JP5396906B2 - Electric motor drive control device - Google Patents

Electric motor drive control device Download PDF

Info

Publication number
JP5396906B2
JP5396906B2 JP2009040390A JP2009040390A JP5396906B2 JP 5396906 B2 JP5396906 B2 JP 5396906B2 JP 2009040390 A JP2009040390 A JP 2009040390A JP 2009040390 A JP2009040390 A JP 2009040390A JP 5396906 B2 JP5396906 B2 JP 5396906B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
control
voltage
torque
command value
pwm
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2009040390A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2010200430A (en
Inventor
英明 中山
卓明 苅込
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nissan Motor Co Ltd filed Critical Nissan Motor Co Ltd
Priority to JP2009040390A priority Critical patent/JP5396906B2/en
Publication of JP2010200430A publication Critical patent/JP2010200430A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5396906B2 publication Critical patent/JP5396906B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Control Of Ac Motors In General (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
  • Control Of Direct Current Motors (AREA)

Description

本発明は、電動機の駆動制御装置に関するものである。   The present invention relates to a drive control device for an electric motor.

トルク指令に応じた振幅及び位相の正弦波電流を電動機に供給するPWM電流制御と、トルク指令に応じた所定位相から外れた位相の交流電流を電動機に供給する電圧位相制御とをトルク指令に応じて切り換える電動機の駆動制御装置が知られている(特許文献1)。 PWM current control for supplying a sine wave current of amplitude and phase according to the torque command to the motor, and voltage phase control for supplying an alternating current with a phase out of a predetermined phase according to the torque command to the motor according to the torque command There is known a drive control device for an electric motor to be switched (Patent Document 1).

この電動機の駆動制御装置では、電圧位相制御により駆動制御されている状態において、電動機に供給される交流電流の電流位相と、トルク指令に応じた所定位相に対応する制御切換位相との進み及び遅れの関係が逆転したときに、PWM電流制御制御に切り換えられる。 In this motor drive control device, the drive phase is controlled by voltage phase control, and the advance and delay between the current phase of the alternating current supplied to the motor and the control switching phase corresponding to the predetermined phase according to the torque command. When the relationship is reversed, the control is switched to the PWM current control control.

特開2001−78495号公報JP 2001-78495 A

上記従来の電動機の駆動制御装置では、電圧位相制御とPWM電流制御との頻繁な切り換えを防止するために、切り換え閾値をずらしてヒステリシスを設けてもよいとされている(特許文献1の段落[0041])。   In the conventional motor drive control device, in order to prevent frequent switching between voltage phase control and PWM current control, a hysteresis may be provided by shifting the switching threshold (see paragraph [Patent Document 1] 0041]).

しかしながら、ヒステリシスを設けるために切り換え閾値をずらすと、電動機の永久磁石の温度が変動した場合にトルク段差が発生するという問題があった。
本発明が解決しようとする課題は、磁石温度の変動によるトルク段差の発生を抑制できる電動機の駆動制御装置を提供することである。
However, if the switching threshold is shifted in order to provide hysteresis, there is a problem that a torque step occurs when the temperature of the permanent magnet of the motor fluctuates.
The problem to be solved by the present invention is to provide a drive control device for an electric motor that can suppress the occurrence of a torque step due to fluctuations in magnet temperature.

本発明は、交流電動機の永久磁石の温度を推定し、電圧位相制御時のトルクとPWM電流制御時のトルクを算出して切換後のトルク指令値を補正することによって上記課題を解決する。 The present invention solves the above problem by estimating the temperature of the permanent magnet of the AC motor, calculating the torque during voltage phase control and the torque during PWM current control, and correcting the torque command value after switching.

本発明によれば、交流電動機の永久磁石の温度を推定し、電圧位相制御時のトルクとPWM電流制御時のトルクを算出するので、切換前後のトルク値が等しくなるように補正することができ、永久磁石の温度の変動によるトルク段差の発生を抑制することができる。   According to the present invention, the temperature of the permanent magnet of the AC motor is estimated, and the torque at the time of voltage phase control and the torque at the time of PWM current control are calculated, so that the torque value before and after switching can be corrected to be equal. In addition, it is possible to suppress the occurrence of a torque step due to fluctuations in the temperature of the permanent magnet.

