JP2023034870A - Motor control device - Google Patents

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慎太朗 山田
Shintaro Yamada
敏洋 山本
Toshihiro Yamamoto
博之 小柳
Hiroyuki Koyanagi
佳大 社本
Yoshihiro Shamoto
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Toyota Motor Corp
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Abstract

To improve control stability during switching between a PWM control mode and a square wave control mode.SOLUTION: A motor control device includes a current command value calculation unit that calculates a current command value which is a target current value on the basis of a target torque of a motor. The motor control device includes a voltage command value calculation unit that calculates a voltage command value for feedback-controlling a current measurement value to a current command value. The motor control device includes: a first operation unit that operates an inverter in a PWM control mode on the basis of the voltage command value; and a second operation unit that controls the inverter in a square wave control mode. The square wave control mode is a mode that controls a voltage phase of a square wave voltage applied to the motor. The motor control device includes a switching unit that switches an operation unit that operates the inverter between the first operation unit and the second operation unit. The motor control device includes a restriction unit that controls an upper limit of the voltage command value when the PWM control mode is executed by the first operation unit.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本明細書が開示する技術は、モータ制御装置に関する。 The technology disclosed in this specification relates to a motor control device.

インバータを制御することで、モータの実トルクを目標トルクに制御する技術が知られている。この技術では、モータの目標トルクに基づいて、目標の電流値である電流指令値が算出される。そして、モータに流れる電流の電流測定値が電流指令値になるように、フィードバック制御が行われる。また特許文献1に示すように、インバータの制御を、PWM制御と矩形波制御との間で切換える技術が知られている。 A technique is known for controlling the actual torque of a motor to a target torque by controlling an inverter. In this technique, a current command value, which is a target current value, is calculated based on the target torque of the motor. Then, feedback control is performed so that the measured current value of the current flowing through the motor becomes the current command value. Further, as shown in Patent Document 1, there is known a technique for switching control of an inverter between PWM control and rectangular wave control.

特開2012-244804号公報JP 2012-244804 A

2つの制御間で、電流指令値への追従性が異なる場合がある。追従性に差がある場合に、2つの制御が頻繁に切換わるチャタリングが発生すると、電流指令値から電流測定値が外れるように、フィードバック制御が行われてしまう場合がある。この場合、チャタリングが終了した後に、実トルクが急変し、車両に振動が発生してしまう場合がある。 The followability to the current command value may differ between the two controls. When there is a difference in follow-up performance, if chattering occurs due to frequent switching between the two controls, feedback control may be performed such that the measured current value deviates from the current command value. In this case, after the chattering ends, the actual torque may suddenly change and the vehicle may vibrate.

本明細書が開示するモータ制御装置は、モータを備える。モータ制御装置は、モータに流れる電流の電流測定値を取得する電流センサを備える。モータ制御装置は、直流電力変換した交流電力によりモータを駆動するインバータを備える。モータ制御装置は、モータの目標トルクに基づいて目標の電流値である電流指令値を算出する、電流指令値算出部を備える。モータ制御装置は、電流測定値を電流指令値にフィードバック制御するための操作量である電圧指令値を算出する電圧指令値算出部を備える。モータ制御装置は、電圧指令値に基づいてインバータをPWM制御モードで操作する第1操作部を備える。PWM制御モードは、PWM制御を行なうことによってモータを駆動するモードである。モータ制御装置は、電圧指令値に基づいてインバータを矩形波制御モードで制御する第2操作部を備える。矩形波制御モードは、モータに印加される矩形波電圧の電圧位相を制御するモードである。モータ制御装置は、インバータを操作する操作部を、第1操作部と第2操作部との間で切換える切換部を備える。モータ制御装置は、第1操作部によってPWM制御モードが実行されている場合に、電圧指令値の上限を制御する制限部を備える。 A motor control device disclosed in this specification includes a motor. A motor controller includes a current sensor that obtains a current measurement of the current flowing through the motor. The motor control device includes an inverter that drives the motor with AC power converted from DC power. The motor control device includes a current command value calculator that calculates a current command value, which is a target current value, based on a target torque of the motor. The motor control device includes a voltage command value calculator that calculates a voltage command value that is a manipulated variable for feedback-controlling a current measurement value to a current command value. The motor control device includes a first operation unit that operates the inverter in PWM control mode based on the voltage command value. The PWM control mode is a mode in which the motor is driven by PWM control. The motor control device includes a second operation section that controls the inverter in a rectangular wave control mode based on the voltage command value. The rectangular wave control mode is a mode for controlling the voltage phase of the rectangular wave voltage applied to the motor. The motor control device includes a switching section that switches an operating section that operates the inverter between a first operating section and a second operating section. The motor control device includes a limiting section that controls the upper limit of the voltage command value when the PWM control mode is executed by the first operating section.

