JP7126910B2 - MOTOR CONTROL DEVICE AND MOTOR CONTROL METHOD - Google Patents

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Description

本発明は、特に従来の弱め磁束制御領域を電圧位相制御部が低損失で制御するモータ制御装置及びモータ制御方法に関する。 More particularly, the present invention relates to a motor control device and a motor control method in which a voltage phase control section controls a conventional flux-weakening control region with low loss.

多くの家電や機械設備の動力源として電動モータが使用されている。このうち、回転子側に永久磁石を設け、固定子側に電機子巻線を設け、この電機子巻線の磁界を制御することで回転子を回転させるPM(Permanent Magnet)モータ(永久磁石モータ)は、界磁損失が存在しないため低損失、高効率であり、近年の省エネルギー化の流れから大型の機械機器にも多く採用されている。そして、このPMモータの制御方法としては、インバータをスイッチング動作する3相の駆動信号Su、Sv、Swをトルク指令値に応じて変化させて行う事が一般的である。そして、この駆動信号Su、Sv、Swの生成は、PMモータの運転状況に応じて正弦波制御と矩形波制御とを切り替えて行うものが多い。この制御方法では、一般的に中・低速回転の動作領域ではモータ効率の高い正弦波パターンを用いた正弦波制御(PWM制御)によって動作制御を行い、高速回転・高トルクの動作領域では出力電圧が高く高出力が可能な矩形波パターンを用いた矩形波制御にて動作制御を行う。 Electric motors are used as power sources for many home appliances and mechanical equipment. Among them, a permanent magnet is provided on the rotor side, an armature winding is provided on the stator side, and a permanent magnet (PM) motor rotates the rotor by controlling the magnetic field of the armature winding. ) has low loss and high efficiency because there is no field loss, and is often used in large machinery due to the recent trend toward energy saving. As a method of controlling the PM motor, it is common to change the three-phase drive signals Su, Sv, and Sw for switching the inverter according to the torque command value. The drive signals Su, Sv, and Sw are often generated by switching between sine wave control and rectangular wave control according to the operating conditions of the PM motor. In this control method, operation is generally controlled by sine wave control (PWM control) using a sine wave pattern with high motor efficiency in the operating range of medium to low speed rotation, and the output voltage is controlled in the operating range of high speed rotation and high torque. Operation is controlled by rectangular wave control using a rectangular wave pattern that has a high output and a high output.

そして、このようなモータ制御装置の一つとして、例えば下記[特許文献1]に記載の発明があげられる。この[特許文献1]に記載のモータ制御装置は、前述の正弦波制御と矩形波制御に加え、正弦波制御による弱め磁束制御を行う構成を備えるとともに、ロータ(回転子)の磁極位置を示すコミュテーションセンサ(CS)を用いてモータが急可変速した場合でも安定的な動作制御を可能としている。 One example of such a motor control device is the invention described in [Patent Document 1] below. The motor control device described in [Patent Document 1] has a configuration for performing flux-weakening control by sinusoidal wave control in addition to the above-described sinusoidal wave control and rectangular wave control, and indicates the magnetic pole position of the rotor (rotor). A commutation sensor (CS) is used to enable stable motion control even when the speed of the motor changes rapidly.

特開2001-268973号公報JP-A-2001-268973

しかしながら、[特許文献1]に記載の発明は、矩形波制御、正弦波制御及び、正弦波制御による弱め磁束制御を行うため、制御方式が多く切替時のトルクショックの発生や、応答に遅延が生じる虞がある。また、正弦波制御により弱め磁束制御を行うための制御系が必要となり、制御系の構成が複雑化して制御に使用するマイコン等のコストアップを招く虞がある。 However, the invention described in [Patent Document 1] performs square wave control, sine wave control, and flux-weakening control by sine wave control, so there are many control methods, and torque shock occurs at the time of switching and delay in response. There is a risk that it will occur. In addition, a control system for performing flux-weakening control by sine wave control is required, which may complicate the configuration of the control system and increase the cost of the microcomputer used for control.

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、従来の弱め磁束制御領域を電圧位相制御部(矩形波制御部)がカバーするとともに損失を抑制したモータ制御装置及びモータ制御方法の提供を目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and aims to provide a motor control device and a motor control method in which a voltage phase control section (rectangular wave control section) covers the conventional flux-weakening control region and suppresses loss. and

