JP2021093901A - Motor control device - Google Patents

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和希 朝比奈
大輔 松岡
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大輔 松岡
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政道 名和
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Abstract

To provide a control device that controls the drive of an electric motor by vector control, and can suppress the deterioration of the controllability of the drive of the electric motor when the rotation speed and the modulation rate of a rotor of the electric motor are relatively large.SOLUTION: A control device 1 includes an inverter circuit 2 that drives a rotor of an electric motor M on the basis of the comparison result between a carrier wave and a voltage command value, and a control circuit 3 that obtains the voltage command value V* by vector control using currents Iu, Iv, and Iw flowing through the electric motor M and the rotation speed ω^ and position θ^ of the rotor for each control cycle or the position θ, and the control circuit 3 reduces the control cycle as the rotation speed ω^ of the rotor or the modulation rate corresponding to the rotation speed ω^ increases.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、電動機の制御装置に関する。 The present invention relates to a control device for an electric motor.

電動機の制御装置として、電動機の回転子の位置を用いて、電動機に流れる3相の交流電流をd軸電流及びq軸電流に変換し、そのd軸電流及びq軸電流が電流指令値に近づくように電圧指令値を求め、その電圧指令値と搬送波との比較結果に応じた駆動信号により電動機の駆動を制御するもの、いわゆる、ベクトル制御により電動機の駆動を制御するものがある。関連する技術として、特許文献1がある。 As a control device for the motor, the position of the rotor of the motor is used to convert the three-phase alternating current flowing through the motor into d-axis current and q-axis current, and the d-axis current and q-axis current approach the current command value. As described above, there is a method in which a voltage command value is obtained and the drive of the motor is controlled by a drive signal according to a comparison result between the voltage command value and a carrier, that is, a so-called vector control is used to control the drive of the motor. Patent Document 1 is a related technique.

特開2001−169590号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2001-169590

しかしながら、上記制御装置では、回転子の回転速度(回転数)、または、回転子の回転速度に応じた変調率が比較的大きくなると、駆動信号のデューティ比が電圧指令値に合わせて変化せず、電動機の駆動の制御性が低下するおそれがある。 However, in the above control device, when the rotation speed (rotation speed) of the rotor or the modulation factor according to the rotation speed of the rotor becomes relatively large, the duty ratio of the drive signal does not change according to the voltage command value. , There is a risk that the controllability of the drive of the electric motor will deteriorate.

本発明の一側面に係る目的は、ベクトル制御により電動機の駆動を制御する制御装置において、電動機の回転子の回転速度や変調率が比較的大きい場合、電動機の駆動の制御性が低下することを抑制することである。 An object according to one aspect of the present invention is that in a control device that controls the drive of an electric motor by vector control, the controllability of the drive of the electric motor is lowered when the rotation speed and the modulation factor of the rotor of the electric motor are relatively large. It is to suppress.

本発明に係る一つの形態である電動機の制御装置は、電圧指令値と搬送波との比較結果により電動機の回転子を駆動させるインバータ回路と、制御周期毎に、電動機に流れる電流、並びに、回転子の回転速度及び位置を用いてベクトル制御により電圧指令値を求める制御回路とを備える。 The motor control device according to the present invention includes an inverter circuit that drives the rotor of the motor based on a comparison result between a voltage command value and a carrier, a current flowing through the motor for each control cycle, and a rotor. It is provided with a control circuit for obtaining a voltage command value by vector control using the rotation speed and position of.

制御回路は、回転子の回転速度、または、回転子の回転速度に応じた変調率が大きくなるに従って制御周期を小さくする。 The control circuit reduces the control cycle as the rotation speed of the rotor or the modulation factor according to the rotation speed of the rotor increases.

これにより、電動機の回転子の回転速度、または、変調率が比較的大きくなっても、駆動信号のデューティ比が電圧指令値に合わせて変化しなくなることを抑制することができるため、電動機の制御性が低下することを抑制することができる。 As a result, even if the rotation speed of the rotor of the motor or the modulation factor becomes relatively large, it is possible to suppress that the duty ratio of the drive signal does not change according to the voltage command value, so that the control of the motor can be controlled. It is possible to suppress the deterioration of the sex.

また、制御回路は、制御周期毎に、電動機に流れる電流を用いて回転子の回転速度及び位置を推定するように構成してもよい。 Further, the control circuit may be configured to estimate the rotation speed and position of the rotor by using the current flowing through the motor for each control cycle.

また、本発明に係る一つの形態である電動機の制御装置は、電圧指令値と搬送波との比較結果により電動機の回転子を駆動させるインバータ回路と、電動機に流れる電流、並びに、回転子の回転速度及び位置を用いてベクトル制御により電圧指令値を求める制御回路とを備える。 Further, the motor control device according to the present invention has an inverter circuit that drives the rotor of the motor based on the result of comparison between the voltage command value and the carrier, the current flowing through the motor, and the rotation speed of the rotor. And a control circuit that obtains the voltage command value by vector control using the position.

制御回路は、回転速度または変調率が大きくなるに従って、制御回路の全ての処理のうち、電動機に流れる電流を取得する取得処理及びその取得した電流を用いて位置を推定する推定処理の制御周期を小さくするとともに、取得処理及び推定処理以外の処理の制御周期を一定にするように構成してもよい。 As the rotation speed or modulation factor increases, the control circuit determines the control cycle of the acquisition process for acquiring the current flowing through the motor and the estimation process for estimating the position using the acquired current among all the processes of the control circuit. In addition to making it smaller, the control cycle of processes other than the acquisition process and the estimation process may be made constant.

これにより、回転速度または変調率が大きくなるに従って、電動機に流れる電流のサンプリング数を増加させることができ、位置の推定精度を高めることができる。そのため、その位置を用いて電圧指令値を算出することにより、電動機の制御性の低下を抑制することができる。また、制御回路の全ての処理のうちの一部の処理の制御周期を小さくし、その他の処理の制御周期を一定にするため、制御回路の処理負荷を抑えることができる。 As a result, the number of samplings of the current flowing through the motor can be increased as the rotation speed or the modulation factor increases, and the position estimation accuracy can be improved. Therefore, by calculating the voltage command value using that position, it is possible to suppress a decrease in the controllability of the motor. Further, since the control cycle of a part of all the processes of the control circuit is reduced and the control cycle of the other processes is made constant, the processing load of the control circuit can be suppressed.

本発明によれば、ベクトル制御により電動機の駆動を制御する制御装置において、電動機の回転子の回転速度や変調率が比較的大きい場合、電動機の駆動の制御性が低下することを抑制することができる。 According to the present invention, in a control device that controls the drive of an electric motor by vector control, it is possible to suppress a decrease in the controllability of the drive of the electric motor when the rotation speed and the modulation rate of the rotor of the electric motor are relatively large. it can.

第1実施形態の電動機の制御装置の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the control device of the electric motor of 1st Embodiment. 第1実施形態の電動機の制御装置の他の例を示す図である。It is a figure which shows another example of the control device of the electric motor of 1st Embodiment. 搬送波、電圧指令値、及び駆動信号の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a carrier wave, a voltage command value, and a drive signal.

<第1実施形態>
以下図面に基づいて実施形態について詳細を説明する。
<First Embodiment>
Hereinafter, embodiments will be described in detail based on the drawings.

図1は、第1実施形態の電動機の制御装置の一例を示す図である。 FIG. 1 is a diagram showing an example of a control device for an electric motor according to the first embodiment.

