JP6291835B2 - Motor control device - Google Patents

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Description

この発明は、電気で駆動するモータを制御する制御装置に関する。   The present invention relates to a control device that controls a motor driven by electricity.

モータの制御装置として、モータの電力を演算し、その演算した電力からトルク推定値を算出してトルク指令値にフィードバックするものが開示されている(特許文献1参照)。   As a motor control device, there is disclosed a device that calculates motor power, calculates a torque estimated value from the calculated power, and feeds it back to a torque command value (see Patent Document 1).

特許第003755424号公報Japanese Patent No. 003755424

前述した制御装置では、モータに印加した電圧値と、モータに供給される電流との内積を用いてモータの有効電力が求められている。この有効電力は、モータが定常状態のときにはトルクと相関がある。   In the control device described above, the effective power of the motor is determined using the inner product of the voltage value applied to the motor and the current supplied to the motor. This active power is correlated with torque when the motor is in a steady state.

しかしながら、モータが過渡状態のときには、有効電力のうちコイルに蓄えられるエネルギー成分が増加又は減少するので、有効電力とトルクとの相関性が低下する。このため、モータが過渡状態のときに有効電力から算出したトルク推定値をフィードバックした場合は、モータの過渡応答性が、定常状態のときに比べて低下するという問題がある。   However, when the motor is in a transient state, the energy component stored in the coil in the active power increases or decreases, so that the correlation between the active power and the torque decreases. For this reason, when the estimated torque value calculated from the active power is fed back when the motor is in the transient state, there is a problem that the transient response of the motor is lower than that in the steady state.

本発明は、このような問題点に着目してなされた。本発明の目的は、モータの過渡応答性の低下を抑制することにある。   The present invention has been made paying attention to such problems. An object of the present invention is to suppress a decrease in transient response of a motor.

本発明は以下のような解決手段によって前記課題を解決する。   The present invention solves the above problems by the following means.

本発明によるモータ制御装置のある態様は、モータに供給される電流を検出する電流検出手段と、上記モータの駆動力を決定するトルク指令値に応じて上記モータの電力を演算するために必要となる電圧指令値のトルク成分を演算する電圧演算手段と、を含む。そして上記電圧演算手段で算出される電圧指令値のトルク成分と、上記電流検出手段で検出される電流値とに基づいて、上記モータの電力を演算する電力演算手段と、上記電力演算手段で演算される電力に基づいてトルク推定値を演算するトルク推定値演算手段と上記トルク推定値を上記トルク指令値にフィードバックするフィードバック手段と、を含む。上記電圧演算手段は、上記電圧指令値の制御遅れを抽出して上記電圧指令値のトルク成分を演算することを特徴とする。

An aspect of the motor control device according to the present invention is necessary for calculating the electric power of the motor according to a current detection means for detecting a current supplied to the motor and a torque command value for determining the driving force of the motor. Voltage calculating means for calculating a torque component of the voltage command value. Then, based on the torque component of the voltage command value calculated by the voltage calculation means and the current value detected by the current detection means, power calculation means for calculating the power of the motor, and calculation by the power calculation means Torque estimated value calculating means for calculating a torque estimated value based on the electric power to be output, and feedback means for feeding back the torque estimated value to the torque command value . The voltage calculation means extracts a control delay of the voltage command value and calculates a torque component of the voltage command value.

本発明によれば、モータの電力を演算するときに、コイルに蓄えられるエネルギーの変動が含まれない電力を演算しているので、モータが過渡状態のときには駆動力に寄与しない電力成分の増加又は減少が抑えられることで、モータの電力と駆動力との相関性が定常状態のときに比べて低下することを抑制できる。   According to the present invention, when calculating the electric power of the motor, the electric power that does not include the fluctuation of the energy stored in the coil is calculated. Therefore, when the motor is in a transient state, an increase in the electric power component that does not contribute to the driving force or By suppressing the decrease, it is possible to suppress a decrease in the correlation between the power of the motor and the driving force as compared with the steady state.

したがって、モータの過渡応答特性が低下することを抑制することができる。   Therefore, it can suppress that the transient response characteristic of a motor falls.

図1は、本発明の第1実施形態におけるモータ制御装置の構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a motor control device according to a first embodiment of the present invention. 図2は、dq軸電圧演算部の詳細構成を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a detailed configuration of the dq-axis voltage calculation unit. 図3は、モータに供給される電力の立ち上がりの応答特性を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing response characteristics of rising of electric power supplied to the motor. 図4は、立ち上がり時のトルクの応答特性を示す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating a response characteristic of torque at the time of rising. 図5は、モータ制御装置によるトルク制御方法を示すフローチャートである。FIG. 5 is a flowchart showing a torque control method by the motor control device. 図6は、第2実施形態におけるモータ制御装置の構成を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration of the motor control device according to the second embodiment. 図7は、電流ベクトル制御部の詳細構成を示す図である。FIG. 7 is a diagram illustrating a detailed configuration of the current vector control unit. 図8は、モータ制御装置によるトルク制御方法を示すフローチャートである。FIG. 8 is a flowchart showing a torque control method by the motor control device. 図9は、第3実施形態における電流ベクトル制御部の詳細構成を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing a detailed configuration of the current vector control unit in the third embodiment.

以下、添付された図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

(第1実施形態)
図1は、本発明の第1実施形態におけるモータ制御装置100の構成を示す図である。
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a motor control device 100 according to the first embodiment of the present invention.

モータ制御装置100は、例えば、ハイブリッド車両に搭載されるモータ6を制御する装置である。モータ制御装置100は、電圧位相制御を用いてモータ6を駆動させる。   The motor control device 100 is a device that controls the motor 6 mounted on the hybrid vehicle, for example. The motor control device 100 drives the motor 6 using voltage phase control.

モータ制御装置100は、dq軸/UVW相変換器1と、PWM(Pulse Width Modulation)変換器2と、インバータ3と、バッテリ4と、電流検出器5u及び5vと、モータ6と、位置検出器7と、UVW相/dq軸変換器8と、を備える。モータ制御装置100は、電力演算器9と、機械角速度演算器10と、トルク補正部20Aと、dq軸電圧演算部30Aと、を備える。   The motor control device 100 includes a dq axis / UVW phase converter 1, a PWM (Pulse Width Modulation) converter 2, an inverter 3, a battery 4, current detectors 5u and 5v, a motor 6, and a position detector. 7 and a UVW phase / dq axis converter 8. The motor control device 100 includes a power calculator 9, a mechanical angular velocity calculator 10, a torque correction unit 20A, and a dq axis voltage calculation unit 30A.

モータ6は、三相交流の電動機である。モータ6は、U相電流iu、V相電流iv及びW相電流iwによって駆動する。モータ6には、位置検出器7が設けられている。   The motor 6 is a three-phase AC motor. The motor 6 is driven by the U-phase current iu, the V-phase current iv, and the W-phase current iw. The motor 6 is provided with a position detector 7.

位置検出器7は、モータ6内の回転子に設けられた磁極の位置を所定周期で検出する。位置検出器7は、例えばレゾルバ(RD)で構成される。位置検出器7は、検出結果に基づいて回転子の電気角θを算出して、dq軸/UVW相変換器1、UVW相/dq軸変換器8、及び機械角速度演算器10に出力する。   The position detector 7 detects the position of the magnetic pole provided on the rotor in the motor 6 at a predetermined cycle. The position detector 7 is composed of, for example, a resolver (RD). The position detector 7 calculates the electrical angle θ of the rotor based on the detection result, and outputs it to the dq axis / UVW phase converter 1, the UVW phase / dq axis converter 8, and the mechanical angular velocity calculator 10.

機械角速度演算器10は、位置検出器7から出力される回転子の電気角θを取得すると、今回の電気角θと前回の電気角θとの差分、すなわち単位時間あたりの電気角θの変化量を算出する。機械角速度演算器10は、電気角θの変化量からモータ6の機械角速度ωmを算出してトルク補正部20Aに出力する。   When the mechanical angular velocity calculator 10 acquires the electrical angle θ of the rotor output from the position detector 7, the difference between the current electrical angle θ and the previous electrical angle θ, that is, the change in the electrical angle θ per unit time. Calculate the amount. The mechanical angular velocity calculator 10 calculates the mechanical angular velocity ωm of the motor 6 from the change amount of the electrical angle θ and outputs it to the torque correction unit 20A.

dq軸/UVW相変換器1は、位置検出器7から出力される回転子の電気角θに基づいて、d軸電圧指令値vd及びq軸電圧指令値vqを、次式を用いて、U相電圧指令値vu、V相電圧指令値vv、及びW相電圧指令値vwに変換する。 The dq axis / UVW phase converter 1 calculates the d axis voltage command value vd * and the q axis voltage command value vq * based on the electrical angle θ of the rotor output from the position detector 7 using the following equations. , U phase voltage command value vu * , V phase voltage command value vv * , and W phase voltage command value vw * .

Figure 0006291835
Figure 0006291835

dq軸/UVW相変換器1は、三相の電圧指令値vu、vv、vwをPWM変換器2に出力する。 The dq axis / UVW phase converter 1 outputs three-phase voltage command values vu * , vv * , vw * to the PWM converter 2.

PWM変換器2は、デッドタイム補償や電圧利用率向上処理といった公知の処理を行うと共に、三相の電圧指令値vu、vv、vwに対応したインバータ3のパワー素子駆動信号Duu、ul、Dvu、vl、Dwu、Dwlを生成する。PWM変換器2は、パワー素子駆動信号Duu、Dul、Dvu、Dvl、Dwu、Dwlをインバータ3に供給する。 PWM converter 2 performs known processing such dead time compensation and voltage utilization rate enhancement, the voltage command value of three-phase vu *, vv *, the power element of the inverter 3 which corresponds to vw * drive signal Duu *, ul * , Dvu * , vl * , Dwu * , Dwl * are generated. PWM converter 2, the power element drive signals Duu *, Dul *, Dvu * , Dvl *, Dwu *, supplies Dwl * to the inverter 3.

インバータ3には、バッテリ4が接続されおり、バッテリ4には電圧検出器14が設けられている。電圧検出器14は、バッテリ4の直流電圧Vdcを検出してPWM変換器2に出力する。   A battery 4 is connected to the inverter 3, and a voltage detector 14 is provided in the battery 4. The voltage detector 14 detects the DC voltage Vdc of the battery 4 and outputs it to the PWM converter 2.

インバータ3は、パワー素子駆動信号Duu、Dul、Dvu、Dvl、Dwu、Dwlにより、バッテリ4の直流電圧Vdcを、三相の疑似正弦波電圧vu、vv、vwに変換する。そしてインバータ3は、三相の疑似正弦波電圧vu、vv、vwをモータ6に印加する。 Inverter 3, the power element drive signals Duu *, Dul *, Dvu * , Dvl *, Dwu *, by Dwl *, a DC voltage Vdc of the battery 4, and converts a three-phase pseudo sine wave voltage vu, vv, the vw . The inverter 3 applies three-phase pseudo sine wave voltages vu, vv, vw to the motor 6.

