JP2021164328A - Motor controller - Google Patents
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Abstract
Description
本願は、モータ制御装置に関する。 The present application relates to a motor control device.
モータ制御装置は、モータの回転を制御するインバータ回路を備えている。そして、モータ制御装置は、モータの回転角度を検出するレゾルバから出力される検出信号に基づいてインバータ回路を制御している。モータ制御装置は、レゾルバから出力されるアナログの検出信号をディジタル信号に変換するRDC(Resolver Digital Converter)回路を備えている。 The motor control device includes an inverter circuit that controls the rotation of the motor. Then, the motor control device controls the inverter circuit based on the detection signal output from the resolver that detects the rotation angle of the motor. The motor control device includes an RDC (Resolver Digital Converter) circuit that converts an analog detection signal output from a resolver into a digital signal.
レゾルバから出力される検出信号は、レゾルバを構成する部品特性のばらつきなどに起因した周期的な回転角度誤差を含んでいる場合がある。このような周期的な回転角度誤差を補正するために、RDC回路の後段にフィルタ部を設けたモータ制御装置が開示されている。このモータ制御装置においては、フィルタ部で補正した回転角度および回転速度を用いてインバータ回路を制御している(例えば、特許文献1参照)。 The detection signal output from the resolver may include a periodic rotation angle error due to variations in the characteristics of the components constituting the resolver. In order to correct such a periodic rotation angle error, a motor control device provided with a filter unit after the RDC circuit is disclosed. In this motor control device, the inverter circuit is controlled by using the rotation angle and the rotation speed corrected by the filter unit (see, for example, Patent Document 1).
近年、モータ制御装置の低コスト化の要求に応えるため、インバータ回路を構成するインバータ素子数の削減および放熱部品を含めたインバータ回路の小型化などが必要となっている。インバータ回路を構成するインバータ素子数の削減およびインバータ回路の小型化などを行うと、インバータ回路の温度が上昇するという問題がある。とくに回転速度が0付近では、インバータ素子の発熱が大きくなる。そこで、インバータ素子の発熱を抑制するために、キャリア周波数を回転速度に応じて変更することが行われている。モータ制御装置においては、インバータ素子のスイッチングによるセンサノイズの低減および制御演算の遅延の影響を最小にするために、キャリア周波数に同期してセンサ信号のサンプリング、センサ信号のディジタル処理およびモータ制御装置の演算処理が行われる。 In recent years, in order to meet the demand for cost reduction of motor control devices, it is necessary to reduce the number of inverter elements constituting the inverter circuit and downsize the inverter circuit including heat dissipation parts. If the number of inverter elements constituting the inverter circuit is reduced and the size of the inverter circuit is reduced, there is a problem that the temperature of the inverter circuit rises. Especially when the rotation speed is around 0, the heat generated by the inverter element becomes large. Therefore, in order to suppress heat generation of the inverter element, the carrier frequency is changed according to the rotation speed. In motor control devices, in order to reduce sensor noise due to switching of inverter elements and minimize the effects of delays in control operations, sensor signal sampling, sensor signal digital processing, and motor control devices are performed in synchronization with the carrier frequency. Arithmetic processing is performed.
しかしながら、RDC回路の後段にフィルタ部を設けたモータ制御装置において、インバータ素子の発熱を抑制するためにキャリア周波数を回転速度に応じて変更すると、フィルタ部で補正された回転角度が振動する場合がある。このような振動する回転角度に基づいてインバータ回路を制御するとモータ制御電流の脈動およびモータのトルク脈動が大きくなり、騒音の発生、発熱の増大などの問題が生じる。 However, in a motor control device provided with a filter unit after the RDC circuit, if the carrier frequency is changed according to the rotation speed in order to suppress heat generation of the inverter element, the rotation angle corrected by the filter unit may vibrate. be. If the inverter circuit is controlled based on such a vibrating rotation angle, the pulsation of the motor control current and the torque pulsation of the motor become large, which causes problems such as generation of noise and increase in heat generation.
本願は、上述の課題を解決するためになされたもので、回転数に応じてキャリア周波数を変更する制御を行った場合でも、回転角度が振動することを抑制することができるモータ制御装置を提供することを目的とする。 The present application has been made to solve the above-mentioned problems, and provides a motor control device capable of suppressing vibration of a rotation angle even when a control for changing a carrier frequency according to a rotation speed is performed. The purpose is to do.
