JP3531428B2 - モータの制御装置及び制御方法 - Google Patents
モータの制御装置及び制御方法Info
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Description
及び制御方法に関するものである。
ステータによって構成されるDCブラシレスモータ等の
モータが使用され、前記ステータに配設されたステータ
コイルにU相、V相及びW相の電流を供給することによ
って前記モータが駆動されるようになっている。
ータ制御回路は、電動車両全体の制御を行う車両制御回
路からの電流指令値を受けて、該電流指令値に対応した
パルス幅を有する各相のパルス幅変調信号を発生させ、
該パルス幅変調信号をドライブ回路に対して出力する。
該ドライブ回路は、前記パルス幅変調信号に対応させて
トランジスタ駆動信号を発生させ、該トランジスタ駆動
信号をインバータブリッジに対して出力する。該インバ
ータブリッジは、6個のトランジスタを有し、前記トラ
ンジスタ駆動信号がオンの間だけトランジスタをオンに
して各相の電流を発生させ、該各相の電流を前記ステー
タコイルに供給する。このようにして、モータ駆動装置
を作動させることによってモータを駆動し、電動車両を
走行させることができる。
が決まると、他の一つの相の電流の値も決まる。したが
って、各相の電流を制御するために、例えば、U相及び
V相の電流が電流センサによって検出されるようになっ
ている。そして、ロータの磁極対の方向にd軸を、該d
軸と直角の方向にq軸を採ったd−q軸モデル上でフィ
ードバック制御が行われるようになっている。
て、U相及びV相の電流は、三相/二相変換が行われて
d軸電流及びq軸電流になる。そして、d軸電流とd軸
電流指令値とのd軸電流偏差が算出され、該d軸電流偏
差に基づいてd軸電圧指令値が発生させられる。また、
q軸電流とq軸電流指令値とのq軸電流偏差が算出さ
れ、該q軸電流偏差に基づいてq軸電圧指令値が発生さ
せられる。続いて、d軸電圧指令値及びq軸電圧指令値
は、二相/三相変換が行われて各相の電圧指令値にな
り、該各相の電圧指令値に基づいて各相のパルス幅変調
信号が発生させられる。
軸電圧指令値を、q軸電流偏差に基づいてq軸電圧指令
値をそれぞれ発生させるに当たり、モータのインダクタ
ンスをパラメータとして用いてd軸電圧指令値とq軸電
圧指令値とが干渉するのを防止するようにしている。そ
のために、d軸電流及びq軸電流の過渡的な変化量を用
いてモータのインダクタンスを推定するようにしてい
る。
来のモータ駆動装置においては、d軸電流及びq軸電流
の過渡的な変化量を用いてモータのインダクタンスを推
定しようとする場合、計算が複雑になるので、モータ制
御回路の規模が大きくなってコストが高くなってしま
う。また、定常状態において各相の電流が不安定になり
やすいので、同定の時定数を大きくする必要があり、即
応性がその分低下してしまう。
題点を解決して、コストを低くすることができ、即応性
を向上させることができるモータの制御装置及び制御方
法を提供することを目的とする。
ータの制御装置においては、各相の電流を検出する電流
センサと、磁極の位置を検出する磁極位置検出手段と、
前記磁極の位置に基づいて前記各相の電流をd軸電流及
びq軸電流に変換する第1の変換手段と、前記d軸電流
及びq軸電流のそれぞれのd軸電流偏差及びq軸電流偏
差に基づいてそれぞれd軸電圧指令値及びq軸電圧指令
値を算出する電圧指令値算出手段と、前記d軸電流偏差
及びq軸電流偏差が0になるようにd軸インダクタンス
及びq軸インダクタンスを調整するインダクタンス調整
手段と、前記磁極の位置に基づいて前記d軸電圧指令値
及びq軸電圧指令値を各相の電圧指令値に変換する第2
の変換手段と、前記各相の電圧指令値に基づいて各相の
パルス幅変調信号を発生させるパルス幅変調信号発生手
段とを有する。そして、前記インダクタンス調整手段
は、回転数、d軸電流及びq軸電流の少なくとも一つが
設定値より小さくなると、d軸インダクタンス及びq軸
インダクタンスの同定を中止し、d軸インダクタンス及
びq軸インダクタンスをあらかじめ設定された値にす
る。
相の電流及び磁極の位置を検出し、該磁極の位置に基づ
いて前記各相の電流をd軸電流及びq軸電流に変換し、
該d軸電流及びq軸電流のそれぞれのd軸電流偏差及び
q軸電流偏差に基づいてそれぞれd軸電圧指令値及びq
軸電圧指令値を算出し、前記d軸電流偏差及びq軸電流
偏差が0になるようにd軸インダクタンス及びq軸イン
ダクタンスを調整し、前記磁極の位置に基づいて前記d
軸電圧指令値及びq軸電圧指令値を各相の電圧指令値に
変換し、前記各相の電圧指令値に基づいて各相のパルス
幅変調信号を発生させるとともに、回転数、d軸電流及
びq軸電流の少なくとも一つが設定値より小さくなる
と、d軸インダクタンス及びq軸インダクタンスの同定
を中止し、d軸インダクタンス及びq軸インダクタンス
をあらかじめ設定された値にする。
て図面を参照しながら詳細に説明する。図1は本発明の
実施の形態におけるモータ制御回路の概略図、図2は本
発明の実施の形態におけるモータ駆動装置の概略図、図
3は本発明の実施の形態におけるモータ制御回路の動作
を示すフローチャートである。
はモータ(M)であり、該モータ31は、U相、V相及
びW相のステータコイルを備えた図示しないステータ、
及び該ステータの内側において回転自在に配設され、複
数の永久磁石を備えた図示しないロータによってDCブ
ラシレスモータを構成する。そして、前記モータ31を
駆動して電動車両を走行させるために、図示しないバッ
テリからの直流電流がインバータブリッジ40によって
U相、V相及びW相の電流IU 、IV 、IW に変換さ
れ、該各相の電流IU 、IV 、IW がそれぞれ前記各ス
テータコイルに供給される。
は、6個のトランジスタTr1〜Tr6を備え、各トラ
ンジスタTr1〜Tr6を選択的にオン・オフさせるこ
とによって、前記各相の電流IU 、IV 、IW を発生さ
せることができるようになっている。また、前記ロータ
に連結されたロータシャフト42に、レゾルバ43の図
示しない回転子が同軸的に連結される。そして、前記レ
ゾルバ43には磁極位置検出手段としてのロータ位置検
出回路44が接続され、該ロータ位置検出回路44は、
前記レゾルバ43に交流電圧を印加するとともに、レゾ
ルバ43からレゾルバ信号を受けて前記ロータの磁極の
位置を検出し、モータ制御回路45に対して磁極位置信
号を出力する。
示しない車両制御回路が電流指令値を発生させ、該電流
指令値をモータ制御回路45に送ると、該モータ制御回
路45は、前記電流指令値に対応するパルス幅を計算
し、該パルス幅を有する三相のパルス幅変調信号SU 、
SV 、SW を発生させ、該パルス幅変調信号SU 、
SV、SW をドライブ回路51に対して出力する。該ド
ライブ回路51は、前記パルス幅変調信号SU 、SV 、
SW を受けて、6個のトランジスタTr1〜Tr6を駆
動するためのトランジスタ駆動信号をそれぞれ発生さ
せ、該トランジスタ駆動信号をインバータブリッジ40
に対して出力する。
流IU 、IV 、IW が供給され、ロータにトルクが発生
させられる。このようにして、前記モータ駆動装置10
を作動させ、モータ31を駆動することによって、電動
車両を走行させることができる。ところで、各相のうち
二つの相の電流の値が決まると、他の一相の電流の値も
決まる。したがって、各相の電流IU 、IV 、IW を制
御するために、例えば、U相及びV相の電流IU 、IV
が電流センサ33、34によって検出されるようになっ
ている。そして、ロータの磁極対の方向にd軸を、該d
軸と直角の方向にq軸を採ったd−q軸モデル上でフィ
ードバック制御が行われるようになっている。
前記電流センサ33、34によって検出されたU相及び
V相の電流IU 、IV 、並びにロータ位置検出回路44
によって検出されたロータの磁極の位置を読み込み、第
1の変換手段としてのUV−dq変換器61に送る。該
UV−dq変換器61は、前記電流センサ33、34に
よって検出されたU相及びV相の電流IU 、IV を、式
(1)に示すように、前記磁極位置信号に基づいて三相
/二相変換を行い、d軸電流id 及びq軸電流iq に変
換する。
れるロータの磁極の位置である。そして、d軸電流id
は減算器62に送られ、該減算器62において前記d軸
電流id と前記電流指令値のうちのd軸電流指令値ids
とのd軸電流偏差Δidが算出され、該d軸電流偏差Δ
id が電圧指令値算出手段としてのd軸電圧指令値算出
部64及びインダクタンス調整手段としてのLq チュー
ニング部71に対して出力される。一方、q軸電流iq
は減算器63に送られ、該減算器63において前記q軸
電流iq と前記電流指令値のうちのq軸電流指令値iqs
とのq軸電流偏差Δiq が算出され、該q軸電流偏差Δ
iq が電圧指令値算出手段としてのq軸電圧指令値算出
部65及びインダクタンス調整手段としてのLd チュー
ニング部72に対して出力される。
びq軸電圧指令値算出部65は、モータ31の回転数ω
を算出し、式(2)、(3)に示すように、d軸電圧指
令値Vd * 及びq軸電圧指令値Vq * を発生させ、該d
軸電圧指令値Vd * 及びq軸電圧指令値Vq * を第2の
変換手段としてのdq−UV変換器67に対して出力す
る。
磁束数、Ld はモータ31のd軸インダクタンス、Lq
はモータ31のq軸インダクタンスである。
圧指令値Vq * とが干渉するのを防止するために、前記
d軸インダクタンスLd 及びq軸インダクタンスLq を
パラメータとして用いるようにしている。続いて、前記
dq−UV変換器67は、前記磁極位置信号に基づいて
二相/三相変換を行い、d軸電圧指令値Vd * 及びq軸
電圧指令値Vq * を、式(4)に示すように、各相の電
圧指令値VU * 、VV * 、VW * に変換し、該各相の電
圧指令値VU * 、VV * 、VW * をパルス幅変調信号発
生手段としてのPWM発生器68に対して出力する。該
PWM発生器68は、前記各相の電圧指令値VU *、V
V * 、VW * に基づいて各相のパルス幅変調信号SU 、
SV 、SW を発生させる。
VU * 、VV * が決まると、自動的に決まる。ところ
で、d軸電圧指令値Vd * 及びq軸電圧指令値Vq * を
それぞれ発生させるに当たり、式(2)及び(3)に示
すように、d軸インダクタンスLd 及びq軸インダクタ
ンスLq をパラメータとして用いてd軸電圧指令値Vd
* とq軸電圧指令値Vq * とが干渉するのを防止するよ
うにしているが、計算が複雑になるので、モータ制御回
路45において、実際のモータ31のd軸インダクタン
スLd 及びq軸インダクタンスLq を計算によって同定
することは極めて困難になり、モータ制御回路45の規
模が大きくなってコストが高くなってしまう。また、定
常状態において各相の電流IU 、IV 、IW が不安定に
なりやすいので、同定の時定数を大きくする必要があ
り、即応性がその分低下してしまう。
いて、d軸電流id 及びq軸電流i q の過渡的な変化量
を用いてモータ31のd軸インダクタンスLd 及びq軸
インダクタンスLq を推定するようにしている。ところ
が、実際のモータ31のd軸インダクタンスLd 及びq
軸インダクタンスLq と、モータ制御回路45によって
推定されたモータ31のd軸インダクタンスLd 及びq
軸インダクタンスLq との間に誤差があると、d軸電流
id 及びq軸電流iq に定常偏差が発生してしまうの
で、各相の電流IU 、IV 、IW の制御を正確に行うこ
とができない。
タンスをLD とし、q軸インダクタンスをLQ としたと
き、本実施の形態においては、Lq チューニング部71
及びLd チューニング部72において、実際のモータ3
1のd軸インダクタンスLD及びq軸インダクタンスL
Q とモータ制御回路45において推定されたモータ31
のd軸インダクタンスLd 及びq軸インダクタンスLq
との間に誤差がある場合、それに伴って発生するd軸電
流偏差Δid 及びq軸電流偏差Δiq に応じてd軸イン
ダクタンスLd 及びq軸インダクタンスLq を調整し、
調整されたd軸インダクタンスLd 及びq軸インダクタ
ンスLq をそれぞれd軸電圧指令値算出部64及びq軸
電圧指令値算出部65に送るようにしている。
ューニング部72におけるd軸インダクタンスLd 及び
q軸インダクタンスLq を調整する方法について説明す
る。すなわち、本来、d軸電圧指令値Vd * 及びq軸電
圧指令値Vq * は、式(5)で示すことができる。
タンスLD 及びq軸インダクタンスLQ とモータ制御回
路45において推定されたモータ31のd軸インダクタ
ンスLd 及びq軸インダクタンスLq との間の誤差をそ
れぞれΔLd 、ΔLq とすると、前記d軸インダクタン
