JP2023119456A - Method for controlling electric motor, and motor controller - Google Patents

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満博 正治
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Abstract

To provide a control method of a motor that improves stability of control in a predetermined operation region, and a motor controller.SOLUTION: A method for controlling an electric motor calculates a voltage command value based on a current command value, converts a DC voltage into an AC voltage based on a PWM signal calculated based on the voltage command value to output it to the electric motor. The voltage command value is calculated by multiplying difference between the current command value and a dq axis current value obtained by converting a current flowing through a motor into a dq coordinates axis with a phase angle of a rotor of the electric motor being a reference. A control gain is calculated based on a compensation inductance value obtained by multiplying an inductance value of the electric motor by a compensation gain for adjusting the inductance value. The compensation gain is set to a value of one or less, and is set so as to become smaller as the number of revolutions or torque of the motor becomes larger.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、電動機の制御方法、及び電動機の制御装置に関する。 The present invention relates to an electric motor control method and an electric motor control apparatus.

特許文献1は、電機子巻線に流れる電流値を検出してフィードバック制御するモータ制御装置を開示している。 Patent Literature 1 discloses a motor control device that detects a current value flowing through an armature winding and performs feedback control.

特開2014-54127号公報JP 2014-54127 A

しかし、特許文献1では、電流の変化などの要因で電機子巻線のインダクタンス値が変化することに対応して、フィードバック制御による推定によってインダクタンス値の誤差を補正する制御を行っているが、電機子巻線のインダクタンス値の補正がモータの所定の動作領域(例えば高トルク領域や高回転域)によっては制御の安定性を阻害する恐れがある。 However, in Patent Document 1, in response to changes in the inductance value of the armature winding due to factors such as changes in current, control is performed to correct errors in the inductance value through estimation by feedback control. Correction of the inductance value of the child winding may hinder the stability of control depending on the predetermined operating range of the motor (for example, high torque range or high speed range).

本発明は、所定の動作領域における制御の安定性を高めた電動機の制御方法、及び電動機の制御装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an electric motor control method and an electric motor control apparatus that improve the stability of control in a predetermined operating range.

本発明による電動機の制御方法は、電流指令値に基づいて電圧指令値を算出し、電圧指令値に基づいて算出されるPWM信号に基づいて直流電圧を交流電圧に変換して電動機に出力する電動機の制御方法である。この制御方法は、電流指令値と、電動機に流れる電流を電動機の回転子の位相角を基準とするdq座標軸に変換して得られるdq軸電流値と、の差分に制御ゲインを乗じて電圧指令値を算出し、制御ゲインを、電動機のインダクタンス値にインダクタンス値を調整するための補償ゲインを乗算して得られる補償インダクタンス値に基づいて算出する。そして、補償ゲインを1以下の値に設定するとともに、電動機の回転数又はトルクが大きくなるほど小さくなるように設定する。 A motor control method according to the present invention calculates a voltage command value based on a current command value, converts a DC voltage to an AC voltage based on a PWM signal calculated based on the voltage command value, and outputs the voltage to the motor. is the control method of This control method multiplies the difference between the current command value and the dq-axis current value obtained by converting the current flowing through the motor into a dq-axis current value based on the phase angle of the rotor of the motor, and multiplies the control gain to obtain the voltage command value. A control gain is calculated based on a compensating inductance value obtained by multiplying the inductance value of the motor by a compensating gain for adjusting the inductance value. Then, the compensation gain is set to a value of 1 or less, and is set to decrease as the rotation speed or torque of the electric motor increases.

本発明によれば、制御安定性が不足しやすい所定の動作領域、すなわち高トルク域又は高回転領域において、所望の安定性を確保したうえで電流制御を行うことができる。 According to the present invention, current control can be performed while ensuring desired stability in a predetermined operating region where control stability tends to be insufficient, that is, in a high torque region or a high rotation region.

図1は、第1実施形態の電動機の制御装置の基本構成の一例を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing an example of a basic configuration of a control device for an electric motor according to a first embodiment. 図2は、第1実施形態のモータの回転数とd軸補償ゲインとの関係を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the number of revolutions of the motor and the d-axis compensation gain in the first embodiment. 図3は、第1実施形態の電動機の制御装置の制御フロー図である。FIG. 3 is a control flow diagram of the motor control device of the first embodiment. 図4は、第2実施形態の電動機の制御装置の基本構成の一例を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing an example of the basic configuration of the motor control device of the second embodiment. 図5は、第2実施形態の電動機の制御装置の制御フロー図である。FIG. 5 is a control flow diagram of the motor control device of the second embodiment. 図6は、第2実施形態のモータのトルクとq軸補償ゲインとの関係を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the torque of the motor and the q-axis compensation gain in the second embodiment.

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

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

第1実施形態における電動機(モータ18)の制御装置(制御方法)は、電動車両のモータ18を制御対象とする。電動車両は、モータ18を駆動力とする電気自動車だけでなく、ハイブリッド自動車や燃料電池自動車も含まれる。 The control device (control method) for the electric motor (motor 18) in the first embodiment controls the motor 18 of the electric vehicle. Electric vehicles include not only electric vehicles driven by the motor 18, but also hybrid vehicles and fuel cell vehicles.

図1に例示するモータ18は、固定子と回転子を有する。ここで、モータ18の回転子に関しては、その種類を制限するものではなく、例えば、永久磁石型回転子、巻線型回転子、籠型回転子などの回転子が適用可能である。 The motor 18 illustrated in FIG. 1 has a stator and a rotor. Here, regarding the rotor of the motor 18, the type is not limited, and rotors such as a permanent magnet rotor, a wound rotor, and a cage rotor can be applied.

第1実施形態の電動機の制御装置は、電流指令生成部1、干渉電圧生成部2、インダクタンス推定部3、補償ゲイン演算部4、P制御部5、I制御部6、加減算器7A、加算器7B、dq軸/UVW相変換部8、PWM変換部9、インバータ10、電圧センサ11、電流センサ12A、電流センサ12B、回転子位置センサ13、UVW相/dq軸変換部14、減算器15A、減算器15B、回転数演算部16を含む。 The motor control device of the first embodiment includes a current command generator 1, an interference voltage generator 2, an inductance estimator 3, a compensation gain calculator 4, a P controller 5, an I controller 6, an adder/subtractor 7A, an adder 7B, dq axis/UVW phase converter 8, PWM converter 9, inverter 10, voltage sensor 11, current sensor 12A, current sensor 12B, rotor position sensor 13, UVW phase/dq axis converter 14, subtractor 15A, A subtractor 15B and a rotational speed calculator 16 are included.

また、第1実施形態の電動機の制御装置は、減算器15A(減算器15B)、P制御部5(I制御部6)、加減算器7A(加算器7B)、dq軸/UVW相変換部8、PWM変換部9、インバータ10、電流センサ12A(電流センサ12B)、UVW相/dq軸変換部14、減算器15A(減算器15B)の順に周回する制御ループを有し、電圧指令値(最終d軸電圧指令値v 、最終q軸電圧指令値v )がフィードバック制御される。 Further, the electric motor control device of the first embodiment includes a subtractor 15A (subtractor 15B), a P controller 5 (I controller 6), an adder/subtractor 7A (adder 7B), a dq axis/UVW phase converter 8, , PWM conversion unit 9, inverter 10, current sensor 12A (current sensor 12B), UVW phase/dq axis conversion unit 14, subtractor 15A (subtractor 15B). The d-axis voltage command value v d * and the final q-axis voltage command value v q * ) are feedback-controlled.

電流指令生成部1には、トルク指令値T、モータ18の回転数N、バッテリ19(平滑コンデンサ)の直流電圧Vdcが入力される。電流指令生成部1は、トルク指令値T、回転数N、直流電圧Vdc、及びモータ18の温度に対応したd軸電流指令値i 、及びq軸電流指令値i のテーブルを予め備えている。 The torque command value T * , the rotation speed N of the motor 18, and the DC voltage Vdc of the battery 19 (smoothing capacitor) are input to the current command generator 1 . The current command generator 1 creates a table of the d-axis current command value i d * and the q-axis current command value i q * corresponding to the torque command value T * , the rotation speed N, the DC voltage V dc , and the temperature of the motor 18. are provided in advance.

電流指令生成部1は、トルク指令値T、回転数N、直流電圧Vdc、及びモータ18の温度が入力されると、当該テーブルを参照してd軸電流指令値i 、及びq軸電流指令値i を出力する。 When the torque command value T * , the rotation speed N, the DC voltage V dc , and the temperature of the motor 18 are input, the current command generation unit 1 refers to the table to generate the d-axis current command values id * and q Output the shaft current command value i q * .