モータ6に三相の疑似正弦波電圧vu、vv、vwが印加されることにより、モータ6に設けられた各相のコイルに三相の交流電流iu、iv、iwが流れる。モータ6とインバータ3とは、U相、V相、W相の電圧線により接続されており、U相の電圧線及びV相の電圧線には、それぞれ電流検出器5u及び5vが設けられている。   By applying the three-phase pseudo sine wave voltages vu, vv, vw to the motor 6, three-phase alternating currents iu, iv, iw flow through the coils of each phase provided in the motor 6. The motor 6 and the inverter 3 are connected by U-phase, V-phase, and W-phase voltage lines, and current detectors 5u and 5v are provided on the U-phase voltage line and the V-phase voltage line, respectively. Yes.

電流検出器5u及び5vは、モータ6に供給されるU相電流iu及びV相電流ivをそれぞれ検出する。なお、モータ6に流れる各相の交流電流のうち、W相電流iwは、次式の関係を利用して求めることが可能である。   Current detectors 5u and 5v detect U-phase current iu and V-phase current iv supplied to motor 6, respectively. Of the alternating current of each phase flowing through the motor 6, the W-phase current iw can be obtained using the relationship of the following equation.

Figure 0006291835
Figure 0006291835

電流検出器5u及び5vは、U相電流iu及びV相電流ivを、UVW相/dq軸変換器8に出力する。   The current detectors 5 u and 5 v output the U-phase current iu and the V-phase current iv to the UVW phase / dq axis converter 8.

UVW相/dq軸変換器8は、位置検出器7から出力される回転子の電気角θに基づいて、電流検出器5u及び5vから出力されるU相電流iu及びV相電流ivを、次式を用いて、d軸電流検出値id及びq軸電流検出値iqに変換する。   The UVW phase / dq axis converter 8 converts the U-phase current iu and V-phase current iv output from the current detectors 5u and 5v into the following based on the electrical angle θ of the rotor output from the position detector 7. Using the equations, the d-axis current detection value id and the q-axis current detection value iq are converted.

Figure 0006291835
Figure 0006291835

UVW相/dq軸変換器8は、d軸電流検出値id及びq軸電流検出値iqを電力演算器9に出力する。   The UVW phase / dq axis converter 8 outputs the d axis current detection value id and the q axis current detection value iq to the power calculator 9.

電力演算器9は、次式に示すように、d軸電流検出値id及びq軸電流検出値iqと、d軸電圧演算値vdcal及びq軸電圧演算値vqcalとを用いて、モータ6の電力推定値Pcalを演算する。 The power calculator 9 uses the d-axis current detection value id and the q-axis current detection value iq, the d-axis voltage calculation value vdcal *, and the q-axis voltage calculation value vqcal * as shown in the following equation. The estimated power value Pcal is calculated.

Figure 0006291835
Figure 0006291835

なお、d軸電圧演算値vdcal及びq軸電圧演算値vqcalの算出方法については、図2を参照して後述する。電力演算器9は、モータ6の推定電力Pcalをトルク補正部20Aに出力する。 A method for calculating the d-axis voltage calculation value vdcal * and the q-axis voltage calculation value vqcal * will be described later with reference to FIG. The power calculator 9 outputs the estimated power Pcal of the motor 6 to the torque correction unit 20A.

トルク補正部20Aは、トルク指令値Tに応じて電圧位相目標値αを算出すると共に、モータ6の推定電力Pcalに基づいてトルク指令値Tを補正する。トルク補正部20Aは、トルク変換器21と、減算器22と、PI(Proportional Integral)増幅器23と、を備える。 Torque correction unit 20A, and calculates the voltage phase target value alpha * according to the torque command value T *, corrects the torque command value T * based on the estimated power Pcal of the motor 6. The torque correction unit 20A includes a torque converter 21, a subtractor 22, and a PI (Proportional Integral) amplifier 23.

トルク変換器21は、電力演算器9からモータ6の推定電力Pcalを取得すると共に機械角速度演算器10から機械角速度ωmを取得する。トルク変換器21は、次式に示すように、推定電力Pcalを機械角速度ωmにより除算することにより、定電力Pcalをトルク推定値Tcalに変換して減算器22に出力する。   The torque converter 21 acquires the estimated power Pcal of the motor 6 from the power calculator 9 and also acquires the mechanical angular speed ωm from the mechanical angular speed calculator 10. As shown in the following equation, the torque converter 21 divides the estimated power Pcal by the mechanical angular velocity ωm, thereby converting the constant power Pcal into a torque estimated value Tcal and outputs it to the subtractor 22.

Figure 0006291835
Figure 0006291835

減算器22は、不図示のコントローラから、モータ6の駆動力を決定するトルク指令値Tを取得する。コントローラは、車両の運転状態に応じてトルク指令値Tを演算する。 The subtracter 22 acquires a torque command value T * that determines the driving force of the motor 6 from a controller (not shown). The controller calculates a torque command value T * according to the driving state of the vehicle.

減算器22は、トルク指令値Tからトルク推定値Tcalを減算し、その減算した値、いわゆる偏差をPI増幅器23に出力する。 The subtracter 22 subtracts the estimated torque value Tcal from the torque command value T * , and outputs the subtracted value, so-called deviation, to the PI amplifier 23.

PI増幅器23は、次式に示すように、トルク指令値Tとトルク推定値Tcalとの偏差をPI制御により増幅し、増幅された偏差を電圧位相目標値αとしてdq軸電圧演算部30Aに出力する。 The PI amplifier 23 amplifies the deviation between the torque command value T * and the estimated torque value Tcal by PI control as shown in the following equation, and sets the amplified deviation as the voltage phase target value α * to the dq axis voltage calculation unit 30A. Output to.

Figure 0006291835
Figure 0006291835

なお、比例ゲインKp及び積分ゲインKiは共に定数であり、システムに応じて適宜設定される。   Note that both the proportional gain Kp and the integral gain Ki are constants, and are appropriately set according to the system.

dq軸電圧演算部30Aは、トルク指令値Tに応じてd軸電圧指令値vd及びq軸電圧指令値vqを演算する。またdq軸電圧演算部30Aは、トルク指令値Tに応じて、モータ6の電力を演算するために必要となるd軸電圧演算値vdcal及びq軸電圧演算値vqcalを算出する。d軸電圧演算値vdcal及びq軸電圧演算値vqcalは、モータ6のトルク成分である。 The dq-axis voltage calculation unit 30A calculates a d-axis voltage command value vd * and a q-axis voltage command value vq * according to the torque command value T * . Further, the dq-axis voltage calculation unit 30A calculates a d-axis voltage calculation value vdcal * and a q-axis voltage calculation value vqcal * necessary for calculating the electric power of the motor 6 according to the torque command value T * . The d-axis voltage calculation value vdcal * and the q-axis voltage calculation value vqcal * are torque components of the motor 6.

図2は、dq軸電圧演算部30Aの詳細構成を示すブロック図である。さらに図2には、電圧位相目標値α及び電圧ベクトルノルム指令値Vaがパルス的に立ち上がる信号を入力したときの各構成の出力波形が示されている。 FIG. 2 is a block diagram illustrating a detailed configuration of the dq-axis voltage calculation unit 30A. Further, FIG. 2 shows output waveforms of the respective components when a signal in which the voltage phase target value α * and the voltage vector norm command value Va * rise in a pulse manner is input.

dq軸電圧演算部30Aは、d軸目標電圧算出部31と、q軸目標電圧算出部32と、安定化フィルタ33と、d軸無駄時間処理部34と、q軸無駄時間処理部35と、を備える。   The dq-axis voltage calculation unit 30A includes a d-axis target voltage calculation unit 31, a q-axis target voltage calculation unit 32, a stabilization filter 33, a d-axis dead time processing unit 34, a q-axis dead time processing unit 35, Is provided.

安定化フィルタ33は、過渡状態でモータ6の制御応答性を向上させるためのフィルタである。安定化フィルタ33は、d軸及びd軸電圧とd軸及びq軸電流との関係を維持した状態でd軸及びq軸電流が一次遅れとなるように構成されている。LPF331及び334と、HPF332及び333と、増幅器335及び336と、演算器337及び338と、を備える。   The stabilization filter 33 is a filter for improving the control response of the motor 6 in a transient state. The stabilization filter 33 is configured such that the d-axis and q-axis currents are first-order lag while maintaining the relationship between the d-axis and d-axis voltages and the d-axis and q-axis currents. LPFs 331 and 334, HPFs 332 and 333, amplifiers 335 and 336, and calculators 337 and 338 are provided.

d軸目標電圧算出部31及びq軸目標電圧算出部32には共に、電圧ベクトルノルム指令値Vaと電圧位相目標値αとが入力される。 Both the d-axis target voltage calculation unit 31 and the q-axis target voltage calculation unit 32 receive the voltage vector norm command value Va * and the voltage phase target value α * .

一般的に、電圧位相制御では、モータ6の高回転領域でモータ6の端子電圧がバッテリ4の上限電圧に達して、電圧指令値がバッテリ4の上限電圧に固定された状態で、電圧位相目標値αのみが変更される。このような場合において、d軸電圧指令値vd及びq軸電圧指令値vqの2乗和平方根によって求められる電圧ベクトルノルムは、電圧位相目標値αのステップ的な変動が生じたときに、過渡的に上昇してしまう。 In general, in the voltage phase control, the terminal voltage of the motor 6 reaches the upper limit voltage of the battery 4 in the high rotation region of the motor 6 and the voltage command value is fixed to the upper limit voltage of the battery 4. Only the value α * is changed. In such a case, the voltage vector norm determined by the square sum square root of the d-axis voltage command value vd * and the q-axis voltage command value vq * is obtained when a stepwise variation of the voltage phase target value α * occurs. , Will rise transiently.

電圧ベクトルノルム指令値Vaは、このような電圧ベクトルノルムの上昇が抑制されるように電圧位相目標値αに応じて設定される電圧指令値である。例えば、電圧ベクトルノルム指令値Vaは、予め設定された電圧指令マップによって設定される。 The voltage vector norm command value Va * is a voltage command value set according to the voltage phase target value α * so as to suppress such an increase in the voltage vector norm. For example, voltage vector norm command value Va * is set by a preset voltage command map.

d軸目標電圧算出部31は、次式を用いて、電圧ベクトルノルム指令値Va及び電圧位相目標値αをd軸電圧目標値vd’に変換する。 The d-axis target voltage calculation unit 31 converts the voltage vector norm command value Va * and the voltage phase target value α * into a d-axis voltage target value vd * ′ using the following equation.

Figure 0006291835
Figure 0006291835

d軸目標電圧算出部31は、d軸電圧目標値vd’をLPF331及びHPF332に出力する。 The d-axis target voltage calculation unit 31 outputs the d-axis voltage target value vd * ′ to the LPF 331 and the HPF 332.

LPF331は、次式の伝達関数G1(s)を用いてd軸電圧目標値vd’にローパスフィルタ処理を施す。LPF331によってd軸電圧目標値vd’の低周波数数成分が、d軸無駄時間処理部34及び演算器337へ出力される。このため、LPF331に立ち上がり時の矩形波形が入力されると、LPF331の出力波形は、一次遅れ応答を示す。 The LPF 331 performs a low-pass filter process on the d-axis voltage target value vd * ′ using the following transfer function G1 (s). The LPF 331 outputs the low frequency component of the d-axis voltage target value vd * ′ to the d-axis dead time processing unit 34 and the calculator 337. For this reason, when a rectangular waveform at the time of rising is input to the LPF 331, the output waveform of the LPF 331 shows a first-order lag response.

