JP6787006B2 - Motor control device - Google Patents

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Description

本発明は、モータ制御装置に関する。 The present invention relates to a motor control device.

例えば、永久磁石同期モータ(以下、モータと呼ぶ)を、誘起電圧を利用してセンサレス駆動(以下、位置検出運転と呼ぶ)する場合、誘起電圧が検出されない停止時からモータを起動するために、モータが起動可能な電圧と起動回転数との積であるVF値を予め決めておき、VF値に従ってモータの強制転流を行う方法が知られている。この方法によれば、トルク不足による起動失敗を回避するには、負荷の大きさに合わせて起動時のVF値を設定することが考えられる。この場合、モータは、電圧過多の状態(過電圧の状態)で起動することになる。 For example, when a permanent magnet synchronous motor (hereinafter referred to as a motor) is driven sensorlessly (hereinafter referred to as a position detection operation) using an induced voltage, the motor is started from a stop when the induced voltage is not detected. A method is known in which a VF value, which is the product of a voltage at which a motor can be started and a starting rotation speed, is determined in advance, and forced commutation of the motor is performed according to the VF value. According to this method, in order to avoid the start failure due to insufficient torque, it is conceivable to set the VF value at the time of start according to the magnitude of the load. In this case, the motor will start in a state of excessive voltage (state of overvoltage).

しかし、電圧過多の場合、余剰電力によりモータのd軸に大きな電流が発生するので、モータの回転子が最適位置(例えば効率が最大となる位置)よりも大きく進角する結果となる。この状態では、加速運転(強制転流による運転)から通常運転(位置検出運転)への切り換え(以下、モード移行と呼ぶ)を行う際に、進角量が大きすぎるために(すなわち、制御軸(γ−δ軸)とd−q軸との位相差が大きいため)、脱調によりモータが停止に至る場合がある。 However, when the voltage is excessive, a large current is generated on the d-axis of the motor due to the surplus power, so that the rotor of the motor advances more than the optimum position (for example, the position where the efficiency is maximized). In this state, when switching from acceleration operation (operation by forced commutation) to normal operation (position detection operation) (hereinafter referred to as mode transition), the amount of advance angle is too large (that is, the control shaft). (Because the phase difference between the γ-δ axis and the dq axis is large), the motor may stop due to step-out.

そこで、モータの起動時に、加速運転と位置検出運転との間に、位相調整運転(γ軸電流Iγがゼロになるような角速度で加速運転を行うことで位相差を調整する運転)を行う起動方式が提案されている(例えば特許文献1参照)。特許文献1によれば、位相調整運転を行うことで、滑らかなモード移行を実現することができる。 Therefore, when the motor is started, a phase adjustment operation (operation for adjusting the phase difference by performing acceleration operation at an angular velocity such that the γ-axis current Iγ becomes zero) is performed between the acceleration operation and the position detection operation. A method has been proposed (see, for example, Patent Document 1). According to Patent Document 1, smooth mode transition can be realized by performing the phase adjustment operation.

特開2013−207868号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2013-207868

しかしながら、上述の従来技術では、例えば空気調和機の室外機に用いられる送風ファンのように、慣性モーメントが大きな負荷であって起動の際の加速運転時に風や雨の水滴などの外力により負荷の大きさに変動を生じる場合がある負荷を駆動するモータにおいては、起動時に、十分な回転数が得られず誘起電圧を利用した位置検出運転ができない場合がある。 However, in the above-mentioned conventional technique, for example, like a blower fan used in an outdoor unit of an air conditioner, the load has a large moment of inertia and is loaded by an external force such as wind or rain water drops during accelerated operation at startup. In a motor that drives a load that may fluctuate in magnitude, a sufficient rotation speed may not be obtained at the time of starting, and position detection operation using an induced voltage may not be possible.

本発明は、上述の従来技術に鑑みてなされたものであって、加速運転時に負荷が変動した場合であっても、負荷変動に対応して滑らかなモード移行を実現することができるモータ制御装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-mentioned prior art, and is a motor control device capable of realizing a smooth mode transition in response to load fluctuations even when the load fluctuates during accelerated operation. The purpose is to provide.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の1つの側面にかかるモータ制御装置は、モータを駆動する駆動部と、モータの電流を検出する電流検出部とを有するモータ制御装置である。モータ制御装置は、モータの負荷を検出する負荷検出部と、モータの起動開始から第1の時刻までの負荷検出区間では、γ−δ座標系における所定のδ軸電圧及び所定の指令角速度をもとにモータを駆動し、第1の時刻から第2の時刻までの加速運転区間では、時間経過とともに増加するδ軸電圧及び指令角速度をもとにモータを駆動するように駆動部を制御する駆動制御部とを備える。負荷検出部は、負荷検出区間においてモータの負荷を検出し、駆動制御部は、加速運転区間において、時間経過とともに増加するδ軸電圧の特性を、前記負荷検出部により検出された前記負荷に応じて変更してモータを駆動するように駆動部を制御する。 In order to solve the above-mentioned problems and achieve the object, the motor control device according to one aspect of the present invention is a motor control device having a drive unit for driving the motor and a current detection unit for detecting the current of the motor. Is. The motor control device also has a load detection unit that detects the load of the motor and a predetermined δ-axis voltage and a predetermined command angular velocity in the γ-δ coordinate system in the load detection section from the start of the motor to the first time. In the acceleration operation section from the first time to the second time, the drive unit is controlled so as to drive the motor based on the δ-axis voltage and the command angular velocity that increase with the passage of time. It is equipped with a control unit. The load detection unit detects the load of the motor in the load detection section, and the drive control unit determines the characteristic of the delta-axis voltage that increases with the passage of time in the acceleration operation section according to the load detected by the load detection unit. The drive unit is controlled so as to drive the motor.

本発明に係るモータ制御装置は、例えば、加速運転時の負荷変動に対応して滑らかなモード移行を実現することができるという効果を奏する。 The motor control device according to the present invention has an effect that, for example, a smooth mode transition can be realized in response to load fluctuations during accelerated operation.

図1は、実施形態におけるU−V−W固定座標系とγ−δ座標系とd−q座標系との関係を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing the relationship between the UVW fixed coordinate system, the γ-δ coordinate system, and the dq coordinate system in the embodiment. 図2は、実施形態におけるモータ回転の定常状態の電圧ベクトル及び電流ベクトルを示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a voltage vector and a current vector in a steady state of motor rotation in the embodiment. 図3は、実施形態におけるモータ回転の電圧過多状態の電圧ベクトル及び電流ベクトルを示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a voltage vector and a current vector in a state of excessive voltage of motor rotation in the embodiment. 図4は、実施形態における加速運転時の指令電圧と指令角速度の設定例を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a setting example of a command voltage and a command angular velocity during acceleration operation in the embodiment. 図5は、実施形態における起動時のδ軸電圧、指令角速度、評価電流の変化を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing changes in the delta-axis voltage, command angular velocity, and evaluation current at startup in the embodiment. 図6は、実施形態におけるモータの負荷増加時における電圧ベクトル及び電流ベクトルを示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a voltage vector and a current vector when the load of the motor is increased in the embodiment. 図7は、実施形態に係るモータ制御装置の構成を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a configuration of a motor control device according to an embodiment. 図8は、実施形態に係る速度推定処理器の構成を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing a configuration of a speed estimation processor according to the embodiment. 図9は、実施形態に係る起動運転処理を示すフローチャートである。FIG. 9 is a flowchart showing the start-up operation process according to the embodiment.

以下に、本発明に係るモータ制御装置の実施形態の一例を図面に基づいて詳細に説明する。以下の実施形態では、空気調和機の室外機の送風ファン(例えばプロペラファン)のように、負荷トルク(モーメント)が大きくかつ風や雨の水滴などの外力により負荷トルクが不規則に変動する負荷を駆動するセンサレス同期モータ(以下、モータと呼ぶ)を、位置センサレスベクトル制御により制御するモータ制御装置を例とする。しかし、本発明は、コンプレッサ用モータを制御するモータ制御装置等にも広く適用可能である。 An example of an embodiment of the motor control device according to the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. In the following embodiment, a load such as a blower fan (for example, a propeller fan) of an outdoor unit of an air conditioner, which has a large load torque (moment) and whose load torque fluctuates irregularly due to an external force such as wind or rainy water drops. An example is a motor control device that controls a sensorless synchronous motor (hereinafter referred to as a motor) that drives the motor by position sensorless vector control. However, the present invention can be widely applied to a motor control device for controlling a compressor motor and the like.

なお、以下に示す実施形態は、本発明を限定するものではない。また、以下に示す実施形態及びその変形例は、矛盾しない範囲で適宜組み合わせることができる。また、以下に示す実施形態は、本発明に係る構成及び処理について主に示し、その他の構成及び処理の説明を簡略又は省略する。また、各実施形態において、同一の構成及び処理には同一の符号を付与し、既出の構成及び処理の説明は省略する。 The embodiments shown below do not limit the present invention. In addition, the embodiments and modifications thereof shown below can be appropriately combined within a consistent range. In addition, the embodiments shown below mainly show the configuration and processing according to the present invention, and the description of other configurations and processing will be simplified or omitted. Further, in each embodiment, the same reference numerals are given to the same configurations and processes, and the description of the existing configurations and processes will be omitted.

[実施形態]
先ず、実施形態の概要について説明する。
[Embodiment]
First, the outline of the embodiment will be described.

(座標系の定義)
図1は、実施形態におけるU−V−W固定座標系とγ−δ座標系とd−q座標系との関係を示す図である。d軸、q軸は2相の回転座標系の座標軸を表し、Id、Iq及びVd、Vqはそれぞれd軸上、q軸上の電流及び電圧である。d軸は、モータにおけるロータの磁極Nの向きを正とし、ロータの回転方向にd軸と直交する軸をq軸とする。d−q軸に対応した制御軸(γ−δ軸)をγ−δ軸とし、α軸(U相)からγ軸までの回転角をθeとする。ロータの位置検出を行うモータの通常運転時は、制御軸(γ−δ軸)はd−q軸と一致するため、α軸とd軸との位相差がθeである。他方、モータの起動時は、ロータの位置検出は行われないので、d軸の位置は不明である。よって、α軸とγ軸との位相差をθeとし、γ軸とd軸との位相差をΔθとする。ロータは、角速度ωeで反時計回りに回転する。回転角θeは、現在のロータの位置を示す。
(Definition of coordinate system)
FIG. 1 is a diagram showing the relationship between the UVW fixed coordinate system, the γ-δ coordinate system, and the dq coordinate system in the embodiment. The d-axis and q-axis represent the coordinate axes of the two-phase rotating coordinate system, and Id, Iq and Vd, and Vq are currents and voltages on the d-axis and q-axis, respectively. For the d-axis, the direction of the magnetic pole N of the rotor in the motor is positive, and the axis orthogonal to the d-axis in the rotation direction of the rotor is the q-axis. The control axis (γ-δ axis) corresponding to the dq axis is defined as the γ-δ axis, and the rotation angle from the α axis (U phase) to the γ axis is θe. During normal operation of the motor that detects the position of the rotor, the control axis (γ-δ axis) coincides with the dq axis, so the phase difference between the α axis and the d axis is θe. On the other hand, when the motor is started, the position of the rotor is not detected, so the position of the d-axis is unknown. Therefore, the phase difference between the α-axis and the γ-axis is θe, and the phase difference between the γ-axis and the d-axis is Δθ. The rotor rotates counterclockwise at an angular velocity of ωe. The rotation angle θe indicates the current position of the rotor.

(モータ回転の理想状態の電圧ベクトル及び電流ベクトル)
図2は、実施形態におけるモータ回転時のマグネットトルク最大の状態、すなわち現在の電流値で最もマグネットトルクが出せる状態(誘起電圧ベクトルφ・ωeと、電流ベクトルとが一致)の電圧ベクトル及び電流ベクトルを示す図である。モータが、マグネットトルク最大の状態で回転している場合には、電圧電流方程式は、下記(1−1)式及び(1−2)式で表される。ただし、下記(1−1)式及び(1−2)式では、制御軸(γ−δ軸)がd−q軸と一致する状態、すなわち理想状態でモータが回転している場合を想定している。従って、γ−δ軸とd−q軸とが一致し、変数の添え字にはd及びqを用いている。
(Ideal state voltage vector and current vector for motor rotation)
FIG. 2 shows the voltage vector and the current vector in the state where the magnet torque is maximum when the motor is rotating in the embodiment, that is, the state where the magnet torque can be obtained most at the current current value (the induced voltage vectors φ · ωe and the current vector match). It is a figure which shows. When the motor is rotating with the maximum magnet torque, the voltage-current equations are expressed by the following equations (1-1) and (1-2). However, in the following equations (1-1) and (1-2), it is assumed that the control axis (γ-δ axis) coincides with the dq axis, that is, the motor is rotating in the ideal state. ing. Therefore, the γ-δ axis and the dq axis coincide with each other, and d and q are used as the subscripts of the variables.

Figure 0006787006
Figure 0006787006

なお、上記(1−1)式及び(1−2)式において、Rは巻き線抵抗値、Ldはd軸から見た巻き線インダクタンス、Lqはq軸から見た巻き線インダクタンス、φはロータの磁束、Eoxは拡張誘起電圧である。 In the above equations (1-1) and (1-2), R is the winding resistance value, Ld is the winding inductance seen from the d-axis, Lq is the winding inductance seen from the q-axis, and φ is the rotor. The magnetic flux of, Ex, is the extended induced voltage.

