JP2017216764A - Motor controller, and electric system using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、直流母線電流の検出値を用いてモータ電流を制御するモータ制御装置、並びにそれを用いる電動システムに関する。 The present invention relates to a motor control device that controls a motor current using a detected value of a DC bus current, and an electric system using the motor control device.
モータを駆動するインバータなどの電力変換器を備えるモータ制御装置では、モータを適切に制御するために、モータ印加電圧の大きさと位相を適切に制御してモータ電流を流すことに加え、モータ電流を検出する電流センサを削減するために、インバータの直流母線電流の検出値を用いてモータ電流を高精度で検出することが要求される。 In a motor control device including a power converter such as an inverter that drives a motor, in order to appropriately control the motor, in addition to flowing the motor current by appropriately controlling the magnitude and phase of the motor applied voltage, In order to reduce the number of current sensors to be detected, it is required to detect the motor current with high accuracy using the detected value of the DC bus current of the inverter.
これに対し、特許文献1に記載の従来技術が知られている。本技術では、直流母線電流の瞬時値を検出して直流母線電流検出回路の電流オフセット量を検出する。特に、インバータの高電位側スイッチング素子および低電位側スイッチング素子の内の一方がオフ操作される期間(ゼロ電圧(V0)ベクトル期間)のタイミングにおける直流母線電流をオフセット補償量として検出する。
On the other hand, the prior art described in
上記従来技術では、PWMパルスとインバータに流入するパルス状の直流母線電流を検出する際に、三相全相がオフ操作されたV0ベクトルの区間の直流母線電流検出値を用いて電流検出回路のオフセット量を検出する。 In the above prior art, when detecting the pulsed DC bus current flowing into the inverter with the PWM pulse, the current detection circuit uses the DC bus current detection value of the V0 vector section in which all three phases are turned off. Detect the offset amount.
しかしながら、モータ巻線の地絡(巻線−接地(GND)間短絡)が発生した場合には、V0ベクトルを生成するPWM区間において地絡電流の環流電流が流れるため、地絡電流をオフセット電流と誤検知してしまい、誤検知したオフセット検出値を用いたオフセット補正処理によって電流検出精度が低下してしまう。また、モータ巻線の天絡(巻線−電源間の短絡)が発生した場合には、V0ベクトルを生成するPWM区間において天絡電流が直流母線に流れるため、天絡電流をオフセット電流と誤検知してしまい、誤検知したオフセット検出値を用いたオフセット補正処理によって電流検出精度が低下してしまう。 However, when a ground fault of the motor winding (short-circuit between winding and ground (GND)) occurs, the ground fault current flows in the PWM section for generating the V0 vector, and therefore the ground fault current is offset current. And the current detection accuracy is reduced by the offset correction process using the erroneously detected offset detection value. Also, when a motor winding power fault (short-circuit between winding and power supply) occurs, the power fault current flows to the DC bus in the PWM interval that generates the V0 vector, so the power fault current is mistaken for the offset current. The current detection accuracy is lowered by the offset correction processing using the detected offset detection value that is erroneously detected.
さらに、上記従来技術では、V0ベクトルの区間でオフセットを検出しているため、PWMのDutyが100%近傍になってきた場合、V0ベクトルで検出された電流が電流リンギングに埋もれてしまうため、電流検出精度が低下する。 Furthermore, since the offset is detected in the section of the V0 vector in the above prior art, when the PWM duty is close to 100%, the current detected by the V0 vector is buried in the current ringing. Detection accuracy decreases.
そこで、本発明は、直流母線電流の検出値に含まれる電流オフセット量を誤検知することなく精度良く検出して、モータを適切に制御するモータ制御装置並びにそれを用いる電動システムを提供する。 Therefore, the present invention provides a motor control device that appropriately detects a current offset amount included in a detected value of a DC bus current current without erroneous detection and appropriately controls the motor, and an electric system using the same.
上記課題を解決するために、本発明によるモータ制御装置は、電力変換器と、電力変換器により駆動される三相モータと、直流母線電流の検出値に基づいて三相モータに流れるモータ電流を検出し、モータ電流に基づいて指令電圧を作成し、指令電圧を用いて電力変換器を制御する制御手段と、を備えるものであって、制御手段は、直流母線電流が電流オフセット量を含まない場合の電流位相を算出し、電流位相に基づいて、直流母線電流の検出値に含まれる電流オフセット量を推定する。 In order to solve the above problems, a motor control device according to the present invention includes a power converter, a three-phase motor driven by the power converter, and a motor current flowing through the three-phase motor based on a detected value of the DC bus current. And a control unit that detects and creates a command voltage based on the motor current and controls the power converter using the command voltage. The control unit includes a DC bus current that does not include a current offset amount. The current phase in the case is calculated, and the current offset amount included in the detected value of the DC bus current is estimated based on the current phase.
本発明によれば、電流オフセット量を含まない場合の電流位相に基づいて電流オフセット量を推定するので、直流母線電流の検出値に含まれる電流オフセット量を誤検知することなく精度良く検出することができる。 According to the present invention, since the current offset amount is estimated based on the current phase when the current offset amount is not included, the current offset amount included in the detected value of the DC bus current can be detected accurately without erroneous detection. Can do.
上記した以外の課題、構成および効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。 Problems, configurations, and effects other than those described above will become apparent from the following description of embodiments.
以下、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。なお、各図において、参照番号が同一のものは同一の構成要件あるいは類似の機能を備えた構成要件を示している。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In each figure, the same reference numerals indicate the same constituent elements or constituent elements having similar functions.
(第1の実施形態)
図1は、本発明の第1の実施形態である、インバータ装置を有するモータ制御装置の構成を示すブロック図である。なお、本実施形態のモータ制御装置は、モータ出力に応じてインバータのPWMキャリア周波数を切替えて、インバータの直流母線電流の検出精度を向上することでモータを高効率に駆動する用途に適したものである。
(First embodiment)
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a motor control device having an inverter device according to the first embodiment of the present invention. In addition, the motor control apparatus of this embodiment is suitable for the use which drives a motor highly efficiently by changing the PWM carrier frequency of an inverter according to a motor output, and improving the detection precision of the DC bus current of an inverter. It is.