干渉電圧生成部2には、トルク指令値T、モータ18の回転数N、バッテリ19(平滑コンデンサ)の直流電圧Vdcが入力される。干渉電圧生成部2は、トルク指令値T、回転数N、直流電圧Vdc、及びモータ18の温度に対応したd軸干渉電圧vd_dcpl 、及びq軸干渉電圧vq_dcpl のテーブルを予め備えている。 The torque command value T * , the rotation speed N of the motor 18, and the DC voltage V dc of the battery 19 (smoothing capacitor) are input to the interference voltage generator 2 . The interference voltage generation unit 2 prepares in advance a table of the d-axis interference voltage v d_dcpl * and the q-axis interference voltage v q_dcpl * corresponding to the torque command value T * , the rotation speed N, the DC voltage V dc , and the temperature of the motor 18 . I have.

干渉電圧生成部2は、トルク指令値T、回転数N、直流電圧Vdc、及びモータ18の温度が入力されると、当該テーブルを参照してd軸干渉電圧vd_dcpl 、及びq軸干渉電圧vq_dcpl を出力する。 When the torque command value T * , the rotation speed N, the DC voltage Vdc , and the temperature of the motor 18 are input, the interference voltage generator 2 refers to the table to generate the d-axis interference voltage vd_dcpl * and the q-axis Output the interference voltage v q_dcpl * .

インダクタンス推定部3には、d軸電流指令値i 、及びq軸電流指令値i が入力される。インダクタンス推定部3は、d軸電流指令値i に対応したテーブル、及びq軸電流指令値i に対応したテーブルを予め備えている。インダクタンス推定部3に、d軸電流指令値i 、が入力されるとd軸用のテーブルを参照して推定値となるd軸インダクタンス値Ld_estを出力し、q軸電流指令値i が入力されるとq軸用のテーブルを参照して推定値となるq軸インダクタンス値Lq_estを出力する。 A d-axis current command value i d * and a q-axis current command value i q * are input to the inductance estimation unit 3 . The inductance estimator 3 has in advance a table corresponding to the d-axis current command value i d * and a table corresponding to the q-axis current command value i q * . When the d-axis current command value i d * is input to the inductance estimator 3, the d-axis table is referenced to output the d-axis inductance value L d_est as an estimated value, and the q-axis current command value i q is output. When * is input, the q-axis inductance value L q_est , which is an estimated value, is output by referring to the q-axis table.

なお、インダクタンス推定部3は、以下の(1)式を用いてd軸インダクタンス値Ld_est、及びq軸インダクタンス値Lq_estを真値として算出することも可能である。
The inductance estimator 3 can also calculate the d-axis inductance value L d — est and the q-axis inductance value L q — est as true values using the following equation (1).

ここで、ωは電流制御(ベクトル電流制御)のカットオフ周波数ω(既知)、Φは電機子巻線の誘起電圧定数(既知)、Rは電機子(固定子)巻線の抵抗(既知)、vdp は後述のP制御d軸電圧指令値vdp (前回値)、vqp は後述のP制御q軸電圧指令値vqp (前回値)である。 where ω c is the cutoff frequency ω c (known) of current control (vector current control), Φ is the induced voltage constant of the armature winding (known), and R a is the resistance of the armature (stator) winding (known), v dp * is a P control d-axis voltage command value v dp * (previous value) described later, and v qp * is a P control q-axis voltage command value v qp * (previous value) described later.

さらに、インダクタンス推定部3は、d軸インダクタンス値Ld_est、及びq軸インダクタンス値Lq_estを、d軸電流指令値i 及びq軸電流指令値i に関わらず、それぞれ所定の固定値に設定してもよい。 Furthermore, the inductance estimator 3 sets the d-axis inductance value L d_est and the q-axis inductance value L q_est to predetermined fixed values regardless of the d-axis current command value i d * and the q-axis current command value i q * . can be set to

補償ゲイン演算部4には、d軸インダクタンス値Ld_est、q軸インダクタンス値Lq_est、及び回転数Nが入力される。補償ゲイン演算部4は、モータ18の回転数Nに対応したd軸補償ゲインKω(図2参照)を算出するためのテーブルを予め有している。 A d-axis inductance value L d — est , a q-axis inductance value L q — est , and the number of revolutions N are input to the compensation gain calculator 4 . The compensation gain calculator 4 has in advance a table for calculating the d-axis compensation gain K ω (see FIG. 2) corresponding to the rotation speed N of the motor 18 .

補償ゲイン演算部4は、d軸インダクタンス値Ld_est、q軸インダクタンス値Lq_estが入力されると補償後のd軸インダクタンス値Ld_estとなるd軸補償値Ld_est_comp(d軸補償インダクタンス値)、及び補償後のq軸インダクタンス値Lq_estとなるq軸補償値Lq_est_comp(q軸補償インダクタンス値)を以下の(2)式のように算出する。
When the d-axis inductance value L d_est and the q-axis inductance value L q_est are input, the compensation gain calculation unit 4 calculates a d-axis compensation value L d_est_comp (d-axis compensation inductance value) that becomes the d-axis inductance value L d_est after compensation, and the q-axis compensation value L q_est_comp (q-axis compensation inductance value) that becomes the q-axis inductance value L q_est after compensation is calculated as in the following equation (2).

減算器15Aは、d軸電流指令値i から後述のd軸電流値iを差し引いたd軸差分値(i -i)を算出する。 The subtractor 15A calculates a d-axis difference value ( id * -id ) by subtracting a d-axis current value id described later from the d-axis current command value id * .

減算器15Bは、q軸電流指令値i から後述のq軸電流値iを差し引いたq軸差分値(i -i)を算出する。 A subtractor 15B calculates a q-axis difference value (i q * −i q ) by subtracting a q-axis current value i q described later from the q-axis current command value i q * .

P制御部5には、d軸差分値(i -i)、q軸差分値(i -i)、d軸補償値Ld_est_comp、及びq軸補償値Lq_est_compが入力される。 A d-axis difference value ( id * -id ), a q-axis difference value ( iq * -iq ), a d-axis compensation value Ld_est_comp , and a q-axis compensation value Lq_est_comp are input to the P control unit 5. be.

P制御部5は、カットオフ周波数ω、d軸補償値Ld_est_comp、q軸補償値Lq_est_compに基づいて以下の(3)式のようにd軸比例ゲインKdp(制御ゲイン)、及びq軸比例ゲインKqp(制御ゲイン)を算出する。
Based on the cutoff frequency ω c , the d-axis compensation value L d_est_comp , and the q-axis compensation value L q_est_comp , the P control unit 5 calculates the d-axis proportional gain K dp (control gain) and q Calculate the axis proportional gain K qp (control gain).

さらにP制御部5は、以下の(4)式に示すように、d軸差分値(i -i)とd軸比例ゲインKdpに基づいてP制御d軸電圧指令値vdp を算出し、q軸差分値(i -i)とq軸比例ゲインKqpに基づいてP制御q軸電圧指令値vqp を算出する。
Further, the P control unit 5 calculates a P control d-axis voltage command value v dp * based on the d-axis difference value (i d * -i d ) and the d-axis proportional gain K dp as shown in the following equation (4). is calculated, and the P control q-axis voltage command value vqp * is calculated based on the q-axis difference value ( iq * -iq ) and the q-axis proportional gain Kqp .

I制御部6には、d軸差分値(i -i)、及びq軸差分値(i -i)が入力される。 The d-axis difference value (i d * -i d ) and the q-axis difference value (i q * -i q ) are input to the I control unit 6 .

I制御部6は、電機子(固定子)巻線抵抗R、及びカットオフ周波数ωに基づき、以下の(5)式に示すように、d軸積分ゲインKdi、及びq軸積分ゲインKqiを算出する。
Based on the armature (stator) winding resistance R a and the cutoff frequency ω c , the I control unit 6 calculates the d-axis integral gain K di and the q-axis integral gain K di as shown in the following equation (5): Calculate K qi .

また、I制御部6は、以下の(6)式に示すように、d軸差分値(i -i)及びd軸積分ゲインKdiに基づいて、I制御d軸電圧指令値vdi を算出し、q軸差分値(i -i)とq軸積分ゲインKqiに基づいてI制御q軸電圧指令値vqi を算出する。
Further, as shown in the following equation (6), the I control unit 6 calculates the I control d-axis voltage command value v di * is calculated, and the I control q-axis voltage command value vqi * is calculated based on the q-axis difference value (iq * -iq ) and the q-axis integral gain Kqi .

なお、d軸積分ゲインKdiに上記のd軸補償ゲインKωを乗算してもよく、またq軸積分ゲインKqiに後述のq軸補償ゲインKを乗算してもよい。 The d-axis integral gain Kdi may be multiplied by the d-axis compensation gain , or the q-axis integral gain Kqi may be multiplied by a q-axis compensation gain KT described later.

加減算器7Aは、以下の(7)式に示すように、P制御d軸電圧指令値vdp 、I制御d軸電圧指令値vdi 、d軸干渉電圧vd_dcpl に基づいて最終d軸電圧指令値v を算出する。
The adder / subtractor 7A, as shown in the following equation ( 7 ), calculates the final d A shaft voltage command value v d * is calculated.