本発明は、
(1)PMモータ10に3相交流の駆動電流Iu、Iv、(Iw)を流下させるインバータ20と、前記駆動電流Iu、Iv、(Iw)の値を取得する駆動電流取得部12u、12vと、前記PMモータ10の電気角θを取得する角度取得部14と、前記電気角θに基づいて前記駆動電流取得部12u、12vが取得した前記駆動電流Iu、Iv、(Iw)をd軸フィードバック電流値Id、q軸フィードバック電流値Iqに変換する3相/dq変換部22と、外部からのトルク指令値Tに応じた電圧位相θvと電圧指令値|Va|とを設定しd軸電圧指令値Vd、q軸電圧指令値Vqを生成する電圧位相制御部50と、前記d軸電圧指令値Vd、q軸電圧指令値Vqを三相電圧指令値Vu、Vv、Vwに変換するdq/3相変換部32と、搬送波生成部34とを備え、前記搬送波生成部34で生成された搬送波と前記三相電圧指令値Vu、Vv、Vwとを比較して前記インバータ20をスイッチングする駆動信号Su、Sv、Swを生成する制御信号生成部30と、を有するモータ制御装置100において、
前記電圧位相制御部50は、
前記トルク指令値Tに基づいて電圧位相θvを設定する電圧位相設定部502と、
所定の上限リミット値|Va|MAX未満の領域で前記トルク指令値Tと略同一のトルクTを出力するのに最小の電流をとる電圧指令値|Va|を取得する電圧指令設定部60と、前記電圧位相θvと電圧指令値|Va|とに基づいてd軸電圧指令値Vd、q軸電圧指令値Vqを生成する電圧指令値生成部516と、を有することを特徴とするモータ制御装置100を提供することにより、上記課題を解決する。
(2)電圧指令設定部60bが、
トルク指令値Tと略同一のトルクTを出力するのに最小の電流をとるd軸電流値Id(ref)を取得するId(ref)取得部644a~644dと、
前記d軸電流値Id(ref)とd軸フィードバック電流値Idとの差分ΔIdを取得するId減算部648と、
前記差分ΔIdが負のときは電圧指令値|Va|を小さくし、前記差分ΔIdが正のときは電圧指令値|Va|を大きくして電圧指令値生成部516に出力するd軸電流制御部66と、を有することを特徴とする上記(1)記載のモータ制御装置100を提供することにより、上記課題を解決する。
(3)Id(ref)取得部644aが、q軸フィードバック電流値Iq、もしくは、q軸フィードバック電流値Iqの絶対値|Iq|に基づいてd軸電流値Id(ref)を取得することを特徴とする上記(2)記載のモータ制御装置100を提供することにより、上記課題を解決する。
(4)Id(ref)取得部644bが、q軸フィードバック電流値Iq、もしくは、q軸フィードバック電流値Iqの絶対値|Iq|と対応しd軸電流値Id(ref)とq軸フィードバック電流値Iqとの比である係数K(Id/Iq)を取得し、さらに前記係数K(Id/Iq)に前記q軸フィードバック電流値Iq、もしくは、前記絶対値|Iq|を掛けて負の値とすることでd軸電流値Id(ref)を取得することを特徴とする上記(2)記載のモータ制御装置100を提供することにより、上記課題を解決する。
(5)Id(ref)取得部644cが、トルク指令値Tと略同一のトルクTを出力するのに最小の電流をとる目標電流位相θi(base)を取得し、d軸フィードバック電流値Id及びq軸フィードバック電流値Iqから求められる電流ベクトルの大きさ|Ia|もしくはq軸フィードバック電流値Iqの絶対値|Iq|とから下記式
Id(ref)=-|Ia|・sin(θi(base)
もしくは下記式
Id(ref)=-|Iq|・tan(θi(base)
に基づいて電流値Id(ref)を取得することを特徴とする上記(2)記載のモータ制御装置100を提供することにより、上記課題を解決する。
(6)Id(ref)取得部644dが、トルク指令値T、もしくは、トルク指令値Tの絶対値|T|に基づいてd軸電流値Id(ref)を取得することを特徴とする上記(2)記載のモータ制御装置100を提供することにより、上記課題を解決する。
(7)電圧指令設定部60aが、電流位相演算部62と、θi減算部63と、電流位相制御部64と、を有し、
前記電流位相演算部62は、d軸フィードバック電流値Idとq軸フィードバック電流値Iqとから下記式に基づいて電流ベクトルの大きさ|Ia|を取得するIa絶対値演算部622と、
|Ia|=(Id+Iq1/2
前記d軸フィードバック電流値Idとq軸フィードバック電流値Iqとから下記式に基づいて電流位相θiを算出する位相演算部624と、
θi=tan-1(-Id/Iq)
を備え、
前記電流ベクトルの大きさ|Ia|と対応しトルク指令値Tと略同一のトルクTを出力するのに最小の電流をとる目標電流位相θi(base)を取得するとともに、
前記θi減算部63は、前記目標電流位相θi(base)から前記電流位相θiを引いて差分Δθiを取得し前記電流位相制御部64に出力し、
前記電流位相制御部64は、
q軸フィードバック電流値Iqが正で且つ前記差分Δθiが正の場合に電圧指令値|Va|を小さくし、q軸フィードバック電流値Iqが正で且つ前記差分Δθiが負の場合に電圧指令値|Va|を大きくし、q軸フィードバック電流値Iqが負で且つ前記差分Δθiが負の場合に電圧指令値|Va|を小さくし、q軸フィードバック電流値Iqが負で且つ前記差分Δθiが正の場合に電圧指令値|Va|を大きくすることを特徴とする上記(1)記載のモータ制御装置100を提供することにより、上記課題を解決する。
(8)電圧指令設定部60aが、q軸フィードバック電流値Iqがゼロ近傍の値であるか否かを判定するq軸電流判定部626と、q軸フィードバック電流値Iqがゼロ近傍の値であると判定された場合に電流位相制御部64への入力を差分Δθiからd軸フィードバック電流値Idに切り替える入力切替部628と、をさらに備え、
前記電流位相制御部64は、
前記d軸フィードバック電流値Idが正の場合に電圧指令値|Va|を小さくし、前記d軸フィードバック電流値Idが負の場合に電圧指令値|Va|を大きくすることを特徴とする上記(7)記載のモータ制御装置100を提供することにより、上記課題を解決する。
(9)電圧指令設定部60a、60bが、トルク指令値Tを監視する変動監視部650aをさらに有し、前記トルク指令値Tが予め設定された閾値を超えて減少したことを前記変動監視部650aが検知し、且つ電流位相制御部64またはd軸電流制御部66の積分制御の積分値が予め設定された閾値よりも大きい場合に、前記積分値を減少させて電圧指令値|Va|を生成することを特徴とする上記(2)乃至(8)のいずれかに記載のモータ制御装置100を提供することにより、上記課題を解決する。
(10)電圧指令設定部60a、60bが、電圧位相θvを監視する変動監視部650bをさらに有し、前記変動監視部650bは、前記電圧位相θvが予め設定された上限リミット値もしくはその近傍となった場合に、電流位相制御部64またはd軸電流制御部66の制御ゲインもしくは積分制御の積分値のいずれか一方もしくは双方を増加させることを特徴とする上記(2)乃至(8)のいずれかに記載のモータ制御装置100を提供することにより、上記課題を解決する。
(11)電圧指令設定部60a、60bが、差分ΔIdもしくは差分Δθiを監視する変動監視部650cをさらに有し、前記変動監視部650cは、前記差分ΔIdもしくは差分Δθiが予め設定された値を超えた場合に、電流位相制御部64またはd軸電流制御部66の制御ゲインを増加させることを特徴とする上記(2)乃至(8)のいずれかに記載のモータ制御装置100を提供することにより、上記課題を解決する。
(12)電圧指令設定部60a、60bが、電流位相制御部64またはd軸電流制御部66の出力する電圧指令値|Va|をローパスフィルタ652を通して電圧指令値生成部516に出力することを特徴とする上記(9)乃至(11)のいずれかに記載のモータ制御装置100を提供することにより、上記課題を解決する。
(13)電圧位相制御部50がキャリア設定部520をさらに有し、前記キャリア設定部520は電圧位相θvと電気角θと電気角速度ωに基づいてキャリア設定情報Scを生成し、前記キャリア設定情報Scは搬送波生成部34の生成する搬送波の立ち下がりの中央位置が三相電圧指令値Vu、Vv、Vwの立ち上がりのゼロ位置と交差し、さらに前記搬送波の周波数を前記三相電圧指令値Vu、Vv、Vwの奇数の3の整数倍に維持することを特徴とする上記(1)乃至(12)のいずれかに記載のモータ制御装置100を提供することにより、上記課題を解決する。
(14)電圧位相制御部50が、オフセット補正部70をさらに有し、前記オフセット補正部70は、d軸フィードバック電流値Id、q軸フィードバック電流値Iqに基づいてd軸補正電圧ΔVd、q軸補正電圧ΔVqをそれぞれ生成し、電圧指令値生成部516が生成したd軸電圧指令値Vd、q軸電圧指令値Vqに前記d軸補正電圧ΔVd、q軸補正電圧ΔVqをそれぞれ加算して制御信号生成部30に出力することを特徴とする上記(1)乃至(13)のいずれかに記載のモータ制御装置100を提供することにより、上記課題を解決する。
(15)PMモータ10に3相交流の駆動電流Iu、Iv、(Iw)を流下させるインバータ20と、前記駆動電流Iu、Iv、(Iw)の値を取得する駆動電流取得部12u、12vと、前記PMモータ10の電気角θを取得する角度取得部14と、前記電気角θに基づいて前記駆動電流取得部12u、12vが取得した前記駆動電流Iu、Iv、(Iw)をd軸フィードバック電流値Id、q軸フィードバック電流値Iqに変換する3相/dq変換部22と、外部からのトルク指令値Tに応じた電圧位相θvと電圧指令値|Va|とを設定しd軸電圧指令値Vd、q軸電圧指令値Vqを生成する電圧位相制御部50と、前記d軸電圧指令値Vd、q軸電圧指令値Vqを三相電圧指令値Vu、Vv、Vwに変換するdq/3相変換部32と、搬送波生成部34とを備え、前記搬送波生成部34で生成された搬送波と前記三相電圧指令値Vu、Vv、Vwとを比較して前記インバータ20をスイッチングする駆動信号Su、Sv、Swを生成する制御信号生成部30と、を有するモータ制御装置100のモータ制御方法であって、
前記電圧位相制御部50が、
前記トルク指令値Tに基づいて電圧位相θvを設定する電圧位相設定ステップと、
所定の上限リミット値|Va|MAX未満の領域で前記トルク指令値Tと略同一のトルクTを出力するのに最小の電流をとる電圧指令値|Va|を取得する電圧指令設定ステップと、
前記電圧位相θvと電圧指令値|Va|とに基づいてd軸電圧指令値Vd、q軸電圧指令値Vqを生成するd軸q軸電圧指令値生成ステップと、を有することを特徴とするモータ制御方法を提供することにより、上記課題を解決する。
(16)電圧指令設定ステップが、
トルク指令値Tと略同一のトルクを出力するのに最小の電流をとるd軸電流値Id(ref)を取得するId(ref)取得ステップと、
前記d軸電流値Id(ref)とd軸フィードバック電流値Idとの差分ΔIdを取得するΔId取得ステップと、
前記差分ΔIdが負のときは電圧指令値|Va|を小さくし、前記差分ΔIdが正のときは電圧指令値|Va|を大きくして電圧指令値|Va|を生成する電圧指令生成ステップと、を有することを特徴とする上記(15)記載のモータ制御方法を提供することにより、上記課題を解決する。
(17)Id(ref)取得ステップが、q軸フィードバック電流値Iq、もしくは、q軸フィードバック電流値Iqの絶対値|Iq|に基づいてd軸電流値Id(ref)を取得することを特徴とする上記(16)記載のモータ制御方法を提供することにより、上記課題を解決する。
(18)Id(ref)取得ステップが、q軸フィードバック電流値Iq、もしくは、q軸フィードバック電流値Iqの絶対値|Iq|と対応しd軸電流値Id(ref)とq軸フィードバック電流値Iqとの比である係数K(Id/Iq)を取得し、さらに前記係数K(Id/Iq)に前記q軸フィードバック電流値Iq、もしくは、前記絶対値|Iq|を掛けて負の値とすることでd軸電流値Id(ref)を取得することを特徴とする上記(16)記載のモータ制御方法を提供することにより、上記課題を解決する。
(19)Id(ref)取得ステップが、トルク指令値Tと略同一のトルTを出力するのに最小の電流をとる目標電流位相θi(base)を取得し、d軸フィードバック電流値Id及びq軸フィードバック電流値Iqから求められる電流ベクトルの大きさ|Ia|もしくはq軸フィードバック電流値Iqの絶対値|Iq|とから下記式
Id(ref)=-|Ia|・sin(θi(base)
もしくは下記式
Id(ref)=-|Iq|・tan(θi(base)
に基づいて電流値Id(ref)を取得することを特徴とする上記(16)記載のモータ制御方法を提供することにより、上記課題を解決する。
(20)Id(ref)取得ステップが、トルク指令値T、もしくは、トルク指令値Tの絶対値|T|に基づいてd軸電流値Id(ref)を取得することを特徴とする上記(16)記載のモータ制御方法を提供することにより、上記課題を解決する。
(21)電圧指令設定ステップが、電流位相演算ステップと、θi減算ステップと、電流位相制御ステップと、を有し、
前記電流位相演算ステップは、d軸フィードバック電流値Idとq軸フィードバック電流値Iqとから下記式に基づいて電流ベクトルの大きさ|Ia|を取得するとともに、
|Ia|=(Id+Iq1/2
前記d軸フィードバック電流値Idとq軸フィードバック電流値Iqとから下記式に基づいて電流位相θiを算出し、
θi=tan-1(-Id/Iq)
前記電流ベクトルの大きさ|Ia|と対応しトルク指令値Tと略同一のトルクTを出力するのに最小の電流をとる目標電流位相θi(base)を取得するとともに、
前記θi減算ステップは、前記目標電流位相θi(base)から前記電流位相θiを引いて差分Δθiを取得し、
前記電流位相制御ステップは、q軸フィードバック電流値Iqが正で且つ前記差分Δθiが正の場合に電圧指令値|Va|を小さくし、q軸フィードバック電流値Iqが正で且つ前記差分Δθiが負の場合に電圧指令値|Va|を大きくし、q軸フィードバック電流値Iqが負で且つ前記差分Δθiが負の場合に電圧指令値|Va|を小さくし、q軸フィードバック電流値Iqが負で且つ前記差分Δθiが正の場合に電圧指令値|Va|を大きくすることを特徴とする上記(15)記載のモータ制御方法を提供することにより、上記課題を解決する。
(22)電圧指令設定ステップが、q軸フィードバック電流値Iqがゼロ近傍の値であるか否かを判定するq軸電流判定ステップと、q軸フィードバック電流値Iqがゼロ近傍の値であると判定された場合に電流位相制御部64への入力を差分Δθiからd軸フィードバック電流値Idに切り替える入力切替ステップと、をさらに備え、
電流位相制御ステップが、前記d軸フィードバック電流値Idが正の場合に電圧指令値|Va|を小さくし、前記d軸フィードバック電流値Idが負の場合に電圧指令値|Va|を大きくすることを特徴とする上記(21)記載のモータ制御方法を提供することにより、上記課題を解決する。
(23)電圧指令設定ステップが、
トルク指令値Tが予め設定された閾値を超えて減少することを検知する変動監視ステップと、
前記トルク指令値Tが予め設定された閾値を超えて減少し且つ電流位相制御部64またはd軸電流制御部66の積分制御の積分値が予め設定された閾値よりも大きい場合に、前記積分値を減少させる高速応答ステップと、をさらに有することを特徴とする上記(16)乃至(22)のいずれかに記載のモータ制御方法を提供することにより、上記課題を解決する。
(24)電圧指令設定ステップが、
電圧位相θvが予め設定された上限リミット値もしくはその近傍となったことを検知する変動監視ステップと、
前記電圧位相θvが予め設定された上限リミット値もしくはその近傍となった場合に、電流位相制御部64またはd軸電流制御部66の制御ゲインもしくは積分制御の積分値のいずれか一方もしくは双方を増加させる高速応答ステップと、をさらに有することを特徴とする上記(16)乃至(22)のいずれかに記載のモータ制御方法を提供することにより、上記課題を解決する。
(25)電圧指令設定ステップが、
差分ΔIdもしくは差分Δθiが予め設定された値を超えたことを検知する変動監視ステップと、
前記差分ΔIdもしくは差分Δθiが予め設定された値を超えた場合に、電流位相制御部64またはd軸電流制御部66の制御ゲインを増加させる高速応答ステップと、をさらに有することを特徴とする上記(16)乃至(22)のいずれかに記載のモータ制御方法を提供することにより、上記課題を解決する。
(26)電圧指令設定ステップが、電流位相制御部64またはd軸電流制御部66の出力する電圧指令値|Va|をローパスフィルタ652を通して電圧指令値生成部516に出力することを特徴とする上記(23)乃至(25)のいずれかに記載のモータ制御方法を提供することにより、上記課題を解決する。
(27)電圧位相制御部50がキャリア設定部520をさらに有し、前記キャリア設定部520は電圧位相θvと電気角θと電気角速度ωに基づいてキャリア設定情報Scを生成し、前記キャリア設定情報Scは搬送波生成部34の生成する搬送波の立ち下がりの中央位置が三相電圧指令値Vu、Vv、Vwの立ち上がりのゼロ位置と交差し、さらに前記搬送波の周波数を前記三相電圧指令値Vu、Vv、Vwの奇数の3の整数倍に維持することを特徴とする上記(15)乃至(26)のいずれかに記載のモータ制御方法を提供することにより、上記課題を解決する。
(28)オフセット補正ステップをさらに有し、
前記オフセット補正ステップは、d軸フィードバック電流値Id、q軸フィードバック電流値Iqに基づいてd軸補正電圧ΔVd、q軸補正電圧ΔVqをそれぞれ生成し、電圧指令値生成部516が生成したd軸電圧指令値Vd、q軸電圧指令値Vqに前記d軸補正電圧ΔVd、q軸補正電圧ΔVqをそれぞれ加算して制御信号生成部30に出力することを特徴とする上記(15)乃至(27)のいずれかに記載のモータ制御方法を提供することにより、上記課題を解決する。
The present invention
(1) An inverter 20 that causes three-phase AC drive currents Iu, Iv, and (Iw) to flow to the PM motor 10, and drive current acquisition units 12u and 12v that acquire values of the drive currents Iu, Iv, and (Iw). , an angle acquisition unit 14 for acquiring the electrical angle θ of the PM motor 10, and the drive currents Iu, Iv, and (Iw) acquired by the drive current acquisition units 12u and 12v based on the electrical angle θ are fed back along the d-axis. A three-phase/dq converter 22 that converts a current value Id and a q-axis feedback current value Iq, and a voltage phase θv and a voltage command value |Va| A voltage phase control unit 50 that generates a command value Vd and a q-axis voltage command value Vq, and a dq/ A drive signal for switching the inverter 20 by comparing the carrier wave generated by the carrier generation unit 34 with the three-phase voltage command values Vu, Vv, and Vw. In the motor control device 100 having a control signal generator 30 that generates Su, Sv, and Sw,
The voltage phase control unit 50 is
a voltage phase setting unit 502 that sets the voltage phase θv based on the torque command value T * ;
a voltage command setting unit 60 that obtains a voltage command value |Va| that takes the minimum current to output a torque T that is substantially the same as the torque command value T * in a region below a predetermined upper limit value |Va| MAX ; and a voltage command value generator 516 for generating a d-axis voltage command value Vd and a q-axis voltage command value Vq based on the voltage phase θv and the voltage command value |Va|. By providing 100, the above problems are solved.
(2) The voltage command setting unit 60b
Id (ref) acquisition units 644a to 644d that acquire the d-axis current value Id (ref) that takes the minimum current to output the torque T that is substantially the same as the torque command value T * ;
an Id subtraction unit 648 that acquires the difference ΔId between the d-axis current value Id(ref) and the d-axis feedback current value Id;
When the difference ΔId is negative, the voltage command value |Va| is decreased, and when the difference ΔId is positive, the voltage command value |Va| 66, and by providing the motor control device 100 described in (1) above.
(3) The Id(ref) acquisition unit 644a acquires the d-axis current value Id(ref) based on the q-axis feedback current value Iq or the absolute value |Iq| of the q-axis feedback current value Iq. The above problem is solved by providing the motor control device 100 described in (2) above.
(4) The Id (ref) acquisition unit 644b obtains the d-axis current value Id (ref) and the q-axis feedback current value corresponding to the q-axis feedback current value Iq or the absolute value |Iq| of the q-axis feedback current value Iq. A coefficient K (Id/Iq) that is a ratio to Iq is obtained, and the coefficient K (Id/Iq) is multiplied by the q-axis feedback current value Iq or the absolute value |Iq| The above problem is solved by providing the motor control device 100 described in (2) above, characterized in that the d-axis current value Id(ref) is obtained by
(5) The Id (ref) acquisition unit 644c acquires the target current phase θi (base) that takes the minimum current to output the torque T that is substantially the same as the torque command value T * , and obtains the d-axis feedback current value Id. and the magnitude |Ia| of the current vector obtained from the q-axis feedback current value Iq or the absolute value | Iq | ) )
Or the following formula Id (ref) = - | Iq | tan (θi (base) )
The above problem is solved by providing the motor control device 100 described in (2) above, characterized in that the current value Id(ref) is acquired based on the above.
(6) The Id(ref) acquisition unit 644d acquires the d-axis current value Id(ref) based on the torque command value T * or the absolute value |T * | of the torque command value T * . The above problem is solved by providing the motor control device 100 described in (2) above.
(7) The voltage command setting unit 60a has a current phase calculation unit 62, a θi subtraction unit 63, and a current phase control unit 64,
The current phase calculator 62 includes an Ia absolute value calculator 622 that acquires the magnitude |Ia| of the current vector based on the following equation from the d-axis feedback current value Id and the q-axis feedback current value Iq;
|Ia|=(Id 2 +Iq 2 ) 1/2
a phase calculator 624 that calculates a current phase θi based on the following equation from the d-axis feedback current value Id and the q-axis feedback current value Iq;
θi=tan −1 (−Id/Iq)
with
Acquiring a target current phase θi (base) that corresponds to the magnitude |Ia| of the current vector and takes the minimum current for outputting a torque T that is substantially the same as the torque command value T * ;
The θi subtraction unit 63 obtains a difference Δθi by subtracting the current phase θi from the target current phase θi (base) and outputs the difference Δθi to the current phase control unit 64,
The current phase control unit 64 is
When the q-axis feedback current value Iq is positive and the difference Δθi is positive, the voltage command value |Va| is decreased, and when the q-axis feedback current value Iq is positive and the difference Δθi is negative, the voltage command value | is increased, the voltage command value |Va| is decreased when the q-axis feedback current value Iq is negative and the difference Δθi is negative, and the q-axis feedback current value Iq is negative and the difference Δθi is positive. The above problem is solved by providing the motor control device 100 described in (1) above, characterized in that the voltage command value |Va|
(8) The voltage command setting unit 60a has a q-axis current determination unit 626 that determines whether the q-axis feedback current value Iq is a value near zero, and the q-axis feedback current value Iq is a value near zero. an input switching unit 628 that switches the input to the current phase control unit 64 from the difference Δθi to the d-axis feedback current value Id when it is determined that
The current phase control unit 64 is
The voltage command value |Va| is decreased when the d-axis feedback current value Id is positive, and the voltage command value |Va| 7) The above problems are solved by providing the motor control device 100 described above.
(9) The voltage command setting units 60a and 60b further include a variation monitoring unit 650a that monitors the torque command value T * , and detects that the torque command value T * has decreased beyond a preset threshold value. When the monitoring unit 650a detects and the integral value of the integral control of the current phase control unit 64 or the d-axis current control unit 66 is larger than a preset threshold value, the integral value is decreased to obtain the voltage command value |Va The above problem is solved by providing the motor control device 100 according to any one of (2) to (8) characterized by generating |.
(10) The voltage command setting units 60a and 60b further include a variation monitoring unit 650b that monitors the voltage phase θv, and the variation monitoring unit 650b detects that the voltage phase θv is at or near a preset upper limit value. Any one of (2) to (8) above, wherein either or both of the control gain of the current phase control section 64 or the d-axis current control section 66 or the integral value of the integral control is increased when The above problem is solved by providing the motor control device 100 described above.
(11) The voltage command setting units 60a and 60b further include a variation monitoring unit 650c that monitors the difference ΔId or the difference Δθi. By providing the motor control device 100 according to any one of (2) to (8) above, characterized in that the control gain of the current phase control section 64 or the d-axis current control section 66 is increased when the , to solve the above problems.
(12) The voltage command setting units 60a and 60b output the voltage command value |Va| output from the current phase control unit 64 or the d-axis current control unit 66 to the voltage command value generation unit 516 through the low-pass filter 652. The above problems are solved by providing the motor control device 100 according to any one of (9) to (11) above.
(13) The voltage phase control unit 50 further includes a carrier setting unit 520, and the carrier setting unit 520 generates carrier setting information Sc based on the voltage phase θv, the electrical angle θ, and the electrical angular velocity ω. Sc intersects the center position of the trailing edge of the carrier wave generated by the carrier wave generation unit 34 with the zero position of the leading edge of the three-phase voltage command values Vu, Vv, and Vw, and the frequency of the carrier wave is set to the three-phase voltage command value Vu, The above problem is solved by providing the motor control device 100 according to any one of the above (1) to (12) characterized in that Vv and Vw are maintained at integer multiples of 3 of odd numbers.
(14) The voltage phase control unit 50 further includes an offset correction unit 70. The offset correction unit 70 generates a d-axis correction voltage ΔVd and a q-axis correction voltage ΔVd based on the d-axis feedback current value Id and the q-axis feedback current value Iq. A correction voltage ΔVq is generated respectively, and the d-axis correction voltage ΔVd and the q-axis correction voltage ΔVq are added to the d-axis voltage command value Vd and the q-axis voltage command value Vq generated by the voltage command value generation unit 516, respectively, and a control signal is generated. The above problem is solved by providing the motor control device 100 according to any one of (1) to (13) characterized by outputting to the generation unit 30 .
(15) An inverter 20 that causes three-phase AC drive currents Iu, Iv, and (Iw) to flow to the PM motor 10, and drive current acquisition units 12u and 12v that acquire values of the drive currents Iu, Iv, and (Iw). , an angle acquisition unit 14 for acquiring the electrical angle θ of the PM motor 10, and the drive currents Iu, Iv, and (Iw) acquired by the drive current acquisition units 12u and 12v based on the electrical angle θ are fed back along the d-axis. A three-phase/dq converter 22 that converts a current value Id and a q-axis feedback current value Iq, and a voltage phase θv and a voltage command value |Va| A voltage phase control unit 50 that generates a command value Vd and a q-axis voltage command value Vq, and a dq/ A drive signal for switching the inverter 20 by comparing the carrier wave generated by the carrier generation unit 34 with the three-phase voltage command values Vu, Vv, and Vw. A motor control method for a motor control device 100 having a control signal generator 30 that generates Su, Sv, and Sw,
The voltage phase control unit 50 is
a voltage phase setting step of setting a voltage phase θv based on the torque command value T * ;
a voltage command setting step of acquiring a voltage command value |Va| that takes a minimum current to output a torque T that is substantially the same as the torque command value T * in a region below a predetermined upper limit value |Va| MAX ;
a d-axis and q-axis voltage command value generating step of generating a d-axis voltage command value Vd and a q-axis voltage command value Vq based on the voltage phase θv and the voltage command value |Va| The above problems are solved by providing a control method.
(16) The voltage command setting step is
an Id(ref) acquisition step of acquiring a d-axis current value Id(ref) that takes the minimum current to output a torque substantially equal to the torque command value T * ;
a ΔId obtaining step of obtaining a difference ΔId between the d-axis current value Id (ref) and the d-axis feedback current value Id;
a voltage command generating step of decreasing the voltage command value |Va| when the difference ΔId is negative and increasing the voltage command value |Va| when the difference ΔId is positive to generate the voltage command value |Va| The above problem is solved by providing the motor control method described in (15) above, characterized by:
(17) The Id(ref) acquisition step acquires the d-axis current value Id(ref) based on the q-axis feedback current value Iq or the absolute value |Iq| of the q-axis feedback current value Iq. The above problem is solved by providing the motor control method described in (16) above.
(18) The Id(ref) acquisition step corresponds to the q-axis feedback current value Iq or the absolute value |Iq| Further, the coefficient K ( Id/Iq) is multiplied by the q-axis feedback current value Iq or the absolute value |Iq| to obtain a negative value. The above problem is solved by providing the motor control method described in (16) above, characterized in that the d-axis current value Id(ref) is obtained by
(19) The Id (ref) acquisition step acquires the target current phase θi (base) that takes the minimum current to output the torque T that is substantially the same as the torque command value T * , and obtains the d-axis feedback current value Id and The magnitude of the current vector |Ia| obtained from the q-axis feedback current value Iq or the absolute value | Iq | )
Or the following formula Id (ref) = - | Iq | tan (θi (base) )
The above problem is solved by providing the motor control method described in (16) above, wherein the current value Id(ref) is obtained based on the above.
(20) The Id(ref) acquisition step acquires the d-axis current value Id(ref) based on the torque command value T * or the absolute value |T * | of the torque command value T * . The above problem is solved by providing the motor control method described in (16) above.
(21) the voltage command setting step includes a current phase calculation step, a θi subtraction step, and a current phase control step;
The current phase calculation step acquires the magnitude |Ia| of the current vector based on the following equation from the d-axis feedback current value Id and the q-axis feedback current value Iq,
|Ia|=(Id 2 +Iq 2 ) 1/2
A current phase θi is calculated based on the following formula from the d-axis feedback current value Id and the q-axis feedback current value Iq,
θi=tan −1 (−Id/Iq)
Acquiring a target current phase θi (base) that corresponds to the magnitude |Ia| of the current vector and takes the minimum current for outputting a torque T that is substantially the same as the torque command value T * ;
The θi subtraction step obtains a difference Δθi by subtracting the current phase θi from the target current phase θi (base) ,
The current phase control step reduces the voltage command value |Va| when the q-axis feedback current value Iq is positive and the difference Δθi is positive, and when the q-axis feedback current value Iq is positive and the difference Δθi is negative. When the q-axis feedback current value Iq is negative and the difference Δθi is negative, the voltage command value |Va| is decreased, and when the q-axis feedback current value Iq is negative The problem is solved by providing the motor control method described in (15) above, characterized in that the voltage command value |Va| is increased when the difference Δθi is positive.
(22) The voltage command setting step includes a q-axis current determination step of determining whether or not the q-axis feedback current value Iq is a value near zero, and a determination that the q-axis feedback current value Iq is a value near zero. an input switching step of switching the input to the current phase control unit 64 from the difference Δθi to the d-axis feedback current value Id when the
The current phase control step reduces the voltage command value |Va| when the d-axis feedback current value Id is positive, and increases the voltage command value |Va| when the d-axis feedback current value Id is negative. The above problem is solved by providing the motor control method described in (21), characterized by:
(23) The voltage command setting step is
a variation monitoring step of detecting that the torque command value T * decreases beyond a preset threshold;
When the torque command value T * decreases beyond a preset threshold and the integral value of the integral control of the current phase control section 64 or the d-axis current control section 66 is larger than a preset threshold, the integral The above problem is solved by providing the motor control method according to any one of the above (16) to (22), characterized by further comprising a fast response step of decreasing the value.
(24) The voltage command setting step is
a variation monitoring step of detecting that the voltage phase θv has reached or is in the vicinity of a preset upper limit value;
When the voltage phase θv becomes a preset upper limit value or its vicinity, either one or both of the control gain of the current phase control section 64 or the d-axis current control section 66 or the integral value of the integral control is increased. The above problem is solved by providing the motor control method according to any one of the above (16) to (22), further comprising:
(25) The voltage command setting step is
a variation monitoring step of detecting that the difference ΔId or the difference Δθi exceeds a preset value;
and a high-speed response step of increasing the control gain of the current phase control section 64 or the d-axis current control section 66 when the difference ΔId or the difference Δθi exceeds a preset value. The above problem is solved by providing the motor control method according to any one of (16) to (22).
(26) The voltage command setting step outputs the voltage command value |Va| output from the current phase control section 64 or the d-axis current control section 66 to the voltage command value generation section 516 through the low-pass filter 652. The above problem is solved by providing the motor control method according to any one of (23) to (25).
(27) The voltage phase control unit 50 further includes a carrier setting unit 520, and the carrier setting unit 520 generates carrier setting information Sc based on the voltage phase θv, the electrical angle θ, and the electrical angular velocity ω. Sc intersects the center position of the trailing edge of the carrier wave generated by the carrier wave generation unit 34 with the zero position of the leading edge of the three-phase voltage command values Vu, Vv, and Vw, and the frequency of the carrier wave is set to the three-phase voltage command values Vu, Vw, and Vw. The above problem is solved by providing a motor control method according to any one of the above (15) to (26) characterized in that Vv and Vw are maintained at integer multiples of 3 of odd numbers.
(28) further comprising an offset correction step;
In the offset correction step, the d-axis correction voltage ΔVd and the q-axis correction voltage ΔVq are generated based on the d-axis feedback current value Id and the q-axis feedback current value Iq, respectively. The above (15) to (27), wherein the d-axis correction voltage ΔVd and the q-axis correction voltage ΔVq are added to the command value Vd and the q-axis voltage command value Vq, respectively, and output to the control signal generation unit 30. The above problem is solved by providing any one of the motor control methods.