Figure 0006291835
Figure 0006291835

なお、時定数τmは、d軸及びq軸電流の規範応答時定数である。   The time constant τm is a reference response time constant for the d-axis and q-axis currents.

HPF332は、次式の伝達関数G2(s)を用いてd軸電圧目標値vd’にハイパスフィルタ処理を施す。これにより、HPF332からd軸電圧目標値vd’にハイパスフィルタ処理を施した値が、q軸無駄時間処理部35及び増幅器336へ出力される。このため、HPF332に立ち上がり時の矩形波形が入力されると、HPF332の出力波形は尖鋭的な波形を示す。 The HPF 332 performs a high-pass filter process on the d-axis voltage target value vd * ′ using the following transfer function G2 (s). As a result, a value obtained by performing high-pass filter processing on the d-axis voltage target value vd * ′ from the HPF 332 is output to the q-axis dead time processing unit 35 and the amplifier 336. For this reason, when a rectangular waveform at the time of rising is input to the HPF 332, the output waveform of the HPF 332 shows a sharp waveform.

Figure 0006291835
Figure 0006291835

増幅器335は、HPF332から出力された値に次式のゲイン係数k2を乗算して演算器338に出力する。   The amplifier 335 multiplies the value output from the HPF 332 by the gain coefficient k2 of the following equation and outputs the result to the calculator 338.

なお、ゲイン係数k2は、次式に示すように、q軸の静的インダクタンス値Lqと、q軸の動的インダクタンス値Lq’と、モータ6の電気角速度ωeと、に基づいて定められる。モータ6の電気角速度ωeは、位置検出器7から出力される回転子の電気角θに基づいて算出される。   The gain coefficient k2 is determined based on the q-axis static inductance value Lq, the q-axis dynamic inductance value Lq ′, and the electrical angular velocity ωe of the motor 6, as shown in the following equation. The electrical angular velocity ωe of the motor 6 is calculated based on the electrical angle θ of the rotor output from the position detector 7.

Figure 0006291835
Figure 0006291835

q軸目標電圧算出部32は、次式を用いて、電圧ベクトルノルム指令値Va及び電圧位相目標値αをq軸電圧目標値vq’に変換する。 The q-axis target voltage calculation unit 32 converts the voltage vector norm command value Va * and the voltage phase target value α * into a q-axis voltage target value vq * ′ using the following equation.

Figure 0006291835
Figure 0006291835

q軸目標電圧算出部32は、q軸電圧目標値vq’をHPF333及びLPF334に出力する。 The q-axis target voltage calculation unit 32 outputs the q-axis voltage target value vq * ′ to the HPF 333 and the LPF 334.

HPF333は、HPF332で示した伝達関数G2(s)と同じ伝達関数を用いてq軸電圧目標値vd’にハイパスフィルタ処理を施す。これにより、HPF333からq軸電圧目標値vq’ にハイパスフィルタ処理を施した値が、d軸無駄時間処理部34及び増幅器336へ出力される。 The HPF 333 performs high-pass filter processing on the q-axis voltage target value vd * ′ using the same transfer function as the transfer function G2 (s) indicated by the HPF 332. As a result, a value obtained by performing high-pass filter processing on the q-axis voltage target value vq * ′ from the HPF 333 is output to the d-axis dead time processing unit 34 and the amplifier 336.

増幅器336は、HPF333によってハイパスフィルタ処理が施された値に次式のゲイン係数k1を乗算して演算器337に出力する。   The amplifier 336 multiplies the value subjected to the high-pass filter processing by the HPF 333 by the gain coefficient k1 of the following equation and outputs the result to the calculator 337.

なお、ゲイン係数k1は、次式に示すように、d軸の静的インダクタンス値Ldと、d軸の動的インダクタンス値Ld’と、モータ6の電気角速度ωreと、に基づいて定められる。   The gain coefficient k1 is determined based on the d-axis static inductance value Ld, the d-axis dynamic inductance value Ld ', and the electrical angular velocity ωre of the motor 6, as shown in the following equation.

Figure 0006291835
Figure 0006291835

LPF334は、LPF331で示した伝達関数G1(s)と同じ伝達関数を用いてq軸電圧目標値vq’にローパスフィルタ処理を施す。LPF334によってd軸電圧目標値vd’の低周波数成分が、q軸無駄時間処理部35及び演算器338へ出力される。 The LPF 334 performs a low-pass filter process on the q-axis voltage target value vq * ′ using the same transfer function as the transfer function G1 (s) indicated by the LPF 331. The LPF 334 outputs the low frequency component of the d-axis voltage target value vd * ′ to the q-axis dead time processing unit 35 and the calculator 338.

演算器337は、d軸電圧目標値vd’にローパスフィルタ処理が施された値と、q軸電圧目標値vq’にハイパスフィルタ処理が施された値とを加算し、加算した値をd軸電圧指令値vdとしてdq軸/UVW相変換器1に出力する。 The computing unit 337 adds the value obtained by performing the low-pass filter process on the d-axis voltage target value vd * ′ and the value obtained by performing the high-pass filter process on the q-axis voltage target value vq * ′, and calculates the added value. It outputs to the dq axis / UVW phase converter 1 as the d axis voltage command value vd * .

演算器338は、q軸電圧目標値vq’にローパスフィルタ処理が施された値から、d軸電圧目標値vd’にハイパスフィルタ処理が施された値を減算し、減算した値をq軸電圧指令値vqとしてdq軸/UVW相変換器1に出力する。 The computing unit 338 subtracts the value obtained by applying the high-pass filter process to the d-axis voltage target value vd * ′ from the value obtained by performing the low-pass filter process on the q-axis voltage target value vq * ′, and calculates the subtracted value q The shaft voltage command value vq * is output to the dq axis / UVW phase converter 1.

このように安定化フィルタ33を構成することにより、電圧ベクトルノルム指令値Va及び電圧位相目標値αに従って得られるd軸電流及びq軸電流は、近似的に、時定数τmによって定まる一次遅れ応答となる。 By configuring the stabilization filter 33 in this way, the d-axis current and the q-axis current obtained according to the voltage vector norm command value Va * and the voltage phase target value α * are approximately the first order delay determined by the time constant τm. It becomes a response.

d軸電圧指令値vd及びq軸電圧指令値vqの一次遅れ成分は、それぞれLPF331及び334から出力される。これらの出力値に対してd軸及びq軸電圧指令値vd及びvqからモータ6に電流が供給されるまでの制御遅れを考慮した無駄時間処理が施される。 The first-order lag components of the d-axis voltage command value vd * and the q-axis voltage command value vq * are output from the LPFs 331 and 334, respectively. These output values are subjected to dead time processing in consideration of a control delay until a current is supplied to the motor 6 from the d-axis and q-axis voltage command values vd * and vq * .

具体的には、d軸無駄時間処理部34は、次式の伝達関数G3(s)を用いて、LPF331から出力された値に無駄時間処理を施して、d軸電圧演算値vdcalを電力演算器9に出力する。 Specifically, the d-axis dead time processing unit 34 performs dead time processing on the value output from the LPF 331 using the transfer function G3 (s) of the following equation to generate the d-axis voltage calculation value vdcal * as the power. The result is output to the calculator 9.

Figure 0006291835
Figure 0006291835

また、q軸無駄時間処理部35は、式(13)の伝達関数を用いて、LPF334から出力された値に無駄時間処理を施して、q軸電圧演算値vqcalを電力演算器9に出力する。 Further, the q-axis dead time processing unit 35 performs dead time processing on the value output from the LPF 334 using the transfer function of Expression (13), and outputs the q-axis voltage calculation value vqcal * to the power calculator 9. To do.

電力演算器9は、d軸乗算器91とq軸乗算器92と電力加算器93とを備える。   The power calculator 9 includes a d-axis multiplier 91, a q-axis multiplier 92, and a power adder 93.

d軸乗算器91は、d軸無駄時間処理部34から出力されるd軸電圧演算値Vdcalと、図1に示したUVW相/dq軸変換器8から出力されるd軸電流検出値idと、を乗算し、乗算した値をd軸推定電力として電力加算器93に出力する。   The d-axis multiplier 91 includes a d-axis voltage calculation value Vdcal output from the d-axis dead time processing unit 34, a d-axis current detection value id output from the UVW phase / dq axis converter 8 shown in FIG. , And outputs the multiplied value to the power adder 93 as d-axis estimated power.

q軸乗算器92は、q軸無駄時間処理部35から出力されるq軸電圧演算値Vqcalと、UVW相/dq軸変換器8から出力されるq軸電流検出値iqと、を乗算し、乗算した値をq軸推定電力として電力加算器93に出力する。   The q-axis multiplier 92 multiplies the q-axis voltage calculation value Vqcal output from the q-axis dead time processing unit 35 and the q-axis current detection value iq output from the UVW phase / dq axis converter 8, The multiplied value is output to the power adder 93 as q-axis estimated power.

電力加算器93は、d軸乗算器11から出力されるd軸推定電力と、q軸乗算器12から出力されるq軸推定電力とを加算してモータ6の推定電力Pcalを、図1に示したトルク変換器21に出力する。   The power adder 93 adds the d-axis estimated power output from the d-axis multiplier 11 and the q-axis estimated power output from the q-axis multiplier 12 to obtain the estimated power Pcal of the motor 6 in FIG. It outputs to the torque converter 21 shown.

このように、d軸電圧指令値vd及びq軸電圧指令値vqの一次遅れ成分を推定電力Pcalの演算に用いることにより、モータ6のコイルに蓄えられるエネルギーの変動によってトルクに寄与しない電力成分が変動することを回避できる。 In this way, by using the first-order lag component of the d-axis voltage command value vd * and the q-axis voltage command value vq * for the calculation of the estimated power Pcal, the power that does not contribute to the torque due to the fluctuation of the energy stored in the coil of the motor 6 It can avoid that a component fluctuates.

このため、モータ6が過渡状態のときに推定電力Pcalとモータ6の実トルクとの相関性の低下を抑制することができる。   For this reason, when the motor 6 is in a transient state, a decrease in the correlation between the estimated power Pcal and the actual torque of the motor 6 can be suppressed.

次にモータ制御装置100の動作の詳細について説明する。   Next, details of the operation of the motor control apparatus 100 will be described.

図3は、モータ制御装置100により実行されるトルク制御方法を示すフローチャートである。図3には、トルク制御方法について1回分の演算処理が示されており、この演算処理が所定周期(例えば100ms)で実行される。   FIG. 3 is a flowchart showing a torque control method executed by the motor control device 100. FIG. 3 shows one calculation process for the torque control method, and this calculation process is executed in a predetermined cycle (for example, 100 ms).