加算器7Bは、以下の(8)式に示すように、P制御q軸電圧指令値vqp 、I制御q軸電圧指令値vqi 、及びq軸干渉電圧vq_dcpl に基づいて最終q軸電圧指令値v を算出する。
The adder 7B, as shown in the following equation (8) , calculates the final A q-axis voltage command value v q * is calculated.

dq軸/UVW相変換部8には、最終d軸電圧指令値v 、最終q軸電圧指令値v 、及び回転子位置センサ13が検出した電気角θが入力される。 The final d-axis voltage command value v d * , the final q-axis voltage command value v q * , and the electrical angle θ detected by the rotor position sensor 13 are input to the dq-axis/UVW phase converter 8 .

dq軸/UVW相変換部8は、以下に示す(9)式により、最終d軸電圧指令値v 、及び最終q軸電圧指令値v 、を三相電圧指令値(v ,v ,v )に変換して出力する。
The dq-axis/UVW-phase converter 8 converts the final d-axis voltage command value v d * and the final q-axis voltage command value v q * into three-phase voltage command values (v u * , vv * , vw * ) and output.

PWM変換部9は、デッドタイム補償や電圧利用率向上処理(いずれも公知)を行なうとともに、三相電圧指令値(v ,v ,v )に対応したインバータ10のパワー素子用の駆動信号(Duu ,Dul ,Dvu ,Dvl ,Dwu ,Dwl )(PWM信号)を生成する。 The PWM conversion unit 9 performs dead time compensation and voltage utilization rate improvement processing (both of which are known), and the power element of the inverter 10 corresponding to the three-phase voltage command values (v u * , v v * , v w * ) to generate drive signals (D uu * , D ul * , D vu * , D vl * , D wu * , D wl * ) (PWM signals).

インバータ10にはバッテリ19及び平滑コンデンサ(不図示)が接続されている。インバータ10はパワー素子用の駆動信号(Duu ,Dul ,Dvu ,Dvl ,Dwu ,Dwl )が入力されるとパワー素子(IGBT等)を駆動してバッテリ19の出力電圧(直流電圧Vdc)を疑似交流電圧(v,v,v)に変換してモータ18に出力する。 A battery 19 and a smoothing capacitor (not shown) are connected to the inverter 10 . When drive signals (D uu * , D ul * , D vu * , D vl * , D wu * , D wl * ) for the power devices are input to the inverter 10 , the power devices (IGBTs, etc.) are driven and the battery 19 output voltage (DC voltage V dc ) is converted into pseudo AC voltages (v u , v v , v w ) and output to the motor 18 .

電圧センサ11は、バッテリ19の直流電圧Vdcを検出する。 Voltage sensor 11 detects a DC voltage Vdc of battery 19 .

電流センサ12Aは、モータ18に供給される三相電流のうち、例えばU相電流値i、を検出し、電流センサ12BはV相電流値iを検出する。なお、検出されないW相電流値iは、原理的に以下の(10)式で求めることが可能である。
The current sensor 12A detects, for example, the U-phase current value i u among the three-phase currents supplied to the motor 18, and the current sensor 12B detects the V-phase current value iv . In principle, the W-phase current value iw that is not detected can be obtained by the following equation (10).

回転子位置センサ13は、モータ18の回転子の電気角θを検出する。 A rotor position sensor 13 detects an electrical angle θ of the rotor of the motor 18 .

UVW相/dq軸変換部14には、U相電流値i、V相電流値i、及び電気角θが入力される。 The U-phase current value i u , the V-phase current value iv , and the electrical angle θ are input to the UVW-phase/dq-axis converter 14 .

UVW相/dq軸変換部14は、U相電流値i、V相電流値i、電気角θ、及び(10)により算出されるW相電流値iに基づき、以下に示す(11)式により、三相電流値(i,i,i)をd軸電流値i(dq軸電流値)、q軸電流値i(dq軸電流値)に変換して出力する。
The UV W - phase/dq-axis conversion unit 14 performs the following ( 11 ), the three-phase current values (i u , iv , i w ) are converted into d-axis current value id (dq-axis current value) and q-axis current value i q (dq-axis current value) and output .

回転数演算部16は、電気角θの時間当たりの変化量から、モータ18の回転数Nを算出し、出力する。 The rotational speed calculation unit 16 calculates and outputs the rotational speed N of the motor 18 from the amount of change in the electrical angle θ per time.

図2は、第1実施形態のモータ18の回転数Nとd軸補償ゲインKωとの関係(テーブル)を示す図である。図2に示すように、回転数Nの絶対値がゼロから所定回転数N1まではd軸補償ゲインKωが示す補償値は1であるが、所定回転数N1以上の範囲では、回転数Nの増加に伴って単調に減少する曲線を描く。 FIG. 2 is a diagram showing the relationship (table) between the rotational speed N of the motor 18 and the d-axis compensation gain of the first embodiment. As shown in FIG. 2, the compensation value indicated by the d-axis compensation gain Kω is 1 when the absolute value of the rotation speed N is from zero to the predetermined rotation speed N1. It draws a monotonically decreasing curve as it increases.

ここで所定回転数N1は、本実施形態の電動機の制御装置の電流制御周期に基づいて設定したものであり、例えば、モータ18の電気角θが周回する周期が、電圧指令値をフィードバック制御により算出する制御ループの無駄時間(制御の遅れ時間)に略一致するときの回転数Nに相当する。ここで、無駄時間とは、例えば電圧指令値が出力されてからモータ18の出力(d軸電流、q軸電流)に当該電圧指令値が反映され始めるまでの時間である。いずれにしても、図2は、安定性(位相余裕)を一定値以上確保するよう補償量を設定した場合を示しており、制御設計基準により補償値は変化する。 Here, the predetermined number of revolutions N1 is set based on the current control cycle of the electric motor control device of the present embodiment. It corresponds to the number of rotations N when substantially matching the dead time (control delay time) of the control loop to be calculated. Here, the dead time is, for example, the time from when the voltage command value is output to when the voltage command value starts to be reflected in the output of the motor 18 (d-axis current, q-axis current). In any case, FIG. 2 shows a case where the compensation amount is set so as to secure a certain value or more of stability (phase margin), and the compensation value changes depending on the control design criteria.

ところで、前記の制御ループのゲイン及び位相の周波数特性(ボード線図)に関して、ゲインと周波数との関係を示すゲイン特性曲線は、周波数が増加するにつれて単調に減少するが、ピーク周波数(例えば1000[Hz])に近づくにつれて単調に増加し、ピーク周波数で極大値となり、ピーク周波数よりも高くなるほど再び単調に減少する。このとき、当該ピーク値においてゲインは0[dB]よりも高い値となる。 By the way, regarding the frequency characteristics (Bode diagram) of the gain and phase of the control loop, the gain characteristic curve showing the relationship between gain and frequency monotonically decreases as the frequency increases, but the peak frequency (for example, 1000 [ Hz]), reaches a maximum value at the peak frequency, and monotonously decreases again as the frequency becomes higher than the peak frequency. At this time, the gain becomes a value higher than 0 [dB] at the peak value.

また位相と周波数との関係を示す位相特性曲線は、ピーク周波数よりも低い周波数(例えば600[Hz])で位相が最大(例えば15[deg]付近)となるが当該周波数を超えると急激に減少して反転周波数(例えば1500[Hz])で-180[deg]に到達する。 In addition, the phase characteristic curve that shows the relationship between phase and frequency has a maximum phase (for example, around 15 [deg]) at a frequency lower than the peak frequency (for example, 600 [Hz]), but decreases sharply when the frequency is exceeded. and reaches −180 [deg] at the inversion frequency (eg, 1500 [Hz]).