一般に、PWM制御モードの方が、矩形波制御モードよりも、フィードバック制御の追従性が高い。すると、この2つの制御モード間の操作量のアンバランスによって、電流指令値から電流測定値が外れるように、フィードバック制御が行われてしまう場合がある。本明細書の技術では、PWM制御モードの実行時において、フィードバック制御の操作量である電圧指令値の上限を制御する。これにより、2つの制御モード間の操作量のアンバランスを抑制できるため、電流指令値から電流測定値が外れないようにフィードバック制御を行うことが可能となる。 In general, the PWM control mode has higher followability of feedback control than the rectangular wave control mode. Then, feedback control may be performed such that the measured current value deviates from the current command value due to the unbalance of the manipulated variable between the two control modes. In the technology of the present specification, the upper limit of the voltage command value, which is the manipulated variable of feedback control, is controlled during execution of the PWM control mode. As a result, it is possible to suppress the imbalance of the manipulated variable between the two control modes, so that the feedback control can be performed so that the measured current value does not deviate from the current command value.

本明細書が開示する技術の詳細、及び、さらなる改良は、発明の実施の形態で説明する。 Details and further improvements of the technology disclosed in this specification will be described in the embodiments of the invention.

モータ制御装置1の電力系のブロック図である。2 is a block diagram of a power system of the motor control device 1; FIG. 比較例のd軸およびq軸の電流を示すグラフである。7 is a graph showing d-axis and q-axis currents of a comparative example; 比較例のd軸およびq軸の電流を示すグラフである。7 is a graph showing d-axis and q-axis currents of a comparative example; dq軸指令電圧CVを説明するグラフである。4 is a graph for explaining a dq-axis command voltage CV;

(モータ制御装置1の構成)
図面を参照して実施例のモータ制御装置1を説明する。実施例のモータ制御装置1は、3相モータを備える車両(例えば、電気自動車やハイブリッド車)に搭載されるものである。図1に、モータ制御装置1の電力系のブロック図を示す。モータ制御装置1は、制御部10、インバータ20、モータ30、高電圧バッテリ40、電圧検出部50を備えている。なお図1では、高電圧バッテリ40の出力電圧を昇圧してインバータ20に出力する昇圧コンバータは、記載を省略している。モータ30は、インバータ20を介して、直流電源としての高電圧バッテリ40に接続されている。電圧検出部50は、高電圧バッテリ40の出力電圧を、インバータ20の電源電圧PVとして検出する。
(Configuration of motor control device 1)
A motor control device 1 of an embodiment will be described with reference to the drawings. A motor control device 1 according to an embodiment is mounted in a vehicle (for example, an electric vehicle or a hybrid vehicle) having a three-phase motor. FIG. 1 shows a block diagram of the electric power system of the motor control device 1. As shown in FIG. The motor control device 1 includes a control section 10 , an inverter 20 , a motor 30 , a high voltage battery 40 and a voltage detection section 50 . Note that FIG. 1 omits illustration of a boost converter that boosts the output voltage of high-voltage battery 40 and outputs the boosted voltage to inverter 20 . The motor 30 is connected via an inverter 20 to a high voltage battery 40 as a DC power supply. Voltage detection unit 50 detects the output voltage of high voltage battery 40 as power supply voltage PV of inverter 20 .

モータ30は、電流センサ31および32、角度検出部33を備えている。電流センサ31は、モータ30のV相電流IVを検出する。電流センサ32は、モータ30のW相電流IWを検出する。角度検出部33は、モータ30の電気角θeを検出する。なお、角度検出部33としては、例えばアナログ式ロータリエンコーダを用いることができる。 The motor 30 includes current sensors 31 and 32 and an angle detector 33 . Current sensor 31 detects V-phase current IV of motor 30 . Current sensor 32 detects W-phase current IW of motor 30 . The angle detector 33 detects the electrical angle θe of the motor 30 . As the angle detection unit 33, for example, an analog rotary encoder can be used.