図1に示すように、モータ制御装置500は、三相モータ300と、三相モータ300を駆動するインバータ装置100を有している。
As shown in FIG. 1, the
インバータ装置100は、電力変換器であるインバータ回路130、インバータ回路の直流母線電流を検出するシャント抵抗Rsh、電流検出器120、パルスシフト演算器230、オフセット検出器240、三相/dq演算器111、電流制御器110、PWM生成器220を有している。バッテリ200は、インバータ装置100の直流電圧源であり、バッテリ200の直流電圧(VB)は、インバータ装置100のインバータ回路130によって可変電圧・可変周波数の三相交流電圧に変換され、この三相交流電圧が三相モータ300に印加される。
The
インバータ回路130は、6個の半導体スイッチング素子(図1ではIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor))からなる三相ブリッジ回路を構成する。これら6個の半導体スイッチング素子が、パルス幅変調信号によってオン・オフ制御されることにより、バッテリ200の直流電力が三相交流電力に変換される。
The
三相モータ300は、三相交流電圧の供給により回転駆動される同期モータ、例えば永久磁石式同期モータである。三相モータ300には、三相モータ300の誘起電圧の位相に合わせて三相交流の印加電圧の位相を制御するために回転位置センサ320が取り付けられている。回転位置検出器150によって、回転位置センサ320の入力信号から検出位置θが演算される。ここで、回転位置センサ320として、鉄心と巻線とから構成されるレゾルバ、GMR(Giant Magneto Resistive)センサなどの磁気抵抗素子や、ホール素子を用いたセンサなどが適用できる。
The three-
インバータ装置100は、三相モータ300の出力を制御するための電流制御機能を有しており、インバータ回路130に流入するパルス状の直流母線電流を、平滑コンデンサとインバータ回路130の間に挿入されたシャント抵抗Rshの両端の電圧(電流検出値Idc)として検出する。シャント抵抗Rshは、図1ではバッテリ200の負極側に取り付けているが、バッテリ200の正極側に取り付けても良い。
The
電流検出器120はパルスシフト演算器230のトリガタイミング(Trig)によってPWM1周期内で少なくとも二つの検出値(Id1,Id2)を直流母線電流値として検出する。電流補正器250は、直流母線電流値(Id1,Id2)と、オフセット検出器240によって検出される直流母線電流の電流オフセット量と、PWMパルスパターン(PWM)とから、三相のモータ電流値Iuvw(Iu,Iv,Iw)を演算する。
The
三相/dq演算器111は、回転位置検出器150によって検出される回転位置θを用いて、三相のモータ電流値Iuvw(Iu,Iv,Iw)を回転座標系におけるdq軸電流値(Id,Iq)に変換する。電流制御器110は、dq軸電流値(Id,Iq)と、目標トルクに応じて作成されるdq軸電流指令値(Id*,Iq*)とが一致するように、回転座標系におけるdq軸電圧指令値(Vd *,Vq *)を演算する。さらに、電流制御器110は、回転位置θを用いて、dq電圧指令値(Vd *,Vq *)を三相電圧指令値Vuvw *(Vu *,Vv *,Vw *)に変換して出力する。
The three-phase /
PWM生成器220は、三相電圧指令値Vuvw *(Vu *,Vv *,Vw *)を変調波信号として、搬送波信号(三角波、のこぎり波など)と三相電圧指令値Vuvw *とを比較することにより、いわゆるパルス幅変調パルス信号(PWM)を出力する。PWMパルス信号は、図示されないドライブ回路を介して、インバータ回路130における半導体スイッチ素子をオン・オフ制御する。これにより、インバータ回路130の出力電圧が調整される。
The
なお、モータ制御装置500において、三相モータ300の回転速度を制御する場合には、回転位置θの時間変化からモータ回転速度(ωr)を演算し(ωr=dθ/dt)、上位の制御器からの速度指令と一致するように電圧指令値あるいは電流指令値が作成される。また、モータ出力トルクを制御する場合には、dq軸電流(Id,Iq)とモータトルクの関係を示す数式あるいはマップを用いて、dq軸電流指令値(Id *,Iq *)が作成される。
When the
次に、図2および図3を用いて、直流母線電流を検出して三相のモータ電流を演算する動作について説明する。 Next, the operation for detecting the DC bus current and calculating the three-phase motor current will be described with reference to FIGS.
図2は、インバータ装置の出力電圧ベクトル(PWMパターン)と三相のモータ電流(Iu,Iv,Iw)および直流母線電流(Idc)の関係を示す。 FIG. 2 shows the relationship between the output voltage vector (PWM pattern) of the inverter device, the three-phase motor currents (I u , I v , I w ), and the DC bus current (I dc ).
図2に示すように、PWMパターンに応じてインバータ回路130の半導体スイッチング素子がオン・オフすることによって、電圧ベクトル(V0〜V7)が出力される。それぞれのPWMパターンと、三相のモータ電流およびそれらが流れる方向と、直流母線電流とは、図2のように対応しており、パルス状の直流母線電流の検出値から図2の対応関係に基づいて、三相のモータ電流を演算することができる。
As shown in FIG. 2, a voltage vector (V0 to V7) is output by turning on and off the semiconductor switching element of the
図3はキャリア周波数の1周期(PWM1周期)分のPWM相電圧パルスVu,Vv,Vwとパルス状の直流母線電流を示している。
FIG. 3 shows PWM phase voltage pulses V u , V v , V w for one cycle of the carrier frequency (
(a)はPWM生成タイマ動作を示し、(a)において、のこぎり波(三角波でもよい)と電圧指令値とが一致するタイミングで、(b)に示すPWM相電圧パルスが生成される。図3では、一例として、U相電圧パルスVuの生成タイミングを示す。電圧指令値Vu1とのこぎり波状のタイマカウント値が一致するタイミングT1でU相電圧パルスVuが立ち上がり、インバータ出力としてU相電圧(Vu)が出力され、電圧指令値Vu2とのこぎり波状のタイマカウント値が一致するタイミングでU相電圧パルスVuが立ち下がる。図示されないが、V相およびW相についても同様である。このとき、U相が最大相となり、W相が最小相となる。
(A) shows the PWM generation timer operation. In (a), the PWM phase voltage pulse shown in (b) is generated at the timing when the sawtooth wave (which may be a triangular wave) matches the voltage command value. FIG. 3 shows the generation timing of the U-phase voltage pulse V u as an example. The U-phase voltage pulse V u rises at the timing T1 when the sawtooth waveform timer count value coincides with the voltage
(c)は、(b)に示す相電圧パルスVu,Vv,Vwに応じて、図2に示す関係に従って直流母線に流れる直流母線電流Idcを示す。PWM1周期内で2回の電流サンプリングを行うことで、二つの相のモータ電流を検出することができ、残り一相は、Iu+Iv+Iw=0の関係から演算によって求めることができる。例として、本図においては、電圧ベクトルV2が出力されているときは最小相であるW相の負の電流(−Iw)がId1として検出され、電圧ベクトルV1が出力されているときは最大相であるU相の正の電流(Iu)がId2として検出される。このように、1PWM周期中に第1の電流検出タイミングで最小相電流を検出し、第2の電流検出タイミングで最大相電流を検出している。 (C) shows the DC bus current Idc flowing in the DC bus according to the relationship shown in FIG. 2 according to the phase voltage pulses V u , V v and V w shown in (b). By performing current sampling twice in one PWM period, the motor current of two phases can be detected, and the remaining one phase can be obtained by calculation from the relationship of I u + I v + I w = 0. As an example, in this view, a negative current of W-phase is the minimum phase (-I w) is detected as I d1 when the voltage vector V2 is output when the voltage vector V1 is output A positive current (I u ) of the U phase that is the maximum phase is detected as I d2 . As described above, the minimum phase current is detected at the first current detection timing and the maximum phase current is detected at the second current detection timing during one PWM period.
パルス状の直流母線電流のピーク(図ではId1,Id2)を確実に検出するには、電流検出回路の特性に依存する最小パルス幅(TPS)以上の電流検出幅が必要となる。最小パルス幅(TPS)の決定要因として、インバータの主回路インダクタンスの大きさ、検出回路のスルーレートや応答性、A/D変換器のサンプリング時間などがある。これに対し、本実施形態では、幅の狭いPWMパルスに対して検出精度を向上するために、パルスシフト演算器230(図1)にて、二つの相のPWMパルスの信号差(線間電圧のパルス幅)を予め演算し、電流検出器120の適切な検出タイミング(Trig)で電流サンプリングが実行される。
In order to reliably detect the peak of the pulsed DC bus current (I d1 and I d2 in the figure), a current detection width equal to or greater than the minimum pulse width (TPS) depending on the characteristics of the current detection circuit is required. Factors that determine the minimum pulse width (TPS) include the magnitude of the main circuit inductance of the inverter, the slew rate and response of the detection circuit, and the sampling time of the A / D converter. On the other hand, in this embodiment, in order to improve the detection accuracy with respect to a narrow PWM pulse, the pulse shift calculator 230 (FIG. 1) uses a signal difference (line voltage) between two phases of PWM pulses. ) In advance, and current sampling is executed at an appropriate detection timing (Trig) of the
次に、本実施形態におけるオフセット検出器(図1の240)について説明する。 Next, the offset detector (240 in FIG. 1) in this embodiment will be described.
