JP6766398B2 - Magnet temperature estimation method and magnet temperature estimation device - Google Patents

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Description

本発明は、磁石温度推定方法、及び、磁石温度推定装置に関する。 The present invention relates to a magnet temperature estimation method and a magnet temperature estimation device.

同期電動機であるモータの一つとして、回転子に永久磁石を備える永久磁石型のモータが知られている。このような永久磁石型のモータにおいては、固定子に設けられたコイルに電圧が印加されると回転磁界が発生し、回転磁界が永久磁石に作用することにより、回転子が固定子内にて回転する。 As one of the motors that are synchronous motors, a permanent magnet type motor having a permanent magnet in the rotor is known. In such a permanent magnet type motor, when a voltage is applied to the coil provided in the stator, a rotating magnetic field is generated, and the rotating magnetic field acts on the permanent magnet, so that the rotor is moved in the stator. Rotate.

一般に、モータの回転数が大きくなるほど、回転子に設けられた永久磁石の温度が上昇する。一方、永久磁石は、ある上限温度を超えると不可逆に消磁してしまい磁力を失ってしまう。そのため、永久磁石の温度を測定し、永久磁石が上限温度に達しないようにモータの回転数を制限する必要がある。 Generally, as the rotation speed of the motor increases, the temperature of the permanent magnet provided on the rotor rises. On the other hand, when a permanent magnet exceeds a certain upper limit temperature, it is irreversibly degaussed and loses its magnetic force. Therefore, it is necessary to measure the temperature of the permanent magnet and limit the rotation speed of the motor so that the permanent magnet does not reach the upper limit temperature.

永久磁石の温度を測定するために温度センサを用いると温度センサを回転子に組み込む必要があるため、モータの小型化が困難になる。そこで、温度センサを用いずに永久磁石の温度を推定する方法が検討されている。例えば、特許文献1には、モータに印加される電流と、固定子にて発生する誘起電圧とを用いて、永久磁石の温度を推定する方法が開示されている。 When a temperature sensor is used to measure the temperature of a permanent magnet, it is necessary to incorporate the temperature sensor into the rotor, which makes it difficult to miniaturize the motor. Therefore, a method of estimating the temperature of a permanent magnet without using a temperature sensor is being studied. For example, Patent Document 1 discloses a method of estimating the temperature of a permanent magnet by using a current applied to a motor and an induced voltage generated by a stator.

特開2007−6613号公報JP-A-2007-6613

特許文献1に開示された方法では、モータの回転数が小さい場合には誘起電圧が小さくなるため、永久磁石の温度の推定精度が悪くなるという課題がある。 The method disclosed in Patent Document 1 has a problem that the estimation accuracy of the temperature of the permanent magnet is deteriorated because the induced voltage becomes small when the rotation speed of the motor is small.

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、モータの回転子が備える永久磁石の温度の推定精度を向上させることができる、磁石温度推定方法、及び、磁石温度推定装置を提供することである。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is a magnet temperature estimation method and a magnet, which can improve the temperature estimation accuracy of a permanent magnet included in a rotor of a motor. It is to provide a temperature estimation device.

本発明の磁石温度推定方法の一態様によれば、コイルを備える固定子と永久磁石を備える回転子からなるモータの回転を制御するとともに、前記永久磁石の温度を推定する磁石温度推定方法であって、回転子を回転駆動させる基本波周波数の交流電圧をモータの固定子に印加する電圧印加ステップと、基本波周波数とは周波数が異なる重畳周波数の交流電圧を基本波周波数の交流電圧に重畳させる重畳ステップと、重畳周波数をモータの回転数に応じて変化させる重畳周波数変化ステップと、重畳周波数に対応する電流を測定する重畳成分測定ステップと、重畳ステップにて重畳された重畳周波数の交流電圧、及び、重畳成分測定ステップにて測定された重畳周波数の電流を用いてインピーダンスを算出し、該インピーダンスに応じて前記永久磁石の温度を推定する温度推定ステップと、を有する。 According to one aspect of the magnet temperature estimation method of the present invention, the magnet temperature estimation method controls the rotation of a motor including a stator including a coil and a rotor including a permanent magnet, and estimates the temperature of the permanent magnet. Then, the voltage application step of applying the AC voltage of the fundamental wave frequency for driving the rotor to the stator of the motor and the AC voltage of the superimposed frequency different from the fundamental wave frequency are superimposed on the AC voltage of the fundamental wave frequency. A superimposition step, a superimposition frequency change step in which the superimposition frequency is changed according to the rotation speed of the motor, a superimposition component measurement step for measuring the current corresponding to the superimposition frequency, and an AC voltage of the superimposition frequency superimposed in the superimposition step. It also has a temperature estimation step of calculating the impedance using the current of the superimposition frequency measured in the superimposition component measurement step and estimating the temperature of the permanent magnet according to the impedance.

本発明によれば、モータの駆動に用いる基本波周波数とは異なる周波数である重畳周波数を重畳させた電圧をモータに印加し、重畳周波数に応じたインピーダンスを測定する。重畳周波数に応じたインピーダンスと永久磁石の温度との間には所定の相関関係があるため、測定されたインピーダンスに応じて永久磁石の温度を推定することができる。 According to the present invention, a voltage obtained by superimposing a superposed frequency, which is a frequency different from the fundamental wave frequency used for driving the motor, is applied to the motor, and the impedance corresponding to the superposed frequency is measured. Since there is a predetermined correlation between the impedance according to the superimposed frequency and the temperature of the permanent magnet, the temperature of the permanent magnet can be estimated according to the measured impedance.

ここで、重畳周波数に対応する電流を求めるために、重畳周波数及びモータの回転数に応じた測定周波数の電流が測定する必要がある。この測定周波数は、モータの回転数に応じて重畳周波数を変化させることにより、一定の周波数となる。測定周波数が一定となると、測定周波数の電流の測定が容易になるので、重畳周波数に対応する電圧が求めやすくなる。したがって、インピーダンスの算出精度が上がり、永久磁石の温度の推定精度を向上させることができる。 Here, in order to obtain the current corresponding to the superposed frequency, it is necessary to measure the current at the measurement frequency corresponding to the superposed frequency and the rotation speed of the motor. This measurement frequency becomes a constant frequency by changing the superimposition frequency according to the rotation speed of the motor. When the measurement frequency becomes constant, the current of the measurement frequency can be easily measured, so that the voltage corresponding to the superimposed frequency can be easily obtained. Therefore, the impedance calculation accuracy is improved, and the temperature estimation accuracy of the permanent magnet can be improved.

図1は、本発明の磁石温度推定方法の説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram of the magnet temperature estimation method of the present invention. 図2は、磁石温度推定方法の他の説明図である。FIG. 2 is another explanatory diagram of the magnet temperature estimation method. 図3は、磁石温度推定装置及びモータの概略構成図である。FIG. 3 is a schematic configuration diagram of a magnet temperature estimation device and a motor. 図4は、磁石温度推定方法における周波数の説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram of frequencies in the magnet temperature estimation method. 図5は、他の磁石温度推定方法における周波数の説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram of frequencies in other magnet temperature estimation methods.

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

まず、図1を用いて、磁石温度推定方法によってモータの回転子が備える永久磁石の温度Tmを推定する原理について説明する。 First, the principle of estimating the temperature Tm of the permanent magnet included in the rotor of the motor by the magnet temperature estimation method will be described with reference to FIG.

