JP2019205245A - Motor controller and motor drive system - Google Patents

Motor controller and motor drive system Download PDF

Info

Publication number
JP2019205245A
JP2019205245A JP2018097642A JP2018097642A JP2019205245A JP 2019205245 A JP2019205245 A JP 2019205245A JP 2018097642 A JP2018097642 A JP 2018097642A JP 2018097642 A JP2018097642 A JP 2018097642A JP 2019205245 A JP2019205245 A JP 2019205245A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
carrier frequency
motor
control device
motor control
value
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2018097642A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
隆宏 荒木
Takahiro Araki
隆宏 荒木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP2018097642A priority Critical patent/JP2019205245A/en
Publication of JP2019205245A publication Critical patent/JP2019205245A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Control Of Ac Motors In General (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

【課題】制御偏差が急変しても良好な応答性能を確保できるモータ制御装置、並びにモータ制御装置が用いられるモータ駆動システムを提供する。【解決手段】モータ制御装置は、インバータ100によるモータ200の駆動を制御し、パルス幅変調によりインバータ100への制御信号を生成する信号生成部40と、制御偏差に応じてパルス幅変調におけるキャリア周波数を設定するキャリア周波数算出部70と、を備え、キャリア周波数算出部70は、制御偏差が所定値以上である場合、キャリア周波数を、インバータ100のパルス幅変調において許容される最大値に設定する。【選択図】図2PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a motor control device capable of ensuring good response performance even if a control deviation suddenly changes, and a motor drive system using the motor control device. A motor control device controls driving of a motor 200 by an inverter 100 and generates a control signal to the inverter 100 by pulse width modulation, and a carrier frequency in pulse width modulation according to a control deviation. When the control deviation is equal to or greater than a predetermined value, the carrier frequency calculation unit 70 sets the carrier frequency to the maximum value allowed in the pulse width modulation of the inverter 100. [Selection diagram] Figure 2

Description

本発明は、モータの駆動を制御するモータ制御装置、並びにモータ制御装置が用いられるモータ駆動システムに関する。   The present invention relates to a motor control device that controls driving of a motor, and a motor drive system in which the motor control device is used.

ハイブリッド自動車や電気自動車などの電動車両に搭載されるモータ駆動システムは、低損失かつ高応答であることが望まれる。これに対し、制御装置におけるパルス幅変調制御(以下、「PWM制御」(PWM:Pulse Width Modulation)と記す。)のキャリア周波数(キャリア信号の周波数)を制御偏差に応じて変更する技術が知られている。   A motor drive system mounted on an electric vehicle such as a hybrid vehicle or an electric vehicle is desired to have low loss and high response. On the other hand, a technique for changing the carrier frequency (frequency of the carrier signal) of pulse width modulation control (hereinafter referred to as “PWM control” (PWM)) in the control device according to the control deviation is known. ing.

例えば、特許文献1に記載の従来技術では、制御偏差を閾値TH1および閾値TH2(<TH1)と比較し、制御偏差が閾値TH1以上である場合、キャリア周波数fcを上げるためのキャリアアップ値(<0)を積分し、制御偏差が閾値TH2以下である場合、キャリア周波数fcを下げるためのキャリアダウン値(>0)を積分する。そして、積分結果に応じて、キャリア周波数を決定する。これにより、制御偏差が大きいほど、PWM制御のキャリア周期が短くなるので、制御応答性が向上する。また、積分を用いることから、ノイズなどによって制御偏差に検出誤差が生じても、キャリア周波数の調整を精度よく行うことができる。   For example, in the prior art described in Patent Document 1, the control deviation is compared with the threshold value TH1 and the threshold value TH2 (<TH1), and when the control deviation is equal to or greater than the threshold value TH1, the carrier up value for increasing the carrier frequency fc (< 0) is integrated, and when the control deviation is equal to or less than the threshold value TH2, a carrier down value (> 0) for decreasing the carrier frequency fc is integrated. Then, the carrier frequency is determined according to the integration result. As a result, the larger the control deviation, the shorter the carrier period of the PWM control, so that the control response is improved. In addition, since the integration is used, the carrier frequency can be adjusted accurately even if a detection error occurs in the control deviation due to noise or the like.

特開2016−119822号公報JP 2016-111982 A

上記従来技術では、制御偏差が急激に増大する場合、例えば電動車両の急アクセル時などの場合に、キャリア周波数の調整が遅れ、十分な応答性能が得られない怖れがある。   In the above-described prior art, when the control deviation increases rapidly, for example, when the electric vehicle is suddenly accelerated, the adjustment of the carrier frequency is delayed, and there is a fear that sufficient response performance may not be obtained.

そこで、本発明は、制御偏差が急変しても良好な応答性能を確保できるモータ制御装置、並びにモータ制御装置が用いられるモータ駆動システムを提供する。   Therefore, the present invention provides a motor control device capable of ensuring good response performance even when the control deviation changes suddenly, and a motor drive system using the motor control device.

上記の課題を解決するため、本発明によるモータ制御装置は、インバータによるモータの駆動を制御するものであって、パルス幅変調によりインバータへの制御信号を生成する信号生成部と、制御偏差に応じてパルス幅変調におけるキャリア周波数を設定するキャリア周波数算出部と、を備え、キャリア周波数算出部は、制御偏差が所定値以上である場合、キャリア周波数を、インバータのパルス幅変調において許容される最大値に設定する。   In order to solve the above problems, a motor control device according to the present invention controls driving of a motor by an inverter, and generates a control signal to the inverter by pulse width modulation, and according to a control deviation. A carrier frequency calculation unit that sets a carrier frequency in pulse width modulation, and the carrier frequency calculation unit sets the carrier frequency to a maximum value allowed in the pulse width modulation of the inverter when the control deviation is equal to or greater than a predetermined value. Set to.

