JP2023051323A - Motor control device - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、ロータに永久磁石を備えたモータを駆動制御するモータ制御装置に関する。 The present disclosure relates to a motor control device that drives and controls a motor having a rotor with permanent magnets.
特許文献１には、ロータに永久磁石を備えたモータを駆動制御するモータ制御装置において、モータの回転数と誘起電圧とに基づき、モータの磁石の温度を推定することが記載されている。このモータ制御装置によれば、温度センサ等を利用することなく、モータの磁石の温度を推定することができる。 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-200003 describes estimating the temperature of a magnet of a motor based on the number of revolutions of the motor and the induced voltage in a motor control device that drives and controls a motor having a permanent magnet in its rotor. According to this motor control device, the temperature of the magnet of the motor can be estimated without using a temperature sensor or the like.
しかしながら、特許文献１に記載のモータ制御装置では、温度推定に誘起電圧を利用することから、誘起電圧を検出することのできないモータの駆動時には、温度推定を実施することができないという問題があった。
However, in the motor control device described in
つまり、特許文献１に記載のモータ制御装置では、モータへの通電が停止されて、モータが空転しているときには、誘起電圧を検出して温度を推定することはできるものの、モータへ通電してモータを駆動しているときには、温度を推定することができない。
In other words, in the motor control device described in
本開示の１つの局面は、ロータに永久磁石を備えたモータを駆動制御するモータ制御装置において、温度センサを利用することなく、モータの駆動時に温度推定を実施できるようにすることを目的とする。 An object of one aspect of the present disclosure is to enable a motor control device that drives and controls a motor having a rotor with a permanent magnet to estimate the temperature when the motor is driven without using a temperature sensor. .
本開示の１つの態様によるモータ制御装置は、ロータに永久磁石を備えたモータ（２）を駆動制御する装置であり、電流指令値生成部（２４）と、制御部（３０）と、温度推定部（５０）とを備える。 A motor control device according to one aspect of the present disclosure is a device for driving and controlling a motor (2) having a permanent magnet in its rotor, and includes a current command value generation unit (24), a control unit (30), a temperature estimation and a part (50).
電流指令値生成部は、モータを目標トルクで駆動するのに必要な指令値として、ｄ-ｑ軸座標系でのｄ軸電流指令値及びｑ軸電流指令値を生成するよう構成されている。
制御部は、モータのｄ軸電流及びｑ軸電流を、それぞれ、ｄ軸電流指令値及びｑ軸電流指令値に制御するのに必要なｄ軸電圧指令値及びｑ軸電圧指令値を算出し、その算出結果に基づきモータへの供給電力を制御するよう構成されている。
The current command value generator is configured to generate a d-axis current command value and a q-axis current command value in a d-q axis coordinate system as command values required to drive the motor with the target torque.
The control unit calculates a d-axis voltage command value and a q-axis voltage command value necessary to control the d-axis current and the q-axis current of the motor to the d-axis current command value and the q-axis current command value, respectively, The power supply to the motor is controlled based on the calculation result.
温度推定部は、制御部によるモータの制御状態に基づき、モータの周囲の環境温度を推定するよう構成される。
また特に、電流指令値生成部は、ｄ軸電流指令値を零として制御部にｄ軸零制御を実行させるよう構成され、温度推定部は、制御部がｄ軸零制御を実行しているときに、モータのｄ軸電圧及びｑ軸電圧を検出することによりモータ端子電圧を算出する。そして、温度推定部は、その算出したモータ端子電圧とモータの回転速度とに基づき、環境温度を推定する。
The temperature estimator is configured to estimate the environmental temperature around the motor based on the control state of the motor by the controller.
In particular, the current command value generator is configured to cause the controller to execute d-axis zero control with the d-axis current command value set to zero, and the temperature estimator generates Second, the motor terminal voltage is calculated by detecting the d-axis voltage and the q-axis voltage of the motor. Then, the temperature estimator estimates the environmental temperature based on the calculated motor terminal voltage and motor rotation speed.
このように、本開示のモータ制御装置においては、モータの周囲の環境温度を、モータ端子電圧とモータの回転速度とに基づき推定する。このため、本開示のモータ制御装置によれば、モータが空転しているときではなく、通電によりモータが駆動されているときに、環境温度を推定することができるようになる。 Thus, in the motor control device of the present disclosure, the environmental temperature around the motor is estimated based on the motor terminal voltage and the motor rotation speed. Therefore, according to the motor control device of the present disclosure, the environmental temperature can be estimated when the motor is driven by energization, not when the motor is idling.