本願のモータ制御装置は、モータの回転角度を検出する角度検出器から出力される検出信号に基づいて第1の角度を算出する角度演算部と、モータを駆動するインバータ回路と、第1の角度に基づいて第1の速度を算出する速度演算部と、第1の角度および第1の速度に基づいて第2の角度および第2の速度を算出するフィルタ部と、第1の角度、第2の角度および第1の速度に基づいて第3の角度を決定する角度決定部と、第1の速度および第2の速度に基づいて第3の速度を決定する速度決定部と、第3の角度および第3の速度に基づいてインバータ回路を制御するインバータ回路制御部とを備えている。 The motor control device of the present application includes an angle calculation unit that calculates a first angle based on a detection signal output from an angle detector that detects the rotation angle of the motor, an inverter circuit that drives the motor, and a first angle. A speed calculation unit that calculates the first speed based on, a filter unit that calculates the second angle and the second speed based on the first angle and the first speed, and the first angle, the second. An angle determination unit that determines a third angle based on the angle and the first speed, a speed determination unit that determines a third speed based on the first speed and the second speed, and a third angle. It also includes an inverter circuit control unit that controls the inverter circuit based on a third speed.
本願のモータ制御装置は、第1の角度、第2の角度および第1の速度に基づいて第3の角度を決定する角度決定部と、第1の速度および第2の速度に基づいて第3の速度を決定する速度決定部と、第3の角度および第3の速度に基づいてインバータ回路を制御するインバータ回路制御部とを備えているので、回転数に応じてキャリア周波数を変更する制御を行った場合でも、回転角度が振動することを抑制することができる。その結果、騒音の発生、発熱の増大などの問題を抑制することができる。 The motor control device of the present application has an angle determining unit that determines a third angle based on a first angle, a second angle, and a first speed, and a third based on a first speed and a second speed. Since it is provided with a speed determining unit for determining the speed of the above and an inverter circuit control unit for controlling the inverter circuit based on the third angle and the third speed, control for changing the carrier frequency according to the rotation speed can be performed. Even if this is done, it is possible to suppress the rotation angle from vibrating. As a result, problems such as generation of noise and increase in heat generation can be suppressed.
以下、本願を実施するための実施の形態に係るモータ制御装置について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において同一符号は同一もしくは相当部分を示している。 Hereinafter, the motor control device according to the embodiment for carrying out the present application will be described in detail with reference to the drawings. In each figure, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts.
実施の形態1.
図1は、実施の形態1に係るモータ制御装置の構成図である。本実施の形態のモータ制御装置1は、モータ2に備えられた角度検出器3から第1の検出信号S1および第2の検出信号S2が入力される。角度検出器3は、モータ2の回転角度を検出する例えばレゾルバである。角度検出器3は、モータ2の回転角度θ、より正確にはモータ2の電気角を検出し、発振器4から出力される励磁信号sinωtを用いて、第1の検出信号S1および第2の検出信号S2を出力する。第1の検出信号S1および第2の検出信号S2は、アナログ信号であり、それぞれ以下のように表される。
S1=sinθ×sinωt
S2=cosθ×sinωt
これ以降、モータの回転角度を単に角度、モータの回転速度を単に速度と表記する。
FIG. 1 is a configuration diagram of a motor control device according to the first embodiment. In the
S1 = sinθ × sinωt
S2 = cosθ × sinωt
Hereinafter, the rotation angle of the motor is simply referred to as an angle, and the rotation speed of the motor is simply referred to as a speed.