制御部10は、PCUを主体として構成されている。制御部10は、モータ30の出力トルクを指令トルクTrにフィードバック制御するように、インバータ20を制御する部位である。なお指令トルクTrは、例えば、制御部10の外部に設けられた、制御部10よりも上位の制御装置(不図示)から入力される。 The control unit 10 is mainly composed of a PCU. The control unit 10 is a part that controls the inverter 20 so as to feedback-control the output torque of the motor 30 to the command torque Tr. Note that the command torque Tr is input from, for example, a control device (not shown) provided outside the control unit 10 and above the control unit 10 .

2相変換部11には、V相電流IV、W相電流IW、電気角θeが入力される。2相変換部11は、モータ30の3相固定座標系におけるU相電流IU、V相電流IV、W相電流IWを、2相回転座標系であるdq座標系におけるd軸電流Idrおよびq軸電流Iqrに変換する。 A V-phase current IV, a W-phase current IW, and an electrical angle θe are input to the two-phase converter 11 . Two-phase conversion unit 11 converts U-phase current IU, V-phase current IV, and W-phase current IW in the three-phase fixed coordinate system of motor 30 into d-axis current Idr and q-axis current Idr in a dq coordinate system, which is a two-phase rotating coordinate system. Convert to current Iqr.

指令電流算出部12は、指令トルクTrに基づいて、指令トルクTrを実現するためのd軸指令電流Idおよびq軸指令電流Iqを算出する。本実施形態では、最小電流最大トルク制御(Maximum torque per ampere control)を実現するための電流を、d軸指令電流Idおよびq軸指令電流Iqとして算出する。 The command current calculator 12 calculates a d-axis command current Id and a q-axis command current Iq for realizing the command torque Tr based on the command torque Tr. In the present embodiment, currents for achieving maximum torque per ampere control are calculated as the d-axis command current Id and the q-axis command current Iq.

d軸偏差算出部13は、d軸指令電流Idからd軸電流Idrを減算することにより、d軸電流偏差ΔIdを算出する。q軸偏差算出部14は、q軸指令電流Iqからq軸電流Iqrを減算することにより、q軸電流偏差ΔIqを算出する。 The d-axis deviation calculator 13 calculates a d-axis current deviation ΔId by subtracting the d-axis current Idr from the d-axis command current Id. A q-axis deviation calculator 14 calculates a q-axis current deviation ΔIq by subtracting the q-axis current Iqr from the q-axis command current Iq.

指令電圧算出部15は、d軸電流偏差ΔIdに基づいて、d軸電流Idrをd軸指令電流Idにフィードバック制御するための操作量であるd軸指令電圧Vdを算出する。また、q軸電流偏差ΔIqに基づいて、q軸電流Iqrをq軸指令電流Iqにフィードバック制御するための操作量であるq軸指令電圧Vqを算出する。また指令電圧算出部15は、算出したd軸指令電圧Vdおよびq軸指令電圧Vqに基づいて、指令電圧振幅Vnを算出する。指令電圧振幅Vnは、d軸指令電圧Vdの2乗値及びq軸指令電圧Vqの2乗値の和の平方根として算出することができる。 Based on the d-axis current deviation ΔId, the command voltage calculator 15 calculates the d-axis command voltage Vd, which is the manipulated variable for feedback-controlling the d-axis current Idr to the d-axis command current Id. Also, based on the q-axis current deviation ΔIq, the q-axis command voltage Vq, which is the manipulated variable for feedback-controlling the q-axis current Iqr to the q-axis command current Iq, is calculated. The command voltage calculator 15 also calculates the command voltage amplitude Vn based on the calculated d-axis command voltage Vd and q-axis command voltage Vq. The command voltage amplitude Vn can be calculated as the square root of the sum of the square value of the d-axis command voltage Vd and the square value of the q-axis command voltage Vq.

制限部16は、d軸指令電圧Vd、Vq軸指令電圧Vq、指令電圧振幅Vnに、上限を制限する処理を施す部位である。制限部16からは、上限が制限された制限d軸指令電圧Vd_L、制限q軸指令電圧Vq_L、制限指令電圧振幅Vn_Lが出力される。なお、制限部16における処理については、後に詳述する。 The limiting unit 16 is a part that performs processing for limiting the upper limits of the d-axis command voltage Vd, the Vq-axis command voltage Vq, and the command voltage amplitude Vn. The limiting unit 16 outputs a limited d-axis command voltage Vd_L, a limited q-axis command voltage Vq_L, and a limited command voltage amplitude Vn_L with a limited upper limit. Note that the processing in the restriction unit 16 will be described in detail later.