以下に、図面を参照しながら、本開示の実施形態を説明する。
［実施形態］
＜構成＞
図１に示すように、本実施形態のモータ制御装置１０は、ロータに永久磁石を備えた三相の同期モータ（以下、モータ）２を駆動制御するためのものである。モータ制御装置１０は、回転センサ１２と、インバータ１４と、制御回路２０とを備える。なお、本実施形態において、モータ２は、送風用のファンを回転させるファンモータである。
Embodiments of the present disclosure will be described below with reference to the drawings.
[Embodiment]
<Configuration>
As shown in FIG. 1, a
回転センサ１２は、モータ２の所定回転角度毎にパルス信号を発生することで、モータ２の回転角度（すなわち、回転位置）を検出するよう構成されている。
また、インバータ１４は、モータ２の各相Ｕ，Ｖ，Ｗの端子と、直流電源（例えばバッテリ）の正極側及び負極側との間にそれぞれ設けられたハイサイドスイッチ及びローサイドスイッチを備えた、周知のブリッジ回路にて構成されている。
The
In addition, the
なお、これら回転センサ１２及びインバータ１４の構成は周知であるため、ここでは詳細な説明は省略する。
次に、制御回路２０は、モータ２の回転速度を目標回転速度に制御するためのものであり、ＣＰＵと、例えば、ＲＡＭ又はＲＯＭ等の半導体メモリ（以下、メモリ）と、を含むマイクロコンピュータを備える。
Since the configurations of the
Next, the
そして、制御回路２０は、ＣＰＵがプログラムを実行することにより、必要トルク生成部２２、電流指令値生成部２４、三相／二相変換部２６、電流制御部３０、二相／三相変換部３２、ＰＷＭ変調部３４、及び、弱め磁束制御部４０としての機能を実現する。
The
ここで、必要トルク生成部２２は、モータ２の回転速度を目標回転速度に制御するための目標トルクを、必要トルクとして生成する機能である。
また、電流指令値生成部２４は、必要トルク生成部２２にて算出された必要トルクに基づき、モータを目標トルクで駆動するのに必要な指令値として、ｄ-ｑ軸座標系でのｄ軸電流指令値及びｑ軸電流指令値を生成し、電流制御部３０に出力する機能である。
Here, the required
Based on the required torque calculated by the required
なお、ｄ－ｑ軸座標系は、ロータの永久磁石の磁束方向をｄ軸、ｄ軸に直交しロータにトルクを発生させる方向をｑ軸とする、周知の回転座標系である。そして、電流指令値生成部２４においては、ｄ軸電流指令値及びｑ軸電流指令値のうち、ｄ軸電流指令値を零にすることで、電流制御部３０に対し、ｄ軸零制御を実行させる。
The dq-axis coordinate system is a well-known rotating coordinate system in which the d-axis is the magnetic flux direction of the permanent magnet of the rotor, and the q-axis is the direction in which torque is generated in the rotor perpendicular to the d-axis. Then, in the current command
次に、三相／二相変換部２６は、インバータ１４からモータ２の各相Ｕ，Ｖ，Ｗに流れる電流（以下、三相電流）を検出し、回転センサ１２からの検出信号に基づき、三相電流をｄ軸電流及びｑ軸電流に変換する機能である。
Next, the three-phase/two-
電流制御部３０は、三相／二相変換部２６にて変換されたｄ軸電流及びｑ軸電流と、電流指令値生成部２４にて生成されたｄ軸電流指令値及びｑ軸電流指令値との偏差に基づき、ｄ軸電圧指令値及びｑ軸電圧指令値を算出する機能である。
The
なお、ｄ軸電圧指令値及びｑ軸電圧指令値は、ｄ軸電流及びｑ軸電流を、それぞれ、ｄ軸電流指令値及びｑ軸電流指令値に制御するのに要する電圧指令値であり、二相／三相変換部３２に出力される。
The d-axis voltage command value and the q-axis voltage command value are voltage command values required to control the d-axis current and the q-axis current to the d-axis current command value and the q-axis current command value, respectively. It is output to the phase/three-
二相／三相変換部３２は、電流制御部３０にて算出されたｄ軸電圧指令値及びｑ軸電圧指令値を座標変換することで、三相電圧指令値を生成する機能である。そして、その生成された三相電圧指令値は、ＰＷＭ変調部３４に出力される。
The two-phase/three-
