JP5390970B2 - Motor control device - Google Patents

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Description

本発明は、モータ制御装置に関する。   The present invention relates to a motor control device.

この種、モータの制御装置としては、たとえば、三相の巻線に流れる電流のうち任意の二相の電流値とロータの電気角から磁界の作る磁束方向のd軸とd軸に直交するq軸のdq座標に変換してd軸とq軸の電流値を演算し、各軸毎の電流値と電流指令値の偏差を採って比例積分動作等を行う電流ループ処理を行って、d軸電圧指令値およびq相電圧指令を演算し、さらに、d軸電圧指令値およびq軸電圧指令値を三相の電圧指令値に変換し、この三相の電圧指令値に基づいてモータをPWM(Pulse Width Modulation)制御するものが知られている(たとえば、特許文献1参照)。   As this type of motor control device, for example, an arbitrary two-phase current value flowing through a three-phase winding and an electric angle of the rotor, the d-axis in the magnetic flux direction created by the magnetic field and q orthogonal to the d-axis The current value is converted into the dq coordinate of the axis, the current value of the d axis and the q axis is calculated, the current loop processing for performing the proportional integration operation etc. by taking the difference between the current value and the current command value for each axis is performed, and the d axis The voltage command value and the q-phase voltage command are calculated, the d-axis voltage command value and the q-axis voltage command value are converted into a three-phase voltage command value, and the motor is PWMed based on the three-phase voltage command value ( What controls (Pulse Width Modulation) is known (for example, refer patent document 1).

そして、上記電流ループにおける処理には、dq各相のそれぞれにおける電流値と電流目標値の偏差を採って積分する動作が含まれており、d軸電圧指令値とq軸電圧指令値の合成ベクトルが電源電圧やPWM駆動する際の最大デューティ比等に依存してシステム上制限される制限電圧を超えると、各軸電圧指令値通りに各軸電流を制御できず、制御偏差が増えて電流ループにおける積分値の絶対値が増大するようになって、モータを正常に制御できない状態となる。   The processing in the current loop includes an operation of integrating by taking the deviation between the current value and the current target value in each of the dq phases, and a combined vector of the d-axis voltage command value and the q-axis voltage command value. If the voltage exceeds the limit voltage that is limited in the system depending on the power supply voltage or the maximum duty ratio during PWM drive, etc., each axis current cannot be controlled according to each axis voltage command value, and the control deviation increases and the current loop As the absolute value of the integral value increases, the motor cannot be controlled normally.

そこで、上記従来のモータ制御装置にあっては、q軸の電流指令値をモータのその時点での回転速度で採り得る最大値あるいは最小値であるリミット値にクランプして、d軸電圧指令値とq軸電圧指令値の合成ベクトルが制限電圧を超えて、飽和状態にあっても積分演算における積分値が増大しまうことがないように配慮している。 Therefore, in the conventional motor control device, the d-axis voltage command value is obtained by clamping the q-axis current command value to a limit value that is the maximum value or the minimum value that can be taken at the current rotational speed of the motor. Consideration is given so that the integrated value in the integration calculation does not increase even if the combined vector of the q-axis voltage command value exceeds the limit voltage and is saturated.

特開2008−67582号公報JP 2008-67582 A

このように、従来のモータ制御装置では、モータの諸元に応じて予めマップ化しておいたq軸電流指令値をクランプするリミッタ値を参照しつつモータを制御する必要があるため、諸元の異なるモータを制御する場合、当該モータに最適となるマップを用意したり、制御則を設計しなおしたりする必要が生じるほか、諸元の誤差に起因して制御性能が低下する可能性がある。   Thus, in the conventional motor control device, it is necessary to control the motor while referring to the limiter value that clamps the q-axis current command value mapped in advance according to the specifications of the motor. When a different motor is controlled, it is necessary to prepare a map that is optimal for the motor or to redesign the control law, and there is a possibility that the control performance is reduced due to an error in specifications.

そこで、本発明は、上記不具合を改善するために創案されたものであって、その目的とするところは、モータの諸元に依存せずに電圧指令値の飽和を解消してモータを適切に制御できるモータ制御装置を提供することである。   Therefore, the present invention was devised to improve the above-mentioned problems, and the object of the present invention is to eliminate the saturation of the voltage command value without depending on the specifications of the motor, and to properly operate the motor. A motor control device that can be controlled is provided.

上記した目的を達成するため、本発明の課題解決手段は、モータの駆動電流をdq直交座標に変換するdq変換を用いてd軸およびq軸の電流値を求め各軸毎に電流ループ処理を行ってモータをベクトル制御するモータ制御装置において、トルク指令の補正の必要性を判断する判断手段と、上記判断手段でトルク指令の補正が必要であると判断されると上記電流ループに入力する上記トルク指令を補正する補正部を備え、上記判断手段は、dq各軸の電圧指令値の合成ベクトルが制限電圧を超えており、かつ、上記モータの出力トルクが上記トルク指令に追従していないことを条件として、上記トルク指令の補正が必要であると判断し、上記補正部は、上記合成ベクトルの長さと制限電圧の偏差の積分値に基づいて上記トルク指令を補正することを特徴とする。 In order to achieve the above-described object, the problem solving means of the present invention obtains current values of the d-axis and the q-axis by using dq conversion that converts the motor drive current into dq orthogonal coordinates, and performs current loop processing for each axis. In a motor control device that performs vector control of the motor, determination means for determining the necessity of correction of the torque command, and input to the current loop when the determination means determines that correction of the torque command is necessary A correction unit for correcting the torque command, wherein the determination means has a combined vector of voltage command values for each axis of dq exceeding a limit voltage, and the output torque of the motor does not follow the torque command. Subject to, and determines that it is necessary to correct the torque command, the correction unit corrects the torque command based on the integrated value of the deviation of the length and the limit voltage of the composite vector And wherein the door.

本発明のモータ制御装置によれば、モータの諸元を一切用いずにトルク指令を補正するので、同じ諸元を持つモータでも諸元に誤差があるモータや、全く諸元の異なるモータを制御するに際しても、制御則を何ら設計変更することなしに、d軸電圧指令値およびq軸電圧指令値の合成ベクトルの飽和を解消して電流ループにおける積分飽和も抑制でき、常にモータを適切に制御することができ、安定かつ良好な制御結果を得ることができる。   According to the motor control device of the present invention, the torque command is corrected without using any specifications of the motor, so even a motor having the same specifications has an error in specifications or a motor having completely different specifications is controlled. In this case, it is possible to eliminate the saturation of the combined vector of the d-axis voltage command value and the q-axis voltage command value without suppressing the design of the control law, and to suppress the integral saturation in the current loop, and always control the motor appropriately. And stable and good control results can be obtained.

一実施の形態におけるモータ制御装置の構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a structure of the motor control apparatus in one embodiment. d軸およびq軸の電圧指令値の合成ベクトルが制限電圧を超えた状態を説明する図である。It is a figure explaining the state where the synthetic | combination vector of the voltage command value of d axis | shaft and q axis | shaft exceeded the limiting voltage. 一実施の形態のモータ制御装置における合成ベクトルの飽和を判断する処理手順の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the process sequence which judges the saturation of the synthetic | combination vector in the motor control apparatus of one Embodiment. 一実施の形態の一変形例におけるモータ制御装置の構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a structure of the motor control apparatus in one modification of one Embodiment.

以下、図に示した実施の形態に基づき、本発明を説明する。一実施の形態におけるモータ制御装置1は、たとえば、図1に示すように、モータMのU,V,Wの三相巻線に流れる電流を制御して、モータMを駆動するようになっている。   The present invention will be described below based on the embodiments shown in the drawings. For example, as shown in FIG. 1, the motor control device 1 according to the embodiment controls the current flowing in the three-phase windings of the U, V, and W of the motor M to drive the motor M. Yes.