切換判定部17は、変調率Mを算出する。ここで変調率Mとは、指令電圧振幅Vnを電圧検出部50により検出された電源電圧PVで規格化した値のことである。すなわち変調率Mは、電源電圧PVに対するモータ印加電圧(線間電圧)の基本波成分(実効値)の比である。 The switching determination unit 17 calculates the modulation factor M. Here, the modulation factor M is a value obtained by normalizing the command voltage amplitude Vn with the power supply voltage PV detected by the voltage detection section 50 . That is, the modulation factor M is the ratio of the fundamental wave component (rms value) of the motor applied voltage (line voltage) to the power supply voltage PV.

操作信号生成部18は、位相が電気角で互いに120度ずつずれた3相指令電圧VU、VV、VWを算出してインバータ20へ出力する部位である。操作信号生成部18は、第1操作部18a、第2操作部18b、切換部18c、を備えている。第1操作部18aは、制限d軸指令電圧Vd_L、制限q軸指令電圧Vq_L、制限指令電圧振幅Vn_Lに基づいて、PWM制御モードでインバータ20を操作する部位である。第2操作部18bは、d軸指令電圧Vd、Vq軸指令電圧Vq、指令電圧振幅Vnに基づいて、矩形波制御モードでインバータ20を操作する部位である。 The operation signal generator 18 is a part that calculates three-phase command voltages VU, VV, and VW whose phases are shifted by an electrical angle of 120 degrees from each other, and outputs them to the inverter 20 . The operation signal generation section 18 includes a first operation section 18a, a second operation section 18b, and a switching section 18c. The first operation unit 18a is a part that operates the inverter 20 in the PWM control mode based on the limited d-axis command voltage Vd_L, the limited q-axis command voltage Vq_L, and the limited command voltage amplitude Vn_L. The second operation part 18b is a part that operates the inverter 20 in the rectangular wave control mode based on the d-axis command voltage Vd, the Vq-axis command voltage Vq, and the command voltage amplitude Vn.

PWM制御モードは、基本波成分が正弦波となるようにデューティが制御されるモードである。矩形波制御モードは、ハイレベル期間およびローレベル期間の比が1:1の矩形波1パルス分をモータに印加するモードである。PWM制御モードではモータ印加電圧の振幅および位相が操作量となるのに対し、矩形波制御モードではモータ印加電圧の位相のみが操作量となる。このため、PWM制御モードの適用時には、矩形波制御モードの適用時に比較して制御応答性が高くなる。なお、PWM制御モードおよび矩形波制御モードは周知の技術であるため、詳細な説明は省略する。 The PWM control mode is a mode in which the duty is controlled so that the fundamental wave component becomes a sine wave. The rectangular wave control mode is a mode in which one pulse of a rectangular wave with a high-level period to low-level period ratio of 1:1 is applied to the motor. In the PWM control mode, the amplitude and phase of the voltage applied to the motor are the manipulated variables, whereas in the rectangular wave control mode, only the phase of the voltage applied to the motor is the manipulated variable. Therefore, when the PWM control mode is applied, control responsiveness is higher than when the rectangular wave control mode is applied. Since the PWM control mode and the rectangular wave control mode are well-known techniques, detailed description thereof will be omitted.

切換部18cは、変調率Mに基づいて、第1操作部18aおよび第2操作部18bの一方を選択してインバータ20へ接続する部位である。変調率Mが所定のしきい変調率Mth未満の場合には、第1操作部18aが選択され、PWM制御モードで動作する。変調率Mがしきい変調率Mth以上の場合には、第2操作部18bが選択され、矩形波制御モードで動作する。 The switching portion 18 c is a portion that selects one of the first operating portion 18 a and the second operating portion 18 b based on the modulation factor M and connects it to the inverter 20 . When the modulation rate M is less than the predetermined threshold modulation rate Mth, the first operation section 18a is selected and operates in the PWM control mode. When the modulation rate M is equal to or greater than the threshold modulation rate Mth, the second operation section 18b is selected and operates in the rectangular wave control mode.

