JP6659188B1 - AC rotating machine control device, vehicle AC rotating machine device, and electric power steering device - Google Patents
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Abstract
【課題】交流回転機の相数に比べて同一タイミングで検出できる相数が少ない場合において、電流検出のタイミングのずれによって生じる出力トルクの誤差を低減することができる交流回転機の制御装置を提供する。【解決手段】m相の第1巻線から1相ずつ選択した第1巻線の1相と、m相の第2巻線から1相ずつ選択した第2巻線の1相と、をセットにしたmセットを第1巻線と第2巻線との位相差に基づいて設定し、各セットの2相分の巻線の電流を、実質的に同一タイミングで検出し、他のセットの電流検出タイミングとは異ならせる交流回転機の制御装置。【選択図】図1PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an AC rotating machine control device capable of reducing an output torque error caused by a current detection timing deviation when the number of phases which can be detected at the same timing is smaller than the number of phases of an AC rotating machine. To do. SOLUTION: One phase of a first winding selected one by one from an m-phase first winding and one phase of a second winding selected one by one from an m-phase second winding are set. Set m sets based on the phase difference between the first winding and the second winding, the currents of the windings for the two phases of each set are detected at substantially the same timing, and An AC rotating machine control device that differs from the current detection timing. [Selection diagram] Fig. 1
Description
本願は、交流回転機の制御装置、車両用交流回転機装置、及び電動パワーステアリング装置に関するものである。 The present application relates to a control device for an AC rotating machine, an AC rotating machine device for a vehicle, and an electric power steering device.
交流回転機の制御装置を、例えば車両用の発電電動機で使用する場合は、出力トルクが車両の駆動力となるので、所望のトルクが得られなければ期待通りに加速せず、運転者の快適性が低下する。検出した電流と出力トルクは比例的な関係があるため、所望のトルクを得るためには検出した電流値と真の電流値のずれを抑制することが重要である。 When the control device for the AC rotating machine is used in, for example, a generator motor for a vehicle, the output torque becomes the driving force of the vehicle. Is reduced. Since the detected current and the output torque have a proportional relationship, it is important to suppress a deviation between the detected current value and the true current value in order to obtain a desired torque.
また、交流回転機の制御装置を、運転者の操舵をアシストする電動パワーステアリング装置で使用する場合は、出力トルクの変動は運転者にハンドルを通して伝わるとともに、車両を伝達して車室内に不快な音を伝達する。トルク変動を抑制するためには検出した電流値と真の電流値の誤差に含まれる振動成分を小さくする必要がある。 Further, when the control device for the AC rotating machine is used in an electric power steering device that assists the driver in steering, fluctuations in the output torque are transmitted to the driver through the steering wheel, and the vehicle is transmitted to the passenger compartment to make the vehicle interior uncomfortable. Transmit sound. In order to suppress the torque fluctuation, it is necessary to reduce the vibration component included in the error between the detected current value and the true current value.
特許文献1の電流検出装置では、第1相の電流値を検出するタイミングから所定時間だけ前後するタイミングにおいて第2相の電流値を合わせて2回検出し、第2相の電流値を両タイミングに検出した電流値の平均値とすることで、検出した電流値の誤差を抑制している。また、第3相の電流値を検出する場合には、第1相の電流値を検出するタイミングから所定時間の倍だけ前後するタイミングにおいて第3相の電流値を合わせて2回検出し、第3相の電流値を両タイミングに検出した電流値の平均値とすることで、検出した電流値の誤差を抑制している。
In the current detection device of
特許文献2のモータ制御装置では、最大相のスイッチングノイズによる中間相及び最小相の電流検出精度の悪化を抑制するために、最大相の高電位側のスイッチング素子をオン、低電位側のスイッチング素子をオフしたままとしている。
In the motor control device of
特許文献3の交流電動機制御装置では、平均電流と差電流により制御することで非干渉化を図っている。回転2軸座標系において、各インバータの出力電流の平均値と平均電流指令の偏差に基づいて平均電圧指令を求め、各インバータの出力電流の差と差電流指令の偏差に基づいて差電圧指令を求める。平均電圧指令及び差電圧指令を各巻線組の電圧指令に戻して出力することにより、不平衡電流を低減している。
In the AC motor control device of
特許文献1の電流検出装置では、基準とする第1相の電流値を検出するタイミングで検出することができない第2相を、基準タイミングに対して対称なタイミングで検出している。特許文献1の図2において、Δtが十分に小さい場合には、時刻tvaからtvbまでのV相電流値はモータの回転に応じてほぼ線形に変化しているとみなすことができるため、時刻tvaに検出した電流値Ivaと時刻tvbに検出した電流値Ivbの平均値によりIv0を推定している。
In the current detection device of
特許文献1の電流検出装置を、3相の第1巻線と3相の第2巻線を有する交流回転機に適用した場合、2相の電流を得るためには3回の検出、3相全ての電流を得るためには5回の検出が必要である。tuでの電気角での角度がθであり、電気角での角速度がωであるのときのIu0、Iv0、Iw0は、式(1)となる。
式(1)においてωΔtが十分に小さい場合は、式(2)が成立し、Iu0、Iv0、Iw0は式(3)で与えられる。高回転になりωΔt又は2ωΔtが大きくなれば、式(2)の近似による誤差が増加し、2ωΔtが式に表れるIw0の電流検出誤差は、ωΔtが式に表れるIv0に比べて大きい。つまり、検出回数が多くなるほど最初の検出タイミングから最後の検出タイミングまでの経過時間が長くなり、検出された電流値の精度が悪化する。
特許文献2のモータ制御装置では、電流検出可能相は、Dmax以下のDutyである必要があり、Dmaxより大きいDutyを出力する電流検出不能相のスイッチングノイズによって電流検出可能相の相電流値に誤差が生じることが述べられている。複数回の電流検出によって相電流値を得る場合、回数が多いほどDmaxは更に小さい値となる。その場合には、特許文献2の図8のような電圧指令では検出誤差の小さい相電流値を得ることは難しくなる。つまり、電流検出可能相のDutyの上限であるDmaxを大きくするためには、検出回数を抑制する必要がある。
In the motor control device of
特許文献3の交流電動機制御装置では、平均電流をフィードバックして電圧指令を生成するため、電流検出タイミングが異なることによって生じる電流検出誤差の影響によって平均電流が変動する。
In the AC motor control device of
本願は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、交流回転機の相数に比べて同一タイミングで検出できる相数が少ない場合において、電流検出のタイミングのずれによって生じる出力トルクの誤差を低減することを目的としている。 The present application has been made in order to solve the above-described problem, and in the case where the number of phases that can be detected at the same timing is smaller than the number of phases of an AC rotating machine, an output generated due to a difference in timing of current detection. The purpose is to reduce torque errors.
本願に係る交流回転機の制御装置は、m相の第1巻線及びm相の第2巻線を有する交流回転機(mは3以上の整数)を制御する交流回転機の制御装置であって、
前記第1巻線及び前記第2巻線の各相に流れる電流を検出する電流検出部と、
電流指令及び各相の電流検出値に基づいて、前記第1巻線及び前記第2巻線の各相に印加する電圧指令を演算する電圧指令演算部と、
前記電圧指令と搬送波信号とを比較することにより、前記第1巻線及び前記第2巻線の各相に電圧を印加する電圧印加部と、を備え、
前記電流検出部は、m相の前記第1巻線から1相ずつ選択した前記第1巻線の1相と、m相の前記第2巻線から1相ずつ選択した前記第2巻線の1相と、をセットにしたmセットを前記第1巻線と前記第2巻線との位相差に基づいて設定し、各セットの2相分の巻線の電流を、実質的に同一タイミングで検出し、他のセットの電流検出タイミングとは異ならせるものである。
The control device for an AC rotary machine according to the present application is a control device for an AC rotary machine that controls an AC rotary machine (m is an integer of 3 or more) having an m-phase first winding and an m-phase second winding. hand,
A current detection unit that detects a current flowing in each phase of the first winding and the second winding;
A voltage command calculation unit that calculates a voltage command to be applied to each phase of the first winding and the second winding based on a current command and a current detection value of each phase;
A voltage applying unit that applies a voltage to each phase of the first winding and the second winding by comparing the voltage command and the carrier signal,
The current detection unit is configured to detect one phase of the first winding selected one by one from the m-phase first winding and one second phase selected from the m-phase second winding one by one. And m sets each including one phase are set based on the phase difference between the first winding and the second winding, and the currents of the windings for the two phases of each set are set at substantially the same timing. The current detection timing is different from the current detection timing of the other sets.
また、本願に係る交流回転機の制御装置は、m相の第1巻線及びm相の第2巻線を有する交流回転機(mは3以上の整数)を制御する交流回転機の制御装置であって、
前記第1巻線及び前記第2巻線の各相に流れる電流を検出する電流検出部と、
電流指令及び各相の電流検出値に基づいて、前記第1巻線及び前記第2巻線の各相に印加する電圧指令を演算する電圧指令演算部と、
前記電圧指令と搬送波信号とを比較することにより、前記第1巻線及び前記第2巻線の各相に電圧を印加する電圧印加部と、を備え、
前記第1巻線の相と前記第2巻線の相とは、前記第1巻線と前記第2巻線との間で互いに電気角で位相が同じ又は反転しており、
前記電流検出部は、互いに電気角で位相が同じ又は反転する前記第1巻線の1相と前記第2巻線の1相とを対にしたm対を設定し、各対の2相分の巻線の電流の検出タイミングを、基準タイミングを基準に前後対称に設定するものである。
Further, the control device for an AC rotating machine according to the present application is a control device for an AC rotating machine that controls an AC rotating machine (m is an integer of 3 or more) having an m-phase first winding and an m-phase second winding. And
A current detection unit that detects a current flowing in each phase of the first winding and the second winding;
A voltage command calculation unit that calculates a voltage command to be applied to each phase of the first winding and the second winding based on a current command and a current detection value of each phase;
A voltage applying unit that applies a voltage to each phase of the first winding and the second winding by comparing the voltage command and the carrier signal,
The phase of the first winding and the phase of the second winding are the same or inverted in electrical angle between the first winding and the second winding,
The current detection unit sets m pairs of one phase of the first winding and one phase of the second winding having the same or inverted phase at an electrical angle, and sets two pairs of two phases of each pair. Are set symmetrically with respect to the reference timing with respect to the reference timing.
また、本願に係る交流回転機の制御装置は、2m相の巻線を有する交流回転機(mは3以上の整数)を制御する交流回転機の制御装置であって、
前記巻線の各相に流れる電流を検出する電流検出部と、
電流指令及び各相の電流検出値に基づいて、前記巻線の各相に印加する電圧指令を演算する電圧指令演算部と、
前記電圧指令と搬送波信号とを比較することにより、前記巻線の各相に電圧を印加する電圧印加部と、を備え、
前記電流検出部は、基準タイミングを基準にした、前記巻線の第k相の電流検出タイミングをT(k)とし(kは、m以下の自然数)、前記巻線の第m+k相の電流検出タイミングをT(m+k)とし、
T(m+k)=−T(k)
に設定するものである。
The control device for an AC rotating machine according to the present application is a control device for an AC rotating machine that controls an AC rotating machine having 2 m-phase windings (m is an integer of 3 or more),
A current detection unit that detects a current flowing through each phase of the winding;
A voltage command calculation unit that calculates a voltage command to be applied to each phase of the winding based on a current command and a current detection value of each phase;
By comparing the voltage command and the carrier signal, a voltage application unit that applies a voltage to each phase of the winding,
The current detection unit sets the k-th phase current detection timing of the winding based on a reference timing to T (k) (k is a natural number equal to or less than m), and detects the (m + k) -th phase current detection of the winding. The timing is T (m + k),
T (m + k) =-T (k)
Is set to
また、本願に係る車両用交流回転機装置は、上記の交流回転機の制御装置と、車輪の駆動力源となる交流回転機と、を備えたものである。 An AC rotating machine device for a vehicle according to the present application includes the above-described AC rotating machine control device and an AC rotating machine serving as a driving force source for wheels.
また、本願に係る電動パワーステアリング装置は、上記の交流回転機の制御装置と、車輪の操舵装置の駆動力源となる交流回転機と、を備えたものである。 An electric power steering device according to the present application includes the above-described control device for an AC rotating machine, and an AC rotating machine serving as a driving force source for a wheel steering device.
本願に係る交流回転機の制御装置によれば、巻線の相数に比べて、同一タイミングで検出できる相数が少ない場合に、相間の電流検出タイミングのずれによって生じる、dq軸電流の和の誤差を減少させ、出力トルクの誤差を減少させることができる。 According to the control device for an AC rotating machine according to the present application, when the number of phases that can be detected at the same timing is smaller than the number of phases of the windings, the sum of the dq-axis currents caused by a shift in the current detection timing between the phases is generated. The error can be reduced, and the error in the output torque can be reduced.
1.実施の形態1
実施の形態1に係る交流回転機の制御装置1(以下、単に制御装置1と称す)について図面を参照して説明する。図1は、本実施の形態に係る交流回転機10及び制御装置1の概略構成図である。
1.