そして、ピーク周波数が制御ループの制御周波数(特に無駄時間に相当する周波数)に近接している場合、モータ18の回転数Nがピーク周波数により収束する所定回転数N1(例えば10000[rpm])に近接すると、モータ制御の安定度が低下する。また、位相余裕は、回転数Nがピーク周波数相当よりも低いときは必要とする位相余裕(例えば40[deg])を確保することができるが、所定回転数N1を超えると必要とする位相余裕の確保が困難となる。 Then, when the peak frequency is close to the control frequency of the control loop (especially the frequency corresponding to dead time), the rotation speed N of the motor 18 converges to a predetermined rotation speed N1 (for example, 10000 [rpm]) by the peak frequency. The proximity reduces the stability of motor control. As for the phase margin, the required phase margin (for example, 40 [deg]) can be secured when the rotation speed N is lower than the peak frequency equivalent, but when the rotation speed N exceeds the predetermined rotation speed N1, the required phase margin It becomes difficult to secure

そこで本実施形態では、図2に示すように、q軸補償ゲインKを、モータ18の回転数Nが所定回転数N1以下では1に設定し、所定回転数N1を超えると回転数Nの増加に伴い単調に減少するように設定している。さらにd軸補償値Ld_est_compを(2)式のように算出する。これにより、ゲイン特性曲線は全体的にゲインが低くなる方にシフトする。よって、ゲイン特性曲線のピーク周波数よりも高い周波数であって0[dB]となるゲインクロスオーバー周波数は、低周波側にシフトする。 Therefore, in this embodiment, as shown in FIG. 2, the q-axis compensation gain KT is set to 1 when the rotation speed N of the motor 18 is equal to or lower than the predetermined rotation speed N1, and when the rotation speed N exceeds the predetermined rotation speed N1, the q-axis compensation gain KT is set to 1. It is set to monotonically decrease as it increases. Further, the d-axis compensation value Ld_est_comp is calculated as shown in equation (2). As a result, the gain characteristic curve shifts to a lower gain as a whole. Therefore, the gain crossover frequency of 0 [dB], which is higher than the peak frequency of the gain characteristic curve, shifts to the low frequency side.

一方、位相特性曲線は、d軸補償値Ld_est_compを(2)式のように算出しても変化しない。また前記のように位相特性曲線は、ピーク周波数よりも低い所定の周波数を起点として当該周波数よりも高くなるほど単調に減少している。したがって、位相特性曲線における位相余裕をd軸インダクタンスとしてd軸インダクタンス値Ld_estに設定したとき時よりも増加させることができる。 On the other hand, the phase characteristic curve does not change even if the d-axis compensation value L d_est_comp is calculated as in equation (2). Further, as described above, the phase characteristic curve monotonically decreases from a predetermined frequency lower than the peak frequency as the starting point to higher frequencies. Therefore, the phase margin in the phase characteristic curve can be increased more than when the d-axis inductance is set to the d-axis inductance value Ld_est .

特に、ゲイン特性曲線において、ピーク周波数におけるゲインを0[dB]よりも低くするようにd軸補償ゲインKωを低い値に設定することで、モータ制御をより安定的に実行することができる。 In particular, motor control can be executed more stably by setting the d-axis compensation gain to a low value so that the gain at the peak frequency is lower than 0 [dB] in the gain characteristic curve.

なお、横軸をd軸インダクタンスとし、縦軸を位相余裕する座標空間において、d軸インダクタンスと位相余裕との関係を表す特性曲線を表すと、d軸インダクタンスの減少とともに位相余裕が単調に増加する曲線となる。一方、回転数Nを増加させると位相余裕が低下する方向に当該特性曲線がシフトする。そこで、例えば当該座標空間において位相余裕が所望の一定値(例えば40[dB])となる直線を引いた場合を考える。この場合、回転数Nが変化する場合であっても当該特性曲線が当該直線と交差するときのd軸インダクタンスを選択できるように、図2に示すd軸補償ゲインKωに関して、所定回転数N1以上の領域の曲線形状を設定すればよい。 In a coordinate space in which the horizontal axis is the d-axis inductance and the vertical axis is the phase margin, when a characteristic curve representing the relationship between the d-axis inductance and the phase margin is shown, the phase margin increases monotonically as the d-axis inductance decreases. becomes a curve. On the other hand, when the rotational speed N is increased, the characteristic curve shifts in the direction of decreasing the phase margin. Consider, for example, a case in which a straight line is drawn so that the phase margin has a desired constant value (for example, 40 [dB]) in the coordinate space. In this case, even if the rotation speed N changes , the d-axis inductance at which the characteristic curve intersects the straight line can be selected. It is sufficient to set the curve shape of the above area.

[制御フロー]
図3は、第1実施形態の電動機の制御装置の制御フロー図である。ステップS101において、インダクタンス推定部3は、テーブルを参照し、d軸電流指令値i に基づいてd軸インダクタンス値Ld_estを推定し、q軸電流指令値i に基づいてq軸インダクタンス値Lq_estを推定する。
[Control flow]
FIG. 3 is a control flow diagram of the motor control device of the first embodiment. In step S101, the inductance estimator 3 refers to the table, estimates the d-axis inductance value Ld_est based on the d-axis current command value id * , and calculates the q-axis inductance value based on the q -axis current command value iq * . Estimate the value L q_est .

ステップS102において、補償ゲイン演算部4は、テーブルを参照し、回転数Nに基づきd軸インダクタンス用のd軸補償ゲインKωを算出する。 In step S102, the compensation gain calculator 4 refers to the table and calculates the d-axis compensation gain for the d-axis inductance based on the rotation speed N.

ステップS103において、補償ゲイン演算部4は、(2)式に基づいてq軸インダクタンス値Lq_estからq軸補償値Lq_est_compを算出するとともに、d軸補償ゲインKωに基づいてd軸インダクタンス値Ld_estからd軸補償値Ld_est_compを算出する。 In step S103, the compensation gain calculator 4 calculates the q-axis compensation value L q_est_comp from the q-axis inductance value L q_est based on Equation (2), and calculates the d-axis inductance value L based on the d-axis compensation gain . A d-axis compensation value L d_est_comp is calculated from d_est .

ステップS104において、P制御部5は、d軸比例ゲインKdpを算出し、上記の(4)式に基づいてP制御d軸電圧指令値vdp を算出する。またP制御部5は、q軸比例ゲインKqpを算出し、(4)式に基づいてP制御q軸電圧指令値vqp を算出する。 In step S104, the P control unit 5 calculates the d-axis proportional gain K dp and calculates the P control d-axis voltage command value v dp * based on the above equation (4). The P control unit 5 also calculates the q-axis proportional gain K qp and calculates the P control q-axis voltage command value v qp * based on the equation (4).

ステップS105において、I制御部6は、d軸積分ゲインKdiを算出し、上記の(6)式に基づいてI制御d軸電圧指令値vdi を算出する。またI制御部6は、q軸積分ゲインKqiを算出し、(6)式に基づいてI制御q軸電圧指令値vqi を算出する。 In step S105, the I control unit 6 calculates the d-axis integral gain K di and calculates the I control d-axis voltage command value v di * based on the above equation (6). The I control unit 6 also calculates the q-axis integral gain Kqi , and calculates the I-control q-axis voltage command value vqi * based on the equation (6).

ステップS106において、加減算器7Aは、上記の(7)式に示すように、P制御d軸電圧指令値vdp 、I制御d軸電圧指令値vdi 、d軸干渉電圧vd_dcpl に基づいて最終d軸電圧指令値v を算出する。同様に、加算器7Bは、上記の(8)式に示すように、P制御q軸電圧指令値vqp 、I制御q軸電圧指令値vqi 、及びq軸干渉電圧vq_dcpl に基づいて最終q軸電圧指令値v を算出する。 In step S106, the adder/subtractor 7A converts the P control d-axis voltage command value vdp * , the I control d-axis voltage command value vdi * , and the d-axis interference voltage vd_dcpl * into Based on this, the final d-axis voltage command value v d * is calculated. Similarly, the adder 7B adds the P control q-axis voltage command value vqp * , the I control q-axis voltage command value vqi * , and the q-axis interference voltage vq_dcpl * to Based on this, the final q-axis voltage command value v q * is calculated.

ステップS107において、dq軸/UVW相変換部8は、最終d軸電圧指令値v 及び最終q軸電圧指令値v を上記の(9)式に基づいて疑似三相交流電圧(v,v,v)に変換する。 In step S107, the dq-axis/UVW-phase converter 8 converts the final d-axis voltage command value v d * and the final q-axis voltage command value v q * to the pseudo three-phase AC voltage (v u , v v , v w ).

ステップS108において、PWM変換部9は、三相電圧指令値(v ,v ,v )を、インバータ10をPWM制御するための駆動信号(Duu ,Dul ,Dvu ,Dvl ,Dwu ,Dwl )に変換する。 In step S108, the PWM converter 9 converts the three-phase voltage command values (v u * , v v * , v w * ) into drive signals (D uu * , D ul * , D vu * , Dvl * , Dwu * , Dwl * ).

[第2実施形態]
図4は、第2実施形態の電動機の制御装置の基本構成の一例を示す図である。図5は、第2実施形態の電動機の制御装置の制御フロー図である。
[Second embodiment]
FIG. 4 is a diagram showing an example of the basic configuration of the motor control device of the second embodiment. FIG. 5 is a control flow diagram of the motor control device of the second embodiment.

第2実施形態の電動機の制御装置は、モータ18に印加されるトルクTを推定する推定トルク演算部17を備え、補償ゲイン演算部4はトルク推定値Testに基づいてq軸補償値Lq_est_compを算出する。 The electric motor control apparatus of the second embodiment includes an estimated torque calculator 17 that estimates the torque T applied to the motor 18, and the compensation gain calculator 4 calculates the q-axis compensation value L q_est_comp based on the torque estimated value Test. Calculate

第2実施形態の制御フローは、ステップS101、ステップS104-ステップS108において第1実施形態と同様であるが、図5に示すように、ステップS101の次にステップS102A、ステップS103Aが実行され、ステップS104に移行する。 The control flow of the second embodiment is similar to that of the first embodiment in steps S101 and steps S104 to S108, but as shown in FIG. Move to S104.