(チャタリング時の課題)
矩形波制御モードとPWM制御モードとが頻繁に切換わるチャタリングが発生した場合の課題を説明する。比較例として、本明細書の制限部16を備えない場合について、図2および図3を用いて説明する。
(Issues during chattering)
A problem that occurs when chattering frequently switches between the rectangular wave control mode and the PWM control mode will be described. As a comparative example, a case without the restriction unit 16 of the present specification will be described with reference to FIGS. 2 and 3. FIG.

図2および図3の横軸および縦軸は、それぞれd軸およびq軸の電流を示している。dq軸指令電流CIは、前述した最小電流最大トルク制御を行うための指令電流である。dq軸指令電流CIは、d軸指令電流Id、q軸指令電流Iqにより決定されるベクトルである。dq軸指令電流CIは、電流指令ラインIL上を移動する。dq軸実電流AIは、電流センサ31および32で測定される、実際の電流値である。dq軸実電流AIは、d軸電流Idr、q軸電流Iqr、により決定されるベクトルである。四角のプロットで示されたdq軸実電流AIは、矩形波制御モードが実行されていることを示している。丸のプロットで示されたdq軸実電流AIは、PWM制御モードが実行されていることを示している。 The horizontal and vertical axes in FIGS. 2 and 3 indicate d-axis and q-axis currents, respectively. The dq-axis command current CI is a command current for performing the aforementioned minimum current maximum torque control. The dq-axis command current CI is a vector determined by the d-axis command current Id and the q-axis command current Iq. The dq-axis command current CI moves on the current command line IL. dq-axis actual current AI is the actual current value measured by current sensors 31 and 32 . The dq-axis actual current AI is a vector determined by the d-axis current Idr and the q-axis current Iqr. The dq-axis actual current AI plotted with squares indicates that the square wave control mode is being executed. The dq-axis actual current AI plotted with circles indicates that the PWM control mode is being executed.

電流指令ラインILは、d-q軸平面上において、同一電流に対してトルクが最大となる電流位相を示す電流ベクトルの軌跡を表したものである。制御切換ラインCLは、矩形波制御モードとPWM制御モードとでの制御を切換える目安となるラインである。制御切換ラインCLの上側では主に矩形波制御モードが実行され、下側では主にPWM制御モードが実行される。また等トルク線TLは、d-q軸平面上において、等しいトルクとなる点を結んだ線である。 The current command line IL represents the locus of the current vector indicating the current phase that maximizes the torque for the same current on the dq axis plane. The control switching line CL is a line serving as a reference for switching control between the rectangular wave control mode and the PWM control mode. The rectangular wave control mode is mainly executed above the control switching line CL, and the PWM control mode is mainly executed below the control switching line CL. The constant torque line TL is a line connecting points with equal torque on the dq axis plane.

比較例のモータ制御装置では、チャタリングが発生すると、dq軸実電流AIがdq軸指令電流CIから外れるように変化していく場合がある。以下に具体的に説明する。 In the motor control device of the comparative example, when chattering occurs, the dq-axis actual current AI may change so as to deviate from the dq-axis command current CI. A specific description will be given below.

電流センサ31および電流センサ32で測定されるd軸電流Idrおよびq軸電流Iqrには、誤差が含まれている。この誤差を有するd軸電流Idrおよびq軸電流Iqrを用いてフィードバック制御を行うと、図2に示すように、dq軸実電流AIが、dq軸指令電流CIの周囲を時計回りに円形の軌跡を描くように変動する場合がある。図2では、例として、dq軸実電流がAI1からAI5まで変動する様子を記載している。この円形の軌跡の中心が、切換時指令電流CIsとなる。 The d-axis current Idr and the q-axis current Iqr measured by the current sensors 31 and 32 contain errors. When feedback control is performed using the d-axis current Idr and the q-axis current Iqr having this error, as shown in FIG. It may fluctuate to draw FIG. 2 shows, as an example, how the dq-axis actual current varies from AI1 to AI5. The center of this circular locus is the switching command current CIs.

切換時指令電流CIsを説明する。矩形波制御モードからPWM制御モードへ切換えられた時は、dq軸指令電流CIに代えて、切換時指令電流CIsを用いてフィードバック制御が行われる。すなわち、切換時には、制御に用いられる指令値が、一時的に切換時指令電流CIsに設定される。そして、切換時指令電流CIsから本来のdq軸指令電流CIへ徐々に近づけていく処理を行っている。この処理を、本明細書では「電流指令フィルタ処理」と呼ぶ。これにより、dq軸実電流AIがdq軸指令電流CIから大きく外れた状態で矩形波制御モードからPWM制御モードへ切り替わった場合においても、急激に電流がdq軸指令電流CIに追従してしまうことを防止できる。よって、トルクの急変を抑制することができる。 The switching command current CIs will be described. When the rectangular wave control mode is switched to the PWM control mode, feedback control is performed using switching command currents CIs in place of the dq-axis command currents CI. That is, at the time of switching, the command value used for control is temporarily set to the switching command current CIs. Then, the switching command current CIs is gradually brought closer to the original dq-axis command current CI. This processing is called "current command filtering" in this specification. As a result, even when the rectangular wave control mode is switched to the PWM control mode in a state where the actual dq-axis current AI is greatly deviated from the dq-axis command current CI, the current suddenly follows the dq-axis command current CI. can be prevented. Therefore, sudden changes in torque can be suppressed.

前述したように、矩形波制御モードに比してPWM制御モードの方が応答性が高い。よってPWM制御モード時の変動量VA1(図2の右から左へ変動する量)の方が、矩形波制御モード時の変動量VA2(図2の左から右へ変動する量)よりも大きくなる。そしてチャタリング時においては、切換時指令電流CIsがdq軸指令電流CIに近づく前に、矩形波制御モードからPWM制御モードへの次の切換えが行われてしまう。よって、一時的な指令値である切換時指令電流CIsを用いてフィードバックが繰り返し行われる。その結果、図3に示すように、dq軸実電流AI11~15が描く円形の軌跡の全体が、dq軸指令電流CIから離れてしまう(左側に移動する)。このように、2つの制御モード間における実電流の変動量のアンバランスによって、切換時指令電流CIsがdq軸指令電流CIから大きく外れてしまう。 As described above, the PWM control mode has higher responsiveness than the rectangular wave control mode. Therefore, the amount of variation VA1 (the amount of variation from right to left in FIG. 2) during the PWM control mode is greater than the amount of variation VA2 (the amount of variation from left to right in FIG. 2) during the rectangular wave control mode. . During chattering, the next switching from the rectangular wave control mode to the PWM control mode is performed before the switching command current CIs approaches the dq-axis command current CI. Therefore, feedback is repeatedly performed using the switching command current CIs, which is a temporary command value. As a result, as shown in FIG. 3, the entire circular trajectory drawn by the dq-axis actual currents AI11 to AI15 moves away from the dq-axis command current CI (moves to the left). As described above, the switching command current CIs largely deviates from the dq-axis command current CI due to the unbalanced amount of variation in the actual current between the two control modes.

(本実施例の制限部16の動作および効果)
本実施例のモータ制御装置1は、制限部16を備えることで、前述したチャタリング時の課題を解決することができる。以下に詳述する。図4を用いて、dq軸指令電圧CVについて説明する。図4の横軸および縦軸は、それぞれd軸およびq軸の電圧を示している。dq軸指令電圧CVは、d軸指令電圧Vdおよびq軸指令電圧Vqにより決定されるベクトルである。dq軸指令電圧CVによって、dq軸実電流AIを、dq軸指令電流CIまたは切換時指令電流CIsに近づくようにフィードバック制御することができる。
(Operation and effects of the limiting unit 16 of the present embodiment)
The motor control device 1 of the present embodiment can solve the above-described problem during chattering by including the limiting section 16 . Details are given below. The dq-axis command voltage CV will be described with reference to FIG. The horizontal and vertical axes in FIG. 4 indicate the d-axis and q-axis voltages, respectively. The dq-axis command voltage CV is a vector determined by the d-axis command voltage Vd and the q-axis command voltage Vq. By dq-axis command voltage CV, dq-axis actual current AI can be feedback-controlled so as to approach dq-axis command current CI or switching command current CIs.