A control device 1 (hereinafter, simply referred to as a control device 1) for an AC rotating machine according to a first embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an
1−1.交流回転機
交流回転機10は、ステータ18と、ステータ18の径方向内側に配置されたロータ14と、を備えている。交流回転機10は、永久磁石型の同期回転機とされており、ステータ18に巻線が巻装され、ロータ14に極対数Prの永久磁石が設けられている。なお、交流回転機10は、ロータ14に電磁石が設けられた界磁巻線型の同期回転機とされてもよい。
1-1. AC Rotating Machine The
交流回転機10は、m相の第1巻線11及びm相の第2巻線12を有している(mは3以上の整数)。本実施の形態では、mは3であり、交流回転機10は、U1相、V1相、及びW1相の3相の第1巻線11、及びU2相、V2相、及びW2相の3相の第2巻線12を有している。図4に模式図を示すように、3相の第1巻線U1、V1、W2は、3相の第2巻線U2、V2、W2に対して位相が電気角で30deg進んでいる。電気角は、ロータ14の機械角に極対数Prを乗算した角度になる。なお、第1巻線11及び第2巻線12は、1つのステータ18に巻装されている。
The
ロータ14には、ロータ14の回転角度(磁極位置)を検出する角度センサ15が設けられている。角度センサ15の出力信号は、制御装置1に入力される。角度センサ15には、各種のセンサが用いられる。例えば、角度センサ15には、レゾルバ、ホール素子、TMR素子、又はGMR素子などの位置検出器、電磁式、磁電式、又は光電式などの回転検出器が用いられる。
The
1−2.インバータ
直流電源16の直流電力と3相の第1巻線U1、V1、W1に供給する交流電力とを変換する第1インバータ21と、直流電源16の直流電力と第2巻線U2、V2、W2に供給する交流電力とを変換する第2インバータ22と、が備えられている。
1-2. Inverter A
第1インバータ21及び第2インバータ22は、それぞれ、直流電源16の正極側に接続される正極側のスイッチング素子23と、直流電源16の負極側に接続される負極側のスイッチング素子24と、が直列接続された直列回路を、3相各相の巻線に対応して3セット設けている。各直列回路における2つのスイッチング素子の接続点が、対応する相の巻線に接続される。
The
スイッチング素子には、MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)、ダイオードが逆並列接続されたIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)等が用いられる。各スイッチング素子のゲート端子は、ゲート駆動回路等を介して、制御装置1に接続されている。よって、各スイッチング素子は、制御装置1から出力される駆動信号によりオン又はオフされる。
As the switching element, a MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor), an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) in which a diode is connected in anti-parallel, or the like is used. The gate terminal of each switching element is connected to the
直流電源16には、鉛蓄電池又はリチウムイオン電池等の蓄電装置が用いられる。なお、直流電源16には、直流電圧を昇圧したり降圧したりする直流電力変換器であるDC−DCコンバータが設けられてもよい。直流電源16の電源電圧を検出するための電圧センサ17が備えられている。電圧センサ17の出力信号は、制御装置1に入力される。
As the
第1及び第2インバータ21、22は、それぞれ、各相の巻線に流れる電流を検出するための電流センサ13を備えている。電流センサ13は、各相のスイッチング素子の直列回路と巻線とをつなぐ各相の電線上に備えられたホール素子等とされている。或いは、電流センサ13は、各相の直列回路に直列接続されたシャント抵抗であってもよい。各相のシャント抵抗の両端電位差が、制御装置1に入力される。例えば、各相のシャント抵抗は、各相の負極側のスイッチング素子の負極側に直列接続される。
Each of the first and
1−3.制御装置1
制御装置1は、第1インバータ21及び第2インバータ22のスイッチング素子を介して、交流回転機10を制御する。制御装置1は、図2に示すように、回転検出部31、電源電圧検出部32、電流検出部33、電圧指令演算部34、及び電圧印加部35等の制御部を備えている。制御装置1の各機能は、制御装置1が備えた処理回路により実現される。具体的には、制御装置1は、図3に示すように、処理回路として、CPU(Central Processing Unit)等の演算処理装置90(コンピュータ)、演算処理装置90とデータのやり取りする記憶装置91、演算処理装置90に外部の信号を入力する入力回路92、及び演算処理装置90から外部に信号を出力する出力回路93等を備えている。
1-3.
演算処理装置90として、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、IC(Integrated Circuit)、DSP(Digital Signal Processor)、FPGA(Field Programmable Gate Array)、各種の論理回路、及び各種の信号処理回路等が備えられてもよい。また、演算処理装置90として、同じ種類のもの又は異なる種類のものが複数備えられ、各処理が分担して実行されてもよい。記憶装置91として、演算処理装置90からデータを読み出し及び書き込みが可能に構成されたRAM(Random Access Memory)、及び演算処理装置90からデータを読み出し可能に構成されたROM(Read Only Memory)等が備えられている。入力回路92は、角度センサ15、電圧センサ17、電流センサ13等の各種のセンサ及びスイッチが接続され、これらセンサ及びスイッチの出力信号を演算処理装置90に入力するA/D変換器等を備えている。出力回路93は、第1インバータ21及び第2インバータ22のスイッチング素子をオンオフ駆動するゲート駆動回路等の電気負荷が接続され、これら電気負荷に演算処理装置90から制御信号を出力する駆動回路等を備えている。
The
そして、制御装置1が備える各制御部31〜35等の各機能は、演算処理装置90が、ROM等の記憶装置91に記憶されたソフトウェア(プログラム)を実行し、記憶装置91、入力回路92、及び出力回路93等の制御装置1の他のハードウェアと協働することにより実現される。なお、各制御部31〜35等が用いる設定データは、ソフトウェア(プログラム)の一部として、ROM等の記憶装置91に記憶されている。以下、制御装置1の各機能について詳細に説明する。
The
1−3−1.回転検出部31
回転検出部31は、ロータ14の電気角での回転角度(磁極位置)、及び回転速度を検出する。本実施の形態では、回転検出部31は、角度センサ15の出力信号に基づいて、電気角での回転角度(磁極位置)及び回転速度を検出する。なお、回転検出部31は、電流指令に高調波成分を重畳することによって得られる電流情報等に基づいて、角度センサを用いずに、回転角度(磁極位置)を推定するように構成されてもよい(いわゆる、センサレス方式)。
1-3-1.
The
1−3−2.電源電圧検出部32
電源電圧検出部32は、直流電源16の電源電圧を検出する。本実施の形態では、電源電圧検出部32は、電圧センサ17の出力信号に基づいて、電源電圧を検出する。
1-3-2. Power
The power
1−3−3.電流検出部33
電流検出部33は、第1巻線及び第2巻線の各相に流れる電流を検出する。本実施の形態では、電流検出部33は、電流センサ13の出力信号に基づいて、第1インバータ21から第1巻線の各相U1、V1、W1に流れる電流iu1_det、iv1_det、iw1_detを検出すると共に、第2インバータ22から第2巻線の各相U2、V2、W2に流れる電流iu2_det、iv2_det、iw2_detを検出する。本実施の形態では、電流検出部33は、後述するタイミングで、各相の電流を検出する。
1-3-3.
The
1−3−4.電圧指令演算部34
電圧指令演算部34は、電流指令、各相の電流検出値、及び回転角度に基づいて、第1巻線及び第2巻線の各相に印加する電圧指令を演算する。本実施の形態では、電圧指令演算部34は、電流指令演算部341、電流変換部342、電流フィードバック制御部343、及び電圧指令変換部344を備えている。
1-3-4.
The
本実施の形態では、電圧指令演算部34は、dq軸回転座標系で電流フィードバック制御を行うように構成されている。dq軸回転座標は、交流回転機10のロータ14の磁束方向に定めたd軸、及びd軸より電気角でπ/2進んだ方向に定めたq軸からなる回転座標とされている。本実施の形態では、ロータ14の磁束方向は、ロータ14に設けられた永久磁石のN極の向きとされている。第1巻線を基準にした磁極位置θ1は、第1巻線のU1相の巻線を基準としたd軸の進み角とされ、第2巻線を基準にした磁極位置θ2は、第2巻線のU2相の巻線を基準としたd軸の進み角とされている。
In the present embodiment, the
<電流指令演算部341>
電流指令演算部341は、第1巻線に流す電流指令、及び第2巻線に流す電流指令を演算する。電流指令演算部341は、第1巻線のd軸電流指令Id1*及びq軸電流指令Iq1*を演算すると共に、第2巻線のd軸電流指令Id2*及びq軸電流指令Iq2*を演算する。
<
The
電流指令演算部341は、合計のd軸電流指令Id*及びq軸電流指令Iq*を演算し、合計のdq軸電流指令Id*、Iq*を、第1巻線のdq軸電流指令Id1*、Iq1*及び第2巻線のdq軸電流指令Id2*、Iq2*に分配する。本実施の形態では、電流指令演算部341は、合計のdq軸電流指令Id*、Iq*の0.5倍値を、それぞれ、第1巻線のdq軸電流指令Id1*、Iq1*、及び第2巻線のdq軸電流指令Id2*、Iq2*に設定する。
The current
電流指令演算部341は、目標トルク、電源電圧、及び回転速度等に基づいて、最大トルク電流制御、弱め磁束制御、及びId=0制御などの電流ベクトル制御方法に従って、合計のdq軸電流指令Id*、Iq*を演算する。目標トルクは、外部の装置から伝達されてもよいし、電流指令演算部341内で演算されてもよい。
The current
<電流変換部342>
電流変換部342は、第1巻線の各相の電流検出値iu1_det、iv1_det、iw1_detを、第1巻線基準の磁極位置θ1に基づいて3相2相変換及び回転座標変換を行って、dq軸回転座標系で表した第1巻線のd軸電流検出値Id1及びq軸電流検出値Iq1に変換する。同様に、電流変換部342は、第2巻線の各相の電流検出値iu2_det、iv2_det、iw2_detを、第2巻線基準の磁極位置θ2に基づいて3相2相変換及び回転座標変換を行って、dq軸回転座標系で表した第2巻線のd軸電流検出値Id2及びq軸電流検出値Iq2に変換する。
<
The
<電流フィードバック制御部343>
電流フィードバック制御部343は、第1巻線のdq軸電流検出値Id1、Iq1が、第1巻線のdq軸電流指令Id1*、Iq1*に近づくように、PI制御等により、第1巻線のd軸電圧指令Vd1及びq軸電圧指令Vq1を変化させるフィードバック制御を行う。同様に、電流フィードバック制御部343は、第2巻線のdq軸電流Id2、Iq2が、第2巻線のdq軸電流指令Id2*、Iq2*に近づくように、PI制御等により、第2巻線のd軸電圧指令Vd2及びq軸電圧指令Vq2を変化させるフィードバック制御を行う。
<Current
The current
<電圧指令変換部344>
電圧指令変換部344は、第1巻線のdq軸電圧指令Vd1、Vq1を、第1巻線基準の磁極位置θ1に基づいて、固定座標変換及び2相3相変換を行って、第1巻線の各相の電圧指令vu1、vv1、vw1に変換する。同様に、電圧指令変換部344は、第2巻線のdq軸電圧指令Vd2、Vq2を、第2巻線基準の磁極位置θ2に基づいて、固定座標変換及び2相3相変換を行って、第2巻線の各相の電圧指令vu2、vv2、vw2に変換する。
<
The voltage
1−3−5.電圧印加部35
電圧印加部35は、第1巻線の各相の電圧指令vu1、vv1、vw1及び第2巻線の各相の電圧指令vu2、vv2、vw2と搬送波信号とを比較することにより、第1巻線及び第2巻線の各相に電圧を印加する。
1-3-5.
