JP4760118B2 - Electric motor control device - Google Patents

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本発明は電動機の制御装置に関し、インバータ回路におけるデッドタイムを補償する技術に関する。   The present invention relates to a motor control device, and more particularly to a technique for compensating for dead time in an inverter circuit.

従来のデッドタイムを補償する技術としては、下記特許文献1(特開昭61−231889号公報)に記載されているものがある。この従来例には、三相電流値に基づいてデッドタイムの補償量を変化させる構成が記載されている。
また、下記特許文献2(特開平6−98595公報)に記載の従来例においては、三相電流値の絶対値化後の平均値に基づいてデッドタイム補償量を変化させる構成が記載されている。
As a conventional technique for compensating for dead time, there is a technique described in Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 61-231889). This conventional example describes a configuration in which the dead time compensation amount is changed based on the three-phase current value.
Further, in the conventional example described in the following Patent Document 2 (Japanese Patent Laid-Open No. 6-98595), a configuration is described in which the dead time compensation amount is changed based on an average value after the absolute value of the three-phase current value. .

特開昭61−231889号公報JP 61-231889 A 特開平6−98595号公報JP-A-6-98595

特許文献1においては、三相電流値に対して最適なデッドタイム補償量を求める方法として、停止させた電動機に直流電流を流し、その際の電圧指令値と実電圧の差からデッドタイム補償量を求める方法が記載されている。しかし、停止させた電動機に小さな直流電流を流す場合、電圧は非常に小さい値となるので、計測誤差のため補償量が正しく求められないという問題があった。また、電圧指令値と実電圧を合わせる方法では、キャリア周波数が異なる場合はそれぞれのキャリア周波数について補償量を求める必要があった。さらに、ある程度正しく求まったとしても、電動機が回転している場合は補償の遅れ等の問題も追加され、キャリア周波数を切り替えた場合にd軸電圧指令値およびq軸電圧指令値が変化するという問題がある。d軸電圧指令値およびq軸電圧指令値を変化させない補償量を求めることは、三相電流および三相電圧が交流となっているため難しい。d軸電圧指令値およびq軸電圧指令値が変化すると、電流が変化してトルク変動が起こるという問題が生じる。
また、特許文献2においては、回転中の電流値が一つの値で表されるため、電動機が回転している際にキャリア周波数を切り替えた場合、d軸電圧指令値およびq軸電圧指令値を変化させないための補償量を一つの値として求めるだけで良く、調整を簡単に行うことができる。しかしながら、三相電流値の絶対値化後の平均値は、三相電流値の実効値と同様に演算値を安定させるために長い時間のデータが必要であり、そのため演算量が多くなるという問題と、三相電流値が急変した場合には遅れを生じて電流制御に悪影響を与えるという問題があった。
本発明は上記のごとき問題を解決するためになされたものであり、調整が容易で、全動作領域で精度の高いデッドタイム補償を行うことのできる電動機の制御装置を提供することを目的とする。
In Patent Document 1, as a method for obtaining an optimum dead time compensation amount for a three-phase current value, a direct current is passed through a stopped motor, and a dead time compensation amount is calculated from a difference between a voltage command value and an actual voltage at that time. Is described. However, when a small DC current is passed through the stopped motor, the voltage becomes a very small value, and there is a problem that the compensation amount cannot be obtained correctly due to a measurement error. Further, in the method of combining the voltage command value and the actual voltage, it is necessary to obtain the compensation amount for each carrier frequency when the carrier frequencies are different. In addition, even if it is obtained to some extent correctly, problems such as compensation delay are added when the motor is rotating, and the d-axis voltage command value and the q-axis voltage command value change when the carrier frequency is switched. There is. It is difficult to obtain a compensation amount that does not change the d-axis voltage command value and the q-axis voltage command value because the three-phase current and the three-phase voltage are AC. When the d-axis voltage command value and the q-axis voltage command value change, there arises a problem that the current changes and torque fluctuation occurs.
Further, in Patent Document 2, since the current value during rotation is represented by one value, when the carrier frequency is switched while the electric motor is rotating, the d-axis voltage command value and the q-axis voltage command value are changed. It is only necessary to obtain the compensation amount for preventing the change as one value, and the adjustment can be easily performed. However, the average value after the absolute value of the three-phase current value requires long time data in order to stabilize the calculated value in the same manner as the effective value of the three-phase current value, and therefore the calculation amount increases. When the three-phase current value suddenly changes, there is a problem that a delay occurs and the current control is adversely affected.
The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide an electric motor control device that is easy to adjust and can perform highly accurate dead time compensation in the entire operation region. .

上記の目的を達成するため、本発明の請求項1においては、デッドタイム補償手段がd軸電流iとq軸電流iから数式i=√(i +i )で求めた電流ベクトルの大きさiに基づいてデッドタイムの補償量を設定するように構成している。 To achieve the above object, in claim 1 of the present invention, the dead time compensation means is determined by the equation i a = √ from d-axis current i d and the q-axis current i q (i d 2 + i q 2) is configured to set the compensation amount of dead time based on the size i a of the current vector.

本発明によれば、従来のように三相相電流の実効値に基づて補償量を算出する場合に比べて、遅れの問題がなくなり制御が安定になる、という効果がある。また、電動機が回転している際にキャリア周波数を切り替えた場合に、電流を変化させず、その結果トルク変動を起こさないようにすることができる、という効果が得られる。   According to the present invention, there is an effect that there is no problem of delay and the control becomes stable as compared with the conventional case where the compensation amount is calculated based on the effective value of the three-phase phase current. In addition, when the carrier frequency is switched while the electric motor is rotating, the current is not changed, and as a result, the torque fluctuation can be prevented from occurring.

(実施例1)
図1は、本発明の実施例1の構成を示すブロック図である。この実施例は、デッドタイム補償を電流推定値に基づいて行う構成を示す。
図1において、電流マップ部1は、外部から与えられたトルク指令値T[N・m]と回転速度〔電動機7の回転子角速度ω(電気角)[rad/s]〕から、d軸電流目標値i [A]およびq軸電流目標値i [A]をマップ引きにより求める。
Example 1
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the first embodiment of the present invention. This embodiment shows a configuration in which dead time compensation is performed based on an estimated current value.
In FIG. 1, the current map unit 1 calculates the d-axis from the torque command value T * [N · m] given from the outside and the rotational speed [rotor angular velocity ω (electrical angle) [rad / s] of the motor 7]. The current target value i d * [A] and the q-axis current target value i q * [A] are obtained by map drawing.

なお、トルク指令値Tは、電動機7の出力トルクを指示する信号であり、例えばアクセルペダルの踏み込み量などに応じて設定される。また、電動機7の回転子角速度ωは、レゾルバやエンコーダなどの位置検出器によって求めた電動機7の回転子位相(電気角)θ[rad]を微分部9で微分することによって求める。 The torque command value T * is a signal that indicates the output torque of the electric motor 7, and is set according to, for example, the amount of depression of the accelerator pedal. Further, the rotor angular velocity ω of the electric motor 7 is obtained by differentiating the rotor phase (electrical angle) θ [rad] of the electric motor 7 obtained by a position detector such as a resolver or an encoder by the differentiating unit 9.

電流制御部2は、前記のd軸電流目標値i およびq軸電流目標値i と、後述するd軸電流値i[A]およびq軸電流値i[A]との偏差に応じて、下記(数1)式によってd軸電圧指令値v [V]およびq軸電圧指令値v [V]を演算する。 The current control unit 2 includes the d-axis current target value i d * and the q-axis current target value i q *, and a d-axis current value i d [A] and a q-axis current value i q [A] described later. In accordance with the deviation, the d-axis voltage command value v d * [V] and the q-axis voltage command value v q * [V] are calculated by the following equation (1).