図1に示す制御装置1は、例えば、電動フォークリフトやプラグインハイブリッド車などの車両に搭載される電動機Mの駆動を制御するものであって、インバータ回路2と、制御回路3と、電流センサSe1〜Se3とを備える。 The control device 1 shown in FIG. 1 controls the drive of the electric motor M mounted on a vehicle such as an electric forklift or a plug-in hybrid vehicle, and includes an inverter circuit 2, a control circuit 3, and a current sensor Se1. ~ Se3 is provided.

インバータ回路2は、直流電源Pから供給される直流電力により電動機Mを駆動するものであって、コンデンサCと、スイッチング素子SW1〜SW6(例えば、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor))とを備える。すなわち、コンデンサCの一方端が直流電源Pの正極端子及びスイッチング素子SW1、SW3、SW5の各コレクタ端子に接続され、コンデンサCの他方端が直流電源Pの負極端子及びスイッチング素子SW2、SW4、SW6の各エミッタ端子に接続されている。スイッチング素子SW1のエミッタ端子とスイッチング素子SW2のコレクタ端子との接続点は電流センサSe1を介して電動機MのU相の入力端子に接続されている。スイッチング素子SW3のエミッタ端子とスイッチング素子SW4のコレクタ端子との接続点は電流センサSe2を介して電動機MのV相の入力端子に接続されている。スイッチング素子SW5のエミッタ端子とスイッチング素子SW6のコレクタ端子との接続点は電流センサSe3を介して電動機MのW相の入力端子に接続されている。 The inverter circuit 2 drives the motor M by the DC power supplied from the DC power supply P, and includes a capacitor C and switching elements SW1 to SW6 (for example, an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor)). That is, one end of the capacitor C is connected to the positive electrode terminal of the DC power supply P and each collector terminal of the switching elements SW1, SW3, SW5, and the other end of the capacitor C is the negative electrode terminal of the DC power supply P and the switching elements SW2, SW4, SW6. It is connected to each emitter terminal of. The connection point between the emitter terminal of the switching element SW1 and the collector terminal of the switching element SW2 is connected to the U-phase input terminal of the motor M via the current sensor Se1. The connection point between the emitter terminal of the switching element SW3 and the collector terminal of the switching element SW4 is connected to the V-phase input terminal of the motor M via the current sensor Se2. The connection point between the emitter terminal of the switching element SW5 and the collector terminal of the switching element SW6 is connected to the W phase input terminal of the motor M via the current sensor Se3.

コンデンサCは、直流電源Pから出力されインバータ回路2へ入力される電圧を平滑する。 The capacitor C smoothes the voltage output from the DC power supply P and input to the inverter circuit 2.

スイッチング素子SW1は、制御回路3から出力される駆動信号S1に基づいて、オンまたはオフする。スイッチング素子SW2は、制御回路3から出力される駆動信号S2に基づいて、オンまたはオフする。スイッチング素子SW3は、制御回路3から出力される駆動信号S3に基づいて、オンまたはオフする。スイッチング素子SW4は、制御回路3から出力される駆動信号S4に基づいて、オンまたはオフする。スイッチング素子SW5は、制御回路3から出力される駆動信号S5に基づいて、オンまたはオフする。スイッチング素子SW6は、制御回路3から出力される駆動信号S6に基づいて、オンまたはオフする。スイッチング素子SW1〜SW6がそれぞれオンまたはオフすることで、直流電源Pから出力される直流電力が、互いに位相が120度ずつ異なる3つの交流電力に変換され、それら交流電力が電動機MのU相、V相、及びW相の入力端子に入力され電動機Mの回転子が回転する。 The switching element SW1 is turned on or off based on the drive signal S1 output from the control circuit 3. The switching element SW2 is turned on or off based on the drive signal S2 output from the control circuit 3. The switching element SW3 is turned on or off based on the drive signal S3 output from the control circuit 3. The switching element SW4 is turned on or off based on the drive signal S4 output from the control circuit 3. The switching element SW5 is turned on or off based on the drive signal S5 output from the control circuit 3. The switching element SW6 is turned on or off based on the drive signal S6 output from the control circuit 3. When the switching elements SW1 to SW6 are turned on or off, the DC power output from the DC power supply P is converted into three AC powers whose phases are 120 degrees different from each other, and the AC powers are the U phase of the motor M. The rotor of the motor M is rotated by being input to the input terminals of the V phase and the W phase.

電流センサSe1〜Se3は、ホール素子やシャント抵抗などにより構成される。電流センサSe1は電動機MのU相に流れる電流Iuを検出して制御回路3に出力し、電流センサSe2は電動機MのV相に流れる電流Ivを検出して制御回路3に出力し、電流センサSe3は電動機MのW相に流れる電流Iwを検出して制御回路3に出力する。 The current sensors Se1 to Se3 are composed of a Hall element, a shunt resistor, and the like. The current sensor Se1 detects the current Iu flowing in the U phase of the motor M and outputs it to the control circuit 3, and the current sensor Se2 detects the current Iv flowing in the V phase of the motor M and outputs it to the control circuit 3 to output the current sensor. Se3 detects the current Iw flowing in the W phase of the motor M and outputs it to the control circuit 3.

制御回路3は、ドライブ回路4と、演算部5とを備える。 The control circuit 3 includes a drive circuit 4 and a calculation unit 5.

ドライブ回路4は、IC(Integrated Circuit)などにより構成され、制御周期毎に、演算部5から出力される電圧指令値Vu*、Vv*、Vw*と搬送波(三角波、ノコギリ波、または逆ノコギリ波など)とを比較し、その比較結果に応じた駆動信号S1〜S6をスイッチング素子SW1〜SW6のそれぞれのゲート端子に出力する。例えば、ドライブ回路4は、電圧指令値Vu*が搬送波以上である場合、ハイレベルの駆動信号S1を出力するとともに、ローレベルの駆動信号S2を出力し、電圧指令値Vu*が搬送波より小さい場合、ローレベルの駆動信号S1を出力するとともに、ハイレベルの駆動信号S2を出力する。また、ドライブ回路4は、電圧指令値Vv*が搬送波以上である場合、ハイレベルの駆動信号S3を出力するとともに、ローレベルの駆動信号S4を出力し、電圧指令値Vv*が搬送波より小さい場合、ローレベルの駆動信号S3を出力するとともに、ハイレベルの駆動信号S4を出力する。また、ドライブ回路4は、電圧指令値Vw*が搬送波以上である場合、ハイレベルの駆動信号S5を出力するとともに、ローレベルの駆動信号S6を出力し、電圧指令値Vw*が搬送波より小さい場合、ローレベルの駆動信号S5を出力するとともに、ハイレベルの駆動信号S6を出力する。 The drive circuit 4 is composed of an IC (Integrated Circuit) or the like, and has voltage command values Vu *, Vv *, Vw * and a carrier wave (triangle wave, sawtooth wave, or reverse sawtooth wave) output from the calculation unit 5 for each control cycle. Etc.), and the drive signals S1 to S6 according to the comparison result are output to the respective gate terminals of the switching elements SW1 to SW6. For example, when the voltage command value Vu * is equal to or higher than the carrier wave, the drive circuit 4 outputs a high-level drive signal S1 and outputs a low-level drive signal S2, and the voltage command value Vu * is smaller than the carrier wave. , The low-level drive signal S1 is output, and the high-level drive signal S2 is output. Further, the drive circuit 4 outputs a high-level drive signal S3 and a low-level drive signal S4 when the voltage command value Vv * is equal to or higher than the carrier wave, and the voltage command value Vv * is smaller than the carrier wave. , The low-level drive signal S3 is output, and the high-level drive signal S4 is output. Further, the drive circuit 4 outputs a high-level drive signal S5 and a low-level drive signal S6 when the voltage command value Vw * is equal to or higher than the carrier wave, and the voltage command value Vw * is smaller than the carrier wave. , The low-level drive signal S5 is output, and the high-level drive signal S6 is output.

