JP4221861B2 - Motor control device and motor control method - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータ制御装置及びモータ制御方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、電動車両においては、U相、V相及びW相のステータコイルを備えたステータ、及び該ステータの内側において回転自在に配設され、磁極対を備えたロータから成るモータが使用され、モータ制御装置によってU相、V相及びW相の電流を前記ステータコイルに供給することにより、前記モータが駆動されるようになっている。
【0003】
図2は従来のモータ制御装置を示す図である。
【0004】
図において、20はモータ制御装置、21はモータ、22は電流をモータ21に供給するためのインバータ、23は制御回路、24は電流指令値を発生させる指令値発生部、25は前記モータ21の図示されないロータの磁極の位置、すなわち、磁極位置を検出するレゾルバである。前記指令値発生部24は、電動車両の全体の制御を行う図示されない車両制御回路に配設される。
【0005】
前記制御回路23内の図示されないモータ制御部は、前記指令値発生部24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U相、V相及びW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制御回路23内の図示されないドライブ回路に送る。
【0006】
該ドライブ回路は、前記パルス幅変調信号に対応させて駆動信号を発生させ、該駆動信号をインバータ22に送る。該インバータ22は、6個の図示されないスイッチング素子としてのトランジスタを有し、前記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IU 、IV 、IW を発生させ、該各電流IU 、IV 、IW を前記モータ21の図示されないステータコイルに供給する。このようにして、モータ制御部を作動させることによってモータ21を駆動し、電動車両が走行させられる。
【0007】
ところで、前記ステータコイルはスター結線されているので、各電流IU 、IV 、IW のうちの二つの相の電流の値が決まると、残りの一つの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 が図示されない電流センサによって検出され、検出された電流IU 、IV の検出信号SGU 、SGV が制御回路23に送られる。そして、前記モータ21の図示されない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軸をそれぞれ採ったd−q軸モデル上でベクトル制御演算によるフィードバック制御が行われる。
【0008】
そのために、前記磁極位置がレゾルバ25によって検出され、前記モータ制御部において、前記検出信号SGU 、SGV 及び検出された磁極位置、すなわち、検出磁極位置θに基づいて三相/二相変換が行われて、検出信号SGU 、SGV 及び検出磁極位置θはd軸電流及びq軸電流に変換される。そして、d軸電流とd軸電流指令値とのd軸電流偏差、及びq軸電流とq軸電流指令値とのq軸電流偏差がそれぞれ算出され、前記d軸電流偏差及びq軸電流偏差が0になるように、2軸上のインバータ出力としてのd軸電圧指令値及びq軸電圧指令値がそれぞれ発生させられる。続いて、d軸電圧指令値及びq軸電圧指令値は、前記検出磁極位置θに基づいて二相/三相変換が行われてU相、V相及びW相の電圧指令値に変換され、該各相の電圧指令値に基づいてU相、V相及びW相のパルス幅変調信号が発生させられる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来のモータ制御装置20においては、磁極位置を検出するためにレゾルバ25が使用されるので、磁極位置の検出精度及びモータの制御性は向上するが、モータ制御装置20のコストが高くなってしまう。
【0010】
そこで、前記レゾルバ25に代えて簡易的磁極位置検出センサ、例えば、ホール素子を使用することが考えられる。
【0011】
図3は従来のホール素子のセンサ出力及び検出磁極位置の波形図、図4は従来のインバータの動作を示すタイムチャートである。
【0012】
図において、S1〜S3はホール素子のセンサ出力であり、該センサ出力S1〜S3は、それぞれ電気角で180〔°〕ごとに信号レベルが切り換わり、互いに電気角で60〔°〕ずつ位相をずらして発生させられる。また、θは前記センサ出力S1〜S3に基づいて発生させられた検出磁極位置である。この場合、電気角の1周期において、6ステップの分解能で磁極位置を検出することができるので、モータ制御装置20(図2)のコストを低くすることができる。
【0013】
ところが、前記ホール素子は、分解能が低いので、磁極位置の検出精度がその分低くなり、検出磁極位置θと実際の磁極位置、すなわち、実磁極位置との間に位置ずれが生じてしまう。また、前記検出磁極位置θが電気角で60〔°〕ごとにステップ状に変化するので、モータ21を極低回転で駆動したときに、電流波形に歪(ひず)みが発生したり、インバータ22の図示されないトランジスタに定格を超える電流が流れたりすることがある。
【0014】
すなわち、ベクトル制御演算によるフィードバック制御を行う場合、検出磁極位置θと実磁極位置との間に位置ずれが生じたり、検出磁極位置θが急激に変化したりすると、d軸電流及びq軸電流を正確に算出することができなくなるので、d軸電圧指令値及びq軸電圧指令値を発生させたときに、図4に示されるように、d軸電圧指令値及びq軸電圧指令値のインバータ出力波形(図4においては、d軸電圧指令値のインバータ波形だけが示される。)に歪みが発生してしまう。その結果、モータ21に供給される電流IU 、IV 、IW の電流波形(図4においては、一つの相の電流の電流波形だけが示される。)にも歪みが発生してしまうので、モータ21の制御性が低下してしまう。
【0015】
また、前記トランジスタに定格を超える電流が流れると、トランジスタの寿命が短くなり、インバータ22の耐久性が低くなってしまう。
【0016】
本発明は、前記従来のモータ制御装置の問題点を解決して、簡易的磁極位置検出センサによって検出された磁極位置に基づいてモータの制御を行う場合に、モータの制御性を向上させることができ、インバータの耐久性を高くすることができるモータ制御装置及びモータ制御方法を提供することを目的とする。
【0017】
【課題を解決するための手段】
そのために、本発明のモータ制御装置においては、モータと、スイッチング素子をオン・オフさせることによって各相の電流を発生させ、該各相の電流を前記モータに供給するインバータと、前記モータに供給される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、電流指令値、検出された電流及び検出された磁極の位置に基づいてインバータ出力を発生させるインバータ出力発生手段と、前記インバータ出力に従って前記インバータを駆動するインバータ駆動手段とを有する。
【0018】
そして、前記インバータ出力発生手段は、インバータ出力が急激に変化するのを防止するインバータ出力制限手段を備える。また、該インバータ出力制限手段は、検出された磁極の位置の変化量が基準値を超えたときに、検出された磁極の位置を補正する磁極位置補正手段を備える。
【0026】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【0027】
図1は本発明の第1の実施の形態におけるモータ制御装置の機能ブロック図である。
【0028】
図において、30はモータ制御装置、31はモータ、33、34は該モータ31に供給される各相の電流を検出する電流センサ、43は磁極位置を検出する磁極位置検出手段としてのホール素子、40はスイッチング素子としてのトランジスタTr1〜Tr6を備え、該トランジスタTr1〜Tr6をオン・オフさせることによって各相の電流を発生させ、該各相の電流をモータ31に供給するインバータ、45は電流指令値、検出された電流及び検出された磁極位置に基づいてインバータ出力としてのd軸電圧指令値Vd * 及びq軸電圧指令値Vq * を発生させるインバータ出力発生手段としてのモータ制御部、51は前記d軸電圧指令値Vd * 及びq軸電圧指令値Vq * に従ってインバータ40を駆動するインバータ駆動手段としてのドライブ回路である。
【0029】
そして、前記モータ制御部45は、d軸電圧指令値Vd * 及びq軸電圧指令値Vq * が急激に変化するのを防止するインバータ出力制限手段としての磁極位置補正部72を備える。
【0030】
図5は本発明の第1の実施の形態におけるモータ駆動装置の概略図、図6は本発明の第1の実施の形態におけるモータ制御部の概略図、図7は本発明の第1の実施の形態における検出磁極位置の波形図、図8は本発明の第1の実施の形態におけるインバータの動作を示すタイムチャートである。
【0031】
図において、10はモータ駆動装置、31はモータであり、該モータ31としてDCブラシレスモータが使用される。前記モータ31は、U相、V相及びW相のステータコイル11〜13を図示されないステータコアに巻装することによって形成された図示されないステータ、及び該ステータの内側において回転自在に配設され、磁極対を備えた図示されないロータから成る。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、バッテリ14からの直流の電流がインバータ40によってU相、V相及びW相の電流IU 、IV 、IW に変換され、各相の電流IU 、IV 、IW はそれぞれ各ステータコイル11〜13に供給される。