Figure 0004760118
ただし、
:d軸電圧指令値[V] i:d軸電流値[A]
:q軸電圧指令値[V] i:q軸電流値[A]
pd:d軸比例ゲイン Kpq:q軸比例ゲイン
id:d軸積分ゲイン Kiq:q軸積分ゲイン
s:ラプラス演算子
また、この際、必要に応じて非干渉制御を適用しても良い。
なお、以下の説明において、d軸とq軸をまとめて表現する場合には、d−q軸電圧指令値やd−q軸電流値のように略して表示する場合もある。
Figure 0004760118
However,
v d * : d-axis voltage command value [V] i d : d-axis current value [A]
v q * : q-axis voltage command value [V] i q : q-axis current value [A]
K pd : d-axis proportional gain K pq : q-axis proportional gain K id : d-axis integral gain K iq : q-axis integral gain s: Laplace operator In this case, even if non-interference control is applied, good.
In the following description, when the d-axis and the q-axis are expressed together, they may be abbreviated and displayed as a dq-axis voltage command value or a dq-axis current value.

三相変換部3は、下記(数2)式に基づいた二相−三相変換を行って前記のd軸電圧指令値v [V]およびq軸電圧指令値v [V]を三相電圧指令値、つまりu相電圧指令値v [V]、v相電圧指令値v [V]およびw相電圧指令値v [V]に変換する。なお、この際、電動機7の回転子位相θは遅れ補償した値を用いても良い。 The three-phase converter 3 performs a two-phase to three-phase conversion based on the following (Equation 2) to perform the d-axis voltage command value v d * [V] and the q-axis voltage command value v q * [V]. Is converted into a three-phase voltage command value, that is, a u-phase voltage command value v u * [V], a v-phase voltage command value v v * [V], and a w-phase voltage command value v w * [V]. At this time, the rotor phase θ of the electric motor 7 may be a value compensated for delay.

Figure 0004760118
ただし
:u相電圧指令値[V] v :v相電圧指令値[V]
:w相電圧指令値[V] v :d軸電圧指令値[V]
:d軸電圧指令値[V] θ:電動機7の回転子位相(電気角)[rad]。
Figure 0004760118
However, vu * : u-phase voltage command value [V] vv * : v-phase voltage command value [V]
v w * : w-phase voltage command value [V] v d * : d-axis voltage command value [V]
v q * : d-axis voltage command value [V] θ: rotor phase (electrical angle) [rad] of the motor 7.

PWM変換部4は、下記(数3)式に基づいたPWM変換を行って、前記の三相電圧指令値からu相パルス幅t[s]、v相パルス幅t[s]およびW相パルス幅t[s]を算出する。 The PWM conversion unit 4 performs PWM conversion based on the following (Equation 3), and calculates the u-phase pulse width t u [s], the v-phase pulse width t v [s], and W from the three-phase voltage command value. The phase pulse width t w [s] is calculated.

Figure 0004760118
ただし、
:PWMキャリア周期[s] vdc:直流電圧[V]
:u相パルス幅[s](補償前) t:v相パルス幅[s](補償前)
:W相パルス幅[s](補償前)
なお、PWMキャリア周期TはPWM変換する際に用いるキャリア信号の周期であり、直流電圧vdcは電動機7を駆動する直流電源の電圧である。
Figure 0004760118
However,
T 0 : PWM carrier cycle [s] v dc : DC voltage [V]
t u : u-phase pulse width [s] (before compensation) t v : v-phase pulse width [s] (before compensation)
t w : W-phase pulse width [s] (before compensation)
Note that the PWM carrier cycle T 0 is the cycle of the carrier signal used for PWM conversion, and the DC voltage v dc is the voltage of the DC power source that drives the motor 7.

デッドタイム補償部5は、電動機7に流れる三相電流値(i、i、i)に応じて決まる補償量を求め、uvw各相のそれぞれのパルス幅に加えることにより、補償後のu相パルス幅t’[s]、v相パルス幅t’[s]およびW相パルス幅t’[s]を算出する。
ただし、この演算に用いる三相電流値としては、実電流値i、i、iでもよいし、d−q軸電流目標値i 、i を三相変換した三相電流目標値i 、i 、i でも良いし、d−q軸電流目標値i 、i に電流応答相当のフィルタをかけて求めたd−q軸電流推定値を三相変換した三相電流推定値i^、i^、i^でも良い。なお、この詳細については後述する。
The dead time compensation unit 5 obtains a compensation amount determined according to the three-phase current values (i u , i v , i w ) flowing through the electric motor 7 and adds them to the respective pulse widths of each uvw phase. The u-phase pulse width t u ′ [s], the v-phase pulse width t v ′ [s], and the W-phase pulse width t w ′ [s] are calculated.
However, the three-phase current values used in this calculation may be actual current values i u , i v , i w , or three-phase currents obtained by converting the dq-axis current target values i d * , i q * into three phases. The target values i u * , i v * , and i w * may be used, and the dq axis current estimated value obtained by applying a filter corresponding to the current response to the dq axis current target values i d * and i q *. Three-phase current estimated values i u ^, i v ^, i w ^ obtained by three-phase conversion may be used. Details of this will be described later.

インバータ6は、上記のデッドタイム補償後のu相パルス幅t’、v相パルス幅t’およびW相パルス幅t’を有するPWM信号に応じて動作し、図示しない直流電源の電力を三相交流の電圧(v、v、v)に変換して電動機7を駆動する。
ただし、v:u相電圧値[V]、v:v相電圧値[V]、v:w相電圧値[V]であり、以下、これらを実電圧と記載する。
この際に電動機7のu、v、w各相に流れる電流i[A]、i[A]、i[A]を図示しない電流センサによって検出する。また、図示しないレゾルバやエンコーダなどの位置検出器を用いて、電動機7の回転子位相(電気角)θ[rad]を検出する。
The inverter 6 operates in response to the PWM signal having the u-phase pulse width t u ′, the v-phase pulse width t v ′, and the W-phase pulse width t w ′ after the dead time compensation, and the power of a DC power supply (not shown) Is converted into a three-phase AC voltage (v u , v v , v w ) to drive the electric motor 7.
However, v u is the u-phase voltage value [V], v v is the v-phase voltage value [V], and v w is the w-phase voltage value [V]. These are hereinafter referred to as actual voltages.
At this time, currents i u [A], i v [A], and i w [A] flowing in the u, v, and w phases of the electric motor 7 are detected by a current sensor (not shown). Further, the rotor phase (electrical angle) θ [rad] of the electric motor 7 is detected by using a position detector such as a resolver or an encoder (not shown).

d−q軸変換部8は、上記の検出した三相電流i、i、iと回転子位相θから下記(数4)式に基づいて、三相電流値をd−q軸電流値i、iに変換する。 The dq axis conversion unit 8 converts the three phase current values from the detected three phase currents i u , i v , i w and the rotor phase θ into the dq axis current based on the following equation (4). Convert to values i d , i q .

Figure 0004760118
上記のd−q軸電流値i、iが前記(数1)式のd軸電流値i、q軸電流値iとして用いられる。
なお、上記の電流マップ部1、電流制御部2、三相変換部3、PWM変換部4、デッドタイム補償部5、d−q軸変換部8、微分部9および後記電流制御相当フィルタ10と三相変換部11、11’の部分は、CPUとメモリおよびそれらに付随する電子回路で構成することが出来る。
Figure 0004760118
The d-q axis current values i d and i q are used as the d-axis current value i d and the q-axis current value i q in the equation (1).
The current map unit 1, current control unit 2, three-phase conversion unit 3, PWM conversion unit 4, dead time compensation unit 5, dq axis conversion unit 8, differentiation unit 9, and current control equivalent filter 10 described later The three-phase converters 11 and 11 ′ can be constituted by a CPU, a memory, and an electronic circuit associated therewith.

