JP6723334B2 - AC rotating machine control device, vehicle AC rotating machine device, and electric power steering device - Google Patents
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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, a vehicle AC rotating machine device, 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 an AC rotating machine is used, for example, in a generator-motor for a vehicle, the output torque becomes the driving force for the vehicle, so unless the desired torque is obtained, acceleration does not occur as expected and the driver's comfort is improved. Sex decreases. Since the detected current and the output torque have a proportional relationship, it is important to suppress the deviation between the detected current value and the true current value in order to obtain the 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。 In addition, 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 also transmitted to the vehicle to cause an uncomfortable feeling in the passenger compartment. 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Z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 problems, 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 rotary machine, an output generated due to a shift in the timing of current detection The purpose is to reduce the torque error.
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巻線のm−1相の巻線及び前記第2巻線のm−1相の巻線に流れる電流を検出する電流検出部と、
電流指令及び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、第1タイミングで、前記第1巻線のm−1相の巻線の電流を検出し、第2タイミングで、前記第2巻線のm−1相の巻線の電流を検出し、
前記第1タイミングと前記第2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し、
前記基準タイミングは、三角波とされた前記搬送波信号の山の頂点及び谷の頂点の一方又は双方に設定されているものである。
An AC rotating machine control device according to the present application is 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. hand,
A current detector for detecting a current flowing through the m-1 phase winding of the first winding and the m-1 phase winding of the second winding;
A voltage command calculator that calculates a voltage command to be applied to each phase of the first winding and the second winding based on the current command and the detected current value;
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 a carrier signal,
The current detector detects the current of the m-1 phase winding of the first winding at a first timing, and the current of the m-1 phase winding of the second winding at a second timing. Detect
The first timing and the second timing are symmetrically set with respect to a reference timing ,
The reference timing is set at one or both of a peak and a valley of the carrier wave signal which is a triangular wave .
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。 The vehicle AC rotating machine device according to the present application includes the above-described AC rotating machine control device and an AC rotating machine that serves 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 apparatus according to the present application includes the above-described AC rotating machine control device and an AC rotating machine that serves as a driving force source of 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、第1巻線及び第2巻線のそれぞれについて、電流を検出する相数をm−1相に低減することができる共に、第1巻線のm−1相の巻線の電流を検出する第1タイミングと、第2巻線のm−1相の巻線の電流を検出する第2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ことで、巻線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 of the present application, when the number of phases that can be detected at the same timing is smaller than the number of phases of windings, the current is detected for each of the first winding and the second winding. It is possible to reduce the number of phases to be m-1 phase, the first timing for detecting the current of the m-1 phase winding of the first winding, and the m-1 phase winding of the second winding. By setting the second timing for detecting the current of the above and the second timing symmetrically with respect to the reference timing, the error of the sum of the dq axis currents caused by the deviation of the current detection timing between the windings is reduced, and the output torque The error 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
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。
Each of 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 diodes are 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。
A power storage device such as a lead storage battery or a lithium ion battery is used for the
第1及び第2インバータ21、22は、それぞれ、m−1相(本例では、m−1=2)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、m−1相(本例では、U1相及びV1相、U2相及びW2相)それぞれについて、スイッチング素子の直列回路と巻線とをつなぐ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、m−1相それぞれ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、各シャント抵抗は、負極側のスイッチング素子の負極側に直列接続される。なお、電流センサ13が設けられる第1巻線のm−1相は、任意の相に設定されてもよく、電流センサ13が設けられる第2巻線のm−1相は、任意の相に設定されてもよい。
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.
The
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。
Then, for each function of each of 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11のm−1相の巻線(本例では、U1相及びV1相の巻線)及び第2巻線12のm−1相の巻線(本例では、U2相及びW2相の巻線)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U1相及びV1相に流れる電流iu1_det、iv1_detを検出すると共に、第2インバータ22から第2巻線のU2相、W2相に流れる電流iu2_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、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 voltage
<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_tgt及びq軸電流指令Iq1_tgtを演算すると共に、第2巻線のd軸電流指令Id2_tgt及びq軸電流指令Iq2_tgtを演算する。
<
The current
電流指令演算部341は、合計のd軸電流指令Id_tgt及びq軸電流指令Iq_tgtを演算し、合計のdq軸電流指令Id_tgt、Iq_tgtを、第1巻線のdq軸電流指令Id1_tgt、Iq1_tgt及び第2巻線のdq軸電流指令Id2_tgt、Iq2_tgt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_tgt、Iq_tgtの0.5倍値を、それぞれ、第1巻線のdq軸電流指令Id1_tgt、Iq1_tgt、及び第2巻線のdq軸電流指令Id2_tgt、Iq2_tgtに設定する。
The
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_tgt、Iq_tgt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、次式に示すように、第1巻線の3相の電流検出値の合計が0になるように、第1巻線のU1相及びV1相の電流検出値iu1_det、iv1_detに基づいて、残りのW1相の電流検出値iw1_detを推定する。また、電流変換部342は、次式に示すように、第2巻線の3相の電流検出値の合計が0になるように、第2巻線のU2相及びW2相の電流検出値iu2_det、iw2_detに基づいて、残りのV2相の電流検出値iv2_detを推定する。ここで、推定した残りの1相の電流も、説明の容易化のため、電流検出値と称する。
The
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_det及びq軸電流検出値Iq1_det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_det及びq軸電流検出値Iq2_det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_det、Iq1_detが、第1巻線のdq軸電流指令Id1_tgt、Iq1_tgt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軸電流検出値Id2_det、Iq2_detが、第2巻線のdq軸電流指令Id2_tgt、Iq2_tgt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 wave 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 is the triangular wave. If it falls below the value, the drive signal is turned off. The drive 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、第1タイミングXで、第1巻線のm−1相の巻線(本例では、U1相及びV1相)の電流を検出し、第2タイミングYで、第2巻線のm−1相の巻線(本例では、U2相及びW2相)の電流を検出し、第1タイミングXと第2タイミングYとを基準タイミングZに対して前後対称に設定している。
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(5)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 in the respective phases of the first winding and the currents iu2, iv2, iw2 flowing in the respective phases of the second winding are given by the equation (5). Here, β represents the phase of the dq-axis current vector I from the q-axis, and Irms represents the effective current value, as shown in FIG. Further, the currents iu2, iv2, and iw2 of the respective phases of the second winding are represented by using the magnetic pole position θ1 of the first winding reference instead of the magnetic pole position θ2 of the second winding reference. The magnetic pole position θ2 based on the second winding is delayed in phase by 30 deg (π/6) in electrical angle from the magnetic pole position θ1 based on the first winding (θ2=θ1−π/6).
式(5)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(6)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(7)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(8)をみたす。このとき、交流回転機10の出力トルクTは、式(9)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(5)から式(9)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。また、電流を検出する相数を減らすことによって、電流センサ及びマイコンのコスト低減が可能になる。
<When the current detection timing for each phase cannot be the same>
In order for Expression (5) to Expression (9) to hold, it is necessary to detect the currents of six phases at the same timing. However, a low-cost microcomputer cannot detect all channels at the same timing because the number of channels that can be A/D converted at the same time is small. Further, by reducing the number of phases for detecting the current, the cost of the current sensor and the microcomputer can be reduced.
6相の電流を同一タイミングで検出できない場合は、式(9)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、電流を検出する相数を6相から4相に減らすと共に、4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。 When the six-phase currents cannot be detected at the same timing, in the formula (9), there is an error in the sum (Iq1+Iq2) of the q-axis currents of the first winding and the second winding and the sum (Id1+Id2) of the d-axis currents. This may cause an error in the output torque. Therefore, even if the current of each phase cannot be detected at the same timing, the number of phases for detecting the current is reduced from 6 to 4 and the current detection timing of the 4 phase is adjusted to adjust the sum of the q-axis currents (Iq1+Iq2). ) And the sum of the d-axis currents (Id1+Id2) can be reduced.
