JP3130440B2 - AC motor current detection method - Google Patents

AC motor current detection method

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JP3130440B2
JP3130440B2 JP07034374A JP3437495A JP3130440B2 JP 3130440 B2 JP3130440 B2 JP 3130440B2 JP 07034374 A JP07034374 A JP 07034374A JP 3437495 A JP3437495 A JP 3437495A JP 3130440 B2 JP3130440 B2 JP 3130440B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、交流電動機の電流検出
方法に関し、さらに詳しくはPWMインバータの出力信
号により駆動される交流電動機の電流検出方法に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for detecting current of an AC motor, and more particularly to a method for detecting current of an AC motor driven by an output signal of a PWM inverter.

【0002】[0002]

【従来の技術】昨今、マイクロプロセッサの低価格化に
伴い、電動機の制御系はソフトウェア化されつつある。
1つのシリコンウェハー上に、汎用CPUと入出力ポー
ト、メモリ、タイマー、AD変換器、DA変換器等を構
成した所謂シングルチップマイコン(以下単にMPUと
記す)は、経済性が良いことから、低価格の交流サーボ
モータの制御装置に良く用いられている。
2. Description of the Related Art In recent years, as the price of microprocessors has been reduced, the control system for electric motors has been being softwareized.
A so-called single-chip microcomputer (hereinafter simply referred to as MPU) comprising a general-purpose CPU, an input / output port, a memory, a timer, an A / D converter, a D / A converter, etc. on one silicon wafer is low in cost because of its good economy. It is often used in control devices for inexpensive AC servomotors.

【0003】電流制御系をソフトウェア化する場合に
は、電流センサの出力電圧をマイクロプロセッサで扱う
量、すなわちデジタル量に変換するAD変換手段が必要
とされる。MPUに内蔵されているAD変換器は、図6
に示されるように、逐次比較形が主流であり、この逐次
比較形AD変換器17cの前段には、数個のアナログ電
圧信号va ,vb から所望の信号を選択するマルチプレ
クサ17a、変換中の入力電圧を一定にしておくサンプ
ルホールド回路17bが一般的に設けられている。
When the current control system is implemented by software, AD conversion means for converting the output voltage of the current sensor into an amount handled by the microprocessor, that is, a digital amount is required. The AD converter built in the MPU is shown in FIG.
As shown in a successive approximation type mainstream, this sequential in the preceding stage of the comparator type AD converter 17c, several analog voltage signals v a, multiplexer 17a to select the desired signal from the v b, during conversion Is generally provided with a sample-and-hold circuit 17b for keeping the input voltage at a constant level.

【0004】さて、3相3線式の交流電動機において、
相電流を精度良く制御しようとすれば、少なくとも2相
の電流量を検出する必要がある。しかしながら、上述の
ようなMPUを用いる場合には、逐次比較形AD変換器
17c及びサンプルホールド回路17bが1組しかない
ために、電流を2相以上同時に標本化することはできな
い。従って、電流を時分割で標本化、変換しなければな
らない。
Now, in a three-phase three-wire AC motor,
In order to accurately control the phase current, it is necessary to detect at least two-phase current amounts. However, when the above-described MPU is used, the current cannot be sampled in two or more phases at the same time because there is only one set of the successive approximation AD converter 17c and the sample hold circuit 17b. Therefore, the current must be sampled and converted in a time sharing manner.

【0005】ところで、電流の標本化は、インバータが
電圧形サブハーモニック方式の場合、特公平4−475
54号公報等に記載されているように、搬送波の頂点に
同期させると電流の平均値に近い値を標本化できるよう
になっており、従来より一般的に用いられている。
[0005] By the way, the current is sampled when the inverter is a voltage type sub-harmonic system.
As described in Japanese Patent Publication No. 54-54 and the like, a value close to the average value of the current can be sampled by synchronizing with the peak of the carrier wave, which has been generally used conventionally.

【0006】ここで、上述の構成を採用した、例えば3
相無整流子電動機の電流制御装置の一例を示したのが、
図4、図5、図6であり、図4は電流制御装置の機能ブ
ロック図を、図5はそのハードウェア構成を、図6は図
5中のAD変換器及びその周辺回路の具体的構成をそれ
ぞれ示している。
Here, the above-mentioned configuration is adopted, for example, 3
An example of a current control device for a phaseless commutator motor is shown below.
4, 5 and 6, FIG. 4 is a functional block diagram of the current control device, FIG. 5 is a hardware configuration thereof, and FIG. 6 is a specific configuration of the AD converter and its peripheral circuits in FIG. 5. Are respectively shown.

