JP3353781B2 - Motor control device - Google Patents

Motor control device

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JP3353781B2
JP3353781B2 JP2000296262A JP2000296262A JP3353781B2 JP 3353781 B2 JP3353781 B2 JP 3353781B2 JP 2000296262 A JP2000296262 A JP 2000296262A JP 2000296262 A JP2000296262 A JP 2000296262A JP 3353781 B2 JP3353781 B2 JP 3353781B2
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徹 田澤
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Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、永久磁石同期モー
タなどを制御するモータ制御装置に関する。特に、電流
制御の電圧飽和時においても、安定にモータを制御する
モータ制御装置に関する。
The present invention relates to a motor control device for controlling a permanent magnet synchronous motor and the like. In particular, the present invention relates to a motor control device that stably controls a motor even at the time of voltage saturation in current control.

【0002】[0002]

【従来の技術】インダクション・モータ(Induction Mo
tor。以後、IMと略記する)を商用電源に接続しほぼ
一定速度で回転させダンパにより風量を制御するダンパ
制御は、低風量時の効率が悪い。一方、インバータを用
いてIMの回転速度を制御する可変速制御は、低風量時
から高風量時まで効率がよい。近年、省エネルギーの要
望が高まっているため、ダンパ制御からインバータを用
いた可変速制御への置き換えが始まっている。
2. Description of the Related Art Induction motors
tor. (Hereinafter referred to as IM) is connected to a commercial power supply, is rotated at a substantially constant speed, and controls the air flow by the damper. On the other hand, the variable speed control using the inverter to control the rotation speed of the IM is efficient from a low air volume to a high air volume. In recent years, demand for energy saving has been increasing, and replacement of damper control with variable speed control using an inverter has begun.

【0003】また、永久磁石同期モータ(Permanent Ma
gnet Sychronous Motor。以後、PMSMと略記する)
は、ロータに配置された永久磁石により界磁を発生させ
るため、高効率である。しかし、磁極位置に同期してス
テータ巻線の電流を変化させる必要があるため、インバ
ータが必須である。
Further, a permanent magnet synchronous motor (Permanent Ma
gnet Sychronous Motor. Hereinafter, abbreviated as PMSM)
Are highly efficient because a permanent magnet arranged in the rotor generates a field. However, since it is necessary to change the current of the stator winding in synchronization with the magnetic pole position, an inverter is indispensable.

【0004】また、シンクロナス・リラクタンス・モー
タ(Synchronous Reluctance Motor。以後、SynRM
と略記する)は、永久磁石を持たないため低コストであ
る。このSynRMも、PMSMと同様に、ロータ角度
に同期してステータ巻線の電流を変化させる必要がある
ため、インバータが必須である。
[0004] Synchronous Reluctance Motor (hereinafter SynRM)
) Is low in cost because it does not have a permanent magnet. In this SynRM, like the PMSM, it is necessary to change the current of the stator winding in synchronization with the rotor angle, and thus an inverter is essential.

【0005】このように、IMの高効率駆動制御、PM
SMの駆動制御及びSynRMの駆動制御のために、イ
ンバータが必要である。このインバータは、PWM制御
などを用いてステータ巻線に交流電力を印加するにあた
り、商用電源を整流平滑した直流電源などを用いる。そ
のため、この直流電源の電圧より大きな電圧を印加でき
ない。すると、電流制御を用いてモータを制御すると
き、高負荷・高速回転時において、十分な電圧を印加で
きず電圧が飽和する。このような電圧が飽和する領域で
は、操作量飽和による応答性の悪化、電流波形歪みによ
る騒音・振動が発生する。
As described above, the high-efficiency drive control of the IM, the PM
An inverter is required for SM drive control and SynRM drive control. This inverter uses a DC power supply obtained by rectifying and smoothing a commercial power supply when applying AC power to the stator winding using PWM control or the like. Therefore, a voltage higher than the voltage of the DC power supply cannot be applied. Then, when controlling the motor using current control, a sufficient voltage cannot be applied at the time of high load and high speed rotation, and the voltage is saturated. In such a region where the voltage is saturated, responsiveness is deteriorated due to operation amount saturation, and noise and vibration are generated due to current waveform distortion.

【0006】電圧が飽和したときも良好な制御を実現す
るモータ制御装置として、特開平11−308900号
公報で開示されたもの(以後、従来例と記す)が知られ
ている。以下、この従来例のモータ制御装置について説
明する。
[0006] A motor control device which realizes good control even when the voltage is saturated is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-308900.
The one disclosed in the gazette (hereinafter referred to as a conventional example) is known. Hereinafter, this conventional motor control device will be described.

【0007】図14は、従来例におけるモータ制御装置
の構成を示すブロック図である。ここでは、表面磁石型
同期モータ(Surface Permanent Magnet Synchronous M
otor。以後、SPMSMと略記する)110を制御する
例を示す。従来例のモータ制御装置は、q軸電流指令値
iq*、d軸電圧指令値vd*及びq軸電圧指令値vq
*に関するアンチ・ワインド・アップを行う。
FIG. 14 is a block diagram showing a configuration of a motor control device in a conventional example. Here, a Surface Permanent Magnet Synchronous M
otor. Hereinafter, an example of controlling the SPMSM 110 will be described. The conventional motor control device includes a q-axis current command value iq *, a d-axis voltage command value vd *, and a q-axis voltage command value vq
Perform anti-wind-up on *.

【0008】すなわち、ロータ112の速度ωが速度指
令値ω*とおりになるように、比例積分制御135を用
いてq軸電流指令値iq*’を作成する。そして、この
q軸電流指令値iq*’にリミット136が作用され
る。ここで、リミット136が動作するとき、この前後
の差Δiqに比例した量Δeωだけ、速度指令値ω*を
減じる。そして、q軸電流指令値iq*の飽和を回避す
る。
That is, the q-axis current command value iq * 'is created by using the proportional-integral control 135 so that the speed ω of the rotor 112 becomes equal to the speed command value ω *. Then, a limit 136 is applied to the q-axis current command value iq * '. Here, when the limit 136 operates, the speed command value ω * is reduced by an amount Δeω proportional to the difference Δiq before and after this. Then, the saturation of the q-axis current command value iq * is avoided.

【0009】また、d軸電流値idがd軸電流指令値i
d*とおりになるように、比例積分制御153を用いて
d軸電圧指令値vd*’を作成する。そして、このd軸
電圧指令値vd*’にリミット154が作用される。こ
こで、リミット154が動作するとき、この前後の差Δ
vdに比例した量eidだけ、d軸電流指令値id*を
減じる。そして、d軸電圧指令値vd*の飽和を回避す
る。
The d-axis current value id is equal to the d-axis current command value i.
The d-axis voltage command value vd * 'is created using the proportional-integral control 153 so as to satisfy d *. Then, a limit 154 is applied to the d-axis voltage command value vd * '. Here, when the limit 154 operates, the difference Δ
The d-axis current command value id * is reduced by an amount eid proportional to vd. Then, the saturation of the d-axis voltage command value vd * is avoided.

【0010】また、q軸電流値iqがq軸電流指令値i
q*とおりになるように、比例積分制御163を用いて
q軸電圧指令値vq*’を作成する。そして、このq軸
電圧指令値vq*’にリミット164が作用される。こ
こで、リミット164が動作するとき、この前後の差Δ
vqに比例した量eiqだけ、リミット後のq軸電流指
令値iq*を減じる。そして、q軸電圧指令値vq*の
飽和を回避する。
The q-axis current value iq is equal to the q-axis current command value i.
The q-axis voltage command value vq * 'is created using the proportional-integral control 163 so that q * is satisfied. Then, a limit 164 is applied to the q-axis voltage command value vq * '. Here, when the limit 164 operates, the difference Δ
The q-axis current command value iq * after the limit is reduced by an amount eiq proportional to vq. Then, the saturation of the q-axis voltage command value vq * is avoided.

【0011】このように、従来例のモータ制御装置は、
q軸電流指令値iq*、d軸電圧指令値vd*及びq軸
電圧指令値vq*に関するアンチ・ワインド・アップを
行い、操作量飽和による応答性の悪化、電流波形歪みに
よる騒音・振動発生を抑制した。
As described above, the conventional motor control device is
Performs anti-wind-up on q-axis current command value iq *, d-axis voltage command value vd *, and q-axis voltage command value vq *, deteriorating responsiveness due to operation amount saturation , and generating noise and vibration due to current waveform distortion. Was suppressed.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】従来例のモータ制御装
置は、それぞれ比例積分制御153及び比例積分制御1
63で得たd軸電圧指令値vd*及びq軸電圧指令値v
q*を直接に飽和検知に使用する。そのため、誘起電圧
歪みが大きい埋込磁石型同期モータ(InteriorPerman
ent Magnet Synchronous Motor:IPMSM)に適応す
ると、d軸電圧指令値vd*及びq軸電圧指令値vq*
が振動するため、電流指令値を減少させる量Δeid及
びΔeiqが振動し、動作が不安定になった。
The prior art motor control apparatus includes a proportional integral control 153 and a proportional integral control 1 respectively.
The d-axis voltage command value vd * and the q-axis voltage command value v obtained in 63
q * is used directly for saturation detection. Therefore, the induced voltage
Interior permanent magnet synchronous motor distortion of a large (InteriorPerman
ent Magnet Synchronous Motor: IPMSM), the d-axis voltage command value vd * and the q-axis voltage command value vq *
Vibrates, the amounts Δeid and Δeiq for decreasing the current command value vibrate, and the operation becomes unstable.

【0013】本発明は、誘起電圧の歪みが大きいモータ
においても、安定にアンチ・ワインド・アップを行い、
操作量飽和による応答性の悪化、電流波形歪みによる騒
音・振動の発生を抑制することを目的とする。
The present invention stably performs anti-wind-up even in a motor having a large induced voltage distortion,
It is an object to suppress deterioration of responsiveness due to operation amount saturation and generation of noise and vibration due to current waveform distortion.

【0014】[0014]

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明のモータ制御装置は、ロータの速度の指令
値を示す変更前速度指令値を作成する速度指令値作成手
段と、前記変更前速度指令値を変更し速度指令値を作成
する速度指令値変更手段と、前記ロータの速度を検知す
る速度検知手段と、前記速度指令値と前記速度とに基づ
きステータ巻線に流す電流の指令値を示す制限前電流指
令値を作成する電流指令値作成手段と、前記制限前電流
指令値を制限し電流指令値を作成する電流指令値制限手
段と、前記ステータ巻線に流れる電流を示す相電流値を
検知する電流検知手段と、前記電流指令値と前記相電流
値とに基づき前記ステータ巻線に印加する電圧の指令値
を示す制限前電圧指令値を作成する電圧指令値作成手段
と、前記制限前電圧指令値を制限し電圧指令値を作成す
る電圧指令値制限手段と、前記電圧指令値に基づき前記
ステータ巻線に電力を印加する駆動手段と、を具備する
モータ制御装置において、前記制限前電圧指令値あるい
は前記電圧指令値に基づきどれだけ前記電圧指令値が飽
和しているかを示す飽和度を作成する飽和度作成手段
と、前記飽和度の基準を示す基準値を作成する基準値作
成手段と、を含んで構成され、前記速度指令値変更手段
は、前記飽和度が前記基準値より大きくなると前記変更
前速度指令値を減少させるように変更し前記速度指令値
とするものである。この構成により、操作量飽和による
応答性の悪化、電流波形歪みによる騒音・振動の発生を
抑制するモータ制御装置を実現する。
In order to achieve the above object, a motor control device according to the present invention comprises a speed command value creating means for creating a pre-change speed command value indicating a command value of a rotor speed; Speed command value changing means for changing the speed command value before change to create a speed command value, speed detecting means for detecting the speed of the rotor, and a speed command value based on the speed command value and the speed.
Current limit indicating the command value of the current flowing through the stator winding
Current command value creating means for creating a command value;
Current command value limiter that limits the command value and creates a current command value
A stage, a current detecting means for detecting a phase current value indicating a current flowing through the stator winding, and a limit value indicating a command value of a voltage applied to the stator winding based on the current command value and the phase current value. Voltage command value creating means for creating a voltage command value; voltage command value limiting means for creating a voltage command value by limiting the voltage command value before limitation; and applying power to the stator winding based on the voltage command value. A driving unit, wherein the saturation control unit generates a saturation indicating how much the voltage command value is saturated based on the pre-limit voltage command value or the voltage command value; and Reference value creating means for creating a reference value indicating the reference of the saturation, wherein the speed command value changing means changes the speed command value when the saturation becomes larger than the reference value.
Change the previous speed command value so that it decreases
It is assumed that. With this configuration, it is possible to realize a motor control device that suppresses deterioration of responsiveness due to operation amount saturation and generation of noise and vibration due to current waveform distortion.

【0016】また、本発明のモータ制御装置は、さら
に、前記飽和度作成手段は、前記制限前電圧指令値、あ
るいは前記電圧指令値にフィルタを作用させたものに基
づき前記飽和度を作成するものである。この構成によ
り、誘起電圧の歪みが大きいモータにおいても、安定に
アンチ・ワインド・アップを行い、操作量飽和による応
答性の悪化、電流波形歪みによる騒音・振動発生を抑
制するモータ制御装置を実現する。
Further, in the motor control device of the present invention, the saturation creating means may create the saturation based on the pre-limit voltage command value or a value obtained by applying a filter to the voltage command value. It is. With this configuration, even in the motor high strain of the induced voltage, stably perform an anti-wind-up, the deterioration of responsiveness by the operation amount impregnating, suppresses motor controller generation of noise and vibration due to current waveform distortion realized I do.

【0017】また、本発明のモータ制御装置は、さら
に、前記電圧指令値作成手段は、比例動作により電圧指
令値比例成分を作成し、積分動作により電圧指令値積分
成分を作成し、前記電圧指令値比例成分と前記電圧指令
値積分成分とに基づき前記制限前電圧指令値を作成し、
前記飽和度作成手段は、前記電圧指令値積分成分に基づ
き前記飽和度を作成するものである。この構成により、
誘起電圧の歪みが大きいモータにおいても、安定にアン
チ・ワインド・アップを行い、操作量飽和による応答性
の悪化、電流波形歪みによる騒音・振動が発生を抑制す
るモータ制御装置を実現する。
Further, in the motor control device according to the present invention, the voltage command value creating means creates a voltage command value proportional component by a proportional operation, creates a voltage command value integral component by an integration operation, and Create the pre-limit voltage command value based on the value proportional component and the voltage command value integral component,
The saturation degree creation means creates the saturation degree based on the voltage command value integral component. With this configuration,
A motor control device that stably performs anti-wind-up even in a motor having a large induced voltage distortion and suppresses deterioration of responsiveness due to operation amount saturation and noise / vibration due to current waveform distortion.