なお、ドライブ回路4は、電圧指令値Vu*、Vv*、Vw*の振幅値が搬送波の振幅値より小さい場合、電圧指令値Vu*、Vv*、Vw*の1周期においてスイッチング素子SW1〜SW6が繰り返しオン、オフする制御(PWM(Pulse Width Modulation)制御)を行うものとする。 In the drive circuit 4, when the amplitude values of the voltage command values Vu *, Vv *, and Vw * are smaller than the amplitude value of the carrier wave, the switching elements SW1 to SW6 are used in one cycle of the voltage command values Vu *, Vv *, and Vw *. Is repeatedly turned on and off (PWM (Pulse Width Modulation) control).

また、ドライブ回路4は、電圧指令値Vu*、Vv*、Vw*の振幅値が搬送波の振幅値より大きい場合、電圧指令値Vu*、Vv*、Vw*の1周期のうちの一部の期間においてスイッチング素子SW1〜SW6が繰り返しオン、オフし、残りの期間においてスイッチング素子SW1〜SW6が常にオンまたは常にオフする制御(過変調制御)を行うものとする。 Further, when the amplitude value of the voltage command values Vu *, Vv *, and Vw * is larger than the amplitude value of the carrier wave, the drive circuit 4 is a part of one cycle of the voltage command values Vu *, Vv *, and Vw *. It is assumed that the switching elements SW1 to SW6 are repeatedly turned on and off during the period, and the switching elements SW1 to SW6 are constantly turned on or off during the remaining period (overmodulation control).

また、ドライブ回路4は、電圧指令値Vu*、Vv*、Vw*の振幅値が搬送波の振幅値よりさらに大きい場合、電圧指令値Vu*、Vv*、Vw*の半周期においてスイッチング素子SW1〜SW6が常にオンまたは常にオフし、残りの半周期においてスイッチング素子SW1〜SW6が常にオンまたは常にオフする制御(矩形波制御)を行うものとする。 Further, in the drive circuit 4, when the amplitude values of the voltage command values Vu *, Vv *, and Vw * are further larger than the amplitude values of the carrier wave, the switching elements SW1 to the switching elements SW1 in a half cycle of the voltage command values Vu *, Vv *, and Vw *. It is assumed that the SW6 is always on or always off, and the switching elements SW1 to SW6 are always on or always off in the remaining half cycle (square wave control).

また、電圧指令値Vu*、Vv*、Vw*を特に区別しない場合、単に、電圧指令値V*とする。また、駆動信号S1〜S6を特に区別しない場合、単に、駆動信号Sとする。 Further, when the voltage command values Vu *, Vv *, and Vw * are not particularly distinguished, the voltage command value V * is simply used. Further, when the drive signals S1 to S6 are not particularly distinguished, it is simply referred to as the drive signal S.

演算部5は、マイクロコンピュータなどにより構成され、推定部6と、減算部7と、速度制御部8と、減算部9、10と、電流制御部11と、座標変換部12と、座標変換部13とを備える。例えば、マイクロコンピュータが不図示の記憶部に記憶されているプログラムを実行することにより、推定部6、減算部7、速度制御部8、減算部9、10、電流制御部11、座標変換部12、及び座標変換部13が実現される。 The calculation unit 5 is composed of a microcomputer or the like, and includes an estimation unit 6, a subtraction unit 7, a speed control unit 8, subtraction units 9, 10 and a current control unit 11, a coordinate conversion unit 12, and a coordinate conversion unit. 13 and. For example, by executing a program stored in a storage unit (not shown), the microcomputer executes an estimation unit 6, a subtraction unit 7, a speed control unit 8, a subtraction unit 9, 10, a current control unit 11, and a coordinate conversion unit 12. , And the coordinate conversion unit 13 is realized.

推定部6は、制御周期毎に、電流制御部11から出力されるd軸電圧指令値Vd*及びq軸電圧指令値Vq*並びに座標変換部13から出力されるd軸電流Id及びq軸電流Iqを用いて、電動機Mの回転子の回転速度(回転数)ω^及び位置θ^を推定する。 The estimation unit 6 has the d-axis voltage command value Vd * and q-axis voltage command value Vq * output from the current control unit 11 and the d-axis current Id and q-axis current output from the coordinate conversion unit 13 for each control cycle. Using Iq, the rotation speed (rotation speed) ω ^ and the position θ ^ of the rotor of the motor M are estimated.

例えば、推定部6は、下記式1及び式2により、逆起電力ed^及び逆起電力eq^を演算する。なお、Rは電動機Mの抵抗を示し、Lは電送機Mが有するコイルのインダクタンスを示す。 For example, the estimation unit 6 calculates the counter electromotive force ed ^ and the counter electromotive force eq ^ by the following equations 1 and 2. Note that R indicates the resistance of the motor M, and L indicates the inductance of the coil possessed by the transmitter M.

ed^=Vd*−R×Id+ω^×L×Id ・・・式1
eq^=Vq*−R×Iq−ω^×L×Iq ・・・式2
ed ^ = Vd * -R × Id + ω ^ × L × Id ・ ・ ・ Equation 1
eq ^ = Vq * -R x Iq-ω ^ x L x Iq ... Equation 2

次に、推定部6は、下記式3により、誤差θe^を演算する。 Next, the estimation unit 6 calculates the error θe ^ by the following equation 3.

θe^=tan−1(ed^/eq^) ・・・式3 θe ^ = tan -1 (ed ^ / eq ^) ・ ・ ・ Equation 3

次に、推定部6は、下記式4において誤差θe^がゼロになるような回転速度ω^を求める。なお、KpはPI(Proportional Integral)制御の比例項の定数を示し、KiはPI制御の積分項の定数を示す。 Next, the estimation unit 6 obtains the rotation speed ω ^ such that the error θe ^ becomes zero in the following equation 4. Kp indicates the constant of the proportional term of PI (Proportional Integral) control, and Ki indicates the constant of the integral term of PI control.

ω^=Kp×θe^+Ki×∫(θe^)dt ・・・式4 ω ^ = Kp × θe ^ + Ki × ∫ (θe ^) dt ・ ・ ・ Equation 4

そして、推定部6は、下記式5により、位置θ^を演算する。なお、sはラプラス演算子を示している。 Then, the estimation unit 6 calculates the position θ ^ by the following equation 5. Note that s indicates a Laplace operator.

θ^=(1/s)×ω^ ・・・式5 θ ^ = (1 / s) × ω ^ ・ ・ ・ Equation 5

減算部7は、制御周期毎に、外部から入力される回転速度指令値ω*と推定部6から出力される回転速度ω^との差Δωを算出する。 The subtraction unit 7 calculates the difference Δω between the rotation speed command value ω * input from the outside and the rotation speed ω ^ output from the estimation unit 6 for each control cycle.