まず、ステップS901において、モータ制御装置100は、コントローラで演算されるトルク指令値T及び電圧ベクトルノルム指令値Vaと、位置検出器7から出力される回転子の電気角θと、を取得する。さらにモータ制御装置100は、UVW相/dq軸変換器8から出力されるd軸電流検出値id及びq軸電流検出値iqと、機械角速度演算器10から出力される機械角速度ωmと、電圧検出器14から出力されるバッテリ4の直流電圧Vdcと、を取得する。 First, in step S901, the motor control device 100 acquires the torque command value T * and voltage vector norm command value Va * calculated by the controller, and the rotor electrical angle θ output from the position detector 7. To do. Furthermore, the motor control device 100 detects the d-axis current detection value id and the q-axis current detection value iq output from the UVW phase / dq axis converter 8, the mechanical angular velocity ωm output from the mechanical angular velocity calculator 10, and the voltage detection. The DC voltage Vdc of the battery 4 output from the container 14 is acquired.

dq軸電圧演算部30Aは、電圧ベクトルノルム指令値Va及びトルク指令値Tに応じてd軸電圧指令値vd及びq軸電圧指令値vqを演算してdq軸/UVW相変換器1に出力する。dq軸/UVW相変換器1は、回転子の電気角θに基づいて、d軸及びq軸電圧指令値vd及びvqを三相の電圧指令値vu、vv、vwに変換してPWM変換器2に出力する。 The dq-axis voltage calculation unit 30A calculates a d-axis voltage command value vd * and a q-axis voltage command value vq * in accordance with the voltage vector norm command value Va * and the torque command value T * to obtain a dq-axis / UVW phase converter. Output to 1. The dq-axis / UVW phase converter 1 converts the d-axis and q-axis voltage command values vd * and vq * into three-phase voltage command values vu * , vv * , vw * based on the electrical angle θ of the rotor. And output to the PWM converter 2.

そしてPWM変換器2は、バッテリ4の直流電圧Vdcに基づいて、三相の電圧指令値vu、vv、vwに対応したパワー素子駆動信号Duu、Dul、Dvu、Dvl、Dwu、Dwlを生成する。インバータ3は、パワー素子駆動信号Duu、Dul、Dvu、Dvl、Dwu、Dwlに応じて三相の疑似正弦波電圧vu、vv、vwをモータ6に印加する。 The PWM converter 2, based on the DC voltage Vdc of the battery 4, the voltage command value of three-phase vu *, vv *, vw * power element drive signals corresponding to Duu *, Dul *, Dvu * , Dvl *, Dwu * and Dwl * are generated. Inverter 3, the power element drive signals Duu *, Dul *, Dvu * , Dvl *, Dwu *, Dwl * pseudo-sine wave voltage of the three-phase according to vu, vv, applies a vw in the motor 6.

また、dq軸電圧演算部30Aは、d軸電圧指令値vd及びq軸電圧指令値vqの一次遅れ成分を抽出してd軸電圧演算値vdcal及びq軸電圧演算値vqcalを電力演算器9に出力する。d軸電圧演算値vdcal及びq軸電圧演算値vqcalは、d軸電圧目標値vd’及びq軸電圧目標値vq’の高周波数成分が除去された値に基づいて算出される。 Moreover, dq-axis voltage calculating portion 30A is, d-axis voltage command value vd * and the q-axis voltage instruction value vq * of the primary delay d-axis voltage calculation value by extracting a component Vdcal * and q-axis voltage calculation value Vqcal * power The result is output to the calculator 9. The d-axis voltage calculation value vdcal * and the q-axis voltage calculation value vqcal * are calculated based on values obtained by removing high frequency components from the d-axis voltage target value vd * ′ and the q-axis voltage target value vq * ′.

ステップS902において電力演算器9は、d軸電圧演算値vdcal及びq軸電圧演算値vqcalと、d軸電流検出値id及びq軸電流検出値iqとの内積をモータ6の推定電力Pcalとしてトルク変換器21に出力する。 In step S902, the power calculator 9 sets the inner product of the d-axis voltage calculation value vdcal * and the q-axis voltage calculation value vqcal * and the d-axis current detection value id and the q-axis current detection value iq as the estimated power Pcal of the motor 6. The torque is output to the torque converter 21.

ステップS903においてトルク変換器21は、推定電力Pcalを機械角速度ωmにより除算してトルク推定値Tcalを算出する。   In step S903, the torque converter 21 calculates the estimated torque value Tcal by dividing the estimated power Pcal by the mechanical angular velocity ωm.

ステップS904においてPI増幅器23は、トルク指令値Tとトルク推定値Tcalとの偏差をPI増幅することにより電圧位相指令値αを算出してdq軸電圧演算部30Aに出力する。 In step S904, the PI amplifier 23 calculates the voltage phase command value α * by PI amplification of the deviation between the torque command value T * and the estimated torque value Tcal, and outputs the voltage phase command value α * to the dq-axis voltage calculation unit 30A.

ステップS905においてdq軸電圧演算部30Aは、補正後の電圧位相指令値αに応じてd軸及びq軸電圧指令値vd及びvqを演算する。これと共に、dq軸電圧演算部30Aは、d軸及びq軸電圧指令値vd及びvqの演算過程で算出される中間値であるd軸及びq軸電圧目標値vd’及びvq’の低周波成分、つまり一次遅れ成分を抽出する。そしてdq軸電圧演算部30Aは、一次遅れ成分に無駄時間処理を施したd軸及びq軸電圧演算値vdcal及びvqcalを電力演算器9に出力する。 In step S905, the dq-axis voltage calculation unit 30A calculates the d-axis and q-axis voltage command values vd * and vq * according to the corrected voltage phase command value α * . At the same time, the dq-axis voltage calculation unit 30A performs the d-axis and q-axis voltage target values vd * ′ and vq * ′ that are intermediate values calculated in the calculation process of the d-axis and q-axis voltage command values vd * and vq *. Are extracted, that is, a first-order lag component. Then, the dq-axis voltage calculation unit 30A outputs the d-axis and q-axis voltage calculation values vdcal and vqcal obtained by subjecting the first-order lag component to dead time processing to the power calculator 9.

ステップS906において、dq軸/UVW相変換器1は、回転子の電気角θに基づいて、d軸及びq軸電圧指令値vd及びvqを三相の電圧指令値vu、vv、vwに変換する。これと共に、電力演算器9でモータ6の推定電力Pcalが演算され、トルク補正部20Aによって推定電力Pcalから算出されたトルク推定値Tcalがトルク指令値Tにフィードバックされる。 In step S906, the dq-axis / UVW phase converter 1 converts the d-axis and q-axis voltage command values vd * and vq * into three-phase voltage command values vu * , vv * , v, based on the electrical angle θ of the rotor. Convert to vw * . At the same time, the power calculator 9 calculates the estimated power Pcal of the motor 6, and the torque correction unit 20A feeds back the estimated torque value Tcal calculated from the estimated power Pcal to the torque command value T * .

そしてモータ制御装置100によるトルク制御方法が終了する。   And the torque control method by the motor control apparatus 100 is complete | finished.

次にモータ6のd軸及びq軸印加電圧とd軸及びq軸電流とによりモータ6の有効電力を演算したときの例について説明する。   Next, an example when the active power of the motor 6 is calculated from the d-axis and q-axis applied voltages of the motor 6 and the d-axis and q-axis currents will be described.

一般的に次式に示すように、モータ6の有効電力Pは、d軸及びq軸印加電圧vd及びvqと、d軸及びq軸電流id及びiqとの内積により求められる。   Generally, as shown in the following equation, the active power P of the motor 6 is obtained by the inner product of the d-axis and q-axis applied voltages vd and vq and the d-axis and q-axis currents id and iq.

Figure 0006291835
Figure 0006291835

d軸及びq軸印加電圧vd及びvqは、次式で示すように、同期機におけるモータ6の電圧方程式によって求められる。   The d-axis and q-axis applied voltages vd and vq are obtained by the voltage equation of the motor 6 in the synchronous machine as shown by the following equation.

Figure 0006291835
Figure 0006291835

なお、コイル抵抗Rは、モータ6内に設けられたコイルの抵抗値であり、磁石磁束φaは、回転子に設けられた永久磁石の磁束である。   The coil resistance R is a resistance value of a coil provided in the motor 6, and the magnet magnetic flux φa is a magnetic flux of a permanent magnet provided in the rotor.

上式(15)を式(14)に代入すると、次の式が得られる。   Substituting equation (15) into equation (14) yields the following equation:

Figure 0006291835
Figure 0006291835

上式(16)では、右辺の第1項が、モータ6のトルク成分であり、右辺の第2項が、モータ6で失われる電力の損失成分である。そして、右辺の第3項及び第4項が、モータ6のコイルに蓄積されるエネルギー成分、すなわちコイルの入出力エネルギー成分である。このようにモータ6の有効電力Pには、トルク成分の他に、電力の損失成分と、コイルの入出力エネルギー成分とが含まれている。コイルの入出力エネルギー成分は、例えば、モータ6の電力が立ち上がるときに増加し、モータ6の電力が立ち下がる時に減少する。すなわち、コイルの入出力エネルギー成分は、モータ6の過渡状態のときに増加又は減少する。   In the above equation (16), the first term on the right side is the torque component of the motor 6, and the second term on the right side is the loss component of the power lost in the motor 6. The third and fourth terms on the right side are energy components accumulated in the coil of the motor 6, that is, input / output energy components of the coil. Thus, the active power P of the motor 6 includes a power loss component and a coil input / output energy component in addition to the torque component. The input / output energy component of the coil increases, for example, when the electric power of the motor 6 rises, and decreases when the electric power of the motor 6 falls. That is, the input / output energy component of the coil increases or decreases when the motor 6 is in a transient state.

d軸及びq軸電流が一次遅れ応答となる構成では、コイルの入出力エネルギー成分は、微分項を持つので、ハイパスフィルタで処理されたような応答波形となる。そのため、有効電力Pをトルク推定値に変換してトルク指令値Tにフィードバックする場合、モータ6が過渡状態のときにはコイルの入出力エネルギー成分が変動する。 In a configuration in which the d-axis and q-axis currents have a first-order lag response, the input / output energy component of the coil has a differential term, and thus has a response waveform as if processed by a high-pass filter. Therefore, when the active power P is converted into a torque estimated value and fed back to the torque command value T * , the input / output energy component of the coil varies when the motor 6 is in a transient state.

このようにモータ6の有効電力Pのうちトルクに寄与しない成分が変動する場合には、有効電力Pとモータ6のトルクとの相関性がモータ6の定常状態のときに比べて悪くなり、トルクの応答性が低下してしまう。   Thus, when the component that does not contribute to the torque of the active power P of the motor 6 fluctuates, the correlation between the active power P and the torque of the motor 6 becomes worse than when the motor 6 is in a steady state. Responsiveness will be reduced.

なお、式(16)の第2項の損失成分は、一次遅れとみなせるので、モータ6の過渡状態であっても、損失成分の変動は、コイルの入出力エネルギー成分の変動に比べて小さく、トルクの応答性に対する影響は軽微である。また、電流検出器5u及び5vで検出された電流値に基づいて損失成分を算出し、その算出結果を用いて損失成分を補正することも可能である。   Since the loss component of the second term of equation (16) can be regarded as a first-order lag, the fluctuation of the loss component is small compared to the fluctuation of the input / output energy component of the coil even in the transient state of the motor 6. The effect on torque response is negligible. It is also possible to calculate the loss component based on the current values detected by the current detectors 5u and 5v and correct the loss component using the calculation result.

図4は、モータ6に供給される供給電力が立ち上がるときの応答波形を示す図である。図4には、d軸及びq軸印加電圧vd及びvqとd軸及びq軸電流id及びiqとの内積により求められた有効電力Pの応答波形32が破線で示され、本実施形態で演算された推定電力Pcalの応答波形31が実線で示されている。推定電力Pcalは、理想的な応答(規範応答)と一致している。   FIG. 4 is a diagram showing a response waveform when the supply power supplied to the motor 6 rises. In FIG. 4, the response waveform 32 of the active power P obtained by the inner product of the d-axis and q-axis applied voltages vd and vq and the d-axis and q-axis currents id and iq is indicated by a broken line and is calculated in this embodiment. The response waveform 31 of the estimated power Pcal is shown by a solid line. The estimated power Pcal is in agreement with an ideal response (normative response).

図4に示すように、応答波形32の有効電力Pは、コイルの入力エネルギーの上昇に伴い式(16)の第3項及び第4項の電力成分が大きくなるため、規範応答に比べて誤差が大きくなる。   As shown in FIG. 4, the active power P of the response waveform 32 has an error compared to the normative response because the power components of the third and fourth terms of the equation (16) increase as the input energy of the coil increases. Becomes larger.

図5は、モータ6の有効電力からトルク推定値を算出してトルク指令値Tにフィードバックしたときのトルクの応答波形を示す図である。図5には、破線により有効電力Pに基づく応答波形34が示され、実線により推定電力Pcalに基づく応答波形33が示されている。実線の応答波形は、規範応答と一致している。 FIG. 5 is a diagram showing a torque response waveform when an estimated torque value is calculated from the active power of the motor 6 and fed back to the torque command value T * . In FIG. 5, the response waveform 34 based on the active power P is indicated by a broken line, and the response waveform 33 based on the estimated power Pcal is indicated by a solid line. The solid response waveform is consistent with the normative response.

図5に示すように、破線の応答波形については、規範応答に対してトルクの遅れが生じているが、実線の応答波形については、規範応答と一致しているため、モータ6のトルクの遅れが低減されていることがわかる。   As shown in FIG. 5, with respect to the response waveform indicated by the broken line, a torque delay occurs with respect to the normative response. However, since the response waveform indicated by the solid line matches the normative response, the torque delay of the motor 6 is delayed. It can be seen that is reduced.

第1実施形態によれば、電圧位相制御において、電力演算用のd軸及びq軸電圧演算値vdcal及びvqcalとして、d軸及びq軸電圧指令値vd及びvqを構成する要素の一次遅れ成分を利用する。これにより、コイルの入出力エネルギー成分の変動を含まない推定電力Pcalを算出することができる。 According to the first embodiment, in the voltage phase control, the elements constituting the d-axis and q-axis voltage command values vd * and vq * are used as the d-axis and q-axis voltage calculation values vdcal * and vqcal * for power calculation. The first order lag component is used. As a result, the estimated power Pcal that does not include fluctuations in the input / output energy components of the coil can be calculated.

このため、モータ6が過渡状態のとき、例えばモータ6の電力が立ち上がるときや駆動電力が立ち下がるときなどに、式(16)の第3項及び第4項のトルクに寄与しない電力成分の増加又は減少が抑えられる。よって、モータ6の推定電力Pcalと駆動力との相関性が低下することを抑制できる。   For this reason, when the motor 6 is in a transient state, for example, when the power of the motor 6 rises or when the drive power falls, an increase in the power component that does not contribute to the torque in the third and fourth terms of the equation (16) Or reduction is suppressed. Therefore, it is possible to suppress a decrease in the correlation between the estimated power Pcal of the motor 6 and the driving force.

したがって、電圧位相制御を用いてモータ6を制御しつつ、モータ6のトルクの過渡応答特性が低下することを抑制することができる。   Therefore, it is possible to suppress a decrease in the transient response characteristic of the torque of the motor 6 while controlling the motor 6 using the voltage phase control.

なお、本実施形態では電圧位相制御を行うモータ制御装置100について説明したが、これに限られるものではない。例えば、電流ベクトル制御を行うモータ制御装置についても本発明を適用することが可能である。そこで電流ベクトル制御を行うモータ制御装置への適用例について以下に説明する。   In addition, although this embodiment demonstrated the motor control apparatus 100 which performs voltage phase control, it is not restricted to this. For example, the present invention can be applied to a motor control device that performs current vector control. An example of application to a motor control device that performs current vector control will be described below.

(第2実施形態)
図6は、本発明の第2実施形態におけるモータ制御装置101の構成を示す図である。モータ制御装置101の構成のうち図1に示したモータ制御装置100と同じものについては、同一符号を付してここでの説明を省略する。
(Second Embodiment)
FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration of the motor control device 101 according to the second embodiment of the present invention. Of the configuration of the motor control device 101, the same components as those of the motor control device 100 shown in FIG.

モータ制御装置101は、電流ベクトル制御を用いてモータ6を駆動させる。モータ制御装置101は、図1に示したトルク補正部20A及びdq軸電圧演算部30Aに代えて、トルク補正部20B及びdq軸電圧演算部30Bを備えている。   The motor control device 101 drives the motor 6 using current vector control. The motor control device 101 includes a torque correction unit 20B and a dq axis voltage calculation unit 30B instead of the torque correction unit 20A and the dq axis voltage calculation unit 30A shown in FIG.

トルク補正部20Bは、図1に示したトルク補正部20Aに対応する。トルク補正部20Bは、トルク変換器21と、減算器24と、PI増幅器25と、加算器26とを備える。   The torque correction unit 20B corresponds to the torque correction unit 20A illustrated in FIG. The torque correction unit 20B includes a torque converter 21, a subtractor 24, a PI amplifier 25, and an adder 26.

減算器24は、トルク指令値Tからトルク推定値Tcalを減算し、その減算した値、すなわち偏差をPI増幅器25に出力する。 The subtracter 24 subtracts the estimated torque value Tcal from the torque command value T * and outputs the subtracted value, that is, the deviation to the PI amplifier 25.

PI増幅器25は、式(6)に示すように、トルク指令値Tとトルク推定値Tcalとの偏差をPI制御により増幅し、増幅された偏差を加算器26に出力する。 The PI amplifier 25 amplifies the deviation between the torque command value T * and the estimated torque value Tcal by PI control and outputs the amplified deviation to the adder 26 as shown in the equation (6).

加算器26は、トルク指令値Tに対してPI増幅器25で増幅された偏差を加算し、加算した値をトルク補正値T’として出力する。すなわち、加算器26は、PI増幅器25で増幅された偏差を用いてトルク指令値を補正してdq軸電圧演算部30Bに出力する。 The adder 26 adds the deviation amplified by the PI amplifier 25 to the torque command value T * , and outputs the added value as a torque correction value T * ′. That is, the adder 26 corrects the torque command value * using the deviation amplified by the PI amplifier 25 and outputs the corrected value to the dq-axis voltage calculation unit 30B.

dq軸電圧演算部30Bは、図1に示したdq軸電圧演算部30Aに対応する。dq軸電圧演算部30Bは、電流指令生成部36と、干渉電圧生成部37と、電流ベクトル制御部38Bと、を備える。   The dq-axis voltage calculation unit 30B corresponds to the dq-axis voltage calculation unit 30A illustrated in FIG. The dq-axis voltage calculation unit 30B includes a current command generation unit 36, an interference voltage generation unit 37, and a current vector control unit 38B.

電流指令生成部36は、トルク補正値T’とモータ6の回転速度Nとバッテリ4の直流電圧Vdcとに基づいてd軸電流指令値id及びq軸電流指令値iqを生成する。 The current command generator 36 generates a d-axis current command value id * and a q-axis current command value iq * based on the torque correction value T * ′, the rotational speed N of the motor 6 and the DC voltage Vdc of the battery 4.

例えば、電流指令生成部36には予め定められた電流指令値マップが記録される。電流指令生成部36は、電圧指令マップを参照し、トルク補正値T’と回転速度Nと直流電圧Vdcとに対応付けられたd軸電流指令値id及びq軸電流指令値iqを出力する。なお、モータ6の回転速度Nは、回転子の電気角θを用いて算出される。 For example, a predetermined current command value map is recorded in the current command generation unit 36. The current command generation unit 36 refers to the voltage command map, and uses the d-axis current command value id * and the q-axis current command value iq * associated with the torque correction value T * ′, the rotation speed N, and the DC voltage Vdc. Output. The rotational speed N of the motor 6 is calculated using the electrical angle θ of the rotor.

干渉電圧生成部37は、トルク補正値T’と回転速度Nと直流電圧Vdcとに基づいて、d軸電流とq軸電流との干渉を相殺するためのd軸干渉電圧目標値vd_dcpl及びq軸干渉電圧目標値vq_dcplを生成する。 Based on the torque correction value T * ′, the rotation speed N, and the DC voltage Vdc, the interference voltage generation unit 37 cancels the interference between the d-axis current and the q-axis current, and the d-axis interference voltage target value vd_dcpl * and A q-axis interference voltage target value vq_dcpl * is generated.

例えば、干渉電圧生成部37には、予め定められた干渉電圧マップが記録される。干渉電圧生成部37は、干渉電圧マップを参照し、トルク補正値T’と回転速度Nと直流電圧Vdcとに対応付けられたd軸干渉電圧目標値vd_dcpl及びq軸干渉電圧目標値vq_dcplを出力する。 For example, the interference voltage generation unit 37 records a predetermined interference voltage map. The interference voltage generation unit 37 refers to the interference voltage map, and the d-axis interference voltage target value vd_dcpl * and the q-axis interference voltage target value vq_dcpl associated with the torque correction value T * ′, the rotation speed N, and the DC voltage Vdc. * Is output.

電流ベクトル制御部38Aは、一般的な電流フィードバック制御と非干渉制御とを実行する。電流ベクトル制御部38Aは、d軸電流指令値id及びq軸電流指令値iqと、d軸干渉電圧目標値vd_dcpl及びq軸干渉電圧目標値vq_dcplとに基づいて、d軸電圧指令値vd及びq軸電圧指令値vqを演算する。 The current vector control unit 38A performs general current feedback control and non-interference control. The current vector control unit 38A generates a d-axis voltage command based on the d-axis current command value id * and the q-axis current command value iq * and the d-axis interference voltage target value vd_dcpl * and the q-axis interference voltage target value vq_dcpl *. The value vd * and the q-axis voltage command value vq * are calculated.

図7は、電流ベクトル制御部38Aの詳細構成を示すブロック図である。図7には、図2と同様に、d軸干渉電圧目標値vd_dcpl及びq軸干渉電圧目標値vq_dcplの矩形波形を示す信号が入力されたときの各構成の出力波形が示されている。なお、立ち上がり時のd軸電流検出値id及びq軸電流検出値iqは一次遅れ応答を示す。 FIG. 7 is a block diagram showing a detailed configuration of the current vector control unit 38A. FIG. 7 shows the output waveform of each component when a signal indicating a rectangular waveform of the d-axis interference voltage target value vd_dcpl * and the q-axis interference voltage target value vq_dcpl * is input, as in FIG. . The d-axis current detection value id and the q-axis current detection value iq at the time of rising indicate a first-order lag response.

電流ベクトル制御部38Aは、d軸電圧指令値算出部380と、q軸電圧指令値算出部390と、を備える。   The current vector control unit 38A includes a d-axis voltage command value calculation unit 380 and a q-axis voltage command value calculation unit 390.

d軸電圧指令値算出部380は、電流規範応答フィルタ381と、比例器382と、積分器383と、演算器384乃至387と、d軸無駄時間処理部388と、を備える。q軸電圧指令値算出部390は、電流規範応答フィルタ391と、比例器392と、積分器393と、演算器394乃至397と、q軸無駄時間処理部398と、を備える。   The d-axis voltage command value calculation unit 380 includes a current reference response filter 381, a proportional device 382, an integrator 383, calculators 384 to 387, and a d-axis dead time processing unit 388. The q-axis voltage command value calculation unit 390 includes a current reference response filter 391, a proportional device 392, an integrator 393, calculators 394 to 397, and a q-axis dead time processing unit 398.

電流規範応答フィルタ381は、図2に示したLPF331及び334と同じ伝達関数を用いて、d軸干渉電圧目標値vd_dcplにローパスフィルタ処理を施す。電流規範応答フィルタ381によって、d軸干渉電圧目標値vd_dcplの低周波数成分が演算器386に出力される。このため、電流規範応答フィルタ381の出力波形は一次遅れ応答を示す。 The current reference response filter 381 performs low-pass filtering on the d-axis interference voltage target value vd_dcpl * using the same transfer function as the LPFs 331 and 334 shown in FIG. The low-frequency component of the d-axis interference voltage target value vd_dcpl * is output to the calculator 386 by the current reference response filter 381. For this reason, the output waveform of the current reference response filter 381 shows a first-order lag response.

演算器384は、電流指令生成部36からのd軸電流指令値idとUVW相/dq軸変換器8からのd軸電流検出値idとの差分を比例器382及び積分器383に出力する。 The calculator 384 outputs the difference between the d-axis current command value id * from the current command generator 36 and the detected d-axis current value id from the UVW phase / dq axis converter 8 to the proportional device 382 and the integrator 383. .

比例器382は、d軸電流指令値idとd軸電流検出値idとの差分を、予め定められた比例ゲインKpによって増幅して演算器385に出力する。 The proportional device 382 amplifies the difference between the d-axis current command value id * and the d-axis current detection value id by a predetermined proportional gain Kp and outputs the amplified difference to the computing device 385.

積分器383は、d軸電流指令値idとd軸電流検出値idとの差分を、予め定められた積分ゲインKiにより積分して演算器385及び387に出力する。このため、積分器383の出力波形は一次遅れ応答を示す。 The integrator 383 integrates the difference between the d-axis current command value id * and the d-axis current detection value id with a predetermined integration gain Ki and outputs the result to the calculators 385 and 387. For this reason, the output waveform of the integrator 383 shows a first-order lag response.

演算器385は、比例器382からの出力値と、積分器383からの出力値とを加算して演算器386に出力する。   The calculator 385 adds the output value from the proportional unit 382 and the output value from the integrator 383 and outputs the result to the calculator 386.

演算器386は、電流規範応答フィルタ381からの出力値と演算器385からの出力値とを加算し、その加算した値を、d軸電流指令値vdとして図6に示したdq軸/UVW相変換器1に出力する。 The computing unit 386 adds the output value from the current reference response filter 381 and the output value from the computing unit 385, and uses the added value as the d-axis current command value vd * shown in FIG. Output to phase converter 1.

また、演算器387は、電流規範応答フィルタ381からの出力値と、積分器383からの出力値とを加算してd軸無駄時間処理部388に出力する。   The computing unit 387 adds the output value from the current reference response filter 381 and the output value from the integrator 383 and outputs the result to the d-axis dead time processing unit 388.

d軸無駄時間処理部388は、図2に示したd軸無駄時間処理部34と同じ伝達関数により、演算器387からの出力値に無駄時間処理を施して、d軸電圧演算値vdcalを電力演算器9のd軸乗算器91へ出力する。 The d-axis dead time processing unit 388 performs dead time processing on the output value from the computing unit 387 by the same transfer function as the d-axis dead time processing unit 34 shown in FIG. 2, and obtains the d-axis voltage calculated value vdcal * . This is output to the d-axis multiplier 91 of the power calculator 9.

d軸電圧指令値算出部380では、d軸電流指令値idを電流規範応答フィルタ381に通した値と、d軸干渉電圧目標値vd_dcplを比例器382及び積分器383に通した各値との総和が、d軸電圧指令値vdとして出力される。 In the d-axis voltage command value calculation unit 380, the value obtained by passing the d-axis current command value id * through the current reference response filter 381 and the value obtained by passing the d-axis interference voltage target value vd_dcpl * through the proportional device 382 and the integrator 383. Is output as the d-axis voltage command value vd * .

d軸電流指令値idを電流規範応答フィルタ381に通した値と、d軸干渉電圧目標値vd_dcplを積分器383に通した値とは、共にローパスフィルタで処理された出力信号と同じような応答波形となる。 The value obtained by passing the d-axis current command value id * through the current reference response filter 381 and the value obtained by passing the d-axis interference voltage target value vd_dcpl * through the integrator 383 are both the same as the output signal processed by the low-pass filter. Response waveform.

そのため、d軸電流指令値idを電流規範応答フィルタ381に通した値と、d軸干渉電圧目標値vd_dcplを積分器383に通した値との和が、d軸電圧指令値vdの一次遅れ成分となる。 Therefore, the sum of the value obtained by passing the d-axis current command value id * through the current reference response filter 381 and the value obtained by passing the d-axis interference voltage target value vd_dcpl * through the integrator 383 is the d-axis voltage command value vd * . It becomes a first-order lag component.

したがって、d軸電流指令値idを電流規範応答フィルタ381に通した値と、d軸干渉電圧目標値vd_dcplを積分器383に通した値との和に対して無駄時間処理を施した値が、d軸電圧演算値vdcalとして出力される。 Therefore, a value obtained by performing dead time processing on the sum of a value obtained by passing the d-axis current command value id * through the current reference response filter 381 and a value obtained by passing the d-axis interference voltage target value vd_dcpl * through the integrator 383. Is output as the d-axis voltage calculation value vdcal * .

q軸電圧指令値算出部390の構成は、d軸電圧指令値算出部380と同様である。   The configuration of the q-axis voltage command value calculation unit 390 is the same as that of the d-axis voltage command value calculation unit 380.

そのため、q軸電圧指令値算出部390では、q軸電流指令値iqを電流規範応答フィルタ391に通した値と、q軸干渉電圧目標値vq_dcplを比例器392及び積分器393に通した各値との総和が、q軸電圧指令値vqとして出力される。 Therefore, the q-axis voltage command value calculation unit 390 passes the q-axis current command value iq * through the current reference response filter 391 and the q-axis interference voltage target value vq_dcpl * through the proportional device 392 and the integrator 393. The sum total with each value is output as the q-axis voltage command value vq * .

q軸電流指令値iqを電流規範応答フィルタ391に通した値と、d軸干渉電圧目標値vq_dcplを積分器393に通した値とは、共にローパスフィルタで処理された出力信号と同じような応答波形となる。 The value obtained by passing the q-axis current command value iq * through the current reference response filter 391 and the value obtained by passing the d-axis interference voltage target value vq_dcpl * through the integrator 393 are both the same as the output signal processed by the low-pass filter. Response waveform.

このため、q軸電流指令値iqを電流規範応答フィルタ391に通した値と、q軸干渉電圧目標値vq_dcplを積分器393に通した値との和に対して無駄時間処理を施した値が、q軸電圧演算値vqcalとして出力される。 Therefore, dead time processing is performed on the sum of the value obtained by passing the q-axis current command value iq * through the current reference response filter 391 and the value obtained by passing the q-axis interference voltage target value vq_dcpl * through the integrator 393. The value is output as a q-axis voltage calculation value vqcal * .

このように電流ベクトル制御部38Aでは、d軸及びq軸電圧指令値vd及びvqの演算で算出された中間値のうち、d軸及びq軸電圧指令値vd及びvqの一次遅れ成分が、電力演算用のd軸及びq軸電圧演算値vdcal及びvqcalに利用される。 In this way the current vector control unit 38A, among the d-axis and q-axis voltage command value vd * and vq * intermediate value calculated by the calculation, d-axis and q-axis voltage command value vd * and vq * of primary delay The component is used for the d-axis and q-axis voltage calculation values vdcal * and vqcal * for power calculation.

次にモータ制御装置101の動作の詳細について説明する。   Next, details of the operation of the motor control apparatus 101 will be described.

図8は、モータ制御装置101により実行されるトルク制御方法を示すフローチャートである。図8には、モータ制御装置101による1回分の演算処理が示されており、この演算処理が所定周期(例えば100ms)で実行される。   FIG. 8 is a flowchart showing a torque control method executed by the motor control device 101. FIG. 8 shows one calculation process by the motor control apparatus 101, and this calculation process is executed at a predetermined cycle (for example, 100 ms).

まず、ステップS911において、モータ制御装置101は、コントローラで演算されるトルク指令値Tと、位置検出器7から出力される回転子の電気角θと、モータ6の回転速度Nとを取得する。さらにモータ制御装置100は、UVW相/dq軸変換器8から出力されるd軸電流検出値id及びq軸電流検出値iqと、機械角速度演算器10から出力される機械角速度ωmと、電圧検出器14から出力されるバッテリ4の直流電圧Vdcと、を取得する。 First, in step S911, the motor control device 101 acquires the torque command value T * calculated by the controller, the rotor electrical angle θ output from the position detector 7, and the rotational speed N of the motor 6. . Furthermore, the motor control device 100 detects the d-axis current detection value id and the q-axis current detection value iq output from the UVW phase / dq axis converter 8, the mechanical angular velocity ωm output from the mechanical angular velocity calculator 10, and the voltage detection. The DC voltage Vdc of the battery 4 output from the container 14 is acquired.

dq軸電圧演算部30Bは、トルク指令値Tと回転速度Nと直流電圧Vdcとに基づいてd軸電圧指令値vd及びq軸電圧指令値vqを演算してdq軸/UVW相変換器1に出力する。dq軸/UVW相変換器1は、回転子の電気角θに基づいて、d軸及びq軸電圧指令値vd及びvqを三相の電圧指令値vu、vv、vwに変換してPWM変換器2に出力する。 The dq-axis voltage calculation unit 30B calculates the d-axis voltage command value vd * and the q-axis voltage command value vq * based on the torque command value T * , the rotation speed N, and the DC voltage Vdc, and performs dq-axis / UVW phase conversion. Output to the device 1 The dq-axis / UVW phase converter 1 converts the d-axis and q-axis voltage command values vd * and vq * into three-phase voltage command values vu * , vv * , vw * based on the electrical angle θ of the rotor. And output to the PWM converter 2.