図1は、本発明の磁石温度推定方法の説明図である。図1(a)には、モータの概略構成が示されており、図1(b)には、図1(a)のモータと等価な磁束回路が示されている。なお、磁石温度推定方法を行う磁石温度推定装置(不図示)は、モータの回転制御を行うとともに、モータの回転子が備える永久磁石の温度Tmを推定する。 FIG. 1 is an explanatory diagram of the magnet temperature estimation method of the present invention. FIG. 1 (a) shows a schematic configuration of a motor, and FIG. 1 (b) shows a magnetic flux circuit equivalent to that of the motor of FIG. 1 (a). The magnet temperature estimation device (not shown) that performs the magnet temperature estimation method controls the rotation of the motor and estimates the temperature Tm of the permanent magnet included in the rotor of the motor.

図1(a)に示されるように、モータ1は、固定子2と、固定子2内にて回転する回転子3とにより構成されている。固定子2に設けられたティース4にはコイル5が巻回されている。また、コイル5には外部に設けられた磁石温度推定装置から電圧が印加される。回転子3には永久磁石6が設けられており、コイル5に磁石温度推定装置から基本波周波数の交流電圧が印加されると、コイル5にて発生する回転磁束と永久磁石6の磁束とが誘引又は反発をすることで、回転子3が固定子2内で回転する。 As shown in FIG. 1A, the motor 1 is composed of a stator 2 and a rotor 3 that rotates in the stator 2. A coil 5 is wound around the teeth 4 provided on the stator 2. Further, a voltage is applied to the coil 5 from an external magnet temperature estimation device. A permanent magnet 6 is provided in the rotor 3, and when an AC voltage having a fundamental wave frequency is applied to the coil 5 from a magnet temperature estimator, the rotating magnetic field generated in the coil 5 and the magnetic field of the permanent magnet 6 are generated. By attracting or repelling, the rotor 3 rotates in the stator 2.

ここで、磁石温度推定装置が永久磁石6の温度Tmを推定する方法について説明する。 Here, a method in which the magnet temperature estimation device estimates the temperature Tm of the permanent magnet 6 will be described.

磁石温度推定装置は、モータ1の回転駆動に用いる基本波周波数の交流電圧に対して、基本波周波数よりも周波数が高い高調波の電圧を重畳させ、その重畳させた交流電圧をコイル5に印加する。このようにコイル5に高調波成分を有する電圧が印加されると、コイル5と永久磁石6との間には高調波成分の磁束が発生する。すると、永久磁石6の表面において、コイル5の磁界の高調波成分に応じて渦電流が発生するため、永久磁石6はインダクタンス成分を有することになる。このようにして、モータ1が回転しているときには、固定子2と回転子3とによる磁束回路が構成されることになる。なお、以下では、このように重畳させる高調波成分を重畳成分と称する。 The magnet temperature estimation device superimposes a harmonic voltage having a frequency higher than the fundamental wave frequency on the AC voltage of the fundamental wave frequency used for driving the rotation of the motor 1, and applies the superposed AC voltage to the coil 5. To do. When a voltage having a harmonic component is applied to the coil 5 in this way, a magnetic flux of the harmonic component is generated between the coil 5 and the permanent magnet 6. Then, an eddy current is generated on the surface of the permanent magnet 6 according to the harmonic component of the magnetic field of the coil 5, so that the permanent magnet 6 has an inductance component. In this way, when the motor 1 is rotating, a magnetic flux circuit is formed by the stator 2 and the rotor 3. In the following, the harmonic component to be superposed in this way is referred to as a superimposing component.

図1(b)には、図1(a)と等価な磁束回路が示されている。この図においては、印加電圧の重畳成分(重畳電圧値)Vhと、コイル5に流れる電流の重畳成分(重畳電流値)Ihと、が示されている。また固定子2のコイル5の抵抗がRc、インダクタンスがLcとして示されており、回転子3の永久磁石6の抵抗がRx、インダクタンスがLxとして示されている。ここで、重畳電圧値Vhと重畳電流値Ihとから、Zh=Vh/Ihの関係を用いて重畳インピーダンスZhを求めることができる。この重畳インピーダンスZhは、永久磁石6の温度Tmと相関関係がある。 FIG. 1B shows a magnetic flux circuit equivalent to that of FIG. 1A. In this figure, a superposed component (superimposed voltage value) Vh of the applied voltage and a superposed component (superimposed current value) Ih of the current flowing through the coil 5 are shown. The resistance of the coil 5 of the stator 2 is shown as Rc and the inductance is shown as Lc, the resistance of the permanent magnet 6 of the rotor 3 is shown as Rx, and the inductance is shown as Lx. Here, the superimposition impedance Zh can be obtained from the superimposition voltage value Vh and the superimposition current value Ih by using the relationship of Zh = Vh / Ih. This superimposed impedance Zh has a correlation with the temperature Tm of the permanent magnet 6.

従って、磁石温度推定装置は、基本波周波数の電圧に、基本波周波数よりも周波数が高い重畳周波数の電圧を重畳させ、その重畳させた電圧をモータ1に印加すると、重畳成分に対応する電圧及び電流を用いて重畳インピーダンスZhを算出する。そして、算出された重畳インピーダンスZhと、予め記憶している重畳インピーダンスZhと永久磁石6の温度Tmとの関係とを用いて、永久磁石6の温度Tmを推定する。 Therefore, the magnet temperature estimation device superimposes a voltage having a superposed frequency higher than the fundamental wave frequency on the voltage of the fundamental wave frequency, and when the superposed voltage is applied to the motor 1, the voltage corresponding to the superposed component and The superimposed impedance Zh is calculated using the current. Then, the temperature Tm of the permanent magnet 6 is estimated using the calculated superimposed impedance Zh, the relationship between the superimposed impedance Zh stored in advance and the temperature Tm of the permanent magnet 6.

ここで、磁石温度推定装置においては、モータ1のコイル5へ流れる電流のうちの基本波周波数成分に応じて、回転駆動の制御に用いる基本波周波数の電圧が制御される。同時に、その電流の重畳成分に応じて、永久磁石6の温度Tmの推定に用いる重畳電圧値Vhが制御される。そのため、磁石温度推定装置はコイル5へと流れる電流について、基本波周波数成分と重畳成分とを個々に測定する必要がある。 Here, in the magnet temperature estimation device, the voltage of the fundamental wave frequency used for controlling the rotation drive is controlled according to the fundamental wave frequency component of the current flowing through the coil 5 of the motor 1. At the same time, the superimposed voltage value Vh used for estimating the temperature Tm of the permanent magnet 6 is controlled according to the superimposed component of the current. Therefore, the magnet temperature estimation device needs to individually measure the fundamental wave frequency component and the superimposed component for the current flowing through the coil 5.

図2は、モータ1に流れる電流を示す図である。図2(a)は、モータ1の固定子2のコイル5に流れる電流を回転座標系で示した図である。図2(b)は、電流を固定座標系で示した図である。図2(c)は、図2(b)における固定座標系で示された電流を基本波周波数成分と重畳成分とに分離した図である。 FIG. 2 is a diagram showing a current flowing through the motor 1. FIG. 2A is a diagram showing the current flowing through the coil 5 of the stator 2 of the motor 1 in a rotating coordinate system. FIG. 2B is a diagram showing the current in a fixed coordinate system. FIG. 2C is a diagram in which the current shown in the fixed coordinate system in FIG. 2B is separated into a fundamental wave frequency component and a superposed component.

図2(a)に示すように、コイル5に流れる電流には、回転駆動に用いられる基本波周波数成分と、磁石温度推定に用いられる重畳成分とが含まれている。基本波周波数成分はモータ1のトルクに影響するようにq軸成分により構成されており、重畳成分はモータ1のトルクに影響を及ぼさないようにd軸成分により構成されている。 As shown in FIG. 2A, the current flowing through the coil 5 includes a fundamental wave frequency component used for rotational driving and a superposed component used for magnet temperature estimation. The fundamental wave frequency component is composed of a q-axis component so as to affect the torque of the motor 1, and the superimposed component is composed of a d-axis component so as not to affect the torque of the motor 1.

