JP4037536B2 - Motor control device - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術の分野】
本発明は、モータの電機子に供給する電流をフィードバック制御することで、モータの出力トルクを制御するモータ制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、モータの出力トルクの制御方法としては、モータの電機子に流れる電流(以下、電機子電流という)を検出し、検出した電流値が指示トルクに応じた目標電流値と一致するように、モータの電機子に供給する電流をフィードバック制御する方法が一般的に採用されている。
【0003】
具体的には、例えばモータの電機子に印加する電圧のパルス幅を、モータの電機子電流の検出値と目標電流値との偏差に応じて変更することで、電機子電流を調節するPWM制御が用いられる。
【0004】
ここで、PWM制御は、基本的にはモータの電機子に印加される電圧の振幅(≒モータの電源電圧)が一定に保たれていることを前提として、モータの電機子電流を制御するものである。そのため、定電圧電源やバッテリー等を使用したときのように、電源電圧の変動が比較的小さい場合には、良好な制御性能を得ることができる。
【0005】
ところが、モータの電源として、例えば電気二重層コンデンサのように出力電圧の変動が大きい電源を使用したときには、電源電圧の変動により制御性能が悪化するという不都合がある。この不都合を解消するため、電源電圧の検出値、電機子電流の検出値、モータ回転数の検出値等を制御パラメータとして入力し、これらの制御パラメータに応じてモータの電機子に印加する電圧のパルス幅をソフトウェア演算により決定してPWM制御を行う、いわゆるソフトウェアサーボ制御を行うことが考えられる。
【0006】
しかし、このようなソフトウェアサーボ制御を行うためには、各制御パラメータの値から電機子に印加する電圧のパルス幅を決定するために多量のデータを予め保持する必要がある。そして、保持したデータに基づいて電機子に印加する電圧のパルス幅を決定するためには複雑な演算処理が必要となる。さらに、電機子に印加する電圧のパルス幅の決定は、モータの制御遅れを生じないように高速に行う必要がある。そのため、ソフトウェアサーボ制御を行うためには、複雑な演算処理を高速に行うことができる高性能のCPUやDSPを用いなければならず、モータ制御装置の構成が複雑になると共に、コスト的にも高いものとなるという不都合があった。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、出力電圧の変動が大きい電源と比較的演算処理能力の低いCPUを使用して、正確なトルク制御を行うことのできるモータ制御装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するため、モータと、該モータの電機子に流れる電流を検出する電流検出手段と、該電流検出手段により検出される電流値が所定のトルク指令に応じた目標電流値と一致するように、該モータの電機子に供給する電流をフィードバック制御する電機子電流制御手段とを備えたモータ制御装置の改良に関する。
【0009】
そして、前記モータの電源電圧を検出する電圧検出手段と、前記モータの回転数を検出する回転数検出手段と、該電圧検出手段により検出された電圧値と該回転数検出手段により検出された回転数と前記トルク指令とから前記モータの電機子に供給する目標供給電力を算出する目標供給電力算出手段と、前記電流検出手段により検出された電流値と前記電圧検出手段により検出された電圧値とから前記モータに実際に供給される実供給電力を算出する実供給電力算出手段と、前記目標供給電力と前記実供給電力との偏差を解消するための操作量算出する操作量算出手段と、該操作量に応じて前記電機子電流制御手段におけるフィードバックゲインを調節するゲイン調節手段とを備えたことを特徴とする。
【0010】
モータの効率(モータの出力/モータの電機子への供給電力)は、モータの電源電圧の変動に応じて変化する。また、モータの回転数の変化もモータの効率に影響を与える。そのため、前記目標供給電力算出手段は、前記トルク指令に応じたモータの出力を得るために必要となるモータへの目標供給電力を、前記トルク指令とモータの電源電圧とモータの回転数とにより算出する。
【0011】
そして、前記ゲイン調節手段は、前記操作量算出手段により算出された、前記実供給電力と前記目標供給電力との偏差を解消するための操作量に応じて、前記電機子電流制御手段によるフィードバックゲインを調節する。そのため、モータの電源電圧が変動してモータへの実供給電力が変化しても、前記トルク指令に応じた実供給電力が供給されるように、モータの電機子に供給される電流が制御される。これにより、モータの電源電圧の変動が大きいときであっても、正確なモータのトルク制御を行うことができる。そして、前記操作量は簡易な演算処理(例えばPI制御の演算処理)で算出でき、前記フィードバックゲインの調節は簡易なハードウェア構成等により実現できるので、高性能なCPUやDSPを用いる必要はない。そのため、比較的演算能力の低いCPUを用いてモータの制御装置を構成することができ、装置構成が複雑化することや、装置コストが上昇することを抑制することができる。
【0012】
上述したように、前記ゲイン調節手段により、前記電機子電流制御手段におけるフィードバックゲインを調節することで、基本的には電源電圧の変動が生じても安定したトルク制御を行うことができる。しかし、フィードバックゲインの調節範囲には限界があり、モータの電機子への供給電流を無制限に調節することはできない。そのため、前記トルク指令に応じた目標電流値をモータの電機子に供給することができない場合がある。
【0013】
そこで、本発明においては、前記操作量算出手段により算出された前記操作量が、所定の限界操作量(例えばフィードバックゲインの調節範囲の上限付近に対応させて設定される)を超えたときに、前記モータの界磁極に供給する界磁電流を調節して、界磁極に発生する磁束を弱める界磁弱め制御を行う界磁制御手段を備え、前記操作量算出手段により算出された操作量が該限界操作量をを超えたときには、前記界磁制御手段により界磁弱め制御を行う。これにより、モータの電機子に供給可能な電流値を増加させることができ、トルク制御の制御範囲を拡大することができる。そして、本発明によれば、フィードバックゲインの制御領域(操作量≦限界操作量)から、界磁弱め制御領域(操作量>限界操作量)への切替を、前記操作量というひとつの変数に基づいて行うため、制御領域の切替がスムーズに行われて良好な制御特性を得ることができる。
また、前記操作量算出手段により算出された前記操作量が、所定の限界操作量を超えたときに、前記モータの電機子に供給する界磁電流を調節して、永久磁石による界磁の磁束方向に発生する磁束を弱める界磁弱め制御を行う界磁制御手段を備えたことを特徴とする。
また、前記限界操作量を、前記電圧検出手段により検出された前記モータの電源電圧と前記回転数検出手段により検出された前記モータの回転数と前記トルク指令とに基づいて算出する限界操作量算出手段を備えたことを特徴とする。
【0014】
また、前記界磁制御手段は、前記操作量の大きさに応じて、前記界磁弱め制御における界磁電流の調節量を決定することを特徴とする。
【0015】
かかる本発明によれば、前記操作量の大きさに応じて前記界磁弱め制御における界磁電流の調節量が決定することで、電源電圧の変動に応じた適切な界磁弱め制御を行うことができると共に、フィードバックゲインの制御領域から界磁弱め制御領域への移行時におけるモータの発生トルクを滑らかに変化させることができる。
【0016】
また、前記電機子電流制御手段は、前記電流検出手段により検出された電流値と前記目標電流値との差と、基準三角波とを比較することで前記電機子に印加する電圧のパルス幅を決定するPWM制御により、前記モータの電機子に供給する電流を制御し、前記ゲイン調節手段は、前記基準三角波の振幅を変更することで前記フィードバックゲインを調節することを特徴とする。
【0017】
モータの電機子に供給する電流を制御する方法として、モータの電機子に印加する電圧のパルス幅を調節するPWM制御が広く採用されている。そして、本発明により、前記電流検出手段により検出された電流値と前記目標電流値との差と、前記基準三角波とを比較することで前記パルス幅を決定する構成とした場合は、前記基準三角波の振幅を変更することで、前記電流検出手段により検出された電流値と前記目標電流値との差に応じて決定される前記パルス幅が変更され、前記フィードバックゲインを容易に調節することができる。
【0018】
また、前記モータの電源として電気二重層コンデンサを用いたことを特徴とする。電気二重層コンデンサは、残充電量の減少に伴う出力電圧の減少幅が大きいため、特に本発明の適用効果が大きい。