以下、本発明の要旨であるデッドタイム補償について説明する。
図1においては、デッドタイム補償部5で用いる三相電流推定値i^[A]、i^[A]、i^[A]を求めるため、電流制御相当フィルタ10と三相変換部11を設けている。
まず、電流制御相当フィルタ10は、d軸電流目標値i [A]およびq軸電流目標値i [A]に電流制御部2における電流制御相当のフィルタをかけてd軸電流推定値i^[A]およびq軸電流推定値i^[A]を算出する。また、三相変換部11では、上記のd軸−q軸の電流推定値(i^、i^)を二相−三相変換して三相の電流推定値、つまり、u相電流推定値i^[A]、v相電流推定値i^[A]およびw相電流推定値i^[A]を算出する。また、電流制御相当フィルタ10で求めたd軸電流推定値i^、q軸電流推定値i^は、後述する電流ベクトルの大きさiを求める際に、d−q軸電流値i、iの代わりに用いることも出来る。
実施例1においては、上記の三相の電流推定値i^、i^、i^を用いてデッドタイム補償部5においてデッドタイム補償を行う(詳細後述)。
Hereinafter, the dead time compensation which is the gist of the present invention will be described.
In FIG. 1, the current control equivalent filter 10 and the three-phase conversion are used in order to obtain the three-phase current estimated values i u ^ [A], i v ^ [A], i w ^ [A] used in the dead time compensation unit 5. Part 11 is provided.
First, the current control equivalent filter 10 applies a filter equivalent to current control in the current control unit 2 to the d-axis current target value i d * [A] and the q-axis current target value i q * [A] to estimate the d-axis current. A value i d ^ [A] and a q-axis current estimated value i q ^ [A] are calculated. The three-phase conversion unit 11 performs two-phase to three-phase conversion on the d-axis to q-axis current estimation values (i d ^, i q ^) to obtain a three-phase current estimation value, that is, a u-phase current. Estimated value i u ^ [A], v-phase current estimated value i v ^ [A], and w-phase current estimated value i w ^ [A] are calculated. Further, the d-axis current estimated value i d ^ and the q-axis current estimated value i q ^ obtained by the current control equivalent filter 10 are used when the d-axis current value i is calculated when a current vector magnitude ia to be described later is obtained. d, it can also be used in place of the i q.
In the first embodiment, the dead time compensation unit 5 performs dead time compensation using the three-phase current estimation values i u ^, i v ^, and i w ^ (details will be described later).

(実施例2)
図2は、本発明の実施例2の構成を示すブロック図であり、デッドタイム補償を電流目標値に基づいて行う場合のブロック図である。
図2において、三相変換部11’では、d軸電流目標値i およびq軸電流目標値i を二相−三相変換して三相電流目標値、つまりu相電流目標値i [A]、v相電流目標値i [A]、w相電流目標値i [A]を算出し、これらの三相電流目標値i 、i 、i を用いてデッドタイム補償部5においてデッドタイム補償を行う(詳細後述)。
(Example 2)
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of the second embodiment of the present invention, and is a block diagram in a case where dead time compensation is performed based on a target current value.
In FIG. 2, the three-phase conversion unit 11 ′ performs two-phase to three-phase conversion on the d-axis current target value i d * and the q-axis current target value i q * to obtain a three-phase current target value, that is, a u-phase current target value. i u * [A], v-phase current target value i v * [A], w-phase current target value i w * [A] are calculated, and these three-phase current target values i u * , i v * , i The dead time compensation unit 5 performs dead time compensation using w * (details will be described later).

図3は、本発明の実施例3の構成を示すブロック図であり、デッドタイム補償を実電流値に基づいて行う場合のブロック図である。
図3においては、検出した電動機7の三相電流値i、i、iを用いてデッドタイム補償部5においてデッドタイム補償を行う(詳細後述)。
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of the third embodiment of the present invention, and is a block diagram in a case where dead time compensation is performed based on an actual current value.
In FIG. 3, dead time compensation is performed in the dead time compensation unit 5 using the detected three-phase current values i u , i v , i w of the electric motor 7 (details will be described later).

以下、デッドタイム補償部5におけるデッドタイム補償について詳細に説明する。
(デッドタイム補償の実施例1)
図4、図5は、図1〜図3におけるデッドタイム補償部5の実施例1を示すブロック図である。
図4はPWM変換部4におけるキャリア周波数fを変更しない場合の構成であり、図5はキャリア周波数fを変更する場合の構成である。
Hereinafter, the dead time compensation in the dead time compensation unit 5 will be described in detail.
(Example 1 of dead time compensation)
FIGS. 4 and 5 are block diagrams showing the first embodiment of the dead time compensation unit 5 in FIGS.
Figure 4 is a configuration in which do not change the carrier frequency f c in the PWM converter section 4, FIG. 5 is a configuration for changing the carrier frequency f c.

図4、図5において、t、t、tはデッドタイム補償前のu、v、w各相のパルス幅であり、t’、t’、t’はデッドタイム補償後のu、v、w各相のパルス幅である。また、12、13は電流ベクトルiとデッドタイムの補償量aとの関係を記憶した補償量マップであり、キャリア周波数fを変更しない図4では1枚のみ、キャリア周波数fを変更する図5では、キャリア周波数fに応じて複数枚設けられている。また、14、15、16は、各相毎の極性設定部であり、各相の電流i、i、iと補償量aとの大小関係に応じて正と負の何れかを選択する。また、電流ベクトルの大きさiは、d−q軸電流値i、iから数式i=√(i +i )[A]で求める。
上記のように、図4、図5においては、補償量aは電流ベクトルの大きさiに応じて設定し、三相電流i、i、iは補償の極性を切り替えることにのみ用いる。
4 and 5, t u , t v , and t w are pulse widths of u, v, and w phases before dead time compensation, and t u ′, t v ′, and t w ′ are after dead time compensation. The pulse width of each phase of u, v, and w. Also, 12 and 13 is a compensation amount map storing the relationship between the compensation amount a of current vector i a and the dead time, one in FIG. 4 without changing the carrier frequency f c only, and changes the carrier frequency f c in Figure 5, it is provided plural in accordance with the carrier frequency f c. Reference numerals 14, 15 and 16 denote polarity setting units for each phase, and select either positive or negative depending on the magnitude relationship between the currents i u , i v , i w of each phase and the compensation amount a. To do. Also, the magnitude i a of the current vector is obtained from the dq-axis current values i d and i q by the formula i a = √ ( id 2 + i q 2 ) [A].
As described above, FIG. 4, 5, the compensation amount a is set according to the size i a of the current vector, the three-phase currents i u, i v, i w is only by switching the polarity of the compensation Use.

なお、上記図4、図5においては、三相電流i、i、iとして示しているが、これらは実電流i、i、iを用いてもよいし、三相電流推定値i^、i^、i^を用いてもよいし、三相電流目標値i 、i 、i を用いてもよい。例えば、図1の場合には三相電流推定値i^、i^、i^を用い、図2の場合は三相電流目標値i 、i 、i を用い、図3の場合は実電流i、i、iを用いている。また、電流ベクトルiの演算に用いるd−q軸電流値i、iは、実際のd−q軸電流値i、iでもよいし、d−q軸電流目標値i 、i でもよいし、d−q軸電流推定値i^、i^でもよい。 In FIGS. 4 and 5, the three-phase currents i u , i v , and i w are shown, but these may be actual currents i u , i v , and i w , or the three-phase currents may be used. Estimated values i u ^, i v ^, i w ^ may be used, or three-phase current target values i u * , i v * , i w * may be used. For example, in the case of FIG. 1, the three-phase current estimated values i u ^, i v ^, i w ^ are used, and in the case of FIG. 2, the three-phase current target values i u * , i v * , i w * are used. In the case of FIG. 3, real currents i u , i v and i w are used. Moreover, d-q axis current values i d, i q used for the operation of the current vector i a, the actual d-q axis current values i d, may be the i q, d-q axis current target value i d * , I q * , or dq axis current estimation values i d ^, i q ^.

また、補償量マップ12、13は、電圧指令値(v 、v 、v )と実電圧(v、v、v)を一致させる値に設定する方法で作成しても良いし、キャリア周波数を切り替えても電圧指令値と実電圧の関係が変わらないようにする方法(実電圧とは等しくならない)でも良い。これらのマップは予め実験により得られた値をそのまま使用して作成しても良いし、マップに替えて近似した数式を用いても良い。 The compensation amount maps 12 and 13 are created by a method in which the voltage command values (v u * , v v * , v w * ) and the actual voltages (v u , v v , v w ) are set to coincide with each other. Alternatively, a method in which the relationship between the voltage command value and the actual voltage does not change even when the carrier frequency is switched (not equal to the actual voltage) may be used. These maps may be created using values obtained through experiments in advance, or approximate mathematical expressions may be used instead of maps.