また、上記の課題を解決するため、本発明によるモータ駆動システムは、モータと、モータに交流電力を与えるインバータと、インバータによるモータの駆動を制御するモータ制御装置と、を備えるものであって、モータ制御装置は、上記本発明によるモータ制御装置である。   In order to solve the above problems, a motor driving system according to the present invention includes a motor, an inverter that supplies AC power to the motor, and a motor control device that controls driving of the motor by the inverter, The motor control device is the motor control device according to the present invention.

本発明によれば、制御偏差に対する応答性が向上する。   According to the present invention, the responsiveness to the control deviation is improved.

上記した以外の課題、構成および効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。   Problems, configurations, and effects other than those described above will become apparent from the following description of embodiments.

実施例1であるモータ駆動システムの構成を示す。The structure of the motor drive system which is Example 1 is shown. 実施例1の構成を示す機能ブロック図である。2 is a functional block diagram illustrating a configuration of Embodiment 1. FIG. 実施例1のキャリア周波数算出部において実行される処理動作を示すフローチャートである。4 is a flowchart illustrating processing operations executed in a carrier frequency calculation unit according to the first embodiment. 実施例2のキャリア周波数算出部において実行される処理動作を示すフローチャートである。6 is a flowchart illustrating a processing operation executed in a carrier frequency calculation unit according to the second embodiment. 実施例2におけるキャリア周波数算出部のキャリア周波数設定動作の一例を示す。An example of the carrier frequency setting operation | movement of the carrier frequency calculation part in Example 2 is shown.

以下、本発明の実施形態について、下記の実施例1および実施例2により、図面を用いながら説明する。各図において、参照番号が同一のものは同一の構成要件あるいは類似の機能を備えた構成要件を示している。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the following Examples 1 and 2 with reference to the drawings. In each figure, the same reference numerals indicate the same constituent elements or constituent elements having similar functions.

図1は、本発明の実施例1であるモータ駆動システムの構成を示す。なお、本モータ駆動システムは、ハイブリッド自動車や電気自動車などの電動車両に搭載される。   FIG. 1 shows the configuration of a motor drive system that is Embodiment 1 of the present invention. The motor drive system is mounted on an electric vehicle such as a hybrid vehicle or an electric vehicle.

本モータ駆動システムは、モータ200と、モータ200の回転子位置を検出する位置センサ210と、モータ電流を検出する電流センサ220と、モータ200に交流電力を与えるインバータ100と、インバータ100によるモータ200の駆動を制御するモータ制御装置1を備える。なお、モータ200としては、永久磁石同期モータなどの三相同期モータが用いられる。   The motor drive system includes a motor 200, a position sensor 210 that detects a rotor position of the motor 200, a current sensor 220 that detects a motor current, an inverter 100 that supplies AC power to the motor 200, and a motor 200 that uses the inverter 100. The motor control apparatus 1 which controls the drive of this is provided. As the motor 200, a three-phase synchronous motor such as a permanent magnet synchronous motor is used.

モータ制御装置1は、外部(例えば、上位制御装置)からのトルク指令T*と、電流センサ220で検出される三相モータ電流i,i,i、位置センサ210で検出される回転子位置θに基づいてインバータ100をPWM制御する。 The motor control device 1 includes a torque command T * from the outside (for example, a host control device), three-phase motor currents i u , i v , i w detected by the current sensor 220, and rotation detected by the position sensor 210. The inverter 100 is PWM controlled based on the child position θ.

インバータ100は、スイッチング素子110a〜110fにより構成される。スイッチング素子110aおよびスイッチング素子110bは、それぞれ、U相上アームおよびU相下アームを構成する。スイッチング素子110cおよびスイッチング素子110dは、それぞれ、V相上アームおよびV相下アームを構成する。スイッチング素子110eおよびスイッチング素子110fは、それぞれ、W相上アームおよびW相下アームを構成する。なお、各アームにおいてスイッチング素子には、逆並列にダイオードが接続されるが、これらのダイオードはいわゆるフリーホイーリング(環流)ダイオードである。   The inverter 100 includes switching elements 110a to 110f. Switching element 110a and switching element 110b constitute a U-phase upper arm and a U-phase lower arm, respectively. Switching element 110c and switching element 110d constitute a V-phase upper arm and a V-phase lower arm, respectively. Switching element 110e and switching element 110f constitute a W-phase upper arm and a W-phase lower arm, respectively. In each arm, diodes are connected in antiparallel to the switching elements, but these diodes are so-called freewheeling (circulating) diodes.

本実施例1では、スイッチング素子110a〜110fとして、金属酸化膜型電界効果トランジスタ(MOSFET:Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)が適用される。なお、スイッチング素子110a〜110fとして、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(IGBT:Insulated Gate Bipolar Transistor)などを適用しても良い。また、フリーホイーリングダイオードは、スイッチング素子に、外付けされても良いし、内蔵されても良い。本実施形態のように、スイッチング素子がMOSFETである場合、寄生ダイオードをフリーホイーリングダイオードとして用いることができる。   In the first embodiment, metal oxide field effect transistors (MOSFETs) are applied as the switching elements 110a to 110f. Note that insulated gate bipolar transistors (IGBTs) or the like may be applied as the switching elements 110a to 110f. Further, the freewheeling diode may be externally attached to the switching element or may be incorporated therein. When the switching element is a MOSFET as in this embodiment, a parasitic diode can be used as a freewheeling diode.

