JP7054446B2 - モータ制御装置 - Google Patents
モータ制御装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP7054446B2 JP7054446B2 JP2018063982A JP2018063982A JP7054446B2 JP 7054446 B2 JP7054446 B2 JP 7054446B2 JP 2018063982 A JP2018063982 A JP 2018063982A JP 2018063982 A JP2018063982 A JP 2018063982A JP 7054446 B2 JP7054446 B2 JP 7054446B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- axis
- interference control
- voltage command
- command value
- inter
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Description
非干渉制御は、d軸誘起電圧およびq軸誘起電圧による干渉項をフィードフォワード的に除去する補償制御である。具体的には、下記式(5)および式(6)で示すとおりであり、d軸およびq軸の基本駆動電圧指令値vd′,vq′を、各式第2項の非干渉制御量で補正することによって、d軸およびq軸のための駆動電圧指令値vd,vqが求められる。これらの駆動電圧指令値vd,vqを用いてステータコイルへの通電制御が行われる。リラクタンスモータにおいては、Ψa=0であるので、q軸駆動電圧指令値vqは、下記式(6a)で与えられることになる。
そこで、本件発明者は、複数系統のステータコイルを有するリラクタンスモータの構造について研究している。たとえば、2系統のステータコイルを備えることによって、2個のモータを直結した場合と同等のトルクを出力できる。
このような課題は、リラクタンスモータの場合だけでなく、リラクタンストルクを利用するモータにおける共通の課題である。すなわち、複数系統のステータコイルにより突極性のロータを共有する構造のモータには、同様の課題がある。
そこで、この発明の一つの目的は、複数系統のステータコイルが突極性のロータを共有する構造のモータの制御性を向上することができるモータ制御装置を提供することである。
この発明の一実施形態では、前記系統間非干渉制御量演算手段は、他系統のステータコイルが前記ロータに与える磁束と、前記ロータの回転角速度とを用いて、前記系統間非干渉制御量を演算する。
この発明の一実施形態では、前記基本駆動値生成手段は、基本d軸電圧指令値および基本q軸電圧指令値を生成するものであり、前記系統間非干渉制御量演算手段は、前記ロータの突極差と、他系統のd軸電流の総和と、前記ロータの回転角速度との積により、自系統の基本q軸電圧指令値を補正するための系統間非干渉制御量を求める。
この発明の一実施形態では、前記基本駆動値生成手段は、基本d軸電圧指令値および基本q軸電圧指令値を生成するものであり、各制御部は、自系統のd軸およびq軸の間の非干渉制御のための軸間非干渉制御量を演算する軸間非干渉制御量演算手段(201,202)をさらに含み、前記補正手段は、前記基本d軸電圧指令値および前記基本q軸電圧指令値を前記軸間非干渉制御量および前記系統間非干渉制御量で補正してd軸電圧指令値およびq軸電圧指令値を生成する。
この発明の一実施形態では、前記モータがN系統(Nは2以上の自然数)の前記ステータコイルを備えており、第k系統(k=1,2,…,N)に対応した前記制御部は、第k系統のステータコイルへの通電のための第k系統基本d軸電圧指令値および第k系統基本q軸電圧指令値を生成する第k系統基本駆動値生成手段(71d,71q,72d,72q,91d,91q,92d,92q)と、第k系統に対応して、下記式(A)のd軸非干渉制御量v0dkおよび下記式(B)のq軸非干渉制御量v0qkを演算する第k系統非干渉制御量演算手段(171,172)と、前記第k系統基本d軸電圧指令値および前記第k系統基本q軸電圧指令値を前記d軸非干渉制御量v0dkおよびq軸非干渉制御量v0qkでそれぞれ補正して、第k系統d軸電圧指令値および第k系統q軸電圧指令値を生成する第k系統補正手段(181,182,191,192)と、を含み、前記第k系統補正手段が生成する第k系統d軸電圧指令値および第k系統q軸電圧指令値を用いて、前記第k系統のステータコイルへの通電を制御する。
この発明の一実施形態では、前記モータが、シンクロナスリラクタンスモータである。