<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Z(本例では、山の頂点)を基準にした、第1巻線のU1相、V1相、及び第2巻線のU2相、W2相の電流iu1、iv1、iu2、iw2の検出タイミングtu1、tv1、tu2、tw2の定義を示している。基準タイミングZ(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 reducing error in sum of dq-axis currents>
Below, the conditions for reducing the error of the sum of the dq-axis currents are derived. FIG. 7 shows currents iu1 of the U1 phase and V1 phase of the first winding and the U2 phase and W2 phase of the second winding with reference to the reference timing Z (in this example, the peak of the peak) of the carrier signal. The definition of the detection timing tu1, tv1, tu2, tw2 of iv1, iu2, iw2 is shown. The detection timing of the U1 phase current iu1 of the first winding is tu1 and the detection timing of the V1 phase current iv1 of the first winding is tv1 based on the reference timing Z (mountain peak), and the second winding The detection timing of the U2-phase current iu2 of the wire is tu2, and the detection timing of the W2-phase current iw2 of the second winding 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Z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Z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 bilaterally symmetrical with respect to the peaks or troughs of the carrier signal. Therefore, by detecting the current near the peaks or troughs of the carrier signal, the average value of the current during the on period or the average value of the current during the off period can be detected, and the influence of the current ripple is less likely to occur. The current detection accuracy can be improved. In the present embodiment, the reference timing Z of the carrier signal is set to one or both of the peaks and peaks of the carrier signal (in this example, the peaks of the peaks). Note that the timing other than the peaks and the peaks of the carrier signal may be set as the reference timing Z. Further, 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 as well.
各検出タイミングtu1〜tw2で検出した検出電流は式(10)で与えられる。なお、θ1は、基準タイミングZ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。
このとき、推定する残りのW1相の電流検出値iw1_det、V2相の電流検出値iv2_detは、式(11)によって与えられる。
基準タイミングZ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(10)及び式(11)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(12)〜式(15)が成り立つ。
式(12)〜式(15)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 the equations (12) to (15), the error component after the second term is a DC offset component proportional to cosβ or sinβ, and a magnetic pole position proportional to cos(2θ1+β) or sin(2θ1+β). It is composed of the secondary AC component of θ1.
式(12)のId1_detと式(13)のId2_detとを合計したd軸電流検出値の和Id_det_sumと、式(14)のIq1_detと式(15)のIq1_detとを合計したq軸電流検出値の和Iq_det_sumは、式(16)で与えられる。また、式(12)のId1_detから式(13)のId2_detを減算したd軸電流検出値の差Id_det_diffと、式(14)のIq1_detから式(15)のIq2_detを減算したq軸電流検出値の差Iq_det_diffは、式(17)で与えられる。
式(16)のd軸電流検出値の和Id_det_sum及びq軸電流検出値の和Iq_det_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(18)が成り立てばよい。
式(18)式から、d軸電流検出値の和Id_det_sum及びq軸電流検出値の和Iq_det_sumの誤差成分をゼロにするための関係式は、式(19)で与えられる。
すなわち、図8に示すように、電流検出部33は、第1巻線のU1相及びV1相の電流検出タイミングtu1、tv1を同じ第1タイミングXに設定し、第2巻線のU2相及びW2相の電流検出タイミングtu2、tw2を同じ第2タイミングYに設定し、第1タイミングXと第2タイミングYとを基準タイミングZに対して前後対称に設定する。基準タイミングZ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。
That is, as shown in FIG. 8, the
以上では、第1巻線についてU1相及びV1相の巻線電流を検出し、第2巻線についてU2相及びW2相の巻線電流を検出する場合を例に説明した。しかし、第1巻線について、任意の組み合わせのm−1相の巻線電流を検出し、第2巻線について、任意の組み合わせのm−1相の巻線電流を検出する場合についても同様のことが成り立つ。すなわち、電流検出部33は、第1タイミングXで、第1巻線のm−1相の巻線の電流を検出し、第2タイミングYで、第2巻線のm−1相の巻線の電流を検出し、第1タイミングXと第2タイミングYとを基準タイミングZに対して前後対称に設定すればよい。
In the above description, the case where the U1 phase and V1 phase winding currents are detected for the first winding and the U2 phase and W2 phase winding currents are detected for the second winding has been described as an example. However, the same applies to the case where the m-1 phase winding current of any combination is detected for the first winding and the m-1 phase winding current of any combination is detected for the second winding. That is true. That is, the
具体的には、図9の(1)〜(9)の9パターンになる。電流検出部33は、図9の(1)〜(9)のいずれか1つのパターンの電流検出タイミングで、第1巻線及び第2巻線のm−1相の巻線電流を検出する。ここで、第2タイミングYに対する第1タイミングXの相対時刻が2×δである。本実施の形態のように、第2タイミングYが第1タイミングXよりも前の場合は、δは正の値になる。本実施の形態とは逆に、第2タイミングYが第1タイミングXよりも後の場合は、δは負の値になる。よって、本実施の形態では、図9中の−δは、第2タイミングYが基準タイミングZよりもδだけ前に設定されていることを示し、δは、第1タイミングXが基準タイミングZよりもδだけ後に設定されていることを示す。なお、第1タイミングXが基準タイミングZよりも前になり、第2タイミングYが基準タイミングZよりも後になってもよく、δが負の値になってもよい。
Specifically, there are nine patterns (1) to (9) 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、電流を検出する相数をm相からm−1相に減らすと共に、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。 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 small, the phase for detecting current is reduced. It is possible to reduce the number from the m phase to the m−1 phase, reduce the error in the sum of the dq axis currents caused by the shift in the current detection timing between the phases, and reduce the error in the output torque.
<同一タイミングの許容範囲>
なお、第1タイミングX又は第2タイミングYにおいて、m−1相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(20)に示すように、第1又は第2タイミングにおいて、2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。式(9)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(21)のように与えられるものとする。
Note that, in the first timing X or the second timing Y, a case where the current detection timings of the m-1 phase windings are not exactly the same timing will be described below. As shown in Expression (20), consider the case where the current detection timing is deviated by η between the two-phase windings at the first or second timing. The same idea can be applied even if there is the reluctance torque component of the equation (9), but the output torque T is given as the equation (21) in order to simplify the explanation.
このとき、式(16)より、dq軸電流検出値の和Id_det_sum、Iq_det_sumは、式(22)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15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(21)及び式(22)より、ηは式(23)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、第1又は第2タイミングと基準タイミングZとの時間差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、第1又は第2タイミングにおけるm−1相間の電流検出タイミングのずれηを、第1又は第2タイミングと基準タイミングZとの時間差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 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 time difference δ between the first or second timing and the reference timing Z needs to be sufficiently shorter than the period of the carrier signal, and is therefore about several μs. That is, the deviation η of the current detection timing between the m−1 phases at the first or second timing is set to a level that is an order of magnitude smaller than the time difference δ between the first or second timing and the reference timing Z, for example, 1/10 or less. If set, the output torque accuracy requirement can be satisfied.
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16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ハンドルを経由して運転者に伝達される。そのため、交流回転機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(21)及び式(22)より、ηは式(24)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、第1又は第2タイミングにおけるm−1相間の電流検出タイミングのずれηは、3.3μs以下であればよい。一方、第1又は第2タイミングと基準タイミングZとの時間差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、第1又は第2タイミングにおけるm−1相間の電流検出タイミングのずれηを、第1又は第2タイミングと基準タイミングZとの時間差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 m-1 phases at the first or second timing is 3. It may be 3 μs or less. On the other hand, the time difference δ between the first or second timing and the reference timing Z needs to be sufficiently shorter than the period of the carrier signal, and is therefore about several μs. That is, the deviation η of the current detection timing between the m−1 phases at the first or second timing is set to a level that is an order of magnitude smaller than the time difference δ between the first or second timing and the reference timing Z, for example, 1/10 or less. If set, the output torque accuracy requirement can be satisfied.
上記の2つの例を用いて説明したように、第1タイミングX又は第2タイミングYにおける、m−1相の巻線の電流検出タイミングは、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、第1タイミングX又は第2タイミングYにおける、m−1相の巻線の電流検出タイミングは、少なくとも、第1又は第2タイミングにおけるm−1相間の電流検出タイミングのずれηが、第1又は第2タイミングと基準タイミングZとの時間差δの1/10以下であればよい。 As described using the above two examples, the current detection timing of the m-1 phase winding at the first timing X or the second timing Y is not limited to the case where the time difference is zero, It also includes a time lag that does not cause a problem with respect to the accuracy of the allowable output torque or the allowable torque ripple. Considering these examples, the current detection timing of the m-1 phase winding at the first timing X or the second timing Y is at least the current detection timing between the m-1 phases at the first timing or the second timing. The deviation η may be 1/10 or less of the time difference δ between the first or second timing and the reference timing Z.
理想的には、第1タイミングX又は第2タイミングYにおける、m−1相の巻線の電流検出タイミングは、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 current detection timing of the m-1 phase winding at the first timing X or the second timing Y is the number of channels within the range of the maximum number of channels of the A/D converter, which is broadcast by the trigger signal. Any timing may be used as long as it is A/D conversion.