モータ制御装置1は、具体的にはたとえば、図1に示すように、モータMが駆動する図外の被駆動対象の制御を司る図示しない上位の制御装置から入力されるd軸電流指令値id*とd軸電流値idに基づいてd軸電圧指令値Vd*を求めるd軸電圧指令演算部2と、同じく、上記の制御装置から入力されるq軸電流指令値iq*とq軸電流値iqとに基づいてq軸電圧指令値Vq*を求めるq軸電圧指令演算部3と、トルク指令の補正の必要性を判断する判断手段としての判断部4と、電流センサ10で検出した上記モータMの三相のうち二相の巻線に流れる電流を位置センサ11で検出した図示しないモータMにおけるロータの電気角θからdq直交座標系のd軸およびq軸の電流に変換してd軸電流値idおよびq軸電流値iqを得る三相/二相変換部5と、q軸電流指令値iq*を補正する補正部6と、上記d軸電圧指令値Vd*およびq軸電圧指令値Vq*をロータの電気角θからU,V,Wの三相各相の電圧指令値Vu*,Vv*,Vw*に変換する二相/三相変換部7と、U相電圧指令値Vu、V相電圧指令値VvおよびW相電圧指令値VwからPWM信号を生成するPWM信号生成器8と、PWM信号に対応したデューティ比および電圧方向でU,V,Wの各相の巻線へ通電するインバータ回路9とを備えて構成されている。   Specifically, for example, as shown in FIG. 1, the motor control device 1 is a d-axis current command value id input from a higher-level control device (not shown) that controls a driven object (not shown) driven by the motor M. The d-axis voltage command calculation unit 2 that obtains the d-axis voltage command value Vd * based on * and the d-axis current value id, and the q-axis current command value iq * and the q-axis current value input from the control device q-axis voltage command calculation unit 3 for determining q-axis voltage command value Vq * based on iq, determination unit 4 as a determination unit for determining the necessity of correction of torque command, and the motor detected by current sensor 10 The current flowing in the two-phase winding of the three phases of M is converted from the electrical angle θ of the rotor in the motor M (not shown) detected by the position sensor 11 to the d-axis and q-axis currents of the dq orthogonal coordinate system, and d-axis Three-phase to obtain current value id and q-axis current value iq / The phase conversion unit 5, the correction unit 6 for correcting the q-axis current command value iq *, and the d-axis voltage command value Vd * and the q-axis voltage command value Vq * from the electrical angle θ of the rotor to U, V, W From the two-phase / three-phase converter 7 for converting the voltage command values Vu *, Vv *, Vw * of each of the three phases, from the U-phase voltage command value Vu, the V-phase voltage command value Vv, and the W-phase voltage command value Vw A PWM signal generator 8 that generates a PWM signal and an inverter circuit 9 that energizes the windings of the U, V, and W phases in the voltage direction and the duty ratio corresponding to the PWM signal are configured.

また、この場合、モータMは、三相ブラシレスのSPMモータ(Surface Permanent Magnet Motor)とされており、SPMモータが出力するトルクがq軸電流指令値iq*に比例するのでq軸電流指令値iq*をトルク指令としている。なお、通常制御の状態では、上位の制御装置にてd軸電流指令値id*が0に設定され、弱め界磁制御する場合には、d軸電流指令値id*が負の任意の値に設定されて制御されることになる。   In this case, the motor M is a three-phase brushless SPM motor (Surface Permanent Magnet Motor), and the torque output from the SPM motor is proportional to the q-axis current command value iq *, so the q-axis current command value iq * Is the torque command. In the normal control state, the d-axis current command value id * is set to 0 by the host controller, and when the field weakening control is performed, the d-axis current command value id * is set to an arbitrary negative value. Will be controlled.

そして、このモータ制御装置1は、基本的には、上位の制御装置にて設定されるd軸電流指令値id*と、トルク指令としてのq軸電流指令値iq*と三相/二相変換部5の演算結果として得られるd軸およびq軸の電流値id,iqとのそれぞれの偏差εd,εqに基づいてモータMを比例積分制御する。なお、偏差εd,εqを微分して得られる要素を追加して比例微分積分制御を行うようにしてもよい。   The motor control device 1 basically includes a d-axis current command value id * set by a host control device, a q-axis current command value iq * as a torque command, and a three-phase / two-phase conversion. Based on the deviations εd and εq from the d-axis and q-axis current values id and iq obtained as the calculation result of the unit 5, the motor M is proportionally integrated and controlled. Note that proportional differential integration control may be performed by adding an element obtained by differentiating the deviations εd and εq.

なお、上記したところでは、上位の制御装置によってd軸電流指令値id*とq軸電流指令値iq*を決定して、これをモータ制御装置1に入力する構成としているが、モータ制御装置1に位置ループや速度ループ、さらには、モータMで駆動する駆動対象の運動を制御するための制御器等を設ける場合には、d軸電流指令値id*とq軸電流指令値iq*をモータ制御装置1内で生成してもよい。   In the above description, the host controller determines the d-axis current command value id * and the q-axis current command value iq * and inputs them to the motor controller 1. However, the motor controller 1 When a position loop, a speed loop, and a controller for controlling the motion of the driving target driven by the motor M are provided in the motor, the d-axis current command value id * and the q-axis current command value iq * It may be generated in the control device 1.

以下、各部について詳細に説明すると、d軸電圧指令演算部2は、d軸電流指令値id*とd軸電流値idとの偏差εdを演算する加算部2aと、偏差εdを積分して積分ゲインを乗算した値に偏差εdに比例ゲインを乗算した値を加算してd軸電圧指令値Vd*を演算する比例積分演算部2bとを備えて構成されている。そして、d軸電圧指令演算部2、三相/二相変換部5、モータM、電流センサ10でなるループでd軸における電流ループを構成している。   Hereinafter, each part will be described in detail. The d-axis voltage command calculation unit 2 integrates the addition unit 2a that calculates a deviation εd between the d-axis current command value id * and the d-axis current value id, and integrates the deviation εd. And a proportional-integral operation unit 2b that calculates a d-axis voltage command value Vd * by adding a value obtained by multiplying the gain εd to the value obtained by multiplying the gain by a proportional gain. The d-axis current loop in the d-axis is configured by a loop including the d-axis voltage command calculation unit 2, the three-phase / two-phase conversion unit 5, the motor M, and the current sensor 10.

詳しくは、偏差εdは、εd=id*−idの計算式を演算することによって求めればよく、偏差εdの積分については、積分値をfdとし、前回制御時に演算されたd軸の積分値をfdpreとすると、d軸における積分値fdはfd=fdpre+εdで演算することができる。   Specifically, the deviation εd may be obtained by calculating a calculation formula of εd = id * −id. For the integration of the deviation εd, the integrated value is fd, and the integrated value of the d-axis calculated at the previous control is used. Assuming fdpre, the integrated value fd on the d-axis can be calculated by fd = fdpre + εd.

したがって、d軸電圧指令値Vd*は、比例ゲインをKPdとし、積分ゲインをKIdとすると、Vd*=KId・fd+KPd・εdで演算できる。   Therefore, the d-axis voltage command value Vd * can be calculated as Vd * = KId · fd + KPd · εd, where KPd is the proportional gain and KId is the integral gain.

q軸電圧指令演算部3は、q軸電流指令値iq*とq軸電流値iqとの偏差εqを演算する加算部3aと、偏差εqを積分して積分ゲインを乗算した値に偏差εqに比例ゲインを乗算した値を加算してq軸電圧指令値Vq*を演算する比例積分演算部3bとを備えて構成されている。そして、q軸電圧指令演算部3、三相/二相変換部5、モータM、電流センサ10でなるループでq軸における電流ループを構成している。   The q-axis voltage command calculation unit 3 adds an addition unit 3a that calculates a deviation εq between the q-axis current command value iq * and the q-axis current value iq, and integrates the deviation εq and multiplies the integral gain to the deviation εq. And a proportional-integral operation unit 3b that calculates a q-axis voltage command value Vq * by adding a value obtained by multiplying the proportional gain. A loop composed of the q-axis voltage command calculation unit 3, the three-phase / two-phase conversion unit 5, the motor M, and the current sensor 10 constitutes a q-axis current loop.

このq軸電圧指令値Vq*の演算についても、d軸電圧指令値Vd*と同様の手順で演算すればよい。具体的には、偏差εqは、εq=iq*−iqの計算式を演算することによって求めればよく、偏差εqの積分については、積分値をfqとし、前回制御時に演算されたq軸の積分値をfqpreとすると、q軸における積分値fqはfq=fqpre+εqで演算することができる。よって、q軸電圧指令値Vq*は、比例ゲインをKPqとし、積分ゲインをKIqとすると、Vq*=KIq・fq+KPq・εqで演算できる。   The q-axis voltage command value Vq * may be calculated in the same procedure as the d-axis voltage command value Vd *. Specifically, the deviation εq may be obtained by calculating a calculation formula of εq = iq * −iq. For the integration of the deviation εq, the integral value is fq, and the q-axis integral calculated during the previous control is used. If the value is fqpre, the integrated value fq on the q axis can be calculated by fq = fqpre + εq. Therefore, the q-axis voltage command value Vq * can be calculated as Vq * = KIq · fq + KPq · εq, where KPq is the proportional gain and KIq is the integral gain.

