JP6753290B2 - Motor control method and motor control system - Google Patents
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Description
本発明は、モータの制御方法、及び、モータの制御システムに関する。 The present invention relates to a motor control method and a motor control system.
電気自動車やハイブリット車両のような電動車両に用いられるモータ(同期電動機)の制御方法においては、多くの場合、要求トルクに応じたトルク制御が行われている。このトルク制御に起因する電圧の変動(干渉)が発生し、これにより、モータの制御精度が低下するおそれがある。そのため、モータの中には、このような干渉を抑制する非干渉制御が、トルク制御とともに行われるものもある(例えば、特許文献1)。 In the control method of a motor (synchronous motor) used in an electric vehicle such as an electric vehicle or a hybrid vehicle, torque control according to a required torque is often performed. Voltage fluctuations (interference) due to this torque control may occur, which may reduce the control accuracy of the motor. Therefore, in some motors, non-interference control for suppressing such interference is performed together with torque control (for example, Patent Document 1).
一般に、トルク制御においてはフィードバック制御が行われているので、トルク制御は非干渉制御に対してフィードバック制御に起因する分だけ応答が遅れている。そこで、非干渉制御に用いる非干渉指令値に対して遅延処理を施すことで、トルク制御の非干渉制御に対する遅れを抑制することができる。 In general, since feedback control is performed in torque control, the response of torque control to non-interference control is delayed by the amount caused by the feedback control. Therefore, by performing delay processing on the non-interference command value used for non-interference control, it is possible to suppress the delay of torque control with respect to non-interference control.
ここで、モータの回転速度が変動する場合には、発生する干渉電圧も変化するため、非干渉制御指令値も変化する。しかしながら、遅延処理が施されるので、非干渉電圧指令値の算出タイミングは、実際のモータの電力の印加タイミングから遅れてしまい、非干渉電圧指令値を用いても干渉電圧を抑制することができないことがある。 Here, when the rotation speed of the motor fluctuates, the generated interference voltage also changes, so that the non-interference control command value also changes. However, since the delay processing is performed, the calculation timing of the non-interfering voltage command value is delayed from the actual motor power application timing, and the interference voltage cannot be suppressed even if the non-interfering voltage command value is used. Sometimes.
干渉電圧を抑制できなければ、モータに流れる電流が指令値に追従しなくなり、モータトルクが変動してしまうおそれがあるという課題があった。例えば、モータが電動車両に組み込まれている場合には、モータトルクの変動がドライブシャフトを介してタイヤに伝達されてしまうので、電動車両の乗員に不快な振動を与えてしまうことになる。 If the interference voltage cannot be suppressed, there is a problem that the current flowing through the motor does not follow the command value and the motor torque may fluctuate. For example, when the motor is incorporated in the electric vehicle, the fluctuation of the motor torque is transmitted to the tire via the drive shaft, which causes unpleasant vibration to the occupant of the electric vehicle.
本発明の目的は、モータにおける振動を抑制する、モータの制御方法、及び、モータの制御システムを提供することである。 An object of the present invention is to provide a motor control method and a motor control system that suppress vibration in the motor.
本発明のある態様によれば、モータの制御方法は、トルク指令値に応じて、トルク電圧指令値を算出するトルク制御ステップと、トルク電圧指令値に基づく制御に起因する干渉を抑制する非干渉電圧指令値を算出する非干渉制御ステップと、トルク電圧指令値と、非干渉電圧指令値とを加算して、モータの駆動電圧指令値を算出する加算ステップと、駆動電圧指令値に応じた駆動電圧を、モータに印加する電圧印加ステップと、を備えるモータの制御方法である。非干渉制御ステップにおいて、トルク指令値に応じて干渉の抑制に用いる磁束指令値を算出し、磁束指令値に対して、ローパスフィルタを用いて遅延処理を施し、遅延処理が施された磁束指令値と、モータの回転速度とを積算することにより、非干渉電圧指令値を算出する。 According to an aspect of the present invention, the motor control method includes a torque control step for calculating a torque voltage command value according to a torque command value and a non-interference that suppresses interference caused by control based on the torque voltage command value. A non-interference control step for calculating the voltage command value, an addition step for calculating the drive voltage command value of the motor by adding the torque voltage command value and the non-interference voltage command value, and a drive according to the drive voltage command value. It is a control method of a motor including a voltage application step of applying a voltage to the motor. In the non-interference control step, the magnetic flux command value used for suppressing interference is calculated according to the torque command value, and the magnetic flux command value is delayed by using a low-pass filter, and the delayed magnetic flux command value is applied. And the rotation speed of the motor are integrated to calculate the non-interference voltage command value.
本発明によれば、モータにおける振動を抑制することができる。 According to the present invention, vibration in the motor can be suppressed.
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態によるモータ制御システムについて説明する。
(First Embodiment)
The motor control system according to the first embodiment of the present invention will be described.
図1は、第1実施形態のモータ制御システムを備える電動車両の概略構成図である。 FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an electric vehicle including the motor control system of the first embodiment.
電動車両は、モータ制御システム1と、モータ制御システム1によって制御されるモータ2とを備えており、モータ2の駆動力の一部または全部を用いて走行することができる。例えば、電動車両には、ハイブリッド自動車や燃料電池自動車が含まれる。 The electric vehicle includes a motor control system 1 and a motor 2 controlled by the motor control system 1, and can travel using a part or all of the driving force of the motor 2. For example, electric vehicles include hybrid vehicles and fuel cell vehicles.