速度制御部8は、制御周期毎に、減算部7から出力される差Δωを、q軸電流指令値Iq*に変換する。 The speed control unit 8 converts the difference Δω output from the subtraction unit 7 into the q-axis current command value Iq * for each control cycle.

例えば、速度制御部8は、下記式6において差Δωがゼロになるようなq軸電流指令値Iq*を求める。 For example, the speed control unit 8 obtains the q-axis current command value Iq * such that the difference Δω becomes zero in the following equation 6.

Iq*=Kp×Δω+Ki×∫(Δω)dt ・・・式6 IQ * = Kp × Δω + Ki × ∫ (Δω) dt ・ ・ ・ Equation 6

減算部9は、制御周期毎に、予め決められているd軸電流指令値Id*と、座標変換部13から出力されるd軸電流Idとの差ΔIdを算出する。 The subtraction unit 9 calculates the difference ΔId between the predetermined d-axis current command value Id * and the d-axis current Id output from the coordinate conversion unit 13 for each control cycle.

減算部10は、制御周期毎に、速度制御部8から出力されるq軸電流指令値Iq*と、座標変換部13から出力されるq軸電流Iqとの差ΔIqを算出する。 The subtraction unit 10 calculates the difference ΔIq between the q-axis current command value Iq * output from the speed control unit 8 and the q-axis current Iq output from the coordinate conversion unit 13 for each control cycle.

電流制御部11は、制御周期毎に、減算部9から出力される差ΔId及び減算部10から出力される差ΔIqを、d軸電圧指令値Vd*及びq軸電圧指令値Vq*に変換する。 The current control unit 11 converts the difference ΔId output from the subtraction unit 9 and the difference ΔIq output from the subtraction unit 10 into the d-axis voltage command value Vd * and the q-axis voltage command value Vq * for each control cycle. ..

例えば、電流制御部11は、下記式7を用いてd軸電圧指令値Vd*を算出するとともに、下記式8を用いてq軸電圧指令値Vq*を算出する。なお、Lqは電動機Mが有するコイルのq軸インダクタンスを示し、Ldは電動機Mが有するコイルのd軸インダクタンスを示し、Keは誘起電圧定数を示す。 For example, the current control unit 11 calculates the d-axis voltage command value Vd * using the following formula 7, and calculates the q-axis voltage command value Vq * using the following formula 8. Lq indicates the q-axis inductance of the coil of the motor M, Ld indicates the d-axis inductance of the coil of the motor M, and Ke indicates the induced voltage constant.

Vd*=Kp×ΔId+Ki×∫(ΔId)dt−ωLqIq・・・式7
Vq*=Kp×ΔIq+Ki×∫(ΔIq)dt+ωLdId+ωKe・・・式8
Vd * = Kp × ΔId + Ki × ∫ (ΔId) dt−ωLqIq ・ ・ ・ Equation 7
Vq * = Kp × ΔIq + Ki × ∫ (ΔIq) dt + ωLdId + ωKe ・ ・ ・ Equation 8

座標変換部12は、制御周期毎に、推定部6から出力される位置θ^を用いて、d軸電圧指令値Vd*及びq軸電圧指令値Vq*を、電圧指令値Vv*、電圧指令値Vv*、及び電圧指令値Vw*に変換する。 The coordinate conversion unit 12 sets the d-axis voltage command value Vd * and the q-axis voltage command value Vq * to the voltage command value Vv * and the voltage command by using the position θ ^ output from the estimation unit 6 for each control cycle. Convert to the value Vv * and the voltage command value Vw *.

例えば、座標変換部12は、下記式9に示す変換行列C1を用いて、d軸電圧指令値Vd*及びq軸電圧指令値Vq*を、電圧指令値Vu*、電圧指令値Vv*、及び電圧指令値Vw*に変換する。 For example, the coordinate conversion unit 12 uses the transformation matrix C1 shown in the following equation 9 to convert the d-axis voltage command value Vd * and the q-axis voltage command value Vq * into the voltage command value Vu *, the voltage command value Vv *, and the voltage command value Vv *. Convert to voltage command value Vw *.

Figure 2021093901
Figure 2021093901

例えば、座標変換部12は、下記式10の計算結果を、位相角δとする。 For example, the coordinate conversion unit 12 sets the calculation result of the following equation 10 as the phase angle δ.

δ=tan−1(−Vq*/Vd*) ・・・式10 δ = tan -1 (−Vq * / Vd *) ・ ・ ・ Equation 10

次に、座標変換部12は、位相角δと、位置θ^との加算結果を、目標位置θvとする。 Next, the coordinate conversion unit 12 sets the addition result of the phase angle δ and the position θ ^ as the target position θv.

次に、座標変換部12は、下記式11の計算結果を、変調率´とする。なお、0<変調率´<1とする。なお、Vinは、直流電源Pの電圧とする。 Next, the coordinate conversion unit 12 sets the calculation result of the following equation 11 as the modulation factor'. It should be noted that 0 <modulation rate ′ <1. In addition, V in is the voltage of the DC power supply P.

Figure 2021093901
Figure 2021093901

次に、座標変換部12は、下記式12の計算結果を、変調率とする。なお、−1<変調率<1とする。 Next, the coordinate conversion unit 12 uses the calculation result of the following equation 12 as the modulation factor. It should be noted that -1 <modulation rate <1.

変調率=2×変調率´−1 ・・・式12 Modulation rate = 2 x modulation rate ′ -1 ・ ・ ・ Equation 12

そして、座標変換部12は、不図示の記憶部に予め記憶されている、目標位置θvと、電圧指令値Vu*、電圧指令値Vv*、及び電圧指令値Vw*との対応関係を示す情報を参照して、目標位置θvに対応する電圧指令値Vu*、電圧指令値Vv*、及び電圧指令値Vw*を求める。 Then, the coordinate conversion unit 12 provides information indicating the correspondence between the target position θv and the voltage command value Vu *, the voltage command value Vv *, and the voltage command value Vw *, which are stored in advance in a storage unit (not shown). The voltage command value Vu *, the voltage command value Vv *, and the voltage command value Vw * corresponding to the target position θv are obtained with reference to.

座標変換部13は、制御周期毎に、推定部6から出力される位置θ^を用いて、電流センサSe1〜Se3により検出される電流Iu、Iv、Iwを、d軸電流Id及びq軸電流Iqに変換する。 The coordinate conversion unit 13 uses the position θ ^ output from the estimation unit 6 for each control cycle to convert the currents Iu, Iv, and Iw detected by the current sensors Se1 to Se3 into the d-axis currents Id and the q-axis currents. Convert to Iq.

例えば、座標変換部13は、下記式13に示す変換行列C2を用いて、電流Iu、Iv、Iwを、d軸電流Id及びq軸電流Iqに変換する。 For example, the coordinate conversion unit 13 converts the currents Iu, Iv, and Iw into the d-axis current Id and the q-axis current Iq by using the transformation matrix C2 shown in the following equation 13.

Figure 2021093901
Figure 2021093901

図2は、第1実施形態の電動機Mの制御装置1の他の例を示す図である。なお、図1に示す構成と同じ構成には同じ符号を付し、その説明を省略する。 FIG. 2 is a diagram showing another example of the control device 1 of the motor M of the first embodiment. The same components as those shown in FIG. 1 are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.