<第1巻線と第2巻線との位相差が30deg以外の場合>
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、第1巻線と第2巻線との位相差が電気角で30deg以外である場合でも、第1タイミングXで、第1巻線のm−1相の巻線の電流を検出し、第2タイミングYで、第2巻線のm−1相の巻線の電流を検出し、第1タイミングXと第2タイミングYとを基準タイミングZに対して前後対称に設定すれば、同様の効果を得ることができる。
<When the phase difference between the first winding and the second winding is other than 30 deg>
In the present embodiment, the case has been described in which the phase difference between the first winding and the second winding is 30 deg in electrical angle. However, even when the phase difference between the first winding and the second winding is other than 30 deg in electrical angle, the current of the m-1 phase winding of the first winding is detected at the first timing X, If the current of the m-1 phase winding of the second winding is detected at the second timing Y and the first timing X and the second timing Y are set symmetrically with respect to the reference timing Z, the same result can be obtained. The effect can be obtained.
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、dq軸電流検出値に含まれる誤差を更に低減する補正を行う点が実施の形態1と異なる。
2.
Next, the
第1巻線のdq軸電流指令Id1_tgt、Iq1_tgt、及び第2巻線のdq軸電流指令Id2_tgt、Iq2_tgtは、図6に示す電流ベクトルの位相β及び電流実効値Irmsを用いて、式(25)で与えられる。
また、式(12)〜式(15)において、実施の形態1と同様に式(19)を満たす電流検出タイミングtu1〜tw2が設定され、電流検出タイミングtu1〜tw2の代わりに、第2タイミングYに対する第1タイミングXの相対時刻2×δのδを用いると、式(26)が成り立つ。なお、本実施の形態ように、第2タイミングYが第1タイミングXよりも後の場合は、δは正の値になる。本実施の形態とは逆に、第2タイミングYが第1タイミングXよりも後の場合は、δは負の値になる。
すなわち、実施の形態1の方法では、第1巻線のdq軸電流検出値Id1_det、Iq1_det、及び第2巻線のdq軸電流検出値Id2_det、Iq2_detに、式(26)の右辺の第2項のオフセット誤差が生じる。 That is, in the method of the first embodiment, the dq-axis current detection values Id1_det and Iq1_det of the first winding and the dq-axis current detection values Id2_det and Iq2_det of the second winding are added to the second term on the right side of Expression (26). Offset error occurs.
式(26)を、基準タイミングZで6相の電流を検出した場合の誤差のないdq軸電流検出値Id1_ideal、Iq1_ideal、Id2_ideal、Iq2_idealについて整理し、式(25)を代入すると、式(27)を得る。
式(27)より、dq軸電流検出値を、dq軸電流指令により補正することにより、dq軸電流検出値の誤差を低減できることがわかる。そこで、本実施の形態では、電流フィードバック制御部343は、式(28)に示すように、第1巻線のd軸電流検出値Id1_detを第1巻線のq軸電流指令Iq1_tgtにより補正して、第1巻線の補正後のd軸電流検出値Id1_dethを算出し、第1巻線のq軸電流検出値Iq1_detを第1巻線のd軸電流指令Id1_tgtにより補正して、第1巻線の補正後のq軸電流検出値Iq1_dethを算出し、第2巻線のd軸電流検出値Id2_detを第2巻線のq軸電流指令Iq2_tgtにより補正して、第2巻線の補正後のd軸電流検出値Id2_dethを算出し、第2巻線のq軸電流検出値Iq2_detを第2巻線のd軸電流指令Id2_tgtにより補正して、第2巻線の補正後のq軸電流検出値Iq2_dethを算出する。
本実施の形態では、電流フィードバック制御部343は、第1巻線の補正後のdq軸電流検出値Id1_deth、Iq1_dethが、それぞれ第1巻線のdq軸電流指令Id1_tgt、Iq1_tgt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、第2巻線の補正後のdq軸電流検出値Id2_deth、Iq2_dethが、それぞれ第2巻線のdq軸電流指令Id2_tgt、Iq2_tgt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。
In the present embodiment, the current
dq軸電流指令Id_tgt、Iq_tgtが、第1巻線のdq軸電流指令Id1_tgt、Iq1_tgt、及び第2巻線のdq軸電流指令Id2_tgt、Iq2_tgtに均等に分配される場合は、式(29)を用いて、補正が行われてもよい。第1巻線と第2巻線の間の電流が、分配比Ka:(1−Ka)で分配される場合は、式(30)を用いて、補正が行われてもよい。電流の分配比Kaは、0から1の間の値に設定される。 When the dq-axis current commands Id_tgt and Iq_tgt are evenly distributed to the dq-axis current commands Id1_tgt and Iq1_tgt of the first winding and the dq-axis current commands Id2_tgt and Iq2_tgt of the second winding, the formula (29) is used. Therefore, the correction may be performed. When the current between the first winding and the second winding is distributed at the distribution ratio Ka:(1−Ka), the correction may be performed using the equation (30). The current distribution ratio Ka is set to a value between 0 and 1.
このように、実施の形態1の処理に加えて、dq軸電流検出値をdq軸電流指令により補正することにより、dq軸電流の和の誤差を減少させるだけでなく、dq軸電流検出値の精度を向上させることができる。 Thus, in addition to the processing of the first embodiment, by correcting the dq-axis current detection value with the dq-axis current command, not only the error of the sum of the dq-axis currents is reduced but also the dq-axis current detection value The accuracy can be improved.
実施の形態1のように、第1タイミングX及び第2タイミングYを基準タイミングZに対して前後対称に設定したことで、式(16)の誤差成分はゼロとなるから、式(16)のd軸電流検出値の和Id_det_sum及びq軸電流検出値の和Iq_det_sumは、式(25)を用いて、式(31)で与えられる。
式(31)及び式(25)を式(28)に代入すると式(32)を得る。上述したように、第1巻線と第2巻線の間の電流が、分配比Kaで分配される場合は、式(33)となる。電流の分配比Kaは、0から1の間の値に設定される。
よって、電流フィードバック制御部343は、第1巻線のd軸電流検出値Id1_detと第2巻線のd軸電流検出値Id2_detとの和であるd軸電流検出値の和Id_det_sumを算出し、第1巻線のq軸電流検出値Iq1_detと第2巻線のq軸電流検出値Iq2_detとの和であるq軸電流検出値の和Iq_det_sumを算出する。そして、電流フィードバック制御部343は、式(32)又は式(33)に示すように、第1巻線のd軸電流検出値Id1_detを、q軸電流検出値の和Iq_det_sumにより補正して、第1巻線の補正後のd軸電流検出値Id1_dethを算出し、第1巻線のq軸電流検出値Iq1_detを、d軸電流検出値の和Id_det_sumにより補正して、第1巻線の補正後のq軸電流検出値Iq1_dethを算出し、第2巻線のd軸電流検出値Id2_detを、q軸電流検出値の和Iq_det_sumにより補正して、第2巻線の補正後のd軸電流検出値Id2_dethを算出し、第2巻線のq軸電流検出値Iq2_detを、d軸電流検出値の和Id_det_sumにより補正して、第2巻線の補正後のq軸電流検出値Iq2_dethを算出する。
Therefore, the current
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、d軸電流検出値の差Id_det_diff及びq軸電流検出値の差Iq_det_diffに含まれる誤差を更に低減する補正を行う点が実施の形態1と異なる。
3.
Next, the
上述したように、第1巻線のdq軸電流指令Id1_tgt、Iq1_tgt、及び第2巻線のdq軸電流指令Id2_tgt、Iq2_tgtは、図6に示す電流ベクトルの位相β及び電流実効値Irmsを用いて、式(25)で与えられる。 As described above, the dq-axis current commands Id1_tgt and Iq1_tgt for the first winding and the dq-axis current commands Id2_tgt and Iq2_tgt for the second winding are calculated using the phase β and the current effective value Irms of the current vector shown in FIG. , Given by equation (25).
また、式(17)において、実施の形態1と同様に式(19)を満たす電流検出タイミングtu1〜tw2が設定され、電流検出タイミングtu1〜tw2の代わりに、第2タイミングYに対する第1タイミングXの相対時刻2δのδを用いると、式(34)が成り立つ。なお、本実施の形態ように、第2タイミングYが第1タイミングXよりも後の場合は、δは正の値になる。本実施の形態とは逆に、第2タイミングYが第1タイミングXよりも後の場合は、δは負の値になる。
すなわち、実施の形態1の方法では、d軸電流検出値の差Id_det_diff及びq軸電流検出値の差Iq_det_diffに、式(34)の右辺の第2項のオフセット誤差が生じる。 That is, in the method of the first embodiment, an offset error of the second term on the right side of Expression (34) occurs in the difference Id_det_diff between the d-axis current detection values and the difference Iq_det_diff between the q-axis current detection values.
