JP5910757B2 - Electric motor control device - Google Patents

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Description

この発明は、永久磁石型電動機の運転を制御する制御装置に関する。   The present invention relates to a control device that controls the operation of a permanent magnet motor.

同期電動機の出力トルクを推定して、推定した出力トルクと外部から供給されるトルク指令とにより同期電動機をベクトル制御する制御装置が、例えば特許文献1および2に開示されている。   For example, Patent Documents 1 and 2 disclose control devices that estimate the output torque of a synchronous motor and perform vector control of the synchronous motor based on the estimated output torque and a torque command supplied from outside.

図5は、特許文献1の制御装置を含む電動機制御システムの構成を示すブロック図である。特許文献1の制御装置では、まず、同期電動機に供給される各相電圧と電流検出器により検出される同期電動機の各相電流とにより同期電動機の消費電力を算出する。次に、回転角検出器により検出される同期電動機の回転子の回転角から回転角速度を算出し、同期電動機の消費電力を回転角速度により除算して同期電動機の出力トルクの推定値を求める。そして、この出力トルクの推定値が出力トルクの目標値を指示するトルク指令と等しくなるように、同期電動機の各相電流を決定するトルク指令を調整する。   FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of an electric motor control system including the control device of Patent Document 1. In the control device of Patent Document 1, first, the power consumption of the synchronous motor is calculated from the phase voltages supplied to the synchronous motor and the phase currents of the synchronous motor detected by the current detector. Next, the rotational angular velocity is calculated from the rotational angle of the rotor of the synchronous motor detected by the rotational angle detector, and the estimated value of the output torque of the synchronous motor is obtained by dividing the power consumption of the synchronous motor by the rotational angular velocity. Then, the torque command for determining each phase current of the synchronous motor is adjusted so that the estimated value of the output torque is equal to the torque command for instructing the target value of the output torque.

図6は、特許文献2の制御装置を含む電動機制御システムの構成を示すブロック図である。特許文献2の制御装置では、同期電動機に供給される各相電圧から同期電動機の電機子巻線に鎖交する鎖交磁束をベクトル表現した鎖交磁束ベクトルを求め、この鎖交磁束ベクトルと電機子巻線に流れる電流をベクトル表現した電流ベクトルとの外積を求める。また、単位時間あたりの回転子の磁極位置の変化量に対する鎖交磁束ベクトルと電流ベクトルとの内積の変化量を求める。これら鎖交磁束ベクトルと電流ベクトルとの外積と、鎖交磁束ベクトルと電流ベクトルとの内積の変化量とから出力トルクを推定する。そして、この出力トルクの推定値を用いて出力トルクの補正を行う。   FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of an electric motor control system including the control device of Patent Document 2. In the control device of Patent Document 2, an interlinkage magnetic flux vector representing the interlinkage magnetic flux interlinking to the armature winding of the synchronous motor is obtained from each phase voltage supplied to the synchronous motor, and the interlinkage magnetic flux vector and the electric motor An outer product with a current vector representing the current flowing in the child winding as a vector is obtained. Also, the amount of change in the inner product of the flux linkage vector and the current vector with respect to the amount of change in the magnetic pole position of the rotor per unit time is obtained. The output torque is estimated from the outer product of the flux linkage vector and the current vector and the amount of change in the inner product of the flux linkage vector and the current vector. Then, the output torque is corrected using the estimated value of the output torque.

このようにして、特許文献1および2の制御装置は、出力トルクがトルク指令から乖離するのを防止している。   In this way, the control devices of Patent Documents 1 and 2 prevent the output torque from deviating from the torque command.

特開2006−311770号公報JP 2006-31770 A 特開2009−268268号公報JP 2009-268268 A

しかし、特許文献1および2の電動機制御装置には、共に2つの問題がある。第1の問題は、同期電動機の動作点と最適な動作点との間にずれが生じることを防止することができず、同期電動機を高効率で運転することができない、というものである。   However, the electric motor control devices of Patent Documents 1 and 2 both have two problems. The first problem is that it is impossible to prevent a shift between the operating point of the synchronous motor and the optimum operating point, and the synchronous motor cannot be operated with high efficiency.

この第1の問題について詳細に説明する。一般に、ベクトル制御ではトルク指令から電流指令を算出する手段を設けている。このトルク指令から電流指令を算出する手段では、トルク指令から電流振幅が最小となるように電流の位相角と電流の振幅を決定し、この位相角をもった電流をdq軸座標系におけるd軸およびq軸に投影しd軸電流指令およびq軸電流指令を算出している。このトルク指令から決定する電流の位相角と電流の振幅のことを動作点と呼び、電流振幅が最小となるときの電流の位相角のことを最適な動作点と呼ぶ。また、トルク指令から電流指令を算出する手段では、同期電動機の特性(例えばインダクタンスなど)を示す定数は事前に決定され固定された値として電流指令を算出している。   This first problem will be described in detail. Generally, in the vector control, means for calculating a current command from a torque command is provided. In the means for calculating the current command from the torque command, the current phase angle and the current amplitude are determined from the torque command so as to minimize the current amplitude, and the current having this phase angle is represented by the d axis in the dq axis coordinate system. And d-axis current command and q-axis current command are calculated by projecting on the q-axis. The current phase angle and current amplitude determined from the torque command are referred to as an operating point, and the current phase angle when the current amplitude is minimized is referred to as an optimal operating point. Further, in the means for calculating the current command from the torque command, the current command is calculated with a constant indicating the characteristic (for example, inductance) of the synchronous motor being determined and fixed in advance.

このような従来の電動機制御装置に同期電動機が接続されて同期電動機が過負荷となった場合、同期電動機内部の磁気回路に磁気飽和が発生することがある。特に、電気車駆動用の電動機として設計される永久磁石型電動機では、当該電動機をコンパクトに設計するため、磁気飽和が発生し易い。同期電動機内部に磁気飽和が発生すると、同期電動機の定数が変化し(特にq軸インダクタンスが変化し)、この同期電動機の定数の変化により出力トルクが変化する。また、同期電動機の定数が変化すると、トルク指令に対する電流が最小となる最適な動作点が変化することとなる。これに対して、トルク指令から電流指令を算出する手段では、同期電動機の定数を固定値として電流指令を算出するため、同期電動機の定数の変化が電流指令に反映されない。すなわち、同期電動機の定数を固定値として決定した動作点と実際の同期電動機の定数の変化により変化した最適な動作点とがずれることとなる。これにより、実際の最適な動作点とは異なる動作点において同期電動機を運転することになるため、同期電動機に必要以上の電流を流さなければならず、同期電動機を高効率で運転することができない。   When a synchronous motor is connected to such a conventional motor control device and the synchronous motor is overloaded, magnetic saturation may occur in the magnetic circuit inside the synchronous motor. In particular, in a permanent magnet type motor designed as an electric motor for driving an electric vehicle, since the motor is designed in a compact manner, magnetic saturation is likely to occur. When magnetic saturation occurs in the synchronous motor, the constant of the synchronous motor changes (particularly, the q-axis inductance changes), and the output torque changes due to the change of the constant of the synchronous motor. Further, when the constant of the synchronous motor changes, the optimum operating point at which the current with respect to the torque command is minimized changes. On the other hand, since the means for calculating the current command from the torque command calculates the current command with the constant of the synchronous motor as a fixed value, the change in the constant of the synchronous motor is not reflected in the current command. That is, the operating point determined by setting the constant of the synchronous motor as a fixed value and the optimum operating point changed due to the change in the constant of the actual synchronous motor will deviate. As a result, since the synchronous motor is operated at an operating point different from the actual optimal operating point, a current more than necessary must flow through the synchronous motor, and the synchronous motor cannot be operated with high efficiency. .

第2の問題は、同期電動機の回転子の回転角速度が低い場合、出力トルクの推定を精度良く行うことができない、というものである。特に回転角速度がゼロ近傍の値の場合、出力トルクを推定することができない。このため、低回転角速度の場合には、出力トルクの推定値とトルク指令との間の乖離がなくなるように行う出力トルクの補正を精度良く行うことができない。   The second problem is that the output torque cannot be accurately estimated when the rotational angular velocity of the rotor of the synchronous motor is low. In particular, when the rotational angular velocity is a value near zero, the output torque cannot be estimated. For this reason, in the case of the low rotational angular velocity, it is not possible to accurately correct the output torque so as to eliminate the difference between the estimated value of the output torque and the torque command.

この発明は以上のような事情に鑑みてなされたものであり、同期電動機を高効率で運転することができる制御装置を提供することを第1の目的とし、同期電動機の回転子の回転角速度が低い場合においても高精度で出力トルクの補正をすることができる制御装置を提供することを第2の目的としている。   The present invention has been made in view of the circumstances as described above. The first object of the present invention is to provide a control device capable of operating a synchronous motor with high efficiency. The rotational angular velocity of the rotor of the synchronous motor is A second object is to provide a control device that can correct the output torque with high accuracy even in a low case.

この発明は、永久磁石型電動機の出力トルクを指示するトルク指令と、前記永久磁石型電動機の特性を示す定数とに基づいて前記永久磁石型電動機に供給する電流を指示する電流指令を算出する電流指令演算手段と、前記永久磁石型電動機に流れる電流が前記電流指令に追従するように前記永久磁石型電動機に供給する電圧を指示する電圧指令を調整する電流制御手段と、前記永久磁石型電動機に与えられる電流および電圧に基づいて、前記定数を推定する定数推定手段とを具備することを特徴とする電動機制御装置を提供する。   The present invention provides a current for calculating a current command for instructing a current to be supplied to the permanent magnet type motor based on a torque command for instructing an output torque of the permanent magnet type motor and a constant indicating a characteristic of the permanent magnet type motor. Command calculating means, current control means for adjusting a voltage command for instructing a voltage to be supplied to the permanent magnet type motor so that a current flowing through the permanent magnet type motor follows the current command, and a permanent magnet type motor. There is provided a motor control device comprising constant estimation means for estimating the constant based on a given current and voltage.

この発明によれば、永久磁石型電動機の定数を推定し、この定数の推定値を用いて電流指令を算出するため、永久磁石型電動機の動作点が最適な動作点からずれることを防止することができ、永久磁石型電動機を高効率で運転することができる。   According to the present invention, the constant of the permanent magnet type motor is estimated, and the current command is calculated using the estimated value of the constant, so that the operating point of the permanent magnet type motor is prevented from deviating from the optimum operating point. And the permanent magnet motor can be operated with high efficiency.

また、この発明は、前記定数推定手段によって推定された前記定数および前記永久磁石型電動機のトルク乖離係数を記憶する定数記憶手段を具備し、前記永久磁石型電動機の回転子の回転角速度が所定の回転角速度以上の場合、前記定数推定手段に推定させた前記定数および前記永久磁石型電動機のトルク乖離係数を前記定数記憶手段に記憶させるとともに前記電流指令演算手段に供給し、前記永久磁石型電動機の回転子の回転角速度が所定の回転角速度未満の場合、前記定数記憶手段に記憶された前記定数および前記永久磁石型電動機のトルク乖離係数の推定値を前記電流指令演算手段に供給する動作判断手段をさらに具備することを特徴とする電動機制御装置を提供する。   The present invention further includes constant storage means for storing the constant estimated by the constant estimation means and a torque deviation coefficient of the permanent magnet type electric motor, and a rotational angular velocity of a rotor of the permanent magnet type electric motor is predetermined. When the rotational angular velocity is equal to or higher than the rotational angular velocity, the constant estimated by the constant estimating unit and the torque deviation coefficient of the permanent magnet type motor are stored in the constant storage unit and supplied to the current command calculation unit, and the permanent magnet type motor When the rotational angular velocity of the rotor is less than a predetermined rotational angular velocity, operation determining means for supplying the current command calculating means with the constant stored in the constant storage means and the estimated value of the torque deviation coefficient of the permanent magnet type motor. Furthermore, the present invention provides an electric motor control device.