ＰＷＭ変調部３４は、三相電圧指令値に従い、モータ２の各相Ｕ，Ｖ，Ｗの端子に出力する実電圧をＰＷＭ制御するための機能である。この結果、ＰＷＭ変調部３４からインバータ１４を構成する各スイッチには、各相Ｕ，Ｖ，Ｗの電圧をＰＷＭ制御するための制御信号が出力されて、各スイッチのオン・オフ状態が切り替えられ、モータ２の各相に供給される電力が制御される。
The
次に、弱め磁束制御部４０は、電流制御部３０によるｄ軸零制御では、モータ２の回転速度を目標回転速度に到達させることができないときに、ｄ軸電流指令値を、永久磁石の磁束を弱める負の電流値に設定して、電流制御部３０に出力する機能である。
Next, when the d-axis zero control by the
つまり、弱め磁束制御部４０は、電流制御部３０にｄ軸電流指令値を入力することで、電流制御部３０によるモータ制御を、上述したｄ軸零制御から、弱め磁束制御に切り替える。この結果、ｄ軸零制御にてモータ２の回転速度を目標回転速度に到達させることができないときに、モータ制御を弱め磁束制御に切り替えて、モータ２の回転速度を目標回転速度まで上昇させることができるようになる。
That is, the flux-weakening
なお、モータ２のｄ軸零制御及び弱め磁束制御については、例えば、特開２００４－１９４４０６号公報、特開２０１４－６８４４３号公報、等に記載されているように、公知技術であるため、ここではより詳細な説明は省略する。
Note that the d-axis zero control and the flux-weakening control of the
そして、本実施形態では、電流指令値生成部２４及び弱め磁束制御部４０が、本開示の電流指令値生成部の一例に相当し、電流制御部３０が、本開示の制御部の一例に相当する。
In the present embodiment, the current command
次に、制御回路２０には、ＣＰＵがプログラムを実行することにより実現される機能として、更に、温度推定部５０が備えられている。
温度推定部５０は、電流制御部３０の機能によってｄ軸零制御又は弱め磁束制御が実行されているときに、モータ２の周囲の環境温度を推定する機能である。環境温度の推定は、ｄ軸零制御の実行時と、弱め磁束制御の実行時とで、それぞれ、異なる推定方法が利用される。以下、これら各制御毎に実施される環境温度の推定方法について説明する。
Next, the
The
＜ｄ軸零制御での環境温度の推定方法＞
モータ２を、ｄ軸零制御で駆動した場合、モータ端子電圧Ｖａは、電気角速度ω、巻き線抵抗Ｒａ、巻き線インダクタンスＬ、及び、誘起電圧定数Ｋｅをパラメータとする次式（１）にて記述できる。
<Method for estimating environmental temperature in d-axis zero control>
When the
但し、（１）式において、ＶＢはバッテリ電圧、ＶＵＦは最大電圧利用率定数、ｉｑはｑ軸電流、である。
上記（１）式において、巻き線抵抗Ｒａ、及び、誘起電圧定数Ｋｅは、温度依存性をもち、次式（２），（３）のように記述できる。
However, in equation (1), VB is the battery voltage, VUF is the maximum voltage utilization constant, and iq is the q-axis current.
In the above equation (1), the winding resistance R a and the induced voltage constant K e have temperature dependence and can be described as the following equations (2) and (3).
なお、（２），（３）式において、Ｔ０は基準温度、Ｔａは周囲温度（すなわち環境温度）、を表す。また、（２）式において、Ｒａ０は基準温度での巻き線抵抗、αＴは巻き線の抵抗温度係数、△Ｒａは巻き線の発熱による温度上昇、を表す。また、（３）式において、Ｋｅ０は基準温度での誘起電圧定数、αＢは永久磁石の磁束密度の温度係数、を表す。 In equations (2) and (3), T0 represents the reference temperature, and Ta represents the ambient temperature (that is, the ambient temperature). In the equation (2), R a0 represents the winding resistance at the reference temperature, α T represents the resistance temperature coefficient of the winding, and ΔR a represents the temperature rise due to heat generation of the winding. Also, in the equation (3), K e0 represents the induced voltage constant at the reference temperature, and α B represents the temperature coefficient of the magnetic flux density of the permanent magnet.