モータの起動時には、リラクタンストルクよりもマグネットトルクが支配的と考え、マグネットトルクのみを起動に用いるとすれば、d軸電流Idを0に制御すればよい。よって、上記(1−1)式及び(1−2)式にId=0を代入すると、下記(2−1)式及び(2−2)式となる。なお、d軸電流Idを0とすると、定常状態における拡張誘起電圧Eoxは、インダクタンス差分によって発生する誘起電圧が0となるので、下記(2−2)式では、ロータの角速度ωeと磁束φの積で表している。図2は、下記(2−1)式及び(2−2)式が示す理想状態をベクトルで表した図である。 When starting the motor, it is considered that the magnet torque is dominant over the reluctance torque, and if only the magnet torque is used for starting, the d-axis current Id may be controlled to 0. Therefore, when Id = 0 is substituted into the above equations (1-1) and (1-2), the following equations (2-1) and (2-2) are obtained. When the d-axis current Id is 0, the induced voltage generated by the inductance difference is 0 for the extended induced voltage Ex in the steady state. Therefore, in the following equation (2-2), the angular velocity ωe of the rotor and the magnetic flux φ are It is represented by a product. FIG. 2 is a vector representation of the ideal states represented by the following equations (2-1) and (2-2).

Figure 0006787006
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(モータ回転の電圧過多状態の電圧ベクトル及び電流ベクトル)
図3は、実施形態におけるモータ回転の電圧過多状態の電圧ベクトル及び電流ベクトルを示す図である。トルク不足による起動失敗を回避するため、モータが電圧過多状態で回転している場合は、制御軸(γ−δ軸)がd−q軸よりも位相差Δθだけ遅れ位相で回転することになる。γ−δ軸が定常的に回転しているとして過渡的な項を0とすると、制御軸(γ−δ軸)における電圧と電流の関係式は下記(3−1)式及び(3−2)式で表される。図3は、下記(3−1)式及び(3−2)式が示す電圧過多状態をベクトルで表した図である。
(Voltage vector and current vector in the overvoltage state of motor rotation)
FIG. 3 is a diagram showing a voltage vector and a current vector in a state of excessive voltage of motor rotation in the embodiment. In order to avoid start failure due to insufficient torque, when the motor is rotating in an excessive voltage state, the control axis (γ-δ axis) will rotate with a phase difference Δθ behind the dq axis. .. Assuming that the γ-δ axis is constantly rotating and the transient term is 0, the relational expression between the voltage and the current on the control axis (γ-δ axis) is the following equations (3-1) and (3-2). ) Is expressed by the formula. FIG. 3 is a vector representation of the overvoltage state represented by the following equations (3-1) and (3-2).

Figure 0006787006
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図3に示す電圧過多状態で、位置検知フィードバックを行わない加速運転(強制転流による運転)から通常運転(位置検出運転)へ直接モード移行すると、理想状態から位相が位相差Δθだけ乖離しているので、この位相差を無くすようにモータ制御装置が修正制御を行う。この修正制御の際、位相差Δθが大きければ大きい程、修正制御に伴う電流ハンチングが発生して、最悪の場合には脱調により起動の失敗を招く場合がある。よって、図3に示す電圧過多状態を、図2に示す理想状態に近づけることにより、モード移行に伴う切換ショックを緩和することができると考えられることから、加速運転区間と通常運転区間との間に位相調整処理区間を設ける。 When the mode is directly shifted from the accelerated operation (operation by forced commutation) without position detection feedback to the normal operation (position detection operation) in the excessive voltage state shown in FIG. 3, the phase deviates from the ideal state by the phase difference Δθ. Therefore, the motor control device performs correction control so as to eliminate this phase difference. In this correction control, the larger the phase difference Δθ, the more current hunting occurs due to the correction control, and in the worst case, step-out may cause a start failure. Therefore, it is considered that the switching shock associated with the mode transition can be alleviated by bringing the excessive voltage state shown in FIG. 3 closer to the ideal state shown in FIG. 2, and therefore, between the accelerated operation section and the normal operation section. Is provided with a phase adjustment processing section.

そこで、γ軸に射影されるγ軸電流Iγに着目すると、図3の電圧過多状態ではγ軸電流Iγが正に発生しており、d軸に射影されるd軸電流Idも正(第一象限)に現れている。図2と比較して、位相調整処理において、最終的にこのd軸電流Idが0になるように制御すると、上記(3−1)式に示すγ軸電圧は、上記(2−1)式に示すd軸電圧に近づいてゆくと考えられる。 Therefore, focusing on the γ-axis current Iγ projected on the γ-axis, the γ-axis current Iγ is positively generated in the overvoltage state of FIG. 3, and the d-axis current Id projected on the d-axis is also positive (first). Appears in the quadrant). Compared with FIG. 2, in the phase adjustment process, when the d-axis current Id is finally controlled to be 0, the γ-axis voltage shown in the above equation (3-1) becomes the above equation (2-1). It is considered that the voltage approaches the d-axis voltage shown in.

そこで、先ず、加速運転時のγ軸電圧Vsγ*を、角速度ωse*と、検出したモータのδ軸電流Iδを用いて、下記(4)式のように定義する。これは、上記(2−1)式の電圧Vd、d軸電流Id及び角速度ωeをγ−δ軸のγ軸電圧Vsγ*、δ軸電流Iδ及び角速度ωse*それぞれに置き換えたものである。 Therefore, first, the γ-axis voltage Vsγ * during the accelerated operation is defined as the following equation (4) by using the angular velocity ωse * and the detected δ-axis current Iδ of the motor. This replaces the voltage Vd, d-axis current Id, and angular velocity ωe of the above equation (2-1) with the γ-axis voltage Vsγ *, δ-axis current Iδ, and angular velocity ωse * of the γ-δ axis, respectively.

なお、角速度ωse*は、起動時の強制転流を行う回転数であり、事前試験等により予め設計された値であり、後述のδ軸電圧Vsδ*と対応して、負荷変動があっても十分に同期引き込み(モータが停止時から回転継続状態に移ること)が可能な角速度である。角速度ωse*及び電圧Vsδ*は、強制転流を行うパラメータであり、VF制御などにより時間的に可変(例えば角速度ωse*とδ軸電圧Vsδ*を時間経過に伴い増加させる加速運転)としてもよいが、定数値であってもよい。いずれにしても、駆動対象のモータ等を、予め設定した回転数まで加速しうる値とする。 The angular velocity ωse * is the number of revolutions at which forced commutation is performed at startup, and is a value pre-designed by a preliminary test or the like, and corresponds to the δ-axis voltage Vsδ * described later, even if there is a load fluctuation. It is an angular velocity that can be sufficiently synchronously pulled in (the motor shifts from the stopped state to the continuous rotation state). The angular velocity ωse * and the voltage Vsδ * are parameters for forced commutation, and may be time-variable by VF control or the like (for example, acceleration operation in which the angular velocity ωse * and the δ-axis voltage Vsδ * are increased over time). However, it may be a constant value. In any case, the value is set so that the motor or the like to be driven can be accelerated to a preset rotation speed.

Figure 0006787006
Figure 0006787006

そして、位相の調整は、図3の位相状態を図2の理想状態に近づける、すなわち位相差Δθ=0とするために、電圧及び角速度のいずれかを調整する。しかし、γ軸電圧を上記(4)式で既に調整しており、γ軸電圧及びδ軸電圧を同時に調整すると、互いに干渉して制御の発散を招く恐れがある。また、δ軸電圧はトルクを発生するためのδ軸電流を生成するので、過度に低下させるとトルク不足で脱調する可能性があるので、大きく調整幅を取ることができない。 Then, in the phase adjustment, either the voltage or the angular velocity is adjusted in order to bring the phase state of FIG. 3 closer to the ideal state of FIG. 2, that is, to make the phase difference Δθ = 0. However, if the γ-axis voltage is already adjusted by the above equation (4) and the γ-axis voltage and the δ-axis voltage are adjusted at the same time, they may interfere with each other and cause divergence of control. Further, since the delta-axis voltage generates a delta-axis current for generating torque, if it is excessively lowered, there is a possibility of step-out due to insufficient torque, so that a large adjustment range cannot be taken.

そこで、δ軸電圧は定電圧とし、現在の印加電圧と負荷トルクとが均衡するように、制御軸(γ−δ軸)の角速度を調整する既存手法を用いる(特許文献1参照)。電圧過多状態の場合、図3に示すようにγ軸電流Iγが正に現れ、射影されるd軸電流も正となる。このとき、制御軸(γ−δ軸)は、d−q軸に対してΔθだけ遅角しているので、制御軸(γ−δ軸)の角速度を加速させれば、位相差Δθが減少してゆく。逆に、γ軸電流が負値の場合は、制御軸(γ−δ軸)の角速度を減速するように制御する。すなわち、γ軸電流が0になるように制御軸(γ−δ軸)の角速度の制御を行うことにより、現在の電圧と負荷に対して位相が理想状態に収束する。 Therefore, the δ-axis voltage is set to a constant voltage, and an existing method of adjusting the angular velocity of the control axis (γ-δ-axis) is used so that the current applied voltage and the load torque are in equilibrium (see Patent Document 1). In the case of excessive voltage, the γ-axis current Iγ appears positively as shown in FIG. 3, and the projected d-axis current also becomes positive. At this time, the control axis (γ-δ axis) is retarded by Δθ with respect to the dq axis, so if the angular velocity of the control axis (γ-δ axis) is accelerated, the phase difference Δθ decreases. I will continue. On the contrary, when the γ-axis current is a negative value, the angular velocity of the control axis (γ-δ-axis) is controlled to be decelerated. That is, by controlling the angular velocity of the control axis (γ-δ axis) so that the γ-axis current becomes 0, the phase converges to the ideal state with respect to the current voltage and load.

上述のように、加速運転(強制転流)時は、δ軸電圧Vsδ*及びγ軸電圧Vsγ*が生成される。δ軸電圧Vsδ*は、定数又は時間的に変化する可変値で与えられる。また、γ軸電圧Vsγ*は、上記(4)式をもとに、初期値を0とし、検出されたモータのδ軸電流Iδを用いて逐次計算されて更新される。γ軸電圧Vsγ*が更新されながら強制転流が行われ、角速度が十分に高くなり、安定した同期運転状態に達するまでモータを加速する。モータの安定した同期運転状態の検知は、例えば、予め決めておいた時間経過などにより判断する。なお、図2や図3に示すように、印加電圧Vは制御軸(γ−δ軸)上で第2象限にあることが望ましいが、γ軸電圧Vsγ*は必ずしも上記(4)式で与えられる必要はない。例えばVsγ*をゼロにしてもよい。 As described above, during the accelerated operation (forced commutation), the δ-axis voltage Vsδ * and the γ-axis voltage Vsγ * are generated. The delta-axis voltage Vsδ * is given as a constant or a variable value that changes over time. Further, the γ-axis voltage Vsγ * is sequentially calculated and updated using the detected δ-axis current Iδ of the motor with the initial value set to 0 based on the above equation (4). Forced commutation is performed while the γ-axis voltage Vsγ * is updated, and the motor is accelerated until the angular velocity becomes sufficiently high and a stable synchronous operation state is reached. The detection of the stable synchronous operation state of the motor is determined, for example, by the lapse of a predetermined time. As shown in FIGS. 2 and 3, it is desirable that the applied voltage V is in the second quadrant on the control axis (γ-δ axis), but the γ-axis voltage Vsγ * is not necessarily given by the above equation (4). You don't have to be. For example, Vsγ * may be set to zero.

(加速運転時の指令電圧と指令角速度の設定例)
図4は、実施形態における加速運転時の指令電圧と指令角速度の設定例を示す図である。図4は、位相調整処理の前に行う加速運転及び位相調整処理におけるδ軸電圧Vsδ*及び指令角速度ωse*を示す図である。図4において、オフセット電圧Vδofは、加速運転開始時に印可する電圧Vsδ*であり、移行電圧Vδsfは、位相調整処理に移行する直前の電圧Vsδ*に相当する。また、図4において、オフセット角速度ωofは、加速運転開始時の角速度ωse*であり、移行角速度ωsfは、位相調整処理に移行する直前の角速度ωse*である。加速運転区間は、時刻t=0から位相調整処理を開始する時刻t=Tまでの時間である。
(Example of setting command voltage and command angular velocity during acceleration operation)
FIG. 4 is a diagram showing a setting example of a command voltage and a command angular velocity during acceleration operation in the embodiment. FIG. 4 is a diagram showing the δ-axis voltage Vsδ * and the command angular velocity ωse * in the acceleration operation and the phase adjustment process performed before the phase adjustment process. In FIG. 4, the offset voltage Vδof is the voltage Vsδ * applied at the start of the acceleration operation, and the transition voltage Vδsf corresponds to the voltage Vsδ * immediately before the transition to the phase adjustment process. Further, in FIG. 4, the offset angular velocity ωof is the angular velocity ωse * at the start of the accelerated operation, and the transition angular velocity ωsf is the angular velocity ωse * immediately before shifting to the phase adjustment process. The acceleration operation section is the time from the time t = 0 to the time t = T at which the phase adjustment process is started.

なお、以下では、加速運転時間Tが経過すると、強制的に位相調整処理へ移行する加速運転による起動方法について述べる。モータの起動を行うにあたり、オフセット電圧Vδof、移行電圧Vδsf、オフセット角速度ωof、移行角速度ωsf、加速運転時間Tは、事前試験等により予め設定されるパラメータである。これらのパラメータのうち、オフセット電圧Vδofとオフセット角速度ωofは、モータに接続される負荷を十分に回転開始できる値とする。 In the following, a start method by acceleration operation forcibly shifting to the phase adjustment process when the acceleration operation time T elapses will be described. When starting the motor, the offset voltage Vδof, the shift voltage Vδsf, the offset angular velocity ωof, the shift angular velocity ωsf, and the acceleration operation time T are parameters preset by a preliminary test or the like. Of these parameters, the offset voltage Vδof and the offset angular velocity ωof are values that allow the load connected to the motor to start rotating sufficiently.