この発明によれば、永久磁石型電動機の回転角速度が所定回転角速度未満の場合、永久磁石型電動機の定数の推定およびトルク乖離係数の推定を行わず、高回転角速度において推定した永久磁石型電動機の定数およびトルク乖離係数を電流指令演算手段に供給して電流指令を算出するため、低回転角速度においても高精度で出力トルクの補正を行うことができる。   According to the present invention, when the rotational angular velocity of the permanent magnet type motor is less than the predetermined rotational angular velocity, the estimation of the constant of the permanent magnet type motor and the estimation of the torque divergence coefficient are not performed, but the permanent magnet type motor estimated at the high rotational angular velocity is used. Since the constant and the torque deviation coefficient are supplied to the current command calculation means to calculate the current command, the output torque can be corrected with high accuracy even at a low rotational angular velocity.

この発明の第1実施形態である電動機制御装置50Aを含む電動機制御システムAの構成を示すブロック図である。1 is a block diagram showing a configuration of an electric motor control system A including an electric motor control device 50A according to a first embodiment of the present invention. 同実施形態である電動機制御装置50Aの動作判断部44の動作を示す図である。It is a figure which shows operation | movement of the operation determination part 44 of 50 A of electric motor control apparatuses which are the same embodiment. この発明の第2実施形態である電動機制御装置50Bを含む電動機制御システムBの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the electric motor control system B containing the electric motor control apparatus 50B which is 2nd Embodiment of this invention. この発明の第3実施形態である電動機制御装置50Cを含む電動機制御システムCの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the motor control system C containing the motor control apparatus 50C which is 3rd Embodiment of this invention. 特許文献1の制御装置を含む電動機制御システムの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the electric motor control system containing the control apparatus of patent document 1. FIG. 特許文献2の制御装置を含む電動機制御システムの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the electric motor control system containing the control apparatus of patent document 2. FIG.

以下、図面を参照し、この発明の実施形態について説明する。
<第1実施形態>
図1は、この発明の第1実施形態による電動機制御装置50Aを含む電動機制御システムAの構成を示すブロック図である。電動機制御システムAは、PMSM(Permanent Magnet Synchronous Motor;永久磁石型同期電動機)1、インバータ12、PWM(Pulse Width Modulation;パルス幅変調)回路11、電流検出器14および15、位置検出器2および電動機制御装置50Aを有する。本実施形態による電動機制御装置50Aは、PWM回路11を制御することによりインバータ12を動作させ、これをもってPMSM1の運転を制御する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
<First Embodiment>
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an electric motor control system A including an electric motor control device 50A according to the first embodiment of the present invention. The motor control system A includes a PMSM (Permanent Magnet Synchronous Motor) 1, an inverter 12, a PWM (Pulse Width Modulation) circuit 11, current detectors 14 and 15, a position detector 2 and an electric motor. It has a control device 50A. The motor control device 50A according to the present embodiment operates the inverter 12 by controlling the PWM circuit 11, and controls the operation of the PMSM 1 with this.

インバータ12は、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor;絶縁ゲートバイポーラトランジスタ)などのスイッチング素子を有し、スイッチング素子をオン/オフすることにより直流電圧をU相、V相およびW相の3相交流電圧に変換する電力変換装置である。インバータ12のU相、V相およびW相の各出力端には、PMSM1が接続される。PWM回路11は、電動機制御装置50Aから供給されるU相電圧Vu、V相電圧VvおよびW相電圧Vwに基づいてインバータ12のスイッチング素子をオン/オフさせるPWM信号を生成する回路である。   The inverter 12 includes a switching element such as an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor), and turns on / off the switching element to convert a DC voltage into a three-phase AC voltage of U phase, V phase, and W phase. It is the power converter device which converts. The PMSM 1 is connected to the output terminals of the U phase, V phase, and W phase of the inverter 12. The PWM circuit 11 is a circuit that generates a PWM signal for turning on / off the switching element of the inverter 12 based on the U-phase voltage Vu, the V-phase voltage Vv, and the W-phase voltage Vw supplied from the motor control device 50A.

電流検出器14は、インバータ12からPMSM1に供給されるV相電流ivを検出する装置である。電流検出器15は、インバータ12からPMSM1に供給されるW相電流iwを検出する装置である。位置検出器2は、PMSM1の回転子の位置(回転角度)θを検出する装置である。電流検出器14および15により検出されたV相電流ivおよびW相電流iw、位置検出器2により検出された回転子の位置θの各々の情報は電動機制御装置50Aに送られる。   The current detector 14 is a device that detects the V-phase current iv supplied from the inverter 12 to the PMSM1. The current detector 15 is a device that detects the W-phase current iw supplied from the inverter 12 to the PMSM1. The position detector 2 is a device that detects the position (rotation angle) θ of the rotor of the PMSM 1. Information on each of the V-phase current iv and W-phase current iw detected by the current detectors 14 and 15 and the rotor position θ detected by the position detector 2 is sent to the motor control device 50A.

電動機制御装置50Aは、電流指令演算部20、uvw→dq座標変換部21、減算器22および23、電流制御器(ACR:Automatic Current Regulator)25および26、dq→uvw座標変換部28、微分演算回路16、定数推定部43、定数記憶部42および動作判断部44を有する。   The motor control device 50A includes a current command calculation unit 20, an uvw → dq coordinate conversion unit 21, subtractors 22 and 23, current controllers (ACR: Automatic Current Regulator) 25 and 26, a dq → uvw coordinate conversion unit 28, and a differential calculation. The circuit 16, the constant estimation unit 43, the constant storage unit 42, and the operation determination unit 44 are included.

電流指令演算部20は、例えば、最小の電流で最大のトルクをPMSM1に発生させるように制御する最大トルク/電流制御などの公知の制御則に基づいて、外部から供給されるトルク指令Trq*からd軸電流指令id*およびq軸電流指令iq*をそれぞれ算出する。このとき、電流指令演算部20は、PMSM1の定数であるq軸インダクタンスLqとして、定数記憶部42から供給されるq軸インダクタンスLqの推定値を用いる。また、電流指令演算部20は、トルク指令Trq*と出力トルクの関係を示す係数として、定数記憶部42から供給されるトルク乖離係数Ktrqの推定値を用いる。なお、q軸インダクタンスLqおよびトルク乖離係数Ktrqの推定方法については後述する。   For example, the current command calculation unit 20 uses a torque command Trq * supplied from the outside based on a known control law such as maximum torque / current control for controlling the PMSM 1 to generate the maximum torque with the minimum current. The d-axis current command id * and the q-axis current command iq * are respectively calculated. At this time, the current command calculation unit 20 uses the estimated value of the q-axis inductance Lq supplied from the constant storage unit 42 as the q-axis inductance Lq that is a constant of PMSM1. Further, the current command calculation unit 20 uses an estimated value of the torque deviation coefficient Ktrq supplied from the constant storage unit 42 as a coefficient indicating the relationship between the torque command Trq * and the output torque. A method for estimating the q-axis inductance Lq and the torque deviation coefficient Ktrq will be described later.

uvw→dq座標変換部21は、位置検出器2により検出された回転子の位置θを用いて、V相電流検出器14により検出されたPMSM1のV相電流ivおよびW相電流検出器15により検出されたPMSM1のW相電流iwを、dq軸座標系におけるd軸電流idおよびq軸電流iqに座標変換する。このとき、uvw→dq座標変換部21では、U相、V相およびW相の各相電流の和がゼロであることを利用して、V相電流検出器14からのV相電流ivとW相電流検出器15からのW相電流iwとからU相電流iuを算出した後に、これらU相電流iu、V相電流ivおよびW相電流iwをd軸電流idおよびq軸電流iqに変換する。   The uvw → dq coordinate conversion unit 21 uses the rotor position θ detected by the position detector 2 to detect the V-phase current iv and the W-phase current detector 15 of the PMSM 1 detected by the V-phase current detector 14. The detected W-phase current iw of PMSM1 is coordinate-converted into a d-axis current id and a q-axis current iq in the dq-axis coordinate system. At this time, the uvw → dq coordinate conversion unit 21 uses the fact that the sum of the U-phase, V-phase, and W-phase currents is zero, so that the V-phase currents iv and W from the V-phase current detector 14 are zero. After calculating the U-phase current iu from the W-phase current iw from the phase current detector 15, the U-phase current iu, the V-phase current iv and the W-phase current iw are converted into a d-axis current id and a q-axis current iq. .

減算器22は、電流指令演算部20にて算出されたd軸電流指令id*から、uvw→dq座標変換部21にて算出されたd軸電流idを減算し、減算結果を電流制御器25に出力する。また、減算器23は、電流指令演算部20にて算出されたq軸電流指令iq*から、uvw→dq座標変換部21にて算出されたq軸電流iqを減算し、減算結果を電流制御器26に出力する。   The subtractor 22 subtracts the d-axis current id calculated by the uvw → dq coordinate conversion unit 21 from the d-axis current command id * calculated by the current command calculation unit 20, and the subtraction result is the current controller 25. Output to. Further, the subtracter 23 subtracts the q-axis current iq calculated by the uvw → dq coordinate conversion unit 21 from the q-axis current command iq * calculated by the current command calculation unit 20, and the subtraction result is subjected to current control. Output to the device 26.

電流制御器25は、減算器22の減算結果(すなわち、d軸電流指令id*とd軸電流idとの電流差)がゼロとなるようにd軸電圧指令Vd*を調節して出力する。また、電流制御器26は、減算器23の減算結果(すなわち、q軸電流指令iq*とq軸電流iqとの電流差)がゼロとなるようにq軸電圧指令Vq*を調節して出力する。   The current controller 25 adjusts and outputs the d-axis voltage command Vd * so that the subtraction result of the subtracter 22 (that is, the current difference between the d-axis current command id * and the d-axis current id) becomes zero. The current controller 26 adjusts and outputs the q-axis voltage command Vq * so that the subtraction result of the subtracter 23 (that is, the current difference between the q-axis current command iq * and the q-axis current iq) becomes zero. To do.

dq→uvw座標変換部28は、位置検出器2により検出された回転子の位置θを用いて、電流制御器25により調節されたd軸電圧指令Vd*および電流制御器26により調節されたq軸電圧指令Vq*を、三相(UVW)座標系におけるU相電圧指令Vu*、V相電圧指令Vv*およびW相電圧指令Vw*に変換する。そしてdq→uvw座標変換部28は、U相電圧指令Vu*、V相電圧指令Vv*およびW相電圧指令Vw*をそれぞれU相電圧Vu、V相電圧VvおよびW相電圧Vwとして出力する。   The dq → uvw coordinate conversion unit 28 uses the rotor position θ detected by the position detector 2 to adjust the d-axis voltage command Vd * adjusted by the current controller 25 and the q adjusted by the current controller 26. The shaft voltage command Vq * is converted into a U-phase voltage command Vu *, a V-phase voltage command Vv *, and a W-phase voltage command Vw * in a three-phase (UVW) coordinate system. Then, dq → uvw coordinate conversion unit 28 outputs U-phase voltage command Vu *, V-phase voltage command Vv *, and W-phase voltage command Vw * as U-phase voltage Vu, V-phase voltage Vv, and W-phase voltage Vw, respectively.

微分演算回路16は、位置検出器2により検出されたPMSM1の回転子の位置θを微分演算して、PMSM1の回転子の回転角速度ωを算出する。   The differential operation circuit 16 performs differential operation on the position θ of the PMSM1 rotor detected by the position detector 2 to calculate the rotational angular velocity ω of the PMSM1 rotor.

定数推定部43は、uvw→dq座標変換部21にて算出されたd軸電流idおよびq軸電流iq、電流制御器25にて調節されたd軸電圧指令Vd*、電流制御器26にて調節されたq軸電圧指令Vq*、微分演算回路16にて算出された回転角速度ωおよび外部から供給されたトルク指令Trq*の各情報を用いて、PMSM1の定数のひとつであるq軸インダクタンスLqの推定値および出力トルクの推定値とトルク指令との乖離の程度を示すトルク乖離係数Ktrqの推定値のそれぞれを算出する。なお、この明細書では、q軸インダクタンスLqの推定値の算出をq軸インダクタンスLqの推定、トルク乖離係数Ktrqの推定値の算出をトルク乖離係数Ktrqの推定と呼ぶこともある。また、これらq軸インダクタンスLqおよびトルク乖離係数Ktrqの推定は、動作判断部44からの指示により実行される。q軸インダクタンスLqおよびトルク乖離係数Ktrqの推定については後に詳述する。   The constant estimation unit 43 uses the d-axis current id and q-axis current iq calculated by the uvw → dq coordinate conversion unit 21, the d-axis voltage command Vd * adjusted by the current controller 25, and the current controller 26. Using each information of the adjusted q-axis voltage command Vq *, the rotational angular velocity ω calculated by the differential calculation circuit 16 and the torque command Trq * supplied from the outside, the q-axis inductance Lq which is one of the constants of PMSM1. And the estimated value of the torque deviation coefficient Ktrq indicating the degree of deviation between the estimated value and the estimated value of the output torque and the torque command. In this specification, calculation of the estimated value of the q-axis inductance Lq may be referred to as estimation of the q-axis inductance Lq, and calculation of the estimated value of the torque deviation coefficient Ktrq may be referred to as estimation of the torque deviation coefficient Ktrq. In addition, the estimation of the q-axis inductance Lq and the torque deviation coefficient Ktrq is executed according to an instruction from the operation determination unit 44. The estimation of the q-axis inductance Lq and the torque deviation coefficient Ktrq will be described in detail later.