本発明に係るモータ制御装置及びモータ制御方法は、従来の弱め磁束制御領域を電圧位相制御部が動作制御する。このため、制御系が少なく切替時のトルクショックの発生や応答の遅延を抑制することができる。また、制御系の構成が簡略化しコスト削減を図ることができる。
また、本発明に係るモータ制御装置及びモータ制御方法は、電圧指令値|Va|が上限リミット値未満の領域において、トルク指令値Tと同一のトルクTを出力するのに最小の電流値|Ia|をとる目標電流位相θi(base)となるように動作制御を行う。このため、PMモータを損失の少ない効率の良い状態で動作させることができる。また、正弦波制御部を有する場合、目標電流位相θi(base)と同等な電流位相θiで電圧位相制御部から正弦波制御部への切り替えが行われるため、トルクショックの少ないスムーズな切替動作が可能となる。
In the motor control device and the motor control method according to the present invention, the voltage phase control section controls the operation of the conventional flux-weakening control region. For this reason, the number of control systems is small, and it is possible to suppress the occurrence of torque shock and delay in response at the time of switching. Also, the configuration of the control system can be simplified, and the cost can be reduced.
Further, in the motor control device and the motor control method according to the present invention, the minimum current value | The operation is controlled so as to achieve the target current phase θi (base) that takes Ia|. Therefore, the PM motor can be operated in an efficient state with little loss. Also, when a sine wave control section is provided, switching from the voltage phase control section to the sine wave control section is performed at a current phase θi equivalent to the target current phase θi (base) , so smooth switching operation with little torque shock can be achieved. It becomes possible.

本発明に係るモータ制御装置のブロック図である。1 is a block diagram of a motor control device according to the present invention; FIG. 本発明に係るモータ制御装置の搬送波の周期を説明する図である。It is a figure explaining the period of the carrier wave of the motor control apparatus which concerns on this invention. 本発明に係るモータ制御装置の第1の形態の電圧指令設定部を示すブロック図である。1 is a block diagram showing a voltage command setting section of a first form of a motor control device according to the present invention; FIG. 本発明に係るd軸電流値Id(ref)を説明するベクトル図である。FIG. 4 is a vector diagram explaining a d-axis current value Id(ref) according to the present invention; 本発明に係るモータ制御装置の第2の形態の電圧指令設定部を示すブロック図である。FIG. 5 is a block diagram showing a voltage command setting section of a second form of the motor control device according to the present invention; 本発明に係るモータ制御装置の第2の形態の電圧指令設定部の他の例を示すブロック図である。FIG. 8 is a block diagram showing another example of the voltage command setting section of the second embodiment of the motor control device according to the present invention; 補正電圧演算部を備えた本発明に係るモータ制御装置の電圧指令設定部の例を示すブロック図である。3 is a block diagram showing an example of a voltage command setting section of a motor control device according to the present invention having a correction voltage calculation section; FIG. 変動監視部を備えた本発明に係るモータ制御装置の電圧指令設定部を示すブロック図である。FIG. 4 is a block diagram showing a voltage command setting section of the motor control device according to the present invention having a variation monitoring section;

本発明に係るモータ制御装置100及びモータ制御方法の実施の形態について図面に基づいて説明する。ここで、図1は本発明に係るモータ制御装置100のブロック図である。尚、ここでは正弦波制御部40を備えたモータ制御装置100を用いて説明を行うが、本発明に係るモータ制御装置100及びモータ制御方法は、PMモータ10の仕様や能力、用途によっては、後述の電圧指令値|Va|の下限リミット値|Va|MINを最適化することで正弦波制御部40を有さない構成とすることもできる。 An embodiment of a motor control device 100 and a motor control method according to the present invention will be described with reference to the drawings. Here, FIG. 1 is a block diagram of a motor control device 100 according to the present invention. Although the motor control device 100 including the sine wave control unit 40 will be described here, the motor control device 100 and the motor control method according to the present invention may be MIN of the voltage command value |Va|, which will be described later, may be optimized so that the sinusoidal wave control unit 40 is not provided.

先ず、本発明に係るモータ制御装置100は、PMモータ(永久磁石モータ)10の動作を制御するものであり、このPMモータ10に3相交流の駆動電流Iu、Iv、Iwを流下させるインバータ20と、この駆動電流Iu、Iv、(Iw)の値を取得する駆動電流取得部12u、12vと、PMモータ10の電気角θを取得する角度取得部14と、駆動電流取得部12u、12vが取得した駆動電流Iu、Iv、(Iw)をd軸フィードバック電流値Id、q軸フィードバック電流値Iqに変換する3相/dq変換部22と、外部(システムの上位の制御部等)から指示されるトルク指令値Tに応じて電圧位相θvと電圧指令値|Va|とを設定し電圧位相制御モードにおけるd軸電圧指令値Vd、q軸電圧指令値Vqを生成する電圧位相制御部50と、このd軸電圧指令値Vd、q軸電圧指令値Vqに基づいてインバータ20をスイッチングする駆動信号Su、Sv、Swを生成する制御信号生成部30と、を有している。また、モータ制御装置100が正弦波制御部40を有する構成では、外部から指示されるトルク指令値Tに応じてd軸電流指令値Id、q軸電流指令値Iqを設定し正弦波制御モードにおけるd軸電圧指令値Vd、q軸電圧指令値Vqを生成する正弦波制御部40と、PMモータ10の制御を正弦波制御部40と電圧位相制御部50とで切り替える切替部24と、を有している。また、上記の制御信号生成部30は、電圧指令値|Va|に基づいてd軸電圧指令値Vd、q軸電圧指令値Vqを線形補正する線形補正部38と、線形補正されたd軸電圧指令値Vd、q軸電圧指令値VqをU相、V相、W相の三相電圧指令値Vu、Vv、Vwに変換するdq/3相変換部32と、後述のキャリア設定情報Scに基づく周期の搬送波を生成する搬送波生成部34と、dq/3相変換部32から出力された三相電圧指令値Vu、Vv、Vwと搬送波生成部34から出力された搬送波とを比較してインバータ20をスイッチングする駆動信号Su、Sv、Swを生成する駆動信号生成部36と、を有している。 First, a motor control device 100 according to the present invention controls the operation of a PM motor (permanent magnet motor) 10. An inverter 20 causes three-phase AC drive currents Iu, Iv, and Iw to flow to the PM motor 10. Then, the drive current acquisition units 12u and 12v that acquire the values of the drive currents Iu, Iv, and (Iw), the angle acquisition unit 14 that acquires the electrical angle θ of the PM motor 10, and the drive current acquisition units 12u and 12v are A three-phase/dq conversion unit 22 that converts the acquired drive currents Iu, Iv, and (Iw) into a d-axis feedback current value Id and a q-axis feedback current value Iq a voltage phase control unit 50 that sets the voltage phase θv and the voltage command value |Va| according to the torque command value T * , and generates the d-axis voltage command value Vd and the q-axis voltage command value Vq in the voltage phase control mode; , and a control signal generator 30 for generating drive signals Su, Sv, and Sw for switching the inverter 20 based on the d-axis voltage command value Vd and the q-axis voltage command value Vq. Further, in the configuration in which the motor control device 100 includes the sine wave control unit 40, the d-axis current command value Id * and the q-axis current command value Iq * are set according to the torque command value T * instructed from the outside, and the sine wave A sine wave control unit 40 that generates the d-axis voltage command value Vd and the q-axis voltage command value Vq in the control mode, and a switching unit 24 that switches the control of the PM motor 10 between the sine wave control unit 40 and the voltage phase control unit 50. ,have. Further, the control signal generation unit 30 includes a linear correction unit 38 that linearly corrects the d-axis voltage command value Vd and the q-axis voltage command value Vq based on the voltage command value |Va| Based on a dq/three-phase conversion unit 32 that converts the command value Vd and the q-axis voltage command value Vq into three-phase voltage command values Vu, Vv, and Vw of the U-phase, V-phase, and W-phase, and carrier setting information Sc, which will be described later. A carrier wave generation unit 34 that generates a periodic carrier wave, and the three-phase voltage command values Vu, Vv, and Vw output from the dq/three-phase conversion unit 32 are compared with the carrier wave output from the carrier wave generation unit 34, and the inverter 20 and a drive signal generation unit 36 that generates drive signals Su, Sv, and Sw for switching the .

また、モータ制御装置100を構成するインバータ20は駆動信号生成部36から出力されるHi-Lowの駆動信号Su、Sv、Swによってスイッチング動作して、バッテリ等の周知の直流電源部18からの直流電力を駆動信号Su、Sv、Swに基づく3相の交流電圧に変換して出力する。これにより、PMモータ10の電機子巻線には位相が1/3周期(2/3π(rad))づつずれた3相の駆動電流Iu、Iv、Iwがそれぞれ流下する。 In addition, the inverter 20 that constitutes the motor control device 100 performs a switching operation in accordance with the Hi-Low drive signals Su, Sv, and Sw output from the drive signal generator 36, and supplies direct current from a well-known DC power supply unit 18 such as a battery. The electric power is converted into a three-phase AC voltage based on the drive signals Su, Sv, and Sw and output. As a result, three-phase drive currents Iu, Iv, and Iw whose phases are shifted by 1/3 cycle (2/3π (rad)) flow down through the armature windings of the PM motor 10, respectively.

また、PMモータ10は、前述のように回転子側に永久磁石を設けるとともに、固定子側に3相の電機子巻線を設け、この3相の電機子巻線に前述の駆動電流Iu、Iv、Iwをそれぞれ流下させることで各電機子巻線の磁極及び磁束を連続的に変化させ、回転子を回転させるものである。尚、PMモータ10としては永久磁石を回転子に埋め込んだIPM(Interior Permanent Magnet)モータを用いることが好ましい。 Further, the PM motor 10 is provided with a permanent magnet on the rotor side as described above, and a three-phase armature winding on the stator side. By causing Iv and Iw to flow down, the magnetic pole and magnetic flux of each armature winding are continuously changed to rotate the rotor. As the PM motor 10, it is preferable to use an IPM (Interior Permanent Magnet) motor in which a permanent magnet is embedded in the rotor.

また、駆動電流取得部12u、12vはインバータ20のスイッチング動作によって流下する駆動電流Iu、Iv、Iwを非接触で取得可能な周知の電流センサを用いることができる。また、駆動電流取得部は総駆動電流等から演算によって駆動電流Iu、Iv、Iwを取得する電流センサレス制御の構成としても良い。尚、本例では周知の電流センサを用い駆動電流Iu、Iv、Iwのうちの2つの駆動電流Iu、Ivを取得し、d軸、q軸フィードバック電流値Id、Iqに変換する例を示している。 Further, the drive current acquisition units 12u and 12v can use well-known current sensors capable of non-contact acquisition of the drive currents Iu, Iv and Iw that flow down due to the switching operation of the inverter 20 . Further, the drive current acquisition unit may be configured for current sensorless control in which the drive currents Iu, Iv, and Iw are acquired by calculation from the total drive current or the like. In this example, two drive currents Iu, Iv out of the drive currents Iu, Iv, and Iw are acquired using a known current sensor and converted into d-axis and q-axis feedback current values Id and Iq. there is

また、角度取得部14としては、回転子の角度を取得可能な周知の角度センサを用いても良いし、電圧指令値等から演算により角度を取得する角度センサレス制御の構成としても良い。中でも特にレゾルバ回転角センサを用いて、PMモータ10の電気角θを取得することが好ましい。尚、上記の電気角θと駆動電流Iu、Ivの取得は、特に搬送波が三角波の場合には、三角波の頂点と谷の両方のタイミングで行い、三角波の半周期毎にモータ制御装置100の各部にて使用することが好ましい。そして、角度取得部14が取得した電気角θは角速度演算部16にも出力され、この角速度演算部16は入力した電気角θから電気角速度ω(rad/s)を算出し、モータ制御装置100の各部に出力する。 Further, as the angle acquisition unit 14, a well-known angle sensor capable of acquiring the angle of the rotor may be used, or an angle sensorless control configuration in which the angle is acquired by calculation from a voltage command value or the like may be employed. Among them, it is particularly preferable to acquire the electrical angle θ of the PM motor 10 using a resolver rotation angle sensor. When the carrier wave is a triangular wave, the electrical angle θ and the driving currents Iu and Iv are obtained at both the peak and trough timings of the triangular wave. It is preferable to use in The electrical angle θ acquired by the angle acquisition unit 14 is also output to the angular velocity computation unit 16, and the angular velocity computation unit 16 calculates an electrical angular velocity ω (rad/s) from the input electrical angle θ. output to each part of

また、PMモータ10には周知の冷却機構101を設けることが好ましい。ここで、冷却機構101は、例えばPMモータ10の周囲に設けられ冷却水を流下することでPMモータ10を冷却するウォータージャケット102と、冷却水の水温Twを取得する周知の温度取得手段108と、を有している。また、PMモータ10の電機子巻線には例えばサーミスタ等の温度センサが設けられ巻線温度Taが取得される。そして、水温Twと巻線温度Taとはモータパラメータ設定部110に出力され、このモータパラメータ設定部110は、水温TwからPMモータ10の永久磁石の温度を間接的に取得するとともに、この永久磁石温度と巻線温度Taとに対応したモータパラメータ(誘起電圧定数φa、d軸インダクタンスLd、q軸インダクタンスLq)を例えばデータテーブル等から取得してトルク計算部404、504などに出力する。 Moreover, it is preferable to provide the PM motor 10 with a well-known cooling mechanism 101 . Here, the cooling mechanism 101 includes, for example, a water jacket 102 that is provided around the PM motor 10 and cools the PM motor 10 by flowing cooling water, and a well-known temperature acquisition means 108 that acquires the water temperature Tw of the cooling water. ,have. Further, the armature winding of the PM motor 10 is provided with a temperature sensor such as a thermistor to acquire the winding temperature Ta. Then, the water temperature Tw and the winding temperature Ta are output to the motor parameter setting unit 110, and the motor parameter setting unit 110 indirectly obtains the temperature of the permanent magnet of the PM motor 10 from the water temperature Tw. Motor parameters (induced voltage constant φa, d-axis inductance Ld, q-axis inductance Lq) corresponding to temperature and winding temperature Ta are obtained from, for example, a data table and output to torque calculation units 404 and 504 .

また、3相/dq変換部22は、角度取得部14が取得したPMモータ10の電気角θ(rad)に基づいて駆動電流取得部12u、12vが取得した駆動電流Iu、Iv、(Iw)の値に対する3相2相変換及び回転座標変換を行い、駆動電流Iu、Iv、(Iw)をd軸電流値Id(磁束分電流値)とq軸電流値Iq(トルク分電流値)とに変換する。そして、これらをd軸フィードバック電流値Id、q軸フィードバック電流値Iqとして切替部24に出力する。 Further, the three-phase/dq conversion unit 22 calculates the driving currents Iu, Iv, and (Iw) obtained by the driving current obtaining units 12u and 12v based on the electrical angle θ (rad) of the PM motor 10 obtained by the angle obtaining unit 14. 3-phase 2-phase conversion and rotating coordinate conversion are performed on the values of , and the drive currents Iu, Iv, and (Iw) are converted to the d-axis current value Id (flux component current value) and the q-axis current value Iq (torque component current value). Convert. Then, these are output to the switching unit 24 as the d-axis feedback current value Id and the q-axis feedback current value Iq.