ステップS102Aにおいて、推定トルク演算部17は、UVW軸/dq軸変換部14から出力されたd軸電流値i及びq軸電流値iが入力されると、予め用意したテーブルを参照してトルク推定値Testを出力する。 In step S102A, when the d-axis current value id and the q -axis current value iq output from the UVW-axis/dq-axis conversion unit 14 are input, the estimated torque calculation unit 17 refers to a table prepared in advance. Output the torque estimate T est .

ステップS103Aにおいて、補償ゲイン演算部4には、d軸インダクタンス値Ld_est、q軸インダクタンス値Lq_est、及びトルク推定値Testが入力される。補償ゲイン演算部4は、トルク推定値Testに対応したq軸補償ゲインK(図6参照)を算出するためのテーブルを予め有している。 In step S103A, the d-axis inductance value Ld_est , the q-axis inductance value Lq_est , and the torque estimated value Test are input to the compensation gain calculator 4. FIG. The compensation gain calculator 4 has in advance a table for calculating the q-axis compensation gain K T (see FIG. 6) corresponding to the estimated torque value T est .

そして、補償ゲイン演算部4は、d軸インダクタンス値Ld_est、q軸インダクタンス値Lq_estが入力されるとd軸補償値Ld_est_comp、及びq軸補償値Lq_est_compを以下に示す(12)式のように算出する。
Then, when the d-axis inductance value L d_est and the q-axis inductance value L q_est are input, the compensation gain calculation unit 4 calculates the d-axis compensation value L d_est_comp and the q-axis compensation value L q_est_comp according to the following equation (12). Calculate as follows.

上記以外の構成要素は第1実施形態と同様である。 Components other than the above are the same as in the first embodiment.

図6は、第2実施形態のモータ18のトルクTとq軸補償ゲインKとの関係を示す図である。前記の制御ループのゲイン及び位相の周波数特性(ボード線図)に関して、モータ18に印加されるトルクTの変化により位相特性曲線が変化することはない。一方、ゲイン特性曲線は、トルクTが大きくなるほどゲインが高くなる方向にシフトする。したがって、位相が-180[deg]となる周波数におけるゲイン余裕が減少する。 FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the torque T of the motor 18 and the q-axis compensation gain KT according to the second embodiment. With respect to the gain and phase frequency characteristics (bode plots) of the control loop described above, changes in the torque T applied to the motor 18 do not change the phase characteristic curve. On the other hand, the gain characteristic curve shifts in the direction in which the gain increases as the torque T increases. Therefore, the gain margin is reduced at the frequency where the phase is -180 [deg].

そこで、本実施形態では、図6に示すように、トルクTが大きくなるほどq軸補償ゲインKが小さくなるように設定している。これにより、トルクTが変化してもゲイン余裕の低下を抑制することができ、例えばトルクTが変化してもゲイン余裕を一定(例えば12[dB])にすることができる。 Therefore, in this embodiment, as shown in FIG. 6, the q-axis compensation gain KT is set to decrease as the torque T increases. As a result, even if the torque T changes, a decrease in the gain margin can be suppressed. For example, even if the torque T changes, the gain margin can be kept constant (for example, 12 [dB]).

なお、横軸をq軸インダクタンスとし、縦軸をゲイン余裕とする座標空間において、q軸インダクタンスとゲイン余裕との関係を表す特性曲線を表すと、q軸インダクタンスの減少とともにゲイン余裕が単調に増加する曲線となる。一方、トルクTを増加させるとゲイン余裕が低下する方向に当該特性曲線がシフトする。そこで、例えば当該座標空間においてゲイン余裕が所望の一定値(例えば12[dB])となる直線を引いた場合を考える。この場合、トルクTが変化する場合であっても当該特性曲線が当該直線と交差するときのq軸インダクタンスを選択できるように、図6に示すq軸補償ゲインKの曲線形状を設定すればよい。 In a coordinate space where the horizontal axis is the q-axis inductance and the vertical axis is the gain margin, the characteristic curve representing the relationship between the q-axis inductance and the gain margin monotonically increases as the q-axis inductance decreases. It becomes a curve to On the other hand, when the torque T is increased, the characteristic curve shifts in the direction of decreasing the gain margin. Consider, for example, a case in which a straight line is drawn in which the gain margin is a desired constant value (for example, 12 [dB]) in the coordinate space. In this case, if the curve shape of the q-axis compensation gain KT shown in FIG. good.

[本実施形態の効果]
本実施形態の電動機(モータ18)の制御方法によれば、電流指令値(d軸電流指令値i 、q軸電流指令値i )に基づいて電圧指令値(P制御d軸電圧指令値vdp 、P制御q軸電圧指令値vqp )を算出し、電圧指令値(P制御d軸電圧指令値vdp 、P制御q軸電圧指令値vqp )に基づいて算出されるPWM信号(駆動信号(Duu ,Dul ,Dvu ,Dvl ,Dwu ,Dwl ))に基づいて直流電圧Vdcを交流電圧(疑似三相交流電圧(v,v,v))に変換して電動機(モータ18)に出力する電動機(モータ18)の制御方法であって、電流指令値(d軸電流指令値i 、q軸電流指令値i )と、電動機(モータ18)に流れる電流を電動機(モータ18)の回転子の位相角を基準とするdq座標軸に変換して得られるdq軸電流値(d軸電流値i、q軸電流値i)と、の差分に制御ゲイン(d軸比例ゲインKdp、q軸比例ゲインKqp)を乗じて電圧指令値(P制御d軸電圧指令値vdp 、P制御q軸電圧指令値vqp )を算出し、制御ゲイン(d軸比例ゲインKdp、q軸比例ゲインKqp)を、電動機(モータ18)のインダクタンス値(d軸インダクタンス値Ld_est、q軸インダクタンス値Lq_est)に当該インダクタンス値(d軸インダクタンス値Ld_est、q軸インダクタンス値Lq_est)を調整するための補償ゲイン(d軸補償ゲインKω、q軸補償ゲインK)を乗算して得られる補償インダクタンス値(d軸補償値Ld_est_comp、q軸補償値Lq_est_comp)に基づいて算出し、補償ゲイン(d軸補償ゲインKω、q軸補償ゲインK)を1以下の値に設定するとともに、電動機(モータ18)の回転数N又はトルクTが大きくなるほど小さくなるように設定する。
[Effect of this embodiment]
According to the control method of the electric motor (motor 18 ) of the present embodiment , the voltage command value (P control d-axis voltage Command value v dp * , P control q-axis voltage command value v qp * ) is calculated, and based on the voltage command values (P control d-axis voltage command value v dp * , P control q-axis voltage command value v qp * ) Based on the calculated PWM signals (driving signals (D uu * , D ul * , D vu * , D vl * , D wu * , D wl * )), the DC voltage V dc is changed to an AC voltage (pseudo three-phase AC voltage). (v u , v v , v w )) and output to the electric motor (motor 18), wherein the current command value (d-axis current command value id * , q-axis current command value i q * ) and a dq-axis current value (d-axis current value id , q-axis current value i q ) and the difference between them is multiplied by the control gain (d-axis proportional gain K dp , q-axis proportional gain K qp ) to obtain a voltage command value (P control d-axis voltage command value v dp * , P control q-axis voltage command value v qp * ) is calculated, and the control gains (d-axis proportional gain K dp , q-axis proportional gain K qp ) are calculated using the inductance value of the electric motor (motor 18) (d-axis inductance value L d_est , The q-axis inductance value L q_est ) is multiplied by compensation gains (d-axis compensation gain K ω , q-axis compensation gain K T ) for adjusting the relevant inductance values (d-axis inductance value L d_est , q-axis inductance value L q_est ). calculated based on the compensation inductance values (d-axis compensation value L d_est_comp , q - axis compensation value L q_est_comp ) obtained by , and is set to decrease as the rotational speed N or torque T of the electric motor (motor 18) increases.

上記方法により、制御安定性が不足しやすい所定の動作領域、すなわち高トルク域又は高回転領域において、所望の安定性を確保したうえで電流制御を行うことができる。 According to the above method, current control can be performed while ensuring desired stability in a predetermined operating region where control stability tends to be insufficient, that is, in a high torque region or a high revolution region.

