as a modulation degree, and when a threshold value larger than the magnitude of the first command voltage vector when the modulation degree is 1 is defined as a voltage limit value, the amplitude specifying unit estimates Feedback control for converging a deviation between the estimated magnitude of the motor voltage vector and the voltage limit value to zero in a first case where the magnitude of the motor voltage vector thus determined is larger than the voltage limit value A motor control device that identifies the command amplitude through control including:
前記振幅特定部は、
前記指令磁束ベクトルの仮振幅を設定する仮設定部と、
前記第1の場合において、前記電圧フィードバック制御を含む制御を通じて修正振幅を特定する修正振幅特定部と、
前記仮振幅に前記修正振幅を加算して前記指令振幅を特定する補正部とを有する、請求項1に記載のモータ制御装置。
The amplitude specifying unit includes:
A temporary setting unit for setting a temporary amplitude of the command magnetic flux vector;
In the first case, a corrected amplitude specifying unit that specifies a corrected amplitude through control including the voltage feedback control;
The motor control device according to claim 1, further comprising: a correction unit that identifies the command amplitude by adding the correction amplitude to the temporary amplitude.
前記第1の場合において、前記修正振幅特定部は、ゼロよりも小さい前記修正振幅を特定する、請求項2に記載のモータ制御装置。   3. The motor control device according to claim 2, wherein, in the first case, the correction amplitude specifying unit specifies the correction amplitude smaller than zero. 前記修正振幅特定部は、電圧偏差補償部を有し、
前記第1の場合において、前記電圧偏差補償部は、推定された前記モータ電圧ベクトルの大きさと前記電圧制限値との間の偏差がゼロに収束するように前記修正振幅を操作量とする前記電圧フィードバック制御を実行する、請求項2又は3に記載のモータ制御装置。
The modified amplitude specifying unit has a voltage deviation compensating unit,
In the first case, the voltage deviation compensation unit uses the corrected amplitude as an operation amount so that a deviation between the estimated magnitude of the motor voltage vector and the voltage limit value converges to zero. The motor control device according to claim 2, wherein feedback control is executed.
前記修正振幅特定部は、第1モードと第2モードとを切り替える切替部を有し、
前記第1モードは、推定された前記モータ電圧ベクトルの大きさと前記電圧制限値との間の偏差がゼロに収束するように前記修正振幅を操作量とする前記電圧フィードバック制御を前記電圧偏差補償部が実行するモードであり、
前記第2モードは、定数を前記修正振幅とするモードであり、
前記切替部は、前記第1の場合には前記第1モードを選択し、推定された前記モータ電圧ベクトルの大きさが前記電圧制限値以下である第2の場合には前記第2モードを選択する、請求項4に記載のモータ制御装置。
The modified amplitude specifying unit includes a switching unit that switches between the first mode and the second mode,
In the first mode, the voltage deviation compensation unit performs the voltage feedback control using the corrected amplitude as an operation amount so that a deviation between the estimated magnitude of the motor voltage vector and the voltage limit value converges to zero. Is the mode to run,
The second mode is a mode in which a constant is the corrected amplitude,
The switching unit selects the first mode in the first case, and selects the second mode in the second case where the estimated magnitude of the motor voltage vector is equal to or less than the voltage limit value. The motor control device according to claim 4.
前記修正振幅特定部は、電圧偏差補償部と内積補償部とを有し、
前記第1の場合において、前記電圧偏差補償部は、推定された前記モータ電圧ベクトルの大きさと前記電圧制限値との間の偏差がゼロに収束するように第1の指令誤差パラメータを操作量とする前記電圧フィードバック制御を実行し、
前記第1の場合において、前記内積補償部は、(a)推定された前記モータ磁束ベクトルと前記3相モータのモータ電流ベクトルとの第1内積、又は、(b)前記3相モータの推定された磁石磁束ベクトルと前記モータ電流ベクトルとの第2内積である誤差パラメータと前記第1の指令誤差パラメータとの間の偏差がゼロに収束するように前記修正振幅を操作量とする第1のフィードバック制御を実行する、請求項2又は3に記載のモータ制御装置。
The modified amplitude specifying unit includes a voltage deviation compensation unit and an inner product compensation unit,
In the first case, the voltage deviation compensator uses the first command error parameter as an operation amount so that a deviation between the estimated magnitude of the motor voltage vector and the voltage limit value converges to zero. Executing the voltage feedback control,
In the first case, the inner product compensation unit is configured to (a) a first inner product of the estimated motor magnetic flux vector and a motor current vector of the three-phase motor, or (b) an estimation of the three-phase motor. First feedback with the corrected amplitude as the manipulated variable so that a deviation between an error parameter, which is a second inner product of the magnet magnetic flux vector and the motor current vector, and the first command error parameter converge to zero. The motor control device according to claim 2 or 3, wherein control is executed.