The
図5に示すように、本実施の形態では、搬送波信号は、電源電圧の振幅を有する三角波とされており、電圧指令が三角波を上回った場合は、駆動信号をオンし、電圧指令が三角波を下回った場合は、駆動信号をオフする。正極側のスイッチング素子23には、駆動信号がそのまま伝達され、負極側のスイッチング素子24には、駆動信号を反転させた駆動信号が伝達される。各駆動信号は、ゲート駆動回路を介して、第1及び第2インバータ21、22の各スイッチング素子のゲート端子に入力され、各スイッチング素子をオン又はオフさせる。
As shown in FIG. 5, in the present embodiment, the carrier signal is a triangular wave having the amplitude of the power supply voltage. When the voltage command exceeds the triangular wave, the drive signal is turned on, and the voltage command changes to the triangular wave. If it falls below, the drive signal is turned off. The driving signal is transmitted as it is to the switching
1−3−6.電流検出タイミング
本実施の形態では、電流検出部33は、3相の第1巻線から1相ずつ選択した第1巻線の1相と、3相の第2巻線から1相ずつ選択した第2巻線の1相と、をセットにした3セットを、第1巻線と第2巻線との位相差に基づいて設定し、各セットの2相分の巻線の電流を、実質的に同一タイミングで検出し、他のセットの電流検出タイミングとは異ならせる。
1-3-6. Current detection timing In the present embodiment, the
以下で、電流検出部33において、同一タイミングで検出する相の組み合わせについて原理を説明する。
The principle of the combination of phases detected at the same timing in the
<6相の電流を同一タイミングで検出する理想的な場合>
まず、6相の電流を全て同一タイミングで検出する理想的な場合について説明する。第1巻線の各相を流れる電流iu1、iv1、iw1、及び第2巻線の各相を流れる電流iu2、iv2、iw2は、式(4)で与えられる。ここで、βは、図6に示すように、dq軸の電流ベクトルIのq軸からの位相を表し、Irmsは電流実効値を表す。また、第2巻線の各相の電流iu2、iv2、iw2を、第2巻線基準の磁極位置θ2の代わりに、第1巻線基準の磁極位置θ1を用いて表している。第2巻線基準の磁極位置θ2は、第1巻線基準の磁極位置θ1に対して、位相が電気角で30deg(π/6)遅れる(θ2=θ1−π/6)。
First, an ideal case in which all six-phase currents are detected at the same timing will be described. The currents iu1, iv1, iw1 flowing through the respective phases of the first winding and the currents iu2, iv2, iw2 flowing through the respective phases of the second winding are given by equation (4). Here, as shown in FIG. 6, β represents the phase of the current vector I on the dq axes from the q axis, and Irms represents the effective current value. Further, the currents iu2, iv2, iw2 of each phase of the second winding are represented by using the magnetic pole position θ1 based on the first winding instead of the magnetic pole position θ2 based on the second winding. The magnetic pole position θ2 based on the second winding has a phase delayed by 30 deg (π / 6) in electrical angle with respect to the magnetic pole position θ1 based on the first winding (θ2 = θ1−π / 6).
式(4)の第1巻線の各相の電流及び第2巻線の各相の電流を、それぞれ、3相2相変換及び回転座標変換することにより、dq軸回転座標系で表した第1巻線のd軸電流Id1及びq軸電流Iq1、及び第2巻線のd軸電流Id2及びq軸電流Iq2は、式(5)のように与えられる。
このとき交流回転機10の出力トルクTは、式(6)となる。ここで、Ldはd軸自己インダクタンスを表し、Lqはq軸自己インダクタンスを表し、φは磁束を表す。なお、ここでは相互インダクタンスの無い式としているが、相互インダクタンスがある場合にも同様の効果が得られる。
第1巻線及び第2巻線のdq軸電流は、和よりも差が小さい状態で制御されており、式(7)をみたす。このとき、交流回転機10の出力トルクTは、式(8)のように近似でき、第1巻線及び第2巻線のdq軸電流の和に比例したものになる。
<各相の電流検出タイミングを同一にできない場合>
式(4)から式(8)が成り立つには、6相の電流を同一タイミングで検出する必要がある。しかし、廉価なマイコンでは、同時にA/D変換できるチャンネル数が少なく、全てを同一タイミングで検出できない。
<When the current detection timing of each phase cannot be the same>
In order for equation (8) to hold from equation (4), it is necessary to detect six-phase currents at the same timing. However, inexpensive microcomputers have a small number of channels that can be A / D converted at the same time, and cannot detect all of them at the same timing.
6相の電流を同一タイミングで検出できない場合は、式(8)において、第1巻線及び第2巻線のq軸電流の和(Iq1+Iq2)、及びd軸電流の和(Id1+Id2)に誤差が生じ、出力トルクの誤差が生じるおそれがある。よって、各相の電流を同一タイミングで検出できない場合でも、各相の電流検出タイミングを調整することによって、q軸電流の和(Iq1+Iq2)及びd軸電流の和(Id1+Id2)の誤差を低減することが考えられる。 If the six-phase currents cannot be detected at the same timing, there is an error in equation (8) in the sum of the q-axis currents (Iq1 + Iq2) and the sum of the d-axis currents (Id1 + Id2) of the first and second windings. This may cause an error in the output torque. Therefore, even when the current of each phase cannot be detected at the same timing, the error of the sum of the q-axis currents (Iq1 + Iq2) and the sum of the d-axis currents (Id1 + Id2) can be reduced by adjusting the current detection timing of each phase. Can be considered.
<dq軸電流の和の誤差低減の条件導出>
以下で、dq軸電流の和の誤差を低減するための条件を導出する。図7は、搬送波信号の基準タイミング(本例では、山の頂点)を基準にした、各相の電流iu1〜iw2の検出タイミングtu1〜tw2の定義を示している。基準タイミング(山の頂点)を基準にした、第1巻線のU1相の電流iu1の検出タイミングをtu1とし、第1巻線のV1相の電流iv1の検出タイミングをtv1とし、第1巻線のW1相の電流iw1の検出タイミングをtw1とし、第2巻線のU2相の電流iu2の検出タイミングをtu2とし、第2巻線のV2相の電流iv2の検出タイミングをtv2とし、第2巻線のW2相の電流iw2の検出タイミングをtw2としている。
<Derivation of conditions for error reduction of sum of dq-axis currents>
Hereinafter, conditions for reducing the error of the sum of the dq-axis currents will be derived. FIG. 7 shows the definitions of the detection timings tu1 to tw2 of the currents iu1 to iw2 of each phase with reference to the reference timing of the carrier signal (in this example, the peak of the mountain). The detection timing of the U1-phase current iu1 of the first winding with reference to the reference timing (the peak of the mountain) is set as tu1, the detection timing of the V1-phase current iv1 of the first winding is set as tv1, and the first winding is set. The detection timing of the W1-phase current iw1 is tw1, the detection timing of the U2-phase current iu2 of the second winding is tu2, and the detection timing of the V2-phase current iv2 of the second winding is tv2. The detection timing of the current iw2 of the W2 phase of the line is tw2.
ところで、図5に示したように、各スイッチング素子のオンオフ駆動信号は、搬送波信号の山の頂点又は谷の頂点に対して、ほぼ左右対称になる。そのため、搬送波信号の山の頂点又は谷の頂点付近で電流を検出することで、オン期間の電流の平均値又はオフ期間の電流の平均値を検出することができ、電流リプルの影響を受け難く、電流の検出精度を向上させることができる。本実施の形態では、搬送波信号の基準タイミングは、搬送波信号の山の頂点及び谷の頂点の一方又は双方(本例では、山の頂点)に設定されている。なお、搬送波信号の山の頂点及び谷の頂点以外のタイミングを、基準タイミングに設定してもよい。また、搬送波信号は、のこぎり波等、三角波以外の他の形状であってもよく、この場合でも同様の効果が得られる。 By the way, as shown in FIG. 5, the on / off drive signals of the respective switching elements are substantially symmetrical with respect to the peaks or valleys of the carrier signal. Therefore, by detecting the current near the peak or the peak of the valley of the carrier signal, the average value of the current in the ON period or the average value of the current in the OFF period can be detected, and the influence of the current ripple is reduced. In addition, the accuracy of current detection can be improved. In the present embodiment, the reference timing of the carrier signal is set to one or both of the peaks and valleys of the carrier signal (in this example, the peaks of the peaks). Note that a timing other than the peaks and valleys of the carrier signal may be set as the reference timing. The carrier signal may have a shape other than a triangular wave such as a sawtooth wave, and the same effect can be obtained in this case.
各検出タイミングtu1〜tw2で検出した検出電流は式(9)で与えられる。なお、θ1は、基準タイミングにおける第1巻線基準の磁極位置を表し、ωは、電気角での回転速度を表す。
基準タイミングで同時に6相の電流を検出した場合に得られる第1巻線及び第2巻線のdq軸電流を、それぞれ、Id1_ideal、Iq1_ideal、Id2_ideal、Iq2_idealとする。また、各相の検出タイミングtu1〜tw2で各相の電流を検出した場合に、式(9)から得られる第1巻線及び第2巻線のdq軸電流を、それぞれ、Id1_det、Iq1_det、Id2_det、Iq2_detとする。そうすると、式(10)〜式(13)が成り立つ。
式(10)〜式(13)において、第2項以降の誤差成分は、cosβ又はsinβに比例する直流のオフセット成分と、cos(2θ1+β)又はsin(2θ1+β)に比例する磁極位置θ1の2次の交流成分とからなる。 In Equations (10) to (13), the error components after the second term are a DC offset component proportional to cosβ or sinβ, and a magnetic pole position proportional to cos (2θ1 + β) or sin (2θ1 + β). and a secondary AC component of θ1.
式(10)のId1_detと式(11)のId2_detとを合計したd軸電流の和Id_sumと、式(12)のIq1_detと式(13)のIq1_detとを合計したq軸電流の和Iq_sumは、式(14)で与えられる。また、式(10)のId1_detから式(11)のId2_detを減算したd軸電流の差Id_diffと、式(12)のIq1_detから式(13)のIq2_detを減算したq軸電流の差Iq_diffは、式(15)で与えられる。
式(14)のd軸電流の和Id_sum及びq軸電流の和Iq_sumにおいて、第2項以降の誤差成分をゼロとするためには、式(16)が成り立てばよい。
また、式(10)〜式(13)のdq軸電流において、第2項のcosβ又はsinβに比例する直流のオフセット誤差成分は、dq軸電流の定常的な誤差成分となるため、ゼロであることが望ましい。よって、式(10)〜式(13)の第2項をゼロにするためには、式(17)が成り立てばよい。なお、式(17)が成り立てば、式(15)のd軸電流の差Id_diff及びq軸電流の差Iq_diffにおいて、第2項のcosβ又はsinβに比例する直流のオフセット誤差成分も、ゼロにできる。dq軸電流の差が、特許文献3のような制御に用いられる場合に、制御精度を高めることができる。
<組み合わせパターン>
式(16)及び式(17)をみたすtu1〜tw2の関係式は式(18)で与えられる。
The relational expression between tu1 and tw2 that satisfies Expressions (16) and (17) is given by Expression (18).
すなわち、電流検出部33は、第1巻線のU1相の電流検出タイミングtu1と、第2巻線のW2相の電流検出タイミングtw2とをセットにし、第1巻線のV1相の電流検出タイミングtv1と、第2巻線のU2相の電流検出タイミングtu2とをセットにし、第1巻線のW1相の電流検出タイミングtw1と、第2巻線のV2相の電流検出タイミングtv2とをセットにした3セットを設定し、各セットの2相分の巻線の電流を、実質的に同一タイミングで検出し、他のセットの電流検出タイミングとは異ならせる。
That is, the
同じセットにされた第1巻線のU1相と第2巻線のW2相とは、図4に示すように、電気角で90deg位相が異なっており、同じセットにされた第1巻線のV1相と第2巻線のU2相とは、電気角で90deg位相が異なっており、同じセットにされた第1巻線のW1相と第2巻線のV2相とは、電気角で90deg位相が異なっている。すなわち、互いに電気角で90deg位相の異なる第1巻線の1相と第2巻線の1相とがセットになっている。 As shown in FIG. 4, the U1 phase of the first winding and the W2 phase of the second winding set in the same set have a 90 deg phase difference in electrical angle, and the U1 phase of the first winding set in the same set. The V1 phase and the U2 phase of the second winding are different by 90 deg in electrical angle from each other, and the W1 phase of the first winding and the V2 phase of the second winding in the same set are 90 deg in electrical angle. The phases are different. That is, one phase of the first winding and one phase of the second winding, which are different from each other by 90 degrees in electrical angle, are set.
また、式(17)及び式(18)から、第1巻線の各相の基準タイミングに対する電流検出タイミングtu1、tv1、tw1の合計がゼロになり、第2巻線の各相の基準タイミングに対する電流検出タイミングtu2、tv2、tw2の合計がゼロになるように、各セットの基準タイミングに対する電流検出タイミングを設定すればよい。 Further, from Expressions (17) and (18), the sum of the current detection timings tu1, tv1, and tw1 with respect to the reference timing of each phase of the first winding becomes zero, and the total with respect to the reference timing of each phase of the second winding. What is necessary is just to set the current detection timing with respect to the reference timing of each set so that the sum of the current detection timings tu2, tv2, tw2 becomes zero.
また、各セットの基準タイミングに対する電流検出タイミングのずれ量を最小にするためには、いずれか1つのセットの電流検出タイミングを、ゼロの基準タイミングにすればよい。他の2つのセットの電流検出タイミングは、ゼロの基準タイミングに対して前後対称になる。基準タイミングが搬送波信号の山の頂点又は谷の頂点に設定されている場合は、電流リプルによる電流検出精度の悪化を最小限に抑制することができる。 In addition, in order to minimize the amount of deviation of the current detection timing from the reference timing of each set, the current detection timing of any one set may be set to the zero reference timing. The other two sets of current detection timing are symmetric with respect to the zero reference timing. When the reference timing is set at the peak or the peak of the carrier signal, it is possible to minimize the deterioration of the current detection accuracy due to the current ripple.