スLD 及びq軸インダクタンスLQ は、 LD =Ld +ΔLd LQ =Lq +ΔLq になる。
る場合、定常状態においてd軸電圧指令値Vd * 及びq
軸電圧指令値Vq * は、式(6)で示すようになる。
d * 及びq軸電圧指令値Vq * を、d軸電圧指令値算出
部64及びq軸電圧指令値算出部65においてそれぞれ
発生させると、式(7)で示すようなd軸電流id 及び
q軸電流iq に定常偏差Δi D 、ΔiQ が生じる。
れd軸電流偏差Δid 及びq軸電流偏差Δiq として、
式(7)を変形すると、式(8)が得られる。
電流偏差Δiq が0になるようにd軸インダクタンスL
d 及びq軸インダクタンスLq を調整すると、前記d軸
インダクタンスLd 及びq軸インダクタンスLq のそれ
ぞれの誤差ΔLd 、ΔLq を0にすることができる。そ
こで、前記Lq チューニング部71及びLd チューニン
グ部72において下記のロジックを行う。
くする Δid <0であるとき、q軸インダクタンスLq を大き
くする Δiq >0であるとき、d軸インダクタンスLd を小さ
くする Δiq <0であるとき、d軸インダクタンスLd を大き
くする ω>0、id <0、iq <0であるとき Δid >0であるとき、q軸インダクタンスLq を大き
くする Δid <0であるとき、q軸インダクタンスLq を小さ
くする Δiq >0であるとき、d軸インダクタンスLd を小さ
くする Δiq <0であるとき、d軸インダクタンスLd を大き
くする ω<0、id <0、iq <0であるとき Δid >0であるとき、q軸インダクタンスLq を小さ
くする Δid <0であるとき、q軸インダクタンスLq を大き
くする Δiq >0であるとき、d軸インダクタンスLd を大き
くする Δiq <0であるとき、d軸インダクタンスLd を小さ
くする そのために、前記Lq チューニング部71及びLd チュ
ーニング部72において、それぞれ式(9)及び(1
0)に示すような計算が行われる。
る。
ダクタンスLD 及びq軸インダクタンスLQ とモータ制
御回路45において推定されたモータ31のd軸インダ
クタンスLd 及びq軸インダクタンスLq との間に誤差
ΔLd 、ΔLq があって、d軸電流id 及びq軸電流i
q に定常偏差ΔiD 、ΔiQ が発生しても、インダクタ
ンス調整手段によって前記d軸電流偏差Δid 及びq軸
電流偏差Δiq が0になるようにd軸インダクタンスL
d 及びq軸インダクタンスLq を調整しているので、各
相の電流IU 、IV 、IW の制御を正確に行うことがで
きる。
タンスLD 及びq軸インダクタンスLQ を計算によって
同定する必要がないので、計算を簡素化することができ
るとともに、モータの制御装置のコストを低くすること
ができる。また、定常状態において各相の電流IU 、I
V 、IW が安定するので、同定の時定数を小さくするこ
とができる。したがって、即応性をその分向上させるこ
とができる。
ω、d軸電流id 又はq軸電流iqが0であるときは、
誤差ΔLd 、ΔLq を小さくすることができない。そこ
で、d軸電圧指令値算出部64及びq軸電圧指令値算出
部65は、回転数ω、d軸電流id 又はq軸電流iq が
設定値より小さくなると、d軸インダクタンスLd 及び
q軸インダクタンスLq の同定を中止し、図示しないマ
ップを参照し、d軸インダクタンスLd 及びq軸インダ
クタンスLq としてあらかじめ設定された極低速用の値
を読み出す。なお、このような場合には、誤差ΔLd 、
ΔLq があっても、その影響は十分に小さい。
の位置を読み込む。 ステップS2 モータ31の回転数ωを算出する。 ステップS3 各相の電流IU 、IV をd軸電流id 及
びq軸電流iq に変換する。 ステップS4 回転数ωが設定値ωa より小さいかどう
かを判断する。回転数ωが設定値ωa より小さい場合は
ステップS5に、回転数ωが設定値ωa 以上である場合
はステップS6に進む。 ステップS5 マップを参照して極低速用のd軸インダ
クタンスLd 及びq軸インダクタンスLq を読み出す。 ステップS6 d軸電流偏差Δid 及びq軸電流偏差Δ
iq を算出する。 ステップS7 d軸インダクタンスLd 及びq軸インダ
