JP2019213309A - Control method of winding field magnetic type synchronous motor, and control device - Google Patents

Control method of winding field magnetic type synchronous motor, and control device Download PDF

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Abstract

To provide a control method of a winding field magnetic type synchronous motor, and a control device, capable of accurately performing rotation control by controlling a field magnetic flux stably.SOLUTION: A method of controlling a winding field type synchronous motor (109) includes an f-axis current command value calculation step (113), an f-axis current control step (114), an f-axis non-interference control step (117), and an f-axis voltage output step (105). The f-axis current control step (117) includes a pseudo F/B step (302) of calculating a pseudo F/B voltage command value by pseudo F/B control based on a negative feedback current for an f-axis current command value, a limiting step (303) of limiting a pseudo F/B model voltage command value and outputting an f-axis limiting voltage command value, a reference response processing step (301) of calculating an f-axis current reference response to the f-axis limiting voltage command value, and a first f-axis voltage command value calculating step (206, 204) of calculating a first f-axis voltage command value based on the f-axis limiting voltage command value.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、巻線界磁型同期モータの制御方法、及び、制御装置に関する。   The present invention relates to a control method and a control apparatus for a winding field type synchronous motor.

特許文献1には、回転子側に界磁巻線を有する界磁巻線型の同期モータのトルク制御において、f軸電流と称される界磁巻線に流す電流を変化させることで回転子側の界磁磁束を変化させる技術が開示されている。   In Patent Document 1, in the torque control of a field winding type synchronous motor having a field winding on the rotor side, the current flowing through the field winding called f-axis current is changed to change the rotor side. A technique for changing the field magnetic flux of the magnetic field is disclosed.

国際公開第2017/014249号International Publication No. 2017/014249

特許文献1に開示される界磁巻線型の同期モータにおいては、固定子に印加されるd、q軸電圧に加えて、回転子における界磁磁束を変化させるためにf軸電圧が制御される。ここで、d、q、及び、f軸においては1つの軸の電圧の制御が他の軸の制御を干渉するので、相互の干渉成分をキャンセルする非干渉制御部を設けることで、界磁磁束をf軸において制御することができる。   In the field winding type synchronous motor disclosed in Patent Document 1, in addition to the d and q axis voltages applied to the stator, the f axis voltage is controlled in order to change the field magnetic flux in the rotor. . Here, in the d, q, and f axes, the control of the voltage of one axis interferes with the control of the other axis. Therefore, by providing a non-interference control unit that cancels the mutual interference component, the field magnetic flux is provided. Can be controlled in the f-axis.

f軸の制御は、印加電流に対する界磁磁束の応答性が比較的悪いという性質を有する。そのため、f軸電圧指令値の算出にフィードバック(F/B)制御が用いられる場合には、所望の応答性を実現するためにF/Bゲインを大きくする必要がある。しかしながら、F/Bゲインが大きくなると、演算時間などの制御系が持つむだ時間が大きい場合などには、界磁磁束が発散するおそれがある。一方、発散を防止するためにフィードバックゲインを小さくすると、応答性が悪くなってしまい収束までに時間がかかるおそれがある。   The control of the f axis has a property that the response of the field magnetic flux to the applied current is relatively poor. Therefore, when feedback (F / B) control is used to calculate the f-axis voltage command value, it is necessary to increase the F / B gain in order to achieve a desired response. However, when the F / B gain increases, the field magnetic flux may diverge when the control system has a large dead time. On the other hand, if the feedback gain is reduced in order to prevent divergence, the responsiveness deteriorates and it may take time until convergence.

本発明は、このような課題に着目してなされたものであり、F/B補償器を用いることなく界磁磁束を安定的に制御することで回転制御を精度よく行える巻線界磁型の同期モータの制御方法、及び、制御装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made paying attention to such problems, and is a wound field type that can accurately control rotation by stably controlling field magnetic flux without using an F / B compensator. It is an object to provide a control method and a control device for a synchronous motor.

本発明の巻線界磁型の同期モータの制御方法の一態様は、固定子におけるd軸、q軸の電圧指令値、及び、回転子における磁束を制御するf軸の電圧指令値を算出し、d軸、q軸、及びf軸の電圧指令値に基づいて回転駆動を制御する。巻線界磁型の同期モータの制御方法は、トルク指令値に応じてf軸電流指令値を算出するf軸電流指令値演算ステップと、f軸電流センサにより取得されるf軸電流がf軸電流指令値に追従するように制御するために、第1のf軸電圧指令値を算出するf軸電流制御ステップと、f軸とd軸及びq軸との間の干渉電圧をキャンセルするf軸非干渉電圧を算出するf軸非干渉制御ステップと、第1のf軸電圧指令値をf軸非干渉電圧により補正して第2のf軸電圧指令値を求め、第2のf軸電圧指令値に応じて回転子の巻線に対してf軸電圧を出力するf軸電圧出力ステップと、を有する。f軸電流制御ステップは、f軸電流指令値に対して負帰還電流に基づいた疑似F/B制御を行うことにより、疑似F/B電圧指令値を算出する疑似F/Bステップと、疑似F/B電圧指令値を制限してf軸制限電圧指令値を出力する制限ステップと、f軸電圧からf軸電流までの応答をモデル化した規範応答モデルを用いて、f軸制限電圧指令値から、負帰還電流となるf軸電流規範応答を算出する規範応答処理ステップと、f軸制限電圧指令値に基づいて第1のf軸電圧指令値を算出する第1のf軸電圧指令値算出ステップと、を有する。   One aspect of the control method of the winding field type synchronous motor of the present invention is to calculate the d-axis and q-axis voltage command values in the stator and the f-axis voltage command value for controlling the magnetic flux in the rotor. Rotational drive is controlled based on voltage command values for the d-axis, q-axis, and f-axis. The control method of the winding field type synchronous motor includes an f-axis current command value calculation step for calculating an f-axis current command value according to a torque command value, and an f-axis current acquired by an f-axis current sensor is f-axis. An f-axis current control step for calculating a first f-axis voltage command value to control to follow the current command value, and an f-axis for canceling interference voltage between the f-axis, d-axis, and q-axis An f-axis non-interference control step for calculating a non-interference voltage, a second f-axis voltage command value is obtained by correcting the first f-axis voltage command value with the f-axis non-interference voltage, and a second f-axis voltage command And an f-axis voltage output step for outputting an f-axis voltage to the rotor winding in accordance with the value. The f-axis current control step performs pseudo F / B control based on the negative feedback current with respect to the f-axis current command value, thereby calculating a pseudo F / B voltage command value, and a pseudo F / B step. Using a reference step model that models the response from the f-axis voltage to the f-axis current by limiting the / B voltage command value and outputting the f-axis limit voltage command value, A norm response processing step for calculating an f-axis current normative response to be a negative feedback current, and a first f-axis voltage command value calculating step for calculating a first f-axis voltage command value based on the f-axis limit voltage command value And having.

本発明の一態様によれば、F/B補償器を用いることなく界磁磁束を安定的に制御することで回転制御を精度よく行うことができる。   According to one aspect of the present invention, rotation control can be performed with high accuracy by stably controlling the field magnetic flux without using an F / B compensator.

図1は、モータ制御システムのブロック図である。FIG. 1 is a block diagram of a motor control system. 図2は、f軸電流制御部の詳細なブロック図である。FIG. 2 is a detailed block diagram of the f-axis current control unit. 図3は、f軸F/F補償器の詳細なブロック図である。FIG. 3 is a detailed block diagram of the f-axis F / F compensator. 図4は、f軸電流モデルの詳細なブロック図である。FIG. 4 is a detailed block diagram of the f-axis current model. 図5は、f軸電流F/Bモデル詳細なブロック図である。FIG. 5 is a detailed block diagram of the f-axis current F / B model. 図6は、f軸リミット処理部の詳細なブロック図である。FIG. 6 is a detailed block diagram of the f-axis limit processing unit. 図7は、f軸リミット処理部の詳細なブロック図の他の一例である。FIG. 7 is another example of a detailed block diagram of the f-axis limit processing unit. 図8は、f軸F/B補償器の詳細なブロック図である。FIG. 8 is a detailed block diagram of the f-axis F / B compensator. 図9は、f軸ロバスト補償器の詳細なブロック図である。FIG. 9 is a detailed block diagram of the f-axis robust compensator. 図10は、モータの制御処理を示すフローチャートである。FIG. 10 is a flowchart showing a motor control process. 図11Aは、本実施形態と比較例とにおける制御処理を示すタイミングチャートである。FIG. 11A is a timing chart showing control processing in the present embodiment and the comparative example. 図11Bは、本実施形態と比較例とにおける制御処理を示すタイミングチャートである。FIG. 11B is a timing chart showing control processing in the present embodiment and the comparative example. 図12Aは、本実施形態と比較例とにおける制御処理を示すタイミングチャートである。FIG. 12A is a timing chart illustrating control processing in the present embodiment and the comparative example. 図12Bは、本実施形態と比較例とにおける制御処理を示すタイミングチャートである。FIG. 12B is a timing chart illustrating control processing in the present embodiment and the comparative example.

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

図1は、本実施形態の制御方法により制御されるモータ制御システム100のブロック図である。モータ制御システム100は、例えば、電気自動車に適用される。なお、電気自動車以外に、例えば、ハイブリッド自動車や、自動車以外のシステムに適用することも可能である。   FIG. 1 is a block diagram of a motor control system 100 controlled by the control method of the present embodiment. The motor control system 100 is applied to, for example, an electric vehicle. In addition to an electric vehicle, for example, the present invention can be applied to a hybrid vehicle or a system other than a vehicle.

まず、モータ制御システム100の制御の概略について説明する。モータ制御システム100により制御されるモータ101は、固定子の巻線に電圧を印加可能に構成されるとともに、回転子に巻線を備え回転子側の磁束を変化させることができる巻線界磁型同期モータである。モータ101の回転制御においては、固定子に印加されるd、q軸の電圧に加えて、回転子の磁束を変化させるf軸の電圧が制御される。   First, an outline of the control of the motor control system 100 will be described. The motor 101 controlled by the motor control system 100 is configured to be able to apply a voltage to the windings of the stator, and the winding field is provided with a winding in the rotor and can change the magnetic flux on the rotor side. Type synchronous motor. In the rotation control of the motor 101, in addition to the d and q axis voltages applied to the stator, the f axis voltage for changing the magnetic flux of the rotor is controlled.

電流指令値演算器113は、アクセル開度などに基づくトルク指令値T*に応じてd、q及びf軸の電流指令値(id *、iq *、if *)を算出する。d、q及びf軸の電流制御部114、115、116は、A/D変換器107、及び、3相/d−q交流座標変換器108を介して入力されるモータ101の実電流(id、iq、if)が、電流指令値(id *、iq *、if *)に追従するように第1の電圧指令値(vd_dsh、vq_dsh、vf_dsh)を算出する。 The current command value calculator 113 calculates d, q, and f-axis current command values ( id * , iq * , if * ) according to the torque command value T * based on the accelerator opening. The d, q, and f axis current control units 114, 115, and 116 are the actual currents (i) of the motor 101 that are input via the A / D converter 107 and the three-phase / dq AC coordinate converter 108. d, i q, i f) is, the current command value (i d *, i q * , the first voltage command value so as to follow the i f *) (v d_dsh, v q_dsh, v f_dsh) calculates the .

なお、d、q及びf軸の制御において相互の干渉が発生するので、この干渉をキャンセルするために、非干渉制御部117は、電流制御部114、115、116からの出力に基づいて非干渉電圧(vd_dcpl、vq_dcpl、vf_dcpl)を生成する。第2の電圧指令値演算部118において、第1の電圧指令値(vd_dsh、vq_dsh、vf_dsh)と非干渉電圧(vd_dcpl、vq_dcpl、vf_dcpl)とが加算されることで、d、q及びf軸の相互干渉が生じない第2の電圧指令値(vd *、vq *、vf *)が算出される。このように非干渉電圧を加算することで、d、q及びf軸のそれぞれの軸の電圧制御において、他の軸からの影響を考慮する必要がなくなる。 In addition, since mutual interference occurs in the control of the d, q, and f axes, in order to cancel this interference, the non-interference control unit 117 performs non-interference based on the outputs from the current control units 114, 115, and 116. Voltages ( vd_dcpl , vq_dcpl , vf_dcpl ) are generated. In the second voltage command value calculation unit 118, the first voltage command value (v d_dsh , v q_dsh , v f_dsh ) and the non-interference voltage (v d_dcpl , v q_dcpl , v f_dcpl ) are added, so that d , Q, and the f-axis second voltage command value (v d * , v q * , v f * ) that does not cause mutual interference is calculated. By adding the non-interference voltage in this way, it is not necessary to consider the influence from the other axes in the voltage control of each of the d, q, and f axes.

d、q軸に関しては、第2の電圧指令値演算部118から出力される第2の電圧指令値(vd *、vq *)は、d−q/3相交流座標変換器119、PWM変換器102、三相電圧型のインバータ103を介して、交流電圧(vu、vv、vw)としてモータ101の固定子が備える巻線に印加される。 For the d and q axes, the second voltage command value (v d * , v q * ) output from the second voltage command value calculation unit 118 is a dq / 3-phase AC coordinate converter 119, PWM The AC voltage (v u , v v , v w ) is applied to the windings of the stator of the motor 101 via the converter 102 and the three-phase voltage type inverter 103.

f軸に関しては、第2の電圧指令値演算部118から出力される第2の電圧指令値(vf *)は、f軸電流出力部105に入力される。f軸電流出力部105は、直流電源104の直流電圧(Vdc)を用いて、第2の電圧指令値(vf *)に応じたf軸電圧vfを生成し、f軸電圧vfをモータ101の回転子が備えるコイルに印加する。 Regarding the f-axis, the second voltage command value (v f * ) output from the second voltage command value calculation unit 118 is input to the f-axis current output unit 105. The f-axis current output unit 105 generates the f-axis voltage v f according to the second voltage command value (v f * ) using the DC voltage (V dc ) of the DC power supply 104, and the f-axis voltage v f. Is applied to a coil included in the rotor of the motor 101.