モータ2は、例えば、3相交流モータであって、発生させるトルクを車輪3a、3bに伝達する。車輪3a、3bに伝達されるトルクは、ドライブシャフトトルクと称されることもある。なお、モータ2に隣接して設けられる回転角センサ4は、モータ2のロータ位置θを検出する。そして、回転角センサ4は、検出したロータ位置θを、モータ制御システム1に出力する。
The motor 2 is, for example, a three-phase AC motor, and transmits the generated torque to the
アクセル開度センサ5は、車両が備えるアクセルペダルの踏み込み量を検出するように構成されており、運転状態に応じたアクセル開度aを検出して、検出したアクセル開度aを、モータ制御システム1に出力する。 The accelerator opening sensor 5 is configured to detect the amount of depression of the accelerator pedal included in the vehicle, detects the accelerator opening a according to the driving state, and uses the detected accelerator opening a as the motor control system. Output to 1.
モータ制御システム1は、モータトルク設定部6と、制振制御部7と、モータトルク制御部8とを備える。
The motor control system 1 includes a motor torque setting unit 6, a vibration
モータトルク設定部6は、回転角センサ4により検出されるロータ位置θと、アクセル開度センサ5により検出されるアクセル開度aとに基づいて、モータ2の目標とする運転状態に応じた第1のトルク目標値Tm1 *を設定する。 The motor torque setting unit 6 is the third according to the target operating state of the motor 2 based on the rotor position θ detected by the rotation angle sensor 4 and the accelerator opening a a detected by the accelerator opening sensor 5. Set the torque target value T m1 * of 1 .
制振制御部7においては、第1のトルク目標値Tm1 *に対してロータ位置θに基づく制振制御が行われ、トルク指令値T*が算出される。なお、制振制御部7においては、外乱トルクの影響などを抑制する一般的な制振制御が行われる。
The vibration
モータトルク制御部8は、トルク指令値T*とロータ位置θとに基づいて、モータ2の出力トルクがトルク指令値T*となるように、モータ2に対する電圧指令値を求める。そして、モータトルク制御部8は、求めた電圧指令値に応じた電力をモータ2に印加する。なお、本実施形態においては、モータトルク制御部8において、トルク制御及び干渉電圧制御が行われる。
The motor
以下では、モータトルク制御部8の詳細な構成について説明する。
Hereinafter, the detailed configuration of the motor
図2は、モータトルク制御部8の詳細構成図である。
FIG. 2 is a detailed configuration diagram of the motor
モータトルク制御部8においては、フィードバック制御である電流ベクトル制御と、モータ2における干渉を抑制する非干渉制御とが行われている。
In the motor
電流マップ21は、電流ベクトルク制御の指令値の算出に用いられる。電流マップ21は、トルク指令値T*を入力とし、記憶しているマップに基づいて、d軸電流指令値id *及びq軸電流指令値iq *を算出し、これらの指令値を電流制御器23に出力する。
The
磁束マップ22は、非干渉制御の指令値の算出に用いられる。磁束マップ22は、トルク指令値T*を入力とし、記憶しているマップに基づいて、d軸磁束指令値φd及びq軸磁束指令値φqをフィルタ部24に出力する。
The
具体的に、磁束マップ22においては、モータ2の定常運転状態におけるトルクTと回転速度ωとを指標とした、d軸最終電圧指令値vd及びq軸最終電圧指令値vqを、マップとして記憶している。磁束マップ22は、マップを用いて、入力されるトルク指令値T*、及び、定常運転状態の回転速度ωから、最終電圧指令値を求める。そして、磁束マップ22は、最終電圧指令値から電機子抵抗による降下電圧を減算すると、減算結果に対して定常運転状態の回転速度ωで除算し、除算結果をd軸磁束指令値φd及びq軸磁束指令値φqとして求める。
Specifically, in the
モータ2においては、d軸磁束指令値φd及びq軸磁束指令値φqに応じた磁束が発生することにより、干渉成分を抑制することができる。 In the motor 2, the interference component can be suppressed by generating the magnetic flux corresponding to the d-axis magnetic flux command value φ d and the q-axis magnetic flux command value φ q .
より詳細には、磁束マップ22にて記憶されているマップは、モータ2の評価試験などにおいて作成されており、そのマップの作成には次の定常運転時の電圧方程式が用いられる。なお、定常運転とは、モータ2が一定の速度で回転している状態であるものとする。
More specifically, the map stored in the
(1)式において、d軸最終電圧指令値vd及びq軸最終電圧指令値vqが、d軸検出電流値id及びq軸検出電流値iqを用いた行列で示されている。また、Ldmはモータ2のインダクタンスのd軸成分、Lqmはモータ2のインダクタンスのq軸成分、Rはモータ2の電機子抵抗の抵抗成分を示している。また、ωは定常運転状態におけるモータ2の回転速度、φは定常運転状態において発生する磁束を示している。 In the equation (1), the d-axis final voltage command value v d and the q-axis final voltage command value v q are represented by a matrix using the d-axis detection current value i d and the q-axis detection current value i q . Further, L dm indicates the d-axis component of the inductance of the motor 2, L qm indicates the q-axis component of the inductance of the motor 2, and R indicates the resistance component of the armature resistance of the motor 2. Further, ω indicates the rotational speed of the motor 2 in the steady operation state, and φ indicates the magnetic flux generated in the steady operation state.