図2(b)においては、モータ1に流れる電流が固定座標系で示されている。固定座標系においてはU、V、Wの3相の電流が示されている。U相の電流が実線で、V相の電流が一点破線で、W相の電流が二点破線で示されている。これらの電流のそれぞれは、周波数が低く振幅が大きい基本波周波数成分と、周波数が高く振幅が小さい重畳成分とを含む。 In FIG. 2B, the current flowing through the motor 1 is shown in a fixed coordinate system. In the fixed coordinate system, three-phase currents of U, V, and W are shown. The U-phase current is shown by the solid line, the V-phase current is shown by the alternate long and short dash line, and the W-phase current is indicated by the dashed line. Each of these currents contains a fundamental frequency component with a low frequency and a large amplitude, and a superposed component with a high frequency and a small amplitude.

図2(c)においては、図2(b)に示されたモータ1に流れる電流を図中左部に示された基本波周波数成分と、図中右部に示される重畳成分とに分離されている。なお、重畳成分は後述のパルセイティング・ベクトル・インジェクション(Pulsating vector injection)方式によって重畳されているため、重畳成分には異なる2つの周波数成分が存在する。そのため、図2(c)においては、実線及び点線で2つの重畳成分が示されている。 In FIG. 2C, the current flowing through the motor 1 shown in FIG. 2B is separated into a fundamental wave frequency component shown in the left part of the figure and a superposed component shown in the right part of the figure. ing. Since the superposed component is superposed by the pulsating vector injection method described later, there are two different frequency components in the superposed component. Therefore, in FIG. 2C, two overlapping components are shown by a solid line and a dotted line.

ここで、重畳成分は基本波周波数成分よりも振幅が小さい。そのため、基本波周波数成分と重畳成分との測定精度が同じであると、基本波周波数成分と重畳成分との両方を適切に測定することが難しい。そのため、本実施形態においては、後述のように、基本波周波数成分と重畳成分とを測定する電流検出部を別に設けている。 Here, the superimposed component has a smaller amplitude than the fundamental frequency component. Therefore, if the measurement accuracy of the fundamental wave frequency component and the superimposed component is the same, it is difficult to properly measure both the fundamental wave frequency component and the superimposed component. Therefore, in the present embodiment, as will be described later, a current detection unit for measuring the fundamental wave frequency component and the superimposed component is separately provided.

図3は、磁石温度推定装置及びモータ1の概略構成図である。なお、各構成の入出力の線に付された2本斜線および3本斜線は、それぞれ、各構成にて入出力される値が2次元、3次元のベクトルであることを示している。 FIG. 3 is a schematic configuration diagram of the magnet temperature estimation device and the motor 1. The two diagonal lines and the three diagonal lines attached to the input / output lines of each configuration indicate that the values input / output in each configuration are two-dimensional and three-dimensional vectors, respectively.

図3には、モータ1と磁石温度推定装置100とが示されている。また、モータ1の回転数を測定できるように、回転センサ1Aが設けられている。 FIG. 3 shows the motor 1 and the magnet temperature estimation device 100. Further, a rotation sensor 1A is provided so that the rotation speed of the motor 1 can be measured.

磁石温度推定装置100により実現される機能の概略は以下の通りである。基本波電流指令値生成部101から出力される基本波電流指令値idsf、iqsfに応じて、基本波周波数の交流電力vu、vv、vwがモータ1に印加されることで、モータ1は所望の回転数で回転する。あわせて、重畳電流指令値生成部111から出力される重畳波電流指令値idsc、iqscに応じた重畳周波数の電力が、加算器104を介して基本波周波数の交流電力に重畳される。そのため、モータ1には重畳成分が重畳された電圧が印加されることになる。そして、磁石温度推定部118が、重畳成分の電圧及び電流を用いて重畳インピーダンスZhを測定し、その重畳インピーダンスZhに応じてモータ1の回転子3が備える永久磁石6の温度Tmを推定する。 The outline of the function realized by the magnet temperature estimation device 100 is as follows. By applying the AC power vu, vv, vw of the fundamental wave frequency to the motor 1 according to the fundamental wave current command values idsf * and iqsf * output from the fundamental wave current command value generator 101, the motor 1 It rotates at a desired rotation speed. At the same time, the power of the superimposition frequency corresponding to the superimposition wave current command values idsc * and iqsc * output from the superimposition current command value generation unit 111 is superposed on the AC power of the fundamental wave frequency via the adder 104. Therefore, a voltage on which the superimposed component is superimposed is applied to the motor 1. Then, the magnet temperature estimation unit 118 measures the superimposition impedance Zh using the voltage and current of the superimposition component, and estimates the temperature Tm of the permanent magnet 6 included in the rotor 3 of the motor 1 according to the superimposition impedance Zh.

磁石温度推定装置100の詳細な構成について説明する。 The detailed configuration of the magnet temperature estimation device 100 will be described.

基本波電流指令値生成部101は不図示の操作手段からの入力に応じて、モータ1が所望の回転数で駆動するような基本波電流指令値idsf、iqsfを減算器102に出力する。 The fundamental wave current command value generation unit 101 outputs the fundamental wave current command values idsf * and iqsf * to the subtractor 102 so that the motor 1 is driven at a desired rotation speed in response to an input from an operating means (not shown). ..

減算器102は、基本波電流指令値idsf、iqsfから、それぞれ、基本波電流検出値idsf、iqsfを減算し、これらの減算結果を電流制御部103に出力する。なお、基本波電流検出値idsf、iqsfは、モータ1へ流れる電流の基本波成分の検出値である。 The subtractor 102 subtracts the fundamental wave current detection values idsf and iqsf from the fundamental wave current command values idsf * and iqsf * , respectively, and outputs these subtraction results to the current control unit 103. The fundamental wave current detection values idsf and iqsf are detection values of the fundamental wave component of the current flowing through the motor 1.

電流制御部103は、減算器102における減算結果がそれぞれゼロに近づくように、第1電圧指令値vd0、vq0を加算器104に出力する。具体的には、電流制御部103は、基本波電流指令値idsf、iqsfと、基本波電流検出値idsf、iqsfとの偏差がなくなるように比例積分制御を行う。 The current control unit 103 outputs the first voltage command values vd0 * and vq0 * to the adder 104 so that the subtraction results in the subtractor 102 approach zero, respectively. Specifically, the current control unit 103 performs proportional integration control so that there is no deviation between the fundamental wave current command values idsf * and iqsf * and the fundamental wave current detection values idsf and iqsf.

加算器104は、電流制御部103から出力された第1電圧指令値vd0、vq0に、共振制御部113から出力される重畳成分である重畳波電圧指令値vdsc、vqscを加算する。そして、加算器104は、重畳成分が重畳された第2電圧指令値vds、vqsを座標変換部105へ出力する。 The adder 104 adds the superimposed wave voltage command values vdsc * and vqsc * , which are superimposed components output from the resonance control unit 113, to the first voltage command values vd0 * and vq0 * output from the current control unit 103. .. Then, the adder 104 outputs the second voltage command values vds * and vqs * on which the superimposed components are superimposed to the coordinate conversion unit 105.

