JP4147580B2 - Ａｃモータ制御装置およびその制御方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＡＣモータの電流制御に関し、特にＰＷＭインバータのオフセット推定と補正に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＡＣモータの位置制御と速度制御と電流制御などにおいて、ＡＣモータの位置と共に速度と電流をフィードバックしてＡＣモータの応答特性を改善している。特に、ＡＣモータのｄｑ電流制御（ベクトル電流制御）はトルク成分電流と磁束成分電流に分けて制御することにより、トルク特性などＡＣモータの制御特性を著しく向上している。
このようなＡＣモータの電流制御において、電流検出器（１３）によりＤＣオフセット電流の問題とＰＷＭインバータ変換部（パワースイッチングデバイスのオン抵抗、立ち上がり時間、立ち下がり時間、デッドタイム時間のバラツキ）によるＤＣオフセット電圧の問題は、ＡＣモータの制御精度の低下やトルクリップル発生の一因となっている。ＤＣオフセット電流の問題はＡＣモータの電流制御に検出される電流値を不正確なものにしていることと、ＤＣオフセット電圧の問題はＰＷＭ変換部で出力される電圧値を不正確なものにしていることである。
従来、電流検出器によるＤＣオフセット電流の調整を行う公示例に、特開昭６３−２７４３９８号公報に記載のものがある。この従来技術によれば、ＰＷＭゲートパルスのベースブロック状態（ＡＣモータに流れる電流がゼロの時であり、図２のループＡ）、電流検出器のＤＣオフセット電流を推定して、ＤＣオフセット電流の調整を行う方法である。
【０００３】
【特許文献１】
特開昭６３−２７４３９８号公報
【特許文献２】
特開２００１−７８４９４号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来方法では電流検出器１３に含まれたＤＣオフセット電流のみに対する補正方法で、ＰＷＭ変換部に含まれたＤＣオフセット電圧に対する補正を行われていないため、これがトルクリップルの一因として残ってしまうという問題があった。
本発明は上記問題点を解決するためになされたものであり、その目的はＰＷＭ変換部に含まれているＤＣオフセット電圧を推定し、３相指令電圧から推定ＤＣオフセット電圧を差し引いて、ＤＣオフセット電圧の補正を行うことで、ＰＷＭ変換部のＤＣオフセットによるトルクリップルの低減と制御精度を向上したＡＣモータの制御装置とその制御方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決するため、本発明は、ＡＣモータを駆動するＰＷＭ電力変換手段と、前記ＡＣモータの電流を検出する電流検出手段と、３相指令電圧を入力して直流電圧を任意の交流電圧に変換する前記ＰＷＭ電力変換手段であって、先ず前記電流検出手段（１３）に含まれた第２ＤＣオフセット電流（補正ＤＣオフセット電流）を補正した後、前記ＰＷＭ電力変換手段に含まれた第１ＤＣオフセット電圧（補正ＤＣオフセット電圧）を推定し、補正するＤＣオフセット電圧の補正手段を備えたＡＣモータ制御装置において、３相指令電圧をゼロに制限する電圧ゼロ制限手段と、前記電流検出手段で検出した３相検出電流から前記補正ＤＣオフセット電流を差し引いて前記電流検出手段に含まれたＤＣオフセット電流を補正し、第１ＤＣオフセット電流を計算する第１ＤＣオフセット電流演算手段と、指令オフセット電流（ＺＥＲＯ）から前記第１ＤＣオフセット電流を差し引いて第１ＤＣオフセット電流偏差を演算する第１ＤＣオフセット電流偏差演算手段と、前記第１ＤＣオフセット電流偏差に補正ゲインを掛け算して第１ＤＣオフセット電圧を演算する第１ＤＣオフセット電圧演算手段と、前記第１ＤＣオフセット電圧を前記３相指令電圧に加えて調整３相指令電圧を演算する第１ＤＣオフセット電圧加算手段を備えたことを特徴とする。
【０００６】
また、任意情報と任意設定との関係から判断信号（ＳＯＮ又はＳＯＦＦ）を発生する補正値判断手段と、前記判断信号がＳＯＮである場合に前記第１ＤＣオフセット電圧を補正ＤＣオフセット電圧としてメモリ装置に記憶する補正値記憶・呼出手段と、メモリ装置から前記補正ＤＣオフセット電圧を呼び出し、前記３相指令電圧に加えて補正するＤＣオフセット電圧補正手段を備えたことを特徴とする。
また、前記任意情報は電気角、速度、前記第１ＤＣオフセット電流であることを特徴とする。
また、前記補正値判断手段では、前記任意情報がそれぞれの任意設定以内に存在する場合はＳＯＮ（ｎ）信号、それ以外にはＳＯＦＦ（ｎ）信号「ｎは信号種類」を発生し、その後、それらの信号の組み合わせで最終的な判断信号（ＳＯＮ、又はＳＯＦＦ）を発生することを特徴とする。
また、前記第１ＤＣオフセット電圧演算手段の補正ゲインは補正比例ゲインと補正積分ゲインで構成し、前記補正比例ゲインは前記ＡＣモータの抵抗値又はそれ以下の値で設定することを特徴とする。