定数記憶部42は、動作判断部44からの指示により、定数推定部43にて推定されたq軸インダクタンスLqおよびトルク乖離係数Ktrqを記憶する。また、定数記憶部42は、動作判断部44からの指示により、定数推定部43にて推定されたq軸インダクタンスLqおよびトルク乖離係数Ktrqまたは定数記憶部42に記憶されたq軸インダクタンスLqおよびトルク乖離係数Ktrqのいずれかを電流指令演算部20に供給する。定数記憶部42の動作については後に詳述する。   The constant storage unit 42 stores the q-axis inductance Lq and the torque deviation coefficient Ktrq estimated by the constant estimation unit 43 according to an instruction from the operation determination unit 44. Further, the constant storage unit 42 receives the q-axis inductance Lq and the torque deviation coefficient Ktrq estimated by the constant estimation unit 43 or the q-axis inductance Lq and torque stored in the constant storage unit 42 according to an instruction from the operation determination unit 44. One of the deviation coefficients Ktrq is supplied to the current command calculation unit 20. The operation of the constant storage unit 42 will be described in detail later.

動作判断部44は、微分演算回路16にて算出した回転角速度ωが所定回転角速度以上であるか否かにより、定数推定部43においてq軸インダクタンスLqおよびトルク乖離係数Ktrqの算出を行うか否かの判断および定数記憶部42においてq軸インダクタンスLqおよびトルク乖離係数Ktrqの記憶を行うか否かの判断を行い、これら判断結果に基づく指示を定数推定部43および定数記憶部42に対して行う。動作判断部44が行う判断については後に詳述する。
以上が、本実施形態による電動機制御装置50Aおよびその電動機制御装置50Aを含む電動機制御システムAの構成である。
Whether or not the motion determination unit 44 calculates the q-axis inductance Lq and the torque deviation coefficient Ktrq in the constant estimation unit 43 based on whether or not the rotational angular velocity ω calculated by the differential calculation circuit 16 is equal to or greater than a predetermined rotational angular velocity. And the constant storage unit 42 determines whether to store the q-axis inductance Lq and the torque deviation coefficient Ktrq, and instructs the constant estimation unit 43 and the constant storage unit 42 based on these determination results. The determination performed by the operation determination unit 44 will be described in detail later.
The above is the configuration of the motor control device 50A according to the present embodiment and the motor control system A including the motor control device 50A.

次に、定数推定部43におけるq軸インダクタンスLqの推定について説明する。PMSM1に電流を流すことにより電動機内部鉄心に磁気飽和が生じた場合、PMSM1の定数が変化し、PMSM1の電流が変化する。例えば、q軸インダクタンスLqの変化により電流が変化し、d軸電流idとd軸電流指令id*との間に誤差が生じる。本実施形態による電動機制御装置50Aでは、図1に示すように、減算器22においてd軸電流idとd軸電流指令id*との間に生じる誤差を算出し、電流制御器25においてそのd軸電流idとd軸電流指令id*との間に生じる誤差がなくなるようにd軸電圧指令Vd*を調整して出力している(換言すると、d軸電流idをd軸電流指令id*に追従させている)。このため、電流制御器25から出力されるd軸電圧指令Vd*には、d軸電流idとd軸電流指令id*との間の誤差が反映されており、結果として、PMSM1のq軸インダクタンスLqの変化が反映されている。このd軸電圧指令Vd*を用いて演算を行うことにより、磁気飽和により変化した後のPMSM1のq軸インダクタンスLqを推定することができる。変化後のPMSM1のq軸インダクタンスLqを推定することができれば、その推定値を用いて電流指令を算出することにより動作点が最適動作点からずれることを防止することができる。そこで、本実施形態による電動機制御装置50Aでは、このd軸電圧指令Vd*を定数推定部43に供給し、定数推定部43においてd軸電圧指令Vd*を用いた演算処理を行うことにより、PMSM1の定数であるq軸インダクタンスLqを推定している。なお、PMSM1の定数のうちq軸インダクタンスLqを推定しているのは、磁気飽和が発生した場合に動作点が最適な動作点からずれる影響が他のPMSM1の定数に比べ大きいからである。   Next, estimation of the q-axis inductance Lq in the constant estimation unit 43 will be described. When magnetic saturation occurs in the internal core of the motor by passing a current through PMSM1, the constant of PMSM1 changes and the current of PMSM1 changes. For example, the current changes due to a change in the q-axis inductance Lq, and an error occurs between the d-axis current id and the d-axis current command id *. In the motor control device 50A according to the present embodiment, as shown in FIG. 1, an error generated between the d-axis current id and the d-axis current command id * is calculated in the subtractor 22, and the d-axis is calculated in the current controller 25. The d-axis voltage command Vd * is adjusted and output so that there is no error between the current id and the d-axis current command id * (in other words, the d-axis current id follows the d-axis current command id *. ) For this reason, the d-axis voltage command Vd * output from the current controller 25 reflects an error between the d-axis current id and the d-axis current command id *. As a result, the q-axis inductance of PMSM1 The change of Lq is reflected. By calculating using this d-axis voltage command Vd *, it is possible to estimate the q-axis inductance Lq of PMSM1 after changing due to magnetic saturation. If the q-axis inductance Lq of PMSM1 after the change can be estimated, it is possible to prevent the operating point from deviating from the optimal operating point by calculating the current command using the estimated value. Therefore, in the motor control device 50A according to the present embodiment, the d-axis voltage command Vd * is supplied to the constant estimation unit 43, and the constant estimation unit 43 performs arithmetic processing using the d-axis voltage command Vd *, thereby obtaining PMSM1. The q-axis inductance Lq that is a constant of is estimated. The reason why the q-axis inductance Lq is estimated among the constants of PMSM1 is that the influence of the operating point deviating from the optimum operating point when magnetic saturation occurs is larger than the other PMSM1 constants.

q軸インダクタンスLqの推定についてより詳細に説明する。dq軸座標系におけるPMSM1の電圧方程式は以下の式(1A)および(1B)で表すことができる。

Figure 0005910757
ここで、RaはPMSM1の電機子抵抗(巻き線抵抗)、Ψaは永久磁石による磁束成分、ωはPMSM1の回転子の回転角速度、Ldはd軸インダクタンス、Lqはq軸インダクタンス、idはd軸電流、iqはq軸電流、Vdはd軸電圧、Vqはq軸電圧である。The estimation of the q-axis inductance Lq will be described in detail. The voltage equation of PMSM1 in the dq axis coordinate system can be expressed by the following equations (1A) and (1B).
Figure 0005910757
Here, Ra is the armature resistance (winding resistance) of PMSM1, Ψa is the magnetic flux component by the permanent magnet, ω is the rotational angular velocity of the rotor of PMSM1, Ld is the d-axis inductance, Lq is the q-axis inductance, and id is the d-axis Current, iq is a q-axis current, Vd is a d-axis voltage, and Vq is a q-axis voltage.

PMSM1が安定に回転している場合、d軸電流の変化(did/dt)およびq軸電流の変化(diq/dt)をゼロとすると、上記式(1A)および(1B)は下記式(2A)および(2B)に簡略化することができる。

Figure 0005910757
When PMSM1 rotates stably, assuming that the change in d-axis current (did / dt) and the change in q-axis current (diq / dt) are zero, the above formulas (1A) and (1B) are expressed by the following formula (2A ) And (2B).
Figure 0005910757

そして、上記式(2A)は、q軸インダクタンスLqについて下記式(3)のように変形することができる。

Figure 0005910757
式(3)に示すように、q軸インダクタンスLqは、電機子抵抗Ra、回転角速度ω、d軸電流id、q軸電流iqおよびd軸電圧Vdから求めることができる。このため、本実施形態による電動機制御装置50Aの定数推定部43では、上記式(3)に基づいて電機子抵抗Ra、回転角速度ω、d軸電流id、q軸電流iqおよびd軸電圧Vdからq軸インダクタンスLqを推定する。And the said Formula (2A) can be deform | transformed like following formula (3) about the q-axis inductance Lq.
Figure 0005910757
As shown in Expression (3), the q-axis inductance Lq can be obtained from the armature resistance Ra, the rotational angular velocity ω, the d-axis current id, the q-axis current iq, and the d-axis voltage Vd. Therefore, in the constant estimation unit 43 of the motor control device 50A according to the present embodiment, from the armature resistance Ra, the rotational angular velocity ω, the d-axis current id, the q-axis current iq, and the d-axis voltage Vd based on the above equation (3). The q-axis inductance Lq is estimated.

さらに詳細に説明すると、式(3)における電機子抵抗Raは予め測定した値を用い、回転角速度ωは位置検出器2の検出結果を微分演算した値を用いる。また、式(3)におけるd軸電流idおよびq軸電流iqは、電流検出器14および15の検出結果をdq座標に変換した値を各々用いる。また、式(3)におけるd軸電圧Vdは、電流制御器25の出力であるd軸電圧指令Vd*を用いる。   More specifically, the armature resistance Ra in the equation (3) uses a value measured in advance, and the rotational angular velocity ω uses a value obtained by differentiating the detection result of the position detector 2. Further, as the d-axis current id and the q-axis current iq in the expression (3), values obtained by converting the detection results of the current detectors 14 and 15 into dq coordinates are used. Further, the d-axis voltage command Vd * that is the output of the current controller 25 is used as the d-axis voltage Vd in the expression (3).

ここで、式(3)におけるd軸電圧Vdとして用いるd軸電圧指令Vd*についてさらに詳細に説明する。式(3)におけるd軸電圧VdはPMSM1へ入力する各相電圧をdq軸座標系に変換したd軸電圧であるが、本実施形態による電動機制御システムAのようにPMSM1の入力電圧を検出する手段を設けていない場合には、式(3)におけるd軸電圧Vdとしてd軸電圧指令Vd*を用いることができる。このとき、d軸電圧Vdとd軸電圧指令Vd*との間に誤差が存在する可能性がある。この誤差の主な原因は、インバータ12のスイッチングデバイスの貫通電流を防止するためにPWM信号に挿入したいわゆるデッドタイムである。本実施形態による電動機制御システムAでは、このデッドタイムによるd軸電圧Vdとd軸電圧指令Vd*との間の誤差を補正する手段をPWM回路11に含んでいる(図示略)。具体的には、デッドタイムはインバータ12のスイッチング素子をオンさせるためのパルス幅を短くして設けるため、パルス幅が短くなった分に相当する電圧分だけd軸電圧Vdはd軸電圧指令Vd*より低下する。PWM回路11は、この電圧の低下がなくなるようにd軸電圧Vdを補正し、補正したd軸電圧Vdを出力するようなPWM信号を生成する。これにより、d軸電圧指令Vd*はd軸電圧Vdと同等とみなすことができるため、式(3)におけるd軸電圧Vdとして電流制御器25の出力であるd軸電圧指令Vd*を直接用いることができる。   Here, the d-axis voltage command Vd * used as the d-axis voltage Vd in Expression (3) will be described in more detail. The d-axis voltage Vd in Expression (3) is a d-axis voltage obtained by converting each phase voltage input to the PMSM1 into the dq-axis coordinate system, and detects the input voltage of the PMSM1 as in the motor control system A according to the present embodiment. When no means is provided, the d-axis voltage command Vd * can be used as the d-axis voltage Vd in Equation (3). At this time, there is a possibility that an error exists between the d-axis voltage Vd and the d-axis voltage command Vd *. The main cause of this error is a so-called dead time inserted in the PWM signal in order to prevent a through current of the switching device of the inverter 12. In the motor control system A according to the present embodiment, the PWM circuit 11 includes means for correcting an error between the d-axis voltage Vd and the d-axis voltage command Vd * due to this dead time (not shown). Specifically, since the dead time is provided by shortening the pulse width for turning on the switching element of the inverter 12, the d-axis voltage Vd is equivalent to the voltage corresponding to the shortened pulse width as the d-axis voltage command Vd. * Lower than The PWM circuit 11 corrects the d-axis voltage Vd so as to eliminate this voltage drop, and generates a PWM signal that outputs the corrected d-axis voltage Vd. Accordingly, since the d-axis voltage command Vd * can be regarded as equivalent to the d-axis voltage Vd, the d-axis voltage command Vd * that is the output of the current controller 25 is directly used as the d-axis voltage Vd in the equation (3). be able to.