なお、モータ制御システム100においては、全体の遅れ成分を考慮して制御を行うために、パルスカウンタ110、角速度演算器111、及び、先読み補償部112などが設けられている。   In the motor control system 100, a pulse counter 110, an angular velocity calculator 111, a prefetch compensation unit 112, and the like are provided in order to perform control in consideration of the entire delay component.

角速度演算器111、先読み補償部112、電流指令値演算器113、d軸電流制御部114、q軸電流制御部115、f軸電流制御部116、非干渉制御部117、第2の電圧指令値演算部118、d−q/3相交流座標変換器119は、例えばCPUなどの1つのコントローラによって制御が実行されてもよい。また、PWM変換器102、f軸電流出力部105、A/D変換器107、3相/d−q交流座標変換器108、パルスカウンタ110などは、本実施形態においては上述のコントローラにより処理が行われるものとするが、コントローラとは別のマイコンにより制御が行われてもよい。   Angular velocity calculator 111, look-ahead compensator 112, current command value calculator 113, d-axis current controller 114, q-axis current controller 115, f-axis current controller 116, non-interference controller 117, second voltage command value The calculation unit 118 and the dq / 3-phase AC coordinate converter 119 may be controlled by a single controller such as a CPU. Further, the PWM converter 102, the f-axis current output unit 105, the A / D converter 107, the three-phase / dq AC coordinate converter 108, the pulse counter 110, and the like are processed by the above-described controller in this embodiment. The control may be performed by a microcomputer other than the controller.

以下においては、それぞれの構成について詳細に説明する。   In the following, each configuration will be described in detail.

モータ101は、巻線界磁型同期モータである。巻線界磁型同期モータは、固定子側の三相の電機子巻線に加えて回転子側に界磁巻線を有し、界磁巻線への印加電圧を制御することで回転子の磁束を変更させることができる。なお、モータ制御システム100が電気自動車に適用される場合、モータ101は車両の駆動源となる。   The motor 101 is a winding field type synchronous motor. The wound field synchronous motor has a field winding on the rotor side in addition to the three-phase armature winding on the stator side, and controls the voltage applied to the field winding to control the rotor. The magnetic flux can be changed. Note that when the motor control system 100 is applied to an electric vehicle, the motor 101 serves as a drive source for the vehicle.

PWM変換器102は、入力される三相の電圧指令値vu *、vv *、vw *に基づき、三相電圧型のインバータ103を構成するスイッチング素子(IGBTなど)の操作に用いるPWM Duty駆動信号(Duu *、Dul *、Dvu *、Dvl *、Dwu *、Dwl *)を生成する。 The PWM converter 102 is a PWM used to operate a switching element (IGBT or the like) constituting the three-phase voltage type inverter 103 based on the input three-phase voltage command values v u * , v v * , v w *. Duty drive signals (D uu * , D ul * , D vu * , D vl * , D wu * , D wl * ) are generated.

インバータ103は、直流電源104の電源電圧Vdcを用いて、PWM変換器102により生成される駆動信号に応じて交流電圧vu、vv、vwを生成し、交流電圧vu、vv、vwをモータ101に供給する。なお、直流電源104は、例えば積層型リチウムイオンバッテリである。 The inverter 103 generates AC voltages v u , v v , v w according to the drive signal generated by the PWM converter 102 using the power source voltage V dc of the DC power source 104, and the AC voltages v u , v v. , V w are supplied to the motor 101. Note that the DC power source 104 is, for example, a stacked lithium ion battery.

f軸電流出力部105は、直流電源104から供給される電源電圧Vdcを用いて、第2のf軸電圧指令値vf *に応じたf軸電圧vfを回転子巻線に印加することで、回転子巻線にはf軸電流ifが流れる。このように、固定子および回転子に設けられる巻線には共通の直流電源104から電力が供給される。なお、電源電圧Vdcは、後述の制限処理に用いられるためにf軸電流制御部116へと出力される。 The f-axis current output unit 105 applies the f-axis voltage v f corresponding to the second f-axis voltage command value v f * to the rotor winding using the power supply voltage V dc supplied from the DC power supply 104. Thus, the f-axis current if flows in the rotor winding. Thus, power is supplied from the common DC power source 104 to the windings provided in the stator and the rotor. The power supply voltage V dc is output to the f-axis current control unit 116 for use in the limiting process described later.

電流センサ106は、複数設けられている。それらのうちの2つの電流センサ106u、電流センサ106vは、インバータ103からモータ101に供給される三相交流電流のうち、少なくとも2相の電流であるu相電流iu、及び、v相電流ivを検出する。検出されたu相電流iu、及び、v相電流ivは、A/D変換器107でデジタル信号であるu相電流ius、及び、v相電流ivsに変換され、3相/d−q交流座標変換器108に入力される。なお、電流センサ106を3相のうちの2相にのみに取り付ける場合、残りの1相のw相電流iwsは、次式(1)により求めることができる。 A plurality of current sensors 106 are provided. Two of them, the current sensor 106u and the current sensor 106v, are the u-phase current i u and the v-phase current i that are at least two phases of the three-phase AC current supplied from the inverter 103 to the motor 101. v is detected. The detected u-phase current i u and v-phase current i v are converted by the A / D converter 107 into u-phase current i us and v-phase current i vs which are digital signals, and three-phase / d -Q Input to AC coordinate converter 108. When the current sensor 106 is attached only to two of the three phases, the remaining one-phase w-phase current i ws can be obtained by the following equation (1).

Figure 2019213309
Figure 2019213309

また、他の1つのf軸電流センサ106fは、f軸電流出力部105からモータ101への電流供給路にも設けられており、f軸電流ifを検出する。検出されたf軸電流ifは、A/D変換器107においてデジタル信号に変換され、3相/d−q交流座標変換器108に入力される。 Further, the other one f-axis current sensor 106f is also provided in the current supply path from the f-axis current output unit 105 to the motor 101, it detects the f axis current i f. The detected f-axis current if is converted into a digital signal by the A / D converter 107 and input to the three-phase / dq AC coordinate converter 108.

磁極位置検出器109は、モータ101に設けられるレゾルバから出力されるABZ相のパルスを検出する。パルスカウンタ110は、磁極位置検出器109により取得されたABZ相のパルスに応じて電気角度θreを求め、電気角度θreを3相/d−q交流座標変換器108、及び、先読み補償部112に出力する。 The magnetic pole position detector 109 detects an ABZ-phase pulse output from a resolver provided in the motor 101. The pulse counter 110 obtains the electrical angle θ re according to the ABZ-phase pulse acquired by the magnetic pole position detector 109, and converts the electrical angle θ re into the three-phase / dq AC coordinate converter 108 and the pre-reading compensation unit. To 112.

角速度演算器111は、電気角度θreを入力して、その時間変化率に基づいて、電気角速度ωre、及び、モータ回転数ωrmを求める。なお、モータ回転数ωrmは、電気角速度ωreをモータ極対数pにて除して求められる。 The angular velocity calculator 111 receives the electrical angle θ re and obtains the electrical angular velocity ω re and the motor rotational speed ω rm based on the time change rate. The motor rotational speed ω rm is obtained by dividing the electrical angular velocity ω re by the motor pole pair number p.

先読み補償部112は、電気角度θreと電気角速度ωreを入力して、電気角度θreに対して、電気角速度ωreと制御系が持つむだ時間との乗算値を加算することにより、先読み補償後電気角θre 'を求める。先読み補償部112は、先読み補償後電気角θre ' をd−q/3相交流座標変換器119へと出力する。 Prefetching compensator 112 inputs the electrical angle theta re and the electrical angular velocity omega re, the electric angle theta re, by adding the multiplication value of the dead time of the control system and the electrical angular velocity omega re has, prefetching Obtain the compensated electrical angle θ re . The prefetch compensation unit 112 outputs the electrical angle θ re after prefetch compensation to the dq / 3-phase AC coordinate converter 119.

3相/d−q交流座標変換器108は、3相交流座標系(uvw軸)から直交2軸直流座標系(d−q軸)への変換を行なう。具体的には、u相電流ius、v相電流ivsと及び電気角度θreを入力として、次式(2)よりd軸電流id、及び、q軸電流iqを算出する。 The three-phase / dq AC coordinate converter 108 performs conversion from the three-phase AC coordinate system (uvw axis) to the orthogonal two-axis DC coordinate system (dq axis). Specifically, the d-axis current i d and the q-axis current i q are calculated from the following equation (2) with the u-phase current i us , the v-phase current i vs and the electrical angle θ re as inputs.

Figure 2019213309
Figure 2019213309

電流指令値演算器113は、トルク指令値T*、機械角速度であるモータ回転数ωrm、及び、電源電圧Vdcを入力とし、d軸電流指令値id *、q軸電流指令値iq *、及び、f軸電流指令値if *を算出する。電流指令値演算器113は、トルク指令値T*、モータ回転数ωrm、及び、電源電圧Vdcと、d軸電流指令値id *、q軸電流指令値iq *、及び、f軸電流指令値if *との関係を定めたマップデータを予めメモリに記憶しておき、このマップデータを参照することでd軸電流指令値id *、q軸電流指令値iq *及びf軸電流指令値if *の各々を求める。 The current command value calculator 113 receives the torque command value T * , the motor rotational speed ω rm that is the mechanical angular velocity, and the power supply voltage V dc , and receives the d-axis current command value i d * and the q-axis current command value i q. * And f-axis current command value i f * are calculated. The current command value calculator 113 includes a torque command value T * , a motor rotation speed ω rm , a power supply voltage V dc , a d-axis current command value i d * , a q-axis current command value i q * , and an f-axis. Map data defining the relationship with the current command value i f * is stored in a memory in advance, and the d-axis current command value i d * , the q-axis current command value i q * and f are referred to by referring to this map data. Each shaft current command value i f * is obtained.

d軸電流制御部114は、計測されたd軸電流idがd軸電流指令値id *に追従するように、第1のd軸電圧指令値vd_dsh、d軸電流規範応答id_ref、及び、d軸電流規範応答の微分値s・id_refを算出する。q軸電流制御部115は、q軸電流iqがq軸電流指令値iq *に追従するように、第1のq軸電圧指令値vq_dsh、及び、q軸電流規範応答iq_refを算出する。f軸電流制御部116は、f軸電流ifがf軸電流指令値if *に追従するように、第1のf軸電圧指令値vf_dsh、f軸電流規範応答if_ref、及び、f軸電流規範応答の微分値s・if_refを算出する。これらの処理のうち、f軸電流制御部116の詳細については、図2を用いて後述する。なお、f軸電流制御部116は、f軸電流制御ステップを実行するブロックの一例である。 The d-axis current control unit 114 includes a first d-axis voltage command value v d_dsh , a d-axis current reference response i d_ref , so that the measured d-axis current i d follows the d-axis current command value i d * . And the differential value s · id_ref of the d-axis current reference response is calculated. The q-axis current control unit 115 calculates the first q-axis voltage command value v q_dsh and the q-axis current reference response i q_ref so that the q-axis current i q follows the q-axis current command value i q *. To do. f-axis current control unit 116, as the f-axis current i f follows a * f-axis current command value i f, the first f-axis voltage command value v F_dsh, f axis current nominal response i F_REF, and, f A differential value s · if_ref of the shaft current reference response is calculated. Of these processes, details of the f-axis current control unit 116 will be described later with reference to FIG. The f-axis current control unit 116 is an example of a block that executes an f-axis current control step.

非干渉制御部117は、電気角速度ωreと、d軸電流制御部114から出力されるd軸電流規範応答id_ref、及び、d軸電流規範応答の微分値s・id_refと、q軸電流制御部115から出力されるq軸電流規範応答iq_refと、f軸電流制御部116から出力されるf軸電流規範応答if_ref、及び、f軸電流規範応答の微分値s・if_refを入力して、d、q及びf軸において各々の1軸に対して他の2軸からの干渉電圧を相殺するために必要な非干渉電圧vd_dcpl、vq_dcpl、vf_dcplを算出する。なお、非干渉電圧vf_dcplは、後述の制限処理に用いられるためにf軸電流制御部116へと出力される。なお、非干渉制御部117は、f軸非干渉制御ステップを実行するブロックの一例である。 The non-interference control unit 117 includes the electrical angular velocity ω re , the d-axis current reference response i d_ref output from the d-axis current control unit 114, the differential value s · i d_ref of the d-axis current reference response, and the q-axis current. inputs and q-axis current nominal response i Q_ref outputted from the control unit 115, the f-axis current nominal response i F_REF output from the f-axis current control unit 116, and a differential value s · i F_REF of f-axis current nominal response Then , non-interference voltages v d_dcpl , v q_dcpl , and v f_dcpl necessary for canceling the interference voltages from the other two axes with respect to each one axis in the d, q, and f axes are calculated. Note that the non-interference voltage v f_dcpl is output to the f-axis current control unit 116 in order to be used for the limiting process described later. The non-interference control unit 117 is an example of a block that executes an f-axis non-interference control step.