電圧指令値と実電圧を一致させる補償量に設定する方法は、制御対象である電動機7の定数に誤差が乗らないので、安定した動作ができるという効果がある。また、キャリア周波数を切り替えても電圧指令値と実電圧の関係が変わらないようにする方法は、キャリア周波数を切り替えるシステムにおいては、構成が簡単になり、メモリ容量や演算負荷が減少するという効果がある。   The method of setting the compensation amount to match the voltage command value and the actual voltage has an effect that stable operation can be performed because no error is added to the constant of the motor 7 to be controlled. In addition, the method of preventing the relationship between the voltage command value and the actual voltage from changing even when the carrier frequency is switched has the effect of simplifying the configuration and reducing the memory capacity and calculation load in a system that switches the carrier frequency. is there.

また、電圧指令値と実電圧を一致させる補償量に設定する方法の場合は、キャリア周波数を変更しなければ図4の構成で良いし、キャリア周波数を変更する場合は図5の構成となる。
キャリア周波数を切り替えても電圧指令値と実電圧の関係が変わらないようにする方法では、キャリア周波数を変更する場合でも図4の構成で良い。
Further, in the case of setting the compensation amount so that the voltage command value and the actual voltage coincide with each other, the configuration shown in FIG. 4 may be used unless the carrier frequency is changed, and the configuration shown in FIG. 5 is used when the carrier frequency is changed.
In the method of preventing the relationship between the voltage command value and the actual voltage from changing even when the carrier frequency is switched, the configuration of FIG. 4 may be used even when the carrier frequency is changed.

また、電流ベクトルの大きさi、u相電流値i、v相電流値i、w相電流値iは実電流値i、i、iでも、電流目標値i 、i 、i でも、電流目標値から推定(電流目標値に電流応答相当のフィルタをかけて求める)した電流推定値i^、i^、i^でも、それらの組み合わせでも良いが、実電流値を用いない方が安定して動作する。また、電流制御が安定して動作する場合は、電流目標値を用いるより電流推定値を用いる方がより安定して動作する。 The current vector magnitude i a , u-phase current value i u , v-phase current value i v , and w-phase current value i w are the current target values i u * even if the actual current values i u , i v , and i w are used . , I v * , i w * , and current estimated values i u ^, i v ^, i w ^ estimated from the target current value (obtained by applying a filter corresponding to the current response to the target current value) However, it is more stable if the actual current value is not used. Further, when the current control operates stably, the current estimated value is operated more stably than the current target value is used.

また、補償量マップ12、13の参照は、電流ベクトルの大きさiの代わりにトルク指令値Tを用いても良いし、トルク指令値Tにフィルタをかけたトルク推定値T^でも良い。
また、回転速度依存がある場合は、電動機7の回転子角速度ω(電気角)毎のマップとしても良い。
また、一例を図12に示すように、電流が0から一定の区間は直線的に補償量が増加し、その後は一定値になる特性、つまり簡単な直線の組み合わせで近似すると、マップに替えて簡単な一次式をメモリに記憶させておき、その記憶した一次式を用いて補償量を求めることができ、メモリ容量および演算量を削減できる。
The reference compensation amount maps 12, 13 may be used torque command values T * instead of size i a current vector, but the torque estimated value T ^ was filtered torque command value T * good.
When there is a dependency on the rotational speed, a map for each rotor angular speed ω (electrical angle) of the electric motor 7 may be used.
As an example, as shown in FIG. 12, when the current increases from 0 to a constant value, the amount of compensation increases linearly, and then becomes a constant value, that is, approximated by a combination of simple straight lines, the map is changed. A simple linear expression is stored in the memory, and the compensation amount can be obtained using the stored linear expression, so that the memory capacity and the calculation amount can be reduced.

上記のように構成したことにより、デッドタイム補償の実施例1においては、電動機7が回転中であっても、調整が容易となり、また、電流実効値を用いる場合(従来例:特開平6−98595号公報)に比べて演算による遅れが生じない、という効果が得られる。   With the configuration described above, in the first embodiment of dead time compensation, adjustment is easy even when the motor 7 is rotating, and the current effective value is used (conventional example: Japanese Patent Laid-Open No. Hei 6 (1994)). Compared to Japanese Patent No. 98595), there is an effect that there is no delay caused by calculation.

(デッドタイム補償の実施例2)
図6、図7は、図1〜図3におけるデッドタイム補償部5の実施例2を示すブロック図である。図6、図7に示した回路は、三相電流に応じて基本的な補償量を設定し、その補償量を電流ベクトルの大きさに応じて補正した値を補償量とするように構成したものである。
図6はPWM変換部4におけるキャリア周波数fを変更しない場合の構成であり、図7はキャリア周波数fを変更する場合の構成である。
(Example 2 of dead time compensation)
FIGS. 6 and 7 are block diagrams showing a second embodiment of the dead time compensation unit 5 in FIGS. The circuits shown in FIGS. 6 and 7 are configured so that a basic compensation amount is set according to the three-phase current, and a value obtained by correcting the compensation amount according to the magnitude of the current vector is used as the compensation amount. Is.
Figure 6 is a configuration in which do not change the carrier frequency f c in the PWM converter section 4, FIG. 7 is a configuration for changing the carrier frequency f c.

図6、図7において、t、t、tはデッドタイム補償前のu、v、w各相のパルス幅であり、t’、t’、t’はデッドタイム補償後のu、v、w各相のパルス幅である。また、17〜19および17’〜19’は各相の電流値i、i、iと補償量との関係を記憶した補償量マップであり、20および20’は電流ベクトルの大きさiによる補正量を記憶した補正量マップである。キャリア周波数fを変更しない図6では各相電流ごとに1枚のみ、キャリア周波数fを変更する図7では、キャリア周波数fに応じて複数枚設けられている。また、21〜23は可変ゲイン乗算器であり、Kは調整ゲインである。可変ゲイン乗算器21〜23においては、マップ20、20’で読み出した補正値に応じて調整ゲインKの値が変わり、補償量マップから送られた値にその調整ゲインKを乗算した値を出力するようになっている。 6 and 7, t u , t v and t w are the pulse widths of u, v and w phases before dead time compensation, and t u ′, t v ′ and t w ′ are after dead time compensation. The pulse width of each phase of u, v, and w. Reference numerals 17 to 19 and 17 ′ to 19 ′ are compensation amount maps storing the relationship between the current values i u , i v , and i w of each phase and the compensation amounts, and 20 and 20 ′ are the magnitudes of the current vectors. i is a correction amount map that stores the correction amount by a. Only one in every 6 each phase current does not change the carrier frequency f c, in Figure 7 to change the carrier frequency f c, are provided plural in accordance with the carrier frequency f c. 21 to 23 are variable gain multipliers, and K is an adjustment gain. In the variable gain multipliers 21 to 23, the value of the adjustment gain K changes according to the correction value read in the maps 20, 20 ′, and a value obtained by multiplying the value sent from the compensation amount map by the adjustment gain K is output. It is supposed to be.

上記のように、図6、図7の構成において、補償量マップ17〜19および17’〜19’を用いて各相の電流値i、i、iから基本的な補償量を求め、その補償量を電流ベクトルの大きさiに基づいて補正するように構成している。
なお、上記の電流値i、i、iとしては、前記のように、実電流i、i、iでもよいし、三相電流推定値i^、i^、i^でもよいし、三相電流目標値i 、i 、i でもよい。例えば、図1の場合には三相電流推定値i^、i^、i^を用い、図2の場合は三相電流目標値i 、i 、i を用い、図3の場合は実電流i、i、iを用いている。
As described above, in the configurations of FIGS. 6 and 7, the basic compensation amounts are obtained from the current values i u , i v , i w of the respective phases using the compensation amount maps 17 to 19 and 17 ′ to 19 ′. , it is configured to be corrected based on the compensation amount to the magnitude i a of the current vector.
The above current values i u, i v, as the i w, as described above, the actual current i u, i v, may be the i w, three-phase current estimated value i u ^, i v ^, i It may be w ^ or a three-phase current target value i u * , i v * , i w * . For example, in the case of FIG. 1, the three-phase current estimated values i u ^, i v ^, i w ^ are used, and in the case of FIG. 2, the three-phase current target values i u * , i v * , i w * are used. In the case of FIG. 3, real currents i u , i v and i w are used.

