JP2018085794A - Motor controller - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、モータを制御するモータ制御装置に関する。 The present disclosure relates to a motor control device that controls a motor.
特許文献1には、レゾルバによりモータの回転角度を検出するとともに、正弦波PWM制御方式、過変調PWM制御方式および矩形波制御方式の何れかを選択して、モータへ三相交流電流を供給する三相ブリッジ回路を制御するように構成されたモータ制御装置が記載されている。 In Patent Document 1, a rotation angle of a motor is detected by a resolver, and a sine wave PWM control method, an overmodulation PWM control method, or a rectangular wave control method is selected to supply a three-phase alternating current to the motor. A motor controller is described that is configured to control a three-phase bridge circuit.
矩形波制御方式では、モータ制御装置は、レゾルバにより検出された検出信号に基づいて算出された回転角度に基づいて、三相ブリッジ回路を構成する複数のスイッチング素子のオン/オフの切替タイミングを制御する。このため、レゾルバの検出信号にノイズが重畳すると、算出される回転角度に誤差が生じて、切替タイミングが変動してしまう。これにより、相電流の変動が増大し、モータにおいて異音およびトルク脈動が発生する恐れがあった。 In the rectangular wave control method, the motor control device controls on / off switching timings of a plurality of switching elements constituting the three-phase bridge circuit based on the rotation angle calculated based on the detection signal detected by the resolver. To do. For this reason, when noise is superimposed on the detection signal of the resolver, an error occurs in the calculated rotation angle, and the switching timing fluctuates. As a result, the fluctuation of the phase current increases, and there is a possibility that abnormal noise and torque pulsation may occur in the motor.
このため、ノイズによる角度誤差が生じ得る領域では矩形波制御方式を用いることができず、正弦波PWM制御方式または過変調PWM制御方式を行うよう制御されていた。これにより、電力損失が増大してしまう恐れがあった。 For this reason, the rectangular wave control method cannot be used in a region where an angle error due to noise can occur, and control is performed to perform the sine wave PWM control method or the overmodulation PWM control method. As a result, power loss may increase.
本開示は、電力損失を抑制することを目的とする。 The present disclosure aims to suppress power loss.
本開示の一態様は、複数のスイッチング素子(31,32,33,34,35,36)を有する三相ブリッジ回路を備えてモータ(2)に三相交流電流を供給するインバータ(5)を、少なくとも矩形波制御方式を用いて制御するモータ制御装置(1)である。 One aspect of the present disclosure includes an inverter (5) that includes a three-phase bridge circuit having a plurality of switching elements (31, 32, 33, 34, 35, 36) and supplies a three-phase alternating current to a motor (2). A motor control device (1) that controls at least using a rectangular wave control system.
矩形波制御方式では、モータの回転角度を検出する角度検出部(6)から出力される回転検出信号に基づいて算出される検出角度が互いに異なるように予め設定された切替角度になる複数の切替タイミングが予め設定されている。矩形波制御方式では、更に、複数の切替タイミングのそれぞれについて、三相ブリッジ回路における複数のスイッチング素子のうち、オン状態にするスイッチング素子と、オフ状態にするスイッチング素子とが予め設定されている。 In the rectangular wave control method, a plurality of switches that are set in advance so that the detection angles calculated based on the rotation detection signal output from the angle detection unit (6) that detects the rotation angle of the motor are different from each other. Timing is preset. In the rectangular wave control method, a switching element to be turned on and a switching element to be turned off are set in advance among a plurality of switching elements in the three-phase bridge circuit for each of a plurality of switching timings.
そして、本開示のモータ制御装置は、乱れ判断部(S250)と、第1設定部(S310)と、第2設定部(S210,S300)とを備える。
乱れ判断部は、回転検出信号にノイズが重畳していることを示す予め設定された乱れ判断条件が成立しているか否かを判断するように構成される。
The motor control device according to the present disclosure includes a disturbance determination unit (S250), a first setting unit (S310), and a second setting unit (S210, S300).
The disturbance determination unit is configured to determine whether or not a predetermined disturbance determination condition indicating that noise is superimposed on the rotation detection signal is satisfied.
第1設定部は、乱れ判断条件が成立していないと乱れ判断部が判断した場合には、モータ制御装置に、検出角度に基づいて、切替タイミングが到来したか否かを判断させる第1判断モードに設定するように構成される。 The first setting unit, when the disturbance determination unit determines that the disturbance determination condition is not satisfied, causes the motor control device to determine whether the switching timing has arrived based on the detection angle. Configured to set mode.
第2設定部は、乱れ判断条件が成立していると乱れ判断部が判断した場合には、回転検出信号に基づいて算出された過去の検出角度に基づいて、少なくとも、次の切替タイミングになるまでの検出角度の変化を推定するように構成される。そして第2設定部は、この推定結果に基づいて、モータ制御装置に、切替タイミングが到来したか否かを判断させる第2判断モードに設定するように構成される。 When the disturbance determination unit determines that the disturbance determination condition is satisfied, the second setting unit has at least the next switching timing based on the past detection angle calculated based on the rotation detection signal. It is configured to estimate the change in the detected angle until. The second setting unit is configured to set the second determination mode in which the motor control device determines whether or not the switching timing has arrived based on the estimation result.
このように構成された本開示のモータ制御装置は、回転検出信号にノイズが重畳していると判断した場合に、過去の検出角度に基づいて、検出角度の変化を推定することができる。すなわち、本開示のモータ制御装置は、回転検出信号にノイズが重畳している場合であっても、回転検出信号にノイズが重畳していない状態における検出角度の変化を推定することができる。これにより、本開示のモータ制御装置は、回転検出信号にノイズが重畳していない状態における検出角度の変化の推定結果に基づいて、切替タイミングが到来したか否かを判断することができ、ノイズによる切替タイミングの変動を抑制することができる。このため、本開示のモータ制御装置は、正弦波PWM制御方式または過変調PWM制御方式に変更することなく継続して矩形波制御方式を用いてインバータを制御することが可能となり、電力損失を抑制することができる。 The motor control device of the present disclosure configured as described above can estimate a change in the detection angle based on the past detection angle when it is determined that noise is superimposed on the rotation detection signal. That is, the motor control device of the present disclosure can estimate a change in the detection angle in a state where noise is not superimposed on the rotation detection signal even when noise is superimposed on the rotation detection signal. Accordingly, the motor control device of the present disclosure can determine whether or not the switching timing has arrived based on the estimation result of the change in the detection angle in a state where noise is not superimposed on the rotation detection signal, The change in the switching timing due to can be suppressed. Therefore, the motor control device of the present disclosure can continuously control the inverter using the rectangular wave control method without changing to the sine wave PWM control method or the overmodulation PWM control method, and suppresses power loss. can do.
なお、この欄及び特許請求の範囲に記載した括弧内の符号は、一つの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、本開示の技術的範囲を限定するものではない。 Note that the reference numerals in parentheses described in this column and in the claims indicate the correspondence with the specific means described in the embodiment described later as one aspect, and the technical scope of the present disclosure It is not limited.
以下に本開示の実施形態を図面とともに説明する。
本実施形態のモータ制御装置1は、電気自動車に搭載され、図1に示すように、電気自動車の動力源となる走行用モータ2を制御する。
Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described with reference to the drawings.
A motor control device 1 according to the present embodiment is mounted on an electric vehicle and controls a traveling motor 2 that is a power source of the electric vehicle as shown in FIG.
本実施形態の電気自動車は、公知の交流同期モータからなる走行用モータ2(以下、モータ2)と、直流電源であるバッテリ3と、昇圧回路4と、インバータ5と、レゾルバ6とを備える。モータ2の出力軸は、ディファレンシャルギヤを介して左右の駆動輪に連結されている。 The electric vehicle according to the present embodiment includes a traveling motor 2 (hereinafter referred to as a motor 2) that is a known AC synchronous motor, a battery 3 that is a DC power source, a booster circuit 4, an inverter 5, and a resolver 6. The output shaft of the motor 2 is connected to the left and right drive wheels via a differential gear.
昇圧回路4は、バッテリ3のバッテリ電圧VLを、バッテリ電圧VLよりも高い電圧値の駆動用電圧VHに昇圧する。
インバータ5は、6個のスイッチング素子を備えた周知の三相ブリッジ回路である。インバータ5は、昇圧回路4からの駆動用電圧VHを三相交流に変換し、U相、V相およびW相の三相交流電流によってモータ2を駆動する。
The booster circuit 4 boosts the battery voltage VL of the battery 3 to a driving voltage VH having a voltage value higher than the battery voltage VL.
The inverter 5 is a well-known three-phase bridge circuit including six switching elements. Inverter 5 converts drive voltage VH from booster circuit 4 into a three-phase alternating current, and drives motor 2 with a three-phase alternating current of U phase, V phase, and W phase.