このようにして推定したq軸インダクタンスLqは、電流指令演算部20に供給されて電流指令id*およびiq*の算出に利用される。推定したq軸インダクタンスLqを用いて電流指令id*およびiq*を算出し、この電流指令id*およびiq*をPMSM1の制御に用いることにより、PMSM1を磁気飽和による変化後の定数(q軸インダクタンスLq)に応じた最適な動作点で運転することができる。
以上がq軸インダクタンスLqの推定の詳細である。
The q-axis inductance Lq estimated in this way is supplied to the current command calculation unit 20 and used for calculation of the current commands id * and iq *. Current commands id * and iq * are calculated using the estimated q-axis inductance Lq, and the current commands id * and iq * are used for controlling PMSM1, whereby PMSM1 is a constant (q-axis inductance after change due to magnetic saturation). It is possible to drive at an optimum operating point according to Lq).
The above is the details of the estimation of the q-axis inductance Lq.

次に、定数推定部43におけるトルク乖離係数Ktrqの推定について説明する。先に述べたように、電動機内部鉄心に磁気飽和が生じた場合、PMSM1の定数が変化し、PMSM1の出力トルクも変化することとなる。このため、出力トルクと外部からのトルク指令との間に乖離が生じる。本実施形態による電動機制御装置50Aでは、先に述べたように、電流制御器25においてd軸電流idとd軸電流指令id*との間に生じる誤差がなくなるようにd軸電圧指令Vd*を調整しているため、PMSM1の定数の変化によるd軸電流idの変化はd軸電圧指令Vd*に反映されている。同様に、電動機制御装置50Aでは、電流制御器26においてq軸電流iqとq軸電流指令iq*との間に生じる誤差がなくなるようにq軸電圧指令Vq*を調整しているため、PMSM1の定数の変化によるq軸電流iqの変化はq軸電圧指令Vq*に反映されている。このd軸電圧指令Vd*およびq軸電圧指令Vq*を用いて演算することにより、変化した後の出力トルクを推定することができる。そして、出力トルクを推定することができれば、出力トルクを補正することができる。そこで、本実施形態による電動機制御装置50Aでは、定数推定部43において、d軸電圧指令Vd*およびq軸電圧指令Vq*を用いて出力トルクを推定している。そして、本実施形態による電動機制御装置50Aでは、推定した出力トルクと外部から入力されたトルク指令Trq*とからトルク乖離係数Ktrqを推定している。   Next, estimation of the torque deviation coefficient Ktrq in the constant estimation unit 43 will be described. As described above, when magnetic saturation occurs in the internal iron core of the motor, the constant of PMSM1 changes and the output torque of PMSM1 also changes. For this reason, a divergence occurs between the output torque and the external torque command. In the motor control device 50A according to the present embodiment, as described above, the d-axis voltage command Vd * is set so that there is no error in the current controller 25 between the d-axis current id and the d-axis current command id *. Since the adjustment is performed, the change in the d-axis current id due to the change in the constant of PMSM1 is reflected in the d-axis voltage command Vd *. Similarly, in the motor controller 50A, the q-axis voltage command Vq * is adjusted in the current controller 26 so as to eliminate an error between the q-axis current iq and the q-axis current command iq *. The change in the q-axis current iq due to the change in the constant is reflected in the q-axis voltage command Vq *. By calculating using the d-axis voltage command Vd * and the q-axis voltage command Vq *, it is possible to estimate the output torque after the change. If the output torque can be estimated, the output torque can be corrected. Therefore, in the motor control device 50A according to the present embodiment, the constant estimation unit 43 estimates the output torque using the d-axis voltage command Vd * and the q-axis voltage command Vq *. In the motor control device 50A according to the present embodiment, the torque deviation coefficient Ktrq is estimated from the estimated output torque and the torque command Trq * input from the outside.

トルク乖離係数Ktrqの推定についてより詳細に説明する。dq軸座標系におけるPMSM1の出力トルクは以下の式(4)で表すことができる。

Figure 0005910757
The estimation of the torque deviation coefficient Ktrq will be described in detail. The output torque of PMSM1 in the dq axis coordinate system can be expressed by the following equation (4).
Figure 0005910757

ここで、PnはPMSM1の極対数であり、他の変数は前掲式(1A)および(1B)〜(3)と同様である。また、前掲式(2A)および(2B)は、以下の式(5A)および(5B)に整理することができる。

Figure 0005910757
回転角速度ωがゼロでないときに、上記式(5A)および(5B)を上記式(4)に代入すると、PMSM1の出力トルクは、以下の式(6)で表すことができる。
Figure 0005910757
式(6)に示すように、出力トルクTは、電機子抵抗Ra、回転角速度ω、d軸電流id、q軸電流iq、d軸電圧Vdおよびq軸電圧Vqから求めることができる。このため、本実施形態による電動機制御装置50Aの定数推定部43では、上記式(6)に基づいて出力トルクを推定する。Here, Pn is the number of pole pairs of PMSM1, and the other variables are the same as in the above formulas (1A) and (1B) to (3). Also, the above formulas (2A) and (2B) can be organized into the following formulas (5A) and (5B).
Figure 0005910757
If the above equations (5A) and (5B) are substituted into the above equation (4) when the rotational angular velocity ω is not zero, the output torque of PMSM1 can be expressed by the following equation (6).
Figure 0005910757
As shown in Expression (6), the output torque T can be obtained from the armature resistance Ra, the rotational angular velocity ω, the d-axis current id, the q-axis current iq, the d-axis voltage Vd, and the q-axis voltage Vq. For this reason, the constant estimation unit 43 of the motor control device 50A according to the present embodiment estimates the output torque based on the above equation (6).

さらに詳細に説明すると、式(6)におけるd軸電圧Vdは、電流制御器25の出力であるd軸電圧指令Vd*を用い、q軸電圧Vqは、電流制御器26の出力であるq軸電圧指令Vq*を用いる。ここで、d軸電圧指令Vd*およびq軸電圧指令Vq*を用いることができることについてはq軸インダクタンスLqの算出において説明したのと同様である。また、その他の変数についてはq軸インダクタンスLqの推定と同様である。   More specifically, the d-axis voltage Vd in Expression (6) uses the d-axis voltage command Vd * that is the output of the current controller 25, and the q-axis voltage Vq is the q-axis that is the output of the current controller 26. The voltage command Vq * is used. Here, the d-axis voltage command Vd * and the q-axis voltage command Vq * can be used in the same manner as described in the calculation of the q-axis inductance Lq. Other variables are the same as the estimation of the q-axis inductance Lq.

さらに、トルク乖離係数Ktrqは、式(6)により求める出力トルクの推定値と外部からのトルク指令Trq*とにより、以下の式(7)で表すことができる。

Figure 0005910757
このため、本実施形態による電動機制御装置50Aの定数推定部43では、上記式(7)に基づいてトルク乖離係数Ktrqを推定する。Further, the torque deviation coefficient Ktrq can be expressed by the following equation (7) from the estimated output torque obtained from equation (6) and the external torque command Trq *.
Figure 0005910757
For this reason, the constant estimation unit 43 of the motor control device 50A according to the present embodiment estimates the torque deviation coefficient Ktrq based on the above equation (7).

このようにして推定したトルク乖離係数Ktrqは、電流指令演算部20に供給されて電流指令id*およびiq*の算出に利用される。推定したトルク乖離係数Ktrqを用いて電流指令id*およびiq*を補正することにより、トルク指令と同じ出力トルクでPMSM1を運転することができる。
以上がトルク乖離係数Ktrqの推定の詳細である。
The torque deviation coefficient Ktrq estimated in this way is supplied to the current command calculation unit 20 and used for calculation of the current commands id * and iq *. By correcting the current commands id * and iq * using the estimated torque deviation coefficient Ktrq, the PMSM 1 can be operated with the same output torque as the torque command.
The above is the details of the estimation of the torque deviation coefficient Ktrq.

次に、動作判断部44および定数記憶部42について説明する。前掲式(3)および式(6)(式(7))に示すように、q軸インダクタンスLqおよび出力トルク(トルク乖離係数Ktrq)を推定するにあたり、PMSM1の回転子の回転角速度ωが式の分母にある。このことより、回転角速度ωが高い場合には、q軸インダクタンスLqおよびトルク乖離係数Ktrqは正確に演算することができて演算精度が高いが、回転角速度ωが低い場合には、q軸インダクタンスLqおよびトルク乖離係数Ktrqを正確に演算することができない。特に、回転角速度ωがゼロである場合、すなわちPMSM1の回転子が停止している場合には、q軸インダクタンスLqおよびトルク乖離係数Ktrqは演算不能となる。このように、回転角速度ωが低いまたはゼロである場合、回転角速度ωが高い場合に比べ、q軸インダクタンスLqおよびトルク乖離係数Ktrqの推定精度が低下し、これにより電流指令id*およびiq*の算出精度が低下する。そこで、本実施形態による電動機制御装置50Aでは、回転角速度ωが低いまたはゼロであるときにおける電流指令id*およびiq*の算出精度が低下することを防止するために、動作判断部44および定数記憶部42を設けている。   Next, the operation determination unit 44 and the constant storage unit 42 will be described. As shown in Equations (3) and (6) (Equation (7)), in estimating the q-axis inductance Lq and the output torque (torque divergence coefficient Ktrq), the rotational angular velocity ω of the PMSM1 rotor is given by In the denominator. Accordingly, when the rotational angular velocity ω is high, the q-axis inductance Lq and the torque deviation coefficient Ktrq can be accurately calculated and the calculation accuracy is high. However, when the rotational angular velocity ω is low, the q-axis inductance Lq In addition, the torque deviation coefficient Ktrq cannot be accurately calculated. In particular, when the rotational angular velocity ω is zero, that is, when the rotor of PMSM1 is stopped, the q-axis inductance Lq and the torque deviation coefficient Ktrq cannot be calculated. As described above, when the rotational angular velocity ω is low or zero, the estimation accuracy of the q-axis inductance Lq and the torque deviation coefficient Ktrq is lower than when the rotational angular velocity ω is high, and thereby the current commands id * and iq * are reduced. Calculation accuracy decreases. Therefore, in the motor control device 50A according to the present embodiment, in order to prevent the calculation accuracy of the current commands id * and iq * when the rotational angular velocity ω is low or zero, the operation determination unit 44 and the constant memory are stored. A portion 42 is provided.

図2は、動作判断部44の動作を示す図である。図2に示すように、回転角速度ωが所定値ω0以上の場合(所定回転角速度ω0より高回転角速度の場合)、動作判断部44は、定数推定部43に対してq軸インダクタンスLqおよびトルク乖離係数Ktrqの推定を行う旨の指示を行う。そして、この場合、動作判断部44は、定数記憶部42に対して定数推定部43において推定されたq軸インダクタンスLqおよびトルク乖離係数Ktrqの記憶を行う旨の指示を行い、加えて、この推定されたq軸インダクタンスLqおよびトルク乖離係数Ktrqを電流指令演算部20に出力する旨の指示を行う。   FIG. 2 is a diagram illustrating the operation of the operation determination unit 44. As shown in FIG. 2, when the rotational angular velocity ω is equal to or greater than a predetermined value ω0 (when the rotational angular velocity is higher than the predetermined rotational angular velocity ω0), the motion determining unit 44 determines the q-axis inductance Lq and torque divergence with respect to the constant estimating unit 43. An instruction to estimate the coefficient Ktrq is given. In this case, the operation determination unit 44 instructs the constant storage unit 42 to store the q-axis inductance Lq and the torque deviation coefficient Ktrq estimated by the constant estimation unit 43, and in addition to this estimation An instruction to output the q-axis inductance Lq and the torque deviation coefficient Ktrq to the current command calculation unit 20 is given.