【0018】また、本発明のモータ制御装置は、さら
に、前記基準値作成手段は、前記基準値を前記駆動手段
が印加できる最大電圧値より大きくするものである。こ
の構成により、印加する電圧の実効値を大きくし、モー
タの出力を大きくするモータ制御装置を実現する。
Further, in the motor control device according to the present invention, the reference value generating means sets the reference value to be larger than a maximum voltage value which can be applied by the driving means. With this configuration, a motor control device that increases the effective value of the applied voltage and increases the output of the motor is realized.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】以下、本発明のモータ制御装置の
具体的な実施の形態について添付の図面を参照して説明
する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, specific embodiments of a motor control device according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

【0020】(実施の形態1)以下、本発明の実施の形
態1であるモータ制御装置について説明する。実施の形
態1のモータ制御装置は、比例積分制御により得られた
電圧指令値にローパス・フィルタを作用し飽和度を作成
し、アンチ・ワインド・アップを行う。こうすることに
より、誘起電圧の歪みが大きいモータにおいても、安定
にアンチ・ワインド・アップを行い、操作量飽和による
応答性の悪化、電流波形歪みによる騒音・振動の発生を
抑制する。
Embodiment 1 Hereinafter, a motor control device according to Embodiment 1 of the present invention will be described. The motor control device according to the first embodiment applies a low-pass filter to the voltage command value obtained by the proportional-integral control, creates saturation, and performs anti-windup. By doing so, anti-wind-up is stably performed even in a motor having a large induced voltage distortion, and the deterioration of the response due to the saturation of the operation amount and the generation of noise and vibration due to the current waveform distortion are suppressed.

【0021】また、実施の形態1のモータ制御装置は、
電圧指令値に作用させるリミットとは別に基準値を設
け、飽和度を基準値と比較し、アンチ・ワインド・アッ
プを行う。こうすることにより、電圧指令値にローパス
・フィルタを作用させるときにおいても、出力を小さく
することなく、アンチ・ワインド・アップを行い、操作
量飽和による応答性の悪化、電流波形歪みによる騒音・
振動発生を抑制する。
Further, the motor control device according to the first embodiment
A reference value is provided separately from the limit applied to the voltage command value, and the saturation is compared with the reference value to perform anti-windup. By doing so, even when a low-pass filter is applied to the voltage command value, anti-wind-up is performed without reducing the output, the response is degraded due to the saturation of the manipulated variable, and noise and noise due to current waveform distortion are reduced.
Suppress the occurrence of vibration.

【0022】また、実施の形態1のモータ制御装置は、
基準値を駆動手段が印加できる最大電圧値より大きくす
る。こうすることにより、印加する電圧の実効値を大き
くし、モータの出力を大きくする。
Further, the motor control device according to the first embodiment
The reference value is made larger than the maximum voltage value that can be applied by the driving means. By doing so, the effective value of the applied voltage is increased, and the output of the motor is increased.

【0023】[モータの構造]まず、実施の形態1のモ
ータ制御装置が制御する埋込磁石型同期モータ(Interi
or Permanent Magnet Synchronous Motor。以後、IP
MSMと略記する)の構造を説明する。図1は、実施の
形態1におけるモータ制御装置の構成を示すブロック図
である。
[Structure of Motor] First, an interior permanent magnet synchronous motor (Interior motor) controlled by the motor controller of the first embodiment
or Permanent Magnet Synchronous Motor. After that, IP
(Abbreviated as MSM) will be described. FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of the motor control device according to the first embodiment.

【0024】IPMSM10は、電磁鋼板積層品であり
ティースを有するステータ(図示せず)と、被覆銅線で
あり相電流が流れステータ(図示せず)のティースに巻
回されたステータ巻線11u、11v、11wと、ステ
ータに対向し近接して配置されたロータ12と、ロータ
12と回転中心が同一になるように配置されエンコーダ
信号Z、A、Bを出力する光エンコーダ13とから構成
される。ここで、ステータ巻線11u、11v、11w
はY結線(各ステータ巻線11u、11v、11wの片
端が1点で接続される結線)されている。
The IPMSM 10 is a laminated electromagnetic steel sheet product and has a stator (not shown) having teeth, and a stator winding 11u which is a coated copper wire and is wound around the teeth of a stator (not shown) through which a phase current flows. 11v, 11w, and a rotor 12 arranged close to and facing the stator, and an optical encoder 13 arranged to have the same rotation center as the rotor 12 and outputting encoder signals Z, A, B. . Here, the stator windings 11u, 11v, 11w
Are connected in a Y-connection (connection in which one end of each of the stator windings 11u, 11v, 11w is connected at one point).

【0025】ロータ12は、回転自在に支持され、シャ
フト14と、シャフト14と回転中心が同一であり電磁
鋼板積層品であるロータヨーク15と、ロータヨーク1
5の内部に配置された永久磁石16とから構成される。
永久磁石16の透磁率はロータヨーク15より大幅に小
さく、かつ、ロータヨーク15は円筒形でない。そのた
め、ロータ12において、磁束の通りやすさは一様でな
く、突極性が大きい。
The rotor 12 is rotatably supported, and has a shaft 14, a rotor yoke 15 having the same rotation center as the shaft 14 and a laminated magnetic steel sheet product, and a rotor yoke 1.
5 and a permanent magnet 16 arranged inside.
The magnetic permeability of the permanent magnet 16 is significantly smaller than that of the rotor yoke 15, and the rotor yoke 15 is not cylindrical. Therefore, in the rotor 12, the ease of passing the magnetic flux is not uniform and the saliency is large.

【0026】ステータ巻線11u、11v、11wに流
れる相電流により発生される回転磁界と永久磁石16に
より発生される界磁との相互作用によりトルク(マグネ
ットトルク)を発生させる。また、磁束のとおりやすさ
の違いを利用し、相電流により回転磁束を発生させるこ
とにより、トルク(リラクタンストルク)を発生させ
る。
The torque (magnet torque) is generated by the interaction between the rotating magnetic field generated by the phase current flowing through the stator windings 11u, 11v, and 11w and the field generated by the permanent magnet 16. In addition, a torque (reluctance torque) is generated by using a difference in ease according to the magnetic flux and generating a rotating magnetic flux by a phase current.

【0027】[実施の形態1のモータ制御装置の構成]
次に、実施の形態1のモータ制御装置の構成を説明す
る。実施の形態1のモータ制御装置20は、DCカレン
ト・トランスから構成されそれぞれアナログu相電流値
iua、アナログv相電流値ivaを出力する電流セン
サ21u、21vと、エンコーダ信号Z、A、Bとアナ
ログu相電流値iuaとアナログv相電流値ivaとア
ナログ速度指令値ω*とを入力しスイッチング指令信号
guh、gul、gvh、gvl、gwh、gwlを出
力するマイコン22と、スイッチング指令信号guh、
gul、gvh、gvl、gwh、gwlを入力しステ
ータ巻線11u、11v、11wに電力を印加する駆動
部23とから構成される。
[Configuration of Motor Control Device of First Embodiment]
Next, the configuration of the motor control device according to the first embodiment will be described. The motor control device 20 according to the first embodiment includes current sensors 21u and 21v, each of which includes a DC current transformer and outputs an analog u-phase current value ua and an analog v-phase current value iva, and encoder signals Z, A, and B, respectively. A microcomputer 22 that receives an analog u-phase current value ua, an analog v-phase current value iva, and an analog speed command value ω * and outputs switching command signals guh, gul, gvh, gvl, gwh, and gwl; and a switching command signal guh,
and gul, gvh, gvl, gwh, and gwl, and a drive unit 23 that applies electric power to the stator windings 11u, 11v, and 11w.

【0028】図2は、実施の形態1における駆動部23
の構成を示す回路図である。駆動部23は、電源23a
と、コレクタが電源23aの正極に接続されエミッタが
ステータ巻線11u、11v、11wにそれぞれ接続さ
れた上側IGBT(Insulated Gate Bipolar Transisto
r:絶縁ゲート・バイポーラ・トランジスタ)23b
u、23bv、23bwと、上側IGBT23bu、2
3bv、23bwにそれぞれ逆並列接続された上側フラ
イホイール・ダイオード23cu、23cv、23cw
と、コレクタがステータ巻線11u、11v、11wに
それぞれ接続されエミッタが電源23aの負極に接続さ
れた下側IGBT23du、23dv、23dwと、下
側IGBT23du、23dv、23dwにそれぞれ逆
並列接続された下側フライホイール・ダイオード23e
u、23ev、23ewと、スイッチング指令信号gu
h、gul、gvh、gvl、gwh、gwlを入力し
それぞれ上側IGBT23bu、23bv、23bwの
ゲート電圧と下側IGBT23du、23dv、23d
wのゲート電圧とを制御するゲート・ドライブ器23f
とから構成される。
FIG. 2 shows a driving unit 23 according to the first embodiment.
FIG. 2 is a circuit diagram showing the configuration of FIG. The driving unit 23 includes a power supply 23a
And an upper IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) having a collector connected to the positive electrode of the power supply 23a and an emitter connected to the stator windings 11u, 11v, 11w, respectively.
r: insulated gate bipolar transistor) 23b
u, 23bv, 23bw, upper IGBT 23bu,
Upper flywheel diodes 23cu, 23cv, 23cv respectively connected in anti-parallel to 3bw, 23bw.
And lower IGBTs 23du, 23dv, and 23dw whose collectors are connected to the stator windings 11u, 11v, and 11w, respectively, and whose emitters are connected to the negative electrode of the power supply 23a. Side flywheel diode 23e
u, 23ev, 23ew and the switching command signal gu
h, gul, gvh, gvl, gwh, and gwl are input, and the gate voltages of the upper IGBTs 23bu, 23bv, and 23bw and the lower IGBTs 23du, 23dv, and 23d, respectively.
gate driver 23f for controlling the gate voltage of w
It is composed of

【0029】マイコン22は、ハード的に、CPU、R
AM、ROM、タイマ、ADC、ポート及びこれらをつ
なぐバスなどから構成される。また、マイコン22は、
機能的に、エンコーダ信号Z、A、Bを入力し角度θを
出力する角度作成部31と、角度θを入力し速度ωを出
力する速度作成部32と、アナログ速度指令値ω*aを
入力し速度指令値ω*を出力するアナログ・ディジタル
・コンバータ(AnalogDigital Converter。以後、AD
Cと略記する)33と、速度指令値ω*と速度ωとを入
力し速度誤差eωを出力する速度減算部34と、速度誤
差eωと電流指令最大値I*maxとを入力しd軸電流
指令値id*とq軸電流指令値iq*とを出力する電流
指令値作成部35とを含んで構成される。
The microcomputer 22 includes a CPU, an R
It comprises an AM, a ROM, a timer, an ADC, a port, and a bus connecting them. Also, the microcomputer 22
Functionally, an angle creation unit 31 that inputs the encoder signals Z, A, and B and outputs the angle θ, a speed creation unit 32 that inputs the angle θ and outputs the speed ω, and inputs an analog speed command value ω * a Analog-to-digital converter (Analog Digital Converter.
C) 33, a speed subtraction unit 34 for inputting the speed command value ω * and the speed ω and outputting a speed error eω, and inputting the speed error eω and the current command maximum value I * max to obtain the d-axis current It includes a current command value creation unit 35 that outputs a command value id * and a q-axis current command value iq *.

【0030】また、マイコン22は、アナログu相電流
値iuaを入力しu相電流値iuを出力するADC41
と、アナログv相電流値ivaを入力しv相電流値iv
を出力するADC42と、角度θとu相電流値iuとv
相電流値ivとを入力しd軸電流値idとq軸電流値i
qとを出力する三相二相変換部43とを含んで構成され
る。
The microcomputer 22 receives an analog u-phase current value uaa and outputs an u-phase current value iu.
And the analog v-phase current value iva and input the v-phase current value iv
, And the angle θ and the u-phase current values iu and v
The phase current value iv is input, and the d-axis current value id and the q-axis current value i
and a three-phase to two-phase conversion unit 43 that outputs q and q.

【0031】また、マイコン22は、d軸電流指令値i
d*とd軸電流値idとを入力しd軸電流誤差eidを
出力するd軸減算部52と、d軸電流誤差eidを入力
しd軸電圧指令値vd*を出力するd軸電流指令値作成
部53とを含んで構成される。また、マイコン22は、
q軸電流指令値iq*とq軸電流値iqとを入力しq軸
電流誤差eiqを出力するq軸減算部62と、q軸電流
誤差eiqを入力しq軸電圧指令値vq*を出力するq
軸電流指令値作成部63とを含んで構成される。
Further, the microcomputer 22 calculates the d-axis current command value i
A d-axis subtraction unit 52 that inputs d * and d-axis current value id and outputs a d-axis current error eid, and a d-axis current command value that inputs d-axis current error eid and outputs a d-axis voltage command value vd * And a creating unit 53. Also, the microcomputer 22
A q-axis subtraction unit 62 that inputs a q-axis current command value iq * and a q-axis current value iq and outputs a q-axis current error eiq, and inputs a q-axis current error eiq and outputs a q-axis voltage command value vq * q
And a shaft current command value creating unit 63.

【0032】また、マイコン22は、d軸電圧指令値v
d*を入力しローパス・フィルタ(Low-Pass Filter。
以後、LPFと略記する)後d軸電圧指令値vd*lを
出力するd軸LPF部71と、q軸電圧指令値vq*を
入力しLPF後q軸電圧指令値vq*lを出力するq軸
LPF部72と、LPF後d軸電流値vd*lとLPF
後q軸電流値vq*lとを入力し飽和度v2を出力する
飽和度作成部73と、基準値v0を出力する基準値作成
部74と、飽和度v2と基準値v0とを入力し電流指令
最大値I*maxを出力する電流指令最大値作成部75
とを含んで構成される。
Further, the microcomputer 22 calculates a d-axis voltage command value v
Input d * and input a low-pass filter (Low-Pass Filter.
(Hereinafter abbreviated as LPF) d-axis LPF unit 71 that outputs post-d-axis voltage command value vd * l, q that inputs q-axis voltage command value vq * and outputs q-axis voltage command value vq * l after LPF Axis LPF section 72, d-axis current value vd * l after LPF and LPF
After inputting the q-axis current value vq * l and outputting the saturation v2, a saturation generation unit 73 that outputs the reference value v0, a reference value generation unit 74 that outputs the reference value v0, and inputting the saturation v2 and the reference value v0 to input the current Current command maximum value creation unit 75 that outputs the command maximum value I * max
It is comprised including.

【0033】また、マイコン22は、角度θとd軸電圧
指令値vd*とq軸電圧指令値vq*とを入力しu相電
圧指令値vu*とv相電圧指令値vv*とw相電圧指令
値vw*とを出力する二相三相変換部81と、u相電圧
指令値vu*とv相電圧指令値vv*とw相電圧指令値
vw*とを入力しスイッチング指令信号guh、gu
l、gvh、gvl、gwh、gwlを出力するPWM
制御部82とを含んで構成される。
The microcomputer 22 receives the angle θ, the d-axis voltage command value vd *, and the q-axis voltage command value vq *, and inputs the u-phase voltage command value vu *, the v-phase voltage command value vv *, and the w-phase voltage. A two-phase / three-phase conversion unit 81 that outputs a command value vw *, a u-phase voltage command value vu *, a v-phase voltage command value vv *, and a w-phase voltage command value vw *, and switching command signals guh, gu
PWM that outputs l, gvh, gvl, gwh, gwl
The control unit 82 is included.