図4は、オフセット検出器240のブロック図を示す。オフセット検出器240は、速度算出手段241、dq軸電圧指令変換部242、電圧位相算出手段243、電流位相算出手段244、位相角推定手段245、オフセット導出手段246により構成される。まず、速度算出手段241、dq軸電圧指令変換部242、電圧位相算出手段243について説明する。
FIG. 4 shows a block diagram of the offset
速度算出手段241は、回転位置検出器150により検出された三相モータの電気角θを微分することで、三相モータの電気角速度ωを導出している。
The speed calculation means 241 derives the electrical angular velocity ω of the three-phase motor by differentiating the electrical angle θ of the three-phase motor detected by the
dq軸電圧指令変換部242は式(1)を用いて三相電圧指令Vu *,Vv *,Vw *を三相モータの電気角θ(式(1)ではθd)を用いてdq軸電圧指令Vd *,Vq *に変換している。
The dq-axis voltage
電圧位相算出手段243は式(2)を用いてdq軸電圧指令Vd *,Vq *を電圧位相θVdqに変換している。 The voltage phase calculation means 243 converts the dq axis voltage commands V d * and V q * into the voltage phase θ Vdq using the equation (2).
次に、オフセット検出器240における電流位相算出手段244、位相角推定手段245、オフセット導出手段246について説明する。
Next, the current
電流位相算出手段244は、オフセットを含まない電流から電流位相θIdqを導出する。オフセットを含み得る検出電流(Idc,Iqc)より算出される電流位相θIdq’は式(3)、実際の電流位相θIdqは式(4)であらわされる。電流オフセット量が0のとき、検出されるdq軸電流(Idc,Iqc)と、実際に三相モータを流れるdq軸電流(Id,Iq)は一致する。なお、Idcは検出されたd軸電流、Iqcは検出されたq軸電流、Idは実際に三相モータを流れるd軸電流、Iqは実際に三相モータを流れるq軸電流である。
The current
しかし、オフセットを含む場合、検出電流より算出される電流位相θIdq’と実際の電流位相θIdqは異なる。そこで、本実施形態では、dq軸電圧指令Vd *,Vq *と、三つのモータ定数、すなわちd軸インダクタンス、q軸インダクタンス、巻線抵抗Rおよび誘起電圧定数を用い、オフセットを含まない電流位相角を推定し、その電流位相角より電流オフセット量を求める。 However, when the offset is included, the current phase θ Idq ′ calculated from the detected current is different from the actual current phase θ Idq . Therefore, in this embodiment, the dq-axis voltage commands V d * and V q * and three motor constants, that is, the d-axis inductance, the q-axis inductance, the winding resistance R, and the induced voltage constant are used, and the current does not include an offset. The phase angle is estimated, and the current offset amount is obtained from the current phase angle.
式(5)は、一般的に使用される三相同期モータの電圧方程式である。Vdはd軸電圧、Vqはq軸電圧、Ldはd軸インダクタンス、Lqはq軸インダクタンス、Keは誘起電圧定数、pは微分項である。定常状態とするならば、式(5)は、微分項を零として、式(6)に変形される。 Equation (5) is a voltage equation of a commonly used three-phase synchronous motor. V d is a d-axis voltage, V q is a q-axis voltage, L d is a d-axis inductance, L q is a q-axis inductance, K e is an induced voltage constant, and p is a differential term. If the steady state is assumed, Equation (5) is transformed into Equation (6) with the differential term set to zero.
dq軸指令電圧Vd*,Vq*を用いてd軸推定電流^Idおよびq軸推定電流^Iqを推定する場合、式(6)から式(7)が得られる。 dq-axis command voltage V d *, when estimating the d-axis estimated current ^ I d and the q-axis estimated current ^ I q with V q *, the formula (7) is obtained from equation (6).
式(7)からd軸推定電流およびq軸推定電流を求めると、式(8)を得る。 When the d-axis estimated current and the q-axis estimated current are obtained from Expression (7), Expression (8) is obtained.
式(8)における逆行列を計算して、d軸推定電流をq軸推定電流で除算すると、電流推定位相(θIdq)は式(9)で表される。 When the inverse matrix in Equation (8) is calculated and the d-axis estimated current is divided by the q-axis estimated current, the current estimated phase (θ Idq ) is expressed by Equation (9).
d軸インダクタンスLdとq軸インダクタンスLqが略一致している表面磁石型同期モータ(SPMSM:Surface Permanent Magnet Synchronous Motor)の場合、正接の逆関数の加法定理を用いて式(9)は式(10)のように簡略化できる。 In the case of a surface permanent magnet synchronous motor (SPMSM: Surface Permanent Magnet Synchronous Motor) in which the d-axis inductance L d and the q-axis inductance L q substantially match, Expression (9) is expressed using the addition theorem of the inverse function of the tangent. It can be simplified as in (10).
電流位相算出手段244においては、d軸インダクタンスLdとq軸インダクタンスLqが異なる埋込磁石型同期モータ(IPMSM:Interior Permanent Magnet Synchronous Motor)の場合、式(9)が用いられ、d軸インダクタンスLdとq軸インダクタンスLqが略一致する表面磁石型同期モータの場合、式(10)が用いられる。式(9)および式(10)によって、電流オフセット量を含まない電流推定位相を導出することができる。なお、式(10)を用いた場合は、式(9)と比較して計算量が少なくなるため、計算時間を短縮できる。 In the current phase calculation means 244, in the case of an interior permanent magnet synchronous motor (IPMSM) in which the d-axis inductance L d and the q-axis inductance L q are different, the equation (9) is used, and the d-axis inductance In the case of a surface magnet type synchronous motor in which L d and q-axis inductance L q substantially match, Expression (10) is used. The current estimation phase that does not include the current offset amount can be derived from Expression (9) and Expression (10). In addition, when Formula (10) is used, since the amount of calculation becomes small compared with Formula (9), calculation time can be shortened.
さらに、三相モータが停止しているとき(ω=0)、式(10)は式(11)のように簡易化することができ、計算時間を短縮することができる。 Further, when the three-phase motor is stopped (ω = 0), the equation (10) can be simplified as the equation (11), and the calculation time can be shortened.
位相角推定手段245は、電圧位相算出手段243の出力である電圧位相θVdq、電流位相θIdqおよび電気角θを用いて、後述するように、第1の位相θmod1および第2の位相θmod2を導出する。
The phase
図5は、電流オフセットを含む検出電流の一例を示す。直流母線電流に基づいて検出される電流検出値(c)のほか、三相のモータ電圧指令値(a)、並びに三相のモータ電流(b)を示す。本例では、電流位相が三相モータの磁石磁束の方向に対して垂直方向であるq軸にあり、電圧位相がq軸に対して30度進んでおり、電圧位相θVdqが120度、電流推定位相θIdqが90度である。図中の電流検出値(c)が示すように、三相電圧の最大相と最小相に応じて、直流母線電流に基づいて検出される電流検出値の波形は変化する。 FIG. 5 shows an example of a detected current including a current offset. In addition to the current detection value (c) detected based on the DC bus current, the three-phase motor voltage command value (a) and the three-phase motor current (b) are shown. In this example, the current phase is on the q axis that is perpendicular to the direction of the magnet magnetic flux of the three-phase motor, the voltage phase is advanced 30 degrees with respect to the q axis, the voltage phase θ Vdq is 120 degrees, The estimated phase θ Idq is 90 degrees. As indicated by the current detection value (c) in the figure, the waveform of the current detection value detected based on the DC bus current changes according to the maximum phase and the minimum phase of the three-phase voltage.