【0007】図における符号1は永久磁石形同期電動機
を、符号5は永久磁石形同期電動機1に直結されるエン
コーダを、6はエンコーダ5の出力パルスを受信し位置
信号θ(n)を送出する磁極位置検出部を、2a,2b
は永久磁石形同期電動機1に流れるA相、B相の電流i
a ,ib をそれぞれ検出する電流センサを、7は電流セ
ンサ2a,2bからの電圧信号va ,vb 、位置信号θ
(n)、トルク指令T* (n)及びデジタル搬送波発生
回路4bからの割り込み要求信号INTに応じて電圧指
令v* (n)を出力するMPUをそれぞれ示している。
このMPU7は、ハードウェア構成で示すと、CPU7
a、入出力ポート7b〜7g、AD変換器及びその周辺
回路7h(詳しくは図6参照)より構成されており、一
方機能ブロック図で示すと、位置信号θ(n)及びトル
ク指令T* (n)を受信して電流指令i* (n)を送出
する電流指令作成部7j、電圧信号va ,vb を受信し
て電流指令i(n)を送出するAD変換部7h、電流指
令i* (n),i(n)を受信して電圧指令v* (n)
を出力する電流制御部7kより構成されている。
In the figure, reference numeral 1 denotes a permanent magnet type synchronous motor, reference numeral 5 denotes an encoder directly connected to the permanent magnet type synchronous motor 1, and reference numeral 6 receives an output pulse of the encoder 5 and sends out a position signal θ (n). The magnetic pole position detecting section is composed of 2a, 2b
Is an A-phase and B-phase current i flowing through the permanent magnet synchronous motor 1
a, a current sensor for detecting a i b respectively, the current sensor 2a 7, the voltage signal v a from 2b, v b, the position signal θ
(N), an MPU that outputs a voltage command v * (n) in response to a torque command T * (n) and an interrupt request signal INT from the digital carrier generation circuit 4b.
The MPU 7 has a hardware configuration,
a, input / output ports 7b to 7g, an AD converter and its peripheral circuit 7h (for details, see FIG. 6). On the other hand, as shown in a functional block diagram, a position signal θ (n) and a torque command T * ( current command receives n) i * (n) and sends the current command production unit 7j, the voltage signal v a, v b AD conversion unit 7h for sending the received and current command i (n) to the current command i * (N) and i (n) are received and the voltage command v * (n)
From the current control unit 7k.

【0008】符号4は電圧指令v* (n)に応じてスイ
ッチング信号Sを送出するサブハーモニックPWMを、
3はスイッチング信号Sに応じて永久磁石形同期電動機
1に電圧を印加する電圧形インバータをそれぞれ示して
おり、サブハーモニックPWM4は、図5に示されるよ
うに、デジタル搬送波及び割り込み要求信号INTを発
生するデジタル搬送波発生回路4bと、搬送波及び電圧
指令v* (n)を受信してスイッチング信号Sを送出す
るPWM回路4aとから構成されており、一方電圧形イ
ンバータ3は、トランジスタ3a〜3f、ダイオード3
g〜3lより構成されている。なお、符号Lは電動機の
電機子巻線を示している。
Reference numeral 4 denotes a sub-harmonic PWM for transmitting a switching signal S in accordance with a voltage command v * (n).
Reference numeral 3 denotes a voltage source inverter for applying a voltage to the permanent magnet type synchronous motor 1 according to the switching signal S. The sub-harmonic PWM 4 generates a digital carrier and an interrupt request signal INT as shown in FIG. And a PWM circuit 4a that receives the carrier and the voltage command v * (n) and sends out a switching signal S. On the other hand, the voltage-source inverter 3 includes transistors 3a to 3f and diodes. 3
g to 3 l. The symbol L indicates an armature winding of the electric motor.

【0009】ここで、上記i* (n),i(n),v*
(n),v* a (n)v* b (n),v* c (n),
i,Sはそれぞれ次式で表される。
Here, the above i * (n), i (n), v *
(N), v * a (n) v * b (n), v * c (n),
i and S are respectively represented by the following equations.

【数1】 (Equation 1)

【数2】 (Equation 2)

【数3】 (Equation 3)

【数4】 (Equation 4)

【数5】 (Equation 5)

【数6】 (Equation 6)

【数7】 (Equation 7)