そしてPWM変換器2は、バッテリ4の直流電圧Vdcに基づいて、三相の電圧指令値vu、vv、vwに対応したパワー素子駆動信号Duu、Dul、Dvu、Dvl、Dwu、Dwlを生成する。インバータ3は、パワー素子駆動信号Duu、Dul、Dvu、Dvl、Dwu、Dwlに応じて三相の疑似正弦波電圧vu、vv、vwをモータ6に印加する。 The PWM converter 2, based on the DC voltage Vdc of the battery 4, the voltage command value of three-phase vu *, vv *, vw * power element drive signals corresponding to Duu *, Dul *, Dvu * , Dvl *, Dwu * and Dwl * are generated. Inverter 3, the power element drive signals Duu *, Dul *, Dvu * , Dvl *, Dwu *, Dwl * pseudo-sine wave voltage of the three-phase according to vu, vv, applies a vw in the motor 6.

また、dq軸電圧演算部30Aは、d軸電圧指令値vd及びq軸電圧指令値vqを演算するために算出されたd軸電圧演算値vdcal及びq軸電圧演算値vqcalを電力演算器9に出力する。d軸電圧演算値vdcal及びq軸電圧演算値vqcalは、d軸電圧指令値vd及びq軸電圧指令値vqの一次遅れ成分に基づいて算出される。 The dq-axis voltage calculation unit 30A uses the d-axis voltage calculation value vdcal and the q-axis voltage calculation value vqcal calculated to calculate the d-axis voltage command value vd * and the q-axis voltage command value vq * as a power calculator. Output to 9. The d-axis voltage calculation value vdcal and the q-axis voltage calculation value vqcal are calculated based on the first-order lag component of the d-axis voltage command value vd * and the q-axis voltage command value vq * .

ステップS912において電力演算器9は、d軸電圧演算値vdcal及びq軸電圧演算値vqcalと、d軸電流検出値id及びq軸電流検出値iqとの内積をモータ6の推定電力Pcalとしてトルク変換器21に出力する。 In step S912, the power calculator 9 sets the inner product of the d-axis voltage calculation value vdcal * and the q-axis voltage calculation value vqcal * and the d-axis current detection value id and the q-axis current detection value iq as the estimated power Pcal of the motor 6. The torque is output to the torque converter 21.

ステップS913においてトルク変換器21は、推定電力Pcalを機械角速度ωmにより除算してトルク推定値Tcalを算出する。   In step S913, the torque converter 21 calculates the estimated torque value Tcal by dividing the estimated power Pcal by the mechanical angular velocity ωm.

ステップS914において、PI増幅器25は、トルク指令値Tとトルク推定値Tcalとの偏差をPI増幅し、加算器26は、そのPI増幅した偏差をトルク指令値Tに加算し、その加算した値をトルク補正値T’としてdq軸電圧演算部30Bに出力する。すなわち、加算器26は、トルク推定値Tcalに基づいてトルク指令値Tを補正する。 In step S914, the PI amplifier 25 PI-amplifies the deviation between the torque command value T * and the torque estimated value Tcal, and the adder 26 adds the PI-amplified deviation to the torque command value T * and adds the difference. The value is output as a torque correction value T * ′ to the dq-axis voltage calculation unit 30B. That is, the adder 26 corrects the torque command value T * based on the estimated torque value Tcal.

ステップS915において、電流指令生成部36は、トルク補正値T’と回転速度Nと直流電圧Vdcとに基づいて、d軸電流指令値id及びq軸電流指令値iqを生成する。これと共に干渉電圧生成部37は、トルク補正値T’と回転速度Nと直流電圧Vdcとに基づいて、d軸干渉電圧目標値vd_dcpl及びq軸干渉電圧目標値vq_dcplを生成する。 In step S915, the current command generator 36 generates a d-axis current command value id * and a q-axis current command value iq * based on the torque correction value T * ′, the rotation speed N, and the DC voltage Vdc. At the same time, the interference voltage generation unit 37 generates the d-axis interference voltage target value vd_dcpl * and the q-axis interference voltage target value vq_dcpl * based on the torque correction value T * ′, the rotation speed N, and the DC voltage Vdc.

ステップS916において、電流ベクトル制御部38Bは、d軸電流指令値id及びq軸電流指令値iqと、d軸干渉電圧目標値vd_dcpl及びq軸干渉電圧目標値vq_dcplとに基づいて、d軸電圧指令値vd及びq軸電圧指令値vqを演算する。 In step S916, the current vector control unit 38B, based on the d-axis current command value id * and the q-axis current command value iq * , the d-axis interference voltage target value vd_dcpl *, and the q-axis interference voltage target value vq_dcpl * , The d-axis voltage command value vd * and the q-axis voltage command value vq * are calculated.

さらに電流ベクトル制御部38Bは、d軸電圧指令値vd及びq軸電圧指令値vqの一次遅れ成分を抽出し、これらの一次遅れ成分に無駄時間処理を施したd軸及びq軸電圧演算値vdcal及びvqcalを電力演算器9に出力する。 Further, the current vector control unit 38B extracts the first-order lag component of the d-axis voltage command value vd * and the q-axis voltage command value vq * , and calculates the d-axis and q-axis voltages obtained by subjecting these first-order lag components to dead time processing. The values vdcal * and vqcal * are output to the power calculator 9.

具体的には、電流ベクトル制御部38Bは、d軸電圧指令値vdの演算に使用される電流規範応答フィルタ381及び積分器383の各出力を抽出し、その抽出した各出力の和に無駄時間処理を施すことにより、d軸電圧演算値vdcalを算出する。すなわち、電流ベクトル制御部38Bは、d軸電流指令値idとd軸電流検出値idとの電流偏差の直達項すなわち比例器382以外の各出力を抽出してd軸電圧演算値vdcalを求める。 Specifically, the current vector control unit 38B extracts the outputs of the current reference response filter 381 and the integrator 383 used for the calculation of the d-axis voltage command value vd * , and is wasted in the sum of the extracted outputs. By performing time processing, the d-axis voltage calculation value vdcal * is calculated. That is, the current vector control unit 38B extracts the direct term of the current deviation between the d-axis current command value id * and the d-axis current detection value id, that is, outputs other than the proportional device 382, and outputs the d-axis voltage calculation value vdcal * . Ask.

これと共に電流ベクトル制御部38Bは、q軸電圧指令値vqの演算に使用される電流規範応答フィルタ391及び積分器393の各出力を抽出し、その抽出した各出力の和に無駄時間処理を施すことにより、q軸電圧演算値vqcalを算出する。すなわち、電流ベクトル制御部38Bは、q軸電流指令値iqとq軸電流検出値iqとの電流偏差の直達項すなわち比例器392以外の各出力を抽出してq軸電圧演算値vqcalを求める。 At the same time, the current vector control unit 38B extracts the outputs of the current reference response filter 391 and the integrator 393 used for the calculation of the q-axis voltage command value vq * , and performs a dead time process on the sum of the extracted outputs. As a result, a q-axis voltage calculation value vqcal * is calculated. That is, the current vector control unit 38B extracts the direct component of the current deviation between the q-axis current command value iq * and the q-axis current detection value iq, that is, outputs other than the proportional device 392, and outputs the q-axis voltage calculation value vqcal * . Ask.

ステップS917において、dq軸/UVW相変換器1は、回転子の電気角θに基づいて、d軸及びq軸電圧指令値vd及びvqを三相の電圧指令値vu、vv、vwに変換する。これと共に電力演算器9は、d軸及びq軸電圧演算値vdcal及びvqcalと、d軸電流検出値id及びq軸電流検出値iqとを用いて、モータ6の推定電力Pcalを演算する。 In step S917, the dq-axis / UVW phase converter 1 converts the d-axis and q-axis voltage command values vd * and vq * into three-phase voltage command values vu * , vv * , v, based on the electrical angle θ of the rotor. Convert to vw * . At the same time, the power calculator 9 calculates the estimated power Pcal of the motor 6 using the d-axis and q-axis voltage calculation values vdcal * and vqcal * , the d-axis current detection value id and the q-axis current detection value iq. .

その後、推定電力Pcalから算出されたトルク推定値Tcalがトルク指令値Tにフィードバックされ、トルク制御方法が終了する。 Thereafter, the estimated torque value Tcal calculated from the estimated power Pcal is fed back to the torque command value T * , and the torque control method ends.

第2実施形態によれば、d軸及びq軸電圧指令値vd及びvqの一次遅れを電力演算用のd軸及びq軸電圧演算値vdcal及びvqcalに利用することにより、推定電力Pcalのうちコイルの入出力エネルギー成分の増加又は減少を抑制できる。したがって、モータ6が過渡状態のときに駆動力に寄与しない成分の変動が抑えられるので、トルクの過渡応答性の低下を抑制することができる。 According to the second embodiment, the estimated power is obtained by using the primary delay of the d-axis and q-axis voltage command values vd * and vq * as the d-axis and q-axis voltage calculation values vdcal * and vqcal * for power calculation. An increase or decrease in the input / output energy component of the coil of Pcal can be suppressed. Therefore, since fluctuations in components that do not contribute to the driving force when the motor 6 is in a transient state can be suppressed, it is possible to suppress a decrease in transient response of torque.

次に電流ベクトル制御部38Aの他の構成例について以下に説明する。   Next, another configuration example of the current vector control unit 38A will be described below.

(第3実施形態)
図9は、本発明の第3実施形態における電流ベクトル制御部38Bの詳細構成を示す図である。図9には、図7と同様に各構成の出力波形が示されている。
(Third embodiment)
FIG. 9 is a diagram showing a detailed configuration of the current vector control unit 38B in the third embodiment of the present invention. FIG. 9 shows output waveforms of the respective components as in FIG.

電流ベクトル制御部38Bの構成は、外乱オブザーバの形式でモデルマッチングした構成である。ここでは、d軸電流指令値idとd軸電流検出値idとのd軸電流偏差の直達項、すなわち比例器41の出力と、q軸電流指令値iqとq軸電流検出値iqとの電q軸流偏差の直達項、すなわち比例器42の出力と、を明示的に区別できる構成としている。 The configuration of the current vector controller 38B is a model-matched configuration in the form of a disturbance observer. Here, the direct term of the d-axis current deviation between the d-axis current command value id * and the d-axis current detection value id, that is, the output of the proportional device 41, the q-axis current command value iq *, and the q-axis current detection value iq The direct term of the electric q-axis flow deviation, that is, the output of the proportional device 42 can be explicitly distinguished.

図9に示すように、d軸電圧指令値vdの中間値のうち、比例器41以外の各構成の出力は、ローパスフィルタで処理された出力波形と同じような応答波形となる。また、q軸電流指令値iqの中間値のうち、比例器42以外の各構成の出力は、ローパスフィルタで処理された出力信号と同じような応答波形となる。 As shown in FIG. 9, among the intermediate values of the d-axis voltage command value vd * , the output of each component other than the proportional device 41 has a response waveform similar to the output waveform processed by the low-pass filter. Of the intermediate value of the q-axis current command value iq * , the output of each component other than the proportional device 42 has a response waveform similar to the output signal processed by the low-pass filter.

このため、d軸電圧指令値vdの中間値のうち比例器41以外の各構成の出力の総和に対して無駄時間処理を施した値が、電力演算用のd軸電圧演算値vdcalとして電力演算器9のd軸乗算器91へ出力される。q軸電圧指令値vqの中間値のうち、比例器42以外の各構成の出力の総和に対して無駄時間処理を施した値が、電力演算用のq軸電圧演算値vqcalとして電力演算器9のq軸乗算器92へ出力される。 Therefore, a value obtained by performing dead time processing on the sum of the outputs of the components other than the proportional device 41 among the intermediate values of the d-axis voltage command value vd * is a d-axis voltage calculation value vdcal * for power calculation. It is output to the d-axis multiplier 91 of the power calculator 9. Of the intermediate values of the q-axis voltage command value vq * , a value obtained by performing dead time processing on the sum of the outputs of the components other than the proportional device 42 is used as a q-axis voltage calculation value vqcal * for power calculation. To the q-axis multiplier 92 of the unit 9.