シンクロナスリラクタンスモータは、ロータに永久磁石を含まないので、出力トルクは、リラクタンスのみに依存する。この発明の一実施形態のモータ制御装置の制御対象であるシンクロナスリラクタンスモータは、複数系統のステータによってロータが共有されているため、各系統は、他の系統がロータに与える磁束を利用した擬似的なマグネットトルクをロータに与えることができる。それにより、出力トルクの増加を図ることができる。そして、この発明の一実施形態では、系統間干渉を回避することができるので、シンクロナスリラクタンスモータの出力トルクが大きく、かつその制御性に優れたシステムを構築できる。
図1は、この発明の一実施形態に係るシンクロナスリラクタンスモータを適用可能な電動パワーステアリング装置の概略構成を示す模式図である。
電動パワーステアリング装置1は、車両を操向するための操舵部材としてのステアリングホイール2と、ステアリングホイール2の回転に連動して転舵車輪3を転舵する転舵機構4と、運転者の操舵を補助する操舵補助機構5とを備えている。ステアリングホイール2と転舵機構4とは、ステアリングシャフト6および中間軸7を介して機械的に連結されている。
トーションバー10の近傍には、トルクセンサ11が配置されている。トルクセンサ11は、入力軸8および出力軸9の相対回転変位量に基づいて、ステアリングホイール2に与えられた操舵トルクを検出する。トルクセンサ11によって検出される操舵トルクは、ECU(電子制御ユニット)12に入力される。
操舵補助機構5は、操舵補助力(アシストトルク)を発生するための電動モータ18と、電動モータ18の出力トルクを増幅して転舵機構4に伝達するための減速機構とを含む。減速機構は、たとえば、ウォームギヤ機構19を含む。ウォームギヤ機構19は、電動モータ18によって回転されるウォームギヤ20と、このウォームギヤ20と噛み合うウォームホイール21とを含む。ウォームホイール21は、ステアリングシャフト6に結合されている。
図2は、電動モータ18として適用することができるシンクロナスリラクタンスモータの構造例を説明するための図である。
この実施形態では、ロータ30は、4極(2極対)を有する。ロータコア31には、外周側からロータ軸33に向かって複数層をなすように配置されたフラックスバリア34が形成されて、フラックスバリア群35を形成している。ロータコア31には、周方向に間隔を空けて極数分のフラックスバリア群35が設けられている。フラックスバリア34は、この例では、空気層を形成するスリットである。フラックスバリア34は、回転軸線25に直交する断面において、ロータ軸33に向かって凸の弧状に形成されている。
ステータコイル数=ロータ極数×相数×系統数 ……(7)
この実施形態では、ロータ極数が4、相数が3、系統数が2であるので、ステータ40は、24個のステータコイルを備えている。
図3Aおよび図3Bの配置例では、第1系統のステータコイルU1,V1,W1と第2系統のステータコイルU2,V2,W2とが周方向に交互に、すなわち、一定の系統順に並んでいる。それにより、ロータ30に対する系統間の位置関係が均一になっており、各系統による均一な駆動が可能な配置となっている。
図4は、シンクロナスリラクタンスモータMの一つの系統(たとえば第1系統)のモデルを示す。U相、V相およびW相のステータコイルの方向にU軸、V軸およびW軸を取った三相固定座標系(UVW座標系)が定義される。一方、ロータ30の回転中心から外周部に向かって磁束の流れやすい突極方向にd軸をとり、ロータ30の回転中心から外周部に向かって磁束の流れ難い方向にq軸を沿った二相回転座標系(dq座標系)が定義される。dq座標系は、ロータ30の回転角(ロータ回転角)θに従う回転座標系である。
ステータコイルが形成する回転磁界を表す電流ベクトルiaは、d軸に対して電流位相角βをなしている。この実施形態では、ベクトル制御方式によって、電流位相角βが45度となるようにステータコイルへの通電が制御される。なお、電流位相角βは、45度~90度の範囲で任意の角度に設定することができる。
各系統制御部61,62は、d軸指令値算出部71d,72d、q軸指令値算出部71q,72q、d軸電流偏差演算部81d,82d、q軸電流偏差演算部81q,82q、d軸電流制御部91d,92d、q軸電流制御部91q,92q、二相/三相座標変換部101,102、PWM(パルス幅変調)変換部111,112、非干渉制御部121,122、電流演算部131,132、三相/二相座標変換部141,142、位置演算部151,152、および速度演算部161,162を含む。