本発明の一実施の形態に係る電動機の駆動制御装置を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the drive control apparatus of the electric motor which concerns on one embodiment of this invention. 図1の駆動制御装置のうち、PWM電流制御に関する構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure regarding PWM current control among the drive control apparatuses of FIG. 図1の駆動制御装置のうち、電圧位相制御に関する構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure regarding voltage phase control among the drive control apparatuses of FIG. 図1の電動機の駆動制御装置におけるdq軸電流と制御との関係を示すグラフである。2 is a graph showing the relationship between dq-axis current and control in the motor drive control device of FIG. 1. 図1の電動機の駆動制御装置におけるトルク−回転数と制御との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between torque-rotation speed and control in the drive control apparatus of the electric motor of FIG. 図1の電動機の駆動制御装置における電流・電圧−回転数と制御との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the electric current drive voltage-rotation speed and control in the drive control apparatus of the electric motor of FIG. 図1の電動機の駆動制御装置においてヒステリシスを設定した場合のdq軸電流と制御との関係を示すグラフである。2 is a graph showing the relationship between dq-axis current and control when hysteresis is set in the drive control apparatus for the electric motor of FIG. 1. 図1の電動機の駆動制御装置においてヒステリシスを設定した場合のトルク−回転数と制御との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between torque-rotation speed and control at the time of setting a hysteresis in the drive control apparatus of the electric motor of FIG. 図1の電動機の駆動制御装置における制御の切換状態であって磁石温度が変動しない場合を示すグラフである。FIG. 3 is a graph showing a control switching state in the motor drive control device of FIG. 1 when the magnet temperature does not change. FIG. 図1の電動機の駆動制御装置における制御の切換状態であってトルク指令値を磁石温度に基づいて補正しない場合を示すグラフである。FIG. 3 is a graph showing a state in which control is switched in the motor drive control device of FIG. 1 and a torque command value is not corrected based on a magnet temperature. FIG. 図1の電動機の駆動制御装置における制御の切換状態であってトルク指令値を磁石温度に基づいて補正した場合を示すグラフである。FIG. 3 is a graph showing a state of control switching in the electric motor drive control device of FIG. 1 when a torque command value is corrected based on a magnet temperature. FIG. 図1の電動機の駆動制御装置における補正トルク−回転数の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship of the correction torque-rotation speed in the drive control apparatus of the electric motor of FIG. 図1の電動機の駆動制御装置における補正トルク−時間の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the correction torque-time relationship in the drive control apparatus of the electric motor of FIG.

以下、上記発明の実施形態を図面に基づいて説明する。   Hereinafter, embodiments of the invention will be described with reference to the drawings.

図1は、本実施形態に係る電動機の駆動制御装置の全体を示すブロック図、図2は、図1の構成のうちPWM電流制御の構成を抽出して示すブロック図、図3は、図1の構成のうち電圧位相制御の構成を抽出して示すブロック図である。   FIG. 1 is a block diagram showing the entire drive control apparatus for an electric motor according to the present embodiment, FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of PWM current control extracted from the configuration of FIG. 1, and FIG. It is a block diagram which extracts and shows the structure of voltage phase control among these structures.

図1に示す本実施形態の電動機の駆動制御装置は、たとえば電気自動車に搭載されて三相交流電動機Mを駆動制御するものであり、PWM電流制御と電圧位相制御の2つの制御モードを備える。PWM電流制御モードと電圧位相制御モードとは、制御切換部15により切り換えられる。   The motor drive control device of the present embodiment shown in FIG. 1 is mounted on an electric vehicle, for example, and drives and controls a three-phase AC motor M, and has two control modes of PWM current control and voltage phase control. The PWM current control mode and the voltage phase control mode are switched by the control switching unit 15.

図2に示すPWM電流制御モードにおいては、PWMキャリア信号の所定位相の時点で、制御マップ11は、トルク指令値T[N・m]と、電動機Mの回転子角速度(電気角)である回転数ω[rad/s]と、電源1の直流電圧Vdc[V]とから、交流電動機Mのd軸およびq軸の電流目標値i [A],i [A]を予め設定された制御マップから求める。
電流制御演算部13は、PWMキャリア信号の次回のキャリア周期における所定位相の時点で、交流電動機Mのd軸およびq軸について、下記数式1によりd軸電圧指令値ν 及びq軸電圧指令値ν を出力する。
In the PWM current control mode shown in FIG. 2, at the time of a predetermined phase of the PWM carrier signal, the control map 11 is the torque command value T * [N · m] and the rotor angular velocity (electrical angle) of the electric motor M. Based on the rotational speed ω [rad / s] and the DC voltage Vdc [V] of the power source 1, the current target values i * d [A] and i * q [A] of the d-axis and q-axis of the AC motor M are preliminarily determined. Obtained from the set control map.
The current control calculation unit 13 calculates the d-axis voltage command value ν * d and the q-axis voltage command for the d-axis and q-axis of the AC motor M according to the following formula 1 at the time of a predetermined phase in the next carrier cycle of the PWM carrier signal. The value ν * q is output.

三相-dq変換部6は、下記数式4によりインバータ2から電動機Mに出力される三相電流値i,i,iをd−q軸電流値i,iに変換する。 The three-phase-dq converter 6 converts the three-phase current values i u , i v , i w output from the inverter 2 to the motor M into the dq-axis current values i d , i q according to the following mathematical formula 4.

Figure 0005396906
なお、インバータ2から電動機Mに出力される三相電流値i[A],i[A],i[A]は電流センサにより検出することができ、電動機Mの回転子位相(電気角)θ[rad]は、レゾルバやエンコーダなどの位置検出器により検出することができ、電動機Mの回転子角速度(電気角)ω[rad/s]は、微分回路8にて上記θ[rad]を微分することにより演算で求めることができる。
Figure 0005396906
The three-phase current values i u [A], i v [A], i w [A] output from the inverter 2 to the electric motor M can be detected by a current sensor, and the rotor phase (electricity) of the electric motor M can be detected. (Angle) θ [rad] can be detected by a position detector such as a resolver or an encoder, and the rotor angular velocity (electrical angle) ω [rad / s] of the electric motor M is calculated by the differentiation circuit 8 by the above θ [rad]. ] Can be obtained by calculation.

次に図3に示す電圧位相制御モードにおいて、PWMキャリア信号の所定位相の時点で、制御マップ12はトルク指令値T[N・m]と、電動機Mの回転子角速度(電気角)である回転数ω[rad/s]と、電源1の直流電圧Vdc[V]とから、電圧振幅Va[V]と電圧位相α[°]を予め設定された制御マップから求める。 Next, in the voltage phase control mode shown in FIG. 3, at the time of the predetermined phase of the PWM carrier signal, the control map 12 is the torque command value T * [N · m] and the rotor angular velocity (electrical angle) of the motor M. From the rotational speed ω [rad / s] and the DC voltage Vdc [V] of the power source 1, the voltage amplitude Va [V] and the voltage phase α [°] are obtained from a preset control map.