【0019】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態の一例について、図1〜図5を参照して説明する。図1は本発明のモータ制御装置の全体構成図、図2は図1に示したモータドライバの作動説明図、図3は図1に示したモータコントローラの制御ブロック図、図4は図3に示した制御選択手段の作動説明図、図5はフィードバックゲインの補正処理の説明図である。
【0020】
図1を参照して、本実施の形態のモータ制御装置はエンジンとモータの組合わせにより駆動力を得るいわゆるハイブリット車両に搭載されるものであり、DCブラシレスモータであるモータ1と、電気二重層コンデンサであってモータ1の作動用電源である電源2と、モータ1が所望のトルクを発生するようにモータ1の電機子3と界磁極4への供給電流を制御するモータドライバー5と、モータドライバー5に対して各種の制御指示を与えるモータコントローラ6とを備える。
【0021】
モータコントローラ6は、CPU、ROM、RAM等によって構成され、車両の速度や電源2の出力電圧等を入力して車両の作動を制御する統括的コントローラ(図示しない)から与えられるトルク指令に応じて、モータ1の電機子3に供給する電流の目標値(以下、目標電流値という)を決定し、該目標電流値をモータドライバー5に指示する。
【0022】
モータドライバー5に備えられた電機子電流制御手段7は、モータ1の電機子3に3相(U,V,W)の駆動電圧を印加することで回転磁界を生じさせる。そして、電流センサ8,9(本発明の電流検出手段に相当する)により、実際に電機子3に流れる電流(以下、電機子電流という)を検出し、検出した電機子電流が前記目標電流値と一致するように、電機子3に供給する電流をフィードバック制御する。尚、界磁極4に供給する電流は、通常は界磁電流制御手段10により一定に保たれる。
【0023】
ここで、電機子電流制御手段7は、PWM制御によりモータ1の電機子3に供給する電流を制御する。図2(a)を参照して、電機子電流制御手段7は、前記目標電流値と電機子電流の検出値との差分(目標電流値−電機子電流の検出値)に応じた差分電圧Vasを出力する差分出力回路20と、電源2の出力電圧が所定レベル(例えば電源2が満充電されたときの出力電圧レベル)であるときに、前記目標電流値での電流供給が得られるように規定された基準電圧Vb を出力する基準電圧出力回路21と、差分出力回路20から出力される差分電圧Vasと基準電圧出力回路21から出力される基準電圧Vb を加算する加算器22と、基準三角波を生成する三角波生成回路23と、加算器22の出力と三角波生成回路23から出力される基準三角波を比較するコンパレータ24とを有する。
【0024】
図2(b)を参照して、コンパレータ24の動作を説明すると、▲1▼に示したようにコンパレータ24の負入力端子に振幅A1 ,周期T1 の基準三角波aを入力したときに、例えば差分出力回路20から出力される差分電圧Vasが0であったときには、コンパレータ24の正入力端子に加算器22からの基準電圧Vb が入力される。そのため、コンパレータ24の出力端子からは▲2▼に示したように、パルス幅W1 のパルス信号cが出力される。
【0025】
そして、パルス信号cの出力がハイレベルであるときに、電機子3に電圧を印加することで、▲3▼に示すように周期T1 における電機子3への電圧印加時間が調節されて電機子3への供給電流が制御される。
【0026】
ここで、電機子電流の検出値が目標電流値よりも小さいときは、差分出力回路20から出力される差分電圧Vasが正となり、加算器22からコンパレータ24の正入力端子に入力される電圧レベルが基準電圧Vb よりも上昇するので、コンパレータ24から出力されるパルス信号のパルス幅がW1 よりも広くなる。そのため周期T1 における電機子3への電圧印加時間が増加して、電機子電流が増加する。
【0027】
逆に、電機子電流の検出値が目標電流値よりも大きいときには、差分出力回路20から出力される差分電圧Vasが負となり、加算器22からコンパレータ24の正入力端子に入力される電圧レベルが基準電圧Vb よりも低下するので、コンパレータ22から出力されるパルス信号のパルス幅がW1 よりも狭くなる。そのため周期T1 における電機子3への電圧印加時間が減少して、電機子電流が減少する。
【0028】
このように、電機子電流の検出値と目標電流値との差分に応じて、該差分が解消するように、即ち、電機子電流の検出値が目標電流値と一致するように電機子3への供給電流がフィードバック制御される。
【0029】
ところで、本実施の形態においては、モータ1の電源2に電気二重層コンデンサ2を使用しているため、残充電量の減少に応じた電源2の出力電圧の低下度合いが大きい。例えば、図2(b)の▲3▼に示したように電源2の出力電圧の低下に伴って、モータ1の電機子3に印加する電圧の振幅がB1 からB2 に減少した場合、加算器22から基準電圧Vb をコンパレータの正入力端子に入力したときにモータ1の電機子3に印加される電圧波形がdからeへと変化する。
【0030】
その結果、モータ1の電機子3に供給される電流が減少し、電機子電流の検出値と目標電流値との差が拡大して、差分出力回路20から出力される差分電圧Vasが増大する。そして、増大した差分電圧Vasを解消すべく、上述したフィードバック制御により、電機子3への駆動電圧の印加時間が増加するが、このように、電源2の出力電圧の低下により差分電圧Vasが大きくなると、電機子電流の追従特性が悪化するため正確なトルク制御を行うことができない。
【0031】
また、モータ1の効率(モータの出力/モータの電機子への供給電力)は、電源2の出力電圧の変動や、モータ1の回転数によって変化する。そこで、このような電源2の出力電圧の変動とモータ1の回転数の変化を考慮して、正確なトルク制御を行うため、図1を参照して、モータコントローラ6は、電圧センサ11により検出された電源2の出力電圧と、モータ1の回転速度に応じた周期のパルス信号を出力する回転センサ12(本発明の回転数検出手段に相当する)により検出されたモータ1の回転数と、電流センサ8,9により検出された電機子電流とを入力し、これらに応じて電機子電流制御手段7におけるフィードバックゲインの補正と、界磁電流制御手段10により界磁極4に供給される界磁電流の補正をモータドライバー5に指示する。
【0032】
以下、図3〜図5を参照して、モータコントローラ6によるフィードバックゲインの補正処理と界磁電流の補正処理について説明する。図3を参照して、モータコントローラ6は、目標電流値算出手段30、目標供給電力算出手段31、実供給電力算出手段32、操作量算出手段33、限界操作量算出手段34、制御選択手段35、ゲイン調節手段36、及び界磁制御手段37を備える。
【0033】
目標電流値算出手段30は、前記統括的コントローラ(図示しない)から与えられたトルク指令に応じて、モータ1の電機子3に供給する目標電流値を算出し、モータドライバー5に出力する。目標電流値算出手段30は、予め実験により決定したトルク指令−目標電流値の対応マップを備え、該マップに従って、トルク指令から目標電流値を算出する。
【0034】
目標供給電力算出手段31は、トルク指令と、電圧センサ11(図1参照)により検出された電源2の出力電圧と、回転センサ12(図1参照)により検出されたモータ1の回転数とから、トルク指令に応じたトルクを得るために電機子3に供給すべき電力である目標供給電力を算出する。
【0035】
ここで、上述したように、モータの効率(モータの出力/モータの電機子への供給電力)は、モータの電源電圧の変動とモータの回転数の変化により変化する。そこで、目標供給電力算出手段31は、電源2の出力電圧とモータ1の回転数の影響を考慮して目標供給電力を算出するため、予め実験により決定した、電源2の所定の出力電圧範囲毎のトルク指令とモータ1の回転数に応じた目標供給電力の対応マップを有し、該マップに従って目標供給電力を算出する。
【0036】
実供給電力算出手段32は、電圧センサ11(図1参照)により検出された電源2の出力電圧と、電流センサ8,9(図1参照)により検出された電機子電流とから、実際にモータ1の電機子3に供給される実供給電力を算出する。
【0037】
操作量算出手段33は、目標供給電力算出手段31により算出された目標供給電力と、実供給電力算出手段32により算出された実供給電力との偏差ΔPowerを解消するための操作量αをPI制御に基づく以下の式(1)によって算出する。
【0038】
α=KP*ΔPower+KI*∫ΔPower ・・・・・(1)
尚、KP、KIは、それぞれモータ1の特性や実験結果等に基づいて決定される係数である。
【0039】
限界操作量算出手段34は、トルク指令と、電圧センサ11(図1参照)により検出された電源2の出力電圧と、回転センサ12(図1参照)により検出されたモータ1の回転数とから、モータ1の電機子3に供給することができる電流の上限値に対応した限界操作量αL を算出する。