図2に示す制御装置1において、図1に示す制御装置1と異なる点は、電動機Mの回転子の位置θを検出し、その検出した位置θを制御回路3に出力する位置検出部Sp(レゾルバなど)を備えている点である。 The control device 1 shown in FIG. 2 differs from the control device 1 shown in FIG. 1 in that the position detection unit Sp (which detects the position θ of the rotor of the motor M and outputs the detected position θ to the control circuit 3). It is equipped with a resolver, etc.).

また、図2に示す制御装置1において、図1に示す制御装置1と異なる他の点は、演算部5の代わりに、演算部5´を備えている点である。 Further, the control device 1 shown in FIG. 2 is different from the control device 1 shown in FIG. 1 in that the calculation unit 5'is provided instead of the calculation unit 5.

演算部5´は、マイクロコンピュータなどにより構成され、推定部6´と、減算部7と、速度制御部8と、減算部9、10と、電流制御部11と、座標変換部12´と、座標変換部13´とを備える。例えば、マイクロコンピュータが不図示の記憶部に記憶されているプログラムを実行することにより、推定部6´、減算部7、速度制御部8、減算部9、10、電流制御部11、座標変換部12´、及び座標変換部13´が実現される。 The calculation unit 5'is composed of a microcomputer or the like, and includes an estimation unit 6', a subtraction unit 7, a speed control unit 8, subtraction units 9, 10 and a current control unit 11 and a coordinate conversion unit 12'. It is provided with a coordinate conversion unit 13'. For example, by executing a program stored in a storage unit (not shown), the microcomputer executes an estimation unit 6', a subtraction unit 7, a speed control unit 8, a subtraction unit 9, 10, a current control unit 11, and a coordinate conversion unit. 12'and the coordinate conversion unit 13'are realized.

推定部6´は、制御周期毎に、位置検出部Spにより検出される位置θを用いて、電動機Mの回転子の回転速度ω^を推定する。 The estimation unit 6'estimates the rotation speed ω ^ of the rotor of the motor M by using the position θ detected by the position detection unit Sp for each control cycle.

例えば、推定部6´は、位置θを制御回路3の制御周期で除算することにより回転速度ω^を推定する。 For example, the estimation unit 6'estimates the rotation speed ω ^ by dividing the position θ by the control cycle of the control circuit 3.

また、座標変換部12´は、制御周期毎に、位置検出部Spにより検出される位置θを用いて、d軸電圧指令値Vd*及びq軸電圧指令値Vq*を、電圧指令値Vu*、電圧指令値Vu*、及び電圧指令値Vw*に変換する。 Further, the coordinate conversion unit 12'sets the d-axis voltage command value Vd * and the q-axis voltage command value Vq * by using the position θ detected by the position detection unit Sp for each control cycle, and sets the voltage command value Vu *. , Voltage command value Vu *, and voltage command value Vw *.

例えば、座標変換部12´は、上記式9に示す変換行列C1を用いて、d軸電圧指令値Vd*及びq軸電圧指令値Vq*を、電圧指令値Vu*、電圧指令値Vv*、及び電圧指令値Vw*に変換する。なお、上記式9において、位置θ^を位置θに置き換える。 For example, the coordinate conversion unit 12'uses the transformation matrix C1 shown in the above equation 9 to convert the d-axis voltage command value Vd * and the q-axis voltage command value Vq * into the voltage command value Vu *, the voltage command value Vv *, and the voltage command value Vv *. And convert to the voltage command value Vw *. In the above equation 9, the position θ ^ is replaced with the position θ.

例えば、座標変換部12´は、上記式10〜式12及び不図示の記憶部に予め記憶されている情報を用いて、d軸電圧指令値Vd*及びq軸電圧指令値Vq*を、電圧指令値Vu*、電圧指令値Vv*、及び電圧指令値Vw*に変換する。なお、目標位置θvを求める際、位置θ^を位置θに置き換える。 For example, the coordinate conversion unit 12'sets the d-axis voltage command value Vd * and the q-axis voltage command value Vq * by using the information stored in advance in the above equations 10 to 12 and the storage unit (not shown). It is converted into a command value Vu *, a voltage command value Vv *, and a voltage command value Vw *. When obtaining the target position θv, the position θ ^ is replaced with the position θ.

座標変換部13´は、制御周期毎に、位置検出部Spにより検出される位置θを用いて、電流センサSe1〜Se3により検出される電流Iu、Iv、Iwを、d軸電流Id及びq軸電流Iqに変換する。 The coordinate conversion unit 13'uses the position θ detected by the position detection unit Sp for each control cycle to convert the currents Iu, Iv, and Iw detected by the current sensors Se1 to Se3 into the d-axis currents Id and q-axis. Convert to current Iq.

例えば、座標変換部13は、上記式13に示す変換行列C2を用いて、電流Iu、Iv、Iwを、d軸電流Id及びq軸電流Iqに変換する。なお、上記式13において、位置θ^を位置θに置き換える。 For example, the coordinate conversion unit 13 converts the currents Iu, Iv, and Iw into the d-axis current Id and the q-axis current Iq by using the transformation matrix C2 shown in the above equation 13. In the above equation 13, the position θ ^ is replaced with the position θ.

図1または図2に示す制御回路3は、回転速度ω^が閾値ωth以下である場合または変調率が閾値Mth以下である場合、制御回路3の制御周期を制御周期T1にし、回転速度ω^が閾値ωthより大きい場合または変調率が閾値Mthより大きい場合、制御回路3の制御周期を制御周期T1より小さい制御周期T2にする。閾値ωthは、回転速度ω^の推定精度が低下していないときの回転速度ω^の最大値とする。また、閾値Mthは、回転速度ω^の推定精度が低下していないときの変調率の最大値とする。 In the control circuit 3 shown in FIG. 1 or 2, when the rotation speed ω ^ is equal to or less than the threshold value ωth or the modulation factor is equal to or less than the threshold value Mth, the control cycle of the control circuit 3 is set to the control cycle T1 and the rotation speed ω ^ When is larger than the threshold value ωth or the modulation factor is larger than the threshold value Mth, the control cycle of the control circuit 3 is set to the control cycle T2 smaller than the control cycle T1. The threshold value ωth is the maximum value of the rotation speed ω ^ when the estimation accuracy of the rotation speed ω ^ is not lowered. Further, the threshold value Mth is the maximum value of the modulation factor when the estimation accuracy of the rotation speed ω ^ is not lowered.