図6は、式(2)より算出した電圧位相θVdqと、式(9)〜(11)のいずれかより算出される電流推定位相θIdqより算出される推定直流母線電流と、直流母線電流に基づいて検出される電流検出値を示す。推定された最小相電流および最大相電流はオフセットを含んでいないため、これら推定電流と直流母線電流検出値を用いて電流オフセットIofstを導出できる。 FIG. 6 shows the voltage phase θ Vdq calculated from the equation (2), the estimated DC bus current calculated from the current estimated phase θ Idq calculated from any of the equations (9) to (11), and the DC bus current. The current detection value detected based on is shown. Since the estimated minimum phase current and maximum phase current do not include an offset, the current offset I ofst can be derived using the estimated current and the DC bus current detection value.
以下で、電圧位相と電流位相から推定直流母線電流を導出する手段について説明する。なお、電流オフセット量を含まない推定電流の波高値をIpとする。この波高値Ipは、式(8)のd軸推定電流^Idとq軸推定電流^Iqの2乗平均和より導出することができるが、第1の電流検出タイミングと第2の電流検出タイミング(図3における(c)参照)で電流オフセット量が略一致する場合は計算を省略できる。 Hereinafter, means for deriving the estimated DC bus current from the voltage phase and the current phase will be described. Note that the peak value of the estimated current not including the current offset amount is Ip . This peak value Ip can be derived from the mean square sum of the d-axis estimated current ^ Id and the q-axis estimated current ^ Iq in the equation (8), but the first current detection timing and the second The calculation can be omitted when the current offset amounts substantially coincide with each other at the current detection timing (see (c) in FIG. 3).
第1の電流検出タイミングと第2の電流検出タイミングで電流オフセット量が略一致する場合、最小相電流Id1および最大相電流Id2は、それぞれ式(12)および式(13)で表される。 When the current offset amounts substantially coincide with each other in the first current detection timing and the second current detection timing, the minimum phase current I d1 and the maximum phase current I d2 are expressed by Expression (12) and Expression (13), respectively. .
第1の電流位相角θmod1および第2の電流位相角θmod2は、それぞれ式(14)および式(15)で表される。ここで、MOD(A,B)は、いわゆる数学上のModular演算子の一種であり、AをBで除算した余りを示す。 The first current phase angle θ mod1 and the second current phase angle θ mod2 are expressed by Expression (14) and Expression (15), respectively. Here, MOD (A, B) is a kind of so-called mathematical Modular operator, and indicates a remainder obtained by dividing A by B.
従って、式(12)および式(13)は、図6に示したオフセット量を含みかつ部分的に正弦波状を有する電流波形を示している。 Therefore, Equation (12) and Equation (13) show current waveforms that include the offset amount shown in FIG. 6 and have a partially sinusoidal shape.
式(12)および式(13)から、電流オフセット量Iofstは式(16)で表される。 From Expression (12) and Expression (13), the current offset amount I ofst is expressed by Expression (16).
式(16)に波高値Ipは含まれていない。そのため、第1の電流検出タイミングで検出した直流電流Id1および第2の電流検出タイミングで検出した直流電流Id2と、位相θmod1およびθmod2とで導出できる。従って、演算負荷が軽減される。 The peak value I p is not included in the equation (16). Therefore, it can be derived from the DC current I d1 detected at the first current detection timing, the DC current I d2 detected at the second current detection timing, and the phases θ mod1 and θ mod2 . Therefore, the calculation load is reduced.
上記の説明では、第1の電流検出タイミングで取得した最小相電流Id1と第2の電流検出タイミングで取得した最大相電流Id2とで発生する電流オフセット量が同一としているが、オフセット量が異なる場合には、式(12)および式(13)と、推定電流波高値Ipを用いて、第1の電流検出タイミングおよび第2の電流検出タイミングにおいて個別にオフセット量を算出することができる。 In the above description, the current offset amount generated between the minimum phase current I d1 acquired at the first current detection timing and the maximum phase current I d2 acquired at the second current detection timing is the same, but the offset amount is If they are different, the offset amount can be calculated individually at the first current detection timing and the second current detection timing using the equations (12) and (13) and the estimated current peak value Ip. .
上述のように、本実施形態によれば、モータ定数および所定のタイミングで検出される直流母線電流に基づいて電流オフセット量を演算できるので、モータ巻線の天絡や地絡などによる誤検知が防止される。従って、電流オフセット量の検出精度が向上するので、直流母線電流に基づくモータ電流検出の精度が向上する。これにより、三相モータを適切に制御することができる。 As described above, according to the present embodiment, the current offset amount can be calculated based on the motor constant and the DC bus current detected at a predetermined timing. Is prevented. Therefore, since the detection accuracy of the current offset amount is improved, the accuracy of motor current detection based on the DC bus current is improved. Thereby, a three-phase motor can be controlled appropriately.
上記のような電流オフセット量の算出を所定のタイミングにおいて行うことにより、直流母線電流の電流検出回路の故障を検出することができる。例えば、検出された電流オフセット量が、所定値、例えば定格電流の10%よりも大きい場合に、電流検出回路などに異常が発生していると判定することにより、インバータ装置や電源の故障を防ぐことができる。また、電流オフセット量が所定量よりも変動したら異常と判定することにより、駆動する三相モータを替えた場合に、異常と判定されればモータ定数が不適合であることが分かる。 By calculating the current offset amount as described above at a predetermined timing, it is possible to detect a failure in the current detection circuit of the DC bus current. For example, when the detected current offset amount is larger than a predetermined value, for example, 10% of the rated current, it is determined that an abnormality has occurred in the current detection circuit or the like, thereby preventing failure of the inverter device or the power supply. be able to. Further, when the current offset amount fluctuates more than a predetermined amount, it is determined that the motor constant is incompatible if it is determined to be abnormal when the three-phase motor to be driven is changed.
本実施形態における電流オフセット量の導出は、三相モータのモータ定数を使用しているため、モータ定数の変化に対する感度が高い。そこで、モータ定数の内で最も感度が高い巻線抵抗Rについての計測手段について、図7を用いて述べる。 The derivation of the current offset amount in the present embodiment uses a motor constant of a three-phase motor, so that the sensitivity to changes in the motor constant is high. A measuring means for the winding resistance R having the highest sensitivity among the motor constants will be described with reference to FIG.
図7は、本実施形態におけるd軸電圧とd軸電流の関係を示す。本実施形態では、d軸指令電圧を変化させながら、d軸指令電圧とd軸指令電流の関係から巻線抵抗Rを計測する。ここで、電流オフセット量が有る場合および無い場合、d軸指令電圧とd軸指令電流の関係はそれぞれ式(17)および式(18)で表される(なお、q軸電流は零としている)。 FIG. 7 shows the relationship between the d-axis voltage and the d-axis current in the present embodiment. In the present embodiment, the winding resistance R is measured from the relationship between the d-axis command voltage and the d-axis command current while changing the d-axis command voltage. Here, when there is a current offset amount and when there is no current offset amount, the relationship between the d-axis command voltage and the d-axis command current is expressed by equations (17) and (18), respectively (note that the q-axis current is zero). .
式(17)および式(18)並びに図7が示すように、d軸指令電圧とd軸指令電流の関係は直線で表され、直線の傾きが巻線抵抗を示し、電流オフセット量は直線の切片の大きさとして現れる。従って、図7に示すように、d軸電圧の動作点を変化させながらd軸電圧を三相モータに印加し、その時のd軸指令電流をプロットし、近似直線の傾きを導出すれば、電流オフセット量の影響を受けずに巻線抵抗を求めることができる。この巻線抵抗の値を用いれば、巻線抵抗の大きさが温度などによって変化しても、精度良く電流オフセット量を求めることができる。 As shown in equations (17) and (18) and FIG. 7, the relationship between the d-axis command voltage and the d-axis command current is represented by a straight line, the slope of the straight line indicates the winding resistance, and the current offset amount is a straight line. Appears as section size. Therefore, as shown in FIG. 7, when the d-axis voltage is applied to the three-phase motor while changing the operating point of the d-axis voltage, the d-axis command current at that time is plotted, and the slope of the approximate straight line is derived. The winding resistance can be obtained without being affected by the offset amount. If the value of this winding resistance is used, the current offset amount can be obtained with high accuracy even if the magnitude of the winding resistance changes with temperature or the like.
本実施形態のように、モータ定数を用いて電流オフセット量を算出する場合、三相モータを変更したときに、モータ定数のばらつきにより、的確な電流オフセット量が算出されず、三相モータの過大な電流オフセット量によるトルク脈動が発生する懸念がある。 When calculating the current offset amount using the motor constant as in this embodiment, when the three-phase motor is changed, the accurate current offset amount is not calculated due to variations in the motor constant, and the three-phase motor is excessive. There is a concern that torque pulsation due to a current offset amount may occur.
これに対し、本実施形態においては、電流位相の演算にモータ定数を用いながら、電流検出器120で検出した直流母線電流検出値(Id1,Id2)を用いて電流オフセット量を算出している。これにより、モータ定数のばらつきの影響が緩和される。例えば、モータ速度が小さい場合でモータがほぼロック状態を見なせるとき、d軸電流指令Id *はほぼ0とみなせる。このとき、本実施形態によれば、q軸電流による直流電流により発生する電流オフセット量を検出できるため,電流オフセット量による電流検出誤差があっても電流を一定に制御でき、トルク脈動を低減できる。
On the other hand, in the present embodiment, the current offset amount is calculated using the DC bus current detection values (I d1 , I d2 ) detected by the
本実施形態では、図3に示した一般的な直流母線電流の検出タイミングで検出した直流母線電流検出値を用い、上述したように、図4に示したオフセット検出器240によって電流検出器120の電流オフセット量Iofstを演算することができる。電流補正器250(図1)では、電流検出値(Id1,Id2)と電流オフセット量Iofstから、電流オフセット量を含まない直流母線電流値を演算し、さらに、この電流オフセット量を含まない直流母線電流値に基づいて三相のモータ電流(Iu,Iv,Iw)を演算する。これにより、高精度なモータ制御が可能になる。
In the present embodiment, the DC bus current detection value detected at the general DC bus current detection timing shown in FIG. 3 is used, and as described above, the offset
次に、直流母線電流の検出が可能になる最小パルス幅TPSについて、図8を用いて説明する。 Next, the minimum pulse width TPS capable of detecting the DC bus current will be described with reference to FIG.
図8は、本実施形態におけるパルスシフト演算器230(図1)の動作を示すパルス波形図である。(a)はPWMパルス生成用のキャリア周期を示すノコギリ波状のタイマカウント値、(b)は一般的なインバータのPWMパルスで、瞬時の電圧指令での1PWM区間を示しており、(c)は直流母線電流波形Idcを示している。U相PWMパルス幅UpwとV相PWMパルス幅VpwおよびW相PWMパルス幅Wpwの各相間のパルス幅はA/D変換器のサンプリングに必要な時間Tadより小さく、マイコン等による検出が難しい。微少なモータ電流を流すときには三相各相のPWMパルスの信号差に応じて線間電圧がモータに印加されてモータ電流が流れるが、最小パルス幅TPSが確保されていない場合には直流母線電流Idcを確実に検出することができずに、適切なモータ電流の制御ができない。 FIG. 8 is a pulse waveform diagram showing the operation of the pulse shift calculator 230 (FIG. 1) in the present embodiment. (A) is a sawtooth timer value indicating a carrier cycle for generating a PWM pulse, (b) is a PWM pulse of a general inverter, and shows a 1 PWM section with an instantaneous voltage command, (c) is A DC bus current waveform I dc is shown. The pulse width between each of the U-phase PWM pulse width U pw , V-phase PWM pulse width V pw and W-phase PWM pulse width W pw is smaller than the time Tad required for sampling of the A / D converter and can be detected by a microcomputer or the like. difficult. When a small motor current is applied, a line voltage is applied to the motor according to the signal difference between the PWM pulses of the three phases, and the motor current flows. However, if the minimum pulse width TPS is not ensured, the DC bus current Idc cannot be reliably detected, and appropriate motor current control cannot be performed.
そこで、(d)に示すように、PWMパルスの相間波形を位相シフト(パルスシフト)することにより、最小パルス幅TPSを生成することで直流母線電流Idcを検出可能とする。(d)に示す各相のパルス幅(Upw,Vpw,Wpw)は、(b)の各相のパルス幅と同じで、PWMパルスの立ち下りエッジ側で、V相パルスを基準としてU相パルスをパルスシフト量Tt2だけ位相を遅らせて、U相パルスとV相パルスの相間パルス幅が最小パルス幅TPSになるようにパルス幅を広げ、A/Dサンプリングする。 Therefore, as shown in (d), the DC bus current Idc can be detected by generating the minimum pulse width TPS by phase-shifting (pulse-shifting) the inter-phase waveform of the PWM pulse. The pulse width (U pw , V pw , W pw ) of each phase shown in (d) is the same as the pulse width of each phase in (b), and on the falling edge side of the PWM pulse, with reference to the V-phase pulse The phase of the U phase pulse is delayed by the pulse shift amount Tt2, the pulse width is widened so that the interphase pulse width of the U phase pulse and the V phase pulse becomes the minimum pulse width TPS, and A / D sampling is performed.
PWMパルスの立ち上がりエッジ側では、U相パルスとV相パルスの相間パルス幅が小さくなり、(b)のように、パルスシフトしない場合のU相パルスとV相パルスの相間パルスに対して極性が反転するパルスが生成される。これにより十分なA/Dサンプリング時間を生成しながら、モータ印加電圧の平均値は1PWM区間内で(b)に示すパルスシフトしない場合と同等にでき、モータ印加電圧と位相を調整してモータを制御できる。このときの(e)に示す直流母線電流波形Idcは、PWMパルスエッジの立ち上がり側の電流パルスの面積は小さくなり(図では小さくなって負の大きさの面積である)、PWMパルスエッジの立ち下がり側の電流パルスの面積は大きくなる。(e)に示す1PWM区間での電流パルスの総面積は、(c)に示す1PWM区間での電流パルスの面積と同等であるが、A/D検出した電流検出値はパルスシフト相当電流(Ips)だけ大きくなった直流母線電流値(I1,I2)となる。 On the rising edge side of the PWM pulse, the inter-phase pulse width of the U-phase pulse and the V-phase pulse is reduced, and as shown in FIG. An inversion pulse is generated. As a result, while generating a sufficient A / D sampling time, the average value of the motor applied voltage can be equivalent to the case where the pulse shift shown in (b) is not performed within one PWM interval, and the motor is adjusted by adjusting the motor applied voltage and phase. Can be controlled. At this time, in the DC bus current waveform Idc shown in (e), the area of the current pulse on the rising side of the PWM pulse edge becomes smaller (in the figure, it becomes a negative area) and the PWM pulse edge rises. The area of the current pulse on the falling side increases. The total area of the current pulse in the 1 PWM section shown in (e) is equivalent to the area of the current pulse in the 1 PWM section shown in (c), but the current detection value detected by A / D is the pulse shift equivalent current (Ips). DC bus current value (I1, I2) which is increased only by
このように、モータ電流がゼロ付近の電流を検出する場合などにおいて、PWMパルスシフトする場合にも、電流オフセット量を検出し、電流検出値をオフセット補償することで、精度良くモータ電流を演算してモータを適切に制御することができる。 In this way, even when PWM current is shifted, such as when a motor current is detected near zero, the current offset is detected and the current detection value is offset compensated to calculate the motor current with high accuracy. The motor can be controlled appropriately.
上述のように、本実施形態によれば、電流オフセット量を含まない場合の電流位相に基づいて電流オフセット量を推定するので、直流母線電流の検出値に含まれる電流オフセット量を誤検知することなく精度良く検出することができる。従って、モータが地絡および天絡した場合であってもオフセット補正量を検出できるため、モータ電流の検出精度を向上してモータを高精度に制御することができる。また、PWMのDutyが100%近傍になった場合においても、電流オフセット量を検出できる。 As described above, according to the present embodiment, since the current offset amount is estimated based on the current phase when the current offset amount is not included, the current offset amount included in the detected value of the DC bus current is erroneously detected. And can be detected with high accuracy. Accordingly, since the offset correction amount can be detected even when the motor has a ground fault and a power fault, the motor current detection accuracy can be improved and the motor can be controlled with high accuracy. Further, even when the PWM duty is close to 100%, the current offset amount can be detected.
(第2の実施形態)
次に、本発明によるモータ制御装置が適用される電動システムの一例として電動パワーステアリング装置について説明する。
(Second Embodiment)
Next, an electric power steering apparatus will be described as an example of an electric system to which the motor control apparatus according to the present invention is applied.
図9は、本発明の第2の実施形態である電動パワーステアリング装置の構成図ある。 FIG. 9 is a configuration diagram of an electric power steering apparatus according to the second embodiment of the present invention.
図9に示すように、電動アクチュエータは、トルク伝達機構902と、トルク伝達機構902にトルクを与えるモータ制御装置500から構成される。モータ制御装置500は、トルクを出力するモータ300と、モータ300を駆動するインバータ装置100などを含み、前述した第1の実施形態が適用される。
As shown in FIG. 9, the electric actuator includes a
電動パワーステアリング装置は、電動アクチュエータと、ハンドル(ステアリングホイール)900と、操舵検出器901および操作量指令器903を備え、運転者が操舵するハンドル900の操作力が、電動アクチュエータによってトルクアシストされる。
The electric power steering apparatus includes an electric actuator, a handle (steering wheel) 900, a
電動アクチュエータに対するトルク指令τ*は、ハンドル900の操舵アシストトルク指令であり、操舵検出器901によって検出されるハンドル900の操作力に応じて、操作量指令器903によって作成される。このトルク指令τ*に応じて電動アクチュエータが出力するモータトルクによって、運転者がハンドル900に与える操作力(操舵力)が軽減される。
The torque command τ * for the electric actuator is a steering assist torque command for the
モータ制御装置500は、トルク指令τ*を受け、予め設定されるモータ300のモータ定数を用いて、前述したように電流オフセット量を補償しながら、モータ300の出力トルクτmがトルク指令値τ*に追従するようにモータ電流を制御する。
The
モータ300のロータに直結される出力軸から出力されるモータ300の出力トルクτmは、ウォーム、ホイールや遊星ギヤなどの減速機構あるいは油圧機構を用いたトルク伝達機構902を介し、ステアリング装置のラック910に伝達される。これにより、運転者の操作力が電動力によって軽減(アシスト)されると共に、車輪(タイヤ)920,921の操舵角が操作される。
The output torque τ m of the
このときのアシスト量すなわちトルク指令τは、ステアリングシャフトに組み込まれた操舵状態を検出する操舵検出器901により操舵角や操舵トルクとして検出される操作量と、車両速度や路面状態などの状態量に基づいて操作量指令器903により作成される。
At this time, the assist amount, that is, the torque command τ is set to the operation amount detected as the steering angle or the steering torque by the
本実施形態によれば、上記第1の実施形態によるモータ制御装置を適用することにより、車両を車庫入れする際などに停車もしくは極低車速でのハンドル操作を長時間繰り返し行う際、過大なモータ出力を得ようとして大きなモータ電流を流すことに起因してECU(Electronic Control Unit)が温度上昇した際における電流検出回路の温度ドリフトによる電流オフセット量を高精度に補償できる。これにより、モータ制御性の低下が防止され、操作力が適切にアシストできる。さらに、インバータ駆動回路のdi/dt特性変化によるパルスシフト電流のバラツキが発生する場合にも、高精度に電流を検出することができるため、ハンドルの切り返し動作時にも滑らかに操作力がアシストできる。 According to the present embodiment, by applying the motor control device according to the first embodiment, when the vehicle is put in the garage or the like, or when the steering operation at extremely low vehicle speed is repeated for a long time, an excessive motor is used. A current offset amount due to a temperature drift of the current detection circuit when the temperature of an ECU (Electronic Control Unit) rises due to flowing a large motor current to obtain an output can be compensated with high accuracy. Thereby, the motor controllability is prevented from being lowered, and the operation force can be assisted appropriately. Furthermore, even when a variation in pulse shift current due to a change in the di / dt characteristic of the inverter drive circuit occurs, the current can be detected with high accuracy, so that the operating force can be assisted smoothly even during the steering wheel turning operation.
(第3の実施形態)
次に、本発明によるモータ制御装置が適用される電動システムの一例として車両用ブレーキ装置について説明する。
(Third embodiment)
Next, a vehicle brake device will be described as an example of an electric system to which the motor control device according to the present invention is applied.
図10は、本発明の第3の実施形態である車両用ブレーキ装置の構成を示すシステムブロック図である。 FIG. 10 is a system block diagram showing the configuration of the vehicle brake device according to the third embodiment of the present invention.
図10におけるアシスト制御ユニット706およびモータ731には、上述した第1の実施形態によるモータ制御装置が適用される。インバータ装置およびその制御部を有するアシスト制御ユニット706における制御用マイクロコンピュータは、車両用ブレーキ動作を行えるようにプログラムされている。また、モータ731は、制動アシスト装置700に一体に取り付けられ、さらに、ケーシング712を介してアシスト制御ユニット706と一体構造をなしている。
The motor control apparatus according to the first embodiment described above is applied to the assist
車両用ブレーキ装置は、ブレーキペダル701と制動アシスト装置700と倍力装置800およびホイール機構850a〜850dを備えている。制動アシスト装置700は、アシスト機構720、マスタシリンダ721およびリザーバタンク712を備えている。マスタシリンダ721の内部には、プライマリピストン726およびセカンダリピストン727が配設され、これらによって、プライマリ液室721a及びセカンダリ液室721bが形成されている。運転者が踏み込むブレーキペダル701の操作量は、インプットロッド722を介してアシスト機構720に入力され、プライマリピストン726を移動させることでプライマリ液室721aへ伝達されて液圧を発生する。さらに、プライマリ液圧室721aでの発生液圧によってセカンダリピストン727が移動することでセカンダリ液室721bにおいても液圧は発生する。ホイール機構850a〜850dには、それぞれホイールシリンダ851が設けられている。各ホイールシリンダ851は、マスタシリンダ721から付与される液圧によって車両を制動する。
The vehicle brake device includes a
また、ブレーキペダル701に取り付けられたストロークセンサ702、若しくは、図示しない踏力センサにより検出されるブレーキ操作量は、アシスト機構720を制御するアシスト制御ユニット706へ入力される。アシスト制御ユニット706は、入力されたブレーキ操作量に応じた回転位置となるようにモータ731を制御する。そして、モータの回転トルクは、減速装置723を介して、回転動力を並進動力に変換する回転−並進変換装置725へ伝達され、プライマリピストン726を押圧し、プライマリ液室721aの液圧を高めると共に、セカンダリピストン727を加圧し、セカンダリ液室721bの液圧を高める。
Further, a brake operation amount detected by a
倍力機構800は、液室721a,721bで加圧された作動液の液圧をマスタ配管750a,750bを介して入力し、倍力制御ユニット830の指令に従って、ホイール機構850a〜850dに液圧を伝達する。これにより、車両の制動力が得られる。
The
アシスト制御ユニット706は、プライマリピストン726の押圧量を調整するためにプライマリピストン726の変位量を制御する。プライマリピストン726の変位量は直接的には検出していないため、モータ731内に備えた回転位置センサ(図示省略)からの信号に基づいて、駆動モータ731の回転角を算出し、回転−並進変換装置725の推進量からプライマリピストン726の変位量を演算により求める。
The
なお、駆動モータ731が故障により停止し、ボールネジ725の軸の戻し制御が不能となった場合、戻しバネ728の反力によってボールネジ725の軸を初期位置に戻すことにより運転者の制動操作を阻害しないようにしている。このため、ブレーキの引きずりによる車両挙動の不安定化を回避することができる。
If the
倍力機構800では、4輪ある内の対角2輪ずつの作動液を調整する2系統の液圧調整機構810a,810bを備え、1系統の故障が発生しても安定して車両を停止できるようになっており、対角2輪のホイール機構850a,850bの制動力を個々に調整できる。2系統の液圧調整機構810a,810bはどちらも同様に動作するため、以下では液圧調整機構810aについて説明する。
The
液圧調整機構810aは、マスタ配管750aからの作動液圧で生成されるマスタ圧を昇圧するポンプ853と、ポンプ853を駆動するポンプモータ852と、ホイールシリンダ851への作動液の供給を制御するゲートOUT弁811と、ポンプ853への作動液の供給を制御するゲートIN弁812と、マスタ配管750aからの作動液圧またはポンプ853から各ホイールシリンダ851への作動液の供給を制御するIN弁814a,814bと、ホイールシリンダ851を減圧制御するOUT弁813a,813bを備えている。
The hydraulic
例えば、アンチロックブレーキ制御のために液圧制御をする場合には、ホイール機構850a,850b内の車輪回転センサ853からの信号を倍力制御ユニット830で処理して制動時の車輪ロックを検知すると、各IN/OUT弁(電磁式)とポンプ853を作動させて各車輪がロックしないような液圧値に作動液の液圧が調整される。なお、車両挙動安定化制御のための液圧制御をする場合においても、本液圧調整機構は適用できる。
For example, when hydraulic control is performed for anti-lock brake control, a signal from the
車両用ブレーキ装置において、アシスト制御ユニット706は上述の第1の実施形態に記載したモータ制御装置を含んで構成されており、モータ制御装置は、プライマリピストン726の変位量制御に用いられ、運転者によるブレーキペダルの踏み込み力を安定にアシストする。このため、車両用ブレーキ装置において、高精度かつ安定な動作を続けることや、異常を適確に検知できることができる。
In the vehicle brake device, the
また、通常電源であるバッテリ200の充電容量が低下してしまった場合には、アシスト量の低下が生じるため、補助電源400を電源としてブレーキアシスト動作を継続することができるようになっている。この場合、補助電源400は、緊急バックアップ用であることから大きな電流出力を抑制することが要求される。
Further, when the charge capacity of the
これに対し、本実施形態におけるアシスト制御ユニット706は、補助電源400に電源を切替えた際には、通常の1/10程度まで電源からの電流を制限することがある。このような電流が小さい場合でも、モータ制御装置は、直流母線電流を高精度に検出してモータ電流を制御することで、高精度に電源電流を制御できる。これにより、バッテリ異常時にも安定したブレーキアシスト制御を継続することができる。
On the other hand, the
また、本実施形態によれば、作動液の液圧が略一定のとき、直流母線電流の検出値に含まれる電流オフセット量(電流検出誤差)の推定に電圧指令により算出される電流位相角を用いることで(前述の式(11)参照)、高精度かつ短時間で電流オフセット量を推定することができる。 According to the present embodiment, when the hydraulic fluid pressure is substantially constant, the current phase angle calculated by the voltage command is used to estimate the current offset amount (current detection error) included in the detected value of the DC bus current. By using it (see the above-described equation (11)), the current offset amount can be estimated with high accuracy and in a short time.
なお、本発明は前述した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、前述した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置き換えをすることが可能である。 In addition, this invention is not limited to embodiment mentioned above, Various modifications are included. For example, the above-described embodiments have been described in detail for easy understanding of the present invention, and are not necessarily limited to those having all the configurations described. Further, it is possible to add, delete, and replace other configurations for a part of the configuration of each embodiment.
100…モータ制御装置、110…電流制御器、111…三相/dq変換器、
120…電流検出器、130…インバータ回路、150…回転位置検出器、
200…バッテリ、220…PWM生成器、230…パルスシフト演算器、
240…オフセット検出器、241…速度算出手段、242…dq軸電圧指令変換部、
243…電圧位相算出手段、244…電流位相算出手段、245…位相角推定手段、
246…オフセット導出手段、300…三相モータ、320…回転位置センサ、
400…補助電源、500…モータ制御装置、700…制動アシスト装置、
701…ブレーキペダル、702…ストロークセンサ、706…アシスト制御ユニット、
712……リザーバタンク、720…アシスト機構、721a…プライマリ液室、
721b…セカンダリ液室、722…インプットロッド、723…減速装置、
725…ボールネジ、726…プライマリピストン、727…セカンダリピストン、
728…戻しバネ、731…モータ、750a,750b…マスタ配管、
800…倍力機構、810a,810b…液圧調整機構、811…ゲートOUT弁、
812…ゲートIN弁、813a,813b…OUT弁、814a,814b…IN弁、
830…倍力制御ユニット、850a,850b,850c,850d…ホイール機構、
851…ホイールシリンダ、852…ポンプモータ、853…ポンプ、
900…ハンドル、901…操舵検出器、902…トルク伝達機構、
903…操作量指令器、910…ラック、920,921…車輪
DESCRIPTION OF
120 ... current detector, 130 ... inverter circuit, 150 ... rotational position detector,
200 ... battery, 220 ... PWM generator, 230 ... pulse shift calculator,
240 ... offset detector, 241 ... speed calculation means, 242 ... dq axis voltage command converter,
243 ... Voltage phase calculation means, 244 ... Current phase calculation means, 245 ... Phase angle estimation means,
246 ... Offset derivation means, 300 ... Three-phase motor, 320 ... Rotation position sensor,
400 ... Auxiliary power source, 500 ... Motor control device, 700 ... Brake assist device,
701 ... Brake pedal, 702 ... Stroke sensor, 706 ... Assist control unit,
712 ... Reservoir tank, 720 ... Assist mechanism, 721a ... Primary liquid chamber,
721b ... secondary liquid chamber, 722 ... input rod, 723 ... speed reducer,
725 ... Ball screw, 726 ... Primary piston, 727 ... Secondary piston,
728 ... Return spring, 731 ... Motor, 750a, 750b ... Master piping,
800 ... Boost mechanism, 810a, 810b ... Hydraulic pressure adjustment mechanism, 811 ... Gate OUT valve,
812 ... Gate IN valve, 813a, 813b ... OUT valve, 814a, 814b ... IN valve,
830 ... Boost control unit, 850a, 850b, 850c, 850d ... Wheel mechanism,
851 ... Wheel cylinder, 852 ... Pump motor, 853 ... Pump,
900 ... handle, 901 ... steering detector, 902 ... torque transmission mechanism,
903 ... Operation amount command device, 910 ... Rack, 920, 921 ... Wheel
Claims (17)
前記電力変換器により駆動される三相モータと、
直流母線電流の検出値に基づいて前記三相モータに流れるモータ電流を検出し、前記モータ電流に基づいて指令電圧を作成し、前記指令電圧を用いて前記電力変換器を制御する制御手段と、
を備えるモータ制御装置において、
前記制御手段は、前記直流母線電流が電流オフセット量を含まない場合の電流位相を算出し、前記電流位相に基づいて、前記直流母線電流の前記検出値に含まれる前記電流オフセット量を推定することを特徴とするモータ制御装置。 A power converter;
A three-phase motor driven by the power converter;
Control means for detecting a motor current flowing through the three-phase motor based on a detected value of a DC bus current, creating a command voltage based on the motor current, and controlling the power converter using the command voltage;
In a motor control device comprising:
The control means calculates a current phase when the DC bus current does not include a current offset amount, and estimates the current offset amount included in the detected value of the DC bus current based on the current phase. A motor control device.
前記電流位相は、前記指令電圧と、前記三相モータのモータ定数と、前記三相モータの回転速度とから算出されることを特徴とするモータ制御装置。 The motor control device according to claim 1,
The motor control device, wherein the current phase is calculated from the command voltage, a motor constant of the three-phase motor, and a rotation speed of the three-phase motor.
前記指令電圧が、d軸指令電圧およびq軸指令電圧であり、
前記モータ定数は、前記三相モータの巻線抵抗、d軸インダクタンス、q軸インダクタンスおよび誘起電圧定数であることを特徴とするモータ制御装置。 The motor control device according to claim 2,
The command voltage is a d-axis command voltage and a q-axis command voltage,
The motor control device characterized in that the motor constants are winding resistance, d-axis inductance, q-axis inductance, and induced voltage constant of the three-phase motor.
前記d軸指令電圧および前記q軸指令電圧を、それぞれVd *およびVq *とし、
前記巻線抵抗、前記d軸インダクタンス、前記q軸インダクタンスおよび前記誘起電圧定数を、それぞれ、R,Ld,LqおよびKeとし、
前記回転速度をωとして、
前記電流位相(θIdq)は式(9)
The d-axis command voltage and the q-axis command voltage are V d * and V q * , respectively.
The winding resistance, the d-axis inductance, the q-axis inductance and the induced voltage constant, respectively, and R, and L d, L q and K e,
The rotation speed is ω,
The current phase (θ Idq ) is given by equation (9)
前記三相モータが停止しているとき、前記電流位相は、前記指令電圧から算出されることを特徴とするモータ制御装置。 The motor control device according to claim 1,
The motor control device according to claim 1, wherein when the three-phase motor is stopped, the current phase is calculated from the command voltage.
前記指令電圧が、d軸指令電圧およびq軸指令電圧であることを特徴とするモータ制御装置。 The motor control device according to claim 5,
The motor control device, wherein the command voltage is a d-axis command voltage and a q-axis command voltage.
前記d軸指令電圧および前記q軸指令電圧を、それぞれVd *およびVq *として、
前記電流位相(θIdq)は式(11)、
The d-axis command voltage and the q-axis command voltage are represented as V d * and V q * , respectively.
The current phase (θ Idq ) is expressed by equation (11),
前記制御手段は、さらに、前記指令電圧の電圧位相を算出し、前記電圧位相と、前記電流位相、前記直流母線電流の前記検出値と、前記三相モータの回転位置と、に基づいて、前記電流オフセット量を推定することを特徴とするモータ制御装置。 The motor control device according to claim 1,
The control means further calculates a voltage phase of the command voltage, and based on the voltage phase, the current phase, the detected value of the DC bus current, and a rotational position of the three-phase motor, A motor control device that estimates a current offset amount.
前記直流母線電流の前記検出値は、異なるタイミングで検出される、二つの検出値であることを特徴とするモータ制御装置。 The motor control device according to claim 8, wherein
The motor control device according to claim 1, wherein the detected value of the DC bus current is two detected values detected at different timings.
前記電流位相をθIdqとし、
前記電圧位相をθVdqとし、
前記二つの検出値をId1およびId2とし、
前記三相モータの前記回転位置をθとして、
前記電流オフセット量(Iofst)は、式(14)、
The current phase is θ Idq ,
The voltage phase is θ Vdq ,
The two detection values are I d1 and I d2 ,
Assuming that the rotational position of the three-phase motor is θ,
The current offset amount (I ofst ) is expressed by Equation (14),
前記制御手段は、前記巻線抵抗を、指令電流および前記指令電圧に基づき導出することを特徴とするモータ制御装置。 The motor control device according to claim 3,
The motor control device, wherein the control means derives the winding resistance based on a command current and the command voltage.
前記制御手段は、前記電流オフセット量が所定値より大きい時、異常を判定することを特徴とするモータ制御装置。 The motor control device according to claim 1,
The motor control apparatus according to claim 1, wherein the control means determines an abnormality when the current offset amount is larger than a predetermined value.
前記三相モータを、モータ定数が異なる他の三相モータに変更したときに、前記電流オフセット量に基づいて、異常を判定することを特徴とするモータ制御装置。 The motor control device according to claim 1,
A motor control device, wherein an abnormality is determined based on the current offset amount when the three-phase motor is changed to another three-phase motor having a different motor constant.
前記電力変換器により駆動される三相モータと、
直流母線電流の検出値に基づいて前記三相モータに流れるモータ電流を検出し、前記モータ電流に基づいて指令電圧を作成し、前記指令電圧を用いて前記電力変換器を制御する制御手段と、
を備えるモータ制御装置において、
前記制御手段は、
前記直流母線電流の前記検出値に含まれる電流オフセット量を検出するオフセット検出器を備え、
前記オフセット検出器は、電圧指令とモータ定数から前記モータ電流の電流位相を推定し、
前記電流位相から前記電流オフセット量を補正して電流制御を行うことを特徴とするモータ制御装置。 A power converter;
A three-phase motor driven by the power converter;
Control means for detecting a motor current flowing through the three-phase motor based on a detected value of a DC bus current, creating a command voltage based on the motor current, and controlling the power converter using the command voltage;
In a motor control device comprising:
The control means includes
An offset detector for detecting a current offset amount included in the detected value of the DC bus current;
The offset detector estimates a current phase of the motor current from a voltage command and a motor constant,
A motor control device that performs current control by correcting the current offset amount from the current phase.
前記ハンドルの操作力をトルクアシストする電動アクチュエータと、
を備える電動パワーステアリング装置において、
前記電動アクチュエータは、請求項1に記載のモータ制御装置を備えることを特徴とする電動パワーステアリング装置。 A handle,
An electric actuator for torque assisting the operating force of the handle;
In an electric power steering apparatus comprising:
The electric actuator includes the motor control device according to claim 1.
ブレーキペダルの操作量に基づき前記電動モータを制御して前記ピストンを移動させる制御装置と、を有し、
前記制御装置は、請求項1に記載されるモータ制御装置を含んで構成されることを特徴とする車両用ブレーキ装置。 A piston that moves by actuation of an electric motor to apply a brake fluid pressure to a wheel mechanism of the vehicle;
A control device that moves the piston by controlling the electric motor based on an operation amount of a brake pedal,
The said control apparatus is comprised including the motor control apparatus described in Claim 1, The brake device for vehicles characterized by the above-mentioned.
前記制御装置の通常電源であるバッテリと、
前記バッテリの異常時に前記制御装置の電源となる補助電源と、
該補助電源に切替った後も、前記請求項1に記載されるモータ制御装置による制御を継続することを特徴とする車両用ブレーキ装置。 The vehicle brake device according to claim 16, wherein
A battery that is a normal power source of the control device;
An auxiliary power source serving as a power source for the control device when the battery is abnormal;
Even after switching to the auxiliary power source, the vehicle brake device continues to be controlled by the motor control device according to claim 1.
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