式(34)を、誤差のないd軸電流検出値の差(Id1_ideal−Id2_ideal)及びq軸電流検出値の差(Iq1_ideal−Iq2_ideal)について整理し、式(25)を代入すると、式(35)を得る。
式(35)より、d軸電流検出値の差及びq軸電流検出値の差を、dq軸電流指令により補正することにより、誤差を低減できることがわかる。そこで、本実施の形態では、電流フィードバック制御部343は、式(36)に示すように、第1巻線のd軸電流検出値Id1_detと第2巻線のd軸電流検出値Id2_detとの差であるd軸電流検出値の差Id_det_diffを算出し、第1巻線のq軸電流検出値Iq1_detと第2巻線のq軸電流検出値Iq2_detとの差であるq軸電流検出値の差Iq_det_diffを算出し、第1巻線のd軸電流指令Id1_tgtと第2巻線のd軸電流指令Id2_tgtとの和であるd軸電流指令の和Id_tgtを算出し、第1巻線のq軸電流指令Iq1_tgtと第2巻線のq軸電流指令Iq2_tgtとの和であるq軸電流指令の和Iq_tgtを算出する。そして、電流フィードバック制御部343は、式(36)に示すように、d軸電流検出値の差Id_det_diffをq軸電流指令の和Iq_tgtにより補正して、補正後のd軸電流検出値の差Id_det_diffhを算出し、q軸電流検出値の差Iq_det_diffをd軸電流指令の和Id_tgtにより補正して、補正後のq軸電流検出値の差Iq_det_diffhを算出する。
また、電流フィードバック制御部343は、d軸電流指令の和Id_tgt及びq軸電流指令の和Iq_tgtの代わりに、式(37)に示すように、d軸電流検出値の和Id_det_sum及びq軸電流検出値の和Iq_det_sumを用いてもよい。
電流フィードバック制御部343は、補正後のd軸電流検出値の差Id_det_diffh及び補正後のq軸電流検出値の差Iq_det_diffhを用いて、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、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。例えば、補正後のdq軸電流検出値の差は、特許文献3に開示されているような制御に用いられる。
The current
交流回転機10における電圧と電流の関係式は、第1巻線のdq軸電圧をvd1、vq1とし、第2巻線のdq軸電圧をvd2、vq2とし、第1巻線のdq軸電流をid1、iq1とし、第2巻線のdq軸電流をid2、iq2とすると、式(38)のようになる。sはラプラス変換の微分演算子であり、Rは抵抗であり、ωは電気角速度であり、φは磁束であり、Ldはd軸自己インダクタンスであり、Lqはq軸自己インダクタンスであり、Mdはd軸相互インダクタンスであり、Mqはq軸相互インダクタンスである。
式(38)において、dq軸電圧vd1、vq1、vd2、vq2の代わりに、dq軸電圧指令Vd1、Vq1、Vd2、Vq2を用い、dq軸電流id1、iq1、id2、iq2の代わりに、dq軸電流検出値Id1_det、Iq1_det、Id2_det、Iq2_detを用い、式(38)を変形することにより、式(39)および式(40)が得られる。
電流フィードバック制御部343は、式(39)を用い、d軸電流検出値の和Id_det_sum(=Id1_det+Id2_det)及びq軸電流検出値の和Iq_det_sum(=Iq1_det+Iq2_det)に基づいて、d軸電圧指令の和(Vd1+Vd2)及びq軸電圧指令の和(Vq1+Vq2)を算出する。電流フィードバック制御部343は、式(40)を用い、d軸電流検出値の差Id_det_diff(=Id1_det−Id2_det)及びq軸電流検出値の差Iq_det_diff(=Iq1_det−Iq2_det)に基づいて、d軸電圧指令の差(Vd1−Vd2)及びq軸電圧指令の差(Vq1−Vq2)を算出する。
Using the equation (39), the current
電流フィードバック制御部343は、式(41)を用い、d軸電圧指令の和(Vd1+Vd2)、q軸電圧指令の和(Vq1+Vq2)、d軸電圧指令の差(Vd1−Vd2)、及びq軸電圧指令の差(Vq1−Vq2)に基づいて、第1巻線のdq軸電圧指令Vd1、Vq1及び第2巻線のdq軸電圧指令Vd2、Vq2を算出する。
本実施の形態では、電流フィードバック制御部343は、式(40)において、d軸電流検出値の差Id_det_diff(=Id1_det−Id2_det)の代わりに、補正後のd軸電流検出値の差Id_det_diffhを用い、q軸電流検出値の差Iq_det_diff(=Iq1_det−Iq2_det)の代わりに、補正後のq軸電流検出値の差Iq_det_diffhを用いる。
In the present embodiment, the current
なお、分配比Kaが0.5でない場合は、電流検出タイミングを実施の形態1のように設定しても、d軸電流検出値の和Id_det_sum、q軸電流検出値の和Iq_det_sumに誤差が残る。分配比Kaが0.5でない場合は、電流フィードバック制御部343は、式(42)に示すように、d軸電流検出値の和Id_det_sumをq軸電流指令の和Iq_tgtにより補正して、補正後のd軸電流検出値の和Id_det_sumhを算出し、q軸電流検出値の和Iq_det_sumをd軸電流指令の和Id_tgtにより補正して、補正後のq軸電流検出値の和Iq_det_sumhを算出してもよい。或いは、電流フィードバック制御部343は、d軸電流指令の和Id_tgt及びq軸電流指令の和Iq_tgtの代わりに、式(43)に示すように、d軸電流検出値の和Id_det_sum及びq軸電流検出値の和Iq_det_sumを用いてもよい。
そして、分配比Kaが0.5でない場合は、電流フィードバック制御部343は、式(39)において、d軸電流検出値の和Id_det_sum(=Id1_det+Id2_det)の代わりに、補正後のd軸電流検出値の和Id_det_sumhを用い、q軸電流検出値の和Iq_det_sum(=Iq1_det+Iq2_det)の代わりに、補正後のq軸電流検出値の和Iq_det_sumhを用いてもよい。
Then, when the distribution ratio Ka is not 0.5, the current
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, the
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10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. 10, 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(44)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(44)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。 It is ideal if all the first to fourth sine wave signals can be detected at the same timing, but a low-priced microcomputer cannot detect all of them at the same timing because the number of channels that can be A/D converted at the same time is small.
図11は、搬送波信号の基準タイミングZ(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Z(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. 11 shows the definition of the detection timings t1 to t4 of the sine wave signals sinp to cosn with reference to the reference timing Z (in this example, the peak of the mountain) of the carrier signal. The detection timing of the first sine wave signal sinp based on the reference timing Z (peak of the mountain) is t1, the detection timing of the second sine wave signal cosp is t2, and the detection timing of the third sine wave signal sinn is t3. And 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(45)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Z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(46)となる。
式(44)及び式(46)により、検出角誤差εsは式(47)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(47)において右辺をゼロにするためには、式(48)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Z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Z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Z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Z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Z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Z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、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12の(1)〜(4)の4パターンになる。回転検出部31は、図12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12中の−Taは、角度信号の検出タイミングが基準タイミングZ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Z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 deviation amount of the detection timing of the angle signal with respect to the reference timing Z, a plurality of detection timings are combined into the same timing within the range of the number of channels that can be A/D converted, and the detection timings before and after the reference timing Z. It should be set symmetrically. In the present embodiment, the
式(45)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 the equation (45), the amplitude is set to 1 and the signal is ideally shifted by 90 deg. However, it is needless to say 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、巻線電流を検出する第1タイミングX及び第2タイミングY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13に設定例を示す。図13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9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、iv1、iu2、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, iv1, iu2, and iw2 of the windings of the respective phases are the detection timings of the first sine wave signal sinp and the second sine wave signal cosp that are set symmetrically in the front-rear direction, the third sine wave signal sinn, and the third sine wave signal sinn. It is set between the four sine wave signals cosn and the detection timing.
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Zよりも3/2γ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Zよりも3/2γ後に設定されている。iu1とiv1の第1タイミングXが基準タイミングZよりもγ/2後に設定され、iu2とiw2の第2タイミングYが基準タイミングZよりもγ/2前に設定されている。 More specifically, the detection timing of the first sine wave signal sinp and the second sine wave signal cosp is set 3/2γ before the reference timing Z, and the detection timing of the third sine wave signal sinn and the fourth sine wave signal cosn is set. The detection timing is set to 3/2γ after the reference timing Z. The first timing X of iu1 and iv1 is set γ/2 after the reference timing Z, and the second timing Y of iu2 and iw2 is set γ/2 before the reference timing Z.