座標変換部105は、加算器104から出力された第2電圧指令値vds、vqsに対して、回転座標(dq軸)から3相座標(uvw相)への変換を行い、3相電圧指令値vu、vv、vwを算出する。そして、座標変換部105は、算出した3相電圧指令値vu、vv、vwを、電力変換部106に出力する。 The coordinate conversion unit 105 converts the second voltage command values vds * and vqs * output from the adder 104 from the rotating coordinates (dq axis) to the three-phase coordinates (uvw phase), and the three-phase voltage. Calculate the command values vu * , vv * , and vw * . Then, the coordinate conversion unit 105 outputs the calculated three-phase voltage command values vu * , vv * , and vw * to the power conversion unit 106.

電力変換部106は、例えばコンバータとインバータで構成される電力変換回路を備えている。また、電力変換部106には、不図示のバッテリーから直流電圧が供給されている。電力変換部106は、3相電圧指令値vu、vv、vwによりインバータが制御されることで、バッテリーから出力される直流電圧を交流の3相電圧vu、vv、vwに変換して、モータ1に出力する。 The power conversion unit 106 includes, for example, a power conversion circuit including a converter and an inverter. Further, a DC voltage is supplied to the power conversion unit 106 from a battery (not shown). The power conversion unit 106 converts the DC voltage output from the battery into AC three-phase voltages vu, vv, and vw by controlling the inverter with the three-phase voltage command values vu * , vv * , and vw *. , Output to motor 1.

電流検出部107、114は、例えばホール素子などを用いて構成され、磁石温度推定装置100からモータ1へと流れる3相電流iu、iv、iwを検出する。なお、電流検出部114の電流の検出精度は、電流検出部107の電流の検出精度よりも高い。 The current detection units 107 and 114 are configured by using, for example, a Hall element, and detect three-phase currents iu, iv, and iwa flowing from the magnet temperature estimation device 100 to the motor 1. The current detection accuracy of the current detection unit 114 is higher than the current detection accuracy of the current detection unit 107.

電流検出部107は、検出したアナログの電流値である3相電流iu、iv、iwを、A/D変換部108に出力する。A/D変換部108は、電流検出部107が測定したアナログの3相電流iu、iv、iwをデジタルの電流値に変換して、座標変換部109に出力する。座標変換部109は、3相座標を回転座標に変換し、回転座標で示された電流値をバンドストップフィルター(BSF)110に出力する。BSF110は、基本波周波数以外を通過させない性質を有しており、基本波周波数成分のみからなる基本波電流検出値idsf、iqsfを減算器102に出力する。 The current detection unit 107 outputs the detected analog current values iu, iv, and iwa of the three-phase currents to the A / D conversion unit 108. The A / D conversion unit 108 converts the analog three-phase currents iu, iv, and iwa measured by the current detection unit 107 into digital current values, and outputs them to the coordinate conversion unit 109. The coordinate conversion unit 109 converts the three-phase coordinates into rotating coordinates, and outputs the current value indicated by the rotating coordinates to the band stop filter (BSF) 110. The BSF 110 has a property of not passing through other than the fundamental wave frequency, and outputs the fundamental wave current detection values idsf and iqsf composed of only the fundamental wave frequency components to the subtractor 102.

一方、電流検出部114は、検出した3相電流iu、iv、iwを、バンドパスフィルター(BPF)115に出力する。 On the other hand, the current detection unit 114 outputs the detected three-phase currents iu, iv, and iwa to the bandpass filter (BPF) 115.

ここで、磁石温度推定装置100からモータ1へと流れる電流を固定座標系で観測した場合には、基本波周波数と重畳周波数との和及び差の成分の重畳信号が電流に現れる。そのため、電流検出部114は、基本波周波数と重畳周波数との和及び差の周波数に対応する成分の電流を測定する。そして、その測定された電流が重畳成分の電流となる。なお、このように測定される周波数を測定周波数と称し、詳細については後に図4を用いて説明する。 Here, when the current flowing from the magnet temperature estimation device 100 to the motor 1 is observed in the fixed coordinate system, the superimposed signal of the sum and difference components of the fundamental wave frequency and the superimposed frequency appears in the current. Therefore, the current detection unit 114 measures the current of the component corresponding to the sum and difference frequencies of the fundamental wave frequency and the superposed frequency. Then, the measured current becomes the current of the superimposed component. The frequency measured in this way is referred to as a measurement frequency, and details will be described later with reference to FIG.

そこで、測定周波数成分の電流を測定には、測定周波数を通過させる性質を有するBPF115が用いられる。BPF115からは、測定周波数の3相電流iu、iv、iwがA/D変換部116に出力される。そして、A/D変換部116は、アナログの3相電流iu、iv、iwをデジタルの電流値に変換して座標変換部117に出力する。座標変換部117は、3相をdq軸座標に変換して求めた電流値を、重畳成分の重畳波電流検出値idsc、iqscとして減算器112に出力する。 Therefore, BPF115 having a property of passing the measurement frequency is used for measuring the current of the measurement frequency component. From the BPF 115, the three-phase currents iu, iv, and iwa of the measurement frequency are output to the A / D converter 116. Then, the A / D conversion unit 116 converts the analog three-phase currents iu, iv, and iw into digital current values and outputs them to the coordinate conversion unit 117. The coordinate conversion unit 117 outputs the current values obtained by converting the three phases into dq-axis coordinates to the subtractor 112 as the superimposed wave current detection values idsc and iqsc of the superimposed component.

重畳電流指令値生成部111には、回転センサ1Aが検出したモータ1の回転数が入力されており、その回転数に応じて重畳周波数を決定する。そして、重畳電流指令値生成部111は、決定した重畳周波数に応じた重畳波電流指令値idsc、iqscを出力する。なお、重畳電流指令値生成部111における重畳周波数の決定方法については、後に図4を用いて説明する。また、重畳電流指令値生成部111は、重畳成分がモータ1の回転に影響を与えないように、q軸成分の重畳波電流指令値iqscとしてゼロを出力する。 The rotation speed of the motor 1 detected by the rotation sensor 1A is input to the superimposed current command value generation unit 111, and the superimposed frequency is determined according to the rotation speed. Then, the superimposed current command value generation unit 111 outputs the superimposed wave current command values idsc * and iqsc * according to the determined superimposed frequency. The method of determining the superimposition frequency in the superimposition current command value generation unit 111 will be described later with reference to FIG. Further, the superimposed current command value generation unit 111 outputs zero as the superimposed wave current command value iqsc * of the q-axis component so that the superimposed component does not affect the rotation of the motor 1.

減算器112には、重畳波電流指令値idsc、iqscが入力されるとともに、座標変換部117からの重畳波電流検出値idsc、iqscがフィードバック入力される。減算器112は、重畳波電流指令値idsc、iqscのそれぞれから重畳波電流検出値idsc、iqscを減算し、減算結果を共振制御部113に出力する。 The superimposed wave current command values idsc * and iqsc * are input to the subtractor 112, and the superimposed wave current detection values idsc and iqsc from the coordinate conversion unit 117 are input as feedback. The subtractor 112 subtracts the superimposed wave current detection values idsc and iqsc from the superimposed wave current command values idsc * and iqsc * , respectively, and outputs the subtraction result to the resonance control unit 113.

共振制御部113は、減算器112からの出力がゼロに近づくように、重畳波電圧指令値vdsc、vqscを生成する。そして、共振制御部113は、重畳波電圧指令値vdsc、vqscを、加算器104、及び、磁石温度推定部118に出力する。 The resonance control unit 113 generates superposed wave voltage command values vdsc * and vqsc * so that the output from the subtractor 112 approaches zero. Then, the resonance control unit 113 outputs the superimposed wave voltage command values vdsc * and vqsc * to the adder 104 and the magnet temperature estimation unit 118.