第2の電圧指令値演算部118は、d、q及びf軸に対応する3つの加算器により構成される。第2の電圧指令値演算部118は、d軸電流制御部114から出力される第1のd軸電圧指令値vd_dshに、非干渉制御部117の出力である非干渉電圧vd_dcplを加算することで、第2のd軸電圧指令値vd *を算出する。第2の電圧指令値演算部118は、q軸電流制御部115から出力される第1のq軸電圧指令値vq_dshに、非干渉制御部117の出力である非干渉電圧vq_dcplを加算することで、第2のq軸電圧指令値vq *を算出する。第2の電圧指令値演算部118は、f軸電流制御部116から出力される第1のf軸電圧指令値vf_dshに、非干渉制御部117の出力であるf軸非干渉電圧vf_dcplを加算することで、第2のf軸電圧指令値vf *を算出する。このように非干渉電圧を加算することによりd、q及びf軸のそれぞれにおいて他の2軸からの干渉成分がキャンセルされるので、d、q及びf軸のそれぞれを単純な一次遅れ系として扱うことができる。なお、第2の電圧指令値演算部118は、f軸電圧出力ステップを実行するブロックの一例である。また、非干渉制御の詳細については、後に、式(4)〜(8)を用いて説明する。 The second voltage command value calculation unit 118 includes three adders corresponding to the d, q, and f axes. The second voltage command value calculation unit 118 adds the non-interference voltage v d_dcpl output from the non-interference control unit 117 to the first d-axis voltage command value v d_dsh output from the d-axis current control unit 114. Thus, the second d-axis voltage command value v d * is calculated. The second voltage command value calculation unit 118 adds the non-interference voltage v q_dcpl that is the output of the non-interference control unit 117 to the first q-axis voltage command value v q_dsh output from the q-axis current control unit 115. Thus, the second q-axis voltage command value v q * is calculated. The second voltage command value calculation unit 118 adds the f-axis non-interference voltage v f_dcpl output from the non-interference control unit 117 to the first f-axis voltage command value v f_dsh output from the f-axis current control unit 116. By adding, the second f-axis voltage command value v f * is calculated. By adding the non-interference voltage in this way, interference components from the other two axes are canceled in each of the d, q, and f axes, so that each of the d, q, and f axes is treated as a simple first-order lag system. be able to. The second voltage command value calculation unit 118 is an example of a block that executes the f-axis voltage output step. Details of non-interference control will be described later using equations (4) to (8).

d−q/3相交流座標変換器119は、電気角速度ωreで回転する直交2軸直流座標系(d−q軸)から3相交流座標系(uvw軸)への変換を行う。具体的には、第2のd軸電圧指令値vd *、第2のq軸電圧指令値vq *と、先読み補償後電気角θre 'を入力し、次式(3)による座標変換処理を行うことによって、uvw各相の電圧指令値vu *、vv *、vw *を算出して出力する。 The dq / 3-phase AC coordinate converter 119 performs conversion from an orthogonal two-axis DC coordinate system (dq axis) rotating at an electrical angular velocity ω re to a three-phase AC coordinate system (uvw axis). Specifically, the second d-axis voltage command value v d * , the second q-axis voltage command value v q *, and the pre-read compensation electrical angle θ re are input, and coordinate conversion is performed according to the following equation (3). By performing the processing, the voltage command values v u * , v v * , v w * for each phase of uvw are calculated and output.

Figure 2019213309
Figure 2019213309

以降において、巻線界磁型のモータ101における非干渉制御について説明する。まず、巻線界磁型のモータ101における電圧方程式は、次式(4)のように示される。   Hereinafter, non-interference control in the winding field type motor 101 will be described. First, a voltage equation in the winding field type motor 101 is represented by the following equation (4).

Figure 2019213309
Figure 2019213309

ただし、式(4)のパラメータは以下のとおりである。なおこれらの値のうち、インダクタンス及び抵抗は、モータ101の設計により定まる。   However, the parameter of Formula (4) is as follows. Of these values, the inductance and resistance are determined by the design of the motor 101.

d :d軸電流
q :q軸電流
f :f軸電流
d :d軸電圧
q :q軸電圧
f :f軸電圧
d :d軸インダクタンス
q :q軸インダクタンス
f :f軸インダクタンス
M :固定子/回転子間の相互インダクタンス
d ' :d軸動的インダクタンス
q ' :q軸動的インダクタンス
f ' :f軸動的インダクタンス
' :固定子/回転子間の動的相互インダクタンス
a :固定子巻線抵抗
f :回転子巻線抵抗
ωre :電気角速度
s :ラプラス演算子
i d : d-axis current i q : q-axis current i f : f-axis current v d : d-axis voltage v q : q-axis voltage v f : f-axis voltage L d : d-axis inductance L q : q-axis inductance L f : F-axis inductance M: Mutual inductance between stator and rotor L d ' : d-axis dynamic inductance L q ' : q-axis dynamic inductance L f ' : f-axis dynamic inductance M ' : Stator / rotor Dynamic mutual inductance R a : Stator winding resistance R f : Rotor winding resistance ω re : Electrical angular velocity s: Laplace operator

ここで、非干渉制御部117が非干渉成分を理想的に算出し、第2の電圧指令値演算部118によって非干渉成分が加算されれば、d、q、及び、f軸のそれぞれにおいて他の2軸からの干渉がキャンセルされる。そのため、電圧方程式は次式(5)に示されるように対角化される。   Here, if the non-interference control unit 117 ideally calculates the non-interference component, and the non-interference component is added by the second voltage command value calculation unit 118, the other in each of the d, q, and f axes. The interference from the two axes is canceled. Therefore, the voltage equation is diagonalized as shown in the following equation (5).

Figure 2019213309
Figure 2019213309

つまり、d、q、及び、f軸における電圧から電流までのモデル、すなわち、電圧を入力として電流を出力とする規範応答モデルは、それぞれ次式(6)、(7)、及び、(8)に示されるような一次遅れ系となることになる。   That is, models from voltage to current on the d, q, and f axes, that is, normative response models in which voltage is input and current is output are respectively expressed by the following equations (6), (7), and (8). It becomes a first-order lag system as shown in FIG.

Figure 2019213309
Figure 2019213309

Figure 2019213309
Figure 2019213309

Figure 2019213309
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次に、f軸電流制御部116の詳細について図2を用いて説明する。なお、d、q軸における制御についてはf軸と同様であるため、説明を割愛し、以下ではf軸に関しての制御のみ説明する。   Next, details of the f-axis current control unit 116 will be described with reference to FIG. Since the control on the d and q axes is the same as that on the f axis, a description thereof will be omitted, and only the control on the f axis will be described below.

図2は、f軸電流制御部116の詳細なブロック図である。   FIG. 2 is a detailed block diagram of the f-axis current control unit 116.

f軸電流制御部116においては、A/D変換器107から入力されるf軸電流ifが電流指令値演算器113において算出されるf軸電流指令値if *に定常偏差なく所望の応答性で追従するように第1のf軸電圧指令値vf_dshを算出する。さらに、f軸電流制御部116は、後の処理にて用いられる、f軸電流規範応答if_ref、及び、f軸電流規範応答の微分値s・if_refを算出する。f軸電流制御部116は、f軸F/F(フィードフォワード)補償器201、f軸F/B補償器202、f軸ロバスト補償器203、及び、f軸リミット処理部204により構成されており、以下ではそれぞれの詳細について説明する。 In the f-axis current control unit 116, A / D converter f-axis is input from the 107 current i f is the desired response to the calculated f-axis current command value i f * steady-state error without the current command value calculator 113 The first f-axis voltage command value v f_dsh is calculated so as to follow the characteristics. Further, the f-axis current control unit 116 calculates the f-axis current reference response i f_ref and the differential value s · if_ref of the f-axis current reference response used in the subsequent processing. The f-axis current control unit 116 includes an f-axis F / F (feed forward) compensator 201, an f-axis F / B compensator 202, an f-axis robust compensator 203, and an f-axis limit processing unit 204. Details of each will be described below.

f軸F/F補償器201は、電流指令値演算器113にて算出されるf軸電流指令値if *を入力として、f軸F/F補償電圧vf_ffに加えて、f軸電流規範応答if_ref、及び、その微分値であるf軸電流規範応答の微分値s・if_refを算出する。f軸F/F補償器201は、f軸電流規範応答if_ref、及び、その微分値であるf軸電流規範応答の微分値s・if_refを非干渉制御部117へと出力するとともに、f軸電流規範応答if_refをf軸F/B補償器202へと出力する。f軸F/F補償器201の詳細については、図3を用いて後述する。なお、図示されていないが、f軸F/F補償器201には、直流電源104から出力される電源電圧Vdc、及び、非干渉制御部117から出力される非干渉電圧vf_dcplが入力される。なお、f軸F/F補償器201は、f軸電流制御ステップを実行するブロックの一例である。 The f-axis F / F compensator 201 receives the f-axis current command value i f * calculated by the current command value calculator 113 as input, and in addition to the f-axis F / F compensation voltage v f_ff , the f-axis current standard The response i f_ref and the differential value s · i f_ref of the f-axis current reference response, which is the differential value, are calculated. The f-axis F / F compensator 201 outputs the f-axis current reference response i f_ref and the differential value s · i f_ref of the f-axis current reference response, which is a differential value thereof, to the non-interference control unit 117, and f The shaft current reference response i f_ref is output to the f-axis F / B compensator 202. Details of the f-axis F / F compensator 201 will be described later with reference to FIG. Although not shown, the f-axis F / F compensator 201 is supplied with the power supply voltage V dc output from the DC power supply 104 and the non-interference voltage v f_dcpl output from the non-interference control unit 117. The The f-axis F / F compensator 201 is an example of a block that executes an f-axis current control step.

f軸F/B補償器202は、一般的なフィードバック補償を行う補償器である。f軸F/B補償器202は、f軸F/F補償器201において算出されるf軸電流規範応答if_refに対して、f軸電流センサ106fによって測定されたf軸電流ifを負帰還させるF/B処理を行うことで、f軸電流ifがf軸電流規範応答if_refに追従するように、f軸F/B補償電圧vf_fbを算出する。f軸F/B補償器202は、f軸F/B補償電圧vf_fbを加算器205へと出力する。f軸F/B補償器202の詳細については、図8を用いて後述する。なお、f軸F/B補償器202は、F/B補償ステップを実行するブロックの一例である。加算器205は、加算ステップを実行するブロックの一例である。 The f-axis F / B compensator 202 is a compensator that performs general feedback compensation. f-axis F / B compensator 202, with respect to the f-axis current nominal response i F_REF calculated in the f-axis F / F compensator 201, the negative feedback the measured f-axis current i f by f axis current sensor 106f By performing the F / B processing, the f-axis F / B compensation voltage v f_fb is calculated so that the f-axis current if follows the f-axis current reference response i f_ref . The f-axis F / B compensator 202 outputs the f-axis F / B compensation voltage v f_fb to the adder 205. Details of the f-axis F / B compensator 202 will be described later with reference to FIG. The f-axis F / B compensator 202 is an example of a block that executes an F / B compensation step. The adder 205 is an example of a block that executes an addition step.

f軸ロバスト補償器203は、後述のf軸リミット処理部204において算出され最終的にf軸電流制御部116から出力される第1のf軸電圧指令値vf_dshと、f軸電流ifとに基づいて、システムの堅牢性を確保するためのf軸ロバスト補償電圧vf_rbstを算出する。f軸ロバスト補償器203は、f軸ロバスト補償電圧vf_rbstを加算器206へと出力する。f軸ロバスト補償器203の詳細については、図9を用いて後述する。 The f-axis robust compensator 203 calculates the first f-axis voltage command value v f_dsh calculated by the f-axis limit processing unit 204 described later and finally output from the f-axis current control unit 116, and the f-axis current if . Based on the above, the f-axis robust compensation voltage v f_rbst for ensuring the robustness of the system is calculated. The f-axis robust compensator 203 outputs the f-axis robust compensation voltage v f_rbst to the adder 206. Details of the f-axis robust compensator 203 will be described later with reference to FIG.

f軸リミット処理部204の前段には2つの加算器205、206が設けられている。f軸F/F補償器201において算出されたf軸F/F補償電圧vf_ffに対して、加算器205によりf軸F/B補償電圧vf_fbが加算され、さらに、加算器206によりf軸ロバスト補償電圧vf_rbstが加算される。そして、最終的な加算値が、f軸リミット処理部204へと入力される。従って、f軸リミット処理部204には、F/F指令値であるf軸F/F補償電圧vf_ffに対して、F/B補償値であるf軸F/B補償電圧vf_fb、及び、f軸ロバスト補償値であるf軸ロバスト補償電圧vf_rbstが加算されたものが入力される。 Two adders 205 and 206 are provided in the preceding stage of the f-axis limit processing unit 204. The adder 205 adds the f-axis F / B compensation voltage v f_fb to the f-axis F / F compensation voltage v f_ff calculated by the f-axis F / F compensator 201, and further, the adder 206 adds the f-axis F / F compensation voltage v f_fb . The robust compensation voltage v f_rbst is added. Then, the final addition value is input to the f-axis limit processing unit 204. Therefore, the f-axis limit processing unit 204 has an f-axis F / B compensation voltage v f_fb that is an F / B compensation value with respect to an f-axis F / F compensation voltage v f_ff that is an F / F command value, and The sum of the f-axis robust compensation voltage v f_rbst that is the f-axis robust compensation value is input.