【0034】 [実施の形態1のモータ制御装置の動作の原理] 次に、実施の形態1のモータ制御装置の動作を説明す
る。実施の形態1のモータ制御装置は、LPFを作用し
た電圧指令値から飽和度を作成し、アンチ・ワインド・
アップを行う。ここで、LPFを使用することにより、
誘起電圧の歪みが大きいモータにおいても、安定にアン
チ・ワインド・アップを行う。また、実施の形態1のモ
ータ制御装置は、電圧指令値に作用させるリミットとは
別に基準値を設けることにより、電圧指令値にローパス
・フィルタを作用させるときにおいても、出力を小さく
することなく、アンチ・ワインド・アップを行い、操作
量飽和による応答性の悪化、電流波形歪みによる騒音・
振動発生を抑制する。また、実施の形態1のモータ制
御装置は、基準値を駆動手段が印加できる最大電圧値よ
り大きくすることにより、印加する電圧の実効値を大き
くし、モータの出力を大きくする。
[Principle of Operation of Motor Control Device of First Embodiment] Next, the operation of the motor control device of the first embodiment will be described. The motor control device according to the first embodiment generates the degree of saturation from the voltage command value applied with the LPF,
Do the up. Here, by using the LPF,
Anti-windup is performed stably even in motors with large induced voltage distortion. In addition, the motor control device according to the first embodiment provides a reference value separately from the limit applied to the voltage command value, so that even when the low-pass filter is applied to the voltage command value, the output is not reduced. Performs anti-wind-up, degrades responsiveness due to operation amount saturation, and reduces noise and noise due to current waveform distortion.
Suppress the occurrence of vibration. Further, the motor control device according to the first embodiment increases the effective value of the applied voltage by increasing the reference value to be greater than the maximum voltage value that can be applied by the driving means, thereby increasing the motor output.

【0035】まず、座標系を説明する。図3は、座標系
の説明図である。図3において、説明を簡単にするため
に、磁極数が2のIPMSMが示されている。d軸及び
q軸は、実際のロータ12の角度θによる軸である。d
軸をロータ12に配置された永久磁石16による磁束と
同じ向きとし、q軸をd軸に対して90°進んだ向きと
する。そして、ステータ巻線11uとd軸のなす角度を
角度θとする。ここで、正の向きは、u相、v相、w相
の順とする。
First, the coordinate system will be described. FIG. 3 is an explanatory diagram of a coordinate system. FIG. 3 shows an IPMSM having two magnetic poles for the sake of simplicity. The d axis and the q axis are axes based on the actual angle θ of the rotor 12. d
The axis is oriented in the same direction as the magnetic flux generated by the permanent magnet 16 disposed on the rotor 12, and the q axis is oriented 90 degrees ahead of the d axis. The angle between the stator winding 11u and the d axis is defined as an angle θ. Here, the positive direction is the order of the u phase, the v phase, and the w phase.

【0036】次に、電圧の大きさが大きくなったら、電
流振幅を小さくすることにより、電圧飽和を防止するこ
とを説明する。実施の形態1のモータ制御装置は、ロー
タ12の速度ω*が速度指令値ω*とおりに回転するよ
うに、d軸電流指令値id*とq軸電流指令値iq*と
を制御するような速度制御を行う。そして、ステータ巻
線11u、11v、11wに流れる電流のdq軸成分で
あるd軸電流値id、及びq軸電流値iqが、それぞれ
d軸電流指令値id*及びq軸電流指令値iq*とおり
になるように、d軸電圧指令値vd*及びq軸電圧指令
値vq*を制御するような電流制御を行う。
Next, a description will be given of how to prevent voltage saturation by reducing the current amplitude when the voltage increases. The motor control device according to the first embodiment controls the d-axis current command value id * and the q-axis current command value iq * such that the speed ω * of the rotor 12 rotates according to the speed command value ω *. Perform speed control. The d-axis current value id and the q-axis current value iq, which are the d- and q-axis components of the current flowing through the stator windings 11u, 11v, and 11w, are as follows: d-axis current command value id * and q-axis current command value iq *, respectively. Is performed so as to control the d-axis voltage command value vd * and the q-axis voltage command value vq *.

【0037】図4は、実施の形態1における速度ωに対
する出力トルク、d軸電流値id、q軸電流値iq、電
流振幅I、d軸電圧値vd、q軸電圧値vq及び電圧振
幅Vの変化を示す関係図である。ファンなど制御すると
き、図4及び下記式(1)のように、速度ωの増加に伴
い、必要となる出力トルクTが大きくなる。ここで、ω
^2は速度ωの二乗値、KtwはトルクTとω^2との
比を示す。下記式(2)のように、出力トルクTを大き
くするために、d軸電流値id及びq軸電流値iq
きくする。ここで、Pは極対数、ψはdq軸巻線鎖交磁
束実効値ψ、Lqはq軸インダクタンス、Ldはd軸イ
ンダクタンスを示す。式(2)において、第一項はマグ
ネット・トルクを示し、第二項はリラクタンス・トルク
を示す。ここで、正のリラクタンス・トルクを発生させ
るためには、d軸電流値idを負にする。従って、d軸
電流値idが大きくなるという表現は、d軸電流値id
の絶対値が大きくなることを示す。速度制御は、d軸電
流指令値id*及びq軸電流指令値iq*とを大きくす
ることにより、d軸電流値id及びq軸電流値iqを大
きくし、出力トルクTを大きくする。そして、d軸電流
値id及びq軸電流値iqの増加に伴い、下記式(3)
で表される電流振幅Iが大きくなる。ここで、√は()
内の正の平方根を示す。
FIG. 4 shows output torque, d-axis current value id, q-axis current value iq, current amplitude I, d-axis voltage value vd, q-axis voltage value vq, and voltage amplitude V with respect to speed ω in the first embodiment. FIG. 9 is a relationship diagram showing a change. When controlling a fan or the like, as shown in FIG. 4 and the following equation (1), the required output torque T increases with an increase in the speed ω. Where ω
^ 2 indicates the square value of the speed ω, and Ktw indicates the ratio between the torque T and ω ^ 2. As shown in the following equation (2), the d-axis current value id and the q-axis current value iq are increased in order to increase the output torque T. Here, P is the number of pole pairs, ψ is the effective value of the dq-axis winding interlinkage magnetic flux ψ, Lq is the q-axis inductance, and Ld is the d-axis inductance. In the equation (2), the first term indicates a magnet torque, and the second term indicates a reluctance torque. Here, in order to generate a positive reluctance torque, the d-axis current value id is made negative. Therefore, the expression that the d-axis current value id increases is expressed by the d-axis current value id.
Indicates that the absolute value of becomes larger. The speed control increases the d-axis current value id * and the q-axis current command value iq *, thereby increasing the d-axis current value id and the q-axis current value iq and increasing the output torque T. Then, as the d-axis current value id and the q-axis current value iq increase, the following equation (3)
The current amplitude I represented by Where √ is ()
Indicates the positive square root of.

【0038】 T = Ktw・ω^2 …(1) T = P・{ψ・iq − (Lq−Ld)・id・iq} …(2) I = √(id^2 + iq^2) …(3) また、ステータ巻線における電圧のd軸成分及びq軸成
分であるd軸電圧値vd及びq軸電圧値vqは、下記式
(4)(5)で表される。ここで、Rは相抵抗値、pは
微分演算子を示す。そのため、速度ωの増加に伴いd軸
電圧値vd及びq軸電圧値vqが大きくなる。ここで、
正のリラクタンス・トルクを発生させるためには、d軸
電圧値vdが負である範囲が多い。従って、d軸電流値
idと同様に、d軸電圧値vdが大きくなるという表現
は、絶対値が大きくなることを示す。そして、d軸電圧
値vd及びq軸電圧値vqの増加に伴い、下記式(6)
で表される電圧振幅Vが大きくなる。
T = Ktw · ω ^ 2 (1) T = P · {ψ · iq− (Lq−Ld) · id · iq} (2) I = √ (id ^ 2 + iq ^ 2) (3) The d-axis voltage value vd and the q-axis voltage value vq, which are the d-axis component and the q-axis component of the voltage in the stator winding, are represented by the following equations (4) and (5). Here, R represents a phase resistance value, and p represents a differential operator. Therefore, the d-axis voltage value vd and the q-axis voltage value vq increase as the speed ω increases. here,
In order to generate a positive reluctance torque, there are many ranges where the d-axis voltage value vd is negative. Accordingly, like the d-axis current value id, the expression that the d-axis voltage value vd increases indicates that the absolute value increases. Then, as the d-axis voltage value vd and the q-axis voltage value vq increase, the following equation (6) is obtained.
Is increased.

【0039】 vd = (R+p)・id − ω・Lq・iq …(4) vq = (R+p)・iq + ω・Ld・id + ω・ψ …(5) V = √(vd^2 + vq^2) …(6) このように、速度ωの増加に伴い、必要となる電圧振幅
Vが大きくなる。しかし、駆動部23の電源23aの電
圧には限界があるため、高速・高負荷領域において、十
分な電圧を印加できず電圧が飽和する。このような電圧
が飽和する領域では、操作量飽和による応答性の悪化、
電流波形歪みによる騒音・振動が発生する。
Vd = (R + p) · id−ω · Lq · iq (4) vq = (R + p) · iq + ω · Ld · id + ω · ψ (5) V = √ (vd ^ 2 + vq ^ 2) (6) As described above, as the speed ω increases, the required voltage amplitude V increases. However, since the voltage of the power supply 23a of the driving unit 23 has a limit, a sufficient voltage cannot be applied in a high-speed and high-load region, and the voltage is saturated. In such a region where the voltage is saturated, the responsiveness is deteriorated due to the operation amount saturation,
Noise and vibration occur due to current waveform distortion.

【0040】そこで、電圧振幅Vが大きくなったら、電
流振幅Iを制限することにより、電圧飽和を防止する。
すなわち、電源電圧/2より若干大きな基準値v0を設
定し、電圧振幅Vが基準値v0より大きいとき(図4に
おいて、電流振幅I及び電圧振幅Vが、●で示される状
態のとき)、電圧振幅Vが基準値v0に収斂するように
電流振幅Iを小さくする(図4において、電流振幅I及
び電圧振幅Vを、●で示される状態から○で示される状
態に変化させる)。このように、アンチ・ワインド・ア
ップを行い、操作量飽和による応答性の悪化、電流波形
歪みによる騒音・振動の発生を抑制する。なお実動作に
おいて、電圧振幅Vの代わりに後述の飽和度v2を利用
し、電流指令Iの代わりに電流指令値振幅I*を制限す
る。
Therefore, when the voltage amplitude V increases, the current amplitude I is limited to prevent voltage saturation.
That is, a reference value v0 slightly larger than the power supply voltage / 2 is set, and when the voltage amplitude V is larger than the reference value v0 (in FIG. 4, when the current amplitude I and the voltage amplitude V are in the state indicated by ●), The current amplitude I is reduced so that the amplitude V converges to the reference value v0 (in FIG. 4, the current amplitude I and the voltage amplitude V are changed from a state indicated by ● to a state indicated by ○). In this way, anti-wind-up is performed to suppress deterioration of responsiveness due to operation amount saturation and generation of noise and vibration due to current waveform distortion. In the actual operation, the saturation v2 described later is used instead of the voltage amplitude V, and the current command value amplitude I * is limited instead of the current command I.

【0041】次に、飽和度v2を作成するにあたり、L
PFを作用させた電圧指令値を利用することを説明す
る。図5は、実施の形態1におけるd軸電圧指令値vd
*、q軸電圧指令値vq*、電圧指令値の二乗和(vd
*^2+vq*^2)、LPF後d軸電圧指令値vd*
l、LPF後q軸電圧指令値vq*l及び飽和度v2の
波形図である。誘起電圧が歪んだIPMSMにおいて、
d軸電流指令値id*及びq軸電流指令値iq*が一定
であっても、図5(a)及び図5(b)のように、電流
制御により作成されるd軸電圧指令値vd*及びq軸電
圧指令値vq*は振動する。この振動に伴い、図5
(c)のように、これらの二乗和(vd*^2+vq*
^2)も振動する。そのため、この二乗和(vd*^2
+vq*^2)に基づきアンチ・ワインド・アップを行
うと、制御が安定しない。
Next, when creating the saturation degree v2, L
The use of the voltage command value with the PF applied will be described. FIG. 5 shows a d-axis voltage command value vd according to the first embodiment.
*, Q-axis voltage command value vq *, sum of squares of voltage command value (vd
* ^ 2 + vq * ^ 2), d-axis voltage command value vd * after LPF
1 is a waveform diagram of a q-axis voltage command value vq * l after LPF and a saturation degree v2. In IPMSM where the induced voltage is distorted,
Even if the d-axis current command value id * and the q-axis current command value iq * are constant, as shown in FIGS. 5A and 5B, the d-axis voltage command value vd * created by the current control. And the q-axis voltage command value vq * oscillates. With this vibration, FIG.
As shown in (c), these sums of squares (vd * ^ 2 + vq *
^ 2) also vibrates. Therefore, this sum of squares (vd * ^ 2
If anti-wind-up is performed based on + vq * ^ 2), control will not be stable.

【0042】一方、d軸電圧指令値vd*及びq軸電圧
指令値vq*に、それぞれLPFを作用したLPF後d
軸電圧指令値vd*l及びq軸電圧指令値vq*lは、
図5(d)及び図5(e)のように、振動が抑制され
る。従って、図5(f)のように、これらの二乗和であ
る飽和度v2(下記式(7))の振動も抑制される。そ
のため、この飽和度v2に基づきアンチ・ワインド・ア
ップを行うと、制御が安定する。
On the other hand, the d-axis voltage command value vd * and the q-axis voltage command value vq * are each obtained by applying an LPF to the post-LPF d
The shaft voltage command value vd * l and the q-axis voltage command value vq * l are
As shown in FIGS. 5D and 5E, the vibration is suppressed. Therefore, as shown in FIG. 5F, the oscillation of the saturation v2 (the following equation (7)), which is the sum of the squares, is also suppressed. Therefore, if anti-wind-up is performed based on the degree of saturation v2, the control is stabilized.

【0043】 v2 = vd*l^2 + vq*l^2 …(7) 次に、電圧指令値のリミットと基準値v0とを独立に設
定することを説明する。d軸電圧指令値作成部53及び
q軸電圧指令値作成部63は、それぞれ比例積分制御を
行いリミットを作用し、d軸電圧指令値vd*及びq軸
電圧指令値vq*を作成する。ここで、電圧の飽和を検
知するならば、リミットの前後のd軸電圧指令値の差及
びリミットの前後のq軸電圧指令値の差から判断すれば
よい。しかし、図5(a)及び図5(b)のように、d
軸電圧指令値vd*及びq軸電圧指令値vq*は振動す
る。
V2 = vd * l ^ 2 + vq * l ^ 2 (7) Next, the independent setting of the voltage command value limit and the reference value v0 will be described. The d-axis voltage command value creation section 53 and the q-axis voltage command value creation section 63 respectively perform proportional integration control and act as limits to create a d-axis voltage command value vd * and a q-axis voltage command value vq *. Here, if voltage saturation is detected, it may be determined from the difference between the d-axis voltage command values before and after the limit and the difference between the q-axis voltage command values before and after the limit. However, as shown in FIGS. 5A and 5B, d
The shaft voltage command value vd * and the q-axis voltage command value vq * vibrate.

【0044】そこで、前述のように、図5(d)及び図
5(e)のLPF後d軸電圧指令値vd*l及びLPF
後q軸電圧指令値vq*lを用いて飽和度v2(図5
(f))を作成し、この飽和度v2と基準値v0とに基
づきアンチ・ワインド・アップを行う。すなわち、電圧
指令の低周波成分から飽和を判断しアンチ・ワインド・
アップを行う。一方、誘起電圧の歪みに対応するため
に、電圧指令の高周波成分はそのまま印加する必要があ
る。そのため、電圧指令値のリミットとアンチ・ワイン
ド・アップの飽和判断とを独立に設定する必要がある。
Therefore, as described above, the post-LPF d-axis voltage command value vd * l and the LPF shown in FIGS. 5D and 5E are used.
The saturation degree v2 using the rear q-axis voltage command value vq * l (FIG. 5)
(F)) is prepared, and anti-wind-up is performed based on the saturation v2 and the reference value v0. That is, the saturation is determined from the low frequency component of the voltage command and the anti-wind
Do the up. On the other hand, in order to cope with distortion of the induced voltage, it is necessary to apply the high frequency component of the voltage command as it is. Therefore, it is necessary to independently set the voltage command value limit and the anti-wind-up saturation judgment.