位置演算部151,152は、所定の演算周期毎に、位置センサ55の出力信号に基づいて、ロータ30の回転角(ロータ回転角)θを演算する。ロータ回転角θは、二相/三相座標変換部101,102および三相/二相座標変換部141,142での座標変換のために用いられる。より詳細には、ロータ回転角θに対して、電流指令値ia *に応じて、電流位相角βを加算または減算することによって、座標変換回転角γ(γ=θ+βまたはγ=θ-β)が求められる。二相/三相座標変換部101,102および三相/二相座標変換部141,142は、座標変換回転角γを用いて、二相回転座標系と三相固定座標系との間の座標変換を行う。
図6は、非干渉制御量演算部171,172の構成例を説明するためのブロック図である。非干渉制御量演算部171,172は、軸間非干渉制御量演算部201,202と、系統間非干渉制御量演算部211,212とを含む。軸間非干渉制御量演算部201,202は、自系統のd軸およびq軸の間の干渉を補償するための非干渉制御量を演算する。系統間非干渉制御量演算部211,212は、自系統および他系統の間、すなわち、この実施形態では、第1系統と第2系統との間の干渉を補償するための非干渉制御量を演算する。
前述の式(3)および式(4)からわかるとおり、ロータ30に生じる磁束Ψaによる誘起電圧は、q軸電圧に対して影響し、d軸電圧には影響しない。したがって、系統間非干渉制御量+ω(Ld-Lq)id2により基本q軸電圧指令値vq1′を補正すればよい。
同様に、第2系統の軸間非干渉制御量演算部202は、前記式(5)の第2項に相当するd軸非干渉制御量-ωLqiq2と、前記式(6a)の第2項に相当するq軸非干渉制御量+ωLdid2とを求める。第2系統の系統間非干渉制御量演算部212は、+ω(Ld-Lq)id1で表される系統間非干渉制御量を演算する。そして、第2系統の非干渉制御量演算部172は、下記式(9)によりd軸非干渉制御量vd02を求め、下記式(10)によりq軸非干渉制御量vq02を求める。q軸非干渉制御量vq02は、軸間非干渉制御量+ωLdid2と、系統間非干渉制御量+ω(Ld-Lq)id1との和となっている。
永久磁石モータの基本トルク式は、下記式(15)で表される。式中、Trはトルク、Pnはロータの極対数である。右辺第1項はリラクタンストルクを表し、右辺第2項はマグネットトルクを表す。
シンクロナスリラクタンスモータMは、永久磁石を持たないので、右辺第2項は零となる。すなわち、シンクロナスリラクタンスモータMの基本トルク式は、下記式(16)で表される。
したがって、第1系統および第2系統を同時に駆動することによって得られるトルクTは、次式(23)のとおりであり、2つの系統を同じ入力で駆動する場合には、id1=id2=id、iq1=iq2=iqと置くことにより、次式(24)が得られる。
以上のように、この実施形態の構成によれば、集合配置された複数系統のステータコイルによってロータ30を共有することにより、シンクロナスリラクタンスモータMの出力トルクの増加を図ることができる。一方、複数系統のステータコイルによってロータ30を共有していることにより生じる系統間の干渉が補償される。そのため、出力トルクが大きく、かつ制御性(とくに追従性)に優れたシステムを実現することができる。
たとえば、3系統のステータコイルおよび対応する制御系を設ける場合には、第1~第3系統のd軸非干渉制御量v0d1,v0d2,v0d3およびq軸非干渉制御量v0q1,v0q2,v0q3は、下記式(25)~(30)の通りである。ただし、id1,id2,id3は、第1~第3系統のd軸電流値であり、iq1,iq2,iq3は、第1~第3系統のq軸電流値である。軸間非干渉制御量は、式(25)~式(30)の各第1項である。系統間非干渉制御量は、式(26)、式(28)および式(30)の各第2項である。したがって、第1~第3系統のd軸電圧指令値vd1,vd2,vd3およびq軸電圧指令値vq1,vq2,vq3は、対応する基本d軸電圧指令値vd1′,vd2′,vd3′およびq軸電圧指令値vq1′,vq2′,vq3′を用いて、下記式(31)~(36)で与えられる。
Claims (4)
- 突極性を有するロータを共有する複数系統のステータコイルを備えるモータを制御するためのモータ制御装置であって、
前記複数系統のステータコイルへの通電をそれぞれ制御する複数の制御部を含み、
各制御部が、対応する自系統のステータコイル以外の他系統のステータコイルが生成する磁束による干渉成分を除去するように自系統のステータコイルへの通電を制御する系統間非干渉制御を実行し、
各制御部は、
対応する自系統のステータコイルへの通電のための基本駆動値を生成する基本駆動値生成手段と、
前記系統間非干渉制御のための系統間非干渉制御量を演算する系統間非干渉制御量演算手段と、