【０００７】
また、ＡＣモータを駆動するＰＷＭ電力変換手段と、前記ＡＣモータの電流を検出する電流検出手段と、３相指令電圧を入力して直流電圧を任意の交流電圧に変換する前記ＰＷＭ電力変換手段であって、先ず前記電流検出手段（１３）に含まれた第２ＤＣオフセット電流（補正ＤＣオフセット電流）を補正した後、前記ＰＷＭ電力変換手段に含まれた第１ＤＣオフセット電圧（補正ＤＣオフセット電圧）を推定し、補正するＤＣオフセット電圧の補正手段を備えたＡＣモータ制御装置の制御方法において、電圧ゼロ制限手段で３相指令電圧をゼロに制限し、前記電流検出手段で検出した３相検出電流から前記補正ＤＣオフセット電流を差し引いて前記電流検出手段に含まれたＤＣオフセット電流を補正し、第１ＤＣオフセット電流演算手段で第１ＤＣオフセット電流を計算し、第１ＤＣオフセット電流偏差演算手段により指令オフセット電流（ＺＥＲＯ）から前記第１ＤＣオフセット電流を差し引いて第１ＤＣオフセット電流偏差を演算し、第１ＤＣオフセット電圧演算手段により前記第１ＤＣオフセット電流偏差に補正ゲインを掛け算して第１ＤＣオフセット電圧を演算し、第１ＤＣオフセット電圧加算手段により前記第１ＤＣオフセット電圧を前記３相指令電圧に加えて調整３相指令電圧を演算することを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図に基づいて説明する。図１は本発明の実施の形態に係る補正ＤＣオフセット電圧の推定ループを示す図であり、図２は補正ＤＣオフセット電圧の推定制御ブロック図であり、図３は補正ＤＣオフセット電圧を推定するフローチャートである。図４は図２で求めた補正ＤＣオフセット電圧をメモリ装置から呼び出して補正する制御ブロック図である。図１において、ＡＣモータの制御装置は、３相指令電圧を入力したＰＷＭ電力変換手段１２でＡＣモータ１１を駆動し、電流検出手段１３でＡＣモータの電流を検出する。
図１はＤＣオフセット電圧を計算する場合のオープンループを示した図で、図中のループＡのオープン制御上（ＰＷＭインバータへのＰＷＭゲートパルスを遮断したベースブロックの状態）では、従来方法２によるＤＣオフセット電流の補正を行うもので、電流検出器１３に含まれたＤＣオフセット電流Ｉabc offset2（従来方法２によるＤＣオフセットの意で２を付している）を検出して、補正する。ここで、ＤＣオフセット電流Ｉabc offset2は補正ＤＣオフセット電流Ｉabc offsetcmpになる。
【０００９】
次に、図１のループＢのオープン制御上では、本発明方法１によるＤＣオフセット電圧の補正を行うもので、電圧ゼロ制限手段１０１で３相指令電圧（Ｖａｂｃ＊）をゼロに制限する。ゼロ３相指令電圧（Vabc* zero）からＰＷＭゲートパルス発生器１６でＰＷＭゲートパルス（Ｇｕａ、Ｇｕｂ、Ｇｕｃ、Ｇｄａ、Ｇｄｂ、Ｇｄｃ）を発生し、ＰＷＭインバータ１２に入力してＡＣモータ１１を駆動する。ＡＣモータ１１はＰＷＭインバータ１２に含まれたＤＣオフセット電圧成分で動作し、電流が流れることになる。
【００１０】
図２は補正ＤＣオフセット電圧を推定する制御ブロック図であり、第１ＤＣオフセット電流演算手段（ＤＣオフセット電流補正手段）１０３では、電流検出器１３で検出した３相検出電流Ｉabc fbから補正ＤＣオフセット電流Ｉabc offsetcmpを差し引いて検出電流に含まれたＤＣオフセット電流を補正して（ここまでは従来方法２の補正流れ）、第１ＤＣオフセット電流Ｉabc offset1を計算する。この場合の第１ＤＣオフセットＩabc offset1（本発明方法１によるＤＣオフセットの意で１を付している）はＰＷＭインバータに含まれたオフセット電圧により流れる電流成分である。
第１ＤＣオフセット電流偏差演算手段１０５は、指令オフセット電流（ＺＥＲＯ）から前記第１ＤＣオフセット電流Ｉabc offset1を差し引いて第１ＤＣオフセット電流偏差ΔＩabc offset1を演算する。
第１ＤＣオフセット電圧演算手段１０６は、前記第１ＤＣオフセット電流偏差ΔＩabc offset1に補正ゲインを掛け算して第１ＤＣオフセット電圧Vabc offset1を演算する。
【００１１】
補正値判断手段１０７では、電気角、速度、第１ＤＣオフセット電流等の任意情報がそれぞれの任意設定範囲内に存在する場合はＳＯＮ（ｎ）信号、それ以外にはＳＯＦＦ（ｎ）信号「ｎは信号種類」を発生し、それらの信号の組み合わせで最終的な判断信号（ＳＯＮ、又はＳＯＦＦ）を発生する。
補正値記憶・呼出手段１０８では、補正値判断手段１０７の判断信号がＳＯＮである場合、第１ＤＣオフセット電圧を補正ＤＣオフセット電圧値としてメモリ装置に記憶する。ＳＯＦＦである場合は、第１ＤＣオフセット電圧加算手段１０４で第１ＤＣオフセット電圧をゼロ３相指令電圧に加えて調整３相指令電圧を演算する。上記の動作を繰り返しながら補正ＤＣオフセット電圧の推定を行う。