また、図２に示すように、温度変化により空気密度ρが変化するため、モータ２を同一回転速度で動作させる場合でも、必要トルクが変化する。なお、図２において、Ｔ０は基準温度、ρ０は基準温度での空気密度、Ｔｒ０はファンの基準トルク、Ｔｒはファンの実トルクを表す。
Further, as shown in FIG. 2, the air density ρ changes with temperature change, so the required torque changes even when the
このため、モータ２を所望のファントルクで駆動するのに必要なｑ軸電流ｉｑも温度依存性をもち、次式（４）のように記述できる。なお、（４）式において、Ｐは極対数を表す。また、（４）式における実トルクＴｒは、（５）式のように記述でき、（５）式における空気密度ρは、（６）式のように記述できる。
Therefore, the q -axis current iq required to drive the
上記（１）～（６）の関係式により、モータ端子電圧の温度依存性は、電気角速度ω、換言すれば、モータ２の回転速度Ｎｍ、が一定であることを条件として、図３に示すように記述することができる。 Based on the relational expressions (1) to (6) above, the temperature dependence of the motor terminal voltage is shown in FIG. can be written as
つまり、モータ端子電圧は、モータ２の回転速度Ｎｍが一定、換言すれば、モータ２が加減速されていない状態、であるとすると、図３に示すように、環境温度に応じて、環境温度が高くなるほど低くなる、という環境温度依存性を有するものとなる。
That is, assuming that the rotational speed Nm of the
このため、モータ２の周囲の環境温度は、図３に示すモータ端子電圧－環境温度特性に基づき、モータ端子電圧Ｖａとモータ２の回転速度Ｎｍとから推定することができる。
そこで、温度推定部５０においては、モータ２の各相Ｕ，Ｖ，Ｗの電圧を三相／二相変換することで、次式（７），（８）に記載の通り、ｄ軸電圧Ｖｄ及びｑ軸電圧Ｖｑを算出する。なお、（７），（８）式において、θ１は、基準電気角（すなわちロータの回転位置）を表す。
Therefore, the environmental temperature around the
Therefore, in the
そして、温度推定部５０においては、上記のように算出したｄ軸電圧Ｖｄ及びｑ軸電圧Ｖｑから、次式（９）を用いて、モータ端子電圧Ｖａを算出し、その算出したモータ端子電圧Ｖａと、モータ２の回転速度Ｎｍとに基づき、環境温度を推定する。なお、この環境温度の推定には、図３に示すモータ端子電圧－環境温度特性に基づき予め設定されたマップが使用される。
Then, in the
＜弱め磁束制御での環境温度の推定方法＞
弱め磁束制御では、ｄ軸電流が設定されるため、上記のようにモータ端子電圧Ｖａに基づき環境温度を推定することはできない。そこで、温度推定部５０においては、弱め磁束制御の実行時には、ｄ軸電流の温度依存性を利用して、環境温度を推定する。
<Method for estimating environmental temperature in flux-weakening control>
In the flux-weakening control, the d-axis current is set, so the environmental temperature cannot be estimated based on the motor terminal voltage Va as described above. Therefore, the
つまり、ｑ軸電流ｉｑは、上述した（４）式の通り記述できる。そして、（４）式におけるファンの実トルクＴｒは（５），（６）式の通り記述でき、誘起電圧定数Ｋｅは（３）式の通り記述できることから、ｑ軸電流温度依存性は、図４に示すようになる。 That is, the q-axis current iq can be described as the above-described equation (4). Then, since the actual fan torque Tr in equation (4) can be described as equations (5) and (6), and the induced voltage constant Ke can be described as equation (3), the q-axis current temperature dependence is , as shown in FIG.
そこで、温度推定部５０においては、モータ２の回転速度Ｎｍが一定、換言すれば、モータ２が加減速されていない状態、であるときに、三相／二相変換部２６からｑ軸電流を取得し、その取得したｑ軸電流と予め設定されたマップを用いて、環境温度を推定する。
Therefore, in the
なお、弱め磁束制御での環境温度の推定には、図４に示すｑ軸電流－環境温度特性に基づき予め設定されたマップが使用され、温度推定部５０は、ｑ軸電流とモータ２の回転速度Ｎｍとに基づき、環境温度を推定する。 Note that a map preset based on the q-axis current-environment temperature characteristics shown in FIG. The environmental temperature is estimated based on the speed Nm.