前記基本駆動値を前記系統間非干渉制御量で補正して駆動値を生成する補正手段と、を含み、
前記補正手段が生成する駆動値を用いて、対応する自系統へのステータコイルへの通電を制御し、
前記基本駆動値生成手段は、基本d軸電圧指令値および基本q軸電圧指令値を生成するものであり、
前記系統間非干渉制御量演算手段は、前記ロータの突極差と、他系統のd軸電流の総和と、前記ロータの回転角速度との積により、自系統の基本q軸電圧指令値を補正するための系統間非干渉制御量を求める、モータ制御装置。 - 各制御部は、自系統のd軸およびq軸の間の非干渉制御のための軸間非干渉制御量を演算する軸間非干渉制御量演算手段をさらに含み、
前記補正手段は、前記基本d軸電圧指令値および前記基本q軸電圧指令値を前記軸間非干渉制御量および前記系統間非干渉制御量で補正してd軸電圧指令値およびq軸電圧指令値を生成する、請求項1に記載のモータ制御装置。 - 突極性を有するロータを共有する複数系統のステータコイルを備えるモータを制御するためのモータ制御装置であって、
前記複数系統のステータコイルへの通電をそれぞれ制御する複数の制御部を含み、
各制御部が、対応する自系統のステータコイル以外の他系統のステータコイルが生成する磁束による干渉成分を除去するように自系統のステータコイルへの通電を制御する系統間非干渉制御を実行し、
前記モータがN系統(Nは2以上の自然数)の前記ステータコイルを備えており、
第k系統(k=1,2,…,N)に対応した前記制御部は、
第k系統のステータコイルへの通電のための第k系統基本d軸電圧指令値および第k系統基本q軸電圧指令値を生成する第k系統基本駆動値生成手段と、
第k系統に対応して、下記式(A)のd軸非干渉制御量v0dkおよび下記式(B)のq軸非干渉制御量v0qkを演算する第k系統非干渉制御量演算手段と、
前記第k系統基本d軸電圧指令値および前記第k系統基本q軸電圧指令値を前記d軸非干渉制御量v0dkおよびq軸非干渉制御量v0qkでそれぞれ補正して、第k系統d軸電圧指令値および第k系統q軸電圧指令値を生成する第k系統補正手段と、を含み、
前記第k系統補正手段が生成する第k系統d軸電圧指令値および第k系統q軸電圧指令値を用いて、前記第k系統のステータコイルへの通電を制御する、モータ制御装置。
- 前記モータが、シンクロナスリラクタンスモータである、請求項1~3のいずれか一項に記載のモータ制御装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018063982A JP7054446B2 (ja) | 2018-03-29 | 2018-03-29 | モータ制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018063982A JP7054446B2 (ja) | 2018-03-29 | 2018-03-29 | モータ制御装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2019176657A JP2019176657A (ja) | 2019-10-10 |
JP7054446B2 true JP7054446B2 (ja) | 2022-04-14 |
Family
ID=68167429
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2018063982A Active JP7054446B2 (ja) | 2018-03-29 | 2018-03-29 | モータ制御装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7054446B2 (ja) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014138494A (ja) | 2013-01-17 | 2014-07-28 | Denso Corp | 多重巻線回転機の制御装置 |
JP2016149904A (ja) | 2015-02-13 | 2016-08-18 | 株式会社デンソー | 多重巻線回転機の制御装置 |
-
2018
- 2018-03-29 JP JP2018063982A patent/JP7054446B2/ja active Active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014138494A (ja) | 2013-01-17 | 2014-07-28 | Denso Corp | 多重巻線回転機の制御装置 |