【0045】次に、基準値v0を駆動部23が印加でき
る最大電圧値より大きくすることを説明する。多少電圧
が飽和しても正弦波状の電流を流し続けることができ
る。また、印加する電圧の実効値が大きいほど、モータ
の出力を大きくできる。そのため、基準値v0を駆動部
23が印加できる最大電圧値より大きくすることによ
り、モータの出力を大きくできる。
Next, how the reference value v0 is made larger than the maximum voltage value that can be applied by the drive unit 23 will be described. Even if the voltage is somewhat saturated, a sinusoidal current can continue to flow. The output of the motor can be increased as the effective value of the applied voltage increases. Therefore, the output of the motor can be increased by making the reference value v0 larger than the maximum voltage value that can be applied by the drive unit 23.

【0046】[実施の形態1のモータ制御装置の動作の
詳細]上記の原理に基づき、実施の形態1のモータ制御
装置は、IPMSM10を制御する。以下、実施の形態
1のモータ制御装置の動作の詳細を説明する。
[Details of Operation of Motor Control Device of First Embodiment] The motor control device of the first embodiment controls the IPMSM 10 based on the above principle. Hereinafter, details of the operation of the motor control device according to the first embodiment will be described.

【0047】光エンコーダ13は、互いに90°だけ位
相が異なりロータ12の機械角の一回転あたりNP周期
を含む矩形波状のA、B信号と、ロータ12の機械角の
一回転あたり一回だけパルス状に変化するZ信号とを出
力する。ここで、Z信号がパルス状に変化するときの角
度が0°となるように、あらかじめ光エンコーダ13を
取り付ける。
The optical encoder 13 has a rectangular wave-shaped A and B signals including an NP cycle per one rotation of the mechanical angle of the rotor 12 having a phase difference of 90 ° from each other, and a pulse only once per one rotation of the mechanical angle of the rotor 12. And outputs a Z signal that changes in the form. Here, the optical encoder 13 is attached in advance so that the angle when the Z signal changes in a pulse shape becomes 0 °.

【0048】電流センサ21u、21vは、それぞれス
テータ巻線11u、11vに流れる電流を検知し、アナ
ログu相電流値iua、アナログv相電流値ivaを作
成する。
The current sensors 21u and 21v detect the current flowing through the stator windings 11u and 11v, respectively, and create an analog u-phase current value ua and an analog v-phase current value iva.

【0049】駆動部23は、スイッチング指令信号gu
h、gul、gvh、gvl、gwh、gwlとに基づ
きステータ巻線11u、11v、11wの電圧を制御す
る。電源23aは、駆動部23に電力を供給する。ゲー
ト・ドライブ器23fは、スイッチング指令信号guh
がHのとき上側IGBT23buが通電し、スイッチン
グ信号guhがLのとき上側IGBT23buが非通電
であるように、上側IGBT23buのゲート電圧を制
御する。一方、スイッチング指令信号gulがHのとき
下側IGBT23duが通電し、スイッチング指令信号
gulがLのとき下側IGBT23duが非通電である
ように、下側IGBT23duのゲート電圧を制御す
る。また、v相及びw相についても同様に、スイッチン
グ指令信号gvh、gvl、gwh、gwlに基づき上
側IGBT23bv、23bw、下側IGBT23d
v、23dwのゲート電圧を制御する。
The drive unit 23 outputs the switching command signal gu
The voltage of the stator windings 11u, 11v, 11w is controlled based on h, gul, gvh, gvl, gwh, gwl. The power supply 23a supplies power to the drive unit 23. The gate driver 23f outputs the switching command signal guh.
Is high, the upper IGBT 23bu is energized, and the gate voltage of the upper IGBT 23bu is controlled such that the upper IGBT 23bu is non-energized when the switching signal guh is L. On the other hand, the gate voltage of the lower IGBT 23du is controlled such that the lower IGBT 23du is energized when the switching command signal gu is H, and de-energized when the switching command signal gu is L. Similarly, for the v-phase and the w-phase, the upper IGBTs 23bv, 23bw, and the lower IGBT 23d based on the switching command signals gvh, gvl, gwh, gwl.
v, 23dw.

【0050】マイコン22は、ある一定周期毎(以後、
この周期を制御周期Tと記す)に、ADC33、ADC
41及びADC42を動作させ、これらのADCの動作
が終了した時点で、順に、角度作成部31、速度作成部
32、速度減算部34、電流指令値作成部35、三相二
相変換部43、d軸減算部52、d軸電圧指令値作成部
53、q軸減算部62、q軸電圧指令値作成部63、d
軸LPF部71、q軸LPF72、飽和度作成部73、
基準値作成部74、電流指令最大値作成部75及び二相
三相変換部81を演算実行する。また、PWM制御部8
2は、ハード・ロジックにより実現される。
The microcomputer 22 is controlled by a certain period (hereinafter, referred to as a certain period).
This cycle is referred to as a control cycle T).
When the operation of these ADCs is completed, the angle creating unit 31, the speed creating unit 32, the speed subtracting unit 34, the current command value creating unit 35, the three-phase two-phase converting unit 43, d-axis subtraction unit 52, d-axis voltage command value creation unit 53, q-axis subtraction unit 62, q-axis voltage command value creation unit 63, d
Axis LPF unit 71, q-axis LPF 72, saturation creation unit 73,
The reference value creation unit 74, the current command maximum value creation unit 75, and the two-phase / three-phase conversion unit 81 are arithmetically executed. Further, the PWM control unit 8
2 is realized by hard logic.

【0051】角度作成部31は、エンコーダ信号Z、
A、Bに基づき角度θを作成する。角度作成部31には
カウンタが含まれる。このカウンタのカウンタ値TM
は、Z信号がパルス状に変化したとき、0にされる。ま
た、A信号、B信号が正順のとき(A、Bの順番に変化
するとき)、それぞれの立上がり及び立下りエッジにお
いてカウンタ値が1だけ増加される。一方、A信号、B
信号が逆順のとき(B、Aの順番に変化するとき)、そ
れぞれの立上がり及び立下りエッジにおいてカウンタ値
が1だけ減少される。そして、角度作成部31は、下記
式(8)のように、このカウンタ値TMを用いてθを作
成する。
The angle generator 31 outputs the encoder signals Z,
The angle θ is created based on A and B. The angle creation unit 31 includes a counter. The counter value TM of this counter
Is set to 0 when the Z signal changes in a pulse shape. When the A signal and the B signal are in the normal order (when the signals change in the order of A and B), the counter value is incremented by 1 at each rising edge and falling edge. On the other hand, A signal, B
When the signal is in reverse order (when changing in the order of B and A), the counter value is decremented by 1 at each rising and falling edge. Then, the angle creating unit 31 creates θ using the counter value TM as in the following equation (8).

【0052】 θ = TM・2π/(4・NP) …(8) 速度作成部32は、角度θを微分し速度ωを作成する。
下記式(9)のように、角度θの差分から速度ωを作成
する。ここで、θ(i)は今回に速度作成部32が動作
するときの角度θであり、θ(i−1)は前回に速度作
成部32が動作するときの角度θである。
Θ = TM · 2π / (4 · NP) (8) The speed creating unit 32 differentiates the angle θ to create the speed ω.
The velocity ω is created from the difference between the angles θ as in the following equation (9). Here, θ (i) is the angle θ when the speed creating unit 32 operates this time, and θ (i−1) is the angle θ when the speed creating unit 32 operates last time.

【0053】 ω = {θ(i)−θ(i−1)}/T …(9) ADC33は、アナログ値であるアナログ速度指令値ω
*aをディジタル値である速度指令値ω*にアナログ/
ディジタル変換する。速度減算器34は、下記式(1
0)のように、速度指令値ω*と速度ωの差を速度誤差
eωにする。
Ω = {θ (i) −θ (i−1)} / T (9) The ADC 33 outputs the analog speed command value ω which is an analog value.
* A is converted to analog speed command value ω *
Perform digital conversion. The speed subtractor 34 uses the following equation (1)
0), a difference between the speed command value ω * and the speed ω is set as a speed error eω.

【0054】 eω = ω* − ω …(10) 電流指令値作成部35は、比例積分制御を用いて電流指
令を作成し、さらに速度指令最大値i*maxに基づき
電流指令をリミットする。図6は、実施の形態1におけ
る電流指令値作成部35の動作を示すブロック図であ
る。ここでzは、z変換を表す。
Eω = ω * −ω (10) The current command value creation unit 35 creates a current command using proportional integral control, and further limits the current command based on the speed command maximum value i * max. FIG. 6 is a block diagram illustrating the operation of the current command value creating unit 35 according to the first embodiment. Here, z represents a z-transform.

【0055】下記式(11)のように、速度誤差eωに
比例ゲインKpwを乗じたものを電流指令値振幅比例成
分I*pにする。また、下記式(12)のように、速度
誤差eωに積分ゲインKiwを乗じ積分したものを電流
指令値振幅積分成分I*iにする。ここで、下記式(1
3)のように、この電流指令値振幅積分成分I*iを、
I*minからI*maxの範囲に制限する。そして、
下記式(14)のように、電流指令値振幅比例成分I*
pと電流指令値振幅積分成分I*iとの和を電流指令値
振幅I*にする。ここで、下記式(15)のように、こ
の電流指令値振幅I*を、I*minからI*maxの
範囲に制限する。なお、電流指令最大値I*maxは、
後述の電流指令最大値作成部75により作成される。ま
た、I*minは、駆動部23の最大回生能力などによ
り決定される。
As shown in the following equation (11), a value obtained by multiplying the speed error eω by the proportional gain Kpw is used as a current command value amplitude proportional component I * p. Further, as shown in the following equation (12), a value obtained by multiplying and integrating the speed error eω by the integral gain Kiw is used as a current command value amplitude integral component I * i. Here, the following equation (1)
As shown in 3), this current command value amplitude integral component I * i is
Limit the range from I * min to I * max. And
As shown in the following equation (14), the current command value amplitude proportional component I *
The sum of p and the current command value amplitude integral component I * i is defined as the current command value amplitude I *. Here, the current command value amplitude I * is limited to a range from I * min to I * max as in the following equation (15). Note that the current command maximum value I * max is
It is created by a current command maximum value creating unit 75 described later. In addition, I * min is determined by the maximum regenerative capacity of the drive unit 23 and the like.

【0056】 I*p = Kpw・eω …(11) I*i = ΣKiw・eω …(12) I*min ≦ I*i ≦ I*max …(13) I* = I*p + I*i …(14) I*min ≦ I* ≦ I*max …(15) そして、下記式(16)及び下記式(17)のように、
d軸電流指令値id*及びq軸電流指令値iq*を作成
する。ここで、β*は、電流指令値振幅I*が与えられ
たときに最大出力トルクまたは最大効率を実現する電流
位相である。
I * p = Kpw · eω (11) I * i = ΣKiw · eω (12) I * min ≦ I * i ≦ I * max (13) I * = I * p + I * i (14) I * min ≦ I * ≦ I * max (15) Then, as in the following equations (16) and (17),
A d-axis current command value id * and a q-axis current command value iq * are created. Here, β * is a current phase that achieves the maximum output torque or the maximum efficiency when the current command value amplitude I * is given.

【0057】 id* = − I*・sin(β*) …(16) iq* = I*・cos(β*) …(17) ADC41は、アナログ値であるアナログu相電流値i
uaをディジタル値であるu相電流値iuにアナログ/
ディジタル変換する。また、ADC42は、アナログ値
であるアナログv相電流値ivaをディジタル値である
v相電流値ivにアナログ/ディジタル変換する。
Id * = − I * · sin (β *) (16) iq * = I * · cos (β *) (17) The ADC 41 has an analog u-phase current value i which is an analog value.
ua is converted to a digital value u-phase current value iu by analog /
Perform digital conversion. The ADC 42 also performs analog / digital conversion of the analog v-phase current value iva, which is an analog value, into a v-phase current value iv, which is a digital value.

【0058】三相二相変換部43は、ステータ巻線11
u、11v、11wに流れる電流を示す電流値を角度θ
による回転座標系であるdq軸上のd軸電流値idとq
軸電流値iqとに変換する。また、後述の二相三相変換
部81は、ステータ巻線11u、11v、11wに印加
する電圧について三相二相変換部43で行われる変換の
逆変換を行う。具体的には、三相二相変換部43は、下
記式(18)、(19)のようにd軸電流値idとq軸
電流値iqとを作成する。
The three-phase to two-phase conversion unit 43 includes a stator winding 11
u, 11v, and 11w are represented by angles θ
D-axis current values id and q on the dq-axis, which is a rotating coordinate system by
This is converted to the shaft current value iq. Further, a two-phase to three-phase converter 81 described later performs an inverse conversion of the conversion performed by the three-phase to two-phase converter 43 on the voltage applied to the stator windings 11u, 11v, and 11w. Specifically, the three-phase to two-phase conversion unit 43 creates a d-axis current value id and a q-axis current value iq as in the following equations (18) and (19).

【0059】 id={√(2)}・{iu・sin(θ+π/3)+iv・sin(θ)} …(18) iδ={√(2)}・{iu・cos(θ+π/3)+iv・cos(θ)} …(19) d軸減算器52は、下記式(20)のように、d軸電流
指令値id*とd軸電流値idとの差をd軸電流誤差e
idにする。
Id = {(2)} · {iu · sin (θ + π / 3) + iv · sin (θ)} (18) iδ = {(2)} · {iu · cos (θ + π / 3) + Iv · cos (θ)} (19) The d-axis subtractor 52 calculates the difference between the d-axis current command value id * and the d-axis current value id as a d-axis current error e as in the following equation (20).
id.

【0060】 eid = id* − id …(20) d軸電圧指令値作成部53は、比例積分制御を用いてd
軸電圧指令値vd*を作成し、さらにリミットする。図
7は、実施の形態1におけるd軸電圧指令値作成部53
の動作を示すブロック図である。
Eid = id * −id (20) The d-axis voltage command value creation unit 53 uses the proportional-integral control to calculate d.
A shaft voltage command value vd * is created and further limited. FIG. 7 shows a d-axis voltage command value creation unit 53 according to the first embodiment.
It is a block diagram which shows operation | movement.

【0061】下記式(21)のように、d軸電流誤差e
idに比例ゲインKpdを乗じたものをd軸電圧指令値
比例成分vd*pにする。また、下記式(22)のよう
に、d軸電流誤差eidに積分ゲインKidを乗じ積分
したものをd軸電圧指令値積分成分vd*iにする。こ
こで、下記式(23)のように、このd軸電圧指令値積
分成分vd*iを、vd*minからvd*maxの範
囲に制限する。
As shown in the following equation (21), the d-axis current error e
The value obtained by multiplying id by the proportional gain Kpd is used as a d-axis voltage command value proportional component vd * p. Further, as shown in the following equation (22), a value obtained by multiplying and integrating the d-axis current error eid by the integration gain Kid is set as a d-axis voltage command value integration component vd * i. Here, the d-axis voltage command value integral component vd * i is limited to the range from vd * min to vd * max as in the following equation (23).