そして、(1)式のうちの次式に示される部分は、電機子抵抗Rによる降下電圧に相当する。 The portion of Eq. (1) shown in the following equation corresponds to the voltage drop due to the armature resistor R.
なお、この式におけるLdms及びLqmsにより示される成分はインダクタンスLに起因する過渡成分を示している。 The components represented by L dm s and L qm s in this equation indicate transient components due to the inductance L.
したがって、磁束マップ22においては、まず、マップを用いて、入力されるトルク指令値T*に応じた定常運転状態におけるd軸最終電圧指令値vd及びq軸最終電圧指令値vqが求められる。そして、それらの最終電圧指令値から(2)式に示されるモータ2の電機子抵抗Rによる降下電圧を減ずることにより、次の式が求められる。
Therefore, in the
ここで、インダクタンスLと電流iとの積は磁束φとなる。そのため、(3)式を定常運転時の回転速度ωで除することにより、d軸磁束指令値φd及びq軸磁束指令値φqを求めることができる。 Here, the product of the inductance L and the current i is the magnetic flux φ. Therefore, the d-axis magnetic flux command value φ d and the q-axis magnetic flux command value φ q can be obtained by dividing Eq. (3) by the rotation speed ω during steady operation.
なお、電流マップ21と磁束マップ22とによって、指令値決定部20が構成される。
The command
フィルタ部24は、d軸とq軸との2つのフィルタによって構成されている。フィルタ部24のそれぞれのフィルタには、磁束マップ22から、d軸磁束指令値φd及びq軸磁束指令値φqが入力される。フィルタ部24は、次の式で示される1次遅れのローパスフィルタを用いた処理を行う。なお、式中のTmは、時定数を示している。なお、後述のように、時定数Tmは、速度演算器26におけるサンプリングに起因する遅延時間Tdelay
よりも大きいものとする。
The
Shall be larger than.
フィルタ部24は、(4)式で示されるフィルタ処理を施すことにより、d軸磁束指令値φd_flt及びq軸磁束指令値φq_fltを算出し、これらの指令値を積算部25に出力する。
The
積算部25は、d軸とq軸との2つの積算器によって構成されている。積算部25のそれぞれの積算器は、d軸磁束指令値φd_flt及びq軸磁束指令値φq_fltのそれぞれに対して、速度演算器26から出力されるモータ2の回転速度ωを乗じる。なお、積算部25にて算出されるd軸非干渉電圧指令値vd_dcpl、及び、q軸非干渉電圧指令値vq_dcplは、次の式のように示すことができる。
The integrating
速度演算器26は、回転角センサ4により検出されるロータ位置θに対して、微分処理に相当する位置差分処理(サンプリング処理)を行い、回転速度ωを求めると、回転速度ωを積算部25に出力する。
The
なお、速度演算器26においては、位置差分処理における差分算出のサンプリング時間だけ遅れが発生する。この遅れ時間を、Tdelayと示すものとする。そして、フィルタ部24における時定数をTmとすると、Tdelayは次の式を満たすような値に設定される。なお、フィルタ部24の時定数Tmと、速度演算器26の遅延時間Tdelayとのいずれを変化させてもよい。
In the
加算部27は、d軸とq軸との2つの加算器によって構成されている。加算部27のそれぞれの加算器においては、d軸非干渉電圧指令値vd_dcplとd軸電圧指令値vd’との加算、及び、q軸非干渉電圧指令値vq_dcplとq軸電圧指令値vq’との加算を行う。そして、加算部27は、それらの加算結果をd軸最終電圧指令値vd及びq軸最終電圧指令値vqとして、座標変換器28に出力する。
The adder 27 is composed of two adders, a d-axis and a q-axis. In each adder of the adder 27, the d-axis non-interfering voltage command value v d_dcpl and the d-axis voltage command value v d' are added, and the q-axis non-interfering voltage command value v q_dcpl and the q-axis voltage command value. Add with v q '. Then, the addition unit 27 outputs the addition results to the coordinate
座標変換器28は、dq軸からuvw相への座標変換を行い、d軸最終電圧指令値vd及びq軸最終電圧指令値vqを、三相電圧指令値Vu、Vv、Vwに変換する。そして、座標変換器28は、三相電圧指令値Vu、Vv、Vwを、PWM変換器29に出力する。
The coordinate
PWM変換器29は、三相電圧指令値Vu、Vv、Vwを入力とし、PWM信号をインバータ30に出力する。
The
インバータ30は、入力されるPWM信号に基づいて擬似的な三相交流電圧を生成し、三相交流電圧をモータ2へ出力する。モータ2は、この擬似的な三相交流電圧に応じて、回転駆動する。
The
電流検出部31は、モータ2とインバータ30との間に設けられる複数の電流検出器により構成される。例えば、本実施形態においては、電流検出部31は、U、V相の配線に設けられる2つの電流検出器により構成され、U、V相の電流であるU相電流iu、及び、V相電流ivを検出する。そして、電流検出部31は、検出した電流値を座標変換器32に出力する。
The current detection unit 31 is composed of a plurality of current detectors provided between the motor 2 and the
座標変換器32は、UVW相からdq軸への座標変換を行う。電流検出部31は、電流検出部31で検出されたU相電流iu、及び、V相電流ivに対して、回転角センサ4により検出されるロータ位置θに基づいて、d軸検出電流値id、及び、q軸検出電流値iqを求め、これらの電流値を電流制御器23に出力する。
The coordinate
電流制御器23は、フィードバック制御のひとつであるPI制御を行っており、電流マップ21から出力されるd軸電流指令値id *、及び、q軸電流指令値iq *が、座標変換器32から出力されるd軸検出電流値id、及び、q軸検出電流値iqに追従するようにPI制御を行う。電流制御器23は、その制御の結果として、d軸電圧指令値vd’、及び、q軸電圧指令値vq’を加算部27に出力する。
The
なお、磁束マップ22、フィルタ部24、及び、積算部25が、非干渉制御ステップを実行する非干渉制御部33に相当する。
The
図3A、図3Bは、比較例における電動車両の状態を示す図であり、図3AにはモータトルクTの経時的な変化が、図3BにはドライブシャフトトルクTsの経時的な変化が示されている。 3A and 3B are diagrams showing the state of the electric vehicle in the comparative example, FIG. 3A shows the change of the motor torque T with time, and FIG. 3B shows the change of the drive shaft torque Ts with time. ing.