US20140312809A1 (en) | 2013-01-17 | 2014-10-23 | Denso Corporation | Apparatus for controlling a multi-winding rotary machine |
JP2016149904A (ja) | 2015-02-13 | 2016-08-18 | 株式会社デンソー | 多重巻線回転機の制御装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2019176657A (ja) | 2019-10-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6064207B2 (ja) | ブラシレスモータ制御方法及びブラシレスモータ制御装置並びに電動パワーステアリング装置 | |
US10272941B2 (en) | Vehicle steering device | |
JP5930131B2 (ja) | 電動機制御装置、電動パワーステアリング装置および車両 | |
WO2015141796A1 (ja) | 電動機、電動パワーステアリング装置および車両 | |
US20110166750A1 (en) | Electric power steering device | |
JP2008049937A (ja) | 電動パワーステアリング装置 | |
JP5569273B2 (ja) | 電動パワーステアリング装置 | |
JP2017024683A (ja) | 車両用操舵装置 | |
US11594992B2 (en) | Motor control device | |
JP2016082685A (ja) | ブラシレスモータ及び電動パワーステアリング装置 | |
JP6288408B2 (ja) | モータ制御方法、モータ制御装置および電動パワーステアリング装置 | |
JP2014110698A (ja) | 二相モータおよびそれを用いた油圧式パワーステアリング装置 | |
US8049449B2 (en) | Brushless motor control method and brushless motor | |
JP7054446B2 (ja) | モータ制御装置 | |
JP5688925B2 (ja) | ブラシレスモータ制御方法及びブラシレスモータ制御装置 | |
JP5995079B2 (ja) | モータ制御装置 | |
JP6183646B2 (ja) | モータ制御装置 | |
JP2017229216A (ja) | モータ制御装置 | |
JP5353195B2 (ja) | モータ制御装置および電気式動力舵取装置 | |
JP2006136144A (ja) | 無結線式モータ、その駆動制御装置及び無結線式モータの駆動制御装置を使用した電動パワーステアリング装置 | |
JP6644181B1 (ja) | 角度検出器、交流回転機の制御装置、および電動パワーステアリング装置 | |
JP2019176562A (ja) | シンクロナスリラクタンスモータ | |
JP6120050B2 (ja) | モータ制御装置およびそれを用いた電動パワーステアリング装置 | |
JP2014158323A (ja) | モータ制御装置 | |
JP2019156110A (ja) | 車両用操舵装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20210209 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20211111 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20211118 |
|
A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20220114 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20220222 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20220303 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20220316 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7054446 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |