JP6374037B2 - モータ制御装置 - Google Patents
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Description
−第1の実施の形態−
図1は、本発明に係るモータ制御装置の第1の実施の形態を説明するブロック図である。図1に示す制御部10は本実施形態のモータ制御装置に対応するものであり、図1はモータシステムに適用した場合を示す。直流電源30の電圧はPWMインバータ40によって三相交流電圧Vu,Vv,Vwに変換され、モータ50に印加される。PWMインバータ40は、制御部10から入力されるPWM信号D'u,D'v,D'wに基づいて三相交流電圧Vu,Vv,Vwを生成する。このPWM信号D'u,D'v,D'wによって、モータ50に流れる三相モータ電流が制御される。
(ベース補償電圧の大きさ)=HV×Td×fs …(1)
可変ゲイン算出部23は、Gain_Vdt(=0〜1)を決定するためのGain_Vdtマップを有している。Gain_Vdtマップには、図2に示した入力パラメータの種々の値に対応付けられたGain_Vdtがマップ化されている。可変ゲイン算出部23は、入力パラメータの値に応じたGain_Vdtを出力する。
モータ電流の半周期におけるデッドタイム中のモータ電流の極性を決定する要因である入力パラメータは、次式(2)に示すモータ電圧とモータ電流との関係式から導かれる。式(2)において、Vd,Vqはdq軸モータ電圧、ωはモータ回転数、Ld,Lqはdq軸モータインダクタンス、Rはモータ相抵抗、Id,Iqはdq軸モータ電流、Ψaはモータ鎖交磁束、sは微分演算子である。
(P1)モータ回転数ω
(P2)dq軸電流目標値Id*,Iq*
(P3)電源電圧HV
(P4)キャリア周波数fs
(P5)モータ特性Ld,Lq,R,Ψa
次に、図3に示したGain_Vdtマップの各要素(Gain_Vdt)の算出方法について説明する。まず、Gain_Vdt=1に設定し、ベース補償電圧がデッドタイム補償電圧Vdtu,Vdtv,Vdtwとして三相電圧指令値Vu*,Vv*,Vw*に乗算される状態とする。そして、上述した入力パラメータのセットを、モータ50の電流を制御する上で起こり得る種々の運転状態における値に順に固定し、各値に対するモータ電流制御に必要な状態量(dq軸電圧指令値Vd*,Vq*、dq軸モータ電圧Vd,Vq、ベース補償電圧)を取得する。
差分電圧の大きさ =√{(Vd*−Vd)^2+(Vq*−Vq)^2} …(3)
Vd=(Id(s)×R)−(Lq×ω×Iq(s))
Vq=(Iq(s)×R)+(Ld×ω×Id(s)) +(ω×Ψa) …(4)
(差分電圧の大きさ)=√(d軸積分項^2+q軸積分項^2) …(5)
以下に説明する第2の実施の形態は、第1の実施の形態に対してGain_Vdtマップの要素の算出方法が違うだけで、他の構成は同じである。本実施の形態では、モータ電流の基本波の半周期にわたってデッドタイム中のモータ電流の極性を検出し、基本波と同極性の場合の時間と、基本波と逆極性の時間とに基づいて、Gain_Vdtマップの各要素を算出するようにした。
(Gain_Vdt)=(Tdt_same− Tdt_diff)/(Tdt_same+ Tdt_diff) …(6)
Claims (6)
- 上アームと下アームを構成するスイッチング素子を有するインバータにより直流電圧をPWM変調して交流電圧に変換し、モータに印加することで前記モータの電流を電流目標値となるように制御するモータ制御装置であって、
前記上アームと前記下アームのスイッチング毎のデッドタイム中のインバータ出力電圧変動を、デッドタイム補償電圧で補償するデッドタイム補償部を備え、
前記デッドタイム補償部は、モータ電流の基本波の半周期における前記デッドタイム中の前記モータ電流の極性を決定するパラメータを取得し、前記パラメータの大きさに応じて前記デッドタイム補償電圧を変化させ、
前記パラメータは、前記モータの回転数と、前記電流目標値または前記モータに対するトルク指令値と、前記直流電圧の大きさと、前記PWM変調に用いるキャリア信号の周波数と、前記モータの特性値と、を含む、モータ制御装置。 - 請求項1に記載のモータ制御装置において、
前記デッドタイム補償電圧は、
前記電流目標値に基づいて求められる前記モータ電流の基本波の極性、スイッチング周期に対する前記デッドタイムの割合、および、前記直流電圧の大きさに基づいて設定されるベース補償電圧と、
前記取得されたパラメータの大きさ、および、前記デッドタイム補償電圧の大きさを前記ベース補償電圧とした状態における前記インバータ出力電圧変動と前記ベース補償電圧との差分、に基づいて設定される可変係数と、の積であるモータ制御装置。 - 請求項2に記載のモータ制御装置において、
前記差分は、前記モータ電流を制御するために前記モータに印加される電圧に基づいて算出されるモータ制御装置。 - 請求項1に記載のモータ制御装置において、
前記モータ電流の基本波の半周期における前記デッドタイム中の前記モータ電流の極性が、前記モータ電流の基本波の極性と等しくなっている第1の時間および異なっている第2の時間をそれぞれ計測する計測部を備え、
前記デッドタイム補償電圧は、
前記電流目標値に基づいて求められる前記モータ電流の基本波の極性、スイッチング周期に対する前記デッドタイムの割合、および、前記直流電圧の大きさに基づいて設定されるベース補償電圧と、
前記取得されたパラメータの大きさ、および、前記デッドタイム補償電圧の大きさを前記ベース補償電圧とした状態における前記第1の時間と前記第2の時間との差分、に基づいて設定される可変係数と、の積であるモータ制御装置。 - 請求項2乃至4のいずれか一項に記載のモータ制御装置において、
前記パラメータの複数の大きさのそれぞれに対して、予め前記可変係数がそれぞれ設定されており、
前記デッドタイム補償部は、前記予め設定された複数の可変係数から前記取得されたパラメータの大きさに対応する可変係数を選択し、前記ベース補償電圧と前記選択された可変係数との積を前記デッドタイム補償電圧に設定する、モータ制御装置。 - 請求項5に記載のモータ制御装置において、
前記デッドタイム補償部は、
前記差分に基づいて設定される可変係数をモータ駆動中に算出し、
モータ駆動中に取得される前記パラメータに対応して予め設定されている可変係数を、前記算出した可変係数で置き換える、モータ制御装置。
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