モータ制御装置1は、角度演算部10、速度演算部20、フィルタ部30、角度決定部40、速度決定部50、インバータ回路制御部60およびインバータ回路70を備えている。モータ制御装置1は、例えば、マイクロコンピュータ、DSP(Digital Signal Processor)、FPGA(Field−Programmable Gate Array)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)などのディジタル処理可能な演算処理装置で構成されている。モータ制御装置1の各構成は、インバータ回路70のPWM(Pulse Width Moduration)駆動に用いられる三角波状の搬送波の周期、すなわちキャリア周期(キャリア周波数の逆数)に同期して演算処理などが行われる。このため、モータ制御装置1の制御周期Tcは、インバータ回路70のPWM駆動に用いられる搬送波の周期に一致する。なお、PWM駆動に用いられる搬送波は、鋸波状であってもよい。また、制御周期Tcは、間引き演算のように搬送波の周期の整数倍の周期であってもよい。ただし、本実施の形態においては、角度演算部10だけは、制御周期Tcよりも速い周期で演算処理が行われている。
始めに、モータ制御装置1の各構成の動作の概要について説明する。
The
First, an outline of the operation of each configuration of the
角度演算部10は、角度検出器3から出力される第1の検出信号S1および第2の検出信号S2、並びに発振器4から出力される励磁信号sinωtに基づいて第1の角度φ1を算出する。そして、角度演算部10は、この第1の角度φ1を速度演算部20、フィルタ部30および角度決定部40に出力する。
The
速度演算部20は、角度演算部10から入力された第1の角度φ1および制御周期Tcから近似微分演算を用いて第1の速度v1を算出する。そして速度演算部20は、この第1の速度v1をフィルタ部30、角度決定部40および速度決定部50に出力する。
The
フィルタ部30は、角度演算部10から入力された第1の角度φ1をフィルタリングして、第2の角度φ2を算出する。また、フィルタ部30は、速度演算部20から入力された第1の速度v1に基づいて第2の速度v2も併せて算出する。そして、フィルタ部30は第2の角度φ2を角度決定部40に出力すると共に、第2の速度v2を速度決定部50に出力する。
The
角度決定部40は、角度演算部10から入力された第1の角度φ1、フィルタ部30から入力された第2の角度φ2および速度演算部20から入力された第1の速度v1に基づいて第3の角度φ3を算出する。そして角度決定部40は、この第3の角度φ3をインバータ回路制御部60に出力する。
The
速度決定部50は、速度演算部20から入力された第1の速度v1およびフィルタ部30から入力された第2の速度v2に基づいて第3の速度v3を算出する。そして速度決定部50は、この第3の速度v3をインバータ回路制御部60に出力する。
The
インバータ回路制御部60は、角度決定部40から入力された第3の角度φ3および速度決定部50から入力された第3の速度v3に基づいてインバータ回路70を制御する制御信号を生成する。そしてインバータ回路制御部60は、この制御信号をインバータ回路70に出力する。
The inverter
インバータ回路70は、インバータ回路70から入力された制御信号に基づいて、図示してない直流電源から入力される直流電流をPWM制御を用いて三相の交流電流に変換する。そしてインバータ回路70は、この交流電流をモータ2に供給する。このようにして、モータ制御装置1は、モータ2の回転を制御する。
次に、モータ制御装置1の各構成の動作の詳細について説明する。
The
Next, the details of the operation of each configuration of the
図2は、本実施の形態の角度演算部10の構成図である。角度演算部10は、第1乗算器11、第2乗算器12、減算器13、比較器14、同期検波回路15、第1補償器16および第1積分器17を備えている。
第1乗算器11は、角度検出器3から入力される第1の検出信号S1=sinθ×sinωtにcosφ1を乗算する。第1乗算器11は、乗算結果をアナログ信号として出力する。
第2乗算器12は、角度検出器3から入力される第2の検出信号S2=cosθ×sinωtにsinφ1を乗算する。第2乗算器12は、乗算結果をアナログ信号として出力する。
FIG. 2 is a configuration diagram of the
The
The
減算器13は、第1乗算器11の出力から第2乗算器12の出力を減算する。したがって、減算器13から出力されるアナログ信号は、以下のように表される。
sinωt(sinθ×cosφ1−cosθ×sinφ1)
=sinωt×sin(θ−φ1)
比較器14は、減算器13から出力されるアナログ信号をディジタル信号に変換する。
The
sinωt (sinθ × cosφ1-cosθ × sinφ1)
= Sinωt × sin (θ−φ1)
The
同期検波回路15は、比較器14から出力されるディジタル信号に対して発振器4から入力される励磁信号sinωtを参照して同期検波し、第1の角度偏差ε1を出力する。第1の角度偏差ε1はディジタル信号であり、以下のように表される。
ε1=sin(θ−φ1)
The
ε1 = sin (θ−φ1)
第1補償器16は、第1の角度偏差ε1が0になるように動作する。第1補償器16の出力v1’はディジタル信号である。第1補償器16では、補償ゲインと第1の角度偏差ε1との乗算が行われる。
The
第1積分器17は、第1補償器16の出力v1’を積分して第1の角度φ1を出力する。上述のように、第1補償器16は、第1の角度偏差ε1=sin(θ−φ1)が0になるように動作する。したがって、θ=φ1となる。
本実施の形態において、角度演算部10における比較器14以降の演算は、全てディジタル信号で演算が行われる。
The
In the present embodiment, all the operations after the
図3は、本実施の形態の速度演算部20の構成図である。速度演算部20は、遅延器21と減算器22と除算器23とを備えている。遅延器21は、第1の角度φ1を入力として、1制御周期Tc前の第1の角度φ1を出力する。減算器22は、現在の時刻の第1の角度φ1から1制御周期Tc前の第1の角度φ1を減算する。除算器23は、減算器22の演算結果を制御周期Tcで除算してv1を算出する。具体的には、速度演算部20は次の式の演算を行って、v1を算出する。
v1(t)=[φ1(t)−φ1(t−Tc)]÷Tc ・・・(1)
ここで、tは現在の時刻である。
FIG. 3 is a configuration diagram of the
v1 (t) = [φ1 (t) -φ1 (t-Tc)] ÷ Tc ・ ・ ・ (1)
Here, t is the current time.