図4A、図4Bは、本実施形態における電動車両の状態を示す図であり、図4AにはモータトルクTの経時的な変化が、図4BにはドライブシャフトトルクTsの経時的な変化が示されている。 4A and 4B are diagrams showing the state of the electric vehicle in the present embodiment, FIG. 4A shows the change of the motor torque T with time, and FIG. 4B shows the change of the drive shaft torque Ts with time. Has been done.
図3A、及び、図4Aを参照すると、時刻t0においてモータ2の回転速度ωが変化してモータトルクTが増加している。そして、時間の経過とともに、モータトルクTの振動は経時的に減衰する。一方、図3B、及び、図4Bを参照すると、ドライブシャフトトルクTsは、時刻t0において増加されたモータトルクTが伝達されると振動を開始し、その振動は経時的に減衰する。 With reference to FIGS. 3A and 4A, the rotation speed ω of the motor 2 changes at time t0, and the motor torque T increases. Then, with the passage of time, the vibration of the motor torque T is attenuated with time. On the other hand, referring to FIGS. 3B and 4B, the drive shaft torque Ts starts to vibrate when the increased motor torque T is transmitted at time t0, and the vibration is attenuated with time.
ここで、図3Aと図4Aとを比較すると、本実施形態を示す図4Aのほうが、回転速度ωが変化した後のモータトルクTの振動の減衰が早い。また、図3Bと図4Bとを比較すると、ドライブシャフトトルクTsの振動の減衰が早く、収束しやすいことがわかる。 Here, when FIG. 3A and FIG. 4A are compared, FIG. 4A showing the present embodiment attenuates the vibration of the motor torque T after the rotation speed ω changes faster. Further, when FIG. 3B and FIG. 4B are compared, it can be seen that the vibration of the drive shaft torque Ts is quickly damped and easily converged.
なお、これまでの本実施形態の説明において、図1に示すように、モータ制御システム1は、モータトルク設定部6、制振制御部7、及び、モータトルク制御部8によって構成されるとともに、図2に示すように、モータトルク制御部8は、複数のブロックを備える例を用いたが、これに限らない。例えば、モータ制御システム1におけるこれらのブロックにより行われる処理は、1つのコントローラにより実行されてもよい。
In the description of the present embodiment so far, as shown in FIG. 1, the motor control system 1 is composed of a motor torque setting unit 6, a vibration damping
より詳細には、コントローラは、モータトルク設定部6、制振制御部7、及び、モータトルク制御部8による処理のうち、モータトルク制御部8の備えるインバータ30、及び、電流検出部31を除く処理を実行可能に構成されてもよい。コントローラは、図5に示されるモータトルク制御を実行することによってPWM信号を算出し、このPWM信号をインバータ30に出力する。このようにすることによって、インバータ30に対して所望の電力をモータ2に印加することができる。なお、コントローラは、プログラムされた処理を実行可能に構成されており、各ブロックにおける処理のそれぞれをプログラムとして記憶している。コントローラは、これらのプログラムを実行することによって、各ブロックに相当する処理を実行する。
More specifically, the controller excludes the
ステップS51において、コントローラは、トルク指令値T*に基づいて電流ベクトルク制御の指令値であるd軸電流指令値id *及びq軸電流指令値iq *を算出する。この処理は、電流マップ21による電流指令値の算出処理に相当する。
In step S51, the controller calculates the d-axis current command value i d * and the q-axis current command value i q * is a command value of the current Bekutoruku control based on the torque command value T *. This process corresponds to the calculation process of the current command value by the
ステップS52においては、コントローラは、ステップS51にて算出されるd軸電流指令値id *及びq軸電流指令値iq *に対して、d軸検出電流値id及びq軸検出電流値iqに基づくフィードバック制御を行うことにより、d軸電圧指令値vd’及びq軸電圧指令値vq’を算出する。この処理は、電流制御器23によるPI制御に相当する。
In step S52, the controller sets the d-axis detected current value i d and the q-axis detected current value i with respect to the d-axis current command value id * and the q-axis current command value i q * calculated in step S51. By performing feedback control based on q , the d-axis voltage command value v d' and the q-axis voltage command value v q'are calculated. This process corresponds to PI control by the
ステップS53においては、コントローラは、トルク指令値T*に基づいてd軸磁束指令値φd及びq軸磁束指令値φqを算出する。この処理は、磁束マップ22による磁束指令値の算出処理に相当する。