【0040】
制御選択手段35は、操作量算出手段33により算出された操作量αと、限界操作量算出手段34により算出された限界操作量αL とを比較して、ゲイン調節手段36と界磁制御手段37のいずれかを選択的に作動させる。図4を参照して、制御選択手段35は、操作量算出手段33によりαmin ≦α≦αmax の範囲で算出された操作量αが、限界操作量算出手段34により算出された限界操作量αL 以下であるときは、ゲイン調節手段36を作動させる。
【0041】
ゲイン調節手段36は、スケーリング関数f1 (α)により、操作量αに基づいて電機子電流制御手段7(図1参照)におけるフィードバックゲインの補正値ΔGainを、Gmin ≦ΔGain≦Gmax の範囲で算出して、モータドライバー5に出力する。
【0042】
一方、操作量αが限界操作量αL を越えたときには、制御選択手段35は界磁制御手段37を作動させる。界磁制御手段37は、スケーリング関数f2 (α)により、操作量αに基づいて界磁電流制御手段8(図1参照)からモータ1の界磁極4に供給する電流の補正値であるΔiq を、Qmin ≦Δiq ≦Qmax の範囲で算出して、モータドライバー5に出力する。
【0043】
このように、制御選択手段35は、操作量αという単一のパラメータにより、ゲイン調節手段36によるフィードバックゲインの補正制御と、界磁制御手段37による界磁電流の補正制御との切替を行うため、制御の切替をスムーズに行うことができる。
【0044】
次に、図1を参照して、モータドライバー5に備えられた電機子電流制御手段7は、モータコントローラ6に備えられたゲイン調節手段36(図3参照)から出力されたフィードバックゲインの補正値ΔGainに基づいて、モータ1の電機子3に供給する電流をフィードバック制御するためのフィードバックゲインを基準値から変更する。具体的には、図2(a)を参照して、電機子電流制御手段7に備えられた三角波生成回路23が、ΔGainの指示値に応じて基準三角波の振幅を変更することで、フィードバックゲインが変更される。
【0045】
図5は、このようにして基準三角波の振幅を変更したときに、電機子3に印加される駆動電圧波形の形状が変化する様子を示したものである。図5の▲4▼に示したように、基準三角波aの振幅をA3 からA4 に変更すると、▲5▼に示したように、図2(a)に示したコンパレータ24の正入力端子に基準電圧Vb が入力されたときに、コンパレータ24から出力されるパルス信号cのパルス幅がW3 からW4 に拡大される。 そのため、▲6▼に示したように、電源2の出力電圧が低下し、電機子3への印加電圧の振幅がB3 からB4 に減少して電機子3に供給される電流が減少したときに、基準三角波の振幅を減少させてフィードバックゲインを増加させることで、電機子3に供給される電流が減少することを抑制することができる。これにより、電源2の出力電圧が低下したときに、図2(a)を参照して、差分出力回路20から出力される差分電圧Vasが増加することを抑制し、電機子電流の追従特性が悪化することを防止して正確なトルク制御を行うことができる。
【0046】
次に、上述したように、基準三角波の振幅を変更して電機子電流制御手段7におけるフィードバックゲインを補正することで、電源2の出力電圧低下によるトルク制御の追従性の悪化を抑制することができるが、電機子電流制御におけるフィードバックゲインを無制限に増加させることはできない。即ち、図5の▲5▼に示したように、パルス幅はW5 までしか拡大することができない。尚、上述した限界操作量αL は、このように、パルス幅を最大(Duty100%)としたときに、電機子3に供給し得る電流値に応じて算出される。
【0047】
そこで、制御選択手段35は、操作量算出手段33で算出された操作量αが限界操作量αL を越え、フィードバックゲインの補正ではトルク指令に応じた目標電流値での電流供給を行うことができなくなったときには、ゲイン調節手段36によるフィードバックゲインの補正制御から、界磁制御手段37による界磁弱め制御に切り替える。界磁制御手段37は、図4に示したように、操作量αの値に応じて界磁電流補正値を算出することで、電源1の出力電圧の変動に応じた適切な界磁弱め制御を行う。尚、界磁弱め制御を行うときには、フィードバックゲインの補正値ΔGainは、ΔGain=f2 (αL )に保たれ、電機子電流制御手段7におけるフィードバックゲインが一定に保たれる。
【0048】
図1を参照して、モータドライバー5に備えられた界磁電流制御手段10は、モータコントローラ6に備えられた界磁制御手段37から出力された界磁電流補正値に応じて界磁極4に供給する電流を変更する。これにより、界磁極4で発生する磁束が弱められる。このように界磁弱め制御を行うことで、電機子3に供給する電流を増加させることができ、一定の電源電圧の変動範囲におけるモータ1のトルク制御の制御範囲を拡大することができる。そのため、図3を参照して、目標供給電力算出手段31と限界操作量算出手段34で、予め電源2の出力電圧に応じて保持しておく必要のあるデータテーブルの数を減らすことができる。
【0049】
そして、図3を参照して、コントローラ6における処理は、上述したように操作量αの算出、限界操作量αL の算出、操作量αに応じたフィードバックゲイン及び界磁電流の補正値のスケーリング等の簡易な演算処理のみである。そのため、比較的演算処理能力が低いCPUを用いてコントローラ6を構成することができる。
【0050】
尚、本実施の形態においては、電機子電流制御手段7におけるPWM制御部をハードウェア回路で構成したが、マイクロプロセッサによるソウトウェア制御で構成してもよい。また、電機子電流制御手段7におけるフィードバックゲインの変更を、基準三角波の振幅を変えることで行ったが、電機子電流制御手段7におけるPI制御の係数値を変えることで行ってもよく、さらに、目標電流値に対応する基準電圧Vb (図2(a)参照)の値を変えることで行ってもよい。
【0051】
また、電機子に供給する電流の制御方法として、PWM制御ではなく他の制御方法、例えば電機子に印加する電圧の振幅を調節する方法を用いてもよい。
【0052】
また、本実施の形態においては、界磁極に電流を供給することで界磁極に磁束を生じさせるDCブラシレスモータを示したが、界磁に永久磁石を設けることで界磁極に磁束を生じさせる永久磁石界磁型のDCブラシレスモータに対しても、本発明の適用が可能である。永久磁石界磁型のDCブラシレスモータのトルク制御を行う場合は、制御を容易に行うために、該モータを永久磁石による界磁の磁束方向であるq軸上にある第1電機子と、q軸と直交するd軸上にある第2電機子とを有する等価回路に変換し、該等価回路を制御対象とする制御方法が一般的に採用されている。
【0053】
そして、このように、永久磁石界磁型のDCブラシレスモータをdq軸での等価回路に変換してトルク制御を行う場合には、前記第2電機子に流れるid電流が本発明の電機子に流れる電機子電流に相当し、前記第1電機子に流れるiq電流が本発明の界磁極に流れる界磁電流に相当する。即ち、id電流を制御することで、モータのトルクが調節され、iq電流を制御することで、モータの界磁極の磁束を減少させる界磁弱め制御と同等の効果が生じる。そのため、永久磁石型のDCブラシレスモータに対してdq軸での等価回路によるトルク制御を行った場合にも、本発明の効果を得ることができる。さらに、DCブラシレスモータ以外の他の種類のモータであっても本発明の適用が可能である。
【0054】
また、電機子電流のフィードバック制御におけるフィードバックゲインの補正制御と、界磁弱め制御の双方を実施することで本発明の最良の効果が得られるが、電機子電流のフィードバック制御におけるフィードバックゲインの補正制御のみを実施しても本発明の効果を得ることができる。
【0055】
また、本実施の形態においては、操作量αに応じて界磁弱め制御における界磁電流の補正量を算出したが、場合によっては界磁弱め制御における界磁電流の補正値を固定としてもよい。
【0056】
また、本実施の形態においては、モータの電源として電気二重層コンデンサを用いた例を示したが、他の種類の電源であっても電源の出力電圧の変動が大きいものに対しては、本発明の適用が有効である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のモータ制御装置の全体構成図。
【図2】図1に示したモータドライバの作動説明図。
【図3】図1に示したモータコントローラの制御ブロック図。
【図4】図3に示した制御選択手段の作動説明図。
【図5】フィードバックゲインの補正処理の説明図。
【符号の説明】