一方、回転角速度ωの値が所定値ω0未満の場合(所定回転角速度ω0より低回転角速度の場合)、動作判断部44は、定数推定部43に対してq軸インダクタンスLqおよびトルク乖離係数Ktrqの推定を行わない旨の指示を行う。そして、この場合、動作判断部44は、定数記憶部42に対してq軸インダクタンスLqおよびトルク乖離係数Ktrqの記憶を行わない旨の指示を行い、加えて、回転角速度ωが所定値ω0以上のときに記憶したq軸インダクタンスLqおよびトルク乖離係数Ktrqを電流指令演算部20に出力する旨の指示を行う。このように、本実施形態では、回転角速度ωが所定回転角速度ω0より低回転角速度の場合、高回転角速度において推定したq軸インダクタンスLqおよびトルク乖離係数Ktrqを電流指令演算部20に出力する。   On the other hand, when the value of the rotational angular velocity ω is less than the predetermined value ω0 (when the rotational angular velocity is lower than the predetermined rotational angular velocity ω0), the motion determination unit 44 determines the q-axis inductance Lq and the torque deviation coefficient Ktrq from the constant estimation unit 43. Instructs not to perform estimation. In this case, the operation determination unit 44 instructs the constant storage unit 42 not to store the q-axis inductance Lq and the torque deviation coefficient Ktrq, and in addition, the rotational angular velocity ω is equal to or greater than the predetermined value ω0. An instruction to output the q-axis inductance Lq and the torque divergence coefficient Ktrq stored at times to the current command calculation unit 20 is given. As described above, in this embodiment, when the rotational angular velocity ω is lower than the predetermined rotational angular velocity ω0, the q-axis inductance Lq and the torque deviation coefficient Ktrq estimated at the high rotational angular velocity are output to the current command calculating unit 20.

低回転角速度の場合においても高回転角速度において推定したトルク乖離係数Ktrqを利用することができるのは、トルク乖離係数Ktrqは、ほぼ出力トルクにのみ依存し回転角速度に依存しないからである。また、本実施形態において、出力トルクの推定値をそのまま電流指令演算部20に供給せずに出力トルクの推定値からトルク乖離係数Ktrqを推定してから電流指令演算部20に供給している理由は、この低速回転角速度の場合に高速回転角速度において推定した結果を利用するためである。なお、q軸インダクタンスLqにおいてもトルク乖離係数Ktrqと同様に回転角速度に依存しない。   The reason why the torque deviation coefficient Ktrq estimated at the high rotation angular speed can be used even in the case of the low rotation angular speed is that the torque deviation coefficient Ktrq substantially depends only on the output torque and does not depend on the rotation angular speed. In the present embodiment, the estimated value of the output torque is not supplied to the current command calculation unit 20 as it is, but the torque deviation coefficient Ktrq is estimated from the estimated value of the output torque and then supplied to the current command calculation unit 20. This is because the result estimated at the high rotational angular velocity is used in the case of the low rotational angular velocity. Note that the q-axis inductance Lq is not dependent on the rotational angular velocity as is the case with the torque deviation coefficient Ktrq.

このようにして、低回転角速度におけるq軸インダクタンスLqおよびトルク乖離係数Ktrqの推定は行わず、精度良く算出される高回転角速度におけるq軸インダクタンスLqおよびトルク乖離係数Ktrqの推定結果を低回転角速度において利用することで、電流指令演算部20において算出する電流指令id*およびiq*の算出精度が低下することを防止している。   In this way, the q-axis inductance Lq and the torque deviation coefficient Ktrq are not estimated at the low rotational angular velocity, but the estimation results of the q-axis inductance Lq and the torque deviation coefficient Ktrq at the high rotational angular velocity calculated with high accuracy are obtained at the low rotational angular velocity. By using this, the calculation accuracy of the current commands id * and iq * calculated by the current command calculation unit 20 is prevented from being lowered.

次に、定数記憶部42について説明する。定数記憶部42は、先に述べたように、動作判断部44の指示に従って定数推定部43により推定されたq軸インダクタンスLqおよびトルク乖離係数Ktrqの記憶および出力を行う。このq軸インダクタンスLqおよびトルク乖離係数Ktrqのそれぞれを示す情報をどのような態様の情報として記憶するかは、種々考えられる。推定したq軸インダクタンスLqおよびトルク乖離係数Ktrqをそのまま直接記憶する態様の他、推定したq軸インダクタンスLqおよびトルク乖離係数Ktrqを別のパラメータとして間接的に記憶する態様も考えられる。間接的に記憶する態様として、例えば、近似方程式の係数としてq軸インダクタンスLqおよびトルク乖離係数Ktrqを示す情報を記憶する態様がある。   Next, the constant storage unit 42 will be described. As described above, the constant storage unit 42 stores and outputs the q-axis inductance Lq and the torque deviation coefficient Ktrq estimated by the constant estimation unit 43 in accordance with the instruction of the operation determination unit 44. There are various ways of storing information indicating the q-axis inductance Lq and the torque deviation coefficient Ktrq as information. In addition to a mode in which the estimated q-axis inductance Lq and the torque deviation coefficient Ktrq are directly stored, a mode in which the estimated q-axis inductance Lq and the torque deviation coefficient Ktrq are indirectly stored as other parameters is also conceivable. As an aspect of indirectly storing, for example, there is an aspect of storing information indicating a q-axis inductance Lq and a torque deviation coefficient Ktrq as coefficients of an approximate equation.

本実施形態では、q軸インダクタンスLqを1次の近似方程式に近似し、その近似方程式の係数をq軸インダクタンスLqを示す情報として定数記憶部42に記憶する。より詳細に説明すると、q軸インダクタンスLqは、以下の式(8)で近似することができる。

Figure 0005910757
ただし、iqはq軸電流、Lq0はq軸電流がゼロの時のq軸インダクタンス、Kはq軸インダクタンスLqの変化を表すq軸磁気飽和係数である。In this embodiment, the q-axis inductance Lq is approximated to a first-order approximate equation, and the coefficient of the approximate equation is stored in the constant storage unit 42 as information indicating the q-axis inductance Lq. More specifically, the q-axis inductance Lq can be approximated by the following formula (8).
Figure 0005910757
Here, iq is a q-axis current, Lq0 is a q-axis inductance when the q-axis current is zero, and K is a q-axis magnetic saturation coefficient representing a change in the q-axis inductance Lq.

定数記憶部42は、定数推定部43にて推定されたq軸インダクタンスLqが入力されると、その推定されたq軸インダクタンスLqとそれに対応するq軸電流iqとを上記式(8)に当てはめてq軸磁気飽和係数Kを算出する。そして、定数記憶部42は、算出したq軸磁気飽和係数Kをq軸インダクタンスLqを示す情報として記憶する。このように、q軸磁気飽和係数Kを記憶することでq軸インダクタンスLqを間接的に記憶することができる。なお、q軸インダクタンスLqについて説明したが、トルク乖離係数Ktrqについても、直接にまたは間接的に記憶することができる。   When the q-axis inductance Lq estimated by the constant estimation unit 43 is input, the constant storage unit 42 applies the estimated q-axis inductance Lq and the corresponding q-axis current iq to the above equation (8). The q-axis magnetic saturation coefficient K is calculated. The constant storage unit 42 stores the calculated q-axis magnetic saturation coefficient K as information indicating the q-axis inductance Lq. Thus, by storing the q-axis magnetic saturation coefficient K, the q-axis inductance Lq can be stored indirectly. Although the q-axis inductance Lq has been described, the torque deviation coefficient Ktrq can also be stored directly or indirectly.

また、本実施形態による電動機制御装置50Aでは、q軸インダクタンスLqおよびトルク乖離係数Ktrqの推定が安定して行われるように、電動機制御システムAの動作開始時等においてq軸インダクタンスLqおよびトルク乖離係数Ktrqの推定値を予め調整するようにしても良い。例えば、トルク指令Trq*を、50%、100%、150%、200%というように変化させたときのそれぞれのトルク指令Trq*に対応する出力トルクを推定し、これらのトルク指令Trq*とそれに対応する出力トルクの推定値からトルク乖離係数Ktrqを調整するという具合である。これによりq軸インダクタンスLqおよびトルク乖離係数Ktrqの推定が安定して行われることとなり、PMSM1の動作点の補正および出力トルクの補正が安定して行われることになる。   Further, in the motor control device 50A according to the present embodiment, the q-axis inductance Lq and the torque deviation coefficient at the start of the operation of the motor control system A so that the estimation of the q-axis inductance Lq and the torque deviation coefficient Ktrq is performed stably. The estimated value of Ktrq may be adjusted in advance. For example, the output torque corresponding to each torque command Trq * when the torque command Trq * is changed to 50%, 100%, 150%, 200%, etc. is estimated. That is, the torque deviation coefficient Ktrq is adjusted from the corresponding estimated value of the output torque. As a result, the estimation of the q-axis inductance Lq and the torque deviation coefficient Ktrq is stably performed, and the correction of the operating point and the correction of the output torque of the PMSM 1 are stably performed.

このように、本実施形態による電動機駆動装置50Aでは、定数推定部43においてPMSM1の定数であるq軸インダクタンスLqとトルク乖離係数Ktrqとを推定し、推定したq軸インダクタンスLqとトルク乖離係数Ktrqとを用いて電流指令演算部20において電流指令id*およびiq*を算出する。これにより、PMSM1の電動機内部鉄心に磁気飽和が生じPMSM1の定数であるq軸インダクタンスLqが変化したとしても、その変化したq軸インダクタンスLqを定数推定部43で推定し、その推定したq軸インダクタンスLqを用いて電流指令id*およびiq*を算出するため、q軸インダクタンスLqの変化を電流指令id*およびiq*に反映させることができる。このため、q軸インダクタンスLqの変化によりPMSM1の動作点が最適な動作点からずれることを防止することができ、PMSM1を高効率で運転することができる。また、出力トルクが変化したとしても、その変化した出力トルクを定数推定部43で推定してトルク乖離係数Ktrqを推定し、その推定したトルク乖離係数Ktrqを用いて電流指令id*およびiq*を算出するため、トルク乖離係数Ktrqを電流指令id*およびiq*に反映させることができる。このため、出力トルクがトルク指令Trq*から乖離することを防止することができ、PMSM1を適正な出力トルクで運転することができる。   Thus, in the motor drive device 50A according to the present embodiment, the constant estimation unit 43 estimates the q-axis inductance Lq and the torque deviation coefficient Ktrq, which are constants of PMSM1, and the estimated q-axis inductance Lq and the torque deviation coefficient Ktrq Is used to calculate the current commands id * and iq * in the current command calculation unit 20. As a result, even if magnetic saturation occurs in the motor internal core of PMSM1 and the q-axis inductance Lq, which is a constant of PMSM1, changes, the changed q-axis inductance Lq is estimated by the constant estimation unit 43, and the estimated q-axis inductance Since the current commands id * and iq * are calculated using Lq, changes in the q-axis inductance Lq can be reflected in the current commands id * and iq *. For this reason, it is possible to prevent the operating point of PMSM1 from deviating from the optimal operating point due to a change in q-axis inductance Lq, and PMSM1 can be operated with high efficiency. Further, even if the output torque changes, the changed output torque is estimated by the constant estimation unit 43 to estimate the torque deviation coefficient Ktrq, and the current commands id * and iq * are calculated using the estimated torque deviation coefficient Ktrq. In order to calculate, the torque deviation coefficient Ktrq can be reflected in the current commands id * and iq *. For this reason, the output torque can be prevented from deviating from the torque command Trq *, and the PMSM 1 can be operated with an appropriate output torque.