そして、f軸リミット処理部204は、入力される電圧指令値を制限して第1のf軸電圧指令値vf_dshを算出する。f軸リミット処理部204は、f軸電圧指令値vf_dshを第2の電圧指令値演算部118、及び、f軸ロバスト補償器203へと出力する。なお、f軸リミット処理部204においては、図6及び7を用いて説明される後述のf軸リミット処理部303と同じ処理が行われる。 Then, the f-axis limit processing unit 204 calculates the first f-axis voltage command value v f_dsh by limiting the input voltage command value. The f-axis limit processing unit 204 outputs the f-axis voltage command value v f_dsh to the second voltage command value calculation unit 118 and the f-axis robust compensator 203. In the f-axis limit processing unit 204, the same processing as that of the later-described f-axis limit processing unit 303 described with reference to FIGS. 6 and 7 is performed.

次に、f軸F/F補償器201の詳細な構成について図3を用いて説明する。図3は、f軸F/F補償器201の詳細なブロック図である。f軸F/F補償器201は、f軸電流モデル301と、f軸電流擬似F/Bモデル302と、f軸リミット処理部303とを有する。   Next, a detailed configuration of the f-axis F / F compensator 201 will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a detailed block diagram of the f-axis F / F compensator 201. The f-axis F / F compensator 201 includes an f-axis current model 301, an f-axis current pseudo F / B model 302, and an f-axis limit processing unit 303.

f軸電流モデル301は、f軸電圧からf軸電流までの規範応答特性をモデル化したフィルタである。f軸電流モデル301は、後述のf軸リミット処理部303から出力されるf軸F/F補償電圧vf_ffに対して、f軸における電圧から電流までの規範応答モデルを用いたフィルタリング処理することで、規範応答であるf軸電流規範応答if_refを算出し、非干渉制御部117、及び、f軸F/B補償器202へと出力する。また、f軸電流モデル301は、後の処理で用いるために、f軸電流規範応答if_refの微分値であるf軸電流規範応答の微分値s・if_refを非干渉制御部117へと出力する。f軸電流モデル301の詳細については、図4を用いて後述する。なお、f軸電流モデル301は、規範応答処理ステップを実行するブロックの一例である。 The f-axis current model 301 is a filter that models the reference response characteristics from the f-axis voltage to the f-axis current. The f-axis current model 301 performs filtering processing on a f-axis F / F compensation voltage v f_ff output from an f-axis limit processing unit 303 described later using a reference response model from voltage to current on the f-axis. Then, the f-axis current normative response i f_ref which is a normative response is calculated and output to the non-interference control unit 117 and the f-axis F / B compensator 202. Further, the f-axis current model 301 outputs a differential value s · if_ref of the f-axis current reference response, which is a differential value of the f-axis current reference response i f_ref, to the non-interference control unit 117 for use in later processing. To do. Details of the f-axis current model 301 will be described later with reference to FIG. The f-axis current model 301 is an example of a block that executes the normative response processing step.

f軸電流擬似F/Bモデル302においては、電流指令値演算器113にて算出されるf軸電流指令値if *に対して、f軸電流モデル301から出力されるf軸電流規範応答if_refが負帰還される。f軸電流擬似F/Bモデル302は、f軸電流指令値if *に対してf軸電流規範応答if_refを定常偏差なく所望の応答性で追従させるために、疑似FB電圧指令値vf_pse_fbを算出し、f軸リミット処理部303へと出力する。f軸電流擬似F/Bモデル302の詳細については、図5を用いて後述する。なお、f軸電流擬似F/Bモデル302は、疑似F/Bステップを実行するブロックの一例である。 In the f-axis current pseudo F / B model 302, the f-axis current reference response i output from the f-axis current model 301 with respect to the f-axis current command value i f * calculated by the current command value calculator 113. f_ref is negatively fed back. The f-axis current pseudo F / B model 302 has a pseudo FB voltage command value v f_pse_fb in order to follow the f-axis current reference response i f_ref with a desired response without a steady deviation with respect to the f-axis current command value i f * . Is calculated and output to the f-axis limit processing unit 303. Details of the f-axis current pseudo F / B model 302 will be described later with reference to FIG. The f-axis current pseudo F / B model 302 is an example of a block that executes a pseudo F / B step.

f軸リミット処理部303は、f軸電流疑似F/Bモデル302から出力される疑似FB電圧指令値vf_pse_fbに対して制限を行い、f軸F/F補償電圧vf_ffを算出し、加算器205、及び、f軸電流モデル301へと出力する。f軸リミット処理部303の詳細については、図6、7を用いて後述する。なお、f軸リミット処理部303は、制限ステップを実行するブロックの一例である。 The f-axis limit processing unit 303 limits the pseudo FB voltage command value v f_pse_fb output from the f-axis current pseudo F / B model 302, calculates the f-axis F / F compensation voltage v f_ff , and adds the adder 205 and output to the f-axis current model 301. Details of the f-axis limit processing unit 303 will be described later with reference to FIGS. The f-axis limit processing unit 303 is an example of a block that executes a limiting step.

なお、図示されていないが、f軸リミット処理部303には、直流電源104から出力される電源電圧Vdc、及び、非干渉制御部117から出力される非干渉電圧vf_dcplが入力される。図2に示されるように、f軸リミット処理部303から出力されるf軸F/F補償電圧vf_ffは、加算器205、加算器206、及び、f軸リミット処理部204を経て、第1のf軸電圧指令値vf_dshが算出される。すなわち、加算器205、加算器206、及び、f軸リミット処理部204は、第1のf軸電圧指令値算出ステップを実行するブロックの構成の一例である。 Although not shown, the f-axis limit processing unit 303 receives the power supply voltage V dc output from the DC power supply 104 and the non-interference voltage v f_dcpl output from the non-interference control unit 117. As shown in FIG. 2, the f-axis F / F compensation voltage v f_ff output from the f-axis limit processing unit 303 passes through the adder 205, the adder 206, and the f-axis limit processing unit 204, F-axis voltage command value v f_dsh is calculated. That is, the adder 205, the adder 206, and the f-axis limit processing unit 204 are an example of a block configuration that executes a first f-axis voltage command value calculation step.

このようにf軸F/F補償器201において、f軸電流擬似F/Bモデル302に対して、測定されたf軸電流ifが負帰還されるF/B系ではなく、f軸電流モデル301にて算出されるf軸電流規範応答if_refが負帰還される疑似的なF/B系が構成される。このように擬似的なF/B系を実現することにより、応答性が悪いF/B制御を回避できるため、応答性の向上を図ることができる。 Thus, in the f-axis F / F compensator 201, the f-axis current model is not an F / B system in which the measured f-axis current if is negatively fed back with respect to the f-axis current pseudo F / B model 302. A pseudo F / B system is constructed in which the f-axis current reference response i f_ref calculated in 301 is negatively fed back. By realizing a pseudo F / B system in this way, F / B control with poor responsiveness can be avoided, so that responsiveness can be improved.

さらに、図1に示されるように、f軸電圧vfは直流電源104により生成されるので、そのf軸電圧vfノ上限は直流電源104の電源電圧Vdcにより制限されて飽和する。そこで、電源電圧Vdcでの飽和をモデル化したf軸リミット処理部303を設けて、第1のf軸電圧指令値vf_dshを制限してf軸F/F補償電圧vf_ffを算出する。電圧飽和が考慮されたf軸F/F補償電圧vf_ffがf軸電流疑似F/Bモデル302に帰還されることにより、回転制御の精度の向上を図ることができる。 Further, as shown in FIG. 1, since the f-axis voltage v f is generated by the DC power supply 104, the upper limit of the f-axis voltage v f is limited by the power supply voltage V dc of the DC power supply 104 and is saturated. Therefore, an f-axis limit processing unit 303 that models the saturation at the power supply voltage V dc is provided, and the first f-axis voltage command value v f_dsh is limited to calculate the f-axis F / F compensation voltage v f_ff . The f-axis F / F compensation voltage v f_ff in consideration of voltage saturation is fed back to the f-axis current pseudo F / B model 302, so that the accuracy of rotation control can be improved.

次に、f軸電流モデル301の詳細な構成について図4を用いて説明する。図4は、f軸電流モデル301の詳細なブロック図である。f軸電流モデル301は、乗算器401、減算器402、除算器403、及び、積分器404を有する。   Next, a detailed configuration of the f-axis current model 301 will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a detailed block diagram of the f-axis current model 301. The f-axis current model 301 includes a multiplier 401, a subtractor 402, a divider 403, and an integrator 404.

乗算器401は、f軸電流モデル301の最終的な出力の1つであり後述の積分器404から出力されるf軸電流規範応答if_refに対して、回転子巻線抵抗Rfを乗算し、乗算結果を減算器402へと出力する。この乗算結果は、規範応答の電圧値に相当する。 The multiplier 401 is one of the final outputs of the f-axis current model 301, and multiplies the f-axis current reference response if_ref output from the integrator 404 described later by the rotor winding resistance Rf. The multiplication result is output to the subtractor 402. This multiplication result corresponds to the voltage value of the normative response.

減算器402は、f軸リミット処理部303から出力されるf軸F/F補償電圧vf_ffから、乗算器401から出力される規範応答の電圧値を差し引き、その減算値を除算器403に出力する。 The subtractor 402 subtracts the voltage value of the normative response output from the multiplier 401 from the f-axis F / F compensation voltage v f_ff output from the f-axis limit processing unit 303 and outputs the subtraction value to the divider 403. To do.

除算器403は、減算器402にて算出される差分に対してf軸動的インダクタンスLf 'で除算し、除算結果を非干渉制御部117、及び、積分器404へと出力する。このようにして、f軸電流規範応答の微分値s・if_refが算出される。 Divider 403 divides the difference calculated by subtractor 402 by f-axis dynamic inductance L f and outputs the division result to non-interference control unit 117 and integrator 404. In this way, the differential value s · i f_ref of the f-axis current reference response is calculated.

積分器404は、除算器403から出力されるf軸電流規範応答の微分値s・if_refを積分処理してf軸電流規範応答if_refを算出し、f軸電流規範応答if_refを非干渉制御部117、f軸F/B補償器202、及び、乗算器401へと出力する。 The integrator 404, the differential value s · i F_REF of f-axis current norms response outputted from the divider 403 integration processing to calculate the f-axis current nominal response i F_REF, non-interference of the f-axis current nominal response i F_REF The data is output to the control unit 117, the f-axis F / B compensator 202, and the multiplier 401.

このように、f軸電流モデル301においては、最終的な出力の1つであるf軸電流規範応答if_refが乗算器401により回転子巻線抵抗Rfが乗算されて、入力であるf軸F/F補償電圧vf_ffに対して負帰還させる。この負帰還の結果値を除算器403によりf軸動的インダクタンスLf 'で除算することで、f軸F/F補償電圧vf_ffに基づくf軸電流規範応答if_ref、及び、その微分値s・if_refを求めることができる。 As described above, in the f-axis current model 301, the f-axis current reference response if_ref, which is one of the final outputs, is multiplied by the rotor winding resistance Rf by the multiplier 401, and the input f-axis. Negative feedback is performed with respect to the F / F compensation voltage vf_ff . By dividing the negative feedback result value by the f-axis dynamic inductance L f by the divider 403, the f-axis current reference response i f_ref based on the f-axis F / F compensation voltage v f_ff and its differential value s • i f_ref can be obtained.

次に、f軸電流疑似F/Bモデル302の詳細な構成について図5を用いて説明する。図5は、f軸電流疑似F/Bモデル302の詳細なブロック図である。f軸電流疑似F/Bモデル302は、フィルタ501、フィルタ502、及び、減算器503を有する。   Next, a detailed configuration of the f-axis current pseudo F / B model 302 will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a detailed block diagram of the f-axis current pseudo F / B model 302. The f-axis current pseudo F / B model 302 includes a filter 501, a filter 502, and a subtracter 503.

フィルタ501は、電流指令値演算器113から出力されるf軸電流指令値if *にゲインGafを乗算し、そのフィルタ処理後の値を減算器503へと出力する。 The filter 501 multiplies the f-axis current command value i f * output from the current command value calculator 113 by the gain G af , and outputs the filtered value to the subtractor 503.

フィルタ502は、f軸電流モデル301から出力されるf軸電流規範応答if_refにゲインGbfを乗算し、そのフィルタ処理後の値を減算器503へと出力する。 The filter 502 multiplies the f-axis current reference response if f_ref output from the f-axis current model 301 by the gain G bf and outputs the filtered value to the subtractor 503.

そして、減算器503は、フィルタ501の出力値からフィルタ502の出力値を差し引くことで疑似F/B電圧指令値vf_pse_fbを算出し、疑似FB電圧指令値vf_pse_fbをf軸リミット処理部303へと出力する。すなわち、測定値ではないf軸電流規範応答if_refが負帰還されることにより、擬似的なF/B制御が構成されることになる。 Then, the subtractor 503 calculates the pseudo F / B voltage command value v f_pse_fb by subtracting the output value of the filter 502 from the output value of the filter 501, and sends the pseudo FB voltage command value v f_pse_fb to the f-axis limit processing unit 303. Is output. In other words, pseudo F / B control is configured by negative feedback of the f-axis current reference response i f_ref that is not a measured value.

ただし、ゲインGaf及びゲインGbfは、次式(9)のように示すことができる。ただし、τfは、f軸の電流制御規範応答時定数である。 However, the gain G af and the gain G bf can be expressed by the following equation (9). However, τ f is a current control norm response time constant of the f axis.

Figure 2019213309
Figure 2019213309

このように構成されることで、f軸電流疑似F/Bモデル302においては、f軸電流指令値if *に対して、実際に測定されるf軸電流ifでなくf軸電流規範応答if_refをF/B成分として用いて疑似的なF/B制御を実現することができる。 With this configuration, in the f-axis current pseudo F / B model 302, the f-axis current reference response is not the actually measured f-axis current if but the f-axis current command value i f * . It is possible to realize pseudo F / B control using i f_ref as the F / B component.

次に、f軸リミット処理部303の詳細な構成について図6を用いて説明する。図6は、f軸リミット処理部303の詳細なブロック図である。f軸リミット処理部303は、比較器601、反転器602、比較器603、及び、減算器604、605を有する。   Next, a detailed configuration of the f-axis limit processing unit 303 will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a detailed block diagram of the f-axis limit processing unit 303. The f-axis limit processing unit 303 includes a comparator 601, an inverter 602, a comparator 603, and subtracters 604 and 605.

比較器601の前段に設けられる減算器604においては、直流電源104の電源電圧Vdcから非干渉制御部117から出力されるf軸非干渉電圧vf_dcplを差し引いた減算値が求められる。そして、比較器601は、f軸電流疑似F/Bモデル302からの出力値である疑似FB電圧指令値vf_pse_fbと、減算器604における減算値とを比較し、より小さな値を比較器603へと出力する。 In a subtractor 604 provided in the preceding stage of the comparator 601, a subtracted value obtained by subtracting the f-axis non-interference voltage v f_dcpl output from the non-interference control unit 117 from the power supply voltage V dc of the DC power source 104 is obtained. The comparator 601 compares the pseudo FB voltage command value v f_pse_fb , which is an output value from the f-axis current pseudo F / B model 302, with the subtraction value in the subtractor 604, and compares the smaller value to the comparator 603. Is output.

反転器602は、電源電圧Vdcの符号を反転させる。 The inverter 602 inverts the sign of the power supply voltage V dc .

比較器603の前段には減算器605が設けられており、減算器605においては、反転器602の出力から、非干渉制御部117から出力されるf軸非干渉電圧vf_dcplを差し引いた減算値が求められる。そして、比較器603は、比較器601の出力値と、減算器605における減算値とを比較し、より大きな値をf軸電流モデル301、及び、加算器205へと出力する。 A subtracter 605 is provided in the preceding stage of the comparator 603. In the subtracter 605, a subtraction value obtained by subtracting the f-axis non-interference voltage v f_dcpl output from the non-interference control unit 117 from the output of the inverter 602. Is required. The comparator 603 compares the output value of the comparator 601 with the subtracted value in the subtractor 605 and outputs a larger value to the f-axis current model 301 and the adder 205.

このような構成により、f軸リミット処理部303においては、f軸電流疑似F/Bモデル302の出力値である疑似FB電圧指令値vf_pse_fbに対して、f軸非干渉電圧vf_dcplを加算するだけの余裕を得るために、f軸非干渉電圧vf_dcplだけマイナスにオフセットされた電源電圧Vdcに基づく制限処理、具体的には、上限値が「Vdc−vf_dcpl」、下限値が「−Vdc−vf_dcpl」となる制限処理が行われる。 With this configuration, the f-axis limit processing unit 303 adds the f-axis non-interference voltage v f_dcpl to the pseudo FB voltage command value v f_pse_fb that is the output value of the f-axis current pseudo F / B model 302. In order to obtain a sufficient margin, a limit process based on the power supply voltage V dc that is offset negatively by the f-axis non-interference voltage v f_dcpl , specifically, the upper limit value is “V dc −v f_dcpl ” and the lower limit value is “ The limiting process of “−V dc −v f_dcpl ” is performed.

また、f軸リミット処理部303を図7に示されるように構成してもよい。図7は、f軸リミット処理部303の詳細なブロック図の他の一例である。この一例においては、f軸リミット処理部303は、比較器701、反転器702、比較器703、減算器704、及び、加算器705を有する。   Further, the f-axis limit processing unit 303 may be configured as shown in FIG. FIG. 7 is another example of a detailed block diagram of the f-axis limit processing unit 303. In this example, the f-axis limit processing unit 303 includes a comparator 701, an inverter 702, a comparator 703, a subtracter 704, and an adder 705.

比較器701の前段には加算器705が設けられており、加算器705において、非干渉制御部117から出力されるf軸非干渉電圧vf_dcplと、f軸電流疑似F/Bモデル302から出力される疑似FB電圧指令値vf_pse_fbとが加算される。そして、比較器701は、直流電源104の電源電圧Vdcと、加算器705における加算結果とを比較し、より小さな値を比較器703へと出力する。 An adder 705 is provided in front of the comparator 701, and the adder 705 outputs the f-axis non-interference voltage v f_dcpl output from the non-interference control unit 117 and the f-axis current pseudo F / B model 302. The pseudo FB voltage command value vf_pse_fb is added. Then, the comparator 701 compares the power supply voltage V dc of the DC power supply 104 with the addition result in the adder 705, and outputs a smaller value to the comparator 703.

反転器702は、電源電圧Vdcの符号を反転させる。 The inverter 702 inverts the sign of the power supply voltage V dc .

比較器703は、比較器701からの出力と、反転器702からの出力とを比較して、大きな値を減算器704へと出力する。   The comparator 703 compares the output from the comparator 701 with the output from the inverter 702 and outputs a large value to the subtractor 704.

減算器704は、比較器703の出力値から非干渉制御部117から出力されるf軸非干渉電圧vf_dcplを差し引くことによりf軸F/F補償電圧vf_ffを算出する。減算器704は、f軸F/F補償電圧vf_ffを、f軸電流モデル301、及び、f軸電流制御部116を構成する加算器205へ出力する。 The subtractor 704 calculates the f-axis F / F compensation voltage v f_ff by subtracting the f-axis non-interference voltage v f_dcpl output from the non-interference control unit 117 from the output value of the comparator 703. The subtractor 704 outputs the f-axis F / F compensation voltage v f_ff to the f-axis current model 301 and the adder 205 constituting the f-axis current control unit 116.

このような構成しても、f軸リミット処理部303においては、f軸電流疑似F/Bモデル302の出力値である疑似FB電圧指令値vf_pse_fbに対して、f軸非干渉電圧vf_dcplを加算する余裕を得るために、f軸非干渉電圧vf_dcplだけマイナスにオフセットされた電源電圧Vdcに基づく制限処理、具体的には、上限値が「Vdc−vf_dcpl」、下限値が「−Vdc−vf_dcpl」となる制限処理が行われる。 Even in such a configuration, the f-axis limit processing unit 303 uses the f-axis non-interference voltage v f_dcpl for the pseudo FB voltage command value v f_pse_fb that is the output value of the f-axis current pseudo F / B model 302. In order to obtain a margin for addition, the limiting process based on the power supply voltage V dc that is negatively offset by the f-axis non-interference voltage v f_dcpl , specifically, the upper limit value is “V dc −v f_dcpl ” and the lower limit value is “ The limiting process of “−V dc −v f_dcpl ” is performed.

次に、f軸F/B補償器202の詳細について説明する。図8は、f軸F/B補償器202の詳細なブロック図である。f軸F/B補償器202は、ブロック801、乗算器802、及び、減算器803を有する。   Next, details of the f-axis F / B compensator 202 will be described. FIG. 8 is a detailed block diagram of the f-axis F / B compensator 202. The f-axis F / B compensator 202 includes a block 801, a multiplier 802, and a subtracter 803.

ブロック801は、遅延フィルタであって、制御系が持つむだ時間Lだけの遅延処理を行う。ブロック801は、f軸F/F補償器201から出力されるf軸電流規範応答if_refの入力に対してf軸電流規範応答if_refを遅延させ、f軸電流規範応答if_refとf軸電流ifの位相を合わせるためにむだ時間処理後f軸電流規範応答if_ref 'を算出し、乗算器802の前段に設けられる減算器803へ出力する。ここで、制御系が持つむだ時間Lとは制御演算遅れに相当するものとする。ブロック801は、遅延ステップを実行するブロックの一例である。 A block 801 is a delay filter and performs a delay process for the dead time L of the control system. The block 801 delays the f-axis current reference response if_ref with respect to the input of the f-axis current reference response i f_ref output from the f-axis F / F compensator 201, and the f-axis current reference response if_ref and the f-axis current. calculating a dead time after treatment f axis current nominal response i F_REF 'in order to match the phase of the i f, and outputs it to the subtractor 803 provided upstream of the multiplier 802. Here, the dead time L of the control system corresponds to a control calculation delay. Block 801 is an example of a block that performs a delay step.

減算器803は、ブロック801から出力されるむだ時間処理後f軸電流規範応答if_ref 'から、A/D変換器107から出力されるf軸電流ifを差し引いて減算結果を算出する。 Subtractor 803, from the dead time processed f axis current nominal response i F_REF 'output from block 801, by subtracting the f axis current i f which is output from the A / D converter 107 calculates the subtraction result.

乗算器802は、減算器803における減算結果を入力として、f軸F/BゲインKfを乗算することによりf軸F/B補償電圧vf_fbを算出し、f軸F/B補償電圧vf_fbを加算器205へ出力する。なお、f軸F/BゲインKfは、ゲイン余裕や位相余裕などの安定性が所定の基準を満足するように実験にて調整して値を決定する。 Multiplier 802 calculates f-axis F / B compensation voltage v f_fb by multiplying f-axis F / B gain K f by using the subtraction result in subtractor 803 as an input, and calculates f-axis F / B compensation voltage v f_fb. Is output to the adder 205. The f-axis F / B gain Kf is determined by adjusting the experiment so that the stability such as the gain margin and the phase margin satisfies a predetermined standard.

このように構成されることで、f軸F/B補償器202において、f軸電流ifに基づくf軸F/B補償電圧vf_fbが算出される。 With this configuration, the f-axis F / B compensator 202 calculates the f-axis F / B compensation voltage v f_fb based on the f-axis current if .

図9は、f軸ロバスト補償器203の詳細なブロック図である。f軸ロバスト補償器203は、ブロック901、ブロック902、ブロック903、及び、減算器904により構成される。   FIG. 9 is a detailed block diagram of the f-axis robust compensator 203. The f-axis robust compensator 203 includes a block 901, a block 902, a block 903, and a subtracter 904.

ブロック901は、A/D変換器107から出力されるf軸電流ifを入力に対してフィルタリング処理して第1のf軸電圧推定値vf_est1を算出し、f軸電圧推定値vf_est1を減算器904へ出力する。ブロック901は、後述のブロック903のローパスフィルタ1/(τh_f・s+1)を含む、(Lf '・s+Rf)/(τh_f・s+1)の特性を有する遅延フィルタである。 Block 901 calculates the first f-axis voltage estimated value v F_est1 filtering process on the input of the f-axis current i f which is output from the A / D converter 107, the f-axis voltage estimated value v F_est1 The result is output to the subtracter 904. The block 901 is a delay filter having a characteristic of (L f · s + R f ) / (τ h_f · s + 1) including the low-pass filter 1 / (τ hf · s + 1) of the block 903 described later.

ブロック902は、ブロック801と同じ遅延フィルタである。ブロック902は、f軸リミット処理部204から出力される第1のf軸電圧指令値vf_dshに対して、制御系が持つむだ時間Lだけ遅延させて、第2のf軸電圧推定値vf_est2を算出する。そして、ブロック902は、第2のf軸電圧推定値vf_est2をブロック903へと出力する。 Block 902 is the same delay filter as block 801. The block 902 delays the first f-axis voltage command value v f_dsh output from the f-axis limit processing unit 204 by a dead time L that the control system has to provide a second f-axis voltage estimated value v f_est2. Is calculated. Then, the block 902 outputs the second f-axis voltage estimated value v f_est2 to the block 903.

ブロック903は、1/(τh_f・s+1)の特性を有するローパスフィルタである。ブロック903は、ブロック902から出力される第2のf軸電圧推定値vf_est2に対して、ローパスフィルタ処理を行い、第3のf軸電圧推定値vf_est3を算出する。そして、ブロック903は、第3のf軸電圧推定値vf_est3を減算器904へと出力する。 Block 903 is a low-pass filter having a characteristic of 1 / (τ hf · s + 1). The block 903 performs low-pass filtering on the second f-axis voltage estimated value v f_est2 output from the block 902, and calculates a third f-axis voltage estimated value v f_est3 . Then, the block 903 outputs the third f-axis voltage estimated value v f_est3 to the subtractor 904.

減算器904は、第3のf軸電圧推定値vf_est3から第1のf軸電圧推定値vf_est1を差し引くことにより、f軸ロバスト補償電圧vf_rbstを加算器206へと算出する。 The subtractor 904 calculates the f-axis robust compensation voltage v f_rbst to the adder 206 by subtracting the first f-axis voltage estimated value v f_est1 from the third f-axis voltage estimated value v f_est3 .

このように、第1のf軸電圧指令値vf_dshに対して、遅延フィルタであるブロック901、及び、ローパスフィルタであるブロック903の処理を行う処理を行い、測定値に基づく第1のf軸電圧推定値vf_est1を減じることで、安定性をさらに向上させるためのf軸ロバスト補償電圧vf_rbstが算出される。 As described above, the first f-axis voltage command value v f_dsh is subjected to the processing of the block 901 that is a delay filter and the block 903 that is the low-pass filter, and the first f-axis based on the measurement value. by subtracting the estimated voltage value v f_est1, f-axis robust compensation voltage v F_rbst for further improving the stability it is calculated.

図10は、上述の図1乃至9までのモータ101の制御処理を示すフローチャートである。これらの制御は、コントローラが予め定められたプログラムを実行することにより、行われる。   FIG. 10 is a flowchart showing the control processing of the motor 101 shown in FIGS. These controls are performed by the controller executing a predetermined program.

ステップS1において、A/D変換器107によって電流値(u相電流ius、v相電流ivs、及び、f軸電流if)が取得される。パルスカウンタ110は、磁極位置検出器109により検出されるABZ相のパルスに基づいて電気角度θreを取得する。 In step S <b> 1, current values (u-phase current i us , v-phase current i vs , and f-axis current i f ) are acquired by the A / D converter 107. The pulse counter 110 acquires the electrical angle θ re based on the ABZ-phase pulse detected by the magnetic pole position detector 109.

ステップS2において、角速度演算器111は、ステップS1で算出された電気角度θreに基づいて、機械角速度であるモータ回転数ωrm、及び、電気角速度ωreを算出する。 In step S2, the angular velocity calculator 111 calculates the motor rotational speed ω rm and the electrical angular velocity ω re that are mechanical angular velocities based on the electrical angle θ re calculated in step S1.

ステップS3において、先読み補償部112は、ステップS2にて算出される電気角度θreに基づいて、先読み補償後電気角θre 'を算出する。 In step S <b> 3, the prefetch compensation unit 112 calculates the preread compensation post-compensation electrical angle θ re based on the electrical angle θ re calculated in step S <b> 2.

ステップS4において、3相/d−q交流座標変換器108は、ステップS1において算出されるu相電流iu、v相電流ivに基づいてd軸電流id、及び、q軸電流iqを算出する。 In step S4, the three-phase / dq AC coordinate converter 108 determines the d-axis current i d and the q-axis current i q based on the u-phase current i u and the v-phase current i v calculated in step S1. Is calculated.

ステップS5において、電流指令値演算器113は、ステップS2で算出されたモータ回転数ωrmに加えて、上位装置にて算出されるトルク指令値T*、及び、電源電圧Vdcに応じて、d軸電流指令値id *、q軸電流指令値iq *、及び、f軸電流指令値if *を算出する。 In step S5, the current command value calculator 113, in addition to the motor rotation speed ω rm calculated in step S2, in accordance with the torque command value T * calculated by the host device and the power supply voltage V dc , The d-axis current command value i d * , the q-axis current command value i q * , and the f-axis current command value i f * are calculated.

ステップS6において、d軸電流制御部114、q軸電流制御部115、及び、f軸電流制御部116によって、第1のd軸電圧指令値vd_dsh、d軸電流規範応答id_ref、d軸電流規範応答の微分値s・id_ref、第1のq軸電圧指令値vq_dsh、q軸電流規範応答iq_ref、第1のf軸電圧指令値vf_dsh、f軸電流規範応答if_ref、及び、f軸電流規範応答の微分値s・if_refが算出される。 In step S6, the d-axis current control unit 114, the q-axis current control unit 115, and the f-axis current control unit 116 perform the first d-axis voltage command value v d_dsh , the d-axis current reference response i d_ref , and the d-axis current. The differential value s · id_ref of the reference response, the first q-axis voltage command value v q_dsh , the q-axis current reference response i q_ref , the first f-axis voltage command value v f_dsh , the f-axis current reference response i f_ref , and A differential value s · i f — ref of the f-axis current reference response is calculated.

ステップS7において、非干渉制御部117は、ステップS2で算出される電気角速度ωreと、ステップS6で算出されるd軸電流規範応答id_ref、d軸電流規範応答の微分値s・id_ref、q軸電流規範応答iq_ref、f軸電流規範応答if_ref、及び、f軸電流規範応答の微分値s・if_refに応じて、非干渉電圧vd_dcpl、vq_dcpl、vf_dcplを算出する。 In step S7, the non-interference control unit 117 determines the electrical angular velocity ω re calculated in step S2, the d-axis current reference response i d_ref calculated in step S6, the differential value s · i d_ref of the d-axis current reference response, Non-interference voltages v d_dcpl , v q_dcpl , and v f_dcpl are calculated according to the q-axis current reference response i q_ref , the f-axis current reference response i f_ref , and the differential value s · i f_ref of the f-axis current reference response.

ステップS8において、第2の電圧指令値演算部118は、ステップS6にて算出される第1のd軸電圧指令値vd_dsh、第1のq軸電圧指令値vq_dsh、及び、第1のf軸電圧指令値vf_dshのそれぞれに対して、ステップS7算出される非干渉電圧vd_dcpl、vq_dcpl、及び、vf_dcplを加算することで、第2のd軸電圧指令値vd *、第2のq軸電圧指令値vq *、及び、第2のf軸電圧指令値vf *を算出する。 In step S8, the second voltage command value calculator 118 calculates the first d-axis voltage command value v d_dsh , the first q-axis voltage command value v q_dsh , and the first f calculated in step S6. for each axis voltage value v F_dsh, non-interference voltage v D_dcpl to step S7 is calculated, v Q_dcpl, and, v F_dcpl by adding the second d-axis voltage command value v d *, a second The q-axis voltage command value v q * and the second f-axis voltage command value v f * are calculated.

ステップS9において、d−q/3相交流座標変換器119は、ステップS8にて算出される第2のd軸電圧指令値vd *、第2のq軸電圧指令値vq *、及び、第2のf軸電圧指令値vf *に対して座標変化処理を行うことにより、uvw各相の電圧指令値vu *、vv *、vw *を算出する。 In step S9, the dq / 3-phase AC coordinate converter 119 receives the second d-axis voltage command value v d * , the second q-axis voltage command value v q * calculated in step S8, and By performing a coordinate change process on the second f-axis voltage command value v f * , voltage command values v u * , v v * , v w * of each phase of uvw are calculated.

このようにして、コントローラはステップS1〜S9の処理を実行することにより、モータ101を制御するための指令値が生成される。生成される指令値のうち、ステップS9にて算出される電圧指令値vu *、vv *、vw *は、PWM変換器102、及び、インバータ103を介して、モータ101の固定子側の巻線に印加される。ステップS8にて算出される第2のf軸電圧指令値vf *は、f軸電流出力部105を介して、モータ101の回転子側の巻線に印加される。このようにして、モータ101の回転制御が行われる。 In this way, the controller generates a command value for controlling the motor 101 by executing the processes of steps S1 to S9. Among the generated command values, the voltage command values v u * , v v * , v w * calculated in step S 9 are the stator side of the motor 101 via the PWM converter 102 and the inverter 103. Applied to the winding. The second f-axis voltage command value v f * calculated in step S8 is applied to the rotor-side winding of the motor 101 via the f-axis current output unit 105. In this way, rotation control of the motor 101 is performed.

次に、本実施形態により導出される効果について、図11A、11Bを用いて説明する。上述のように、f軸電圧vfは、f軸電流出力部105において、直流電源104の電源電圧Vdcを用いて出力される。そのため、第2のf軸電圧指令値vf *が電源電圧Vdcを上回る場合には、f軸電圧vfは電源電圧Vdcを上限値として飽和してしまう。図11A、11Bには、第2のf軸電圧指令値vf *が電源電圧Vdcを上回らない場合が示されている。 Next, the effect derived by this embodiment is demonstrated using FIG. 11A and 11B. As described above, the f-axis voltage v f is output at the f-axis current output unit 105 using the power supply voltage V dc of the DC power supply 104. Therefore, when the second f-axis voltage command value v f * exceeds the power supply voltage V dc , the f-axis voltage v f is saturated with the power supply voltage V dc as the upper limit value. 11A and 11B show a case where the second f-axis voltage command value v f * does not exceed the power supply voltage V dc .

図11A、11Bにおいては、電流指令値が破線で示される。本実施形態のようにf軸F/F補償器201において測定値ではなくf軸電流規範応答if_refが負帰還される疑似的なF/B制御が行われる構成における電流値が実線で示される。また、比較例として測定値が負帰還されるF/B制御が行われる場合の電流値が一点鎖線で示されている。 11A and 11B, the current command value is indicated by a broken line. In the f-axis F / F compensator 201 as in the present embodiment, the current value in the configuration in which pseudo F / B control is performed in which the f-axis current reference response if_ref is negatively fed back instead of the measured value is indicated by a solid line. . As a comparative example, the current value in the case where the F / B control in which the measured value is negatively fed back is performed is indicated by a one-dot chain line.

なお、本実施形態において、d、q及びf軸の電流規範応答は実線で示される電流値と略一致するため記載を省略した。比較例において、d、q及びf軸の電流規範応答は一点鎖線で示される電流値と略一致するため記載を省略した。また、本実施形態においては、比較例と安定性が等価となるようにf軸F/B補償器202のゲインが設定されるものとする。   In the present embodiment, the d, q, and f axis current reference responses are omitted because they are substantially the same as the current values indicated by the solid lines. In the comparative example, the d, q, and f axis current normative responses are substantially the same as the current values indicated by the alternate long and short dash lines, and thus the description is omitted. In the present embodiment, it is assumed that the gain of the f-axis F / B compensator 202 is set so that the stability is equivalent to that of the comparative example.

図11A(i)においては縦軸がd軸電流idを示し、図11A(ii)においては縦軸がq軸電流iqを示し、図11A(iii)においては縦軸がf軸電流ifを示す。また、図11A(i)〜(iii)において横軸は時間経過を示す。 In FIG. 11A (i), the vertical axis represents the d-axis current i d , in FIG. 11A (ii) the vertical axis represents the q-axis current i q , and in FIG. 11A (iii) the vertical axis represents the f-axis current i Indicates f . Moreover, in FIG. 11A (i)-(iii), a horizontal axis shows time passage.

時刻t1において、トルク指令値T*がステップ的に印加される。このトルク指令値T*のステップ印加に伴い、図11A(i)〜(iii)に示されるように、d軸電流指令値id *、q軸電流指令値iq *、及び、f軸電流指令値if *がステップ的に印加される。 At time t1, torque command value T * is applied stepwise. With the step application of the torque command value T * , as shown in FIGS. 11A (i) to (iii), the d-axis current command value i d * , the q-axis current command value i q * , and the f-axis current Command value i f * is applied stepwise.

時刻t2においては、本実施形態と比較例との双方において、d軸電流id、q軸電流iq、及び、f軸電流ifが、それぞれ、電流指令値(d軸電流指令値id *、q軸電流指令値iq *、及び、f軸電流指令値if *)を目標に収束をする。ここで、両者を比較すれば、一点鎖線で示される比較例においては、F/Bによる安定性の低下をF/Bゲインの減少により補償しているため、収束の応答性が遅い。これに対して実線で示される本実施形態においては、疑似的なF/B制御が行われるため、f軸F/F補償器201において所望の応答性を満足するようにゲインを設定することができるため、収束の応答性を早くすることができる。そして、時刻t3を経て時刻t4において電流値は電流指令値へと収束する。 At time t2, in both the present embodiment and the comparative example, the d-axis current i d , the q-axis current i q , and the f-axis current if are respectively the current command value (d-axis current command value i d * , Q-axis current command value i q * and f-axis current command value i f * ) are converged to the target. Here, if both are compared, in the comparative example shown by the alternate long and short dash line, since the decrease in stability due to F / B is compensated by the decrease in F / B gain, the response of convergence is slow. On the other hand, in the present embodiment indicated by the solid line, since the pseudo F / B control is performed, the gain can be set in the f-axis F / F compensator 201 so as to satisfy a desired response. As a result, convergence responsiveness can be accelerated. Then, the current value converges to the current command value at time t4 after time t3.

また、図11B(i)〜(iii)においては、図11B(i)はd軸電圧vdを、図11B(ii)はq軸電圧vqを、図11B(iii)はf軸電圧vfを示す。 11B (i) to (iii), FIG. 11B (i) shows the d-axis voltage v d , FIG. 11B (ii) shows the q-axis voltage v q , and FIG. 11B (iii) shows the f-axis voltage v Indicates f .

これらの図に示されるように、d軸電圧vd、q軸電圧vq、及び、f軸電圧vfのそれぞれにおいて、実線で示される本実施形態は、一点鎖線で示される比較例よりも、応答性が早い。このように、本実施形態においては、比較例と安定性が同じとなるようにf軸F/B補償器202のゲインが設定されていても、f軸電流擬似F/Bモデル302を備えるf軸F/F補償器201が設けられることで応答性を早くすることができる。 As shown in these drawings, in each of the d-axis voltage v d , the q-axis voltage v q , and the f-axis voltage v f , the present embodiment indicated by the solid line is more than the comparative example indicated by the alternate long and short dash line. Fast response. Thus, in this embodiment, even if the gain of the f-axis F / B compensator 202 is set so that the stability is the same as that of the comparative example, the f-axis current pseudo F / B model 302 is provided. By providing the shaft F / F compensator 201, the responsiveness can be accelerated.

図12A、12Bには、第2のf軸電圧指令値vf *が電源電圧Vdcを上回る場合が示されている。実線は、本実施形態の全ての構成を有する場合、すなわち、f軸電流擬似F/Bモデル302を有し、図6及び図7に示されるf軸リミット処理部303を有し、かつ、図8に示すようにf軸F/B補償器202はブロック801に示されるように遅延フィルタによって制御系が持つむだ時間Lが考慮されている場合を示す。一点鎖線は、比較例として、f軸電流擬似F/Bモデル302のみを有する例が示されている。 12A and 12B show a case where the second f-axis voltage command value v f * exceeds the power supply voltage V dc . The solid line has all the configurations of the present embodiment, that is, the f-axis current pseudo F / B model 302, the f-axis limit processing unit 303 shown in FIGS. 6 and 7, and As shown in FIG. 8, the f-axis F / B compensator 202 shows a case where the dead time L of the control system is considered by the delay filter as shown in a block 801. As an example of a dot-and-dash line, an example having only the f-axis current pseudo F / B model 302 is shown.

なお、比較例においては、d及びq軸の電流規範応答は一点鎖線で示される電流値と略一致する。f軸の電流規範応答は、二点鎖線にて示されており、電流値と一致しないものとする。   In the comparative example, the current normative responses of the d and q axes substantially coincide with the current value indicated by the alternate long and short dash line. The f-axis current reference response is indicated by a two-dot chain line and does not coincide with the current value.

時刻t1において、トルク指令値T*がステップ的に印加されると、図12A(i)〜(iii)に示されるように、d軸電流指令値id *、q軸電流指令値iq *、及び、f軸電流指令値if *がステップ的に印加される。 When the torque command value T * is applied stepwise at time t1, as shown in FIGS. 12A (i) to (iii), the d-axis current command value i d * and the q-axis current command value i q *. , And the f-axis current command value i f * is applied stepwise.

この場合に、図12B(iii)に示されるように、本実施形態と比較例との両者において、f軸電圧vfが電源電圧Vdcに達することによりf軸電圧vfが飽和する。 In this case, as shown in FIG 12B (iii), in both the comparative example and the present embodiment, the f-axis voltage v f by f-axis voltage v f reaches the power supply voltage V dc saturated.

図12A(iii)を参照すれば、一点鎖線で示されるように、f軸電圧vfの飽和が考慮されない比較例においては、f軸電流ifの指令値に対する応答性が低下する。そのため、一点鎖線で示されるf軸電流ifは、二点鎖線で示されるf軸電流規範応答if_refへの追従性が低下する。 Referring to FIG. 12A (iii), as shown by the alternate long and short dash line, in the comparative example in which the saturation of the f-axis voltage v f is not considered, the responsiveness to the command value of the f-axis current if is lowered. Therefore, the f-axis current i f shown by a chain line, lowers followability to f axis current nominal response i F_REF indicated by two-dot chain line.

非干渉制御部117においては、安定性の低下を回避するために、非干渉電圧の算出にモータ101に流れる実際の電流値ではなく電流規範応答を用いている。このf軸電流ifのf軸電流規範応答if_refへの追従性が低下により、干渉成分のキャンセルが十分に行われず、非干渉制御性能が低下してしまう。このため、図12A(ii)に示すように、q軸電流iqのオーバーシュートが発生する。 In order to avoid a decrease in stability, the non-interference control unit 117 uses a current reference response instead of an actual current value flowing through the motor 101 for calculation of the non-interference voltage. The followability of the f-axis current if to the f-axis current normative response if_ref is reduced, so that the interference component is not sufficiently canceled, and the non-interference control performance is deteriorated. For this reason, as shown in FIG. 12A (ii), an overshoot of the q-axis current i q occurs.

一方、実線で示される本実施形態においては、f軸電圧vfの飽和が非干渉制御部117の前段のf軸電流制御部116において考慮されている。そのため、電源電圧Vdcを使い切って生成されるf軸電流ifの応答性を向上させることができるので、f軸電流ifのf軸電流規範応答if_refへの追従性が高くなる。そのため、非干渉制御の性能低下を抑制できるため、オーバーシュートやアンダーシュートといった電流の応答性を損なうことなく、各軸の電流(id、iq、及び、if)を制御することができる。 On the other hand, in the present embodiment indicated by the solid line, the saturation of the f-axis voltage v f is considered in the f-axis current control unit 116 in the previous stage of the non-interference control unit 117. Therefore, it is possible to improve the responsiveness of the f-axis current i f that is generated using up a supply voltage V dc, followability to f axis current nominal response i F_REF of f-axis current i f increases. Therefore, since the performance degradation of non-interference control can be suppressed, the currents (i d , i q , and i f ) of each axis can be controlled without impairing the current responsiveness such as overshoot and undershoot. .

また、各軸の電流のそれぞれについて、F/F補償器(f軸においてはf軸F/F補償器201)は、主に、各軸の電流指令値(id *、iq *、及び、if *)に定常偏差なく電流規範応答で追従させるための第1の電圧指令値(vd_dsh、vq_dsh、vf_dsh)を算出する。一方、F/B補償器(f軸においてはf軸F/B補償器202)は、パラメータ誤差などの外乱要因を補正に用いられる。そのため、安定性に寄与しないF/F補償器において、所望の応答性を実現するゲイン設定をできるので、安定性を確保するためにゲインを小さくする必要がなくなり、応答性の低下を抑制できる。 In addition, for each current of each axis, the F / F compensator (the f-axis F / F compensator 201 in the f-axis) mainly uses the current command values ( id * , iq * , and , I f * ), the first voltage command values (v d_dsh , v q_dsh , v f_dsh ) for following the current reference response without a steady deviation are calculated. On the other hand, the F / B compensator (f-axis F / B compensator 202 in the f-axis) is used to correct disturbance factors such as parameter errors. For this reason, in the F / F compensator that does not contribute to stability, it is possible to set a gain that achieves desired responsiveness. Therefore, it is not necessary to reduce the gain in order to ensure stability, and a decrease in responsiveness can be suppressed.

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

本実施形態の巻線界磁型のモータ101の制御方法においては、非干渉制御部117が設けられることによりf軸の制御において、d軸及びq軸における電圧の影響を考慮しなくてもよくなり、単純な一次遅れ系として制御できる。   In the control method of the winding field type motor 101 of the present embodiment, the non-interference control unit 117 is provided so that the influence of the voltage on the d-axis and the q-axis need not be considered in the control of the f-axis. Therefore, it can be controlled as a simple first-order lag system.

この制御方法において、f軸電流制御部116が有するf軸F/F補償器201(f軸電流制御ステップ)において、f軸電流疑似F/Bモデル302は、電流指令値演算器113により算出されるf軸電流指令値if *に対して負帰還電流を用いた疑似F/B制御を行うことにより、疑似FB電圧指令値vf_pse_fbを算出する(疑似F/Bステップ)。f軸リミット処理部303は、疑似FB電圧指令値vf_pse_fbを制限してf軸F/F補償電圧vf_ffを出力する(制限ステップ)。規範応答処理部であるf軸電流モデル301は、f軸F/F補償電圧vf_ffに対して、f軸電圧からf軸電流までの応答をモデル化した規範応答モデルを用いてf軸電流規範応答if_refを算出する(規範応答処理ステップ)。 In this control method, in the f-axis F / F compensator 201 (f-axis current control step) included in the f-axis current controller 116, the f-axis current pseudo F / B model 302 is calculated by the current command value calculator 113. The pseudo FB voltage command value v f_pse_fb is calculated by performing pseudo F / B control using a negative feedback current on the f-axis current command value i f * (pseudo F / B step). The f-axis limit processing unit 303 outputs the f-axis F / F compensation voltage v f_ff by limiting the pseudo FB voltage command value v f_pse_fb (limit step). The f-axis current model 301 which is a norm response processing unit uses the norm response model that models the response from the f-axis voltage to the f-axis current with respect to the f-axis F / F compensation voltage v f_ff . Response if_ref is calculated (normative response processing step).

この構成において、f軸電流疑似F/Bモデル302において、疑似F/Bに用いられる負帰還電流は、f軸電流モデル301により算出されるf軸電流規範応答if_refである。従って、f軸電流疑似F/Bモデル302においては、測定されるf軸電流ifが負帰還であるF/B制御をではなく、f軸電流規範応答if_refが負帰還である疑似的なF/B制御が行われる。f軸電流疑似F/Bモデル302においては、F/B制御が行われないので、安定性を考慮してゲインを小さくする必要がなくなり、所望の応答性を満足するゲインを設定することができるので、応答性を犠牲にすることなく安定性を確保できる。 In this configuration, in the f-axis current pseudo F / B model 302, the negative feedback current used for the pseudo F / B is the f-axis current normative response if_ref calculated by the f-axis current model 301. Therefore, in the f-axis current pseudo F / B model 302, not the F / B control in which the measured f-axis current if is negative feedback, but the f-axis current reference response if_ref is negative feedback. F / B control is performed. In the f-axis current pseudo F / B model 302, since F / B control is not performed, it is not necessary to reduce the gain in consideration of stability, and a gain satisfying a desired response can be set. Therefore, stability can be ensured without sacrificing responsiveness.

さらに、f軸リミット処理部303が設けられることで、f軸電流出力部105におけるf軸電圧vfに電源電圧Vdcによる飽和特性が考慮されることになる。従って、f軸電圧vfが電源電圧Vdcで飽和する場合であっても、その飽和がf軸リミット処理部303によりモデル化されているため、f軸F/F補償器201から出力されるf軸F/F補償電圧vf_ffを用いた制御により、f軸電流ifのf軸電流規範応答if_refの追従性が向上する。f軸電流規範応答if_refの追従性の向上に伴い、f軸電流規範応答if_refを用いた非干渉制御部117における非干渉制御性能の低下が抑制される。 Furthermore, by providing the f-axis limit processing unit 303, saturation characteristics due to the power supply voltage V dc are considered in the f-axis voltage v f in the f-axis current output unit 105. Therefore, even when the f-axis voltage v f is saturated with the power supply voltage V dc , the saturation is modeled by the f-axis limit processing unit 303, and thus is output from the f-axis F / F compensator 201. the control using the f-axis F / F compensation voltage v f_ff, followability of the f-axis current nominal response i F_REF of f-axis current i f is improved. With the improvement of the follow-up of the f-axis current nominal response i F_REF, reduction of non-interference control performance in the non-interference control section 117 using the f axis current nominal response i F_REF is suppressed.

本実施形態の巻線界磁型のモータ101の制御方法においては、f軸リミット処理部303は、図6及び図7に示されるように、疑似FB電圧指令値vf_pse_fbに対して、f軸非干渉電圧vf_dcplを加算する余裕を持たせて、f軸非干渉電圧vf_dcplだけオフセットされた電源電圧Vdcに基づく制限処理を行う。制限処理において、具体的には、上限値が「Vdc−vf_dcpl」、下限値が「−Vdc−vf_dcpl」に制限され、制限された第1のf軸電圧指令値vf_dshが出力される。 In the control method of the winding field type motor 101 of the present embodiment, the f-axis limit processing unit 303 performs f-axis with respect to the pseudo FB voltage command value v f_pse_fb as shown in FIGS. Limiting processing based on the power supply voltage V dc offset by the f-axis non-interference voltage v f_dcpl is performed with a margin for adding the non-interference voltage v f_dcpl . In the limiting process, specifically, the upper limit value is limited to “V dc −v f_dcpl ” and the lower limit value is limited to “−V dc −v f_dcpl ”, and the limited first f-axis voltage command value v f_dsh is output. Is done.