電流センサ10としては、ホール素子や巻線等を用いた非接触型や、三相の巻線のいずれか二つに直列介装した抵抗の電圧降下から電流値を得る電流センサを用いればよい。また、電流センサ10は、U,V,W相のうち二相に流れる電流値を検出すればよく、これは、三相の巻線はデルタ結線或いはY結線されており、二相の電流値が分かればモータMのロータの電気角θを用いて三相/二相変換部5にて、二相の巻線の電流値からd軸およびq軸の電流値id,iqへ変換する演算が可能だからである。   The current sensor 10 may be a non-contact type using a Hall element, a winding, or the like, or a current sensor that obtains a current value from a voltage drop of a resistor that is serially connected to any two of three-phase windings. . The current sensor 10 only needs to detect a current value flowing in two phases of the U, V, and W phases. This is because the three-phase winding is delta-connected or Y-connected, and the two-phase current value is Is obtained, the three-phase / two-phase converter 5 uses the electrical angle θ of the rotor of the motor M to calculate the current values id and iq of the d- and q-axes from the current values of the two-phase windings. Because it is possible.

二相/三相変換部7は、上記d軸電圧指令値Vd*およびq軸電圧指令値Vq*を実際のU,V,W各相の電圧指令値Vu*,Vv*,Vw*へ変換し、この変換された各相の電圧指令値Vu*,Vv*,Vw*をPWM信号生成器8に入力する。PWM信号生成器8は、電圧指令値Vu*,Vv*,Vw*に対応するPWM信号を生成しインバータ回路9に入力する。   The two-phase / three-phase converter 7 converts the d-axis voltage command value Vd * and the q-axis voltage command value Vq * into the actual voltage command values Vu *, Vv *, and Vw * for each U, V, and W phase. The converted voltage command values Vu *, Vv *, and Vw * for each phase are input to the PWM signal generator 8. The PWM signal generator 8 generates a PWM signal corresponding to the voltage command values Vu *, Vv *, Vw * and inputs it to the inverter circuit 9.

インバータ回路9は、図示はしないが、たとえば、電源と、モータMにおける各相の巻線にそれぞれ接続される三つのアームと、各アームに設けた二つのスイッチング素子とを備えており、各スイッチング素子をPWM信号生成器8で生成したPWM信号に応じてオンオフ動作させて、上記電圧指令値Vu*,Vv*,Vw*に応じたデューティ比でモータMの各相の巻線へ印加する。なお、本実施の形態にあっては、モータMが三相の巻線を備えているので、インバータ回路9は、三つのアームを備えているが、モータMの巻線の相数に対応する数のアームを備えていればよい。   Although not shown, the inverter circuit 9 includes, for example, a power source, three arms connected to the windings of each phase in the motor M, and two switching elements provided in each arm. The element is turned on / off according to the PWM signal generated by the PWM signal generator 8 and applied to the windings of each phase of the motor M at a duty ratio according to the voltage command values Vu *, Vv *, Vw *. In the present embodiment, since the motor M includes three-phase windings, the inverter circuit 9 includes three arms, which corresponds to the number of phases of the motor M windings. It only needs to have a number of arms.

すなわち、モータ制御装置1の場合、通常時には、上位制御装置から与えられるd軸電流指令値id*とq軸電流指令値iq*を対応する各軸の電流ループによって処理して、モータMを制御するようになっている。   That is, in the case of the motor control device 1, the d-axis current command value id * and the q-axis current command value iq * given from the host control device are processed by the current loops of the corresponding axes in the normal state to control the motor M. It is supposed to be.

つづいて、判断部4は、トルク指令の補正の必要性を判断するが、具体的には、d軸およびq軸の電圧指令値Vd*,Vq*の合成ベクトルVdqが飽和しているか否かに基づいて上記判断を行うようになっている。詳しくは、判断部4の判断は、前回判断において上記合成ベクトルVdqが飽和していない場合には、今回の判断時に上記合成ベクトルVdqが飽和しているかを判断し、前回判断において上記合成ベクトルVdqが飽和している場合には、今回の判断時に上記合成ベクトルVdqの飽和が解消しているかを判断するようになっている。   Subsequently, the determination unit 4 determines the necessity of correction of the torque command. Specifically, it is determined whether or not the combined vector Vdq of the voltage command values Vd * and Vq * of the d-axis and the q-axis is saturated. The above determination is made based on the above. Specifically, in the determination by the determination unit 4, if the composite vector Vdq is not saturated in the previous determination, it is determined whether the composite vector Vdq is saturated in the current determination, and the composite vector Vdq is determined in the previous determination. Is saturated, it is determined at this time whether saturation of the combined vector Vdq is eliminated.

前回判断において上記合成ベクトルVdqが飽和していない場合には、判断部4は、上記合成ベクトルVdqと制限電圧Vlimとを比較して、上記の合成ベクトルVdqが制限電圧Vlimを超えているか否かを調べるとともに、トルク指令とモータMの出力トルクとを比較し、モータMの出力トルクがトルク指令に追従しているか否かを調べる。   If the combined vector Vdq is not saturated in the previous determination, the determination unit 4 compares the combined vector Vdq with the limit voltage Vlim to determine whether the combined vector Vdq exceeds the limit voltage Vlim. And the torque command and the output torque of the motor M are compared to check whether the output torque of the motor M follows the torque command.

この場合、モータMがSPMモータであり、トルク指令がq軸電流指令値iq*で与えられ、モータMのトルクがq軸電流値iqに比例するので、q軸電流指令値iq*とq軸電流値iqとを比較し、q軸電流指令値iq*の絶対値がq軸電流値iqの絶対値より大きいか否かを判断することで、モータMの出力トルクがトルク指令に追従しているか否かの判断を行うことができる。   In this case, the motor M is an SPM motor, the torque command is given by the q-axis current command value iq *, and the torque of the motor M is proportional to the q-axis current value iq, so the q-axis current command value iq * and the q-axis The output value of the motor M follows the torque command by comparing the current value iq and determining whether or not the absolute value of the q-axis current command value iq * is larger than the absolute value of the q-axis current value iq. It can be determined whether or not.

そして、図2に示すように、上記合成ベクトルVdqが制限電圧Vlimを超えていて、かつ、q軸電流指令値iq*の絶対値がq軸電流値iqの絶対値より大きい場合に、上記合成ベクトルVdqが飽和していてトルク指令の補正が必要であると判断し、それ以外の場合には合成ベクトルVdqが飽和しておらずトルク指令の補正が不要であると判断する。   Then, as shown in FIG. 2, when the composite vector Vdq exceeds the limit voltage Vlim and the absolute value of the q-axis current command value iq * is larger than the absolute value of the q-axis current value iq, the composite It is determined that the vector Vdq is saturated and the torque command needs to be corrected. In other cases, it is determined that the combined vector Vdq is not saturated and the torque command need not be corrected.

他方、前回判断において上記合成ベクトルVdqが飽和していると判断された場合には、判断部4は、今回の判断において、q軸電流指令値iq*とq軸電流値iqとを比較し、q軸電流指令値iq*の絶対値がq軸電流値iqの絶対値以下である場合に、上記合成ベクトルVdqの飽和が解消し、トルク指令の補正の必要はないと判断する。そして、判断部4は、判断結果を補正部6へ出力する。   On the other hand, if it is determined in the previous determination that the combined vector Vdq is saturated, the determination unit 4 compares the q-axis current command value iq * and the q-axis current value iq in the current determination, When the absolute value of the q-axis current command value iq * is equal to or less than the absolute value of the q-axis current value iq, it is determined that saturation of the combined vector Vdq is eliminated and it is not necessary to correct the torque command. Then, the determination unit 4 outputs the determination result to the correction unit 6.

なお、制限電圧Vlimは、電源電圧やPWM駆動する際の最大デューティ比等に依存してシステム上制限される電圧である。また、合成ベクトルVdqが制限電圧Vlimを超える場合、基本的には、トルク指令が現在の回転速度においてモータMが出力可能なトルクを超えると、モータMの出力トルクがトルク指令に追従しなくなるので、上記したように、q軸電流指令値iq*の絶対値とq軸電流値iqの絶対値とを比較して、q軸電流指令値iq*の絶対値がq軸電流値iqの絶対値より大きいことをもって、トルク指令にモータMの出力トルクに追従していないことを判断できるのである。   The limit voltage Vlim is a voltage that is limited on the system depending on the power supply voltage, the maximum duty ratio in PWM driving, and the like. If the combined vector Vdq exceeds the limit voltage Vlim, basically, if the torque command exceeds the torque that the motor M can output at the current rotational speed, the output torque of the motor M will not follow the torque command. As described above, the absolute value of the q-axis current command value iq * is compared with the absolute value of the q-axis current value iq, and the absolute value of the q-axis current command value iq * is the absolute value of the q-axis current value iq. It is possible to determine that the torque command does not follow the output torque of the motor M by being larger.

なお、判断部4は、上述したように、q軸電流指令値iq*の絶対値がq軸電流値iqの絶対値より大きいことで、トルク指令への出力トルクの追従状況を判断しているが、q軸電流値iqがq軸電流指令値iq*±閾値α以内の範囲内にあるか否かを判断することで、モータMの出力トルクがトルク指令に追従しているか否かの判断を行うこともできる。この場合、閾値αは、その値を任意に設定することができるが、制御上看過できない程度のq軸電流値iqとq軸電流指令値iq*の差に設定される。さらに、閾値をq軸電流指令値iq*の上下で同じ値に設定しているが、q軸電流指令値iq*の上下で異なる閾値を設けてもよい。   Note that, as described above, the determination unit 4 determines the follow-up state of the output torque to the torque command because the absolute value of the q-axis current command value iq * is larger than the absolute value of the q-axis current value iq. However, it is determined whether or not the output torque of the motor M follows the torque command by determining whether or not the q-axis current value iq is within the range within the q-axis current command value iq * ± threshold α. Can also be done. In this case, the threshold value α can be arbitrarily set, but is set to a difference between the q-axis current value iq and the q-axis current command value iq * that cannot be overlooked in the control. Furthermore, although the threshold value is set to the same value above and below the q-axis current command value iq *, different threshold values may be provided above and below the q-axis current command value iq *.

つづいて、補正部6は、たとえば、上記合成ベクトルVdqの長さLから制限電圧Vlimを減算する演算部6aと、当該演算部6aの演算結果を積分する積分部6bと、積分部6bの演算結果にゲインを乗じるゲイン乗算部6cと、q軸電流指令値iq*とゲイン乗算部6cの演算結果との偏差を演算する偏差演算部6dとを備えて構成される。   Subsequently, for example, the correction unit 6 includes, for example, a calculation unit 6a that subtracts the limit voltage Vlim from the length L of the combined vector Vdq, an integration unit 6b that integrates the calculation result of the calculation unit 6a, and a calculation of the integration unit 6b. A gain multiplier 6c that multiplies the result by a gain and a deviation calculator 6d that calculates a deviation between the q-axis current command value iq * and the calculation result of the gain multiplier 6c are provided.

ゲイン乗算部6cは、二つのパスP1,P2を備えており、一つは0でない任意の正の値に設定されるゲインKhを乗算するパスP1であり、もう一つは、乗算するゲインを0としたパスP2である。   The gain multiplier 6c includes two paths P1 and P2, one of which is a path P1 for multiplying a gain Kh set to an arbitrary positive value other than 0, and the other is a gain for multiplication. The path P2 is 0.

そして、ゲイン乗算部6cにおける二つのパスは、判断部4の判断結果によって、いずれか一方が選択されて切換えられるようになっており、具体的には、判断部4における判断結果が飽和である場合には、ゲインKhを乗算するパスP1が選択され、判断結果が飽和でない場合(飽和が解除された場合も含む)、ゲインを0としたパスP2が選択される。   Then, either one of the two paths in the gain multiplication unit 6c is selected and switched according to the determination result of the determination unit 4. Specifically, the determination result in the determination unit 4 is saturated. In this case, the path P1 to be multiplied by the gain Kh is selected, and when the determination result is not saturated (including the case where the saturation is released), the path P2 having the gain of 0 is selected.

このように補正部6を構成することで、判断部4にて合成ベクトルVdqが飽和しておりトルク指令の補正が必要であると判断される場合には、偏差演算部6dに補正値として0でない値が入力されることなり、トルク指令であるq軸電流指令値iq*が合成ベクトルVdqの長さLと制限電圧Vlimとに基づいて補正され、判断部4にて合成ベクトルVdqが飽和していないと判断される場合には、偏差演算部6dに補正値として0が入力されるので、結果としてq軸電流指令値iq*は補正されずそのままq軸電圧指令演算部3へ入力される。   By configuring the correction unit 6 in this manner, when the determination unit 4 determines that the combined vector Vdq is saturated and the torque command needs to be corrected, the deviation calculation unit 6d receives 0 as a correction value. The q-axis current command value iq *, which is a torque command, is corrected based on the length L of the combined vector Vdq and the limit voltage Vlim, and the combined vector Vdq is saturated by the determination unit 4. If it is determined that the current value is not, 0 is input as the correction value to the deviation calculation unit 6d. As a result, the q-axis current command value iq * is not corrected and is input to the q-axis voltage command calculation unit 3 as it is. .

なお、上記したところでは、二つのパスP1,P2を判断部4の判断結果によって切換えるようにしているが、合成ベクトルVdqが飽和している場合には、単に、補正値を0とし、合成ベクトルVdqが飽和していない場合には、補正値を演算するようにしてもよい。   In the above description, the two paths P1 and P2 are switched according to the determination result of the determination unit 4. However, when the combined vector Vdq is saturated, the correction value is simply set to 0, and the combined vector If Vdq is not saturated, a correction value may be calculated.

このような補正を行うと、たとえば、合成ベクトルVdqが、図2に示すように、制限電圧Vlimを超えた場合、合成ベクトルVdqの長さLと制限電圧Vlimとの差分Rをとり、差分Rに応じてトルク指令であるq軸電流指令値iq*の絶対値を減じるように補正するから、合成ベクトルの飽和とともに電流ループにおける積分飽和も解消することができる。   When such correction is performed, for example, when the combined vector Vdq exceeds the limit voltage Vlim as shown in FIG. 2, the difference R between the length L of the combined vector Vdq and the limit voltage Vlim is obtained, and the difference R Therefore, the absolute value of the q-axis current command value iq *, which is a torque command, is corrected so as to be reduced. Therefore, the integrated saturation in the current loop can be eliminated together with the saturation of the combined vector.

すなわち、合成ベクトルVdqが飽和していない場合には、上記した上位の制御装置から与えられるトルク指令であるq軸電流指令値iq*を補正せずにそのままd軸電流指令値id*とともに電流ループに入力して処理される通常制御が行われ、上記条件に照らし合わせて合成ベクトルVdqが飽和している場合には、トルク指令の補正が必要であると判断されて、SPMモータを制御する場合のトルク指令であるq軸電流指令値iq*を補正して、飽和を解消する制御が行われる。   In other words, when the combined vector Vdq is not saturated, the current loop is directly used together with the d-axis current command value id * without correcting the q-axis current command value iq * which is a torque command given from the above-described upper control device. In the case where the normal control that is input and processed is performed, and the composite vector Vdq is saturated in light of the above conditions, it is determined that the torque command needs to be corrected and the SPM motor is controlled. The q-axis current command value iq * which is the torque command is corrected to cancel the saturation.

また、モータMの出力トルクがトルク指令に追従していること、この場合、q軸電流値iqがq軸電流指令値iq*に追従していること、を以って、合成ベクトルVdqの飽和の解消を判断するのは、トルク指令であるq軸電流指令値iq*を合成ベクトルVdqの長さLと制限電圧Vlimとの差分Rをフィードバックして補正するようになっており、モータMの出力トルクに対応するq軸電流値iqがトルク指令であるq軸電流指令値iq*に追従していないにもかかわらず、動的に合成ベクトルVdqが制限電圧Vlim内に収まる場合があるからであり、上記の如く、合成ベクトルVdqの飽和の解消を認識するようにしてトルク指令の補正の不要を判断することで、トルク指令の補正が必要であるのにこれが中断されてしまうことを回避でき、確実に合成ベクトルVdqの飽和を解消することができる。 Further, the saturation of the combined vector Vdq with the output torque of the motor M following the torque command, in this case, the q-axis current value iq following the q-axis current command value iq *. Is determined by feeding back the difference R between the length L of the combined vector Vdq and the limit voltage Vlim, and correcting the q-axis current command value iq * which is a torque command. Even though the q-axis current value iq corresponding to the output torque does not follow the q-axis current command value iq * which is a torque command, the combined vector Vdq may dynamically fall within the limit voltage Vlim. There, as described above, so as to recognize the elimination of saturation of the resultant vector Vdq by determining the principal unnecessary correction of the torque command, that is this to be necessary to correct the torque command will be interrupted It can avoid, it is possible to eliminate the saturation of reliably resultant vector Vdq.

また、判断手段である判断部4において、dq各軸の電圧指令値Vd*,Vq*の合成ベクトルVdqが制限電圧Vlimを超えていることだけでなく、モータMの出力トルクがトルク指令に追従していないことを条件として合成ベクトルVdqが飽和しているとして、トルク指令の補正が必要であると判断するようにしているので、モータMがトルク指令どおりにトルクを出力している場合にあっても、動的に或いは一過性で合成ベクトルVdqが制限電圧Vlimを超えていることのみでトルク指令を補正する制御を行ってしまうことを回避することができ、このような場合に通常制御を優先させて良好な制御性を得ることができる。   In addition, in the determination unit 4 that is a determination means, not only the combined vector Vdq of the voltage command values Vd * and Vq * of each axis of dq exceeds the limit voltage Vlim, but the output torque of the motor M follows the torque command. If it is determined that the combined vector Vdq is saturated on the condition that the torque command is not corrected, it is determined that the torque command needs to be corrected. However, it is possible to avoid performing the control to correct the torque command only when the composite vector Vdq exceeds the limit voltage Vlim dynamically or temporarily, and in such a case, the normal control is performed. Priority can be given to obtain good controllability.

なお、合成ベクトルVdqの長さLと制限電圧Vlimとの差分Rを比例動作によってフィードバックしてトルク指令であるq軸電流指令値iq*を補正することもできるが、積分動作によることで、確実かつ迅速に合成ベクトルVdqの飽和を解消できる。   Although the difference R between the length L of the combined vector Vdq and the limit voltage Vlim can be fed back by a proportional operation to correct the q-axis current command value iq *, which is a torque command, the integration operation ensures that In addition, the saturation of the synthesized vector Vdq can be quickly eliminated.

そして、モータ制御装置1によれば、上記補正に関して、モータMの諸元を一切用いていないため、同じ諸元を持つモータでも諸元に誤差があるモータや、全く諸元の異なるモータを制御するに際しても、制御則を何ら設計変更することなしに、合成ベクトルVdqの飽和を解消して電流ループにおける積分飽和も抑制でき、常にモータを適切に制御することができ、安定かつ良好な制御結果を得ることができる。   And according to the motor control apparatus 1, since the specifications of the motor M are not used at all for the above correction, even a motor having the same specifications has an error in the specifications or a motor having completely different specifications is controlled. In this case, it is possible to eliminate the saturation of the combined vector Vdq and suppress the integral saturation in the current loop without any design change of the control law, and to always control the motor appropriately, and to achieve a stable and good control result. Can be obtained.

また、モータ制御装置1は、ハードウェア構成としてたとえば、CPU(Central Processing Unit)等の演算処理装置と、上記演算処理装置に記憶領域を提供するRAM(Random Access Memory)等の主記憶装置と、上記処理に使用されるプログラム等が格納されるROM(Read Only Memory)やHD(Hard Disk)等の副記憶装置とを備えており、演算処理装置で上記各種処理を実行することで、上記の電流センサ10、位置センサ11、PWM信号生成器8およびインバータ回路9以外の各部が実現されるようになっている。   Further, the motor control device 1 includes, for example, a CPU (Central Processing Unit) as a hardware configuration, a main storage device such as a RAM (Random Access Memory) that provides a storage area for the arithmetic processing device, and the like. And a secondary storage device such as a ROM (Read Only Memory) or an HD (Hard Disk) in which a program used for the above processing is stored. Each part other than the current sensor 10, the position sensor 11, the PWM signal generator 8, and the inverter circuit 9 is realized.

なお、図示はしないが位置センサ11および電流センサ10が出力するアナログ信号をデジタル信号に変換するD/A変換器と、演算処理装置、主記憶装置および副記憶装置とD/A変換器およびインバータ回路とを接続するインターフェース装置とを別途備えている。   Although not shown, a D / A converter that converts analog signals output from the position sensor 11 and the current sensor 10 into digital signals, an arithmetic processing device, a main storage device, a secondary storage device, a D / A converter, and an inverter An interface device for connecting the circuit is separately provided.

ここで、上記したモータ制御装置1におけるトルク指令の補正の必要性に関する判断における処理手順について、図3に示すフローチャートに基づいて説明する。   Here, the processing procedure in the determination regarding the necessity of correction of the torque command in the motor control apparatus 1 described above will be described based on the flowchart shown in FIG.

まず、ステップS1でモータ制御装置1は、前回制御時において、トルク指令の補正が行われていたか否か、すなわち、合成ベクトルVdqが飽和しているか否かを、補正フラグのOn、Offによって判断する。補正フラグがOnである場合、前回制御時にトルク指令の補正が行われていたと判断し、ステップS2へ移行し、反対に、補正フラグがOffである場合、前回制御時にトルク指令の補正が行われておらず、合成ベクトルVdqが飽和していなかったと判断し、ステップS6へ移行する。   First, in step S1, the motor control device 1 determines whether or not the torque command has been corrected at the time of the previous control, that is, whether or not the combined vector Vdq is saturated, based on the correction flags On and Off. To do. If the correction flag is On, it is determined that the torque command has been corrected during the previous control, and the process proceeds to step S2. Conversely, if the correction flag is Off, the torque command is corrected during the previous control. Therefore, it is determined that the combined vector Vdq is not saturated, and the process proceeds to step S6.

ステップS2では、前回制御時においてトルク指令の補正が行われていた状況であるので、モータ制御装置1は、トルク指令であるq軸電流指令値iq*の絶対値がモータMの出力トルクを示すq軸電流値iqの絶対値とを比較する。そして、q軸電流指令値iq*の絶対値がq軸電流値iqの絶対値より大きい場合には、前回制御時に引き続いて今回制御時も合成ベクトルVdqが飽和状態から脱しておらず、トルク指令の補正が必要であると判断しステップS5へ移行し、q軸電流指令値iq*の絶対値がq軸電流値iqの絶対値以下の場合には、今回制御時には、合成ベクトルVdqの飽和が解消されておりトルク指令の補正が不要であると判断しステップS3へ移行する。   In step S2, since the torque command is corrected at the time of the previous control, the motor control device 1 indicates that the absolute value of the q-axis current command value iq *, which is the torque command, indicates the output torque of the motor M. The absolute value of the q-axis current value iq is compared. When the absolute value of the q-axis current command value iq * is larger than the absolute value of the q-axis current value iq, the composite vector Vdq has not left the saturated state during the current control following the previous control, and the torque command When the absolute value of the q-axis current command value iq * is less than or equal to the absolute value of the q-axis current value iq, the resultant vector Vdq is saturated during the current control. It is determined that the torque command is not corrected, and the process proceeds to step S3.

ステップS3では、合成ベクトルVdqの飽和が解消されていてトルク指令の補正が不要であるので、モータ制御装置1は、補正フラグをOffに設定して、トルク指令であるq軸電流指令値iq*を補正する補正値を0とする(ステップS4)。   In step S3, since the saturation of the combined vector Vdq has been eliminated and no correction of the torque command is necessary, the motor control device 1 sets the correction flag to Off and the q-axis current command value iq * that is the torque command. The correction value for correcting is set to 0 (step S4).

他方、ステップS5では、合成ベクトルVdqの飽和が解消されておらずトルク指令の補正が必要であるため、q軸電流指令値iq*を補正する補正値を合成ベクトルVdqの長さLと制限電圧Vlimの差分Rに基づいて求める。   On the other hand, in step S5, since the saturation of the combined vector Vdq is not eliminated and the torque command needs to be corrected, the correction value for correcting the q-axis current command value iq * is set to the length L of the combined vector Vdq and the limit voltage. Obtained based on the difference R of Vlim.

また、ステップS1で、前回制御時において、トルク指令の補正が不要であると判断されて、ステップS6へ移行する場合、モータ制御装置1は、合成ベクトルVdqが制限電圧Vlimを超えている、および、q軸電流指令値iq*の絶対値がq軸電流値iqの絶対値を超えているという二つの条件を満たしているか否かを判断する。 If it is determined in step S1 that correction of the torque command is unnecessary during the previous control and the process proceeds to step S6, the motor control device 1 indicates that the combined vector Vdq exceeds the limit voltage Vlim, and Then, it is determined whether or not the two conditions that the absolute value of the q-axis current command value iq * exceeds the absolute value of the q-axis current value iq are satisfied.

そして、両条件を満たしている場合、合成ベクトルVdqが飽和していて今回トルク指令の補正が必要であると判断され、ステップS7へ移行し、モータ制御装置1は補正フラグをOnに設定してステップS5へ移行して、q軸電流指令値iq*を補正する補正値を演算する。 Then, if it meets both conditions, this resultant vector Vdq is not saturated is determined to be necessary to correct the torque command, the process proceeds to step S7, the motor control device 1 sets the correction flag to On Then, the process proceeds to step S5 to calculate a correction value for correcting the q-axis current command value iq *.

他方、ステップS6で両条件を満たしていない場合、合成ベクトルVdqは、前回制御時に引き続き今回制御時も飽和しておらずトルク指令の補正が不要であるので、モータ制御装置1は、トルク指令であるq軸電流指令値iq*を補正する補正値を0とする(ステップS8)。   On the other hand, if both conditions are not satisfied in step S6, the combined vector Vdq is not saturated at the time of the current control following the previous control, and no correction of the torque command is required. A correction value for correcting a certain q-axis current command value iq * is set to 0 (step S8).

そして、このモータ制御装置1は、以上のステップS1からS8までの処理を繰り返し行って、モータMを制御する。すなわち、モータ制御装置1が上記した一連の処理を実行することで、上述した判断部4および補正部6における各部の処理が実現される。また、図示はしないが、この処理と平行して、d軸電圧指令演算部2、q軸電圧指令演算部3、三相/二相変換部5および二相/三相変換部7の各部の処理が行われる。   The motor control device 1 controls the motor M by repeatedly performing the above steps S1 to S8. That is, when the motor control device 1 executes the above-described series of processing, the processing of each unit in the determination unit 4 and the correction unit 6 described above is realized. Although not shown, in parallel with this process, the d-axis voltage command calculation unit 2, the q-axis voltage command calculation unit 3, the three-phase / two-phase conversion unit 5, and the two-phase / three-phase conversion unit 7 Processing is performed.

なお、上述したところでは、判断部4にて、合成ベクトルVdqと制限電圧Vlimとの比較を行い、補正部6にて、合成ベクトルVdqの長さLと制限電圧Vlimとの差分Rを用いて補正値を演算するようになっているが、上記比較および演算にて、Vd*とVq*の値をそれぞれ二乗して加えた値を二分の一乗するルート演算が含まれる。一般的に演算処理装置でルート演算を実行するには時間がかかるが、モータの電流制御を行うには高速で上記演算する必要があって、そうすると、高速演算が可能な高価な演算処理装置の使用を強いられ、モータ制御装置1が高価となる。そこで、判断部4および補正部6における判断を合成ベクトルVdqの長さLを二乗した値と制限電圧Vlimを二乗した値とを比較し、合成ベクトルVdqの長さLを二乗した値と制限電圧Vlimを二乗した値との差分に基づいてq軸電流指令値iq*を補正する補正値を演算するようにすることで、ルート演算を回避することができ、安価な演算処理装置を使用しても充分にモータの電流制御を実行することが可能となる。   In the above description, the determination unit 4 compares the combined vector Vdq with the limit voltage Vlim, and the correction unit 6 uses the difference R between the length L of the combined vector Vdq and the limit voltage Vlim. Although the correction value is calculated, a route calculation is included in which the values obtained by squaring the values of Vd * and Vq * in the above comparison and calculation are halved. In general, it takes time to execute route calculation in an arithmetic processing unit, but it is necessary to perform the above calculation at high speed in order to perform motor current control. Use is forced and the motor control apparatus 1 becomes expensive. Therefore, the determination in the determination unit 4 and the correction unit 6 compares the value obtained by squaring the length L of the combined vector Vdq with the value obtained by squaring the limit voltage Vlim, and the value obtained by squaring the length L of the combined vector Vdq and the limit voltage. By calculating a correction value for correcting the q-axis current command value iq * based on the difference from the squared value of Vlim, route calculation can be avoided, and an inexpensive calculation processing device is used. In addition, the motor current can be sufficiently controlled.

なお、この場合、合成ベクトルVdqの長さLを二乗した値と制限電圧Vlimを二乗した値との差分をフィードバックしてq軸電流指令値iq*を補正すると、制御特性が非線形となるが、ゲインKhをチューニングすることで、実用上問題ない制御を行うことができる。   In this case, if the q-axis current command value iq * is corrected by feeding back the difference between the value obtained by squaring the length L of the combined vector Vdq and the value obtained by squaring the limit voltage Vlim, the control characteristic becomes nonlinear. By tuning the gain Kh, it is possible to perform control with no practical problem.

また、上記したところでは、モータMをSPMモータとしているが、IPMモータ(Interior Permanent Magnet Motor)を制御する場合、磁石トルクに加えてリラクタンストルクを併用できるため、トルク指令から、当該トルク指令通りのトルクを出力可能なd軸電流指令値id*とq軸電流指令値iq*とが求められるようになっている。具体的には、たとえば、IPMモータの制御にあたっては、最大トルク制御といった制御手法が用いられ、IPMモータにおけるトルク指令は、磁石トルクとリラクタンストルクの合計トルクが最大となる電流位相角に応じて、d軸電流指令値id*とq軸電流指令値iq*とに変換されて、各軸の電流ループへ入力されることになる。   In the above description, the motor M is an SPM motor. However, when an IPM motor (Interior Permanent Magnet Motor) is controlled, a reluctance torque can be used in addition to a magnet torque. A d-axis current command value id * and a q-axis current command value iq * that can output torque are obtained. Specifically, for example, in the control of the IPM motor, a control method such as maximum torque control is used, and the torque command in the IPM motor is determined according to the current phase angle at which the total torque of the magnet torque and the reluctance torque is maximized. It is converted into a d-axis current command value id * and a q-axis current command value iq * and input to the current loop of each axis.

そこで、IPMモータを制御する場合、判断部および補正部における構成および動作をIPMモータに向くように変更すればよい。   Therefore, when controlling the IPM motor, the configuration and operation of the determination unit and the correction unit may be changed to be suitable for the IPM motor.

IPMモータに向くモータ制御装置21は、具体的には、図4に示すように、図示しない上位の制御装置から入力されるトルク指令からd軸電流指令値id*とq軸電流指令値iq*とを求める最大トルク制御部24と、d軸電流指令値id*とd軸電流値idに基づいてd軸電圧指令値Vd*を求めるd軸電圧指令演算部2と、同じく、上記の制御装置から入力されるトルク指令の一つであるq軸電流指令値iq*とq軸電流値iqとに基づいてq軸電圧指令値Vq*を求めるq軸電圧指令演算部3と、上記トルク指令の補正の必要性を判断する判断手段としての判断部22と、電流センサ10で検出した上記モータMの三相のうち二相の巻線に流れる電流を位置センサ11で検出した図示しないモータMにおけるロータの電気角θからdq直交座標系のd軸およびq軸の電流に変換してd軸電流値idおよびq軸電流値iqを得る三相/二相変換部5と、最大トルク制御部24に入力されるトルク指令を補正する補正部23と、上記d軸電圧指令値Vd*およびq軸電圧指令値Vq*をロータの電気角θからU,V,Wの三相各相の電圧指令値Vu*,Vv*,Vw*に変換する二相/三相変換部7と、U相電圧指令値Vu、V相電圧指令値VvおよびW相電圧指令値VwからPWM信号を生成するPWM信号生成器8と、PWM信号に対応したデューティ比および電圧方向でU,V,Wの各相の巻線へ通電するインバータ回路9とを備えて構成されている。なお、上述した一実施の形態におけるモータ制御装置1と同様の構成部分については、同様の動作を呈するので、同じ符号を付して詳しい説明を省略する。   Specifically, as shown in FIG. 4, the motor control device 21 that is suitable for the IPM motor has a d-axis current command value id * and a q-axis current command value iq * from a torque command input from a host control device (not shown). And a d-axis voltage command calculation unit 2 for determining a d-axis voltage command value Vd * based on the d-axis current command value id * and the d-axis current value id, and the control device described above. A q-axis voltage command calculation unit 3 for obtaining a q-axis voltage command value Vq * based on a q-axis current command value iq * and a q-axis current value iq, which is one of torque commands input from In the determination unit 22 as a determination means for determining the necessity of correction, and in the motor M (not shown) in which the current flowing in the two-phase winding of the three phases of the motor M detected by the current sensor 10 is detected by the position sensor 11. Dq orthogonal seat from electrical angle θ of rotor The three-phase / two-phase conversion unit 5 that converts the d-axis current value id and the q-axis current value iq by converting the current into the d-axis and q-axis currents of the system and the torque command input to the maximum torque control unit 24 The correction unit 23 converts the d-axis voltage command value Vd * and the q-axis voltage command value Vq * into voltage command values Vu *, Vv *, Vw * for three phases U, V, W from the electrical angle θ of the rotor. Corresponding to PWM signal, two-phase / three-phase converter 7 for converting to PWM, PWM signal generator 8 for generating PWM signal from U-phase voltage command value Vu, V-phase voltage command value Vv and W-phase voltage command value Vw, and PWM signal And an inverter circuit 9 for energizing the windings of the U, V, and W phases in the voltage direction and the duty ratio. In addition, about the component similar to the motor control apparatus 1 in one Embodiment mentioned above, since the same operation | movement is exhibited, the same code | symbol is attached | subjected and detailed description is abbreviate | omitted.

したがって、IPMモータであるモータM’の制御に向く一実施の形態の一変形例におけるモータ制御装置21が、一実施の形態におけるモータ制御装置1と異なるのは、判断部22と補正部23である。   Therefore, the motor control device 21 in one modification of the embodiment suitable for controlling the motor M ′ that is an IPM motor is different from the motor control device 1 in the embodiment in the determination unit 22 and the correction unit 23. is there.

判断部22は、判断部4と同様に、合成ベクトルVdqが飽和しているか否かを調べることによってトルク指令を補正の要不要を判断する。合成ベクトルVdqと制限電圧Vlimとを比較して、合成ベクトルVdqが電源電圧Vlimを超えているか否かを判断材料の一つとしていることに関しても判断部4と同様である。もう一つの判断材料である、トルク指令にモータM’の出力トルクが追従しているか否かの判断については、モータM’の出力トルクがq軸電流値iqに比例しないので、q軸電流値iqとq軸電流指令値iq*との比較だけでは判断できない。   Similar to the determination unit 4, the determination unit 22 determines whether the torque command needs to be corrected by checking whether or not the combined vector Vdq is saturated. Similar to the determination unit 4, the synthesized vector Vdq and the limit voltage Vlim are compared to determine whether the synthesized vector Vdq exceeds the power supply voltage Vlim as one of the determination materials. As another determination material, whether the output torque of the motor M ′ follows the torque command or not is determined because the output torque of the motor M ′ is not proportional to the q-axis current value iq. It cannot be judged only by comparing iq with the q-axis current command value iq *.

そこで、このモータ制御装置21における判断部22にあっては、d軸電流値idがd軸電流指令値id*通りに制御され、かつ、q軸電流値iqがq軸電流指令値iq*通りに制御されている場合には、トルク指令にモータM’の出力トルクが追従していることに着目し、トルク指令であるd軸電流指令値id*とd軸電流値idの偏差εdと、q軸電流指令値iq*とq軸電流値iqの偏差εqを加算した値の絶対値が、制御上看過できる程度の値に設定される閾値βより小さいことを以ってして、トルク指令にモータM’の出力トルクが追従していると判断するようにしている。このような判断を行うことで、IPMモータであるモータM’の諸元に依存せざるを得ないモータM’のトルク特性を利用せずに、合成ベクトルVdqが飽和しているか否かを判断することができる。   Therefore, in the determination unit 22 in the motor control device 21, the d-axis current value id is controlled in accordance with the d-axis current command value id *, and the q-axis current value iq is in accordance with the q-axis current command value iq *. In the case where the output torque is controlled to the torque command, attention is paid to the fact that the output torque of the motor M ′ follows the torque command, and the deviation εd between the d-axis current command value id * and the d-axis current value id, which is the torque command, The absolute value of the value obtained by adding the deviation εq between the q-axis current command value iq * and the q-axis current value iq is smaller than the threshold value β that is set to a value that can be overlooked in the control. It is determined that the output torque of the motor M ′ follows. By making such a determination, it is determined whether or not the resultant vector Vdq is saturated without using the torque characteristics of the motor M ′ that must depend on the specifications of the motor M ′ that is an IPM motor. can do.

この判断部22における判断は、一実施の形態のモータ制御装置1の判断における処理と同様の処理を行うことで実現できる。したがって、このモータ制御装置21における判断に関する処理は、図3に示した、一実施の形態のモータ制御装置1における処理手順におけるステップS2における処理と、ステップS6の処理を以下のように、変更すればよい。   The determination in the determination unit 22 can be realized by performing the same processing as the processing in the determination of the motor control device 1 of the embodiment. Therefore, the processing related to the determination in the motor control device 21 is changed as follows in the processing in step S2 and the processing in step S6 in the processing procedure in the motor control device 1 of the embodiment shown in FIG. That's fine.

具体的には、モータ制御装置22にあっては、図3のステップS2の処理を、上記偏差εdと偏差εqを加算した値の絶対値が閾値βより小さいか否かという判断に置き換え、偏差εdと偏差εqを加算した値の絶対値が閾値βより小さい場合には合成ベクトルVdqが飽和していないのでステップS3へ移行し、反対に、偏差εdと偏差εqを加算した値の絶対値が閾値β以上である場合には合成ベクトルVdqが飽和しているのでステップS5へ移行すればよい。   Specifically, in the motor control device 22, the process in step S2 of FIG. 3 is replaced with a determination whether the absolute value of the value obtained by adding the deviation εd and the deviation εq is smaller than the threshold value β. If the absolute value of the value obtained by adding εd and deviation εq is smaller than the threshold value β, the combined vector Vdq is not saturated, so the process proceeds to step S3. Conversely, the absolute value of the value obtained by adding the deviation εd and deviation εq is If it is greater than or equal to the threshold value β, the combined vector Vdq is saturated, and the process may proceed to step S5.

また、モータ制御装置22にあっては、図3のステップS6の処理中のq軸電流指令値iq*がq軸電流値iqより大きいか否かという判断を、上記偏差εdと偏差εqを加算した値の絶対値が閾値βより小さいか否かという判断に置き換えればよいことになる。   Further, the motor control device 22 adds the deviation εd and the deviation εq to determine whether the q-axis current command value iq * during the process of step S6 in FIG. 3 is larger than the q-axis current value iq. This can be replaced with a determination as to whether or not the absolute value of the obtained value is smaller than the threshold value β.

つづいて、補正部23は、合成ベクトルVdqが飽和していてトルク指令の補正が必要である場合、一実施の形態における補正部6と同様に、合成ベクトルVdqの長さLと制限電圧Vlimとの差分Rに基づいて、補正値Cを演算する。   Subsequently, when the combined vector Vdq is saturated and the torque command needs to be corrected, the correcting unit 23 determines the length L of the combined vector Vdq and the limit voltage Vlim in the same manner as the correcting unit 6 in the embodiment. Based on the difference R, the correction value C is calculated.

具体的には、補正部23は、たとえば、上記合成ベクトルVdqの長さLから制限電圧Vlimを減算して差分Rを求める演算部23aと、当該演算部23aの演算結果を積分する積分部23bと、積分部23bの演算結果にゲインを乗じるゲイン乗算部23cと、最大トルク制御部24に入力される前にトルク指令を補正するためトルク指令とゲイン乗算部23cの演算結果との偏差を演算する偏差演算部23dとを備えて構成される。   Specifically, for example, the correction unit 23 subtracts the limit voltage Vlim from the length L of the combined vector Vdq to obtain a difference R, and an integration unit 23b that integrates the calculation result of the calculation unit 23a. And a gain multiplication unit 23c that multiplies the calculation result of the integration unit 23b by a gain, and calculates a deviation between the torque command and the calculation result of the gain multiplication unit 23c to correct the torque command before being input to the maximum torque control unit 24. And a deviation calculating unit 23d.

なお、ゲイン乗算部23cは、二つのパスP1,P2を備えており、一つは0でない任意の正の値に設定されるゲインKhを乗算するパスP1であり、もう一つは、乗算するゲインを0としたパスP2であり、判断部22で合成ベクトルVdqが飽和しているとの判断結果が入力されるとパスP1が選択され、合成ベクトルVdqが飽和していないとの判断結果が入力されるとパスP2が選択される。なお、ゲインを乗じるのは、分配演算部23dにおいてd軸とq軸に補正値を分配してからでもよい。   The gain multiplication unit 23c includes two paths P1 and P2. One is a path P1 that multiplies a gain Kh set to an arbitrary positive value other than 0, and the other is a multiplication. When the determination result that the gain is 0 and the combined vector Vdq is saturated is input by the determination unit 22, the path P1 is selected, and the determination result that the combined vector Vdq is not saturated is obtained. When input, the path P2 is selected. The gain may be multiplied after the distribution value is distributed to the d-axis and the q-axis in the distribution calculation unit 23d.

また、最大トルク制御部24は、上述したように上位の制御装置から入力されるトルク指令通りにモータM’にトルクを出力させるとともに、磁石トルクとリラクタンストルクの合計トルクが最大となる電流位相角によって、d軸電流指令値id*とq軸電流指令値iq*とを求めるようになっている。   Further, as described above, the maximum torque control unit 24 causes the motor M ′ to output torque in accordance with the torque command input from the host controller, and the current phase angle at which the total torque of the magnet torque and the reluctance torque is maximized. Thus, the d-axis current command value id * and the q-axis current command value iq * are obtained.