なお、図1または図2に示す制御回路3は、回転速度ω^が閾値ωth1以下である場合または変調率が閾値Mth1以下である場合、制御回路3の全ての処理の制御周期を制御周期T1にし、回転速度ω^が閾値ωth1より大きい場合または変調率が閾値Mth1より大きい場合、制御回路3の全ての処理の制御周期を制御周期T2にし、回転速度ω^が閾値ωth2以上である場合または変調率が閾値Mth2以上である場合、制御回路3の全ての処理の制御周期を制御周期T3にするように構成してもよい。閾値ωth1<閾値ωth2とする。また、閾値Mth1<閾値Mth2とする。また、制御周期T1>制御周期T2>制御周期T3とする。また、閾値ωth1は、回転速度ω^の推定精度が低下していないときの回転速度ω^の最大値とする。また、閾値Mth1は、回転速度ω^の推定精度が低下していないときの変調率の最大値とする。すなわち、図1または図2に示す制御回路3は、回転速度ω^または変調率が大きくなるに従って、制御回路3の全ての処理の制御周期を小さくするように構成してもよい。 In the control circuit 3 shown in FIG. 1 or 2, when the rotation speed ω ^ is the threshold value ωth1 or less or the modulation factor is the threshold value Mth1 or less, the control cycle of all the processes of the control circuit 3 is controlled by the control cycle T1. When the rotation speed ω ^ is larger than the threshold value ωth1 or the modulation factor is larger than the threshold value Mth1, the control cycle of all the processes of the control circuit 3 is set to the control cycle T2, and the rotation speed ω ^ is equal to or more than the threshold value ωth2. When the modulation factor is the threshold value Mth2 or more, the control cycle of all the processes of the control circuit 3 may be set to the control cycle T3. The threshold value ωth1 <threshold value ωth2. Further, the threshold value Mth1 <threshold value Mth2 is set. Further, the control cycle T1> the control cycle T2> the control cycle T3. Further, the threshold value ωth1 is set to the maximum value of the rotation speed ω ^ when the estimation accuracy of the rotation speed ω ^ is not lowered. Further, the threshold value Mth1 is set to the maximum value of the modulation factor when the estimation accuracy of the rotation speed ω ^ is not lowered. That is, the control circuit 3 shown in FIG. 1 or 2 may be configured to reduce the control cycle of all the processes of the control circuit 3 as the rotation speed ω ^ or the modulation factor increases.

図3(a)及び図3(b)は、搬送波、電圧指令値Vu*、及び駆動信号S1の一例を示す図である。なお、図3(a)及び図3(b)に示す2次元座標の横軸は目標位置θvを示し、縦軸は電圧を示している。また、位置θ2〜θ5における電圧指令値Vu*の周波数は、位置θ1〜θ2における電圧指令値Vu*の周波数より高いものとする。すなわち、位置θ1〜θ2における回転速度ω^が閾値ωth以下であり、位置θ2〜θ5における回転速度ω^が閾値ωthより大きいものとする。または、位置θ1〜θ2における変調率が閾値Mth以下であり、位置θ2〜θ5における変調率が閾値Mthより大きいものとする。また、図3(a)に示す制御回路3の制御周期T1は、位置θ1〜θ5において一定とする。また、図3(b)において、位置θ2〜θ5における制御回路3の制御周期T2は、位置θ1〜θ2における制御回路3の制御周期T1より小さいものとする。また、図3(a)及び図3(b)に示す搬送波の振幅値及び周波数は、位置θ1〜θ5において一定とする。 3A and 3B are diagrams showing an example of a carrier wave, a voltage command value Vu *, and a drive signal S1. The horizontal axis of the two-dimensional coordinates shown in FIGS. 3A and 3B indicates the target position θv, and the vertical axis indicates the voltage. Further, it is assumed that the frequency of the voltage command value Vu * at the positions θ2 to θ5 is higher than the frequency of the voltage command value Vu * at the positions θ1 to θ2. That is, it is assumed that the rotation speed ω ^ at the positions θ1 to θ2 is equal to or less than the threshold value ωth, and the rotation speed ω ^ at the positions θ2 to θ5 is larger than the threshold value ωth. Alternatively, it is assumed that the modulation factor at positions θ1 to θ2 is equal to or less than the threshold value Mth, and the modulation factor at positions θ2 to θ5 is larger than the threshold value Mth. Further, the control cycle T1 of the control circuit 3 shown in FIG. 3A is constant at the positions θ1 to θ5. Further, in FIG. 3B, the control cycle T2 of the control circuit 3 at the positions θ2 to θ5 is smaller than the control cycle T1 of the control circuit 3 at the positions θ1 to θ2. Further, the amplitude value and frequency of the carrier wave shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b) are constant at positions θ1 to θ5.

図3(a)に示す位置θ1〜θ2では、電圧指令値Vu*の振幅値の変化に追従して、駆動信号S1のデューティ比(搬送波の1周期に対する駆動信号S1のハイレベル期間の割合)が変化している。すなわち、図3(a)に示す位置θ1〜θ2では、電圧指令値Vu*の振幅値が正側に大きくなると、駆動信号S1のデューティ比が大きくなり、電圧指令値Vu*の振幅値が負側に大きくなると、駆動信号S1のデューティ比が小さくなっている。 At positions θ1 to θ2 shown in FIG. 3A, the duty ratio of the drive signal S1 (the ratio of the high level period of the drive signal S1 to one cycle of the carrier wave) following the change in the amplitude value of the voltage command value Vu *). Is changing. That is, at the positions θ1 to θ2 shown in FIG. 3A, when the amplitude value of the voltage command value Vu * increases to the positive side, the duty ratio of the drive signal S1 increases, and the amplitude value of the voltage command value Vu * becomes negative. As it increases to the side, the duty ratio of the drive signal S1 decreases.

一方、図3(a)に示す位置θ2〜θ5では、位置θ1〜θ2に比べて、回転速度ω^または変調率が大きくなり、駆動信号S1のデューティ比が電圧指令値Vu*の振幅値の変化に応じた値にならない場合がある。すなわち、図3(a)に示す例では、位置θ3〜θ4の期間において駆動信号S1がローレベルになることが望ましいが、位置θ3において電圧指令値Vu*が搬送波以上であるため、位置θ3〜θ4の期間において駆動信号S1がハイレベルになっている。このように、回転速度ω^または変調率が比較的大きくなると、電圧指令値Vu*の振幅値の変化に応じて、駆動信号S1のデューティ比が変化しなくなる場合がある。 On the other hand, at positions θ2 to θ5 shown in FIG. 3A, the rotation speed ω ^ or the modulation factor is larger than that at positions θ1 to θ2, and the duty ratio of the drive signal S1 is the amplitude value of the voltage command value Vu *. It may not be the value according to the change. That is, in the example shown in FIG. 3A, it is desirable that the drive signal S1 is at a low level during the period of positions θ3 to θ4, but since the voltage command value Vu * is equal to or higher than the carrier wave at position θ3, positions θ3 to θ3 to The drive signal S1 is at a high level during the period of θ4. As described above, when the rotation speed ω ^ or the modulation factor becomes relatively large, the duty ratio of the drive signal S1 may not change according to the change in the amplitude value of the voltage command value Vu *.

そこで、第1実施形態の制御装置1では、図3(b)に示すように、位置θ2〜θ5における制御周期T2を、位置θ1〜θ2における制御周期T1より小さくしている。そのため、位置θ2〜θ5における電流Iu、Iv、Iw及び位置θ^または位置θの単位時間あたりのサンプリング数が、位置θ1〜θ2における電流Iu、Iv、Iw及び位置θ^または位置θの単位時間あたりのサンプリング数より増加し、位置θ2〜θ5における単位時間あたりの搬送波と電圧指令値Vu*との比較回数が、位置θ1〜θ2における単位時間あたりの搬送波と電圧指令値Vu*との比較回数より増加する。これにより、電圧指令値Vu*の振幅値の変化に応じて、駆動信号S1のデューティ比が変化しなくなることを抑制することができる。すなわち、図3(b)に示す例では、位置θ3〜θ4の期間において駆動信号S1がローレベルになることが望ましいところ、位置θ3〜θ4の一部において駆動信号S1がローレベルになっている。 Therefore, in the control device 1 of the first embodiment, as shown in FIG. 3B, the control cycle T2 at the positions θ2 to θ5 is made smaller than the control cycle T1 at the positions θ1 to θ2. Therefore, the number of samples taken per unit time of the currents Iu, Iv, Iw and the position θ ^ or the position θ at the positions θ2 to θ5 is the unit time of the currents Iu, Iv, Iw and the position θ ^ or the position θ at the positions θ1 to θ2. The number of comparisons between the carrier wave and the voltage command value Vu * per unit time at positions θ2 to θ5 is the number of comparisons between the carrier wave and the voltage command value Vu * per unit time at positions θ1 to θ2. More. As a result, it is possible to prevent the duty ratio of the drive signal S1 from changing according to the change in the amplitude value of the voltage command value Vu *. That is, in the example shown in FIG. 3B, it is desirable that the drive signal S1 is at a low level during the period of positions θ3 to θ4, but the drive signal S1 is at a low level at a part of positions θ3 to θ4. ..