電圧指令値演算部14は、PWMキャリア信号の次回のキャリア周期における所定位相の時点で、下記数式5によりd軸電圧指令値ν 及びq軸電圧指令値ν を出力する。 The voltage command value calculation unit 14 outputs the d-axis voltage command value ν * d and the q-axis voltage command value ν * q according to the following formula 5 at the time of a predetermined phase in the next carrier cycle of the PWM carrier signal .

Figure 0005396906
この後のdq−三相変換部5、PWM変換部4、デッドタイム補償部3は上述したPWM電流制御モードと同じ処理を行い、PWM指令(パルス幅)に従ってインバータを駆動することにより、電動機Mに電圧ν,ν,νを印加して駆動する。
Figure 0005396906
Thereafter, the dq-three-phase converter 5, the PWM converter 4, and the dead time compensator 3 perform the same processing as in the PWM current control mode described above, and drive the inverter according to the PWM command (pulse width). Are driven by applying voltages ν u , ν v , and ν w to.

さて、電動機のトルク式は下記数式6、dq軸電圧方程式(定常状態)は下記数式7で表わされる。   Now, the torque equation of the motor is expressed by the following formula 6, and the dq axis voltage equation (steady state) is expressed by the following formula 7.

Figure 0005396906
Figure 0005396906
但し、上記数式6においてpは電動機Mの極対数、Φaは磁石磁束[Web]、Ldはd軸インダクタンス[H]、Lqはq軸インダクタンス[H]、上記数式7においてRaは巻線抵抗[Ω]である。
Figure 0005396906
Figure 0005396906
Where p is the number of pole pairs of the motor M, Φa is the magnetic flux [Web], Ld is the d-axis inductance [H], Lq is the q-axis inductance [H], and Ra is the winding resistance [ Ω].

また、電動機Mの永久磁石の磁束Φaは磁石の温度によって変動し、磁石温度が高くなるほど磁束は小さくなり、磁石温度が低くなるほど磁束は大きくなることが知られている。   Further, it is known that the magnetic flux Φa of the permanent magnet of the electric motor M varies depending on the temperature of the magnet, and the magnetic flux decreases as the magnet temperature increases, and the magnetic flux increases as the magnet temperature decreases.

このため、PWM電流制御や電圧位相制御に使用する制御マップ11,12は、ある特定の磁石温度で取得するため、PWM電流制御モードでは、上記数式6から明らかなように磁石磁束Φaの変化分だけトルクTが変動する。また、電圧位相制御モードでは、数式7からも明らかなように磁石磁束Φaが変化したことで電流値も変化するため、同じ磁石温度の変化でもPWM電流制御モードと電圧位相制御モードでは出力トルクが異なる。   For this reason, since the control maps 11 and 12 used for PWM current control and voltage phase control are acquired at a specific magnet temperature, in the PWM current control mode, the amount of change in the magnetic flux Φa as apparent from Equation 6 above. Only the torque T fluctuates. Further, in the voltage phase control mode, the current value also changes due to the change of the magnet magnetic flux Φa, as is clear from Equation 7, so that the output torque is the same in the PWM current control mode and the voltage phase control mode even when the same magnet temperature changes. Different.

図1に戻り、本例の切換制御部15は、電流ベクトルを用いて電圧位相制御モードからPWM電流制御モードへの切換を行う。図4にdq軸電流値と制御との関係、図5に回転数−トルクと制御との関係を示す。図6に回転数と電圧・電流との関係を示す。   Returning to FIG. 1, the switching control unit 15 of this example performs switching from the voltage phase control mode to the PWM current control mode using the current vector. FIG. 4 shows the relationship between the dq-axis current value and the control, and FIG. 5 shows the relationship between the rotation speed-torque and the control. FIG. 6 shows the relationship between the rotation speed and the voltage / current.

図6に示すようにPWM電流制御モードであるC点からA点まで回転数が上昇すると電圧が増加し、ある閾値を越えた際に電圧位相制御モードに切り換わる。また、図4に示すように、電圧位相制御モードではPWM電流制御モードの電流ベクトルよりもd軸電流が多く流れている。 As shown in FIG. 6, when the rotational speed increases from point C to point A in the PWM current control mode, the voltage increases, and when a certain threshold value is exceeded, the mode is switched to the voltage phase control mode. Further, as shown in FIG. 4, in the voltage phase control mode, the d-axis current flows more than the current vector in the PWM current control mode.