【0010】そして、該電流制御装置のCPU7aには
プログラムが書き込まれ、図7に示されるフローチャー
トに従って制御されている。以下、プログラムに従いこ
の装置の動作を説明する。先ず、プログラムがスタート
すると、ステップ1において、前処理が行われ、サブハ
ーモニック方式PWM4のデジタル搬送波発生回路4b
より発生する搬送波が、図8に示されるように、頂点に
なると、デジタル搬送波発生回路4bからMPU7の入
力ポート7gに割り込み要求信号INTが出力され、割
り込みルーチンに移行する。そして、ステップ2におい
て、A相電流ia をホールド回路17bでサンプルホー
ルドし、AD変換器17cでAD変換を開始して、ステ
ップ3へ進み、ステップ3において、電流制御部7kよ
り電圧指令v* (n−1)を出力して、ステップ4へ進
み、ステップ4において、AD変換が終了するまで待っ
てステップ5へ進み、ステップ5において、ia (n)
を電流制御部7kに入力して、ステップ6へ進み、ステ
ップ6において、今度はB相電流ib をホールド回路1
7bでサンプルホールドし、AD変換器17cでAD変
換を開始して、ステップ7へ進み、ステップ7におい
て、AD変換が終了するまで待ってステップ8へ進み、
ステップ8において、ib (n)を電流制御部7kに入
力して、ステップ9へ進み、ステップ9において、磁極
位置θ(n)及びトルク指令T* (n)を電流指令作成
部7jに入力して、ステップ10へ進み、ステップ10
において、電流指令i* (n)を算出して、ステップ1
1へ進み、ステップ11において、電圧指令v* (n)
を算出してリターンし、次回の割り込み要求信号INT
待ちとなる。
A program is written in the CPU 7a of the current control device, and is controlled according to a flowchart shown in FIG. Hereinafter, the operation of this device will be described according to a program. First, when the program starts, in step 1, preprocessing is performed, and the digital carrier generation circuit 4b of the sub-harmonic PWM 4 is executed.
As shown in FIG. 8, when the generated carrier reaches the top, an interrupt request signal INT is output from the digital carrier generation circuit 4b to the input port 7g of the MPU 7, and the process proceeds to an interrupt routine. Then, in step 2, to sample and hold the A-phase current i a by the holding circuit 17b, and starts the AD conversion by the AD converter 17c, the process proceeds to step 3, in step 3, the voltage from the current control unit 7k command v * (N-1) is output, and the process proceeds to step 4. In step 4, the process waits until the A / D conversion is completed, and proceeds to step 5. In step 5, i a (n)
And input to the current control unit 7k, and the process proceeds to step 6, in step 6, this time hold circuit 1 B-phase current i b
7b, sample-hold is performed, AD conversion is started by the AD converter 17c, and the process proceeds to step 7. In step 7, the process waits until the AD conversion is completed, and proceeds to step 8.
In step 8, i b (n) is input to the current control unit 7k, and the process proceeds to step 9. In step 9, the magnetic pole position θ (n) and the torque command T * (n) are input to the current command creating unit 7j. Then, proceed to step 10 and step 10
In step 1, the current command i * (n) is calculated, and
1 and in step 11, the voltage command v * (n)
And returns, and returns the next interrupt request signal INT
I will wait.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】ところで、搬送波の頂
点の近傍においては、図9に示されるように、インバー
タ3のトランジスタアームのプラス側3a,3c,3e
またはマイナス側3b,3d,3fが全てオンしてい
る。ここで、例えばマイナス側3b,3d,3fが全て
オンしている場合、すなわち搬送波が凸の場合を考えて
見ると、永久磁石形同期電動機1はトルクと回転方向が
一致している状態にあって、電流ia が電動機1に流入
し、電流ib ,ic が電動機1より流出していると仮定
すると、等価回路は、図10に示されるようになる。符
号Ea ,Eb ,Ec は電動機1の誘起電圧を示してお
り、便宜上定電圧として表している。
In the vicinity of the apex of the carrier wave, as shown in FIG. 9, the plus sides 3a, 3c and 3e of the transistor arm of the inverter 3 are provided.
Or, the minus sides 3b, 3d, 3f are all on. Here, for example, when the minus sides 3b, 3d, and 3f are all on, that is, when the carrier is convex, the permanent magnet synchronous motor 1 is in a state where the torque and the rotation direction match. Te, flows a current i a is the electric motor 1, when the current i b, i c is assumed to be flowing out of the motor 1, the equivalent circuit is as shown in Figure 10. Symbols E a , E b , and E c indicate induced voltages of the electric motor 1 and are represented as constant voltages for convenience.

【0012】この状態においては、電流は、電動機1の
巻線抵抗Rと誘起電圧Ea ,Eb ,Ec によって、図1
1に示されるように、時間と共に減少して行く。
[0012] In this state, current, winding resistance R and the induced voltage E a of the electric motor 1, E b, the E c, 1
As shown in FIG. 1, it decreases with time.

【0013】従って、A相より遅れて標本化が行われる
B相では、図11に示されるように、A相と同時に標本
化が行われる場合よりΔib だけ少ない値が標本化され
ることになる。この関係は、電動機1のトルクと回転方
向が一致している状態であれば、トランジスタアームの
プラス側3a,3c,3eが全てオンしている場合にお
いても、また電流の向きが図11と異なる場合において
も同様に発生する。
[0013] Thus, the B-phase sampling later than the A-phase is performed, as shown in FIG. 11, that .DELTA.i b only less than if the A-phase at the same time as sampling is performed is sampled Become. This relationship is different from that of FIG. 11 when the torque and the rotation direction of the electric motor 1 match, even when all the plus sides 3a, 3c, 3e of the transistor arm are on. This also occurs in the case.

【0014】ここで、数4における利得Kが充分大きい
と仮定すると、電流指令i* (n)とフィードバックさ
れるi(n)とにおいては、次式が成り立つ。
Here, assuming that the gain K in Equation 4 is sufficiently large, the following equation is established between the current command i * (n) and the fed back i (n).

【数8】 (Equation 8)

【0015】従って、電流標本化が常にA相に比べて遅
れるB相は、等価的にA相に比べてフィードバック量が
少なくなり、結果として実際に電動機1に流れる電流の
振幅が、A相より大きな値となってしまう。なお、C相
電流ic は、A,B相電流ia ,ib の従属関数となる
ために、次式で表される。
Therefore, the phase B in which the current sampling is always delayed as compared with the phase A has equivalently a smaller feedback amount than the phase A, and as a result, the amplitude of the current actually flowing through the motor 1 becomes larger than the phase A. It will be a large value. Incidentally, C-phase current i c is, A, B-phase current i a, in order to become a dependent function of i b, is expressed by the following equation.

【数9】 (Equation 9)

【0016】さてここで、トルク定数Kt (θ)を次式
のように仮定する。
Here, the torque constant K t (θ) is assumed as follows.