この場合は、dq軸電流の差Id_diff、Iq_diffは式(49)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、√(3)×γに比例するオフセット誤差が生じる。
一方、図14に示すように、第1タイミングX及び第2タイミングY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Zよりもγ/2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Zよりもγ/2後に設定されている。iu1とiv1の第1タイミングXが基準タイミングZよりも3/2γ後に設定され、iu2とiw2の第2タイミングYが基準タイミングZよりも3/2γ前に設定されている。この場合は、dq軸電流の差Id_diff、Iq_diffは式(50)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、3√(3)×γに比例するオフセット誤差が生じる。
つまり、第1タイミングXと第2タイミングYとの間の期間に比例して、dq軸電流の差におけるオフセット誤差が大きくなる。電圧が飽和する領域では、この直流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、第1タイミングXと第2タイミングYとの間の期間をできる限り短くすることが求められる。 That is, the offset error in the dq-axis current difference increases in proportion to the period between the first timing X and the second timing Y. In the region where the voltage is saturated, the voltage command may become excessive or excessive due to the influence of this DC component. In order to reduce the influence, it is required to shorten the period between the first timing X and the second timing Y as much as possible.
また、図13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Z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、第1タイミングXと第2タイミングYとの間の期間を短くする必要がある。
Further, although the voltage command of Vu1>Vv1>Vw1 is given in FIG. 13, when the modulation rate of Vu1 which is the maximum phase becomes high, the OFF time before and after the reference timing Z becomes short. When the current is detected by the shunt resistance provided on the negative electrode side of the negative electrode side switching element, the maximum phase current cannot be detected at a high modulation rate. Further, as in
図13のように、第1タイミングX及び第2タイミングY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Zに近づけて、第1タイミングXと第2タイミングYとの間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オフセット誤差を小さくでき、電圧飽和領域での制御安定性を確保でき、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. 13, the first timing X and the second timing Y are set between the detection timings of the angle signals that are symmetrically set in the front-rear direction, so that the current detection timing is preferentially brought close to the reference timing Z. , The period between the first timing X and the second timing Y can be shortened. As a result, the offset error in the difference between the dq-axis currents can be reduced, the control stability in the voltage saturation region can be ensured, and even when the current is detected by the shunt resistor on the negative electrode side, the current detection accuracy up to a high modulation rate can be ensured. ..
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(46)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(44)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 of detecting sinp and cosp to the second detection timing of detecting sinn and cosn increases as the rotation speed increases. Since the approximation of the equation (46) utilizes the fact that ωs(t1+t3) and ωs(t2+t4) are minute, another term appears if it is not minute. Further, even if it is very small, the angular accuracy can be improved by further suppressing ωs(t1+t3) and ωs(t2+t4). As can be seen from the equation (44), the rotational angular velocity of the
5.実施の形態5
次に、実施の形態5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。
5.
Next, the
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、互いに電気角で90deg位相が異なる正弦信号sin_det及び余弦信号cos_detを出力する。例えば、角度センサ15は、ロータ14の軸と一体回転する磁石と、磁石と対向するように取り付けられたセンサ部とを備えている。センサ部は、互いに電気角で90degの位相差を有して配置された2つのセンサ素子を備えている。2つのセンサ素子は、磁気抵抗素子、又はホール素子等とされている。
In the present embodiment, the
例えば、回転検出部31は、式(51)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の磁石の極対数(軸倍角)を表し、θsは、角度センサ15(磁石)の電気角での回転角度を表す。式(51)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。
実施の形態1〜3で述べたように、第1タイミングX及び第2タイミングYを基準タイミングZに対して前後対称に設定することによって、電流検出タイミングのずれによって生じるdq軸電流検出値の和の誤差を抑制している。本実施の形態では、回転検出部31は、正弦信号sin_det及び余弦信号cos_detの2つの信号を検出するため、1回のタイミングで検出できる。第1タイミングX及び第2タイミングYの前又は後に、角度検出のタイミングを設定すると、角度検出のタイミングと基準タイミングZとのずれの分だけ、3相電流検出値をdq軸電流検出値に座標変換する際の誤差となる。
As described in
そこで、回転検出部31は、正弦信号sin_det及び余弦信号cos_detを、第1タイミングXと第2タイミングYとの間の基準タイミングZで検出するように構成されている。これにより、角度検出の3相電流検出値をdq軸電流検出値に座標変換する際の誤差を低減することができる。よって、電流検出の精度及び角度検出の精度を両立できる。
Therefore, the
なお、実施の形態1〜5では、m=3とされ、m−1=2とされている場合を例として説明した。しかし、mは、3以上の整数であればよく、例えば、m=6とされ、m−1=5とされてもよい。 In the first to fifth embodiments, the case where m=3 and m-1=2 has been described as an example. However, m may be an integer of 3 or more, for example, m=6 and m−1=5.
また、実施の形態1〜5では、第1巻線のm−1相、及び第2巻線のm−1相に電流センサ13が設けられている場合を例として説明した。しかし、第1巻線のm相、及び第2巻線のm相に電流センサ13が設けられてもよい。この場合であっても、電流検出部33は、第1タイミングXで、第1巻線のm−1相の巻線の電流を検出し、第2タイミングYで、第2巻線のm−1相の巻線の電流を検出すればよい。
Further, in the first to fifth embodiments, the case where the
また、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。
Further, 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 the present application describes various exemplary embodiments and examples, various features, aspects, and functions described in one or more embodiments are applicable to particular embodiments. However, the present invention is not limited to the above, and can be applied to the embodiments alone or in various combinations. Therefore, innumerable variations not illustrated are envisioned within the scope of the technology disclosed herein. For example, it is assumed that at least one component is modified, added or omitted, and at least one component is extracted and combined with the components of other embodiments.
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、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、tu2 第2巻線のU2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、X 第1タイミング、Y 第2タイミング、Z 基準タイミング、Id1_det 第1巻線のd軸電流検出値、Iq1_det 第1巻線のq軸電流検出値、Id1_tgt 第1巻線のd軸電流指令、Iq1_tgt 第1巻線のq軸電流指令、Id1_deth 第1巻線の補正後のd軸電流検出値、Iq1_deth 第1巻線の補正後のq軸電流検出値、Id_tgt d軸電流指令の和、Iq_tgt q軸電流指令の和、Id2_det 第2巻線のd軸電流検出値、Iq2_det 第2巻線のq軸電流検出値、Id2_tgt 第2巻線のd軸電流指令、Iq2_tgt 第2巻線のq軸電流指令、Id2_deth 第2巻線の補正後のd軸電流検出値、Iq2_deth 第2巻線の補正後のq軸電流検出値、Id_det_diff d軸電流検出値の差、Iq_det_diff q軸電流検出値の差、Id_det_sum d軸電流検出値の和、Iq_det_sum q軸電流検出値の和、Id_det_diffh 補正後のd軸電流検出値の差、Iq_det_diffh 補正後のq軸電流検出値の差、Ka 電流の分配比 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 electrode side switching element, 24 negative electrode side Switching element, 31 rotation detection unit, 32 power supply voltage detection unit, 33 current detection unit, 34 voltage command calculation unit, 35 voltage application unit, 50 vehicle AC rotating machine device, 60 electric power steering device, Pr magnet pole of rotor Logarithm, Ps The number of pole pairs of the angle sensor (axis multiplication angle), sinp first sine wave signal, cosp second sine wave signal, sinn third sine wave signal, cosn fourth sine wave signal, iu1 of the U1 phase of the first winding Current, iv1 first winding V1 phase current, iw1 first winding W1 phase current, iu2 second winding U2 phase current, iv2 second winding V2 phase current, iw2 second winding W2 phase current of the line, 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 first Winding U1 phase current detection timing, tv1 first winding V1 phase current detection timing, tu2 second winding U2 phase current detection timing, tw2 second winding W2 phase current detection timing, X 1st timing, Y 2nd timing, Z reference timing, Id1_det 1st winding d-axis current detection value, Iq1_det 1st winding q-axis current detection value, Id1_tgt 1st winding d-axis current command, Iq1_tgt Q-axis current command of one winding, Id1_deth d-axis current detection value after correction of the first winding, Iq1_deth q-axis current detection value after correction of the first winding, Id_tgt sum of d-axis current commands, Iq_tgt q-axis Current command sum, Id2_det second winding d-axis current detection value, Iq2_det second winding q-axis current detection value, Id2_tgt second winding d-axis current command, Iq2_tgt second winding q-axis current command , Id2_deth The corrected d-axis current value of the second winding, Iq2_deth The corrected q-axis current value of the second winding, Id_det_diff The difference between the detected d-axis current values, Iq_det_diff The difference between the detected q-axis current values, Id_det_sum Sum of detected values of d-axis current, Iq_det_su m Sum of q-axis current detection values, Id_det_diffh difference between d-axis current detection values after correction, Iq_det_diffh Difference between q-axis current detection values after correction, Ka current distribution ratio
Claims (17)
前記第1巻線のm−1相の巻線及び前記第2巻線のm−1相の巻線に流れる電流を検出する電流検出部と、
電流指令及び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、第1タイミングで、前記第1巻線のm−1相の巻線の電流を検出し、第2タイミングで、前記第2巻線のm−1相の巻線の電流を検出し、
前記第1タイミングと前記第2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し、
前記基準タイミングは、三角波とされた前記搬送波信号の山の頂点及び谷の頂点の一方又は双方に設定されてい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 detector for detecting a current flowing through the m-1 phase winding of the first winding and the m-1 phase winding of the second winding;
A voltage command calculator that calculates a voltage command to be applied to each phase of the first winding and the second winding based on the current command and the detected current value;
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 a carrier signal,
The current detector detects the current of the m-1 phase winding of the first winding at a first timing, and the current of the m-1 phase winding of the second winding at a second timing. Detect
The first timing and the second timing are symmetrically set with respect to a reference timing ,
The control device for an AC rotating machine, wherein the reference timing is set at one or both of a peak and a peak of the carrier wave signal which is a triangular wave .