また、電流ベクトルの大きさiに基づいた補正値に回転速度依存がある場合は、マップ20、20’を回転速度毎に値が変わるようにしても良い。
また、各マップは、電圧指令値と実電圧を一致させる補償量に設定する方法で作成しても良いし、キャリア周波数を切り替えても電圧指令値と実電圧の関係が変わらないようにする方法(実電圧とは等しくならない)でも良い。これらのマップは予め実験により得られた値をそのまま使用して作成しても良いし、近似した数式を用いても良い。
Also, if there is a rotational speed dependent on the correction value based on the magnitude i a of the current vector may be a map 20, 20 'as a value for each rotational speed change.
Each map may be created by a method of setting a compensation amount that matches the voltage command value and the actual voltage, or a method for preventing the relationship between the voltage command value and the actual voltage from changing even when the carrier frequency is switched. (It is not equal to the actual voltage). These maps may be created using values obtained by experiments in advance, or approximate mathematical formulas may be used.

電圧指令値と実電圧を一致させる補償量に設定する方法は、制御対象である電動機7の定数に誤差が乗らないので、安定した動作ができるという効果がある。また、キャリア周波数を切り替えても電圧指令値と実電圧の関係が変わらないようにする方法は、キャリア周波数を切り替えるシステムにおいては、構成が簡単になり、メモリ容量や演算負荷が減少するという効果がある。   The method of setting the compensation amount to match the voltage command value and the actual voltage has an effect that stable operation can be performed because no error is added to the constant of the motor 7 to be controlled. In addition, the method of preventing the relationship between the voltage command value and the actual voltage from changing even when the carrier frequency is switched has the effect of simplifying the configuration and reducing the memory capacity and calculation load in a system that switches the carrier frequency. is there.

また、電圧指令値と実電圧を一致させる補償量に設定する方法の場合は、キャリア周波数を変更しなければ図6の構成で良いし、キャリア周波数を変更する場合は図7の構成となる。
キャリア周波数を切り替えても電圧指令値と実電圧の関係が変わらないようにする方法では、キャリア周波数を変更する場合でも図6の構成で良い。
Further, in the case of setting the compensation amount so that the voltage command value and the actual voltage coincide with each other, the configuration shown in FIG. 6 may be used unless the carrier frequency is changed, and the configuration shown in FIG. 7 is used when the carrier frequency is changed.
In the method in which the relationship between the voltage command value and the actual voltage does not change even when the carrier frequency is switched, the configuration of FIG. 6 may be used even when the carrier frequency is changed.

また、前記のように、電流ベクトルの大きさi、u相電流値、v相電流値、w相電流値は、実電流値でも、電流目標値でも、電流目標値から推定した電流推定値でも、それらの組み合わせでも良いが、実電流値を用いない方が安定して動作する。 In addition, as described above, the current vector magnitudes i a , u-phase current values, v-phase current values, and w-phase current values may be actual current values, current target values, or current estimation values estimated from current target values. However, a combination thereof may be used, but the operation without using the actual current value is more stable.

また、電流制御が安定して動作する場合は、電流目標値を用いるより電流推定値を用いる方がより安定して動作する。
マップの参照はiの代わりにトルク指令値Tを用いても良いし、トルク指令値Tにフィルタをかけたトルク推定値T^を用いても良い。
Further, when the current control operates stably, the current estimated value is operated more stably than the current target value is used.
To see the map may be using the torque command value T * instead of i a, may be using the torque estimated value T ^ multiplied by the filter to the torque command value T *.

上記のように構成したことにより、三相電流を用いる構成では回転中の調整が難しいが、デッドタイム補償の実施例2においては、回転中でも調整が簡単になるという効果がある。   With the configuration as described above, adjustment during rotation is difficult in the configuration using the three-phase current, but in the second embodiment of dead time compensation, there is an effect that adjustment is easy even during rotation.

(デッドタイム補償の実施例3)
図8、図9は、図1〜図3におけるデッドタイム補償部5の実施例3を示すブロック図である。図8、図9に示した回路は、電動機が停止状態および低速回転時には三相電流を用いる構成を用い、中高速回転時にはデッドタイム補償の実施例1に記載した構成を用いるように切り替える構成である。
図8はPWM変換部4におけるキャリア周波数fを変更しない場合の構成であり、図9はキャリア周波数fを変更する場合の構成である。
(Embodiment 3 of dead time compensation)
FIGS. 8 and 9 are block diagrams showing a third embodiment of the dead time compensation unit 5 in FIGS. The circuits shown in FIGS. 8 and 9 use a configuration that uses a three-phase current when the motor is stopped and rotates at a low speed, and switches so that the configuration described in the first embodiment of dead time compensation is used when the motor rotates at a medium and high speed. is there.
Figure 8 is a configuration in which do not change the carrier frequency f c in the PWM converter section 4, FIG. 9 is a configuration for changing the carrier frequency f c.

図8、図9において、t、t、tはデッドタイム補償前のu、v、w各相のパルス幅であり、t’、t’、t’はデッドタイム補償後のu、v、w各相のパルス幅である。また、12、13および14〜16は図4、図5における同符号のものに、17〜19、17’〜19’および20、20’は図6、図7における同符号のものと同じである。 8 and 9, t u , t v , and t w are the pulse widths of u, v, and w phases before dead time compensation, and t u ′, t v ′, and t w ′ are after dead time compensation. The pulse width of each phase of u, v, and w. 12, 13 and 14 to 16 are the same as those in FIGS. 4 and 5, and 17 to 19, 17 ′ to 19 ′ and 20 and 20 ′ are the same as those in FIGS. 6 and 7. is there.

また、24〜26は切替器であり、電動機7の回転速度(回転子角速度ω)に応じて、停止状態時または低速回転時にはマップ17〜19、17’〜19’側に切り替えられ、中高速回転時には14〜16側に切り替えられる。
なお、切替器24〜26を切り替える回転速度については、三相電流を用いる構成(17〜19側)が中高速回転中の調整が難しく誤差を持ち、電流ベクトルの大きさを用いる構成(14〜16側)は停止・低速で原理的に多少の誤差を持つことから、それぞれの方法を生かす最も有利な回転速度を実験で求めて決定する。
Reference numerals 24 to 26 denote switching units, which are switched to the maps 17 to 19 and 17 ′ to 19 ′ in the stop state or at the low speed rotation according to the rotation speed (rotor angular speed ω) of the electric motor 7, and are medium to high speed. When rotating, it is switched to the 14-16 side.
In addition, about the rotational speed which switches the switchers 24-26, the structure (17-19 side) using a three-phase electric current has a difference | error which is difficult to adjust during middle-high speed rotation, and uses the magnitude | size of a current vector (14- 16 side) has a slight error in principle at stop and low speed, and the most advantageous rotation speed utilizing each method is determined by experiment.

また、各マップは、電圧指令値と実電圧を一致させる補償量に設定する方法で作成しても良いし、キャリア周波数を切り替えても電圧指令値と実電圧の関係が変わらないようにする方法(実電圧とは等しくならない)でも良い。これらのマップは予め実験により得られた値をそのまま使用して作成しても良いし、マップに替えて近似した数式を用いても良い。   Each map may be created by a method of setting a compensation amount that matches the voltage command value and the actual voltage, or a method for preventing the relationship between the voltage command value and the actual voltage from changing even when the carrier frequency is switched. (It is not equal to the actual voltage). These maps may be created using values obtained through experiments in advance, or approximate mathematical expressions may be used instead of maps.

電圧指令値と実電圧を一致させる補償量に設定する方法は、制御対象である電動機7の定数に誤差が乗らないので、安定した動作ができるという効果がある。また、キャリア周波数を切り替えても電圧指令値と実電圧の関係が変わらないようにする方法は、キャリア周波数を切り替えるシステムにおいては、構成が簡単になり、メモリ容量や演算負荷が減少するという効果がある。   The method of setting the compensation amount to match the voltage command value and the actual voltage has an effect that stable operation can be performed because no error is added to the constant of the motor 7 to be controlled. In addition, the method of preventing the relationship between the voltage command value and the actual voltage from changing even when the carrier frequency is switched has the effect of simplifying the configuration and reducing the memory capacity and calculation load in a system that switches the carrier frequency. is there.

また、電圧指令値と実電圧を一致させる補償量に設定する方法の場合は、キャリア周波数を変更しなければ図8の構成で良いし、キャリア周波数を変更する場合は図9の構成となる。
キャリア周波数を切り替えても電圧指令値と実電圧の関係が変わらないようにする方法では、キャリア周波数を変更する場合でも図8の構成で良い。
Further, in the case of the method of setting the compensation amount to match the voltage command value and the actual voltage, the configuration of FIG. 8 may be used unless the carrier frequency is changed, and the configuration of FIG. 9 is used when the carrier frequency is changed.
In the method of preventing the relationship between the voltage command value and the actual voltage from changing even when the carrier frequency is switched, the configuration of FIG. 8 may be used even when the carrier frequency is changed.

また、前記のように、電流ベクトルの大きさ、u相電流値、v相電流値、w相電流値は実電流値でも、電流目標値でも、電流目標値から推定した電流推定値でも、それらの組み合わせでも良いが、実電流値を用いない方が安定して動作する。   As described above, the magnitude of the current vector, the u-phase current value, the v-phase current value, and the w-phase current value may be the actual current value, the current target value, or the current estimated value estimated from the current target value. However, it is more stable if the actual current value is not used.

電流制御が安定して動作する場合は、電流目標値を用いるより電流推定値を用いる方がより安定して動作する。
また、マップの参照はiの代わりにトルク指令値Tでも良いし、トルク指令値Tにフィルタをかけたトルク推定値T^でも良い。
また、回転速度依存がある場合は、電動機7の回転子角速度ω(電気角)毎のマップとしても良い。
When the current control operates stably, the current estimated value is operated more stably than the current target value is used.
In addition, reference maps may be the torque command value T * instead of i a, may be torque estimated value T ^ multiplied by the filter to the torque command value T *.
When there is a dependency on the rotational speed, a map for each rotor angular speed ω (electrical angle) of the electric motor 7 may be used.

また、三相電流を用いる構成(17〜19側)では、例えば一例を図13に示すように、電流が0から一定の区間は直線的に補償量が増加し、その前および後は一定値に近似したり、電流ベクトルの大きさを用いる構成(14〜16側)では、図12に示したように、電流が0から一定の区間は直線的に補償量が増加し、その後は一定値と近似すると、マップに替えて簡単な一次式をメモリに記憶させておき、その記憶した一次式を用いて補償量を求めることができ、メモリ容量および演算量を削減できる。つまり簡単な直線の組み合わせで近似するとメモリ容量および演算量を削減できる。   Further, in the configuration using the three-phase current (on the side of 17 to 19), for example, as shown in FIG. 13, for example, the compensation amount increases linearly from 0 to a constant interval, and before and after that, a constant value In the configuration using the magnitude of the current vector or using the magnitude of the current vector (on the side of 14 to 16), as shown in FIG. , A simple linear expression can be stored in the memory instead of the map, and the compensation amount can be obtained using the stored linear expression, so that the memory capacity and the calculation amount can be reduced. In other words, the memory capacity and the calculation amount can be reduced by approximating with simple straight line combinations.

上記のように、デッドタイム補償の実施例3においては、三相電流を用いる構成では中高速回転中の調整が難しく誤差を持ち、電流ベクトルの大きさを用いる構成(実施例1)では停止・低速で原理的に多少の誤差を持つことから、この二つを組み合わせて、三相電流を用いる構成は停止状態・低速回転時に用い、電流ベクトルの大きさを用いる構成は、それ以外の場合(中高速回転時)に用いるようにしたことにより、全動作領域で精度の高いデッドタイム補償を行うことができる。   As described above, in the third embodiment of the dead time compensation, the configuration using the three-phase current is difficult to adjust during the middle / high speed rotation and has an error, and the configuration using the magnitude of the current vector (the first embodiment) is stopped / Since there is some error in principle at low speed, the combination of these two, the configuration using the three-phase current is used in the stopped state / low-speed rotation, and the configuration using the magnitude of the current vector is otherwise ( By using it for medium and high speed rotation), it is possible to perform highly accurate dead time compensation in the entire operation region.

(デッドタイム補償の実施例4)
図10、図11は、図1〜図3におけるデッドタイム補償部5の実施例4を示すブロック図である。図10、図11に示した回路は、三相電流に基づいて基本的な補償量を設定し、電流ベクトルの大きさiに応じて上記の補償量を補正した値を補償量とする構成(デッドタイム補償の実施例2)に、電動機7の回転速度(回転子角速度ω)に応じて補正値を切り替える構成を組み合わせたものである。
図10はPWM変換部4におけるキャリア周波数fを変更しない場合の構成であり、図11はキャリア周波数fを変更する場合の構成である。
(Embodiment 4 of dead time compensation)
FIGS. 10 and 11 are block diagrams showing a fourth embodiment of the dead time compensation unit 5 in FIGS. 10, the circuit shown in Figure 11, sets the basic compensation amount based on the three-phase current, construction of the compensation amount correction value a compensation amount of the in accordance with the magnitude i a of the current vector (Embodiment 2 of dead time compensation) is combined with a configuration in which the correction value is switched in accordance with the rotational speed (rotor angular speed ω) of the electric motor 7.
Figure 10 is a configuration in which do not change the carrier frequency f c in the PWM converter section 4, FIG. 11 is a configuration for changing the carrier frequency f c.

図10、図11において、t、t、tはデッドタイム補償前のu、v、w各相のパルス幅であり、t’、t’、t’はデッドタイム補償後のu、v、w各相のパルス幅である。また、17〜19、17’〜19’、20、20’および21〜23は図6、図7における同符号のものと同じである。また、27は切替器であり、電動機7の回転速度(回転子角速度ω)に応じて、停止状態時または低速回転時には可変ゲイン乗算器のゲインを1とする側に切り替えられ、中高速回転時にはマップ20、20’側に切り替えられる。
なお、切替器27を切り替える回転速度については、三相電流のみを用いる構成(可変ゲイン乗算器のゲインを1とする側)が中高速回転中の調整が難しく誤差を持つことから、制御上許容できる誤差範囲を越える回転速度を実験で求めて決定する。
10 and 11, t u , t v and t w are pulse widths of u, v and w phases before dead time compensation, and t u ′, t v ′ and t w ′ are after dead time compensation. The pulse width of each phase of u, v, and w. Moreover, 17-19, 17'-19 ', 20, 20', and 21-23 are the same as the thing of the same code | symbol in FIG. 6, FIG. Reference numeral 27 denotes a switch, which can be switched to a side where the gain of the variable gain multiplier is set to 1 in the stop state or in the low speed rotation according to the rotation speed (rotor angular speed ω) of the electric motor 7, and in the middle or high speed rotation. It is switched to the map 20, 20 ′ side.
Regarding the rotation speed for switching the switch 27, the configuration using only the three-phase current (the side where the gain of the variable gain multiplier is set to 1) is difficult to adjust during medium / high speed rotation, and has an error in control. The rotational speed exceeding the possible error range is determined by experiment.

また、電流ベクトルの大きさiによる補正値に回転速度依存がある場合は、マップ20、20’を回転速度毎に値が変わるようにしても良い。
また、各マップは、電圧指令値と実電圧を一致させる補償量に設定する方法で作成しても良いし、キャリア周波数を切り替えても電圧指令値と実電圧の関係が変わらないようにする方法(実電圧とは等しくならない)でも良い。これらのマップは予め実験により得られた値をそのまま使用して作成しても良いし、近似した数式を用いても良い。
Also, if there is a rotational speed dependent on the correction value by the magnitude i a of the current vector may be a map 20, 20 'as a value for each rotational speed change.
Each map may be created by a method of setting a compensation amount that matches the voltage command value and the actual voltage, or a method for preventing the relationship between the voltage command value and the actual voltage from changing even when the carrier frequency is switched. (It is not equal to the actual voltage). These maps may be created using values obtained by experiments in advance, or approximate mathematical formulas may be used.

電圧指令値と実電圧を一致させる補償量に設定する方法は、制御対象である電動機7の定数に誤差が乗らないので、安定した動作ができるという効果がある。また、キャリア周波数を切り替えても電圧指令値と実電圧の関係が変わらないようにする方法は、キャリア周波数を切り替えるシステムにおいては、構成が簡単になり、メモリ容量や演算負荷が減少するという効果がある。   The method of setting the compensation amount to match the voltage command value and the actual voltage has an effect that stable operation can be performed because no error is added to the constant of the motor 7 to be controlled. In addition, the method of preventing the relationship between the voltage command value and the actual voltage from changing even when the carrier frequency is switched has the effect of simplifying the configuration and reducing the memory capacity and calculation load in a system that switches the carrier frequency. is there.

また、電圧指令値と実電圧を一致させる補償量に設定する方法の場合は、キャリア周波数を変更しなければ図10の構成で良いし、キャリア周波数を変更する場合は図11の構成となる。
キャリア周波数を切り替えても電圧指令値と実電圧の関係が変わらないようにする方法では、キャリア周波数を変更する場合でも図10の構成で良い。
なお、前記のように、電流ベクトルの大きさ、u相電流値、v相電流値、w相電流値は、実電流値でも、電流目標値でも、電流目標値から推定した電流推定値でも、それらの組み合わせでも良いが、実電流値を用いない方が安定して動作する。
Further, in the case of setting the compensation amount so that the voltage command value and the actual voltage coincide with each other, the configuration shown in FIG. 10 may be used unless the carrier frequency is changed, and the configuration shown in FIG. 11 is used when the carrier frequency is changed.
In the method of preventing the relationship between the voltage command value and the actual voltage from changing even when the carrier frequency is switched, the configuration of FIG. 10 may be used even when the carrier frequency is changed.
As described above, the magnitude of the current vector, the u-phase current value, the v-phase current value, and the w-phase current value may be an actual current value, a current target value, or a current estimated value estimated from the current target value. A combination of these may be used, but operation is more stable when the actual current value is not used.

電流制御が安定して動作する場合は、電流目標値を用いるより電流推定値を用いる方がより安定して動作する。
また、マップの参照はiの代わりにトルク指令値Tでも良いし、トルク指令値Tにフィルタをかけたトルク推定値T^でも良い。
When the current control operates stably, the current estimated value is operated more stably than the current target value is used.
In addition, reference maps may be the torque command value T * instead of i a, may be torque estimated value T ^ multiplied by the filter to the torque command value T *.

上記のように、三相電流を用いる構成では中高速回転中の調整が難しいが、デッドタイム補償の実施例4においては、調整が簡単になり、全動作領域で精度の高いデッドタイム補償を行うことができる。   As described above, the adjustment using the three-phase current is difficult to adjust during the middle / high-speed rotation. However, in the dead time compensation example 4, the adjustment becomes simple and the dead time compensation with high accuracy is performed in the entire operation region. be able to.

ここで、本発明を適用する電動機の制御装置においてデッドタイム補償が必要な理由について説明する。
図14は、インバータを構成するスイッチング素子の1相分(u相を例示)を示した回路およびスイッチング波形を示す図である。
図14において、Vdcは電源電圧、Vuはu相電圧、iuはu相電流、UPは正側のスイッチング素子の駆動信号、UNは負側のスイッチング素子の駆動信号、τはデッドタイムを示す。
図示のように、電動機を駆動するインバータは、各相ごとに2個のスイッチング素子(パワーMOSFETやIGBT等)がカスケード接続(縦続接続)された回路で構成されている。
Here, the reason why the dead time compensation is necessary in the motor control apparatus to which the present invention is applied will be described.
FIG. 14 is a diagram showing a circuit and a switching waveform showing one phase of the switching elements constituting the inverter (example of u phase).
In FIG. 14, Vdc is a power supply voltage, Vu is a u-phase voltage, iu is a u-phase current, UP is a drive signal for a positive-side switching element, UN is a drive signal for a negative-side switching element, and τ is a dead time.
As shown in the figure, an inverter that drives an electric motor is configured by a circuit in which two switching elements (power MOSFET, IGBT, etc.) are cascade-connected (cascade connection) for each phase.

動作時には、2個のスイッチング素子の一方がオン、他方がオフになり、これを切り替えることによって電動機巻線に正(u相電流iu>0)または負(u相電流iu<0)の電流を流すようになっている。そして2個のスイッチング素子が同時にオンになることがないように、一方がオフになってから所定のデッドタイムτ後に他方がオンになるように制御される。
上記のごとき回路においては、波形図に示すように、負側のスイッチング素子の方がデッドタイムτ分だけオン時間が長くなるので、スイッチング素子自体は全く同じ動作波形をしているのに、電流の正負によって印加される実電圧の波形(図の最下段の波形)は異なってしまう。これを防止するのがデッドタイム補償であり、電流の方向を判断してスイッチング素子を駆動するPWM信号を変更(パルス幅を補正)するのが基本である。
In operation, one of the two switching elements is turned on and the other is turned off, and by switching this, a positive (u-phase current iu> 0) or negative (u-phase current iu <0) current is applied to the motor winding. It is supposed to flow. In order to prevent the two switching elements from being turned on at the same time, control is performed so that the other is turned on after a predetermined dead time τ after one of the switching elements is turned off.
In the circuit as described above, as shown in the waveform diagram, since the on-time of the negative side switching element is longer by the dead time τ, the switching element itself has exactly the same operation waveform, but the current The waveform of the actual voltage applied (the waveform at the bottom in the figure) differs depending on the positive / negative of. Preventing this is dead time compensation, and it is fundamental to determine the direction of current and change the PWM signal for driving the switching element (correct the pulse width).

本発明の実施例1の構成を示すブロック図。1 is a block diagram showing the configuration of Embodiment 1 of the present invention. 本発明の実施例2の構成を示すブロック図。The block diagram which shows the structure of Example 2 of this invention. 本発明の実施例3の構成を示すブロック図。The block diagram which shows the structure of Example 3 of this invention. デッドタイム補償部5の実施例1を示すブロック図。FIG. 3 is a block diagram illustrating a first embodiment of a dead time compensation unit 5; デッドタイム補償部5の実施例1を示すブロック図。FIG. 3 is a block diagram illustrating a first embodiment of a dead time compensation unit 5; デッドタイム補償部5の実施例2を示すブロック図。FIG. 6 is a block diagram illustrating a second embodiment of a dead time compensation unit 5; デッドタイム補償部5の実施例2を示すブロック図。FIG. 6 is a block diagram illustrating a second embodiment of a dead time compensation unit 5; デッドタイム補償部5の実施例3を示すブロック図。FIG. 6 is a block diagram illustrating a third embodiment of the dead time compensation unit 5; デッドタイム補償部5の実施例3を示すブロック図。FIG. 6 is a block diagram illustrating a third embodiment of the dead time compensation unit 5; デッドタイム補償部5の実施例4を示すブロック図。FIG. 9 is a block diagram illustrating a fourth embodiment of the dead time compensation unit 5. デッドタイム補償部5の実施例4を示すブロック図。FIG. 9 is a block diagram illustrating a fourth embodiment of the dead time compensation unit 5. 補償量の近似特性の一例を示す図。The figure which shows an example of the approximate characteristic of a compensation amount. 補償量の近似特性の他の一例を示す図。The figure which shows another example of the approximate characteristic of a compensation amount. インバータを構成するスイッチング素子の1相分の回路およびスイッチング波形を示す図。The figure which shows the circuit and switching waveform for 1 phase of the switching element which comprises an inverter.