インバータ100は、スイッチング素子110a〜110fが、モータ制御装置1によって生成されるスイッチング信号Sに基づいてオン・オフされることにより、直流電源(図示せず)から印加される直流電圧を交流電圧に変換する。インバータ100が出力する交流電圧がモータ200の固定子コイルに印加されると、三相モータ電流i,i,iが流れる。三相モータ電流i,i,iによってモータ200に回転磁界が発生すると、モータ200の回転子が回転する。 The inverter 100 is configured such that the switching elements 110a to 110f are turned on / off based on the switching signal S generated by the motor control device 1, thereby converting a DC voltage applied from a DC power supply (not shown) into an AC voltage. Convert. When the AC voltage output from the inverter 100 is applied to the stator coil of the motor 200, three-phase motor currents i u , i v and i w flow. When a rotating magnetic field is generated in the motor 200 by the three-phase motor currents i u , i v , i w , the rotor of the motor 200 rotates.

位置センサ210は、モータ200の回転子位置を検出し、検出した回転子位置θを出力する。位置センサ210としては、例えば、ロータリエンコーダなどが適用される。なお、いわゆる位置センサレス方式を適用して、位置センサ210を用いることなく、回転子位置θを推定しても良い。   The position sensor 210 detects the rotor position of the motor 200 and outputs the detected rotor position θ. As the position sensor 210, for example, a rotary encoder or the like is applied. Note that the rotor position θ may be estimated without using the position sensor 210 by applying a so-called position sensorless method.

電流センサ220は、モータ200に流れる三相モータ電流を検出し、検出した三相電流i,i,iを出力する。電流センサ220としては、例えば、CT(Current Transformer)が適用される。 The current sensor 220 detects a three-phase motor current flowing through the motor 200 and outputs the detected three-phase currents i u , i v and i w . For example, CT (Current Transformer) is applied as the current sensor 220.

図2は、図1の実施例1の構成を示す機能ブロック図である。   FIG. 2 is a functional block diagram showing the configuration of the first embodiment shown in FIG.

図2中、インバータ100と、モータ200と、位置センサ210および電流センサ220を除いた部分は、図1におけるモータ制御装置1の機能ブロックを示す。なお、モータ制御装置1は、マイクロコンピュータ、FPGA、ASICなどによって構成される。例えば、マイクロコンピュータが、所定のプログラムを実行することにより、各機能部として動作する。   In FIG. 2, portions excluding the inverter 100, the motor 200, the position sensor 210, and the current sensor 220 show functional blocks of the motor control device 1 in FIG. The motor control device 1 is configured by a microcomputer, FPGA, ASIC, or the like. For example, a microcomputer operates as each functional unit by executing a predetermined program.

図2に示すように、本実施例1においては、後述するキャリア周波数を変更する手段(図2では、キャリア周波数算出部70)を除いて、概略的には、公知のベクトル制御手段が適用される。   As shown in FIG. 2, in the first embodiment, generally known vector control means is applied except for means for changing the carrier frequency described later (carrier frequency calculation unit 70 in FIG. 2). The

電流指令演算部10は、入力されたトルク指令値T*と、角速度(ω)と、回転子位置θに基づき、回転座標系におけるdq軸電流指令値(i *,i *)を算出する。 The current command calculation unit 10 calculates a dq-axis current command value ( id * , iq * ) in the rotating coordinate system based on the input torque command value T * , angular velocity (ω), and rotor position θ. To do.

dq軸電流制御部20は、dq軸電流指令値(i *,i *)とdq軸電流検出値(i,i)との偏差に基づき、制御ゲイン指令値が設定される比例制御や積分制御などにより、dq軸電圧指令値(v *,v *)を算出する。 dq-axis current control unit 20, dq-axis current command value (i d *, i q * ) and on the basis of a deviation between the dq axis current detection value (i d, i q), the proportional control gain command value is set The dq axis voltage command value (v d * , v q * ) is calculated by control, integral control, or the like.

座標変換部30は、dq軸電圧指令値(v *,v *)と、回転子位置θとに基づいて、座標変換によりUVW相電圧指令値(v *,v *,v *)を算出する。 The coordinate conversion unit 30 performs UVW phase voltage command values (v u * , v v * , v w by coordinate conversion based on the dq axis voltage command values (v d * , v q * ) and the rotor position θ. * ) Is calculated.

PWM信号生成部40は、UVW相電圧指令値(v *,v *,v *)とキャリア信号とを比較するPWMにより、スイッチング素子110a〜110fをオン・オフ制御するためのスイッチング信号Sを生成する。ここで、キャリア周波数は、後述するキャリア周波数算出部70によって算出されるキャリア周波数指令値(f *)に設定される。 The PWM signal generation unit 40 is a switching signal for performing on / off control of the switching elements 110a to 110f by PWM that compares the UVW phase voltage command values (v u * , v v * , v w * ) with the carrier signal. S is generated. Here, the carrier frequency is set to a carrier frequency command value (f c * ) calculated by a carrier frequency calculation unit 70 described later.

dq変換部50は、電流センサ220で検出される三相モータ電流i,i,iを、位置センサ210で検出される回転子位置θに基づく座標変換により、回転座標系におけるdq軸電流検出値(i,i)に変換する。 The dq conversion unit 50 converts the three-phase motor currents i u , i v , i w detected by the current sensor 220 into a dq axis in the rotating coordinate system by coordinate conversion based on the rotor position θ detected by the position sensor 210. The current detection value (i d , i q ) is converted.

速度変換部60は、位置センサ210で検出される回転子位置θに基づいて、時間微分演算により角速度ωを算出する。   Based on the rotor position θ detected by the position sensor 210, the speed conversion unit 60 calculates the angular velocity ω by time differentiation calculation.

キャリア周波数算出部70は、dq軸電流指令値(i *,i *)とdq軸電流検出値(i,i)の偏差と、角速度ωとに基づいて、キャリア周波数指令値(f *)と制御ゲイン指令値を算出する。なお、キャリア周波数指令値(f *)および制御ゲイン指令値は、それぞれ、PWM信号生成部40およびdq軸電流制御部20に送られる。 The carrier frequency calculator 70, dq-axis current command value (i d *, i q * ) and dq-axis current detection value (i d, i q) and deviation, based on the angular velocity omega, the carrier frequency command value ( f c *) and calculates a control gain command value. The carrier frequency command value (f c * ) and the control gain command value are sent to the PWM signal generation unit 40 and the dq axis current control unit 20, respectively.

図3は、図2におけるキャリア周波数算出部70において実行される処理動作を示すフローチャートである。   FIG. 3 is a flowchart showing processing operations executed in the carrier frequency calculation unit 70 in FIG.

まず、ステップA1において、dq軸電流指令値(i *,i *)とdq軸電流検出値(i,i)の偏差、すなわち制御偏差が所定値以上であるかが判定される。偏差が所定値以上である場合(ステップA1のYes)、次にステップA2が実行され、偏差が所定値よりも小さい場合(ステップA1のNo)、次にステップA4が実行される。この所定値は、所望の制御応答速度に基づいて予め設定され、モータ制御装置1内に記憶される。なお、制御応答速度を高める場合、所定値は低減される。 First, in step A1, dq axis current command values (i d *, i q * ) or the dq axis current detection value (i d, i q) deviation, that is, the control deviation is equal to or greater than the predetermined value is determined . If the deviation is greater than or equal to a predetermined value (Yes in step A1), then step A2 is executed, and if the deviation is smaller than the predetermined value (No in step A1), then step A4 is executed. This predetermined value is set in advance based on a desired control response speed and stored in the motor control device 1. When the control response speed is increased, the predetermined value is reduced.

ステップA2では、キャリア周波数指令値(f *)が、インバータ100のPWM制御において許容される最大値に設定される。これにより、PWM信号生成部40(図2)におけるキャリア周波数が最大値に設定される。この最大値は、モータ制御装置1を構成する制御回路の処理速度や、許容されるインバータのスイッチング速度(もしくはスイッチング損失)などに応じて設定される。ステップA2が実行されると、次に、ステップA3が実行される。 In step A2, the carrier frequency command value (f c * ) is set to the maximum value allowed in the PWM control of the inverter 100. Thereby, the carrier frequency in the PWM signal generation unit 40 (FIG. 2) is set to the maximum value. This maximum value is set according to the processing speed of the control circuit constituting the motor control device 1, the allowable inverter switching speed (or switching loss), and the like. When step A2 is executed, next step A3 is executed.

ステップA3では、dq軸電流制御部20における比例制御や積分制御の制御ゲインの値を、ステップA2で設定されるキャリア周波数指令値(f *)(すなわち最大値)に応じた値に変更する。ここで、制御ゲインとキャリア周波数は比例関係にあり、制御ゲインの値は、キャリア周波数指令値が高くなると、大きな値に変更される。これにより、モータ制御装置1の応答性能が向上する。なお、制御ゲインの変更によりdq軸電流の振動が発生する場合、制御ゲインの変化率を制限するリミッタを設けることにより、振動を抑えることができる。 In step A3, the value of the control gain of proportional control and integral control in the dq-axis current control unit 20 is changed to a value corresponding to the carrier frequency command value (f c * ) (that is, the maximum value) set in step A2. . Here, the control gain and the carrier frequency are in a proportional relationship, and the value of the control gain is changed to a larger value when the carrier frequency command value becomes higher. Thereby, the response performance of the motor control device 1 is improved. In addition, when the dq-axis current vibration occurs due to the change in the control gain, the vibration can be suppressed by providing a limiter that limits the rate of change in the control gain.

また、ステップA4では、キャリア周波数指令値(f *)が、モータ200の回転数に応じて、本実施例では角速度ωに応じて、算出される。従って、キャリア周波数の値が、算出されるキャリア周波数指令値(f *)に設定される。ここで、キャリア周波数指令値(f *)と角速度ωは比例関係にあり、キャリア周波数指令値(f *)は、角速度が大きくなるほど、高い値に設定される。例えば、キャリア周波数指令値(f *)は、角速度(ω)から算出される出力周波数(インバータ100が出力する交流電力の周波数)の整数倍(2倍以上)の値に設定される。ステップA4が実行されると、次に、ステップA5が実行される。 In step A4, the carrier frequency command value (f c * ) is calculated according to the rotational speed of the motor 200, and according to the angular velocity ω in this embodiment. Accordingly, the value of the carrier frequency is set to the calculated carrier frequency command value (f c * ). Here, the carrier frequency command value (f c * ) and the angular velocity ω are in a proportional relationship, and the carrier frequency command value (f c * ) is set to a higher value as the angular velocity increases. For example, the carrier frequency command value (f c * ) is set to a value that is an integral multiple (twice or more) of the output frequency (frequency of AC power output from the inverter 100) calculated from the angular velocity (ω). Once step A4 is executed, next step A5 is executed.

ステップA5では、前述のステップA3と同様に、dq軸電流制御部20における制御ゲインが変更される。   In step A5, the control gain in the dq-axis current control unit 20 is changed as in step A3 described above.

なお、ステップA3もしくはステップA5が実行されると、ステップA1に戻り、ステップA1以降が繰り返し実行される。   When step A3 or step A5 is executed, the process returns to step A1, and step A1 and subsequent steps are repeatedly executed.

上述のように、本実施例1によれば、制御偏差が所定値以上になると、PWM制御のキャリア周波数が所定の最大値に設定されるので、制御偏差が急に大きくなる場合における制御応答性能が向上する。さらに、設定されるキャリア周波数指令値(f *)に応じて制御ゲインが変更されるので、制御応答性能が向上する。 As described above, according to the first embodiment, when the control deviation exceeds a predetermined value, the carrier frequency of the PWM control is set to a predetermined maximum value, so that the control response performance when the control deviation suddenly increases. Will improve. Furthermore, since the control gain is changed according to the set carrier frequency command value (f c * ), the control response performance is improved.

次に、本発明の実施例2であるモータ駆動システムについて説明する。なお、モータ駆動システムの構成は実施例1(図1,2)と同様である。   Next, a motor drive system that is Embodiment 2 of the present invention will be described. The configuration of the motor drive system is the same as that of the first embodiment (FIGS. 1 and 2).

以下、実施例1とは異なる点、すなわちキャリア周波数算出部70(図2)の動作について説明する。   Hereinafter, a difference from the first embodiment, that is, an operation of the carrier frequency calculation unit 70 (FIG. 2) will be described.

図4は、実施例2におけるキャリア周波数算出部70において実行される処理動作を示すフローチャートである。   FIG. 4 is a flowchart illustrating processing operations executed in the carrier frequency calculation unit 70 in the second embodiment.

まず、ステップB1において、実施例1(図2のステップA1)と同様に、dq軸電流指令値(i *,i *)とdq軸電流検出値(i,i)の偏差、すなわち制御偏差が所定値以上であるかが判定される。偏差が所定値以上である場合(ステップB1のYes)、次にステップB2が実行され、偏差が所定値よりも小さい場合(ステップB1のNo)、次にステップB4が実行される。 First, in step B1, the deviation of the Example 1 in the same manner (step A1 in FIG. 2), dq axis current command values (i d *, i q * ) and dq-axis current detection value (i d, i q), That is, it is determined whether the control deviation is equal to or greater than a predetermined value. If the deviation is greater than or equal to a predetermined value (Yes in step B1), then step B2 is executed. If the deviation is smaller than the predetermined value (No in step B1), then step B4 is executed.

ステップB2では、実施例1(図2のステップA2)と同様に、キャリア周波数が最大値に設定される。ステップB2が実行されると、次に、ステップB3が実行される。   In step B2, similarly to the first embodiment (step A2 in FIG. 2), the carrier frequency is set to the maximum value. When step B2 is executed, next, step B3 is executed.

ステップB3では、実施例1(図2のステップA3)と同様に、dq軸電流制御部20における制御ゲインの値が、ステップB2で設定されるキャリア周波数指令値(f *)(すなわち最大値)に応じた値に変更される。 In step B3, as in the first embodiment (step A3 in FIG. 2), the control gain value in the dq-axis current control unit 20 is the carrier frequency command value (f c * ) set in step B2 (ie, the maximum value). ).

実施例2における上述の処理動作(ステップB1〜B3)は、実施例1と同様であるので、その効果は実施例1と同様である。これに対し、ステップB1で制御偏差が所定値より小さいと判定される場合(ステップB1のNo)の処理動作は、次に説明するように、実施例1とは異なる。   Since the above-described processing operations (steps B1 to B3) in the second embodiment are the same as those in the first embodiment, the effects thereof are the same as those in the first embodiment. On the other hand, the processing operation in the case where it is determined in step B1 that the control deviation is smaller than the predetermined value (No in step B1) is different from that in the first embodiment, as will be described below.

ステップB4では、キャリア周波数を変更してから所定時刻が経過したかが判定される。ここで、所定時刻は、キャリア周波数を変更した直後にdq軸電流に発生し得る振動が収束するまでに要する時刻に設定され、予めモータ制御装置1内に記憶される。本ステップB4により、制御の不安定化を抑制することができる。ステップB4において、所定時刻を経過していないと判定される場合(ステップB4のNo)、ステップB1に戻り、ステップB1以降が繰り返し実行される。また、ステップB4において、所定時刻を経過していると判定される場合(ステップB4のYes)、次にステップB5が実行される。   In step B4, it is determined whether a predetermined time has elapsed since the carrier frequency was changed. Here, the predetermined time is set to the time required until the vibration that can occur in the dq-axis current immediately after the carrier frequency is changed, and is stored in the motor control device 1 in advance. This step B4 can suppress instability of control. If it is determined in step B4 that the predetermined time has not elapsed (No in step B4), the process returns to step B1, and step B1 and subsequent steps are repeatedly executed. If it is determined in step B4 that the predetermined time has elapsed (Yes in step B4), then step B5 is executed.

ステップB5では、現時点におけるキャリア周波数すなわち前回(現時点の一時点前)設定されたキャリア周波数の値が最大値であるかが判定される。前回のキャリア周波数が最大値である場合(ステップB5のYes)、次にステップB6が実行され、前回のキャリア周波数が最大値ではない場合(ステップB5のNo)、次にステップB8が実行される。   In step B5, it is determined whether the current carrier frequency, that is, the value of the carrier frequency set last time (one time before the current time) is the maximum value. If the previous carrier frequency is the maximum value (Yes in Step B5), then Step B6 is executed. If the previous carrier frequency is not the maximum value (No in Step B5), then Step B8 is executed. .