前記第1巻線のm−1相の巻線及び前記第2巻線のm−1相の巻線に流れる電流を検出する電流検出部と、
電流指令及び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、第1タイミングで、前記第1巻線のm−1相の巻線の電流を検出し、第2タイミングで、前記第2巻線のm−1相の巻線の電流を検出し、
前記第1タイミングと前記第2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し、
前記電圧指令演算部は、ロータの磁束方向に定めたd軸、及び前記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dq軸回転座標系を設定し、
前記第1巻線のd軸電流指令及びq軸電流指令を設定し、前記第1巻線のm−1相の巻線の電流検出値を用い、座標変換を行って、前記第1巻線のd軸電流検出値及びq軸電流検出値を算出し、前記第1巻線のd軸電流検出値を前記第1巻線のq軸電流指令により補正し、前記第1巻線のq軸電流検出値を前記第1巻線のd軸電流指令により補正し、
前記第2巻線のd軸電流指令及びq軸電流指令を設定し、前記第2巻線のm−1相の巻線の電流検出値を用い、座標変換を行って、前記第2巻線のd軸電流検出値及びq軸電流検出値を算出し、前記第2巻線のd軸電流検出値を前記第2巻線のq軸電流指令により補正し、前記第2巻線のq軸電流検出値を前記第2巻線のd軸電流指令により補正し、
前記第1巻線の補正後のd軸電流検出値及びq軸電流検出値、前記第2巻線の補正後のd軸電流検出値及びq軸電流検出値に基づいて、前記電圧指令を算出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 detector for detecting a current flowing through the m-1 phase winding of the first winding and the m-1 phase winding of the second winding;
A voltage command calculator that calculates a voltage command to be applied to each phase of the first winding and the second winding based on the current command and the detected current value;
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 a carrier signal,
The current detector detects the current of the m-1 phase winding of the first winding at a first timing, and the current of the m-1 phase winding of the second winding at a second timing. Detect
The first timing and the second timing are symmetrically set with respect to a reference timing,
The voltage command calculation unit sets a dq axis rotational coordinate system including a d axis defined in the magnetic flux direction of the rotor and a q axis defined in a direction advanced by π/2 in electrical angle from the d axis,
The d-axis current command and the q-axis current command of the first winding are set, coordinate conversion is performed using the current detection value of the m-1 phase winding of the first winding to perform the first winding. The d-axis current detection value and the q-axis current detection value of the first winding are calculated, and the d-axis current detection value of the first winding is corrected by the q-axis current command of the first winding to obtain the q-axis of the first winding. The detected current value is corrected by the d-axis current command of the first winding,
The d-axis current command and the q-axis current command of the second winding are set, and coordinate conversion is performed using the current detection value of the m-1 phase winding of the second winding to perform the second winding. The d-axis current detection value and the q-axis current detection value of the second winding are calculated, and the d-axis current detection value of the second winding is corrected by the q-axis current command of the second winding to obtain the q-axis of the second winding. The detected current value is corrected by the d-axis current command of the second winding,
The voltage command is calculated based on the corrected d-axis current detection value and the q-axis current detection value of the first winding, and the corrected d-axis current detection value and the q-axis current detection value of the second winding. control device to that exchanges rotary machine.
前記第2タイミングに対する前記第1タイミングの相対時刻を2×δとし、ロータの電気角速度をωとし、
前記第1巻線のd軸電流検出値をId1_detとし、前記第1巻線のq軸電流検出値をIq1_detとし、前記第1巻線のd軸電流指令をId1_tgtとし、前記第1巻線のq軸電流指令をIq1_tgtとし、前記第1巻線の補正後のd軸電流検出値をId1_dethとし、前記第1巻線の補正後のq軸電流検出値をIq1_dethとし、
Id1_deth=Id1_det+ω×δ×Iq1_tgt
Iq1_deth=Iq1_det−ω×δ×Id1_tgt
の算出式により前記第1巻線の補正後のd軸電流検出値及びq軸電流検出値を算出し、
前記第2巻線のd軸電流検出値をId2_detとし、前記第2巻線のq軸電流検出値をIq2_detとし、前記第2巻線のd軸電流指令をId2_tgtとし、前記第2巻線のq軸電流指令をIq2_tgtとし、前記第2巻線の補正後のd軸電流検出値をId2_dethとし、前記第2巻線の補正後のq軸電流検出値をIq2_dethとし、
Id2_deth=Id2_det−ω×δ×Iq2_tgt
Iq2_deth=Iq2_det+ω×δ×Id2_tgt
の算出式により前記第2巻線の補正後のd軸電流検出値及びq軸電流検出値を算出する請求項2に記載の交流回転機の制御装置。 The voltage command calculation unit,
The relative time of the first timing with respect to the second timing is 2×δ, the electrical angular velocity of the rotor is ω,
The d-axis current detection value of the first winding is Id1_det, the q-axis current detection value of the first winding is Iq1_det, the d-axis current command of the first winding is Id1_tgt, and The q-axis current command is Iq1_tgt, the corrected d-axis current detection value of the first winding is Id1_deth, the corrected q-axis current detection value of the first winding is Iq1_deth,
Id1_deth=Id1_det+ω×δ×Iq1_tgt
Iq1_deth=Iq1_det-ω×δ×Id1_tgt
The d-axis current detection value and the q-axis current detection value after correction of the first winding are calculated by the following formula,
The d-axis current detection value of the second winding is Id2_det, the q-axis current detection value of the second winding is Iq2_det, the d-axis current command of the second winding is Id2_tgt, and the second winding The q-axis current command is Iq2_tgt, the corrected d-axis current detection value of the second winding is Id2_deth, the corrected q-axis current detection value of the second winding is Iq2_deth,
Id2_deth=Id2_det-ω×δ×Iq2_tgt
Iq2_deth=Iq2_det+ω×δ×Id2_tgt
The control device for the AC rotating machine according to claim 2 , wherein the corrected d-axis current detection value and q-axis current detection value of the second winding are calculated by the following formula.