＜処理＞
次に、制御回路２０において、上述したｄ軸零制御若しくは弱め磁束制御にてモータ２を駆動制御するために実行されるモータ制御処理について、図５に示すフローチャートに沿って説明する。
<Processing>
Next, motor control processing executed in the
図５に示すように、モータ制御処理においては、Ｓ１１０にて、上述したｄ軸零制御でモータ２を駆動する第１の制御処理を実行する。なお、この第１の制御処理は、上述した必要トルク生成部２２、電流指令値生成部２４、三相／二相変換部２６、電流制御部３０、及び、二相／三相変換部３２としての機能を実現する処理である。
As shown in FIG. 5, in the motor control process, at S110, the first control process for driving the
このため、Ｓ１１０では、モータ２を目標回転数に制御するのに必要な必要トルクを求め、その必要トルクからｑ軸電流指令値を算出して、その算出結果と値零のｄ軸電流指令値とからｑ軸電圧及びｄ軸電圧の電圧指令値を求め、三相電圧に変換する。
Therefore, in S110, the required torque required to control the
この結果、回転センサ１２で検出されるモータ２の回転角度に同期してＰＷＭ変調部３４からインバータ１４に制御信号が出力されて、モータ２への供給電力が制御され、モータ２の回転トルク、延いては回転速度が、目標値に制御されることになる。
As a result, a control signal is output from the
次に、Ｓ１１０の制御処理が実行されると、Ｓ１２０に移行して、モータ２の回転速度が目標回転速度に達しているか否かを判定する。そして、Ｓ１２０にて、モータ２の回転速度が目標回転速度に達していると判定されると、Ｓ１３０に移行して、環境温度の推定条件が成立しているか否か、つまり、モータ２の回転速度は一定で、加減速されていないか否かを判定する。
Next, when the control process of S110 is executed, the process proceeds to S120 to determine whether or not the rotation speed of the
Ｓ１３０では、モータ２は加減速されておらず、回転速度が一定である場合に、環境温度の推定条件が成立していると判定して、Ｓ１４０に移行する。また、Ｓ１３０にて、環境温度の推定条件は成立していないと判定された場合には、モータ制御処理を一旦終了する。なお、モータ制御処理を終了すると、再度Ｓ１１０に移行することで、モータ制御処理を繰り返し実行する。
In S130, if the
次に、Ｓ１４０においては、上述した（７）式及び（８）式を用いて、モータ２の各相Ｕ，Ｖ，Ｗの電圧からｄ軸電圧及びｑ軸電圧を算出し、更に、その算出結果から（９）式を用いてモータ端子電圧を算出する。また、Ｓ１４０では、回転センサ１２を介して、モータ２の回転速度を取得する。
Next, in S140, the d-axis voltage and the q-axis voltage are calculated from the voltages of the phases U, V, and W of the
そして、続くＳ１５０では、Ｓ１４０で算出したモータ端子電圧及びモータ２の回転速度に基づき、予め図３に示したモータ端子電圧－環境温度特性に基づき設定された環境温度推定用のマップを用いて、環境温度を推定し、モータ制御処理を一旦終了する。なお、Ｓ１５０では、環境温度の推定結果を、不揮発性のメモリに保存する。
Then, in the following S150, based on the motor terminal voltage and the rotational speed of the
次に、Ｓ１２０にて、モータ２の回転速度は目標回転速度に達していないと判定された場合、つまり、Ｓ１１０の制御処理を実行しても、モータ２の回転速度を目標回転速度迄上昇させることができない場合には、Ｓ１６０に移行する。
Next, when it is determined in S120 that the rotation speed of the
Ｓ１６０では、上述した弱め磁束制御でモータ２を駆動する、第２の制御処理を実行する。第２の制御処理は、第１の制御処理に加えて、弱め磁束制御部４０としての機能を実現するための処理であり、モータ２の回転速度を目標回転速度に制御できるようにｄ軸電流指令値を値零から変更して、ｑ軸電圧及びｄ軸電圧の電圧指令値を算出する。そして、その算出したｑ軸電圧及びｄ軸電圧の電圧指令値を三相電圧に変換し、ＰＷＭ変調部３４に出力する。
In S160, the second control process is executed to drive the
次に、Ｓ１６０にて第２の制御処理が実行されると、Ｓ１７０に移行する。Ｓ１７０では、上述したＳ１３０と同様に、環境温度の推定条件が成立しているか否か、つまり、モータ２の回転速度は一定で、加減速されていないか否かを判定する。
Next, when the second control process is executed in S160, the process proceeds to S170. At S170, similarly to S130 described above, it is determined whether or not the conditions for estimating the environmental temperature are satisfied, that is, whether or not the rotational speed of the
Ｓ１７０にて、環境温度の推定条件が成立していると判定されると、Ｓ１８０に移行する。また、Ｓ１７０にて、環境温度の推定条件は成立していないと判定された場合には、モータ制御処理を一旦終了する。 When it is determined in S170 that the conditions for estimating the ambient temperature are satisfied, the process proceeds to S180. Further, when it is determined in S170 that the condition for estimating the environmental temperature is not satisfied, the motor control process is once terminated.
Ｓ１８０においては、上述した三相／二相変換部２６としての機能により得られるｑ軸電流と、回転センサ１２を介して得られるモータ２の回転速度を取得し、Ｓ１９０に移行する。
In S180, the q-axis current obtained by functioning as the three-phase/two-
そして、続くＳ１９０では、Ｓ１８０で取得したｑ軸電流と回転速度とに基づき、予め図４に示したｑ軸電流－環境温度特性に基づき設定された環境温度推定用のマップを用いて、環境温度を推定し、モータ制御処理を一旦終了する。なお、Ｓ１９０においても、Ｓ１５０と同様、環境温度の推定結果を、不揮発性のメモリに保存する。 Then, in subsequent S190, based on the q-axis current and the rotation speed acquired in S180, the environmental temperature is calculated using a map for estimating the environmental temperature, which is set in advance based on the q-axis current-environmental temperature characteristics shown in FIG. is estimated, and the motor control process is once terminated. It should be noted that in S190 as well as in S150, the result of estimating the environmental temperature is stored in the non-volatile memory.
ところで、モータ制御処理は、一旦終了すると、再度Ｓ１１０に移行することで、モータ制御処理を繰り返し実行するものと説明したが、ｄ軸電流指令値が０Ａよりも小さい負の値であった場合には、Ｓ１６０に移行するようにしてもよい。 By the way, it has been explained that once the motor control process is finished, the process moves to S110 again to repeatedly execute the motor control process. may proceed to S160.
つまり、ｄ軸電流指令値が０Ａよりも小さい負の値である場合には、弱め磁束制御を実行中であることから、モータ制御処理を一旦終了すると、Ｓ１１０ではなく、Ｓ１６０に移行して、弱め磁束制御を実行するようにしてもよい。 That is, when the d-axis current command value is a negative value smaller than 0 A, the flux-weakening control is being executed. You may make it perform flux-weakening control.
なお、Ｓ１３０～Ｓ１５０及びＳ１７０～Ｓ１９０の処理は、温度推定部５０として機能し、本開示の温度推定部の一例に相当する。
＜効果＞
以上説明したように、本実施形態のモータ制御装置１０において、制御回路２０は、モータ２の駆動をｄ軸零制御若しくは弱め磁束制御にて制御するように構成されている。そして、モータ２がｄ軸零制御で駆動制御されているときと、モータ２が弱め磁束制御にて駆動制御されているときとで、環境温度の推定方法を切り替えて、環境温度を推定する。
The processes of S130 to S150 and S170 to S190 function as the
<effect>
As described above, in the
つまり、ｄ軸零制御では、トルクに寄与しないｄ軸電流を流さないため、目標トルクに対する電流は最小となり、モータ２を効率よく駆動することができる。そして、このｄ軸零制御でモータ２が駆動されているときには、モータ端子電圧が温度依存性を有することから、上記のようにモータ端子電圧を算出し、その算出結果とモータ２の回転速度とに基づき、環境温度を推定する。
In other words, in the d-axis zero control, since the d-axis current that does not contribute to the torque is not supplied, the current with respect to the target torque is minimized, and the
一方、弱め磁束制御では、ｄ軸零制御でモータ２の回転速度を目標回転数迄上昇させることができないときに、ｄ軸電流を負方向に印加することで、モータ２の回転により発生する誘起電圧を抑制して、出力可能なトルクを増加させる。この弱め磁束制御では、モータ端子電圧が一定となるように制御されるため、ｄ軸零制御と同様の手順で環境温度を推定することができない。そこで、弱め磁束制御では、負荷トルク及びマグネット磁束の温度特性によりｑ軸電流の温度に対する変化率が大きくなることを利用し、上記のようにｑ軸電流とモータ２の回転速度とに基づき、環境温度を推定する。
On the other hand, in the flux-weakening control, when the rotation speed of the
従って、本実施形態のモータ制御装置１０によれば、モータ２がｄ軸零制御で駆動されている場合であっても、弱め磁束制御で駆動されている場合であっても、温度センサ等を利用することなく、環境温度を推定することができるようになる。
Therefore, according to the
そして、本実施形態では、Ｓ１５０，Ｓ１９０において、環境温度の推定結果を、不揮発性のメモリに記憶することから、そのメモリに記憶された環境温度をモータ２の使用履歴として用いることで、モータ２の寿命を推定することができるようになる。 In this embodiment, in S150 and S190, the estimation result of the environmental temperature is stored in the non-volatile memory. life expectancy can be estimated.
なお、環境温度の推定結果は、推定した環境温度に応じてモータを駆動制御する際の制御パラメータを変更するのに利用することもできる。
［他の実施形態］
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は上述の実施形態に限定されることなく、種々変形して実施することができる。
The result of estimating the environmental temperature can also be used to change the control parameters for driving and controlling the motor according to the estimated environmental temperature.
[Other embodiments]
Although the embodiments of the present disclosure have been described above, the present disclosure is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made.
例えば、上記実施形態では、モータ２の駆動状態に応じて、ｄ軸零制御と弱め磁束制御とを切り替えて実施するように構成されたモータ制御装置１０について説明した。しかし、本開示の環境温度推定技術は、モータ制御装置１０が、ｄ軸零制御だけでモータ２を駆動制御するよう構成されている場合であっても、上記実施形態と同様に適用することができる。
For example, in the above embodiment, the
つまり、モータ制御装置がｄ軸零制御だけでモータ２を駆動制御するように構成される場合、図１に示した弱め磁束制御部４０としての機能が除去される。このため、図６に示すように、モータ制御処理においては、図５に示したＳ１６０～Ｓ１９０の処理が不要になり、Ｓ１１０及びＳ１３０～Ｓ１５０の処理を実行するようにすればよい。
That is, when the motor control device is configured to drive and control the
次に、上記実施形態では、モータ２は、ファンモータであり、環境温度の変化に伴う空気密度の変化によってファントルクが変化するものとして説明した。しかし、本開示の環境温度推定技術は、図７に示すように、環境温度の変化によって負荷トルクが変化するモータであれば、上記実施形態と同様に適用することができる。
Next, in the above-described embodiment, the
なお、環境温度の変化によって負荷トルクが変化するモータとしては、例えば、水等の流体を攪拌するのに用いられる流体モータ、ギヤなどの駆動対象物の負荷トルクが温度によって変化する駆動モータ、等を挙げることができる。 Motors whose load torque changes with changes in environmental temperature include, for example, fluid motors used to agitate fluids such as water, and drive motors whose load torque changes with temperature on driven objects such as gears. can be mentioned.
また、環境温度の推定手法を含む制御回路２０による制御方法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。あるいは、制御回路２０による制御方法は、一つ以上の専用ハードウェア論理回路によってプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。もしくは、制御回路２０による制御方法は、一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリと一つ以上のハードウェア論理回路によって構成されたプロセッサとの組み合わせにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。
Also, the method of control by
また、制御回路２０において実行されるコンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されてもよい。また、制御回路２０に含まれる各部の機能を実現する手法には、必ずしもソフトウェアが含まれている必要はなく、その全部の機能が、一つあるいは複数のハードウェアを用いて実現されてもよい。
The computer program executed in the
また、上記実施形態における１つの構成要素が有する複数の機能を、複数の構成要素によって実現したり、１つの構成要素が有する１つの機能を、複数の構成要素によって実現したりしてもよい。また、複数の構成要素が有する複数の機能を、１つの構成要素によって実現したり、複数の構成要素によって実現される１つの機能を、１つの構成要素によって実現したりしてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加又は置換してもよい。 Also, a plurality of functions possessed by one component in the above embodiment may be realized by a plurality of components, or a function possessed by one component may be realized by a plurality of components. Also, a plurality of functions possessed by a plurality of components may be realized by a single component, or a function realized by a plurality of components may be realized by a single component. Also, part of the configuration of the above embodiment may be omitted. Moreover, at least part of the configuration of the above embodiment may be added or replaced with respect to the configuration of the other above embodiment.