さらに、本実施形態による電動機駆動装置50Aでは、回転角速度ωが高い場合、q軸インダクタンスLqおよびトルク乖離係数Ktrqを推定し、推定したq軸インダクタンスLqおよびトルク乖離係数Ktrqを定数記憶部42に記憶するとともに推定したq軸インダクタンスLqとトルク乖離係数Ktrqとを用いて電流指令演算部20において電流指令id*およびiq*を算出する。一方、回転角速度ωが低い場合、q軸インダクタンスLqおよびトルク乖離係数Ktrqの推定は行わず、高回転角速度のときに記憶したq軸インダクタンスLqおよびトルク乖離係数Ktrqを用いて電流指令演算部20にて電流指令id*およびiq*を算出する。これにより、q軸インダクタンスLqおよびトルク乖離係数Ktrqを用いて算出する電流指令id*およびiq*の算出精度が低回転角速度のときに低下することを防止することができ、高回転角速度から低回転角速度の全動作範囲において高精度な出力トルクの補正を行うことができる。   Furthermore, in the motor drive device 50A according to the present embodiment, when the rotational angular velocity ω is high, the q-axis inductance Lq and the torque deviation coefficient Ktrq are estimated, and the estimated q-axis inductance Lq and the torque deviation coefficient Ktrq are stored in the constant storage unit 42. In addition, the current command calculation unit 20 calculates the current commands id * and iq * using the estimated q-axis inductance Lq and the torque deviation coefficient Ktrq. On the other hand, when the rotational angular velocity ω is low, the q-axis inductance Lq and the torque deviation coefficient Ktrq are not estimated, and the current command calculation unit 20 uses the q-axis inductance Lq and the torque deviation coefficient Ktrq stored at the high rotational angular velocity. Current commands id * and iq * are calculated. As a result, it is possible to prevent the calculation accuracy of the current commands id * and iq * calculated using the q-axis inductance Lq and the torque deviation coefficient Ktrq from being lowered when the rotational angular velocity is low. The output torque can be corrected with high accuracy over the entire operating range of angular velocity.

<第2実施形態>
第1実施形態では、電圧指令の制御をdq軸座標系における電流指令で行っていた。これに対して、第2実施形態では、電圧指令の制御を三相(UVW)座標系における電流指令で行う。図3は、本実施形態による電動機制御装置50Bを含む電動機制御システムBの構成を示す図である。図3は、dq→uvw座標変換部28を削除し、uvw→dq座標変換部29、dq→uvw座標変換部30および電流検出器13を追加し、uvw→dq座標変換部21に代えてuvw→dq座標変換部21Aとし、減算器22および23に代えて減算器22A、23Aおよび24Aとし、電流制御器(ACR)25および26に代えて電流制御器(ACR)25A、26Aおよび27Aとした点で第1実施形態と異なる(図1参照)。
Second Embodiment
In the first embodiment, the voltage command is controlled by the current command in the dq axis coordinate system. On the other hand, in 2nd Embodiment, control of a voltage command is performed by the current command in a three phase (UVW) coordinate system. FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of an electric motor control system B including the electric motor control device 50B according to the present embodiment. In FIG. 3, the dq → uvw coordinate conversion unit 28 is deleted, the uvw → dq coordinate conversion unit 29, the dq → uvw coordinate conversion unit 30 and the current detector 13 are added, and the uvw is replaced with the uvw → dq coordinate conversion unit 21. → dq coordinate conversion unit 21A, subtracters 22A, 23A and 24A instead of subtractors 22 and 23, current controllers (ACR) 25A, 26A and current controllers (ACR) 25A, 26A and 27A This is different from the first embodiment (see FIG. 1).

電流検出器13は、インバータ12からPMSM1に供給されるU相電流iuを検出する装置である。   The current detector 13 is a device that detects the U-phase current iu supplied from the inverter 12 to the PMSM1.

uvw→dq座標変換部21Aは、位置検出器2により検出された回転子の位置θを用いて、U相電流検出器13により検出されたU相電流iu、V相電流検出器14により検出されたV相電流ivおよびW相電流検出器15により検出されたW相電流iwを、dq軸座標系におけるd軸電流idおよびq軸電流iqに座標変換する。変換したd軸電流idおよびq軸電流iqは定数推定部43に送られる。   The uvw → dq coordinate conversion unit 21 </ b> A is detected by the U-phase current iu detected by the U-phase current detector 13 and the V-phase current detector 14 using the rotor position θ detected by the position detector 2. The V-phase current iv and the W-phase current iw detected by the W-phase current detector 15 are coordinate-converted into a d-axis current id and a q-axis current iq in the dq-axis coordinate system. The converted d-axis current id and q-axis current iq are sent to the constant estimation unit 43.

dq→uvw変換器30は、位置検出器2により検出された回転子の位置θを用いて、電流指令演算部20から出力されたd軸電流指令id*およびq軸電流指令iq*を、三相座標系におけるU相電流指令iu*、V相電流指令iv*およびW相電流指令iw*に変換する。   The dq → uvw converter 30 uses the rotor position θ detected by the position detector 2 to convert the d-axis current command id * and the q-axis current command iq * output from the current command calculation unit 20 into three. It converts into the U-phase current command iu *, the V-phase current command iv *, and the W-phase current command iw * in the phase coordinate system.

減算器22Aは、dq→uvw座標変換部30から供給されるU相電流指令iu*から、電流検出器13により検出されたU相電流iuを減算し、減算結果を電流制御器25Aに出力する。また、減算器23Aは、dq→uvw座標変換部30から供給されるV相電流指令iv*から、電流検出器14により検出されたV相電流ivを減算し、減算結果を電流制御器26Aに出力する。また、減算器24Aは、dq→uvw座標変換部30から供給されるW相電流指令iw*から、電流検出器15により検出されたW相電流iwを減算し、減算結果を電流制御器27Aに出力する。   The subtractor 22A subtracts the U-phase current iu detected by the current detector 13 from the U-phase current command iu * supplied from the dq → uvw coordinate conversion unit 30, and outputs the subtraction result to the current controller 25A. . The subtractor 23A subtracts the V-phase current iv detected by the current detector 14 from the V-phase current command iv * supplied from the dq → uvw coordinate conversion unit 30, and the subtraction result is supplied to the current controller 26A. Output. The subtractor 24A subtracts the W-phase current iw detected by the current detector 15 from the W-phase current command iw * supplied from the dq → uvw coordinate conversion unit 30, and the subtraction result is sent to the current controller 27A. Output.

電流制御器25Aは、減算器22Aの減算結果(すなわち、U相電流指令iu*とU相電流iuとの電流差)がゼロとなるようにU相電圧指令Vu*を調節してU相電圧Vuとして出力する。また、電流制御器26Aは、減算器23Aの減算結果(すなわち、V相電流指令iv*とV相電流ivとの電流差)がゼロとなるようにV相電圧指令Vv*を調節してV相電圧Vvとして出力する。また、電流制御器27Aは、減算器24Aの減算結果(すなわち、W相電流指令iw*とW相電流iwとの電流差)がゼロとなるようにW相電圧指令Vw*を調節してW相電圧Vwとして出力する。   The current controller 25A adjusts the U-phase voltage command Vu * so that the subtraction result of the subtractor 22A (that is, the current difference between the U-phase current command iu * and the U-phase current iu) becomes zero, thereby adjusting the U-phase voltage. Output as Vu. Further, the current controller 26A adjusts the V-phase voltage command Vv * so that the subtraction result of the subtracter 23A (that is, the current difference between the V-phase current command iv * and the V-phase current iv) becomes zero. Output as phase voltage Vv. The current controller 27A adjusts the W-phase voltage command Vw * so that the subtraction result of the subtractor 24A (that is, the current difference between the W-phase current command iw * and the W-phase current iw) becomes zero. Output as phase voltage Vw.

uvw→dq座標変換部29は、位置検出器2により検出された回転子の位置θを用いて、電流制御器25Aにより調節されたU相電圧Vu、電流制御器26Aにより調節されたV相電圧Vvおよび電流制御器27Aにより調節されたW相電圧Vwを、dq軸座標系におけるd軸電圧Vdおよびq軸電圧Vqに座標変換する。本実施形態では、電流制御器25A、26Aおよび27Aにより三相座標系におけるU相電圧Vu、V相電圧VvおよびW相電圧Vwを調節して出力しているため、これらの電圧Vu、VvおよびVwをuvw→dq座標変換部29において三相座標系の電圧からdq軸座標系の電圧に変換してから定数推定部43にd軸電圧Vdおよびq軸電圧Vqを供給している。   The uvw → dq coordinate conversion unit 29 uses the rotor position θ detected by the position detector 2 to adjust the U-phase voltage Vu adjusted by the current controller 25A and the V-phase voltage adjusted by the current controller 26A. The W phase voltage Vw adjusted by Vv and the current controller 27A is coordinate-converted into a d-axis voltage Vd and a q-axis voltage Vq in the dq-axis coordinate system. In this embodiment, the current controllers 25A, 26A, and 27A adjust and output the U-phase voltage Vu, V-phase voltage Vv, and W-phase voltage Vw in the three-phase coordinate system, so that these voltages Vu, Vv, and The uvw → dq coordinate conversion unit 29 converts Vw from the voltage of the three-phase coordinate system to the voltage of the dq axis coordinate system, and then supplies the d-axis voltage Vd and the q-axis voltage Vq to the constant estimation unit 43.

本実施形態における定数推定部43は、式(3)を用いてq軸インダクタンスLqを推定する点および式(7)を用いてトルク乖離係数Ktrqを推定する点について、第1実施形態における定数推定部43と同様である。このとき、第1実施形態では、q軸インダクタンスLqおよびトルク乖離係数Ktrqを推定するにあたりd軸電圧Vdおよびq軸電圧Vqに代えてd軸電圧指令Vd*およびq軸電圧指令Vq*を用いていたが、本実施形態では、uvw→dq座標変換部29から送られるd軸電圧Vdおよびq軸電圧Vqを用いる。そして、第1実施形態と同様にしてq軸インダクタンスLqおよびトルク乖離係数Ktrqを推定する。   The constant estimator 43 in the present embodiment estimates the point of the q-axis inductance Lq using the equation (3) and the point of estimating the torque deviation coefficient Ktrq using the equation (7). This is the same as the unit 43. At this time, in the first embodiment, the d-axis voltage command Vd * and the q-axis voltage command Vq * are used in place of the d-axis voltage Vd and the q-axis voltage Vq in estimating the q-axis inductance Lq and the torque deviation coefficient Ktrq. However, in the present embodiment, the d-axis voltage Vd and the q-axis voltage Vq sent from the uvw → dq coordinate conversion unit 29 are used. Then, the q-axis inductance Lq and the torque deviation coefficient Ktrq are estimated as in the first embodiment.

本実施形態における定数記憶部42および動作判断部44は、第1実施形態と同様である。   The constant storage unit 42 and the operation determination unit 44 in this embodiment are the same as those in the first embodiment.

本実施形態においても、第1実施形態と同様の効果が得られる。   Also in this embodiment, the same effect as the first embodiment can be obtained.

<第3実施形態>
第2実施形態では、U相、V相およびW相の各電流検出器の検出結果をuvw→dq座標変換して得たd軸電流idおよびq軸電流iqを用いてq軸インダクタンスLqおよびトルク乖離係数Ktrqの推定を行っていた。これに対して、第3実施形態では、d軸電流指令id*およびq軸電流指令iq*を用いてq軸インダクタンスLqおよびトルク乖離係数Ktrqの推定を行う。
<Third Embodiment>
In the second embodiment, the q-axis inductance Lq and the torque are calculated using the d-axis current id and the q-axis current iq obtained by converting the detection results of the U-phase, V-phase, and W-phase current detectors from uvw → dq coordinates. The deviation coefficient Ktrq was estimated. In contrast, in the third embodiment, the q-axis inductance Lq and the torque deviation coefficient Ktrq are estimated using the d-axis current command id * and the q-axis current command iq *.

図4は、本実施形態による電動機制御装置50Cを含む電動機制御システムCの構成を示す図である。図4は、uvw→dq座標変換部21Aを削除し、uvw→dq座標変換部21Aから定数推定部43に入力されていたd軸電流idおよびq軸電流iqに代えて、電流指令演算部20から出力されるd軸電流指令id*およびq軸電流指令iq*を定数推定部43に入力する点で第2実施形態と異なる(図3参照)。   FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration of an electric motor control system C including the electric motor control device 50C according to the present embodiment. In FIG. 4, the uvw → dq coordinate conversion unit 21A is deleted, and instead of the d-axis current id and the q-axis current iq input to the constant estimation unit 43 from the uvw → dq coordinate conversion unit 21A, the current command calculation unit 20 The second embodiment is different from the second embodiment in that the d-axis current command id * and the q-axis current command iq * output from are input to the constant estimation unit 43 (see FIG. 3).