1…モータ、2…電源、3…電機子、4…界磁極、5…モータドライバー、6…モータコントローラ、7…電機子電流制御手段、8,9…電流センサ、10…界磁電流制御手段、11…電圧センサ、12…回転数センサ、13…電流センサ、20…差分出力回路、21…基準電圧出力回路、22…加算器、23…三角波生成回路、24…コンパレータ、30…目標電流値算出手段、31…目標供給電力算出手段、32…実供給電力算出手段、33…操作量算出手段、34…限界操作量算出手段、35…制御選択手段、36…ゲイン調節手段、37…界磁制御手段
[0001]
[Field of the Invention]
The present invention relates to a motor control device that controls output torque of a motor by feedback control of a current supplied to an armature of the motor.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as a method for controlling the output torque of a motor, a current flowing through the armature of the motor (hereinafter referred to as an armature current) is detected, and the detected current value matches a target current value corresponding to the indicated torque. A method of feedback control of the current supplied to the motor armature is generally employed.
[0003]
Specifically, for example, PWM control for adjusting the armature current by changing the pulse width of the voltage applied to the armature of the motor according to the deviation between the detected value of the armature current of the motor and the target current value. Is used.
[0004]
Here, the PWM control basically controls the armature current of the motor on the assumption that the amplitude of the voltage applied to the armature of the motor (≈the power supply voltage of the motor) is kept constant. It is. Therefore, good control performance can be obtained when fluctuations in the power supply voltage are relatively small, such as when using a constant voltage power supply or a battery.
[0005]
However, when a power supply with a large fluctuation in output voltage, such as an electric double layer capacitor, is used as the power supply for the motor, there is a disadvantage that the control performance deteriorates due to the fluctuation in the power supply voltage. In order to eliminate this inconvenience, the detection value of the power supply voltage, the detection value of the armature current, the detection value of the motor rotation speed, etc. are input as control parameters, and the voltage applied to the armature of the motor according to these control parameters is input. It is conceivable to perform so-called software servo control in which the pulse width is determined by software calculation and PWM control is performed.
[0006]
However, in order to perform such software servo control, it is necessary to store a large amount of data in advance in order to determine the pulse width of the voltage applied to the armature from the value of each control parameter. In order to determine the pulse width of the voltage applied to the armature based on the stored data, complicated arithmetic processing is required. Furthermore, the pulse width of the voltage applied to the armature needs to be determined at high speed so as not to cause a motor control delay. Therefore, in order to perform software servo control, it is necessary to use a high-performance CPU or DSP capable of performing complex arithmetic processing at high speed, which complicates the configuration of the motor control device and reduces the cost. There was an inconvenience of being expensive.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to provide a motor control device that can perform accurate torque control using a power source with a large output voltage fluctuation and a CPU with relatively low arithmetic processing capability.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention provides a motor, current detection means for detecting a current flowing through the armature of the motor, and a target current whose current value detected by the current detection means corresponds to a predetermined torque command. The present invention relates to an improvement in a motor control device including armature current control means for performing feedback control of a current supplied to an armature of the motor so as to coincide with a value.