また、移行電圧Vδsfと移行角速度ωsfは、通常運転に対応した値を設定する。例えば、通常運転が誘起電圧を検出して回転子の位置検出運転を行う方式であれば、通常運転に切り換えた時点で十分に誘起電圧を発生しうるだけの移行角速度と移行電圧を設定する必要がある。ただし、位相調整処理は、前述した既存手法、すなわち印加電圧に対して角速度を可変する方式であるため、電圧過多で起動した場合は、モード移行時に設定した移行角速度よりも速い回転数となっていることが多いので、この増速分も考慮して移行電圧と移行角速度を決定しなくてはならない。 Further, the transition voltage Vδsf and the transition angular velocity ωsf are set to values corresponding to normal operation. For example, if the normal operation is a method in which the induced voltage is detected and the rotor position is detected, it is necessary to set the transition angular velocity and the transition voltage so that the induced voltage can be sufficiently generated when the normal operation is switched to. There is. However, since the phase adjustment processing is the above-mentioned existing method, that is, a method of changing the angular velocity with respect to the applied voltage, when the engine is started with an excessive voltage, the rotation speed becomes faster than the transition angular velocity set at the time of mode transition. Since there are many cases, the transition voltage and the transition angular velocity must be determined in consideration of this acceleration.

また、オフセット電圧Vδof、オフセット角速度ωofから、移行電圧Vδsf、移行角速度ωsfに至るまでのδ軸電圧及び指令角速度の制御関数は、時間の経過とともに増加する時間関数とし、比例係数で制御できる一次関数を適用する。なお、このδ軸電圧及び指令角速度の関数は、一次関数に限らず、指数関数や二次関数など、その他の関数でもよい。 Further, the control functions of the δ-axis voltage and the command angular velocity from the offset voltage Vδof and the offset angular velocity ωof to the transition voltage Vδsf and the transition angular velocity ωsf are linear functions that can be controlled by a proportional coefficient as a time function that increases with the passage of time. To apply. The δ-axis voltage and command angular velocity functions are not limited to linear functions, but may be other functions such as exponential functions and quadratic functions.

δ軸の電圧Vsδ*の制御式は、下記(5−1)式に示すとおりであり、角速度ωse*の制御式は、下記(5−2)式に示すとおりである。ただし、下記(5−1)式及び(5−2)式におけるtは、時間経過後の時刻を表す変数であり、0〜Tの間の値を取るとする。なお、下記(5−1)式におけるαVと、下記(5−2)式におけるαωは、比例係数である。 The control formula for the voltage Vsδ * on the δ axis is as shown in the following formula (5-1), and the control formula for the angular velocity ωse * is as shown in the following formula (5-2). However, t in the following equations (5-1) and (5-2) is a variable representing the time after the lapse of time, and is assumed to take a value between 0 and T. In addition, αV in the following formula (5-1) and αω in the following formula (5-2) are proportional coefficients.

Figure 0006787006
Figure 0006787006

モータの制御装置は、起動開始時にオフセット電圧Vδof、オフセット角速度ωofで出力を開始し、その後は、内蔵タイマで経過時間をカウントしながら上記(5−1)式及び(5−2)式に従ってδ軸電圧と指令角速度を変化させていく。また、γ軸電圧Vsγ*は、上記(5−2)式により算出された角速度ωse*と、検出したδ軸電流Iδとから上記(4)式に基づき算出される。内蔵タイマがTをカウントすると、モータの制御装置は、その時点の移行電圧Vδsfと移行角速度ωsf及び上記(4)式に基づき算出されたγ軸電圧Vsγ*を初期値として、位相調整処理に移行する。 The motor control device starts output at an offset voltage Vδof and an offset angular velocity ωof at the start of startup, and then δ according to the above equations (5-1) and (5-2) while counting the elapsed time with the built-in timer. The shaft voltage and the command angular velocity are changed. The γ-axis voltage Vsγ * is calculated from the angular velocity ωse * calculated by the above equation (5-2) and the detected δ-axis current Iδ based on the above equation (4). When the built-in timer counts T, the motor control device shifts to the phase adjustment process with the transition voltage Vδsf and the transition angular velocity ωsf at that time and the γ-axis voltage Vsγ * calculated based on the above equation (4) as initial values. To do.

(起動時の電圧、角速度、電流の変化)
図5は、実施形態における起動時のδ軸電圧、指令角速度、評価電流の変化を示す図である。図5は、図4に負荷検出区間を追加した場合の起動特性を示す。以下、負荷変動が想定より大きい場合に、起動可能範囲を広げる例を示す。上述のように、移行電圧Vδsfと移行角速度ωsfは、負荷変動を考慮して予め定めておいてもよいが、希に起きる大きな負荷変動や不測の負荷変動を考慮した過大なマージン設定は、起動時の電力消費の観点から望ましくない。
(Changes in voltage, angular velocity, and current at startup)
FIG. 5 is a diagram showing changes in the delta-axis voltage, command angular velocity, and evaluation current at startup in the embodiment. FIG. 5 shows the start-up characteristics when the load detection section is added to FIG. The following is an example of expanding the startable range when the load fluctuation is larger than expected. As described above, the transition voltage Vδsf and the transition angular velocity ωsf may be set in advance in consideration of the load fluctuation, but an excessive margin setting in consideration of the rare large load fluctuation or the unexpected load fluctuation is started. Not desirable from the point of view of power consumption at the time.

そこで、通常時は予め定められたδ軸電圧と指令角速度とに従って起動を行い、何らかの要因により負荷の大きさが増加した場合に、負荷の増分に応じて移行電圧をV1まで高くする。このために、負荷の増分を検出する負荷検出区間を加速運転区間の前に設ける。 Therefore, normally, the start is performed according to a predetermined δ-axis voltage and a command angular velocity, and when the magnitude of the load increases for some reason, the transition voltage is increased to V1 according to the increment of the load. For this purpose, a load detection section for detecting the load increment is provided before the acceleration operation section.

図5に示すように、上記(5−1)式及び(5−2)式による加速運転を行う前に、負荷検出区間において負荷の増減を検出する。図5では、負荷検出区間は、時刻t=0までの時間であって、後述する評価電流I1の算出を開始してからから終了するまでの時間である。負荷検出区間では、オフセット電圧Vδofとオフセット角速度ωofを一定値で一定時間出力する。この時、γ軸電圧は、負荷検出区間において、上記(4)式により算出される可変電圧である。なお、γ軸電圧は必ずしも(4)式により算出される可変電圧でなくてもよい。例えばゼロとしてもよい。 As shown in FIG. 5, the increase / decrease in the load is detected in the load detection section before the acceleration operation according to the above equations (5-1) and (5-2) is performed. In FIG. 5, the load detection section is the time until the time t = 0, and is the time from the start to the end of the calculation of the evaluation current I1 described later. In the load detection section, the offset voltage Vδof and the offset angular velocity ωof are output at constant values for a certain period of time. At this time, the γ-axis voltage is a variable voltage calculated by the above equation (4) in the load detection section. The γ-axis voltage does not necessarily have to be the variable voltage calculated by the equation (4). For example, it may be zero.

図5において、通常時の負荷状態で起動した場合のδ軸電圧Vsδ*の変化を実線で表記する。このとき、加速運転区間と位相調整処理区間におけるVsδ*は、図4と同じ特性である。また、オフセット電圧Vδofで起動した場合に対応する基準電流をI0と表記している。なお、基準電流I0は、基準となる基準負荷に対応する電流値であり、負荷の代表値として、下記(6)式を用いて実測値から予め計算しておく。負荷検出区間における負荷検出に要する時間は、少なくとも上記(4)式と上記(6)式の計算が終了するまでの時間(例えば数秒間)である。 In FIG. 5, the change in the δ-axis voltage Vsδ * when the device is started under a normal load is shown by a solid line. At this time, Vsδ * in the acceleration operation section and the phase adjustment processing section has the same characteristics as those in FIG. Further, the reference current corresponding to the case of starting with the offset voltage Vδof is described as I0. The reference current I0 is a current value corresponding to a reference reference load, and is calculated in advance from the measured value using the following equation (6) as a representative value of the load. The time required for load detection in the load detection section is at least the time (for example, several seconds) until the calculations of the above equations (4) and (6) are completed.

また、図5に示す評価電流I1は、負荷検出区間でモータの運転が安定(予め設定した時間が経過)した後、N個のサンプリングにより離散的に検出したn(n=0,1,・・・N−1)番目のγ軸電流をIγ(n)、δ軸電流をIδ(n)とすると、下記(6)式により算出する。なお下記(6)式において、Nはサンプル数である。負荷起動開始から所定時間経過後よりサンプリングを開始する。これは、回転が安定して電流値が落ち着くまでに所定時間を要するためである。 Further, the evaluation current I1 shown in FIG. 5 is n (n = 0,1, ...) Discretely detected by sampling N pieces after the motor operation is stabilized in the load detection section (a preset time has elapsed).・ ・ Assuming that the N-1) th γ-axis current is Iγ (n) and the δ-axis current is Iδ (n), it is calculated by the following equation (6). In the following equation (6), N is the number of samples. Sampling is started after a predetermined time has elapsed from the start of load startup. This is because it takes a predetermined time for the rotation to stabilize and the current value to settle down.

Figure 0006787006
Figure 0006787006

図4及び図5において、位相調整処理区間において位相が収束すると、通常運転へ移行するモード移行を行うが、移行タイミングは、位相調整処理を開始してから所定時間経過したか否か、あるいは、制御対象のモータ電流の振幅値の減少量が所定量になったか否か等により判断する。 In FIGS. 4 and 5, when the phase converges in the phase adjustment processing section, the mode shifts to the normal operation is performed, but the shift timing is whether or not a predetermined time has elapsed from the start of the phase adjustment processing, or Judgment is made based on whether or not the amount of decrease in the amplitude value of the motor current to be controlled has reached a predetermined amount.

なお、図5では、負荷の大きさが増減した場合には電圧特性のみ変化させて指令角速度の特性は固定としている。これは、負荷の慣性モーメントが一定で負荷の大きさが変化する場合は、指令角速度の特性を固定して電圧を変化させる方が安定した起動が確保できるためである。 In FIG. 5, when the magnitude of the load increases or decreases, only the voltage characteristic is changed and the characteristic of the command angular velocity is fixed. This is because when the moment of inertia of the load is constant and the magnitude of the load changes, stable start-up can be ensured by fixing the characteristics of the command angular velocity and changing the voltage.

ただし、電圧特性のみ変化させて指令角速度の特性は固定とすることに限らず、電圧特性とともに、指令角速度も可変制御としてもよい。 However, the characteristic of the command angular velocity is not limited to being fixed by changing only the voltage characteristic, and the command angular velocity may be variably controlled as well as the voltage characteristic.

(モータの負荷増加時における電圧ベクトル及び電流ベクトル)
図6は、実施形態におけるモータの負荷増加時における電圧ベクトル及び電流ベクトルを示す図である。図6は、図3と比較してモータの負荷が増加した場合を示し、負荷増加時のd軸をd軸とし、q軸をq軸とし、負荷増加に伴い位相差がΔθからΔθへ減少した状態を示している。図6において、δ軸電圧Vδのみが図3と同一であり、その他の電流、電圧は変化するので、添え字1を加えて表している。
(Voltage vector and current vector when the load of the motor increases)
FIG. 6 is a diagram showing a voltage vector and a current vector when the load of the motor is increased in the embodiment. 6, as compared with FIG. 3 shows the case where the load of the motor is increased, the d-axis when the load increases as d 1 axis, [Delta] [theta] q-axis and q 1 axis, the phase difference due to the load increase [Delta] [theta] It shows a state of decrease to 1 . In FIG. 6, only the δ-axis voltage Vδ is the same as in FIG. 3, and the other currents and voltages change, so the subscript 1 is added.

モータの起動時に電圧過多で起動している場合であって、負荷が負荷基準よりも大きい場合には、制御軸に対するロータの進角が小さくなるため(すなわち回転磁界とロータとの位相角が小さくなるため)、制御軸(γ−δ軸)がd−q軸と一致する理想状態に近付くと考えられる。よって、図6に示すように、q軸電流が増加する、すなわちd軸側の余剰電力がq軸(トルク軸)側に移動するので、電力がトルクとして消費されてモータ効率が良くなる。従って、シャント抵抗から検出される電流が減少する。この電流が、図6に示す評価電流I1であり、評価電流I1は、上記(6)式により計算される。 When the motor is started due to excessive voltage and the load is larger than the load reference, the advance angle of the rotor with respect to the control shaft becomes small (that is, the phase angle between the rotating magnetic field and the rotor is small). Therefore, it is considered that the control axis (γ-δ axis) approaches the ideal state that coincides with the dq axis. Therefore, as shown in FIG. 6, the q-axis current increases, that is, the surplus power on the d-axis side moves to the q-axis (torque shaft) side, so that the power is consumed as torque and the motor efficiency is improved. Therefore, the current detected from the shunt resistor is reduced. This current is the evaluation current I1 shown in FIG. 6, and the evaluation current I1 is calculated by the above equation (6).