そして、図5に示すように電圧位相制御モードであるA点からC点まで回転数が変化すると、図4のdq軸電流はPWM電流制御線(制御マップ11で演算されるdq軸電流指令値の線)に近づき、PWM電流制御線に達したときに電圧位相制御モードからPWM電流制御モードへ切り換わることになる。
ところで、切換制御部15にて以上のような切換判定を行うと、回転数の変動やセンサの誤差等により、両モード間での切り換え、いわゆるハンチング現象が頻繁に発生する。
そこで、こうした頻繁な切換を防止するため、本例の切換制御部15では、図7に示すようにPWM電流制御線よりもd軸電流値をヒステリシス分だけ大きくした切換閾値線Pを設定する。この線と電圧位相制御モード時の電流値の交点時の回転数をD点とする。
図8はこのように切換閾値線Pを設定した場合の回転数−トルクと制御との関係を示すグラフであり、D点の回転数はB点の回転数よりも小さい。したがって、D点で電圧位相制御モードからPWM電流制御モードに切換えると電圧に段差ができるので、これにより頻繁な切り換えを抑制することができる。
さて、電圧位相制御モードとPWM電流制御モードとの切換制御において図7に示す切換閾値線PをPMW電流制御線からd軸電流が増加するd軸方向にずらすことで、頻繁な切換を抑制することができるものの、電動機Mの永久磁石の温度が変動すると制御モード切換時にトルク段差が発生するという新たな問題が生じる。
この磁石温度変化に対する制御モード切換時のトルク段差について説明する。
図9は、磁石温度が変動しない場合、すなわち制御マップ11,12を取得した磁石温度で変化しない場合に、A→B→D→Cと回転数が変化したときのトルク指令値、出力トルク、電圧、電流を示すグラフである。この場合は、図9に示すように、出力トルクが、PWM電流制御モードでも電圧位相制御モードでも、トルク指令値どおりであるため出力トルクの段差は発生しない。
これに対し、図10は磁石温度が変動した場合、すなわち磁石温度が制御マップ11,12を取得したときの磁石温度より高くなって磁石磁束が低減した場合に、A→B→D→Cと回転数が変化したときのトルク指令値、出力トルク、電圧、電流を示すグラフである。この場合は、図10に示すように、磁石温度が変動すると電圧位相制御モードの出力トルクはトルク指令値どおりではなくなる。この状態で回転数が下がってD点となってPWM電流制御に切り換わると、PWM電流制御モードの出力トルクは電圧位相制御モードの出力トルクとは異なるため、切換の瞬間に出力トルクの段差が発生する。
Then, as shown in FIG. 5, when the rotation speed changes from the point A to the point C in the voltage phase control mode, the dq axis current in FIG. 4 becomes the PWM current control line (dq axis current command value calculated by the control map 11). When the PWM current control line is reached, the voltage phase control mode is switched to the PWM current control mode.
By the way, when the switching control unit 15 performs the switching determination as described above, switching between both modes, that is, a so-called hunting phenomenon frequently occurs due to fluctuations in the rotation speed, sensor errors, and the like.
Therefore, in order to prevent such frequent switching, the switching control unit 15 of this example sets a switching threshold line P in which the d-axis current value is larger than the PWM current control line by the amount of hysteresis as shown in FIG. The rotation speed at the intersection of this line and the current value in the voltage phase control mode is D point.
FIG. 8 is a graph showing the relationship between the rotational speed-torque and the control when the switching threshold line P is set in this way. The rotational speed at point D is smaller than the rotational speed at point B. Therefore, when the voltage phase control mode is switched from the voltage phase control mode to the PWM current control mode at the point D, a step is generated in the voltage, and thus frequent switching can be suppressed.
In the switching control between the voltage phase control mode and the PWM current control mode, the switching threshold line P shown in FIG. 7 is shifted from the PMW current control line in the d-axis direction in which the d-axis current increases, thereby suppressing frequent switching. However, if the temperature of the permanent magnet of the electric motor M fluctuates, a new problem arises that a torque step occurs when the control mode is switched.
The torque step at the time of switching the control mode with respect to the magnet temperature change will be described.
FIG. 9 shows the torque command value, output torque, and output torque when the rotational speed changes from A → B → D → C when the magnet temperature does not change, that is, when the control maps 11 and 12 do not change at the magnet temperature acquired. It is a graph which shows a voltage and an electric current. In this case, as shown in FIG. 9, there is no step in the output torque because the output torque is the same as the torque command value in both the PWM current control mode and the voltage phase control mode.
On the other hand, FIG. 10 shows A → B → D → C when the magnet temperature fluctuates, that is, when the magnet temperature is higher than the magnet temperature when the control maps 11 and 12 are acquired and the magnet magnetic flux is reduced. It is a graph which shows a torque command value, output torque, a voltage, and an electric current when a rotation speed changes. In this case, as shown in FIG. 10, when the magnet temperature varies, the output torque in the voltage phase control mode does not follow the torque command value. In this state, when the rotational speed decreases and the point changes to PWM current control at point D, the output torque in the PWM current control mode is different from the output torque in the voltage phase control mode. Occur.

そこで、本実施形態を適用したトルク補正演算部10を説明する。図11は、磁石温度が変動した場合、すなわち磁石温度が制御マップ11,12を取得した磁石温度より高くなって磁石磁束が低減した場合に、A→B→D→Cと回転数が変化したときのトルク指令値、出力トルク、電圧、電流を示すグラフである。本例の場合は、図11に示すように、図10の例と同じく電圧位相制御モードの出力トルクはトルク指令値どおりではない。 Therefore, the torque correction calculation unit 10 to which this embodiment is applied will be described. FIG. 11 shows that when the magnet temperature fluctuates, that is, when the magnet temperature is higher than the magnet temperature obtained from the control maps 11 and 12 and the magnetic flux is reduced, the rotational speed changes from A → B → D → C. It is a graph which shows a torque command value, output torque, voltage, and current at the time. In the case of this example, as shown in FIG. 11, the output torque in the voltage phase control mode is not the same as the torque command value as in the example of FIG.