【００１２】
次に図３を参照して動作について説明する。
第１ステップ：ループ判断を行い、ループＡのオープン制御上では第２ステップ、ループＢのオープン制御上では第３ステップ以降を処理する（Ｆ１）。
第２ステップ：ＰＷＭゲートパルスを遮断したベースブロック状態で、式（１）で示すように電流検出器に含まれたＤＣオフセット電流を推定する。これは従来方法２によるＤＣオフセット補正電流Ｉabc offset2に相当する（Ｆ２０１、Ｆ２０２）。
【００１３】
Ｉabc offsetcmp=Ｉabc offset2=LPF(Ｉabc fb) ・・（１）
第３ステップ：電圧ゼロ制限手段で式（２）のように３相指令電圧をゼロに制限する（Ｆ１０１）。
【００１４】
Vabc* zero=LIMITzero(Vabc*)=0 ・・（２）
第４ステップ：ゼロ３相指令電圧に第１ＤＣオフセット電圧を加算し、調整３相指令電圧を演算する（Ｆ１０２）。調整３相指令電圧をＰＷＭゲートパルス発生器に入力する。
第５ステップ：電流検出器で検出した３相検出電流をＬＰＦ（ローパスフィルタ）に通してフィルタリング３相検出電流Ｉabc ffbを演算する（Ｆ１０３）。
【００１５】
Ｉabc ffb=LPF(Ｉabc fb) ・・（３）
第６ステップ：第１ＤＣオフセット電流演算手段で、フィルタリング３相検出電流Ｉabc ffbから補正ＤＣオフセット電流Ｉabc offsetcmpを差し引いて、第１ＤＣオフセット電流を計算する（Ｆ１０４）。
【００１６】
Ｉabc offset1=Ｉabc ffb-Ｉabc offsetcmp ・・（４）
第７ステップ：第１ＤＣオフセット電流偏差演算手段で、指令オフセット電流（ＺＥＲＯ）から第１ＤＣオフセット電流Ｉabc offset1を差し引いて第１ＤＣオフセット電流偏差ΔＩabc offset1を演算する（Ｆ１０５）。
【００１７】
ΔＩabc offset1=ZERO-Ｉabc offset1 ・・（５）
第８ステップ：第１ＤＣオフセット電圧演算手段で、前記第１ＤＣオフセット電流偏差ΔＩabc offset1に補正ゲインＫｃを掛け算して第１ＤＣオフセット電圧Vabc offset1を演算する（Ｆ１０６）。ここで、第１ＤＣオフセット電圧演算手段の補正ゲインは補正比例ゲインKpcと補正積分ゲインKicで構成されており、前記補正比例ゲインはＡＣモータの抵抗値又はそれ以下の値で設定するのが望ましい（その理由は推定値を早めに演算するためである）。
【００１８】
Vabc offset1=ΔＩabc offset1×(Kpc+Kic∫dt) ・・（６）
第９ステップ：補正値判断手段で、電気角、速度、第１ＤＣオフセット電流等の任意情報がそれぞれの任意設定範囲内に存在する場合はＳＯＮ（ｎ）信号、それ以外にはＳＯＦＦ（ｎ）信号を発生し、その信号らの組み合わせによる最終的な判断信号（ＳＯＮ、又はＳＯＦＦ）を発生する（Ｆ１０７）。判断信号がＳＯＮである場合は第１０ステップへ、ＳＯＦＦである場合は第４ステップへ戻って再度処理を行う。
第１０ステップ：判断信号がＳＯＮである場合、補正値記憶・呼出手段で第１ＤＣオフセット電圧を補正ＤＣオフセット電圧値としてメモリ装置に記憶する（Ｆ１０８、Ｆ１０９）。
【００１９】
Vabc offsetcmp=Vabc offset1 ・・（７）
最後に、図４におくメモリ装置から補正ＤＣオフセット電圧を呼び出し、３相指令電圧に加えることでＰＷＭ電力変換手段に含まれたＤＣオフセット電圧を補正できる。図５で示すように電流検出器に含まれたＤＣオフセット電流を補正した前提条件で行う。
【００２０】
Vabc*adj=Vabc*−Vabc offsetcmp ・・（８）
【００２１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明は、ＡＣモータを駆動するＰＷＭ電力変換手段と、前記ＡＣモータの電流を検出する電流検出手段と、３相指令電圧を入力して直流電圧を任意の交流電圧に変換する前記ＰＷＭ電力変換手段であって、先ず前記電流検出手段（１３）に含まれた第２ＤＣオフセット電流（補正ＤＣオフセット電流）を補正した後、前記ＰＷＭ電力変換手段に含まれた第１ＤＣオフセット電圧（補正ＤＣオフセット電圧）を推定し、補正するＤＣオフセット電圧の補正手段を備えたＡＣモータ制御装置において、３相指令電圧をゼロに制限する電圧ゼロ制限手段と、前記電流検出手段で検出した３相検出電流から前記補正ＤＣオフセット電流を差し引いて前記電流検出手段に含まれたＤＣオフセット電流を補正し、第１ＤＣオフセット電流を計算する第１ＤＣオフセット電流演算手段と、指令オフセット電流（ＺＥＲＯ）から前記第１ＤＣオフセット電流を差し引いて第１ＤＣオフセット電流偏差を演算する第１ＤＣオフセット電