かくして、この一変形例におけるモータ制御装置21にあっては、合成ベクトルVdqが飽和すると、トルク指令を補正して、合成ベクトルVdqの飽和を解消し、各軸の電流ループにおける積分飽和も抑制する。また、モータ制御装置21は、トルク指令の補正にあたって、IPMモータの諸元を用いることがないので、一実施の形態のモータ制御装置1と同様に、同じ諸元を持つモータでも諸元に誤差があるモータや、全く諸元の異なるモータを制御するに際しても、制御則を何ら設計変更することなしに、合成ベクトルVdqの飽和を解消して電流ループにおける積分飽和も抑制でき、常にモータを適切に制御することができ、安定かつ良好な制御結果を得ることができる。   Thus, in the motor control device 21 in this modified example, when the combined vector Vdq is saturated, the torque command is corrected, the saturation of the combined vector Vdq is canceled, and the integrated saturation in the current loop of each axis is also suppressed. . In addition, since the motor control device 21 does not use the specifications of the IPM motor in correcting the torque command, a motor having the same specifications as the motor control device 1 according to the embodiment has an error in the specifications. When controlling a motor with different specifications or a motor with completely different specifications, it is possible to eliminate the saturation of the composite vector Vdq and suppress the integral saturation in the current loop without changing the design of the control law. Therefore, stable and good control results can be obtained.

以上で、本発明の実施の形態についての説明を終えるが、本発明の範囲は図示されまたは説明された詳細そのものには限定されないことは勿論である。   This is the end of the description of the embodiment of the present invention, but the scope of the present invention is of course not limited to the details shown or described.

本発明はモータを制御する制御装置に利用可能である。   The present invention is applicable to a control device that controls a motor.

1,21 モータ制御装置
2 d軸電圧指令演算部
2a d軸電圧指令演算部における加算部
2b d軸電圧指令演算部における比例積分演算部
3 q軸電圧指令演算部
3a q軸電圧指令演算部における加算部
3b q軸電圧指令演算部における比例積分演算部
4,22 判断部
5 三相/二相変換部
6,23 補正部
6a,23a 補正部における演算部
6b,23b 補正部における積分部
6c,23c 補正部におけるゲイン乗算部
6d,23d 補正部における偏差演算部
7 二相/三相変換部
8 PWM信号生成器
9 インバータ回路
10 電流センサ
11 位置センサ
M,M’ モータ
P1,P2 補正部におけるパス
1,21 Motor control device 2 d-axis voltage command calculation unit 2a addition unit 2b in d-axis voltage command calculation unit proportional integral calculation unit 3 in d-axis voltage command calculation unit q-axis voltage command calculation unit 3a in q-axis voltage command calculation unit Adder 3b Proportional integral calculator 4 in q-axis voltage command calculator 4, 22 Judgment unit 5 Three-phase / two-phase converter 6, 23 Correction unit 6a, 23a Calculation unit 6b in correction unit 23b Integration unit 6c in correction unit 23c Gain multiplication unit 6d in the correction unit, Deviation calculation unit 7 in the correction unit 7 Two-phase / three-phase conversion unit 8 PWM signal generator 9 Inverter circuit 10 Current sensor 11 Position sensor M, M ′ Motor P1, P2 Path in the correction unit

Claims (6)

モータの駆動電流をdq直交座標に変換するdq変換を用いてd軸およびq軸の電流値を求め各軸毎に電流ループ処理を行ってモータをベクトル制御するモータ制御装置において、トルク指令の補正の必要性を判断する判断手段と、上記判断手段でトルク指令の補正が必要であると判断されると上記電流ループに入力する上記トルク指令を補正する補正部を備え、上記判断手段は、dq各軸の電圧指令値の合成ベクトルが制限電圧を超えており、かつ、上記モータの出力トルクが上記トルク指令に追従していないことを条件として、上記トルク指令の補正が必要であると判断し、上記補正部は、上記合成ベクトルの長さと制限電圧の偏差の積分値に基づいて上記トルク指令を補正することを特徴とするモータ制御装置。 Correction of torque command in a motor control device that performs vector loop control of a motor by obtaining current values of d-axis and q-axis using dq conversion that converts motor drive current into dq orthogonal coordinates and performing current loop processing for each axis And a correction unit that corrects the torque command input to the current loop when the determination unit determines that the torque command needs to be corrected. The determination unit includes dq It is determined that the torque command needs to be corrected on condition that the combined vector of the voltage command values for each axis exceeds the limit voltage and the output torque of the motor does not follow the torque command. The correction unit corrects the torque command based on an integral value of the length of the combined vector and the deviation of the limit voltage. 上記判断手段は、上記トルク指令の補正を開始した後に、上記モータの出力トルクが上記トルク指令に追従することを条件に上記トルク指令の補正が必要でないと判断して上記トルク指令の補正を中止することを特徴とする請求項1に記載のモータ制御装置。 The determination means determines that no correction of the torque command is necessary on the condition that the output torque of the motor follows the torque command after starting the correction of the torque command, and stops the correction of the torque command. The motor control device according to claim 1 . 上記補正部は、上記合成ベクトルの長さと制限電圧の偏差を求める演算部と、当該演算部の演算結果を積分する積分部と、積分部の演算結果にゲインを乗じるゲイン乗算部とを備え、当該ゲイン乗算部の演算結果を用いて上記トルク指令を補正することを特徴とする請求項1または2に記載のモータ制御装置。 The correction unit includes a calculation unit that obtains the deviation of the combined vector length and the limit voltage, an integration unit that integrates a calculation result of the calculation unit, and a gain multiplication unit that multiplies the calculation result of the integration unit by a gain, The motor control device according to claim 1, wherein the torque command is corrected using a calculation result of the gain multiplication unit. 上記ゲイン乗算部は、上記判断手段の判断結果が上記トルク指令の補正が必要である場合に0ではない任意の正の値に設定されるゲインを選択し、上記判断手段の判断結果が上記トルク指令の補正が不要である場合に0に設定されるゲインを選択することを特徴とする請求項3に記載のモータ制御装置。 The gain multiplication unit selects a gain that is set to any positive value other than 0 when the determination result of the determination means requires correction of the torque command, and the determination result of the determination means is the torque 4. The motor control device according to claim 3, wherein a gain set to 0 is selected when command correction is unnecessary. 上記判断手段は、上記dq各軸の電圧指令値の上記合成ベクトルの長さの二乗値と、上記制限電圧の二乗値を比較して上記dq各軸の電圧指令値の合成ベクトルが上記制限電圧を超えているか否かで上記トルク指令の補正の必要性を判断するとともに、上記合成ベクトルの長さの二乗値と上記制限電圧の二乗値の偏差の積分値に基づいて上記トルク指令を補正することを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載のモータ制御装置。 The determination means compares the square value of the combined vector length of the voltage command value for each axis of dq with the square value of the limit voltage, and the combined vector of the voltage command value for each axis of dq is the limit voltage. Whether the torque command needs to be corrected or not, and corrects the torque command based on the integrated value of the deviation between the square value of the combined vector length and the square value of the limit voltage. The motor control device according to claim 1, wherein the motor control device is a motor control device. 上記モータがIPMモータであって、トルク指令がd軸電流指令値とq軸電流指令値に分配される場合、上記判断手段は、d軸電流指令値とd軸電流値との偏差およびq軸電流指令値とq軸電流値の偏差に基づいて上記モータの上記出力トルクが上記トルク指令に追従しているか否かを判断することを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載のモータ制御装置。 When the motor is an IPM motor and the torque command is distributed to the d-axis current command value and the q-axis current command value, the determination means determines the deviation between the d-axis current command value and the d-axis current value and the q-axis 6. The motor according to claim 1, wherein it is determined whether or not the output torque of the motor follows the torque command based on a deviation between a current command value and a q-axis current value. Control device.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN104767445B (en) * 2015-03-30 2017-04-05 北京空间机电研究所 A kind of mounted permasyn morot method for controlling torque in face of no current feedback
JP2021090285A (en) * 2019-12-04 2021-06-10 日本電産エレシス株式会社 Motor control device

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3751991B2 (en) * 1994-12-26 2006-03-08 ファナック株式会社 AC servo motor current control method
JP3289618B2 (en) * 1996-10-25 2002-06-10 トヨタ自動車株式会社 Motor control device
JP3566163B2 (en) * 2000-01-07 2004-09-15 株式会社東芝 Motor control device
JP2002218799A (en) * 2001-01-16 2002-08-02 Mitsubishi Electric Corp Motor-driven controller
JP2004229487A (en) * 2002-11-29 2004-08-12 Toyoda Mach Works Ltd Motor control device and method for controlling motor
JP2008029082A (en) * 2006-07-19 2008-02-07 Toyota Motor Corp Rotating electric machine control unit, method and program for controlling rotating electric machine
EP2075906A4 (en) * 2006-10-19 2013-09-11 Mitsubishi Electric Corp Vector controller of permanent magnet synchronous motor
JP5109416B2 (en) * 2007-03-06 2012-12-26 株式会社デンソー Rotating machine control device

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