【0032】
そのために、前記インバータ40は、6個のスイッチング素子としてのトランジスタ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。
【0033】
また、前記ロータには、簡易的磁極位置検出センサ、例えば、ホール素子43が配設され、該ホール素子43に磁極位置検出回路44が接続され、ホール素子43のセンサ出力S1〜S3が磁極位置検出回路44に送られる。そして、該磁極位置検出回路44は、前記ホール素子43からのセンサ出力S1〜S3を受けて磁極位置を検出し、検出された磁極位置、すなわち、検出磁極位置θをインバータ出力発生手段としてのモータ制御部45に送る。
【0034】
したがって、電動車両の全体の制御を行う図示されない車両制御回路の指令値発生部が電流指令値を発生させ、該電流指令値をモータ制御部45に送ると、該モータ制御部45は、前記電流指令値及び検出磁極位置θに基づいてパルス幅を計算し、該パルス幅を有する3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に送る。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、トランジスタTr1〜Tr6を駆動するための6個の駆動信号をそれぞれ発生させ、該駆動信号をインバータ40に送る。該インバータ40は、前記駆動信号がオンの間だけトランジスタTr1〜Tr6をオンにして電流IU 、IV 、IW を発生させ、該各電流IU 、IV 、IW を前記各ステータコイル11〜13に供給する。このようにして、モータ駆動装置10を作動させることによってモータ31を駆動し、電動車両が走行させられる。
【0035】
ところで、前記ステータコイル11〜13はスター結線されているので、各相のうちの二つの相の電流の値が決まると、残りの一つの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、検出信号SGU 、SGV がモータ電流検出回路15を介してモータ制御部45に送られるようになっている。なお、17は平滑用のコンデンサである。また、前記モータ電流検出回路15、磁極位置検出回路44、モータ制御部45及びドライブ回路51によって制御回路が構成される。
【0036】
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軸をそれぞれ採ったd−q軸モデル上でベクトル制御演算によるフィードバック制御が行われるようになっている。
【0037】
そのために、前記モータ制御部45において、前記電流センサ33、34から送られた検出信号SGU 、SGV 及び前記検出磁極位置θがUV−dq変換器61に送られる。該UV−dq変換器61は、検出信号SGU 、SGV 及び前記検出磁極位置θに基づいて三相/二相変換を行い、検出信号SGU 、SGV 及び前記検出磁極位置θをd軸電流id 及びq軸電流iq に変換する。
【0038】
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Δid が電圧指令値発生手段としてのd軸電圧指令値発生部64に送られる。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Δiq が電圧指令値発生手段としてのq軸電圧指令値発生部65に送られる。
【0039】
そして、前記d軸電圧指令値発生部64及びq軸電圧指令値発生部65は、パラメータ演算部71から送られたq軸インダクタンスLq 及びd軸インダクタンスLd 、並びに前記d軸電流偏差Δid 及びq軸電流偏差Δiq に基づいて、d軸電流偏差Δid 及びq軸電流偏差Δiq が0になるように、2軸上のインバータ出力としての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、該d軸電圧指令値Vd * 及びq軸電圧指令値Vq * をそれぞれdq−UV変換器67に送る。
【0040】
続いて、該dq−UV変換器67は、前記d軸電圧指令値Vd * 、q軸電圧指令値Vq * 及び検出磁極位置θ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 * を各相の電圧指令値VU * 、VV * 、VW * に変換し、該電圧指令値VU * 、VV * 、VW * をPWM発生器68に送る。該PWM発生器68は、前記各相の電圧指令値VU * 、VV * 、VW * 及び図示されない直流電圧検出回路によって検出された直流の電圧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。
【0041】
ところで、前記ホール素子43においては、分解能が低いので磁極位置の検出精度がその分低くなり、検出磁極位置θと実磁極位置との間に位置ずれが生じてしまう。また、前記検出磁極位置θは電気角で60〔°〕ごとにステップ状に変化してしまう。
【0042】
したがって、前記検出磁極位置θをそのままUV−dq変換器61に送り、モータ31を極低回転で駆動すると、d軸電圧指令値Vd * 及びq軸電圧指令値Vq * のインバータ出力波形に歪みが発生してしまう。その結果、モータ31に供給される電流IU 、IV 、IW の電流波形に歪みが発生してしまうので、モータ31の制御性が低下してしまう。また、インバータ40におけるトランジスタTr1〜Tr6に定格を超える電流が流れると、トランジスタTr1〜Tr6の寿命が短くなり、インバータ40の耐久性が低くなってしまう。
【0043】
そこで、検出磁極位置θと実磁極位置との間に位置ずれが生じたり、検出磁極位置θが急激に変化したりしても、d軸電圧指令値Vd * 及びq軸電圧指令値Vq * のインバータ出力波形、並びに電流IU 、IV 、IW の電流波形に歪みが発生するのを抑制することができるように、前記モータ制御部45にインバータ出力制限手段としての磁極位置補正部72が配設され、該磁極位置補正部72によって検出磁極位置θを補正し、d軸電圧指令値Vd * 及びq軸電圧指令値Vq * が急激に変化するのを防止する。
【0044】
そのために、前記磁極位置補正部72の図示されない変化量算出手段は、検出磁極位置θを読み込み、該検出磁極位置θの単位時間当たりの変化量(傾き)Δθを算出する。そして、前記磁極位置補正部72の図示されない第1の補正手段としての磁極位置補正手段は、算出された変化量Δθと基準値とを比較し、算出された変化量Δθが基準値を超えたときに、前記検出磁極位置θを補正して変化量Δθが基準値を超えないように制限する。なお、図7において、補正される前の検出磁極位置θは破線で、補正された後の検出磁極位置θは実線で示される。また、補正された後の検出磁極位置θを発生させるに当たり、変化量Δθを所定の値にするために、制御タイミングごとに微小位置が加算される。
【0045】
このように、検出磁極位置θを補正して変化量Δθが基準値を超えないようにされるので、d軸電流id 及びq軸電流iq 、並びにd軸電流偏差Δid 及びq軸電流偏差Δiq のいずれも急激に変化することがなくなる。したがって、d軸電圧指令値Vd * 及びq軸電圧指令値Vq * が急激に変化するのを防止することができるので、図8に示されるように、インバータ出力波形(図8においては、d軸電圧指令値Vd * の波形だけが示される。)に歪みが発生するのを抑制することができる。その結果、モータ31に供給される電流IU 、IV 、IW の電流波形(図8においては、U相の電流IU の電流波形だけが示される。)に歪みが発生するのを抑制することができるので、モータ31の制御性を向上させることができる。
【0046】
そして、前記トランジスタTr1〜Tr6に定格を超える電流が流れるのを防止することができるので、トランジスタTr1〜Tr6の寿命を長くすることができ、インバータ40の耐久性を高くすることができる。
【0047】
しかも、検出磁極位置θと実磁極位置との間に位置ずれが生じても、検出磁極位置θが補正されて徐々に変化するので、位置ずれによって前記電流IU 、IV 、IW の電流波形に歪みが発生するのを抑制することができる。
【0048】
次に、本発明の第2の実施の形態について説明する。
【0049】
図9は本発明の第2の実施の形態における検出磁極位置の波形図である。
【0050】
ところで、モータ31(図1)が極低回転で駆動され、モータ回転数が設定値より低いと、磁極位置検出手段としてのホール素子43の検出精度にばらつきが生じるので、連続して検出磁極位置θを得ることができない。これに対して、モータ回転数が前記設定値を超えると、比較的連続して検出磁極位置θを得ることができる。その場合、補間によって検出磁極位置θを推定すると、検出磁極位置θと実磁極位置との間の位置ずれを少なくすることができる。
【0051】
そこで、モータ31のモータ回転数が図示されないモータ回転数センサによって検出され、モータ回転数が設定値より低い場合、インバータ出力制限手段としての磁極位置補正部72は第1の補正モードで検出磁極位置θを補正する。そのために、磁極位置補正部72の図示されない変化量算出手段は、検出磁極位置θを読み込み、該検出磁極位置θの単位時間当たりの変化量Δθを算出し、磁極位置補正部72の図示されない第1の補正手段としての磁極位置補正手段は、算出された変化量Δθと基準値とを比較し、算出された変化量Δθが基準値を超えたときに、前記検出磁極位置θを補正して変化量Δθが基準値を超えないように制限する。