ステップB6では、キャリア周波数指令値(f *)が、出力周波数の15倍に設定される。従って、キャリア周波数の値が、出力周波数の15倍の値に設定される。ここで、出力周波数に対するキャリア周波数の倍率Nは任意で良いが、好ましくは、トルクリップルや騒音に関わる高調波を考慮して、3n倍(nは奇数)に設定される。そこで、ステップB6では、倍率を3の奇数倍(5倍)としている(後述のステップB9,B11においても同様)。ステップB6が実行されると、次にステップB7が実行される。 In step B6, the carrier frequency command value (f c * ) is set to 15 times the output frequency. Therefore, the value of the carrier frequency is set to a value that is 15 times the output frequency. Here, the carrier frequency magnification N with respect to the output frequency may be arbitrary, but is preferably set to 3n times (n is an odd number) in consideration of harmonics related to torque ripple and noise. Therefore, in step B6, the magnification is set to an odd multiple (5 times) of 3 (the same applies to steps B9 and B11 described later). When step B6 is executed, next step B7 is executed.

ステップB7では、ステップB3と同様に制御ゲインが変更される。   In step B7, the control gain is changed as in step B3.

また、ステップB8では、出力周波数に対するキャリア周波数の倍率Nが15倍であるかが判定される。Nが15である場合(ステップB8のYes)、次にステップB9が実行され、Nが15ではない場合(ステップB8のNo)、次にステップB11が実行される。   In Step B8, it is determined whether or not the magnification N of the carrier frequency with respect to the output frequency is 15. When N is 15 (Yes at Step B8), Step B9 is executed next, and when N is not 15 (No at Step B8), Step B11 is executed next.

ステップB9では、キャリア周波数指令値(f *)が、出力周波数の9倍に設定される。従って、キャリア周波数の値が、出力周波数の9倍の値に設定される。ステップB9において、出力周波数に対するキャリア周波数の倍率Nは、任意で良いが、ステップB6における倍率よりも小さな値に設定される。本実施例2においては、ステップB6と同様に、倍率を3の奇数倍(3倍)としている。ステップB9が実行されると、次にステップB10が実行される。 In step B9, the carrier frequency command value (f c * ) is set to 9 times the output frequency. Therefore, the value of the carrier frequency is set to a value that is nine times the output frequency. In step B9, the carrier frequency magnification N with respect to the output frequency may be arbitrary, but is set to a value smaller than the magnification in step B6. In the second embodiment, similarly to step B6, the magnification is an odd multiple of 3 (three times). When step B9 is executed, next step B10 is executed.

ステップB10では、ステップB3と同様に制御ゲインが変更される。   In step B10, the control gain is changed as in step B3.

また、ステップB11では、キャリア周波数指令値(f *)が、出力周波数の3倍に設定される。従って、キャリア周波数の値が、出力周波数の3倍の値に設定される。ステップB11において、出力周波数に対するキャリア周波数の倍率Nは、任意で良いが、ステップB9における倍率よりも小さな値に設定される。本実施例2においては、ステップB6と同様に、倍率を3の奇数倍(1倍)としている。ステップB11が実行されると、次にステップB12が実行される。 In Step B11, the carrier frequency command value (f c * ) is set to three times the output frequency. Therefore, the value of the carrier frequency is set to a value that is three times the output frequency. In step B11, the carrier frequency magnification N with respect to the output frequency may be arbitrary, but is set to a value smaller than the magnification in step B9. In the second embodiment, similarly to step B6, the magnification is an odd multiple (1) of 3. When step B11 is executed, next step B12 is executed.

ステップB11では、ステップB3と同様に制御ゲインが変更される。   In step B11, the control gain is changed as in step B3.

なお、ステップB3,B7,B10,B12のいずれか、すなわち制御ゲインの変更が実行されると、ステップB1に戻り、ステップB1以降が繰り返し実行される。   Note that when one of steps B3, B7, B10, and B12, that is, a change in control gain is executed, the process returns to step B1, and step B1 and subsequent steps are repeatedly executed.

上述のように、制御偏差が所定値よりも小さい場合、図4におけるステップB4〜B12の処理動作により、キャリア周波数の値が、前回の値の大きさに応じて、段階的(15倍、9倍、3倍)に低減されるため、キャリア周波数を変更する際の切り替えショック、例えば、瞬間的ではあるが不連続なモータの速度変動を抑制することができる。   As described above, when the control deviation is smaller than the predetermined value, the value of the carrier frequency is changed stepwise (15 times, 9 times) according to the magnitude of the previous value by the processing operation of steps B4 to B12 in FIG. Therefore, switching shocks when changing the carrier frequency, for example, instantaneous but discontinuous speed fluctuations of the motor can be suppressed.

図5は、実施例2におけるキャリア周波数算出部70のキャリア周波数設定動作の一例を示す。なお、本例においては、キャリア信号における谷部の時点(図2中のt0,t1,t2,…)で、モータ制御装置1が、図4に示す処理動作を実行している。   FIG. 5 shows an example of the carrier frequency setting operation of the carrier frequency calculation unit 70 in the second embodiment. In this example, the motor control device 1 executes the processing operation shown in FIG. 4 at the time of valleys in the carrier signal (t0, t1, t2,... In FIG. 2).