以上の条件を満たす電流検出タイミングの設定パターンは、図8の(1)〜(6)の6パターンになる。電流検出部33は、図8の(1)〜(6)のいずれか1つのパターンの電流検出タイミングで、各相の電流を検出する。ここで、図8中の0は、電流検出タイミングが基準タイミングに設定されていることを示し、−δは、電流検出タイミングが基準タイミングよりもδだけ前に設定されていることを示し、δは、電流検出タイミングが基準タイミングよりもδだけ後に設定されていることを示す。
The current detection timing setting patterns satisfying the above conditions are six patterns (1) to (6) in FIG. The
以上のような電流検出タイミングに設定することにより、巻線の相数に比べて、A/D変換器のチャンネル数が少なく、同一タイミングで検出できる相数が少ない場合に、相間の電流検出タイミングのずれによって生じる、dq軸電流の和の誤差を減少させ、出力トルクの誤差を減少させることができる。また、dq軸電流のオフセット誤差を減少させ、dq軸電流の差のオフセット誤差を減少させることができ、検出電流を用いた各種の制御精度を向上させることができる。 By setting the current detection timing as described above, when the number of channels of the A / D converter is smaller than the number of phases of the winding and the number of phases that can be detected at the same timing is smaller, the current detection timing between the phases is reduced. , The error of the sum of the dq-axis currents and the error of the output torque can be reduced. Further, the offset error of the dq-axis current can be reduced, the offset error of the difference between the dq-axis currents can be reduced, and various control accuracy using the detected current can be improved.
<実質的に同一タイミングの許容範囲>
なお、各セット2相分の巻線の電流検出タイミングが厳密に同一タイミングでは無い場合について、以下で説明する。式(19)に示すように、各セットについて、2相分の巻線間で、電流検出タイミングがηずれている場合を考える。式(8)のリラクタンストルク成分があっても同様の考え方を適用できるが、説明を簡単にするため出力トルクTは式(20)のように与えられるものとする。
The case where the current detection timings of the windings for two phases of each set are not exactly the same will be described below. As shown in Expression (19), a case is considered where the current detection timing is shifted by η between the windings of two phases in each set. The same concept can be applied to the case where the reluctance torque component of equation (8) is present, but the output torque T is given as in equation (20) for simplicity.
このとき、式(14)より、dq軸電流の和Id_sum、Iq_sumは、式(21)のようにオフセット成分を含む式で与えられる。
例えば、交流回転機10が車輪の駆動力源となる場合は、交流回転機10及び制御装置1は、車両用交流回転機装置50を構成する。交流回転機10のロータ14の回転軸は、動力伝達機構51を介して車輪52に連結される。例えば、図24に示すように、交流回転機10の回転軸は、プーリ及びベルト機構53を介して、内燃機関54のクランク軸に連結され、内燃機関54及び変速装置55を介して車輪52に連結される。或いは、交流回転機10は、電気自動車の車輪の駆動力源として用いられてもよい。この場合は、交流回転機10の回転軸は、変速装置を介して車輪に連結される。これらの場合は、電流指令演算部341は、車両を駆動するために要求されている車両要求トルク、又は要求発電電力等に基づいて、目標トルクを算出し、目標トルクに基づいて電流指令を算出する。
For example, when the
そのため、交流回転機10の出力トルクの誤差は、定められた許容値Tth1以下である必要がある。つまり、式(20)及び式(21)より、ηは式(22)をみたせばよい。Tmaxは、誤差がない場合の交流回転機10の出力トルクである。
例えば、許容トルク精度が1%以下であり、極対数が5であり、回転速度が10000rpmである場合には、同じセットの2相間の電流検出タイミングのずれηは、1.9μs以下であればよい。一方、異なるセット間の電流検出タイミングの間隔δは、搬送波信号の周期よりも十分に短い必要があるため、数μs程度である。つまり、同じセットの2相間の電流検出タイミングのずれηを、異なるセット間の電流検出タイミングの間隔δに対して一桁小さいレベル、例えば1/10以下に設定すれば、出力トルクの精度要求を満足できる。 For example, when the permissible torque accuracy is 1% or less, the number of pole pairs is 5, and the rotation speed is 10000 rpm, the deviation η of the current detection timing between the two phases of the same set is 1.9 μs or less. Good. On the other hand, the interval δ between the current detection timings between different sets needs to be sufficiently shorter than the period of the carrier signal, and is therefore about several μs. That is, if the deviation η of the current detection timing between the two phases of the same set is set to a level which is one digit smaller than the current detection timing interval δ between different sets, for example, 1/10 or less, the accuracy requirement of the output torque is reduced. I can be satisfied.
式(19)では、全てのセットについて、2相間の電流検出タイミングがηずれている場合を説明したが、一部のセットだけ、2相間の電流検出タイミングがηずれている場合について説明する。式(23)に示すように、W2相とU1相のセットについて、W2相とU1相の巻線間で、電流検出タイミングがηずれている場合を考える。
このとき、式(14)より、dq軸電流の和Id_sum、Iq_sumは、式(24)のようにオフセット成分と電気角2次成分を含む式で与えられる。
交流回転機10が、車輪62の操舵装置63の駆動力源となる場合は、交流回転機10及び制御装置1は、電動パワーステアリング装置60を構成する。交流回転機10のロータ14の回転軸は、駆動力伝達機構61を介して車輪62の操舵装置63に連結される。例えば、図25に示すように、電動パワーステアリング装置60は、運転者が左右に回転するハンドル64と、ハンドル64に連結されて、ハンドル64による操舵トルクを車輪62の操舵装置63に伝達するシャフト65と、シャフト65に取り付けられ、ハンドル64による操舵トルクTsを検出するトルクセンサ66と、交流回転機10の回転軸をシャフト65に連結するウォームギヤ機構等の駆動力伝達機構61と、を備えている。トルクセンサ66の出力信号は、制御装置1(入力回路92)に入力され、制御装置1は、トルクセンサ66の出力信号に基づいて、運転者の操舵トルクTsを検出する。そして、電流指令演算部341は、操舵トルクTsに基づいて、操舵トルクTsを補助するための電流指令を算出する。例えば、電流指令演算部341は、操舵トルクTsに、係数Ktを乗算して、q軸電流指令Iq_tgtを算出する(Iq_tgt=Kt×Ts)。なお、公知の各種の制御方法が用いられてもよい。
When the
交流回転機10の出力軸は、駆動力伝達機構61及びシャフト65を介してハンドル64に接続されているため、交流回転機10の出力トルクのトルクリプルは、定められた許容値Tth2以下である必要がある。つまり、式(20)及び式(24)より、ηは式(25)をみたせばよい。Tmaxは、誤差がない場合の交流回転機10の出力トルクである。
例えば、許容トルクリプルが1%以下であり、極対数が5であり、回転速度が10000rpmである場合には、同じセットの2相間の電流検出タイミングのずれηは、5.7μs以下であればよい。一方、異なるセット間の電流検出タイミングの間隔δは、搬送波信号の周期よりも十分に短い必要があるため、数μs程度である。つまり、同じセットの2相間の電流検出タイミングのずれηを、異なるセット間の電流検出タイミングの間隔δに対して一桁小さいレベル、例えば1/10以下に設定すれば、出力トルクの精度要求を満足できる。 For example, when the allowable torque ripple is 1% or less, the number of pole pairs is 5, and the rotation speed is 10000 rpm, the deviation η of the current detection timing between the two phases of the same set may be 5.7 μs or less. . On the other hand, the interval δ between the current detection timings between different sets needs to be sufficiently shorter than the period of the carrier signal, and is therefore about several μs. That is, if the deviation η of the current detection timing between the two phases of the same set is set to a level which is one digit smaller than the current detection timing interval δ between different sets, for example, 1/10 or less, the accuracy requirement of the output torque is reduced. I can be satisfied.
上記の2つの例を用いて説明したように、実質的に同一タイミングは、時間ずれがゼロの場合に限定するものでは無く、許容される出力トルクの精度、又は許容されるトルクリプルに対して、問題の無い程度の時間ずれも含む。これらの例を勘案して、実質的に同一タイミングとは、少なくとも、同じセットの2相間の電流検出タイミングのずれηが、異なるセット間の電流検出タイミングの間隔δの1/10以下であればよい。 As described using the above two examples, substantially the same timing is not limited to the case where the time lag is zero, but for the accuracy of the allowable output torque or the allowable torque ripple, Includes a time lag of no problem. Considering these examples, substantially the same timing means that at least the deviation η of the current detection timing between the two phases of the same set is 1/10 or less of the interval δ of the current detection timing between different sets. Good.
理想的には、実質的に同一タイミングとは、A/D変換器の最大チャンネル数の範囲内のチャンネル数を、トリガ信号により一斉にA/D変換するタイミングであればよい。 Ideally, the substantially same timing may be a timing at which the number of channels within the range of the maximum number of channels of the A / D converter is simultaneously A / D converted by a trigger signal.
<第1巻線と第2巻線との位相差が90degの場合>
本実施の形態では、第1巻線と第2巻線との位相差が電気角で30degである場合を説明した。しかし、図9に示すように、第1巻線と第2巻線との位相差が電気角で90degの場合は、同様の式導出により、式(26)のような電流検出タイミングに設定することにより、dq軸電流の和の誤差を減少させ、出力トルクの誤差を減少させることができると共に、dq軸電流のオフセット誤差を減少させ、dq軸電流の差のオフセット誤差を減少させることができる。
In the present embodiment, the case where the phase difference between the first winding and the second winding is 30 deg in electrical angle has been described. However, as shown in FIG. 9, when the phase difference between the first winding and the second winding is 90 deg in electrical angle, the same equation is derived to set the current detection timing as in equation (26). Thereby, the error of the sum of the dq-axis currents can be reduced, the error of the output torque can be reduced, the offset error of the dq-axis current can be reduced, and the offset error of the dq-axis current can be reduced. .
すなわち、電流検出部33は、第1巻線のU1相の電流検出タイミングtu1と、第2巻線のU2相の電流検出タイミングtu2とをセットにし、第1巻線のV1相の電流検出タイミングtv1と、第2巻線のV2相の電流検出タイミングtv2とをセットにし、第1巻線のW1相の電流検出タイミングtw1と、第2巻線のW2相の電流検出タイミングtw2とをセットにした3セットを設定し、各セットの2相分の巻線の電流を、実質的に同一タイミングで検出し、他のセットの電流検出タイミングとは異ならせる。
That is, the
同じセットにされた第1巻線のU1相と第2巻線のU2相とは、図9に示すように、電気角で90deg位相が異なっており、同じセットにされた第1巻線のV1相と第2巻線のV2相とは、電気角で90deg位相が異なっており、同じセットにされた第1巻線のW1相と第2巻線のW2相とは、電気角で90deg位相が異なっている。すなわち、互いに電気角で90deg位相の異なる第1巻線の1相と第2巻線の1相とがセットになっている。 As shown in FIG. 9, the U1 phase of the first winding and the U2 phase of the second winding set in the same set are different from each other by 90 degrees in electrical angle, and the phases of the first windings in the same set are different. The V1 phase and the V2 phase of the second winding have a 90 deg electrical angle difference in electrical angle, and the W1 phase of the first winding and the W2 phase of the second winding in the same set have an electrical angle of 90 deg. The phases are different. That is, one phase of the first winding and one phase of the second winding, which are different from each other by 90 degrees in electrical angle, are set.
式(26)から、第1巻線の各相の基準タイミングに対する電流検出タイミングtu1、tv1、tw1の合計がゼロになり、第2巻線の各相の基準タイミングに対する電流検出タイミングtu2、tv2、tw2の合計がゼロになるように、各セットの基準タイミングに対する電流検出タイミングを設定すればよい。 From the equation (26), the sum of the current detection timings tu1, tv1, and tw1 with respect to the reference timing of each phase of the first winding becomes zero, and the current detection timings tu2, tv2, with respect to the reference timing of each phase of the second winding. The current detection timing with respect to the reference timing of each set may be set so that the sum of tw2 becomes zero.
また、基準タイミングに対する各セットの電流検出タイミングのずれ量を最小にするためには、いずれか1つのセットの電流検出タイミングを、ゼロの基準タイミングにすればよい。他の2つのセットの電流検出タイミングは、ゼロの基準タイミングに対して前後対称になる。基準タイミングが搬送波信号の山の頂点又は谷の頂点に設定されている場合は、電流リプルによる電流検出精度の悪化を最小限に抑制することができる。 In order to minimize the amount of deviation of the current detection timing of each set from the reference timing, the current detection timing of any one set may be set to the zero reference timing. The other two sets of current detection timing are symmetric with respect to the zero reference timing. When the reference timing is set at the peak or the peak of the carrier signal, it is possible to minimize the deterioration of the current detection accuracy due to the current ripple.