【0052】
そして、モータ回転数が設定値を超えると、磁極位置補正部72は第2の補正モードで検出磁極位置θを補正する。そのために、磁極位置補正部72の図示されない補間手段は、第2の補正モードによって補正される前の検出磁極位置θを補間し、検出磁極位置θが急激に変化するのを防止する。本実施の形態において、前記補間として線型補間が行われる。
【0053】
なお、図9において、補正される前の検出磁極位置θは破線で、第1の補正モードで補正された後の検出磁極位置θは実線で、第2の補正モードで補正された後の検出磁極位置θは一点鎖線で示される。
【0054】
次に、本発明の第3の実施の形態について説明する。なお、第1の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与することによってその説明を省略する。
【0055】
図10は本発明の第3の実施の形態におけるモータ制御部の概略図、図11は本発明の第3の実施の形態におけるインバータの動作を示すタイムチャートである。
【0056】
この場合、電圧指令値発生手段としてのd軸電圧指令値発生部64とdq−UV変換器67との間に第1の軸電圧指令値補正部73が、電圧指令値発生手段としてのq軸電圧指令値発生部65とdq−UV変換器67との間に第2の軸電圧指令値補正部74が配設され、第1、第2の軸電圧指令値補正部73、74は、いずれもリミッタから成り、インバータ出力制限手段を構成する。そして、第1、第2の軸電圧指令値補正部73、74の図示されない第2の補正手段としてのインバータ出力補正手段は、d軸電圧指令値発生部64及びq軸電圧指令値発生部65によってそれぞれ発生させられたインバータ出力としてのd軸電圧指令値Vd * 及びq軸電圧指令値Vq * がそれぞれ所定量だけ大きく設定された閾値を超えたときに、d軸電圧指令値Vd * 及びq軸電圧指令値Vq * を補正して閾値を超えないように制限する。
【0057】
このように、d軸電圧指令値Vd * 及びq軸電圧指令値Vq * を補正して閾値を超えないように制限されるので、d軸電圧指令値Vd * 及びq軸電圧指令値Vq * が急激に変化するのを防止することができ、図11に示されるように、d軸電圧指令値Vd * 及びq軸電圧指令値Vq * のインバータ出力波形(図11においては、d軸電圧指令値Vd * の波形だけが示される。)に歪みが発生するのを抑制することができる。その結果、モータ31(図5)に供給される電流IU 、IV 、IW の電流波形(図11においては、U相の電流IU の電流波形だけが示される。)に歪みが発生するのを抑制することができるので、モータ31の制御性を向上させることができる。
【0058】
なお、図11において、補正される前のd軸電圧指令値Vd * は破線で、補正された後のd軸電圧指令値Vd * は実線で示される。
【0059】
そして、スイッチング素子としてのトランジスタTr1〜Tr6に定格を超える電流が流れるのを防止することができるので、トランジスタTr1〜Tr6の寿命を長くすることができ、インバータ40の耐久性を高くすることができる。
【0060】
ところで、前記モータ31を駆動すると逆起電圧が発生するが、該逆起電圧はモータ回転数が高くなるに従って高くなるので、前記d軸電圧指令値Vd * 及びq軸電圧指令値Vq * を高くする必要がある。そこで、d軸電圧指令値Vd * 及びq軸電圧指令値Vq * の閾値をモータ回転数に対応させて変化させることが好ましい。なお、この場合、d軸電圧指令植Vd * 及びq軸電圧指令値Vq * が高くなるのに伴ってインバータ出力波形の最大値も高くなる。
【0061】
次に、本発明の第4の実施の形態について説明する。
【0062】
図12は本発明の第4の実施の形態における閾値マップを示す図である。なお、図において、横軸にモータ回転数を、縦軸に閾値Vref を採ってある。
【0063】
図において、VR はモータ31(図5)を駆動したときに発生する逆起電圧、Vref はインバータ出力としてのd軸電圧指令値Vd * (図10)及びq軸電圧指令値Vq * の閾値である。前記逆起電圧VR は、モータ回転数に比例し、モータ回転数が高くなるに従って高くなるので、閾値Vref はモータ回転数に対応させて、すなわち、逆起電圧VR に対応させて変化させられる。
【0064】
したがって、モータ回転数が変化しても、d軸電圧指令値Vd * 及びq軸電圧指令値Vq * のインバータ出力波形に歪みが発生するのを確実に抑制することができる。その結果、モータ31に供給される電流IU 、IV 、IW の電流波形に歪みが発生するのを確実に抑制することができるので、モータ31の制御性を一層向上させることができる。
【0065】
そして、スイッチング素子としてのトランジスタTr1〜Tr6に定格を超える電流が流れるのを確実に防止することができるので、トランジスタTr1〜Tr6の寿命を長くすることができ、インバータ40の耐久性を一層高くすることができる。
【0066】
ところで、d軸電圧指令値発生部64は、パラメータ演算部71から送られたq軸インダクタンスLq 及びd軸電流偏差Δid に基づいてd軸電圧指令値Vd * を発生させ、q軸電圧指令値発生部65は、パラメータ演算部71から送られたd軸インダクタンスLd 及びq軸電流偏差Δiq に基づいてq軸電圧指令値Vq * を発生させるようになっている。そして、通常、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、d軸電流偏差Δid 及びq軸電流偏差Δiq が0になるように、かつ、モータ回転数が変化しても一定の制限範囲(調整許容範囲)に収まるように設定されている。
【0067】
図13は通常のモータ制御回路におけるd軸インダクタンス及びq軸インダクタンスの制限範囲を示す図である。なお、図において、横軸にモータ回転数を、縦軸にd軸インダクタンスLd 及びq軸インダクタンスLq を採ってある。
【0068】
図において、ARLd はd軸インダクタンスLd (図10)の制限範囲、ARLq はq軸インダクタンスLq の制限範囲である。この場合、モータ回転数が変化しても、制限範囲ARLd 、ARLq は一定にされる。
【0069】
ところが、モータ回転数が高くなると、d軸電圧指令値Vd * 及びq軸電圧指令値Vq * が高くなるのでインバータ出力波形に歪みが発生してしまう。
【0070】
そこで、モータ回転数が高い領域で、制限範囲ARLd 、ARLq を狭くするようにした第5の実施の形態について説明する。
【0071】
図14は本発明の第5の実施の形態におけるd軸インダクタンスの制限範囲を示す図、図15は本発明の第5の実施の形態におけるq軸インダクタンスの制限範囲を示す図である。なお、図14において、横軸にモータ回転数を、縦軸にd軸インダクタンスLd を、図15において、横軸にモータ回転数を、縦軸にq軸インダクタンスLq を採ってある。
【0072】
図において、ARLd はd軸インダクタンスLd の制限範囲、ARLq はq軸インダクタンスLq の制限範囲である。この場合、モータ駆動状態が変化して、例えば、モータ回転数が高くなると、インバータ出力制限手段としてのパラメータ演算部71(図10)は、制限範囲ARLd 、ARLq の許容最大値を低くする。
【0073】
したがって、モータ回転数が変化しても、インバータ出力としてのd軸電圧指令値Vd * 及びq軸電圧指令値Vq * が急激に変化するのを防止することができるので、インバータ出力波形に歪みが発生するのを確実に抑制することができる。その結果、モータ31(図5)に供給される電流IU 、IV 、IW の電流波形に歪みが発生するのを確実に抑制することができるので、モータ31の制御性を一層向上させることができる。
【0074】
そして、スイッチング素子としてのトランジスタTr1〜Tr6に定格を超える電流が流れるのを確実に防止することができるので、トランジスタTr1〜Tr6の寿命を長くすることができ、インバータ40の耐久性を一層高くすることができる。
【0075】
本実施の形態においては、モータ回転数に対応させて制限範囲ARLd 、ARLq が変更されるようになっているが、力行又は回生に対応させて制限範囲ARLd 、ARLq を変更することもできる。
【0076】
ところで、モータ31は一定の制御タイミングで、すなわち、一定の周期ごとに制御されるので、モータ回転数が高くなると、モータ31の制御が回転に対して追従することができなくなる。その結果、d軸電圧指令値Vd * 及びq軸電圧指令値Vq * を正確に算出することができなくなってしまう。そこで、モータ回転数が閾値NS を超えたとき、パラメータ演算部71によって、制限範囲ARLd 、ARLq を狭くするようにしている。
【0077】
したがって、モータ31を高速で駆動したときのインバータ出力波形に歪みが発生するのを確実に抑制することができる。
【0078】
なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、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。
【0079】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、モータ制御装置においては、モータと、スイッチング素子をオン・オフさせることによって各相の電流を発生させ、該各相の電流を前記モータに供給するインバータと、前記モータに供給される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、電流指令値、検出された電流及び検出された磁極の位置に基づいてインバータ出力を発生させるインバータ出力発生手段と、前記インバータ出力に従って前記インバータを駆動するインバータ駆動手段とを有する。