【数10】 ここで、Kt は定数とする。すると、相電流iと発生ト
ルクT(θ)との関係式は次式となる。
(Equation 10) Here, Kt is a constant. Then, the relational expression between the phase current i and the generated torque T (θ) is as follows.

【数11】 [Equation 11]

【0017】もし、数11において、各相電流の振幅が
等しくIであり、歪みがないとすれば、発生トルクT
(θ)は次式のようになり、電気角θに依存せず、一定
となる。
If the amplitude of each phase current is equal to I in equation (11) and there is no distortion, the generated torque T
(Θ) is given by the following equation, which is constant without depending on the electrical angle θ.

【数12】 (Equation 12)

【0018】しかしながら、相電流の振幅が、ia ,i
b で異なった場合には、発生トルクT(θ)は次式のよ
うになり、電気角2π当たり2周期の脈動が生じること
になる。
However, the amplitude of the phase current is i a , i
If b differs, the generated torque T (θ) is expressed by the following equation, and two cycles of pulsation occur per electrical angle 2π.

【数13】 ここで、α;(ib の振幅)/(ia の振幅) I;ia の振幅(Equation 13) Here, alpha; (amplitude i a) (i amplitude b) / I; amplitude i a

【0019】このように、従来技術の電動機の電流検出
方法においては、電流の標本化が常にA相より遅れるB
相は、電流の振幅がA相より大きくなり、PWM電圧に
よる電流脈動の影響が大きくなって、その結果高精度な
電流制御ができなくなると共に、トルクリップルが大き
くなってしまうといった問題がある。
As described above, in the conventional method for detecting the current of the electric motor, the current sampling is always delayed from the A phase by the B sampling.
The phase has a problem that the amplitude of the current becomes larger than that of the A phase, and the influence of the current pulsation due to the PWM voltage becomes large. As a result, the current control cannot be performed with high accuracy, and the torque ripple becomes large.

【0020】ここで、上記問題点の解決を試みた提案が
特開平6−245537号公報になされている。この特
開平6−245537号公報記載の交流電動機の電流検
出方法は、図8及び図11に示される各相の標本化の順
番を1回毎に順に入れ替えるといったものである。しか
しながら、このようにしても、図11より明らかなよう
に、平均すると、標本化したい値に対して実際に標本化
する値を、上記したものに比して近づけることができる
が、等しくすることはできない。
Here, a proposal for solving the above problem has been made in Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-245538. The current detection method for an AC motor described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-245538 is such that the order of sampling of each phase shown in FIGS. However, even in this case, as is clear from FIG. 11, on average, the value to be actually sampled can be made closer to the value to be sampled as compared with the above-mentioned value. Can not.

【0021】そこで本発明は、PWM電圧による電流脈
動の影響が少なくされ、高精度な電流制御を行うことを
可能とすると共にトルクリップルを小さくすることを可
能とする交流電動機の電流検出方法を提供することを目
的とする。
Accordingly, the present invention provides a current detection method for an AC motor which can reduce the influence of current pulsation due to the PWM voltage, perform high-precision current control, and reduce torque ripple. The purpose is to do.

【0022】[0022]

【課題を解決するための手段】本発明の交流電動機の電
流検出方法は上記目的を達成するために、変調波信号と
搬送波信号とを重畳したPWMインバータの出力信号に
より交流電動機を駆動するにあたって、少なくとも2相
のインバータ出力電流を順に標本化し、AD変換して電
圧指令部に帰還し、電流量を設定して前記変調波信号と
して出力し、前記多相の標本化のうちの最初の相の標本
化を、前記搬送波の最大振幅値よりAD変換器の変換時
間の略1/2手前のタイミングで行うと共に、最後の相
の標本化を、前記搬送波の最大振幅値よりAD変換器の
変換時間の略1/2後のタイミングで行い、前記多相の
標本化の順番を1回毎に順に入れ替えることを特徴とし
ている。
In order to achieve the above object, a method for detecting a current of an AC motor according to the present invention includes the steps of driving an AC motor with an output signal of a PWM inverter in which a modulated wave signal and a carrier wave signal are superimposed. At least two-phase inverter output currents are sampled in order, A / D converted and fed back to the voltage command unit, the current amount is set and output as the modulated wave signal, and the first phase of the multi-phase sampling is output. Sampling is performed at a timing that is approximately 1/2 of the conversion time of the AD converter before the maximum amplitude value of the carrier, and sampling of the last phase is performed based on the conversion time of the AD converter based on the maximum amplitude value of the carrier. , And the sampling order of the polyphase is sequentially changed every time.

【0023】[0023]

【作用】このような手段における交流電動機の電流検出
方法によれば、多相の標本化のうちの最初の相の標本化
は、搬送波の最大振幅値よりAD変換器の変換時間の略
1/2手前のタイミングで行われ、最後の相の標本化
は、搬送波の最大振幅値よりAD変換器の変換時間の略
1/2後のタイミングで行われ、この多相の標本化の順
番が1回毎に順に入れ替えられることから、平均する
と、実際に標本化する値が標本化したい値に対して凡そ
一致される。
According to the method for detecting the current of an AC motor in such a means, the sampling of the first phase among the samplings of the multi-phases is performed based on the maximum amplitude value of the carrier wave and about 1/1 / the conversion time of the AD converter. Sampling of the last phase is performed at a timing that is approximately two-half before the conversion time of the AD converter from the maximum amplitude value of the carrier, and the order of sampling of the polyphase is one. Since the values are sequentially replaced each time, on average, the values to be actually sampled are approximately equal to the values to be sampled.