【0062】そして、下記式(24)のように、d軸電
圧指令値比例成分vd*pとd軸電圧指令値幅積分成分
vd*iとの和をd軸電圧指令値vd*にする。ここ
で、下記式(25)のように、このd軸電圧指令値vd
*を、vd*minからvd*maxの範囲に制限す
る。なお、この範囲は、電源23aが与えることができ
る電圧値の2〜3倍程度にする。すなわち、vd*mi
nを電源−3・(√(3/2))・(E/2)から−2
・(√(3/2))・(E/2)程度にする。また、v
d*maxを電源2・(√(3/2))・(E/2)か
ら3・(√(3/2))・(E/2)程度にする。ここ
で、Eは電源23aの電圧値である。
Then, as in the following equation (24), the sum of the d-axis voltage command value proportional component vd * p and the d-axis voltage command value width integral component vd * i is used as the d-axis voltage command value vd *. Here, as in the following equation (25), the d-axis voltage command value vd
* Is restricted to the range from vd * min to vd * max. This range is set to about two to three times the voltage value that can be given by the power supply 23a. That is, vd * mi
n is -2 from power supply -3 · (√ (3/2)) · (E / 2)
・ (√ (3/2)) ・ (E / 2). Also, v
The power supply d * max is reduced from about 2 · (√ (3/2)) · (E / 2) to about 3 · (√ (3/2)) · (E / 2). Here, E is the voltage value of the power supply 23a.

【0063】 vd*p = Kpd・eid …(21) vd*i = ΣKid・eid …(22) vd*min ≦ vd*i ≦ vd*max …(23) vd* = vd*p + vd*i …(24) vd*min ≦ vd* ≦ vd*max …(25) q軸電圧指令値vq*は、d軸電圧指令値vd*と同様
の方法で作成する。
Vd * p = Kpd · eid (21) vd * i = ΣKid · eid (22) vd * min ≦ vd * i ≦ vd * max (23) vd * = vd * p + vd * i (24) vd * min ≦ vd * ≦ vd * max (25) The q-axis voltage command value vq * is created in the same manner as the d-axis voltage command value vd *.

【0064】q軸減算器62は、下記式(26)のよう
に、q軸電流指令値iq*とq軸電流値iqとの差をq
軸電流誤差eiqにする。
The q-axis subtractor 62 calculates the difference between the q-axis current command value iq * and the q-axis current value iq by the following equation (26).
A shaft current error eiq is set.

【0065】 eiq = iq* − iq …(26) q軸電圧指令値作成部63は、比例積分制御を用いてq
軸電圧指令値vq*を作成し、さらにリミットする。図
8は、実施の形態1におけるq軸電圧指令値作成部63
の動作を示すブロック図である。
Eiq = iq * −iq (26) The q-axis voltage command value creation unit 63 uses the proportional-integral control to make q
A shaft voltage command value vq * is created and further limited. FIG. 8 shows a q-axis voltage command value creating unit 63 according to the first embodiment.
It is a block diagram which shows operation | movement.

【0066】下記式(27)のように、q軸電流誤差e
iqに比例ゲインKpqを乗じたものをq軸電圧指令値
比例成分vq*pにする。また、下記式(28)のよう
に、q軸電流誤差eiqに積分ゲインKiqを乗じ積分
したものをq軸電圧指令値積分成分vq*iにする。こ
こで、下記式(29)のように、このq軸電圧指令値積
分成分vq*iを、vq*minからvq*maxの範
囲に制限する。そして、下記式(30)のように、q軸
電圧指令値比例成分vq*pとq軸電圧指令値幅積分成
分vq*iとの和をq軸電圧指令値vq*にする。ここ
で、下記式(31)のように、このq軸電圧指令値vq
*を、vq*minからvq*maxの範囲に制限す
る。なお、この範囲は、電源23aが与えることができ
る電圧値の2〜3倍程度にする。すなわち、vq*mi
nを電源−3・(√(3/2))・(E/2)から−2
・(√(3/2))・(E/2)程度にする。また、v
q*maxを電源2・(√(3/2))・(E/2)か
ら3・(√(3/2))・(E/2)程度にする。ここ
で、Eは電源23aの電圧値である。
As shown in the following equation (27), the q-axis current error e
The value obtained by multiplying iq by the proportional gain Kpq is set as a q-axis voltage command value proportional component vq * p. Further, as shown in the following equation (28), a value obtained by multiplying and integrating the q-axis current error eiq by the integration gain Kiq is set as a q-axis voltage command value integration component vq * i. Here, the q-axis voltage command value integral component vq * i is limited to the range from vq * min to vq * max as in the following equation (29). Then, as in the following equation (30), the sum of the q-axis voltage command value proportional component vq * p and the q-axis voltage command value width integral component vq * i is used as the q-axis voltage command value vq *. Here, as in the following equation (31), the q-axis voltage command value vq
* Is restricted to the range from vq * min to vq * max. This range is set to about two to three times the voltage value that can be given by the power supply 23a. That is, vq * mi
n is -2 from power supply -3 · (√ (3/2)) · (E / 2)
・ (√ (3/2)) ・ (E / 2). Also, v
q * max is changed from power supply 2 (√ (3/2)) · (E / 2) to about 3 · (√ (3/2)) · (E / 2). Here, E is the voltage value of the power supply 23a.

【0067】 vq*p = Kpq・eiq …(27) vq*i = ΣKiq・eiq …(28) vq*min ≦ vq*i ≦ vq*max …(29) vq* = vq*p + vq*i …(30) vq*min ≦ vq* ≦ vq*max …(31) d軸LPF部71は、下記式(32)のように、d軸電
圧指令値vd*にディジタル一次LPFを作用しLPF
後d軸電圧指令値vd*lにする。ここで、LPFの係
数であるKldは、0から1までの値をとり、小さくな
るほどLPFの作用が大きくなる。なお、vd*l
(i)は今回にd軸LPF部71が動作するときのLP
F後d軸電圧指令値であり、vd*l(i−1)は前回
にd軸LPF部71が動作したときのLPF後d軸電圧
指令値である。
Vq * p = Kpq · eiq (27) vq * i = ΣKiq · eiq (28) vq * min ≦ vq * i ≦ vq * max (29) vq * = vq * p + vq * i (30) vq * min ≦ vq * ≦ vq * max (31) The d-axis LPF 71 applies a digital primary LPF to the d-axis voltage command value vd * as shown in the following equation (32) to perform LPF.
The rear d-axis voltage command value is set to vd * l. Here, Kld, which is a coefficient of the LPF, takes a value from 0 to 1, and the effect of the LPF increases as the value decreases. Note that vd * l
(I) is the LP when the d-axis LPF unit 71 operates this time.
The post-F d-axis voltage command value, and vd * l (i-1) is the post-LPF d-axis voltage command value when the d-axis LPF unit 71 was operated last time.

【0068】 vd*l(i) = Kld・vd*+(1−Kld)・vd*l(i−1) …(32) q軸LPF部72は、下記式(33)のように、q軸電
圧指令値vq*にディジタル一次LPFを作用しLPF
後q軸電圧指令値vq*lにする。ここで、LPFの係
数であるKlqは、0から1までの値をとり、小さくな
るほどLPFの作用が大きくなる。なお、vq*l
(i)は今回にq軸LPF部72が動作するときのLP
F後q軸電圧指令値であり、vq*l(i−1)は前回
にq軸LPF部72が動作したときのLPF後q軸電圧
指令値である。
Vd * l (i) = Kld · vd * + (1−Kld) · vd * 1 (i−1) (32) The q-axis LPF unit 72 calculates q as shown in the following equation (33). A digital primary LPF is applied to the shaft voltage command value vq * to produce an LPF
The rear q-axis voltage command value is set to vq * l. Here, Klq, which is a coefficient of the LPF, takes a value from 0 to 1, and the effect of the LPF increases as the value decreases. Note that vq * l
(I) is the LP when the q-axis LPF unit 72 operates this time.
The post-F q-axis voltage command value, and vq * l (i-1) is the post-LPF q-axis voltage command value when the q-axis LPF unit 72 last operated.

【0069】 vq*l(i) = Klq・vq*+(1−Klq)・vq*l(i−1) …(33) 飽和度作成部73は、下記式(34)のように、LPF
後d軸電圧指令値vd*lとLPF後q軸電圧指令値v
q*lとの二乗和を飽和度v2にする。
Vq * l (i) = Klq · vq * + (1−Klq) · vq * 1 (i−1) (33) The saturation creation unit 73 calculates the LPF as shown in the following equation (34).
Rear d-axis voltage command value vd * l and post-LPF q-axis voltage command value v
The sum of squares with q * l is set to the saturation degree v2.

【0070】 v2 = vd*l・vd*l + vq*l・vq*l …(34) 基準値作成部74は、基準値v0を作成する。このv0
は、電源23aの電圧値の1.1倍から2倍程度にす
る。
V2 = vd * l · vd * l + vq * l · vq * l (34) The reference value creation unit 74 creates the reference value v0. This v0
Is about 1.1 to 2 times the voltage value of the power supply 23a.

【0071】電流指令最大値作成部75は、飽和度v2
と基準値v0とに基づき電流指令最大値I*maxを作
成する。図9は、実施の形態1における電流指令最大値
作成部の動作を示すブロック図である。
The current command maximum value creating unit 75 calculates the saturation v2
The current command maximum value I * max is created based on the reference value v0 and the reference value v0. FIG. 9 is a block diagram illustrating an operation of the current command maximum value creating unit according to the first embodiment.

【0072】まず、下記式(35)のように、基準値の
二乗値v0^2から飽和度v2を減算した結果を飽和度
誤差evにする。そして、下記式(36)のように、飽
和度誤差evに比例ゲインKpiを乗じたものを電流指
令最大値比例成分I*maxpにする。また、下記式
(37)のように、飽和度誤差evに積分ゲインKii
を乗じ積分したものを電流指令最大値積分成分I*ma
xiにする。ここで、下記式(38)のように、この電
流指令最大値積分成分I*maxiを、0からI0の範
囲に制限する。そして、下記式(39)のように、電流
指令最大値比例成分I*maxpと電流指令最大値積分
成分I*maxiとの和を電流指令最大値I*maxに
する。ここで、下記式(40)のように、この電流指令
最大値I*maxを、0からI0の範囲に制限する。な
お、このI0は、IPMSM10の最大出力や駆動部2
3のIGBTの耐量などにより決定される。
First, as shown in the following equation (35), a result obtained by subtracting the saturation v2 from the square value v0 ^ 2 of the reference value is set as a saturation error ev. Then, as shown in the following equation (36), a value obtained by multiplying the saturation error ev by the proportional gain Kpi is set as a current command maximum value proportional component I * maxp. Further, as shown in the following equation (37), the integration error Kii is added to the saturation error ev.
Is multiplied and integrated by the current command maximum value integration component I * ma
xi. Here, as shown in the following equation (38), the current command maximum value integral component I * maxi is limited to a range from 0 to I0. Then, as in the following equation (39), the sum of the current command maximum value proportional component I * maxp and the current command maximum value integral component I * maxi is set as the current command maximum value I * max. Here, as shown in the following equation (40), the current command maximum value I * max is limited to a range from 0 to I0. This I0 is the maximum output of the IPMSM 10 or the driving unit 2
3 depending on the IGBT withstand capability and the like.

【0073】 ev = v0^2 − v2 …(35) I*maxp = Kpi・ev …(36) I*maxi = ΣKii・ev …(37) 0 ≦ I*maxi ≦ I0 …(38) I*max = I*maxp + I*maxi …(39) 0 ≦ I*max ≦ I0 …(40) 三相二相変換部81は、推定角度θによる回転座標系で
あるdq軸上のd軸電圧指令値vd*とq軸電圧指令値
vq*とを静止座標系に変換し、ステータ巻線11u、
11v、11wに印加するu相電圧指令値vu*とv相
電圧指令値vv*とw相電圧指令値vw*とを作成す
る。具体的には、下記式(41)、(42)、(43)
のようにする。
Ev = v0 ^ 2−v2 (35) I * maxp = Kpi · ev (36) I * maxi = ΣKii · ev (37) 0 ≦ I * maxi ≦ I0 (38) I * max = I * maxp + I * maxi (39) 0 ≦ I * max ≦ I0 (40) The three-phase / two-phase conversion unit 81 outputs a d-axis voltage command value on the dq axis which is a rotating coordinate system based on the estimated angle θ. vd * and the q-axis voltage command value vq * are converted into a stationary coordinate system, and the stator winding 11u,
A u-phase voltage command value vu *, a v-phase voltage command value vv *, and a w-phase voltage command value vw * to be applied to 11v and 11w are created. Specifically, the following equations (41), (42), and (43)
Like

【0074】 vu*={√(2/3)}・{vd*・cosθ−vq*・sinθ}…(4 1) vv*={√(2/3)}・{vd*・cos(θ−2・π/3) −vq*・sin(θ−2・π/3)} …(42 ) vw*={√(2/3)}・{vd*・cos(θ+2・π/3) −vq*・sin(θ+2・π/3)} …(43 ) PWM制御器82は、u相電圧指令値vu*とv相電圧
指令値vv*とw相電圧指令値vw*とをパルス幅変調
(PWM:Pulse Width Modulation)する。具体的に
は、ある設定された周期とE/2の振幅とを持つ三角波
を発生する。ここで、Eは電源23aの電圧値である。
そして、この三角波とu相電圧指令値vu*とを比較
し、u相電圧指令値vu*の方が大きいとき、スイッチ
ング信号guhをH、gulをLにする。一方、u相電
圧指令値vu*の方が小さいとき、スイッチング信号g
uhをL、gulをHにする。
Vu * = {(2/3)} · {vd * · cos θ−vq * · sin θ} (41) vv * = {(2/3)} · {vd * · cos (θ −2 · π / 3) −vq * · sin (θ−2 · π / 3)}... (42) vw * = {(2/3)} · {vd * · cos (θ + 2 · π / 3) −vq * · sin (θ + 2 · π / 3)} (43) The PWM controller 82 determines the pulse width of the u-phase voltage command value vu *, the v-phase voltage command value vv *, and the w-phase voltage command value vw *. Modulation (PWM: Pulse Width Modulation) is performed. Specifically, a triangular wave having a set period and an amplitude of E / 2 is generated. Here, E is the voltage value of the power supply 23a.
Then, the triangular wave is compared with the u-phase voltage command value vu *, and when the u-phase voltage command value vu * is larger, the switching signal guh is set to H and the gul is set to L. On the other hand, when the u-phase voltage command value vu * is smaller, the switching signal g
uh is set to L and gu is set to H.

【0075】なお、スイッチング信号guh、gulの
状態が遷移するとき、スイッチング信号guh、gul
を双方ともLにする短い時間を設ける(この短い時間は
デッド・タイムと呼ばれる)。また、v相及びw相とに
ついても同様に、それぞれv相電圧指令値vv*及びw
相電圧指令値vw*に基づきスイッチング信号gvh、
gvl及びgwh、gwlを作成する。
When the states of the switching signals guh and gu transition, the switching signals guh and gul change.
Are both set to L (this short time is called dead time). Similarly, v-phase voltage command values vv * and w-phase
The switching signal gvh based on the phase voltage command value vw *,
Create gvl and gwh, gwl.