以上の条件を満たす電流検出タイミングの設定パターンは、図10の(1)〜(6)の6パターンになる。電流検出部33は、図10の(1)〜(6)のいずれか1つのパターンの電流検出タイミングで、各相の電流を検出する。
The current detection timing setting patterns satisfying the above conditions are six patterns (1) to (6) in FIG. The
<90deg位相が異なる2つの相のセット化>
ところで、式(14)における、dq軸電流の和における誤差成分のうち、第2項のオフセット成分は、式(17)に示したように、基準タイミングからのずれ量の和をゼロとすることで、式(16)の第1式が成り立ち、ゼロに抑制できる。一方、式(14)の第3項及び第4項は、磁極位置θ1の2次の交流成分であり、90deg×2=180degとなり位相が反転することを利用してゼロにされる。すなわち、式(18)及び式(26)に示したように、互いに電気角で90deg位相の異なる第1巻線の1相と第2巻線の1相とを、同じ電流検出タイミングに設定することにより、式(16)の第2式及び第3式において、それらを互いに打ち消し合わせることができ、交流成分をゼロに抑制できる。
<Set of two phases with different 90 deg phases>
By the way, among the error components in the sum of the dq-axis currents in the equation (14), the offset component of the second term is, as shown in the equation (17), the sum of the deviation amounts from the reference timing is set to zero. Thus, the first equation of the equation (16) is established, and can be suppressed to zero. On the other hand, the third and fourth terms of the equation (14) are secondary AC components of the magnetic pole position θ1, and are set to zero by utilizing 90 deg × 2 = 180 deg and inverting the phase. That is, as shown in Expressions (18) and (26), one phase of the first winding and one phase of the second winding, which are different in electrical angle by 90 degrees from each other, are set to the same current detection timing. Thereby, in the second and third expressions of Expression (16), they can be canceled each other, and the AC component can be suppressed to zero.
このことは、3相以外の第1巻線及び第2巻線についても成り立つ。すなわち、交流回転機10に、m相の第1巻線とm相の第2巻線とが設けられる場合に、電流検出部33は、互いに電気角で90deg移動の異なる第1巻線の1相と第2巻線の1相とをセットにしたmセットを、第1巻線と第2巻線との位相差に基づいて設定し、各セットの2相分の巻線の電流を、実質的に同一タイミングで検出する。巻線の相数に比べて、A/D変換器のチャンネル数が少なく、同一タイミングで検出できる相数が少ない場合に、相間の電流検出タイミングのずれによって生じる、dq軸電流の和の誤差を減少させ、出力トルクの誤差を減少させることができる。また、dq軸電流のオフセット誤差を減少させ、dq軸電流の差のオフセット誤差を減少させることができ、検出電流を用いた各種の制御精度を向上させることができる。
This is also true for the first winding and the second winding other than the three phases. In other words, when the
2.実施の形態2
次に、実施の形態2に係る交流回転機10及び制御装置1について説明する。上記の実施の形態1と同様の構成部分は説明を省略する。本実施の形態に係る交流回転機10及び制御装置1の基本的な構成は実施の形態1と同様であるが、第1巻線と第2巻線との間に位相差がなく、電流検出タイミングの設定が実施の形態1と異なる。
2.
Next, an
本実施の形態でも、mは3であり、交流回転機10は、U1相、V1相、及びW1相の3相の第1巻線11、及びU2相、V2相、及びW2相の3相の第2巻線12を有している。図11に模式図を示すように、3相の第1巻線U1、V1、W2は、3相の第2巻線U2、V2、W2に対して位相差がない。
Also in the present embodiment, m is 3, and the
本実施の形態では、電流検出部33は、互いに電気角で位相が同じ又は反転する第1巻線の1相と第2巻線の1相とを対にしたm対を設定し、各対の2相分の巻線の電流の検出タイミングを、基準タイミングを基準に前後対称に設定する。
In the present embodiment, the
以下で、電流検出部33における電流検出タイミングの設定について原理を説明する。
Hereinafter, the principle of setting the current detection timing in the
<6相の電流を同一タイミングで検出する理想的な場合>
まず、6相の電流を全て同一タイミングで検出する理想的な場合について説明する。第1巻線の各相を流れる電流iu1、iv1、iw1、及び第2巻線の各相を流れる電流iu2、iv2、iw2は、式(27)で与えられる。
First, an ideal case in which all six-phase currents are detected at the same timing will be described. The currents iu1, iv1, iw1 flowing through the respective phases of the first winding and the currents iu2, iv2, iw2 flowing through the respective phases of the second winding are given by Expression (27).
図7で定義した各検出タイミングtu1〜tw2で検出した検出電流は、式(28)で与えられる。
このとき、dq軸電流の和Id_sum、Iq_sumは式(29)及び式(30)で与えられる。
式(29)及び式(30)において第2項以降の誤差成分をゼロとするためには、式(31)が成り立てばよい。
本実施の形態でも式(17)が成り立つため、式(17)及び式(31)をみたすtu1〜tw2の関係式は式(32)で与えられる。
すなわち、電流検出部33は、互いに電気角で位相が同じになる第1巻線のU1相と第2巻線のU2相とを対に設定し、第1巻線のU1相の電流検出タイミングtu1と、第2巻線のU2相の電流検出タイミングtu2と、を基準タイミングに対して前後対称に設定する。また、電流検出部33は、互いに電気角で位相が同じになる第1巻線のV1相と第2巻線のV2相とを対に設定し、第1巻線のV1相の電流検出タイミングtv1と、第2巻線のV2相の電流検出タイミングtv2と、を基準タイミングに対して前後対称に設定する。電流検出部33は、互いに電気角で位相が同じになる第1巻線のW1相と第2巻線のW2相とを対に設定し、第1巻線のW1相の電流検出タイミングtw1と、第2巻線のW2相の電流検出タイミングtw2と、を基準タイミングに対して前後対称に設定する。
That is, the
ここで、2つの相の電流検出タイミングが、ゼロの基準タイミングに設定されている場合も、基準タイミングに対して前後対称に設定されているものとする。各相の基準タイミングに対する電流検出タイミングのずれ量を最小にするためには、同時にA/D変換できるチャンネル数の範囲内の最大相数(2の整数倍数)の電流検出タイミングを、基準タイミングに設定し、それ以外の相の電流検出タイミングを、チャンネル数の範囲内で同じタイミングにまとめて、基準タイミングに対して前後対称に設定すればよい。 Here, even when the current detection timing of the two phases is set to zero reference timing, it is assumed that the current detection timing is set to be symmetrical with respect to the reference timing. In order to minimize the deviation of the current detection timing from the reference timing of each phase, the current detection timing of the maximum number of phases (an integer multiple of 2) within the range of the number of channels that can be simultaneously A / D converted is set as the reference timing. Then, the current detection timings of the other phases may be set to the same timing within the range of the number of channels and set symmetrically with respect to the reference timing.
例えば、A/D変換のチャンネル数が2つの場合は、電流検出部33は、1つの対の2相分の電流検出タイミングを、基準タイミングに設定し、残りの2つの対のそれぞれから1相ずつ選択した第1巻線の1相と第2巻線の1相とを設定した2セットを設定し、各セットの2相分の巻線の電流を、実質的に同一タイミングで検出すればよい。或いは、A/D変換のチャンネル数が4つの場合は、2つの対の4相分の電流検出タイミングを、基準タイミングに設定し、残りの1つの対の2つの相の電流検出タイミングを、基準タイミングに対して前後対称に設定すればよい。
For example, when the number of A / D conversion channels is two, the
1つの対の2相分の電流検出タイミングを基準タイミングに設定する場合の設定パターンは、図12の(1)〜(6)の6パターンになる。電流検出部33は、図12の(1)〜(6)のいずれか1つのパターンの電流検出タイミングで、各相の電流を検出する。
The setting patterns when the current detection timing for two phases of one pair is set as the reference timing are six patterns (1) to (6) in FIG. The
以上のような電流検出タイミングに設定することにより、巻線の相数に比べて、A/D変換器のチャンネル数が少なく、同一タイミングで検出できる相数が少ない場合に、相間の電流検出タイミングのずれによって生じる、dq軸電流の和の誤差を減少させ、出力トルクの誤差を減少させることができる。また、dq軸電流のオフセット誤差を減少させ、dq軸電流の差のオフセット誤差を減少させることができ、検出電流を用いた各種の制御精度を向上させることができる。 By setting the current detection timing as described above, when the number of channels of the A / D converter is smaller than the number of phases of the winding and the number of phases that can be detected at the same timing is smaller, the current detection timing between the phases is reduced. , The error of the sum of the dq-axis currents and the error of the output torque can be reduced. Further, the offset error of the dq-axis current can be reduced, the offset error of the difference between the dq-axis currents can be reduced, and various control accuracy using the detected current can be improved.
<第1巻線と第2巻線との位相差が60degの場合>
本実施の形態では、第1巻線と第2巻線との位相差が電気角でない場合を説明した。しかし、図13に示すように、第1巻線と第2巻線との位相差が電気角で60degの場合は、同様の式導出により、式(33)のような電流検出タイミングに設定することにより、dq軸電流の和の誤差を減少させ、出力トルクの誤差を減少させることができると共に、dq軸電流のオフセット誤差を減少させ、dq軸電流の差のオフセット誤差を減少させることができる。
In the present embodiment, the case where the phase difference between the first winding and the second winding is not an electrical angle has been described. However, as shown in FIG. 13, when the phase difference between the first winding and the second winding is 60 deg in electrical angle, the current detection timing is set as in Expression (33) by deriving a similar expression. Thereby, the error of the sum of the dq-axis currents can be reduced, the error of the output torque can be reduced, the offset error of the dq-axis current can be reduced, and the offset error of the dq-axis current can be reduced. .
すなわち、電流検出部33は、互いに電気角で位相が反転する第1巻線のU1相と、第2巻線のV2相とを対に設定し、第1巻線のU1相の電流検出タイミングtu1と、第2巻線のV2相の電流検出タイミングtv2と、を基準タイミングに対して前後対称に設定している。また、電流検出部33は、互いに電気角で位相が反転する第1巻線のV1相と、第2巻線のW2相とを対に設定し、第1巻線のV1相の電流検出タイミングtv1と、第2巻線のW2相の電流検出タイミングtw2と、を基準タイミングに対して前後対称に設定する。また、電流検出部33は、互いに電気角で位相が反転する第1巻線のW1相と、第2巻線のU2相とを対に設定し、第1巻線のW1相の電流検出タイミングtw1と、第2巻線のU2相の電流検出タイミングtu2と、を基準タイミングに対して前後対称に設定する。
That is, the
1つの対の2相分の電流検出タイミングを基準タイミングに設定する場合の設定パターンは、図14の(1)〜(6)の6パターンになる。電流検出部33は、図14の(1)〜(6)のいずれか1つのパターンの電流検出タイミングで、各相の電流を検出する。
The setting patterns when the current detection timing for two phases of one pair is set as the reference timing are the six patterns (1) to (6) in FIG. The
<位相が同じ又は180deg異なる2つの相の対称設定>
ところで、式(29)における、dq軸電流の和における誤差成分のうち、第2項のオフセット成分は、式(17)に示したように、基準タイミングからのずれ量の和をゼロとすることで、式(31)の第1式が成り立ち、ゼロに抑制できる。一方、式(29)の第3項及び第4項は、磁極位置θ1の2次の交流成分であり、0deg×2=0deg、又は180deg×2=360degとなり同位相になることを利用してゼロにされる。すなわち、式(32)及び式(33)に示したように、互いに電気角で位相が同じ又は180deg異なる第1巻線の1相と第2巻線の1相との電流検出タイミングを、基準タイミングを基準に前後対称、すなわち互いに符号の反転した値に設定することにより、式(31)の第2式及び第3式において、それらを互いに打ち消し合わせることができ、交流成分をゼロに抑制できる。
<Symmetric setting of two phases having the same phase or 180 degrees different>
By the way, among the error components in the sum of the dq-axis currents in the equation (29), the offset component of the second term is, as shown in the equation (17), the sum of the deviation from the reference timing is set to zero. Then, the first expression of Expression (31) is established, and the value can be suppressed to zero. On the other hand, the third and fourth terms of the equation (29) are the secondary AC components of the magnetic pole position θ1, and use the fact that 0 deg × 2 = 0 deg or 180 deg × 2 = 360 deg and have the same phase. Zeroed out. That is, as shown in Expressions (32) and (33), the current detection timing of the first phase of the first winding and the current detection timing of the second phase of the second winding having the same electrical angle or 180 degrees different in electrical angle from each other are set as reference values By setting the values to be symmetrical with respect to the timing, that is, by setting the values of the signs to be inverted from each other, they can be canceled each other in the second and third expressions of Expression (31), and the AC component can be suppressed to zero. .
このことは、3相以外の第1巻線及び第2巻線についても成り立つ。すなわち、交流回転機10に、m相の第1巻線とm相の第2巻線とが設けられ、第1巻線の相と第2巻線の相とは、第1巻線と第2巻線との間で互いに電気角で位相が同じ又は反転する場合に、電流検出部33は、互いに電気角で位相が同じ又は反転する第1巻線の1相と第2巻線の1相とを対にしたm対を設定し、各対の2相分の巻線の電流の検出タイミングを、基準タイミングを基準に前後対称に設定する。巻線の相数に比べて、A/D変換器のチャンネル数が少なく、同一タイミングで検出できる相数が少ない場合に、相間の電流検出タイミングのずれによって生じる、dq軸電流の和の誤差を減少させ、出力トルクの誤差を減少させることができる。また、dq軸電流のオフセット誤差を減少させ、dq軸電流の差のオフセット誤差を減少させることができ、検出電流を用いた各種の制御精度を向上させることができる。
This is also true for the first winding and the second winding other than the three phases. That is, the
3.実施の形態3
次に、実施の形態3に係る交流回転機10及び制御装置1について説明する。上記の実施の形態1及び2と同様の構成部分は説明を省略する。本実施の形態では、実施の形態1及び2と異なり、交流回転機10が2m相の巻線を有しており、それに伴って、インバータ、及び制御装置1の構成が異なり、電流検出タイミングの設定が異なる。
3.
Next, an
図15に、本実施の形態に係る交流回転機10及び制御装置1の概略構成図を示す。本実施の形態では、交流回転機10は、2m相の巻線を有している(mは3以上の自然数)。本実施の形態では、mは3であり、交流回転機10は、U1相、V1相、W1相、X1相、Y1相、及びZ1相の6相の巻線25を有している。図17に模式図を示すように、相間の巻線の位相差は、電気角で60degである。6相の巻線25は、1つのステータ18に巻装されている。
FIG. 15 shows a schematic configuration diagram of
本実施の形態では、インバータ26は、それぞれ、正極側のスイッチング素子23と負極側のスイッチング素子24とが直列接続された直列回路を、6相各相の巻線に対応して6セット設けている。各直列回路における2つのスイッチング素子の接続点が、対応する相の巻線に接続される。
In the present embodiment, the
電流センサ13は、実施の形態1と同様に、各相のスイッチング素子の直列回路と巻線とをつなぐ各相の電線上に備えられたホール素子、又は各相の直列回路に直列接続されたシャント抵抗とされる。
As in the first embodiment, the
本実施の形態でも、制御装置1は、図16に示すように、回転検出部31、電源電圧検出部32、電流検出部33、電圧指令演算部34、及び電圧印加部35等の制御部を備えている。実施の形態1と同様の構成部分は説明を省略する。
Also in the present embodiment, the
電流検出部33は、6相巻線の各相に流れる電流を検出する。本実施の形態では、電流検出部33は、電流センサ13の出力信号に基づいて、インバータから6巻線の各相U1、V1、W1、X1、Y1、Z1に流れる電流iu1_det、iv1_det、iw1_det、ix1_det、iy1_det、iz1_detを検出する。本実施の形態では、電流検出部33は、後述するタイミングで、各相の電流を検出する。
The
電流指令演算部341は、実施の形態1と同様に算出した、合計のdq軸電流指令Id*、Iq*を、そのまま、6相巻線のdq軸電流指令Id1*、Iq1*に設定する。
The current
電流変換部342は、6相巻線の各相の電流検出値iu1_det、iv1_det、iw1_det、ix1_det、iy1_det、iz1_detを、6相巻線基準の磁極位置θ1に基づいて6相2相変換及び回転座標変換を行って、dq軸回転座標系で表した6相巻線のd軸電流検出値Id1及びq軸電流検出値Iq1に変換する。6相巻線を基準にした磁極位置θ1は、6相巻線のU1相の巻線を基準としたd軸の進み角とされる。
The
電圧指令変換部344は、電流フィードバック制御部343により算出された6相巻線のdq軸電圧指令Vd1、Vq1を、6相巻線基準の磁極位置θ1に基づいて、固定座標変換及び2相6相変換を行って、6相巻線の各相の電圧指令vu1、vv1、vw1、vx1、vy1、vz1に変換する。
The voltage
電圧印加部35は、6相巻線の各相の電圧指令vu1、vv1、vw1、vx1、vy1、vz1と搬送波信号とを比較することにより、6相巻線の各相に電圧を印加する。
The
<電流検出タイミング>
本実施の形態では、電流検出部33は、基準タイミングを基準にした、巻線の第k相の電流検出タイミングをT(k)とし(kは、m以下の自然数)、巻線の第m+k相の電流検出タイミングをT(m+k)とし、T(m+k)=−T(k)に設定する。
<Current detection timing>
In the present embodiment, the current detecting
本実施の形態では、基準タイミング(例えば、搬送波信号の山の頂点)を基準にした、6相巻線のU1相の電流iu1の検出タイミングをtu1とし、V1相の電流iv1の検出タイミングをtv1とし、W1相の電流iw1の検出タイミングをtw1とし、X1相の電流ix1の検出タイミングをtx1とし、Y1相の電流iy1の検出タイミングをty1とし、Z1相の電流iz1の検出タイミングをtz1としている。 In the present embodiment, the detection timing of the U1-phase current iu1 of the six-phase winding based on the reference timing (for example, the peak of the peak of the carrier signal) is defined as tu1, and the detection timing of the V1-phase current iv1 is defined as tv1. The detection timing of the W1 phase current iw1 is tw1, the detection timing of the X1 phase current ix1 is tx1, the detection timing of the Y1 phase current iy1 is ty1, and the detection timing of the Z1 phase current iz1 is tz1. .
本実施の形態の図17と実施の形態2の図13を見比べると、図17のU1相と図13のU1相とが位相が同じであり、図17のV1相と図13のU2相とが位相が同じであり、図17のW1相と図13のV1相とが位相が同じであり、図17のX1相と図13のV2相とが位相が同じであり、図17のY1相と図13のW1相とが位相が同じであり、図17のZ1相と図13のW2相の位相とが位相が同じである。 When comparing FIG. 17 of the present embodiment with FIG. 13 of the second embodiment, the U1 phase in FIG. 17 and the U1 phase in FIG. 13 have the same phase, and the V1 phase in FIG. 17 and the U2 phase in FIG. 17 have the same phase, the W1 phase in FIG. 17 and the V1 phase in FIG. 13 have the same phase, the X1 phase in FIG. 17 and the V2 phase in FIG. 13 have the same phase, and the Y1 phase in FIG. 13 and the W1 phase in FIG. 13 have the same phase, and the Z1 phase in FIG. 17 and the W2 phase in FIG. 13 have the same phase.
従って、同様の式導出によって、実施の形態2の式(33)のtv2、tw2、tu2を、それぞれ、tx1、ty1、tz1に読み替えた式(34)が与えられる。
すなわち、電流検出部33は、互いに電気角で位相が反転するU1相とX1相とを対に設定し、U1相の電流検出タイミングtu1とX1相の電流検出タイミングtx1とを基準タイミングに対して前後対称に設定している。また、電流検出部33は、互いに電気角で位相が反転するV1相とY1相とを対に設定し、V1相の電流検出タイミングtv1とY1相の電流検出タイミングty1とを基準タイミングに対して前後対称に設定する。また、電流検出部33は、互いに電気角で位相が反転するW1相とZ1相とを対に設定し、W1相の電流検出タイミングtw1とZ1相の電流検出タイミングtz1とを基準タイミングに対して前後対称に設定する。
That is, the
すなわち、電流検出部33は、互いに電気角で位相が反転する6相巻線の1相と6相巻線の1相とを対にした3対を設定し、各対の2相分の巻線の電流の検出タイミングを、基準タイミングを基準に前後対称に設定する。
That is, the
実施の形態2と同様に、各相の基準タイミングに対する電流検出タイミングのずれ量を最小にするためには、同時にA/D変換できるチャンネル数の範囲内の最大相数(2の整数倍数)の電流検出タイミングを、基準タイミングに設定し、それ以外の相の電流検出タイミングを、チャンネル数の範囲内で同じタイミングにまとめて、基準タイミングに対して前後対称に設定すればよい。 As in the second embodiment, in order to minimize the deviation of the current detection timing from the reference timing of each phase, the maximum number of phases (an integer multiple of 2) within the range of the number of channels that can be simultaneously A / D-converted is set. The current detection timing may be set to the reference timing, and the current detection timings of the other phases may be set to the same timing within the range of the number of channels and set symmetrically with respect to the reference timing.
例えば、A/D変換のチャンネル数が2つの場合は、電流検出部33は、1つの対の2相分の電流検出タイミングを、基準タイミングに設定し、残りの2つの対のそれぞれから1相ずつ選択した1相と1相とを設定した2セットを設定し、各セットの2相分の巻線の電流を、実質的に同一タイミングで検出すればよい。或いは、A/D変換のチャンネル数が4つの場合は、2つの対の4相分の電流検出タイミングを、基準タイミングに設定し、残りの1つの対の2つの相の電流検出タイミングを、基準タイミングに対して前後対称に設定すればよい。
For example, when the number of A / D conversion channels is two, the
1つの対の2相分の電流検出タイミングを基準タイミングに設定する場合の設定パターンは、図18の(1)〜(6)の6パターンになる。電流検出部33は、図18の(1)〜(6)のいずれか1つのパターンの電流検出タイミングで、各相の電流を検出する。
The setting patterns when the current detection timing for two phases of one pair is set as the reference timing are the six patterns (1) to (6) in FIG. The
このことは、実施の形態2と同様に、6相以外の2m相の巻線についても成り立つ。すなわち、実施の形態2と同様に、電流検出部33は、互いに電気角で位相が反転するm相巻線の1相とm相巻線の1相とを対にしたm対を設定し、各対の2相分の巻線の電流の検出タイミングを、基準タイミングを基準に前後対称に設定する。
This holds true for 2 m-phase windings other than the six-phase windings, as in the second embodiment. That is, similarly to the second embodiment, the
4.実施の形態4
次に、実施の形態4に係る交流回転機10及び制御装置1について説明する。上記の実施の形態1から3と同様の構成部分は説明を省略する。本実施の形態では、角度センサ15の構成が特定されており、それに伴って、回転検出部31の処理が異なる。
4.
Next, an
本実施の形態では、角度センサ15は、ロータ14の回転に応じて、順番に電気角で90degずつ位相がずれた第1正弦波信号sinp、第2正弦波信号cosp、第3正弦波信号sinn、第4正弦波信号cosnを出力する。ロータ14の回転速度が増加すると、各正弦波信号の周波数が増加する。角度センサ15の電気角は、ロータ14の機械角に、角度センサ15に設けられた磁石の極対数を乗算した角度になる。
In the present embodiment, the
図19に示すように、角度センサ15は、ロータ14の軸心上に配置され、ロータ14の軸と一体回転する磁石50(本例では、極対数は1)と、磁石50と対向するように取り付けられたセンサ部51とを備えている。センサ部51は、互いに電気角で90degの位相差を有して配置された4つのセンサ素子52を備えている。4つのセンサ素子52は、磁気抵抗素子、又はホール素子等とされ、磁石50の回転に応じて、互いに電気角で90degずつ位相がずれた正弦波信号を出力する。
As shown in FIG. 19, the
回転検出部31は、角度センサ15の出力信号をA/D変換して検出した、第1正弦波信号sinp_det、第2正弦波信号cosp_det、第3正弦波信号sinn_det、第4正弦波信号cosn_detに基づいて、交流回転機10の角度を演算する。本実施の形態では、回転検出部31は、後述するタイミングで、各正弦波信号を検出する。
The
例えば、回転検出部31は、式(35)を用いて、ロータ14の電気角での回転角度θ1を検出する。なお、Prは、ロータ14に設けられた磁石の極対数を表し、Psは、角度センサ15の磁石50の極対数(軸倍角)を表し、θsは、角度センサ15(磁石50)の電気角での回転角度を表す。式(35)は一例であって、角度センサ15の電気角での回転角度θsを算出する際には、テーブルを用いたり、公知の手法で誤差成分を補正したりしてもよく、θ1とθsのゼロ点がオフセットしている場合にはオフセット補正してもよい。
第1から第4正弦波信号を全て同一タイミングで検出できれば理想的であるが、廉価なマイコンでは、同時にA/D変換できるチャンネル数が少なく、全てを同一タイミングで検出できない。 Ideally, it would be ideal if all of the first to fourth sine wave signals could be detected at the same timing. However, an inexpensive microcomputer could not detect all of the signals at the same timing because the number of channels that could be A / D converted simultaneously was small.
図20は、搬送波信号の基準タイミング(本例では、山の頂点)を基準にした、各正弦波信号sinp〜cosnの検出タイミングt1〜t4の定義を示している。基準タイミング(山の頂点)を基準にした、第1正弦波信号sinpの検出タイミングをt1とし、第2正弦波信号cospの検出タイミングをt2とし、第3正弦波信号sinnの検出タイミングをt3とし、第4正弦波信号cosnの検出タイミングをt4としている。 FIG. 20 shows the definitions of the detection timings t1 to t4 of the sine wave signals sinp to cosn based on the reference timing of the carrier signal (in this example, the peak of the mountain). The detection timing of the first sine wave signal sinp based on the reference timing (the peak of the mountain) is defined as t1, the detection timing of the second sine wave signal cosp is defined as t2, and the detection timing of the third sine wave signal sinn is defined as t3. , The detection timing of the fourth sine wave signal cosn is t4.
各検出タイミングt1〜t4で検出した、各正弦波信号の検出値sinp_det〜cosn_detは、式(36)で与えられる。ここで、θs及びωsは、それぞれ、基準タイミングにおける、角度センサ15の電気角での回転角度及び回転角速度を表す。
このとき、第1正弦波信号と第3正弦波信号の差、及び第2正弦波信号と第4正弦波信号の差は、式(37)となる。
式(35)及び式(37)により、検出角誤差εsは式(38)で表現できる。つまり、検出タイミングによって検出角度にオフセット成分及び検出角2次成分の誤差を生じる。
式(38)において右辺をゼロにするためには、式(39)が成り立てばよい。すなわち、回転検出部31は、互いに電気角で位相が反転する第1正弦波信号と第3正弦波信号とを対にし、第1正弦波信号の検出タイミングt1と第3正弦波信号の検出タイミングt3とを基準タイミングに対して前後対称に設定する。また、回転検出部31は、互いに電気角で位相が反転する第2正弦波信号と第4正弦波信号とを対にし、第2正弦波信号の検出タイミングt2と第4正弦波信号の検出タイミングt4とを基準タイミングに対して前後対称に設定する。この構成によれば、基準タイミングに対して前後対称なタイミングで検出することによって、基準タイミングに4つの信号を検出した場合と同等の角度検出精度を得ることができる。
基準タイミングに対する角度信号の検出タイミングのずれ量を最小にするためには、A/D変換できるチャンネル数の範囲内で、複数の検出タイミングを同じタイミングにまとめて、基準タイミングに対して前後対称に設定すればよい。本実施の形態では、回転検出部31は、第1正弦波信号と第3正弦波信号との対と、第2正弦波信号と第4正弦波信号との対から、それぞれ1信号ずつ選択した1信号と1信号とをセットにした2セットを設定し、各セットの2信号を、実質的に同一タイミングで検出する。この場合の設定パターンは、図21の(1)〜(4)の4パターンになる。回転検出部31は、図21の(1)〜(4)のいずれか1つのパターンの角度信号の検出タイミングで、各正弦波信号を検出する。ここで、図21中の0は、角度信号の検出タイミングが基準タイミングに設定されていることを示し、−Taは、角度信号の検出タイミングが基準タイミングよりもTaだけ前に設定されていることを示し、Taは、角度信号の検出タイミングが基準タイミングよりもTaだけ後に設定されていることを示す。
In order to minimize the amount of deviation of the detection timing of the angle signal from the reference timing, a plurality of detection timings are grouped into the same timing within the range of the number of channels that can be A / D converted and symmetrical with respect to the reference timing. Just set it. In the present embodiment,
式(36)では、振幅を1として理想的に90deg位相がずれた信号としているが、信号にオフセット、振幅ずれ、位相差ずれがある場合であっても同様の効果が得られることはいうまでもない。 In Expression (36), the signal is ideally shifted by 90 degrees in phase with the amplitude set to 1, but it goes without saying that the same effect can be obtained even when the signal has an offset, an amplitude shift, and a phase difference shift. Nor.
<電流検出タイミングと角度信号の検出タイミング>
電流検出部33は、各相の巻線の電流検出タイミングを、前後対称に設定された第1、第2、第3、及び第4正弦波信号の検出タイミングの間に設定する。図22に設定例を示す。図22には、図が煩雑になるのを防ぐため第1巻線の電圧指令vu1〜vw1のみを示している。電流検出タイミングは、図8のパターン(1)に設定されている。
<Current detection timing and angle signal detection timing>
The
各相の巻線の電流検出タイミングiu1〜iw2は、前後対称に設定された第1正弦波信号sinp及び第2正弦波信号cospの検出タイミングと、第3正弦波信号sinn及び第4正弦波信号cosnの検出タイミングとの間に設定されている。 The current detection timings iu1 to iw2 of the windings of each phase are the detection timings of the first sine wave signal sinp and the second sine wave signal cosp set symmetrically in the front-rear direction, and the third sine wave signal sinn and the fourth sine wave signal It is set between the detection timing of cosn.
より詳細には、第1正弦波信号sinp及び第2正弦波信号cospの検出タイミングは、基準タイミングよりも2γ前に設定され、第3正弦波信号sinn及び第4正弦波信号cosnの検出タイミングは、基準タイミングよりも2γ後に設定されている。iv1とiu2の電流検出タイミングが、基準タイミングに設定され、iu1とiw2の電流検出タイミングが基準タイミングよりもγ前に設定され、iw1とiv2の電流検出タイミングが基準タイミングよりもγ後に設定されている。 More specifically, the detection timing of the first sine wave signal sinp and the second sine wave signal cosp is set 2γ before the reference timing, and the detection timing of the third sine wave signal sinn and the fourth sine wave signal cosn is , 2γ after the reference timing. The current detection timing of iv1 and iu2 is set to the reference timing, the current detection timing of iu1 and iw2 is set γ before the reference timing, and the current detection timing of iv1 and iv2 is set γ after the reference timing. I have.
この場合は、dq軸電流の差Id_diff、Iq_diffは式(40)で与えられる。電流検出タイミングのずれによって、dq軸電流の差には、2γに比例する磁極位置θ1の2次の交流成分が生じる。
一方、図23に示すように、各相の巻線の電流検出タイミングを、前後対称に設定された角度信号の検出タイミングの外に設定する場合を説明する。第1正弦波信号sinp及び第2正弦波信号cospの検出タイミングは、基準タイミングよりもγ前に設定され、第3正弦波信号sinn及び第4正弦波信号cosnの検出タイミングは、基準タイミングよりもγ後に設定されている。iv1とiu2の電流検出タイミングが、基準タイミングに設定され、iu1とiw2の電流検出タイミングが基準タイミングよりも2γ前に設定され、iw1とiv2の電流検出タイミングが基準タイミングよりも2γ後に設定されている。この場合は、dq軸電流の差Id_diff、Iq_diffは式(41)で与えられる。電流検出タイミングのずれによって、dq軸電流の差には、4γに比例する磁極位置θ1の2次の交流成分が生じる。
つまり、最初の電流検出タイミングから最後の電流検出タイミングまでの期間に比例して、dq軸電流の差における2次の交流振動成分が大きくなる。電圧が飽和する領域では、この2次の交流振動成分の影響によって電圧指令が過大あるいは過小になる可能性がある。影響を小さくするためには、最初の電流検出タイミングから最後の電流検出タイミングまでの期間をできる限り短くすることが求められる。 That is, the secondary AC vibration component in the difference between the dq-axis currents increases in proportion to the period from the first current detection timing to the last current detection timing. In a region where the voltage is saturated, the voltage command may be excessively large or small due to the influence of the secondary AC vibration component. In order to reduce the influence, it is necessary to shorten the period from the first current detection timing to the last current detection timing as much as possible.
また、図23ではVu1>Vv1>Vw1の電圧指令となっているが、最大相であるVu1の変調率が高くなってくると、基準タイミング前後のOFF時間が短くなる。負極側のスイッチング素子の負極側に設けられたシャント抵抗で電流を検出する場合には、高変調率では最大相の電流を検出できなくなる。また、特許文献2のように、最大相のスイッチングによって他の相の電流検出精度が低下するという問題もある。できる限り高い変調率まで電流検出精度を確保しようとすると、最初の電流検出タイミングから最後の電流検出タイミングまでの期間を短くする必要がある。
In FIG. 23, the voltage command is Vu1> Vv1> Vw1. However, as the modulation rate of Vu1, which is the maximum phase, increases, the OFF time before and after the reference timing decreases. When the current is detected by the shunt resistor provided on the negative electrode side of the switching element on the negative electrode side, the current of the maximum phase cannot be detected at a high modulation rate. Also, as in
図22のように、各相の巻線の電流検出タイミングを、前後対称に設定された角度信号の検出タイミングの間に設定することで、電流検出タイミングを、優先的に基準タイミングに近づけて、最初の電流検出タイミングから最後の電流検出タイミングまでの期間を短くすることができる。これにより、dq軸電流の差における2次の交流振動成分を小さくでき、負極側のシャント抵抗で電流を検出する場合でも、高い変調率まで電流検出精度を確保できる。 As shown in FIG. 22, by setting the current detection timing of each phase winding between the detection timings of the angle signals set symmetrically in the front-rear direction, the current detection timing is preferentially brought closer to the reference timing, The period from the first current detection timing to the last current detection timing can be shortened. Thereby, the secondary AC oscillation component in the difference between the dq-axis currents can be reduced, and even when the current is detected by the shunt resistor on the negative electrode side, the current detection accuracy can be ensured up to a high modulation rate.
また、sinp及びcospを検出する1回目の検出タイミングからsinn及びcosnを検出する2回目の検出タイミングまでの回転角度の変化は、回転速度が増加するほど大きくなる。式(37)の近似は、ωs(t1+t3)及びωs(t2+t4)が微小であることを利用したものであるため、微小でなければ更に別の項が表れてくる。また微小である場合でもωs(t1+t3)及びωs(t2+t4)を更に抑制することで角度精度を向上できる。式(35)からわかるように、ロータ14の機械角での回転速度に、角度センサ15の磁石50の極対数Ps(軸倍角)を乗算することで、角度センサ15の電気角での回転角速度ωsが得られ、ロータ14の機械角での回転速度に、ロータ14の磁石の極対数Prを乗算することで、ロータ14の電気角での回転角速度ωが得られる。つまり、ω≧ωsとするには、角度センサ15の磁石50の極対数Ps(軸倍角)を、ロータ14の磁石の極対数Pr以下とすればよく(Pr≧Ps)、それによって、角度精度を向上できる。
The change in the rotation angle from the first detection timing for detecting sinp and cosp to the second detection timing for detecting sinn and cosn increases as the rotation speed increases. The approximation of the expression (37) is based on the fact that ωs (t1 + t3) and ωs (t2 + t4) are very small, so if the values are not very small, another term appears. Further, even in the case of a very small angle, the angle accuracy can be improved by further suppressing ωs (t1 + t3) and ωs (t2 + t4). As can be seen from Expression (35), the rotation angular velocity of the
なお、本願に係る交流回転機10及び交流回転機の制御装置1は、上述したように、車両用交流回転機装置50又は電動パワーステアリング装置60を構成してもよく、或いは、各種の用途の交流回転機及びその制御装置とされてもよい。
Note that the
本願は、様々な例示的な実施の形態及び実施例が記載されているが、1つ、または複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。従って、例示されていない無数の変形例が、本願明細書に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも1つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも1つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。 Although this application describes various exemplary embodiments and examples, the various features, aspects, and functions described in one or more embodiments may apply to particular embodiments. However, the present invention is not limited thereto, and can be applied to the embodiment alone or in various combinations. Accordingly, innumerable modifications not illustrated are contemplated within the scope of the technology disclosed herein. For example, a case where at least one component is deformed, added or omitted, and a case where at least one component is extracted and combined with a component of another embodiment are included.