流偏差演算手段と、前記第１ＤＣオフセット電流偏差に補正ゲインを掛け算して第１ＤＣオフセット電圧を演算する第１ＤＣオフセット電圧演算手段と、前記第１ＤＣオフセット電圧を前記３相指令電圧に加えて調整３相指令電圧を演算する第１ＤＣオフセット電圧加算手段を備えたので、ＰＷＭ電力変換手段に含まれたＤＣオフセット電圧が除去でき、トルクリップルが更に低減されることで、ＡＣモータの制御精度を向上させることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る補正ＤＣオフセット電圧の推定ループを示す図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る補正ＤＣオフセット電圧の推定制御ブロック図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る補正ＤＣオフセット電圧を推定するフローチャートである。
【図４】本発明の実施の形態に係る補正ＤＣオフセット電圧をメモリ装置から呼び出して補正する制御ブロック図である。
【図５】電流検出器に含まれたＤＣオフセット電流を補正する従来方法の制御ブロック図である。
【符号の説明】
＊ 指令を表す添字
ｆｂ 検出を表す添字
ｆｆｂ フィルタリング検出を表す添字
Ｖｄｃ ＰＷＭインバータの直流電圧
Ｖａｂｃ ３相電圧
Ｖａｂｃ＊ ３相指令電圧
Ｖａｂｃ＊ ｚｅｒｏ ゼロ３相指令電圧
Ｖａｂｃ＊ ａｄｊ 調整３相指令電圧
Vabc offset1 第１ＤＣオフセット電圧
Ｖａｂｃ offsetcmp 補正ＤＣオフセット電圧
Ｉabc ３相電流
Ｉabc ｆｂ ３相検出電流
Ｉabc ｆｆｂ フィルタリング３相検出電流
ΔＩabc offset1 第１ＤＣオフセット電流偏差
Ｉabc offset1 第１ＤＣオフセット電流
Ｉabc offset２ 第２ＤＣオフセット電流
Ｉabc offsetcmp 補正ＤＣオフセット電流
θ 検出電気角
ω 検出速度
Ｇｕａ、Ｇｕｂ、Ｇｕｃ、Ｇｄａ、Ｇｄｂ、Ｇｄｃ ＰＷＭインバータのゲート６パルス
ＺＥＲＯ 指令オフセット電流
１ 本発明のＤＣオフセット電圧の補正方法
２ 従来のＤＣオフセット電流の調整方法
１１ ＡＣモータ
１２ ＰＷＭ電力変換手段
１３ 電流検出手段
１０１ 電圧ゼロ制限手段
１０２ ２０２ ＬＰＦ（ローパスフィルタ）
１０３ ２０３ 第１ＤＣオフセット電流演算手段（ＤＣオフセット電流補正手段）
１０４ 第１ＤＣオフセット電圧加算手段（ＤＣオフセット電圧補正手段）
１０５ 第１ＤＣオフセット電流偏差演算手段
１０６ 第１ＤＣオフセット電圧演算手段
１０７ 補正値判断手段
１０８ 補正値記憶・呼出手段、 １０９ 加算手段
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＡＣモータの電流制御に関し、特にＰＷＭインバータのオフセット推定と補正に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＡＣモータの位置制御と速度制御と電流制御などにおいて、ＡＣモータの位置と共に速度と電流をフィードバックしてＡＣモータの応答特性を改善している。特に、ＡＣモータのｄｑ電流制御（ベクトル電流制御）はトルク成分電流と磁束成分電流に分けて制御することにより、トルク特性などＡＣモータの制御特性を著しく向上している。
このようなＡＣモータの電流制御において、電流検出器（１３）によりＤＣオフセット電流の問題とＰＷＭインバータ変換部（パワースイッチングデバイスのオン抵抗、立ち上がり時間、立ち下がり時間、デッドタイム時間のバラツキ）によるＤＣオフセット電圧の問題は、ＡＣモータの制御精度の低下やトルクリップル発生の一因となっている。ＤＣオフセット電流の問題はＡＣモータの電流制御に検出される電流値を不正確なものにしていることと、ＤＣオフセット電圧の問題はＰＷＭ変換部で出力される電圧値を不正確なものにしていることである。
従来、電流検出器によるＤＣオフセット電流の調整を行う公示例に、特開昭６３−２７４３９８号公報に記載のものがある。この従来技術によれば、ＰＷＭゲートパルスのベースブロック状態（ＡＣモータに流れる電流がゼロの時であり、図２のループＡ）、電流検出器のＤＣオフセット電流を推定して、ＤＣオフセット電流の調整を行う方法である。
【０００３】
【特許文献１】
特開昭６３−２７４３９８号公報
【特許文献２】
特開２００１−７８４９４号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来方法では電流検出器１３に含まれたＤＣオフセット電流のみに対する補正方法で、ＰＷＭ変換部に含まれたＤＣオフセット電圧に対する補正を行われていないため、これがトルクリップルの一因として残ってしまうという問題があった。
