JP2017229127A - Device and method for controlling motor - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress change in torque at a switching timing from voltage phase control to current vector control.SOLUTION: A method for controlling a motor executes: a current command value calculation step of calculating a current command value used for current vector control; a voltage command value calculation step of calculating a voltage command value; a selection step of selecting the current vector control or voltage phase control; and a voltage application step of applying an application voltage to a motor by the selected control method. The voltage command value calculation step includes: a phase calculation step of calculating a phase command value; a first estimation step of estimating a first torque on the basis of the current command value; a second estimation step of estimating a second torque on the basis of a value of a current flowing in the motor; and a correction step of correcting the phase command value so as to reduce a deviation between the first torque and the second torque, and calculating the voltage command value.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明はモータの制御装置、及び、制御方法に関する。   The present invention relates to a motor control device and a control method.

モータの制御方法として、モータへと流れる電流の大きさを制御する電流ベクトル制御と、モータへ印加する電圧の位相を制御する電圧位相制御が知られている。電流ベクトル制御と、電圧位相制御とは、モータの運転状態に応じて切り替えられる。   Known motor control methods include current vector control for controlling the magnitude of current flowing to the motor and voltage phase control for controlling the phase of the voltage applied to the motor. The current vector control and the voltage phase control are switched according to the operating state of the motor.

電流ベクトル制御においては、トルク指令値に基づいて電流指令値が算出され、電流指令値に応じた電圧がモータに印加される。電圧位相制御においては、トルク指令値に基づいて位相指令値が算出され、位相指令値に応じた電圧がモータに印加される。また、モータに流れる電流の検出値に基づいてトルク推定値が推定され、トルク推定値とトルク指令値との偏差に基づいて位相指令値がフィードバック制御される(例えば、特許文献1)。   In current vector control, a current command value is calculated based on a torque command value, and a voltage corresponding to the current command value is applied to the motor. In voltage phase control, a phase command value is calculated based on a torque command value, and a voltage corresponding to the phase command value is applied to the motor. Further, the estimated torque value is estimated based on the detected value of the current flowing through the motor, and the phase command value is feedback-controlled based on the deviation between the estimated torque value and the torque command value (for example, Patent Document 1).

特開2013−192399号公報JP 2013-192399 A

電圧位相制御から電流ベクトル制御への切り替えは、電流ベクトル制御において算出されるd軸の電流指令値が、モータに流れるd軸の電流検出値を上回る場合に、行われる。すなわち、d軸において電流指令値と電流検出値とが一致する場合に、上記切り替えが行われる。   Switching from the voltage phase control to the current vector control is performed when the d-axis current command value calculated in the current vector control exceeds the detected value of the d-axis current flowing to the motor. That is, the switching is performed when the current command value matches the current detection value on the d-axis.

電圧位相制御においては、フィードバック制御によって、トルク指令値とトルク推定値とが一致するようにモータへの印加電圧が制御されている。しかしながら、上記切り替えが行われる場合には、d軸においては、電流指令値と電流検出値とは一致するが、q軸においては、電流指令値と電流検出値とが一致することは保障されていない。   In the voltage phase control, the voltage applied to the motor is controlled by feedback control so that the torque command value and the estimated torque value coincide. However, when the above switching is performed, the current command value matches the current detection value on the d-axis, but it is guaranteed that the current command value matches the current detection value on the q-axis. Absent.

例えば、トルク推定値の推定に用いるモータの定数が実際のモータの定数と概ね等しい場合には、トルク推定値は、実際のトルクと概ね一致する。そのため、上記切り替えのタイミングにおいて、d軸において電流指令値と電流検出値とが一致するので、q軸においても電流指令値と実際の電流値とは概ね一致する。したがって、上記切り替えタイミングでは、d軸及びq軸において、電流指令値と実際の電流値との差が極めて小さい。そのため、上記切り替えに起因するトルクの変化は生じにくい。   For example, when the constant of the motor used for estimation of the estimated torque value is approximately equal to the actual motor constant, the estimated torque value substantially matches the actual torque. For this reason, at the switching timing, the current command value and the detected current value match on the d-axis, so the current command value and the actual current value also generally match on the q-axis. Therefore, at the switching timing, the difference between the current command value and the actual current value is extremely small on the d-axis and the q-axis. Therefore, the torque change due to the switching is less likely to occur.

しかしながら、トルク推定値の推定に用いるモータの定数が実際のモータの定数と大きく異なる場合には、トルク推定値は、実際のトルクとは異なってしまう。そのため、フィードバック制御によってトルク指令値とトルク推定値とが一致するように印加電圧が制御されたとしても、トルク指令値は適切に制御されない。そのため、電圧位相制御から電流ベクトル制御への切り替えが行われる上記切り替えタイミングでは、d軸においては、電流指令値と電流検出値とは一致するが、q軸においては、電流指令値と実際の電流値とは一致しなくなってしまう。   However, when the constant of the motor used for estimating the estimated torque value is significantly different from the actual motor constant, the estimated torque value is different from the actual torque. For this reason, even if the applied voltage is controlled so that the torque command value and the torque estimated value coincide with each other by feedback control, the torque command value is not appropriately controlled. Therefore, at the switching timing at which the switching from the voltage phase control to the current vector control is performed, the current command value and the current detection value coincide with each other on the d axis, but the current command value and the actual current on the q axis. It will no longer match the value.

このように、上記切り替えのタイミングにおいて、トルク推定値の推定に用いるモータの定数が実際のモータの定数と大きく異なる場合には、q軸において電流指令値は実際の電流値とは異なるため、モータのトルクが急激に変化してしまうことがある。したがって、電圧位相制御から電流ベクトル制御への切り替えのタイミングにおいて、トルクの変化が生じてしまう。   Thus, when the motor constant used for estimating the estimated torque value is significantly different from the actual motor constant at the switching timing, the current command value is different from the actual current value on the q-axis. Torque may change abruptly. Therefore, a change in torque occurs at the timing of switching from voltage phase control to current vector control.

本発明の目的は、電圧位相制御から電流ベクトル制御への切り替えタイミングにおいて、トルクの変化を抑制することである。   An object of the present invention is to suppress a change in torque at the switching timing from voltage phase control to current vector control.

本発明の一態様によれば、モータの制御方法は、モータに対するトルク指令値に応じて電流ベクトル制御に用いる電流指令値を算出する電流指令値算出ステップと、トルク指令値に応じて電圧位相制御に用いる電圧指令値を算出する電圧指令値算出ステップと、モータの運転状態に応じて、電流ベクトル制御、又は、電圧位相制御を選択する選択ステップと、選択ステップによって選択された制御に用いる指令値に応じて、モータに印加電圧を印加する電圧印加ステップと、を実行する。電圧指令値算出ステップは、トルク指令値に応じて、印加電圧の位相指令値を算出する位相算出ステップと、電流指令値に基づいて、モータにて生じるトルクを、第1トルクとして推定する第1推定ステップと、モータに流れる電流値に基づいて、モータにて生じているトルクを、第2トルクとして推定する第2推定ステップと、第1トルクと第2トルクとの偏差が小さくなるように、位相指令値を補正して電圧指令値を算出するする補正ステップと、を備える。   According to one aspect of the present invention, a motor control method includes a current command value calculation step for calculating a current command value used for current vector control according to a torque command value for the motor, and a voltage phase control according to the torque command value. A voltage command value calculating step for calculating a voltage command value to be used, a selection step for selecting current vector control or voltage phase control according to the motor operating state, and a command value used for the control selected by the selection step And a voltage applying step of applying an applied voltage to the motor. The voltage command value calculating step includes a phase calculating step for calculating a phase command value of the applied voltage according to the torque command value, and a first torque for estimating the torque generated in the motor as the first torque based on the current command value. Based on the estimation step, the second estimation step for estimating the torque generated in the motor as the second torque based on the value of the current flowing in the motor, and the deviation between the first torque and the second torque is reduced. A correction step of correcting the phase command value and calculating the voltage command value.

電圧位相制御から電流ベクトル制御への切り替えタイミングにおいて、トルクの変化を抑制することができる。   A change in torque can be suppressed at the switching timing from voltage phase control to current vector control.