電圧指令ラインVLは、矩形波制御モードにおける電圧指令値の軌跡を示す。すなわち電圧指令ラインVLは、電圧指令値の大きさを電源電圧PVに一定の割合を乗じた大きさに固定し、電圧位相φdのみを変化させた場合の軌跡である。PWM制御モードでの変調率は、原理上、矩形波制御モードでの変調率以下となる。よって電圧指令ラインVLは、PWM制御モードで出力可能な最大電圧を示している。すなわち、電圧指令ラインVLを超えない領域R1(電圧指令ラインVLに対して右側の領域)が、本来、PWM制御モードで出力可能な領域である。電圧指令ラインVLを超えた領域R2(電圧指令ラインVLに対して左側の領域)は、PWM制御モードで出力できない領域である。よってPWM制御モードでは、dq軸指令電圧CVは領域R1内であることが好ましい。 A voltage command line VL indicates the trajectory of the voltage command value in the rectangular wave control mode. That is, the voltage command line VL is a trajectory when only the voltage phase φd is changed while the magnitude of the voltage command value is fixed to the magnitude obtained by multiplying the power supply voltage PV by a constant rate. The modulation rate in the PWM control mode is, in principle, less than or equal to the modulation rate in the rectangular wave control mode. Therefore, the voltage command line VL indicates the maximum voltage that can be output in the PWM control mode. That is, the region R1 not exceeding the voltage command line VL (the region on the right side with respect to the voltage command line VL) is originally the region in which output is possible in the PWM control mode. A region R2 beyond the voltage command line VL (region on the left side of the voltage command line VL) is a region in which output cannot be performed in the PWM control mode. Therefore, in the PWM control mode, the dq-axis command voltage CV is preferably within the region R1.

しかし前述した電流指令フィルタ処理の実行中は、dq軸指令電流CIに代えて切換時指令電流CIsが指令値として用いられる。この切換時指令電流CIsは、前述したように、一時的に用いられる値である。そして図2において前述したように、PWM制御モード時の変動量VA1の方が矩形波制御モード時の変動量VA2よりも大きいという変動量のアンバランスにより、切換時指令電流CIsがdq軸指令電流CIに対して図2の左側に指令されてしまう。この左側へ外れた切換時指令電流CIsに近づくようにフィードバックするため、dq軸指令電圧CVは、PWM制御モード時の通常の電圧範囲(電圧指令ラインVL)を超えた領域R2内の電圧に指令されてしまう(図4参照)。すなわちPWM制御モードの変動量VA1に、行き過ぎた不要な変動が発生してしまう。以上により、dq軸実電流AIがdq軸指令電流CIに対して除々に図2の左側に移動する動作が継続されてしまう。 However, during execution of the current command filtering process described above, the switching command current CIs is used as the command value instead of the dq-axis command current CI. This switching command current CIs is a value that is used temporarily, as described above. As described above with reference to FIG. 2, due to the imbalance between the fluctuation amounts VA1 in the PWM control mode is larger than the fluctuation amount VA2 in the rectangular wave control mode, the command current CIs during switching is reduced to the dq-axis command current. The left side of FIG. 2 is commanded to CI. In order to feed back so as to approach the switching command current CIs that deviates to the left, the dq-axis command voltage CV commands a voltage within the region R2 that exceeds the normal voltage range (voltage command line VL) during the PWM control mode. (See FIG. 4). In other words, excessive and unnecessary fluctuations occur in the fluctuation amount VA1 in the PWM control mode. As a result, the dq-axis actual current AI continues to move gradually to the left in FIG. 2 with respect to the dq-axis command current CI.