しかし、この状態で回転数が下がってD点となって切換条件が成立したときに、トルク補正演算部10にて磁石温度の変動による磁束の変動を考慮した補正トルクを演算し、これをトルク指令値に加算し、補正後トルク指令値を用いてPWM電流制御モードの制御マップ11から電流指令値を演算する。 However, in this state, when the rotational speed decreases and becomes the D point and the switching condition is satisfied, the torque correction calculation unit 10 calculates a correction torque that takes into account the fluctuation of the magnetic flux due to the fluctuation of the magnet temperature. The current command value is calculated from the control map 11 in the PWM current control mode using the corrected torque command value.

これにより、図11に示すように出力トルクがトルク指令値とは異なっても、制御モードの切換時の出力トルクの段差を抑制することができる。   Thereby, even if the output torque is different from the torque command value as shown in FIG. 11, the step of the output torque when the control mode is switched can be suppressed.

ここで、磁石温度は磁石温度推定部9にて推定演算され、電力、回転数、電圧位相、電圧振幅から推定することができる。また補正トルクは、上述したとおりトルク補正演算部10にて演算され、推定された磁石温度を用いた電圧位相制御モードの推定トルクT1と、推定された磁石温度を用いたPWM電流制御モードの推定トルクT2とが一致するような電流値(図7のPWM電流制御線上の値)を算出して演算することができる。   Here, the magnet temperature is estimated and calculated by the magnet temperature estimation unit 9, and can be estimated from the power, the rotational speed, the voltage phase, and the voltage amplitude. The correction torque is calculated by the torque correction calculation unit 10 as described above, and the estimated torque T1 of the voltage phase control mode using the estimated magnet temperature and the estimation of the PWM current control mode using the estimated magnet temperature. A current value (a value on the PWM current control line in FIG. 7) that matches the torque T2 can be calculated and calculated.

ちなみに、電圧位相制御モードの推定トルクから磁石温度(磁石磁束)を推定する一例を説明する。   Incidentally, an example of estimating the magnet temperature (magnet magnetic flux) from the estimated torque in the voltage phase control mode will be described.

電動機のトルク式は下記数式8、定常状態の電圧方程式は下記数式9のとおりである(既述した数式6及び数式7と同じ)。   The torque formula of the electric motor is the following formula 8, and the steady-state voltage equation is the following formula 9 (the same as the above-described formula 6 and formula 7).

Figure 0005396906
Figure 0005396906
ここで電圧位相制御モードの電圧振幅と位相をV・αとすると下記数式10が成立する。
Figure 0005396906
Figure 0005396906
Here following equation 10 is established when the voltage amplitude and phase of the voltage phase control mode and V a · α.

Figure 0005396906
上記数式9をiで整理すると、下記数式11となる。
Figure 0005396906
Rearranging the above equation 9 i d, the following equation 11.

Figure 0005396906
上記数式11からiを消去してiで整理すると、
Figure 0005396906
さらに上記数式12を変形して、
Figure 0005396906
さらに上記数式13を整理して、
Figure 0005396906
電動機Mの回転子角速度(電気角)ω[rad/s]、d軸インダクタンスLd[H]、q軸インダクタンスLq[H]、巻線抵抗Ra[Ω]が既知であるとすると、上記数式14はA,Bを定数として下記数式15のように整理できる。
Figure 0005396906
To summarize in i q to erase i d from the equation 11,
Figure 0005396906
Furthermore, the above formula 12 is modified,
Figure 0005396906
Furthermore, the above formula 13 is arranged,
Figure 0005396906
Assuming that the rotor angular velocity (electrical angle) ω [rad / s], d-axis inductance Ld [H], q-axis inductance Lq [H], and winding resistance Ra [Ω] of the motor M are known, the above formula 14 Can be arranged as shown in the following formula 15, with A and B as constants.

Figure 0005396906
このiと同様にしてiは下記数式16のように整理できる。
Figure 0005396906
In the same way as i q , i d can be arranged as in the following Expression 16.

Figure 0005396906
電動機Mの回転子角速度(電気角)ω[rad/s]、d軸インダクタンスLd[H]、q軸インダクタンスLq[H]、巻線抵抗Ra[Ω]が既知であるとすると、上記数式16はC,Dを定数として下記数式17のように整理できる。
Figure 0005396906
Assuming that the rotor angular velocity (electrical angle) ω [rad / s], d-axis inductance Ld [H], q-axis inductance Lq [H], and winding resistance Ra [Ω] of the motor M are known, the above equation 16 Can be organized as shown in Equation 17 below using C and D as constants.

Figure 0005396906
上記数式15及び数式17を電動機のトルク式(数式8)に代入すると、
Figure 0005396906
一方、現在のトルクTを電力Pと回転数ωから推定し、上記数式18に代入すると下記数式19のようになる。
Figure 0005396906
Substituting Equation 15 and Equation 17 into the torque equation (Equation 8) of the motor,
Figure 0005396906
On the other hand, when the current torque T is estimated from the electric power P and the rotational speed ω and substituted into the above equation 18, the following equation 19 is obtained.

Figure 0005396906
この数式19を磁束Φaで解くことにより、現在の推定トルクから磁石磁束の推定し、この磁石磁束の推定値と基準磁石磁束(基準温度時の磁石磁束)を用いることにより磁石温度を推定することができる。
Figure 0005396906
Solving the mathematical formula 19 by the magnetic flux Φa, the magnet magnetic flux is estimated from the current estimated torque, and the magnet temperature is estimated by using the estimated value of the magnetic magnetic flux and the reference magnet magnetic flux (magnet magnetic flux at the reference temperature). Can do.

なお本例において、電力はdq軸電流i,iと、dq軸電圧指令値ν ,ν を用いた下記数式20から算出してもよいし、あるいは三相電流iu,iv,iwと三相電圧指令値ν ,ν ,ν から下記数式21を用いて算出してもよい。 In this example, the electric power may be calculated from the following equation 20 using the dq-axis currents i d and i q and the dq-axis voltage command values ν * d and ν * q , or the three-phase currents iu and iv , Iw and the three-phase voltage command values ν * u , ν * v , ν * w, may be calculated using the following Equation 21.

Figure 0005396906
Figure 0005396906
なお、本例では制御モードの切換判定に電流ベクトルを用いたが、トルク指令値、直流電圧および磁石温度から求めた回転数閾値を測定したモータ回転数が下回った場合に切り換えてもよい。
Figure 0005396906
Figure 0005396906
In this example, the current vector is used for switching determination of the control mode. However, the current vector may be switched when the rotational speed threshold obtained from the torque command value, the DC voltage, and the magnet temperature is lower.

また、制御モード切換時の出力トルクの段差を抑制するために、補正トルクをトルク指令値に加算したが、図12に示すように電動機Mの回転数に応じてゼロに漸近させる補正トルクにしてもよい。また、図13に示すように補正トルクを時間に応じてゼロに漸近させる補正トルクにしてもよい。 Further, in order to suppress the step of the output torque at the time of switching the control mode, the correction torque is added to the torque command value. However, as shown in FIG. 12, the correction torque is made to gradually approach zero according to the rotation speed of the motor M. Also good. Further, as shown in FIG. 13, the correction torque may be a correction torque that gradually approaches zero according to time.

以上のとおり、本実施形態の駆動制御装置によれば、図1に示すトルク補正演算部10により電圧位相制御モードとPWM電流制御モードの出力トルクが等しくなり、その結果、出力トルクの段差が生じることなく電圧位相制御モードとPWM電流制御モードとを切り換えることができる。 As described above, according to the drive control apparatus of the present embodiment, the torque correction calculation unit 10 shown in FIG. 1 equalizes the output torque in the voltage phase control mode and the PWM current control mode, resulting in a difference in output torque. Without switching, the voltage phase control mode and the PWM current control mode can be switched.

また、電圧位相制御モードの電流ベクトルが閾値に達したときに電圧位相制御モードからPWM電流制御モードへ切り換えるので、電流値のみにより切り換えを行うことができる。 In addition, since the voltage phase control mode is switched to the PWM current control mode when the current vector in the voltage phase control mode reaches the threshold value, the switching can be performed only by the current value.

また、回転数、トルク指令値、直流電圧及び推定した磁石温度を用いて電圧位相制御モードからPWM電流制御モードへ切り換えるので、トルク指令値、直流電圧、磁石温度の変動が影響することなく、最適なタイミングで切り換えることができる。 Moreover, since the voltage phase control mode is switched to the PWM current control mode using the rotation speed, torque command value, DC voltage, and estimated magnet temperature, the torque command value, DC voltage, and magnet temperature fluctuations are not affected. It is possible to switch at an appropriate timing.

また、トルク指令値を補正しているトルク値(補正トルク)を回転数の関数としてゼロに漸近させることで、トルク指令値どおりの電流指令値を演算することが可能となる。 Further, by making the torque value (corrected torque) for correcting the torque command value asymptotic to zero as a function of the rotation speed, it is possible to calculate the current command value as the torque command value.

また、トルク指令値を補正しているトルク値(補正トルク)を時間の関数としてゼロに漸近させることで、トルク指令値どおりの電流指令値を演算することが可能となる。 Further, by making the torque value (corrected torque) for correcting the torque command value asymptotic to zero as a function of time, it is possible to calculate the current command value as the torque command value.

また、PWM電流制御モード時に電動機に印加されている交流電圧の振幅が閾値に達したときにPWM電流制御モードから電圧位相制御モードへ切換えることで、電圧、電流、トルクの変動が生じることなく、PWM電流制御モードから電圧位相制御モードへ切り換えることができる。 In addition, when the amplitude of the AC voltage applied to the electric motor reaches the threshold during the PWM current control mode, switching from the PWM current control mode to the voltage phase control mode does not cause voltage, current, and torque fluctuations. The PWM current control mode can be switched to the voltage phase control mode.

なお、本例の図2の構成が本発明のPWM電流制御手段に相当し、本例の図3の構成が本発明の電圧位相制御手段に相当し、本例の制御切換部15が本発明の制御切換手段に相当し、本例の磁石温度推定部9が本発明の磁石温度推定手段に相当し、本例のトルク補正演算部10が本発明の補正手段に相当する。 2 corresponds to the PWM current control means of the present invention, the configuration of FIG. 3 of this example corresponds to the voltage phase control means of the present invention, and the control switching unit 15 of this example corresponds to the present invention. The magnet temperature estimation unit 9 of this example corresponds to the magnet temperature estimation unit of the present invention, and the torque correction calculation unit 10 of this example corresponds to the correction unit of the present invention.

M…電動機
1…直流電源
2…インバータ
3…デッドタイム補償部
4…PWM変換部
5…dq−三相変換部
6…三相−dq変換部
7…電力演算部
8…微分回路
9…磁石温度推定部
10…トルク補正演算部
11,12…制御マップ
13…電流制御演算部
14…電圧指令値演算部
15…制御切換部
16…加算器
M ... Electric motor 1 ... DC power supply 2 ... Inverter 3 ... Dead time compensation unit 4 ... PWM conversion unit 5 ... dq-three phase conversion unit 6 ... Three phase-dq conversion unit 7 ... Power calculation unit 8 ... Differentiation circuit 9 ... Magnet temperature Estimating unit 10 ... torque correction computing unit 11, 12 ... control map 13 ... current control computing unit 14 ... voltage command value computing unit 15 ... control switching unit 16 ... adder

Claims (6)

トルク指令値に応じた所定振幅および所定位相の正弦波電流を交流電動機に供給するPWM電流制御手段と、
トルク指令値に応じた前記所定位相から外れた位相を有する交流電流を前記交流電動機に供給する電圧位相制御手段と、
前記PWM電流制御手段によるPWM電流制御と、前記電圧位相制御手段による電圧位相制御とを切り換える制御切換手段と、
前記交流電動機の永久磁石の温度を推定する磁石温度推定手段と、
電圧振幅に段差を設けて前記電圧位相制御から前記PWM電流制御へ切り換える場合に、前記磁石温度推定手段により推定した永久磁石の温度から前記電圧位相制御時のトルクと前記PWM電流制御時のトルクを算出し、当該算出された電圧位相制御時のトルクからPWM電流制御時のトルクを減じたトルク差を前記PWM電流制御時のトルク指令値に加算することで前記PWM電流制御時のトルク指令値を補正する補正手段と、を備えることを特徴とする電動機の駆動制御装置。
PWM current control means for supplying a sine wave current having a predetermined amplitude and a predetermined phase according to the torque command value to the AC motor;
Voltage phase control means for supplying an alternating current having a phase out of the predetermined phase according to a torque command value to the alternating current motor;
Control switching means for switching between PWM current control by the PWM current control means and voltage phase control by the voltage phase control means;
Magnet temperature estimating means for estimating the temperature of the permanent magnet of the AC motor;
When switching from the voltage phase control to the PWM current control with a step in the voltage amplitude, the torque during the voltage phase control and the torque during the PWM current control are calculated from the temperature of the permanent magnet estimated by the magnet temperature estimation means. The torque command value for the PWM current control is calculated by adding a torque difference obtained by subtracting the torque for the PWM current control from the calculated torque for the voltage phase control to the torque command value for the PWM current control. And a correction means for correcting the motor drive control device.
請求項1に記載の電動機の駆動制御装置において、
PWM電流制御手段は、PWMキャリア信号の所定位相の時点で前記交流電動機の相電流値及び回転角を取り込み、前記相電流値と前記トルク指令値から演算された電流指令値の差及び前記回転角に基づいて電圧指令値を演算し、前記PWMキャリア信号の次回のキャリア周期における所定位相の時点で電圧指令値を出力し、
前記電圧位相制御手段は、前記トルク指令値から演算された電圧位相と電圧振幅から電圧指令値を演算し、前記PWMキャリア信号の次回のキャリア周期における所定位相の時点で電圧指令値を出力することを特徴とする電動機の駆動制御装置。
In the electric motor drive control device according to claim 1,
The PWM current control means takes in the phase current value and rotation angle of the AC motor at a predetermined phase of the PWM carrier signal, and compares the difference between the current command value calculated from the phase current value and the torque command value and the rotation angle. Based on the voltage command value, the voltage command value is output at the time of a predetermined phase in the next carrier cycle of the PWM carrier signal,
The voltage phase control means calculates a voltage command value from the voltage phase and voltage amplitude calculated from the torque command value, and outputs a voltage command value at a predetermined phase in the next carrier cycle of the PWM carrier signal. An electric motor drive control device.
請求項1又は2に記載の電動機の駆動制御装置において、
前記制御切換手段は、前記電圧位相制御の電流ベクトルが閾値に達した場合に、前記電圧位相制御から前記PWM電流制御への切り換えを行うことを特徴とする電動機の駆動制御装置。
In the motor drive control device according to claim 1 or 2,
The drive control device for an electric motor, wherein the control switching means performs switching from the voltage phase control to the PWM current control when the current vector of the voltage phase control reaches a threshold value.
請求項1〜のいずれか一項に記載の電動機の駆動制御装置において、
前記補正手段は、前記トルク指令値の補正値を前記交流電動機の回転数が切換回転数より小さくなるのに応じてゼロに漸近させることを特徴とする電動機の駆動制御装置。
In the drive control device of the electric motor according to any one of claims 1 to 3 ,
The motor drive control apparatus according to claim 1, wherein the correction means gradually makes the correction value of the torque command value approach zero as the rotational speed of the AC motor becomes smaller than the switching rotational speed .
請求項1〜のいずれか一項に記載の電動機の駆動制御装置において、
前記補正手段は、前記トルク指令値の補正値を切換時間からの時間が経過するのに応じてゼロに漸近させることを特徴とする電動機の駆動制御装置。
In the drive control device of the electric motor according to any one of claims 1 to 3 ,
The motor drive control apparatus according to claim 1, wherein the correction means gradually makes the correction value of the torque command value as close to zero as the time from the switching time elapses .
請求項1〜のいずれか一項に記載の電動機の駆動制御装置において、
前記制御切換手段は、前記PWM電流制御時に前記交流電動機に印加されている交流電圧の振幅が閾値に達した場合は、前記PWM電流制御から前記電圧位相制御への切り換えを行うことを特徴とする電動機の駆動制御装置。
In the drive control device for an electric motor according to any one of claims 1 to 5 ,
The control switching means performs switching from the PWM current control to the voltage phase control when the amplitude of the AC voltage applied to the AC motor reaches a threshold during the PWM current control. Electric motor drive control device.
JP2009040390A 2009-02-24 2009-02-24 Electric motor drive control device Active JP5396906B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009040390A JP5396906B2 (en) 2009-02-24 2009-02-24 Electric motor drive control device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009040390A JP5396906B2 (en) 2009-02-24 2009-02-24 Electric motor drive control device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2010200430A JP2010200430A (en) 2010-09-09
JP5396906B2 true JP5396906B2 (en) 2014-01-22

Family

ID=42824554

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009040390A Active JP5396906B2 (en) 2009-02-24 2009-02-24 Electric motor drive control device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5396906B2 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016116312A (en) * 2014-12-15 2016-06-23 株式会社デンソー Current estimation device
JP2016116313A (en) * 2014-12-15 2016-06-23 株式会社デンソー Current estimation device
JP2016116311A (en) * 2014-12-15 2016-06-23 株式会社デンソー Current estimation device
WO2016098487A1 (en) * 2014-12-15 2016-06-23 株式会社デンソー Electric current estimating device

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8547045B2 (en) * 2011-02-23 2013-10-01 Deere & Company Method and system controlling an electrical motor with temperature compensation
KR101252545B1 (en) * 2011-07-05 2013-04-08 현대로템 주식회사 An indirect measuring method of average temperature of permanent magnet in rotor comprised in permanent magnet synchronous motor
JP5924045B2 (en) * 2012-03-14 2016-05-25 日産自動車株式会社 Electric motor control device and electric motor control method
JP5533928B2 (en) 2012-04-22 2014-06-25 株式会社デンソー AC motor control device
KR101827000B1 (en) * 2012-06-12 2018-02-07 현대자동차주식회사 Method for controlling interior permanent magnet synchronous motor

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03222686A (en) * 1989-11-28 1991-10-01 Shinko Electric Co Ltd Torque detecting method for synchronous motor
JPH07212915A (en) * 1994-01-20 1995-08-11 Fuji Electric Co Ltd Control method for electric vehicle drive motor
JP3473178B2 (en) * 1995-05-31 2003-12-02 株式会社明電舎 Control device for rotating electric machine
JPH1118496A (en) * 1997-06-18 1999-01-22 Hitachi Ltd Controller and control method for electric vehicle
JP4667608B2 (en) * 2001-01-24 2011-04-13 トヨタ自動車株式会社 AC motor drive control device
JP2003235286A (en) * 2002-02-13 2003-08-22 Nissan Motor Co Ltd Controller for synchronous machine
JP3832443B2 (en) * 2003-03-28 2006-10-11 株式会社日立製作所 AC motor control device
JP4604820B2 (en) * 2005-05-02 2011-01-05 トヨタ自動車株式会社 Control device for motor drive system
JP4706324B2 (en) * 2005-05-10 2011-06-22 トヨタ自動車株式会社 Control device for motor drive system
JP2007159368A (en) * 2005-12-08 2007-06-21 Toyota Motor Corp Control unit of motor drive system
JP2008206338A (en) * 2007-02-21 2008-09-04 Toyota Motor Corp Drive controller of rotary electric machine and vehicle
JP5407322B2 (en) * 2008-12-22 2014-02-05 トヨタ自動車株式会社 AC motor control system

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016116312A (en) * 2014-12-15 2016-06-23 株式会社デンソー Current estimation device
JP2016116313A (en) * 2014-12-15 2016-06-23 株式会社デンソー Current estimation device
JP2016116311A (en) * 2014-12-15 2016-06-23 株式会社デンソー Current estimation device
WO2016098487A1 (en) * 2014-12-15 2016-06-23 株式会社デンソー Electric current estimating device

Also Published As

Publication number Publication date
JP2010200430A (en) 2010-09-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5396906B2 (en) Electric motor drive control device
JP5130031B2 (en) Position sensorless control device for permanent magnet motor
WO2011024935A1 (en) Anomaly detection device for a permanent magnet synchronous electric motor
US9590551B2 (en) Control apparatus for AC motor
US20140225540A1 (en) Control apparatus for ac motor
US9007009B2 (en) Control apparatus for AC motor
JP6179389B2 (en) Electric motor control device
JP4674568B2 (en) Motor inverter
JP4010195B2 (en) Control device for permanent magnet synchronous motor
JP5637155B2 (en) Motor control device and motor control method
JP6396869B2 (en) Motor control device
US9520824B2 (en) Inverter apparatus
JP2006204054A (en) Motor control unit and motor drive system having the same
JP7361924B2 (en) Motor control device, motor control method
JP4781933B2 (en) Electric motor control device
JP5948266B2 (en) Inverter device, construction machine, electric motor control method
JP2015211569A (en) Synchronous machine control device
JP6241331B2 (en) Electric motor control device
JP2010268599A (en) Control device for permanent magnet motor
JP2019122188A (en) Motor control device and demagnetization determination circuit
JP2019068515A (en) Motor controller
JP5996485B2 (en) Motor drive control device
JP2015073396A (en) Control apparatus and control method for electric motor
JP5854057B2 (en) Step-out detection device and motor drive system
JP2009100600A (en) Inverter control device and control method thereof

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20111219

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20130424

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20130430

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20130628

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20130924

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20131007

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5396906

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150