なお、共振制御部113は、重畳波電圧指令値vdsc、vqscの振幅や、重畳波電圧指令値vdsc、vqscの出力間隔を任意に設定することができる。ここで、q軸成分の重畳波電圧指令値vqscは、モータ1の回転トルクに影響する。そのため、重畳波成分がモータ1の回転トルクに影響を与えないように、共振制御部113は、q軸成分の重畳波電圧指令値vqscとしてゼロを出力し、d軸成分の重畳波電圧指令値vdscのみを変化させて出力する。 The resonance controller 113, the superimposed wave voltage command value vdsc *, vqsc * of and amplitude, superimposed wave voltage command value Vdsc *, it is possible to arbitrarily set the output interval vqsc *. Here, the superimposed wave voltage command value vqsc * of the q-axis component affects the rotational torque of the motor 1. Therefore, the resonance control unit 113 outputs zero as the superimposed wave voltage command value vqsc * of the q-axis component so that the superimposed wave component does not affect the rotational torque of the motor 1, and the superimposed wave voltage command of the d-axis component. Only the value vdsc * is changed and output.

また、共振制御部113は、パルセイティング・ベクトル・インジェクション(Pulsating vector injection)方式によって重畳波電圧指令値vdscを出力する。具体的には、共振制御部113は、重畳波電圧指令値vdscに正負の符号を交互に付して出力する。このようにすることにより、モータ1への指令値として加算器104から出力される第2電圧指令値vds、vqsにおいては、d軸方向に、重畳波電圧指令値vdscに応じた進みと遅れとが交互に生じることになる。 Further, the resonance control unit 113 outputs the superimposed wave voltage command value vdsc * by the pulsating vector injection method. Specifically, the resonance control unit 113 outputs the superimposed wave voltage command value vdsc * with positive and negative signs alternately. By doing so, in the second voltage command values vds * and vqs * output from the adder 104 as the command value to the motor 1, the advance according to the superimposed wave voltage command value vdsc * in the d-axis direction. And delay will occur alternately.

磁石温度推定部118には、重畳波電流指令値idsc、iqscが入力されるとともに、共振制御部113から重畳波電圧指令値vdsc、vqscが入力される。なお、上述のように、q軸成分の重畳波電流指令値iqsc、及び、重畳波電圧指令値vqscはゼロである。そのため、磁石温度推定部118は、重畳波電流指令値idscと重畳波電圧指令値vdscとを用いて重畳インピーダンスZhを算出する。 The magnet temperature estimating unit 118, the superimposed wave current command value IDSC *, with Iqsc * is input, superimposed wave voltage command value vdsc from the resonance controller 113 *, vqsc * is input. As described above, the superimposed wave current command value iqsc * and the superimposed wave voltage command value vqsc * of the q-axis component are zero. Therefore, the magnet temperature estimation unit 118 calculates the superimposed impedance Zh using the superimposed wave current command value idsc * and the superimposed wave voltage command value vdsc * .

上述のように、重畳インピーダンスZhは、固定子2の永久磁石6の温度Tmと相関関係がある。そのため、磁石温度推定部118は、重畳インピーダンスZhと永久磁石6の温度Tmとの相関関係を示すテーブルを予め記憶しておき、算出した重畳インピーダンスZhと記憶しているテーブルとを用いて、永久磁石6の温度Tmを推定する。 As described above, the superimposed impedance Zh has a correlation with the temperature Tm of the permanent magnet 6 of the stator 2. Therefore, the magnet temperature estimation unit 118 stores in advance a table showing the correlation between the superimposed impedance Zh and the temperature Tm of the permanent magnet 6, and uses the calculated superimposed impedance Zh and the stored table to make it permanent. The temperature Tm of the magnet 6 is estimated.

ここで、重畳電流指令値生成部111にて決定される重畳周波数について説明する。重畳成分はパルセイティング・ベクトル・インジェクション方式によって、重畳波電圧指令値vdscの正または負のいずれかの値を交互に重畳している。そのため、固定座標系において相電流に現れる重畳信号は以下のように示すことができる。 Here, the superimposition frequency determined by the superimposition current command value generation unit 111 will be described. The superimposition component alternately superimposes either positive or negative values of the superimposition wave voltage command value vdsc * by the pulsating vector injection method. Therefore, the superimposed signal appearing in the phase current in the fixed coordinate system can be shown as follows.

Figure 0006766398
Figure 0006766398

ただし、ωはモータ1の基本波周波数、ωhfは重畳周波数、Idhfはd軸重畳信号の振幅、φ及びφは、初期位相を示すものとする。 However, ω m is the fundamental wave frequency of the motor 1, ω hf is the superimposed frequency, I dhf is the amplitude of the d-axis superimposed signal, and φ h and φ l are the initial phases.

式(1)に示されるように、重畳信号は「ω+ωhf」及び「ω−ωhf」の周波数の角周波数となる。そこで、重畳電流指令値生成部111は、「ω+ωhf」又は「ω−ωhf」の角周波数が一定の周波数となるように、重畳周波数ωhfを決定する。この動作の詳細について図4を用いて説明する。 As shown in the equation (1), the superimposed signal is an angular frequency of the frequencies of “ω m + ω hf ” and “ω m −ω hf ”. Therefore, the superimposed current command value generation unit 111 determines the superimposed frequency ω hf so that the angular frequency of “ω m + ω hf ” or “ω m −ω hf ” becomes a constant frequency. The details of this operation will be described with reference to FIG.

図4は、測定周波数や重畳信号成分などの磁石温度推定装置における周波数を示す図である。この図においては、「ω+ωhf」が一定の値になるように重畳周波数ωhfが決定されている。図4(a)には、重畳周波数ωhfが回転座標系にて示されている。この図によれば、モータ1の回転数N[rpm]が増加する、すなわち、基本波周波数ωが増加するに従って、重畳周波数ωhfが小さくなる。具体的には、基本波周波数ωと重畳周波数ωhfとを加算した「ω+ωhf」が一定の値になるように、重畳周波数ωhfを変化させる。 FIG. 4 is a diagram showing frequencies in a magnet temperature estimation device such as measurement frequencies and superimposed signal components. In this figure, the superimposition frequency ω hf is determined so that “ω m + ω hf ” becomes a constant value. In FIG. 4A, the superimposed frequency ω hf is shown in the rotating coordinate system. According to this figure, as the rotation speed N [rpm] of the motor 1 increases, that is, as the fundamental wave frequency ω m increases, the superimposed frequency ω hf decreases. Specifically, the superimposition frequency ω hf is changed so that “ω m + ω hf ”, which is the sum of the fundamental wave frequency ω m and the superimposition frequency ω hf , becomes a constant value.

図4(b)には、基本波周波数成分が実線で、相電流に現れる重畳成分のうちの「ω+ωhf」が1点鎖線で、「ω−ωhf」が2点鎖線で示されている。なお、重畳成分はパルセイティング・ベクトル・インジェクション方式によって重畳されているため、重畳成分が正方向に印加された場合の重畳成分が「ω+ωhf」であり、負方向に印加された場合の重畳成分が「ω−ωhf」である。 In FIG. 4B, the fundamental wave frequency component is a solid line, “ω m + ω hf ” among the superimposed components appearing in the phase current is a one-dot chain line, and “ω m −ω hf ” is a two-dot chain line. Has been done. Since the superposed components are superposed by the pulsating vector injection method, the superposed components are "ω m + ω hf " when the superposed components are applied in the positive direction, and when they are applied in the negative direction. The superposed component is "ω m −ω hf ".