本実施形態における定数推定部43は、式(3)を用いてq軸インダクタンスLqを求める点および式(7)を用いてトルク乖離係数Ktrqを求める点について、第2実施形態における定数推定部43と同様である。このとき、第2実施形態では、q軸インダクタンスLqおよびトルク乖離係数Ktrqを求めるにあたりd軸電流idおよびq軸電流iqを用いていたが、本実施形態では、d軸電流idおよびq軸電流iqに代えて電流指令演算部20から送られるd軸電流指令id*およびq軸電流指令iq*を用いる。   The constant estimator 43 in the present embodiment is the point that obtains the q-axis inductance Lq using the equation (3) and the point that obtains the torque deviation coefficient Ktrq using the equation (7). It is the same. At this time, in the second embodiment, the d-axis current id and the q-axis current iq are used to obtain the q-axis inductance Lq and the torque deviation coefficient Ktrq. However, in this embodiment, the d-axis current id and the q-axis current iq are used. Instead, the d-axis current command id * and the q-axis current command iq * sent from the current command calculation unit 20 are used.

ここで、本実施形態による電動機制御装置50Cでは、第2実施形態と同様に、U相電流iuとU相電流指令iu*との差がゼロになるように電流制御器25Aが機能するため、U相電流iuとU相電流指令iu*とが等しくなる。同様に、V相電流ivとV相電流指令iv*との差がゼロになるように電流制御器26Aが機能し、W相電流iwとW相電流指令iw*との差がゼロになるように電流制御器27Aが機能するため、V相電流ivとV相電流指令iv*とが等しくなり、W相電流iwとW相電流指令iw*とが等しくなる。すなわち、電流制御器が機能していれば出力電流と電流指令とが等しくなるということであり、d軸電流idとd軸電流指令id*とが等しく、q軸電流iqとq軸電流指令iq*とが等しくなるということである。このため、本実施形態では、q軸インダクタンスLqおよびトルク乖離係数Ktrqを求めるにあたりd軸電流idの代わりにd軸電流指令id*を、q軸電流iqの代わりにq軸電流指令iq*をそれぞれ用いる。そして、第1および第2実施形態と同様にしてq軸インダクタンスLqおよびトルク乖離係数Ktrqを推定する。   Here, in the motor control device 50C according to the present embodiment, the current controller 25A functions so that the difference between the U-phase current iu and the U-phase current command iu * is zero, as in the second embodiment. U-phase current iu and U-phase current command iu * are equal. Similarly, the current controller 26A functions so that the difference between the V-phase current iv and the V-phase current command iv * becomes zero, so that the difference between the W-phase current iw and the W-phase current command iw * becomes zero. Since the current controller 27A functions, the V-phase current iv and the V-phase current command iv * are equal, and the W-phase current iw and the W-phase current command iw * are equal. That is, if the current controller is functioning, the output current and the current command are equal, the d-axis current id and the d-axis current command id * are equal, and the q-axis current iq and the q-axis current command iq. * Is equal. For this reason, in the present embodiment, in obtaining the q-axis inductance Lq and the torque deviation coefficient Ktrq, the d-axis current command id * is used instead of the d-axis current id, and the q-axis current command iq * is used instead of the q-axis current iq. Use. Then, the q-axis inductance Lq and the torque deviation coefficient Ktrq are estimated as in the first and second embodiments.

本実施形態における定数記憶部42および動作判断部44は、第1および第2実施形態と同様である。   The constant storage unit 42 and the operation determination unit 44 in this embodiment are the same as those in the first and second embodiments.

本実施形態においても、第1および第2実施形態と同様の効果が得られる。   Also in this embodiment, the same effect as the first and second embodiments can be obtained.

<他の実施形態>
以上、この発明の第1〜第3実施形態について説明したが、この発明には他にも実施形態が考えられる。例えば次の通りである。
<Other embodiments>
Although the first to third embodiments of the present invention have been described above, other embodiments are conceivable for the present invention. For example:

(1)第1〜第3実施形態による定数推定部43では、PMSM1の定数としてq軸インダクタンスLqを推定していた。しかし、推定するPMSM1の定数はq軸インダクタンスLqに限られず、PMSM1の他の定数(例えば永久磁石磁束など)を推定しても良い。そして、電流指令演算部20は、この推定したPMSM1の他の定数を用いてd軸電流指令id*およびq軸電流指令iq*を算出しても良い。 (1) The constant estimation unit 43 according to the first to third embodiments estimates the q-axis inductance Lq as the constant of PMSM1. However, the constant of PMSM1 to be estimated is not limited to the q-axis inductance Lq, and other constants (for example, permanent magnet magnetic flux) of PMSM1 may be estimated. Then, the current command calculation unit 20 may calculate the d-axis current command id * and the q-axis current command iq * using the other constants of the estimated PMSM1.

(2)上記第1〜第3実施形態による電動機制御システムA〜Cでは、電流制御器25および26(25A、26Aおよび27A)から出力される電圧指令Vd*およびVq*(電圧Vu、VvおよびVw)を用いてq軸インダクタンスLqおよびトルク乖離係数Ktrqを推定していた。しかし、PMSM1に入力される電圧を検出する手段を設け、この電圧検出手段にて検出される電圧を用いてq軸インダクタンスLqおよびトルク乖離係数Ktrqを推定しても良い。 (2) In the motor control systems A to C according to the first to third embodiments, the voltage commands Vd * and Vq * (voltages Vu, Vv and Vd) output from the current controllers 25 and 26 (25A, 26A and 27A) Vw) was used to estimate the q-axis inductance Lq and the torque deviation coefficient Ktrq. However, a means for detecting the voltage input to PMSM1 may be provided, and the q-axis inductance Lq and the torque deviation coefficient Ktrq may be estimated using the voltage detected by the voltage detection means.

(3)上記第1〜第3実施形態では、PMSM1の回転子の位置を検出するための位置検出器2を設けて位置情報θを得ていた。しかし、位置検出器2に代えて、PMSM1の回転子の位置を推定する位置推定手段を設け、この位置推定手段を用いて回転子の位置情報θを得ても良い。また、第1〜第3実施形態では、微分演算回路16を用いて位置情報θから回転角速度ωを得ていた。しかし、微分演算回路16に代えて、別の速度推定手段を設け、この別の速度推定手段を用いて回転角速度ωを得ても良い。 (3) In the first to third embodiments, the position information θ is obtained by providing the position detector 2 for detecting the position of the rotor of the PMSM 1. However, instead of the position detector 2, position estimation means for estimating the position of the rotor of the PMSM 1 may be provided, and the position information θ of the rotor may be obtained using this position estimation means. In the first to third embodiments, the rotational angular velocity ω is obtained from the position information θ using the differential operation circuit 16. However, instead of the differential operation circuit 16, another speed estimation means may be provided, and the rotational angular speed ω may be obtained using this other speed estimation means.

(4)上記第1〜3実施形態による定数記憶部42では、1次の近似方程式を用いてq軸インダクタンスLqを示す情報をq軸磁気飽和係数Kとして記憶していた。しかし、定数記憶部42における記憶の態様は、1次の近似方程式に限られない。例えば、2次以上の近似方程式を用いても良い。 (4) In the constant storage unit 42 according to the first to third embodiments, information indicating the q-axis inductance Lq is stored as the q-axis magnetic saturation coefficient K using a first-order approximation equation. However, the storage mode in the constant storage unit 42 is not limited to the first-order approximation equation. For example, a quadratic or higher approximation equation may be used.

また、上記第1〜3実施形態による定数記憶部42では、推定したq軸インダクタンスLqを近似方程式に当てはめてq軸磁気飽和係数Kを算出していた。このとき、算出するq軸磁気飽和係数Kは、最新のq軸インダクタンスLqの推定値を用いて算出しても良いし、過去に求めたq軸インダクタンスLqの推定値を用いて算出しても良い。後者の例として、過去に求めたq軸インダクタンスLqの推定値の移動平均値を近似方程式に当てはめてq軸磁気飽和係数Kを算出することなどが挙げられる。   In the constant storage unit 42 according to the first to third embodiments, the q-axis magnetic saturation coefficient K is calculated by applying the estimated q-axis inductance Lq to the approximate equation. At this time, the calculated q-axis magnetic saturation coefficient K may be calculated using the latest estimated value of the q-axis inductance Lq, or may be calculated using the estimated value of the q-axis inductance Lq obtained in the past. good. As an example of the latter, it is possible to calculate the q-axis magnetic saturation coefficient K by applying the moving average value of the estimated value of the q-axis inductance Lq obtained in the past to an approximate equation.

また、定数記憶部42における記憶の態様は、近似方程式の係数として記憶する態様に限られない。例えば、q軸電流iqに対応するq軸インダクタンスLqの推定値を複数のq軸電流iqの値において推定し、q軸電流iqとq軸インダクタンスLqの推定値とを対応付けたテーブルとして記憶するようにしても良い。   Further, the mode of storage in the constant storage unit 42 is not limited to the mode of storing as coefficients of the approximate equation. For example, the estimated value of the q-axis inductance Lq corresponding to the q-axis current iq is estimated in a plurality of q-axis current iq values, and stored as a table in which the q-axis current iq and the estimated value of the q-axis inductance Lq are associated with each other. You may do it.

(5)第1実施形態では、電流検出器14および15を用いてV相およびW相の電流を検出し、uvw→qd座標変換部21においてU相電流を算出していた。しかし、U相、V相およびW相の各々の電流の取得態様はこれに限られない。例えば、U相電流検出器およびV相電流検出器を設けてU相およびV相の電流を検出し、uvw→qd座標変換部21においてW相電流を算出しても良い。 (5) In the first embodiment, the current detectors 14 and 15 are used to detect the V-phase and W-phase currents, and the uvw → qd coordinate conversion unit 21 calculates the U-phase current. However, the acquisition mode of each current of U-phase, V-phase, and W-phase is not limited to this. For example, a U-phase current detector and a V-phase current detector may be provided to detect U-phase and V-phase currents, and the uvw → qd coordinate conversion unit 21 may calculate the W-phase current.

(6)第1実施形態による電動機制御システムAでは、デッドタイムに起因するd軸電圧Vdとd軸電圧指令Vd*との間の誤差を補正する手段をPWM回路11に含んでいた。しかし、この誤差補正手段がPWM回路11に含まれていない場合は、電流制御器25の出力であるd軸電圧指令Vd*からデッドタイムによる電圧低下分を減算する処理を定数推定部43において行うようにすれば良い。そして、この場合、d軸電圧指令Vd*から電圧低下分を減算した結果をPMSM1へ入力するd軸電圧Vdとみなしてq軸インダクタンスLqおよびトルク乖離係数Ktrqを推定すれば良い。 (6) In the motor control system A according to the first embodiment, the PWM circuit 11 includes means for correcting an error between the d-axis voltage Vd and the d-axis voltage command Vd * due to dead time. However, if this error correction means is not included in the PWM circuit 11, the constant estimation unit 43 performs a process of subtracting the voltage drop due to dead time from the d-axis voltage command Vd * which is the output of the current controller 25. You can do that. In this case, the q-axis inductance Lq and the torque deviation coefficient Ktrq may be estimated by regarding the result of subtracting the voltage drop from the d-axis voltage command Vd * as the d-axis voltage Vd input to the PMSM1.

(7)上記第1〜3実施形態による電動機制御システムA〜Cでは、定数推定部43においてPMSM1の定数(q軸インダクタンスLq)およびトルク乖離係数Ktrqの両方を推定していたが、この両方を推定する態様に限られない。例えば、定数推定部43においてPMSM1の定数のみを推定する態様としても良い。 (7) In the motor control systems A to C according to the first to third embodiments, the constant estimation unit 43 estimates both the constant (q-axis inductance Lq) of the PMSM1 and the torque deviation coefficient Ktrq. It is not restricted to the aspect estimated. For example, the constant estimation unit 43 may be configured to estimate only the PMSM1 constant.