切替部24はPMモータ10の運転状況に応じてd軸電圧指令値Vd、q軸電圧指令値Vqの生成方法を切り替える切り替え回路であり、例えば、PMモータ10が所定の低速度領域で動作する場合には正弦波制御部40による正弦波制御モードによってPMモータ10を動作させ、また、PMモータ10が所定の高回転速度、高トルクで動作する場合にはPMモータ10の制御を電圧位相制御部50に切り替えて電圧位相制御モードによって動作させる。尚、本発明に係るモータ制御装置100は、従来の弱め磁界制御領域(過変調PWM制御領域)も電圧位相制御部50が動作制御する。よって、切替の判断を電圧指令値|Va|で行う場合には、従来の弱め磁界制御領域を含む電圧指令値|Va|で切替を行う。また、切替の判断を電圧指令値|Va|と電気角速度ωとを組み合わせて行い、電圧指令値|Va|と電気角速度ωとが共に所定の閾値を上回った場合に電圧位相制御部50へ切り替えを行うことが更に好ましい。また、これらの切り替えの閾値は、電源電圧Vdc及び他の閾値と組み合わせて設定するようにしても良い。尚、正弦波制御部40から電圧位相制御部50への切り替え時の閾値と、電圧位相制御部50から正弦波制御部40への切り替え時の閾値とにはヒステリシス幅を付与し、閾値境界での頻繁な切り替え動作を防止することが好ましい。 The switching unit 24 is a switching circuit that switches the method of generating the d-axis voltage command value Vd and the q-axis voltage command value Vq according to the operating conditions of the PM motor 10. For example, the PM motor 10 operates in a predetermined low speed region. , the PM motor 10 is operated in a sine wave control mode by the sine wave control unit 40, and when the PM motor 10 operates at a predetermined high rotation speed and high torque, the control of the PM motor 10 is performed by voltage phase control. 50 to operate in the voltage phase control mode. In the motor control device 100 according to the present invention, the voltage phase control unit 50 also controls the operation of the conventional weakening magnetic field control region (overmodulation PWM control region). Therefore, when the switching is determined by the voltage command value |Va|, the switching is performed by the voltage command value |Va| including the conventional field-weakening control region. and the electrical angular velocity .omega. are combined, and when both the voltage command value |Va.vertline. and the electrical angular velocity .omega. It is more preferable to perform Also, these switching thresholds may be set in combination with the power supply voltage Vdc and other thresholds. A hysteresis width is given to the threshold when switching from the sine wave control unit 40 to the voltage phase control unit 50 and the threshold when switching from the voltage phase control unit 50 to the sine wave control unit 40, and It is preferable to prevent frequent switching operations of .

また、正弦波制御部40から電圧位相制御部50への切り替え時には、正弦波制御部40での切替直前の電圧指令値|Va|を電圧位相制御部50を構成する電圧指令設定部60に出力し、後述の電流位相制御部64もしくはd軸電流制御部66における初期値及び積分制御の積分値として使用する。また、正弦波制御部40での切替直前の電圧位相θvは電圧位相制御部50を構成する電圧位相設定部502に出力し、電圧位相設定部502における初期値と積分制御の積分値として使用する。さらに、正弦波制御部40での切替直前の電流位相θiを後述の位相演算部624に出力して電流位相θiの初期値としても良い。このように、正弦波制御部40から電圧位相制御部50への切り替え時に正弦波制御部40の電圧指令値|Va|と電圧位相θvとを電圧位相制御部50の所定のブロックに出力し初期値や積分値とすることで切り替え前後での数値が引き継がれ、トルクショックの小さい切替動作を行うことができる。さらに、これらの電圧指令値|Va|、電圧位相θv、電流位相θiは、上記のように切替直前の値をそのまま引継いでも良いし、ローパスフィルタ等を用いて(正弦波制御部40による制御期間中に)平滑化した値を電圧位相制御部50に引き継ぐようにしても良い。この構成では、短期的な変動が除去された平滑化した値を引き継ぎに用いるため、さらに安定した引き継ぎ動作を行うことができる。 Further, when switching from the sine wave control unit 40 to the voltage phase control unit 50, the voltage command value |Va| and used as an initial value and an integral value for integral control in a current phase control section 64 or a d-axis current control section 66, which will be described later. In addition, the voltage phase θv immediately before switching in the sine wave control unit 40 is output to the voltage phase setting unit 502 constituting the voltage phase control unit 50, and used as the initial value in the voltage phase setting unit 502 and the integral value of the integral control. . Further, the current phase θi immediately before switching in the sine wave control section 40 may be output to the phase calculation section 624 described later as the initial value of the current phase θi. In this way, when switching from the sine wave control unit 40 to the voltage phase control unit 50, the voltage command value |Va| By using a value or an integral value, the numerical values before and after switching are taken over, and switching operation with less torque shock can be performed. Furthermore, these voltage command value |Va|, voltage phase θv, and current phase θi may take over the values immediately before switching as described above, or use a low-pass filter or the like (the control period by the sine wave control unit 40 inside) the smoothed value may be handed over to the voltage phase control unit 50 . In this configuration, a smoothed value from which short-term fluctuations have been removed is used for handover, so a more stable handover operation can be performed.

また、電圧位相制御部50から正弦波制御部40への切り替え時には、電圧位相制御部50で生成された切替直前のd軸、q軸フィードバック電流値Id、Iqが電流指令値設定部402に出力され電流指令値Iaの初期値及び積分制御の積分値として使用される。また、正弦波制御部40がd軸ローパスフィルタ490A、q軸ローパスフィルタ490Bを有する場合には、d軸、q軸フィードバック電流値Id、Iqはこれらローパスフィルタ490A、490Bの初期値及び蓄積値としても使用される。また、電圧位相制御部50で生成された切替直前のd軸、q軸電圧指令値Vd、Vqは、正弦波制御部40のd軸、q軸電圧指令値Vd、Vqの初期値として使用されるとともに、このd軸、q軸電圧指令値Vd、Vqから後述の非干渉制御部414が算出する干渉項Vd’、Vq’をそれぞれ引いた値を電流積分制御部410aの積分値として使用する。このように、電圧位相制御部50から正弦波制御部40への切り替え時には電圧位相制御部50のd軸、q軸フィードバック電流値Id、Iq、及びd軸、q軸電圧指令値Vd、Vqが正弦波制御部40の所定のブロックに出力し初期値や積分値とされる。また、後述するように電圧位相制御部50は電圧指令値|Va|が上限リミット値未満の領域において電流位相θiを目標電流位相θi(base)と同等の値になるように制御し、正弦波制御部40への切り替えはこの状態で行われる。このため、切り替え前後のd軸、q軸電流値Id、Iqはほぼ同等の値となり、トルクショックの小さい切替動作を行うことができる。 Further, when switching from the voltage phase control unit 50 to the sine wave control unit 40, the d-axis and q-axis feedback current values Id and Iq immediately before switching generated by the voltage phase control unit 50 are output to the current command value setting unit 402. is used as the initial value of the current command value Ia * and the integral value for the integral control. Further, when the sine wave control unit 40 has a d-axis low-pass filter 490A and a q-axis low-pass filter 490B, the d-axis and q-axis feedback current values Id and Iq are the initial values and accumulated values of these low-pass filters 490A and 490B. is also used. The d-axis and q-axis voltage command values Vd and Vq immediately before switching generated by the voltage phase control unit 50 are used as initial values of the d-axis and q-axis voltage command values Vd and Vq of the sine wave control unit 40. In addition, values obtained by subtracting interference terms Vd' and Vq' calculated by a non-interference control unit 414, which will be described later, from the d-axis and q-axis voltage command values Vd and Vq are used as integral values of the current integration control unit 410a. . Thus, when switching from the voltage phase control unit 50 to the sine wave control unit 40, the d-axis and q-axis feedback current values Id and Iq of the voltage phase control unit 50 and the d-axis and q-axis voltage command values Vd and Vq are It is output to a predetermined block of the sine wave control section 40 and used as an initial value or an integral value. Further, as will be described later, the voltage phase control unit 50 controls the current phase θi to a value equivalent to the target current phase θi (base) in a region where the voltage command value |Va| is less than the upper limit value. Switching to the control unit 40 is performed in this state. For this reason, the d-axis and q-axis current values Id and Iq before and after switching are substantially the same, and a switching operation with less torque shock can be performed.

次に、正弦波制御部40の構成及び動作を説明する。尚、以下で説明する正弦波制御部40の構成は本発明に好適な一例であるから、下記の構成に限定されるわけではなく、他の如何なる正弦波制御機構を用いても良い。 Next, the configuration and operation of the sine wave control section 40 will be described. Note that the configuration of the sine wave control unit 40 described below is an example suitable for the present invention, and is not limited to the configuration described below, and any other sine wave control mechanism may be used.

先ず、図示しない上位システムの制御部等からトルク指令値Tが出力される。このトルク指令値TはPMモータ10の動作目標となるトルクである。そして、このトルク指令値Tは切替部24が正弦波制御部40を選択している場合、ローパスフィルタLPFを介して正弦波制御部40の電流指令値設定部402に入力する。 First, a torque command value T * is output from a control unit or the like of a host system (not shown). This torque command value T * is a target torque for the operation of the PM motor 10 . When the switching unit 24 selects the sine wave control unit 40, the torque command value T * is input to the current command value setting unit 402 of the sine wave control unit 40 via the low-pass filter LPF.

また、正弦波制御部40のトルク計算部404にはモータパラメータ設定部110から永久磁石温度と巻線温度Taに応じたモータパラメータ(φa、Ld、Lq)が入力する。また、電流指令値生成部406から出力されるd軸、q軸電流指令値Id、Iqが入力する。そして、トルク計算部404はこれらの入力値に基づいてPMモータ10の現在のトルクTを算出し、電流指令値設定部402に出力する。 Further, motor parameters (φa, Ld, Lq) corresponding to the permanent magnet temperature and the winding temperature Ta are input from the motor parameter setting unit 110 to the torque calculation unit 404 of the sine wave control unit 40 . Also, the d-axis and q-axis current command values Id * and Iq * output from the current command value generator 406 are input. Based on these input values, the torque calculation unit 404 calculates the current torque T of the PM motor 10 and outputs it to the current command value setting unit 402 .

そして、電流指令値設定部402はローパスフィルタLPFを介して入力したトルク指令値Tとトルク計算部404から入力したトルクTとの差分がゼロとなるような電流指令値Iaを積分制御、比例制御等の周知の演算処理により算出し、電流指令値生成部406に出力する。 Then, the current command value setting unit 402 integrally controls the current command value Ia * such that the difference between the torque command value T * input through the low-pass filter LPF and the torque T input from the torque calculation unit 404 becomes zero. It is calculated by well-known arithmetic processing such as proportional control, and is output to the current command value generator 406 .

電流指令値生成部406は、電流指令値設定部402から入力した電流指令値Iaの大きさ|Ia|に基づいて例えば電流-位相角データマップ620を参照し、この|Ia|と対応する目標電流位相θi(base)を取得する。尚、目標電流位相θi(base)は、入力された電流指令値Iaの大きさ|Ia|毎にトルクTが最大となる電流位相角度であり、予め実験等により求められ、例えばテーブルデータ化されて電流-位相角データマップ620に記録されている。 The current command value generation unit 406 refers to, for example, the current-phase angle data map 620 based on the magnitude | Ia * | of the current command value Ia * input from the current command value setting unit 402, Obtain the corresponding target current phase θi (base) . Note that the target current phase θi (base) is the current phase angle at which the torque T is maximized for each magnitude |Ia * | of the input current command value Ia * . converted and recorded in the current-phase angle data map 620 .

次に、電流指令値生成部406は取得された|Ia|と目標電流位相θi(base)とから、下記式に基づいてd軸電流指令値Id、q軸電流指令値Iqを算出する。
Id=Ia・sin(θi(base)
Iq=Ia・cos(θi(base)
尚、d軸電流指令値Idは常に負の値をとり、またq軸電流指令値Iqは電流指令値Iaと同符号の値をとる。
Next, the current command value generator 406 calculates the d-axis current command value Id * and the q-axis current command value Iq * based on the following equations from the obtained |Ia * | and the target current phase θi (base) . do.
Id * =Ia * .sin(θi (base) )
Iq * =Ia * cos(θi (base) )
The d-axis current command value Id * always takes a negative value, and the q-axis current command value Iq * takes a value with the same sign as the current command value Ia * .

電流指令値生成部406によって生成されたd軸電流指令値Id、q軸電流指令値Iqは、d軸ローパスフィルタ490A及びq軸ローパスフィルタ490Bが存在する場合には、それぞれd軸ローパスフィルタ490A及びq軸ローパスフィルタ490Bに入力する。このとき、d軸電流指令値Idの絶対値|Id|が増加する際のd軸ローパスフィルタ490Aの時定数をτd(up)とし、減少する際の時定数をτd(down)とし、q軸電流指令値Iqの絶対値|Iq|が増加する際のq軸ローパスフィルタ490Bの時定数をτq(up)とし、減少する際の時定数をτq(down)としたときに、
τd(down)>τq(up)>(τq(down)、τd(up))
とすることが好ましい。
この構成によれば、絶対値|Id|が増加する際もしくは絶対値|Iq|が減少する際にはPMモータ10の制御に大きな遅延が生じないようd軸電流指令値Idもしくはq軸電流指令値Iqを迅速に伝達するとともに、q絶対値|Iq|が増加する際にはトルクTの応答性が満足できる範囲内で遅らせて出力し、また絶対値|Id|が減少する際にはその減少速度をq軸電流指令値Iqの増加速度よりも遅らせて出力する。これにより、弱め磁束電流となるd軸電流指令値Idをq軸電流指令値Iqよりも優先して生成することが可能となり、電流指令値Iaが変化するトルク応答などの際にq軸電流Iqに対してd軸電流Idが不足しないようにPMモータ10を制御することができる。
The d-axis current command value Id * and the q-axis current command value Iq * generated by the current command value generation unit 406 are obtained by the d-axis low-pass filter 490A and the q-axis low-pass filter 490B, respectively. 490A and q-axis low pass filter 490B. At this time, let τd(up) be the time constant of the d-axis low-pass filter 490A when the absolute value |Id * | of the d-axis current command value Id * increases, and τd(down) be the time constant when it decreases, When the time constant of the q-axis low-pass filter 490B when the absolute value |Iq * | of the q-axis current command value Iq * increases is τq(up) and the time constant when it decreases is τq(down),
τd(down)>τq(up)>(τq(down), τd(up))
It is preferable to
According to this configuration, when the absolute value |Id * | increases or when the absolute value |Iq * | decreases, the d-axis current command value Id * or q The shaft current command value Iq * is rapidly transmitted, and when the q absolute value | Iq * | When decreasing, the decrease speed is delayed from the increase speed of the q-axis current command value Iq * and output. As a result, the d-axis current command value Id * , which is the flux-weakening current, can be generated with priority over the q-axis current command value Iq * . The PM motor 10 can be controlled so that the d-axis current Id does not run short of the axis current Iq.

また、d軸、q軸ローパスフィルタ490A、490Bを通過したd軸、q軸電流指令値Id、Iqは、次に電圧指令値生成部416に入力する。ここで、電圧指令値生成部416の好適な一例を説明する。先ず、電圧指令値生成部416に入力したd軸、q軸電流指令値Id、Iqは2分岐して、一方は非干渉制御部414に入力する。また、他方はd軸、q軸フィードバック電流値Id、Iqが減算されて偏差ΔId、ΔIqとされた後、電流制御部410に入力する。また、非干渉制御部414にはモータパラメータ(φa、Ld、Lq)と、電気角速度ωが入力し、d軸、q軸間での干渉項Vd’、Vq’が算出される。 The d-axis and q-axis current command values Id * and Iq * that have passed through the d-axis and q-axis low-pass filters 490A and 490B are then input to the voltage command value generator 416 . A preferred example of the voltage command value generator 416 will now be described. First, the d-axis and q-axis current command values Id * and Iq * input to the voltage command value generation unit 416 are branched into two, one of which is input to the non-interference control unit 414 . On the other hand, the d-axis and q-axis feedback current values Id and Iq are subtracted to obtain deviations ΔId and ΔIq, which are then input to the current control section 410 . Further, the non-interference control unit 414 receives the motor parameters (φa, Ld, Lq) and the electrical angular velocity ω, and calculates the interference terms Vd′ and Vq′ between the d-axis and the q-axis.

また、電流制御部410は、例えば電流積分制御部410aと電流比例制御部410bとを有しており、電流制御部410に入力した偏差ΔId、ΔIqは2分岐して、電流積分制御部410aと電流比例制御部410bとのそれぞれに入力する。そして、電流積分制御部410a、電流比例制御部410bにおいて偏差ΔId及び偏差ΔIqがそれぞれゼロとなるように周知の電流積分制御、電流比例制御が施される。そして、電流積分制御部410aの出力に非干渉制御部414からの干渉項Vd’、Vq’が加算された後、電流比例制御部410bからの出力が加算されることで、d軸q軸間の干渉成分の影響が考慮されたd軸電圧指令値Vd、q軸電圧指令値Vqが生成される。このd軸電圧指令値Vd、q軸電圧指令値Vqは切替部24を介して制御信号生成部30に出力される。 Further, the current control section 410 has, for example, a current integral control section 410a and a current proportional control section 410b. It is input to each of the current proportional control section 410b. Well-known current integral control and current proportional control are performed in the current integral control section 410a and the current proportional control section 410b so that the deviation ΔId and the deviation ΔIq become zero, respectively. Then, after the interference terms Vd′ and Vq′ from the non-interference control unit 414 are added to the output of the current integration control unit 410a, the output from the current proportional control unit 410b is added, thereby A d-axis voltage command value Vd and a q-axis voltage command value Vq are generated in consideration of the influence of the interference component of . The d-axis voltage command value Vd and the q-axis voltage command value Vq are output to the control signal generation section 30 via the switching section 24 .

また、電流比例制御部410bの出力が加算される前段のd軸、q軸電圧指令値Vd’’、Vq’’は正弦波制御部40の極座標変換部418に出力され、この極座標変換部418において極座標変換が施され電圧位相θvと、電圧指令値|Va|とが取得される。そして、電圧位相θvはキャリア設定部420に出力される。また、電圧指令値|Va|は切替部24を介して制御信号生成部30の線形補正部38に出力される。 Also, the d-axis and q-axis voltage command values Vd'' and Vq'' in the previous stage to which the output of the current proportional control unit 410b is added are output to the polar coordinate conversion unit 418 of the sine wave control unit 40, and the polar coordinate conversion unit 418 , a voltage phase θv and a voltage command value |Va| are obtained by performing polar coordinate conversion. Then, voltage phase θv is output to carrier setting section 420 . Also, the voltage command value |Va| is output to the linear correction section 38 of the control signal generation section 30 via the switching section 24 .

また、キャリア設定部420は、極座標変換部418で得られた電圧位相θvと電気角速度ωと電気角θとに応じてキャリア設定情報Scを生成する。尚、キャリア設定情報Scとは搬送波生成部34にて生成される搬送波を後述の適切な周波数及び状態に維持するための情報である。ただし、PMモータ10が停止状態や低速で回転する低速度領域では、キャリア設定部420は予め設定された一定周期の値(固定値)をキャリア設定情報Scとする。よって、この領域では制御信号生成部30は非同期制御状態で搬送波と三相電圧指令値Vu、Vv、Vwとの比較動作を行い駆動信号Su、Sv、Swを生成する。尚、比較動作に関しては後述する。これにより、PMモータ10は非同期制御で回転制御される。また、電気角速度ωが予め設定された回転速度以上となった場合、キャリア設定部420は同期制御のためのキャリア設定情報Scを生成して搬送波生成部34に出力する。これにより、PMモータ10は同期制御される。尚、同期制御から非同期制御に切り替わる回転速度と、非同期制御から同期制御に切り替わる回転速度とにはヒステリシス幅を持たせ、切り替え境界の回転速度における頻繁な切り替わりを防止することが好ましい。 Further, carrier setting section 420 generates carrier setting information Sc according to voltage phase θv, electrical angular velocity ω, and electrical angle θ obtained by polar coordinate conversion section 418 . The carrier setting information Sc is information for maintaining the carrier wave generated by the carrier wave generator 34 at an appropriate frequency and state, which will be described later. However, in a low-speed region where the PM motor 10 is stopped or rotates at a low speed, the carrier setting unit 420 uses a preset constant cycle value (fixed value) as the carrier setting information Sc. Therefore, in this region, the control signal generator 30 performs a comparison operation between the carrier wave and the three-phase voltage command values Vu, Vv, and Vw in an asynchronous control state to generate the drive signals Su, Sv, and Sw. Incidentally, the comparison operation will be described later. As a result, the rotation of the PM motor 10 is asynchronously controlled. Further, when the electrical angular velocity ω becomes equal to or higher than a preset rotational speed, the carrier setting section 420 generates carrier setting information Sc for synchronization control and outputs it to the carrier wave generating section 34 . Thereby, the PM motor 10 is synchronously controlled. It is preferable that the rotation speed at which synchronous control is switched to asynchronous control and the rotation speed at which asynchronous control is switched to synchronous control have a hysteresis width to prevent frequent switching of the rotation speed at the switching boundary.

ここで、キャリア設定情報Scに関して説明を行う。先ず、このキャリア設定情報Scは搬送波生成部34で生成される搬送波を適切な周波数及び状態に維持するものである。尚、搬送波の適切な周波数及び状態とは、例えば搬送波が図2(a)に示すような三角波の場合には、図2(a)中の点Aに示すように、搬送波の立ち下がりの中央位置が三相電圧指令値Vu、Vv、Vw(点AではVu)の立ち上がりのゼロ位置と交差し、さらに搬送波の周波数が三相電圧指令値Vu、Vv、Vwの周波数の奇数の3の整数倍、即ち、9、15、21、27倍等(以後、この倍数を同期数とする)となるものである。また、例えば搬送波が図2(b)に示すような、横軸に対して立ち上りのノコギリ波と立ち下りのノコギリ波とを組み合わせた波形の場合には、図2(b)の点Aに示すように、搬送波の立ち下がりの中央位置が三相電圧指令値Vu、Vv、Vw(点AではVu)の立ち上がりのゼロ位置と交差し、さらにノコギリ波2個分を1周期とした搬送波の周波数が三相電圧指令値Vu、Vv、Vwの周波数の奇数の3の整数倍、即ち、9、15、21、27倍等となるものである。そして、キャリア設定情報Scは電気角速度ωの変化に連動して変化し、搬送波を上記の状態に維持する。また、電気角速度ωが予め設定された所定の値を超えて増加もしくは減少した場合、同期数を1段階上下して搬送波を上記の状態に維持する。これにより、搬送波生成部34で生成される搬送波は同期制御時において常に上記の状態を満たした周波数に維持される。そして、この構成を有する本発明に係るモータ制御装置100及びモータ制御方法は、駆動信号Su、Sv、Swが正弦波パターン(過変調パターン)から矩形波パターンへと変化する際の連続性が良好に維持され安定した駆動信号Su、Sv、Swを生成することができる。また、出力線間電圧Vuv、Vvw、Vwuは対称性を備え、PMモータ10の安定した制御が可能となる。 Here, the carrier setting information Sc will be explained. First, the carrier setting information Sc maintains the carrier generated by the carrier generator 34 at an appropriate frequency and state. For example, when the carrier wave is a triangular wave as shown in FIG. 2(a), the proper frequency and state of the carrier wave is the center of the trailing edge of the carrier wave as shown at point A in FIG. 2(a). The position crosses the rising zero position of the three-phase voltage command values Vu, Vv, and Vw (Vu at point A), and the frequency of the carrier wave is an odd integer of 3 of the frequencies of the three-phase voltage command values Vu, Vv, and Vw It is multiplied by 9, 15, 21, 27, etc. (hereinafter, these multiples are referred to as synchronization numbers). For example, in the case where the carrier wave is a combination of a rising sawtooth wave and a falling sawtooth wave on the horizontal axis, as shown in FIG. 2(b), point A in FIG. , the center position of the trailing edge of the carrier wave crosses the zero position of the rising edge of the three-phase voltage command values Vu, Vv, and Vw (Vu at point A), and the frequency of the carrier wave having two sawtooth waves as one period is an integer multiple of 3, ie, 9, 15, 21, 27, etc. times the odd number of the frequencies of the three-phase voltage command values Vu, Vv, and Vw. The carrier setting information Sc changes in conjunction with changes in the electrical angular velocity ω, and maintains the carrier wave in the above state. Further, when the electrical angular velocity ω increases or decreases beyond a predetermined value, the synchronization number is increased or decreased by one step to maintain the carrier wave in the above state. As a result, the carrier wave generated by the carrier wave generator 34 is maintained at a frequency that always satisfies the above conditions during synchronization control. The motor control device 100 and the motor control method according to the present invention having this configuration have good continuity when the drive signals Su, Sv, and Sw change from a sine wave pattern (overmodulation pattern) to a rectangular wave pattern. , stable drive signals Su, Sv, and Sw can be generated. In addition, the output line voltages Vuv, Vvw, and Vwu have symmetry, and the PM motor 10 can be controlled stably.

次に、電圧位相制御部50の構成及び動作を説明する。尚、本発明に係る電圧位相制御部50はこの制御構成によって弱め磁束領域の制御をも可能とするものである。 Next, the configuration and operation of the voltage phase control section 50 will be described. The voltage phase control unit 50 according to the present invention can also control the weakened magnetic flux region by this control configuration.

先ず、正弦波制御部40における電圧指令値|Va|もしくは電気角速度ωが上昇して予め設定されている上限の閾値を越えた場合、切替部24はPMモータ10の制御を正弦波制御部40から電圧位相制御部50に切り替える。このとき、正弦波制御部40での切替直前の電圧指令値|Va|は前述のように電流位相制御部64もしくはd軸電流制御部66に出力され、電流位相制御部64もしくはd軸電流制御部66における初期値及び積分制御の積分値として使用される。また、正弦波制御部40での切替直前の電圧位相θvは電圧位相設定部502に出力され、電圧位相設定部502における初期値と積分制御の積分値として使用される。尚、これらの引き継ぎ値は前述のように平滑化した値を用いても良い。 First, when the voltage command value |Va| to the voltage phase control unit 50. At this time, the voltage command value |Va| immediately before switching in the sine wave control section 40 is output to the current phase control section 64 or the d-axis current control section 66 as described above, and the current phase control section 64 or the d-axis current control It is used as an initial value in section 66 and as an integral value for integral control. Also, the voltage phase θv immediately before switching in the sine wave control section 40 is output to the voltage phase setting section 502 and used as the initial value in the voltage phase setting section 502 and the integral value for the integral control. These takeover values may be smoothed values as described above.

尚、正弦波制御部40から電圧位相制御部50への切り替えは、例えば正弦波制御部40による電圧指令値|Va|が予め設定された閾値以上となったときに行うようにしても良い。また、このときの電圧指令値|Va|の閾値は、出力電圧の電圧利用率が正弦波制御の上限値近傍となるときの値としても良い。また、正弦波制御部40による制御では出力電圧が不足するようなトルク指令値Tが入力されるか、または、そのようなトルクを出力する場合や、そのような電気角速度となる場合に切り替えを行うようにしても良い。さらに、これらの切り替えの閾値は電源電圧Vdc及び他の閾値と組み合わせて設定するようにしても良い。 Switching from the sine wave control unit 40 to the voltage phase control unit 50 may be performed, for example, when the voltage command value |Va| Also, the threshold value of the voltage command value |Va| at this time may be a value when the voltage utilization rate of the output voltage is close to the upper limit value of the sine wave control. In addition, when the torque command value T * is input such that the output voltage is insufficient in the control by the sine wave control unit 40, or when such torque is output, or when such electrical angular velocity is obtained, switching is performed. may be performed. Furthermore, these switching thresholds may be set in combination with the power supply voltage Vdc and other thresholds.

そして、切替部24の切り替え動作により、トルク指令値TはローパスフィルタLPFを介して電圧位相制御部50の電圧位相設定部502に入力する。また、電圧位相制御部50のトルク計算部504にはモータパラメータ設定部110からPMモータ10のモータパラメータ(φa、Ld、Lq)が入力するとともに、3相/dq変換部22からのd軸、q軸フィードバック電流値Id、Iqが入力する。そして、トルク計算部504はこれらモータパラメータとd軸、q軸フィードバック電流値Id、IqとからPMモータ10の現在のトルクTを算出して、電圧位相設定部502に出力する。 By the switching operation of the switching unit 24, the torque command value T * is input to the voltage phase setting unit 502 of the voltage phase control unit 50 via the low-pass filter LPF. In addition, the motor parameters (φa, Ld, Lq) of the PM motor 10 are input from the motor parameter setting unit 110 to the torque calculation unit 504 of the voltage phase control unit 50, and the d axis from the 3-phase/dq conversion unit 22, q-axis feedback current values Id and Iq are input. Then, the torque calculation unit 504 calculates the current torque T of the PM motor 10 from these motor parameters and the d-axis and q-axis feedback current values Id and Iq, and outputs it to the voltage phase setting unit 502 .

そして、電圧位相設定部502は、入力したトルク指令値TとトルクTとの差がゼロとなるような電圧位相θvを積分制御、比例制御などの周知の演算により生成する(電圧位相設定ステップ)。尚、電圧位相設定部502には電源電圧Vdc及び電気角速度ωと対応した電圧位相θvの上限リミット値が設定されており、電圧位相設定部502はこの上限リミット値の範囲内で電圧位相θvを生成する。そして、生成した電圧位相θvを電圧位相制御部50の電圧指令値生成部516とキャリア設定部520に出力する。そして、キャリア設定部520は電圧位相θvと電気角速度ωと電気角θとから前述のキャリア設定部420と同様のキャリア設定情報Scを生成し、搬送波生成部34に出力する。 Then, the voltage phase setting unit 502 generates the voltage phase θv such that the difference between the input torque command value T * and the torque T becomes zero by well-known calculations such as integral control and proportional control (voltage phase setting step ). An upper limit value of the voltage phase θv corresponding to the power supply voltage Vdc and the electrical angular velocity ω is set in the voltage phase setting unit 502, and the voltage phase setting unit 502 sets the voltage phase θv within the range of the upper limit value. Generate. Then, the generated voltage phase θv is output to voltage command value generation section 516 and carrier setting section 520 of voltage phase control section 50 . Then, carrier setting section 520 generates carrier setting information Sc similar to carrier setting section 420 from voltage phase θv, electrical angular velocity ω, and electrical angle θ, and outputs the same to carrier wave generating section 34 .

また、電圧位相制御部50は電圧指令設定部60を有しており、この電圧指令設定部60にはd軸、q軸フィードバック電流値Id、Iqの双方もしくは一方が入力し、電圧指令値|Va|が上限リミット値|Va|MAXと下限リミット値|Va|MINの範囲内にあるときは、後述の手法に基づいてトルク指令値Tと略同一のトルクTを出力するのに最小の電流をとるような電圧指令値|Va|を取得して電圧指令値生成部516及び線形補正部38に出力する(電圧指令設定ステップ)。また、電圧指令値|Va|が上限リミット値|Va|MAXの場合には、PMモータ10は最大の出力電圧で電圧位相θvによる電圧位相制御が行われる。このとき、トルク指令値Tと略同一のトルクTを出力するために電圧位相θvが大きくなると、これに伴ってd軸電流Idは負方向に大きくなり、これにより弱め磁束領域の制御が可能となる。特に、上限リミット値|Va|MAXを、例えば図2(a)に示すように搬送波と三相電圧指令Vu、Vv、Vwとが、電圧指令Vu、Vv、Vwの1周期の間で2回交差する矩形波形成電圧値|Va’|とした場合には、これら搬送波と電圧指令値Vu、Vv、Vwとの比較動作により生成される駆動信号Su、Sv、Swは1パルスの矩形波となり、PMモータ10はこの矩形波パターンによって制御される。尚、電圧指令設定部60の構成及び動作に関しては後に詳しく説明する。 Further, the voltage phase control unit 50 has a voltage command setting unit 60, to which one or both of the d-axis and q-axis feedback current values Id and Iq are input, and the voltage command value | is within the range of the upper limit value | Va | MAX and the lower limit value | Va | A voltage command value |Va| that takes a current is acquired and output to the voltage command value generation unit 516 and the linear correction unit 38 (voltage command setting step). When the voltage command value |Va| is equal to the upper limit value |Va| MAX , the PM motor 10 performs voltage phase control with the voltage phase θv at the maximum output voltage. At this time, when the voltage phase θv increases in order to output a torque T that is substantially the same as the torque command value T * , the d-axis current Id increases in the negative direction, thereby enabling control of the flux-weakening region. becomes. In particular, the upper limit value | Va | When the crossing rectangular wave forming voltage value |Va'| , the PM motor 10 is controlled by this square wave pattern. The configuration and operation of the voltage command setting section 60 will be described later in detail.

また、電圧指令値生成部516は、電圧位相設定部502から入力した電圧位相θvと、電圧指令設定部60から入力した電圧指令値|Va|とからd軸電圧指令値Vd、q軸電圧指令値Vqを生成する(d軸q軸電圧指令値生成ステップ)。 Further, voltage command value generation unit 516 generates d-axis voltage command value Vd and q-axis voltage command value from voltage phase θv input from voltage phase setting unit 502 and voltage command value |Va| input from voltage command setting unit 60. Generate a value Vq (d-axis q-axis voltage command value generating step).

尚、電圧位相制御部50は角度取得部14の取得した電気角θのずれ等によって駆動電流Iu、Iv、Iwに生ずるオフセットを補正するオフセット補正部70を有していても良い。ここで、オフセット補正部70の一例を以下に示す。 The voltage phase control section 50 may have an offset correction section 70 that corrects offsets that occur in the drive currents Iu, Iv, and Iw due to the deviation of the electrical angle θ acquired by the angle acquisition section 14 or the like. Here, an example of the offset correction section 70 is shown below.

本例に示すオフセット補正部70は、平滑部72と、補正電流生成部74と、補正電圧生成部76と、電圧指令値補正部78と、を有している。そして、オフセット補正部70の平滑部72は、切替部24を介して入力したd軸、q軸フィードバック電流値Id、Iqを例えば移動平均処理もしくはなまし処理を行ってそれぞれ平滑化する。尚、ここでのなまし処理とは、入力信号(d軸、q軸フィードバック電流Id、Iq)に対し、任意の周期ごとに下記式に基づいて演算を行い平滑化する処理を意味する。
C=B(1-K)+K×A
ここで、Aは入力値(d軸、q軸フィードバック電流Id、Iq)であり、Bは直前の周期のなまし処理後の出力値であり、Kはなまし定数であり、Cが出力値(後述の推定d軸、q軸電流指令Id、Iq)である。
The offset correction section 70 shown in this example has a smoothing section 72 , a correction current generation section 74 , a correction voltage generation section 76 , and a voltage command value correction section 78 . Then, the smoothing unit 72 of the offset correction unit 70 smoothes the d-axis and q-axis feedback current values Id and Iq input via the switching unit 24 by, for example, moving average processing or smoothing processing. Note that the smoothing process here means a process of smoothing the input signals (d-axis and q-axis feedback currents Id and Iq) by performing calculations based on the following equations every arbitrary period.
C=B(1−K)+K×A
where A is the input value (d-axis and q-axis feedback currents Id and Iq), B is the output value after smoothing in the previous cycle, K is the smoothing constant, and C is the output value. (estimated d-axis and q-axis current commands Id * and Iq * to be described later).

この平滑化処理により、駆動電流Iu、Iv、Iwのオフセットや振幅アンバランスに起因する変動成分が平滑化された疑似的な推定d軸電流指令値Id、推定q軸電流指令値Iqが生成される。そして、これら推定d軸、q軸電流指令値Id、Iqは補正電流生成部74に出力される。 By this smoothing process, a pseudo estimated d-axis current command value Id * and an estimated q-axis current command value Iq * in which fluctuation components caused by offsets and amplitude imbalances of the drive currents Iu, Iv, and Iw are smoothed are obtained. generated. These estimated d-axis and q-axis current command values Id * and Iq * are output to the correction current generator 74 .

また、補正電流生成部74にはd軸フィードバック電流値Id、q軸フィードバック電流値Iqがそれぞれ入力しており、補正電流生成部74は平滑部72で生成された推定d軸電流指令値Id、推定q軸電流指令値Iqからd軸フィードバック電流値Id、q軸フィードバック電流値Iqをそれぞれ減算する。これにより、変動成分としてのd軸補正電流ΔId、q軸補正電流ΔIqが生成される。そして、これらd軸補正電流ΔId、q軸補正電流ΔIqを補正電圧生成部76に出力する。尚、このd軸補正電流ΔId、q軸補正電流ΔIqは、オフセットや振幅アンバランスの成分(変動成分)が平滑化した推定d軸、q軸電流指令値Id、Iqからオフセットや振幅アンバランスの成分(変動成分)を含むd軸、q軸フィードバック電流値Id、Iqをそれぞれ減算したものであるから、基本的に変動成分の逆相をとる。 Further, the d-axis feedback current value Id and the q-axis feedback current value Iq are input to the correction current generation unit 74 , and the correction current generation unit 74 calculates the estimated d-axis current command value Id * generated by the smoothing unit 72 . , the d-axis feedback current value Id and the q-axis feedback current value Iq are subtracted from the estimated q-axis current command value Iq * , respectively. As a result, the d-axis correction current ΔId and the q-axis correction current ΔIq are generated as fluctuation components. Then, these d-axis correction current ΔId and q-axis correction current ΔIq are output to the correction voltage generator 76 . Note that the d-axis correction current ΔId and the q-axis correction current ΔIq are obtained from the estimated d-axis and q-axis current command values Id * and Iq * in which offset and amplitude unbalance components (fluctuation components) are smoothed. Since it is obtained by subtracting the d-axis and q-axis feedback current values Id and Iq including the balance component (fluctuation component), basically the opposite phase of the fluctuation component is obtained.