クタンスLq を算出する。 ステップS8 d軸電圧指令値Vd * 及びq軸電圧指令
値Vq * を算出する。 ステップS9 d軸電圧指令値Vd * 及びq軸電圧指令
値Vq * を各相の電圧指令値VU * 、VV * 、VW * に
変換する。 ステップS10 パルス幅を計算する。 ステップS11 パルス幅変調信号SU 、SV 、SW を
出力する。
るものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させ
ることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除す
るものではない。
れば、モータの制御装置においては、各相の電流を検出
する電流センサと、磁極の位置を検出する磁極位置検出
手段と、前記磁極の位置に基づいて前記各相の電流をd
軸電流及びq軸電流に変換する第1の変換手段と、前記
d軸電流及びq軸電流のそれぞれのd軸電流偏差及びq
軸電流偏差に基づいてそれぞれd軸電圧指令値及びq軸
電圧指令値を算出する電圧指令値算出手段と、前記d軸
電流偏差及びq軸電流偏差が0になるようにd軸インダ
クタンス及びq軸インダクタンスを調整するインダクタ
ンス調整手段と、前記磁極の位置に基づいて前記d軸電
圧指令値及びq軸電圧指令値を各相の電圧指令値に変換
する第2の変換手段と、前記各相の電圧指令値に基づい
て各相のパルス幅変調信号を発生させるパルス幅変調信
号発生手段とを有する。そして、前記インダクタンス調
整手段は、回転数、d軸電流及びq軸電流の少なくとも
一つが設定値より小さくなると、d軸インダクタンス及
びq軸インダクタンスの同定を中止し、d軸インダクタ
ンス及びq軸インダクタンスをあらかじめ設定された値
にする。
とともに、モータの制御装置のコストを低くすることが
できる。また、定常状態において各相の電流が安定する
ので、同定の時定数を小さくすることができる。したが
って、モータの制御装置の即応性をその分向上させるこ
とができる。
概略図である。
概略図である。
動作を示すフローチャートである。
Claims (2)
- 【請求項1】 各相の電流を検出する電流センサと、磁
極の位置を検出する磁極位置検出手段と、前記磁極の位
置に基づいて前記各相の電流をd軸電流及びq軸電流に
変換する第1の変換手段と、前記d軸電流及びq軸電流
のそれぞれのd軸電流偏差及びq軸電流偏差に基づいて
それぞれd軸電圧指令値及びq軸電圧指令値を算出する
電圧指令値算出手段と、前記d軸電流偏差及びq軸電流
偏差が0になるようにd軸インダクタンス及びq軸イン
ダクタンスを調整するインダクタンス調整手段と、前記
磁極の位置に基づいて前記d軸電圧指令値及びq軸電圧
指令値を各相の電圧指令値に変換する第2の変換手段
と、前記各相の電圧指令値に基づいて各相のパルス幅変
調信号を発生させるパルス幅変調信号発生手段とを有す
るとともに、前記インダクタンス調整手段は、回転数、
d軸電流及びq軸電流の少なくとも一つが設定値より小
さくなると、d軸インダクタンス及びq軸インダクタン
スの同定を中止し、d軸インダクタンス及びq軸インダ
クタンスをあらかじめ設定された値にすることを特徴と
するモータの制御装置。 - 【請求項2】 各相の電流及び磁極の位置を検出し、該
磁極の位置に基づいて前記各相の電流をd軸電流及びq
軸電流に変換し、該d軸電流及びq軸電流のそれぞれの
d軸電流偏差及びq軸電流偏差に基づいてそれぞれd軸
電圧指令値及びq軸電圧指令値を算出し、前記d軸電流
偏差及びq軸電流偏差が0になるようにd軸インダクタ
ンス及びq軸インダクタンスを調整し、前記磁極の位置
に基づいて前記d軸電圧指令値及びq軸電圧指令値を各
相の電圧指令値に変換し、前記各相の電圧指令値に基づ
いて各相のパルス幅変調信号を発生させるとともに、回
転数、d軸電流及びq軸電流の少なくとも一つが設定値
より小さくなると、d軸インダクタンス及びq軸インダ
クタンスの同定を中止し、d軸インダクタンス及びq軸
インダクタンスをあらかじめ設定された値にすることを
特徴とするモータの制御方法。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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