そして、評価電流I1と基準電流I0とを比較して、評価電流I1が基準電流I0より小さい場合(図5参照)、風などの外力により負荷状態が重くなったと判断する。ここで、k=I0−I1とおくと、風などの外力により負荷が重くなった場合には、k>0となり、下記(7)式より電圧の比例係数αv1を求め、上記(5−1)式における比例係数αvを比例係数αv1で置き換えて、電圧Vsδ*を算出する。このようにして、負荷の増加に応じて起動電圧を増加させることができる。 Then, the evaluation current I1 and the reference current I0 are compared, and when the evaluation current I1 is smaller than the reference current I0 (see FIG. 5), it is determined that the load state has become heavier due to an external force such as wind. Here, if k = I0-I1, when the load becomes heavy due to an external force such as wind, k> 0, and the proportional coefficient αv1 of the voltage is obtained from the following equation (7), and the above (5-1) ), The voltage Vsδ * is calculated by replacing the proportionality coefficient αv with the proportionality coefficient αv1. In this way, the starting voltage can be increased as the load increases.

Figure 0006787006
Figure 0006787006

また、上述のk<0の場合は、負荷が小さくなったと判断されるが、同期起動時に電圧を減少させるとトルク不足から脱調停止する危険があると考えられる場合がある(例えば、風が間欠的に吹いたり、風向きが頻繁に変化する気象条件の場合など)。この場合には、軽負荷時(k<0)が検出されたとき、上記(7)式においてk=0とするとよい。この場合、αv1=αvとなり、電圧特性が変わらない。すなわち、起動の安全性から電圧はより高い方が望ましいので、負荷が大きくなった場合にのみ電圧特性を補正し、負荷が軽くなった場合には電圧補正は行わないとするとよい。 Further, when k <0 described above, it is determined that the load has become smaller, but if the voltage is reduced at the time of synchronous start, it may be considered that there is a risk of step-out stop due to insufficient torque (for example, wind). (For example, in weather conditions where the wind blows intermittently or the wind direction changes frequently). In this case, when a light load (k <0) is detected, k = 0 in the above equation (7). In this case, αv1 = αv, and the voltage characteristics do not change. That is, since it is desirable that the voltage is higher from the viewpoint of starting safety, it is advisable to correct the voltage characteristics only when the load is large and not to perform the voltage correction when the load is light.

ただし、上述のk=I0−I1を負値まで拡張しても、上記(7)式、下記(9)式は成立することから、推定指令角速度の減速方向にも対応可能であるので、電圧補正は、k=I0−I1≧0の場合だけに限られるものではない。 However, even if the above k = I0-I1 is extended to a negative value, the above equation (7) and the following equation (9) hold, so that the deceleration direction of the estimated command angular velocity can also be dealt with. The correction is not limited to the case where k = I0-I1 ≧ 0.

なお、上述のkは、差分ではなく比でもよい。例えば、k=I0/I1とすれば、上記(7)式は、下記(8)式に置き換わる。この場合は、k>1の場合に、下記(8)式より電圧の比例係数αv1を求め、上記(5−1)式における比例係数αvを比例係数αv1で置き換えて、電圧Vsδ*を算出する。k<1の場合には、k=1とすれば、軽負荷時における電圧増加を0にできる。同様に、上述のk=I0/I1を1より小さい値まで拡張しても、下記(8)式、下記(9)式は成立することから、推定指令各速度の減速方向にも対応可能であるので、電圧補正は、k=I0/I1≧1の場合だけに限られるものではない。 The above-mentioned k may be a ratio instead of a difference. For example, if k = I0 / I1, the above equation (7) is replaced with the following equation (8). In this case, when k> 1, the proportional coefficient αv1 of the voltage is obtained from the following equation (8), and the proportional coefficient αv in the above equation (5-1) is replaced with the proportional coefficient αv1 to calculate the voltage Vsδ *. .. In the case of k <1, if k = 1, the voltage increase at the time of light load can be set to 0. Similarly, even if the above k = I0 / I1 is extended to a value smaller than 1, the following equations (8) and (9) are satisfied, so that it is possible to correspond to the deceleration direction of each estimated command speed. Therefore, the voltage correction is not limited to the case where k = I0 / I1 ≧ 1.

Figure 0006787006
Figure 0006787006

以上のようにして求めた比例係数αv1で上記(5−1)式のαvを置き換えたものが、下記(9)式に示す、補正されたδ軸の電圧Vsδ*の制御式となる。 The proportional coefficient αv1 obtained as described above replaces αv in the above equation (5-1), and becomes the controlled equation for the corrected δ-axis voltage Vsδ * shown in the following equation (9).

Figure 0006787006
Figure 0006787006

このように、負荷が接続されたモータは、起動時に含まれる負荷検出区間、負荷検出区間に続く加速運転区間、加速運転区間に続く位相調整処理区間それぞれにおける負荷検出、加速運転、位相調整を経て、通常運転へと移行する。 In this way, the motor to which the load is connected undergoes load detection, acceleration operation, and phase adjustment in each of the load detection section included at startup, the acceleration operation section following the load detection section, and the phase adjustment processing section following the acceleration operation section. , Shift to normal operation.

(モータ制御装置の構成)
図7は、実施形態に係るモータ制御装置の構成を示す図である。また、図8は、実施形態に係る速度推定処理器の構成を示す図である。実施形態に係るモータ制御装置10は、モータMが接続される。モータ制御装置10は、減算器11、速度制御器12、励磁電流制御器13、減算器14、減算器15、d軸電流制御器16、q軸電流制御器17、非干渉化処理器18、γ軸電圧出力処理器19、δ軸電圧出力処理器20、第1スイッチ21、第2スイッチ22、dq/UVW変換器23、PWM(Pulse Width Modulation)生成器23、IPM(Intelligent Power Module)24、1シャント電流検出器を構成するシャント抵抗26、電流再生器27、UVW/dq変換器28、同期回転数出力処理器29、速度推定器30、積分器32、負荷検出器33、軸誤差検出及び速度推定器34、除算器35、制御部36を有する。
(Configuration of motor control device)
FIG. 7 is a diagram showing a configuration of a motor control device according to an embodiment. Further, FIG. 8 is a diagram showing a configuration of a speed estimation processor according to the embodiment. A motor M is connected to the motor control device 10 according to the embodiment. The motor control device 10 includes a subtractor 11, a speed controller 12, an exciting current controller 13, a subtractor 14, a subtractor 15, a d-axis current controller 16, a q-axis current controller 17, and a decoupling processor 18. γ-axis voltage output processor 19, δ-axis voltage output processor 20, first switch 21, second switch 22, dq / UVW converter 23, PWM (Pulse Width Modulation) generator 23, IPM (Intelligent Power Module) 24 , 1 shunt current detector shunt resistance 26, current regenerator 27, UVW / dq converter 28, synchronous rotation speed output processor 29, speed estimator 30, integrator 32, load detector 33, axis error detection It also has a speed estimator 34, a divider 35, and a control unit 36.

制御部36は、図示を省略しているが、第1スイッチ21、第2スイッチ22、第3スイッチ31と接続され、制御部36が計時する時間に応じて各スイッチの接続状態を切り換える。また、制御部36は、γ軸電圧出力処理器19、δ軸電圧出力処理器20、同期回転数出力処理器29、速度推定器30を制御する。 Although not shown, the control unit 36 is connected to the first switch 21, the second switch 22, and the third switch 31, and switches the connection state of each switch according to the time measured by the control unit 36. Further, the control unit 36 controls the γ-axis voltage output processor 19, the δ-axis voltage output processor 20, the synchronous rotation speed output processor 29, and the speed estimator 30.

減算器11は、モータ制御装置10へ入力された速度指令値(指令回転数)ωm*から、除算器35から出力された、推定された現在の角速度である実速度(機械角実速度)ωmを減算した速度偏差(機械角速度偏差)Δωを速度制御器12へ出力する。 The subtractor 11 is an estimated current angular velocity (mechanical angular velocity) ωm output from the divider 35 from the speed command value (command rotation speed) ωm * input to the motor control device 10. The speed deviation (mechanical angular velocity deviation) Δω obtained by subtracting the above is output to the speed controller 12.

速度制御器12は、減算器11から出力された速度偏差Δωが小さくなるようなq軸電流指令値Iq*を生成し、減算器14へ出力する。励磁電流制御器13は、速度制御器12から出力されたq軸電流指令値Iqからd軸電流指令値Idを生成し、減算器15へ出力する。 The speed controller 12 generates a q-axis current command value Iq * so that the speed deviation Δω output from the subtractor 11 becomes small, and outputs the q-axis current command value Iq * to the subtractor 14. The exciting current controller 13 generates a d-axis current command value Id * from the q-axis current command value Iq * output from the speed controller 12, and outputs the d-axis current command value Id * to the subtractor 15.

なお、速度制御器12は、図示しないPI制御器と接続されるため、積分器がq軸電流指令値Iq*を保持する。従って、通常運転にモード移行する際、すなわちスイッチ31が端子2から端子1に切り変わるときには、モード移行直前に生成したδ軸電流指令値Iδ*で積分器を初期化する。 Since the speed controller 12 is connected to a PI controller (not shown), the integrator holds the q-axis current command value Iq *. Therefore, when the mode shifts to the normal operation, that is, when the switch 31 switches from the terminal 2 to the terminal 1, the integrator is initialized with the δ-axis current command value Iδ * generated immediately before the mode shift.

減算器14は、速度制御器12から出力されたq軸電流指令値Iq*から、UVW/dq変換器28から出力されたq軸電流Iq(Iδ)を減算してq軸電流偏差ΔIqを生成しq軸電流制御器17へ出力する。減算器15は、d軸電流指令値Id*から、UVW/dq変換器28から出力されたd軸電流Id(Iγ)を減算してd軸電流偏差ΔIdを生成しd軸電流制御器16へ出力する。 The subtractor 14 subtracts the q-axis current Iq (Iδ) output from the UVW / dq converter 28 from the q-axis current command value Iq * output from the speed controller 12 to generate the q-axis current deviation ΔIq. Output to the q-axis current controller 17. The subtractor 15 subtracts the d-axis current Id (Iγ) output from the UVW / dq converter 28 from the d-axis current command value Id * to generate a d-axis current deviation ΔId to the d-axis current controller 16. Output.

d軸電流制御器16は、減算器15から出力されたd軸電流偏差ΔIdからd軸電圧指令値Vda*を生成する。q軸電流制御器17は、減算器14から出力されたq軸電流偏差ΔIqからq軸電圧指令値Vqa*を生成する。 The d-axis current controller 16 generates a d-axis voltage command value Vda * from the d-axis current deviation ΔId output from the subtractor 15. The q-axis current controller 17 generates a q-axis voltage command value Vqa * from the q-axis current deviation ΔIq output from the subtractor 14.

非干渉化処理器18は、d軸電圧指令値Vda*及びq軸電圧指令値Vqa*の干渉をキャンセルしそれぞれを独立に制御するための非干渉化補正値を生成し、非干渉化補正値を用いてd軸電圧指令値Vda*及びq軸電圧指令値Vqa*それぞれを補正したd軸電圧指令値Vd*及びq軸電圧指令値Vq*それぞれを生成する。そして、非干渉化処理器18は、d軸電圧指令値Vd*及びq軸電圧指令値Vq*を軸誤差検出及び速度推定器34へ出力する。 The non-interference processor 18 cancels the interference between the d-axis voltage command value Vda * and the q-axis voltage command value Vqa *, generates a non-interference correction value for controlling each independently, and generates a non-interference correction value. The d-axis voltage command value Vda * and the q-axis voltage command value Vqa * are corrected by using, and the d-axis voltage command value Vd * and the q-axis voltage command value Vq * are generated. Then, the decoupling processor 18 outputs the d-axis voltage command value Vd * and the q-axis voltage command value Vq * to the axis error detection and speed estimator 34.

さらに、非干渉化処理器18は、位相調整処理区間にて制御部36が計時する時間が速度推定が完了するのに十分な所定時間を経過した後、通常運転に移行するために、第1スイッチ21及び第2スイッチ22を介してdq/UVW変換器23と接続されると、d軸電圧指令値Vd*及びq軸電圧指令値Vq*をdq/UVW変換器23へ出力する。 Further, the decoupling transmitter 18 is first set in order to shift to the normal operation after a predetermined time sufficient for the speed estimation to be completed has elapsed in the time measured by the control unit 36 in the phase adjustment processing section. When connected to the dq / UVW converter 23 via the switch 21 and the second switch 22, the d-axis voltage command value Vd * and the q-axis voltage command value Vq * are output to the dq / UVW converter 23.

なお、d軸電流制御器16及びq軸電流制御器17は、非干渉化処理器18と連携して動作する。下記(10−1)式及び(10−2)式は、d軸電圧指令値Vda*及びq軸電圧指令値Vqa*と、d軸電圧指令値Vd*及びq軸電圧指令値Vq*との関係を示す。 The d-axis current controller 16 and the q-axis current controller 17 operate in cooperation with the non-interfering processor 18. The following equations (10-1) and (10-2) are the d-axis voltage command value Vda * and the q-axis voltage command value Vqa *, and the d-axis voltage command value Vd * and the q-axis voltage command value Vq *. Show the relationship.

Figure 0006787006
Figure 0006787006

ここで、上記(10−2)式におけるφは、モータMのロータの磁束量である。上記(10−1)式の右辺第二項がd軸電圧における干渉補正項、上記(10−2)式の右辺第二項がq軸電圧における干渉補正項である。非干渉化処理器18は、上記(10−1)式及び(10−2)式に基づく演算を行い、d軸電圧指令値Vd*及びq軸電圧指令値Vq*を生成する。 Here, φ in the above equation (10-2) is the amount of magnetic flux of the rotor of the motor M. The second term on the right side of the above equation (10-1) is an interference correction term on the d-axis voltage, and the second term on the right side of the above equation (10-2) is an interference correction term on the q-axis voltage. The non-interfering processor 18 performs an operation based on the above equations (10-1) and (10-2) to generate a d-axis voltage command value Vd * and a q-axis voltage command value Vq *.