本発明は上記問題点を解決するためになされたものであり、その目的はＰＷＭ変換部に含まれているＤＣオフセット電圧を推定し、３相指令電圧から推定ＤＣオフセット電圧を差し引いて、ＤＣオフセット電圧の補正を行うことで、ＰＷＭ変換部のＤＣオフセットによるトルクリップルの低減と制御精度を向上したＡＣモータの制御装置とその制御方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決するため、本発明は、ＡＣモータを駆動するＰＷＭ電力変換手段と、前記ＡＣモータの電流を検出する電流検出手段と、３相指令電圧を入力して直流電圧を任意の交流電圧に変換する前記ＰＷＭ電力変換手段であって、先ず前記電流検出手段（１３）に含まれた第２ＤＣオフセット電流（補正ＤＣオフセット電流）を補正した後、前記ＰＷＭ電力変換手段に含まれた第１ＤＣオフセット電圧（補正ＤＣオフセット電圧）を推定し、補正するＤＣオフセット電圧の補正手段を備えたＡＣモータ制御装置において、３相指令電圧をゼロに制限する電圧ゼロ制限手段と、前記電流検出手段で検出した３相検出電流から前記補正ＤＣオフセット電流を差し引いて前記電流検出手段に含まれたＤＣオフセット電流を補正し、第１ＤＣオフセット電流を計算する第１ＤＣオフセット電流演算手段と、指令オフセット電流（ＺＥＲＯ）から前記第１ＤＣオフセット電流を差し引いて第１ＤＣオフセット電流偏差を演算する第１ＤＣオフセット電流偏差演算手段と、前記第１ＤＣオフセット電流偏差に補正ゲインを掛け算して第１ＤＣオフセット電圧を演算する第１ＤＣオフセット電圧演算手段と、前記第１ＤＣオフセット電圧を前記３相指令電圧に加えて調整３相指令電圧を演算する第１ＤＣオフセット電圧加算手段を備えたことを特徴とする。
【０００６】
また、任意情報と任意設定との関係から判断信号（ＳＯＮ又はＳＯＦＦ）を発生する補正値判断手段と、前記判断信号がＳＯＮである場合に前記第１ＤＣオフセット電圧を補正ＤＣオフセット電圧としてメモリ装置に記憶する補正値記憶・呼出手段と、メモリ装置から前記補正ＤＣオフセット電圧を呼び出し、前記３相指令電圧に加えて補正するＤＣオフセット電圧補正手段を備えたことを特徴とする。
また、前記任意情報は電気角、速度、前記第１ＤＣオフセット電流であることを特徴とする。
また、前記補正値判断手段では、前記任意情報がそれぞれの任意設定以内に存在する場合はＳＯＮ（ｎ）信号、それ以外にはＳＯＦＦ（ｎ）信号「ｎは信号種類」を発生し、その後、それらの信号の組み合わせで最終的な判断信号（ＳＯＮ、又はＳＯＦＦ）を発生することを特徴とする。
また、前記第１ＤＣオフセット電圧演算手段の補正ゲインは補正比例ゲインと補正積分ゲインで構成し、前記補正比例ゲインは前記ＡＣモータの抵抗値又はそれ以下の値で設定することを特徴とする。
【０００７】
また、ＡＣモータを駆動するＰＷＭ電力変換手段と、前記ＡＣモータの電流を検出する電流検出手段と、３相指令電圧を入力して直流電圧を任意の交流電圧に変換する前記ＰＷＭ電力変換手段であって、先ず前記電流検出手段（１３）に含まれた第２ＤＣオフセット電流（補正ＤＣオフセット電流）を補正した後、前記ＰＷＭ電力変換手段に含まれた第１ＤＣオフセット電圧（補正ＤＣオフセット電圧）を推定し、補正するＤＣオフセット電圧の補正手段を備えたＡＣモータ制御装置の制御方法において、電圧ゼロ制限手段で３相指令電圧をゼロに制限し、前記電流検出手段で検出した３相検出電流から前記補正ＤＣオフセット電流を差し引いて前記電流検出手段に含まれたＤＣオフセット電流を補正し、第１ＤＣオフセット電流演算手段で第１ＤＣオフセット電流を計算し、第１ＤＣオフセット電流偏差演算手段により指令オフセット電流（ＺＥＲＯ）から前記第１ＤＣオフセット電流を差し引いて第１ＤＣオフセット電流偏差を演算し、第１ＤＣオフセット電圧演算手段により前記第１ＤＣオフセット電流偏差に補正ゲインを掛け算して第１ＤＣオフセット電圧を演算し、第１ＤＣオフセット電圧加算手段により前記第１ＤＣオフセット電圧を前記３相指令電圧に加えて調整３相指令電圧を演算することを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図に基づいて説明する。図１は本発明の実施の形態に係る補正ＤＣオフセット電圧の推定ループを示す図であり、図２は補正ＤＣオフセット電圧の推定制御ブロック図であり、図３は補正ＤＣオフセット電圧を推定するフローチャートである。図４は図２で求めた補正ＤＣオフセット電圧をメモリ装置から呼び出して補正する制御ブロック図である。図１において、ＡＣモータの制御装置は、３相指令電圧を入力したＰＷＭ電力変換手段１２でＡＣモータ１１を駆動し、電流検出手段１３でＡＣモータの電流を検出する。