【0080】
そして、前記インバータ出力発生手段は、インバータ出力が急激に変化するのを防止するインバータ出力制限手段を備える。また、該インバータ出力制限手段は、検出された磁極の位置の変化量が基準値を超えたときに、検出された磁極の位置を補正する磁極位置補正手段を備える。
【0081】
この場合、インバータ出力が急激に変化することがなくなるので、インバータ出力波形に歪みが発生するのを抑制することができる。その結果、モータに供給される電流の電流波形に歪みが発生するのを抑制することができるので、モータの制御性を向上させることができる。
【0082】
そして、スイッチング素子に定格を超える電流が流れるのを防止することができるので、スイッチング素子の寿命を長くすることができ、インバータの耐久性を高くすることができる。
【0084】
さらに、検出された磁極の位置が補正され、検出された磁極の位置の変化量が基準値を超えるのを防止することができる。したがって、インバータ出力が急激に変化するのが防止される。
【0085】
また、検出された磁極の位置と実磁極位置との間に位置ずれが生じても、検出された磁極の位置が補正されて徐々に変化するので、位置ずれによって前記電流の電流波形に歪みが発生するのを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態におけるモータ制御装置の機能ブロック図である。
【図2】従来のモータ制御装置を示す図である。
【図3】従来のホール素子のセンサ出力及び検出磁極位置の波形図である。
【図4】従来のインバータの動作を示すタイムチャートである。
【図5】本発明の第1の実施の形態におけるモーク駆動装置の概略図である。
【図6】本発明の第1の実施の形態におけるモータ制御部の概略図である。
【図7】本発明の第1の実施の形態における検出磁極位置の波形図である。
【図8】本発明の第1の実施の形態におけるインバータの動作を示すタイムチャートである。
【図9】本発明の第2の実施の形態における検出磁極位置の波形図である。
【図10】本発明の第3の実施の形態におけるモータ制御部の概略図である。
【図11】本発明の第3の実施の形態におけるインバータの動作を示すタイムチャートである。
【図12】本発明の第4の実施の形態における閾値マップを示す図である。
【図13】通常のモータ制御回路におけるd軸インダクタンス及びq軸インダクタンスの制限範囲を示す図である。
【図14】本発明の第5の実施の形態におけるd軸インダクタンスの制限範囲を示す図である。
【図15】本発明の第5の実施の形態におけるq軸インダクタンスの制限範囲を示す図である。
【符号の説明】
30 モータ駆動装置
31 モータ
33、34 電流センサ
40 インバータ
43 ホール素子
45 モータ制御部
51 ドライブ回路
71 パラメータ演算部
72 磁極位置補正部
73、74 第1、第2の軸電圧指令値補正部
ARLd 、ARLq 制限範囲
U 、IV 、IW 電流
ds、iqs d軸電流指令値、q軸電流指令値
d 、Lq d軸インダクタンス、q軸インダクタンス
S 、Vref 閾値
Tr1〜Tr6 トランジスタ
d * 、Vq * d軸電圧指令値、q軸電圧指令値
θ 検出磁極位置
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a motor control device and a motor control method.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, in an electric vehicle, a motor including a stator having U-phase, V-phase, and W-phase stator coils, and a rotor that is rotatably disposed inside the stator and has a magnetic pole pair is used. The motor is driven by supplying U-phase, V-phase, and W-phase currents to the stator coil by a control device.
[0003]
FIG. 2 is a diagram showing a conventional motor control device.
[0004]
In the figure, 20 is a motor control device, 21 is a motor, 22 is an inverter for supplying current to the motor 21, 23 is a control circuit, 24 is a command value generator for generating a current command value, and 25 is the motor 21. This is a resolver for detecting the position of the magnetic pole of the rotor (not shown), that is, the magnetic pole position. The command value generator 24 is disposed in a vehicle control circuit (not shown) that controls the entire electric vehicle.
[0005]
A motor control unit (not shown) in the control circuit 23 receives a current command value from the command value generating unit 24, and has U-phase, V-phase, and W-phase pulse widths having pulse widths corresponding to the current command value. A modulation signal is generated, and the pulse width modulation signal is sent to a drive circuit (not shown) in the control circuit 23.
[0006]
The drive circuit generates a drive signal corresponding to the pulse width modulation signal and sends the drive signal to the inverter 22. The inverter 22 has six transistors as switching elements (not shown), and the transistors 22 are turned on only while the drive signal is on, so that the current I of each phaseU, IV, IWEach current IU, IV, IWIs supplied to a stator coil (not shown) of the motor 21. In this way, the motor 21 is driven by operating the motor control unit, and the electric vehicle is caused to travel.
[0007]
By the way, since the stator coil is star-connected, each current IU, IV, IWWhen the current values of the two phases are determined, the current values of the remaining one phase are also determined. Therefore, the current I of each phaseU, IV, IWFor example, the U-phase and V-phase currents IU, IVIs detected by a current sensor not shown, and the detected current IU, IVDetection signal SGU, SGVIs sent to the control circuit 23. Then, feedback control is performed by vector control calculation on a dq axis model in which the d axis is taken in the direction of the magnetic pole pair of the rotor (not shown) of the motor 21 and the q axis is taken in the direction perpendicular to the d axis.