このように、第1実施形態の制御装置1では、電動機Mの回転子の回転速度ω^または変調率が大きくなるに従って、制御周期を小さくする構成であるため、電動機Mの回転子の回転速度ω^または変調率が比較的大きくなっても、駆動信号Sのデューティ比が電圧指令値V*に合わせて変化しなくなることを抑制することができるため、電動機Mの制御性が低下することを抑制することができる。 As described above, since the control device 1 of the first embodiment has a configuration in which the control cycle is reduced as the rotation speed ω ^ or the modulation factor of the rotor of the motor M increases, the rotation speed of the rotor of the motor M Even if ω ^ or the modulation speed becomes relatively large, it is possible to suppress that the duty ratio of the drive signal S does not change according to the voltage command value V *, so that the controllability of the motor M deteriorates. It can be suppressed.

また、第1実施形態の制御装置1では、電動機Mの回転子の回転速度ω^または変調率が比較的小さい場合、電動機Mの回転子の回転速度ω^または変調率が比較的大きい場合に比べて、制御周期が大きくなるため、制御回路3の単位時間あたりの処理回数が低減され、制御回路3にかかる負荷を低減することができる。 Further, in the control device 1 of the first embodiment, when the rotation speed ω ^ or the modulation factor of the rotor of the motor M is relatively small, or when the rotation speed ω ^ or the modulation factor of the rotor of the motor M is relatively large. In comparison, since the control cycle is large, the number of processes of the control circuit 3 per unit time is reduced, and the load applied to the control circuit 3 can be reduced.

<第2実施形態>
第2実施形態の制御装置では、電動機Mの回転子の回転速度ω^または変調率が大きくなるに従って、制御回路3の全ての処理のうち、電動機Mに流れる電流を取得する処理やその電流を用いて位置θ^を推定する処理の制御周期を小さくし、その他の処理の制御周期を一定にする。なお、第2実施形態の制御装置の構成は、図1に示す制御装置1の構成と同様とする。
<Second Embodiment>
In the control device of the second embodiment, as the rotation speed ω ^ or the modulation factor of the rotor of the motor M increases, among all the processes of the control circuit 3, the process of acquiring the current flowing through the motor M and the current thereof are performed. The control cycle of the process of estimating the position θ ^ is reduced, and the control cycle of other processes is made constant. The configuration of the control device of the second embodiment is the same as the configuration of the control device 1 shown in FIG.

すなわち、座標変換部13は、第1の制御周期毎に、電動機Mの各相に流れる電流Iu、Iv、Iwを取得するとともに、推定部6から出力される位置θ^を用いて、電流Iu、Iv、Iwをd軸電流Id及びq軸電流Iqに変換する。 That is, the coordinate conversion unit 13 acquires the currents Iu, Iv, and Iw flowing in each phase of the motor M for each first control cycle, and uses the position θ ^ output from the estimation unit 6 to obtain the current Iu. , Iv, Iw are converted into d-axis current Id and q-axis current Iq.

また、推定部6は、第1の制御周期毎に、電流制御部11から出力されるd軸電圧指令値Vd*及びq軸電圧指令値Vq*並びに座標変換部13から出力されるd軸電流Id及びq軸電流Iqを用いて、回転子の回転速度ω^及び位置θ^を推定する。 Further, the estimation unit 6 has a d-axis voltage command value Vd * and a q-axis voltage command value Vq * output from the current control unit 11 and a d-axis current output from the coordinate conversion unit 13 for each first control cycle. Using Id and the q-axis current Iq, the rotation speed ω ^ and position θ ^ of the rotor are estimated.

また、減算器7は、第2の制御周期毎に、外部から入力される回転速度指令値ω*と推定部6から出力される回転速度ω^との差Δωを算出する。 Further, the subtractor 7 calculates the difference Δω between the rotation speed command value ω * input from the outside and the rotation speed ω ^ output from the estimation unit 6 for each second control cycle.

また、速度制御部8は、第2の制御周期毎に、差Δωをq軸電流指令値Iq*に変換する。 Further, the speed control unit 8 converts the difference Δω into the q-axis current command value Iq * for each second control cycle.

また、減算部9は、第2の制御周期毎に、予め決められているd軸電流指令値Id*と、座標変換部13から出力されるd軸電流Idとの差ΔIdを算出する。 Further, the subtraction unit 9 calculates the difference ΔId between the predetermined d-axis current command value Id * and the d-axis current Id output from the coordinate conversion unit 13 for each second control cycle.

また、減算部10は、第2の制御周期毎に、速度制御部8から出力されるq軸電流指令値Iq*と、座標変換部13から出力されるq軸電流Iqとの差ΔIqを算出する。 Further, the subtraction unit 10 calculates the difference ΔIq between the q-axis current command value Iq * output from the speed control unit 8 and the q-axis current Iq output from the coordinate conversion unit 13 for each second control cycle. To do.

また、電流制御部11は、第2の制御周期毎に、差ΔId及び差ΔIqを、d軸電圧指令値Vd*及びq軸電圧指令値Vq*に変換する。 Further, the current control unit 11 converts the difference ΔId and the difference ΔIq into the d-axis voltage command value Vd * and the q-axis voltage command value Vq * for each second control cycle.

また、座標変換部12は、第2の制御周期毎に、推定部6から出力される位置θ^を用いて、d軸電圧指令値Vd*及びq軸電圧指令値Vq*を、電動機Mの各相に対応する電圧指令値Vu*、Vv*、Vw*に変換する。 Further, the coordinate conversion unit 12 uses the position θ ^ output from the estimation unit 6 for each second control cycle to set the d-axis voltage command value Vd * and the q-axis voltage command value Vq * of the motor M. It is converted into voltage command values Vu *, Vv *, and Vw * corresponding to each phase.

また、ドライブ回路4は、第2の制御周期毎に、演算部5から出力される電圧指令値Vu*、Vv*、Vw*と搬送波とを比較し、その比較結果に応じた駆動信号S1〜S6をスイッチング素子SW1〜SW6のそれぞれのゲート端子に出力する。 Further, the drive circuit 4 compares the voltage command values Vu *, Vv *, Vw * output from the calculation unit 5 with the carrier wave for each second control cycle, and drives signals S1 to corresponding to the comparison result. S6 is output to the respective gate terminals of the switching elements SW1 to SW6.

そして、制御回路3は、回転速度ω^または変調率が大きくなるに従って、第1の制御周期を小さくするとともに第2の制御周期を一定のままにする。 Then, the control circuit 3 reduces the first control cycle and keeps the second control cycle constant as the rotation speed ω ^ or the modulation factor increases.