第3実施形態によれば、d軸干渉電圧目標値vd_dcpl及びq軸干渉電圧目標値vq_dcplの一次遅れと、d軸電流指令値id及びq軸電流指令値iqの一次遅れとを抽出して電力演算用のd軸及びq軸電圧演算値vdcal及びvqcalに利用する。これにより、モータ6が過渡状態のときにコイルの入出力エネルギー成分が変化するのを抑制できる。したがって、トルクの過渡応答性の低下を抑制することができる。 According to the third embodiment, the primary delay of the d-axis interference voltage target value vd_dcpl * and the q-axis interference voltage target value vq_dcpl * and the primary delay of the d-axis current command value id * and the q-axis current command value iq * Extracted and used for d-axis and q-axis voltage calculation values vdcal * and vqcal * for power calculation. Thereby, it can suppress that the input-output energy component of a coil changes, when the motor 6 is a transient state. Therefore, it is possible to suppress a decrease in torque transient response.

このように第1から第3実施形態では、電圧演算部30A及び30Bは、d軸及びq軸電圧指令値の制御遅れを抽出し、その制御遅れに基づいてd軸及びq軸電圧指令値のトルク成分としてd軸電圧演算値vdcal及びq軸電圧演算値vqcalを演算する。電力演算器9は、d軸電圧演算値vdcal及びq軸電圧演算値vqcalと、電流検出器5u及び5vで検出される電流値とに基づいてモータ6の推定電力Pcalを演算する。トルク補正部20A及び20Bは、推定電力Pcalに基づいてトルク指令値Tを補正する。 As described above, in the first to third embodiments, the voltage calculation units 30A and 30B extract the control delay of the d-axis and q-axis voltage command values, and the d-axis and q-axis voltage command values are extracted based on the control delay. A d-axis voltage calculation value vdcal * and a q-axis voltage calculation value vqcal * are calculated as torque components. The power calculator 9 calculates the estimated power Pcal of the motor 6 based on the d-axis voltage calculated value vdcal *, the q-axis voltage calculated value vqcal, and the current value detected by the current detectors 5u and 5v. Torque correction units 20A and 20B correct torque command value T * based on estimated power Pcal.

これにより、モータ6が過渡状態のときにコイルの入出力エネルギー成分の変動が含まれない推定電力Pcalを算出できるので、推定電力Pcalとトルクとの相関性の低下を抑制することができる。したがって、トルク推定電力Pcalに基づいてトルク指令値にフィードバックする構成においてモータ6の過渡応答性の低下を抑制することができる。   Thereby, when the motor 6 is in a transient state, it is possible to calculate the estimated power Pcal that does not include fluctuations in the input / output energy component of the coil, and therefore it is possible to suppress a decrease in the correlation between the estimated power Pcal and the torque. Therefore, it is possible to suppress a decrease in transient response of the motor 6 in a configuration that feeds back to the torque command value based on the estimated torque power Pcal.

また、d軸及びq軸電圧指令値の遅れ成分は、モータ6に供給されるd軸及びq軸電流の制御遅れに関する時定数τmに基づいて抽出される。例えば、第1実施形態ではLPF331及び334によってd軸及びq軸電圧指令値の遅れ成分が抽出される。また第2実施形態では規範応答フィルタ381及び392によってd軸及びq軸電圧指令値の遅れ成分が抽出される。   The delay component of the d-axis and q-axis voltage command values is extracted based on the time constant τm related to the control delay of the d-axis and q-axis current supplied to the motor 6. For example, in the first embodiment, the delay components of the d-axis and q-axis voltage command values are extracted by the LPFs 331 and 334. In the second embodiment, the norm response filters 381 and 392 extract delay components of the d-axis and q-axis voltage command values.

このように、d軸及びq軸電流の制御遅れに合わせて、d軸及びq軸電圧指令値に制御遅れ処理を施すことにより、推定電力Pcalの演算に用いる電圧値を実際の値に近づけることが可能となり、推定電力Pcalとトルクとの相関性の低下を抑制できる。   In this way, by applying the control delay process to the d-axis and q-axis voltage command values in accordance with the control delay of the d-axis and q-axis currents, the voltage value used for the calculation of the estimated power Pcal is brought closer to the actual value. Thus, it is possible to suppress a decrease in the correlation between the estimated power Pcal and the torque.

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。   The embodiment of the present invention has been described above. However, the above embodiment only shows a part of application examples of the present invention, and the technical scope of the present invention is limited to the specific configuration of the above embodiment. Absent.

例えば、本実施形態ではdq軸電圧演算部30A及び30Bがd軸及ぶq軸電圧指令値vd及びvqの一次遅れ成分を抽出する例について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、d軸及ぶq軸電圧指令値vd及びvqの二次遅れ成分を抽出するようにしてもよい。 For example, in the present embodiment, the example in which the dq-axis voltage calculation units 30A and 30B extract the first-order lag components of the q-axis voltage command values vd * and vq * extending over the d-axis has been described, but the present invention is not limited to this. For example, second-order lag components of the d-axis and q-axis voltage command values vd * and vq * may be extracted.

なお、上記実施形態は、適宜組み合わせ可能である。   In addition, the said embodiment can be combined suitably.

5u,5v 電流検出器(電流検出手段)
6 モータ
9 電力演算器(電力演算手段)
20A、20B トルク補正部(補正手段)
30A、30B dq軸電圧演算部(電圧演算手段)
31 電流指令生成部
32 干渉電圧生成部
33A、33B 電流ベクトル制御部
100、101 モータ制御装置
5u, 5v current detector (current detection means)
6 Motor 9 Power calculator (Power calculation means)
20A, 20B Torque correction unit (correction means)
30A, 30B dq axis voltage calculation unit (voltage calculation means)
31 Current command generation unit 32 Interference voltage generation unit 33A, 33B Current vector control unit 100, 101 Motor control device

Claims (4)

モータに供給される電流を検出する電流検出手段と、
前記モータの駆動力を決定するトルク指令値に応じて前記モータの電力を演算するために必要となる電圧指令値のトルク成分を演算する電圧演算手段と、
前記電圧演算手段で算出される前記電圧指令値のトルク成分と、前記電流検出手段で検出される電流値とに基づいて、前記モータの電力を演算する電力演算手段と、
前記電力演算手段で演算される電力に基づいてトルク推定値を演算するトルク推定値演算手段と、
前記トルク推定値を前記トルク指令値にフィードバックするフィードバック手段と、
を含み、
前記電圧演算手段は、前記電圧指令値の制御遅れを抽出して前記電圧指令値のトルク成分を演算する、
モータの制御装置。
Current detection means for detecting current supplied to the motor;
Voltage calculating means for calculating a torque component of a voltage command value required for calculating the electric power of the motor according to a torque command value for determining the driving force of the motor;
And a torque component of the voltage command value calculated by the voltage calculation means, based on the current value detected by said current detecting means, a power calculating means for calculating a power of said motor,
Torque estimated value calculating means for calculating a torque estimated value based on the power calculated by the power calculating means;
Feedback means for feeding back the estimated torque value to the torque command value;
Including
The voltage calculation means calculates a torque component of the voltage command value by extracting a control delay of the voltage command value.
Motor control device.
請求項1に記載されたモータの制御装置において、
前記電圧演算手段は、前記モータに供給される電流の制御遅れに基づいて前記電圧指令値の制御遅れを抽出する、
モータの制御装置。
The motor control device according to claim 1,
The voltage calculation means extracts a control delay of the voltage command value based on a control delay of a current supplied to the motor;
Motor control device.
請求項2に記載されたモータの制御装置において、
前記電圧演算手段は、
前記トルク指令値に応じてd軸及びq軸電圧目標値を算出する目標値算出部と、
前記d軸電圧目標値に所定のLPF処理を施した値と、前記q軸電圧目標値に所定のHPF処理を施した値とに基づいて、d軸電圧指令値を算出するd軸指令値算出部と、
前記q軸電圧目標値に前記LPF処理を施した値と、前記d軸電圧目標値に前記HPF処理を施した値とに基づいて、q軸電圧指令値を算出するq軸指令値算出部と、を含み、
前記電力演算手段は、前記d軸及びq軸電圧目標値のそれぞれに前記LPF処理を施した値に基づいて算出されるd軸及びq軸電圧指令値のトルク成分と、前記電流検出手段で検出されるd軸及びq軸電流値とに基づいて、前記モータの電力を演算する、
モータの制御装置。
In the motor control apparatus according to claim 2,
The voltage calculation means includes
A target value calculation unit for calculating a d-axis and q-axis voltage target value according to the torque command value;
D-axis command value calculation for calculating a d-axis voltage command value based on a value obtained by performing a predetermined LPF process on the d-axis voltage target value and a value obtained by performing a predetermined HPF process on the q-axis voltage target value And
A q-axis command value calculation unit that calculates a q-axis voltage command value based on a value obtained by performing the LPF process on the q-axis voltage target value and a value obtained by performing the HPF process on the d-axis voltage target value; Including,
The power calculation means is detected by the current detection means and the torque components of the d-axis and q-axis voltage command values calculated based on the values obtained by subjecting the d-axis and q-axis voltage target values to the LPF processing, respectively. Based on the d-axis and q-axis current values to be calculated, the power of the motor is calculated.
Motor control device.
請求項2に記載されたモータの制御装置において、
前記電圧演算手段は、
前記トルク指令値に基づいてd軸及びq軸電流指令値を生成する電流指令生成部と、
前記トルク指令値に基づいてd軸電流とq軸電流との干渉を相殺するためのd軸及びq軸干渉電圧目標値を生成する干渉電圧生成部と、
前記d軸及びq軸電流指令値と前記d軸及びq軸干渉電圧目標値とに基づいて、前記d軸及びq軸電圧指令値を演算する電流ベクトル制御部と、を含み、
前記電圧演算手段は、前記d軸及びq軸干渉電圧目標値の制御遅れに基づいて算出されるd軸及びq軸電圧指令値のトルク成分と、前記電流検出手段で検出されるd軸及びq軸電流値とに基づいて、前記モータの電力を演算する、
モータの制御装置。
In the motor control apparatus according to claim 2,
The voltage calculation means includes
A current command generator that generates d-axis and q-axis current command values based on the torque command values;
An interference voltage generator for generating d-axis and q-axis interference voltage target values for canceling interference between the d-axis current and the q-axis current based on the torque command value;
A current vector control unit that calculates the d-axis and q-axis voltage command values based on the d-axis and q-axis current command values and the d-axis and q-axis interference voltage target values;
The voltage calculation means includes a torque component of the d-axis and q-axis voltage command values calculated based on the control delay of the d-axis and q-axis interference voltage target values, and the d-axis and q detected by the current detection means. Based on the shaft current value, the power of the motor is calculated.
Motor control device.
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