1 交流回転機の制御装置、10 交流回転機、13 電流センサ、15 角度センサ、16 直流電源、17 電圧センサ、21 第1インバータ、22 第2インバータ、23 正極側のスイッチング素子、24 負極側のスイッチング素子、31 回転検出部、32 電源電圧検出部、33 電流検出部、34 電圧指令演算部、35 電圧印加部、50 車両用交流回転機装置、60 電動パワーステアリング装置、Pr ロータの磁石の極対数、Ps 角度センサの極対数(軸倍角)、sinp 第1正弦波信号、cosp 第2正弦波信号、sinn 第3正弦波信号、cosn 第4正弦波信号、iu1 第1巻線のU1相の電流、iv1 第1巻線のV1相の電流、iw1 第1巻線のW1相の電流、iu2 第2巻線のU2相の電流、iv2 第2巻線のV2相の電流、iw2 第2巻線のW2相の電流、iu1 6相巻線のU1相の電流、iv1 6相巻線のV1相の電流、iw1 6相巻線のW1相の電流、ix1 6相巻線のX1相の電流、iy1 6相巻線のY1相の電流、iz1 6相巻線のZ1相の電流、t1 第1正弦波信号の検出タイミング、t2 第2正弦波信号の検出タイミング、t3 第3正弦波信号の検出タイミング、t4 第4正弦波信号の検出タイミング、tu1 第1巻線のU1相の電流検出タイミング、tv1 第1巻線のV1相の電流検出タイミング、tw1 第1巻線のW1相の電流検出タイミング、tu2 第2巻線のU2相の電流検出タイミング、tv2 第2巻線のV2相の電流検出タイミング、tw2 第2巻線のW2相の電流検出タイミング、tu1 6相巻線のU1相の電流検出タイミング、tv1 6相巻線のV1相の電流検出タイミング、tw1 6相巻線のW1相の電流検出タイミング、tx1 6相巻線のX1相の電流検出タイミング、ty1 6相巻線のY1相の電流検出タイミング、tz1 6相巻線のZ1相の電流検出タイミング REFERENCE SIGNS LIST 1 AC rotating machine control device, 10 AC rotating machine, 13 current sensor, 15 angle sensor, 16 DC power supply, 17 voltage sensor, 21 first inverter, 22 second inverter, 23 positive-side switching element, 24 negative-side Switching element, 31 rotation detection section, 32 power supply voltage detection section, 33 current detection section, 34 voltage command calculation section, 35 voltage application section, 50 vehicle AC rotating machine device, 60 electric power steering device, Pr magnet pole of rotor Logarithm, Ps Number of pole pairs of the angle sensor (axis double angle), sinp first sine wave signal, cosp second sine wave signal, sinn third sine wave signal, cosn fourth sine wave signal, iu1 of U1 phase of first winding Current, iv1 current of the V1 phase of the first winding, iw1 current of the W1 phase of the first winding, iu2 current of the U2 phase of the second winding, iv2 V2 phase current of the second winding, iw2 W2 phase current of the second winding, iu1 U1 phase current of the six phase winding, iv1 V1 phase current of the six phase winding, iw1 W1 of the six phase winding Phase current, ix1 6-phase winding X1 phase current, iy1 6-phase winding Y1 phase current, iz1 6-phase winding Z1 phase current, t1 first sine wave signal detection timing, t2 second Sine wave signal detection timing, t3 third sine wave signal detection timing, t4 fourth sine wave signal detection timing, tu1 U1 phase current detection timing of first winding, tv1 V1 phase current of first winding Detection timing, tw1 current detection timing of the W1 phase of the first winding, tu2 current detection timing of the U2 phase of the second winding, tv2 current detection timing of the V2 phase of the second winding, tw2 W2 phase of the second winding Current detection timing, u1 Current detection timing of the U1 phase of the 6-phase winding, tv1 Current detection timing of the V1 phase of the 6-phase winding, tw1 Current detection timing of the W1 phase of the 6-phase winding, tx1 Current detection of the X1 phase of the 6-phase winding Timing, ty1 Y1 phase current detection timing of the 6-phase winding, tz1 Z1 phase current detection timing of the 6-phase winding
Claims (21)
前記第1巻線及び前記第2巻線の各相に流れる電流を検出する電流検出部と、
電流指令及び各相の電流検出値に基づいて、前記第1巻線及び前記第2巻線の各相に印加する電圧指令を演算する電圧指令演算部と、
前記電圧指令と搬送波信号とを比較することにより、前記第1巻線及び前記第2巻線の各相に電圧を印加する電圧印加部と、を備え、
前記電流検出部は、m相の前記第1巻線から1相ずつ選択した前記第1巻線の1相と、m相の前記第2巻線から1相ずつ選択した前記第2巻線の1相と、をセットにしたmセットを前記第1巻線と前記第2巻線との位相差に基づいて設定し、各セットの2相分の巻線の電流を、実質的に同一タイミングで検出し、他のセットの電流検出タイミングとは異ならせる交流回転機の制御装置。 An AC rotating machine control device for controlling an AC rotating machine (m is an integer of 3 or more) having an m-phase first winding and an m-phase second winding,
A current detection unit that detects a current flowing in each phase of the first winding and the second winding;
A voltage command calculation unit that calculates a voltage command to be applied to each phase of the first winding and the second winding based on a current command and a current detection value of each phase;
A voltage applying unit that applies a voltage to each phase of the first winding and the second winding by comparing the voltage command and the carrier signal,
The current detection unit is configured to detect one phase of the first winding selected one by one from the m-phase first winding and one second phase selected from the m-phase second winding one by one. And m sets each including one phase are set based on the phase difference between the first winding and the second winding, and the currents of the windings for the two phases of each set are set at substantially the same timing. A control device for an AC rotating machine that detects the current at a different timing from the current detection timing of the other sets.
U1相、V1相、及びW1相の3相の前記第1巻線は、U2相、V2相、及びW2相の3相の前記第2巻線に対して位相が電気角で30deg進んでおり、
前記電流検出部は、前記第1巻線のU1相と前記第2巻線のW2相とをセットにし、前記第1巻線のV1相と前記第2巻線のU2相とをセットにし、前記第1巻線のW1相と前記第2巻線のV2相とをセットにした、3セットを設定し、各セットの2相分の巻線の電流を、実質的に同一タイミングで検出する請求項1から3のいずれか一項に記載の交流回転機の制御装置。 m is 3;
The first winding of three phases U1, V1 and W1 has a phase advanced by 30 deg in electrical angle with respect to the second winding of three phases U2, V2 and W2. ,
The current detection unit sets a U1 phase of the first winding and a W2 phase of the second winding, sets a V1 phase of the first winding and a U2 phase of the second winding, Three sets are set in which the W1 phase of the first winding and the V2 phase of the second winding are set, and the currents of the windings corresponding to the two phases of each set are detected at substantially the same timing. The control device for an AC rotating machine according to any one of claims 1 to 3.
U1相、V1相、及びW1相の3相の前記第1巻線は、U2相、V2相、及びW2相の3相の前記第2巻線に対して位相が電気角で90deg進んでおり、
前記電流検出部は、前記第1巻線のU1相と前記第2巻線のU2相とをセットにし、前記第1巻線のV1相と前記第2巻線のV2相とをセットにし、前記第1巻線のW1相と前記第2巻線のW2相とをセットにした、3セットを設定し、各セットの2相分の巻線の電流を、実質的に同一タイミングで検出する請求項1から3のいずれか一項に記載の交流回転機の制御装置。 m is 3;
The first winding of three phases U1, V1 and W1 has a phase lead of 90 deg in electrical angle with respect to the second winding of three phases U2, V2 and W2. ,
The current detection unit sets a U1 phase of the first winding and a U2 phase of the second winding, sets a V1 phase of the first winding and a V2 phase of the second winding, Three sets are set in which the W1 phase of the first winding and the W2 phase of the second winding are set, and the currents of the windings for the two phases of each set are detected at substantially the same timing. The control device for an AC rotating machine according to any one of claims 1 to 3.
前記第1巻線及び前記第2巻線の各相に流れる電流を検出する電流検出部と、
電流指令及び各相の電流検出値に基づいて、前記第1巻線及び前記第2巻線の各相に印加する電圧指令を演算する電圧指令演算部と、
前記電圧指令と搬送波信号とを比較することにより、前記第1巻線及び前記第2巻線の各相に電圧を印加する電圧印加部と、を備え、
前記第1巻線の相と前記第2巻線の相とは、前記第1巻線と前記第2巻線との間で互いに電気角で位相が同じ又は反転しており、
前記電流検出部は、互いに電気角で位相が同じ又は反転する前記第1巻線の1相と前記第2巻線の1相とを対にしたm対を設定し、各対の2相分の巻線の電流の検出タイミングを、基準タイミングを基準に前後対称に設定する交流回転機の制御装置。 An AC rotating machine control device for controlling an AC rotating machine (m is an integer of 3 or more) having an m-phase first winding and an m-phase second winding,
A current detection unit that detects a current flowing in each phase of the first winding and the second winding;
A voltage command calculation unit that calculates a voltage command to be applied to each phase of the first winding and the second winding based on a current command and a current detection value of each phase;
A voltage applying unit that applies a voltage to each phase of the first winding and the second winding by comparing the voltage command and the carrier signal,
The phase of the first winding and the phase of the second winding are the same or inverted in electrical angle between the first winding and the second winding,
The current detection unit sets m pairs of one phase of the first winding and one phase of the second winding having the same or inverted phase at an electrical angle, and sets two pairs of two phases of each pair. The control device for an AC rotating machine that sets the detection timing of the current of the winding in a symmetric manner with respect to the reference timing.
U1相、V1相、及びW1相の3相の前記第1巻線は、U2相、V2相、及びW2相の3相の前記第2巻線に対して位相差がなく、
前記電流検出部は、前記基準タイミングを基準にした、前記第1巻線のU1相の電流検出タイミングをTu1とし、前記第1巻線のV1相の電流検出タイミングをTv1とし、前記第1巻線のW1相の電流検出タイミングをTw1とし、前記第2巻線のU2相の電流検出タイミングをTu2とし、前記第2巻線のV2相の電流検出タイミングをTv2とし、前記第2巻線のW2相の電流検出タイミングをTw2として、
Tu2=−Tu1、Tv2=−Tv1、Tw2=−Tw1
に設定する請求項7に記載の交流回転機の制御装置。 m is 3;
The first winding of three phases U1, V1, and W1 has no phase difference with respect to the second winding of three phases U2, V2, and W2,
The current detection unit sets the current detection timing of the U1 phase of the first winding based on the reference timing to Tu1, sets the current detection timing of the V1 phase of the first winding to Tv1, and sets the first winding to the first winding. The current detection timing of the W1 phase of the line is Tw1, the current detection timing of the U2 phase of the second winding is Tu2, the current detection timing of the V2 phase of the second winding is Tv2, and the current detection timing of the second winding is Tv2. Assuming that the current detection timing of the W2 phase is Tw2,
Tu2 = −Tu1, Tv2 = −Tv1, Tw2 = −Tw1
The control device for an AC rotary machine according to claim 7, wherein
U1相、V1相、及びW1相の3相の前記第1巻線は、U2相、V2相、及びW2相の3相の前記第2巻線に対して位相が電気角で60deg進んでおり、
前記電流検出部は、前記基準タイミングを基準にした、前記第1巻線のU1相の電流検出タイミングをTu1とし、前記第1巻線のV1相の電流検出タイミングをTv1とし、前記第1巻線のW1相の電流検出タイミングをTw1とし、前記第2巻線のU2相の電流検出タイミングをTu2とし、前記第2巻線のV2相の電流検出タイミングをTv2とし、前記第2巻線のW2相の電流検出タイミングをTw2として、
Tv2=−Tu1、Tw2=−Tv1、Tu2=−Tw1
に設定する請求項7に記載の交流回転機の制御装置。 m is 3;
The first winding of three phases U1, V1 and W1 has a phase lead of 60 deg in electrical angle with respect to the second winding of three phases U2, V2 and W2. ,
The current detection unit sets the current detection timing of the U1 phase of the first winding based on the reference timing to Tu1, sets the current detection timing of the V1 phase of the first winding to Tv1, and sets the first winding to the first winding. The current detection timing of the W1 phase of the line is Tw1, the current detection timing of the U2 phase of the second winding is Tu2, the current detection timing of the V2 phase of the second winding is Tv2, and the current detection timing of the second winding is Tv2. Assuming that the current detection timing of the W2 phase is Tw2,
Tv2 = -Tu1, Tw2 = -Tv1, Tu2 = -Tw1
The control device for an AC rotary machine according to claim 7, wherein
前記巻線の各相に流れる電流を検出する電流検出部と、
電流指令及び各相の電流検出値に基づいて、前記巻線の各相に印加する電圧指令を演算する電圧指令演算部と、
前記電圧指令と搬送波信号とを比較することにより、前記巻線の各相に電圧を印加する電圧印加部と、を備え、
前記電流検出部は、基準タイミングを基準にした、前記巻線の第k相の電流検出タイミングをT(k)とし(kは、m以下の自然数)、前記巻線の第m+k相の電流検出タイミングをT(m+k)とし、
T(m+k)=−T(k)
に設定する交流回転機の制御装置。 A control device for an AC rotating machine that controls an AC rotating machine having 2 m-phase windings (m is an integer of 3 or more),
A current detection unit that detects a current flowing through each phase of the winding;
A voltage command calculation unit that calculates a voltage command to be applied to each phase of the winding based on a current command and a current detection value of each phase;
By comparing the voltage command and the carrier signal, a voltage application unit that applies a voltage to each phase of the winding,
The current detection unit sets the k-th phase current detection timing of the winding based on a reference timing to T (k) (k is a natural number equal to or less than m), and detects the (m + k) -th phase current detection of the winding. The timing is T (m + k),
T (m + k) =-T (k)
The control device of the AC rotating machine to be set.
前記回転検出部は、前記第1正弦波信号と前記第3正弦波信号とを対にし、前記第1正弦波信号の検出タイミングと前記第3正弦波信号の検出タイミングとを基準タイミングに対して前後対称に設定する共に、前記第2正弦波信号と前記第4正弦波信号とを対にし、前記第2正弦波信号の検出タイミングと前記第4正弦波信号の検出タイミングとを前記基準タイミングに対して前後対称に設定する請求項1から13のいずれか1項に記載の交流回転機の制御装置。 In accordance with the rotation of the rotor, the output signals of the angle sensor that outputs the first sine wave signal, the second sine wave signal, the third sine wave signal, and the fourth sine wave signal, which are sequentially shifted in phase by 90 degrees in electrical angle according to the rotation of the rotor. A rotation detection unit that detects and calculates a rotation angle of the AC rotating machine based on detection values of the first sine wave signal, the second sine wave signal, the third sine wave signal, and the fourth sine wave signal Further comprising
The rotation detecting unit pairs the first sine wave signal and the third sine wave signal, and sets a detection timing of the first sine wave signal and a detection timing of the third sine wave signal with respect to a reference timing. The second sine wave signal and the fourth sine wave signal are paired, and the detection timing of the second sine wave signal and the detection timing of the fourth sine wave signal are set as the reference timing. The control device for an AC rotating machine according to any one of claims 1 to 13, wherein the control device is set to be symmetrical with respect to front and rear.
車輪の駆動力源となる前記交流回転機と、を備えた車両用交流回転機装置。 A control device for an AC rotating machine according to any one of claims 1 to 19,
An AC rotating machine device for a vehicle, comprising: the AC rotating machine serving as a driving force source for wheels.
車輪の操舵装置の駆動力源となる前記交流回転機と、を備えた電動パワーステアリング装置。 A control device for an AC rotating machine according to any one of claims 1 to 19,
An electric power steering device comprising: the AC rotating machine serving as a driving force source of a wheel steering device.
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