[0008]
For this purpose, the magnetic pole position is detected by the resolver 25, and the motor control unit detects the detection signal SG.U, SGVAnd three-phase / two-phase conversion is performed based on the detected magnetic pole position, that is, the detected magnetic pole position θ, and the detection signal SGU, SGVThe detected magnetic pole position θ is converted into a d-axis current and a q-axis current. Then, a d-axis current deviation between the d-axis current and the d-axis current command value and a q-axis current deviation between the q-axis current and the q-axis current command value are respectively calculated, and the d-axis current deviation and the q-axis current deviation are calculated. A d-axis voltage command value and a q-axis voltage command value are generated as inverter outputs on the two axes so as to be zero. Subsequently, the d-axis voltage command value and the q-axis voltage command value are converted into U-phase, V-phase, and W-phase voltage command values by performing two-phase / three-phase conversion based on the detected magnetic pole position θ, U-phase, V-phase, and W-phase pulse width modulation signals are generated based on the voltage command values of the respective phases.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
However, since the resolver 25 is used to detect the magnetic pole position in the conventional motor control device 20, the detection accuracy of the magnetic pole position and the controllability of the motor are improved, but the cost of the motor control device 20 is high. turn into.
[0010]
Therefore, it is conceivable to use a simple magnetic pole position detection sensor, for example, a Hall element, instead of the resolver 25.
[0011]
FIG. 3 is a waveform diagram of the sensor output and detection magnetic pole position of the conventional Hall element, and FIG. 4 is a time chart showing the operation of the conventional inverter.
[0012]
In the figure, S1 to S3 are sensor outputs of the Hall elements, and the sensor outputs S1 to S3 switch their signal levels every 180 [deg.] In electrical angle, and have phases of 60 [deg] in electrical angle. It is generated by shifting. Further, θ is a detected magnetic pole position generated based on the sensor outputs S1 to S3. In this case, since the magnetic pole position can be detected with a resolution of 6 steps in one cycle of the electrical angle, the cost of the motor control device 20 (FIG. 2) can be reduced.
[0013]
However, since the Hall element has a low resolution, the detection accuracy of the magnetic pole position is lowered accordingly, and a positional deviation occurs between the detected magnetic pole position θ and the actual magnetic pole position, that is, the actual magnetic pole position. In addition, since the detected magnetic pole position θ changes stepwise every 60 ° in electrical angle, when the motor 21 is driven at a very low rotation, distortion (distortion) occurs in the current waveform, A current exceeding the rating may flow in a transistor (not shown) of the inverter 22.
[0014]
That is, when feedback control based on vector control calculation is performed, if a displacement occurs between the detected magnetic pole position θ and the actual magnetic pole position or the detected magnetic pole position θ changes abruptly, the d-axis current and the q-axis current are changed. Since it cannot be calculated accurately, when the d-axis voltage command value and the q-axis voltage command value are generated, the inverter outputs of the d-axis voltage command value and the q-axis voltage command value as shown in FIG. Distortion occurs in the waveform (in FIG. 4, only the inverter waveform of the d-axis voltage command value is shown). As a result, the current I supplied to the motor 21U, IV, IWSince the current waveform (in FIG. 4, only the current waveform of the current of one phase is shown) is also distorted, the controllability of the motor 21 is degraded.
[0015]
Further, when a current exceeding the rating flows through the transistor, the life of the transistor is shortened, and the durability of the inverter 22 is lowered.
[0016]
The present invention solves the problems of the conventional motor control device and improves the controllability of the motor when the motor is controlled based on the magnetic pole position detected by the simple magnetic pole position detection sensor. An object of the present invention is to provide a motor control device and a motor control method that can increase the durability of an inverter.
[0017]
[Means for Solving the Problems]
Therefore, in the motor control device of the present invention, a current of each phase is generated by turning on and off the motor and the switching element, the current of each phase is supplied to the motor, and the motor is supplied to the motor. Current sensor for detecting the current of each phase to be detected, magnetic pole position detecting means for detecting the position of the magnetic pole, and inverter output for generating an inverter output based on the current command value, the detected current and the detected magnetic pole position Generating means and inverter driving means for driving the inverter according to the inverter output.
[0018]
  The inverter output generating means includes inverter output limiting means for preventing the inverter output from changing suddenly. The inverter output limiting means includes magnetic pole position correcting means for correcting the detected magnetic pole position when the detected change amount of the magnetic pole position exceeds a reference value.
[0026]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0027]
FIG. 1 is a functional block diagram of the motor control device according to the first embodiment of the present invention.
[0028]
In the figure, 30 is a motor control device, 31 is a motor, 33 and 34 are current sensors for detecting the current of each phase supplied to the motor 31, 43 is a Hall element as magnetic pole position detecting means for detecting the magnetic pole position, Reference numeral 40 includes transistors Tr1 to Tr6 as switching elements. Each of the transistors Tr1 to Tr6 is turned on / off to generate a current of each phase, and the current of each phase is supplied to the motor 31, and 45 is a current command. D-axis voltage command value V as an inverter output based on value, detected current and detected magnetic pole positiond *And q-axis voltage command value Vq *A motor control unit 51 serving as an inverter output generating means for generating the d-axis voltage command value Vd *And q-axis voltage command value Vq *5 is a drive circuit as inverter drive means for driving the inverter 40 according to the above.
[0029]
Then, the motor control unit 45 generates a d-axis voltage command value Vd *And q-axis voltage command value Vq *Is provided with a magnetic pole position correcting unit 72 as an inverter output limiting means for preventing a sudden change.
[0030]
FIG. 5 is a schematic diagram of a motor driving device according to the first embodiment of the present invention, FIG. 6 is a schematic diagram of a motor control unit according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a first embodiment of the present invention. FIG. 8 is a time chart showing the operation of the inverter according to the first embodiment of the present invention.
[0031]
In the figure, 10 is a motor drive device, 31 is a motor, and a DC brushless motor is used as the motor 31. The motor 31 is provided with a stator (not shown) formed by winding U-phase, V-phase, and W-phase stator coils 11 to 13 on a stator core (not shown), and is rotatably disposed inside the stator. It consists of a rotor (not shown) with a pair. In order to drive the motor 31 by driving the motor 31, a direct current from the battery 14 is converted into U-phase, V-phase, and W-phase currents I by the inverter 40.U, IV, IWAnd the current I of each phaseU, IV, IWAre respectively supplied to the stator coils 11 to 13.
[0032]
For this purpose, the inverter 40 includes transistors Tr1 to Tr6 as six switching elements. By selectively turning on / off the transistors Tr1 to Tr6, the current I of each phaseU, IV, IWCan be generated.
[0033]
The rotor is provided with a simple magnetic pole position detection sensor, for example, a Hall element 43, and a magnetic pole position detection circuit 44 is connected to the Hall element 43. The sensor outputs S1 to S3 of the Hall element 43 are magnetic pole positions. It is sent to the detection circuit 44. The magnetic pole position detection circuit 44 receives the sensor outputs S1 to S3 from the Hall element 43 to detect the magnetic pole position, and the detected magnetic pole position, that is, the detected magnetic pole position θ is used as a motor as an inverter output generating means. The data is sent to the control unit 45.
[0034]
Therefore, when a command value generation unit of a vehicle control circuit (not shown) that controls the entire electric vehicle generates a current command value and sends the current command value to the motor control unit 45, the motor control unit 45 A pulse width is calculated based on the command value and the detected magnetic pole position θ, and a three-phase pulse width modulation signal S having the pulse width is calculated.U, SV, SWAnd the pulse width modulation signal SU, SV, SWIs sent to the drive circuit 51. The drive circuit 51 receives the pulse width modulation signal SU, SV, SWIn response, six drive signals for driving the transistors Tr1 to Tr6 are generated, and the drive signals are sent to the inverter 40. The inverter 40 turns on the transistors Tr1 to Tr6 only while the drive signal is on to turn on the current IU, IV, IWEach current IU, IV, IWIs supplied to each of the stator coils 11-13. In this way, the motor 31 is driven by operating the motor drive device 10 to drive the electric vehicle.