よって、d軸電流制御器16には、d軸電圧指令値Vda*が保持される。また、q軸電流制御器17には、q軸電圧指令値Vqa*が保持される。通常運転へのモード移行時の第1スイッチ21及び第2スイッチ22が、非干渉化処理器18とdq/UVW変換器23とを接続するように切り替わる直前では、γ軸電圧出力処理器19からはγ軸電圧Vsγ*が出力されており、δ軸電圧出力処理器20からはδ軸電圧Vsδ*が出力されている。これらγ軸電圧Vsγ*及びδ軸電圧Vsδ*が、上記(10−1)式におけるd軸電圧指令値Vd*及び上記(10−2)式におけるq軸電圧指令値Vq*に相当する。 Therefore, the d-axis current controller 16 holds the d-axis voltage command value Vda *. Further, the q-axis current controller 17 holds the q-axis voltage command value Vqa *. Immediately before the first switch 21 and the second switch 22 at the time of mode transition to the normal operation are switched to connect the decoupling processor 18 and the dq / UVW converter 23, the γ-axis voltage output processor 19 The γ-axis voltage Vsγ * is output, and the δ-axis voltage Vsδ * is output from the δ-axis voltage output processor 20. These γ-axis voltage Vsγ * and δ-axis voltage Vsδ * correspond to the d-axis voltage command value Vd * in the above equation (10-1) and the q-axis voltage command value Vq * in the above equation (10-2).

これより、通常運転移行の際には、第1スイッチ21が非干渉化処理器18とdq/UVW変換器23とを接続するように切り替わる直前でγ軸電圧出力処理器19が出力していたγ軸電圧Vsγ*は上記(10−1)式の右辺第二項と等しいので、制御部36は、d軸電流制御器16が保持するd軸電圧指令値Vda*をゼロで初期化する。また、通常運転移行の際、制御部36は、q軸電流制御器17が保持するq軸電圧指令値Vqa*を、上記(10−2)式の左辺のVq*をVsδ*に、右辺第二項のIdをIγに置き換えて演算したVsδ*−ωe・(Ld・Iγ+φ)で初期化すればよい。 From this, at the time of transition to normal operation, the γ-axis voltage output processor 19 was outputting immediately before the first switch 21 was switched to connect the decoupling processor 18 and the dq / UVW converter 23. Since the γ-axis voltage Vsγ * is equal to the second term on the right side of the above equation (10-1), the control unit 36 initializes the d-axis voltage command value Vda * held by the d-axis current controller 16 to zero. Further, at the time of transition to normal operation, the control unit 36 sets the q-axis voltage command value Vqa * held by the q-axis current controller 17 to Vq * on the left side of the above equation (10-2) to Vsδ *, and sets the right side to Vsδ *. Initialization may be performed with Vsδ * -ωe · (Ld · Iγ + φ) calculated by replacing Id in the binomial with Iγ.

γ軸電圧出力処理器19は、負荷検出区間及び加速運転区間において、第1スイッチ21を介してdq/UVW変換器23と接続され、第3スイッチ31を介して同期回転数出力処理器29と接続されている場合に、上記(4)式から、同期回転数出力処理器29から出力された角速度ωse*と、検出された現在のδ軸電流Iδからγ軸電圧Vsγ*を算出し、dq/UVW変換器23へ出力する。γ軸電圧Vsγ*は、初期値0から、モータMの加速に伴い更新され、徐々に負側に大きくなって、やがて一定値に収束する。 The γ-axis voltage output processor 19 is connected to the dq / UVW converter 23 via the first switch 21 in the load detection section and the acceleration operation section, and is connected to the synchronous rotation speed output processor 29 via the third switch 31. When connected, the γ-axis voltage Vsγ * is calculated from the angular velocity ωse * output from the synchronous rotation speed output processor 29 and the detected current δ-axis current Iδ from the above equation (4), and dq. Output to / UVW converter 23. The γ-axis voltage Vsγ * is updated from the initial value 0 as the motor M accelerates, gradually increases to the negative side, and eventually converges to a constant value.

δ軸電圧出力処理器20は、負荷検出区間において、第2スイッチ22を介してdq/UVW変換器23と接続されている場合に、一定の電圧Vsδ*(=Vδof)を、dq/UVW変換器23へ出力する。 When the δ-axis voltage output processor 20 is connected to the dq / UVW converter 23 via the second switch 22 in the load detection section, the δ-axis voltage output processor 20 converts a constant voltage Vsδ * (= Vδof) into dq / UVW. Output to the device 23.

また、δ軸電圧出力処理器20は、加速運転区間において、第2スイッチ22を介してdq/UVW変換器23と接続されている場合に、上記(5−1)式をもとに算出された電圧Vsδ*を、dq/UVW変換器23へ出力する。電圧Vsδ*は、オフセット電圧Vδofを起点に、負荷検出器33で算出されたαVを用いて上記(5−1)式に従って電圧を増加してゆく。上記(5−1)式をもとに算出されたδ軸電圧Vsδ*は、負荷検出器33から出力されるαVの値により変化するので、負荷に応じた適切な値が用いられることになる。 Further, the δ-axis voltage output processor 20 is calculated based on the above equation (5-1) when it is connected to the dq / UVW converter 23 via the second switch 22 in the acceleration operation section. The voltage Vsδ * is output to the dq / UVW converter 23. The voltage Vsδ * starts from the offset voltage Vδof and increases the voltage according to the above equation (5-1) using αV calculated by the load detector 33. Since the δ-axis voltage Vsδ * calculated based on the above equation (5-1) changes depending on the value of αV output from the load detector 33, an appropriate value according to the load is used. ..

また、δ軸電圧出力処理器20は、加速運転区間から位相調整処理区間に移行する直前に、上記(5−1)式をもとに計算された直前の電圧Vsδ*(=Vδsf)を保持する。そして、δ軸電圧出力処理器20は、位相調整処理区間において、移行電圧Vδsfを、第2スイッチ22を介してdq/UVW変換器23へ出力する。 Further, the δ-axis voltage output processor 20 holds the voltage Vsδ * (= Vδsf) immediately before the transition from the acceleration operation section to the phase adjustment processing section, which is calculated based on the above equation (5-1). To do. Then, the δ-axis voltage output processor 20 outputs the transition voltage Vδsf to the dq / UVW converter 23 via the second switch 22 in the phase adjustment processing section.

第1スイッチ21は、制御部36により共通接点210が接点1及び接点2のいずれか一方と接続される。第1スイッチ21は、接点1が共通接点210と接続された状態では、非干渉化処理器18から出力されたd軸電圧指令値Vd*をdq/UVW変換器23へ出力する。また、第1スイッチ21は、接点2が共通接点210と接続された状態では、γ軸電圧出力処理器19から出力されたγ軸電圧Vsγ*をdq/UVW変換器23へ出力する。 In the first switch 21, the common contact 210 is connected to either the contact 1 or the contact 2 by the control unit 36. When the contact 1 is connected to the common contact 210, the first switch 21 outputs the d-axis voltage command value Vd * output from the non-interfering processor 18 to the dq / UVW converter 23. Further, the first switch 21 outputs the γ-axis voltage Vsγ * output from the γ-axis voltage output processor 19 to the dq / UVW converter 23 in a state where the contact 2 is connected to the common contact 210.

第2スイッチ22は、制御部36により共通接点220が接点1及び接点2のいずれか一方と接続される。第2スイッチ22は、接点1が共通接点220と接続された状態では、非干渉化処理器18から出力されたd軸電圧指令値Vd*をdq/UVW変換器23へ出力する。また、第2スイッチ22は、接点2が共通接点220と接続された状態では、δ軸電圧出力処理器20から出力されたδ軸電圧Vsδ*(=Vδof)をdq/UVW変換器23へ出力する。 In the second switch 22, the common contact 220 is connected to either the contact 1 or the contact 2 by the control unit 36. The second switch 22 outputs the d-axis voltage command value Vd * output from the non-interfering processor 18 to the dq / UVW converter 23 in a state where the contact 1 is connected to the common contact 220. Further, the second switch 22 outputs the δ-axis voltage Vsδ * (= Vδof) output from the δ-axis voltage output processor 20 to the dq / UVW converter 23 when the contact 2 is connected to the common contact 220. To do.

dq/UVW変換器23は、積分器32から出力された回転角θeを用いて、非干渉化された2相のd軸電圧指令値Vd*及びq軸電圧指令値Vq*を、3相のU相出力電圧指令値Vu*、V相出力電圧指令値Vv*、W相出力電圧指令値Vw*へ変換する。そして、dq/UVW変換器23は、U相出力電圧指令値Vu*、V相出力電圧指令値Vv*、W相出力電圧指令値Vw*をPWM生成器24へ出力する。 The dq / UVW converter 23 uses the rotation angle θe output from the integrator 32 to generate a non-interfering two-phase d-axis voltage command value Vd * and a q-axis voltage command value Vq * in three phases. Converts to U-phase output voltage command value Vu *, V-phase output voltage command value Vv *, and W-phase output voltage command value Vw *. Then, the dq / UVW converter 23 outputs the U-phase output voltage command value Vu *, the V-phase output voltage command value Vv *, and the W-phase output voltage command value Vw * to the PWM generator 24.

ここで、積分器32が出力する回転角θeは、積分器32が第3スイッチ31により同期回転数出力処理器29と接続されている状態では、同期回転数出力処理器29から出力された角速度ωse*に基づく現在のロータの位置となる。また、積分器32が出力する回転角θeは、積分器32が第3スイッチ31により速度推定器30と接続されている状態では、速度推定器30から出力された、推定された角速度ωse’に基づく現在のロータの位置となる。また、積分器32が出力する回転角θeは、積分器32が第3スイッチ31により軸誤差検出及び速度推定器34と接続されている状態では、軸誤差検出及び速度推定器34から出力された、推定された角速度ωeに基づく現在のロータの位置となる。 Here, the rotation angle θe output by the integrator 32 is the angular velocity output from the synchronous rotation speed output processor 29 in a state where the integrator 32 is connected to the synchronous rotation speed output processor 29 by the third switch 31. It is the current rotor position based on ωse *. Further, the rotation angle θe output by the integrator 32 is the estimated angular velocity ωse' output from the speed estimator 30 when the integrator 32 is connected to the speed estimator 30 by the third switch 31. Based on the current rotor position. Further, the rotation angle θe output by the integrator 32 is output from the axis error detection and speed estimator 34 when the integrator 32 is connected to the axis error detection and speed estimator 34 by the third switch 31. , The current rotor position based on the estimated angular velocity ωe.

なお、Vu*とVv*とVw*及び後述のIuとIvとIwは、3相の固定座標系の電圧及び電流である。 Note that Vu *, Vv *, Vw *, and Iu, Iv, and Iw, which will be described later, are voltages and currents in a three-phase fixed coordinate system.

PWM生成器24は、U相出力電圧指令値Vu*、V相出力電圧指令値Vv*、W相出力電圧指令値Vw*と、PWMキャリア信号から、PWM駆動信号(U,V、W、X、Y、Z)を生成し、IPM25へ出力する。 The PWM generator 24 uses PWM drive signals (U, V, W, X) from the U-phase output voltage command value Vu *, the V-phase output voltage command value Vv *, the W-phase output voltage command value Vw *, and the PWM carrier signal. , Y, Z) and output to IPM25.

IPM25は、PWM生成器24から出力された6相のPWM駆動信号をもとに、モータMのU相、V相、W相それぞれへ印可する3相交流電圧を、外部から供給される直流電圧Vdcをチョッピングして生成し、各相の交流電圧をモータMのU相、V相、W相へ印加する。 Based on the 6-phase PWM drive signal output from the PWM generator 24, the IPM 25 applies a three-phase AC voltage applied to each of the U-phase, V-phase, and W-phase of the motor M to a DC voltage supplied from the outside. Vdc is generated by chopping, and the AC voltage of each phase is applied to the U phase, V phase, and W phase of the motor M.

電流再生器27は、PWM生成器24から出力された6相PWMスイッチング情報と、シャント抵抗26によって1シャント電流検出方式で検出された母線電流から、モータMのU相電流Iu、V相電流Iv、W相電流Iwを算出する。また、電流検出方式は、2つのCT(Current Transformer)でU相電流Iu及びV相電流Ivを検出し、残りのW相電流Iwを、Iu+Iv+Iw=0の関係式より算出する2CT方式であってもよい。電流再生器27は、算出したモータMのU相電流Iu、V相電流Iv、W相電流Iwを、UVW/dq変換器28へ出力する。 The current regenerator 27 uses the 6-phase PWM switching information output from the PWM generator 24 and the bus current detected by the shunt resistance 26 in the 1-shunt current detection method to generate the U-phase current Iu and the V-phase current Iv of the motor M. , W phase current Iw is calculated. The current detection method is a 2CT method in which U-phase current Iu and V-phase current Iv are detected by two CTs (Current Transformers), and the remaining W-phase current Iw is calculated from the relational expression of Iu + Iv + Iw = 0. May be good. The current regenerator 27 outputs the calculated U-phase current Iu, V-phase current Iv, and W-phase current Iw of the motor M to the UVW / dq converter 28.