インバータ5は、U相アーム21と、V相アーム22と、W相アーム23とを備える。U相アーム21は、互いに直列に接続されたスイッチング素子31,32を備える。V相アーム22は、互いに直列に接続されたスイッチング素子33,34を備える。W相アーム23は、互いに直列に接続されたスイッチング素子35,36を備える。スイッチング素子31〜36は、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタである。 Inverter 5 includes a U-phase arm 21, a V-phase arm 22, and a W-phase arm 23. U-phase arm 21 includes switching elements 31 and 32 connected in series with each other. V-phase arm 22 includes switching elements 33 and 34 connected in series with each other. W-phase arm 23 includes switching elements 35 and 36 connected in series with each other. The switching elements 31 to 36 are insulated gate bipolar transistors.
スイッチング素子31,33,35のコレクタは、昇圧回路4からの駆動用電圧VHが印加され、スイッチング素子32,34,36のエミッタは接地されている。スイッチング素子31,32,33,34,35,36はそれぞれ、コレクタとエミッタとの間にダイオード41,42,43,44,45,46が接続されている。 The collectors of the switching elements 31, 33 and 35 are applied with the driving voltage VH from the booster circuit 4, and the emitters of the switching elements 32, 34 and 36 are grounded. In the switching elements 31, 32, 33, 34, 35, and 36, diodes 41, 42, 43, 44, 45, and 46 are connected between the collector and the emitter, respectively.
U相アーム21のスイッチング素子31とスイッチング素子32との接続点における電圧が、U相電圧Vuとして、モータ2へ出力される。V相アーム22のスイッチング素子33とスイッチング素子34との接続点における電圧が、V相電圧Vvとして、モータ2へ出力される。W相アーム23のスイッチング素子35とスイッチング素子36との接続点における電圧が、W相電圧Vwとして、モータ2へ出力される。 The voltage at the connection point between the switching element 31 and the switching element 32 of the U-phase arm 21 is output to the motor 2 as the U-phase voltage Vu. The voltage at the connection point between the switching element 33 and the switching element 34 of the V-phase arm 22 is output to the motor 2 as the V-phase voltage Vv. The voltage at the connection point between the switching element 35 and the switching element 36 of the W-phase arm 23 is output to the motor 2 as the W-phase voltage Vw.
インバータ5は、三相ブリッジ回路を駆動する駆動回路を備える。この駆動回路が、モータ制御装置1から入力されるパルス幅変調信号UU,UV,UWに基づいて、スイッチング素子31〜36をオン/オフさせることにより、昇圧回路4の直流を三相交流に変換する。 The inverter 5 includes a drive circuit that drives the three-phase bridge circuit. The drive circuit converts the DC of the booster circuit 4 into three-phase AC by turning on / off the switching elements 31 to 36 based on the pulse width modulation signals UU, UV, UW input from the motor control device 1. To do.
レゾルバ6は、モータ2の出力軸に取り付けられ、モータ2の回転角度を検出する。以下、モータ2の回転角度をモータ回転角度ともいう。レゾルバ6は、レゾルバステータと、レゾルバロータとを備えている。レゾルバロータは、レゾルバステータ内に回転自在に配置されるとともにモータ2の出力軸に固定されて、モータ2の出力軸とともに回転する。 The resolver 6 is attached to the output shaft of the motor 2 and detects the rotation angle of the motor 2. Hereinafter, the rotation angle of the motor 2 is also referred to as a motor rotation angle. The resolver 6 includes a resolver stator and a resolver rotor. The resolver rotor is rotatably disposed in the resolver stator, is fixed to the output shaft of the motor 2, and rotates with the output shaft of the motor 2.
そしてレゾルバ6は、レゾルバロータとレゾルバステータとの間のリラクタンスが、レゾルバロータの回転位置によって変化するように構成されている。これによりレゾルバ6は、そのリラクタンスの変化に応じて(すなわち、モータ回転角度に応じて)正弦波状に振幅が変わるとともに位相が電気角で互いに90°ずれた2つの回転検出信号Sa,Sbを出力する。 The resolver 6 is configured such that the reluctance between the resolver rotor and the resolver stator changes depending on the rotational position of the resolver rotor. As a result, the resolver 6 outputs two rotation detection signals Sa and Sb whose amplitude changes sinusoidally in accordance with the change in reluctance (that is, in accordance with the motor rotation angle) and whose phases are shifted from each other by 90 ° in electrical angle. To do.
より詳しく説明すると、レゾルバ6のレゾルバステータには、一次コイルと、2つの二次コイルとが設けられている。そして、一次コイルに一定周波数の励磁信号f(t)が供給されることで、二次コイルのそれぞれから、励磁信号f(t)をsinθで振幅変調した波形を有する回転検出信号Sa(=f(t)・sinθ)と、励磁信号f(t)をcosθで振幅変調した波形を有する回転検出信号Sb(=f(t)・cosθ)とが出力される。 More specifically, the resolver stator of the resolver 6 is provided with a primary coil and two secondary coils. Then, by supplying an excitation signal f (t) having a constant frequency to the primary coil, a rotation detection signal Sa (= f) having a waveform obtained by amplitude-modulating the excitation signal f (t) with sin θ from each of the secondary coils. (T) · sin θ) and a rotation detection signal Sb (= f (t) · cos θ) having a waveform obtained by amplitude-modulating the excitation signal f (t) with cos θ are output.
モータ制御装置1は、RD変換器11と、マイコン12と、パルス幅変調回路(以下、PWM回路)13とを備える。
RD変換器11は、レゾルバ6に励磁信号f(t)を供給する。またRD変換器11は、レゾルバ6から出力される回転検出信号Sa,Sbを入力して、その回転検出信号Sa,Sbから、モータ2の回転角度(詳しくはレゾルバ6の回転角度)を示すA相信号、B相信号およびZ相信号を出力する。以下、レゾルバ6の回転角度をレゾルバ角という。
The motor control device 1 includes an RD converter 11, a microcomputer 12, and a pulse width modulation circuit (hereinafter referred to as PWM circuit) 13.
The RD converter 11 supplies an excitation signal f (t) to the resolver 6. The RD converter 11 also receives the rotation detection signals Sa and Sb output from the resolver 6, and A indicates the rotation angle of the motor 2 (specifically, the rotation angle of the resolver 6) from the rotation detection signals Sa and Sb. A phase signal, a B phase signal, and a Z phase signal are output. Hereinafter, the rotation angle of the resolver 6 is referred to as a resolver angle.
RD変換器11は、デジタルトラッキング方式のRDCであり、その内部で、レゾルバ6からの回転検出信号Sa,Sbを、レゾルバ角を表すデジタルデータ(以下、実検出データ)に変換する。RDCは、Resolver Digital Converterの略である。 The RD converter 11 is a digital tracking type RDC, and converts the rotation detection signals Sa and Sb from the resolver 6 into digital data representing the resolver angle (hereinafter, actual detection data). RDC is an abbreviation for Resolver Digital Converter.
RD変換器11は、その内部にエンコーダ・エミュレータを備えており、上記の実検出データが、いわゆるインクリメンタルエンコーダが出力する信号と同等の形式のパルス信号であるA相信号、B相信号およびZ相信号に変換される。 The RD converter 11 includes an encoder / emulator, and the actual detection data is a pulse signal in a format equivalent to a signal output from a so-called incremental encoder, an A phase signal, a B phase signal, and a Z phase. Converted to a signal.
A相信号およびB相信号はレゾルバ6が所定角度回転する毎に1つのパルスが発生するものであり、A相信号とB相信号は互いに位相が90度ずれている。Z相信号は、原点(すなわち、0度)を指定する信号であり、レゾルバ6が電気的に一回転する毎に1つのパルスが発生する。 The A phase signal and the B phase signal generate one pulse every time the resolver 6 rotates by a predetermined angle, and the A phase signal and the B phase signal are shifted from each other by 90 degrees. The Z-phase signal is a signal that designates the origin (that is, 0 degree), and one pulse is generated every time the resolver 6 makes one electrical rotation.
マイコン12は、CPU、ROMおよびRAM等を備え、モータ制御装置1を制御する。マイコン12の各種機能は、CPUが非遷移的実体的記録媒体に格納されたプログラムを実行することにより実現される。この例では、ROMが、プログラムを格納した非遷移的実体的記録媒体に該当する。また、このプログラムの実行により、プログラムに対応する方法が実行される。なお、CPUが実行する機能の一部または全部を、一つあるいは複数のIC等によりハードウェア的に構成してもよい。また、モータ制御装置1を構成するマイクロコンピュータの数は1つでも複数でもよい。 The microcomputer 12 includes a CPU, a ROM, a RAM, and the like, and controls the motor control device 1. Various functions of the microcomputer 12 are realized by the CPU executing a program stored in a non-transitional physical recording medium. In this example, the ROM corresponds to a non-transitional tangible recording medium that stores a program. Further, by executing this program, a method corresponding to the program is executed. Note that some or all of the functions executed by the CPU may be configured by hardware using one or a plurality of ICs. The number of microcomputers constituting the motor control device 1 may be one or more.