【0024】[0024]

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図1は本発明の一実施例における交流電動機の電
流検出方法の電流標本化及びそのタイミングを模式的に
表した図、図2は同上交流電動機のCPUに記憶されて
いるプログラムのフローチャートである。本電流検出方
法は、従来技術の図4、図5、図6で説明した電流制御
装置に適用されており、装置構成は同様であるので、こ
こでの説明は重複を避けるために省略する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram schematically showing current sampling and its timing in a method for detecting a current of an AC motor according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a flowchart of a program stored in a CPU of the AC motor. This current detection method is applied to the current control devices described with reference to FIGS. 4, 5 and 6 of the prior art, and the device configuration is the same, so that the description here is omitted to avoid duplication.

【0025】本実施例の電流検出方法が従来技術のそれ
と違う点は、2相の標本化のうちの最初に標本化する例
えばA相の標本化を、搬送波の最大振幅値よりAD変換
器17cの変換時間Tconvの略1/2手前のタイミング
で行い、次に(最後に)標本化するB相の標本化を、搬
送波の最大振幅値よりAD変換器17cの変換時間T
convの略1/2後のタイミングで行い、インバータ3の
出力電流ia ,ib のサンプルホールドの順番を1回毎
に逆にして入れ替え、例えばA相、B相の順で標本化し
たならば、次にはB相、A相の順で標本化するというよ
うにした点である。このような動作手順を実行するプロ
グラムは、電流制御装置のCPU7aに書き込まれてお
り、図2に示されるようになる。
The difference between the current detection method of the present embodiment and that of the prior art is that the sampling of the first phase of the two-phase sampling, for example, the sampling of phase A, is performed based on the maximum amplitude value of the carrier wave. carried out at about 1/2 before the timing of the conversion time T conv of the next (last) the sampling of the B phase sampling, conversion time of the AD converter 17c than the maximum amplitude of the carrier wave T
performed at timing after substantially half a conv, if swapping the output current i a of the inverter 3, the order of the sample and hold the i b reversed every time, for example, A phase and sampled in the order of B-phase For example, next, sampling is performed in the order of the B phase and the A phase. A program for executing such an operation procedure is written in the CPU 7a of the current control device, and is as shown in FIG.

【0026】以下、図2に示されるフローチャートに従
って動作を説明する。先ず、プログラムがスタートする
と、ステップ1において、前処理が行われ、次いでステ
ップ2へ進み、ステップ2において、X=1に設定す
る。ここで、このXは、A相、B相の電流をサンプルホ
ールドする順番を定めるための変数であり、本実施例に
おいては、X=1の場合にA相電流を、X=−1の場合
にB相電流をサンプルホールドするよう設定している。
The operation will now be described with reference to the flowchart shown in FIG. First, when the program starts, preprocessing is performed in step 1 and then the process proceeds to step 2 where X = 1 is set. Here, X is a variable for determining the order of sampling and holding the currents of the A-phase and the B-phase. In this embodiment, the X-phase current is set when X = 1, and the X-phase current is set when X = -1. Is set to sample and hold the B-phase current.

【0027】そして、図1に示されるように、サブハー
モニック方式PWM4のデジタル搬送波発生回路4bよ
り発生する搬送波が頂点になる手前、すなわち搬送波の
頂点よりAD変換器17cの変換時間Tconvの略1/2
手前になると、デジタル搬送波発生回路4bからMPU
7の入力ポート7gに割り込み要求信号INTが出力さ
れ、割り込みルーチンに移行する。そして、ステップ3
において、X=1か否かが判定され、X=1の場合に
は、ステップ4へ進み、一方X=1ではない場合、すな
わちX=−1の場合にはステップ15へ進む。ここで、
本実施例においては、ステップ2において、X=1と設
定しているので、ステップ4へ進む。
As shown in FIG. 1, before the carrier wave generated by the digital carrier wave generating circuit 4b of the sub-harmonic system PWM 4 reaches the peak, that is, the conversion time T conv of the AD converter 17c from the peak of the carrier wave is approximately one. / 2
On the front side, the digital carrier generation circuit 4b sends the MPU
7, an interrupt request signal INT is output to the input port 7g, and the process proceeds to an interrupt routine. And step 3
It is determined whether or not X = 1. If X = 1, the process proceeds to step 4. On the other hand, if X = 1, that is, if X = -1, the process proceeds to step 15. here,
In the present embodiment, since X = 1 is set in step 2, the process proceeds to step 4.

【0028】ここで、ステップ4〜ステップ13までの
フローは、従来技術の図8で説明したステップ2〜ステ
ップ11と同様であり、ステップ4において、A相電流
aをホールド回路17bでサンプルホールドし、AD
変換器17cでAD変換を開始して、ステップ5へ進
み、ステップ5において、電流制御部7kより電圧指令
* (n−1)を出力して、ステップ6へ進み、ステッ
プ6において、AD変換が終了するまで待ってステップ
7へ進み、ステップ7において、ia (n)を電流制御
部7kに入力して、ステップ8へ進み、ステップ8にお
いて、今度はB相電流ib をホールド回路17bでサン
プルホールドし、AD変換器17cでAD変換を開始す
る。
[0028] Here, the flow from step 4 to step 13 are similar to steps 2 through Step 11 described in FIG. 8 of the prior art, the sample-hold in step 4, the A-phase current i a by the holding circuit 17b And AD
The A / D conversion is started by the converter 17c, and the process proceeds to step 5. In step 5, the voltage command v * (n-1) is output from the current control unit 7k, and the process proceeds to step 6. In step 6, the A / D conversion is performed. There proceeds to step 7 wait until the end, in step 7, type i a (n) to the current control unit 7k, the process proceeds to step 8, in step 8, now holds the B-phase current i b circuit 17b , And the AD converter 17c starts AD conversion.

【0029】この標本化の開始は、図1に示されるよう
に、搬送波の頂点よりAD変換器17cの変換時間T
convの略1/2後ろの時点である。
As shown in FIG. 1, the sampling is started from the top of the carrier wave by the conversion time T of the AD converter 17c.
It is a time point approximately half after conv .

【0030】そして、ステップ9へ進み、ステップ9に
おいて、AD変換が終了するまで待ってステップ10へ
進み、ステップ10において、ib (n)を電流制御部
7kに入力して、ステップ11へ進み、ステップ11に
おいて、磁極位置θ(n)及びトルク指令T* (n)を
電流指令作成部7jに入力して、ステップ12へ進み、
ステップ12において、電流指令i* (n)を算出し
て、ステップ13へ進み、ステップ13において、電圧
指令v* (n)を算出して、ステップ14へ進む。
Then, the process proceeds to step 9, and in step 9, waits until the A / D conversion is completed, and proceeds to step 10. In step 10, i b (n) is input to the current control unit 7 k, and the process proceeds to step 11. In step 11, the magnetic pole position θ (n) and the torque command T * (n) are input to the current command creating unit 7j, and the process proceeds to step 12.
In step 12, the current command i * (n) is calculated, and the process proceeds to step 13. In step 13, the voltage command v * (n) is calculated, and the process proceeds to step 14.

【0031】そして、ステップ14において、Xの正負
を逆にする、すなわちX=X・(−1)に再設定して、
リターンし、次回の割り込み要求信号INT待ちとな
る。
Then, in step 14, the sign of X is reversed, that is, X = X · (−1) is reset, and
The process returns and waits for the next interrupt request signal INT.

【0032】ここで、次の割り込み要求信号INTが入
力されると、ステップ3において、X=1か否かが判定
され、今度は前回と正負が逆にされてX=−1と設定さ
れているので、ステップ15へ進む。
Here, when the next interrupt request signal INT is input, it is determined in step 3 whether X = 1 or not. This time, the sign is reversed from the previous time, and X = −1 is set. Go to step 15.

【0033】ステップ15〜ステップ21までのフロー
は、ステップ4〜ステップ10までのフローのA,B相
の電流ia ,ib のサンプルホールドの順番を逆にした
ものである。すなわち、ステップ15において、B相電
流ib をホールド回路17bでサンプルホールドし、A
D変換器17cでAD変換を開始して、ステップ16へ
進み、ステップ16において、電流制御部7kより電圧
指令v* (n−1)を出力して、ステップ17へ進み、
ステップ17において、AD変換が終了するまで待って
ステップ18へ進み、ステップ18において、ib
(n)を電流制御部7kに入力して、ステップ19へ進
み、ステップ19において、今度はA相電流ia をホー
ルド回路17bでサンプルホールドし、AD変換器17
cでAD変換を開始して、ステップ20へ進み、ステッ
プ20において、AD変換が終了するまで待ってステッ
プ21へ進み、ステップ21において、ia (n)を電
流制御部7kに入力して、ステップ11へ進み、以下ス
テップ11〜ステップ14まで同様なフローとなる。
The flow from step 15 to step 21 is obtained by the step 4 to flow A from step 10, the current i a of B-phase, the order of the sample and hold the i b reversed. That is, in step 15, samples and holds the B-phase current i b in the hold circuit 17b, A
The A / D conversion is started by the D converter 17c, and the process proceeds to step 16. In step 16, the voltage command v * (n-1) is output from the current control unit 7k, and the process proceeds to step 17.
In step 17, the process waits until the A / D conversion is completed, and proceeds to step 18. In step 18, i b
(N) is input to the current control unit 7k, and the process proceeds to step 19, in step 19, this time is sampled and held in the hold circuit 17b a A-phase current i a, AD converter 17
Start the AD conversion in c, the process proceeds to step 20, in step 20, the process proceeds to step 21 to wait until AD conversion is completed, in step 21, by entering i a (n) to the current control unit 7k, Proceeding to step 11, the same flow from step 11 to step 14 follows.

【0034】そして、ステップ14において、Xの正負
が再度逆にされるので、次回の割り込み要求信号INT
が入力されると、サンプルホールドの順番は今度はA
相、B相の順番となる。
In step 14, since the sign of X is reversed again, the next interrupt request signal INT
Is input, the sample and hold order is now A
Phase, then B phase.