図4は、本実施の形態のフィルタ部30の構成図である。フィルタ部30は、角度偏差算出器31、第2補償器32および第2積分器33を備えている。フィルタ部30は、例えばPLL(Phase Locked Loop)型のフィルタ回路であり、制御系として例えば2型の制御系を採用することができる。
FIG. 4 is a configuration diagram of the
角度偏差算出器31は、角度演算部10から入力される第1の角度φ1と第2積分器33から出力される第2の角度φ2とに基づいて、以下の式にしたがって第2の角度偏差ε2を算出する。
ε2=sinφ1×cosφ2−cosφ1×sinφ2
=sin(φ1−φ2)
代替的には、角度偏差算出器31は角度演算部10から入力される第1の角度φ1と第2積分器33から出力される第2の角度φ2とに基づいて、以下の式にしたがって第2の角度偏差ε2を算出する。
ε2=φ1−φ2
The
ε2 = sinφ1 × cosφ2-cosφ1 × sinφ2
= Sin (φ1-φ2)
Alternatively, the
ε2 = φ1-φ2
本実施の形態の第2補償器32は、第2の角度偏差ε2を比例積分演算によって増幅してv2を出力するPI補償器(Proportional−Integral補償器)であり、第2の角度偏差ε2が0になるように動作する。また、本実施の形態のフィルタ部30においては、第2補償器32の後段に第2積分器33が接続されている。したがって、物理的には第2補償器32の出力v2は、モータ2の回転速度に相当する。
The
第2積分器33は、第2補償器32の出力v2を積分して第2の角度φ2を出力する。上述のように、第2補償器32は、第2の角度偏差ε2=sin(φ1−φ2)あるいはε2=φ1−φ2が0になるように動作する。したがって、φ1=φ2となる。
The
また、第2補償器32は次の式にしたがってv2を算出する。
v2(t)=Kp2(Tc)×ε2(t)+Ki2(Tc)×A(t)
A(t)=A(t−Tc)+Tc×ε2(t) ・・・(2)
ここで、tは現在の時刻、Kp2は第2補償器32の比例ゲイン、Ki2は第2補償器32の積分ゲインである。
Further, the
v2 (t) = Kp2 (Tc) x ε2 (t) + Ki2 (Tc) x A (t)
A (t) = A (t-Tc) + Tc x ε2 (t) ... (2)
Here, t is the current time, Kp2 is the proportional gain of the
後述のように、インバータ回路70のキャリア周波数(制御周期Tcの逆数)が低くなりすぎると、フィルタ部30の動作が不安定になり、フィルタ部30の出力である第2の角度φ2および第2の速度v2が振動したり、最悪の場合は発散したりする。そのため、本実施の形態においては、インバータ回路70のキャリア周波数に応じて第2補償器32の比例ゲインKp2および積分ゲインKi2の値を決定している。フィルタ部30の第2補償器32および第2積分器33には、積分演算を行う積分器がそれぞれ内蔵されており、リセット信号の指示によって初期値にリセットされてから積分演算が再開される。
As will be described later, if the carrier frequency of the inverter circuit 70 (the reciprocal of the control cycle Tc) becomes too low, the operation of the
図5は、本実施の形態における角度決定部40の構成図である。角度決定部40は、配分マップ41、2つの乗算器42、定数発生器43、減算器44、加算器45および信号切替器46を備えている。角度決定部40は、角度演算部10から入力される第1の角度φ1、フィルタ部30から入力される第2の角度φ2、速度演算部20から入力される第1の速度v1および配分マップ41から出力される角度配分比η1を用いて、第3の角度に対応するφ3’を算出する。角度配分比η1は0以上1以下の値に設定される。定数発生器43は定数の1を出力するようにしている。信号切替器46は、外部からの信号であるリセットのONおよびOFFに応じて、φ3’とφ1とのいずれかをφ3として出力する。
FIG. 5 is a configuration diagram of the
角度決定部40の動作について簡単に説明する。φ2が入力される乗算器42は、φ2に角度配分比η1を乗算して出力する。減算器44は、定数発生器43が出力する定数の1から角度配分比η1を減算し、その減算結果をφ1が入力される乗算器42に出力する。加算器45は、2つの乗算器42の出力を加算して第3の角度に対応するφ3’を出力する。信号切替器46は、φ1と加算器45の出力φ3’とが入力される。そして、信号切替器46は、2つの入力を切り替えてφ1とφ3’とのいずれかをφ3として出力する。例えば、配分マップ41から出力される角度配分比η1が1の場合、φ2が入力される乗算器42はφ2を出力し、φ1が入力される乗算器42は0を出力する。その結果、加算器45の出力φ3’はφ2となる。配分マップ41から出力される角度配分比η1が0から1までの中間の値の場合、加算器45の出力φ3’は角度配分比η1に基づいたφ1とφ2との所定の比率の和となる。
The operation of the
図6は、本実施の形態における速度決定部50の構成図である。速度決定部50は、配分マップ51、2つの乗算器52、定数発生器53、減算器54、加算器55および信号切替器56を備えている。速度決定部50は、速度演算部20から入力される第1の速度v1、フィルタ部30から入力される第2の速度v2および配分マップ51から出力される速度配分比η2を用いて、第3の角度に対応するv3’を算出する。速度配分比η2は0以上1以下の値に設定される。定数発生器53は定数の1を出力するようにしている。信号切替器56は、外部からの信号であるリセットのONおよびOFFに応じて、v3’とv1とのいずれかをv3として出力する。
FIG. 6 is a configuration diagram of the
速度決定部50の動作について簡単に説明する。v2が入力される乗算器52は、v2に速度配分比η2を乗算して出力する。減算器54は、定数発生器53が出力する定数の1から速度配分比η2を減算し、その減算結果をv1が入力される乗算器52に出力する。加算器55は、2つの乗算器52の出力を加算して第3の速度に対応するv3’を出力する。信号切替器56は、v1と加算器55の出力v3’とが入力される。そして、信号切替器56は、2つの入力を切り替えてv1とv3’とのいずれかをv3として出力する。例えば、配分マップ51から出力される速度配分比η2が1の場合、v2が入力される乗算器52はv2を出力し、v1が入力される乗算器52は0を出力する。その結果、加算器55の出力v3’はv2となる。配分マップ51から出力される速度配分比η2が0から1までの中間の値の場合、加算器55の出力v3’は速度配分比η2に基づいたv1とv2との所定の比率の和となる。