前記修正振幅特定部は、第1モードと第2モードとを切り替える切替部を有し、
前記第1モードは、推定された前記モータ電圧ベクトルの大きさと前記電圧制限値との間の偏差がゼロに収束するように前記第1の指令誤差パラメータを操作量とする前記電圧フィードバック制御を前記電圧偏差補償部が実行し、前記第1の前記指令誤差パラメータと前記誤差パラメータとの間の偏差がゼロに収束するように前記修正振幅を操作量とする前記第1のフィードバック制御を前記内積補償部が実行するモードであり、
前記第2モードは、定数である第2の指令誤差パラメータと前記誤差パラメータとの間の偏差がゼロに収束するように前記修正振幅を操作量とする第2のフィードバック制御を前記内積補償部が実行するモードであり、
前記切替部は、前記第1の場合には前記第1モードを選択し、推定された前記モータ電圧ベクトルの大きさが前記電圧制限値以下である第2の場合には前記第2モードを選択する、請求項6に記載のモータ制御装置。
The modified amplitude specifying unit includes a switching unit that switches between the first mode and the second mode,
In the first mode, the voltage feedback control is performed using the first command error parameter as an operation amount so that a deviation between the estimated magnitude of the motor voltage vector and the voltage limit value converges to zero. A voltage deviation compensation unit executes the first feedback control using the corrected amplitude as an operation amount so that a deviation between the first command error parameter and the error parameter converges to zero. Is the mode executed by
In the second mode, the inner product compensation unit performs second feedback control using the corrected amplitude as an operation amount so that a deviation between a constant second command error parameter and the error parameter converges to zero. The mode to run,
The switching unit selects the first mode in the first case, and selects the second mode in the second case where the estimated magnitude of the motor voltage vector is equal to or less than the voltage limit value. The motor control device according to claim 6.
前記誤差パラメータは前記第2内積であり、
前記定数はゼロである、請求項7に記載のモータ制御装置。
The error parameter is the second inner product;
The motor control device according to claim 7, wherein the constant is zero.
前記PWMインバータの動作領域が線形領域から過変調領域に遷移するときの前記変調度の理論値を境界値と定義したとき、前記電圧制限値は、前記変調度が前記境界値のときの前記第1の指令電圧ベクトルの大きさよりも大きい、請求項1〜8のいずれか一項に記載のモータ制御装置。   When the theoretical value of the modulation factor when the operation region of the PWM inverter transitions from a linear region to an overmodulation region is defined as a boundary value, the voltage limit value is the first value when the modulation factor is the boundary value. The motor control device according to claim 1, wherein the motor control device is larger than the magnitude of one command voltage vector. 前記PWMインバータが前記3相モータへと出力する前記モータ電圧ベクトルの各相電圧には出力可能な上限と前記上限よりも前記DCリンク電圧だけ小さい下限とがあり、
前記モータ制御装置は、前記PWMインバータの動作を規定するPWMデューティの生成に用いられる参照電圧ベクトルを特定し、
前記モータ電圧推定部は、前記3相交流座標で表したときの前記参照電圧ベクトルのうち電圧が前記上限よりも大きい相の電圧を前記上限に置き換えるとともに電圧が前記下限よりも小さい相の電圧を前記下限に置き換えたものを前記モータ電圧ベクトルとして推定する、請求項1〜9のいずれか一項に記載のモータ制御装置。
Each phase voltage of the motor voltage vector that the PWM inverter outputs to the three-phase motor has an upper limit that can be output and a lower limit that is smaller than the upper limit by the DC link voltage,
The motor control device specifies a reference voltage vector used to generate a PWM duty that defines the operation of the PWM inverter,
The motor voltage estimator replaces the voltage of the phase whose voltage is larger than the upper limit with the upper limit in the reference voltage vector expressed by the three-phase AC coordinates, and the voltage of the phase whose voltage is smaller than the lower limit. The motor control device according to claim 1, wherein a value replaced with the lower limit is estimated as the motor voltage vector.