上述したモータ制御装置の他、当該モータ制御装置を構成要素とするシステム、当該モータ制御装置としてコンピュータを機能させるためのプログラム、このプログラムを記録した半導体メモリ等の非遷移的実態的記録媒体、モータ制御装置における環境温度推定方法など、種々の形態で本開示を実現することもできる。 In addition to the motor control device described above, a system having the motor control device as a component, a program for causing a computer to function as the motor control device, a non-transitional physical recording medium such as a semiconductor memory recording this program, and a motor The present disclosure can also be implemented in various forms such as an environment temperature estimation method in a control device.
２…モータ、１０…モータ制御装置、２４…電流指令値生成部、３０…電流制御部、４０…弱め磁束制御部、５０…温度推定部。 2 motor, 10 motor controller, 24 current command value generator, 30 current controller, 40 flux-weakening controller, 50 temperature estimator.
Claims (3)
前記モータを目標トルクで駆動するのに必要な指令値として、ｄ-ｑ軸座標系でのｄ軸電流指令値及びｑ軸電流指令値を生成するよう構成された電流指令値生成部と、
前記モータのｄ軸電流及びｑ軸電流を、それぞれ、前記ｄ軸電流指令値及び前記ｑ軸電流指令値に制御するのに必要なｄ軸電圧指令値及びｑ軸電圧指令値を算出し、その算出結果に基づき前記モータへの供給電力を制御するよう構成された制御部と、
前記制御部による前記モータの制御状態に基づき、前記モータの周囲の環境温度を推定するよう構成された温度推定部と、
を備え、
前記電流指令値生成部は、前記ｄ軸電流指令値を零として前記制御部にｄ軸零制御を実行させるよう構成され、
前記温度推定部は、前記制御部が前記ｄ軸零制御を実行しているときに、前記モータのｄ軸電圧及びｑ軸電圧を検出することによりモータ端子電圧を算出し、該モータ端子電圧と前記モータの回転速度とに基づき、前記環境温度を推定するよう構成されている、モータ制御装置。 A motor control device for driving and controlling a motor having a rotor with a permanent magnet,
a current command value generator configured to generate a d-axis current command value and a q-axis current command value in a d-q axis coordinate system as command values required to drive the motor with a target torque;
calculating a d-axis voltage command value and a q-axis voltage command value necessary to control the d-axis current and the q-axis current of the motor to the d-axis current command value and the q-axis current command value, respectively; a control unit configured to control power supplied to the motor based on the calculation result;
a temperature estimation unit configured to estimate an environmental temperature around the motor based on the control state of the motor by the control unit;
with
The current command value generation unit is configured to set the d-axis current command value to zero and cause the control unit to execute d-axis zero control,
The temperature estimating unit calculates a motor terminal voltage by detecting a d-axis voltage and a q-axis voltage of the motor when the control unit is executing the d-axis zero control, and calculates the motor terminal voltage. A motor control device configured to estimate the ambient temperature based on the rotational speed of the motor.
前記電流指令値生成部は、前記制御部による前記ｄ軸零制御にて前記目標トルクに到達できないときに、前記ｄ軸電流指令値として負の電流指令値を設定することで、前記制御部に弱め磁束制御を実行させるように構成され、
前記温度推定部は、前記制御部が前記弱め磁束制御を実行しているときに、前記モータの前記ｑ軸電流を検出し、該ｑ軸電流と前記モータの回転速度とに基づき、前記環境温度を推定するよう構成されている、モータ制御装置。 The motor control device according to claim 1,
The current command value generation unit sets a negative current command value as the d-axis current command value when the target torque cannot be reached by the d-axis zero control by the control unit. configured to perform flux-weakening control,
The temperature estimation unit detects the q-axis current of the motor when the control unit is executing the flux-weakening control, and calculates the environmental temperature based on the q-axis current and the rotational speed of the motor. A motor controller configured to estimate a .
前記モータは、ファンを回転させるファンモータである、モータ制御装置。 The motor control device according to claim 1 or claim 2,
The motor control device, wherein the motor is a fan motor that rotates a fan.
Priority Applications (1)
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