また、補正電圧生成部76は、補正電流生成部74から入力したd軸補正電流ΔId、q軸補正電流ΔIqから、例えば所定の補正ゲインによる比例制御等によりd軸補正電圧ΔVd、q軸補正電圧ΔVqを生成し、電圧指令値補正部78に出力する。 Further, the correction voltage generation unit 76 generates the d-axis correction voltage ΔVd and the q-axis correction voltage from the d-axis correction current ΔId and the q-axis correction current ΔIq input from the correction current generation unit 74 by, for example, proportional control using a predetermined correction gain. ΔVq is generated and output to voltage command value correction unit 78 .

電圧指令値補正部78は、補正電圧生成部76から入力したd軸補正電圧ΔVd、q軸補正電圧ΔVqを電圧指令値生成部516から出力したd軸電圧指令値Vd、q軸電圧指令値Vqにそれぞれ加算する。よってこれにより生成されたd軸、q軸電圧指令値Vd、Vqには駆動電流Iu、Iv、Iwに生じるオフセットや振幅アンバランス成分の逆の電圧(d軸、q軸補正電圧ΔVd、ΔVq)が加味されたものとなる。そして、これらd軸電圧指令値Vd、q軸電圧指令値Vqは切替部24を介して制御信号生成部30の線形補正部38に入力する。尚、上記のオフセット補正部70により補正されたd軸電圧指令値Vd、q軸電圧指令値Vqは上記のようにオフセットや振幅アンバランス成分の逆の電圧が加味されているから、これにより駆動するPMモータ10のオフセット等は補正され解消される(オフセット補正ステップ)。 Voltage command value correction unit 78 converts d-axis correction voltage ΔVd and q-axis correction voltage ΔVq input from correction voltage generation unit 76 into d-axis voltage command value Vd and q-axis voltage command value Vq output from voltage command value generation unit 516 . are added to each. Therefore, in the d-axis and q-axis voltage command values Vd and Vq thus generated, the opposite voltages (d-axis and q-axis correction voltages ΔVd and ΔVq) of the offset and amplitude imbalance components generated in the drive currents Iu, Iv and Iw are applied. is added. These d-axis voltage command value Vd and q-axis voltage command value Vq are input to the linear correction unit 38 of the control signal generation unit 30 via the switching unit 24 . It should be noted that the d-axis voltage command value Vd and the q-axis voltage command value Vq corrected by the offset correction unit 70 are added with voltages opposite to the offset and the amplitude unbalance component as described above. The offset and the like of the PM motor 10 which is caused by the above are corrected and eliminated (offset correction step).

次に、制御信号生成部30の構成と動作とを説明する。先ず、正弦波制御部40による制御時では、制御信号生成部30の線形補正部38に極座標変換部418からの電圧指令値|Va|と電圧指令値生成部416で生成されたd軸、q軸電圧指令値Vd、Vqとが入力する。また、電圧位相制御部50による制御時には電圧指令設定部60で取得された電圧指令値|Va|と電圧指令値生成部516で生成されたd軸、q軸電圧指令値Vd、Vqとが入力する。また、線形補正部38には電圧指令値|Va|を引数とした倍率のテーブルデータが予め設定されており、線形補正部38は入力した電圧指令値|Va|に応じた倍数を読み出しd軸電圧指令値Vd、q軸電圧指令値Vqに掛けることで線形補正を行う。この線形補正により、電圧指令値|Va|の変化とインバータ20が出力する電圧との非線形性が補正され線形化する。 Next, the configuration and operation of the control signal generator 30 will be described. First, during control by the sine wave control unit 40, the voltage command value |Va| from the polar coordinate conversion unit 418 and the d-axis, q Axial voltage command values Vd and Vq are input. Acquired by the voltage command setting unit 60 and the d-axis and q-axis voltage command values Vd and Vq generated by the voltage command value generation unit 516 are input during control by the voltage phase control unit 50. do. Further, the linear correction unit 38 is preset with table data of the magnification using the voltage command value |Va| as an argument. Linear correction is performed by multiplying the voltage command value Vd and the q-axis voltage command value Vq. This linear correction corrects and linearizes the nonlinearity between the change in the voltage command value |Va| and the voltage output by the inverter 20 .

また、制御信号生成部30を構成するdq/3相変換部32には角度取得部14からの電気角θと角速度演算部16からの電気角速度ωが入力し、この電気角θと電気角速度ωとに基づいてインバータ20がスイッチング動作を行う新たなタイミングの予測電気角θ’を算出し、この予測電気角θ’に基づいてd軸、q軸電圧指令値Vd、Vqを三相電圧指令値Vu、Vv、Vwに変換し、駆動信号生成部36に出力する。 The electrical angle θ from the angle acquisition unit 14 and the electrical angular velocity ω from the angular velocity calculator 16 are input to the dq/three-phase converter 32 constituting the control signal generator 30, and the electrical angle θ and the electrical angular velocity ω are input. , and the d-axis and q-axis voltage command values Vd and Vq are calculated as three-phase voltage command values based on this predicted electrical angle θ'. They are converted into Vu, Vv, and Vw and output to the drive signal generator 36 .

また、駆動信号生成部36は搬送波生成部34を有しており、この搬送波生成部34にはキャリア設定情報Scが入力して、このキャリア設定情報Scに基づいて前述した周期の搬送波を生成する。そして、駆動信号生成部36はこの搬送波と三相電圧指令値Vu、Vv、Vwとをそれぞれ比較動作し、これによりHi-Lowの駆動信号Su、Sv、Swを生成する。尚、比較動作とは、駆動信号生成部36において搬送波と三相電圧指令Vu、Vv、Vwのそれぞれの大きさを比較し、その大小関係により各駆動信号Su、Sv、SwのHi-Lowを設定する動作であり、これにより搬送波と三相電圧指令Vu、Vv、Vwとのそれぞれの交点でHi-Lowが切り替わる駆動信号Su、Sv、Swが生成される。 Further, the drive signal generator 36 has a carrier wave generator 34. The carrier setting information Sc is input to the carrier wave generator 34, and the carrier wave having the above-described period is generated based on the carrier setting information Sc. . The drive signal generator 36 compares the carrier wave with the three-phase voltage command values Vu, Vv, and Vw, respectively, and thereby generates Hi-Low drive signals Su, Sv, and Sw. Incidentally, the comparison operation means that the drive signal generator 36 compares the magnitudes of the carrier wave and the three-phase voltage commands Vu, Vv, and Vw, and determines the Hi-Low of the drive signals Su, Sv, and Sw according to the magnitude relationship. This is a setting operation, which generates drive signals Su, Sv, and Sw that switch between Hi and Low at respective intersections of the carrier wave and the three-phase voltage commands Vu, Vv, and Vw.

そして、インバータ20は駆動信号生成部36から出力される駆動信号Su、Sv、Swにより内部のスイッチング素子がオン・オフし、直流電源部18からの直流電力を駆動信号Su、Sv、Swに基づく交流電圧に変換して出力する。これにより、PMモータ10の電機子巻線には位相が1/3周期(2/3π(rad))づつずれた交流の駆動電流Iu、Iv、Iwがそれぞれ流下する。これにより、PMモータ10がトルク指令値Tに応じたトルクで回転動作する。 The inverter 20 turns on and off internal switching elements according to the driving signals Su, Sv, and Sw output from the driving signal generating section 36, and the DC power from the DC power supply section 18 is generated based on the driving signals Su, Sv, and Sw. Converts to AC voltage and outputs. As a result, AC driving currents Iu, Iv, and Iw whose phases are shifted by 1/3 cycle (2/3π (rad)) flow down through the armature windings of the PM motor 10, respectively. As a result, the PM motor 10 rotates with a torque corresponding to the torque command value T * .

次に、本発明に係るモータ制御装置100及びモータ制御方法の特徴的な構成である電圧指令設定部60及び電圧指令設定ステップに関して説明を行う。先ず、電圧指令設定部60は、前述のように電圧指令値|Va|が上限リミット値|Va|MAXと下限リミット値|Va|MINの範囲内にあるときは、トルク指令値Tと同一のトルクTを出力するのに最小の電流値|Ia|をとる電圧指令値|Va|を取得して電圧指令値生成部516及び線形補正部38に出力する。また、電圧指令値|Va|が上限リミット値|Va|MAXをとる場合(上限リミット値|Va|MAXで制限されている場合)には、一般的な電圧位相制御部50と同様に最大の出力電圧で電圧位相θvによる電圧位相制御を行う。 Next, the voltage command setting unit 60 and the voltage command setting step, which are characteristic configurations of the motor control device 100 and the motor control method according to the present invention, will be described. First, when the voltage command value | Va | is within the range between the upper limit value | Va | MAX and the lower limit value |Va| obtains the voltage command value |Va| that takes the minimum current value |Ia| Further, when the voltage command value |Va| takes the upper limit value |Va| MAX (when it is limited by the upper limit value |Va| MAX ), the maximum Voltage phase control is performed using the voltage phase θv with the output voltage.

次に、本願の請求項7、8及び請求項21、22に対応する第1の形態の電圧指令設定部60aの構成を図3を用いて説明する。図3に示す本発明に係る第1の形態の電圧指令設定部60aは、電流位相演算部62と、電流位相制御部64と、q軸電流判定部626と、入力切替部628と、を有している。また、電流位相演算部62は、Ia絶対値演算部622と、位相演算部624と、θi減算部63と、を有している。そして、Ia絶対値演算部622には3相/dq変換部22からのd軸フィードバック電流値Id、q軸フィードバック電流値Iqが入力し、Ia絶対値演算部622はこの入力したd軸、q軸フィードバック電流値Id、Iqから下記式(1)に基づいて電流ベクトルの大きさ|Ia|を算出する。
|Ia|=(Id+Iq1/2・・・(1)
Next, the configuration of the voltage command setting section 60a of the first mode corresponding to Claims 7, 8, 21 and 22 of the present application will be described with reference to FIG. A voltage command setting unit 60a according to the first embodiment of the present invention shown in FIG. is doing. The current phase calculator 62 also has an Ia absolute value calculator 622 , a phase calculator 624 , and a θi subtractor 63 . Then, the d-axis feedback current value Id and the q-axis feedback current value Iq from the three-phase/dq conversion unit 22 are input to the Ia absolute value calculation unit 622, and the Ia absolute value calculation unit 622 calculates the input d-axis, q The magnitude |Ia| of the current vector is calculated from the shaft feedback current values Id and Iq based on the following equation (1).
|Ia|=(Id 2 +Iq 2 ) 1/2 (1)

また、位相演算部624にもd軸フィードバック電流値Id、q軸フィードバック電流値Iqが入力し、位相演算部624はこの入力したd軸、q軸フィードバック電流値Id、Iqに基づいて下記(2)式により電流位相θiを算出する。
θi=tan-1(-Id/Iq)・・・(2)
尚、第1の形態の電圧指令設定部60a及び後述の第2、第3の形態の電圧指令設定部60b、60cに入力するd軸、q軸フィードバック電流値Id、Iqはローパスフィルタや平均化処理により予め平滑化された値を用いても良い。
The d-axis feedback current value Id and the q-axis feedback current value Iq are input to the phase calculation unit 624, and the phase calculation unit 624 calculates the following (2 ) is used to calculate the current phase θi.
θi=tan −1 (−Id/Iq) (2)
Note that the d-axis and q-axis feedback current values Id and Iq input to the voltage command setting unit 60a of the first mode and the voltage command setting units 60b and 60c of the second and third modes to be described later are obtained by low-pass filtering or averaging. A value pre-smoothed by processing may be used.

次に、電流位相演算部62は、Ia絶対値演算部622で取得された|Ia|を引数として電流-位相角データマップ620を参照し、この|Ia|と対応する目標電流位相θi(base)を読み出して取得する。また、この目標電流位相θi(base)は絶対値|Ia|の関数とした目標電流位相θi(base)の算出式を用い演算により取得しても良い(以上が電流位相演算ステップに相当する)。尚、目標電流位相θi(base)をデータマップから読み出して取得する場合、前述のように電流-位相角データマップ620には電流指令値Iaの大きさ|Ia|毎にトルクTが最大となる目標電流位相θi(base)がテーブルデータ化されて記録されており、電流-位相角データマップ620から直接目標電流位相θi(base)を読み出して取得することができる。また、目標電流位相θi(base)を演算により取得する場合には、電流位相演算部62は目標電流位相θi(base)の算出式を有し、この算出式は例えば予め実験等により取得された|Ia|と目標電流位相θi(base)とのデータに基づいて|Ia|の関数とした目標電流位相θi(base)の算出式を周知の手法により予め作成して電流位相演算部62等に記録しておき、この算出式にIa絶対値演算部622で取得された|Ia|の値を代入することで目標電流位相θi(base)を取得する。尚、算出式の作成方法としては、例えば|Ia|を複数の区間に分割した上で、これらの各区間ごとに|Ia|の1次関数で目標電流位相θi(base)の算出式を作成し、これらをIa絶対値演算部622で取得された|Ia|の値(の区間)に応じて選択して使用するようにしても良い。また、例えば|Ia|と目標電流位相θi(base)とをグラフ上にプロットし、このプロットに対する近似曲線の式(一般的に高次の多項式関数となる)を目標電流位相θi(base)の算出式としても良い。 Next, the current phase calculator 62 refers to the current-phase angle data map 620 using |Ia| acquired by the Ia absolute value calculator 622 as an argument, and the target current phase θi (base ) is read and obtained. Further, this target current phase θi (base) may be obtained by calculation using a formula for calculating the target current phase θi (base) as a function of the absolute value |Ia| (the above corresponds to the current phase calculation step). . When the target current phase θi (base) is obtained by reading from the data map, the current-phase angle data map 620 shows the maximum torque T for each magnitude |Ia * | of the current command value Ia * as described above. The target current phase θi (base) is recorded as table data, and the target current phase θi (base) can be obtained by reading directly from the current-phase angle data map 620 . Further, when obtaining the target current phase θi (base) by calculation, the current phase calculator 62 has a calculation formula for the target current phase θi (base) , and this calculation formula is obtained in advance by experiments or the like, for example. Based on the data of |Ia| and the target current phase θi ( base), a formula for calculating the target current phase θi (base) as a function of |Ia| By substituting the value of |Ia| obtained by the Ia absolute value calculator 622 into this calculation formula, the target current phase θi (base) is obtained. As a method of creating the calculation formula, for example, after dividing | Ia | However, these may be selected and used according to the value (the interval) of |Ia| acquired by the Ia absolute value calculator 622 . Also, for example, |Ia| and the target current phase θi (base) are plotted on a graph, and an approximate curve formula (generally a high-order polynomial function) for this plot is obtained for the target current phase θi (base) . A calculation formula may be used.

次に、電流位相演算部62はq軸フィードバック電流値Iqの符号(正負)を確認し、目標電流位相θi(base)の符号をq軸フィードバック電流値Iqと同じとする。尚、電流位相θiおよび目標電流位相θi(base)の符号は、後述の図4においてq軸電流Iqを基準にして反時計回りの方向を正、時計回りの方向を負とする。 Next, the current phase calculator 62 confirms the sign (positive or negative) of the q-axis feedback current value Iq, and sets the sign of the target current phase θi (base) to be the same as the q-axis feedback current value Iq. The signs of the current phase θi and the target current phase θi (base) are positive in the counterclockwise direction and negative in the clockwise direction with reference to the q-axis current Iq in FIG. 4 described later.

次に、目標電流位相θi(base)と電流位相θiとはθi減算部63に入力し、下記式に示すように、目標電流位相θi(base)から電流位相θiが差し引かれ、その差分Δθiが算出される(θi減算ステップ)。
Δθi=θi(base)-θi
そして、この差分Δθiは入力切替部628に出力される。
Next, the target current phase θi (base) and the current phase θi are input to the θi subtractor 63, and the current phase θi is subtracted from the target current phase θi (base) as shown in the following formula, and the difference Δθi is calculated (θi subtraction step).
Δθi = θi (base) - θi
Then, this difference Δθi is output to the input switching section 628 .

また、q軸電流判定部626にはq軸フィードバック電流値Iqが入力し、q軸電流判定部626は入力したq軸フィードバック電流値Iqが予め設定されたゼロ近傍の値の範囲内にあるか否かを判定する(q軸電流判定ステップ)。そして、q軸フィードバック電流値Iqがゼロ近傍の値の範囲内にないと判定された場合、入力切替部628は差分Δθiを電流位相制御部64に出力する。そして、電流位相制御部64は後述の差分Δθiに基づく電圧指令値|Va|の取得処理を行う。また、q軸フィードバック電流値Iqがゼロ近傍の値の範囲内にあると判定された場合、入力切替部628は電流位相制御部64への出力を差分Δθiからd軸フィードバック電流値Idに切り替える(入力切替ステップ)。そして、電流位相制御部64は後述のゼロ近傍処理に基づく電圧指令値|Va|の取得処理を行う。 Also, the q-axis feedback current value Iq is input to the q-axis current determination unit 626, and the q-axis current determination unit 626 determines whether the input q-axis feedback current value Iq is within a preset range of values near zero. (q-axis current determination step). Then, when it is determined that the q-axis feedback current value Iq is not within the range of values near zero, the input switching section 628 outputs the difference Δθi to the current phase control section 64 . Then, the current phase control unit 64 acquires the voltage command value |Va| based on the difference Δθi, which will be described later. Further, when it is determined that the q-axis feedback current value Iq is within the range of values near zero, the input switching unit 628 switches the output to the current phase control unit 64 from the difference Δθi to the d-axis feedback current value Id ( input switching step). Then, the current phase control unit 64 acquires the voltage command value |Va| based on the near-zero process described later.