【0076】[実施の形態1のモータ制御装置の効果]
上述のように動作させることにより、実施の形態1のモ
ータ制御装置は、以下の効果を有する。速度ωの増加に
伴い、必要となる電圧の振幅が大きくなる。しかし、電
源23aの電圧には限界があるため、高速・高負荷領域
において、十分な電圧を印加できず電圧が飽和する。こ
のような電圧が飽和する領域では、操作量飽和による応
答性の悪化、電流波形歪みによる騒音・振動が発生し
た。
[Effects of Motor Control Device of First Embodiment]
By operating as described above, the motor control device of the first embodiment has the following effects. As the speed ω increases, the required voltage amplitude increases. However, since the voltage of the power supply 23a has a limit, a sufficient voltage cannot be applied in a high-speed and high-load region, and the voltage is saturated. In such a region where the voltage is saturated, responsiveness is deteriorated due to the operation amount saturation, and noise and vibration are generated due to current waveform distortion.

【0077】そこで、実施の形態1のモータ制御装置
は、基準値v0を設定し、飽和度v2が基準値v0の二
乗値より大きいとき、飽和度v2が基準値v0の二乗値
に収斂するように比例積分制御を用いて電流指令最大値
I*maxを小さくすることにより、電流指令値を小さ
く制限する。このように、飽和度v2と基準値v0とに
基づき電流指令値を制限することにより、操作量飽和に
よる応答性の悪化、電流波形歪みによる騒音・振動が発
生を抑制するモータ制御装置を実現する。
Therefore, the motor control device of the first embodiment sets the reference value v0, and when the saturation v2 is larger than the square of the reference value v0, the saturation v2 converges to the square of the reference value v0. The current command value is limited to a small value by reducing the current command maximum value I * max using proportional integral control. As described above, by limiting the current command value based on the saturation degree v2 and the reference value v0, a motor control device that suppresses deterioration of responsiveness due to operation amount saturation and noise / vibration due to current waveform distortion is realized. .

【0078】また、誘起電圧が歪んだIPMSMにおい
て、d軸電流指令値id*及びq軸電流指令値iq*が
一定であっても、図5(a)及び図5(b)のように、
電流制御により作成されるd軸電圧指令値vd*及びq
軸電圧指令値vq*は振動する。そのため、これらのd
軸電圧指令値vd*及びq軸電圧指令値vq*を用いて
アンチ・ワインド・アップを行うと、動作が不安定にな
った。
Further, in the IPMSM in which the induced voltage is distorted, even if the d-axis current command value id * and the q-axis current command value iq * are constant, as shown in FIGS. 5 (a) and 5 (b).
D-axis voltage command values vd * and q created by current control
The shaft voltage command value vq * vibrates. Therefore, these d
When anti-wind-up was performed using the shaft voltage command value vd * and the q-axis voltage command value vq *, the operation became unstable.

【0079】実施の形態1のモータ制御装置は、d軸電
圧指令値vd*及びq軸電圧指令値vq*に、それぞれ
LPFを作用したLPF後d軸電圧指令値vd*l及び
q軸電圧指令値vq*lを利用する。図5(d)及び図
5(e)のように、LPFの作用により、LPF後d軸
電圧指令値vd*l及びq軸電圧指令値vq*lの振動
は、抑制される。従って、図5(f)のように、これら
の二乗和である飽和度v2の振動も抑制される。そし
て、この飽和度v2を用いてアンチ・ワインド・アップ
を行う。
The motor control device according to the first embodiment includes a post-LPF d-axis voltage command value vd * l and a q-axis voltage command value obtained by applying an LPF to the d-axis voltage command value vd * and the q-axis voltage command value vq *, respectively. Use the value vq * l. As shown in FIG. 5D and FIG. 5E, the vibration of the post-LPF d-axis voltage command value vd * l and the q-axis voltage command value vq * l is suppressed by the action of the LPF. Therefore, as shown in FIG. 5F, the oscillation of the saturation degree v2, which is the sum of the squares, is also suppressed. Then, anti-wind-up is performed using the saturation v2.

【0080】このように、LPFを作用した電圧指令値
から作成した飽和度v2を使用することにより、誘起電
圧の歪みが大きいモータにおいても、安定にアンチ・ワ
インド・アップを行い、操作量飽和による応答性の悪
化、電流波形歪みによる騒音・振動が発生を抑制するモ
ータ制御装置を実現する。
As described above, by using the saturation degree v2 created from the voltage command value applied with the LPF, anti-wind-up can be stably performed even in a motor having a large induced voltage distortion, and the operation amount is saturated. A motor control device that suppresses noise and vibration due to deterioration of responsiveness and current waveform distortion is realized.

【0081】また、実施の形態1のモータ制御装置は、
上述のように、図5(d)及び図5(e)のLPF後d
軸電圧指令値vd*l及びLPF後q軸電圧指令値vq
*lを用いて飽和度v2(図5(f))を作成し、この
飽和度v2と基準値v0とに基づきアンチ・ワインド・
アップを行う。すなわち、電圧指令の低周波成分から飽
和を判断しアンチ・ワインド・アップを行う。一方、誘
起電圧の歪みに対応するために、電圧指令の高周波成分
はそのまま印加する必要がある。そのため、電圧指令値
のリミットとアンチ・ワインド・アップの飽和判断とを
独立に設定する必要がある。
Further, the motor control device according to the first embodiment
As described above, d after the LPF in FIGS. 5D and 5E
Shaft voltage command value vd * l and q-axis voltage command value vq after LPF
* 1 is used to create a saturation v2 (FIG. 5 (f)), and an anti-winding factor is calculated based on the saturation v2 and the reference value v0.
Do the up. That is, saturation is determined from the low frequency component of the voltage command, and anti-windup is performed. On the other hand, in order to cope with distortion of the induced voltage, it is necessary to apply the high frequency component of the voltage command as it is. Therefore, it is necessary to independently set the voltage command value limit and the anti-wind-up saturation judgment.

【0082】このように、電圧指令値のリミットとアン
チ・ワインド・アップの飽和判断とを独立に設定するこ
とにより、電圧指令値にローパス・フィルタを作用させ
るときにおいても、出力を小さくすることなく、アンチ
・ワインド・アップを行い、操作量飽和による応答性の
悪化、電流波形歪みによる騒音・振動が発生を抑制する
モータ制御装置を実現する。
As described above, by independently setting the voltage command value limit and the anti-wind-up saturation judgment, even when a low-pass filter is applied to the voltage command value, the output can be reduced. A motor control device that performs anti-wind-up to suppress responsiveness deterioration due to operation amount saturation and noise / vibration due to current waveform distortion.

【0083】また、実施の形態1のモータ制御装置は、
基準値v0を駆動部23が印加できる最大電圧値より大
きくする。ここで、多少電圧が飽和しても正弦波状の電
流を流し続けることができる。また、印加する電圧の実
効値が大きいほど、モータの出力を大きくできる。この
ように、基準値v0を駆動部23が印加できる最大電圧
値より大きくすることにより、モータの出力を大きくす
るモータ制御装置を実現する。
Further, the motor control device according to the first embodiment
The reference value v0 is set to be larger than the maximum voltage value that can be applied by the drive unit 23. Here, a sinusoidal current can continue to flow even if the voltage is somewhat saturated. The output of the motor can be increased as the effective value of the applied voltage increases. As described above, by making the reference value v0 larger than the maximum voltage value that can be applied by the drive unit 23, a motor control device that increases the output of the motor is realized.

【0084】(実施の形態2) 次に、実施の形態2のモータ制御装置を説明する。実施
の形態1のモータ制御装置は、LPFを作用した電圧指
令値(LPF後d軸電圧指令値vd*l及びLPF後q
軸電圧指令値vq*l)に基づき飽和度v2を作成し
た。実施の形態2のモータ制御装置は、電圧指令の積分
成分(d軸電圧指令値積分成分vd*i及びq軸電圧指
令値積分成分vq*i)基づき飽和度v2を作成す
る。こうすることにより、誘起電圧の歪みが大きいモー
タにおいても、飽和度v2の振動を抑制し、安定にアン
チ・ワインド・アップを行い、操作量飽和による応答性
の悪化、電流波形歪みによる騒音・振動の発生を抑制す
る。また、LPFの演算を省くことにより、演算時間を
短縮する。
(Second Embodiment) Next, a motor control device according to a second embodiment will be described. The motor control device according to the first embodiment is configured such that the voltage command value applied with the LPF (d-axis voltage command value after LPF vd * l and q after LPF q
The saturation v2 was created based on the shaft voltage command value vq * l). The motor control apparatus of the second embodiment, to create a saturation v2 based on the integral component of the voltage command (d-axis voltage command value integral component vd * i and q-axis voltage command value integral component vq * i). By doing so, even in a motor having a large induced voltage distortion, the oscillation of the saturation degree v2 is suppressed, anti-wind-up is performed stably, the response is deteriorated due to the saturation of the operation amount, and the noise and vibration due to the current waveform distortion. The occurrence of is suppressed. Further, by omitting the operation of the LPF, the operation time is reduced.

【0085】[実施の形態2のモータ制御装置の構成と
動作]まず、実施の形態2のモータ制御装置の構成と動
作を説明する。図10は、実施の形態2におけるモータ
制御装置の構成を示すブロック図である。このモータ制
御装置220が含む構成のうち、マイコン222が、実
施の形態1と異なる。また、マイコン222が含む構成
のうち、d軸電圧指令値作成部253とq軸電圧指令値
作成部263と飽和度作成部273とが、実施の形態1
と異なる。また、実施の形態1に含まれたd軸LPF部
71及びq軸LPF部72は、実施の形態2に含まれな
い。その他の構成は、実施の形態1と同様であり、実施
の形態1と同一の符号で示し、説明を省略する。
[Configuration and Operation of Motor Control Device of Second Embodiment] First, the configuration and operation of the motor control device of the second embodiment will be described. FIG. 10 is a block diagram illustrating a configuration of a motor control device according to the second embodiment. In the configuration included in the motor control device 220, the microcomputer 222 is different from the first embodiment. Further, among the configurations included in the microcomputer 222, the d-axis voltage command value creation unit 253, the q-axis voltage command value creation unit 263, and the saturation creation unit 273 are different from the first embodiment.
And different. The d-axis LPF 71 and the q-axis LPF 72 included in the first embodiment are not included in the second embodiment. Other configurations are the same as those in the first embodiment, and are denoted by the same reference numerals as those in the first embodiment, and description thereof will be omitted.

【0086】d軸電圧指令値作成部253は、d軸電流
誤差eidを入力し、d軸電圧指令値vd*とd軸電圧
指令値積分成分vd*iとを出力する。d軸電圧指令値
作成部253の入出力以外の動作は、実施の形態1と同
様であり、説明を省略する。
The d-axis voltage command value creation section 253 receives the d-axis current error eid and outputs a d-axis voltage command value vd * and a d-axis voltage command value integral component vd * i. The operations other than the input / output of the d-axis voltage command value creation unit 253 are the same as those of the first embodiment, and the description is omitted.

【0087】q軸電圧指令値作成部263は、q軸電流
誤差eiqを入力し、q軸電圧指令値vq*とq軸電圧
指令値積分成分vq*iとを出力する。q軸電圧指令値
作成部263の入出力以外の動作は、実施の形態1と同
様であり、説明を省略する。
The q-axis voltage command value creation unit 263 receives the q-axis current error eiq, and outputs a q-axis voltage command value vq * and a q-axis voltage command value integral component vq * i. The operation other than the input / output of the q-axis voltage command value creation unit 263 is the same as that of the first embodiment, and the description is omitted.

【0088】飽和度作成部273は、d軸電圧指令値積
分成分vd*iとq軸電圧指令値積分成分vq*iとを
入力し、飽和度v2を出力する。下記式(44)のよう
に、d軸電圧指令値積分成分vd*iとq軸電圧指令値
積分成分vq*iとの二乗和を飽和度v2にする。
The saturation creation section 273 receives the d-axis voltage command value integral component vd * i and the q-axis voltage command value integral component vq * i, and outputs a saturation v2. As in the following equation (44), the saturation sum v2 of the d-axis voltage command value integral component vd * i and the q-axis voltage command value integral component vq * i is set to the saturation degree v2.

【0089】 v2 = vd*i・vd*i + vq*i・vq*i …(44) [実施の形態2のモータ制御装置の効果]次に、実施の
形態2のモータ制御装置の効果を説明する。図11は、
実施の形態2におけるd軸電圧指令値vd*、q軸電圧
指令値vq*、電圧指令値の二乗和(vd*^2+vq
*^2)、d軸電圧指令値積分成分vd*i、q軸電圧
指令値積分成分vq*i及び飽和度v2の波形図であ
る。誘起電圧が歪んだIPMSMにおいて、d軸電流指
令値id*及びq軸電流指令値iq*が一定であって
も、図11(a)及び図11(b)のように、電流制御
により作成されるd軸電圧指令値vd*及びq軸電圧指
令値vq*は振動する。この振動に伴い、図11(c)
のように、これらの二乗和(vd*^2+vq*^2)
も振動する。そのため、この二乗和(vd*^2+vq
*^2)に基づきアンチ・ワインド・アップを行うと、
制御が安定しない。
V2 = vd * i * vd * i + vq * i * vq * i (44) [Effect of Motor Control Device of Second Embodiment] Next, the effect of the motor control device of the second embodiment will be described. explain. FIG.
The d-axis voltage command value vd *, the q-axis voltage command value vq *, and the sum of squares of the voltage command value (vd * ^ 2 + vq) in the second embodiment.
* ^ 2) is a waveform diagram of a d-axis voltage command value integral component vd * i, a q-axis voltage command value integral component vq * i, and a saturation degree v2. In the IPMSM in which the induced voltage is distorted, even if the d-axis current command value id * and the q-axis current command value iq * are constant, they are created by current control as shown in FIGS. 11 (a) and 11 (b). The d-axis voltage command value vd * and the q-axis voltage command value vq * vibrate. With this vibration, FIG.
The sum of these squares (vd * ^ 2 + vq * ^ 2)
Also vibrate. Therefore, the sum of squares (vd * ^ 2 + vq
* When anti-wind-up is performed based on 2),
Control is not stable.

【0090】一方、d軸電圧指令値積分成分vd*i及
びq軸電圧指令値積分成分vq*iは、図11(d)及
び図11(e)のように、振動が抑制される。従って、
図11(f)のように、これらの二乗和である飽和度v
2(式(44))の振動も抑制される。そのため、この
飽和度v2を利用して、アンチ・ワインド・アップを行
うと、制御が安定する。
On the other hand, as for the d-axis voltage command value integral component vd * i and the q-axis voltage command value integral component vq * i, vibration is suppressed as shown in FIGS. Therefore,
As shown in FIG. 11 (f), the saturation sum v
2 (Equation (44)) is also suppressed. Therefore, when anti-wind-up is performed using this degree of saturation v2, control is stabilized.

【0091】このように、電圧指令値の積分成分(d軸
電圧指令値積分成分vd*i及びq軸電圧指令値積分成
分vq*i)から作成した飽和度v2を使用することに
より、誘起電圧の歪みが大きいモータにおいても、安定
にアンチ・ワインド・アップを行い、操作量飽和による
応答性の悪化、電流波形歪みによる騒音・振動発生を
抑制するモータ制御装置を実現する。
As described above, the induced voltage is obtained by using the saturation degree v2 created from the integral components of the voltage command value (d-axis voltage command value integral component vd * i and q-axis voltage command value integral component vq * i). also in motor distortion is large, stable perform anti-wind-up, the deterioration of responsiveness by the operation amount impregnating realizes suppressing motor controller generation of noise and vibration due to current waveform distortion.

【0092】また、実施の形態2のモータ制御装置は、
実施の形態1と同様の作用を有するため、実施の形態1
と同様の効果を有する。
Further, the motor control device according to the second embodiment
Since it has the same operation as the first embodiment, the first embodiment
Has the same effect as.