[0009]
And a voltage detection means for detecting the power supply voltage of the motor, a rotation speed detection means for detecting the rotation speed of the motor, a voltage value detected by the voltage detection means, and a rotation detected by the rotation speed detection means. A target supply power calculating means for calculating a target supply power to be supplied to the armature of the motor from the number and the torque command, a current value detected by the current detection means, and a voltage value detected by the voltage detection means An actual supply power calculation means for calculating the actual supply power actually supplied to the motor, an operation amount calculation means for calculating an operation quantity for eliminating a deviation between the target supply power and the actual supply power, Gain adjusting means for adjusting a feedback gain in the armature current control means according to an operation amount is provided.
[0010]
The efficiency of the motor (motor output / power supplied to the motor armature) changes according to fluctuations in the power supply voltage of the motor. In addition, changes in the rotational speed of the motor also affect the efficiency of the motor. Therefore, the target supply power calculation means calculates the target supply power to the motor necessary for obtaining the output of the motor according to the torque command, based on the torque command, the power supply voltage of the motor, and the rotation speed of the motor. To do.
[0011]
The gain adjusting means is a feedback gain by the armature current control means according to an operation amount calculated by the operation amount calculating means for eliminating a deviation between the actual supply power and the target supply power. Adjust. Therefore, even if the power supply voltage of the motor fluctuates and the actual power supply to the motor changes, the current supplied to the motor armature is controlled so that the actual power supply according to the torque command is supplied. The Thereby, even when the fluctuation of the power supply voltage of the motor is large, accurate torque control of the motor can be performed. The manipulated variable can be calculated by simple arithmetic processing (for example, PI control arithmetic processing), and the feedback gain can be adjusted by a simple hardware configuration or the like, so there is no need to use a high-performance CPU or DSP. . Therefore, it is possible to configure a motor control device using a CPU having a relatively low computing capability, and it is possible to prevent the device configuration from becoming complicated and the device cost from increasing.
[0012]
As described above, by adjusting the feedback gain in the armature current control means by the gain adjusting means, basically stable torque control can be performed even if the power supply voltage fluctuates. However, the adjustment range of the feedback gain is limited, and the current supplied to the motor armature cannot be adjusted without limitation. Therefore, the target current value corresponding to the torque command may not be supplied to the motor armature.
[0013]
  Therefore, in the present invention, when the operation amount calculated by the operation amount calculation means exceeds a predetermined limit operation amount (for example, set corresponding to the upper limit of the feedback gain adjustment range), Field control means for performing field weakening control for adjusting the field current supplied to the field pole of the motor to weaken the magnetic flux generated in the field pole, and the operation amount calculated by the operation amount calculation means is the limit operation When the amount is exceeded, field weakening control is performed by the field control means. Thereby, the electric current value which can be supplied to the armature of a motor can be increased, and the control range of torque control can be expanded. According to the present invention, switching from the feedback gain control region (operation amount ≦ limit operation amount) to the field weakening control region (operation amount> limit operation amount) is based on one variable called the operation amount. Therefore, the control region can be switched smoothly and good control characteristics can be obtained.
  Further, when the operation amount calculated by the operation amount calculation means exceeds a predetermined limit operation amount, the field current supplied to the armature of the motor is adjusted, and the magnetic flux of the field by the permanent magnet is adjusted. Field control means for performing field weakening control for weakening the magnetic flux generated in the direction is provided.
  Further, the limit operation amount calculation for calculating the limit operation amount based on the power supply voltage of the motor detected by the voltage detection means, the rotation speed of the motor detected by the rotation speed detection means, and the torque command. Means are provided.
[0014]
Further, the field control means determines an adjustment amount of the field current in the field weakening control according to the magnitude of the operation amount.
[0015]
According to the present invention, the field current adjustment amount in the field weakening control is determined in accordance with the magnitude of the manipulated variable, so that appropriate field weakening control is performed according to fluctuations in the power supply voltage. In addition, the torque generated by the motor during the transition from the feedback gain control region to the field weakening control region can be changed smoothly.
[0016]
The armature current control means determines the pulse width of the voltage applied to the armature by comparing the difference between the current value detected by the current detection means and the target current value with a reference triangular wave. The current supplied to the armature of the motor is controlled by PWM control, and the gain adjusting means adjusts the feedback gain by changing the amplitude of the reference triangular wave.
[0017]
As a method for controlling the current supplied to the motor armature, PWM control for adjusting the pulse width of the voltage applied to the motor armature is widely adopted. According to the present invention, when the pulse width is determined by comparing the difference between the current value detected by the current detection means and the target current value and the reference triangular wave, the reference triangular wave By changing the amplitude, the pulse width determined according to the difference between the current value detected by the current detection means and the target current value is changed, and the feedback gain can be easily adjusted. .
[0018]
Further, an electric double layer capacitor is used as a power source for the motor. Since the electric double layer capacitor has a large reduction range of the output voltage accompanying a decrease in the remaining charge amount, the effect of applying the present invention is particularly great.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An example of an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 is an overall configuration diagram of the motor control apparatus of the present invention, FIG. 2 is an operation explanatory diagram of the motor driver shown in FIG. 1, FIG. 3 is a control block diagram of the motor controller shown in FIG. 1, and FIG. FIG. 5 is an explanatory diagram of feedback gain correction processing.
[0020]
Referring to FIG. 1, the motor control device of the present embodiment is mounted on a so-called hybrid vehicle that obtains driving force by a combination of an engine and a motor, and includes a motor 1 that is a DC brushless motor, and an electric double layer. A power source 2 that is a capacitor and an operating power source of the motor 1, a motor driver 5 that controls a supply current to the armature 3 and the field pole 4 of the motor 1 so that the motor 1 generates a desired torque, and a motor And a motor controller 6 for giving various control instructions to the driver 5.
[0021]
The motor controller 6 includes a CPU, a ROM, a RAM, and the like, and inputs a vehicle speed, an output voltage of the power source 2, and the like in response to a torque command given from a general controller (not shown) that controls the operation of the vehicle. Then, a target value of current to be supplied to the armature 3 of the motor 1 (hereinafter referred to as a target current value) is determined, and the target current value is instructed to the motor driver 5.
[0022]
The armature current control means 7 provided in the motor driver 5 generates a rotating magnetic field by applying a three-phase (U, V, W) driving voltage to the armature 3 of the motor 1. The current sensors 8 and 9 (corresponding to the current detecting means of the present invention) detect the current actually flowing through the armature 3 (hereinafter referred to as the armature current), and the detected armature current is the target current value. The current supplied to the armature 3 is feedback controlled so that The current supplied to the field pole 4 is normally kept constant by the field current control means 10.