次に、差分Δθiに基づく電圧指令値|Va|の取得処理に関して説明する。先ず、PMモータ10の制御が正弦波制御部40から電圧位相制御部50へ切り替わると、正弦波制御部40の切替直前もしくは平滑化された電圧指令値|Va|が電流位相制御部64に初期値として入力する。また、電流位相制御部64には、q軸フィードバック電流値Iqが入力し、電流位相制御部64はこのq軸フィードバック電流値Iqの正負を確認する。 Next, a process for acquiring the voltage command value |Va| based on the difference Δθi will be described. First, when the control of the PM motor 10 is switched from the sine wave control unit 40 to the voltage phase control unit 50, the voltage command value |Va| Enter as a value. Also, the q-axis feedback current value Iq is input to the current phase control section 64, and the current phase control section 64 confirms whether the q-axis feedback current value Iq is positive or negative.

また、電流位相制御部64には電圧指令値|Va|の上限リミット値|Va|MAX、下限リミット値|Va|MINが設定されており、これら上限リミット値|Va|MAX、下限リミット値|Va|MINは電流位相制御部64の積分制御における積分値の上限リミット値、下限リミット値としても用いられる。尚、これら上限リミット値|Va|MAX、下限リミット値|Va|MINは、PMモータ10の仕様や要求される能力、性能等により設定される。例えば、上限リミット値|Va|MAXは駆動信号Su、Sv、Swが1パルスの矩形波パターンとなるような矩形波形成電圧値|Va’|としても良いし、PMモータ10を矩形波パターンで制御しない場合には矩形波形成電圧値|Va’|よりも低い値としても良い。尚、上限リミット値|Va|MAXを矩形波形成電圧値|Va’|に基づいて設定する場合、上限リミット値|Va|MAXは同期数に応じて変化する。また、直流電源部18の電源電圧Vdc、電気角速度ω毎に上限リミット値|Va|MAXのデータマップを作成し、このデータマップを読み出して設定しても良い。さらに、これらの上限リミット値|Va|MAXの設定方法を適宜組み合わせ用いても良い。また、下限リミット値|Va|MINは、固定値としても良いし、電源電圧Vdc、電気角速度ω毎に下限リミット値|Va|MINのデータマップを作成し、このデータマップを読み出して設定しても良い。尚、回転子による誘起電圧とインバータ20の出力電圧とが等しくなる値を下限リミット値|Va|MINとしてテーブルデータ化して設定すれば、電圧指令値|Va|が下限リミット値|Va|MINに減少した状態においてd軸電流(弱め磁束電流)を最小とすることが可能となる。これにより、この動作領域における損失を抑制することができる。 Also, the current phase control unit 64 is set with an upper limit value |Va| MAX and a lower limit value |Va| MIN of the voltage command value |Va| . Va| MIN is also used as the upper limit value and the lower limit value of the integral value in the integral control of the current phase control section 64 . Note that the upper limit value |Va| MAX and the lower limit value | Va | For example, the upper limit value |Va| MAX may be a rectangular wave forming voltage value |Va'| such that the driving signals Su, Sv, and Sw form a rectangular wave pattern of one pulse. When not controlled, it may be set to a value lower than the rectangular wave forming voltage value |Va'|. When the upper limit value |Va| MAX is set based on the rectangular wave forming voltage value |Va'|, the upper limit value |Va| MAX changes according to the number of synchronizations. Alternatively, a data map of the upper limit value |Va| MAX may be created for each of the power supply voltage Vdc of the DC power supply unit 18 and the electrical angular velocity ω, and this data map may be read out and set. Further, these methods for setting the upper limit value |Va| MAX may be used in combination as appropriate. The lower limit value |Va| MIN may be a fixed value, or a data map of the lower limit value |Va| Also good. If the value at which the induced voltage by the rotor and the output voltage of the inverter 20 are equal is set as the lower limit value |Va| MIN in table data, the voltage command value |Va| becomes the lower limit value |Va| MIN . It is possible to minimize the d-axis current (flux-weakening current) in the reduced state. Thereby, the loss in this operating region can be suppressed.

そして、電流位相演算部62から差分Δθiが入力すると、電流位相制御部64は差分Δθiの値に基づく周知の比例制御及び積分制御を行いq軸フィードバック電流値Iqの符号が正で差分Δθiの符号が正の場合、電圧指令値|Va|を下限リミット値|Va|MINの範囲内で減少させる処理を行う。また、q軸フィードバック電流値Iqの符号が正で差分Δθiの符号が負の場合、電圧指令値|Va|を上限リミット値|Va|MAXの範囲内で増加させる処理を行う。また、q軸フィードバック電流値Iqの符号が負で差分Δθiの符号が負の場合、電圧指令値|Va|を下限リミット値|Va|MINの範囲内で減少させる処理を行う。また、q軸フィードバック電流値Iqの符号が負で差分Δθiの符号が正の場合、電圧指令値|Va|を上限リミット値|Va|MAXの範囲内で増加させる処理を行う(電流位相制御ステップ・差分Δθi入力時)。そして、この電圧指令値|Va|を電圧指令値生成部516及び線形補正部38に出力する。 Then, when the difference Δθi is input from the current phase calculator 62, the current phase controller 64 performs well-known proportional control and integral control based on the value of the difference Δθi. is positive, the voltage command value │Va│ is decreased within the range of the lower limit value │Va│ MIN . When the sign of the q-axis feedback current value Iq is positive and the sign of the difference Δθi is negative, the voltage command value |Va| is increased within the range of the upper limit value |Va| MAX . When the sign of the q-axis feedback current value Iq is negative and the sign of the difference Δθi is negative, the voltage command value |Va| is decreased within the range of the lower limit value |Va| MIN . Further, when the sign of the q-axis feedback current value Iq is negative and the sign of the difference Δθi is positive, the voltage command value |Va| is increased within the range of the upper limit value |Va| MAX (current phase control step・When the difference Δθi is input). Then, this voltage command value |Va| is output to the voltage command value generation unit 516 and the linear correction unit 38 .

ここで、例えば、q軸フィードバック電流値Iqの符号が正で差分Δθiの符号が正の場合、電流位相θiが目標電流位相θi(base)よりもq軸側に位置する状態にある。この状態は最小の目標電流位相θi(base)よりも大きな電流が流下していることを意味し、特にトルク指令値Tが小さい低負荷時において銅損が大きく好ましい状態ではない。このような状態となる理由はインバータ20の出力電圧が大きいことが原因と考えられ、単純に電流位相θiを現状の|Ia|のまま目標電流位相θi(base)とするとトルクTがトルク指令値Tより大きくなることが想定される。このため、電圧指令値|Va|を減少することで|Ia|を小さくし電圧位相θvをd軸側に移動させることで、電流位相θiを目標電流位相θi(base)と同等とする。 Here, for example, when the sign of the q-axis feedback current value Iq is positive and the sign of the difference Δθi is positive, the current phase θi is positioned on the q-axis side of the target current phase θi (base) . This state means that a current larger than the minimum target current phase .theta.i (base) is flowing, and is not a preferable state because the copper loss is large especially at low load when the torque command value T * is small. The reason for such a state is thought to be that the output voltage of the inverter 20 is large. It is assumed to be greater than T * . Therefore, by decreasing the voltage command value |Va|, |Ia| is reduced and the voltage phase θv is moved to the d-axis side, so that the current phase θi is equal to the target current phase θi (base) .

このように、電流位相制御部64は、q軸フィードバック電流値Iqの正負、差分Δθiの正負に応じて電圧指令値|Va|を増減し、この電圧指令値|Va|の増減に応じてd軸電流Idとq軸電流Iqとが変化し、これに応じてトルクTが変化する。そして、電圧位相設定部502はこのトルクTがトルク指令値Tと一致するように電圧位相θvを増減し、この電圧指令値|Va|と電圧位相θvとに対応したd軸電流Idとq軸電流Iqとによる電流位相θiは目標電流位相θi(base)に近づくよう変化する。これにより、d軸、q軸電圧指令値Vd、Vqはトルク指令値Tと同一のトルクTを出力するのに最小の電流値|Ia|をとる目標電流位相θi(base)と同等な電流位相θiとなるように制御され、その結果、PMモータ10は損失の少ない効率の良い状態で動作する。 Thus, the current phase control unit 64 increases or decreases the voltage command value |Va| depending on whether the q-axis feedback current value Iq is positive or negative and the difference Δθi is positive or negative. The axis current Id and the q-axis current Iq change, and the torque T changes accordingly. Then, the voltage phase setting unit 502 increases or decreases the voltage phase θv so that the torque T matches the torque command value T * , and the d-axis currents Id and q corresponding to the voltage command value |Va| The current phase θi due to the shaft current Iq changes so as to approach the target current phase θi (base) . As a result, the d-axis and q-axis voltage command values Vd and Vq are equal to the target current phase θi (base) , which takes the minimum current value |Ia| to output the same torque T as the torque command value T * . The phase θi is controlled, and as a result, the PM motor 10 operates in an efficient state with little loss.

また、q軸電流判定部626においてq軸フィードバック電流値Iqがゼロ近傍の値の範囲内にあると判定された場合、入力切替部628は電流位相制御部64への出力を差分Δθiからd軸フィードバック電流値Idに切り替える。尚、q軸電流判定部626における判定閾値はヒステリシス幅を持たせ、境界点における頻繁な切り替わりを防止することが好ましい。また、この切り替えの際、電流位相制御部64における比例制御、積分制御等の制御ゲインをゼロ近傍処理時のものに切り替えても良い。 Further, when the q-axis current determination unit 626 determines that the q-axis feedback current value Iq is within the range of values near zero, the input switching unit 628 switches the output to the current phase control unit 64 from the difference Δθi to the d-axis Switch to the feedback current value Id. It is preferable that the determination threshold in the q-axis current determining section 626 has a hysteresis width to prevent frequent switching at the boundary point. Moreover, at the time of this switching, the control gains of the proportional control, the integral control, etc. in the current phase control section 64 may be switched to those for near-zero processing.

ここで、差分Δθiに基づく電圧指令値|Va|の取得処理では上記(2)式によって電流位相θiを算出する。しかしながら、上記(2)式では(-Id/Iq)の項が存在するため、分母となるq軸フィードバック電流値Iqがゼロもしくはゼロ近傍となる場合、この項の数値が無限大にまで増大し演算上の不具合が生じる。また、q軸フィードバック電流値Iqがゼロ近傍の場合にd軸フィードバック電流値Idもゼロ近傍で正負を行き来する場合、その正負に対応して上記(2)式によって算出した電流位相θiが約-90°と約+90°との間で行き来し電圧指令値|Va|がハンチングする虞がある。よってq軸フィードバック電流値Iqがゼロ近傍の場合にはq軸電流判定部626と入力切替部628とが電流位相制御部64への出力を差分Δθiからd軸フィードバック電流値Idに切り替えて、電流位相θiを用いずに電圧指令値|Va|の生成を行う。これにより、(-Id/Iq)の項は電流位相制御部64の動作に関与せず、演算上の不具合を回避することができる。 Here, in the process of obtaining the voltage command value |Va| based on the difference Δθi, the current phase θi is calculated by the above equation (2). However, since the term (-Id/Iq) exists in the above formula (2), when the q-axis feedback current value Iq, which is the denominator, is zero or near zero, the numerical value of this term increases to infinity. A computational error occurs. Further, when the q-axis feedback current value Iq is near zero and the d-axis feedback current value Id also alternates between positive and negative values near zero, the current phase θi calculated by the above equation (2) corresponding to the positive/negative value is approximately − The voltage command value |Va| may fluctuate between 90° and about +90°, causing hunting. Therefore, when the q-axis feedback current value Iq is close to zero, the q-axis current determination unit 626 and the input switching unit 628 switch the output to the current phase control unit 64 from the difference Δθi to the d-axis feedback current value Id. The voltage command value |Va| is generated without using the phase θi. As a result, the term (-Id/Iq) is not involved in the operation of the current phase control unit 64, and problems in calculation can be avoided.

そして、ゼロ近傍処理の場合、電流位相制御部64は入力したd軸フィードバック電流値Idの値に基づく周知の比例制御及び積分制御を行って、d軸フィードバック電流値Idの符号が正の場合、電圧指令値|Va|を下限リミット値|Va|MINの範囲内で減少させる。また、d軸フィードバック電流値Idの符号が負の場合、電圧指令値|Va|を上限リミット値|Va|MAXの範囲内で増加させる(電流位相制御ステップ・ゼロ近傍処理)。そして、電圧指令値生成部516及び線形補正部38に出力する。 In the case of near-zero processing, the current phase control unit 64 performs well-known proportional control and integral control based on the input d-axis feedback current value Id. Decrease the voltage command value |Va| within the range of the lower limit value |Va| MIN . Further, when the sign of the d-axis feedback current value Id is negative, the voltage command value |Va| is increased within the range of the upper limit value |Va| MAX (current phase control step/near-zero processing). Then, it outputs to the voltage command value generation unit 516 and the linear correction unit 38 .

ここで、q軸フィードバック電流値Iqがゼロ近傍の場合、弱め磁束電流としてのd軸電流を流す必要がある。しかしながら、d軸フィードバック電流値Idの符号が正の場合、ロータ磁石(回転子の永久磁石)による誘起電圧よりもインバータ20の出力電圧が大きい状態であり、d軸電流は磁束を強めてモータ電圧を大きくする電流となる。このとき電流位相制御部64は電圧指令値|Va|を減少させるよう動作する。これにより、d軸電流が下がり特に下限リミット値|Va|MINとなった際にはPMモータ10を最小のd軸電流(弱め磁束電流)で損失の少ない効率の良い状態で動作させることができる。また、d軸フィードバック電流値Idの符号が負の場合、電流位相制御部64は電圧指令値|Va|を上げることでインバータ20の出力電圧を上げ、過剰なd軸電流(弱め磁束電流)を抑制する。これにより、PMモータ10を損失の少ない効率の良い状態で動作させることができる。尚、ここで示した構成ではq軸フィードバック電流値Iq、d軸フィードバック電流値Idがともにゼロ近傍の値をとる場合でも正弦波制御部40に切り替わらず、電圧位相制御部50に継続して動作制御を行わせることができる。これにより、連続的かつスムーズな動作制御を行うことができる。 Here, when the q-axis feedback current value Iq is near zero, it is necessary to flow the d-axis current as the flux-weakening current. However, when the sign of the d-axis feedback current value Id is positive, the output voltage of the inverter 20 is larger than the induced voltage by the rotor magnet (permanent magnet of the rotor). becomes a current that increases At this time, the current phase control unit 64 operates to decrease the voltage command value |Va|. As a result, when the d-axis current drops, particularly when the lower limit value | Va | . Further, when the sign of the d-axis feedback current value Id is negative, the current phase control unit 64 increases the voltage command value |Va| to increase the output voltage of the inverter 20, thereby reducing the excessive d-axis current (flux-weakening current). Suppress. As a result, the PM motor 10 can be operated efficiently with little loss. In the configuration shown here, even when both the q-axis feedback current value Iq and the d-axis feedback current value Id take values close to zero, the operation continues to the voltage phase control unit 50 without switching to the sine wave control unit 40. can be controlled. Thereby, continuous and smooth operation control can be performed.

さらに、ゼロ近傍処理ではd軸フィードバック電流値Idもゼロ近傍の所定の範囲内の値にあるときは電圧指令値|Va|を変化させずそのまま維持するようにしても良い。ここで、ゼロ近傍処理ではd軸フィードバック電流値Idの正負によって電圧指令値|Va|の増減方向が変化する。よって、d軸フィードバック電流値Idがゼロ近傍で正負を行き来すると、これに応じて電圧指令値|Va|に対する増加処理と減少処理とが頻繁に切り替わることとなる。この点、d軸フィードバック電流値Id(及びq軸フィードバック電流値Iq)がゼロ近傍にあるときに電圧指令値|Va|を変化させず元の値で維持する構成では、電圧指令値|Va|の無用な変動を抑制でき、PMモータ10のトルク変化を防止することが可能となる。 Furthermore, in the near-zero process, when the d-axis feedback current value Id is also within a predetermined range near zero, the voltage command value |Va| may be maintained without being changed. Here, in the near-zero process, the direction of increase or decrease of the voltage command value |Va| changes depending on whether the d-axis feedback current value Id is positive or negative. Therefore, when the d-axis feedback current value Id alternates between positive and negative in the vicinity of zero, the increase processing and decrease processing for the voltage command value |Va| are frequently switched accordingly. In this regard, in a configuration in which the original voltage command value |Va| can be suppressed, and the torque change of the PM motor 10 can be prevented.

また、図3(b)に示すように、電流位相制御部64に入力するd軸フィードバック電流値Idにオフセット値(-a)を加算し、d軸フィードバック電流値Idのゼロ近傍の判定閾値をこのオフセット値(-a)に対応してシフトさせても良い。この構成によれば、オフセット値(-a)の値を最適化することで、q軸フィードバック電流値Iqがゼロ近傍の値をとるときに、電流位相制御部64に入力するd軸フィードバック電流値Idを常に負の値とすることができる。そして、この構成では電流位相制御部64への入力がd軸フィードバック電流値Idと差分Δθiとで切り替わる際に、切り替え直後の電流位相θiがオフセット値(-a)の分、目標電流位相θi(base)に近い状態にあり比較的スムーズな切り替えを行うことができる。 Further, as shown in FIG. 3B, the offset value (-a) is added to the d-axis feedback current value Id input to the current phase control unit 64, and the determination threshold value near zero of the d-axis feedback current value Id is set to It may be shifted corresponding to this offset value (-a). According to this configuration, by optimizing the value of the offset value (-a), the d-axis feedback current value input to the current phase control unit 64 when the q-axis feedback current value Iq takes a value near zero. Id can always be negative. In this configuration, when the input to the current phase control unit 64 is switched between the d-axis feedback current value Id and the difference Δθi, the current phase θi immediately after switching is offset by the offset value (−a), and the target current phase θi ( base) and relatively smooth switching can be performed.