前記モータ制御装置は、前記第1の指令電圧ベクトルから前記PWMインバータの動作を規定するPWMデューティの生成に用いられる参照電圧ベクトルを特定する振幅補償部を備え、
前記PWMインバータの動作領域が線形領域から過変調領域に遷移するときの前記変調度の理論値を境界値と定義したとき、前記参照電圧ベクトルは、前記変調度が前記境界値以下である場合は、前記第1の指令電圧ベクトルと同じである第2の指令電圧ベクトルであり、
前記参照電圧ベクトルは、前記変調度が前記境界値よりも大きい場合は、1よりも大きい振幅補償係数であって前記変調度が大きくなればなるほど大きくなる振幅補償係数を前記第1の指令電圧ベクトルに乗じて得られる第2の指令電圧ベクトルである、請求項1〜10のいずれか一項に記載のモータ制御装置。
The motor control device includes an amplitude compensator that specifies a reference voltage vector used to generate a PWM duty that defines an operation of the PWM inverter from the first command voltage vector,
When the theoretical value of the modulation factor when the operation region of the PWM inverter transitions from a linear region to an overmodulation region is defined as a boundary value, the reference voltage vector is when the modulation factor is equal to or less than the boundary value , A second command voltage vector that is the same as the first command voltage vector,
The reference voltage vector is an amplitude compensation coefficient larger than 1 when the degree of modulation is greater than the boundary value, and an amplitude compensation coefficient that increases as the degree of modulation increases is the first command voltage vector. The motor control device according to claim 1, wherein the motor control device is a second command voltage vector obtained by multiplying by.
前記振幅補償係数は、前記PWMインバータのゲインと前記第2の指令電圧ベクトルの各相電圧の基本波成分の振幅との積が前記第1の指令電圧ベクトルの各相電圧の基本波成分の振幅に一致するように定められた係数である、請求項11に記載のモータ制御装置。   The amplitude compensation coefficient is the product of the gain of the PWM inverter and the amplitude of the fundamental wave component of each phase voltage of the second command voltage vector, and the amplitude of the fundamental wave component of each phase voltage of the first command voltage vector The motor control device according to claim 11, wherein the coefficient is a coefficient determined so as to match. 前記モータ磁束推定部は、前記3相モータのモータ電流ベクトルと、推定された前記モータ電圧ベクトルと、を用いて前記モータ磁束ベクトルを推定し、
前記モータ制御装置は、
前記モータ電流ベクトルと推定された前記モータ磁束ベクトルとから前記3相モータのモータトルクを推定するトルク推定部と、
前記モータトルクが追従するべき指令トルクと推定された前記モータトルクとの間のトルク偏差を用いて前記モータ磁束ベクトルの位相が移動するべき制御周期毎の移動量を特定し、特定された前記移動量と推定された前記モータ磁束ベクトルの位相とを用いて前記指令磁束ベクトルの位相を特定する位置特定部と、を有する、請求項1〜12のいずれか一項に記載のモータ制御装置。
The motor magnetic flux estimating unit estimates the motor magnetic flux vector using a motor current vector of the three-phase motor and the estimated motor voltage vector,
The motor control device
A torque estimator for estimating a motor torque of the three-phase motor from the motor current vector and the estimated motor magnetic flux vector;
Using the torque deviation between the command torque to be followed by the motor torque and the estimated motor torque, the amount of movement for each control cycle in which the phase of the motor magnetic flux vector should move is specified, and the specified movement The position control part which specifies the phase of the said command magnetic flux vector using the quantity and the phase of the estimated said motor magnetic flux vector, The motor control apparatus as described in any one of Claims 1-12.