まず、図5中の時点t0では、キャリア周波数が出力周波数の9倍に設定されている。t0以降、制御偏差Eが増加し、時点t1では、制御偏差Eが所定値E0を超過している。このため、キャリア周波数が最大値に変更される。   First, at time t0 in FIG. 5, the carrier frequency is set to 9 times the output frequency. After t0, the control deviation E increases, and at time t1, the control deviation E exceeds a predetermined value E0. For this reason, the carrier frequency is changed to the maximum value.

時点t1以降、制御偏差Eは減少するが、時点t2では、偏差Eが所定値E0を下回るものの、所定値E1(<E0)を超過している。このため、キャリア周波数は、変更されることなく、最大値に設定される。   The control deviation E decreases after the time t1, but at the time t2, the deviation E is less than the predetermined value E0 but exceeds the predetermined value E1 (<E0). For this reason, the carrier frequency is set to the maximum value without being changed.

時点t2以降、制御偏差Eは減少し、時点t3では、制御偏差は所定値E1を下回る。しかし、キャリア周波数が変更された時点t1から、所定時刻T1が経過していないため、キャリア周波数は、変更されることなく、最大値に設定される。   After time t2, the control deviation E decreases, and at time t3, the control deviation falls below a predetermined value E1. However, since the predetermined time T1 has not elapsed since the time t1 when the carrier frequency was changed, the carrier frequency is set to the maximum value without being changed.

時点t3以降、制御偏差Eは減少し、時点t4では、制御偏差は所定値E1を下回る。さらに、時点t4では、キャリア周波数が変更された時点t1から、所定時刻T1が経過しているため、キャリア周波数が出力周波数の15倍に設定されている。   After time t3, the control deviation E decreases, and at time t4, the control deviation falls below the predetermined value E1. Further, at the time t4, since the predetermined time T1 has elapsed since the time t1 when the carrier frequency was changed, the carrier frequency is set to 15 times the output frequency.

図5に示すように、制御偏差E増大時に、キャリア周波数を最大値に変更するかを判断するための制御偏差の所定値E0と、制御偏差E減少時に、キャリア周波数を出力周波数の整数倍に変更するかを判断するための制御偏差の所定値En(1個ないし複数個(nは自然数):図5では1個(E1))を設定することにより、キャリア周波数の変更が不安定に繰り返されることが防止できる。   As shown in FIG. 5, when the control deviation E increases, a predetermined value E0 of the control deviation for determining whether to change the carrier frequency to the maximum value, and when the control deviation E decreases, the carrier frequency is an integer multiple of the output frequency. By setting a predetermined value En (one or more (n is a natural number): one (E1) in FIG. 5) of the control deviation for determining whether to change, the change of the carrier frequency is repeated in an unstable manner. Can be prevented.

上述のように、本実施例2によれば、実施例1と同様に、制御偏差が所定値以上になると、PWM制御のキャリア周波数が所定の最大値に設定されるので、制御応答性能が向上する。また、現時点で制御偏差が所定値よりも小さい場合、キャリア周波数が、前時点で設定されたキャリア周波数の大きさに応じて、段階的に小さくなる値に設定されるので、キャリア周波数を変更する際の切り替えショックを抑制することができる。また、現時点で制御偏差が所定値よりも小さい場合、キャリア周波数が変更されてから現時点までに所定時刻が経過していなければキャリア周波数を変更しないので、制御動作が安定化する。   As described above, according to the second embodiment, as in the first embodiment, when the control deviation exceeds a predetermined value, the carrier frequency for PWM control is set to a predetermined maximum value, so that the control response performance is improved. To do. Also, when the control deviation is smaller than a predetermined value at the present time, the carrier frequency is set to a value that decreases stepwise according to the magnitude of the carrier frequency set at the previous time point, so the carrier frequency is changed. The switching shock at the time can be suppressed. Further, when the control deviation is smaller than a predetermined value at the present time, the carrier frequency is not changed unless the predetermined time has elapsed from the time when the carrier frequency is changed, so that the control operation is stabilized.

なお、本発明は前述した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、前述した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置き換えをすることが可能である。   In addition, this invention is not limited to embodiment mentioned above, Various modifications are included. For example, the above-described embodiments have been described in detail for easy understanding of the present invention, and are not necessarily limited to those having all the configurations described. Further, it is possible to add, delete, and replace other configurations for a part of the configuration of each embodiment.

例えば、上記実施例のモータ駆動システムは、電動車両に限らず、種々の電動装置に搭載しても良い。   For example, the motor drive system of the above-described embodiment is not limited to an electric vehicle, and may be mounted on various electric devices.

1 モータ制御装置
10 電流指令演算部
20 dq軸電流制御部
30 座標変換部
40 PWM信号生成部
50 dq変換部
60 速度変換部
70 キャリア周波数算出部
100 インバータ
110a,110b,110c,110d,110e,110f スイッチング素子
200 モータ
210 位置センサ
220 電流センサ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Motor control apparatus 10 Current command calculating part 20 dq axis current control part 30 Coordinate conversion part 40 PWM signal generation part 50 dq conversion part 60 Speed conversion part 70 Carrier frequency calculation part 100 Inverters 110a, 110b, 110c, 110d, 110e, 110f Switching element 200 Motor 210 Position sensor 220 Current sensor

Claims (7)