(8)上記第1〜3実施形態による電動機制御装置50A〜50Cに学習機能を付与しても良い。例えば、PMSM1の定数およびトルク乖離係数Ktrqの推定を行った場合、その推定値をその時点におけるトルク指令Trq*に対応付けてメモリ(定数記憶部42など)に記憶させる。これを繰り返すことにより、各種のトルク指令Trq*に対するPMSM1の定数とトルク乖離係数Ktrqのマップを生成することができる。十分な種類のトルク指令Trq*に対応したPMSM1の定数とトルク乖離係数Ktrqのマップが得られたら、以後は、そのマップを参照することにより、トルク指令Trq*に対応したPMSM1の定数とトルク乖離係数Ktrqを求め、電流指令id*およびiq*の生成に使用する。 (8) A learning function may be given to the motor control devices 50A to 50C according to the first to third embodiments. For example, when the PMSM1 constant and the torque deviation coefficient Ktrq are estimated, the estimated value is stored in a memory (the constant storage unit 42 or the like) in association with the torque command Trq * at that time. By repeating this, a map of PMSM1 constants and torque deviation coefficients Ktrq for various torque commands Trq * can be generated. When a map of PMSM1 constants and torque deviation coefficient Ktrq corresponding to a sufficient number of types of torque commands Trq * is obtained, the PMSM1 constants corresponding to the torque commands Trq * and torque deviations are referred to thereafter by referring to the maps. The coefficient Ktrq is obtained and used to generate the current commands id * and iq *.

1…PMSM、2…位置検出器、11…PWM回路、12…インバータ、13,14,15…電流検出器、16…微分演算回路、20…電流指令演算部、21,21A,29…uvw→dq座標変換部、22,23,22A,23A,24A…減算器、25,26,25A,26A,27A…電流制御器、28,30…dq→uvw座標変換部、42…定数記憶部、43…定数推定部、44…動作判断部、50A,50B,50C…電動機制御装置、A,B,C…電動機制御システム。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... PMSM, 2 ... Position detector, 11 ... PWM circuit, 12 ... Inverter, 13,14,15 ... Current detector, 16 ... Differentiation calculation circuit, 20 ... Current command calculation unit 21,21A, 29 ... uvw-> dq coordinate conversion unit, 22, 23, 22A, 23A, 24A ... subtractor, 25, 26, 25A, 26A, 27A ... current controller, 28, 30 ... dq → uvw coordinate conversion unit, 42 ... constant storage unit, 43 ... constant estimation unit, 44 ... operation determination unit, 50A, 50B, 50C ... motor control device, A, B, C ... motor control system.

Claims (7)

永久磁石型電動機の出力トルクを指示するトルク指令と、前記永久磁石型電動機の特性を示す定数とに基づいて前記永久磁石型電動機に供給する電流を指示する電流指令を算出する電流指令演算手段と、
前記永久磁石型電動機に流れる電流が前記電流指令に追従するように前記永久磁石型電動機に供給する電圧を指示する電圧指令を調整する電流制御手段と、
前記永久磁石型電動機に与えられる電流および電圧に基づいて、前記定数を推定する定数推定手段であって、前記トルク指令に対する前記永久磁石型電動機の出力トルクの乖離の程度を示すトルク乖離係数を前記永久磁石型電動機のd軸電圧、d軸電流、q軸電圧、q軸電流、電機子抵抗および回転子の回転角速度に基づいて推定する定数推定手段と
を具備することを特徴とする電動機制御装置。
Current command calculation means for calculating a current command for instructing a current to be supplied to the permanent magnet type motor based on a torque command for instructing an output torque of the permanent magnet type motor and a constant indicating a characteristic of the permanent magnet type motor; ,
Current control means for adjusting a voltage command for instructing a voltage to be supplied to the permanent magnet motor so that a current flowing through the permanent magnet motor follows the current command;
Constant estimation means for estimating the constant based on current and voltage applied to the permanent magnet type motor, wherein a torque deviation coefficient indicating a degree of deviation of the output torque of the permanent magnet type motor with respect to the torque command And a constant estimation means for estimating based on the d-axis voltage, d-axis current, q-axis voltage, q-axis current, armature resistance and rotational angular velocity of the rotor of the permanent magnet type motor. .
永久磁石型電動機の出力トルクを指示するトルク指令と、前記永久磁石型電動機の特性を示す定数とに基づいて前記永久磁石型電動機に供給する電流を指示する電流指令を算出する電流指令演算手段と、Current command calculation means for calculating a current command for instructing a current to be supplied to the permanent magnet type motor based on a torque command for instructing an output torque of the permanent magnet type motor and a constant indicating a characteristic of the permanent magnet type motor; ,
前記永久磁石型電動機に流れる電流が前記電流指令に追従するように前記永久磁石型電動機に供給する電圧を指示する電圧指令を調整する電流制御手段と、Current control means for adjusting a voltage command for instructing a voltage to be supplied to the permanent magnet motor so that a current flowing through the permanent magnet motor follows the current command;
前記永久磁石型電動機に与えられる電流および電圧に基づいて、前記定数を推定する定数推定手段であって、前記定数として、前記永久磁石型電動機のq軸インダクタンスを前記永久磁石型電動機のd軸電圧、d軸電流、電機子抵抗および回転子の回転角速度に基づいて推定する定数推定手段とを具備し、Constant estimation means for estimating the constant based on a current and a voltage applied to the permanent magnet motor, wherein the constant is a q-axis inductance of the permanent magnet motor and a d-axis voltage of the permanent magnet motor. Constant estimating means for estimating based on the d-axis current, the armature resistance, and the rotational angular velocity of the rotor,
前記電流指令演算手段は、前記トルク指令と、前記定数推定手段において推定した前記永久磁石型電動機のq軸インダクタンスおよび前記永久磁石型電動機のトルク乖離係数とに基づいて前記電流指令を算出することを特徴とする電動機制御装置。The current command calculation means calculates the current command based on the torque command, the q-axis inductance of the permanent magnet type motor estimated by the constant estimation means, and the torque deviation coefficient of the permanent magnet type motor. An electric motor control device.
前記電流指令演算手段は、前記トルク指令と、前記定数推定手段において推定した前記永久磁石型電動機のq軸インダクタンスおよび前記永久磁石型電動機のトルク乖離係数とに基づいて前記電流指令を算出することを特徴とする請求項1に記載の電動機制御装置。The current command calculation means calculates the current command based on the torque command, the q-axis inductance of the permanent magnet type motor estimated by the constant estimation means, and the torque deviation coefficient of the permanent magnet type motor. The electric motor control device according to claim 1, wherein 永久磁石型電動機の出力トルクを指示するトルク指令と、前記永久磁石型電動機の特性を示す定数とに基づいて前記永久磁石型電動機に供給する電流を指示する電流指令を算出する電流指令演算手段と、Current command calculation means for calculating a current command for instructing a current to be supplied to the permanent magnet type motor based on a torque command for instructing an output torque of the permanent magnet type motor and a constant indicating a characteristic of the permanent magnet type motor; ,
前記永久磁石型電動機に流れる電流が前記電流指令に追従するように前記永久磁石型電動機に供給する電圧を指示する電圧指令を調整する電流制御手段と、Current control means for adjusting a voltage command for instructing a voltage to be supplied to the permanent magnet motor so that a current flowing through the permanent magnet motor follows the current command;
前記永久磁石型電動機に与えられる電流および電圧に基づいて、前記定数を推定する定数推定手段と、Constant estimation means for estimating the constant based on current and voltage applied to the permanent magnet type motor;
前記定数推定手段によって推定された前記定数および前記永久磁石型電動機のトルク乖離係数を記憶する定数記憶手段とを具備し、Constant storage means for storing the constant estimated by the constant estimation means and a torque deviation coefficient of the permanent magnet type motor;
前記定数推定手段によって推定された前記定数および前記永久磁石型電動機のトルク乖離係数または前記定数記憶手段に記憶された前記定数および前記永久磁石型電動機のトルク乖離係数を前記電流指令演算手段に供給することを特徴とする電動機制御装置。The constant estimated by the constant estimating means and the torque divergence coefficient of the permanent magnet type motor, or the constant stored in the constant storage means and the torque divergence coefficient of the permanent magnet type motor are supplied to the current command calculating means. An electric motor control device characterized by that.
永久磁石型電動機の出力トルクを指示するトルク指令と、前記永久磁石型電動機の特性を示す定数とに基づいて前記永久磁石型電動機に供給する電流を指示する電流指令を算出する電流指令演算手段と、Current command calculation means for calculating a current command for instructing a current to be supplied to the permanent magnet type motor based on a torque command for instructing an output torque of the permanent magnet type motor and a constant indicating a characteristic of the permanent magnet type motor; ,
前記永久磁石型電動機に流れる電流が前記電流指令に追従するように前記永久磁石型電動機に供給する電圧を指示する電圧指令を調整する電流制御手段と、Current control means for adjusting a voltage command for instructing a voltage to be supplied to the permanent magnet motor so that a current flowing through the permanent magnet motor follows the current command;
前記永久磁石型電動機に与えられる電流および電圧に基づいて、前記定数を推定する定数推定手段であって、前記定数として、前記永久磁石型電動機のq軸インダクタンスを前記永久磁石型電動機のd軸電圧、d軸電流、電機子抵抗および回転子の回転角速度に基づいて推定する定数推定手段と、Constant estimation means for estimating the constant based on a current and a voltage applied to the permanent magnet motor, wherein the constant is a q-axis inductance of the permanent magnet motor and a d-axis voltage of the permanent magnet motor. Constant estimating means for estimating based on the d-axis current, the armature resistance, and the rotational angular velocity of the rotor;
前記定数推定手段によって推定された前記定数および前記永久磁石型電動機のトルク乖離係数を記憶する定数記憶手段とを具備し、Constant storage means for storing the constant estimated by the constant estimation means and a torque deviation coefficient of the permanent magnet type motor;
前記定数推定手段によって推定された前記定数および前記永久磁石型電動機のトルク乖離係数または前記定数記憶手段に記憶された前記定数および前記永久磁石型電動機のトルク乖離係数を前記電流指令演算手段に供給することを特徴とする電動機制御装置。The constant estimated by the constant estimating means and the torque divergence coefficient of the permanent magnet type motor, or the constant stored in the constant storage means and the torque divergence coefficient of the permanent magnet type motor are supplied to the current command calculating means. An electric motor control device characterized by that.
前記定数推定手段によって推定された前記定数および前記永久磁石型電動機のトルク乖離係数を記憶する定数記憶手段を具備し、Constant storage means for storing the constant estimated by the constant estimation means and the torque deviation coefficient of the permanent magnet type motor;
前記定数推定手段によって推定された前記定数および前記永久磁石型電動機のトルク乖離係数または前記定数記憶手段に記憶された前記定数および前記永久磁石型電動機のトルク乖離係数を前記電流指令演算手段に供給することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1の請求項に記載の電動機制御装置。The constant estimated by the constant estimating means and the torque divergence coefficient of the permanent magnet type motor, or the constant stored in the constant storage means and the torque divergence coefficient of the permanent magnet type motor are supplied to the current command calculating means. The electric motor control device according to any one of claims 1 to 3, wherein the electric motor control device is provided.
前記永久磁石型電動機の回転子の回転角速度が所定の回転角速度以上の場合、前記定数推定手段に推定させた前記定数および前記永久磁石型電動機のトルク乖離係数を前記定数記憶手段に記憶させるとともに前記電流指令演算手段に供給し、前記永久磁石型電動機の回転子の回転角速度が所定の回転角速度未満の場合、前記定数記憶手段に記憶された前記定数および前記永久磁石型電動機のトルク乖離係数の推定値を前記電流指令演算手段に供給する動作判断手段を具備することを特徴とする請求項4〜6のいずれか1の請求項に記載の電動機制御装置。When the rotational angular velocity of the rotor of the permanent magnet type electric motor is equal to or higher than a predetermined rotational angular velocity, the constant storage unit stores the constant estimated by the constant estimation unit and the torque deviation coefficient of the permanent magnet type electric motor. When the rotational angular velocity of the rotor of the permanent magnet type electric motor supplied to the current command calculating means is less than a predetermined rotational angular velocity, the constant stored in the constant storage means and the estimation of the torque deviation coefficient of the permanent magnet type electric motor The motor control device according to any one of claims 4 to 6, further comprising operation determination means for supplying a value to the current command calculation means.
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