In step S53, the controller calculates the d-axis magnetic flux command value φ d and the q-axis magnetic flux command value φ q based on the torque command value T * . This process corresponds to the calculation process of the magnetic flux command value by the
ステップS54においては、コントローラは、ステップS53において算出されるd軸磁束指令値φd及びq軸磁束指令値φqに対して、フィルタ処理を施して、d軸磁束指令値φd_flt及びq軸磁束指令値φq_fltを算出する。この処理は、フィルタ部24による遅延処理に相当する。
In step S54, the controller filters the d-axis magnetic flux command value φ d and the q-axis magnetic flux command value φ q calculated in step S53, and performs d-axis magnetic flux command value φ d_flt and q-axis magnetic flux. Calculate the command value φ q_flt . This process corresponds to the delay process by the
ステップS55においては、コントローラは、ステップS54にて算出されるd軸磁束指令値φd_flt及びq軸磁束指令値φq_fltのそれぞれに対して、モータ2の回転速度ωを乗じる。このようにして、コントローラは、d軸非干渉電圧指令値vd_dcpl、及び、q軸非干渉電圧指令値vq_dcplを算出する。この処理は、積算部25における非干渉電圧指令値を算出する積算処理に相当する。
In step S55, the controller multiplies each of the d-axis magnetic flux command value φ d_flt and the q-axis magnetic flux command value φ q_flt calculated in step S54 by the rotation speed ω of the motor 2. In this way, the controller calculates the d-axis non-interfering voltage command value v d_dcpl and the q-axis non-interfering voltage command value v q_dcpl . This process corresponds to the integration process for calculating the non-interference voltage command value in the
ステップS56においては、コントローラは、ステップS52にて算出されたd軸電圧指令値vd’及びq軸電圧指令値vq’と、ステップS55にて算出されたd軸非干渉電圧指令値vd_dcpl及びq軸非干渉電圧指令値vq_dcplとをそれぞれ加算して、d軸最終電圧指令値vd及びq軸最終電圧指令値vqを算出する。この処理は、加算部27による加算処理に相当する。 In step S56, the controller, the calculated d-axis voltage command value v d 'and the q-axis voltage command value v q' at step S52, the d-axis non-interference voltage command value calculated in step S55 v d_dcpl And the q-axis non-interference voltage command value v q_dcpl are added to calculate the d-axis final voltage command value v d and the q-axis final voltage command value v q , respectively. This process corresponds to the addition process by the addition unit 27.
ステップS57においては、コントローラは、d軸最終電圧指令値vd及びq軸最終電圧指令値vqに対応する三相電圧指令値を算出し、この三相電圧指令値に応じたPWM信号を算出する。コントローラがPWM信号をインバータ30に出力すると、インバータ30からモータ2に所望の電力が印加される。
In step S57, the controller calculates the three-phase voltage command value corresponding to the d-axis final voltage command value v d and the q-axis final voltage command value v q , and calculates the PWM signal corresponding to the three-phase voltage command value. To do. When the controller outputs the PWM signal to the
このようなモータ制御においては、ステップS51の処理がトルク制御ステップに相当し、ステップS53からS55までの処理が非干渉制御ステップに相当し、ステップS56の処理が加算ステップに相当する。そして、ステップS53において磁束指令値が算出され、ステップS54において遅延処理が行われ、ステップS55において非干渉電圧指令値が算出される。 In such motor control, the process of step S51 corresponds to the torque control step, the processes of steps S53 to S55 correspond to the non-interference control step, and the process of step S56 corresponds to the addition step. Then, the magnetic flux command value is calculated in step S53, the delay process is performed in step S54, and the non-interference voltage command value is calculated in step S55.
第1実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。 According to the first embodiment, the following effects can be obtained.