PWM回路13は、マイコン12からの制御信号に従って、三相交流電流の各相に対応したパルス幅変調信号UU,UV,UWを生成し、パルス幅変調信号UU,UV,UWをインバータ5へ出力する。これにより、モータ制御装置1は、パルス幅変調信号UU,UV,UWのデューティ比に応じて三相ブリッジ回路の各スイッチング素子をスイッチング動作させてインバータ5を制御する。 The PWM circuit 13 generates a pulse width modulation signal UU, UV, UW corresponding to each phase of the three-phase alternating current according to the control signal from the microcomputer 12 and outputs the pulse width modulation signal UU, UV, UW to the inverter 5. To do. As a result, the motor control device 1 controls the inverter 5 by switching the switching elements of the three-phase bridge circuit according to the duty ratios of the pulse width modulation signals UU, UV, UW.
モータ制御装置1は、モータ2の回転速度およびトルク等に応じて、正弦波PWM制御方式、過変調PWM制御方式および矩形波制御方式の何れかを選択して、モータ2を制御する。 The motor control device 1 controls the motor 2 by selecting one of a sine wave PWM control method, an overmodulation PWM control method, and a rectangular wave control method in accordance with the rotation speed and torque of the motor 2.
正弦波PWM制御方式では、モータ制御装置1は、U相電圧Vu、V相電圧VvおよびW相電圧Vwそれぞれの電圧指令値を示す正弦波の電圧と、三角波または鋸波などからなる搬送波の電圧とを比較して、U相アーム21、V相アーム22およびW相アーム23におけるスイッチング素子のスイッチング動作を制御する。 In the sine wave PWM control method, the motor control device 1 uses a sine wave voltage indicating the voltage command values of the U phase voltage Vu, the V phase voltage Vv, and the W phase voltage Vw, and a carrier wave voltage including a triangular wave or a sawtooth wave. And the switching operation of the switching elements in the U-phase arm 21, the V-phase arm 22, and the W-phase arm 23 are controlled.
具体的には、モータ制御装置1は、U相電圧Vuの電圧指令値を示す正弦波(以下、U相正弦波)の電圧が搬送波の電圧以上である場合には、U相アーム21のスイッチング素子31とスイッチング素子32をそれぞれオン状態とオフ状態にするための制御信号を出力する。モータ制御装置1は、U相正弦波の電圧が搬送波の電圧未満である場合には、スイッチング素子31とスイッチング素子32をそれぞれオフ状態とオン状態にするための制御信号を出力する。 Specifically, the motor control device 1 switches the U-phase arm 21 when the voltage of the sine wave (hereinafter referred to as the U-phase sine wave) indicating the voltage command value of the U-phase voltage Vu is equal to or higher than the voltage of the carrier wave. A control signal for turning on the element 31 and the switching element 32 is output. When the voltage of the U-phase sine wave is less than the voltage of the carrier wave, the motor control device 1 outputs a control signal for turning the switching element 31 and the switching element 32 on and off, respectively.
同様に、モータ制御装置1は、V相電圧Vvの電圧指令値を示す正弦波(以下、V相正弦波)の電圧が搬送波の電圧以上である場合には、V相アーム22のスイッチング素子33とスイッチング素子34をそれぞれオン状態とオフ状態にするための制御信号を出力する。モータ制御装置1は、V相正弦波の電圧が搬送波の電圧未満である場合には、スイッチング素子33とスイッチング素子34をそれぞれオフ状態とオン状態にするための制御信号を出力する。 Similarly, the motor control device 1 switches the switching element 33 of the V-phase arm 22 when the voltage of the sine wave (hereinafter referred to as V-phase sine wave) indicating the voltage command value of the V-phase voltage Vv is equal to or higher than the voltage of the carrier wave. And a control signal for turning on and off the switching element 34, respectively. When the voltage of the V-phase sine wave is lower than the voltage of the carrier wave, the motor control device 1 outputs a control signal for turning the switching element 33 and the switching element 34 on and off, respectively.
さらに、モータ制御装置1は、W相電圧Vwの電圧指令値を示す正弦波(以下、W相正弦波)の電圧が搬送波の電圧以上である場合には、W相アーム23のスイッチング素子35とスイッチング素子36をそれぞれオン状態とオフ状態にするための制御信号を出力する。モータ制御装置1は、W相正弦波の電圧が搬送波の電圧未満である場合には、スイッチング素子35とスイッチング素子36をそれぞれオフ状態とオン状態にするための制御信号を出力する。 Furthermore, when the voltage of the sine wave (hereinafter referred to as the W phase sine wave) indicating the voltage command value of the W phase voltage Vw is equal to or higher than the voltage of the carrier wave, the motor control device 1 A control signal for turning on and off the switching element 36 is output. When the voltage of the W-phase sine wave is less than the voltage of the carrier wave, the motor control device 1 outputs a control signal for turning the switching element 35 and the switching element 36 on and off, respectively.
過変調PWM制御方式では、モータ制御装置1は、U相正弦波、V相正弦波およびW相正弦波の振幅を、正弦波PWM制御方式におけるU相正弦波、V相正弦波およびW相正弦波の振幅よりも大きくした状態で、正弦波PWM制御方式と同様にして、スイッチング素子のスイッチング動作を制御する。 In the overmodulation PWM control method, the motor control device 1 uses the amplitudes of the U-phase sine wave, the V-phase sine wave, and the W-phase sine wave as the U-phase sine wave, V-phase sine wave, and W-phase sine in the sine wave PWM control method. The switching operation of the switching element is controlled in the same manner as the sine wave PWM control method in a state where the amplitude is greater than the wave amplitude.
矩形波制御方式では、モータ制御装置1は、図2に示すように、レゾルバ6が60°回転する毎に、U相アーム21、V相アーム22およびW相アーム23の何れか1つにおける2つのスイッチング素子のオン/オフを切り替える。 In the rectangular wave control method, as shown in FIG. 2, the motor control device 1 causes the motor controller 1 to rotate 2 in any one of the U-phase arm 21, the V-phase arm 22, and the W-phase arm 23 every time the resolver 6 rotates 60 °. Switch on / off of two switching elements.
具体的には、モータ制御装置1は、レゾルバ角が0°になると、U相アーム21において、スイッチング素子31をオン状態にするとともに、スイッチング素子32をオフ状態にする。 Specifically, when the resolver angle becomes 0 °, the motor control device 1 turns on the switching element 31 and turns off the switching element 32 in the U-phase arm 21.
モータ制御装置1は、レゾルバ角が60°になると、W相アーム23において、スイッチング素子35をオフ状態にするとともに、スイッチング素子36をオン状態にする。
モータ制御装置1は、レゾルバ角が120°になると、V相アーム22において、スイッチング素子33をオン状態にするとともに、スイッチング素子34をオフ状態にする。
When the resolver angle reaches 60 °, the motor control device 1 turns off the switching element 35 and turns on the switching element 36 in the W-phase arm 23.
When the resolver angle reaches 120 °, the motor control device 1 turns on the switching element 33 and turns off the switching element 34 in the V-phase arm 22.
モータ制御装置1は、レゾルバ角が180°になると、U相アーム21において、スイッチング素子31をオフ状態にするとともに、スイッチング素子32をオン状態にする。
モータ制御装置1は、レゾルバ角が240°になると、W相アーム23において、スイッチング素子35をオン状態にするとともに、スイッチング素子36をオフ状態にする。
When the resolver angle reaches 180 °, the motor control device 1 turns off the switching element 31 and turns on the switching element 32 in the U-phase arm 21.
When the resolver angle reaches 240 °, the motor control device 1 turns on the switching element 35 and turns off the switching element 36 in the W-phase arm 23.
モータ制御装置1は、レゾルバ角が300°になると、V相アーム22において、スイッチング素子33をオフ状態にするとともに、スイッチング素子34をオン状態にする。
モータ制御装置1のマイコン12は、後述する回転角度モードに設定されている場合には、RD変換器11から入力されるA相信号、B相信号およびZ相信号に基づいてレゾルバ角を算出し、算出したレゾルバ角に基づいて、スイッチング素子のオン/オフを切り替える。
When the resolver angle reaches 300 °, the motor control device 1 turns off the switching element 33 and turns on the switching element 34 in the V-phase arm 22.
The microcomputer 12 of the motor control device 1 calculates the resolver angle based on the A phase signal, the B phase signal, and the Z phase signal input from the RD converter 11 when the rotation angle mode described later is set. Based on the calculated resolver angle, the switching element is switched on / off.
但し、モータ制御装置1のマイコン12は、後述する推定時間モードに設定されている場合には、スイッチング素子のオン/オフの切り替えを実行した時点から、後述する推定時間Testが経過したときに、次のスイッチング素子のオン/オフを切り替える。 However, when the microcomputer 12 of the motor control device 1 is set to the later-described estimated time mode, when the later-described estimated time Test is elapsed from the time when the switching element is switched on / off. The next switching element is switched on / off.
このように構成されたモータ制御装置1において、マイコン12は、時間間隔算出処理と切替設定処理を実行する。時間間隔算出処理と切替設定処理は、矩形波制御方式が選択されている場合に繰り返し実行される処理である。 In the motor control device 1 configured as described above, the microcomputer 12 executes a time interval calculation process and a switching setting process. The time interval calculation process and the switching setting process are processes that are repeatedly executed when the rectangular wave control method is selected.
まず、時間間隔算出処理の手順を説明する。
時間間隔算出処理が実行されると、マイコン12は、図3に示すように、RD変換器11からZ相信号が入力したか否かを判断する。ここで、Z相信号が入力していない場合には、S90に移行する。
First, the procedure of the time interval calculation process will be described.
When the time interval calculation process is executed, the microcomputer 12 determines whether or not a Z-phase signal is input from the RD converter 11, as shown in FIG. If no Z-phase signal is input, the process proceeds to S90.
一方、Z相信号が入力した場合には、S20にて、Z相信号が今回入力した時刻から、Z相信号が前回入力した時刻を減算することにより、Z相信号時間間隔TNMを算出する。すなわち、Z相信号時間間隔TNMは、レゾルバ6が360°回転するのに要する時間である。 On the other hand, when the Z-phase signal is input, the Z-phase signal time interval TNM is calculated by subtracting the time when the Z-phase signal was previously input from the time when the Z-phase signal was input this time at S20. . That is, the Z-phase signal time interval T NM is the time required for the resolver 6 to rotate 360 °.
そしてS30にて、除外判定係数mを設定する。除外判定係数mは、S40の判定で用いられる係数である。最新の推定回転速度ωestと除外判定係数mとの対応関係を示す除外判定係数算出マップがマイコン12のROM内に予め記憶されており、マイコン12のCPUは、この除外判定係数算出マップを参照することにより、除外判定係数mを算出する。除外判定係数mは、推定回転速度ωestとの間で負の相関を有するように設定されている。本実施形態では、除外判定係数mは、推定回転速度ωestが大きくなるにつれて単調に減少するように設定されている。推定回転速度ωestは、後述するS60の処理で算出される。なお、推定回転速度ωestが算出されていない場合には、除外判定係数mを、予め設定された所定値に設定する。 In S30, an exclusion determination coefficient m is set. The exclusion determination coefficient m is a coefficient used in the determination of S40. An exclusion determination coefficient calculation map showing the correspondence between the latest estimated rotational speed ω est and the exclusion determination coefficient m is stored in advance in the ROM of the microcomputer 12, and the CPU of the microcomputer 12 refers to this exclusion determination coefficient calculation map. By doing so, the exclusion determination coefficient m is calculated. The exclusion determination coefficient m is set so as to have a negative correlation with the estimated rotational speed ω est . In the present embodiment, the exclusion determination coefficient m is set to monotonously decrease as the estimated rotational speed ω est increases. The estimated rotation speed ω est is calculated in the process of S60 described later. When the estimated rotation speed ω est is not calculated, the exclusion determination coefficient m is set to a predetermined value set in advance.
そしてS40にて、下式(1)が成立しているか否かを判断する。
|TNM−Ave(TNM)| < m×Dev(TNM) ・・・(1)
上式(1)のTNMは、S20で算出された最新のZ相信号時間間隔である。上式(1)のAve(TNM)およびDev(TNM)はそれぞれ、時間間隔算出処理で現時点までに算出されたZ相信号時間間隔TNMの平均値および分散である。但し、平均Ave(TNM)および分散Dev(TNM)は、上式(1)の条件を満たしていないZ相信号時間間隔TNMを除外して算出される。
In S40, it is determined whether or not the following expression (1) is established.
| T NM -Ave (T NM ) | <m × Dev (T NM ) (1)
T NM in the above equation (1) is the latest Z-phase signal time interval calculated in S20. Ave (T NM ) and Dev (T NM ) in the above equation (1) are the average value and variance of the Z-phase signal time interval T NM calculated up to the present time in the time interval calculation process, respectively. However, the average Ave (T NM ) and the variance Dev (T NM ) are calculated by excluding the Z-phase signal time interval T NM that does not satisfy the condition of the above equation (1).
ここで、上式(1)が成立していない場合には、S90に移行する。一方、上式(1)が成立している場合には、S50にて、S20で算出されたZ相信号時間間隔TNMをマイコン12のRAMに記憶する。なお、マイコン12のRAMには、S20で算出された時刻が遅いものを優先して予め設定された上限記憶数MのZ相信号時間間隔TNMが記憶される。 If the above formula (1) is not established, the process proceeds to S90. On the other hand, if the above equation (1) is established, the Z-phase signal time interval T NM calculated in S20 is stored in the RAM of the microcomputer 12 in S50. Note that the RAM of the microcomputer 12 stores the Z-phase signal time interval T NM of the upper limit storage number M that is set in advance by giving priority to the later time calculated in S20.
次にS60にて、マイコン12のRAMに記憶されているM個のZ相信号時間間隔TNMの平均および分散を算出し、これらの値をそれぞれ、マイコン12のRAMに設けられている平均Ave(TNM)および分散Dev(TNM)に格納することにより、平均Ave(TNM)および分散Dev(TNM)を更新する。 Next, in S60, the average and variance of the M Z-phase signal time intervals TNM stored in the RAM of the microcomputer 12 are calculated, and these values are averaged Ave provided in the RAM of the microcomputer 12, respectively. the (T NM) and be stored in distributed Dev (T NM), and updates the average Ave (T NM) and distributed Dev (T NM).
またS60にて、下式(2)により、推定回転速度ωestを算出する。下式(2)のkiは重み係数である。重み係数kiは、自然数iとの間で負の相関を有するように予め設定されている。TNM(i)は、マイコン12のRAMに記憶されているM個のZ相信号時間間隔TNMのうち、i番目に新しいZ相信号時間間隔TNMを示す。 In S60, the estimated rotational speed ω est is calculated by the following equation (2). In the following equation (2), k i is a weighting factor. The weight coefficient k i is set in advance so as to have a negative correlation with the natural number i. T NM (i) represents the i-th new Z-phase signal time interval T NM among the M Z-phase signal time intervals T NM stored in the RAM of the microcomputer 12.
さらにS70にて、下式(3)により、推定回転加速度dωest/dtを算出し、S90に移行する。下式(3)のliは重み係数である。重み係数liは、自然数iとの間で負の相関を有するように予め設定されている。 Further, in S70, the estimated rotational acceleration dω est / dt is calculated by the following equation (3), and the process proceeds to S90. In the following formula (3), l i is a weighting factor. The weighting factor l i is set in advance so as to have a negative correlation with the natural number i.
そしてS90に移行すると、マイコン12に入力されたA相信号、B相信号およびZ相信号に基づいて、直近で発生した切替タイミングを起点としてレゾルバ6が60°回転したか否かを判断する。ここで、レゾルバ6が60°回転していない場合には、時間間隔算出処理を一旦終了する。なお、切替タイミングは、後述するように、矩形波制御方式においてレゾルバ角が0°、60°、120°、180°、240°、300°になるタイミングである。 In S90, based on the A phase signal, the B phase signal, and the Z phase signal input to the microcomputer 12, it is determined whether or not the resolver 6 has rotated 60 ° with the most recent switching timing as a starting point. Here, when the resolver 6 is not rotated by 60 °, the time interval calculation process is temporarily ended. As will be described later, the switching timing is a timing at which the resolver angle becomes 0 °, 60 °, 120 °, 180 °, 240 °, and 300 ° in the rectangular wave control method.
一方、レゾルバ6が60°回転した場合には、S100にて、現時点の時刻から、直近で切替タイミングが発生した時刻を減算した減算値を、マイコン12のRAMに設けられている60度回転時間TΔθに格納し、時間間隔算出処理を一旦終了する。 On the other hand, when the resolver 6 is rotated by 60 °, a subtraction value obtained by subtracting the most recent switching timing from the current time in S100 is a 60-degree rotation time provided in the RAM of the microcomputer 12. stored in T [Delta] [theta], temporarily ends the time interval calculation process.
次に、切替設定処理の手順を説明する。
切替設定処理が実行されると、マイコン12は、図4に示すように、まずS210にて、下式(4)により、推定時間Testを算出する。推定時間Testは、レゾルバ6がスイッチ切替角度Δθだけ回転するのに要する時間の推定値である。本実施形態では、スイッチ切替角度Δθは60°である。
Next, the procedure of the switching setting process will be described.
When the switching setting process is executed, the microcomputer 12 first calculates the estimated time Test by the following equation (4) in S210 as shown in FIG. The estimated time T est is an estimated value of the time required for the resolver 6 to rotate by the switch switching angle Δθ. In this embodiment, the switch switching angle Δθ is 60 °.
次にS220にて、下式(5)が成立しているか否かを判断する。下式(5)のΔTjは、予め設定された乱れ判定時間である。
|TΔθ−Test| < ΔTj ・・・(5)
例えば図5は、A相信号、B相信号およびZ相信号に基づいて算出されたレゾルバ角が0°から60°だけ回転するのに実際に要した時間TΔθと、レゾルバ角が0°から60°だけ回転するのに要する推定時間Testとの差が、乱れ判定時間ΔTjより大きいことを示している。なお、図5において、実線L1は、A相信号、B相信号およびZ相信号に基づいて算出されたレゾルバ角の時間変化を示す。また、破線L2は、推定時間Testに基づいて推定されたレゾルバ角の時間変化を示す。
Next, in S220, it is determined whether or not the following expression (5) is established. ΔTj in the following equation (5) is a preset disturbance determination time.
| TΔθ − Test | <ΔTj (5)
For example, FIG. 5 shows the time T Δθ actually required for the resolver angle calculated based on the A phase signal, the B phase signal, and the Z phase signal to rotate by 0 ° to 60 °, and the resolver angle from 0 °. It shows that the difference from the estimated time T est required to rotate by 60 ° is longer than the disturbance determination time ΔTj. In FIG. 5, a solid line L <b> 1 indicates a time change of the resolver angle calculated based on the A phase signal, the B phase signal, and the Z phase signal. Moreover, the broken line L2 shows the time change of the resolver angle estimated based on the estimated time T est .
ここで、上式(5)が成立している場合には、図4に示すように、S230にて、マイコン12のRAMに設けられている乱れ判定カウンタをデクリメント(すなわち、1減算)し、S250に移行する。一方、上式(5)が成立していない場合には、S240にて、乱れ判定カウンタをインクリメントし、S250に移行する。 Here, if the above equation (5) holds, as shown in FIG. 4, the disturbance determination counter provided in the RAM of the microcomputer 12 is decremented (that is, 1 is subtracted), as shown in FIG. The process proceeds to S250. On the other hand, if the above equation (5) is not satisfied, the disturbance determination counter is incremented in S240, and the process proceeds to S250.
そしてS250に移行すると、乱れ判定カウンタの値が予め設定された乱れ判定値を超えているか否かを判断する。ここで、乱れ判定カウンタの値が乱れ判定値を超えている場合には、S260にて、マイコン12のRAMに設けられている乱れフラグをセットし、S290に移行する。 In S250, it is determined whether or not the value of the disturbance determination counter exceeds a preset disturbance determination value. If the value of the disturbance determination counter exceeds the disturbance determination value, a disturbance flag provided in the RAM of the microcomputer 12 is set in S260, and the process proceeds to S290.
一方、乱れ判定カウンタの値が乱れ判定値以下である場合には、S270にて、乱れ判定カウンタの値が予め設定された復帰判定値未満であるか否かを判断する。ここで、乱れ判定カウンタの値が復帰判定値以上である場合には、S290に移行する。一方、乱れ判定カウンタの値が復帰判定値未満である場合には、S280にて、乱れフラグをクリアし、S290に移行する。 On the other hand, if the value of the disturbance determination counter is equal to or less than the disturbance determination value, it is determined in S270 whether or not the value of the disturbance determination counter is less than a preset return determination value. If the value of the disturbance determination counter is greater than or equal to the return determination value, the process proceeds to S290. On the other hand, if the value of the disturbance determination counter is less than the return determination value, the disturbance flag is cleared in S280, and the process proceeds to S290.
そしてS290に移行すると、乱れフラグがセットされているか否かを判断する。ここで、乱れフラグがセットされている場合には、S300にて、マイコン12を上記の推定時間モードに設定して、切替設定処理を一旦終了する。 In S290, it is determined whether or not the turbulence flag is set. If the disturbance flag is set, the microcomputer 12 is set to the estimated time mode in S300, and the switching setting process is temporarily ended.
一方、乱れフラグがセットされていない場合には、S310にて、マイコン12を上記の回転角度モードに設定して、切替設定処理を一旦終了する。
このように構成されたモータ制御装置1は、6個のスイッチング素子31,32,33,34,35,36を有する三相ブリッジ回路を備えてモータ2に三相交流電流を供給するインバータ5を、少なくとも矩形波制御方式を用いて制御する。
On the other hand, if the disturbance flag is not set, in S310, the microcomputer 12 is set to the rotation angle mode, and the switching setting process is temporarily ended.
The motor control device 1 configured as described above includes an inverter 5 that includes a three-phase bridge circuit having six switching elements 31, 32, 33, 34, 35, and 36 and supplies a three-phase alternating current to the motor 2. Control is performed using at least a rectangular wave control method.
矩形波制御方式では、モータ回転角度を検出するレゾルバ6から出力される回転検出信号に基づいて算出されるレゾルバ角が0°、60°、120°、180°、240°、300°になる6つの切替タイミングが予め設定されている。矩形波制御方式では、更に、複数の切替タイミングのそれぞれについて、三相ブリッジ回路におけるスイッチング素子31〜36のうち、オン状態にするスイッチング素子と、オフ状態にするスイッチング素子とが予め設定されている。 In the rectangular wave control method, the resolver angles calculated based on the rotation detection signal output from the resolver 6 that detects the motor rotation angle are 0 °, 60 °, 120 °, 180 °, 240 °, and 300 ° 6 Two switching timings are preset. In the rectangular wave control method, a switching element to be turned on and a switching element to be turned off among the switching elements 31 to 36 in the three-phase bridge circuit are set in advance for each of a plurality of switching timings. .
モータ制御装置1は、回転検出信号にノイズが重畳していることを示す乱れ判断条件が成立しているか否かを判断する。本実施形態では、乱れ判断条件は、上式(5)が成立した回数(すなわち、乱れ判定カウンタの値)が乱れ判定値を超えていることである。 The motor control device 1 determines whether or not a disturbance determination condition indicating that noise is superimposed on the rotation detection signal is satisfied. In the present embodiment, the disturbance determination condition is that the number of times that the above expression (5) is satisfied (that is, the value of the disturbance determination counter) exceeds the disturbance determination value.
モータ制御装置1は、乱れ判断条件が成立していないと判断した場合には、モータ制御装置1に、回転検出信号に基づいて算出されたレゾルバ角に基づいて、切替タイミングが到来したか否かを判断させる回転角度モードに設定する。 If the motor control device 1 determines that the disturbance determination condition is not satisfied, whether or not the switching timing has arrived at the motor control device 1 based on the resolver angle calculated based on the rotation detection signal. Is set to the rotation angle mode.
モータ制御装置1は、乱れ判断条件が成立していると判断した場合には、回転検出信号に基づいて算出された過去のレゾルバ角に基づいて、少なくとも、次の切替タイミングになるまでのレゾルバ角の変化を推定する。そしてモータ制御装置1は、この推定結果に基づいて、モータ制御装置1に、切替タイミングが到来したか否かを判断させる推定時間モードに設定する。 When the motor control device 1 determines that the disturbance determination condition is satisfied, based on the past resolver angle calculated based on the rotation detection signal, at least the resolver angle until the next switching timing is reached. Estimate changes. The motor control device 1 sets the estimation time mode in which the motor control device 1 determines whether or not the switching timing has arrived based on the estimation result.