このように構成されることで、f軸リミット処理部303を有するf軸電流制御部116の後段において、第2の電圧指令値演算部118によりf軸非干渉電圧vf_dcplが加算された場合に、その加算後の第2のf軸電圧指令値vf *の上限値が「Vdc」、下限値が「−Vd」に制限されるので、f軸電流出力部105において、電源電圧Vdcを最大限利用してf軸電圧vfを生成することができる。 With this configuration, when the f-axis non-interference voltage v f_dcpl is added by the second voltage command value calculation unit 118 in the subsequent stage of the f-axis current control unit 116 having the f-axis limit processing unit 303. Since the upper limit value of the second f-axis voltage command value v f * after the addition is limited to “V dc ” and the lower limit value to “−V d ”, the f-axis current output unit 105 uses the power supply voltage V It is possible to generate the f-axis voltage v f by making maximum use of dc .

本実施形態の巻線界磁型のモータ101の制御方法においては、f軸電流制御部116は、さらに、f軸F/B補償器202を有する(F/B補償ステップ)。図8に示されるように、f軸F/B補償器202は、f軸F/BゲインKfを乗算する乗算器802及び減算器803を備える。 In the control method of the winding field type motor 101 of the present embodiment, the f-axis current control unit 116 further includes an f-axis F / B compensator 202 (F / B compensation step). As shown in FIG. 8, the f-axis F / B compensator 202 includes a multiplier 802 and a subtracter 803 that multiply the f-axis F / B gain K f .

減算器803においては、f軸F/F補償器201のf軸電流モデル301(規範応答処理ステップ)において算出されるf軸電流規範応答if_refに対してf軸電流ifが負帰還(減算)され、減算結果に対して乗算器802によってf軸F/BゲインKfが乗算されることでF/B制御が行われて、f軸F/B補償電圧vf_fbが算出される。そして、図2に示されるように、加算器205において、f軸F/B補償電圧vf_fbは、f軸F/F補償器201のf軸電流モデル301により算出されるf軸F/F補償電圧vf_ffに加算される(加算ステップ)。さらに、この加算結果に基づいて第1のf軸電圧指令値vf_dshが求められる。 In the subtractor 803, the f-axis current if is negatively fed back (subtracted) from the f-axis current reference response if_ref calculated in the f-axis current model 301 (reference response processing step) of the f-axis F / F compensator 201. The multiplier 802 multiplies the subtraction result by the f-axis F / B gain K f to perform F / B control, thereby calculating the f-axis F / B compensation voltage v f_fb . As shown in FIG. 2, in the adder 205, the f-axis F / B compensation voltage v f_fb is calculated by the f-axis F / F compensation calculated by the f-axis current model 301 of the f-axis F / F compensator 201. It is added to the voltage v f_ff (addition step). Further, a first f-axis voltage command value v f_dsh is obtained based on the addition result.

f軸F/F補償器201に加えてf軸F/B補償器202が設けられることにより、パラメータ誤差などの外乱要因を補正することができる。そして、f軸F/B補償器202においては、f軸電流モデル301から出力されるf軸電圧vfの飽和特性が考慮されたf軸電流規範応答if_refを用いられているので、必要以上にF/B制御が作動してf軸電流ifのオーバーシュートやアンダーシュートを誘発することを防止できる。 By providing the f-axis F / B compensator 202 in addition to the f-axis F / F compensator 201, disturbance factors such as parameter errors can be corrected. Since the f-axis F / B compensator 202 uses the f-axis current reference response i f_ref in consideration of the saturation characteristics of the f-axis voltage v f output from the f-axis current model 301, it is more than necessary. Thus, it is possible to prevent the F / B control from operating and inducing overshoot or undershoot of the f-axis current if .

図8に示されるように、f軸F/B補償器202は、ブロック801によってf軸電流規範応答if_refに対して制御系の遅れ時間を考慮した遅延処理を行う。このように、f軸F/B補償電圧は、制御系が持つむだ時間を考慮したf軸電流規範応答を用いて算出することができるので、F/B制御の精度を向上させることができる。 As shown in FIG. 8, the f-axis F / B compensator 202 performs a delay process in consideration of the delay time of the control system on the f-axis current reference response if_ref by the block 801. As described above, the f-axis F / B compensation voltage can be calculated using the f-axis current reference response in consideration of the dead time of the control system, so that the accuracy of the F / B control can be improved.

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

100 モータ制御システム
101 モータ
104 直流電源
105 f軸電流出力部
116 f軸電流制御部
117 非干渉制御部
118 第2の電圧指令値演算部
201 f軸F/F補償器
202 f軸F/B補償器
301 f軸電流モデル
302 f軸電流擬似F/Bモデル
303 f軸リミット処理部
100 motor control system 101 motor 104 DC power supply 105 f-axis current output unit 116 f-axis current control unit 117 non-interference control unit 118 second voltage command value calculation unit 201 f-axis F / F compensator 202 f-axis F / B compensation 301 f-axis current model 302 f-axis current pseudo F / B model 303 f-axis limit processing unit

Claims (5)

固定子におけるd軸、q軸の電圧指令値、及び、回転子における磁束を制御するf軸の電圧指令値を算出し、d軸、q軸、及びf軸の電圧指令値に基づいて回転駆動を制御する巻線界磁型の同期モータの制御方法であって、
トルク指令値に応じてf軸電流指令値を算出するf軸電流指令値演算ステップと、
f軸電流センサにより取得されるf軸電流が前記f軸電流指令値に追従するように制御するために、第1のf軸電圧指令値を算出するf軸電流制御ステップと、
f軸とd軸及びq軸との間の干渉電圧をキャンセルするf軸非干渉電圧を算出するf軸非干渉制御ステップと、
前記第1のf軸電圧指令値を前記f軸非干渉電圧により補正して第2のf軸電圧指令値を求め、前記第2のf軸電圧指令値に応じて前記回転子の巻線に対してf軸電圧を出力するf軸電圧出力ステップと、を有し、
前記f軸電流制御ステップは、
前記f軸電流指令値に対して負帰還電流に基づいた疑似F/B制御を行うことにより、疑似F/B電圧指令値を算出する疑似F/Bステップと、
前記疑似F/B電圧指令値を制限してf軸制限電圧指令値を出力する制限ステップと、
f軸電圧からf軸電流までの応答をモデル化した規範応答モデルを用いて、前記f軸制限電圧指令値から、前記負帰還電流となるf軸電流規範応答を算出する規範応答処理ステップと、
前記f軸制限電圧指令値に基づいて前記第1のf軸電圧指令値を算出する第1のf軸電圧指令値算出ステップと、を有する巻線界磁型の同期モータの制御方法。
The d-axis and q-axis voltage command values for the stator and the f-axis voltage command value for controlling the magnetic flux in the rotor are calculated, and the rotational drive is performed based on the d-axis, q-axis, and f-axis voltage command values. A method for controlling a winding field type synchronous motor for controlling
An f-axis current command value calculating step for calculating an f-axis current command value according to the torque command value;
an f-axis current control step for calculating a first f-axis voltage command value in order to control the f-axis current acquired by the f-axis current sensor so as to follow the f-axis current command value;
an f-axis non-interference control step for calculating an f-axis non-interference voltage that cancels the interference voltage between the f-axis, the d-axis, and the q-axis;
The first f-axis voltage command value is corrected with the f-axis non-interference voltage to obtain a second f-axis voltage command value, and the rotor winding is applied according to the second f-axis voltage command value. An f-axis voltage output step for outputting an f-axis voltage to the
The f-axis current control step includes:
A pseudo F / B step for calculating a pseudo F / B voltage command value by performing pseudo F / B control based on a negative feedback current with respect to the f-axis current command value;
A limiting step of limiting the pseudo F / B voltage command value and outputting an f-axis limit voltage command value;
a normative response processing step of calculating an f-axis current normative response as the negative feedback current from the f-axis limit voltage command value using a normative response model that models a response from an f-axis voltage to an f-axis current;
And a first f-axis voltage command value calculating step for calculating the first f-axis voltage command value based on the f-axis limit voltage command value.
請求項1の巻線界磁型の同期モータの制御方法であって、
前記f軸電圧出力ステップにおいて、直流電源から供給される直流電圧に基づいて前記f軸電圧が生成され、
前記制限ステップにおいて、前記f軸非干渉電圧だけオフセットされた前記直流電圧を用いて前記疑似F/B電圧指令値の制限を行う、巻線界磁型の同期モータの制御方法。
A control method for a winding field type synchronous motor according to claim 1,
In the f-axis voltage output step, the f-axis voltage is generated based on a DC voltage supplied from a DC power supply,
A control method for a winding field type synchronous motor, wherein in the limiting step, the pseudo F / B voltage command value is limited using the DC voltage offset by the f-axis non-interference voltage.
請求項1または2に記載の巻線界磁型の同期モータの制御方法であって、
前記第1のf軸電圧指令値算出ステップは、さらに、
前記f軸電流規範応答に対して、前記f軸電流を負帰還させるF/B制御を行うことで、F/B制御電圧を算出するF/B制御電圧算出ステップと、
前記f軸制限電圧指令値に対して前記F/B制御電圧を加算することで、前記第1のf軸電圧指令値を算出する加算ステップと、を有する、
巻線界磁型の同期モータの制御方法。
A control method for a winding field type synchronous motor according to claim 1 or 2,
The first f-axis voltage command value calculation step further includes:
F / B control voltage calculation step for calculating F / B control voltage by performing F / B control for negative feedback of the f-axis current with respect to the f-axis current reference response;
An addition step of calculating the first f-axis voltage command value by adding the F / B control voltage to the f-axis limit voltage command value.
A control method for a winding field type synchronous motor.
請求項3に記載の巻線界磁型の同期モータの制御方法であって、
前記f軸F/B補償ステップは、さらに、
前記f軸電流規範応答に対して制御系の遅れ時間を考慮した遅延処理を行う遅延ステップを有する、
巻線界磁型の同期モータの制御方法。
A control method for a winding field type synchronous motor according to claim 3,
The f-axis F / B compensation step further includes:
A delay step for performing a delay process in consideration of a delay time of a control system with respect to the f-axis current reference response;
A control method for a winding field type synchronous motor.
固定子におけるd軸、q軸の電圧指令値、及び、回転子における磁束を制御するf軸の電圧指令値を算出し、d軸、q軸、及びf軸の電圧指令値に基づいて回転駆動を制御する巻線界磁型の同期モータの制御装置であって、
前記制御装置は、
トルク指令値に応じてf軸電流指令値を算出するf軸電流指令値演算器と、
f軸電流センサにより取得されるf軸電流が前記f軸電流指令値に追従するように制御するために、第1のf軸電圧指令値を算出するf軸電流制御部と、
f軸とd軸及びq軸との間の干渉電圧をキャンセルするf軸非干渉電圧を算出するf軸非干渉制御部と、
前記第1のf軸電圧指令値を前記f軸非干渉電圧により補正して第2のf軸電圧指令値を求め、前記第2のf軸電圧指令値に応じて前記回転子の巻線に対してf軸電圧を出力するf軸電圧出力部と、を有し、
前記f軸電流制御部は、
前記f軸電流指令値に対して負帰還電流に基づいた疑似F/B制御を行うことにより、疑似F/B電圧指令値を算出する疑似F/Bモデルと、
前記疑似F/B電圧指令値を制限してf軸制限電圧指令値を出力する制限部と、
f軸電圧からf軸電流までの応答をモデル化した規範応答モデルを用いて、前記f軸制限電圧指令値から、前記負帰還電流となるf軸電流規範応答を算出する規範応答処理部と、
前記f軸制限電圧指令値に基づいて前記第1のf軸電圧指令値を算出する第1のf軸電圧指令値算出部と、を有する巻線界磁型の同期モータの制御装置。
The d-axis and q-axis voltage command values for the stator and the f-axis voltage command value for controlling the magnetic flux in the rotor are calculated, and the rotational drive is performed based on the d-axis, q-axis, and f-axis voltage command values. A winding field type synchronous motor control device for controlling
The control device includes:
An f-axis current command value calculator for calculating an f-axis current command value according to the torque command value;
an f-axis current control unit for calculating a first f-axis voltage command value in order to control the f-axis current acquired by the f-axis current sensor so as to follow the f-axis current command value;
an f-axis non-interference control unit that calculates an f-axis non-interference voltage that cancels the interference voltage between the f-axis, the d-axis, and the q-axis;
The first f-axis voltage command value is corrected with the f-axis non-interference voltage to obtain a second f-axis voltage command value, and the rotor winding is applied according to the second f-axis voltage command value. And an f-axis voltage output unit that outputs an f-axis voltage.
The f-axis current controller is
A pseudo F / B model for calculating a pseudo F / B voltage command value by performing pseudo F / B control based on a negative feedback current with respect to the f-axis current command value;
A limiting unit that limits the pseudo F / B voltage command value and outputs an f-axis limit voltage command value;
a normative response processing unit that calculates an f-axis current normative response that becomes the negative feedback current from the f-axis limit voltage command value using a normative response model that models a response from an f-axis voltage to an f-axis current;
A winding field type synchronous motor control device, comprising: a first f-axis voltage command value calculation unit that calculates the first f-axis voltage command value based on the f-axis limit voltage command value.
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