前記第1巻線のm−1相の巻線及び前記第2巻線のm−1相の巻線に流れる電流を検出する電流検出部と、
電流指令及び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、第1タイミングで、前記第1巻線のm−1相の巻線の電流を検出し、第2タイミングで、前記第2巻線のm−1相の巻線の電流を検出し、
前記第1タイミングと前記第2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し、
前記電圧指令演算部は、ロータの磁束方向に定めたd軸、及び前記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dq軸回転座標系を設定し、
前記第1巻線のm−1相の巻線の電流検出値を用い、座標変換を行って、前記第1巻線のd軸電流検出値及びq軸電流検出値を算出し、
前記第2巻線のm−1相の巻線の電流検出値を用い、座標変換を行って、前記第2巻線のd軸電流検出値及びq軸電流検出値を算出し、
前記第1巻線のd軸電流検出値と前記第2巻線のd軸電流検出値との和であるd軸電流検出値の和を算出し、前記第1巻線のq軸電流検出値と前記第2巻線のq軸電流検出値との和であるq軸電流検出値の和を算出し、
前記第1巻線のd軸電流検出値を、前記q軸電流検出値の和により補正し、前記第1巻線のq軸電流検出値を、前記d軸電流検出値の和により補正し、
前記第2巻線のd軸電流検出値を、前記q軸電流検出値の和により補正し、前記第2巻線のq軸電流検出値を、前記d軸電流検出値の和により補正し、
前記第1巻線の補正後のd軸電流検出値及びq軸電流検出値、前記第2巻線の補正後のd軸電流検出値及びq軸電流検出値に基づいて、前記電圧指令を算出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 detector for detecting a current flowing through the m-1 phase winding of the first winding and the m-1 phase winding of the second winding;
A voltage command calculator that calculates a voltage command to be applied to each phase of the first winding and the second winding based on the current command and the detected current value;
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 a carrier signal,
The current detector detects the current of the m-1 phase winding of the first winding at a first timing, and the current of the m-1 phase winding of the second winding at a second timing. Detect
The first timing and the second timing are symmetrically set with respect to a reference timing,
The voltage command calculation unit sets a dq axis rotational coordinate system including a d axis defined in the magnetic flux direction of the rotor and a q axis defined in a direction advanced by π/2 in electrical angle from the d axis,
Using the current detection value of the m-1 phase winding of the first winding, coordinate conversion is performed to calculate the d-axis current detection value and the q-axis current detection value of the first winding,
Using the current detection value of the m-1 phase winding of the second winding, coordinate conversion is performed to calculate the d-axis current detection value and the q-axis current detection value of the second winding,
The sum of the d-axis current detection value, which is the sum of the d-axis current detection value of the first winding and the d-axis current detection value of the second winding, is calculated, and the q-axis current detection value of the first winding is calculated. And a sum of q-axis current detection values, which is the sum of the q-axis current detection values of the second winding, is calculated,
The d-axis current detection value of the first winding is corrected by the sum of the q-axis current detection values, and the q-axis current detection value of the first winding is corrected by the sum of the d-axis current detection values,
The d-axis current detection value of the second winding is corrected by the sum of the q-axis current detection values, and the q-axis current detection value of the second winding is corrected by the sum of the d-axis current detection values,
The voltage command is calculated based on the corrected d-axis current detection value and the q-axis current detection value of the first winding, and the corrected d-axis current detection value and the q-axis current detection value of the second winding. control device to that exchanges rotary machine.
前記第2タイミングに対する前記第1タイミングの相対時刻を2×δとし、ロータの電気角速度をωとし、
前記第1巻線のd軸電流検出値をId1_detとし、前記第1巻線のq軸電流検出値をIq1_detとし、前記第1巻線の補正後のd軸電流検出値をId1_dethとし、前記第1巻線の補正後のq軸電流検出値をIq1_dethとし、
前記第2巻線のd軸電流検出値をId2_detとし、前記第2巻線のq軸電流検出値をIq2_detとし、前記第2巻線の補正後のd軸電流検出値をId2_dethとし、前記第2巻線の補正後のq軸電流検出値をIq2_dethとし、
前記d軸電流検出値の和をId_det_sumとし、前記q軸電流検出値の和をIq_det_sumとし、前記第1巻線と前記第2巻線との間の電流の分配比をKaとし、
Id1_deth=Id1_det+Ka×ω×δ×Iq_det_sum
Iq1_deth=Iq1_det−Ka×ω×δ×Id_det_sum
Id2_deth=Id2_det−(1−Ka)×ω×δ×Iq_det_sum
Iq2_deth=Iq2_det+(1−Ka)×ω×δ×Id_det_sum
の算出式により前記第1巻線の補正後のd軸電流検出値及びq軸電流検出値、前記第2巻線の補正後のd軸電流検出値及びq軸電流検出値を算出する請求項4に記載の交流回転機の制御装置。 The voltage command calculation unit,
The relative time of the first timing with respect to the second timing is 2×δ, the electrical angular velocity of the rotor is ω,
The detected d-axis current value of the first winding is Id1_det, the detected q-axis current value of the first winding is Iq1_det, the corrected d-axis current detected value of the first winding is Id1_deth, and The q-axis current detection value after correction of one winding is set as Iq1_deth,
The detected d-axis current value of the second winding is Id2_det, the detected q-axis current value of the second winding is Iq2_det, and the corrected d-axis current detected value of the second winding is Id2_deth. The detected q-axis current value of the two windings is set as Iq2_deth,
The sum of the d-axis current detection values is Id_det_sum, the sum of the q-axis current detection values is Iq_det_sum, and the current distribution ratio between the first winding and the second winding is Ka.
Id1_deth=Id1_det+Ka×ω×δ×Iq_det_sum
Iq1_deth=Iq1_det-Ka×ω×δ×Id_det_sum
Id2_deth=Id2_det-(1-Ka)×ω×δ×Iq_det_sum
Iq2_deth=Iq2_det+(1-Ka)×ω×δ×Id_det_sum
The corrected d-axis current detection value and q-axis current detection value of the first winding, and the corrected d-axis current detection value and q-axis current detection value of the second winding are calculated by the following formula. 4. The control device for the AC rotating machine according to 4 .
前記第1巻線のm−1相の巻線及び前記第2巻線のm−1相の巻線に流れる電流を検出する電流検出部と、
電流指令及び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、第1タイミングで、前記第1巻線のm−1相の巻線の電流を検出し、第2タイミングで、前記第2巻線のm−1相の巻線の電流を検出し、
前記第1タイミングと前記第2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し、
前記電圧指令演算部は、ロータの磁束方向に定めたd軸、及び前記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dq軸回転座標系を設定し、
前記第1巻線のd軸電流指令及びq軸電流指令を設定し、前記第1巻線のm−1相の巻線の電流検出値を用い、座標変換を行って、前記第1巻線のd軸電流検出値及びq軸電流検出値を算出し、
前記第2巻線のd軸電流指令及びq軸電流指令を設定し、前記第2巻線のm−1相の巻線の電流検出値を用い、座標変換を行って、前記第2巻線のd軸電流検出値及びq軸電流検出値を算出し、
前記第1巻線のd軸電流検出値と前記第2巻線のd軸電流検出値との差であるd軸電流検出値の差を算出し、前記第1巻線のq軸電流検出値と前記第2巻線のq軸電流検出値との差であるq軸電流検出値の差を算出し、前記第1巻線のd軸電流指令又は前記第1巻線のd軸電流検出値と、前記第2巻線のd軸電流指令又は前記第2巻線のd軸電流検出値との和であるd軸電流の和を算出し、前記第1巻線のq軸電流指令又は前記第1巻線のq軸電流検出値と、前記第2巻線のq軸電流指令又は前記第2巻線のq軸電流検出値との和であるq軸電流の和を算出し、
前記d軸電流検出値の差を前記q軸電流の和により補正し、前記q軸電流検出値の差を前記d軸電流の和により補正し、補正後のd軸電流検出値の差及び補正後のq軸電流検出値の差に基づいて、前記電圧指令を算出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 detector for detecting a current flowing through the m-1 phase winding of the first winding and the m-1 phase winding of the second winding;
A voltage command calculator that calculates a voltage command to be applied to each phase of the first winding and the second winding based on the current command and the detected current value;
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 a carrier signal,
The current detector detects the current of the m-1 phase winding of the first winding at a first timing, and the current of the m-1 phase winding of the second winding at a second timing. Detect
The first timing and the second timing are symmetrically set with respect to a reference timing,
The voltage command calculation unit sets a dq axis rotational coordinate system including a d axis defined in the magnetic flux direction of the rotor and a q axis defined in a direction advanced by π/2 in electrical angle from the d axis,
The d-axis current command and the q-axis current command of the first winding are set, coordinate conversion is performed using the current detection value of the m-1 phase winding of the first winding to perform the first winding. Calculate the d-axis current detection value and q-axis current detection value of
The d-axis current command and the q-axis current command of the second winding are set, and coordinate conversion is performed using the current detection value of the m-1 phase winding of the second winding to perform the second winding. Calculate the d-axis current detection value and q-axis current detection value of
The difference between the d-axis current detection value of the first winding and the d-axis current detection value of the second winding is calculated, and the difference between the d-axis current detection value and the q-axis current detection value of the first winding is calculated. And a q-axis current detection value of the second winding, which is a difference between the q-axis current detection values, and a d-axis current command of the first winding or a d-axis current detection value of the first winding. And a d-axis current command of the second winding or a sum of d-axis currents, which is the sum of the d-axis current detection value of the second winding, is calculated, and the q-axis current command of the first winding or the Calculating the sum of the q-axis current, which is the sum of the q-axis current detection value of the first winding and the q-axis current command of the second winding or the q-axis current detection value of the second winding,
The difference between the d-axis current detection values is corrected by the sum of the q-axis currents, the difference between the q-axis current detection values is corrected by the sum of the d-axis currents, and the difference between the corrected d-axis current values and the correction after based on the difference between the q-axis current detection value, the control device of the ac rotating machine you calculate the voltage command.