UVW/dq変換器28は、積分器32から出力された回転角θeを用いて、電流再生器27から出力された3相のU相電流Iu、V相電流Iv、W相電流Iwを、2相のd軸電流Id及びq軸電流Iqへ変換する。そして、UVW/dq変換器28は、d軸電流Idを減算器15、速度推定器30、負荷検出器33、軸誤差検出及び速度推定器34へ、q軸電流Iqを減算器14、γ軸電圧出力処理器19、負荷検出器33へ、それぞれ出力する。なお、速度推定器30、負荷検出器33、軸誤差検出及び速度推定器34へ入力されるd軸電流Idは、制御軸(γ−δ軸)のγ軸電流Iγで代用し、γ軸電圧出力処理器19、負荷検出器33へ入力されるq軸電流Iqは、制御軸(γ−δ軸)のδ軸電流Iδで代用する。 The UVW / dq converter 28 uses the rotation angle θe output from the integrator 32 to convert the three-phase U-phase current Iu, V-phase current Iv, and W-phase current Iw output from the current regenerator 27 into two. It is converted into a phase d-axis current Id and a q-axis current Iq. Then, the UVW / dq converter 28 transfers the d-axis current Id to the subtractor 15, the speed estimator 30, the load detector 33, the axis error detection and the speed estimator 34, and the q-axis current Iq to the subtractor 14, the γ-axis. The voltage is output to the voltage output processor 19 and the load detector 33, respectively. The d-axis current Id input to the speed estimator 30, the load detector 33, the axis error detection and the speed estimator 34 is replaced by the γ-axis current Iγ of the control axis (γ-δ-axis), and the γ-axis voltage is used. The q-axis current Iq input to the output processor 19 and the load detector 33 is replaced by the δ-axis current Iδ of the control axis (γ-δ-axis).

同期回転数出力処理器29は、負荷検出区間であって、第3スイッチ31を介して積分器32と接続されている場合に、角速度ωse*(=ωof)の一定角速度を、積分器32へ出力する。なお、負荷検出区間における回転角θeは、積分器32により角速度ωse*(=ωof)を時間積分することにより生成される。負荷検出区間における回転角θeは、負荷検出区間におけるα軸(U相軸)とγ軸との位相角(図1参照)である。dq/UVW変換器23は、負荷検出区間において、この回転角θeを用いてγ−δ直交軸の回転座標系をUVWの3相固定座標系に座標変換する。 When the synchronous rotation speed output processor 29 is connected to the integrator 32 via the third switch 31 in the load detection section, the constant angular velocity of the angular velocity ωse * (= ωof) is transmitted to the integrator 32. Output. The rotation angle θe in the load detection section is generated by time-integrating the angular velocity ωse * (= ωof) with the integrator 32. The rotation angle θe in the load detection section is the phase angle (see FIG. 1) between the α-axis (U-phase axis) and the γ-axis in the load detection section. The dq / UVW converter 23 uses this rotation angle θe to convert the rotating coordinate system of the γ-δ orthogonal axis into the UVW three-phase fixed coordinate system in the load detection section.

また、同期回転数出力処理器29は、加速運転区間であって、第3スイッチ31を介して積分器32と接続されている場合に、上記(5−2)式をもとに算出された角速度ωse*を、積分器32へ出力する。同期回転数出力処理器29は、オフセット角速度ωofを起点に、上記(5−2)式に従って同期のための角速度ωse*を上昇させてゆく。 Further, the synchronous rotation speed output processor 29 was calculated based on the above equation (5-2) when it was connected to the integrator 32 via the third switch 31 in the acceleration operation section. The angular velocity ωse * is output to the integrator 32. The synchronous rotation speed output processor 29 starts from the offset angular velocity ωof and increases the angular velocity ωse * for synchronization according to the above equation (5-2).

加速運転区間における回転角θeは、積分器32により角速度ωse*を時間積分することにより生成される。加速運転区間における回転角θeは、加速運転区間におけるα軸(U相軸)とγ軸との位相角(図1参照)である。dq/UVW変換器23は、加速運転区間において、この回転角θeを用いてγ−δ直交軸の回転座標系をUVWの3相固定座標系に座標変換する。 The rotation angle θe in the acceleration operation section is generated by time-integrating the angular velocity ωse * with the integrator 32. The rotation angle θe in the acceleration operation section is the phase angle (see FIG. 1) between the α-axis (U-phase axis) and the γ-axis in the acceleration operation section. The dq / UVW converter 23 uses this rotation angle θe to convert the rotating coordinate system of the γ-δ orthogonal axis into the UVW three-phase fixed coordinate system in the acceleration operation section.

速度推定器30は、図8に示すように、積分定数KIの係数器30−1、比例定数KPの係数器30−2、積分器30−3、加算器30−4を有する。モータは、加速運転区間に入ってから所定時間経過後に位相調整区間に入る。位相調整区間では、速度推定器30は、γ軸電流を0にして、マグネットトルク最大の状態に近付けるような角速度ωse’を推定する。 As shown in FIG. 8, the speed estimator 30 includes a coefficient device 30-1 having an integrator constant KI, a coefficient device 30-2 having a proportionality constant KP, an integrator 30-3, and an adder 30-4. The motor enters the phase adjustment section after a predetermined time has elapsed after entering the acceleration operation section. In the phase adjustment section, the velocity estimator 30 sets the γ-axis current to 0 and estimates the angular velocity ωse'that brings the magnet torque closer to the maximum state.

すなわち、速度推定器30は、位相調整処理区間において、γ軸電流Iγを入力とし、γ軸電流Iγに対して係数器30−1、係数器30−2でそれぞれ積分定数KI、比例定数KPをかけ、係数器30−1の出力を積分器30−3で積分し、積分器30−3の出力と係数器30−2の出力を加算器30−4で加算することで、マグネットトルク最大となる角速度ωse’を逐次的に推定して出力する。 That is, the speed estimator 30 takes the γ-axis current Iγ as an input in the phase adjustment processing section, and sets the integrator KI and the proportional constant KP with respect to the γ-axis current Iγ by the coefficient device 30-1 and the coefficient device 30-2, respectively. Multiply, integrate the output of the coefficient device 30-1 with the integrator 30-3, and add the output of the integrator 30-3 and the output of the coefficient device 30-2 with the adder 30-4 to obtain the maximum magnet torque. The angular velocity ωse'is sequentially estimated and output.

なお、位相調整処理区間における回転角θeは、積分器32により角速度ωse’を時間積分することにより生成される。位相調整処理区間における回転角θeは、位相調整処理区間におけるα軸(U相軸)とγ軸との位相角(図1参照)である。dq/UVW変換器23は、位相調整処理区間において、この回転角θeを用いてγ−δ直交軸の回転座標系をUVWの3相固定座標系に座標変換する。 The rotation angle θe in the phase adjustment processing section is generated by time-integrating the angular velocity ωse'with the integrator 32. The rotation angle θe in the phase adjustment processing section is the phase angle (see FIG. 1) between the α-axis (U-phase axis) and the γ-axis in the phase adjustment processing section. The dq / UVW converter 23 uses this rotation angle θe to perform coordinate conversion of the rotating coordinate system of the γ-δ orthogonal axis into the UVW three-phase fixed coordinate system in the phase adjustment processing section.

ここで、積分定数KI及び比例定数KPは、推定する角速度ωse’が収束するように予め決定しておく。また、速度推定器30は、加速運転区間から位相調整処理区間に移行時に、第3スイッチ31を介して積分器32と接続される直前の角速度で初期化される必要がある。例えば、上記(5−2)式によれば、初期値は、移行角速度ωsfである。移行角速度ωsfは、位相調整処理区間移行時における角速度である。 Here, the integration constant KI and the proportionality constant KP are determined in advance so that the estimated angular velocity ωse'converges. Further, the speed estimator 30 needs to be initialized at the angular velocity immediately before being connected to the integrator 32 via the third switch 31 at the time of transition from the acceleration operation section to the phase adjustment processing section. For example, according to the above equation (5-2), the initial value is the transition angular velocity ωsf. The transition angular velocity ωsf is the angular velocity at the time of transition to the phase adjustment processing section.

負荷検出器33は、負荷検出期間において、モータMの回転が安定したと見なすことができる予め決められた所定時間が経過すると、上記(6)式をもとにγ軸電流Iγ及びδ軸電流Iδから算出した基準電流I0及び評価電流I1に基づく上述のkの値より、上記(7)式又は(8)式により比例係数αv1を求め、比例係数αVをδ軸電圧出力処理器20へ出力する。なお、負荷検出区間における上記(6)式の計算は、予め決められた時間だけ演算を繰り返してもよいし、サンプリング数Nの値を予め決めておいて、サンプリング数Nに至るまで回数をカウントしてサンプリングを行ってもよい。 When the load detector 33 elapses a predetermined predetermined time during which the rotation of the motor M can be regarded as stable during the load detection period, the γ-axis current Iγ and the δ-axis current are based on the above equation (6). From the above-mentioned value of k based on the reference current I0 calculated from Iδ and the evaluation current I1, the proportional coefficient αv1 is obtained by the above equation (7) or (8), and the proportional coefficient αV is output to the δ-axis voltage output processor 20. To do. The calculation of the above equation (6) in the load detection section may be repeated for a predetermined time, or the value of the sampling number N is determined in advance and the number of times is counted until the sampling number N is reached. And sampling may be performed.

軸誤差検出及び速度推定器34は、UVW/dq変換器28から出力されたd軸電流Id(Iγ)及びq軸電流Iq(Iδ)と、非干渉化処理器18から出力されたd軸電圧指令値Vd*及びq軸電圧指令値Vq*とから、モータMの誘起電圧を推定し、さらに現在の角速度ωeを推定する。軸誤差検出及び速度推定器34は、推定した現在の角速度ωeを除算器35へ出力する。 The axis error detector and velocity estimator 34 uses the d-axis current Id (Iγ) and q-axis current Iq (Iδ) output from the UVW / dq converter 28 and the d-axis voltage output from the decoupling processor 18. The induced voltage of the motor M is estimated from the command value Vd * and the q-axis voltage command value Vq *, and the current angular velocity ωe is further estimated. The axis error detection and velocity estimator 34 outputs the estimated current angular velocity ωe to the divider 35.

また、軸誤差検出及び速度推定器34は、位相調整処理区間にて速度推定が完了するのに十分な所定時間が経過した後、通常運転に移行するために、第3スイッチ31を介して積分器32と接続されると、推定した角速度ωeを積分器32へ出力する。軸誤差検出及び速度推定器34が推定した角速度ωeは、積分器32による積分制御により座標変換用の回転角θeとなるとともに、速度制御器12における速度制御にも用いられる。 Further, the axis error detection and speed estimator 34 integrates via the third switch 31 in order to shift to normal operation after a predetermined time sufficient for completing the speed estimation in the phase adjustment processing section has elapsed. When connected to the device 32, the estimated angular velocity ωe is output to the integrator 32. The angular velocity ωe estimated by the axis error detection and the velocity estimator 34 becomes the rotation angle θe for coordinate conversion by the integral control by the integrator 32, and is also used for the velocity control in the velocity controller 12.

なお、軸誤差検出及び速度推定器34は、角速度ωeを保持するので、加速運転から通常運転にモード移行時に、第3スイッチ31を介して積分器32と接続される際には、制御部36は、軸誤差検出及び速度推定器34が保持する角速度を速度推定器30で直前に推定された角速度ωse’で初期化する。 Since the axis error detection and speed estimator 34 holds the angular velocity ωe, the control unit 36 is connected to the integrator 32 via the third switch 31 at the time of mode transition from accelerated operation to normal operation. Initializes the angular velocity held by the axis error detection and velocity estimator 34 with the angular velocity ωse'estimated immediately before by the velocity estimator 30.

除算器35は、軸誤差検出及び速度推定器34から出力された、推定された現在の角速度ωeをモータMの極対数Pnで除し、実速度(機械角実速度)ωmに変換して出力する。 The divider 35 divides the estimated current angular velocity ωe output from the axis error detection and velocity estimator 34 by the pole logarithm Pn of the motor M, converts it to the actual velocity (mechanical angular velocity) ωm, and outputs it. To do.

上述のように、加速運転から通常運転への移行時に、PI制御器である速度制御器12、d軸電流制御器16、q軸電流制御器17、軸誤差検出及び速度推定器34の各積分器を初期化してモード移行すれば、速度推定器30で既に位相が調整された状態にあるので、切換えの前後で滑らかに運転が継続されることになる。そして、通常運転時では、モータMは、第1スイッチ21及び第2スイッチ22が非干渉化処理器18側と接続され、第3スイッチ31が軸誤差検出及び速度推定器34側と接続されて形成された帰還ループにより速度制御され、速度指令値ωm*で駆動される。 As described above, at the time of transition from accelerated operation to normal operation, each integrator of the speed controller 12, the d-axis current controller 16, the q-axis current controller 17, the axis error detection and the speed estimator 34, which are PI controllers. If the device is initialized and the mode is changed, the phase has already been adjusted by the speed estimator 30, so that the operation can be smoothly continued before and after the switching. Then, in the normal operation, in the motor M, the first switch 21 and the second switch 22 are connected to the decoupling processor 18 side, and the third switch 31 is connected to the axis error detection and speed estimator 34 side. The speed is controlled by the formed feedback loop and driven by the speed command value ωm *.

なお、dq/UVW変換器23、PWM生成器24、IPM25は、モータを駆動する駆動部の一例である。また、シャント抵抗26、電流再生器27は、モータの電流を検出する電流検出部の一例である。また、負荷検出器33は、負荷検出区間においてモータの負荷を検出する負荷検出部の一例である。また、γ軸電圧出力処理器19、δ軸電圧出力処理器20、同期回転数出力処理器29は、モータの起動開始から第1の時刻までの負荷検出区間では、γ−δ座標系における所定のδ軸電圧及び所定の指令角速度と、所定の指令角速度及びモータのδ軸電流に応じたγ−δ座標系における第1の可変のγ軸電圧とをもとにモータを駆動し、第1の時刻から第2の時刻までの加速運転区間では、時間経過とともに増加するδ軸電圧及び指令角速度と、指令角速度及びモータのδ軸電流に応じた第2の可変のγ軸電圧とをもとにモータを駆動し、負荷検出部により検出された負荷と基準負荷とに差異がある場合には、加速運転区間において、時間経過とともに増加するδ軸電圧の特性を負荷に応じて変更してモータを駆動するように駆動部を制御する駆動制御部の一例である。また、速度推定器30は、電流検出部により検出されるモータのγ−δ座標系におけるγ軸電流及びδ軸電流のうちγ軸電流を0にする角速度を推定する推定部の一例である。 The dq / UVW converter 23, the PWM generator 24, and the IPM 25 are examples of a drive unit that drives the motor. Further, the shunt resistor 26 and the current regenerator 27 are examples of a current detection unit that detects the current of the motor. Further, the load detector 33 is an example of a load detection unit that detects the load of the motor in the load detection section. Further, the γ-axis voltage output processor 19, the δ-axis voltage output processor 20, and the synchronous rotation velocity output processor 29 are predetermined in the γ-δ coordinate system in the load detection section from the start of motor start to the first time. The motor is driven based on the δ-axis voltage and the predetermined command angular velocity of the above, and the first variable γ-axis voltage in the γ-δ coordinate system corresponding to the predetermined command angular velocity and the δ-axis current of the motor. In the accelerated operation section from the time of 1 to the second time, the δ-axis voltage and the command angular velocity that increase with the passage of time and the second variable γ-axis voltage according to the command angular velocity and the δ-axis current of the motor are used. If there is a difference between the load detected by the load detector and the reference load, the motor is driven by changing the characteristics of the δ-axis voltage, which increases with the passage of time, according to the load in the acceleration operation section. This is an example of a drive control unit that controls the drive unit so as to drive. Further, the speed estimator 30 is an example of an estimation unit that estimates the angular velocity at which the γ-axis current is set to 0 among the γ-axis current and the δ-axis current in the γ-δ coordinate system of the motor detected by the current detection unit.

(起動運転処理)
図9は、実施形態に係る起動運転処理を示すフローチャートである。起動運転処理とは、モータ制御装置10において、モータM(図7参照)の起動開始から通常運転までの間に順次実行される、負荷検出区間における負荷検出処理、加速運転区間における加速運転処理、位相調整処理区間における位相調整処理を含む。
(Startup operation process)
FIG. 9 is a flowchart showing the start-up operation process according to the embodiment. The start-up operation process includes load detection process in the load detection section and acceleration operation process in the acceleration operation section, which are sequentially executed in the motor control device 10 from the start of the start of the motor M (see FIG. 7) to the normal operation. Includes phase adjustment processing in the phase adjustment processing section.

先ず、制御部36は、スイッチ切替を行う(ステップS11)。制御部36は、第1スイッチ21(図7参照)の共通接点210と接点2とを接続させ、第2スイッチ22(図7参照)の共通接点220と接点2とを接続させ、第3スイッチ31(図7参照)の共通接点310と接点3とを接続させる。これにより、モータ制御装置10において、同期回転数出力処理器29(図7参照)から角速度ωse*が積分器32に出力される。角速度ωse*が積分器32より積分されて回転角θeが生成される。次に、回転角θeが、dq/UVW変換器23及びUVW/dq変換器28へ入力される(ステップS11)。 First, the control unit 36 switches the switch (step S11). The control unit 36 connects the common contact 210 of the first switch 21 (see FIG. 7) and the contact 2, and connects the common contact 220 of the second switch 22 (see FIG. 7) and the contact 2, and connects the third switch. The common contact 310 of 31 (see FIG. 7) and the contact 3 are connected. As a result, in the motor control device 10, the angular velocity ωse * is output from the synchronous rotation speed output processor 29 (see FIG. 7) to the integrator 32. The angular velocity ωse * is integrated by the integrator 32 to generate the angle of rotation θe. Next, the rotation angle θe is input to the dq / UVW converter 23 and the UVW / dq converter 28 (step S11).

次に、制御部36は、負荷検出処理を開始する(ステップS12)。制御部36は、γ軸電圧出力処理器19の出力をγ軸電圧Vsγ*=0、δ軸電圧出力処理器20の出力をδ軸電圧Vsδ*=Vsof、同期回転数出力処理器29の出力を角速度ωse*=ωofとそれぞれ初期化する(ステップS12)。 Next, the control unit 36 starts the load detection process (step S12). The control unit 36 sets the output of the γ-axis voltage output processor 19 as the γ-axis voltage Vsγ * = 0, the output of the δ-axis voltage output processor 20 as the δ-axis voltage Vsδ * = Vsof, and the output of the synchronous rotation speed output processor 29. Is initialized with the angular velocity ωse * = ωof (step S12).

次に、制御部36は、δ軸電圧出力処理器20に電圧Vsδ*=Vsofの一定出力、同期回転数出力処理器29に角速度ωse*=ωofの一定出力を維持させつつ、γ軸電圧出力処理器19に、上記(4)式によりγ軸電圧Vsγ*を更新して出力させる。そして、制御部36は、モータMの回転が安定(例えばステップS12を実行してから所定時間経過)したか否かを判定する(ステップS13)。制御部36は、モータMの回転が安定したと判定した場合(ステップS13:Yes)、ステップS14へ処理を移す。 Next, the control unit 36 outputs the γ-axis voltage while maintaining the constant output of the voltage Vsδ * = Vsof in the δ-axis voltage output processor 20 and the constant output of the angular velocity ωse * = ωof in the synchronous rotation speed output processor 29. The processor 19 updates the γ-axis voltage Vsγ * according to the above equation (4) and outputs the voltage. Then, the control unit 36 determines whether or not the rotation of the motor M is stable (for example, a predetermined time has elapsed since the execution of step S12) (step S13). When the control unit 36 determines that the rotation of the motor M is stable (step S13: Yes), the control unit 36 shifts the process to step S14.

ステップS14では、制御部36は、負荷検出器33に負荷検出を実行させる。制御部36は、ステップS12から引き続き、δ軸電圧出力処理器20に電圧Vsδ*=Vsofの一定出力、同期回転数出力処理器29に角速度ωse*=ωofの一定出力を維持させつつ、γ軸電圧出力処理器19に、上記(4)式によりγ軸電圧Vsγ*を更新して出力させる。 In step S14, the control unit 36 causes the load detector 33 to execute the load detection. Continuing from step S12, the control unit 36 keeps the δ-axis voltage output processor 20 at a constant output of voltage Vsδ * = Vsof and the synchronous rotation speed output processor 29 at a constant output of angular velocity ωse * = ωof, while maintaining the γ-axis. The voltage output processor 19 updates the γ-axis voltage Vsγ * according to the above equation (4) and outputs the voltage.

制御部36は、上記(6)式をもとに評価電流I1を算出し、基準電流I0及び評価電流I1に基づく上述のk=I0−I1がk>0である場合に、上記(7)式により比例係数αv1を決定する負荷検出を負荷検出器33に実行させ、δ軸電圧出力処理器20へ出力させる(ステップS14)。なお、上述のk=I0−I1がk≦0である場合も、上記(7)式により比例係数αv1を決定してもよいが、安定化のためにαv1=αvとなるように、k=0とするとよい。 The control unit 36 calculates the evaluation current I1 based on the above equation (6), and when the above-mentioned k = I0-I1 based on the reference current I0 and the evaluation current I1 is k> 0, the above (7) The load detector 33 is made to execute the load detection for determining the proportionality coefficient αv1 by the equation, and the δ-axis voltage output processor 20 is made to output (step S14). Even when the above-mentioned k = I0-I1 is k ≦ 0, the proportional coefficient αv1 may be determined by the above equation (7), but k = so that αv1 = αv for stabilization. It should be 0.

なお、上述のkは、差分ではなく比でもよい。k=I0/I1の定義ならば、ステップS14において、k=I0/I1がk>1である場合に、上記(8)式により比例係数αv1を決定する負荷検出を実行させ、δ軸電圧出力処理器20へ出力させる。なお、上述のk=I0/I1がk≦1である場合にも、比例係数αv1を決定してもよいが、安定化のためにαv1=αvとなるように、k=1とするとよい。 The above-mentioned k may be a ratio instead of a difference. According to the definition of k = I0 / I1, in step S14, when k = I0 / I1 is k> 1, load detection for determining the proportional coefficient αv1 is executed by the above equation (8), and the δ-axis voltage output is performed. Output to the processor 20. The proportional coefficient αv1 may be determined even when the above-mentioned k = I0 / I1 is k≤1, but k = 1 may be set so that αv1 = αv for stabilization.

次に、制御部36は、負荷検出器33が上記(6)式による演算を行い負荷検出を完了したか否かを判定する(ステップS15)。制御部36は、負荷検出器33から負荷検出完了信号を受けて負荷検出器33が負荷検出を完了したと判定した場合(ステップS15:Yes)、ステップS16へ処理を移し、負荷検出器33が負荷検出を完了していないと判定した場合(ステップS15:No)、ステップS14へ処理を戻す。 Next, the control unit 36 determines whether or not the load detector 33 has completed the load detection by performing the calculation according to the above equation (6) (step S15). When the control unit 36 receives the load detection completion signal from the load detector 33 and determines that the load detector 33 has completed the load detection (step S15: Yes), the control unit 36 shifts the process to step S16, and the load detector 33 moves. If it is determined that the load detection has not been completed (step S15: No), the process returns to step S14.

ステップS16では、制御部36は、加速運転処理を開始する。加速運転処理では、制御部36は、γ軸電圧出力処理器19にγ軸電圧Vsγ*を継続して出力させつつ、δ軸電圧出力処理器20の出力をδ軸電圧Vsδ*=Vδof、同期回転数出力処理器29の出力を角速度ωse*=ωofに初期化する。 In step S16, the control unit 36 starts the acceleration operation process. In the accelerated operation process, the control unit 36 synchronizes the output of the δ-axis voltage output processor 20 with the δ-axis voltage Vsδ * = Vδof while continuously outputting the γ-axis voltage Vsγ * to the γ-axis voltage output processor 19. The output of the rotation speed output processor 29 is initialized to the angular velocity ωse * = ωof.

次に、制御部36は、ロータを加速する(ステップS17)。制御部36は、ステップS16から引き続きγ軸電圧出力処理器19に上記(4)式によりγ軸電圧Vsγ*を更新して出力させつつ、δ軸電圧出力処理器20に上記(9)式をもとにδ軸の電圧Vsδ*を算出して出力させ、同期回転数出力処理器29には上記(5−2)をもとに角速度ωse*を算出して出力させる(ステップS17)。なお、ステップS17の実行の都度、上記(9)式及び(5−2)式に代入するtの値は、ステップS16が実行開始されたときをt=0とする、ステップS16の実行開始後の経過時間である。 Next, the control unit 36 accelerates the rotor (step S17). The control unit 36 continuously updates the γ-axis voltage Vsγ * according to the above equation (4) and outputs the γ-axis voltage output processor 19 from step S16, while causing the δ-axis voltage output processor 20 to output the above equation (9). Based on this, the voltage Vsδ * on the δ axis is calculated and output, and the synchronous rotation speed output processor 29 calculates and outputs the angular velocity ωse * based on the above (5-2) (step S17). The value of t assigned to the above equations (9) and (5-2) each time the execution of step S17 is executed is t = 0 when the execution of step S16 is started, after the execution of step S16 is started. Is the elapsed time of.

次に、制御部36は、ステップS16を実行してから所定時間(加速運転時間)Tが経過したか否かを判定する(ステップS18)。なお、所定時間は、本発明を適用する装置によって変わるが、数秒から10数秒程度である。制御部36は、ステップS16を実行開始して、所定時間Tが経過したと判定した場合(ステップS18:Yes)、ステップS19へ処理を移し、所定時間Tが経過していないと判定した場合(ステップS18:No)、ステップS17へ処理を戻す。 Next, the control unit 36 determines whether or not a predetermined time (acceleration operation time) T has elapsed since the execution of step S16 (step S18). The predetermined time varies depending on the apparatus to which the present invention is applied, but is about several seconds to ten and several seconds. When the control unit 36 starts executing step S16 and determines that the predetermined time T has elapsed (step S18: Yes), the control unit 36 shifts the process to step S19 and determines that the predetermined time T has not elapsed (step S18: Yes). Step S18: No), the process is returned to step S17.

ステップS19では、制御部36は、速度推定器30の積分器30−3の初期値を移行角速度ωsfで初期化する。 In step S19, the control unit 36 initializes the initial value of the integrator 30-3 of the speed estimator 30 with the transition angular velocity ωsf.

次に、制御部36は、スイッチ切替を行う(ステップS20)。制御部36は、第3スイッチ31の共通接点310と接点2とを接続させる。これにより、モータ制御装置10において、速度推定器30(図7参照)から出力された角速度ωse’が積分器32により積分制御されて回転角θeが生成される。生成された回転角θeがdq/UVW変換器23及びUVW/dq変換器28へ入力される。 Next, the control unit 36 switches the switch (step S20). The control unit 36 connects the common contact 310 and the contact 2 of the third switch 31. As a result, in the motor control device 10, the angular velocity ωse'output from the speed estimator 30 (see FIG. 7) is integrated and controlled by the integrator 32 to generate the rotation angle θe. The generated rotation angle θe is input to the dq / UVW converter 23 and the UVW / dq converter 28.