ここで、電流検出部114、BPF115を用いて「ω+ωhf」又は「ω−ωhf」のいずれかの測定周波数の電流を測定することによって、重畳周波数ωhfに応じた電流を求める。上述のように、「ω+ωhf」が一定の値であるため、BPF115は、「ω+ωhf」の周波数を通過させる性質のみを持てばよい。 Here, the current corresponding to the superposed frequency ω hf is obtained by measuring the current at the measurement frequency of either “ω m + ω hf ” or “ω m −ω hf ” using the current detection unit 114 and the BPF 115. .. As described above, since "ω m + ω hf " is a constant value, the BPF 115 only needs to have the property of passing the frequency of "ω m + ω hf ".

なお、図4においては、「ω+ωhf」が一定の周波数となる例を用いたがこれに限らない。基本波周波数ωから重畳周波数ωhfを減算した「ω−ωhf」が一定の周波数となるように重畳周波数ωhfを制御してもよい。このような場合には、「ω−ωhf」の周波数の電流が、電流検出部114、BPF11を用いて測定されることになる。 In FIG. 4, an example is used in which "ω m + ω hf " has a constant frequency, but the frequency is not limited to this. The superimposition frequency ω hf may be controlled so that “ω m −ω hf ” obtained by subtracting the superimposition frequency ω hf from the fundamental wave frequency ω m becomes a constant frequency. In such a case, the current having a frequency of “ω m −ω hf ” is measured by using the current detection unit 114 and the BPF 11.

図5は、本実施形態のように重畳周波数ωhfの値をモータ1の回転数Nに応じて変化させず、一定の値である場合の磁石温度推定装置における周波数を示す図である。図5(a)に示されるように、重畳周波数ωhfは、一定の値である。このような場合には、図5(b)に示されるように、相電流に現れる重畳成分の「ω+ωhf」及び「ω−ωhf」のいずれも一定の値とならない。そのため、図3におけるBPF115は、特定の周波数の信号のみを通過させる性質を持てばよいわけではない。 FIG. 5 is a diagram showing a frequency in a magnet temperature estimation device when the value of the superimposed frequency ω hf is not changed according to the rotation speed N of the motor 1 as in the present embodiment and is a constant value. As shown in FIG. 5A, the superimposed frequency ω hf is a constant value. In such a case, as shown in FIG. 5 (b), neither of the superimposed components “ω m + ω hf ” and “ω m −ω hf ” appearing in the phase current becomes a constant value. Therefore, the BPF 115 in FIG. 3 does not have to have the property of passing only a signal having a specific frequency.

また、重畳インピーダンスZhと永久磁石6の温度Tmとの相関関係は、重畳周波数ωhfに応じて異なることが知られている。そこで、磁石温度推定部118は、重畳周波数ωhfに応じて、重畳インピーダンスZhと永久磁石6の温度Tmとの相関関係を示すテーブルを複数記憶しておき、そのテーブルを用いて、重畳周波数ωhfに応じた補正量を求める。そして、その補正量を用いて、推定した永久磁石6の温度Tmを補正することで、永久磁石6の温度Tmの推定精度を向上させることができる。 Further, it is known that the correlation between the superimposed impedance Zh and the temperature Tm of the permanent magnet 6 differs depending on the superimposed frequency ω hf . Therefore, the magnet temperature estimation unit 118 stores a plurality of tables showing the correlation between the superimposition impedance Zh and the temperature Tm of the permanent magnet 6 according to the superimposition frequency ω hf , and uses the table to store the superimposition frequency ω. The correction amount according to hf is obtained. Then, by correcting the estimated temperature Tm of the permanent magnet 6 by using the correction amount, the estimation accuracy of the temperature Tm of the permanent magnet 6 can be improved.

また、重畳電流指令値生成部111にて一定の値となるように制御される測定周波数は、モータ1の回転数が最大である場合の基本波周波数ωよりも大きくなるように設定される。このようにすることで、モータ1の回転数がどれだけ大きくなったとしても、モータ1に流れる電流における測定周波数と基本波周波数ωとが同じになることはない。そのため、電流検出部107、114において、それぞれの電流を適切に検出することができる。 Further, the measurement frequency controlled so as to be a constant value by the superimposed current command value generation unit 111 is set to be larger than the fundamental wave frequency ω m when the rotation speed of the motor 1 is maximum. .. By doing so, no matter how large the rotation speed of the motor 1, the measured frequency in the current flowing through the motor 1 and the fundamental wave frequency ω m do not become the same. Therefore, the current detection units 107 and 114 can appropriately detect the respective currents.

本実施形態の磁石温度推定方法よれば、以下の効果を得ることができる。 According to the magnet temperature estimation method of the present embodiment, the following effects can be obtained.

本実施形態の磁石温度推定方法によれば、基本波電流指令値生成部101から出力される基本波電流指令値idsf、iqsfに応じてモータ1に電圧が印加される電圧印加ステップが実行される。共振制御部113及び加算器104によって、基本波成分に応じた第1電圧指令値vd0、vq0に対して、重畳電流指令値生成部111から出力される重畳周波数ωhfの重畳波電圧指令値vdsc、vqscが重畳される、重畳ステップが実行される。重畳電流指令値生成部111においては、モータ1の回転数に応じて重畳周波数ωhfを変化させる重畳周波数変化ステップが行われる。電流検出部107によって、重畳周波数ωhfに応じた電流を測定する重畳成分測定ステップが実行される。そして、磁石温度推定部118によって、重畳周波数ωhfに対応する電圧及び電流から重畳インピーダンスZhを算出し、重畳インピーダンスZhに応じてモータ1の回転子が備える永久磁石6の温度Tmを推定する温度推定ステップが実行される。 According to the magnet temperature estimation method of the present embodiment, the voltage application step in which the voltage is applied to the motor 1 according to the fundamental wave current command values idsf * and iqsf * output from the fundamental wave current command value generation unit 101 is executed. Will be done. The resonance control unit 113 and the adder 104 give the superimposed wave voltage command of the superimposed frequency ω hf output from the superimposed current command value generation unit 111 to the first voltage command values vd0 * and vq0 * according to the fundamental wave component. A superposition step is performed in which the values vdsc * and vqsc * are superposed. In the superimposed current command value generation unit 111, a superimposed frequency change step of changing the superimposed frequency ω hf according to the rotation speed of the motor 1 is performed. The current detection unit 107 executes a superimposition component measurement step of measuring the current according to the superimposition frequency ω hf . Then, the magnet temperature estimation unit 118 calculates the superimposition impedance Zh from the voltage and current corresponding to the superimposition frequency ω hf , and estimates the temperature Tm of the permanent magnet 6 included in the rotor of the motor 1 according to the superimposition impedance Zh. The estimation step is performed.

ここで、重畳成分測定ステップにおいては、重畳周波数ωhfに応じた電流を測定するために、モータ1の回転数と重畳周波数ωhfとによって決定される測定周波数の電流が測定される。重畳周波数変化ステップにおいてモータ1の回転数に応じて重畳周波数ωhfを変化させることにより、重畳成分測定ステップにて測定される測定周波数を一定の値にすることができる。このようにすることで、重畳成分測定ステップにおいては、一定の値である測定周波数の電流のみを測定すればよいことになるため、電流の測定精度を向上させることができる。したがって、インピーダンスの測定精度が高まり、永久磁石6の温度Tmの推定精度を向上させることができる。 Here, in the superimposition component measurement step, in order to measure the current corresponding to the superimposition frequency ω hf , the current of the measurement frequency determined by the rotation speed of the motor 1 and the superimposition frequency ω hf is measured. By changing the superimposition frequency ω hf according to the rotation speed of the motor 1 in the superimposition frequency change step, the measurement frequency measured in the superimposition component measurement step can be set to a constant value. By doing so, in the superimposed component measurement step, it is only necessary to measure the current at the measurement frequency which is a constant value, so that the measurement accuracy of the current can be improved. Therefore, the impedance measurement accuracy is improved, and the estimation accuracy of the temperature Tm of the permanent magnet 6 can be improved.