The operation of the
次に、本実施の形態のモータ制御装置の具体的な設定および動作を説明する。
モータ制御においては、始動時または極低速回転時に高トルクが要求される場合がある。この場合、インバータ回路70のインバータ素子の温度上昇による破損を防止するために、キャリア周波数は一般に低く設定される場合が多い。
Next, specific settings and operations of the motor control device of the present embodiment will be described.
In motor control, high torque may be required at the time of starting or at extremely low speed rotation. In this case, the carrier frequency is generally set low in order to prevent damage to the inverter element of the
図7は、本実施の形態に係るモータ制御装置1におけるモータ2の速度(回転数)と、インバータ回路70のキャリア周波数(制御周期Tcの逆数)との関係の一例を示す特性図である。図7に示すように、本実施の形態においては、極低速度のときのキャリア周波数に対して高速度のときのキャリア周波数を約10倍に設定している。
FIG. 7 is a characteristic diagram showing an example of the relationship between the speed (rotation speed) of the
モータ制御においては、インバータ素子のスイッチングによるセンサノイズの低減、および制御演算の遅延の影響を最小にするために、キャリア周波数に同期したセンサ信号のサンプリング、センサ信号のディジタル処理、およびモータ制御装置の演算処理が行われる。しかしながら、速度演算部20およびフィルタ部30において、(1)式および(2)式に示したようなフィードバック処理を行った場合、演算周期が長くなるほど出力の安定性が悪くなる課題がある。例えば、極低速度から高速度までを同一のゲインに設定にすると、制御周期Tcが遅くなる極低速度において、図4に示すフィルタ部30の出力である第2の角度φ2が振動したり発散したりして、安定な角度推定値が得られなくなる課題がある。このため、安定した出力を得るためには、演算周期に応じて適切なゲインを設定する必要がある。
In motor control, in order to reduce sensor noise due to switching of inverter elements and minimize the effect of delay in control calculation, sampling of sensor signals synchronized with carrier frequency, digital processing of sensor signals, and motor control devices Arithmetic processing is performed. However, when the
図8は、本実施の形態のフィルタ部30における比例ゲインKp2および積分ゲインKi2の設定値の一例を示す図である。図8の上の図において、縦軸はKp2の相対値、横軸はインバータ回路70のキャリア周波数である。図8の下の図において、縦軸はKi2の相対値、横軸はインバータ回路70のキャリア周波数である。図8において、実線はゲインの設定値であり、破線は角度推定値に要求される応答を満たすために必要なゲインの下限値すなわち応答限界ゲインであり、一点鎖線はフィルタ部30が安定動作可能な限界のキャリア周波数すなわち安定限界周波数である。
FIG. 8 is a diagram showing an example of the set values of the proportional gain Kp2 and the integrated gain Ki2 in the
インバータ回路70のキャリア周波数が安定限界周波数以上であれば、フィルタ部30で算出される第2の角度φ2および第2の速度v2は安定な出力を得ることが可能である。なお、図8では、比例ゲインKp2および積分ゲインKi2をキャリア周波数に応じて設定しているが、これ以外にモータの速度またはトルクに応じて設定してもよい。また、これらのゲインをマップ、関数などを用いて設定してもよい。
If the carrier frequency of the
しかしながら、図8の実線で示すKp2およびKi2の設定値を用いた場合でも、インバータ回路70のキャリア周波数が安定限界周波数以下になると、フィルタ部30で算出される第2の角度φ2および第2の速度v2が振動したり発散したりする場合がある。これらのφ2およびv2をそのままインバータ回路制御部60へ出力するとモータ制御が不安定になり、振動および騒音の原因となる。
However, even when the set values of Kp2 and Ki2 shown by the solid line in FIG. 8 are used, when the carrier frequency of the
本実施の形態のモータ制御装置1は、角度決定部40および速度決定部50を備えているので、インバータ回路70のキャリア周波数が安定限界周波数以下となる低速度においては、角度決定部40で算出された第3の角度φ3および速度決定部50で算出された第3の速度v3がインバータ回路制御部60へ出力される。インバータ回路70のキャリア周波数が安定限界周波数よりも高い速度では第2の角度φ2および第2の速度v2がそのままφ3およびv3としてインバータ回路制御部60へ出力される。このように制御することで、本実施の形態のモータ制御装置1は低速度から高速度まで安定してモータを制御することができる。
Since the