本実施形態において、電流指令値(d軸電流指令値i 、q軸電流指令値i )は、dq座標軸のうちのq軸成分であるq軸電流指令値i を含み、dq軸電流値(d軸電流値i、q軸電流値i)は、q軸成分であるq軸電流値iを含み、電圧指令値(P制御d軸電圧指令値vdp 、P制御q軸電圧指令値vqp )は、q軸成分であるq軸電圧指令値(P制御q軸電圧指令値vqp )を含み、インダクタンス値(d軸インダクタンス値Ld_est、q軸インダクタンス値Lq_est)は、q軸インダクタンス値Lq_estを含み、補償ゲイン(d軸補償ゲインKω、q軸補償ゲインK)は、q軸補償ゲインKを含み、補償インダクタンス値(d軸補償値Ld_est_comp、q軸補償値Lq_est_comp)は、q軸補償インダクタンス値(q軸補償値Lq_est_comp)を含み、制御ゲイン(d軸比例ゲインKdp、q軸比例ゲインKqp)は、q軸インダクタンス値Lq_estにq軸補償ゲインKを乗算して得られるq軸補償インダクタンス値(q軸補償値Lq_est_comp)に基づいて算出したq軸制御ゲイン(q軸比例ゲインKqp)を含み、q軸電圧指令値(P制御q軸電圧指令値vqp )を、q軸電流指令値i とq軸電流値iとの差分にq軸制御ゲイン(q軸比例ゲインKqp)を乗じて算出し、q軸補償ゲインKを1以下の値に設定するとともに、トルクTが大きくなるほど小さくなるように設定する。 In the present embodiment, the current command values (d-axis current command value i d * , q-axis current command value i q * ) include the q-axis current command value i q * , which is the q-axis component of the dq coordinate axes, The dq-axis current values (d-axis current value i d , q-axis current value i q ) include the q-axis current value i q that is the q-axis component, and the voltage command values (P control d-axis voltage command value v dp * , P control q-axis voltage command value v qp * ) includes a q-axis voltage command value (P control q-axis voltage command value v qp * ) that is a q-axis component, and an inductance value (d-axis inductance value L d_est , q-axis The inductance value L q_est ) includes the q-axis inductance value L q_est , the compensation gains (d-axis compensation gain K ω , q-axis compensation gain K T ) include the q-axis compensation gain K T and the compensation inductance value (d-axis The compensation value L d_est_comp , q-axis compensation value L q_est_comp ) includes the q-axis compensation inductance value (q-axis compensation value L q_est_comp ), and the control gains (d-axis proportional gain K dp , q-axis proportional gain K qp ) are q Includes the q-axis control gain (q-axis proportional gain K qp ) calculated based on the q-axis compensation inductance value (q-axis compensation value L q_est_comp ) obtained by multiplying the axis inductance value L q_est by the q-axis compensation gain KT. , the q-axis voltage command value (P control q-axis voltage command value v qp * ) is calculated by dividing the difference between the q-axis current command value i q * and the q-axis current value i q by the q-axis control gain (q-axis proportional gain K qp ), the q-axis compensation gain KT is set to a value of 1 or less, and is set to decrease as the torque T increases.

上記方法により、q軸インダクタンスをトルクTの増加とともに小さくなるように設定することで、ボード線図において位相が-180[deg]に到達する周波数帯でのゲインを低下させ、所望のゲイン余裕を確保することができる。 By setting the q-axis inductance to decrease as the torque T increases by the above method, the gain in the frequency band where the phase reaches -180 [deg] in the Bode diagram is reduced, and the desired gain margin is achieved. can be secured.

本実施形態において、電流指令値(d軸電流指令値i 、q軸電流指令値i )は、dq座標軸のうちのd軸成分であるd軸電流指令値i をさらに含み、電圧指令値(P制御d軸電圧指令値vdp 、P制御q軸電圧指令値vqp )は、d軸成分であるd軸電圧指令値(P制御d軸電圧指令値vdp )をさらに含み、q軸インダクタンス値Lq_estを、d軸電流指令値i 、q軸電流指令値i 、d軸電圧指令値(P制御d軸電圧指令値vdp )に基づいて算出した計算値、又は所定の固定値に設定する。 In the present embodiment, the current command values (d-axis current command value i d * , q-axis current command value i q * ) further include a d-axis current command value i d * , which is a d-axis component of the dq coordinate axes. , the voltage command value (P control d-axis voltage command value v dp * , P control q-axis voltage command value v qp * ) is the d-axis component d-axis voltage command value (P control d-axis voltage command value v dp * ), the q-axis inductance value L q_est is calculated based on the d-axis current command value i d * , the q-axis current command value i q * , and the d-axis voltage command value (P control d-axis voltage command value v dp * ) set to a calculated value or a predetermined fixed value.

上記方法により、低トルク域での制御性能(制御精度、制御安定性)を確保することができる。 By the above method, control performance (control accuracy, control stability) in the low torque range can be ensured.

本実施形態において、電流指令値(d軸電流指令値i 、q軸電流指令値i )は、dq座標軸のうちのd軸成分であるd軸電流指令値i を含み、dq軸電流値(d軸電流値i、q軸電流値i)は、d軸成分であるd軸電流値iを含み、電圧指令値(P制御d軸電圧指令値vdp 、P制御q軸電圧指令値vqp )は、d軸成分であるd軸電圧指令値(P制御d軸電圧指令値vdp )を含み、インダクタンス値(d軸インダクタンス値Ld_est、q軸インダクタンス値Lq_est)は、d軸インダクタンス値Ld_estを含み、補償ゲイン(d軸補償ゲインKω、q軸補償ゲインK)は、d軸補償ゲインKωを含み、補償インダクタンス値(d軸補償値Ld_est_comp、q軸補償値Lq_est_comp)は、d軸補償インダクタンス値(d軸補償値Ld_est_comp)を含み、制御ゲイン(d軸比例ゲインKdp、q軸比例ゲインKqp)は、d軸インダクタンス値Ld_estにd軸補償ゲインKωを乗算して得られるd軸補償インダクタンス値(d軸補償値Ld_est_comp)に基づいて算出したd軸制御ゲイン(d軸比例ゲインKdp)を含み、d軸電圧指令値(P制御d軸電圧指令値vdp )を、d軸電流指令値i とd軸電流値iとの差分にd軸制御ゲイン(d軸比例ゲインKdp)を乗じて算出し、d軸補償ゲインKωを1以下の値に設定するとともに、回転数Nが大きくなるほど小さくなるように設定する。 In the present embodiment, the current command values (d-axis current command value i d * , q-axis current command value i q * ) include the d-axis current command value i d * , which is the d-axis component of the dq coordinate axes, The dq-axis current values (d-axis current value i d , q-axis current value i q ) include the d-axis current value i d that is the d-axis component, and the voltage command values (P control d-axis voltage command value v dp * , P control q-axis voltage command value v qp * ) includes a d-axis voltage command value (P control d-axis voltage command value v dp * ) that is a d-axis component, and an inductance value (d-axis inductance value L d_est , q-axis The inductance value L q_est ) includes the d-axis inductance value L d_est , the compensation gains (d-axis compensation gain K ω , q-axis compensation gain K T ) include the d-axis compensation gain K ω , and the compensation inductance value (d-axis The compensation value L d_est_comp , q-axis compensation value L q_est_comp ) includes the d-axis compensation inductance value (d-axis compensation value L d_est_comp ), and the control gains (d-axis proportional gain K dp , q-axis proportional gain K qp ) are d Includes the d-axis control gain (d-axis proportional gain K dp ) calculated based on the d-axis compensation inductance value (d-axis compensation value L d_est_comp ) obtained by multiplying the axis inductance value L d_est by the d-axis compensation gain Kω. , the d-axis voltage command value (P control d-axis voltage command value v dp * ) is the difference between the d-axis current command value id * and the d-axis current value id , and the d-axis control gain (d-axis proportional gain K dp ), the d-axis compensation gain is set to a value of 1 or less, and is set to decrease as the number of revolutions N increases.

上記方法により、d軸インダクタンスを回転数Nの増加とともに小さくなるように設定することで、ボード線図において高周波側に発生するゲインのピーク値を0[dB]以下に抑えることで、所望の位相余裕を確保することができる。 By setting the d-axis inductance to decrease as the number of revolutions N increases, the peak value of the gain generated on the high frequency side in the Bode diagram is suppressed to 0 [dB] or less. You can secure a margin.