第1実施形態のモータ制御方法によれば、トルク制御ステップは電流マップ21において行われ、トルク指令値T*に基づいて電流指令値(d軸電流指令値id *及びq軸電流指令値iq *)が算出される。
According to the motor control method of the first embodiment, the torque control step is performed in the
非干渉制御ステップにおいては、磁束マップ22において、磁束指令値φ(d軸磁束指令値φd及びq軸磁束指令値φq)が算出され、フィルタ部24によって磁束指令値φに対してローパスフィルタを用いて遅延処理が施される。そして、積算部25においては、遅延処理が施された磁束指令値φ(d軸磁束指令値φd_flt及びq軸磁束指令値φq_flt)に対して回転速度ωが積算されて、非干渉電圧指令値(d軸非干渉電圧指令値vd_dcpl及びq軸非干渉電圧指令値vq_dcpl)が算出される。
In the non-interference control step, the magnetic flux command value φ (d-axis magnetic flux command value φ d and q-axis magnetic flux command value φ q ) is calculated in the
加算部27においては、加算ステップが行われ、トルク制御ステップにより定まる電圧指令値(d軸最終電圧指令値vd及びq軸最終電圧指令値vq)と、非干渉制御ステップにより定まる非干渉電圧指令値(d軸非干渉電圧指令値vd_dcpl及びq軸非干渉電圧指令値vq_dcpl)とが加算されることにより、モータ2の駆動電圧指令値(d軸最終電圧指令値vd及びq軸最終電圧指令値vq)が求められる。 In the addition unit 27, the addition step is performed, and the voltage command value (d-axis final voltage command value v d and q-axis final voltage command value v q ) determined by the torque control step and the non-interference voltage determined by the non-interference control step. By adding the command value (d-axis non-interference voltage command value v d_dcpl and q-axis non-interference voltage command value v q_dcpl ), the drive voltage command value of the motor 2 (d-axis final voltage command value v d and q-axis) The final voltage command value v q ) is obtained.
そして、PWM変換器29、インバータ30、及び、電流検出部31によって、電圧印加ステップが実行されることにより、駆動電圧指令値に応じた電力がモータ2に印加される。
Then, the
ここで、本実施形態による効果を、他の非干渉制御が行われる比較例を用いて説明する。比較例においては、磁束マップ22の代わりに電圧マップを備えており、電圧マップにおいては、トルク指令値T*、及び、回転速度ωに応じて干渉電圧指令値が算出されるものとする。この例においては、干渉電圧指令値を算出する電圧マップの後段に、フィルタ部24が設けられるものとする。
Here, the effect of this embodiment will be described with reference to another comparative example in which non-interference control is performed. In the comparative example, a voltage map is provided instead of the
この比較例において、アクセルペダルやブレーキペダルの急操作や、外乱トルクの突然の発生などによって、回転速度ωが変動する場合には、回転速度ωの変動に起因する干渉電圧が発生してしまう。非干渉電圧指令値は、変動する回転速度ωに応じて求められるが、非干渉電圧指令値の算出後に遅延処理が行われるので、非干渉電圧指令値の位相は干渉電圧の位相に対して遅れてしまう。そのため、モータトルクの変動を抑制することができない。 In this comparative example, when the rotation speed ω fluctuates due to sudden operation of the accelerator pedal or brake pedal, sudden generation of disturbance torque, or the like, an interference voltage due to the fluctuation of the rotation speed ω is generated. The non-interfering voltage command value is obtained according to the fluctuating rotation speed ω, but since the delay processing is performed after the calculation of the non-interfering voltage command value, the phase of the non-interfering voltage command value is delayed with respect to the phase of the interference voltage. Will end up. Therefore, fluctuations in motor torque cannot be suppressed.
これに対して、本実施形態においては、非干渉電圧指令値の算出過程において、検出される回転速度ωは、磁束マップ22ではなく、積算部25にて用いられる。そして、積算部25はフィルタ部24の遅延処理の後段に設けられているので、回転速度ωの変動に起因して干渉電圧が変動しても、非干渉電圧指令値の位相が干渉電圧の位相に対して遅れることはない。そのため、干渉電圧を適切に抑制することができる。
On the other hand, in the present embodiment, the rotational speed ω detected in the process of calculating the non-interfering voltage command value is used by the integrating
また、第1実施形態のモータ2の制御方法によれば、電流制御器23において電流指令値に対して実際にモータ2に流れる電流値である検出電流値(d軸検出電流値id及びq軸検出電流値iq)に基づいてPI制御によってトルク電圧指令値(d軸電圧指令値vd’及びq軸電圧指令値vq’)が算出される。このPI制御は、フィードバック制御に相当する。
Further, according to the control method of the motor 2 of the first embodiment, the detected current values (d-axis detected current values id and q) which are the current values actually flowing in the motor 2 with respect to the current command value in the
このようなフィードバック制御がトルク制御ステップにて行われることにより、実際の検出電流値に基づいて制御されるので、モータ2におけるトルクを精度よく制御することができる。さらに、トルク電圧指令値がフィードバック制御によって遅延されても、非干渉電圧指令値の算出過程において遅延処理が行われるため、トルク電圧指令値が非干渉電圧指令値に対して位相遅れが発生しないので、干渉電圧を適切に抑制することができる。 Since such feedback control is performed in the torque control step, it is controlled based on the actual detected current value, so that the torque in the motor 2 can be controlled with high accuracy. Further, even if the torque voltage command value is delayed by the feedback control, the delay process is performed in the process of calculating the non-interfering voltage command value, so that the torque voltage command value does not have a phase delay with respect to the non-interfering voltage command value. , The interference voltage can be suppressed appropriately.