図9は、本実施の形態における配分マップ41から出力される角度配分比および配分マップ51から出力される速度配分比の一例を示す図である。図9において、縦軸は角度配分比または速度配分比、横軸は第1の速度v1である。図9において、角度配分比η1および速度配分比η2は、第1の速度v1がVa以下では0、第1の速度v1がVb以上では1、第1の速度v1がVaからVbの間では0より大きく1より小さい中間の値となる。図5と図9とから、角度決定部40は第1の速度v1がVa以下の場合は角度配分比η1が0に設定されているため、φ1がφ3’として設定される。また、角度決定部40は第1の速度v1がVb以上の場合は角度配分比η1が1に設定されているため、φ2がφ3’として設定される。同様に、図6と図9とから、速度決定部50は第1の速度v1がVa以下の場合は速度配分比η2が0に設定されているため、v1がv3’として設定される。また、速度決定部50は第1の速度v1がVb以上の場合は速度配分比η2が1に設定されているため、v2がv3’として設定される。
また、第1の速度v1がVaからVbの間においては角度配分比η1および速度配分比η2が0から1の中間の値に設定されているので、φ3’およびv3’の急峻な変化を防止することができる。
FIG. 9 is a diagram showing an example of the angle distribution ratio output from the
Further, when the first velocity v1 is between Va and Vb, the angle distribution ratio η1 and the velocity distribution ratio η2 are set to intermediate values between 0 and 1, so that sudden changes in φ3'and v3' are prevented. can do.
なお、本実施の形態においては、角度決定部40の角度配分比η1と、速度決定部50の速度配分比η2とを同じ設定値としている。角度配分比η1の設定値と速度配分比η2の設定値とは異なっていてもよい。また、本実施の形態においては、角度配分比η1および速度配分比η2を第1の速度に応じて設定しているが、これ以外にモータのトルクまたはキャリア周波数に応じて設定してもよい。さらに、角度配分比η1および速度配分比η2をマップ、関数などを用いて設定してもよい。
In the present embodiment, the angle distribution ratio η1 of the
前述のように、フィルタ部30は、(2)式に示す演算を行う。また、フィルタ部30は、第2積分器33において積分演算を実施する。モータ制御装置1は、稼働中に軽微な異常の発生によって外部からシステムリセットが入力される場合がある。図10は、システムリセットが入力されたときのフィルタ部30における第1の角度φ1および第2の角度φ2の挙動を示す特性図である。図10において、上段はフィルタ部30に入力されるφ1を示し、中段はフィルタ部30の出力であるφ2を示し、下段はφ1とφ2との差分を示している。
As described above, the
図4に示すように、フィルタ部30ではφ2がφ1に追従するようにフィードバック制御が行われている。そのためフィルタ部30においては、フィードバック制御に起因してφ2に応答遅れが発生する。図10からわかるように、φ2がφ1に追従するまではφ1とφ2との差分が大きいことがわかる。そして、ある程度の時間ΔTが経過するとφ2はφ1に追従し、φ1とφ2との差分が小さくなることがわかる。
As shown in FIG. 4, feedback control is performed in the
本実施の形態のフィルタ部30は、内部にリセット信号発生器を備えている。そして、フィルタ部30は、外部から入力されるシステムリセットの信号でリセットされるのではなく、このリセット信号発生器の信号でリセットされる。リセット信号発生器は、外部から入力されるシステムリセットの信号を受けてリセット信号を発信する。
The
図11は、本実施の形態のリセット信号発生器の構成図である。リセット信号発生器80は、内部に遅延回路81を備えている。リセット信号発生器80には、外部から入力されるシステムリセットの信号が入力され、遅延回路81で遅延されたリセット信号が出力される。
FIG. 11 is a configuration diagram of the reset signal generator of the present embodiment. The
図12は、本実施の形態のリセット信号発生器80に係るリセット信号の説明図である。図12において、上の図は外部から入力されるシステムリセットの信号を示し、下の図はリセット信号発生器80が発信するリセットの信号を示している。システムリセットがOFF、ON、OFFの順に切り替わるとする。システムリセットがOFFからONに切り替わるときは、リセット信号発生器80が発信するリセットは遅延することなく即座にOFFからONに切り替わる。一方、システムリセットがONからOFFに切り替わるときは、リセット信号発生器80が発信するリセットはΔT+αの時間経過した後にONからOFFに切り替わる。ここで、ΔTは、図10で示したφ1とφ2との差分が小さくなるまでの時間であり、αは正の値である。
FIG. 12 is an explanatory diagram of a reset signal related to the
このようなリセット信号を用いてフィルタ部30を制御することで、外部から入力されるシステムリセットが入力された場合でもフィルタ部30の応答遅れを補正することができる。
By controlling the
これまで説明したように、本実施の形態のモータ制御装置は、角度検出器が出力する検出信号に基づいて第1の角度を算出する角度演算部と、モータを駆動するインバータ回路と、第1の角度に基づいて第1の速度を算出する速度演算部と、第1の角度および第1の速度に基づいて第2の角度および第2の速度を算出するフィルタ部と、第1の角度、第2の角度および第1の速度に基づいて第3の角度を決定する角度決定部と、第1の速度および第2の速度に基づいて第3の速度を決定する速度決定部と、第3の角度および第3の速度に基づいて、インバータ回路を制御するインバータ回路制御部とを備えているので、回転数に応じてキャリア周波数を変更する制御を行った場合でも、回転角度が振動することを抑制することができる。その結果、騒音の発生、発熱の増大などの問題を抑制することができる。 