[0035]
By the way, since the stator coils 11 to 13 are star-connected, when the current values of two phases of each phase are determined, the current values of the remaining one phase are also determined. Therefore, the current I of each phaseU, IV, IWFor example, the U-phase and V-phase currents IU, IVIs detected by the current sensors 33 and 34, and the detection signal SGU, SGVIs sent to the motor control unit 45 via the motor current detection circuit 15. Reference numeral 17 denotes a smoothing capacitor. The motor current detection circuit 15, the magnetic pole position detection circuit 44, the motor control unit 45, and the drive circuit 51 constitute a control circuit.
[0036]
Then, feedback control is performed by vector control calculation on a dq axis model in which the d axis is taken in the direction of the magnetic pole pair of the rotor and the q axis is taken in a direction perpendicular to the d axis.
[0037]
For this purpose, the motor control unit 45 detects the detection signal SG sent from the current sensors 33 and 34.U, SGVThe detected magnetic pole position θ is sent to the UV-dq converter 61. The UV-dq converter 61 detects the detection signal SG.U, SGVAnd three-phase / two-phase conversion based on the detected magnetic pole position θ, and a detection signal SGU, SGVAnd the detected magnetic pole position θ with the d-axis current idAnd q-axis current iqConvert to
[0038]
And d-axis current idIs sent to the subtractor 62, where the d-axis current idAnd d-axis current command value i of the current command valuesdsD-axis current deviation ΔidIs calculated, and the d-axis current deviation ΔidIs sent to a d-axis voltage command value generating unit 64 as voltage command value generating means. On the other hand, q-axis current iqIs sent to the subtractor 63, where the q-axis current iqQ-axis current command value i of the current command valuesqsQ-axis current deviation ΔiqIs calculated, and the q-axis current deviation ΔiqIs sent to the q-axis voltage command value generating unit 65 as voltage command value generating means.
[0039]
The d-axis voltage command value generator 64 and the q-axis voltage command value generator 65 are connected to the q-axis inductance L sent from the parameter calculator 71.qAnd d-axis inductance LdAnd the d-axis current deviation ΔidAnd q-axis current deviation ΔiqD-axis current deviation ΔidAnd q-axis current deviation ΔiqD-axis voltage command value V as the inverter output on the two axes so that becomes zerod *And q-axis voltage command value Vq *And d-axis voltage command value Vd *And q-axis voltage command value Vq *Are sent to the dq-UV converter 67, respectively.
[0040]
Subsequently, the dq-UV converter 67 receives the d-axis voltage command value Vd *Q-axis voltage command value Vq *And two-phase / three-phase conversion based on the detected magnetic pole position θ, and the d-axis voltage command value Vd *And q-axis voltage command value Vq *The voltage command value V for each phaseU *, VV *, VW *And the voltage command value VU *, VV *, VW *To the PWM generator 68. The PWM generator 68 generates a voltage command value V for each phase.U *, VV *, VW *And a pulse width modulation signal S for each phase based on a DC voltage detected by a DC voltage detection circuit (not shown).U, SV, SWIs generated.
[0041]
By the way, in the Hall element 43, since the resolution is low, the detection accuracy of the magnetic pole position is lowered accordingly, and a positional deviation occurs between the detected magnetic pole position θ and the actual magnetic pole position. Further, the detected magnetic pole position θ changes in a step shape every 60 ° in electrical angle.
[0042]
Therefore, when the detected magnetic pole position θ is directly sent to the UV-dq converter 61 and the motor 31 is driven at a very low rotation, the d-axis voltage command value Vd *And q-axis voltage command value Vq *The inverter output waveform will be distorted. As a result, the current I supplied to the motor 31U, IV, IWAs a result, distortion occurs in the current waveform, and the controllability of the motor 31 decreases. Further, when a current exceeding the rating flows in the transistors Tr1 to Tr6 in the inverter 40, the lifetime of the transistors Tr1 to Tr6 is shortened, and the durability of the inverter 40 is lowered.
[0043]
Therefore, even if a positional deviation occurs between the detected magnetic pole position θ and the actual magnetic pole position or the detected magnetic pole position θ changes suddenly, the d-axis voltage command value Vd *And q-axis voltage command value Vq *Inverter output waveform and current IU, IV, IWThe motor control unit 45 is provided with a magnetic pole position correction unit 72 as an inverter output limiting unit so that the current waveform of the motor can be suppressed from being distorted. θ is corrected, and d-axis voltage command value Vd *And q-axis voltage command value Vq *To prevent sudden changes.
[0044]
For this purpose, a change amount calculation unit (not shown) of the magnetic pole position correction unit 72 reads the detected magnetic pole position θ and calculates a change amount (slope) Δθ per unit time of the detected magnetic pole position θ. Then, the magnetic pole position correcting means as the first correcting means (not shown) of the magnetic pole position correcting unit 72 compares the calculated change amount Δθ with the reference value, and the calculated change amount Δθ exceeds the reference value. In some cases, the detected magnetic pole position θ is corrected to limit the variation Δθ so as not to exceed the reference value. In FIG. 7, the detected magnetic pole position θ before correction is indicated by a broken line, and the detected magnetic pole position θ after correction is indicated by a solid line. Further, when the corrected magnetic pole position θ is generated, a minute position is added at each control timing in order to set the variation Δθ to a predetermined value.
[0045]
In this way, the detected magnetic pole position θ is corrected so that the change amount Δθ does not exceed the reference value.dAnd q-axis current iqAnd d-axis current deviation ΔidAnd q-axis current deviation ΔiqNone of these changes abruptly. Therefore, the d-axis voltage command value Vd *And q-axis voltage command value Vq *As shown in FIG. 8, the inverter output waveform (in FIG. 8, the d-axis voltage command value Vd *Only the waveform is shown. ) Can be prevented from being distorted. As a result, the current I supplied to the motor 31U, IV, IWCurrent waveform (in FIG. 8, U-phase current IUOnly the current waveform is shown. ) Can be prevented from being distorted, so that the controllability of the motor 31 can be improved.
[0046]
And since it can prevent that the electric current exceeding a rating flows into the said transistors Tr1-Tr6, the lifetime of the transistors Tr1-Tr6 can be lengthened, and durability of the inverter 40 can be made high.
[0047]
In addition, even if a positional deviation occurs between the detected magnetic pole position θ and the actual magnetic pole position, the detected magnetic pole position θ is corrected and gradually changes.U, IV, IWThe distortion of the current waveform can be suppressed.
[0048]
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
[0049]
FIG. 9 is a waveform diagram of the detected magnetic pole position in the second embodiment of the present invention.
[0050]
By the way, when the motor 31 (FIG. 1) is driven at a very low rotation and the motor rotation speed is lower than the set value, the detection accuracy of the Hall element 43 as the magnetic pole position detection means varies, so that the detected magnetic pole position is continuously detected. θ cannot be obtained. On the other hand, when the motor rotation speed exceeds the set value, the detected magnetic pole position θ can be obtained relatively continuously. In this case, if the detected magnetic pole position θ is estimated by interpolation, the positional deviation between the detected magnetic pole position θ and the actual magnetic pole position can be reduced.
[0051]
Therefore, when the motor rotation speed of the motor 31 is detected by a motor rotation speed sensor (not shown) and the motor rotation speed is lower than the set value, the magnetic pole position correction unit 72 as the inverter output limiting means detects the detected magnetic pole position in the first correction mode. θ is corrected. For this purpose, the change amount calculation means (not shown) of the magnetic pole position correction unit 72 reads the detected magnetic pole position θ, calculates the change amount Δθ per unit time of the detected magnetic pole position θ, and the magnetic pole position correction unit 72 The magnetic pole position correcting means as the first correcting means compares the calculated change Δθ with a reference value, and corrects the detected magnetic pole position θ when the calculated change Δθ exceeds the reference value. The amount of change Δθ is limited so as not to exceed the reference value.
[0052]
When the motor rotation speed exceeds the set value, the magnetic pole position correction unit 72 corrects the detected magnetic pole position θ in the second correction mode. For this purpose, the interpolation means (not shown) of the magnetic pole position correction unit 72 interpolates the detected magnetic pole position θ before being corrected in the second correction mode, and prevents the detected magnetic pole position θ from changing suddenly. In the present embodiment, linear interpolation is performed as the interpolation.
[0053]
In FIG. 9, the detected magnetic pole position θ before correction is a broken line, the detected magnetic pole position θ after correction in the first correction mode is a solid line, and detection after correction in the second correction mode. The magnetic pole position θ is indicated by a one-dot chain line.
[0054]
Next, a third embodiment of the present invention will be described. In addition, about the thing which has the same structure as 1st Embodiment, the description is abbreviate | omitted by providing the same code | symbol.
[0055]
FIG. 10 is a schematic diagram of a motor control unit according to the third embodiment of the present invention, and FIG. 11 is a time chart showing the operation of the inverter according to the third embodiment of the present invention.
[0056]
In this case, the first axis voltage command value correcting unit 73 is connected between the d-axis voltage command value generating unit 64 serving as the voltage command value generating unit and the dq-UV converter 67, and the q-axis serving as the voltage command value generating unit. A second shaft voltage command value correction unit 74 is disposed between the voltage command value generation unit 65 and the dq-UV converter 67, and the first and second shaft voltage command value correction units 73 and 74 are Is also composed of a limiter and constitutes an inverter output limiting means. Inverter output correction means as second correction means (not shown) of the first and second shaft voltage command value correction units 73 and 74 are a d-axis voltage command value generation unit 64 and a q-axis voltage command value generation unit 65. D-axis voltage command value V as inverter output respectively generated byd *And q-axis voltage command value Vq *D-axis voltage command value V when each exceeds a threshold value set larger by a predetermined amount.d *And q-axis voltage command value Vq *Is corrected so as not to exceed the threshold.
[0057]
Thus, the d-axis voltage command value Vd *And q-axis voltage command value Vq *Is corrected so that the threshold value is not exceeded, so the d-axis voltage command value Vd *And q-axis voltage command value Vq *Can be prevented from changing suddenly, and as shown in FIG. 11, the d-axis voltage command value Vd *And q-axis voltage command value Vq *Inverter output waveform (in FIG. 11, d-axis voltage command value Vd *Only the waveform is shown. ) Can be prevented from being distorted. As a result, the current I supplied to the motor 31 (FIG. 5)U, IV, IWCurrent waveform (in FIG. 11, U-phase current IUOnly the current waveform is shown. ) Can be prevented from being distorted, so that the controllability of the motor 31 can be improved.
[0058]
In FIG. 11, the d-axis voltage command value V before correctiond *Is a broken line, d-axis voltage command value V after correctiond *Is indicated by a solid line.
[0059]
And since it can prevent that the electric current exceeding a rating flows into transistor Tr1-Tr6 as a switching element, the lifetime of transistors Tr1-Tr6 can be lengthened and durability of the inverter 40 can be made high. .
[0060]
By the way, when the motor 31 is driven, a counter electromotive voltage is generated. The counter electromotive voltage increases as the motor rotation speed increases.d *And q-axis voltage command value Vq *Need to be high. Therefore, d-axis voltage command value Vd *And q-axis voltage command value Vq *It is preferable to change the threshold value corresponding to the motor rotation speed. In this case, the d-axis voltage command type Vd *And q-axis voltage command value Vq *As the value increases, the maximum value of the inverter output waveform also increases.
[0061]
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described.
[0062]
FIG. 12 is a diagram showing a threshold map according to the fourth embodiment of the present invention. In the figure, the horizontal axis represents the motor speed, and the vertical axis represents the threshold value V.refIs adopted.
[0063]
In the figure, VRIs the counter electromotive voltage generated when the motor 31 (FIG. 5) is driven, VrefIs the d-axis voltage command value V as the inverter outputd *(Fig. 10) and q-axis voltage command value Vq *Is the threshold value. The back electromotive voltage VRIs proportional to the motor speed and increases as the motor speed increases.refCorresponds to the motor speed, that is, the back electromotive force VRIt can be changed according to.
[0064]
Therefore, even if the motor speed changes, the d-axis voltage command value Vd *And q-axis voltage command value Vq *It is possible to reliably suppress the occurrence of distortion in the inverter output waveform. As a result, the current I supplied to the motor 31U, IV, IWSince the distortion of the current waveform can be reliably suppressed, the controllability of the motor 31 can be further improved.
[0065]
And since it can prevent reliably that the electric current exceeding a rating flows into transistor Tr1-Tr6 as a switching element, the lifetime of transistors Tr1-Tr6 can be lengthened, and durability of the inverter 40 is made still higher. be able to.
[0066]
By the way, the d-axis voltage command value generation unit 64 receives the q-axis inductance L sent from the parameter calculation unit 71.qAnd d-axis current deviation ΔidD-axis voltage command value V based ond *The q-axis voltage command value generation unit 65 generates the d-axis inductance L sent from the parameter calculation unit 71.dAnd q-axis current deviation ΔiqQ-axis voltage command value V based onq *Is supposed to be generated. Usually, the d-axis inductance LdAnd q-axis inductance LqIs the d-axis current deviation ΔidAnd q-axis current deviation ΔiqIs set to be 0 and within a certain limit range (adjustment allowable range) even if the motor speed changes.
[0067]
FIG. 13 is a diagram showing the limit ranges of d-axis inductance and q-axis inductance in a normal motor control circuit. In the figure, the horizontal axis represents the motor speed, and the vertical axis represents the d-axis inductance L.dAnd q-axis inductance LqIs adopted.
[0068]
In the figure, ARLdIs the d-axis inductance LdLimit range of (Fig. 10), ARLqIs the q-axis inductance LqThis is the limit range. In this case, even if the motor speed changes, the limit range ARLd, ARLqIs made constant.
[0069]
However, when the motor speed increases, the d-axis voltage command value Vd *And q-axis voltage command value Vq *As a result, the inverter output waveform is distorted.
[0070]
Therefore, in the region where the motor speed is high, the limit range ARLd, ARLqA fifth embodiment in which the width is narrowed will be described.
[0071]
FIG. 14 is a diagram showing the limit range of the d-axis inductance in the fifth embodiment of the present invention, and FIG. 15 is a diagram showing the limit range of the q-axis inductance in the fifth embodiment of the present invention. In FIG. 14, the horizontal axis represents the motor speed, and the vertical axis represents the d-axis inductance L.d15, the horizontal axis represents the motor rotation speed, and the vertical axis represents the q-axis inductance L.qIs adopted.
[0072]
In the figure, ARLdIs the d-axis inductance LdLimit range, ARLqIs the q-axis inductance LqThis is the limit range. In this case, when the motor driving state changes, for example, when the motor rotation speed increases, the parameter calculation unit 71 (FIG. 10) serving as the inverter output limiting means has a limit range ARL.d, ARLqLower the maximum allowable value.
[0073]
Therefore, even if the motor speed changes, the d-axis voltage command value V as the inverter outputd *And q-axis voltage command value Vq *Can be prevented from abruptly changing, so that distortion of the inverter output waveform can be reliably suppressed. As a result, the current I supplied to the motor 31 (FIG. 5)U, IV, IWSince the distortion of the current waveform can be reliably suppressed, the controllability of the motor 31 can be further improved.
[0074]
And since it can prevent reliably that the electric current exceeding a rating flows into transistor Tr1-Tr6 as a switching element, the lifetime of transistors Tr1-Tr6 can be lengthened, and durability of the inverter 40 is made still higher. be able to.