このようにモータ制御装置1は、回転検出信号にノイズが重畳していると判断した場合に、過去のレゾルバ角に基づいて、レゾルバ角の変化を推定することができる。すなわち、モータ制御装置1は、回転検出信号にノイズが重畳している場合であっても、回転検出信号にノイズが重畳していない状態におけるレゾルバ角の変化を推定することができる。これにより、モータ制御装置1は、回転検出信号にノイズが重畳していない状態におけるレゾルバ角の変化の推定結果に基づいて、切替タイミングが到来したか否かを判断することができ、ノイズによる切替タイミングの変動を抑制することができる。このため、モータ制御装置1は、正弦波PWM制御方式または過変調PWM制御方式に変更することなく継続して矩形波制御方式を用いてインバータ5を制御することが可能となり、電力損失を抑制することができる。 As described above, when it is determined that the noise is superimposed on the rotation detection signal, the motor control device 1 can estimate the change in the resolver angle based on the past resolver angle. That is, the motor control device 1 can estimate a change in the resolver angle in a state where noise is not superimposed on the rotation detection signal even when noise is superimposed on the rotation detection signal. Accordingly, the motor control device 1 can determine whether or not the switching timing has arrived based on the estimation result of the change in the resolver angle in a state where noise is not superimposed on the rotation detection signal. Timing variations can be suppressed. Therefore, the motor control device 1 can continuously control the inverter 5 using the rectangular wave control method without changing to the sine wave PWM control method or the overmodulation PWM control method, and suppresses power loss. be able to.
またモータ制御装置1は、レゾルバ角の推定回転速度ωestを推定し、レゾルバ角の推定回転加速度dωest/dtを推定する。モータ制御装置1は、推定回転速度ωestと、推定回転加速度dωest/dtとを用いて、直近で終了した切替タイミングから次の切替タイミングまでの時間である推定時間Testを、次の切替タイミングになるまでのレゾルバ角の変化として推定する。 Further, the motor control device 1 estimates the estimated rotational speed ω est of the resolver angle, and estimates the estimated rotational acceleration dω est / dt of the resolver angle. The motor control device 1 uses the estimated rotational speed ω est and the estimated rotational acceleration dω est / dt to switch the estimated time T est that is the time from the most recently completed switching timing to the next switching timing to the next switching. Estimated as change in resolver angle until timing.
推定時間モードでは、直近で終了した切替タイミングから推定時間Testが経過したタイミングを次の切替タイミングとして、切替タイミングが到来したか否かを判断する。
このようにモータ制御装置1は、推定回転速度ωestと推定回転加速度dωest/dtとを用いて推定時間Testを算出することにより、切替タイミングが到来したか否かを判断する判断精度を向上させることができる。
In the estimation time mode, it is determined whether or not the switching timing has arrived, with the timing at which the estimation time T est has elapsed from the switching timing most recently ended as the next switching timing.
Thus, the motor control device 1 calculates the estimated time T est using the estimated rotational speed ω est and the estimated rotational acceleration dω est / dt, thereby determining the determination accuracy for determining whether or not the switching timing has arrived. Can be improved.
またモータ制御装置1は、レゾルバ6が1回転するのに要するZ相信号時間間隔TNMを繰り返し計測する。モータ制御装置1は、計測された複数のZ相信号時間間隔TNMの平均Ave(TNM)と分散Dev(TNM)を算出する。モータ制御装置1は、最新のZ相信号時間間隔TNMと、算出された平均Ave(TNM)との差分が、予め設定された除外判定係数mと、算出された分散Dev(TNM)との乗算値以上であることを示す除外判断条件が成立しているか否かを判断する。 Further, the motor control device 1 repeatedly measures the Z-phase signal time interval T NM required for the resolver 6 to make one rotation. The motor control device 1 calculates the average Ave (T NM ) and variance Dev (T NM ) of the measured Z phase signal time intervals T NM . The motor control device 1 determines that the difference between the latest Z-phase signal time interval T NM and the calculated average Ave (T NM ) is a preset exclusion determination coefficient m and the calculated variance Dev (T NM ). It is determined whether or not an exclusion determination condition indicating that the value is greater than or equal to the multiplication value is established.
モータ制御装置1は、計測された複数のZ相信号時間間隔TNMの逆数の加重平均を推定回転速度ωestとする。モータ制御装置1は、複数のZ相信号時間間隔TNM(i)の逆数のそれぞれについて、対象となるZ相信号時間間隔TNM(i)が計測された時点よりも前に計測された直近のZ相信号時間間隔TNM(i−1)の逆数との差分を算出する。モータ制御装置1は、算出された複数の差分の加重平均を推定回転加速度dωest/dtとする。 The motor control device 1 sets the weighted average of the reciprocal of the plurality of measured Z-phase signal time intervals T NM as the estimated rotation speed ω est . The motor control device 1 uses the latest measured before the time when the target Z-phase signal time interval T NM (i) is measured for each of the reciprocals of the plurality of Z-phase signal time intervals T NM (i). The difference from the reciprocal of the Z phase signal time interval T NM (i−1) is calculated. The motor control device 1 sets the calculated weighted average of the plurality of differences as the estimated rotational acceleration dω est / dt.
モータ制御装置1は、除外判断条件が成立していると判断した場合に、判断の対象となった最新のZ相信号時間間隔TNMを除外して、平均Ave(TNM)と分散Dev(TNM)を算出する。 When the motor control device 1 determines that the exclusion determination condition is satisfied, the motor control device 1 excludes the latest Z-phase signal time interval T NM that is the object of determination, and calculates the average Ave (T NM ) and variance Dev ( T NM ) is calculated.
モータ制御装置1は、除外判断条件が成立していると判断した場合に、判断の対象となった最新のZ相信号時間間隔TNMを除外して、推定回転速度ωestを算出する。
モータ制御装置1は、除外判断条件が成立していると判断した場合に、判断の対象となった最新のZ相信号時間間隔TNMを除外して、推定回転加速度dωest/dtを算出する。
When the motor control device 1 determines that the exclusion determination condition is satisfied, the motor control device 1 excludes the latest Z-phase signal time interval TNM that is the object of determination and calculates the estimated rotational speed ω est .
When it is determined that the exclusion determination condition is satisfied, the motor control device 1 excludes the latest Z-phase signal time interval TNM that is the object of determination and calculates the estimated rotational acceleration dω est / dt. .
これによりモータ制御装置1は、平均より大きく外れるZ相信号時間間隔TNMを除外して、推定回転速度ωestと推定回転加速度dωest/dtを算出することができるため、推定時間Testの算出精度を向上させることができる。 As a result, the motor control apparatus 1 can calculate the estimated rotational speed ω est and the estimated rotational acceleration dω est / dt by excluding the Z-phase signal time interval T NM that deviates significantly from the average, so that the estimated time T est Calculation accuracy can be improved.
また、除外判定係数mは、推定された最新の推定回転速度ωestとの間で負の相関を有するように設定されている。これにより、推定回転速度ωestが大きくなるほど、ノイズの影響を受けて算出されたZ相信号時間間隔TNMが除外され易くなる。このため、モータ制御装置1は、推定回転速度ωestが大きい場合でも、推定時間Testを精度良く算出することができる。 The exclusion determination coefficient m is set so as to have a negative correlation with the latest estimated rotational speed ω est estimated. Thus, as the estimated rotational speed ω est increases, the Z-phase signal time interval T NM calculated under the influence of noise is more easily excluded. Therefore, the motor control device 1 can accurately calculate the estimated time T est even when the estimated rotational speed ω est is large.
またモータ制御装置1は、直近で終了した切替タイミングから次の切替タイミングまでの時間TΔθを検出する。
モータ制御装置1は、時間TΔθと推定時間Testとの差が、予め設定された乱れ判定時間ΔTj以上である場合に、乱れ判定カウンタをインクリメントする。モータ制御装置1は、時間TΔθと推定時間Testとの差が、乱れ判定時間ΔTj未満である場合に、乱れ判定カウンタをデクリメントする。
Further, the motor control device 1 detects a time T Δθ from the most recently completed switching timing to the next switching timing.
The motor control device 1 increments the disturbance determination counter when the difference between the time T Δθ and the estimated time T est is equal to or greater than a predetermined disturbance determination time ΔTj. When the difference between the time T Δθ and the estimated time T est is less than the disturbance determination time ΔTj, the motor control device 1 decrements the disturbance determination counter.
モータ制御装置1は、乱れ判定カウンタの値が予め設定された乱れ判定値を超えている場合に、乱れフラグをセットする。
すなわち、モータ制御装置1は、ノイズが頻繁に回転検出信号に重畳するような状況において、推定時間モードに設定する。換言すると、単発的にノイズが回転検出信号に重畳するような状況では、推定時間モードに設定されない。これにより、モータ制御装置1は、推定時間モードに設定される状況が不必要に発生するのを抑制することができ、切替タイミングが到来したか否かを判断する判断精度の低下を抑制することができる。
The motor control device 1 sets a turbulence flag when the value of the turbulence determination counter exceeds a preset turbulence determination value.
That is, the motor control device 1 sets the estimated time mode in a situation where noise frequently superimposes on the rotation detection signal. In other words, the estimated time mode is not set in a situation where noise is superimposed on the rotation detection signal in a single shot. Thereby, the motor control apparatus 1 can suppress the situation where the estimated time mode is set unnecessarily, and suppress a decrease in determination accuracy for determining whether or not the switching timing has arrived. Can do.