また、本実施形態の磁石温度推定方法によれば、電流検出部114により行われる重畳成分測定ステップとは別に、電流検出部107によって基本波周波数の電流を測定する基本波成分測定ステップが実行される。一般に、重畳成分は基本波周波数成分よりも振幅が小さいため、電流検出部114の測定精度を電流検出部107の測定精度よりも高くすることで、重畳成分の電流を適切に測定することができる。このようにすることで重畳インピーダンスZhの算出精度が向上するので、永久磁石6の温度Tmの推定の精度を向上させることができる。 Further, according to the magnet temperature estimation method of the present embodiment, in addition to the superimposed component measurement step performed by the current detection unit 114, the fundamental wave component measurement step of measuring the current of the fundamental wave frequency is executed by the current detection unit 107. Ru. In general, since the superimposed component has a smaller amplitude than the fundamental frequency component, the current of the superimposed component can be appropriately measured by making the measurement accuracy of the current detection unit 114 higher than the measurement accuracy of the current detection unit 107. .. By doing so, the accuracy of calculating the superimposed impedance Zh is improved, so that the accuracy of estimating the temperature Tm of the permanent magnet 6 can be improved.

また、本実施形態の磁石温度推定方法によれば、重畳電流指令値生成部111において、モータ1の回転数に応じた基本波周波数ωと重畳周波数ωhfとの加算値「ω+ωhf」、又は、基本波周波数ωから重畳周波数ωhfの減算値「ω−ωhf」が一定の周波数となるように、重畳周波数ωhfを変化させる重畳周波数変化ステップが実行される。 Further, according to the magnet temperature estimation method of the present embodiment, in the superimposed current command value generation unit 111, the added value “ω m + ω hf ” of the fundamental wave frequency ω m and the superimposed frequency ω hf according to the rotation speed of the motor 1 , Or the superimposition frequency change step of changing the superimposition frequency ω hf is executed so that the subtraction value “ω m −ω hf ” of the superimposition frequency ω hf from the fundamental wave frequency ω m becomes a constant frequency.

共振制御部113は、パルセイティング・ベクトル・インジェクション方式によって、重畳成分の符号の正負を交互に変えながら重畳成分を基本波成分に重畳させている。そのため、モータ1に流れる電流には、基本波周波数と重畳周波数との和又は差の両者が含まれる。 The resonance control unit 113 superimposes the superposed component on the fundamental wave component while alternately changing the sign of the superposed component by the pulsating vector injection method. Therefore, the current flowing through the motor 1 includes both the sum or the difference between the fundamental frequency and the superimposed frequency.

従って、重畳成分検出ステップにおいては、モータ1に流れる電流のうち、モータ1の回転数に応じた基本波周波数と重畳周波数との和又は差である測定周波数の電流が検出される。重畳周波数変化ステップにおいて、測定周波数が一定の値となるように制御されているため、重畳成分検出ステップにおいてはその一定の値である測定周波数の電流のみを測定すればよい。したがって、重畳成分の電流の測定精度が向上するので、永久磁石6の温度Tmの推定精度を向上させることができる。また、電流検出に用いる構成を簡略化できる。 Therefore, in the superimposition component detection step, among the currents flowing through the motor 1, the current of the measurement frequency, which is the sum or difference between the fundamental wave frequency and the superimposition frequency according to the rotation speed of the motor 1, is detected. Since the measurement frequency is controlled to be a constant value in the superimposition frequency change step, only the current of the measurement frequency, which is the constant value, needs to be measured in the superimposition component detection step. Therefore, since the measurement accuracy of the current of the superimposed component is improved, the estimation accuracy of the temperature Tm of the permanent magnet 6 can be improved. In addition, the configuration used for current detection can be simplified.

また、本実施形態の磁石温度推定方法によれば、電流検出部114により検出されたアナログ電流値に対してバンドパスフィルター(BPF)115によるフィルタ処理ステップを実行した後に、A/D変換部116によってデジタルの電流値に変換される。ここで、BPF115は、基本波周波数と重畳周波数とにより決まる測定周波数を通過させる性質を有する。上述のように、測定周波数は、モータ1の回転数によらず一定の値であるため、測定周波数の電流を確実に検出することができる。そのため、重畳周波数に応じた電流の検出精度が向上し、永久磁石6の温度Tmの推定精度を向上させることができる。また、BPF115の構成を簡略化することができる。 Further, according to the magnet temperature estimation method of the present embodiment, after executing the filter processing step by the bandpass filter (BPF) 115 on the analog current value detected by the current detection unit 114, the A / D conversion unit 116 Converts to a digital current value. Here, the BPF 115 has a property of passing a measurement frequency determined by a fundamental wave frequency and a superposed frequency. As described above, since the measurement frequency is a constant value regardless of the rotation speed of the motor 1, the current of the measurement frequency can be reliably detected. Therefore, the accuracy of detecting the current according to the superimposed frequency is improved, and the accuracy of estimating the temperature Tm of the permanent magnet 6 can be improved. Moreover, the configuration of the BPF 115 can be simplified.

また、本実施形態の磁石温度推定方法によれば、一定の値である測定周波数は、モータ1の回転数が最大である場合の基本波周波数よりも大きい。このようにすることで、モータ1の回転数がどれだけ大きくなったとしても、モータ1に流れる電流における測定周波数と基本波周波数とが同じになることはない。 Further, according to the magnet temperature estimation method of the present embodiment, the measurement frequency, which is a constant value, is larger than the fundamental wave frequency when the rotation speed of the motor 1 is maximum. By doing so, no matter how large the rotation speed of the motor 1, the measured frequency and the fundamental wave frequency in the current flowing through the motor 1 will not be the same.

ここで、測定周波数と基本波周波数とが同じになってしまうと、測定周波数と基本波周波数成分との電流を個々に検出することが困難になる。そのため、重畳成分の電流の測定制度が低下してしまう。しかしながら、一定の値である測定周波数を、モータ1の回転数が最大である場合の基本波周波数よりも常に大きくすることで、測定周波数と基本波周波数とが同じ値になることはなくなるので、重畳成分の電流を確実に測定することができる。したがって、永久磁石6の温度Tmの推定精度を向上させることができる。 Here, if the measurement frequency and the fundamental wave frequency become the same, it becomes difficult to individually detect the currents of the measurement frequency and the fundamental wave frequency component. Therefore, the measurement system of the current of the superimposed component is lowered. However, by always making the measurement frequency, which is a constant value, higher than the fundamental wave frequency when the rotation speed of the motor 1 is maximum, the measurement frequency and the fundamental wave frequency will not be the same value. The current of the superimposed component can be reliably measured. Therefore, the accuracy of estimating the temperature Tm of the permanent magnet 6 can be improved.

また、磁石温度推定部118は、重畳周波数ωhfに応じた、インピーダンスと永久磁石6の温度Tmとの相関関係を用いて求めた補正量を用いて、推定した永久磁石6の温度Tmを補正する温度補正ステップを実行する。重畳周波数ωhfに応じて、インピーダンスと永久磁石6の温度Tmとの相関関係が異なる。そのため、このような温度補正ステップを実行することでより適切な相関関係を用いることで推定された永久磁石6の温度Tmが補正されるので、永久磁石6の温度Tmの推定精度を向上させることができる。 Further, the magnet temperature estimation unit 118 corrects the estimated temperature Tm of the permanent magnet 6 by using the correction amount obtained by using the correlation between the impedance and the temperature Tm of the permanent magnet 6 according to the superimposed frequency ω hf. Perform the temperature compensation step. The correlation between the impedance and the temperature Tm of the permanent magnet 6 differs depending on the superimposed frequency ω hf . Therefore, by executing such a temperature correction step, the temperature Tm of the permanent magnet 6 estimated by using a more appropriate correlation is corrected, so that the estimation accuracy of the temperature Tm of the permanent magnet 6 can be improved. Can be done.