図1は、電圧供給装置の概略構成図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a voltage supply device. 図2は、電流制御移行判定部の詳細な構成図である。FIG. 2 is a detailed configuration diagram of the current control transition determination unit. 図3は、電圧位相制御移行判定部の詳細な構成図である。FIG. 3 is a detailed configuration diagram of the voltage phase control transition determination unit. 図4は、電圧供給装置の要部の概略構成図である。FIG. 4 is a schematic configuration diagram of a main part of the voltage supply device. 図5は、比較例の電圧供給装置の要部の概略構成図である。FIG. 5 is a schematic configuration diagram of a main part of a voltage supply device of a comparative example.

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

(第1実施形態)
図1は、第1実施形態における電圧供給装置の概略構成図である。本実施形態のような電圧供給装置100は、電動車両に搭載されるモータ200の回転駆動を制御する装置である。
(First embodiment)
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a voltage supply device according to the first embodiment. The voltage supply device 100 as in the present embodiment is a device that controls the rotational drive of the motor 200 mounted on the electric vehicle.

電圧供給装置100は、目標トルクT*に応じたPWM電圧vu、vv、vwをモータ200に供給する装置である。目標トルクT*は、アクセルの踏み込み量(アクセル開度)などに応じて定まるトルク指令値である。この電圧供給装置100によって、モータ200の回転駆動が制御される。モータ200は、車両の駆動輪に接続された多相電動機の一例であり、本実施形態では3相で動作する。 The voltage supply device 100 is a device that supplies the PWM voltage v u , v v , v w corresponding to the target torque T * to the motor 200. The target torque T * is a torque command value determined according to the accelerator depression amount (accelerator opening) or the like. The voltage supply device 100 controls the rotational drive of the motor 200. The motor 200 is an example of a multiphase motor connected to the drive wheels of the vehicle, and operates in three phases in the present embodiment.

電圧供給装置100は、電流ベクトル制御部10による電流ベクトル制御、又は、電圧位相制御部20による電圧位相制御のいずれかの方法で、モータ200の回転駆動を制御する。電流ベクトル制御と電圧位相制御との切り替えは、モータ200の運転状態に応じて、制御モード切替部30により行われる。そして、制御モード切替部30が、d軸電圧指令値vd *、及び、q軸電圧指令値vq *をモータ制御部40に出力すると、モータ制御部40は、PWM電圧vu、vv、vwをモータ200に出力する。 The voltage supply device 100 controls the rotation drive of the motor 200 by either the current vector control by the current vector control unit 10 or the voltage phase control by the voltage phase control unit 20. Switching between the current vector control and the voltage phase control is performed by the control mode switching unit 30 according to the operation state of the motor 200. When the control mode switching unit 30 outputs the d-axis voltage command value v d * and the q-axis voltage command value v q * to the motor control unit 40, the motor control unit 40 outputs the PWM voltages v u and v v. , V w are output to the motor 200.

なお、電圧供給装置100は、モータの制御方法を実行するモータの制御装置の一例である。電流ベクトル制御部10は、電流指令値算出ステップを行う電流指令値算出部の一例である。電圧位相制御部20は、電圧指令値算出ステップを実行する電圧指令値算出部の一例である。制御モード切替部30は、選択ステップを行う選択部の一例である。モータ制御部40は、電圧印加ステップを実行する電圧印加部の一例である。   The voltage supply device 100 is an example of a motor control device that executes a motor control method. The current vector control unit 10 is an example of a current command value calculation unit that performs a current command value calculation step. The voltage phase control unit 20 is an example of a voltage command value calculation unit that executes a voltage command value calculation step. The control mode switching unit 30 is an example of a selection unit that performs a selection step. The motor control unit 40 is an example of a voltage application unit that executes a voltage application step.

以下では、各ブロックの詳細な構成について説明する。まず、電流ベクトル制御部10の構成について説明する。電流ベクトル制御部10は、電流指令生成部11、電流ベクトル制御器12、及び、干渉電圧生成部13を有する。   Below, the detailed structure of each block is demonstrated. First, the configuration of the current vector control unit 10 will be described. The current vector control unit 10 includes a current command generation unit 11, a current vector controller 12, and an interference voltage generation unit 13.

電流指令生成部11は、目標トルクT*と、d軸電流指令値id *、及び、q軸電流指令値iq *と、を対応させたテーブルを記憶している。このテーブルは、あらかじめ実験または解析により求められる。電流指令生成部11は、このテーブルを用いて、電圧供給装置100外から入力される目標トルクT*に応じて、d軸電流指令値id *、及び、q軸電流指令値iq *を求め、これらの指令値を電流ベクトル制御器12に出力する。なお、電流指令生成部11は、これらの指令値を、電圧位相制御部20の第1トルク推定器25A、及び、制御モード切替部30の電流制御移行判定部31へも出力する。 The current command generator 11 stores a table in which the target torque T * is associated with the d-axis current command value i d * and the q-axis current command value i q * . This table is obtained in advance by experiment or analysis. The current command generation unit 11 uses this table to determine the d-axis current command value i d * and the q-axis current command value i q * according to the target torque T * input from outside the voltage supply device 100. These command values are obtained and output to the current vector controller 12. The current command generation unit 11 also outputs these command values to the first torque estimator 25A of the voltage phase control unit 20 and the current control transition determination unit 31 of the control mode switching unit 30.

干渉電圧生成部13は、あらかじめ記憶しているテーブルを用いて、目標トルクT*に応じて、d軸非干渉化電圧指令値vd_dcpl *、及び、q軸非干渉化電圧指令値vq_dcpl *を求め、これらの指令値を電流ベクトル制御器12に出力する。このようにすることで、dq軸において電流が流れる際に発生する干渉電圧が抑制される。 The interference voltage generation unit 13 uses a table stored in advance, and according to the target torque T * , the d-axis non- interacting voltage command value v d _dcpl * and the q-axis non- interacting voltage command value v seeking q _ dcpl *, and outputs these command values to the current vector controller 12. By doing in this way, the interference voltage which generate | occur | produces when an electric current flows in a dq axis is suppressed.

電流ベクトル制御器12には、d軸電流指令値id *、q軸電流指令値iq *、d軸非干渉化電圧指令値vd_dcpl *、及び、q軸非干渉化電圧指令値vq_dcpl *が入力される。さらに、電流ベクトル制御器12には、モータ制御部40の座標変換器41から、モータ200に流れる電流を示すd軸電流値id、及び、q軸電流値iqが入力される。 The current vector controller 12 includes a d-axis current command value i d * , a q-axis current command value i q * , a d-axis non- interacting voltage command value v d _dcpl * , and a q-axis non- interacting voltage command value. v q — dcpl * is input. Further, the d-axis current value i d and the q-axis current value i q indicating the current flowing through the motor 200 are input to the current vector controller 12 from the coordinate converter 41 of the motor control unit 40.

電流ベクトル制御器12は、これらの入力に応じて、電流ベクトル制御に用いるd軸電圧指令値vdi *、及び、q軸電圧指令値vqi *を算出し、これらの電圧指令値を、制御モード切替部30の制御モード切替器34に出力する。電流ベクトル制御器12は、これらの電圧指令値を、制御モード切替部30の電圧位相制御移行判定部32へも出力する。なお、電流ベクトル制御器12においては、公知の非干渉制御や、電流フィードバック制御などの技術が用いられて、一般的な電流ベクトル制御で行われている。 In response to these inputs, the current vector controller 12 calculates a d-axis voltage command value v di * and a q-axis voltage command value v qi * used for current vector control, and controls these voltage command values. The data is output to the control mode switch 34 of the mode switching unit 30. The current vector controller 12 also outputs these voltage command values to the voltage phase control transition determination unit 32 of the control mode switching unit 30. Note that the current vector controller 12 performs a general current vector control using a technique such as a known non-interference control or a current feedback control.

次に、電圧位相制御部20に関連する構成について説明する。電圧位相制御部20は、電圧振幅変換部21、dq軸電圧生成部22、電圧位相生成部23、加算器24、第1トルク推定器25A、第2トルク推定器25B、減算器26、及び、PI演算器27を有する。   Next, a configuration related to the voltage phase control unit 20 will be described. The voltage phase controller 20 includes a voltage amplitude converter 21, a dq-axis voltage generator 22, a voltage phase generator 23, an adder 24, a first torque estimator 25A, a second torque estimator 25B, a subtractor 26, and A PI calculator 27 is included.