As described above, in the motor control device of the present embodiment, the angle calculation unit that calculates the first angle based on the detection signal output by the angle detector, the inverter circuit that drives the motor, and the first A speed calculation unit that calculates the first speed based on the angle of, a filter unit that calculates the second angle and the second speed based on the first angle and the first speed, and the first angle. An angle determining unit that determines a third angle based on a second angle and a first speed, a speed determining unit that determines a third speed based on a first speed and a second speed, and a third Since it is equipped with an inverter circuit control unit that controls the inverter circuit based on the angle and the third speed, the rotation angle vibrates even when the carrier frequency is controlled to be changed according to the rotation speed. Can be suppressed. As a result, problems such as generation of noise and increase in heat generation can be suppressed.
なお、本実施の形態に係るモータ制御装置1における各機能は、処理回路によって実現されてもよい。各機能を実現する処理回路は、専用のハードウェアであってもよく、記憶装置に格納されたプログラムを実行するプロセッサであってもよい。図13は、本実施の形態に係るモータ制御装置1の各機能を専用のハードウェアである処理回路100で実現する場合を示した構成図である。また、図14は、本実施の形態に係るモータ制御装置1の各機能をプロセッサ101および記憶装置102で実現する場合を示した構成図である。
Each function in the
図13に示すように、モータ制御装置1を実現するハードウェアが専用の処理回路100である場合、この処理回路100は、例えば単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、FPGA(Field Programmable Gate Array)、またはこれらを組み合わせたものが該当する。
As shown in FIG. 13, when the hardware that realizes the
また、図14に示すようにモータ制御装置1を実現するハードウェアがプロセッサ101と記憶装置102とから構成される場合、モータ制御装置1の各構成部の機能は、ソフトウェア、ファームウェア、またはソフトウェアとファームウェアとの組み合わせにより実現される。ソフトウェアおよびファームウェアは、プログラムとして記述され、記憶装置102に格納されている。プロセッサ101は、記憶装置102に記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、各構成部の機能を実現する。
Further, as shown in FIG. 14, when the hardware that realizes the
これらのプログラムは、上述した各構成部の処理手順あるいは処理方法をコンピュータに実行させるものであるともいえる。ここで、記憶装置102とは、例えば、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、フラッシュメモリ、EPROM(Erasable Programmable Read Only Memory)、EEPROM(Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory)などの、不揮発性または揮発性の半導体メモリが該当する。また、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、DVDなども記憶装置102に該当する。
なお、上述した各構成部の機能について、一部を専用のハードウェアで実現し、一部をソフトウェアまたはファームウェアで実現するようにしてもよい。このように構成されたモータ制御装置1は、ハードウェア、ソフトウェアおよびファームウェアまたはこれらの組み合わせによって、上述した各構成部の機能を実現することができる。
It can be said that these programs cause a computer to execute the processing procedure or processing method of each of the above-mentioned components. Here, the
It should be noted that some of the functions of the above-mentioned components may be realized by dedicated hardware and some may be realized by software or firmware. The
本願は、例示的な実施の形態が記載されているが、実施の形態に記載された様々な特徴、態様、および機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。
したがって、例示されていない無数の変形例が、本願明細書に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも1つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合が含まれるものとする。
Although the present application describes exemplary embodiments, the various features, embodiments, and functions described in the embodiments are not limited to the application of a particular embodiment, either alone or. It can be applied to embodiments in various combinations.