[0075]
In the present embodiment, the limit range ARL is made corresponding to the motor rotation speed.d, ARLqIs changed, but limited range ARL corresponding to power running or regenerationd, ARLqCan also be changed.
[0076]
By the way, since the motor 31 is controlled at a constant control timing, that is, every fixed period, if the motor rotation speed increases, the control of the motor 31 cannot follow the rotation. As a result, the d-axis voltage command value Vd *And q-axis voltage command value Vq *Cannot be calculated accurately. Therefore, the motor speed is the threshold value N.SWhen the value exceeds the limit range ARL, the parameter calculation unit 71d, ARLqTo narrow.
[0077]
Therefore, it is possible to reliably suppress distortion in the inverter output waveform when the motor 31 is driven at high speed.
[0078]
In addition, this invention is not limited to the said embodiment, It can change variously based on the meaning of this invention, and does not exclude them from the scope of the present invention.
[0079]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, in the motor control device, current of each phase is generated by turning on and off the motor and the switching element, and the current of each phase is supplied to the motor. Based on the current command value, the detected current, and the detected position of the magnetic pole, the inverter for detecting the current of each phase supplied to the motor, the magnetic pole position detecting means for detecting the position of the magnetic pole, Inverter output generating means for generating an inverter output, and inverter driving means for driving the inverter according to the inverter output.
[0080]
  The inverter output generating means includes inverter output limiting means for preventing the inverter output from changing suddenly. The inverter output limiting means includes magnetic pole position correcting means for correcting the detected magnetic pole position when the detected change amount of the magnetic pole position exceeds a reference value.
[0081]
In this case, since the inverter output does not change abruptly, distortion in the inverter output waveform can be suppressed. As a result, it is possible to suppress distortion in the current waveform of the current supplied to the motor, so that the controllability of the motor can be improved.
[0082]
And since it can prevent that the electric current exceeding a rating flows into a switching element, the lifetime of a switching element can be lengthened and durability of an inverter can be made high.
[0084]
  Furthermore, the detected position of the magnetic pole is corrected, and the amount of change in the detected position of the magnetic pole can be prevented from exceeding the reference value. Therefore, the inverter output is prevented from changing abruptly.
[0085]
Even if a positional deviation occurs between the detected magnetic pole position and the actual magnetic pole position, the detected magnetic pole position is corrected and gradually changed, so that the current waveform of the current is distorted by the positional deviation. Generation | occurrence | production can be suppressed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a functional block diagram of a motor control device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a conventional motor control device.
FIG. 3 is a waveform diagram of sensor output and detection magnetic pole position of a conventional Hall element.
FIG. 4 is a time chart showing the operation of a conventional inverter.
FIG. 5 is a schematic view of a smoke driving device according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a schematic diagram of a motor control unit according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a waveform diagram of a detected magnetic pole position in the first embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a time chart showing the operation of the inverter in the first embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a waveform diagram of a detected magnetic pole position in the second embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a schematic diagram of a motor control unit according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a time chart showing the operation of the inverter according to the third embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a diagram showing a threshold map in the fourth embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a diagram showing a limit range of d-axis inductance and q-axis inductance in a normal motor control circuit.
FIG. 14 is a diagram showing a limit range of d-axis inductance in the fifth embodiment of the present invention.
FIG. 15 is a diagram showing a limit range of q-axis inductance in the fifth embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
30 Motor drive device
31 motor
33, 34 Current sensor
40 inverter
43 Hall element
45 Motor controller
51 Drive circuit
71 Parameter calculator
72 Magnetic pole position correction unit
73, 74 First and second shaft voltage command value correction units
ARLd, ARLq    Limit range
IU, IV, IW    Current
ids, Iqs    d-axis current command value, q-axis current command value
Ld, Lq    d-axis inductance, q-axis inductance
NS, Vref    Threshold
Tr1 to Tr6 transistors
Vd *, Vq *    d-axis voltage command value, q-axis voltage command value
θ Detection magnetic pole position

Claims (6)

モータと、スイッチング素子をオン・オフさせることによって各相の電流を発生させ、該各相の電流を前記モータに供給するインバータと、前記モータに供給される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、電流指令値、検出された電流及び検出された磁極の位置に基づいてインバータ出力を発生させるインバータ出力発生手段と、前記インバータ出力に従って前記インバータを駆動するインバータ駆動手段とを有するとともに、前記インバータ出力発生手段は、インバータ出力が急激に変化するのを防止するインバータ出力制限手段を備え、該インバータ出力制限手段は、検出された磁極の位置の変化量が基準値を超えたときに、検出された磁極の位置を補正する磁極位置補正手段を備えることを特徴とするモータ制御装置 A motor, an inverter that generates a current of each phase by turning on and off the switching element, and supplies the current of each phase to the motor; and a current sensor that detects a current of each phase supplied to the motor; Magnetic pole position detecting means for detecting the position of the magnetic pole, inverter output generating means for generating an inverter output based on the current command value, the detected current and the detected magnetic pole position, and driving the inverter according to the inverter output The inverter output generating means includes inverter output limiting means for preventing the inverter output from changing suddenly , and the inverter output limiting means includes a detected change amount of the magnetic pole position. JP but when it exceeds the reference value, the Rukoto includes a magnetic pole position correction means for correcting the position of the detected magnetic pole Motor controller according to. 記インバータ出力制限手段は、補間手段を備え、モータ回転数が設定値以下である場合、前記磁極位置補正手段によって検出された磁極の位置を補正し、モータ回転数が前記設定値を超えた場合、前記補間手段によって検出された磁極の位置を補間する請求項に記載のモータ制御装置。 Before Symbol inverter output limiting means comprises Interpolation means, when the motor rotational speed is below the set value, to correct the position of the test out magnetic pole by the magnetic pole position correction means, the setting motor speed If it exceeds the value, the motor control device according to claim 1 for interpolating a position of inspection issued pole by the interpolation means. 前記インバータ出力制限手段は、インバータ出力が所定量だけ大きく設定された閾値を超えたときに、インバータ出力を補正するインバータ出力補正手段を備える請求項1に記載のモータ制御装置。  2. The motor control device according to claim 1, wherein the inverter output limiting unit includes an inverter output correcting unit that corrects the inverter output when the inverter output exceeds a threshold that is set larger by a predetermined amount. 前記インバータ出力制限手段は、モータの駆動状態に対応させて、d軸インダクタンス及びq軸インダクタンスの制限範囲を変更する請求項1に記載のモータ制御装置。  The motor control device according to claim 1, wherein the inverter output limiting unit changes a limit range of the d-axis inductance and the q-axis inductance in accordance with a driving state of the motor. 前記モータ回転数が閾値を超えた場合、前記制限範囲は狭くされる請求項に記載のモータ制御装置。The motor control device according to claim 4 , wherein the limit range is narrowed when the motor rotation speed exceeds a threshold value. スイッチング素子をオン・オフさせることによって各相の電流を発生させ、該各相の電流をモータに供給し、該モータに供給される各相の電流を検出し、磁極の位置を検出し、電流指令値、検出された電流及び検出された磁極の位置に基づいてインバータ出力を発生させ、該インバータ出力に従ってインバータを駆動するとともに、検出された磁極の位置の変化量が基準値を超えたときに、検出された磁極の位置を補正することによって前記インバータ出力が急激に変化するのを防止することを特徴とするモータ制御方法。Each phase current is generated by turning on and off the switching element, the current of each phase is supplied to the motor, the current of each phase supplied to the motor is detected, the position of the magnetic pole is detected, When an inverter output is generated based on the command value, the detected current and the detected magnetic pole position, the inverter is driven according to the inverter output, and the detected change amount of the magnetic pole position exceeds a reference value A motor control method characterized in that the inverter output is prevented from changing suddenly by correcting the position of the detected magnetic pole .
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