符号の説明Explanation of symbols

1…電流マップ部 2…電流制御部
3…三相変換部 4…PWM変換部
5…デッドタイム補償部 6…インバータ
7…電動機 8…d−q軸変換部
9…微分部 10…電流制御相当フィルタ
11、11’…三相変換部 12、13…補償量マップ
14、15、16…極性設定部 17〜19…補償量マップ
17’〜19’…補償量マップ 20、20’…補正量マップ
21〜23…可変ゲイン乗算器 24〜26…切替器
27…切替器
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Current map part 2 ... Current control part 3 ... Three phase conversion part 4 ... PWM conversion part 5 ... Dead time compensation part 6 ... Inverter 7 ... Electric motor 8 ... dq axis conversion part 9 ... Differentiation part 10 ... Equivalent to current control Filter 11, 11 '... Three-phase conversion unit 12, 13 ... Compensation amount map 14, 15, 16 ... Polarity setting unit 17-19 ... Compensation amount map 17'-19' ... Compensation amount map 20, 20 '... Correction amount map 21-23 ... Variable gain multipliers 24-26 ... Switch 27 ... Switch

Claims (7)

トルク指令値に基づいたd−q軸電流目標値と実電流値との偏差から求めたd−q軸電圧指令値を三相変換して三相電圧指令値とし、該三相電圧指令値をPWM変換したPWM信号でインバータを制御することにより、電動機に三相交流電力を供給して駆動する電動機の制御装置において、
前記PWM変換を行うPWM変換手段と前記インバータとの間に、前記インバータを構成するスイッチング素子のデッドタイムを補償するデッドタイム補償手段を設け、
該デッドタイム補償手段は、
d軸電流iとq軸電流iから数式i=√(i +i )で求めた電流ベクトルの大きさiaに基づいてデッドタイムの補償量の大きさを設定し、
電動機の各相に流れる三相電流値に応じて前記補償量の正負の極性を切り替える
ことを特徴とする電動機の制御装置。
The dq-axis voltage command value obtained from the deviation between the dq-axis current target value based on the torque command value and the actual current value is three-phase converted into a three-phase voltage command value. In the motor control device that drives the motor by supplying three-phase AC power by controlling the inverter with the PWM signal that has been PWM-converted,
Between the PWM conversion means for performing the PWM conversion and the inverter, a dead time compensation means for compensating for a dead time of a switching element constituting the inverter is provided,
The dead time compensation means is:
Based on the current vector magnitude ia obtained from the d-axis current i d and the q-axis current i q by the formula i a = √ ( id 2 + i q 2 ), the magnitude of the dead time compensation amount is set,
A motor control apparatus, wherein the polarity of the compensation amount is switched according to a three-phase current value flowing in each phase of the motor.
トルク指令値に基づいたd−q軸電流目標値と実電流値との偏差から求めたd−q軸電圧指令値を三相変換して三相電圧指令値とし、該三相電圧指令値をPWM変換したPWM信号でインバータを制御することにより、電動機に三相交流電力を供給して駆動する電動機の制御装置において、
前記PWM変換を行うPWM変換手段と前記インバータとの間に、前記インバータを構成するスイッチング素子のデッドタイムを補償するデッドタイム補償手段を設け、
該デッドタイム補償手段は、
d軸電流iとq軸電流iから数式i=√(i +i )で求めた電流ベクトルの大きさiaに基づいてデッドタイムの補償量を設定し、
電動機の各相に流れる三相電流値に基づいて基本的な補償量を設定し、その設定した補償量を前記電流ベクトルの大きさi に基づいて補正した値を補償量とする
ことを特徴とする電動機の制御装置。
The dq-axis voltage command value obtained from the deviation between the dq-axis current target value based on the torque command value and the actual current value is three-phase converted into a three-phase voltage command value. In the motor control device that drives the motor by supplying three-phase AC power by controlling the inverter with the PWM signal that has been PWM-converted,
Between the PWM conversion means for performing the PWM conversion and the inverter, a dead time compensation means for compensating for a dead time of a switching element constituting the inverter is provided,
The dead time compensation means is:
A dead time compensation amount is set based on the magnitude ia of the current vector obtained from the d-axis current i d and the q-axis current i q by the formula i a = √ ( id 2 + i q 2 ),
Set the basic compensation amount based on the three-phase current flowing through each phase of the motor, and compensation amount correction value based on the magnitude i a of the current vector compensation amount that is the set <br / > An electric motor control device characterized by the above.
トルク指令値に基づいたd−q軸電流目標値と実電流値との偏差から求めたd−q軸電圧指令値を三相変換して三相電圧指令値とし、該三相電圧指令値をPWM変換したPWM信号でインバータを制御することにより、電動機に三相交流電力を供給して駆動する電動機の制御装置において、
前記PWM変換を行うPWM変換手段と前記インバータとの間に、前記インバータを構成するスイッチング素子のデッドタイムを補償するデッドタイム補償手段を設け、
該デッドタイム補償手段は、
d軸電流iとq軸電流iから数式i=√(i +i )で求めた電流ベクトルの大きさiaに基づいてデッドタイムの補償量を設定し
電動機の停止状態または低速回転領域においては、電動機の各相に流れる三相電流値に基づいて補償量を設定し、電動機の中高速回転領域においては前記電流ベクトルの大きさi に基づいて補償量を設定するように切り替える
ことを特徴とする電動機の制御装置。
The dq-axis voltage command value obtained from the deviation between the dq-axis current target value based on the torque command value and the actual current value is three-phase converted into a three-phase voltage command value. In the motor control device that drives the motor by supplying three-phase AC power by controlling the inverter with the PWM signal that has been PWM-converted,
Between the PWM conversion means for performing the PWM conversion and the inverter, a dead time compensation means for compensating for a dead time of a switching element constituting the inverter is provided,
The dead time compensation means is:
A dead time compensation amount is set based on the current vector magnitude ia obtained from the d-axis current i d and the q-axis current i q by the formula i a = √ ( id 2 + i q 2 ).
In a stopped state or a low-speed rotation area of the motor, to set the compensation amount based on the three-phase current flowing through each phase of the motor, in the high-speed rotation region in the electric motor on the basis of the size i a of the current vector compensating A control device for an electric motor characterized by switching to set an amount .
前記デッドタイム補償手段は、電動機の各相に流れる三相電流値に基づいて基本的な補償量を設定し、その設定した補償量を前記電流ベクトルの大きさi に基づいて補正した値を補償量とし、前記電動機の停止状態または低速回転領域と中高速回転領域とで前記電流ベクトルの大きさi により補正する際の補正量を切り換えることを特徴とする請求項記載の電動機の制御装置。 The dead time compensation means sets a basic compensation amount based on the three-phase current flowing through each phase of the motor, a value corrected based on the compensation amount and the set to the size i a of the current vector and the compensation amount, control of the electric motor according to claim 2, wherein the switching the correction amount when correcting the magnitude i a of the current vector in said electric motor in a stopped state or a low-speed rotation region and the middle speed rotation region apparatus. 前記補償量は、前記三相電圧指令値と前記インバータから出力される実電圧を一致させる値に設定することを特徴とする請求項1乃至請求項4の何れかに記載の電動機の制御装置。 5. The motor control device according to claim 1 , wherein the compensation amount is set to a value that matches the three-phase voltage command value and the actual voltage output from the inverter. 6. 前記電流ベクトルの大きさiと補償量との関係を、直線の組み合わせによる簡単な一次式で近似してメモリに記憶しておき、前記一次式と電流ベクトルの大きさiとに基づいて補償量を設定することを特徴とする請求項1又は請求項3に記載の電動機の制御装置。 The relationship between the size i a and the compensation amount of the current vector, is stored by approximating the memory by a simple linear expression by a combination of straight lines, on the basis of the size i a of the linear expression and the current vector 4. The motor control device according to claim 1 , wherein a compensation amount is set. 記電流ベクトルの大きさiとして、前記d−q軸電流目標値から推定したd−q軸の電流推定値または前記d−q軸電流目標値をd−q軸電流値id、iqとして用いて数式i=√(i +i )で求めた値を用いることを特徴とする請求項1乃至請求項の何れかに記載の電動機の制御装置。
As the size i a prior SL current vector, the current estimated value or the d-q axis current target value of the d-q-axis estimated from the d-q axis current target value d-q axis current values id, as iq the motor controller according to any one of formulas i a = √ (i d 2 + i q 2) according to claim 1 to claim 6, characterized by using a value obtained by using.
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