【0035】上記電流の標本化及びそのタイミングを示
したのが図1である。なお、図1中のインバータ出力電
流ia 上の黒丸印は標本化したい値、すなわち搬送波の
最大振幅値での値を、三角印は実際に標本化する値をそ
れぞれ示している。
FIG. 1 shows the sampling of the current and its timing. Incidentally, black circle on the inverter output current i a in FIG. 1 is the value to be sampled, i.e. the value of the maximum amplitude value of the carrier wave, triangle are respectively actual values for sampling.

【0036】このように、本実施例においては、A相、
B相の標本化のうちの最初の相の標本化を、搬送波の最
大振幅値よりAD変換器17cの変換時間Tconvの略1
/2手前のタイミングで行い、次の相の標本化を、搬送
波の最大振幅値よりAD変換器17cの変換時間Tconv
の略1/2後のタイミングで行い、このA相、B相の標
本化の順番を1回毎に順に入れ替えるようにしているの
で、図1の黒丸印と三角印を比較すれば明らかなよう
に、平均すると、実際に標本化する値が標本化したい値
に対して凡そ一致するようになっている。従って、PW
M電圧による電流脈動の影響が少なくなり、高精度な電
流制御を行うことが可能となっていると共にトルクリッ
プルを小さくすることが可能となっている。
As described above, in the present embodiment, the phase A,
The sampling of the first phase among the samplings of the B phase is performed by using the maximum amplitude value of the carrier wave as approximately 1 conversion time T conv of the AD converter 17c.
/ 2 before the timing, sampling of the next phase is performed based on the maximum amplitude value of the carrier wave, and the conversion time T conv of the AD converter 17c.
This is performed at a timing approximately half of the above, and the sampling order of the A-phase and the B-phase is changed every time in order. Therefore, it is clear from the comparison between the black circle and the triangle in FIG. Meanwhile, on average, the value to be actually sampled is approximately equal to the value to be sampled. Therefore, PW
The influence of the current pulsation due to the M voltage is reduced, so that the current control can be performed with high accuracy and the torque ripple can be reduced.

【0037】図3は本発明の他の実施例における電流検
出方法の電流標本化及びそのタイミングを模式的に表し
た図である。この実施例の電流検出方法が先の実施例の
それと違う点は、電流の標本化を、搬送波の正のみの最
大振幅値の前後で行っている(先の実施例では搬送波の
正負両方の最大振幅値の前後で行っている)点である
が、A相、B相の標本化のうちの最初の相の標本化を、
搬送波の最大振幅値よりAD変換器17cの変換時間T
convの略1/2手前のタイミングで行い、次の相の標本
化を、搬送波の最大振幅値よりAD変換器17cの変換
時間Tconvの略1/2後のタイミングで行い、このA
相、B相の標本化の順番を1回毎に順に入れ替えるよう
にしている点は先の実施例と同様である。
FIG. 3 is a diagram schematically showing current sampling and its timing in a current detection method according to another embodiment of the present invention. The difference between the current detection method of this embodiment and that of the previous embodiment is that the current is sampled before and after the maximum positive amplitude value of the carrier wave only (in the previous embodiment, the maximum value of both the positive and negative carrier waves). The sampling of the first phase of the sampling of the A phase and the B phase is performed
From the maximum amplitude value of the carrier, the conversion time T of the AD converter 17c is calculated.
Sampling of the next phase is performed at a timing that is about 1/2 before the conv , and sampling of the next phase is performed at about a half of the conversion time T conv of the AD converter 17c from the maximum amplitude value of the carrier.
It is the same as the previous embodiment in that the order of sampling of the phase and the phase B is changed every time.

【0038】従って、このようにしても、先の実施例と
同様な効果を得られるというのはいうまでもない。
Therefore, it is needless to say that the same effect as in the previous embodiment can be obtained in this case.

【0039】以上本発明者によってなされた発明を実施
例に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施例に
限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で
種々変形可能であるというのはいうまでもなく、例え
ば、上記実施例においては、電流の標本化を、搬送波の
正負両方の最大振幅値の前後または正のみの最大振幅値
の前後で行うようにしているが、勿論負のみの最大振幅
値の前後で行うことも可能である。
Although the invention made by the inventor has been specifically described based on the embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made without departing from the gist of the invention. Needless to say, for example, in the above embodiment, the current is sampled before and after both the positive and negative maximum amplitude values of the carrier wave or before and after the positive only maximum amplitude value. It is also possible to perform before and after only the maximum amplitude value.

【0040】また、上記実施例においては、搬送波を3
角波としているが、3角波に限定されるものではなく、
鋸波等でも良い。
Further, in the above embodiment, the carrier is set to 3
Although it is a square wave, it is not limited to a triangular wave,
A saw wave or the like may be used.

【0041】また、電動機1は3相無整流子電動機に限
定されるものではなく、誘導電動機やリラクタンス交流
電動機等であっても良い。また、3相以外の交流電動機
に対しても適用可能である。
The motor 1 is not limited to a three-phase non-commutator motor, but may be an induction motor, a reluctance AC motor, or the like. The present invention is also applicable to AC motors other than three-phase.