【0093】また、実施の形態1のモータ制御装置は、
LPFを作用させた電圧指令値(LPF後d軸電圧指令
値vd*l及びLPF後q軸電圧指令値vq*l)に基
づき飽和度v2を作成するため、LPFに要する演算時
間が必要であった。これに対して実施の形態2では、L
PFを使用せず、電圧指令値の積分成分(d軸電圧指令
値積分成分vd*i及びq軸電圧指令値積分成分vq*
i)に基づき、飽和度v2を作成することにより、演算
時間を短縮したモータ制御装置を実現する。
Further, the motor control device according to the first embodiment
Since the saturation degree v2 is created based on the voltage command values (the d-axis voltage command value after LPF vd * l and the q-axis voltage command value after LPF vq * l) applied with the LPF, the calculation time required for the LPF is required. Was. On the other hand, in the second embodiment, L
Without using the PF, the integral components of the voltage command value (d-axis voltage command value integral component vd * i and q-axis voltage command value integral component vq *
By creating the saturation degree v2 based on i), a motor control device with reduced calculation time is realized.

【0094】(実施の形態3)次に、実施の形態3のモ
ータ制御装置を説明する。実施の形態1のモータ制御装
置は、電圧飽和を検知すると、電流指令最大値I*ma
xを変化させることにより、電流指令値を小さくするよ
うなアンチ・ワインド・アップを行った。実施の形態3
のモータ制御装置は、電圧飽和を検知すると、速度指令
値ω*を小さくするようなアンチ・ワインド・アップを
行い、操作量飽和による応答性の悪化、電流波形歪みに
よる騒音・振動の発生を抑制する。
(Embodiment 3) Next, a motor control device according to Embodiment 3 will be described. When detecting the voltage saturation, the motor control device according to the first embodiment detects the current command maximum value I * ma
By changing x, anti-wind-up was performed to reduce the current command value. Embodiment 3
When the motor controller detects voltage saturation, it performs anti-wind-up to reduce the speed command value ω *, thereby suppressing responsiveness deterioration due to operation amount saturation and suppressing noise and vibration caused by current waveform distortion. I do.

【0095】[実施の形態3のモータ制御装置の構成と
動作]まず、実施の形態3のモータ制御装置の構成と動
作を説明する。図12は、実施の形態3におけるモータ
制御装置の構成を示すブロック図である。このモータ制
御装置320が含む構成のうち、マイコン322が、実
施の形態1と異なる。また、マイコン322が含む構成
のうち、速度減算部334と電流指令値作成部335と
速度指令値減算量作成部376とが、実施の形態1と異
なる。また、実施の形態1に含まれた電流指令最大値作
成部75は、実施の形態3に含まれない。その他の構成
は、実施の形態1と同様であり、実施の形態1と同一の
符号で示し、説明を省略する。
[Configuration and Operation of Motor Control Device of Third Embodiment] First, the configuration and operation of the motor control device of the third embodiment will be described. FIG. 12 is a block diagram illustrating a configuration of a motor control device according to the third embodiment. The microcomputer 322 of the configuration included in the motor control device 320 is different from that of the first embodiment. Further, among the configurations included in the microcomputer 322, a speed subtraction unit 334, a current command value creation unit 335, and a speed command value subtraction amount creation unit 376 are different from the first embodiment. Further, the current command maximum value creation unit 75 included in the first embodiment is not included in the third embodiment. Other configurations are the same as those in the first embodiment, and are denoted by the same reference numerals as those in the first embodiment, and description thereof will be omitted.

【0096】速度減算部334は、速度指令値ω*と速
度指令値減算量Δωと速度ωとを入力し、速度誤差eω
を出力する。下記式(45)のように、速度指令値ω*
から速度指令値減算量Δωを減じ、さらに速度ωを減じ
た結果を速度誤差eωにする。
The speed subtraction section 334 receives the speed command value ω *, the speed command value subtraction amount Δω, and the speed ω, and generates a speed error eω.
Is output. As shown in the following equation (45), the speed command value ω *
, The speed command value subtraction amount Δω is reduced, and the result obtained by further reducing the speed ω is set as a speed error eω.

【0097】 eω = ω* − Δω − ω …(45) 電流指令値作成部375は、電流指令最大値I*max
としてある設定された値を用いる。その他の動作は、実
施の形態1と同様であり、説明を省略する。
Eω = ω * −Δω−ω (45) The current command value creation unit 375 calculates the current command maximum value I * max.
Use a certain set value. Other operations are the same as those in the first embodiment, and a description thereof will not be repeated.

【0098】速度減算量作成部376は、飽和度v2と
基準値v0とを入力し、速度指令値減算量Δωを出力す
る。図13は、実施の形態3における速度指令値減算量
作成部の動作を示すブロック図である。
The speed subtraction amount creating section 376 receives the saturation v2 and the reference value v0, and outputs a speed command value subtraction amount Δω. FIG. 13 is a block diagram illustrating the operation of the speed command value subtraction amount creating unit according to the third embodiment.

【0099】まず、下記式(46)のように、基準値の
二乗値v0^2から飽和度v2を減算した結果を飽和度
誤差evにする。そして、下記式(47)のように、飽
和度誤差evに比例ゲインKpdwを乗じたものを速度
指令値減算量比例成分Δωpにする。また、下記式(4
8)のように、飽和度誤差evに積分ゲインKidwを
乗じ積分したものを速度指令値減算量積分成分Δωiに
する。ここで、下記式(49)のように、この速度指令
値減算量積分成分Δωiを、0からω0の範囲に制限す
る。そして、下記式(50)のように、速度指令値減算
量比例成分Δωpと速度指令値減算量積分成分Δωiと
の和を速度指令値減算量Δωにする。ここで、下記式
(51)のように、この速度指令値減算量Δωを、0か
らω0の範囲に制限する。なお、このω0は、IPMS
M10の最大速度などから決定される。
First, as shown in the following equation (46), a result obtained by subtracting the saturation v2 from the square value v0 ^ 2 of the reference value is set as a saturation error ev. Then, as shown in the following equation (47), a value obtained by multiplying the saturation error ev by the proportional gain Kpdw is used as a speed command value subtraction amount proportional component Δωp. In addition, the following equation (4)
As shown in 8), the value obtained by multiplying and integrating the saturation error ev by the integration gain Kidw is used as a speed command value subtraction amount integration component Δωi. Here, as shown in the following equation (49), this speed command value subtraction amount integral component Δωi is limited to a range from 0 to ω0. Then, as in the following equation (50), the sum of the speed command value subtraction amount proportional component Δωp and the speed command value subtraction amount integral component Δωi is used as the speed command value subtraction amount Δω. Here, as shown in the following equation (51), the speed command value subtraction amount Δω is limited to a range from 0 to ω0. Note that this ω0 is the IPMS
It is determined from the maximum speed of M10 and the like.

【0100】 ev = v0^2 − v2 …(46) Δωp = Kpdw・ev …(47) Δωi = ΣKidw・ev …(48) 0 ≦ Δωi ≦ ω0 …(49) Δω = Δωp + Δωi …(50) 0 ≦ Δω ≦ ω0 …(51) [実施の形態3のモータ制御装置の効果]図4を用いて
前述したように、ファンなど制御するとき、速度ωの増
加に伴い、必要となる電圧振幅Vが大きくなる。しか
し、駆動部23の電源23aの電圧には限界があるた
め、高速・高負荷領域において、十分な電圧を印加でき
ず電圧が飽和する。このような電圧が飽和する領域で
は、操作量飽和による応答性の悪化、電流波形歪みによ
る騒音・振動が発生する。
Ev = v0 ^ 2-v2 (46) Δωp = Kpdw · ev (47) Δωi = ΣKidw · ev (48) 0 ≦ Δωi ≦ ω0 (49) Δω = Δωp + Δωi (50) 0 ≦ Δω ≦ ω0 (51) [Effect of Motor Control Device of Third Embodiment] As described above with reference to FIG. 4, when controlling a fan or the like, a required voltage amplitude V increases with an increase in speed ω. Becomes larger. However, since the voltage of the power supply 23a of the driving unit 23 has a limit, a sufficient voltage cannot be applied in a high-speed and high-load region, and the voltage is saturated. In such a region where the voltage is saturated, responsiveness is deteriorated due to operation amount saturation, and noise and vibration are generated due to current waveform distortion.

【0101】そこで、電圧振幅Vが大きくなったら、速
度ωを小さくすることにより、電圧飽和を防止する。す
なわち、電源電圧/2より若干大きな基準値v0を設定
し、電圧振幅Vが基準値v0より大きいとき(図4にお
いて、速度ω及び電圧振幅Vが、●で示される状態のと
き)、電圧振幅Vが基準値v0に収斂するように速度ω
を小さくする(図4において、速度ω及び電圧振幅V
を、●で示される状態から○で示される状態に変化させ
る)。このように、アンチ・ワインド・アップを行い、
操作量飽和による応答性の悪化、電流波形歪みによる騒
音・振動の発生を抑制する。なお、実動作において、電
圧振幅Vの代わりに飽和度v2を利用し、速度ωの代わ
りに速度指令値ω*を小さくする。
Therefore, when the voltage amplitude V increases, the speed ω is reduced to prevent voltage saturation. That is, a reference value v0 slightly larger than the power supply voltage / 2 is set, and when the voltage amplitude V is larger than the reference value v0 (in FIG. 4, when the speed ω and the voltage amplitude V are in the state indicated by ●), V so that V converges to the reference value v0
(In FIG. 4, the speed ω and the voltage amplitude V
Is changed from the state indicated by ● to the state indicated by ○). In this way, anti-wind up,
Deterioration of responsiveness due to operation amount saturation and generation of noise and vibration due to current waveform distortion are suppressed. In the actual operation, the saturation v2 is used instead of the voltage amplitude V, and the speed command value ω * is reduced instead of the speed ω.

【0102】このように、実施の形態3のモータ制御装
置は、飽和度v2と基準値v0とに基づき電圧飽和を検
知し、電圧が飽和したとき速度指令値ω*を小さくする
ことにより、実施の形態1と同様の効果を有する。な
お、実施の形態3において、実施の形態2で用いた飽和
度v2を利用してもよい。
As described above, the motor control device according to the third embodiment detects voltage saturation based on the saturation degree v2 and the reference value v0, and reduces the speed command value ω * when the voltage is saturated. This has the same effect as the first embodiment. In the third embodiment, the saturation v2 used in the second embodiment may be used.

【0103】以上、実施の形態1〜3について詳細な説
明を行ったが、実施の形態1及び実施の形態3におい
て、d軸電圧指令値vd*及びq軸電圧指令値vq*に
ディジタル一次LPFを作用させたが、本発明はこの形
態に限定されない。例えば、d軸電圧指令値vd*とq
軸電圧指令値vq*との二乗和(vd*^2+vq*^
2)にLPFを作用させてもよい。また、リミット後の
電圧指令値(d軸電圧指令値vd*及びq軸電圧指令値
vq*)でなく、リミット前の値にLPFを作用させ使
用しても本発明に含まれる。本発明の要諦は、電圧指令
値にLPFを作用させ電圧飽和を判断することにより、
アンチ・ワインド・アップを安定化させることであり、
LPFを作用させる場所により限定されない。
Although the first to third embodiments have been described in detail, in the first and third embodiments, the digital primary LPF is added to the d-axis voltage command value vd * and the q-axis voltage command value vq *. However, the present invention is not limited to this mode. For example, the d-axis voltage command values vd * and q
Sum of squares with shaft voltage command value vq * (vd * {2 + vq *}
LPF may act on 2). Further, the present invention includes the case where the LPF is applied to the value before the limit instead of the voltage command value after the limit (the d-axis voltage command value vd * and the q-axis voltage command value vq *) and used. The essential point of the present invention is to determine the voltage saturation by applying an LPF to the voltage command value.
To stabilize anti-wind-up,
It is not limited by the place where the LPF acts.

【0104】また、実施の形態1及び実施の形態3にお
いて、ディジタル一次LPFを作用させたが、高次のL
PFなどの他の種類のLPFを作用させてもよい。ま
た、バンド・パス・フィルタを利用し、高周波成分を除
去してもよい。さらに、ノッチ・フィルタを用いて、振
動する成分のみを除去しても本発明に含まれる。例え
ば、4極6スロット(磁極数が4であり、ティースの数
が6)のモータであれば、d軸電圧指令値vd*及びq
軸電圧指令値vq*は、電気角60°の周期で振動する
ため、この成分を除去するディジタル・ノッチ・フィル
タを利用することにより、大きな効果がある。
In the first and third embodiments, the digital primary LPF is operated.
Other types of LPF such as PF may be used. Further, a high-frequency component may be removed by using a band-pass filter. Further, the present invention includes a case where only a vibrating component is removed by using a notch filter. For example, in the case of a motor having 4 poles and 6 slots (the number of magnetic poles is 4 and the number of teeth is 6), the d-axis voltage command values vd * and q
Since the shaft voltage command value vq * oscillates at a cycle of an electrical angle of 60 °, using a digital notch filter that removes this component has a great effect.

【0105】また、実施の形態1及び実施の形態2にお
いて、電流指令最大値I*maxを小さくすることによ
り、電流を小さくしたが、電流指令値を変更してもよ
い。さらに、実施の形態3において、速度指令値ω*を
速度指令値減算量Δωだけ小さくしたが、速度指令値ω
*にリミットを設け、そのリミットの範囲を変更するこ
とにより、速度を小さくしてもよい。本発明の要諦は、
飽和度と基準値とから電圧の飽和を検知し、電流、ある
いは速度を小さくすることであり、その方法は実施例に
記述した方法に限定されない。
Further, in the first and second embodiments, the current is reduced by reducing the current command maximum value I * max, but the current command value may be changed. Further, in the third embodiment, the speed command value ω * is reduced by the speed command value subtraction amount Δω, but the speed command value ω *
The speed may be reduced by setting a limit on * and changing the range of the limit. The essence of the present invention is
This is to detect the saturation of the voltage from the degree of saturation and the reference value to reduce the current or the speed, and the method is not limited to the method described in the embodiment.

【0106】また、実施の形態1及び実施の形態2にお
いて、電流指令最大値I*maxを比例積分制御により
求めた。一方、実施の形態3において、速度指令値減算
量Δωを比例積分制御により求めた。これらの別の形態
を使用しても本発明に含まれる。例えば、フィード・フ
ォワード制御や微分制御を付加してもい。
Further, in the first and second embodiments, the current command maximum value I * max was determined by proportional integral control. On the other hand, in the third embodiment, the speed command value subtraction amount Δω was obtained by proportional integral control. The use of these alternative forms is also included in the present invention. For example, feed forward control or differential control may be added.

【0107】また、実施の形態1から実施の形態3にお
いて、速度制御は比例積分制御を用いたが、他の形態に
より制御してもよい。例えば、フィード・フォワード制
御や微分制御を付加してもよい。
In the first to third embodiments, the speed control uses the proportional-integral control. However, the speed control may be performed in other forms. For example, feed forward control or differential control may be added.