次に、制御部36は、位相調整処理を開始する(ステップS21)。制御部36は、γ軸電圧出力処理器19に上記(4)式によりステップS19で最後に更新したγ軸電圧Vsγ*を継続して出力させつつ、δ軸電圧出力処理器20に上記(9)式においてt=Tとおいたδ軸電圧Vsδ*(αv1が上記(7)式で与えられるならばδ軸電圧Vsδ*=Vδof+(1+k/I0)・αv・T、αv1が上記(8)式で与えられるならばδ軸電圧Vsδ*=Vδof+k・αv・Tに等しい)の一定電圧を継続して出力させる(ステップS23)。 Next, the control unit 36 starts the phase adjustment process (step S21). The control unit 36 causes the γ-axis voltage output processor 19 to continuously output the γ-axis voltage Vsγ * last updated in step S19 according to the above equation (4), while causing the δ-axis voltage output processor 20 to output the above (9). ) Δ-axis voltage Vsδ * (if αv1 is given by the above equation (7), δ-axis voltage Vsδ * = Vδof + (1 + k / I0) ・ αv ・ T, αv1 is the above equation (8). If it is given in, a constant voltage of δ-axis voltage Vsδ * = Vδof + k · αv · T) is continuously output (step S23).

次に、制御部36は、位相調整処理を行う(ステップS22)。制御部36は、ステップS21から引き続きγ軸電圧出力処理器19に上記(4)式によりγ軸電圧Vsγ*を更新して出力させ、δ軸電圧出力処理器20にステップS19で最後に更新した電圧Vsδ*を継続して出力させつつ、速度推定器30に角速度ωse’を推定させ出力させる(ステップS24)。 Next, the control unit 36 performs the phase adjustment process (step S22). From step S21, the control unit 36 causes the γ-axis voltage output processor 19 to update and output the γ-axis voltage Vsγ * according to the above equation (4), and finally updates the δ-axis voltage output processor 20 in step S19. While continuously outputting the voltage Vsδ *, the velocity estimator 30 is made to estimate the angular velocity ωse'and output it (step S24).

次に、制御部36は、ステップS20を実行してから位相調整処理が完了するのに十分な所定の推定時間が経過したか否かを判定する(ステップS23)。なお、所定時間は、本発明を適用する装置によって変わるが、数秒程度である。制御部36は、ステップS22を実行してから速度推定が完了するのに十分な所定の推定時間が経過したと判定した場合(ステップS23:Yes)、ステップS24へ処理を移し、十分な所定の推定時間が経過していないと判定した場合(ステップS23:No)、ステップS22へ処理を戻す。 Next, the control unit 36 determines whether or not a predetermined estimated time sufficient to complete the phase adjustment process has elapsed since the execution of step S20 (step S23). The predetermined time varies depending on the apparatus to which the present invention is applied, but is about several seconds. When the control unit 36 determines that a predetermined estimated time sufficient to complete the speed estimation has elapsed since the execution of step S22 (step S23: Yes), the control unit 36 shifts the process to step S24 and has a sufficiently predetermined time. If it is determined that the estimated time has not elapsed (step S23: No), the process returns to step S22.

ステップS24では、制御部36は、位相調整処理から通常運転へ移行する前段階として初期化処理を行う。制御部36は、(1)軸誤差検出及び速度推定器34の積分器の初期値を、速度推定器30で直前に推定された角速度ωse’で初期化し、(2)速度制御器12を、直前に生成した電流指令値Iδで初期化し、(3)d軸電流制御器16を、Vsγ*−ωe・Lq・Iδで初期化し、(4)q軸電流制御器17を、Vsδ*+ωe・(Ld・Iγ+φ)で初期化する。 In step S24, the control unit 36 performs an initialization process as a pre-stage of shifting from the phase adjustment process to the normal operation. The control unit 36 initializes (1) the initial value of the integrator of the axis error detection and the speed estimator 34 with the angular velocity ωse'estimated immediately before by the speed estimator 30, and (2) adjusts the speed controller 12. Initialize with the current command value Iδ generated immediately before, (3) initialize the d-axis current controller 16 with Vsγ * -ωe · Lq · Iδ, and (4) initialize the q-axis current controller 17 with Vsδ * + ωe ·. Initialize with (Ld · Iγ + φ).

次に、制御部36は、スイッチ切替を行う(ステップS25)。制御部36は、第1スイッチ21の共通接点210と接点1とを接続し、第2スイッチ22の共通接点220と接点1とを接続し、第3スイッチ31の共通接点310と接点1とを接続する(ステップS25)。そして、モータ制御装置10は、位相調整処理から通常運転へモード移行を完了する(ステップS26)。 Next, the control unit 36 switches the switch (step S25). The control unit 36 connects the common contact 210 of the first switch 21 and the contact 1, connects the common contact 220 of the second switch 22 and the contact 1, and connects the common contact 310 and the contact 1 of the third switch 31. Connect (step S25). Then, the motor control device 10 completes the mode transition from the phase adjustment process to the normal operation (step S26).

なお、上述のステップS12〜ステップS15が負荷検出処理に該当し、ステップS16〜ステップS18が加速運転処理に該当し、ステップS21〜ステップS23が位相調整処理に該当する。 The above-mentioned steps S12 to S15 correspond to the load detection process, steps S16 to S18 correspond to the acceleration operation process, and steps S21 to S23 correspond to the phase adjustment process.

一般的な加速運転による起動方法では、負荷状態を厳密に推定して電圧特性や指令角速度特性を再設定しない限り、モード移行における脱調のリスクは避けられない。それは、負荷状態の推定は少なからず誤差を含むものであり、またモード移行における印可電圧と角速度の調整は相当な厳密性が要求されるからである。しかしながら、実施形態では、モード移行前に、負荷検出を行い、負荷に応じた電圧特性で加速運転を行った後に位相調整処理を行う。従って、電圧特性が真値から外れて過多となっていたとしても、位相調整処理により適切な位相角に収束させることができる。つまり、モード移行前の負荷検出に厳密性が要求されず、起動可能な負荷変動幅を極めて広く設定することが可能である。負荷状態を監視して起動特性を可変する実施形態は、モード移行前に位相調整処理を行うことで、より広範かつ好適なモータ制御を行うことができる。 In the general acceleration operation start-up method, the risk of step-out in mode transition is unavoidable unless the load state is strictly estimated and the voltage characteristics and command angular velocity characteristics are reset. This is because the estimation of the load state includes a considerable amount of error, and the adjustment of the applied voltage and the angular velocity in the mode transition requires considerable rigor. However, in the embodiment, the load is detected before the mode shift, the acceleration operation is performed with the voltage characteristics corresponding to the load, and then the phase adjustment process is performed. Therefore, even if the voltage characteristic deviates from the true value and becomes excessive, it can be converged to an appropriate phase angle by the phase adjustment process. That is, strictness is not required for load detection before mode transition, and it is possible to set an extremely wide range of load fluctuations that can be started. In the embodiment in which the load state is monitored and the start characteristics are changed, a wider range of suitable motor control can be performed by performing the phase adjustment process before the mode transition.

上述の実施形態及び図示の具体的名称、処理、制御、各種のデータやパラメータを含む情報については、一例を示すに過ぎず、特記する場合を除いて適宜変更することができる。また、上述の実施形態における各部もしくは各装置の構成は、処理負荷や実装効率等から適宜分散又は統合されてもよい。 The above-described embodiment and the specific names, processes, controls, and information including various data and parameters shown are merely examples, and can be appropriately changed unless otherwise specified. Further, the configurations of each part or each device in the above-described embodiment may be appropriately dispersed or integrated in consideration of the processing load, mounting efficiency, and the like.

上述の実施形態のより広範な態様は、上述のように表しかつ記述した特定の詳細及び代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲及びその均等物によって定義される総括的な発明の概念又は範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。 The broader aspects of the above embodiments are not limited to the particular details and representative embodiments expressed and described as described above. Therefore, various modifications can be made without departing from the general concept or scope of the invention as defined by the appended claims and their equivalents.

M モータ
10 モータ制御装置
11 減算器
12 速度制御器
14 減算器
15 減算器
16 d軸電流制御器
17 q軸電流制御器
18 非干渉化処理器
19 γ軸電圧出力処理器
20 δ軸電圧出力処理器
21 第1スイッチ
210 共通接点
22 第2スイッチ
220 共通接点
23 dq/UVW変換器
24 PWM生成器
25 IPM
26 シャント抵抗
27 電流再生器
28 UVW/dq変換器
29 同期回転数出力処理器
30 速度推定器
30−1 係数器
30−2 係数器
30−3 積分器
30−4 加算器
31 第3スイッチ
310 共通接点
32 積分器
33 負荷検出器
34 軸誤差検出及び速度推定器
35 除算器
36 制御部
M motor 10 motor controller 11 subtractor 12 speed controller 14 subtractor 15 subtractor 16 d-axis current controller 17 q-axis current controller 18 decoupling processor 19 γ-axis voltage output processor 20 δ-axis voltage output processing Instrument 21 1st switch 210 Common contact 22 2nd switch 220 Common contact 23 dq / UVW converter 24 PWM generator 25 IPM
26 Shunt resistor 27 Current regenerator 28 UVW / dq converter 29 Synchronous rotation speed output processor 30 Speed estimator 30-1 Coefficient device 30-2 Coefficient device 30-3 Integrator 30-4 Adder 31 Third switch 310 Common Contact 32 Integrator 33 Load detector 34 Axis error detector and speed estimator 35 Divider 36 Control unit

Claims (5)

モータを駆動する駆動部と、前記モータの電流を検出する電流検出部とを有するモータ制御装置であって、
前記モータの負荷を検出する負荷検出部と、
前記モータの起動開始から第1の時刻までの負荷検出区間では、γ−δ座標系における所定のδ軸電圧及び所定の指令角速度をもとに前記モータを駆動し、前記第1の時刻から第2の時刻までの加速運転区間では、時間経過とともに増加するδ軸電圧及び指令角速度をもとに前記モータを駆動するように前記駆動部を制御する駆動制御部と
を備え、
前記負荷検出部は、前記負荷検出区間において前記モータの負荷を検出し、
前記駆動制御部は、前記加速運転区間において、前記時間経過とともに増加するδ軸電圧の特性を、前記負荷検出部により検出された前記負荷に応じて変更して前記モータを駆動するように前記駆動部を制御する
ことを特徴とするモータ制御装置。
A motor control device having a drive unit for driving a motor and a current detection unit for detecting the current of the motor.
A load detection unit that detects the load of the motor and
In the load detection section from the start of the motor to the first time, the motor is driven based on a predetermined δ-axis voltage and a predetermined command angular velocity in the γ-δ coordinate system, and the motor is driven from the first time to the first time. The acceleration operation section up to time 2 is provided with a drive control unit that controls the drive unit so as to drive the motor based on the δ-axis voltage and the command angular velocity that increase with the passage of time.
The load detection unit detects the load of the motor in the load detection section and determines the load of the motor.
The drive control unit drives the motor so as to change the characteristics of the δ-axis voltage that increases with the passage of time in the acceleration operation section according to the load detected by the load detection unit. A motor control device characterized by controlling a unit.
前記加速運転区間において、前記駆動制御部は、前記負荷検出部により検出された負荷が予め定められた基準負荷より大である場合には、前記時間経過とともに増加するδ軸電圧を増加率が高くなるように特性を変更し、前記負荷検出部により検出された負荷が予め定められた基準負荷以下である場合には、前記時間経過とともに増加するδ軸電圧の特性を変更しない
ことを特徴とする請求項1に記載のモータ制御装置。
In the acceleration operation section, when the load detected by the load detection unit is larger than a predetermined reference load, the drive control unit increases the δ-axis voltage, which increases with the passage of time, at a high rate of increase. When the load detected by the load detection unit is equal to or less than a predetermined reference load, the characteristics of the delta-axis voltage, which increases with the passage of time, are not changed. The motor control device according to claim 1.
前記負荷検出部は、前記電流検出部により検出される前記モータの電流をもとに前記モータの負荷を検出する
ことを特徴とする請求項1又は2に記載のモータ制御装置。
The motor control device according to claim 1 or 2, wherein the load detection unit detects the load of the motor based on the current of the motor detected by the current detection unit.
前記負荷検出部は、前記電流検出部により検出される前記モータの電流と、前記基準負荷に対応して予め定められた基準電流との差又は比に基づいて前記モータの負荷を検出する
ことを特徴とする請求項3に記載のモータ制御装置。
The load detection unit detects the load of the motor based on the difference or ratio between the current of the motor detected by the current detection unit and a reference current determined in advance corresponding to the reference load. The motor control device according to claim 3.
前記電流検出部により検出される前記モータの前記γ−δ座標系におけるγ軸電流及びδ軸電流のうちγ軸電流を0にする角速度を推定する推定部
をさらに備え、
前記駆動制御部は、前記第2の時刻から第3の時刻までの位相調整区間では、前記推定部により推定された角速度を積分制御して求められた回転角度をもとに、前記電流検出部により検出された前記モータの前記γ−δ座標系におけるγ軸電流及びδ軸電流に対応するγ軸電圧及びδ軸電圧を、前記駆動部により前記モータが駆動される際の固定座標系における電圧へ変換する
ことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のモータ制御装置。
Further provided is an estimation unit that estimates the angular velocity that makes the γ-axis current 0 among the γ-axis current and the δ-axis current in the γ-δ coordinate system of the motor detected by the current detection unit.
In the phase adjustment section from the second time to the third time, the drive control unit performs the current detection unit based on the rotation angle obtained by integrating and controlling the angular velocity estimated by the estimation unit. The γ-axis voltage and the δ-axis voltage corresponding to the γ-axis current and the δ-axis current of the motor in the γ-δ coordinate system detected by the above are the voltages in the fixed coordinate system when the motor is driven by the drive unit. The motor control device according to any one of claims 1 to 4, wherein the motor control device is characterized by converting to.
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