またモータ制御装置1は、乱れ判断条件が成立した後において、乱れ判定カウンタの値が、乱れ判定値より小さくなるように予め設定された復帰判定値未満になった場合に、乱れフラグをクリアする。 In addition, after the disturbance determination condition is satisfied, the motor control device 1 clears the disturbance flag when the value of the disturbance determination counter becomes less than a preset return determination value so as to be smaller than the disturbance determination value. .
これによりモータ制御装置1は、推定時間モードと回転角度モードとの間の遷移が短時間で頻繁に繰り返されるという事態の発生を抑制することができる。
以上説明した実施形態において、レゾルバ6は角度検出部に相当し、S250は乱れ判断部としての処理に相当し、S310は第1設定部としての処理に相当し、S210,S300は第2設定部としての処理に相当する。
Thereby, the motor control apparatus 1 can suppress the occurrence of a situation where the transition between the estimated time mode and the rotation angle mode is frequently repeated in a short time.
In the embodiment described above, the resolver 6 corresponds to the angle detection unit, S250 corresponds to the process as the disturbance determination unit, S310 corresponds to the process as the first setting unit, and S210 and S300 are the second setting unit. It corresponds to the processing as.
また、レゾルバ角は検出角度に相当し、回転角度モードは第1判断モードに相当し、推定時間モードは第2判断モードに相当する。
また、S70は速度推定部としての処理に相当し、S80は加速度推定部としての処理に相当し、推定時間Testは第2設定部により推定された切替時間に相当する。
The resolver angle corresponds to the detected angle, the rotation angle mode corresponds to the first determination mode, and the estimated time mode corresponds to the second determination mode.
Further, S70 corresponds to the process as the speed estimation unit, S80 corresponds to the process as the acceleration estimation unit, and the estimated time Test is equivalent to the switching time estimated by the second setting unit.
また、S20は時間計測部としての処理に相当し、S60は平均算出部としての処理に相当し、S40は除外判断部としての処理に相当し、Z相信号時間間隔TNMは回転時間に相当する。 S20 corresponds to processing as a time measurement unit, S60 corresponds to processing as an average calculation unit, S40 corresponds to processing as an exclusion determination unit, and the Z-phase signal time interval T NM corresponds to rotation time. To do.
また、S100は切替時間検出部としての処理に相当し、S240は加算部としての処理に相当し、S230は減算部としての処理に相当し、時間TΔθは切替時間検出部により検出された切替時間に相当する。 S100 corresponds to processing as a switching time detection unit, S240 corresponds to processing as an addition unit, S230 corresponds to processing as a subtraction unit, and time T Δθ is a switching detected by the switching time detection unit. It corresponds to time.
以上、本開示の一実施形態について説明したが、本開示は上記実施形態に限定されるものではなく、種々変形して実施することができる。
[変形例1]
例えば上記実施形態では、次の切替タイミングになるまでのレゾルバ角の変化として推定時間Testを推定するものを示した。しかし、例えば図6に示すように、推定回転速度ωestと推定回転加速度dωest/dtを用いて、レゾルバ角を推定した推定角を算出し、この推定角に基づいて、切替タイミングが到来したか否かを判断させるようにしてもよい。
As mentioned above, although one embodiment of this indication was described, this indication is not limited to the above-mentioned embodiment, and can carry out various modifications.
[Modification 1]
For example, in the above embodiment, the estimation time T est is estimated as a change in the resolver angle until the next switching timing. However, as shown in FIG. 6, for example, an estimated angle obtained by estimating the resolver angle is calculated using the estimated rotational speed ω est and the estimated rotational acceleration dω est / dt, and the switching timing has arrived based on the estimated angle. It may be determined whether or not.
図6は、乱れフラグと、レゾルバ角と、推定角と、U,V,W相の切替タイミングを示すタイミングチャートである。
図6では、矢印L11,L12,L13,L14で示すように、レゾルバ角が0°〜180°であるときは、レゾルバ角に基づいて、U相アーム21、V相アーム22およびW相アーム23の何れか1つにおけるスイッチング素子のオン/オフが切り替えられる。
FIG. 6 is a timing chart showing a disturbance flag, a resolver angle, an estimated angle, and U, V, and W phase switching timing.
In FIG. 6, as indicated by arrows L11, L12, L13, and L14, when the resolver angle is 0 ° to 180 °, the U-phase arm 21, the V-phase arm 22, and the W-phase arm 23 are based on the resolver angle. The switching element in any one of these is switched on / off.
そして、レゾルバ角が180°を超えた直後に、乱れフラグがセットされると、矢印L15,L16,L17,L18,L19,L20で示すように、推定角が240°,300°,0°,60°,120°,180°になるタイミングで、U相アーム21、V相アーム22およびW相アーム23の何れか1つにおけるスイッチング素子のオン/オフが切り替えられる。 When the disturbance flag is set immediately after the resolver angle exceeds 180 °, the estimated angles are 240 °, 300 °, 0 °, as indicated by arrows L15, L16, L17, L18, L19, and L20. At the timing of 60 °, 120 °, and 180 °, the switching elements in any one of the U-phase arm 21, the V-phase arm 22, and the W-phase arm 23 are switched on / off.
さらに、レゾルバ角が180°を超えた後に、乱れフラグがクリアされると、矢印L21,L22,L23で示すように、レゾルバ角が240°,300°,0°になるタイミングで、U相アーム21、V相アーム22およびW相アーム23の何れか1つにおけるスイッチング素子のオン/オフが切り替えられる。 Further, when the disturbance flag is cleared after the resolver angle exceeds 180 °, as shown by arrows L21, L22, and L23, the U-phase arm is reached at the timing when the resolver angle becomes 240 °, 300 °, and 0 °. 21, the switching element on / off of any one of the V-phase arm 22 and the W-phase arm 23 is switched.
[変形例2]
また上記実施形態では、回転検出信号にノイズが重畳していることを示す乱れ判断条件が成立した場合に推定時間モードに設定することにより、矩形波制御方式を継続するものを示した。しかし、時間TΔθと推定時間Testとの差が、予め設定された中止判定時間を超えた場合には、推定時間モードによる矩形波制御方式を中止し、昇圧回路4により駆動用電圧VHを上昇させて、過変調PWM制御方式または正弦波PWM制御方式に移行するようにしてもよい。
[Modification 2]
Moreover, in the said embodiment, when the disorder | damage | failure determination condition which shows that the noise was superimposed on the rotation detection signal was satisfied, the thing which continues a rectangular wave control system by setting to estimation time mode was shown. However, when the difference between the time T Δθ and the estimated time T est exceeds a preset stop determination time, the rectangular wave control method in the estimated time mode is stopped, and the driving voltage VH is increased by the booster circuit 4. You may make it raise and transfer to an overmodulation PWM control system or a sine wave PWM control system.
また、上記実施形態における1つの構成要素が有する機能を複数の構成要素に分担させたり、複数の構成要素が有する機能を1つの構成要素に発揮させたりしてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加、置換等してもよい。なお、特許請求の範囲に記載の文言から特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本開示の実施形態である。 In addition, the function of one component in the above embodiment may be shared by a plurality of components, or the function of a plurality of components may be exhibited by one component. Moreover, you may abbreviate | omit a part of structure of the said embodiment. In addition, at least a part of the configuration of the above embodiment may be added to or replaced with the configuration of the other embodiment. In addition, all the aspects included in the technical idea specified from the wording described in the claims are embodiments of the present disclosure.
上述したモータ制御装置1の他、当該モータ制御装置1を構成要素とするシステム、当該モータ制御装置1としてコンピュータを機能させるためのプログラム、このプログラムを記録した媒体、モータ制御方法など、種々の形態で本開示を実現することもできる。 In addition to the motor control device 1 described above, various forms such as a system including the motor control device 1 as a constituent element, a program for causing a computer to function as the motor control device 1, a medium storing the program, a motor control method, and the like The present disclosure can also be realized.