インバータによるモータの駆動を制御するモータ制御装置において、
パルス幅変調により前記インバータへの制御信号を生成する信号生成部と、
制御偏差に応じて前記パルス幅変調におけるキャリア周波数を設定するキャリア周波数算出部と、
を備え、
前記キャリア周波数算出部は、前記制御偏差が所定値以上である場合、前記キャリア周波数を、前記インバータの前記パルス幅変調において許容される最大値に設定することを特徴とするモータ制御装置。
In the motor control device that controls the drive of the motor by the inverter,
A signal generator for generating a control signal to the inverter by pulse width modulation;
A carrier frequency calculation unit that sets a carrier frequency in the pulse width modulation according to a control deviation;
With
The carrier frequency calculation unit sets the carrier frequency to a maximum value allowed in the pulse width modulation of the inverter when the control deviation is greater than or equal to a predetermined value.
請求項1に記載のモータ制御装置において、
前記キャリア周波数算出部は、前記制御偏差が前記所定値よりも小さい場合、前記キャリア周波数を出力周波数の整数倍に設定することを特徴とするモータ制御装置。
The motor control device according to claim 1,
The carrier frequency calculation unit sets the carrier frequency to an integer multiple of an output frequency when the control deviation is smaller than the predetermined value.
請求項2に記載のモータ制御装置において、
前記キャリア周波数算出部は、現時点で前記制御偏差が前記所定値よりも小さい場合、前記キャリア周波数を、前時点で設定された前記キャリア周波数の大きさに応じて、段階的に小さくなる値に設定することを特徴とするモータ制御装置。
The motor control device according to claim 2,
When the control deviation is smaller than the predetermined value at the present time, the carrier frequency calculation unit sets the carrier frequency to a value that decreases stepwise according to the magnitude of the carrier frequency set at the previous time point. A motor control device.
請求項2に記載のモータ制御装置であって、
前記キャリア周波数算出部は、現時点で前記制御偏差が前記所定値よりも小さい場合、前記キャリア周波数が変更されてから前記現時点までに所定時刻が経過していなければ前記キャリア周波数を変更しないことを特徴とするモータ制御装置。
The motor control device according to claim 2,
When the control deviation is smaller than the predetermined value at the present time, the carrier frequency calculating unit does not change the carrier frequency unless the predetermined time has elapsed from the change of the carrier frequency to the current time. A motor control device.
請求項1または請求項2に記載のモータ制御装置において、
前記キャリア周波数算出部は、設定する前記キャリア周波数に応じて、制御ゲインを設定することを特徴とするモータ制御装置。
In the motor control device according to claim 1 or 2,
The carrier frequency calculating unit sets a control gain according to the carrier frequency to be set.
請求項5に記載のモータ制御装置において、
前記キャリア周波数算出部は、前記制御ゲインの変化率を制限するリミッタを備えることを特徴とするモータ制御装置。
The motor control device according to claim 5,
The carrier frequency calculation unit includes a limiter that limits a rate of change of the control gain.
モータと、
モータに交流電力を与えるインバータと、
前記インバータによる前記モータの駆動を制御するモータ制御装置と、
を備えるモータ駆動システムにおいて、
前記モータ制御装置は、請求項1に記載されるモータ制御装置であることを特徴とするモータ駆動システム。
A motor,
An inverter that provides AC power to the motor;
A motor control device for controlling driving of the motor by the inverter;
In a motor drive system comprising:
The motor control device according to claim 1, wherein the motor control device is a motor control device according to claim 1.
JP2018097642A 2018-05-22 2018-05-22 Motor controller and motor drive system Pending JP2019205245A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018097642A JP2019205245A (en) 2018-05-22 2018-05-22 Motor controller and motor drive system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018097642A JP2019205245A (en) 2018-05-22 2018-05-22 Motor controller and motor drive system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2019205245A true JP2019205245A (en) 2019-11-28

Family

ID=68727488

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2018097642A Pending JP2019205245A (en) 2018-05-22 2018-05-22 Motor controller and motor drive system

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2019205245A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2023099680A (en) * 2020-06-12 2023-07-13 東芝三菱電機産業システム株式会社 Power conversion device

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2023099680A (en) * 2020-06-12 2023-07-13 東芝三菱電機産業システム株式会社 Power conversion device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5120669B2 (en) Control device for motor drive device
WO2013137146A1 (en) Device for controlling electric motor and method for controlling electric motor
JP6488192B2 (en) Inverter control device
WO2018043502A1 (en) Inverter control device and electric motor driving system
US10389289B2 (en) Generating motor control reference signal with control voltage budget
JP6425898B2 (en) Inverter control device and method thereof
JP6579195B2 (en) Power control method and power control apparatus
JP6293401B2 (en) Motor controller for air conditioner and air conditioner
JP2009189146A (en) Control unit for electric motor
JP5808210B2 (en) Motor control device and motor control method
JP2017205017A (en) Motor control device of air conditioner, and air conditioner
JP2019205245A (en) Motor controller and motor drive system
JP5573580B2 (en) Rotating machine control device and rotating machine control system
JP2010268599A (en) Control device for permanent magnet motor
JP2006204054A (en) Motor control unit and motor drive system having the same
JP2008017577A (en) Synchronous motor controller
JP5862690B2 (en) Control device for motor drive device and motor drive system
JP2018198479A (en) Control device of synchronous motor
JP5954120B2 (en) Motor control device, motor control method, and control program
JP6471670B2 (en) Power control method and power control apparatus
JP6681266B2 (en) Electric motor control device and electric vehicle equipped with the same
JP6601343B2 (en) Control device
JP7571648B2 (en) Rotating Electric Machine Control System
JP2010041748A (en) Motor control device and method
CN110326210B (en) Air conditioner