また、第1実施形態のモータ2の制御方法によれば、速度演算器26はロータ位置θを所定の間隔でサンプリングすることにより回転速度ωを算出する。このサンプリング間隔は、フィルタ部24におけるローパスフィルタの時定数Tmよりも短い値に設定される。
Further, according to the control method of the motor 2 of the first embodiment, the
このような構成とすることにより、速度演算器26において生じるサンプリング間隔に起因する遅れ時間Tdelayは、フィルタ部24における遅延処理に起因する遅れ時間(フィルタ部24の時定数Tm)よりも短くなる。そのため、フィルタ部24の遅延の影響に比べて回転速度ωのサンプリングに起因する遅延の影響をより小さくすることができる。さらに、干渉電圧指令値の算出に、算出タイミングにより近い回転速度ωを用いることができる。このようにして、干渉電圧を適切に抑制することができる。
With such a configuration, the delay time T delay caused by the sampling interval generated in the
また、第1実施形態のモータ2の制御方法によれば、磁束マップ22においては、モータが定常運転している状態における、モータのトルク及び回転速度を指標とした、電圧指令値のマップを記憶している。そして、磁束マップ22においては、このマップを参照して電圧指令値を求め、電圧指令値を回転速度で除算することにより、磁束指令値φ(d軸磁束指令値φd及びq軸磁束指令値φq)が算出される。このようにマップを用いることにより、モータトルク制御部8の負荷を低減することができる。
Further, according to the control method of the motor 2 of the first embodiment, in the
また、第1実施形態のモータ2の制御方法によれば、磁束マップ22においては、定常運転状態での回転速度ωが用いたマップ引きによって、磁束指令値φ(d軸磁束指令値φd及びq軸磁束指令値φq)が算出される。そのため、磁束指令値φは回転速度ωに依存しないので、回転速度ωが変化しても磁束指令値φが変化しない。したがって、モータ2の回転速度ωが大きい場合であっても、モータ2における回転駆動に起因する鉄損(エネルギー損失)の発生を抑制することができる。
Further, according to the control method of the motor 2 of the first embodiment, in the
(第2実施形態)
第1実施形態においては指令値決定部20に回転速度ωが入力されない例について説明した。第2実施形態においては、指令値決定部20に回転速度ωが入力される例について説明する。
(Second Embodiment)
In the first embodiment, an example in which the rotation speed ω is not input to the command
図6は、第2実施形態のモータトルク制御部8の詳細構成図である。
FIG. 6 is a detailed configuration diagram of the motor
この図に示されるモータトルク制御部8は、図2に示した第1実施形態のモータトルク制御部8と比較すると、電流マップ21及び磁束マップ22のそれぞれに、速度演算器26から回転速度ωがさらに入力される点が異なる。
Compared with the motor
具体的に、電流マップ21においては、あらかじめ記憶されているマップにおいて回転速度ωが考慮されていることになる。電流マップ21においては、入力されるトルク指令値T*と検出される回転速度ωとに基づいて、d軸電流指令値id *とq軸電流指令値iq *とが算出される。
Specifically, in the
また、磁束マップ22は、上述のように、モータ2の定常運転状態における、トルクTと回転速度ωとを指標とした、d軸最終電圧指令値vd及びq軸最終電圧指令値vqを記憶している。磁束マップ22においては、マップにより求めた最終電圧指令値から電機子抵抗による降下電圧を減算し、その減算結果に対して回転速度ωで除算した値を、d軸磁束指令値φd及びq軸磁束指令値φqとして求める。
Further, as described above, the
このような構成となることにより、電流マップ21、及び、磁束マップ22において、回転速度ωが考慮されることになるので、これらのマップにより算出される指令値は、回転速度ωに起因する鉄損(エネルギー損失)の変動分が含まれることになる。したがって、マップにおけるモデル化の誤差を小さくできるので、モータトルクの制御精度を向上させることができる。
With such a configuration, the rotation speed ω is taken into consideration in the
なお、本実施形態においては、電流マップ21、及び、磁束マップ22のいずれにも、回転速度ωが入力されたが、これに限らない。電流マップ21、又は、磁束マップ22の一方のみにおいて、回転速度ωが入力されて、回転速度ωに応じて指令値を算出しても同様の効果を得ることができる。
In the present embodiment, the rotation speed ω is input to both the
第2実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。 According to the second embodiment, the following effects can be obtained.
第2実施形態のモータ2の制御方法によれば、磁束マップ22には、トルク指令値T*と、検出される回転速度ωとが入力される。ここで、磁束マップ22は、トルクTと回転速度ωとを指標とした、d軸最終電圧指令値vd及びq軸最終電圧指令値vqをマップとして記憶している。磁束マップ22は、トルク指令値T*と、検出される回転速度ωに基づいて、マップを用いて磁束指令値を求める。
According to the control method of the motor 2 of the second embodiment, the torque command value T * and the detected rotation speed ω are input to the
このような構成となることにより、磁束マップ22において、さらに、実際の回転速度ωに応じた鉄損が考慮されることになるので、マップを用いたモデル化の精度が向上し、モータトルクの制御をより精度よく行うことができる。
With such a configuration, the
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。また、上記実施形態は、適宜組み合わせ可能である。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the above embodiments are only a part of the application examples of the present invention, and the technical scope of the present invention is limited to the specific configurations of the above embodiments. Absent. In addition, the above embodiments can be combined as appropriate.