図１はＤＣオフセット電圧を計算する場合のオープンループを示した図で、図中のループＡのオープン制御上（ＰＷＭインバータへのＰＷＭゲートパルスを遮断したベースブロックの状態）では、従来方法２によるＤＣオフセット電流の補正を行うもので、電流検出器１３に含まれたＤＣオフセット電流Ｉabc offset2（従来方法２によるＤＣオフセットの意で２を付している）を検出して、補正する。ここで、ＤＣオフセット電流Ｉabc offset2は補正ＤＣオフセット電流Ｉabc offsetcmpになる。
【０００９】
次に、図１のループＢのオープン制御上では、本発明方法１によるＤＣオフセット電圧の補正を行うもので、電圧ゼロ制限手段１０１で３相指令電圧（Ｖａｂｃ＊）をゼロに制限する。ゼロ３相指令電圧（Vabc* zero）からＰＷＭゲートパルス発生器１６でＰＷＭゲートパルス（Ｇｕａ、Ｇｕｂ、Ｇｕｃ、Ｇｄａ、Ｇｄｂ、Ｇｄｃ）を発生し、ＰＷＭインバータ１２に入力してＡＣモータ１１を駆動する。ＡＣモータ１１はＰＷＭインバータ１２に含まれたＤＣオフセット電圧成分で動作し、電流が流れることになる。
【００１０】
図２は補正ＤＣオフセット電圧を推定する制御ブロック図であり、第１ＤＣオフセット電流演算手段（ＤＣオフセット電流補正手段）１０３では、電流検出器１３で検出した３相検出電流Ｉabc fbから補正ＤＣオフセット電流Ｉabc offsetcmpを差し引いて検出電流に含まれたＤＣオフセット電流を補正して（ここまでは従来方法２の補正流れ）、第１ＤＣオフセット電流Ｉabc offset1を計算する。この場合の第１ＤＣオフセットＩabc offset1（本発明方法１によるＤＣオフセットの意で１を付している）はＰＷＭインバータに含まれたオフセット電圧により流れる電流成分である。
第１ＤＣオフセット電流偏差演算手段１０５は、指令オフセット電流（ＺＥＲＯ）から前記第１ＤＣオフセット電流Ｉabc offset1を差し引いて第１ＤＣオフセット電流偏差ΔＩabc offset1を演算する。
第１ＤＣオフセット電圧演算手段１０６は、前記第１ＤＣオフセット電流偏差ΔＩabc offset1に補正ゲインを掛け算して第１ＤＣオフセット電圧Vabc offset1を演算する。
【００１１】
補正値判断手段１０７では、電気角、速度、第１ＤＣオフセット電流等の任意情報がそれぞれの任意設定範囲内に存在する場合はＳＯＮ（ｎ）信号、それ以外にはＳＯＦＦ（ｎ）信号「ｎは信号種類」を発生し、それらの信号の組み合わせで最終的な判断信号（ＳＯＮ、又はＳＯＦＦ）を発生する。
補正値記憶・呼出手段１０８では、補正値判断手段１０７の判断信号がＳＯＮである場合、第１ＤＣオフセット電圧を補正ＤＣオフセット電圧値としてメモリ装置に記憶する。ＳＯＦＦである場合は、第１ＤＣオフセット電圧加算手段１０４で第１ＤＣオフセット電圧をゼロ３相指令電圧に加えて調整３相指令電圧を演算する。上記の動作を繰り返しながら補正ＤＣオフセット電圧の推定を行う。
【００１２】
次に図３を参照して動作について説明する。
第１ステップ：ループ判断を行い、ループＡのオープン制御上では第２ステップ、ループＢのオープン制御上では第３ステップ以降を処理する（Ｆ１）。
第２ステップ：ＰＷＭゲートパルスを遮断したベースブロック状態で、式（１）で示すように電流検出器に含まれたＤＣオフセット電流を推定する。これは従来方法２によるＤＣオフセット補正電流Ｉabc offset2に相当する（Ｆ２０１、Ｆ２０２）。
【００１３】
Ｉabc offsetcmp=Ｉabc offset2=LPF(Ｉabc fb) ・・（１）
第３ステップ：電圧ゼロ制限手段で式（２）のように３相指令電圧をゼロに制限する（Ｆ１０１）。
【００１４】
Vabc* zero=LIMITzero(Vabc*)=0 ・・（２）
第４ステップ：ゼロ３相指令電圧に第１ＤＣオフセット電圧を加算し、調整３相指令電圧を演算する（Ｆ１０２）。調整３相指令電圧をＰＷＭゲートパルス発生器に入力する。
第５ステップ：電流検出器で検出した３相検出電流をＬＰＦ（ローパスフィルタ）に通してフィルタリング３相検出電流Ｉabc ffbを演算する（Ｆ１０３）。
【００１５】
Ｉabc ffb=LPF(Ｉabc fb) ・・（３）
第６ステップ：第１ＤＣオフセット電流演算手段で、フィルタリング３相検出電流Ｉabc ffbから補正ＤＣオフセット電流Ｉabc offsetcmpを差し引いて、第１ＤＣオフセット電流を計算する（Ｆ１０４）。
【００１６】
Ｉabc offset1=Ｉabc ffb-Ｉabc offsetcmp ・・（４）
第７ステップ：第１ＤＣオフセット電流偏差演算手段で、指令オフセット電流（ＺＥＲＯ）から第１ＤＣオフセット電流Ｉabc offset1を差し引いて第１ＤＣオフセット電流偏差ΔＩabc offset1を演算する（Ｆ１０５）。
【００１７】
ΔＩabc offset1=ZERO-Ｉabc offset1 ・・（５）