例えば、回転速度ω^が閾値ωth以下であるとき、第1及び第2の制御周期を制御周期T1とし、回転速度ω^が閾値ωthより大きいとき、第1の制御周期を制御周期T2とするとともに第2の制御周期を制御周期T1のままとする場合を想定する。なお、制御周期T2は制御周期T1より小さいものとする。 For example, when the rotation speed ω ^ is equal to or less than the threshold value ωth, the first and second control cycles are set to the control cycle T1, and when the rotation speed ω ^ is larger than the threshold value ωth, the first control cycle is set to the control cycle T2. At the same time, it is assumed that the second control cycle is left as the control cycle T1. The control cycle T2 is smaller than the control cycle T1.

この場合、回転速度ω^が閾値ωthより大きいとき、回転速度ω^が閾値ωth以下であるときに比べて、電動機Mに流れる電流Iu、Iv、Iwの単位時間(例えば、電流Iu、Iv、Iwの1周期)あたりのサンプリング数が増加するため、d軸電流Id及びq軸電流Iqの単位時間あたりのサンプリング数も増加する。これにより、d軸電流Id及びq軸電流Iqの増加分を用いてd軸電流Id及びq軸電流Iqの移動平均を算出することなどによりd軸電流Id及びq軸電流Iqに含まれる誤差を減少させることができる。そのため、d軸電流Id及びq軸電流Iqに含まれる誤差の減少に伴って、d軸電流Id及びq軸電流Iqが用いられて推定される位置θ^の推定精度を高めることができる。 In this case, when the rotation speed ω ^ is larger than the threshold value ωth, the unit time of the currents Iu, Iv, Iw flowing through the motor M (for example, the currents Iu, Iv, Since the number of samples per unit time of Iw) increases, the number of samples of the d-axis current Id and the q-axis current Iq per unit time also increases. As a result, the error included in the d-axis current Id and the q-axis current Iq can be calculated by calculating the moving average of the d-axis current Id and the q-axis current Iq using the increase in the d-axis current Id and the q-axis current Iq. Can be reduced. Therefore, as the error included in the d-axis current Id and the q-axis current Iq decreases, the estimation accuracy of the position θ ^ estimated by using the d-axis current Id and the q-axis current Iq can be improved.

このように、第2実施形態の制御装置では、回転速度ω^または変調率が大きくなるに従って、電動機Mに流れる電流を取得する取得処理及びその取得した電流を用いて位置θ^を推定する推定処理の制御周期を小さくする構成である。これにより、回転速度ω^または変調率が大きくなるに従って、電動機Mに流れる電流のサンプリング数を増加させることができ、位置θ^の推定精度を高めることができる。そのため、その位置θ^を用いて電圧指令値Vu*、Vv*、Vw*を高精度に算出することができるため、電動機Mの制御性の低下を抑制することができる。すなわち、第2実施形態の制御装置によれば、電動機Mの回転子の回転速度ω^または変調率が比較的大きくなっても、電圧指令値V*の算出精度を高めることができるため、電動機Mの制御性が低下することを抑制することができる。 As described above, in the control device of the second embodiment, as the rotation speed ω ^ or the modulation factor increases, the acquisition process for acquiring the current flowing through the motor M and the estimation for estimating the position θ ^ using the acquired current. The configuration is such that the control cycle of processing is reduced. As a result, the number of samplings of the current flowing through the motor M can be increased as the rotation speed ω ^ or the modulation factor increases, and the estimation accuracy of the position θ ^ can be improved. Therefore, since the voltage command values Vu *, Vv *, and Vw * can be calculated with high accuracy using the position θ ^, it is possible to suppress a decrease in the controllability of the motor M. That is, according to the control device of the second embodiment, the calculation accuracy of the voltage command value V * can be improved even if the rotation speed ω ^ or the modulation factor of the rotor of the motor M becomes relatively large, so that the motor It is possible to suppress a decrease in the controllability of M.

また、第2実施形態の制御装置では、制御回路3の全ての処理のうちの一部の処理の制御周期を小さくし、その他の処理の制御周期を一定のままにするため、制御回路3の処理負荷を抑えることができる。 Further, in the control device of the second embodiment, in order to reduce the control cycle of some of the processes of the control circuit 3 and keep the control cycle of the other processes constant, the control circuit 3 of the control circuit 3 is used. The processing load can be suppressed.

また、本発明は、以上の実施の形態に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変更が可能である。 Further, the present invention is not limited to the above embodiments, and various improvements and changes can be made without departing from the gist of the present invention.

1 制御装置
2 インバータ回路
3 制御回路
4 ドライブ回路
5、5´ 演算部
6、6´ 推定部
7 減算部
8 速度制御部
9 減算部
10 減算部
11 電流制御部
12、12´ 座標変換部
13、13´ 座標変換部
1 Control device 2 Inverter circuit 3 Control circuit 4 Drive circuit 5, 5'Calculation unit 6, 6'Estimation unit 7 Subtraction unit 8 Speed control unit 9 Subtraction unit 10 Subtraction unit 11 Current control unit 12, 12'Coordinate conversion unit 13, 13'Coordinate conversion unit

Claims (3)

搬送波と電圧指令値との比較結果により電動機の回転子を駆動させるインバータ回路と、
制御周期毎に、前記電動機に流れる電流、並びに、前記回転子の回転速度及び位置を用いてベクトル制御により前記電圧指令値を求める制御回路と、
を備え、
前記制御回路は、前記回転子の回転速度、または、前記回転子の回転速度に応じた変調率が大きくなるに従って前記制御周期を小さくする
ことを特徴とする電動機の制御装置。
An inverter circuit that drives the rotor of a motor based on the comparison result between the carrier wave and the voltage command value,
A control circuit that obtains the voltage command value by vector control using the current flowing through the motor and the rotation speed and position of the rotor for each control cycle.
With
The control circuit is a control device for an electric motor, wherein the control cycle is reduced as the rotation speed of the rotor or the modulation factor according to the rotation speed of the rotor increases.
請求項1に記載の電動機の制御装置であって、
前記制御回路は、前記制御周期毎に、前記電動機に流れる電流を用いて前記回転子の回転速度及び位置を推定する
ことを特徴とする電動機の制御装置。
The motor control device according to claim 1.
The control circuit is a control device for an electric motor, which estimates the rotation speed and the position of the rotor by using the current flowing through the electric motor for each control cycle.
搬送波と電圧指令値との比較結果により電動機の回転子を駆動させるインバータ回路と、
前記電動機に流れる電流、並びに、前記回転子の回転速度及び位置を用いてベクトル制御により前記電圧指令値を求める制御回路と、
を備え、
前記制御回路は、前記回転速度または前記変調率が大きくなるに従って、前記制御回路の全ての処理のうち、前記電動機に流れる電流を取得する取得処理及びその取得した電流を用いて前記位置を推定する推定処理の制御周期を小さくするとともに、前記取得処理及び前記推定処理以外の処理の制御周期を一定にする
ことを特徴とする電動機の制御装置。
An inverter circuit that drives the rotor of a motor based on the comparison result between the carrier wave and the voltage command value,
A control circuit that obtains the voltage command value by vector control using the current flowing through the motor and the rotation speed and position of the rotor.
With
The control circuit estimates the position by using the acquisition process of acquiring the current flowing through the motor and the acquired current among all the processes of the control circuit as the rotation speed or the modulation factor increases. A control device for an electric motor, characterized in that the control cycle of the estimation process is reduced and the control cycle of the acquisition process and the processes other than the estimation process is constant.
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