1…モータ制御装置、2…モータ、5…インバータ、6…レゾルバ、31,32,33,34,35,36…スイッチング素子 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Motor control apparatus, 2 ... Motor, 5 ... Inverter, 6 ... Resolver, 31, 32, 33, 34, 35, 36 ... Switching element
Claims (6)
前記矩形波制御方式では、前記モータの回転角度を検出する角度検出部(6)から出力される回転検出信号に基づいて算出される検出角度が互いに異なるように予め設定された切替角度になる複数の切替タイミングが予め設定され、更に、複数の前記切替タイミングのそれぞれについて、前記三相ブリッジ回路における複数の前記スイッチング素子のうち、オン状態にする前記スイッチング素子と、オフ状態にする前記スイッチング素子とが予め設定されており、
前記回転検出信号にノイズが重畳していることを示す予め設定された乱れ判断条件が成立しているか否かを判断するように構成された乱れ判断部(S250)と、
前記乱れ判断条件が成立していないと前記乱れ判断部が判断した場合には、前記モータ制御装置に、前記検出角度に基づいて、前記切替タイミングが到来したか否かを判断させる第1判断モードに設定するように構成された第1設定部(S310)と、
前記乱れ判断条件が成立していると前記乱れ判断部が判断した場合には、前記回転検出信号に基づいて算出された過去の前記検出角度に基づいて、少なくとも、次の前記切替タイミングになるまでの前記検出角度の変化を推定し、この推定結果に基づいて、前記モータ制御装置に、前記切替タイミングが到来したか否かを判断させる第2判断モードに設定するように構成された第2設定部(S210,S300)と
を備えるモータ制御装置。 An inverter (5) that includes a three-phase bridge circuit having a plurality of switching elements (31, 32, 33, 34, 35, 36) and supplies a three-phase alternating current to the motor (2), and at least a rectangular wave control system A motor control device (1) to be controlled using:
In the rectangular wave control method, a plurality of detection angles calculated based on the rotation detection signal output from the angle detection unit (6) for detecting the rotation angle of the motor are set to a preset switching angle so as to be different from each other. Switching timing is set in advance, and for each of the plurality of switching timings, among the plurality of switching elements in the three-phase bridge circuit, the switching element to be turned on, and the switching element to be turned off Is preset,
A disturbance determination unit (S250) configured to determine whether or not a predetermined disturbance determination condition indicating that noise is superimposed on the rotation detection signal is satisfied;
A first determination mode for causing the motor control device to determine whether or not the switching timing has arrived based on the detected angle when the disturbance determination unit determines that the disturbance determination condition is not satisfied. A first setting unit (S310) configured to set to
When the disturbance determination unit determines that the disturbance determination condition is satisfied, at least until the next switching timing is reached based on the past detection angle calculated based on the rotation detection signal. A second setting configured to set a second determination mode in which the motor control device determines whether or not the switching timing has arrived based on the estimation result. A motor control device comprising: (S210, S300).
前記検出角度の回転速度を推定するように構成された速度推定部(S70)と、
前記検出角度の回転加速度を推定するように構成された加速度推定部(S80)とを備え、
前記第2設定部は、前記速度推定部により推定された前記回転速度と、前記加速度推定部により推定された前記回転加速度とを用いて、直近で終了した前記切替タイミングから次の前記切替タイミングまでの時間である切替時間を、次の前記切替タイミングになるまでの前記検出角度の変化として推定するように構成され、
前記第2判断モードでは、直近で終了した前記切替タイミングから前記切替時間が経過したタイミングを次の前記切替タイミングとして、前記切替タイミングが到来したか否かを判断するモータ制御装置。 The motor control device according to claim 1,
A speed estimation unit (S70) configured to estimate the rotational speed of the detected angle;
An acceleration estimation unit (S80) configured to estimate the rotational acceleration of the detected angle,
The second setting unit uses the rotation speed estimated by the speed estimation unit and the rotation acceleration estimated by the acceleration estimation unit, from the most recently completed switching timing to the next switching timing. Is configured to estimate the change time of the detected angle until the next change timing,
In the second determination mode, a motor control device that determines whether or not the switching timing has arrived, with a timing at which the switching time has elapsed from the switching timing that ended most recently as the next switching timing.
前記モータが1回転するのに要する回転時間を繰り返し計測するように構成された時間計測部(S20)と、
前記時間計測部により計測された複数の前記回転時間の平均と分散を算出するように構成された平均算出部(S60)と、
前記時間計測部により計測された最新の前記回転時間と、前記平均算出部により算出された前記平均との差分が、予め設定された除外判定係数と、前記平均算出部により算出された前記分散との乗算値以上であることを示す除外判断条件が成立しているか否かを判断するように構成された除外判断部(S40)とを備え、
前記速度推定部は、前記時間計測部により計測された複数の前記回転時間の逆数の加重平均を前記回転速度とし、
前記加速度推定部は、複数の前記回転時間の逆数のそれぞれについて、対象となる前記回転時間が計測された時点よりも前に計測された直近の前記回転時間の逆数との差分を算出し、算出された複数の前記差分の加重平均を前記回転加速度とし、
前記平均算出部は、前記除外判断条件が成立していると前記除外判断部が判断した場合に、前記除外判断部による判断の対象となった最新の前記回転時間を除外して、前記平均と前記分散を算出し、
前記速度推定部は、前記除外判断条件が成立していると前記除外判断部が判断した場合に、前記除外判断部による判断の対象となった最新の前記回転時間を除外して、前記回転速度を算出し、
前記加速度推定部は、前記除外判断条件が成立していると前記除外判断部が判断した場合に、前記除外判断部による判断の対象となった最新の前記回転時間を除外して、前記回転加速度を算出するモータ制御装置。 The speed estimation unit according to claim 2,
A time measurement unit (S20) configured to repeatedly measure a rotation time required for one rotation of the motor;
An average calculation unit (S60) configured to calculate an average and variance of the plurality of rotation times measured by the time measurement unit;
The difference between the latest rotation time measured by the time measurement unit and the average calculated by the average calculation unit is a preset exclusion determination coefficient, and the variance calculated by the average calculation unit An exclusion determination unit (S40) configured to determine whether or not an exclusion determination condition indicating that the value is equal to or greater than the multiplication value of
The speed estimation unit sets a weighted average of reciprocals of the plurality of rotation times measured by the time measurement unit as the rotation speed,
The acceleration estimation unit calculates, for each of a plurality of reciprocals of the rotation times, a difference from a reciprocal of the latest rotation time measured before the time at which the rotation time is measured. The rotational acceleration is a weighted average of a plurality of the difference,
When the exclusion determination unit determines that the exclusion determination condition is satisfied, the average calculation unit excludes the latest rotation time that is the object of determination by the exclusion determination unit, and calculates the average and Calculating the variance,
The speed estimation unit excludes the latest rotation time that is the object of determination by the exclusion determination unit when the exclusion determination unit determines that the exclusion determination condition is satisfied, and the rotation speed To calculate
The acceleration estimation unit excludes the latest rotation time that is the object of determination by the exclusion determination unit when the exclusion determination unit determines that the exclusion determination condition is satisfied, and Motor control device for calculating
前記除外判定係数は、前記速度推定部により推定された最新の前記回転速度との間で負の相関を有するように設定されているモータ制御装置。 The motor control device according to claim 3,
The motor control apparatus, wherein the exclusion determination coefficient is set so as to have a negative correlation with the latest rotation speed estimated by the speed estimation unit.
前記切替時間を検出するように構成された切替時間検出部(S100)と、
前記切替時間検出部により検出された前記切替時間と、前記第2設定部により推定された前記切替時間との差が、予め設定された乱れ判定時間以上である場合に、乱れ判定カウンタをインクリメントする加算部(S240)と、
前記切替時間検出部により検出された前記切替時間と、前記第2設定部により推定された前記切替時間との差が、前記乱れ判定時間未満である場合に、前記乱れ判定カウンタをデクリメントする減算部(S230)とを備え、
前記乱れ判断部は、前記乱れ判定カウンタの値が予め設定された乱れ判定値を超えている場合に、前記乱れ判断条件が成立していると判断するモータ制御装置。 The motor control device according to any one of claims 2 to 4,
A switching time detector (S100) configured to detect the switching time;
When a difference between the switching time detected by the switching time detection unit and the switching time estimated by the second setting unit is equal to or greater than a preset disturbance determination time, the disturbance determination counter is incremented. An addition unit (S240);
A subtraction unit that decrements the disturbance determination counter when a difference between the switching time detected by the switching time detection unit and the switching time estimated by the second setting unit is less than the disturbance determination time. (S230)
The disturbance determination unit is a motor control device that determines that the disturbance determination condition is satisfied when a value of the disturbance determination counter exceeds a predetermined disturbance determination value.
前記乱れ判断部は、前記乱れ判断条件が成立した後において、前記乱れ判定カウンタの値が、前記乱れ判定値より小さくなるように予め設定された復帰判定値未満になった場合に、前記乱れ判断条件が成立していないと判断するモータ制御装置。 The motor control device according to claim 5,
The disturbance determination unit determines the disturbance determination when the value of the disturbance determination counter becomes less than a preset return determination value so as to be smaller than the disturbance determination value after the disturbance determination condition is satisfied. A motor control device that determines that the condition is not satisfied.
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