第８ステップ：第１ＤＣオフセット電圧演算手段で、前記第１ＤＣオフセット電流偏差ΔＩabc offset1に補正ゲインＫｃを掛け算して第１ＤＣオフセット電圧Vabc offset1を演算する（Ｆ１０６）。ここで、第１ＤＣオフセット電圧演算手段の補正ゲインは補正比例ゲインKpcと補正積分ゲインKicで構成されており、前記補正比例ゲインはＡＣモータの抵抗値又はそれ以下の値で設定するのが望ましい（その理由は推定値を早めに演算するためである）。
【００１８】
Vabc offset1=ΔＩabc offset1×(Kpc+Kic∫dt) ・・（６）
第９ステップ：補正値判断手段で、電気角、速度、第１ＤＣオフセット電流等の任意情報がそれぞれの任意設定範囲内に存在する場合はＳＯＮ（ｎ）信号、それ以外にはＳＯＦＦ（ｎ）信号を発生し、その信号らの組み合わせによる最終的な判断信号（ＳＯＮ、又はＳＯＦＦ）を発生する（Ｆ１０７）。判断信号がＳＯＮである場合は第１０ステップへ、ＳＯＦＦである場合は第４ステップへ戻って再度処理を行う。
第１０ステップ：判断信号がＳＯＮである場合、補正値記憶・呼出手段で第１ＤＣオフセット電圧を補正ＤＣオフセット電圧値としてメモリ装置に記憶する（Ｆ１０８、Ｆ１０９）。
【００１９】
Vabc offsetcmp=Vabc offset1 ・・（７）
最後に、図４におくメモリ装置から補正ＤＣオフセット電圧を呼び出し、３相指令電圧に加えることでＰＷＭ電力変換手段に含まれたＤＣオフセット電圧を補正できる。図５で示すように電流検出器に含まれたＤＣオフセット電流を補正した前提条件で行う。
【００２０】
Vabc*adj=Vabc*−Vabc offsetcmp ・・（８）
【００２１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明は、ＡＣモータを駆動するＰＷＭ電力変換手段と、前記ＡＣモータの電流を検出する電流検出手段と、３相指令電圧を入力して直流電圧を任意の交流電圧に変換する前記ＰＷＭ電力変換手段であって、先ず前記電流検出手段（１３）に含まれた第２ＤＣオフセット電流（補正ＤＣオフセット電流）を補正した後、前記ＰＷＭ電力変換手段に含まれた第１ＤＣオフセット電圧（補正ＤＣオフセット電圧）を推定し、補正するＤＣオフセット電圧の補正手段を備えたＡＣモータ制御装置において、３相指令電圧をゼロに制限する電圧ゼロ制限手段と、前記電流検出手段で検出した３相検出電流から前記補正ＤＣオフセット電流を差し引いて前記電流検出手段に含まれたＤＣオフセット電流を補正し、第１ＤＣオフセット電流を計算する第１ＤＣオフセット電流演算手段と、指令オフセット電流（ＺＥＲＯ）から前記第１ＤＣオフセット電流を差し引いて第１ＤＣオフセット電流偏差を演算する第１ＤＣオフセット電流偏差演算手段と、前記第１ＤＣオフセット電流偏差に補正ゲインを掛け算して第１ＤＣオフセット電圧を演算する第１ＤＣオフセット電圧演算手段と、前記第１ＤＣオフセット電圧を前記３相指令電圧に加えて調整３相指令電圧を演算する第１ＤＣオフセット電圧加算手段を備えたので、ＰＷＭ電力変換手段に含まれたＤＣオフセット電圧が除去でき、トルクリップルが更に低減されることで、ＡＣモータの制御精度を向上させることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る補正ＤＣオフセット電圧の推定ループを示す図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る補正ＤＣオフセット電圧の推定制御ブロック図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る補正ＤＣオフセット電圧を推定するフローチャートである。
【図４】本発明の実施の形態に係る補正ＤＣオフセット電圧をメモリ装置から呼び出して補正する制御ブロック図である。
【図５】電流検出器に含まれたＤＣオフセット電流を補正する従来方法の制御ブロック図である。
【符号の説明】
＊ 指令を表す添字
ｆｂ 検出を表す添字
ｆｆｂ フィルタリング検出を表す添字
Ｖｄｃ ＰＷＭインバータの直流電圧
Ｖａｂｃ ３相電圧
Ｖａｂｃ＊ ３相指令電圧
Ｖａｂｃ＊ ｚｅｒｏ ゼロ３相指令電圧
Ｖａｂｃ＊ ａｄｊ 調整３相指令電圧
Vabc offset1 第１ＤＣオフセット電圧
Ｖａｂｃ offsetcmp 補正ＤＣオフセット電圧
Ｉabc ３相電流
Ｉabc ｆｂ ３相検出電流
Ｉabc ｆｆｂ フィルタリング３相検出電流
ΔＩabc offset1 第１ＤＣオフセット電流偏差
Ｉabc offset1 第１ＤＣオフセット電流
Ｉabc offset２ 第２ＤＣオフセット電流
Ｉabc offsetcmp 補正ＤＣオフセット電流
θ 検出電気角
ω 検出速度
Ｇｕａ、Ｇｕｂ、Ｇｕｃ、Ｇｄａ、Ｇｄｂ、Ｇｄｃ ＰＷＭインバータのゲート６パルス
ＺＥＲＯ 指令オフセット電流
１ 本発明のＤＣオフセット電圧の補正方法