【0042】[0042]

【発明の効果】以上述べたように本発明の交流電動機の
電流検出方法によれば、多相の標本化のうちの最初の相
の標本化を、搬送波の最大振幅値よりAD変換器の変換
時間の略1/2手前のタイミングで行い、最後の相の標
本化を、搬送波の最大振幅値よりAD変換器の変換時間
の略1/2後のタイミングで行い、この多相の標本化の
順番を1回毎に順に入れ替え、平均すると、実際に標本
化する値を標本化したい値に対して凡そ一致するよう構
成したものであるから、PWM電圧による電流脈動の影
響が少なくなり、高精度な電流制御を行うことが可能と
なると共にトルクリップルを小さくすることが可能とな
る。
As described above, according to the AC motor current detection method of the present invention, the sampling of the first phase of the sampling of the polyphase is performed by the conversion of the AD converter based on the maximum amplitude value of the carrier. Sampling of the last phase is performed at a timing approximately 1/2 of the time before, and sampling of the last phase is performed at a timing approximately 1/2 of the conversion time of the AD converter from the maximum amplitude value of the carrier wave. Since the order is changed every time and averaged, the value to be actually sampled is approximately equal to the value to be sampled. Therefore, the influence of the current pulsation due to the PWM voltage is reduced, and the accuracy is improved. Current control can be performed, and the torque ripple can be reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施例における交流電動機の電流検
出方法の電流標本化及びそのタイミングを模式的に表し
た図である。
FIG. 1 is a diagram schematically illustrating current sampling and its timing in a method for detecting a current of an AC motor according to an embodiment of the present invention.

【図2】同上交流電動機のCPUに記憶されているプロ
グラムのフローチャートである。
FIG. 2 is a flowchart of a program stored in a CPU of the AC motor.

【図3】本発明の他の実施例における交流電動機の電流
検出方法の電流標本化及びそのタイミングを模式的に表
した図である。
FIG. 3 is a diagram schematically illustrating current sampling and its timing in a current detection method for an AC motor according to another embodiment of the present invention.

【図4】従来技術における交流電動機の電流検出方法を
適用した電流制御装置の機能ブロック図である。
FIG. 4 is a functional block diagram of a current control device to which a current detection method for an AC motor according to the related art is applied.

【図5】従来技術における交流電動機の電流検出方法を
適用した電流制御装置のハードウェア構成図である。
FIG. 5 is a hardware configuration diagram of a current control device to which a current detection method for an AC motor according to the related art is applied.

【図6】図5中のAD変換器及びその周辺回路を具体的
に表した構成図である。
FIG. 6 is a configuration diagram specifically showing an AD converter and its peripheral circuits in FIG. 5;

【図7】図5中のCPUに記憶されているプログラムの
フローチャートである。
FIG. 7 is a flowchart of a program stored in a CPU in FIG. 5;

【図8】従来技術における交流電動機の電流検出方法の
電流標本化及びそのタイミングを模式的に表した図であ
る。
FIG. 8 is a diagram schematically illustrating current sampling and its timing in a current detection method for an AC motor according to the related art.

【図9】各トランジスタアームのオン・オフと搬送波と
の関係を表した図である。
FIG. 9 is a diagram showing a relationship between ON / OFF of each transistor arm and a carrier wave.

【図10】図5の要部の等価回路図である。FIG. 10 is an equivalent circuit diagram of a main part of FIG.

【図11】各相の電流と搬送波の経時的変化を表した図
である。
FIG. 11 is a diagram showing a temporal change of a current of each phase and a carrier wave.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 交流電動機 3 インバータ 4 サブハーモニック方式PWM回路 7 MPU 17b サンプルホールド回路 17c AD変換器 ia ,ib ,ic インバータ出力電流1 AC motor 3 inverter 4 subharmonic, PWM circuit 7 MPU 17b sample and hold circuit 17c AD converter i a, i b, i c inverter output current

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 変調波信号と搬送波信号とを重畳したP
WMインバータの出力信号により交流電動機を駆動する
にあたって、 少なくとも2相のインバータ出力電流を順に標本化し、
AD変換して電圧指令部に帰還し、電流量を設定して前
記変調波信号として出力し、 前記多相の標本化のうちの最初の相の標本化を、前記搬
送波の最大振幅値よりAD変換器の変換時間の略1/2
手前のタイミングで行うと共に、最後の相の標本化を、
前記搬送波の最大振幅値よりAD変換器の変換時間の略
1/2後のタイミングで行い、 前記多相の標本化の順番を1回毎に順に入れ替えること
を特徴とする交流電動機の電流検出方法。
1. A P signal obtained by superimposing a modulated signal and a carrier signal.
In driving the AC motor by the output signal of the WM inverter, at least two-phase inverter output current is sampled in order,
A / D-converted and fed back to the voltage command unit, set the current amount and output as the modulated wave signal, and sampled the first phase of the multi-phase sampling from the maximum amplitude value of the carrier wave. Approximately 1/2 of conversion time of converter
In addition to performing at the timing before, sampling of the last phase,
A method for detecting current of an AC motor, comprising: performing the sampling at approximately half the conversion time of the AD converter from the maximum amplitude value of the carrier wave, and changing the order of sampling of the polyphase one by one. .
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