[0023]
Here, the armature current control means 7 controls the current supplied to the armature 3 of the motor 1 by PWM control. Referring to FIG. 2 (a), the armature current control means 7 uses the difference voltage V according to the difference between the target current value and the detected value of the armature current (target current value−detected value of the armature current).asWhen the output voltage of the differential output circuit 20 and the power source 2 is at a predetermined level (for example, the output voltage level when the power source 2 is fully charged), current supply at the target current value can be obtained. Specified reference voltage VbIs output from the reference voltage output circuit 21 and the differential output circuit 20.asAnd the reference voltage V output from the reference voltage output circuit 21bAre added, a triangular wave generation circuit 23 that generates a reference triangular wave, and a comparator 24 that compares the output of the adder 22 with the reference triangular wave output from the triangular wave generation circuit 23.
[0024]
The operation of the comparator 24 will be described with reference to FIG. 2B. As shown in (1), the amplitude A is applied to the negative input terminal of the comparator 24.1, Period T1For example, the differential voltage V output from the differential output circuit 20 when the reference triangular wave a is input.asIs 0, the reference voltage V from the adder 22 is applied to the positive input terminal of the comparator 24.bIs entered. Therefore, from the output terminal of the comparator 24, as shown in (2), the pulse width W1Pulse signal c is output.
[0025]
Then, when the output of the pulse signal c is at a high level, by applying a voltage to the armature 3, a cycle T as shown in (3) is obtained.1The voltage application time to the armature 3 is adjusted to control the supply current to the armature 3.
[0026]
Here, when the detected value of the armature current is smaller than the target current value, the differential voltage V output from the differential output circuit 20.asBecomes positive, and the voltage level input from the adder 22 to the positive input terminal of the comparator 24 is the reference voltage VbThe pulse width of the pulse signal output from the comparator 24 is W1Wider than. Therefore period T1The voltage application time to the armature 3 is increased, and the armature current is increased.
[0027]
On the contrary, when the detected value of the armature current is larger than the target current value, the differential voltage V output from the differential output circuit 20asBecomes negative, and the voltage level input from the adder 22 to the positive input terminal of the comparator 24 is the reference voltage VbThe pulse width of the pulse signal output from the comparator 22 is W1Narrower than. Therefore period T1The voltage application time to the armature 3 is reduced and the armature current is reduced.
[0028]
Thus, according to the difference between the detected value of the armature current and the target current value, the armature 3 is set so that the difference is eliminated, that is, the detected value of the armature current matches the target current value. The supply current is feedback controlled.
[0029]
Incidentally, in the present embodiment, since the electric double layer capacitor 2 is used for the power source 2 of the motor 1, the degree of decrease in the output voltage of the power source 2 corresponding to the decrease in the remaining charge amount is large. For example, as shown in (3) of FIG. 2B, the amplitude of the voltage applied to the armature 3 of the motor 1 becomes B as the output voltage of the power source 2 decreases.1To B2Is reduced from the adder 22 to the reference voltage VbIs input to the positive input terminal of the comparator, the voltage waveform applied to the armature 3 of the motor 1 changes from d to e.
[0030]
As a result, the current supplied to the armature 3 of the motor 1 decreases, the difference between the detected value of the armature current and the target current value increases, and the differential voltage V output from the differential output circuit 20asWill increase. And the increased differential voltage VasIn order to eliminate this problem, the time for applying the driving voltage to the armature 3 is increased by the feedback control described above.asWhen the torque increases, the follow-up characteristic of the armature current deteriorates, so that accurate torque control cannot be performed.
[0031]
The efficiency of the motor 1 (motor output / power supplied to the armature of the motor) varies depending on fluctuations in the output voltage of the power supply 2 and the rotation speed of the motor 1. Therefore, in order to perform accurate torque control in consideration of the fluctuation of the output voltage of the power source 2 and the change of the rotation speed of the motor 1, the motor controller 6 is detected by the voltage sensor 11 with reference to FIG. The rotation speed of the motor 1 detected by the rotation sensor 12 (corresponding to the rotation speed detection means of the present invention) that outputs a pulse signal having a period corresponding to the rotation speed of the motor 1, The armature currents detected by the current sensors 8 and 9 are input, and the feedback gain correction in the armature current control means 7 and the field magnetic field supplied to the field pole 4 by the field current control means 10 according to these are input. The motor driver 5 is instructed to correct the current.
[0032]
Hereinafter, feedback gain correction processing and field current correction processing by the motor controller 6 will be described with reference to FIGS. Referring to FIG. 3, the motor controller 6 includes a target current value calculation unit 30, a target supply power calculation unit 31, an actual supply power calculation unit 32, an operation amount calculation unit 33, a limit operation amount calculation unit 34, and a control selection unit 35. , Gain adjusting means 36, and field control means 37.
[0033]
The target current value calculation means 30 calculates a target current value to be supplied to the armature 3 of the motor 1 in accordance with a torque command given from the overall controller (not shown), and outputs it to the motor driver 5. The target current value calculating means 30 includes a torque command-target current value correspondence map determined in advance by experiments, and calculates a target current value from the torque command according to the map.
[0034]
The target supply power calculation means 31 is based on the torque command, the output voltage of the power source 2 detected by the voltage sensor 11 (see FIG. 1), and the rotation speed of the motor 1 detected by the rotation sensor 12 (see FIG. 1). Then, a target supply power that is the power to be supplied to the armature 3 in order to obtain the torque according to the torque command is calculated.
[0035]
Here, as described above, the efficiency of the motor (output of the motor / power supplied to the armature of the motor) changes due to fluctuations in the power supply voltage of the motor and changes in the rotational speed of the motor. Therefore, the target supply power calculation means 31 calculates the target supply power in consideration of the influence of the output voltage of the power source 2 and the rotation speed of the motor 1, so that it is determined for each predetermined output voltage range of the power source 2 determined in advance through experiments. And a target supply power correspondence map corresponding to the number of rotations of the motor 1, and the target supply power is calculated according to the map.
[0036]
The actual power supply calculating means 32 is used to calculate the actual motor from the output voltage of the power source 2 detected by the voltage sensor 11 (see FIG. 1) and the armature current detected by the current sensors 8 and 9 (see FIG. 1). The actual power supplied to one armature 3 is calculated.
[0037]
The operation amount calculation means 33 performs PI control on the operation amount α for eliminating the deviation ΔPower between the target supply power calculated by the target supply power calculation means 31 and the actual supply power calculated by the actual supply power calculation means 32. Based on the following equation (1).
[0038]
α = KP * ΔPower + KI * ∫ΔPower (1)
KP and KI are coefficients determined based on the characteristics of the motor 1, experimental results, and the like.