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。 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.

1 モータ
1A 回転センサ
5 コイル
6 永久磁石
100 磁石温度推定装置
101 基本波電流指令値生成部
107、114 電流検出部
110 バンドストップフィルター(BSF)
111 重畳電流指令値生成部
113 共振制御部
115 バンドパスフィルター(BPF)
118 磁石温度推定部
1 Motor 1A Rotation sensor 5 Coil 6 Permanent magnet 100 Magnet temperature estimator 101 Fundamental wave current command value generator 107, 114 Current detector 110 Band stop filter (BSF)
111 Superimposed current command value generator 113 Resonance control unit 115 Bandpass filter (BPF)
118 Magnet temperature estimation unit

Claims (7)

コイルを備える固定子と永久磁石を備える回転子からなるモータの回転を制御するとともに、前記永久磁石の温度を推定する磁石温度推定方法であって、
前記回転子を回転駆動させる基本波周波数の交流電圧を前記モータの固定子に印加する電圧印加ステップと、
前記基本波周波数とは周波数が異なる重畳周波数の交流電圧を前記基本波周波数の交流電圧に重畳させる重畳ステップと、
前記重畳周波数を前記モータの回転数に応じて変化させる重畳周波数変化ステップと、
前記重畳周波数に対応する電流を測定する重畳成分測定ステップと、
前記重畳ステップにて重畳された前記重畳周波数の交流電圧、及び、前記重畳成分測定ステップにて測定された前記重畳周波数の電流を用いてインピーダンスを算出し、該インピーダンスに応じて前記永久磁石の温度を推定する温度推定ステップと、を有する、
ことを特徴とする磁石温度推定方法。
A magnet temperature estimation method that controls the rotation of a motor including a stator equipped with a coil and a rotor provided with a permanent magnet, and estimates the temperature of the permanent magnet.
A voltage application step of applying an AC voltage having a fundamental wave frequency for rotationally driving the rotor to the stator of the motor, and
A superimposition step of superimposing an AC voltage having a superimposition frequency different from the fundamental wave frequency on the AC voltage of the fundamental wave frequency,
A superimposition frequency change step that changes the superimposition frequency according to the rotation speed of the motor, and
A superimposition component measurement step for measuring the current corresponding to the superimposition frequency, and
Impedance is calculated using the AC voltage of the superimposition frequency superimposed in the superimposition step and the current of the superimposition frequency measured in the superimposition component measurement step, and the temperature of the permanent magnet is calculated according to the impedance. Has a temperature estimation step, which estimates
A magnet temperature estimation method characterized by this.
請求項1に記載の磁石温度推定方法であって、
前記重畳成分測定ステップよりも低い測定精度で、前記基本波周波数に対応する電流を測定する基本波成分測定ステップをさらに有し、
前記電圧印加ステップにおいては、前記基本波周波数の電流を用いて、前記基本波周波数の交流電圧を制御する、
ことを特徴とする磁石温度推定方法。
The magnet temperature estimation method according to claim 1.
Further having a fundamental wave component measuring step for measuring a current corresponding to the fundamental wave frequency with a measurement accuracy lower than that of the superimposed component measuring step.
In the voltage application step, the current of the fundamental wave frequency is used to control the AC voltage of the fundamental wave frequency.
A magnet temperature estimation method characterized by this.
請求項1又は2に記載の磁石温度推定方法であって、
前記重畳周波数変化ステップにおいては、前記基本波周波数と前記重畳周波数との加算値、又は、前記基本波周波数から前記重畳周波数の減算値が一定の周波数となるように、前記重畳周波数を変化させる、
ことを特徴とする磁石温度推定方法。
The magnet temperature estimation method according to claim 1 or 2.
In the superimposition frequency change step, the superimposition frequency is changed so that the addition value of the fundamental wave frequency and the superimposition frequency or the subtraction value of the superimposition frequency from the fundamental wave frequency becomes a constant frequency.
A magnet temperature estimation method characterized by this.
請求項3に記載の磁石温度推定方法であって、
前記重畳成分測定ステップにて測定された前記重畳周波数の電流に対して、前記一定の周波数を通過させるバンドパスフィルター処理を施すフィルタ処理ステップをさらに有する、
ことを特徴とする磁石温度推定方法。
The magnet temperature estimation method according to claim 3.
Further comprising a filter processing step of performing a bandpass filter process for passing the constant frequency with respect to the current of the superimposed frequency measured in the superimposed component measurement step.
A magnet temperature estimation method characterized by this.
請求項3又は4に記載の磁石温度推定方法であって、
前記一定の周波数は、前記モータの回転数が最大となる場合の前記基本波周波数よりも大きい、
ことを特徴とする磁石温度推定方法。
The magnet temperature estimation method according to claim 3 or 4.
The constant frequency is larger than the fundamental frequency when the rotation speed of the motor is maximized.
A magnet temperature estimation method characterized by this.
請求項1から5のいずれか1項に記載の磁石温度推定方法あって、
前記重畳周波数に応じた前記インピーダンスと前記永久磁石の温度との関係を用いて、前記推定した前記永久磁石の温度を補正する温度補正ステップを、さらに有する、
ことを特徴とする磁石温度推定方法。
The magnet temperature estimation method according to any one of claims 1 to 5.
Further, it has a temperature correction step of correcting the estimated temperature of the permanent magnet by using the relationship between the impedance corresponding to the superimposed frequency and the temperature of the permanent magnet.
A magnet temperature estimation method characterized by this.
コイルを備える固定子と永久磁石を備える回転子からなるモータを制御するとともに、前記永久磁石の温度を推定する磁石温度推定装置であって、
前記回転子を回転駆動させる基本波周波数の交流電圧を前記モータの固定子に印加する電圧印加部と、
前記基本波周波数とは周波数が異なる重畳周波数の交流電圧を前記基本波周波数の交流電圧に重畳させる重畳部と、
前記重畳周波数を前記モータの回転数に応じて変化させる重畳周波数変化部と、
前記重畳周波数に対応する電流を測定する重畳成分測定部と、
前記重畳部により重畳された前記重畳周波数の交流電圧、及び、前記重畳成分測定部により測定された前記重畳周波数の電流を用いてインピーダンスを算出し、該インピーダンスに応じて前記永久磁石の温度を推定する温度推定部と、を有する、
ことを特徴とする磁石温度推定装置。
A magnet temperature estimation device that controls a motor including a stator equipped with a coil and a rotor provided with a permanent magnet and estimates the temperature of the permanent magnet.
A voltage application unit that applies an AC voltage of the fundamental wave frequency that rotationally drives the rotor to the stator of the motor, and
A superimposing unit that superimposes an AC voltage having a superposed frequency different from the fundamental wave frequency on the AC voltage having a fundamental wave frequency.
A superposed frequency changing unit that changes the superposed frequency according to the rotation speed of the motor,
A superimposition component measuring unit that measures the current corresponding to the superimposition frequency,
Impedance is calculated using the AC voltage of the superimposition frequency superimposed by the superimposition unit and the current of the superimposition frequency measured by the superimposition component measuring unit, and the temperature of the permanent magnet is estimated according to the impedance. Has a temperature estimation unit and
A magnet temperature estimator characterized by this.
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