前記モータ制御装置は、前記3相モータの速度が追従するべき指令速度を用いて前記モータ磁束ベクトルの位相が移動するべき制御周期毎の移動量を特定し、特定された前記移動量を用いて前記指令磁束ベクトルの位相を特定する位置特定部を有し、
前記指令磁束特定部は、前記位置特定部で特定された前記位相と、前記振幅特定部で特定された前記指令振幅と、を用いて前記指令磁束ベクトルを特定する、請求項1〜12のいずれか一項に記載のモータ制御装置。
The motor control device specifies a movement amount for each control cycle in which the phase of the motor magnetic flux vector should move using a command speed that the speed of the three-phase motor should follow, and uses the specified movement amount A position specifying unit for specifying the phase of the command magnetic flux vector;
The command magnetic flux specifying unit specifies the command magnetic flux vector using the phase specified by the position specifying unit and the command amplitude specified by the amplitude specifying unit. The motor control device according to claim 1.
3相発電機の発電機磁束ベクトルが追従するべき指令磁束ベクトルと、前記3相発電機の発電機電圧ベクトルが追従するべき第1の指令電圧ベクトルと、を特定し、PWMコンバータを用いて前記3相発電機を制御する発電機制御装置であって、
前記発電機電圧ベクトルを推定する発電機電圧推定部と、
前記発電機磁束ベクトルを推定する発電機磁束推定部と、
前記指令磁束ベクトルの振幅となるべき指令振幅を特定する振幅特定部と、
前記指令振幅を用いて前記指令磁束ベクトルを特定する指令磁束特定部と、
前記指令磁束ベクトルと、推定された前記発電機磁束ベクトルと、を用いて、前記第1の指令電圧ベクトルを特定する指令電圧特定部と、を備え、
前記PWMコンバータによって3相交流に変換される直流電圧をDCリンク電圧と定義し、前記DCリンク電圧の半分の値に対する3相交流座標で表したときの前記第1の指令電圧ベクトルの各相電圧の振幅の値の比率を変調度と定義し、前記変調度が1のときの前記第1の指令電圧ベクトルの大きさよりも大きい閾値を電圧制限値と定義したとき、前記振幅特定部は、推定された前記発電機電圧ベクトルの大きさが前記電圧制限値よりも大きい第1の場合において、推定された前記発電機電圧ベクトルの大きさと前記電圧制限値との間の偏差をゼロに収束させる電圧フィードバック制御を含む制御を通じて前記指令振幅を特定する、発電機制御装置。
A command magnetic flux vector to be followed by a generator magnetic flux vector of a three-phase generator and a first command voltage vector to be followed by a generator voltage vector of the three-phase generator are specified, and the PWM converter is used to specify the command magnetic flux vector A generator control device for controlling a three-phase generator,
A generator voltage estimator for estimating the generator voltage vector;
A generator magnetic flux estimator for estimating the generator magnetic flux vector;
An amplitude specifying unit for specifying a command amplitude to be an amplitude of the command magnetic flux vector;
A command magnetic flux specifying unit for specifying the command magnetic flux vector using the command amplitude;
A command voltage specifying unit for specifying the first command voltage vector using the command magnetic flux vector and the estimated generator magnetic flux vector;
The DC voltage converted into three-phase AC by the PWM converter is defined as a DC link voltage, and each phase voltage of the first command voltage vector when expressed in three-phase AC coordinates with respect to a half value of the DC link voltage Is defined as a modulation degree, and when a threshold value larger than the magnitude of the first command voltage vector when the modulation degree is 1 is defined as a voltage limit value, the amplitude specifying unit estimates In the first case where the magnitude of the generated generator voltage vector is larger than the voltage limit value, the voltage that converges the deviation between the estimated generator voltage vector magnitude and the voltage limit value to zero A generator control device that identifies the command amplitude through control including feedback control.
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