[0039]
The limit operation amount calculation means 34 is based on the torque command, the output voltage of the power source 2 detected by the voltage sensor 11 (see FIG. 1), and the rotation speed of the motor 1 detected by the rotation sensor 12 (see FIG. 1). , The limit operation amount α corresponding to the upper limit value of the current that can be supplied to the armature 3 of the motor 1LIs calculated.
[0040]
The control selection unit 35 includes an operation amount α calculated by the operation amount calculation unit 33 and a limit operation amount α calculated by the limit operation amount calculation unit 34.LAnd either of the gain adjusting means 36 and the field control means 37 is selectively operated. Referring to FIG. 4, the control selection means 35 is operated by the operation amount calculation means 33 by αmin≦ α ≦ αmaxThe operation amount α calculated in the range of the limit operation amount α calculated by the limit operation amount calculation means 34LWhen it is below, the gain adjusting means 36 is operated.
[0041]
The gain adjusting means 36 has a scaling function f1By (α), the feedback gain correction value ΔGain in the armature current control means 7 (see FIG. 1) is changed to G based on the operation amount α.min≦ ΔGain ≦ GmaxAnd output to the motor driver 5.
[0042]
On the other hand, the operation amount α is the limit operation amount α.LWhen the value exceeds, the control selection means 35 activates the field control means 37. The field control means 37 has a scaling function f2(I) is a correction value for the current supplied from the field current control means 8 (see FIG. 1) to the field pole 4 of the motor 1 based on the manipulated variable α.qQmin≦ Δiq≦ QmaxAnd output to the motor driver 5.
[0043]
As described above, the control selection unit 35 performs switching between the feedback gain correction control by the gain adjustment unit 36 and the field current correction control by the field control unit 37 according to the single parameter of the operation amount α. Can be smoothly switched.
[0044]
Next, referring to FIG. 1, the armature current control means 7 provided in the motor driver 5 corrects the feedback gain correction value output from the gain adjustment means 36 (see FIG. 3) provided in the motor controller 6. Based on ΔGain, the feedback gain for feedback control of the current supplied to the armature 3 of the motor 1 is changed from the reference value. Specifically, referring to FIG. 2A, the triangular wave generation circuit 23 provided in the armature current control means 7 changes the amplitude of the reference triangular wave according to the indicated value of ΔGain, thereby providing a feedback gain. Is changed.
[0045]
FIG. 5 shows how the shape of the drive voltage waveform applied to the armature 3 changes when the amplitude of the reference triangular wave is changed in this way. As shown in (4) of FIG. 5, the amplitude of the reference triangular wave a is AThreeTo AFourAs shown in (5), the reference voltage V is applied to the positive input terminal of the comparator 24 shown in FIG.bWhen the pulse width of the pulse signal c output from the comparator 24 is WThreeTo WFourExpanded to Therefore, as shown in (6), the output voltage of the power source 2 decreases and the amplitude of the voltage applied to the armature 3 is B.ThreeTo BFourWhen the current supplied to the armature 3 decreases and the amplitude of the reference triangular wave is reduced to increase the feedback gain, the reduction of the current supplied to the armature 3 is suppressed. Can do. Thereby, when the output voltage of the power supply 2 is lowered, the differential voltage V output from the differential output circuit 20 with reference to FIG.asCan be suppressed, and the follow-up characteristics of the armature current can be prevented from deteriorating, and accurate torque control can be performed.
[0046]
Next, as described above, by changing the amplitude of the reference triangular wave and correcting the feedback gain in the armature current control means 7, it is possible to suppress the deterioration of the follow-up performance of the torque control due to the output voltage drop of the power source 2. Although it is possible, the feedback gain in the armature current control cannot be increased without limit. That is, as shown in (5) in FIG.FiveCan only be expanded. Note that the above-mentioned limit operation amount αLIs calculated according to the current value that can be supplied to the armature 3 when the pulse width is maximum (Duty 100%).
[0047]
Therefore, the control selection unit 35 determines that the operation amount α calculated by the operation amount calculation unit 33 is the limit operation amount α.LWhen the feedback gain correction cannot supply the current at the target current value according to the torque command, the feedback gain correction control by the gain adjusting means 36 is changed to the field weakening control by the field control means 37. Switch. As shown in FIG. 4, the field control unit 37 calculates the field current correction value according to the value of the operation amount α, thereby performing appropriate field weakening control according to the fluctuation of the output voltage of the power source 1. . When the field weakening control is performed, the feedback gain correction value ΔGain is ΔGain = f2LThe feedback gain in the armature current control means 7 is kept constant.
[0048]
Referring to FIG. 1, the field current control means 10 provided in the motor driver 5 supplies the field pole 4 according to the field current correction value output from the field control means 37 provided in the motor controller 6. Change the current. Thereby, the magnetic flux generated in the field pole 4 is weakened. By performing the field weakening control in this way, the current supplied to the armature 3 can be increased, and the control range of the torque control of the motor 1 in the constant power supply voltage fluctuation range can be expanded. Therefore, referring to FIG. 3, the number of data tables that need to be held in advance in accordance with the output voltage of power supply 2 can be reduced by target supply power calculation means 31 and limit operation amount calculation means 34.
[0049]
Referring to FIG. 3, the processing in the controller 6 includes the calculation of the operation amount α and the limit operation amount α as described above.LCalculation, feedback gain in accordance with the operation amount α, and scaling of the correction value of the field current. Therefore, the controller 6 can be configured using a CPU having a relatively low arithmetic processing capability.
[0050]
In the present embodiment, the PWM control unit in the armature current control means 7 is configured by a hardware circuit, but may be configured by software control by a microprocessor. Further, the feedback gain in the armature current control means 7 is changed by changing the amplitude of the reference triangular wave, but may be changed by changing the PI control coefficient value in the armature current control means 7, Reference voltage V corresponding to the target current valuebYou may carry out by changing the value of (refer Fig.2 (a)).
[0051]
Further, as a method for controlling the current supplied to the armature, other control methods than the PWM control, for example, a method of adjusting the amplitude of the voltage applied to the armature may be used.
[0052]
In the present embodiment, a DC brushless motor that generates a magnetic flux in the field pole by supplying current to the field pole is shown. However, a permanent magnet that generates a magnetic flux in the field pole by providing a permanent magnet in the field magnet is shown. The present invention can also be applied to a magnet field type DC brushless motor. When performing torque control of a permanent magnet field type DC brushless motor, in order to perform control easily, the motor is provided with a first armature on the q axis that is the magnetic flux direction of the field by the permanent magnet, and q A control method is generally adopted in which an equivalent circuit having a second armature on the d-axis orthogonal to the axis is converted and the equivalent circuit is controlled.
[0053]
Thus, when torque control is performed by converting a permanent magnet field DC brushless motor into an equivalent circuit on the dq axis, the id current flowing through the second armature is applied to the armature of the present invention. This corresponds to the armature current that flows, and the iq current that flows through the first armature corresponds to the field current that flows through the field pole of the present invention. That is, by controlling the id current, the motor torque is adjusted, and by controlling the iq current, an effect equivalent to the field weakening control for reducing the magnetic flux of the field pole of the motor is produced. Therefore, the effect of the present invention can also be obtained when torque control is performed on a permanent magnet type DC brushless motor by an equivalent circuit on the dq axis. Furthermore, the present invention can be applied to other types of motors other than DC brushless motors.