前記第2タイミングに対する前記第1タイミングの相対時刻を2×δとし、ロータの電気角速度をωとし、前記d軸電流検出値の差をId_det_diffとし、前記q軸電流の和をIq_sumとし、前記補正後のd軸電流検出値の差をId_det_diffhとし、
Id_det_diffh=Id_det_diff+ω×δ×Iq_sum
の算出式により前記補正後のd軸電流検出値の差を算出し、
前記q軸電流検出値の差をIq_det_diffとし、前記d軸電流の和をId_sumとし、前記補正後のq軸電流検出値の差をIq_det_diffhとし、
Iq_det_diffh=Iq_det_diff−ω×δ×Id_sum
の算出式により前記補正後のq軸電流検出値の差を算出する請求項6に記載の交流回転機の制御装置。 The voltage command calculation unit,
The relative time of the first timing with respect to the second timing is 2×δ, the electrical angular velocity of the rotor is ω, the difference between the detected d-axis current values is Id_det_diff, and the sum of the q-axis currents is Iq_sum. The difference between the subsequent d-axis current detection values is Id_det_diffh,
Id_det_diffh=Id_det_diff+ω×δ×Iq_sum
The difference between the corrected d-axis current detection values is calculated by the following formula,
The q-axis current detection value difference is Iq_det_diff, the d-axis current sum is Id_sum, the corrected q-axis current detection value difference is Iq_det_diffh,
Iq_det_diffh=Iq_det_diff−ω×δ×Id_sum
The control device for an AC rotating machine according to claim 6 , wherein the difference between the corrected q-axis current detection values is calculated by the following formula.
前記第1巻線のd軸電流検出値と前記第2巻線のd軸電流検出値との和であるd軸電流検出値の和を算出し、前記第1巻線のq軸電流検出値と前記第2巻線のq軸電流検出値との和であるq軸電流検出値の和を算出し、
前記d軸電流検出値の和を前記q軸電流の和により補正し、前記q軸電流検出値の和を前記d軸電流の和により補正し、補正後のd軸電流検出値の和及び補正後のq軸電流検出値の和に基づいて、前記電圧指令を算出する請求項6又は7に記載の交流回転機の制御装置。 The voltage command calculation unit,
The sum of the d-axis current detection value, which is the sum of the d-axis current detection value of the first winding and the d-axis current detection value of the second winding, is calculated, and the q-axis current detection value of the first winding is calculated. And a sum of q-axis current detection values, which is the sum of the q-axis current detection values of the second winding, is calculated,
The sum of the d-axis current detection values is corrected by the sum of the q-axis currents, the sum of the q-axis current detection values is corrected by the sum of the d-axis currents, and the sum and correction of the corrected d-axis current values The control device for an AC rotating machine according to claim 6 or 7 , wherein the voltage command is calculated based on a subsequent sum of detected q-axis current values.
前記第2タイミングに対する前記第1タイミングの相対時刻を2×δとし、ロータの電気角速度をωとし、前記d軸電流検出値の和をId_det_sumとし、前記q軸電流の和をIq_sumとし、前記補正後のd軸電流検出値の和をId_det_sumhとし、前記第1巻線と前記第2巻線との間の電流の分配比をKaとし、
Id_det_sumh=Id_det_sum+(2×Ka−1)×ω×δ×Iq_sum
の算出式により前記補正後のd軸電流検出値の和を算出し、
前記q軸電流検出値の和をIq_det_sumとし、前記d軸電流の和をId_sumとし、前記補正後のq軸電流検出値の和をIq_det_sumhとし、
Iq_det_sumh=Iq_det_sum−(2×Ka−1)×ω×δ×Id_sum
の算出式により前記補正後のq軸電流検出値の和を算出する請求項8に記載の交流回転機の制御装置。 The voltage command calculation unit,
The relative time of the first timing with respect to the second timing is 2×δ, the electrical angular velocity of the rotor is ω, the sum of the detected d-axis current values is Id_det_sum, and the sum of the q-axis currents is Iq_sum. The sum of the subsequent d-axis current detection values is Id_det_sumh, and the current distribution ratio between the first winding and the second winding is Ka.
Id_det_sumh=Id_det_sum+(2×Ka−1)×ω×δ×Iq_sum
The sum of the corrected d-axis current detection values is calculated by the following formula,
The sum of the q-axis current detection values is Iq_det_sum, the sum of the d-axis currents is Id_sum, the sum of the corrected q-axis current detection values is Iq_det_sumh,
Iq_det_sumh=Iq_det_sum−(2×Ka−1)×ω×δ×Id_sum
The control device for the AC rotating machine according to claim 8 , wherein the sum of the corrected q-axis current detection values is calculated by the calculation formula.
前記第1巻線のm−1相の巻線及び前記第2巻線のm−1相の巻線に流れる電流を検出する電流検出部と、
電流指令及び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、第1タイミングで、前記第1巻線のm−1相の巻線の電流を検出し、第2タイミングで、前記第2巻線のm−1相の巻線の電流を検出し、
前記第1タイミングと前記第2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し、
ロータの回転に応じて、順番に電気角で90degずつ位相がずれた第1正弦波信号、第2正弦波信号、第3正弦波信号、第4正弦波信号を出力する角度センサの出力信号を検出し、前記第1正弦波信号、前記第2正弦波信号、前記第3正弦波信号、及び前記第4正弦波信号の検出値に基づいて前記交流回転機の回転角度を演算する回転検出部を更に備え、
前記電圧指令演算部は、前記回転角度に基づいて、前記電圧指令を算出し、
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前記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 detector for detecting a current flowing through the m-1 phase winding of the first winding and the m-1 phase winding of the second winding;
A voltage command calculator that calculates a voltage command to be applied to each phase of the first winding and the second winding based on the current command and the detected current value;
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 a carrier signal,
The current detector detects the current of the m-1 phase winding of the first winding at a first timing, and the current of the m-1 phase winding of the second winding at a second timing. Detect
The first timing and the second timing are symmetrically set with respect to a reference timing,
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 whose phases are sequentially shifted by 90 deg in electrical angle according to the rotation of the rotor are output. A rotation detection unit that detects and calculates the rotation angle of the AC rotating machine based on the detected values of the first sine wave signal, the second sine wave signal, the third sine wave signal, and the fourth sine wave signal. Further equipped with,
The voltage command calculation unit calculates the voltage command based on the rotation angle,
The rotation detection unit pairs the first sine wave signal and the third sine wave signal, and detects the detection timing of the first sine wave signal and the detection timing of the third sine wave signal with respect to the 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 to the reference timing. control device for the ac rotating machines to set the longitudinally symmetrical about.
前記電圧印加部は、前記回転角度に基づいて、前記電圧指令を算出し、
前記回転検出部は、前記正弦波信号及び前記余弦波信号を前記基準タイミングで検出する請求項1から9のいずれか一項に記載の交流回転機の制御装置。 An output signal of an angle sensor that outputs a sine wave signal and a cosine wave signal whose electrical angles are different from each other by 90 deg in accordance with the rotation of the rotor is detected, and the output signal of the angle sensor is detected based on the detected values of the sine wave signal and the cosine wave signal. Further comprising a rotation detection unit for calculating the rotation angle of the AC rotating machine,
The voltage applying unit calculates the voltage command based on the rotation angle,
The rotation detector, the sine wave signal and a control apparatus for an AC rotary machine according to the cosine wave signal in any one of claims 1 to 9 for detecting at said reference timing.
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 controller for an AC rotary machine according to any one of claims 1 1 4,
An AC rotating machine device for a vehicle, comprising: the AC rotating machine serving as a driving force source for a wheel.
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 controller for an AC rotary machine according to any one of claims 1 1 4,
An electric power steering apparatus comprising: the AC rotating machine that serves as a driving force source of a wheel steering device.
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