なお、電圧位相生成部23は、位相算出ステップを実行する位相算出部の一例である。第1トルク推定器25Aは、第1推定ステップを実行する第1推定部の一例である。第2トルク推定器25Bは、第2推定ステップを実行する第2推定部の一例である。減算器26、及び、PI演算器27は、補正ステップを実行する補正部の一例である。   The voltage phase generation unit 23 is an example of a phase calculation unit that executes a phase calculation step. The first torque estimator 25A is an example of a first estimation unit that executes a first estimation step. The second torque estimator 25B is an example of a second estimation unit that executes a second estimation step. The subtractor 26 and the PI calculator 27 are an example of a correction unit that executes a correction step.

電圧振幅変換部21は、モータ制御部40の電圧センサ42が検出した電圧検出値Vdcと、指令値変調率M*に基づいて、次の式を用いて、電圧振幅指令値Va *を算出する。なお、指令値変調率M*は、モータ200の構成に応じた所定の値(例えば、1.1)が用いられる。そして、電圧振幅変換部21は、電圧振幅指令値Va *をdq軸電圧生成部22に出力する。 Based on the voltage detection value V dc detected by the voltage sensor 42 of the motor control unit 40 and the command value modulation factor M * , the voltage amplitude conversion unit 21 calculates the voltage amplitude command value V a * using the following equation. calculate. As the command value modulation rate M * , a predetermined value (for example, 1.1) according to the configuration of the motor 200 is used. Then, the voltage amplitude conversion unit 21 outputs the voltage amplitude command value V a * to the dq axis voltage generation unit 22.

Figure 2017229127
Figure 2017229127

電圧位相生成部23は、あらかじめ実験または解析により求めたテーブルを備えており、入力される目標トルクT*、及び、電圧検出値Vdcに応じて、電圧位相制御に用いる第1の電圧位相指令値α1 *を求める。そして、電圧位相生成部23、第1の電圧位相指令値α1 *を、加算器24に出力する。 The voltage phase generator 23 includes a table obtained in advance by experiment or analysis, and a first voltage phase command used for voltage phase control according to the input target torque T * and the detected voltage value V dc. Find the value α 1 * . Then, the voltage phase generation unit 23 outputs the first voltage phase command value α 1 * to the adder 24.

第1トルク推定器25Aは、モータ200へと流れるd軸及びq軸の電流値と、モータ200のトルクとの関係を示すテーブルを記憶している。なお、このテーブルは、実験または解析により求められるものとする。   The first torque estimator 25 </ b> A stores a table indicating the relationship between the d-axis and q-axis current values flowing to the motor 200 and the torque of the motor 200. In addition, this table shall be calculated | required by experiment or analysis.

第1トルク推定器25Aには、電流指令生成部11から、d軸電流指令値id *、及び、q軸電流指令値iq *が入力される。第1トルク推定器25Aは、これらの入力値に基づいて、テーブルを用いて、規範トルク指令値Tref *を算出し、規範トルク指令値Tref *を減算器26に出力する。なお、規範トルク指令値Tref *は、電流ベクトル制御部10における電流指令値に応じたトルクである。 The d-axis current command value i d * and the q-axis current command value i q * are input from the current command generation unit 11 to the first torque estimator 25A. First torque estimator 25A, based on these input values, using the table, calculates the norm torque command value T ref *, and outputs the norm torque command value T ref * to the subtracter 26. The reference torque command value T ref * is a torque corresponding to the current command value in the current vector control unit 10.

第2トルク推定器25Bは、第1トルク推定器25Aと同じテーブルを記憶している。第2トルク推定器25Bは、このテーブルと、座標変換器41から出力されるd軸電流値id、及び、q軸電流値iqに基づいて、推定トルクTestを算出する。なお、推定トルクTestは、モータ200の電流値から推測されたトルクである。 The second torque estimator 25B stores the same table as the first torque estimator 25A. The second torque estimator 25B calculates an estimated torque T est based on this table, the d-axis current value i d output from the coordinate converter 41, and the q-axis current value i q . The estimated torque T est is a torque estimated from the current value of the motor 200.

なお、本実施形態では、第1トルク推定器25Aと第2トルク推定器25Bとは、同一のテーブルを用いたが、これに限らない。、第1トルク推定器25Aと第2トルク推定器25Bとは、略等しいテーブルを用いてもよい。   In the present embodiment, the same table is used for the first torque estimator 25A and the second torque estimator 25B, but the present invention is not limited to this. The first torque estimator 25A and the second torque estimator 25B may use substantially the same tables.

減算器26は、規範トルク指令値Tref *から推定トルクTestを減算し、その減算結果である偏差を、トルク差分Tdiffとして出力する。 The subtractor 26 subtracts the estimated torque T est from the reference torque command value T ref *, and outputs a deviation as a result of the subtraction as a torque difference T diff .

PI演算器27は、トルク差分Tdiff(Tref *−Test)を受け付けると、次の式を用いたPI増幅演算を行う。そして、PI演算器27は、PI演算結果を、第2の電圧位相指令値α2 *として加算器24へ出力する。 When PI calculator 27 receives torque difference T diff (T ref * −T est ), PI calculator 27 performs PI amplification calculation using the following equation. Then, the PI calculator 27 outputs the PI calculation result to the adder 24 as the second voltage phase command value α 2 * .

Figure 2017229127
Figure 2017229127

ただし、Kpは、比例ゲインであり、Kiは、積分ゲインである。 Here, K p is a proportional gain, and K i is an integral gain.

加算器24は、第1の電圧位相指令値α1 *と、第2の電圧位相指令値α2 *とを加算し、その加算値を電圧位相指令値α*としてdq軸電圧生成部22に出力する。 The adder 24 adds the first voltage phase command value α 1 * and the second voltage phase command value α 2 *, and sets the added value as the voltage phase command value α * to the dq-axis voltage generation unit 22. Output.

dq軸電圧生成部22は、電圧振幅指令値Va *、及び、電圧位相指令値α*の入力に基づいて、次の式を用いて、d軸電圧指令値vdv *、及び、q軸電圧指令値vqv *を算出する。そして、dq軸電圧生成部22は、これらの電圧指令値を、制御モード切替器34に出力する。 The dq-axis voltage generation unit 22 uses the following formula based on the input of the voltage amplitude command value V a * and the voltage phase command value α * , and uses the following formula to determine the d-axis voltage command value v dv * and the q-axis The voltage command value v qv * is calculated. Then, the dq axis voltage generation unit 22 outputs these voltage command values to the control mode switch 34.

Figure 2017229127
Figure 2017229127

制御モード切替部30には、電流ベクトル制御部10、及び、電圧位相制御部20から電圧指令値が入力される。そして、制御モード切替部30は、これらの電圧指令値のうち制御方法に応じた一方を選択し、選択された電圧指令値を、d軸電圧指令値vd *、及び、q軸電圧指令値vq *として座標変換器43に出力する。なお、制御モード切替部30の詳細な構成については後に説明する。 A voltage command value is input to the control mode switching unit 30 from the current vector control unit 10 and the voltage phase control unit 20. Then, the control mode switching unit 30 selects one of these voltage command values according to the control method, and uses the selected voltage command value as the d-axis voltage command value v d * and the q-axis voltage command value. It outputs to the coordinate converter 43 as vq * . The detailed configuration of the control mode switching unit 30 will be described later.

次に、モータ制御部40について説明する。モータ制御部40は、座標変換器41、電圧センサ42、座標変換器43、PWM変換器44、インバータ45、バッテリ46、及び、電流センサ47を有する。   Next, the motor control unit 40 will be described. The motor control unit 40 includes a coordinate converter 41, a voltage sensor 42, a coordinate converter 43, a PWM converter 44, an inverter 45, a battery 46, and a current sensor 47.

座標変換器43は、dq軸からUVW相への座標変換を行う変換器である。座標変換器43は、次の式を用いて、d軸電圧指令値vd *、及び、q軸電圧指令値vq *を座標変換し、変換結果を三相電圧指令値vu *、vv *、vw *としてPWM変換器44出力する。 The coordinate converter 43 is a converter that performs coordinate conversion from the dq axis to the UVW phase. The coordinate converter 43 performs coordinate conversion of the d-axis voltage command value v d * and the q-axis voltage command value v q * using the following formula, and converts the conversion result into the three-phase voltage command values v u * , v v *, v PWM converter 44 is output as w *.

Figure 2017229127
Figure 2017229127

PWM変換器44には、座標変換器41から三相電圧指令値vu *、vv *、vw *が入力されるとともに、電圧センサ42から電圧検出値Vdcが入力される。なお、電圧センサ42は、バッテリ46からインバータ45への駆動電圧を検出するセンサである。そして、PWM変換器44は、公知のデッドタイム補償技術や、電圧利用率向上技術などを用いて三相電圧指令値vu *、vv *、vw *を補正する。そして、PWM変換器44は、インバータ45の備えるパワー素子の駆動に用いる駆動信号Duu *、Dul *、Dvu *、Dvl *、Dwu *、Dwl *を生成し、インバータ45に出力する。 The PWM converter 44 receives the three-phase voltage command values v u * , v v * , and v w * from the coordinate converter 41 and the voltage detection value V dc from the voltage sensor 42. The voltage sensor 42 is a sensor that detects a drive voltage from the battery 46 to the inverter 45. The PWM converter 44 corrects the three-phase voltage command values v u * , v v * , and v w * by using a known dead time compensation technique, a voltage utilization ratio improvement technique, or the like. The PWM converter 44 generates drive signals D uu * , D ul * , D vu * , D vl * , D wu * , and D wl * to be used for driving the power element included in the inverter 45, and Output.

インバータ45は、3相6アームで構成され、相ごとに2つずつ計6つのパワー素子を備えている。インバータ45は、PWM変換器44から出力される駆動信号に基づいてパワー素子のそれぞれを駆動させることで、擬似交流電圧であるPWM電圧vu、vv、vwを生成する。インバータ45は、PWM電圧vu、vv、vwをモータ200に供給する。 The inverter 45 is composed of three-phase six-arms and includes six power elements, two for each phase. The inverter 45 generates PWM voltages v u , v v , and v w that are pseudo AC voltages by driving each of the power elements based on the drive signal output from the PWM converter 44. The inverter 45 supplies the PWM voltages v u , v v and v w to the motor 200.

モータ200は三相で駆動しているため、インバータ45とモータ200とは三相と対応する3つの配線で接続されている。モータ200には、u相配線を介してPWM電圧vuが入力され、v相配線を介してPWM電圧vvが入力され、w相配線を介してPWM電圧vwが入力される。u相配線には電流センサ47uが設けられ、v相配線には電流センサ47vが設けられている。電流センサ47uにより検出されたu相電流値iu、及び、電流センサ47vにより検出されたv相電流値ivは、座標変換器41に出力される。 Since the motor 200 is driven in three phases, the inverter 45 and the motor 200 are connected by three wires corresponding to the three phases. The PWM voltage v u is input to the motor 200 via the u-phase wiring, the PWM voltage v v is input via the v-phase wiring, and the PWM voltage v w is input via the w-phase wiring. The u-phase wiring is provided with a current sensor 47u, and the v-phase wiring is provided with a current sensor 47v. The u-phase current value i u detected by the current sensor 47 u and the v-phase current value i v detected by the current sensor 47 v are output to the coordinate converter 41.

ここで、三相電流であるiu、iv、及び、iwの和はゼロになるため、w相電流値iwは、次の式のように示すことができる。 Here, since the sum of i u , i v , and i w , which are three-phase currents, becomes zero, the w-phase current value i w can be expressed by the following equation.

Figure 2017229127
Figure 2017229127

座標変換器41は、(5)式を用いて、次の式で示される座標変換を行うことで、UVW相からdq軸への座標変換を行う変換器である。   The coordinate converter 41 is a converter that performs coordinate conversion from the UVW phase to the dq axis by performing coordinate conversion represented by the following expression using Expression (5).

Figure 2017229127
Figure 2017229127

(6)式に示したように、座標変換器41は、u相電流値iu、及び、v相電流値ivに対して、回転センサ48から出力される電気角θに基づく座標変換を行う。そして、座標変換器41は、変換結果であるd軸電流値id、及び、q軸電流値iqを、電流ベクトル制御器12、第2トルク推定器25B、及び、電流制御移行判定部31に出力する。 (6) As indicated formula, the coordinate converter 41, u-phase current value i u, and, with respect to v-phase current value i v, a coordinate conversion based on the electrical angle θ outputted from the rotation sensor 48 Do. Then, the coordinate converter 41 is a conversion result d-axis current value i d, and the q-axis current value i q, the current vectors controller 12, the second torque estimator 25B, and a current control shift determining unit 31 Output to.

回転センサ48は、モータ200に隣接して設けられており、モータ200の回転子の電気角θを検出する。回転センサ48は、検出した電気角θを、座標変換器41、43と、回転数演算器49とに出力する。   The rotation sensor 48 is provided adjacent to the motor 200 and detects the electrical angle θ of the rotor of the motor 200. The rotation sensor 48 outputs the detected electrical angle θ to the coordinate converters 41 and 43 and the rotation speed calculator 49.

回転数演算器49は、電気角θの時間当たりの変化量からモータ200の回転数Nを算出し、電圧供給装置100外へと出力する。   The rotation speed calculator 49 calculates the rotation speed N of the motor 200 from the amount of change of the electrical angle θ per time and outputs it to the outside of the voltage supply device 100.

次に、制御モード切替部30の詳細な構成について説明する。制御モード切替部30は、電流制御移行判定部31、電圧位相制御移行判定部32、制御モード判定部33、及び、制御モード切替器34を有する。   Next, a detailed configuration of the control mode switching unit 30 will be described. The control mode switching unit 30 includes a current control transition determination unit 31, a voltage phase control transition determination unit 32, a control mode determination unit 33, and a control mode switch 34.

電流制御移行判定部31には、d軸電流指令値id *、q軸電流指令値iq *、d軸電流値id、及び、q軸電流値iqが入力される。そして、電流制御移行判定部31は、これらの入力値に基づいて、電圧位相制御から電流ベクトル制御への切り替えを判断し、その判断を示す信号Siを制御モード判定部33へ出力する。なお、電流制御移行判定部31の詳細な構成については、後に、図2を用いて説明する。 The d-axis current command value i d * , the q-axis current command value i q * , the d-axis current value i d , and the q-axis current value i q are input to the current control transition determination unit 31. Based on these input values, the current control transition determination unit 31 determines switching from voltage phase control to current vector control, and outputs a signal Si indicating the determination to the control mode determination unit 33. The detailed configuration of the current control transition determination unit 31 will be described later with reference to FIG.

電圧位相制御移行判定部32には、電圧検出値Vdc、d軸電圧指令値vdi *、及び、q軸電圧指令値vqi *が入力される。そして、電圧位相制御移行判定部32は、これらの入力値に基づいて、電流ベクトル制御から電圧位相制御への切り替えを判断し、その判断を示す信号Svを制御モード判定部33へ出力する。なお、電圧位相制御移行判定部32の詳細な構成については、後に、図3を用いて説明する。 The detected voltage value V dc , the d-axis voltage command value v di * , and the q-axis voltage command value v qi * are input to the voltage phase control transition determination unit 32. Based on these input values, voltage phase control transition determination unit 32 determines switching from current vector control to voltage phase control, and outputs a signal Sv indicating the determination to control mode determination unit 33. The detailed configuration of the voltage phase control transition determination unit 32 will be described later with reference to FIG.

制御モード判定部33は、入力される信号Si及び信号Svに基づいて、電流ベクトル制御または電圧位相制御のいずれかを選択し、選択した制御方法を示す信号Sを、制御モード切替器34に出力する。   The control mode determination unit 33 selects either current vector control or voltage phase control based on the input signal Si and signal Sv, and outputs a signal S indicating the selected control method to the control mode switch 34. To do.

制御モード切替器34は、制御モード判定部33により選択された制御方法に従って、電流ベクトル制御、又は、電圧位相制御の指令値を、d軸電圧指令値vd *、及び、q軸電圧指令値vq *として、座標変換器43へ出力する。具体的には、電流ベクトル制御が選択された場合には、制御モード切替器34は、d軸電圧指令値vdi *、及び、q軸電圧指令値vqi *を出力する。電圧位相制御が選択された場合には、制御モード切替器34は、d軸電圧指令値vdv *、及び、q軸電圧指令値vqv *を出力する。 In accordance with the control method selected by the control mode determination unit 33, the control mode switch 34 converts the current vector control or voltage phase control command value into the d-axis voltage command value v d * and the q-axis voltage command value. It outputs to the coordinate converter 43 as vq * . Specifically, when current vector control is selected, the control mode switch 34 outputs the d-axis voltage command value v di * and the q-axis voltage command value v qi * . When the voltage phase control is selected, the control mode switch 34 outputs the d-axis voltage command value v dv * and the q-axis voltage command value v qv * .

図2は、電流制御移行判定部31の詳細な構成を示す図である。電流制御移行判定部31は、過渡状態を考慮した規範応答に相当するブロック311A、311B、及び、電流ベクトル比較部312を有する。なお、ブロック311A、311Bのフィルタは、次の式にて示される。   FIG. 2 is a diagram illustrating a detailed configuration of the current control shift determination unit 31. The current control transition determination unit 31 includes blocks 311A and 311B corresponding to a normative response considering a transient state, and a current vector comparison unit 312. Note that the filters of the blocks 311A and 311B are represented by the following equations.

Figure 2017229127
Figure 2017229127

ブロック311Aは、電流指令生成部11からd軸電流指令値id *の入力を受け付けると、この入力値に対してフィルタ処理を行い、フィルタ処理された指令値を電流ベクトル比較部312へ出力する。ブロック311Bは、電流指令生成部11からq軸電流指令値iq *の入力を受け付けると、この入力値に対してフィルタ処理を行い、フィルタ処理された指令値を電流ベクトル比較部312へ出力する。 When receiving an input of the d-axis current command value i d * from the current command generation unit 11, the block 311 </ b > A performs a filtering process on the input value and outputs the filtered command value to the current vector comparison unit 312. . When the block 311B receives an input of the q-axis current command value i q * from the current command generation unit 11, the block 311B performs a filtering process on the input value and outputs the filtered command value to the current vector comparison unit 312. .

電流ベクトル比較部312は、ブロック311A、及び、ブロック311Bからの入力に加えて、座標変換器41からd軸電流値id、及び、q軸電流値iqが入力される。そして、電流ベクトル比較部312は、次の表を用いて、電流ベクトル制御への移行を要求するか否かを判定する。そして、電流ベクトル比較部312は、その要求の有無を示す信号Siを出力する。 The current vector comparison unit 312 receives the d-axis current value i d and the q-axis current value i q from the coordinate converter 41 in addition to the inputs from the blocks 311A and 311B. Then, the current vector comparison unit 312 determines whether or not to request a shift to current vector control using the following table. Then, the current vector comparison unit 312 outputs a signal Si indicating the presence / absence of the request.

Figure 2017229127
Figure 2017229127

表1は、電流ベクトル制御への移行要求の有無の判定条件の一例である。表1によれば、d軸電流値idがd軸電流指令値id *よりも小さい場合には、電流ベクトル比較部312は、電流ベクトル制御への移行を要求しない。一方、d軸電流値idがd軸電流指令値id *以上である場合には、電流ベクトル比較部312は、電流ベクトル制御への移行を要求する。このように、d軸電流値idとd軸電流指令値id *との大小関係に基づいて、電流ベクトル制御への移行要求が決定される。 Table 1 is an example of a determination condition for determining whether or not there is a request to shift to current vector control. According to Table 1, when the d-axis current value i d is smaller than the d-axis current command value i d * , the current vector comparison unit 312 does not request a shift to current vector control. On the other hand, when the d-axis current value i d is equal to or greater than the d-axis current command value i d * , the current vector comparison unit 312 requests a shift to current vector control. In this manner, the request for shifting to the current vector control is determined based on the magnitude relationship between the d-axis current value i d and the d-axis current command value i d * .

ここで、電圧位相制御から電流ベクトル制御への移行条件について説明する。モータ200が高回転領域である場合には、電流ベクトル制御では十分な電力が印加できなくなるおそれがあるため、電圧位相制御が行われる。一方で、モータ200が高回転領域である場合には、モータへの印加電圧が飽和するので、負方向のd軸電流を印加することにより、永久磁石の磁束を弱める弱め磁束を発生させるような弱め界磁制御が行われる。   Here, the transition condition from voltage phase control to current vector control will be described. When the motor 200 is in the high rotation region, voltage phase control is performed because there is a possibility that sufficient electric power cannot be applied by the current vector control. On the other hand, when the motor 200 is in the high rotation region, the voltage applied to the motor is saturated, so that a weak magnetic flux that weakens the magnetic flux of the permanent magnet is generated by applying a negative d-axis current. Weak field control is performed.

すなわち、d軸電流値idがd軸電流指令値id *より小さい場合には、負のd軸電流が印加される弱め界磁制御が行われており、高回転領域であると判断されるので、電圧位相制御を行う。一方、d軸電流値idがd軸電流指令値id *以上である場合には、弱め界磁制御が行われるような高回転領域ではないと判断されるので、電圧位相制御から電流ベクトル制御への移行が要求される。 That is, when the d-axis current value i d is smaller than the d-axis current command value i d *, field-weakening control in which a negative d-axis current is applied is performed, and it is determined that the region is in the high rotation region. Perform voltage phase control. On the other hand, when the d-axis current value i d is equal to or greater than the d-axis current command value i d *, it is determined that the high-rotation region where the field-weakening control is performed is performed, so the voltage phase control is changed to the current vector control. Migration is required.

電流ベクトル制御への移行要求の判定条件は、表1に示される例に限られない。次の表に示される例のように、q軸電流を用いて、モータ200の動作点に応じた条件を用いて判定してもよい。   The determination condition for the request to shift to current vector control is not limited to the example shown in Table 1. As in the example shown in the following table, determination may be made using a condition corresponding to the operating point of the motor 200 using the q-axis current.

Figure 2017229127
Figure 2017229127

表2においては、モータ200の動作点が力行状態であるか回生状態であるかによって、条件が異なる。これは、界磁制御がされる場合にはq軸電流も変化するが、モータ200の動作点によって、q軸電流の増減方向が異なるためである。   In Table 2, conditions differ depending on whether the operating point of the motor 200 is in a power running state or a regenerative state. This is because the q-axis current also changes when field control is performed, but the increase / decrease direction of the q-axis current differs depending on the operating point of the motor 200.

動作点が力行である場合において、q軸電流値iqがq軸電流指令値iq *よりも大きい時には、電流ベクトル制御への移行が要求されない。一方、q軸電流値iqがq軸電流指令値iq *以下の場合には、電流ベクトル制御への移行が要求される。 When the operating point is power running, when the q-axis current value i q is larger than the q-axis current command value i q * , the shift to the current vector control is not required. On the other hand, when the q-axis current value i q is equal to or less than the q-axis current command value i q * , the shift to the current vector control is required.

動作点が回生である場合において、q軸電流値iqがq軸電流指令値iq *よりも小さい時には、電流ベクトル制御への移行は要求されない。一方、q軸電流値iqがq軸電流指令値iq *以上の場合には、電流ベクトル制御への移行が要求される。 When the operating point is regenerative and the q-axis current value i q is smaller than the q-axis current command value i q * , the transition to the current vector control is not required. On the other hand, when the q-axis current value i q is equal to or greater than the q-axis current command value i q * , a shift to current vector control is required.

図3は、電圧位相制御移行判定部32の詳細な構成を示す図である。電圧位相制御移行判定部32は、電流ベクトル制御器12からd軸電圧指令値vdi *、及び、q軸電圧指令値vqi *が入力されるとともに、電圧センサ42から電圧検出値Vdcが入力される。電圧位相制御移行判定部32には、ブロック321A、321B、321Cと、ノルム演算部322と、電圧ノルム比較部323とを有する。 FIG. 3 is a diagram illustrating a detailed configuration of the voltage phase control transition determination unit 32. The voltage phase control transition determination unit 32 receives the d-axis voltage command value v di * and the q-axis voltage command value v qi * from the current vector controller 12, and receives the voltage detection value V dc from the voltage sensor 42. Entered. The voltage phase control transition determination unit 32 includes blocks 321A, 321B, and 321C, a norm calculation unit 322, and a voltage norm comparison unit 323.

ブロック321Aにおいては、d軸電圧指令値vdi *が自乗される。同様に、ブロック321Bにおいては、q軸電圧指令値vqi *が自乗される。ノルム演算部322は、これらの自乗値の和を電圧ノルム値Va *2として出力する。 In block 321A, the d-axis voltage command value v di * is squared. Similarly, in the block 321B, the q-axis voltage command value v qi * is squared. The norm calculation unit 322 outputs the sum of these square values as a voltage norm value V a * 2 .

ブロック321Cにおいては、電圧検出値Vdcの自乗値が求められる。そして、電圧ノルム比較部323は、次の表を用いて、電圧位相制御へ移行を要求するか否かを判断する。そして、電圧ノルム比較部323は、この要求の有無を示す信号Svを出力する。 In block 321C, the square value of the voltage detection value V dc is obtained. Then, the voltage norm comparison unit 323 determines whether or not to shift to voltage phase control using the following table. Then, the voltage norm comparison unit 323 outputs a signal Sv indicating the presence / absence of this request.

Figure 2017229127
Figure 2017229127

電圧ノルム値Va *2が、電圧検出値Vdcの自乗値の半分の値である基準ノルム値「Vdc 2/2」を下回る場合には、電圧ノルム比較部323は、電圧位相制御への移行を要求しない。一方、電圧ノルム値Va *2が基準ノルム値以上である場合には、電圧ノルム比較部323は、電圧位相制御への移行を要求する。 Voltage norm value V a * 2, if below the reference norm value "V dc 2/2" which is half the value of the square values of the voltage detection value V dc, the voltage norm comparator unit 323, to the voltage phase control Do not require migration. On the other hand, when the voltage norm value V a * 2 is greater than or equal to the reference norm value, the voltage norm comparison unit 323 requests a shift to voltage phase control.

ここで、電圧位相制御への移行要求の判定条件について説明する。電流ベクトル制御が行われている場合には、電圧指令値に基づいて定まる電圧ノルム値Va *2は、目標トルクT*に応じて変化する。しかしながら、電流ベクトル制御においてモータ200へ印加される電圧の電圧ノルム値Va *2は、インバータ45へ供給される電圧検出値Vdcの大きさに依存し、その上限値は基準ノルム値である。 Here, conditions for determining a request to shift to voltage phase control will be described. When current vector control is performed, the voltage norm value V a * 2 determined based on the voltage command value changes according to the target torque T * . However, the voltage norm value V a * 2 of the voltage applied to the motor 200 in the current vector control depends on the magnitude of the voltage detection value V dc supplied to the inverter 45, and the upper limit value is the reference norm value. .

そこで、電圧ノルム値Va *2が、基準ノルム値を下回る場合には、電流ベクトル制御を適切に行えると判断され、電圧位相制御への移行は要求されない。電圧ノルム値Va *2が、基準ノルム値以上である場合には、電流ベクトル制御を適切に行えないおそれがあると判断され、電圧位相制御への移行が要求される。 Therefore, when the voltage norm value V a * 2 is lower than the reference norm value, it is determined that the current vector control can be appropriately performed, and the shift to the voltage phase control is not required. If the voltage norm value V a * 2 is greater than or equal to the reference norm value, it is determined that current vector control may not be performed properly, and a shift to voltage phase control is required.

以下では、上述の構成により、電圧位相制御から電流ベクトル制御への切り替えが行われる場合に、モータ200のトルクの変化が抑制される点について、図4及び図5を用いて説明する。   Hereinafter, the point that the change in torque of the motor 200 is suppressed when the switching from the voltage phase control to the current vector control is performed by the above-described configuration will be described with reference to FIGS. 4 and 5.

図4は、電圧供給装置100の要部の概略構成図である。この図においては、電圧位相制御部20以外の構成については、要部のみが示されている。   FIG. 4 is a schematic configuration diagram of a main part of the voltage supply device 100. In this figure, only the main part of the configuration other than the voltage phase control unit 20 is shown.

電圧位相制御部20内において、第1トルク推定器25Aは、電流ベクトル制御部10内にて算出されるd軸電流指令値id *、及び、q軸電流指令値iq *に基づいて、規範トルク指令値Tref *を算出する。第2トルク推定器25Bは、モータ200における実際の電流値であるd軸電流値id、及び、q軸電流値iqに基づいて、推定トルクTestを算出する。 In the voltage phase control unit 20, the first torque estimator 25A is based on the d-axis current command value i d * and the q-axis current command value i q * calculated in the current vector control unit 10. A reference torque command value T ref * is calculated. The second torque estimator 25B calculates an estimated torque T est based on the d-axis current value i d and the q-axis current value i q which are actual current values in the motor 200.

表1に示したように、d軸電流値idがd軸電流指令値id *を上回った場合に、電圧位相制御から電流ベクトル制御への切り替えが要求される。したがって、電圧位相制御から電流ベクトル制御に切り替わるタイミングでは、d軸電流指令値id *は、d軸電流値idと一致する。 As shown in Table 1, when the d-axis current value i d exceeds the d-axis current command value i d * , switching from voltage phase control to current vector control is required. Therefore, the d-axis current command value i d * coincides with the d-axis current value i d at the timing of switching from the voltage phase control to the current vector control.

また、PI演算器27によって、規範トルク指令値Tref *と、推定トルクTestとが一致するように制御されている。したがって、規範トルク指令値Tref *と、推定トルクTestとは等しくなる。そのため、電圧位相制御から電流ベクトル制御に切り替わるタイミングにおいては、規範トルク指令値Tref *と推定トルクTestとが等しいので、d軸電流値idはd軸電流指令値id *と等しくなる。 Further, the PI calculator 27 controls the reference torque command value T ref * and the estimated torque T est to coincide with each other. Therefore, the reference torque command value T ref * is equal to the estimated torque T est . Therefore, at the timing of switching from voltage phase control to current vector control, the reference torque command value T ref * and the estimated torque T est are equal, so the d-axis current value i d is equal to the d-axis current command value i d *. .

第1トルク推定器25A、及び、第2トルク推定器25Bにおいては、d軸の電流値、及び、q軸の電流値が入力されると、トルクが推定される。また、これらのトルクの算出に用いるテーブルは同じである。そして、推定結果である規範トルク指令値Tref *と推定トルクTestとが等しくなるように制御されており、かつ、入力の一方であるd軸電流値idとd軸電流指令値id *とが等しい。そのため、入力の他方であるq軸電流指令値iq *とq軸電流値iqとは等しくなる。 In the first torque estimator 25A and the second torque estimator 25B, when the d-axis current value and the q-axis current value are input, the torque is estimated. The tables used for calculating these torques are the same. The reference torque command value T ref * that is the estimation result is controlled to be equal to the estimated torque T est , and the d-axis current value i d and the d-axis current command value i d that are one of the inputs are controlled. * Is equal. Therefore, the q-axis current command value i q * , which is the other input, is equal to the q-axis current value i q .

したがって、電圧位相制御から電流ベクトル制御に切り替わるタイミングでは、d軸及びq軸において、実際の電流値と電流指令値とが一致する。そのため、モータ200のトルクの変化を抑制することができる。   Therefore, at the timing of switching from voltage phase control to current vector control, the actual current value matches the current command value on the d-axis and the q-axis. Therefore, a change in torque of the motor 200 can be suppressed.

図5は、比較のために用いる、電圧供給装置100の要部の概略構成図である。この図における電圧供給装置100は、図4に示された電圧供給装置100の要部と比較すると、第1トルク推定器25Aが削除されており、目標トルクT*が減算器26へ入力される点が異なる。 FIG. 5 is a schematic configuration diagram of a main part of the voltage supply device 100 used for comparison. Compared with the main part of the voltage supply apparatus 100 shown in FIG. 4, the voltage supply apparatus 100 in this figure has the first torque estimator 25 </ b > A deleted, and the target torque T * is input to the subtractor 26. The point is different.

PI演算器27によって、目標トルクT*と、推定トルクTestとが一致するように制御されている。また、上述のように、電圧位相制御から電流ベクトル制御に切り替わるタイミングでは、d軸電流値idはd軸電流指令値id *と一致する。 The PI calculator 27 controls the target torque T * and the estimated torque T est to coincide. Further, as described above, the d-axis current value i d matches the d-axis current command value i d * at the timing of switching from the voltage phase control to the current vector control.

ここで、第2トルク推定器25Bにおいてトルクの推定に用いるテーブルが実際のモータ200の状態を適切に示している場合には、推定トルクTestは、実際のトルクと概ね一致する。そのため、d軸電流指令値id *とd軸電流値idとが一致すれば、q軸電流指令値iq *は、実際のq軸電流値iqと概ね等しい。 Here, when the table used for torque estimation in the second torque estimator 25B appropriately indicates the actual state of the motor 200, the estimated torque T est substantially coincides with the actual torque. Therefore, if the d-axis current command value i d * matches the d-axis current value i d , the q-axis current command value i q * is approximately equal to the actual q-axis current value i q .

そして、電圧位相制御から電流ベクトル制御に切り替えられた後には、d軸電流指令値id *、及び、q軸電流指令値iq *を用いた制御となる。上述のように、d軸及びq軸ともに、電流指令値は実際の電流値と概ね等しいため、切り替えタイミングにおいてモータ200のトルクは大きく変化しない。 After the voltage phase control is switched to the current vector control, the control is performed using the d-axis current command value i d * and the q-axis current command value i q * . As described above, since the current command value is substantially equal to the actual current value for both the d-axis and the q-axis, the torque of the motor 200 does not change significantly at the switching timing.

しかしながら、第2トルク推定器25Bにおけるテーブルが実際のモータ200の状態を適切に示していない場合には、推定トルクTestは、実際のトルクからずれが生じてしまう。 However, if the table in the second torque estimator 25B does not appropriately indicate the actual state of the motor 200, the estimated torque T est will deviate from the actual torque.

切り替えタイミングにおいては、d軸電流指令値id *はd軸電流値idと一致している。しかしながら、目標トルクT*と推定トルクTestとが一致するようにフィードバック制御されていても、目標トルクT*は、実際のトルクとは異なってしまう。そのため、軸電流指令値iq *はq軸電流値iqから乖離してしまう。したがって、電圧位相制御から電流ベクトル制御に切り替わるタイミングでは、この乖離に起因して、モータ200のトルクが急激に変化するおそれがある。 At the switching timing, the d-axis current command value i d * coincides with the d-axis current value i d . However, even if the feedback control is performed so that the target torque T * and the estimated torque T est match, the target torque T * is different from the actual torque. For this reason, the shaft current command value i q * deviates from the q-axis current value i q . Therefore, at the timing of switching from voltage phase control to current vector control, the torque of the motor 200 may change abruptly due to this deviation.

このように、本実施形態においては、図4に示したような構成となることにより、電圧位相制御から電流ベクトル制御に切り替わるタイミングにおいて、モータ200のトルクの変化を抑制することができる。   As described above, in the present embodiment, the configuration as shown in FIG. 4 can suppress the change in the torque of the motor 200 at the timing when the voltage phase control is switched to the current vector control.

なお、本実施形態においては、第1トルク推定器25A、及び、第2トルク推定器25Bにおいて、d軸電流及びq軸電流に応じてトルクを算出したが、これに限らない。さらに、モータ200の温度や、モータ200の回転速度などの、モータ200の回転状態に応じてトルクを算出してもよい。このようにすることで、トルクの推定精度を上昇するため、電圧位相制御から電流ベクトル制御への切り替えを、滑らかに行うことができる。   In the present embodiment, the first torque estimator 25A and the second torque estimator 25B calculate the torque according to the d-axis current and the q-axis current, but the present invention is not limited to this. Further, the torque may be calculated according to the rotation state of the motor 200 such as the temperature of the motor 200 and the rotation speed of the motor 200. In this way, since the accuracy of torque estimation is increased, switching from voltage phase control to current vector control can be performed smoothly.

また、本実施形態においては、第1トルク推定器25Aと、第2トルク推定器25Bとは同じテーブルを用いて、トルクを推定したが、これに限らない。第1トルク推定器25Aと、第2トルク推定器25Bとは、概ね同じテーブルを備えていても、電圧位相制御から電流ベクトル制御への切り替えタイミングにおいて、トルクの変化を抑制することができる。   In the present embodiment, the first torque estimator 25A and the second torque estimator 25B estimate the torque using the same table, but the present invention is not limited to this. Even if the first torque estimator 25A and the second torque estimator 25B have substantially the same table, a change in torque can be suppressed at the switching timing from the voltage phase control to the current vector control.

本実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。   According to the present embodiment, the following effects can be obtained.

本発明の実施形態によれば、電流ベクトル制御部10による電流指令値算出ステップと、電圧位相制御部20による電圧指令値算出ステップと、制御モード切替部30による選択ステップと、モータ制御部40による電圧印加ステップと、が実行される。電圧指令値算出ステップは、電圧位相生成部23による位相算出ステップと、第1トルク推定器25Aによる第1推定ステップと、第2トルク推定器25Bによる第2推定ステップと、PI演算器27、及び、加算器24による電圧指令値算出ステップと、を備える。   According to the embodiment of the present invention, the current command value calculation step by the current vector control unit 10, the voltage command value calculation step by the voltage phase control unit 20, the selection step by the control mode switching unit 30, and the motor control unit 40 And a voltage applying step. The voltage command value calculation step includes a phase calculation step by the voltage phase generator 23, a first estimation step by the first torque estimator 25A, a second estimation step by the second torque estimator 25B, a PI calculator 27, and And a voltage command value calculation step by the adder 24.

第1推定ステップにおいては、電流指令値算出ステップにて算出される電流指令値に対して第1の推定処理が行われることで、第1トルクが推定される。第2推定ステップにおいては、モータ200に流れる実際の電流値に対して第2推定処理が行われることで、第2トルクが推定される。   In the first estimation step, the first torque is estimated by performing a first estimation process on the current command value calculated in the current command value calculation step. In the second estimation step, the second torque is estimated by performing the second estimation process on the actual current value flowing through the motor 200.

例えば、d軸において、電流指令値がモータ200に流れる実際の電流値を上回る場合に、電圧位相制御から電流ベクトル制御への切り替えが行われる。そのため、この切り替えタイミングでは、d軸において、電流指令値は実際の電流値と等しくなる。   For example, on the d axis, when the current command value exceeds the actual current value flowing through the motor 200, switching from voltage phase control to current vector control is performed. Therefore, at this switching timing, the current command value becomes equal to the actual current value on the d axis.

また、補正ステップが行われることにより、第1トルク推定器25Aによって電流指令値から求められたトルクと、第2トルク推定器25Bによってモータ200に流れる実際の電流値から求められたトルクとは、互いに略等しくなるように制御される。   Further, the torque obtained from the current command value by the first torque estimator 25A and the torque obtained from the actual current value flowing through the motor 200 by the second torque estimator 25B by performing the correction step are: Control is made to be substantially equal to each other.

そして、第1推定処理を行う第1トルク推定器25Aと、第2推定処理を行う第2トルク推定器25Bとに着目すれば、出力値であるトルクは略等しく、切り替え時においてはd軸における電流指令値と実際の電流値とが等しい。そのため、q軸における電流指令値と実際の電流値とが等しくなる。したがって、電圧位相制御から電流ベクトル制御に切り替えが行われる時には、d軸、及び、q軸の両方において、電流指令値が、実際の電流値と等しくなるので、トルクの急激な変化が抑制される。   If attention is paid to the first torque estimator 25A that performs the first estimation process and the second torque estimator 25B that performs the second estimation process, the torque that is the output value is substantially equal. The current command value is equal to the actual current value. For this reason, the current command value on the q axis is equal to the actual current value. Therefore, when the voltage phase control is switched to the current vector control, the current command value becomes equal to the actual current value in both the d-axis and the q-axis, so that a rapid change in torque is suppressed. .

また、本発明の実施形態によれば、第1推定処理を行う第1トルク推定器25Aと、第2推定処理を行う第2トルク推定器25Bとは、同一又は略等しいテーブルを備える。ここで、これらの推定値からの出力されるトルクは、PI演算器27により等しくなるように制御されている。そして、電圧位相制御から電流ベクトル制御への切り替えへのタイミングでは、これらの推定器への一方の入力であるd軸の電流指令値と測定値とは等しい。そのため、これらの推定器への他方の入力であるq軸の電流指令値と測定値とは等しくなる。したがって、d軸及びq軸において、電流指令値と実際の電流値との差分をより小さくできるので、トルクの変化を抑制することができる。   Further, according to the embodiment of the present invention, the first torque estimator 25A that performs the first estimation process and the second torque estimator 25B that performs the second estimation process include the same or substantially the same table. Here, the torque output from these estimated values is controlled by the PI calculator 27 to be equal. At the timing of switching from voltage phase control to current vector control, the d-axis current command value, which is one input to these estimators, is equal to the measured value. Therefore, the q-axis current command value, which is the other input to these estimators, is equal to the measured value. Therefore, since the difference between the current command value and the actual current value can be made smaller on the d-axis and the q-axis, a change in torque can be suppressed.

また、本発明の実施形態によれば、選択ステップにおいて、d軸においてモータにおける電流の値が電流指令値を上回る場合に、前記電流ベクトル制御の選択を行う。このようにすることにより、電圧位相制御から電流ベクトル制御への切り替えへのタイミングでは、d軸の電流指令値と測定値とは略一致する。したがって、d軸及びq軸において、電流指令値と実際の電流値との差分をより小さくできるので、トルクの変化を抑制することができる。   According to the embodiment of the present invention, in the selection step, the current vector control is selected when the current value in the motor on the d-axis exceeds the current command value. By doing so, the d-axis current command value and the measured value substantially coincide with each other at the timing of switching from the voltage phase control to the current vector control. Therefore, since the difference between the current command value and the actual current value can be made smaller on the d-axis and the q-axis, a change in torque can be suppressed.

また、本発明の実施形態によれば、第1推定処理を行う第1トルク推定器25Aと、第2推定処理を行う第2トルク推定器25Bとにおいて、さらに、モータ200の温度や回転速度などの、モータ200の回転状態に応じて、トルクを推定する。このようにすることで、トルクの推定精度が向上するので、より正確にモータ200を制御することができる。   Further, according to the embodiment of the present invention, in the first torque estimator 25A that performs the first estimation process and the second torque estimator 25B that performs the second estimation process, the temperature, rotation speed, and the like of the motor 200 are further increased. The torque is estimated according to the rotation state of the motor 200. By doing in this way, since the estimation accuracy of torque improves, the motor 200 can be controlled more accurately.

なお、本実施形態に示した例は、電流指令値生成方法やトルク推定の方法を限定するものではなく、どのような方法に対しても適用できるものである。そのため、異なる方法を用いたとしても、同じ効果を得ることができる。   In addition, the example shown in this embodiment does not limit the current command value generation method and the torque estimation method, and can be applied to any method. Therefore, the same effect can be obtained even if different methods are used.

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。また、上記実施形態は、適宜組み合わせ可能である。   The embodiment of the present invention has been described above. However, the above embodiment only shows a part of application examples of the present invention, and the technical scope of the present invention is limited to the specific configuration of the above embodiment. Absent. Moreover, the said embodiment can be combined suitably.

10 電流ベクトル制御部
11 電流指令生成部
12 電流ベクトル制御器
13 干渉電圧生成部
20 電圧位相制御部
21 電圧振幅変換部
22 dq軸電圧生成部
23 電圧位相生成部
24 加算器
25A 第1トルク推定器
25B 第2トルク推定器
26 減算器
27 PI演算器
30 制御モード切替部
31 電流制御移行判定部
32 電圧位相制御移行判定部
33 制御モード判定部
34 制御モード切替器
40 モータ制御部
100 電圧供給装置
200 モータ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Current vector control part 11 Current command generation part 12 Current vector controller 13 Interference voltage generation part 20 Voltage phase control part 21 Voltage amplitude conversion part 22 dq axis voltage generation part 23 Voltage phase generation part 24 Adder 25A 1st torque estimator 25B Second torque estimator 26 Subtractor 27 PI calculator 30 Control mode switching unit 31 Current control transition determining unit 32 Voltage phase control transition determining unit 33 Control mode determining unit 34 Control mode switching unit 40 Motor control unit 100 Voltage supply device 200 motor

Claims (6)

モータに対するトルク指令値に応じて電流ベクトル制御に用いる電流指令値を算出する電流指令値算出ステップと、
前記トルク指令値に応じて電圧位相制御に用いる電圧指令値を算出する電圧指令値算出ステップと、
前記モータの運転状態に応じて、前記電流ベクトル制御、又は、前記電圧位相制御を選択する選択ステップと、
前記選択ステップにおいて選択された制御に用いる指令値に応じて、前記モータに印加電圧を印加する電圧印加ステップと、を実行するモータの制御方法であって、
前記電圧指令値算出ステップは、
前記トルク指令値に応じて、前記印加電圧の位相指令値を算出する位相算出ステップと、
前記電流指令値に基づいて、前記モータにて生じるトルクを、第1トルクとして推定する第1推定ステップと、
前記モータに流れる電流値に基づいて、前記モータにて生じているトルクを、第2トルクとして推定する第2推定ステップと、
前記第1トルクと前記第2トルクとの偏差が小さくなるように、前記位相指令値を補正して前記電圧指令値を算出する補正ステップと、を備える、モータの制御方法。
A current command value calculating step for calculating a current command value used for current vector control according to a torque command value for the motor;
A voltage command value calculating step for calculating a voltage command value used for voltage phase control according to the torque command value;
A selection step of selecting the current vector control or the voltage phase control according to the operating state of the motor;
A voltage application step of applying an applied voltage to the motor in accordance with a command value used for control selected in the selection step,
The voltage command value calculation step includes:
A phase calculating step of calculating a phase command value of the applied voltage according to the torque command value;
A first estimating step for estimating a torque generated in the motor as a first torque based on the current command value;
A second estimating step of estimating a torque generated in the motor as a second torque based on a current value flowing through the motor;
A motor control method comprising: a correction step of correcting the phase command value and calculating the voltage command value so that a deviation between the first torque and the second torque is small.
請求項1に記載のモータの制御方法であって、
前記第1推定ステップと、前記第2推定ステップとにおいて、同一の推定処理が行われる、
モータの制御方法。
A motor control method according to claim 1, comprising:
The same estimation process is performed in the first estimation step and the second estimation step.
Motor control method.
請求項1または2に記載のモータの制御方法であって、
前記選択ステップにおいて、前記モータにおける電流が前記電流指令値を上回る場合に、前記電流ベクトル制御が選択される、
モータの制御方法。
The motor control method according to claim 1 or 2,
In the selection step, when the current in the motor exceeds the current command value, the current vector control is selected.
Motor control method.
請求項1から3のいずれか1項に記載のモータの制御方法であって、
前記第1推定ステップ、及び、前記第2推定ステップにおいて、さらに、前記モータの状態に基づいてモータのトルクを推定する、
モータの制御方法。
A motor control method according to any one of claims 1 to 3,
In the first estimation step and the second estimation step, a motor torque is further estimated based on the state of the motor.
Motor control method.
請求項4に記載のモータの制御方法であって、
前記モータの状態は、前記モータの温度、及び、回転速度の少なくとも一方である、
モータの制御方法。
The motor control method according to claim 4,
The state of the motor is at least one of the temperature of the motor and the rotational speed.
Motor control method.
モータに対するトルク指令値に応じて電流ベクトル制御に用いる電流指令値を算出する電流指令値算出部と、
前記トルク指令値に応じて電圧位相制御に用いる電圧指令値を算出する電圧指令値算出部と、
前記モータの運転状態に応じて、前記電流ベクトル制御、又は、前記電圧位相制御を選択する選択部と、
前記選択部において選択された制御に用いる指令値に応じて、前記モータに印加電圧を印加する電圧印加部と、を備えるモータの制御装置であって、
前記電圧指令値算出部は、
前記トルク指令値に応じて、前記印加電圧の位相指令値を算出する位相算出部と、
前記電流指令値に基づいて、前記モータにて生じるトルクを、第1トルクとして推定する第1推定部と、
前記モータに流れる電流値に基づいて、前記モータにて生じているトルクを、第2トルクとして推定する第2推定部と、
前記第1トルクと前記第2トルクとの偏差が小さくなるように、前記位相指令値を補正して前記電圧指令値を算出する補正部と、を備える、モータの制御装置。
A current command value calculation unit that calculates a current command value used for current vector control according to a torque command value for the motor;
A voltage command value calculation unit for calculating a voltage command value used for voltage phase control according to the torque command value;
A selection unit that selects the current vector control or the voltage phase control according to the operation state of the motor;
A voltage application unit that applies an applied voltage to the motor according to a command value used for control selected in the selection unit, and a motor control device comprising:
The voltage command value calculator is
A phase calculation unit that calculates a phase command value of the applied voltage according to the torque command value;
A first estimating unit that estimates torque generated in the motor as a first torque based on the current command value;
A second estimation unit configured to estimate a torque generated in the motor as a second torque based on a current value flowing through the motor;
A motor control device comprising: a correction unit that corrects the phase command value and calculates the voltage command value so that a deviation between the first torque and the second torque is small.
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