本実施形態において、電流指令値(d軸電流指令値i 、q軸電流指令値i )は、dq座標軸のうちのq軸成分であるq軸電流指令値i をさらに含み、電圧指令値(P制御d軸電圧指令値vdp 、P制御q軸電圧指令値vqp )は、q軸成分であるq軸電圧指令値(P制御q軸電圧指令値vqp )をさらに含み、d軸インダクタンス値Ld_estを、d軸電流指令値i 、q軸電流指令値i 、q軸電圧指令値(P制御q軸電圧指令値vqp )に基づいて算出した計算値、又は所定の固定値に設定し、d軸補償ゲインKωを、回転数Nの絶対値が所定回転数N1に到達するまで1に設定し、所定回転数N1を超えると1より低い値に設定する。 In the present embodiment, the current command values (d-axis current command value id * , q -axis current command value iq * ) further include a q-axis current command value iq * , which is the q - axis component of the dq coordinate axes. , the voltage command value (P control d-axis voltage command value v dp * , P control q-axis voltage command value v qp * ) is the q-axis component of the q-axis voltage command value (P control q-axis voltage command value v qp * ), the d-axis inductance value L d_est is calculated based on the d-axis current command value i d * , the q-axis current command value i q * , and the q-axis voltage command value (P control q-axis voltage command value v qp * ). or a predetermined fixed value, the d-axis compensation gain is set to 1 until the absolute value of the rotation speed N reaches a predetermined rotation speed N1, and when it exceeds the predetermined rotation speed N1 Set to a value lower than 1.

上記方法により、回転数Nが低速から中速域となる領域での制御性能(制御精度、制御安定性)を確保することができる。 By the above method, control performance (control accuracy and control stability) can be ensured in a region where the rotation speed N is in the low to medium speed range.

上記方法において、所定回転数N1を、当該所定回転数N1に対応する電動機(モータ18)の電気角周期(電気角θが周回する周期)が電圧指令値(P制御d軸電圧指令値vdp 、P制御q軸電圧指令値vqp )を算出する制御ループの無駄時間に略一致するときの電動機(モータ18)の回転数Nに設定する。 In the above method, the predetermined number of revolutions N1 is set so that the electrical angle period (the cycle of the electrical angle θ) of the electric motor (motor 18) corresponding to the predetermined number of revolutions N1 is the voltage command value (P control d-axis voltage command value v dp * , P control q-axis voltage command value vqp * ) is set to the number of rotations N of the electric motor (motor 18) when substantially matching the dead time of the control loop for calculating the value vqp*).

上記方法により、制御ループにおける電流制御周期に基づいて位相余裕不足の影響が大きい高回転域に限定してd軸補償ゲインKωがd軸ゲイン(d軸比例ゲインKdp)を補償する形となるので、回転数Nが低速から中速域となる領域での制御性能(制御精度、制御安定性)を確保することができる。 According to the above method, the d-axis compensation gain K ω compensates the d-axis gain (d-axis proportional gain K dp ) only in the high rotation range where the insufficient phase margin is greatly affected based on the current control cycle in the control loop. Therefore, it is possible to ensure control performance (control accuracy and control stability) in a region where the rotational speed N is in the low to medium speed range.

本実施形態の電動機(モータ18)の制御装置によれば、電流指令値(d軸電流指令値i 、q軸電流指令値i )に基づいて電圧指令値(P制御d軸電圧指令値vdp 、P制御q軸電圧指令値vqp )を算出し、電圧指令値(P制御d軸電圧指令値vdp 、P制御q軸電圧指令値vqp )に基づいて算出されるPWM信号(駆動信号(Duu ,Dul ,Dvu ,Dvl ,Dwu ,Dwl ))に基づいて直流電圧Vdcを交流電圧(疑似三相交流電圧(v,v,v))に変換して電動機(モータ18)に出力する電動機(モータ18)の制御装置であって、電流指令値(d軸電流指令値i 、q軸電流指令値i )に基づいて電動機(モータ18)のインダクタンス値(d軸インダクタンス値Ld_est、q軸インダクタンス値Lq_est)を推定するインダクタンス推定手段(インダクタンス推定部3)と、インダクタンス値(d軸インダクタンス値Ld_est、q軸インダクタンス値Lq_est)に当該インダクタンス値(d軸インダクタンス値Ld_est、q軸インダクタンス値Lq_est)を調整するための補償ゲイン(d軸補償ゲインKω、q軸補償ゲインK)を乗算して補償インダクタンス値(d軸補償値Ld_est_comp、q軸補償値Lq_est_comp)を算出する補償ゲイン演算手段(補償ゲイン演算部4)と、補償インダクタンス値(d軸補償値Ld_est_comp、q軸補償値Lq_est_comp)に基づいて電圧指令値(P制御d軸電圧指令値vdp 、P制御q軸電圧指令値vqp )を算出するための制御ゲイン(d軸比例ゲインKdp、q軸比例ゲインKqp)を算出するとともに、電流指令値(d軸電流指令値i 、q軸電流指令値i )と、電動機(モータ18)に流れる電流を電動機(モータ18)の回転子の位相角を基準とするdq座標軸に変換して得られるdq軸電流値(d軸電流値i、q軸電流値i)と、の差分に制御ゲイン(d軸比例ゲインKdp、q軸比例ゲインKqp)を乗じて電圧指令値(P制御d軸電圧指令値vdp 、P制御q軸電圧指令値vqp )を算出する電圧指令値生成手段(P制御部5)と、を含み、補償ゲイン演算手段(補償ゲイン演算部4)は、補償ゲイン(d軸補償ゲインKω、q軸補償ゲインK)を1以下の値に設定するとともに、電動機(モータ18)の回転数N又はトルクTが大きくなるほど小さくなるように設定する。 According to the controller for the electric motor (motor 18) of the present embodiment , the voltage command value (P control d-axis voltage Command value v dp * , P control q-axis voltage command value v qp * ) is calculated, and based on the voltage command values (P control d-axis voltage command value v dp * , P control q-axis voltage command value v qp * ) Based on the calculated PWM signals (driving signals (D uu * , D ul * , D vu * , D vl * , D wu * , D wl * )), the DC voltage V dc is changed to an AC voltage (pseudo three-phase AC voltage). (v u , v v , v w )) and output to the electric motor (motor 18), wherein the current command value (d-axis current command value id * , q-axis Inductance estimation means (inductance estimation unit 3) for estimating the inductance value (d-axis inductance value L d_est , q-axis inductance value L q_est ) of the electric motor (motor 18) based on the current command value i q * ); Compensation gains ( d-axis compensation gain K ω , q - axis Compensation gain calculation means (compensation gain calculator 4) for calculating compensation inductance values (d-axis compensation value L d_est_comp , q-axis compensation value L q_est_comp ) by multiplying compensation gain K T ); compensation inductance value (d-axis compensation Control gain ( d - axis Proportional gain K dp , q-axis proportional gain K qp ) are calculated, and current command values (d-axis current command value id * , q-axis current command value i q * ) and current flowing through the electric motor (motor 18) are calculated. Control gain ( d-axis proportional gain K dp , q-axis proportional gain K qp ) to calculate the voltage command value (P control d-axis voltage command value v dp * , P control q-axis voltage command value v qp * ) means (P control unit 5), and compensation gain calculation means (compensation gain calculation unit 4) sets the compensation gains (d-axis compensation gain K ω , q-axis compensation gain K T ) to a value of 1 or less. In addition, it is set to decrease as the number of revolutions N or torque T of the electric motor (motor 18) increases.

上記構成により、制御安定性が不足しやすい所定の動作領域、すなわち高トルク域又は高回転領域において、所望の安定性を確保したうえで電流制御を行うことができる。 With the above configuration, current control can be performed while ensuring desired stability in a predetermined operating region where control stability tends to be insufficient, that is, in a high torque region or a high rotation region.

本発明は、高回転領域、又は高トルク領域の制御信号に着目して補償ゲインを調整することを目的としたものである。そのため、実施形態に示した補償ゲイン演算部4で用いる信号は、回転数Nやトルク推定値Testに限定するものではなく、上記以外の回転数NやトルクTに伴い変化する制御信号を利用することも可能である。なお、図4のトルク推定値Testの代替として、実電流値又は電流指令値を基にq軸補償ゲインKを参照することで同様の効果が得られる。 An object of the present invention is to adjust a compensation gain by paying attention to a control signal in a high rotation region or a high torque region. Therefore, the signal used in the compensation gain calculation unit 4 shown in the embodiment is not limited to the rotational speed N and the torque estimated value Test , but a control signal that changes with the rotational speed N and the torque T other than the above is used. It is also possible to As an alternative to the estimated torque value Test in FIG . 4, the same effect can be obtained by referring to the q-axis compensation gain KT based on the actual current value or current command value.

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。また、上記実施形態は、適宜組み合わせ可能である。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the above embodiments merely show a part of application examples of the present invention, and the technical scope of the present invention is not limited to the specific configurations of the above embodiments. do not have. Moreover, the above-described embodiments can be combined as appropriate.