２ 従来のＤＣオフセット電流の調整方法
１１ ＡＣモータ
１２ ＰＷＭ電力変換手段
１３ 電流検出手段
１０１ 電圧ゼロ制限手段
１０２ ２０２ ＬＰＦ（ローパスフィルタ）
１０３ ２０３ 第１ＤＣオフセット電流演算手段（ＤＣオフセット電流補正手段）
１０４ 第１ＤＣオフセット電圧加算手段（ＤＣオフセット電圧補正手段）
１０５ 第１ＤＣオフセット電流偏差演算手段
１０６ 第１ＤＣオフセット電圧演算手段
１０７ 補正値判断手段
１０８ 補正値記憶・呼出手段、 １０９ 加算手段
Claims (6)
- ＡＣモータを駆動するＰＷＭ電力変換手段と、前記ＡＣモータの電流を検出する電流検出手段と、３相指令電圧を入力して直流電圧を任意の交流電圧に変換する前記ＰＷＭ電力変換手段であって、先ず前記電流検出手段に含まれるＤＣオフセット電流を補正した後、前記ＰＷＭ電力変換手段に含まれるＤＣオフセット電圧を演算して求め、前記ＤＣオフセット電圧を補正する補正手段を備えたＡＣモータ制御装置において、
３相指令電圧をゼロに制限する電圧ゼロ制限手段と、前記電流検出手段で検出した３相検出電流から、前記ＰＷＭ電力変換手段を非通電状態とした時の前記電流検出手段が出力するＤＣオフセット電流を差し引いて前記電流検出手段に含まれたＤＣオフセット電流を補正し、第１ＤＣオフセット電流を計算する第１ＤＣオフセット電流演算手段と、ゼロ電流指令から前記第１ＤＣオフセット電流を差し引いて第１ＤＣオフセット電流偏差を演算する第１ＤＣオフセット電流偏差演算手段と、前記第１ＤＣオフセット電流偏差に補正ゲインを掛け算して第１ＤＣオフセット電圧を演算する第１ＤＣオフセット電圧演算手段と、前記第１ＤＣオフセット電圧を前記電圧ゼロ制限手段によって前記３相指令電圧をゼロとしたゼロ３相指令電圧に加えて調整３相指令電圧を演算する第１ＤＣオフセット電圧加算手段を備え、
前記調整３相指令電圧によって前記ＡＣモータを駆動状態とした時の、前記第１ＤＣオフセット電圧の値を記憶して、前記ＰＷＭ電力変換手段のＤＣオフセット電圧を算出することを特徴とするＡＣモータ制御装置。 - 任意情報と任意設定との関係から判断信号（ＳＯＮ又はＳＯＦＦ）を発生する補正値判断手段と、前記判断信号がＳＯＮである場合に前記第１ＤＣオフセット電圧を補正ＤＣオフセット電圧としてメモリ装置に記憶する補正値記憶・呼出手段と、前記メモリ装置から前記補正ＤＣオフセット電圧を呼び出し、前記３相指令電圧に加えて前記ＰＷＭ電力変換手段のＤＣオフセット電圧を補正するＤＣオフセット電圧補正手段を備えたことを特徴とする請求項１記載のＡＣモータ制御装置。
- 前記任意情報は電気角、速度、前記第１ＤＣオフセット電流であることを特徴とする請求項２記載のＡＣモータ制御装置。
- 前記補正値判断手段では、前記任意情報がそれぞれの任意設定範囲以内に存在する場合はＳＯＮ（ｎ）信号、それ以外にはＳＯＦＦ（ｎ）信号「ｎは信号種類」を発生し、その後、それらの信号の組み合わせで最終的な判断信号（ＳＯＮ、又はＳＯＦＦ）を発生することを特徴とする請求項２又は３記載のＡＣモータ制御装置。
- 前記第１ＤＣオフセット電圧演算手段の補正ゲインは補正比例ゲインと補正積分ゲインで構成し、前記補正比例ゲインは前記ＡＣモータの抵抗値又はそれ以下の値で設定することを特徴とする請求項１記載のＡＣモータ制御装置。
- ＡＣモータを駆動するＰＷＭ電力変換手段と、前記ＡＣモータの電流を検出する電流検出手段と、３相指令電圧を入力して直流電圧を任意の交流電圧に変換する前記ＰＷＭ電力変換手段であって、先ず前記電流検出手段に含まれるＤＣオフセット電流を補正した後、前記ＰＷＭ電力変換手段に含まれるＤＣオフセット電圧を演算して求め、前記ＤＣオフセット電圧を補正する補正手段を備えたＡＣモータ制御装置の制御方法において、
電圧ゼロ制限手段で３相指令電圧をゼロに制限し、前記電流検出手段で検出した３相検出電流から、前記ＰＷＭ電力変換手段を非通電状態とした時の前記電流検出手段が出力するＤＣオフセット電流を差し引いて前記電流検出手段に含まれたＤＣオフセット電流を補正し、第１ＤＣオフセット電流演算手段で第１ＤＣオフセット電流を計算し、第１ＤＣオフセット電流偏差演算手段によりゼロ電流指令から前記第１ＤＣオフセット電流を差し引いて第１ＤＣオフセット電流偏差を演算し、第１ＤＣオフセット電圧演算手段により前記第１ＤＣオフセット電流偏差に補正ゲインを掛け算して第１ＤＣオフセット電圧を演算し、第１ＤＣオフセット電圧加算手段により前記第１ＤＣオフセット電圧を前記３相指令電圧に加えて調整３相指令電圧を演算し、
前記調整３相指令電圧によって前記ＡＣモータを駆動状態とした時の、前記第１ＤＣオ フセット電圧の値を記憶して、前記ＰＷＭ電力変換手段のＤＣオフセット電圧を算出することを特徴とするＡＣモータ制御方法。
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