そこで本明細書の技術では、制限部16を備えている。制限部16は、指令電圧算出部15でのフィードバック後、操作信号生成部18から制御信号を出力する手前で、電圧指令値(d軸指令電圧Vd、q軸指令電圧Vq、電圧振幅Vn)を上限制限する。具体的には、制限部16にd軸指令電圧Vd、q軸指令電圧Vq、電圧振幅Vnが入力される。そして図4に示すように、入力されたdq軸指令電圧CVが電圧指令ラインVLを超えた領域R2内である場合には、領域R1内のdq軸指令電圧CV_Lになるように、Vd_制限d軸指令電圧Vd_L、制限q軸指令電圧Vq_L、制限指令電圧振幅Vn_Lを算出する(矢印Y1参照)。これにより、PWM制御モード時における、電圧指令ラインVLを超えた不要なdq軸実電流AIの操作を抑制することができる。すなわち、PWM制御モード時の変動量VA1に発生する、行き過ぎた不要な変動を抑制できる。その結果、変動量のアンバランスを抑制できるため、dq軸実電流AIがdq軸指令電流CIから離れないように、フィードバック制御を行うことが可能となる。 Therefore, the technique of the present specification includes the limiting unit 16 . After the feedback in the command voltage calculation unit 15, the limit unit 16 sets the voltage command values (d-axis command voltage Vd, q-axis command voltage Vq, voltage amplitude Vn) before outputting the control signal from the operation signal generation unit 18. Limit the upper limit. Specifically, the d-axis command voltage Vd, the q-axis command voltage Vq, and the voltage amplitude Vn are input to the limiter 16 . As shown in FIG. 4, when the input dq-axis command voltage CV is within the region R2 beyond the voltage command line VL, Vd_limit d is set so that the dq-axis command voltage CV_L is within the region R1. Axis command voltage Vd_L, limit q-axis command voltage Vq_L, and limit command voltage amplitude Vn_L are calculated (see arrow Y1). As a result, it is possible to suppress unnecessary operation of the dq-axis actual current AI exceeding the voltage command line VL during the PWM control mode. That is, it is possible to suppress excessive and unnecessary fluctuations that occur in the fluctuation amount VA1 during the PWM control mode. As a result, the unbalanced amount of variation can be suppressed, so that feedback control can be performed so that the dq-axis actual current AI does not deviate from the dq-axis command current CI.

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。 Although specific examples of the present invention have been described in detail above, these are merely examples and do not limit the scope of the claims. The technology described in the claims includes various modifications and changes of the specific examples illustrated above. The technical elements described in this specification or in the drawings exhibit technical usefulness alone or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims as of the filing. In addition, the techniques exemplified in this specification or drawings can simultaneously achieve a plurality of purposes, and achieving one of them has technical utility in itself.

1:モータ制御装置 10:制御部 12:指令電流算出部 15:指令電圧算出部 16:制限部 18a:第1操作部 18b:第2操作部 18c:切換部 20:インバータ 30:モータ 31、32:電流センサ 40:高電圧バッテリ
1: Motor control device 10: Control unit 12: Command current calculation unit 15: Command voltage calculation unit 16: Limitation unit 18a: First operation unit 18b: Second operation unit 18c: Switching unit 20: Inverter 30: Motor 31, 32 : Current sensor 40: High voltage battery

Claims (1)

モータ制御装置であって、
モータと、
前記モータに流れる電流の電流測定値を取得する電流センサと、
直流電力変換した交流電力により前記モータを駆動するインバータと、
前記モータの目標トルクに基づいて目標の電流値である電流指令値を算出する、電流指令値算出部と、
前記電流測定値を前記電流指令値にフィードバック制御するための操作量である電圧指令値を算出する電圧指令値算出部と、
前記電圧指令値に基づいて前記インバータをPWM制御モードで操作する第1操作部であって、前記PWM制御モードは、PWM制御を行なうことによって前記モータを駆動するモードである、前記第1操作部と、
前記電圧指令値に基づいて前記インバータを矩形波制御モードで制御する第2操作部であって、前記矩形波制御モードは、前記モータに印加される矩形波電圧の電圧位相を制御するモードである、前記第2操作部と、
前記インバータを操作する操作部を、前記第1操作部と前記第2操作部との間で切換える切換部と、
前記第1操作部によって前記PWM制御モードが実行されている場合に、前記電圧指令値の上限を制御する制限部と、
を備える、モータ制御装置。
A motor control device,
a motor;
a current sensor for obtaining a current measurement of the current flowing through the motor;
an inverter that drives the motor with AC power converted from DC power;
a current command value calculation unit that calculates a current command value, which is a target current value, based on the target torque of the motor;
a voltage command value calculation unit that calculates a voltage command value that is a manipulated variable for feedback-controlling the current measurement value to the current command value;
A first operation unit for operating the inverter in a PWM control mode based on the voltage command value, wherein the PWM control mode is a mode for driving the motor by performing PWM control. and,
A second operation unit for controlling the inverter in a rectangular wave control mode based on the voltage command value, wherein the rectangular wave control mode is a mode for controlling the voltage phase of the rectangular wave voltage applied to the motor. , the second operation unit;
a switching unit for switching an operation unit for operating the inverter between the first operation unit and the second operation unit;
a limiting unit that controls the upper limit of the voltage command value when the PWM control mode is executed by the first operation unit;
A motor controller.
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