1 モータ制御システム
2 モータ
3a、3b 車輪
4 回転角センサ
6 モータトルク設定部
7 制振制御部
8 モータトルク制御部
20 指令値決定部
21 電流マップ
22 磁束マップ
23 電流制御器
24 フィルタ部
25 積算部
26 速度演算器
27 加算部
30 インバータ
1 Motor control system 2
Claims (7)
前記トルク電圧指令値に基づく制御に起因する干渉を抑制する非干渉電圧指令値を算出する非干渉制御ステップと、
前記トルク電圧指令値と、前記非干渉電圧指令値とを加算して、モータの駆動電圧指令値を算出する加算ステップと、
前記駆動電圧指令値に応じた駆動電力を、前記モータに印加する電力印加ステップと、を備えるモータの制御方法であって、
前記非干渉制御ステップにおいて、
前記トルク指令値に応じて前記干渉の抑制に用いる磁束指令値を算出し、
前記磁束指令値に対して、ローパスフィルタを用いて遅延処理を施し、
前記遅延処理が施された前記磁束指令値と、前記モータの回転速度とを積算することにより、前記非干渉電圧指令値を算出する、
モータの制御方法。 A torque control step that calculates the torque voltage command value according to the torque command value, and
A non-interference control step for calculating a non-interference voltage command value that suppresses interference caused by control based on the torque voltage command value, and
An addition step of adding the torque voltage command value and the non-interference voltage command value to calculate the drive voltage command value of the motor.
A motor control method comprising a power application step of applying drive power according to the drive voltage command value to the motor.
In the non-interference control step
The magnetic flux command value used for suppressing the interference is calculated according to the torque command value.
The magnetic flux command value is delayed by using a low-pass filter.
The non-interference voltage command value is calculated by integrating the magnetic flux command value subjected to the delay processing and the rotation speed of the motor.
How to control the motor.
前記トルク制御ステップにおいて、検出される前記モータの電流に基づくフィードバック制御を行う、
モータの制御方法。 The motor control method according to claim 1.
In the torque control step, feedback control is performed based on the detected current of the motor.
How to control the motor.
前記回転速度は、前記モータのロータ位置をサンプリングして求められ、
前記サンプリングの間隔は、前記ローパスフィルタの応答時間の時定数よりも短い、
モータの制御方法。 The motor control method according to claim 1 or 2.
The rotation speed is obtained by sampling the rotor position of the motor.
The sampling interval is shorter than the time constant of the response time of the low-pass filter.
How to control the motor.
前記磁束指令値の算出においては、
前記モータが定常運転している状態における、前記モータのトルク及び前記回転速度を指標とする、電圧指令値を記憶するマップが用いられ、
前記トルク指令値、及び、前記定常運転での前記回転速度に基づいて、前記マップを用いて、前記電圧指令値を求め、
前記電圧指令値から、前記モータの抵抗に起因する電圧降下分を減算し、
前記減算の結果を、前記回転速度で除算することにより、前記磁束指令値を算出する、
モータの制御方法。 The motor control method according to any one of claims 1 to 3.
In calculating the magnetic flux command value,
A map for storing a voltage command value using the torque of the motor and the rotation speed as indexes in a state where the motor is in steady operation is used.
Based on the torque command value and the rotation speed in the steady operation, the voltage command value is obtained using the map.
The voltage drop due to the resistance of the motor is subtracted from the voltage command value.
The magnetic flux command value is calculated by dividing the result of the subtraction by the rotation speed.
How to control the motor.
前記磁束指令値の算出においては、
前記減算の結果を、前記モータの前記定常運転での前記回転速度で除算することにより、前記磁束指令値を算出する、
モータの制御方法。 The motor control method according to claim 4.
In calculating the magnetic flux command value,
The magnetic flux command value is calculated by dividing the result of the subtraction by the rotational speed of the motor in the steady operation.
How to control the motor.
前記磁束指令値の算出においては、
前記減算の結果を、検出される前記回転速度で除算することにより、前記磁束指令値を算出する、
モータの制御方法。 The motor control method according to claim 4.
In calculating the magnetic flux command value,
The magnetic flux command value is calculated by dividing the result of the subtraction by the detected rotation speed.
How to control the motor.
トルク指令値に応じて前記駆動電圧指令値を算出し、該駆動電圧指令値に基づいて前記インバータを制御するコントローラと、を備え、
前記コントローラは、
前記トルク指令値に応じて、トルク電圧指令値を算出し、
前記トルク指令値に応じて、前記トルク電圧指令値に基づく制御に起因する干渉を抑制する磁束指令値を算出し、
前記磁束指令値に対して、ローパルフィルタを用いて遅延処理を施し、
前記遅延処理が施された前記磁束指令値と、前記モータの回転速度とを積算して非干渉電圧指令値を算出し、
前記トルク電圧指令値と、前記非干渉電圧指令値とを加算して前記駆動電圧指令値を算出し、
前記駆動電圧指令値に基づいて前記インバータを制御する、
モータの制御システム。 An inverter that applies drive power to the motor based on the drive voltage command value,
A controller that calculates the drive voltage command value according to the torque command value and controls the inverter based on the drive voltage command value is provided.
The controller
The torque voltage command value is calculated according to the torque command value.
According to the torque command value, a magnetic flux command value that suppresses interference caused by control based on the torque voltage command value is calculated.
The magnetic flux command value is delayed by using a low pal filter.
The non-interference voltage command value is calculated by integrating the magnetic flux command value subjected to the delay processing and the rotation speed of the motor.
The drive voltage command value is calculated by adding the torque voltage command value and the non-interference voltage command value.
The inverter is controlled based on the drive voltage command value.
Motor control system.
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