Therefore, innumerable variations not illustrated are envisioned within the scope of the techniques disclosed herein. For example, it is assumed that at least one component is modified, added or omitted.
1 モータ制御装置、2 モータ、3 角度検出器、4 発振器、10 角度演算部、11 第1乗算器、12 第2乗算器、13 減算器、14 比較器、15 同期検波回路、16 第1補償器、17 第1積分器、20 速度演算部、21 遅延器、22 減算器、23 除算器、30 フィルタ部、31 角度偏差算出器、32 第2補償器、33 第2積分器、40 角度決定部、41、51 配分マップ、42、52 乗算器、43、53 定数発生器、44、54 減算器、45、55 加算器、46、56 信号切替器、50 速度決定部、80 リセット信号発生器、81 遅延回路、100 処理回路、101 プロセッサ、102 記憶装置。 1 motor controller, 2 motors, 3 angle detectors, 4 oscillators, 10 angle calculators, 11 first multiplier, 12 second multiplier, 13 subtractor, 14 comparer, 15 synchronous detection circuit, 16 first compensation Instrument, 17 first adder, 20 speed calculator, 21 delayer, 22 subtractor, 23 divider, 30 filter, 31 angle deviation calculator, 32 second compensator, 33 second adder, 40 angle determination Part, 41, 51 Allocation Map, 42, 52 Multiplier, 43, 53 Constant Generator, 44, 54 Subtractor, 45, 55 Adder, 46, 56 Signal Switch, 50 Speed Determiner, 80 Reset Signal Generator , 81 delay circuit, 100 processing circuit, 101 processor, 102 storage device.
本願のモータ制御装置は、モータの回転角度を検出する角度検出器から出力される検出信号に基づいて第1の角度を算出する角度演算部と、モータを駆動するインバータ回路と、第1の角度に基づいて第1の速度を算出する速度演算部と、第1の角度に基づいて第2の角度を算出すると共に第1の角度および第2の角度に基づいて第2の速度を算出するフィルタ部と、第1の角度、第2の角度および第1の速度に基づいて第3の角度を決定する角度決定部と、第1の速度および第2の速度に基づいて第3の速度を決定する速度決定部と、第3の角度および第3の速度に基づいてインバータ回路を制御するインバータ回路制御部とを備えている。 The motor control device of the present application includes an angle calculation unit that calculates a first angle based on a detection signal output from an angle detector that detects the rotation angle of the motor, an inverter circuit that drives the motor, and a first angle. filter calculating a speed calculator for calculating a first speed, the second speed based on the first angle and the second angle and calculates the second angle based on the first angle based on A unit, an angle determination unit that determines a third angle based on a first angle, a second angle, and a first speed, and an angle determination unit that determines a third speed based on a first speed and a second speed. It is provided with a speed determining unit for controlling the speed, and an inverter circuit control unit for controlling the inverter circuit based on a third angle and a third speed.
フィルタ部30は、角度演算部10から入力された第1の角度φ1をフィルタリングして、第2の角度φ2を算出する。また、フィルタ部30は、第1の角度φ1および第2の角度φ2に基づいて第2の速度v2も併せて算出する。そして、フィルタ部30は第2の角度φ2を角度決定部40に出力すると共に、第2の速度v2を速度決定部50に出力する。
The
第2積分器33は、第2補償器32の出力v2を積分して第2の角度φ2を出力する。上述のように、第2補償器32は、第2の角度偏差ε2=sin(φ1−φ2)あるいはε2=φ1−φ2が0になるように動作する。
The
Claims (13)
前記モータを駆動するインバータ回路と、
前記第1の角度に基づいて第1の速度を算出する速度演算部と、
前記第1の角度および前記第1の速度に基づいて第2の角度および第2の速度を算出するフィルタ部と、
前記第1の角度、前記第2の角度および前記第1の速度に基づいて第3の角度を決定する角度決定部と、
前記第1の速度および前記第2の速度に基づいて第3の速度を決定する速度決定部と、
前記第3の角度および前記第3の速度に基づいて前記インバータ回路を制御するインバータ回路制御部とを備えたことを特徴とするモータ制御装置。 An angle calculation unit that calculates the first angle based on the detection signal output from the angle detector that detects the rotation angle of the motor.
The inverter circuit that drives the motor and
A speed calculation unit that calculates the first speed based on the first angle, and
A filter unit that calculates a second angle and a second speed based on the first angle and the first speed, and a filter unit.
An angle determining unit that determines a third angle based on the first angle, the second angle, and the first velocity.
A speed determining unit that determines a third speed based on the first speed and the second speed,
A motor control device including an inverter circuit control unit that controls the inverter circuit based on the third angle and the third speed.
One of claims 1 to 12, wherein the filter unit further includes a reset signal generator, and the reset signal generator generates a reset signal delayed with respect to a system reset input from the outside. The motor control device according to item 1.
Priority Applications (1)
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2020
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