3 インダクタンス推定部,4 補償ゲイン演算部,5 P制御部,18 モータ 3 inductance estimator, 4 compensation gain calculator, 5 P controller, 18 motor

Claims (7)

電流指令値に基づいて電圧指令値を算出し、前記電圧指令値に基づいて算出されるPWM信号に基づいて直流電圧を交流電圧に変換して電動機に出力する電動機の制御方法であって、
前記電流指令値と、前記電動機に流れる電流を前記電動機の回転子の位相角を基準とするdq座標軸に変換して得られるdq軸電流値と、の差分に制御ゲインを乗じて前記電圧指令値を算出し、
前記制御ゲインを、前記電動機のインダクタンス値に前記インダクタンス値を調整するための補償ゲインを乗算して得られる補償インダクタンス値に基づいて算出し、
前記補償ゲインを1以下の値に設定するとともに、前記電動機の回転数又はトルクが大きくなるほど小さくなるように設定する電動機の制御方法。
A motor control method for calculating a voltage command value based on a current command value, converting a DC voltage to an AC voltage based on a PWM signal calculated based on the voltage command value, and outputting the AC voltage to the motor,
The voltage command value obtained by multiplying the difference between the current command value and a dq-axis current value obtained by converting the current flowing in the motor into a dq-axis current value based on the phase angle of the rotor of the motor by a control gain to calculate
calculating the control gain based on a compensation inductance value obtained by multiplying the inductance value of the electric motor by a compensation gain for adjusting the inductance value;
A method of controlling an electric motor, wherein the compensation gain is set to a value of 1 or less and is set to decrease as the rotational speed or torque of the electric motor increases.
前記電流指令値は、前記dq座標軸のうちのq軸成分であるq軸電流指令値を含み、
前記dq軸電流値は、前記q軸成分であるq軸電流値を含み、
前記電圧指令値は、前記q軸成分であるq軸電圧指令値を含み、
前記インダクタンス値は、q軸インダクタンス値を含み、
前記補償ゲインは、q軸補償ゲインを含み、
前記補償インダクタンス値は、q軸補償インダクタンス値を含み、
前記制御ゲインは、前記q軸インダクタンス値に前記q軸補償ゲインを乗算して得られる前記q軸補償インダクタンス値に基づいて算出したq軸制御ゲインを含み、
前記q軸電圧指令値を、前記q軸電流指令値と前記q軸電流値との差分に前記q軸制御ゲインを乗じて算出し、
前記q軸補償ゲインを1以下の値に設定するとともに、前記トルクが大きくなるほど小さくなるように設定する請求項1に記載の電動機の制御方法。
the current command value includes a q-axis current command value that is a q-axis component of the dq coordinate axes;
the dq-axis current value includes a q-axis current value that is the q-axis component;
The voltage command value includes a q-axis voltage command value that is the q-axis component,
the inductance value includes a q-axis inductance value;
the compensation gain includes a q-axis compensation gain;
the compensating inductance value includes a q-axis compensating inductance value;
The control gain includes a q-axis control gain calculated based on the q-axis compensation inductance value obtained by multiplying the q-axis inductance value by the q-axis compensation gain,
calculating the q-axis voltage command value by multiplying the difference between the q-axis current command value and the q-axis current value by the q-axis control gain;
2. The motor control method according to claim 1, wherein the q-axis compensation gain is set to a value of 1 or less and is set to decrease as the torque increases.
前記電流指令値は、前記dq座標軸のうちのd軸成分であるd軸電流指令値をさらに含み、
前記電圧指令値は、前記d軸成分であるd軸電圧指令値をさらに含み、
前記q軸インダクタンス値を、前記d軸電流指令値、前記q軸電流指令値、前記d軸電圧指令値に基づいて算出した計算値、又は所定の固定値に設定する請求項2に記載の電動機の制御方法。
the current command value further includes a d-axis current command value that is a d-axis component of the dq coordinate axes;
the voltage command value further includes a d-axis voltage command value that is the d-axis component;
3. The electric motor according to claim 2, wherein the q-axis inductance value is set to a calculated value calculated based on the d-axis current command value, the q-axis current command value, and the d-axis voltage command value, or a predetermined fixed value. control method.
前記電流指令値は、前記dq座標軸のうちのd軸成分であるd軸電流指令値を含み、
前記dq軸電流値は、前記d軸成分であるd軸電流値を含み、
前記電圧指令値は、前記d軸成分であるd軸電圧指令値を含み、
前記インダクタンス値は、d軸インダクタンス値を含み、
前記補償ゲインは、d軸補償ゲインを含み、
前記補償インダクタンス値は、d軸補償インダクタンス値を含み、
前記制御ゲインは、前記d軸インダクタンス値に前記d軸補償ゲインを乗算して得られる前記d軸補償インダクタンス値に基づいて算出したd軸制御ゲインを含み、
前記d軸電圧指令値を、前記d軸電流指令値と前記d軸電流値との差分に前記d軸制御ゲインを乗じて算出し、
前記d軸補償ゲインを1以下の値に設定するとともに、前記回転数が大きくなるほど小さくなるように設定する請求項1に記載の電動機の制御方法。
the current command value includes a d-axis current command value that is a d-axis component of the dq coordinate axes;
the dq-axis current value includes a d-axis current value that is the d-axis component;
the voltage command value includes a d-axis voltage command value that is the d-axis component;
the inductance value includes a d-axis inductance value;
The compensation gain includes a d-axis compensation gain,
the compensating inductance value includes a d-axis compensating inductance value;
The control gain includes a d-axis control gain calculated based on the d-axis compensation inductance value obtained by multiplying the d-axis inductance value by the d-axis compensation gain,
calculating the d-axis voltage command value by multiplying the difference between the d-axis current command value and the d-axis current value by the d-axis control gain;
2. The motor control method according to claim 1, wherein the d-axis compensation gain is set to a value of 1 or less and is set to decrease as the rotation speed increases.
前記電流指令値は、前記dq座標軸のうちのq軸成分であるq軸電流指令値をさらに含み、
前記電圧指令値は、前記q軸成分であるq軸電圧指令値をさらに含み、
前記d軸インダクタンス値を、前記d軸電流指令値、前記q軸電流指令値、前記q軸電圧指令値に基づいて算出した計算値、又は所定の固定値に設定し、
前記d軸補償ゲインを、前記回転数の絶対値が所定回転数に到達するまで1に設定し、前記所定回転数を超えると1より低い値に設定する請求項4に記載の電動機の制御方法。
the current command value further includes a q-axis current command value that is a q-axis component of the dq coordinate axes;
the voltage command value further includes a q-axis voltage command value that is the q-axis component;
setting the d-axis inductance value to a calculated value calculated based on the d-axis current command value, the q-axis current command value, the q-axis voltage command value, or a predetermined fixed value;
5. The electric motor control method according to claim 4, wherein the d-axis compensation gain is set to 1 until the absolute value of the rotational speed reaches a predetermined rotational speed, and is set to a value lower than 1 when the absolute value of the rotational speed exceeds the predetermined rotational speed. .
前記所定回転数を、前記所定回転数に対応する前記電動機の電気角周期が前記電圧指令値を算出する制御ループの無駄時間に略一致するときの前記電動機の回転数に設定する請求項5に記載の電動機の制御方法。 6. The predetermined number of rotations is set to the number of rotations of the electric motor when the electrical angle period of the electric motor corresponding to the predetermined number of rotations substantially coincides with dead time of a control loop for calculating the voltage command value. A method of controlling the described electric motor. 電流指令値に基づいて電圧指令値を算出し、前記電圧指令値に基づいて算出されるPWM信号に基づいて直流電圧を交流電圧に変換して電動機に出力する電動機の制御装置であって、
前記電流指令値に基づいて前記電動機のインダクタンス値を推定するインダクタンス推定手段と、
前記インダクタンス値に前記インダクタンス値を調整するための補償ゲインを乗算して補償インダクタンス値を算出する補償ゲイン演算手段と、
前記補償インダクタンス値に基づいて前記電圧指令値を算出するための制御ゲインを算出するとともに、前記電流指令値と、前記電動機に流れる電流を前記電動機の回転子の位相角を基準とするdq座標軸に変換して得られるdq軸電流値と、の差分に前記制御ゲインを乗じて前記電圧指令値を算出する電圧指令値生成手段と、を含み、
前記補償ゲイン演算手段は、
前記補償ゲインを1以下の値に設定するとともに、前記電動機の回転数又はトルクが大きくなるほど小さくなるように設定する電動機の制御装置。
A motor control device that calculates a voltage command value based on a current command value, converts a DC voltage to an AC voltage based on a PWM signal calculated based on the voltage command value, and outputs the AC voltage to the motor,
inductance estimation means for estimating an inductance value of the electric motor based on the current command value;
Compensation gain calculation means for calculating a compensation inductance value by multiplying the inductance value by a compensation gain for adjusting the inductance value;
A control gain for calculating the voltage command value is calculated based on the compensating inductance value, and the current command value and the current flowing in the motor are plotted on a dq coordinate axis based on the phase angle of the rotor of the motor. voltage command value generating means for calculating the voltage command value by multiplying the difference between the dq-axis current value obtained by the conversion and the control gain,
The compensation gain calculation means is
A control device for an electric motor, which sets the compensation gain to a value of 1 or less and is set to decrease as the rotational speed or torque of the electric motor increases.
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