【0108】また、実施の形態1から実施の形態3にお
いて、電流制御は比例積分制御を用いたが、他の形態に
より制御してもよい。例えば、非干渉制御を付加し、下
記式(52)(53)のように、d軸電圧指令値vd*
及びq軸電圧指令値vq*を作成してもよい。このと
き、実施の形態2において、下記式(54)のように、
非干渉制御で付加された項(非干渉項)を考慮し、飽和
度v2を作成する。なお、非干渉項に電流指令を使用し
たが、実電流を使用してもよい。また、非干渉項にのみ
にLPFを作用させてもよい。
In the first to third embodiments, the current control uses the proportional-integral control. However, the current control may be performed in other forms. For example, non-interference control is added, and the d-axis voltage command value vd * is calculated as in the following equations (52) and (53).
And the q-axis voltage command value vq * may be created. At this time, in the second embodiment, as in the following equation (54),
The saturation v2 is created in consideration of the term added in the non-interference control (non-interference term). Although the current command is used for the non-interference term, an actual current may be used. Also, the LPF may act only on the non-interference terms.

【0109】 vd* = vd*p+vd*i +R・id*+ω・Lq・iq* …(52) vq* = vq*p+vq*i +R・iq*+ω・Ld・id*+ω・ψ …(53) v2 = (vd*i +R・id*+ω・Lq・iq*)^2 +(vq*i +R・iq*+ω・Ld・id*+ω・ψ)^2 …(54) また、実施の形態1から実施の形態3において、速度制
御に関する動作と電流制御に関する動作とを同一周期で
同期させたが、分離してもよい。特に、速度制御に関す
る動作の周期を長くすることにより、全体の演算時間を
減少させることができる。
Vd * = vd * p + vd * i + R · id * + ω · Lq · iq * (52) vq * = vq * p + vq * i + R · iq * + ω · Ld · id * + ω · ψ (53) v2 = (vd * i + R · id * + ω · Lq · iq *) ^ 2+ (vq * i + R · iq * + ω · Ld · id * + ω · ψ) ^ 2 (54) In the third embodiment, the operation related to the speed control and the operation related to the current control are synchronized in the same cycle, but may be separated. In particular, the overall operation time can be reduced by increasing the period of the operation related to the speed control.

【0110】また、実施の形態1から実施の形態3にお
いて、光エンコーダ13を用いて角度を検出したが、他
の位置センサを用いてもよい。例えば、磁気エンコーダ
やレゾルバを用いてもよい。また、ホールICなどを用
いてCS信号(転流信号)を作成し、CS信号から角度
を外挿してもよい。また、位置センサを用いずに角度を
推定してもよい。
Further, in Embodiments 1 to 3, the angle is detected by using the optical encoder 13, but another position sensor may be used. For example, a magnetic encoder or a resolver may be used. Alternatively, a CS signal (commutation signal) may be created using a Hall IC or the like, and the angle may be extrapolated from the CS signal. Further, the angle may be estimated without using the position sensor.

【0111】また、本発明は実施の形態1から実施の形
態3の構成に限定されない。例えば、マイコン22、2
22、322は複数のマイコンから構成してもよい。ま
た、駆動部23をも含めたICとしてもよい。
The present invention is not limited to the configurations of the first to third embodiments. For example, the microcomputer 22, 2
22 and 322 may be composed of a plurality of microcomputers. Further, an IC including the driving unit 23 may be used.

【0112】また、実施の形態1から実施の形態3にお
いて、ファン制御するときを説明したがこれに限定され
ない。回転数により必要となる出力トルクが変化しない
負荷であっても、回転数に伴い電圧が大きくなるため、
実施の形態3を適応できる。
Further, in the first to third embodiments, the case of controlling the fan has been described, but the present invention is not limited to this. Even if the output torque required by the rotation speed does not change, the voltage increases with the rotation speed.
Embodiment 3 can be applied.

【0113】また、実施の形態1から実施の形態3にお
いて、IPMSMに限定されない。例えば、SPMS
M、IM、SynRMを制御してもよい。これらのモー
タは、IPMSMと比較し、一般に誘起電圧(マグネッ
トによる誘起電圧、電機子反作用を含む)がきれいだ
が、誘起電圧が歪んでいるものもあり、本発明を用いる
ことにより上述の効果が得られる。
Further, Embodiments 1 to 3 are not limited to IPMSM. For example, SPMS
M, IM, and SynRM may be controlled. These motors generally have a higher induced voltage (including the induced voltage by the magnet and the armature reaction) than the IPMSM, but there are some motors in which the induced voltage is distorted, and the above effects can be obtained by using the present invention. Can be

【0114】[0114]

【0115】[0115]

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、飽和度
が基準値より大きくなると変更前速度指令値を減少させ
るように変更することにより、操作量飽和による応答性
の悪化、電流波形歪みによる騒音・振動の発生を抑制す
るモータ制御装置を実現できる。
As described above, according to the present invention, the saturation
Becomes larger than the reference value, decrease the speed command value before change.
By making such a change, it is possible to realize a motor control device that suppresses deterioration of responsiveness due to operation amount saturation and noise / vibration due to current waveform distortion.

【0116】また、本発明によれば、LPFを作用した
電圧指令値から飽和度を作成することにより、誘起電圧
の歪みが大きいモータにおいても、安定にアンチ・ワイ
ンド・アップを行い、操作量飽和による応答性の悪化、
電流波形歪みによる騒音・振動発生を抑制するモータ
制御装置を実現できる。
Further, according to the present invention, the degree of saturation is created from the voltage command value applied with the LPF, so that anti-wind-up is performed stably even in a motor having a large induced voltage distortion, and the operation amount is saturated. Worse responsiveness due to
The generation of noise and vibration due to current waveform distortion can be realized to suppress the motor controller.

【0117】また、本発明によれば、電圧指令値の積分
成分から飽和度を作成することにより、誘起電圧の歪み
が大きいモータにおいても、安定にアンチ・ワインド・
アップを行い、操作量飽和による応答性の悪化、電流波
形歪みによる騒音・振動発生を抑制するモータ制御装
置を実現できる。
Further, according to the present invention, the degree of saturation is created from the integral component of the voltage command value, so that even in a motor having a large induced voltage distortion, the anti-winding is stably performed.
An up, deterioration of responsiveness by the operation amount impregnating, suppresses motor controller generation of noise and vibration due to current waveform distortion can be realized.

【0118】また、本発明によれば、基準値を駆動部が
印加できる最大電圧値より大きくすることにより、モー
タの出力を大きくするモータ制御装置を実現できる。
Further, according to the present invention, it is possible to realize a motor control device that increases the output of the motor by setting the reference value to be larger than the maximum voltage value that can be applied by the drive unit.

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

【図1】実施の形態1におけるモータ制御装置の構成を
示すブロック図
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a motor control device according to a first embodiment.

【図2】実施の形態1における駆動部の構成を示す回路
FIG. 2 is a circuit diagram illustrating a configuration of a driving unit in Embodiment 1.

【図3】実施の形態1における座標系の説明図FIG. 3 is an explanatory diagram of a coordinate system according to the first embodiment.

【図4】実施の形態1における速度に対する出力トル
ク、d軸電流値、q軸電流値、電流振幅、d軸電圧値、
q軸電圧値及び電圧振幅の変化を示す関係図
FIG. 4 shows output torque, d-axis current value, q-axis current value, current amplitude, d-axis voltage value,
Relationship diagram showing changes in q-axis voltage value and voltage amplitude

【図5】実施の形態1におけるd軸電圧指令値、q軸電
圧指令値、電圧指令値の二乗和、LPF後d軸電圧指令
値、LPF後q軸電圧指令値及び飽和度の波形図
FIG. 5 is a waveform diagram of a d-axis voltage command value, a q-axis voltage command value, a sum of squares of the voltage command value, a d-axis voltage command value after LPF, a q-axis voltage command value after LPF, and a saturation degree in the first embodiment.

【図6】実施の形態1における電流指令値作成部の動作
を示すブロック図
FIG. 6 is a block diagram illustrating an operation of a current command value creation unit according to the first embodiment.

【図7】実施の形態1におけるd軸電圧指令値作成部の
動作を示すブロック図
FIG. 7 is a block diagram illustrating an operation of a d-axis voltage command value creating unit according to the first embodiment.

【図8】実施の形態1におけるq軸電圧指令値作成部の
動作を示すブロック図
FIG. 8 is a block diagram illustrating an operation of a q-axis voltage command value creating unit according to the first embodiment.

【図9】実施の形態1における電流指令最大値作成部の
動作を示すブロック図
FIG. 9 is a block diagram showing an operation of a current command maximum value creating unit according to the first embodiment.

【図10】実施の形態2におけるモータ制御装置の構成
を示すブロック図
FIG. 10 is a block diagram showing a configuration of a motor control device according to a second embodiment.

【図11】実施の形態2におけるd軸電圧指令値、q軸
電圧指令値、電圧指令値の二乗和、d軸電圧指令値積分
成分、q軸電圧指令値積分成分及び飽和度の波形図
FIG. 11 is a waveform diagram of a d-axis voltage command value, a q-axis voltage command value, a sum of squares of the voltage command value, a d-axis voltage command value integral component, a q-axis voltage command value integral component, and a degree of saturation in the second embodiment.

【図12】実施の形態3におけるモータ制御装置の構成
を示すブロック図
FIG. 12 is a block diagram showing a configuration of a motor control device according to a third embodiment.

【図13】実施の形態3における速度指令値減算量作成
部の動作を示すブロック図
FIG. 13 is a block diagram showing an operation of a speed command value subtraction amount creating unit according to the third embodiment;

【図14】従来例におけるモータ制御装置の構成を示す
ブロック図
FIG. 14 is a block diagram showing a configuration of a motor control device in a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 IPMSM 11 ステータ巻線 20,220,320 モータ制御装置 21u,21v 電流センサ 22,222,322 マイコン 23 駆動部 34,334 速度減算部 35,335 電流指令値作成部 52 d軸減算部 62 q軸減算部 53,253 d軸電圧指令値作成部 63,263 q軸電圧指令値作成部 71,273 d軸LPF部 72 q軸LPF部 73 飽和度作成部 74 基準値作成部 75 電流指令最大値作成部 376 速度減算量作成部 Reference Signs List 10 IPMSM 11 Stator winding 20, 220, 320 Motor control device 21 u, 21 v Current sensor 22, 222, 322 Microcomputer 23 Drive unit 34, 334 Speed subtraction unit 35, 335 Current command value creation unit 52 d-axis subtraction unit 62 q-axis Subtraction unit 53,253 d-axis voltage command value creation unit 63,263 q-axis voltage command value creation unit 71,273 d-axis LPF unit 72 q-axis LPF unit 73 saturation degree creation unit 74 reference value creation unit 75 current command maximum value creation Unit 376 Speed subtraction amount creation unit

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大山 一朗 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (72)発明者 丸山 幸紀 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開2000−245199(JP,A) 特開 平8−9698(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02P 5/408 - 5/412 H02P 7/628 - 7/632 H02P 21/00 H02P 6/00 - 6/24 ──────────────────────────────────────────────────の Continuing on the front page (72) Inventor Ichiro Oyama 1006 Kazuma Kadoma, Osaka Prefecture Inside Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. (56) References JP-A-2000-245199 (JP, A) JP-A-8-9698 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H02P 5/408-5 / 412 H02P 7/628-7/632 H02P 21/00 H02P 6/00-6/24

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 ロータの速度の指令値を示す変更前速度
指令値を作成する速度指令値作成手段と、 前記変更前速度指令値を変更し速度指令値を作成する速
度指令値変更手段と、 前記ロータの速度を検知する速度検知手段と、 前記速度指令値と前記速度とに基づきステータ巻線に流
す電流の指令値を示す制限前電流指令値を作成する電流
指令値作成手段と、 前記制限前電流指令値を制限し電流指令値を作成する電
流指令値制限手段と、 前記ステータ巻線に流れる電流を示す相電流値を検知す
る電流検知手段と、 前記電流指令値と前記相電流値とに基づき前記ステータ
巻線に印加する電圧の指令値を示す制限前電圧指令値を
作成する電圧指令値作成手段と、 前記制限前電圧指令値を制限し電圧指令値を作成する電
圧指令値制限手段と、 前記電圧指令値に基づき前記ステータ巻線に電力を印加
する駆動手段と、 を具備するモータ制御装置において、 前記制限前電圧指令値あるいは前記電圧指令値に基づき
どれだけ前記電圧指令値が飽和しているかを示す飽和度
を作成する飽和度作成手段と、 前記飽和度の基準を示す基準値を作成する基準値作成手
段と、 を含んで構成され、 前記速度指令値変更手段は、前記飽和度が前記基準値よ
り大きくなると前記変更前速度指令値を減少させるよう
に変更し前記速度指令値とすることを特徴とするモータ
制御装置。
1. A speed command value creating means for creating a speed command value before change indicating a command value of a speed of a rotor; a speed command value changing means for changing the speed command value before change to create a speed command value; A speed detecting means for detecting a speed of the rotor; and a current flowing through a stator winding based on the speed command value and the speed.
Current for creating the pre-limit current command value indicating the current command value
Command value creating means for limiting the current command value before limitation to create a current command value;
Flow command value limiting means, current detection means for detecting a phase current value indicating a current flowing through the stator winding, a command value of a voltage applied to the stator winding based on the current command value and the phase current value Voltage command value creating means for creating a pre-limit voltage command value, and voltage command value limiting means for creating the voltage command value by limiting the pre-limit voltage command value; and for the stator winding based on the voltage command value. A driving means for applying electric power, wherein a saturation level creation section for creating a saturation level indicating how much the voltage command value is saturated based on the pre-limit voltage command value or the voltage command value. Means, and a reference value creating means for creating a reference value indicating the reference of the saturation, wherein the speed command value changing means is configured such that the saturation is less than the reference value.
The speed command value before change is reduced when
Wherein the speed command value is changed to the speed command value .
【請求項2】 前記速度指令値変更手段は、前記飽和度
が前記基準値より大きくなると比例積分制御を用いて前
記変更前速度指令値を減少させるように変更し前記速度
指令値とすることを特徴とする請求項に記載のモータ
制御装置。
2. The method according to claim 1, wherein the speed command value changing unit is configured to determine the saturation level.
There motor controller according to claim 1, characterized in that a change to the speed command value so as to reduce the pre-change speed command value by using proportional-plus-integral control to be larger than the reference value.
【請求項3】 前記飽和度作成手段は、前記制限前電圧
指令値、あるいは前記電圧指令値にフィルタを作用させ
たものに基づき前記飽和度を作成することを特徴とする
請求項1に記載のモータ制御装置。
3. The apparatus according to claim 1, wherein the saturation creating unit creates the saturation based on the pre-limit voltage command value or a value obtained by applying a filter to the voltage command value. Motor control device.
【請求項4】 前記電圧指令値作成手段は、比例動作に
より電圧指令値比例成分を作成し、積分動作により電圧
指令値積分成分を作成し、前記電圧指令値比例成分と前
記電圧指令値積分成分とに基づき前記制限前電圧指令値
を作成し、 前記飽和度作成手段は、前記電圧指令値積分成分に基づ
き前記飽和度を作成することを特徴とする請求項1に記
載のモータ制御装置。
4. The voltage command value creating means creates a voltage command value proportional component by a proportional operation, creates a voltage command value integral component by an integration operation, and outputs the voltage command value proportional component and the voltage command value integral component. 2. The motor control device according to claim 1, wherein the pre-limit voltage command value is created based on the following, and the saturation creation unit creates the saturation based on the voltage command value integral component. 3.
【請求項5】 前記基準値作成手段は、前記基準値を前
記駆動手段が印加できる最大電圧値より大きくすること
を特徴とする請求項1に記載のモータ制御装置。
5. The motor control device according to claim 1, wherein the reference value creating unit sets the reference value to be larger than a maximum voltage value that can be applied by the driving unit.
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