[0054]
The best effect of the present invention can be obtained by performing both feedback gain correction control and field weakening control in the armature current feedback control, but feedback gain correction control in the armature current feedback control. The effect of the present invention can be obtained even if only the above is performed.
[0055]
In the present embodiment, the field current correction amount in the field weakening control is calculated according to the operation amount α. However, in some cases, the field current correction value in the field weakening control may be fixed. .
[0056]
In the present embodiment, an example in which an electric double layer capacitor is used as a power source for a motor has been shown. The application of the invention is effective.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall configuration diagram of a motor control device according to the present invention.
FIG. 2 is an operation explanatory diagram of the motor driver shown in FIG. 1;
FIG. 3 is a control block diagram of the motor controller shown in FIG. 1;
FIG. 4 is an operation explanatory diagram of the control selection unit shown in FIG. 3;
FIG. 5 is an explanatory diagram of feedback gain correction processing;
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Motor, 2 ... Power supply, 3 ... Armature, 4 ... Field pole, 5 ... Motor driver, 6 ... Motor controller, 7 ... Armature current control means, 8, 9 ... Current sensor, 10 ... Field current control means , 11 ... voltage sensor, 12 ... rotational speed sensor, 13 ... current sensor, 20 ... differential output circuit, 21 ... reference voltage output circuit, 22 ... adder, 23 ... triangular wave generation circuit, 24 ... comparator, 30 ... target current value Calculation means 31 ... Target supply power calculation means 32 ... Real supply power calculation means 33 ... Operation amount calculation means 34 ... Limit operation amount calculation means 35 ... Control selection means 36 ... Gain adjustment means 37 ... Field control means

Claims (7)

モータと、該モータの電機子に流れる電流を検出する電流検出手段と、該電流検出手段により検出される電流値が所定のトルク指令に応じた目標電流値と一致するように、該モータの電機子に供給する電流をフィードバック制御する電機子電流制御手段とを備えたモータ制御装置において、
前記モータの電源電圧を検出する電圧検出手段と、前記モータの回転数を検出する回転数検出手段と、該電圧検出手段により検出された電圧値と該回転数検出手段により検出された回転数と前記トルク指令とから前記モータの電機子に供給する目標供給電力を算出する目標供給電力算出手段と、前記電流検出手段により検出された電流値と前記電圧検出手段により検出された電圧値とから前記モータに実際に供給される実供給電力を算出する実供給電力算出手段と、前記目標供給電力と前記実供給電力との偏差を解消するための操作量を算出する操作量算出手段と、該操作量に応じて前記電機子電流制御手段におけるフィードバックゲインを調節するゲイン調節手段とを備えたことを特徴とするモータ制御装置。
A motor, current detection means for detecting a current flowing through the armature of the motor, and an electric machine of the motor so that a current value detected by the current detection means matches a target current value according to a predetermined torque command In a motor control device comprising armature current control means for feedback controlling the current supplied to the child,
Voltage detection means for detecting the power supply voltage of the motor, rotation speed detection means for detecting the rotation speed of the motor, voltage value detected by the voltage detection means, and rotation speed detected by the rotation speed detection means Target supply power calculation means for calculating target supply power to be supplied to the armature of the motor from the torque command, the current value detected by the current detection means, and the voltage value detected by the voltage detection means An actual supply power calculation means for calculating an actual supply power actually supplied to the motor; an operation amount calculation means for calculating an operation amount for eliminating a deviation between the target supply power and the actual supply power; A motor control apparatus comprising: gain adjusting means for adjusting a feedback gain in the armature current control means according to the amount.
前記操作量算出手段により算出された前記操作量が、所定の限界操作量を超えたときに、前記モータの界磁極に供給する界磁電流を調節して、界磁極に発生する磁束を弱める界磁弱め制御を行う界磁制御手段を備えたことを特徴とする請求項1記載のモータ制御装置。  When the manipulated variable calculated by the manipulated variable calculating means exceeds a predetermined limit manipulated variable, the field current supplied to the field pole of the motor is adjusted to weaken the magnetic flux generated at the field pole. 2. The motor control device according to claim 1, further comprising a field control means for performing magnetic field weakening control. 前記操作量算出手段により算出された前記操作量が、所定の限界操作量を超えたときに、前記モータの電機子に供給する界磁電流を調節して、永久磁石による界磁の磁束方向に発生する磁束を弱める界磁弱め制御を行う界磁制御手段を備えたことを特徴とする請求項1記載のモータ制御装置。When the manipulated variable calculated by the manipulated variable calculating means exceeds a predetermined limit manipulated variable, the field current supplied to the armature of the motor is adjusted to change the direction of the magnetic flux of the field by the permanent magnet. 2. The motor control device according to claim 1, further comprising field control means for performing field weakening control for weakening the generated magnetic flux. 前記限界操作量を、前記電圧検出手段により検出された前記モータの電源電圧と前記回転数検出手段により検出された前記モータの回転数と前記トルク指令とに基づいて算出する限界操作量算出手段を備えたことを特徴とする請求項2または3記載のモータ制御装置。Limit operation amount calculation means for calculating the limit operation amount based on the power supply voltage of the motor detected by the voltage detection means, the rotation speed of the motor detected by the rotation speed detection means, and the torque command. 4. The motor control device according to claim 2, further comprising a motor control device. 前記界磁制御手段は、前記操作量の大きさに応じて、前記界磁弱め制御における界磁電流の調節量を決定することを特徴とする請求項2から4のうちいずれか1項記載のモータ制御装置。The field control means, in accordance with the magnitude of the manipulated variable, the motor control of any one of claims 2 to 4, characterized in that to determine the adjustment amount of the field current in the field weakening control apparatus. 前記電機子電流制御手段は、前記電流検出手段により検出された電流値と前記目標電流値との差と、基準三角波とを比較することで前記電機子に印加する電圧のパルス幅を決定するPWM制御により、前記モータの電機子に供給する電流を制御し、
前記ゲイン調節手段は、前記三角波の振幅を変更することで前記フィードバックゲインを調節することを特徴とする請求項1からのうちいずれか1項記載のモータ制御装置。
The armature current control means determines the pulse width of the voltage applied to the armature by comparing the difference between the current value detected by the current detection means and the target current value and a reference triangular wave. By controlling the current supplied to the armature of the motor,
The gain adjustment means, the motor control device according to any one of claims 1-5, characterized by adjusting said feedback gain by changing the amplitude of the triangular wave.
前記モータの電源として電気二重層コンデンサを用いたことを特徴とする請求項1からのうちいずれか1項記載のモータ制御装置。The motor control device according to any one of claims 1 to 6 , wherein an electric double layer capacitor is used as a power source of the motor.
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