次に、本願の請求項1~6及び請求項15~20に対応する本発明に係る第2の形態の電圧指令設定部60bの構成を説明する。尚、第2の形態の電圧指令設定部60bは、目標電流位相θi(base)の替わりに図4のベクトル図に示す目標電流位相θi(base)をとるようなd軸電流値Id(ref)を用いて電圧指令値|Va|を変化させる構成である。 Next, the configuration of the voltage command setting unit 60b of the second embodiment of the present invention corresponding to claims 1 to 6 and claims 15 to 20 of the present application will be described. Note that the voltage command setting unit 60b of the second embodiment has a d-axis current value Id (ref) that takes the target current phase θi (base) shown in the vector diagram of FIG. 4 instead of the target current phase θi (base). is used to change the voltage command value |Va|.

本発明に係る第2の形態の電圧指令設定部60bは、図5(a)~(d)、図6に示すように、トルク指令値Tと略同一のトルクTを出力するのに最小の電流|Ia|をとる目標電流位相θi(base)の時のd軸電流値Id(ref)を取得するId(ref)取得部644a~644dと、このId(ref)取得部644a~644dが取得したd軸電流値Id(ref)からd軸フィードバック電流値Idを減算し差分ΔIdを取得するId減算部648と、この差分ΔIdの値に基づいて電圧指令値|Va|を変化させるd軸電流制御部66と、を有している。尚、d軸電流値Id(ref)は基本的に負の値を示す。 As shown in FIGS. 5(a) to 5(d) and 6, the voltage command setting unit 60b of the second embodiment according to the present invention has a minimum voltage for outputting a torque T substantially the same as the torque command value T *. The Id (ref) acquisition units 644a to 644d acquire the d-axis current value Id (ref) at the target current phase θi (base) that takes the current |Ia| An Id subtraction unit 648 that subtracts the d-axis feedback current value Id from the obtained d-axis current value Id(ref) to obtain a difference ΔId, and a d-axis voltage command value |Va| that changes the voltage command value |Va| and a current control unit 66 . Note that the d-axis current value Id(ref) basically indicates a negative value.

尚、ここではId(ref)、係数K(Id/Iq)、目標電流位相θi(base)等をデータマップから読み出して取得する例を説明するが、これらの値は算出式を用い演算により取得しても良い。この場合、Id(ref)取得部644a~644dはId(ref)、係数K(Id/Iq)、目標電流位相θi(base)等の算出式を有し、これらの算出式は予め実験等により取得されたデータに基づいて、電流位相演算部62の時と同様、複数の区間における1次関数を連結して構成したり、近似曲線の式から求めるなどの周知の手法により作成し記録しておくことが好ましい。 Here, Id (ref), coefficient K (Id/Iq) , target current phase θi (base) , etc. will be described by reading from the data map. You can In this case, the Id (ref) acquisition units 644a to 644d have calculation formulas for Id (ref), coefficient K (Id/Iq) , target current phase θi (base) , etc. Based on the acquired data, as in the case of the current phase calculation unit 62, linear functions in a plurality of sections are connected and configured, or created and recorded by a known method such as obtaining from an approximate curve formula. It is preferable to keep

ここで、第1の形態のId(ref)取得部644aは、例えばId(ref)データマップ部646aを有しており、このId(ref)データマップ部646aはq軸フィードバック電流値Iq、もしくは、その絶対値|Iq|を引数にしてd軸電流値Id(ref)を読み出して取得する。尚、Id(ref)データマップ部646aがq軸フィードバック電流値Iqの絶対値|Iq|を引数にしてd軸電流値Id(ref)を読み出す場合、第1の形態のId(ref)取得部644aは図5(a)に示すように、q軸フィードバック電流値Iqの絶対値|Iq|を算出するIq絶対値演算部642を有する。この場合、Id(ref)データマップ部646aは、各絶対値|Iq|毎に目標電流位相θi(base)をとるd軸電流値Id(ref)のテーブルデータを有しており、Iq絶対値演算部642から入力した絶対値|Iq|からd軸電流値Id(ref)を読み出して取得する。また、Id(ref)データマップ部646aがq軸フィードバック電流値Iqそのものを引数としてd軸電流値Id(ref)を読み出す場合、Id(ref)データマップ部646aは正負双方のq軸フィードバック電流値Iqに対応したd軸電流値Id(ref)のテーブルデータを有する。そして、Id(ref)データマップ部646aはId(ref)取得部644aに入力したq軸フィードバック電流値Iqを直接引数にしてd軸電流値Id(ref)を読み出して取得する。 Here, the Id (ref) acquisition unit 644a of the first form has, for example, an Id (ref) data map unit 646a. , and its absolute value |Iq| as an argument, the d-axis current value Id(ref) is read out and acquired. When the Id(ref) data map unit 646a reads the d-axis current value Id(ref) using the absolute value |Iq| of the q-axis feedback current value Iq as an argument, the Id(ref) acquisition unit of the first form 644a, as shown in FIG. 5A, has an Iq absolute value calculator 642 that calculates the absolute value |Iq| of the q-axis feedback current value Iq. In this case, the Id (ref) data map unit 646a has table data of the d-axis current value Id (ref) that takes the target current phase θi (base) for each absolute value |Iq|. The d-axis current value Id(ref) is read out from the absolute value |Iq| When the Id(ref) data map unit 646a reads out the d-axis current value Id(ref) using the q-axis feedback current value Iq itself as an argument, the Id(ref) data map unit 646a It has table data of the d-axis current value Id (ref) corresponding to Iq. Then, the Id(ref) data map unit 646a uses the q-axis feedback current value Iq input to the Id(ref) acquisition unit 644a as a direct argument to read and acquire the d-axis current value Id(ref).

尚、これらのId(ref)データマップ部646aのテーブルデータは、|Ia|と目標電流位相θi(base)とのデータを実験等により取得し、これらの値と下記式を用いてq軸フィードバック電流値Iqもしくは絶対値|Iq|とd軸電流値Id(ref)との関係を求めテーブルデータ化することで取得が可能である。
Iq=|Ia|・cos(θi(base)
Id(ref)=-|Ia|・sin(θi(base)
そして、この第1の形態のId(ref)取得部644aの構成によれば、q軸フィードバック電流値Iqもしくはその絶対値|Iq|を引数にして直接d軸電流値Id(ref)を読み出すためd軸電流値Id(ref)の取得に係る演算処理の負荷を軽減することができる。尚、Id(ref)取得部644aは、q軸フィードバック電流値Iqもしくはその絶対値|Iq|の関数としたd軸電流値Id(ref)の算出式を用い、前述したように演算によってd軸電流値Id(ref)を取得するようにしても良い。
These table data of the Id (ref) data map section 646a are obtained by experiments or the like with the data of |Ia| and the target current phase θi (base) , and the q-axis feedback The relationship between the current value Iq or the absolute value |Iq| and the d-axis current value Id(ref) is obtained and can be obtained by converting it into table data.
Iq=|Ia|·cos(θi (base) )
Id(ref)=−|Ia|·sin(θi (base) )
According to the configuration of the Id(ref) acquisition unit 644a of the first embodiment, the d-axis current value Id(ref) is read directly using the q-axis feedback current value Iq or its absolute value |Iq| as an argument. It is possible to reduce the load of arithmetic processing related to acquisition of the d-axis current value Id(ref). Note that the Id(ref) acquisition unit 644a uses the formula for calculating the d-axis current value Id(ref) as a function of the q-axis feedback current value Iq or its absolute value |Iq| The current value Id(ref) may be acquired.

また、第2の形態のId(ref)取得部644bは、例えば、q軸フィードバック電流値Iq、もしくは、その絶対値|Iq|と対応し、目標電流位相θi(base)をとるときのq軸電流値Iqとd軸電流値Id(ref)の比である係数K(Id/Iq)のテーブルデータを備えた係数データマップ部646bを有している。尚、係数データマップ部646bは前述のId(ref)のテーブルデータと同様にしてq軸電流値Iqとd軸電流値Id(ref)とを求めd軸電流値Id(ref)をq軸電流値Iqで割って係数K(Id/Iq)を算出し、これをテーブルデータ化することで取得が可能である。そして、係数データマップ部646bがq軸フィードバック電流値Iqの絶対値|Iq|を引数にして係数K(Id/Iq)を読み出す場合、第2の形態のId(ref)取得部644bは図5(b)に示すように、q軸フィードバック電流値Iqの絶対値|Iq|を算出するIq絶対値演算部642を有し、このIq絶対値演算部642はq軸フィードバック電流値Iqの絶対値|Iq|を算出して出力するとともに、係数データマップ部646bはIq絶対値演算部642から入力した絶対値|Iq|を引数にして係数K(Id/Iq)を読み出す。そして、Id(ref)取得部644bは読み出された係数K(Id/Iq)にIq絶対値演算部642で算出された絶対値|Iq|を掛けることでd軸電流値Id(ref)を取得する。 Further, the Id (ref ) acquisition unit 644b of the second form corresponds to, for example, the q-axis feedback current value Iq or its absolute value |Iq|, and the q-axis It has a coefficient data map section 646b having table data of a coefficient K (Id/Iq) which is the ratio of the current value Iq and the d-axis current value Id(ref). Note that the coefficient data map unit 646b obtains the q-axis current value Iq and the d-axis current value Id(ref) in the same manner as the table data of Id(ref) described above, and converts the d-axis current value Id(ref) into the q-axis current value. It can be obtained by dividing by the value Iq to calculate the coefficient K (Id/Iq) and converting it into table data. Then, when the coefficient data map unit 646b reads the coefficient K (Id/Iq) using the absolute value |Iq| As shown in (b), an Iq absolute value calculator 642 for calculating the absolute value |Iq| of the q-axis feedback current value Iq is provided. |Iq| is calculated and output, and the coefficient data map unit 646b reads the coefficient K (Id/Iq) using the absolute value |Iq| Then, the Id(ref) acquisition unit 644b multiplies the read coefficient K (Id/Iq) by the absolute value |Iq| get.

また、係数データマップ部646bがq軸フィードバック電流値Iqそのものを引数にして係数K(Id/Iq)を読み出す場合、係数データマップ部646bは正負双方のq軸フィードバック電流値Iqに対応した係数K(Id/Iq)のテーブルデータを有する。そして、係数データマップ部646bはId(ref)取得部644bに入力したq軸フィードバック電流値Iqを直接引数にして係数K(Id/Iq)を読み出して取得する。そして、Id(ref)取得部644bは読み出された係数K(Id/Iq)にq軸フィードバック電流値Iqを掛けることでd軸電流値Id(ref)を取得する。 When the coefficient data map unit 646b reads the coefficient K (Id/Iq) using the q-axis feedback current value Iq itself as an argument, the coefficient data map unit 646b reads the coefficient K (Id/Iq) corresponding to both positive and negative q-axis feedback current values Iq. It has table data of (Id/Iq) . Then, the coefficient data map unit 646b uses the q-axis feedback current value Iq input to the Id(ref) acquisition unit 644b as a direct argument to read and acquire the coefficient K (Id/Iq) . Then, the Id(ref) obtaining unit 644b obtains the d-axis current value Id(ref) by multiplying the read coefficient K (Id/Iq) by the q-axis feedback current value Iq.

尚、引数がいずれの場合においてもd軸電流値Id(ref)は負の値とする必要がある。よって、演算上、d軸電流値Id(ref)が正の値となるときは、-1を掛けて負の値とするか、もしくは正の値となる領域の係数K(Id/Iq)を負の値で記録しておくことが好ましい。そして、この第2の形態のId(ref)取得部644bの構成では第1の形態のId(ref)取得部644aよりも演算処理の数が増えるものの、絶対値|Iq|の値が小さい領域では係数K(Id/Iq)が概ね比例関係をとるため、この領域で係数K(Id/Iq)のデータを間引く事が可能となり、係数データマップ部646bのテーブルデータの容量を削減することが可能となる。尚、Id(ref)取得部644bは、q軸フィードバック電流値Iqもしくはその絶対値|Iq|の関数とした係数K(Id/Iq)の算出式を用い、前述したように演算によって係数K(Id/Iq)を取得するようにしても良い。 Note that the d-axis current value Id(ref) must be a negative value regardless of the argument. Therefore, when the d-axis current value Id (ref) is a positive value in terms of calculation, it is either multiplied by -1 to make it a negative value, or the coefficient K (Id/Iq) of the positive value region is set to It is preferable to record as a negative value. In the configuration of the Id(ref) acquisition unit 644b of the second form, although the number of arithmetic operations increases compared to the Id(ref) acquisition unit 644a of the first form, the area where the absolute value |Iq| Since the coefficient K (Id/Iq) is approximately proportional to the coefficient K (Id/Iq) in this region, the data of the coefficient K (Id/Iq) can be thinned out and the capacity of the table data in the coefficient data map section 646b can be reduced. It becomes possible. Note that the Id (ref) acquisition unit 644b uses the formula for calculating the coefficient K (Id/Iq) as a function of the q-axis feedback current value Iq or its absolute value |Iq|, and calculates the coefficient K ( Id/Iq) may be acquired.

また、図5(c)に示す第3の形態のId(ref)取得部644cは、Ia絶対値演算部622’と、Iq絶対値演算部642と、Id(ref)演算部646cと、を有している。そして、Ia絶対値演算部622’は第1の形態の電圧指令設定部60aのIa絶対値演算部622と同様にしてd軸、q軸フィードバック電流値Id、Iqから式(1)により電流ベクトルの大きさ|Ia|を算出する。そして、例えば電流-位相角データマップ620を用い、|Ia|を引数にして目標電流位相θi(base)を読み出しId(ref)演算部646cに出力する。また、Iq絶対値演算部642はq軸フィードバック電流値Iqの絶対値|Iq|を算出してId(ref)演算部646cに出力する。そして、Id(ref)演算部646cは下記式に基づいてd軸電流値Id(ref)を算出する。
Id(ref)=-|Iq|・tan(θi(base))・・・(3)
もしくは、Iq絶対値演算部642を設けずに下記式に基づいてd軸電流値Id(ref)を算出しても良い。
Id(ref)=-|Ia|・sin(θi(base)
この第3の形態のId(ref)取得部644cでは、電流-位相角データマップ620を用いることでd軸電流値Id(ref)の取得のためのデータマップが不要となり装置全体としての記憶容量の低減を図ることができる。
Also, the Id (ref) acquisition unit 644c of the third form shown in FIG. have. Then, the Ia absolute value calculation unit 622′ calculates the current vector from the d-axis and q-axis feedback current values Id and Iq by Equation (1) in the same manner as the Ia absolute value calculation unit 622 of the voltage command setting unit 60a of the first embodiment. The magnitude |Ia| of is calculated. Then, for example, using the current-phase angle data map 620, with |Ia| as an argument, the target current phase θi (base) is read out and output to the Id(ref) calculator 646c. Also, the Iq absolute value calculator 642 calculates the absolute value |Iq| of the q-axis feedback current value Iq and outputs it to the Id(ref) calculator 646c. Then, the Id(ref) calculator 646c calculates the d-axis current value Id(ref) based on the following equation.
Id(ref)=−|Iq|・tan(θi (base) ) (3)
Alternatively, the d-axis current value Id(ref) may be calculated based on the following equation without providing the Iq absolute value calculator 642 .
Id(ref)=−|Ia|·sin(θi (base) )
In the Id (ref) acquisition unit 644c of the third embodiment, the current-phase angle data map 620 is used to eliminate the need for a data map for acquiring the d-axis current value Id (ref). can be reduced.

さらに、第3の形態のId(ref)取得部644c’は、例えば図5(d)に示すように、q軸フィードバック電流値Iqの絶対値|Iq|を引数とした目標電流位相θi(base)のデータマップ621を設け、Iq絶対値演算部642が算出した絶対値|Iq|を引数にして目標電流位相θi(base)を読み出し、上記(3)式を用いてd軸電流値Id(ref)を算出するようにしても良い。また、正負のq軸フィードバック電流値Iqを引数とした目標電流位相θi(base)のデータマップを設け、q軸フィードバック電流値Iqを直接引数にして目標電流位相θi(base)を読み出すとともに、上記(3)式を用いてd軸電流値Id(ref)を算出するようにしても良い。尚、Id(ref)取得部644c、644c’は、電流ベクトルの大きさ|Ia|もしくはq軸フィードバック電流値Iqもしくはその絶対値|Iq|の関数とした目標電流位相θi(base)の算出式を用い、前述したように演算によって目標電流位相θi(base)を取得するようにしても良い。 Furthermore, the Id (ref) acquisition unit 644c ′ of the third embodiment uses the absolute value |Iq| of the q-axis feedback current value Iq as an argument, for example, as shown in FIG. ) is provided, the target current phase θi (base) is read using the absolute value |Iq| calculated by the Iq absolute value calculator 642 as an argument, and the d-axis current value Id ( ref) may be calculated. Further, a data map of the target current phase θi (base) is provided using the positive and negative q-axis feedback current value Iq as an argument, and the target current phase θi (base) is read out using the q-axis feedback current value Iq directly as an argument. (3) may be used to calculate the d-axis current value Id(ref). Note that the Id (ref) acquisition units 644c and 644c′ calculate the target current phase θi (base) as a function of the current vector magnitude |Ia| or the q-axis feedback current value Iq or its absolute value |Iq| may be used to obtain the target current phase θi (base) by calculation as described above.

また、第4の形態のId(ref)取得部644dは、例えばトルク指令値Tもしくはその絶対値|T|を引数としてd軸電流値Id(ref)を読み出して取得するT-Id(ref)データマップ部469を有している。そして、T-Id(ref)データマップ部469がトルク指令値Tの絶対値|T|を引数にしてd軸電流値Id(ref)を読み出す場合、第4の形態のId(ref)取得部644dは図6に示すように、トルク指令値Tの絶対値|T|を算出するトルク絶対値演算部643を有する。この場合、T-Id(ref)データマップ部469は、各絶対値|T|のときに目標電流位相θi(base)をとるd軸電流値Id(ref)のテーブルデータを有しており、トルク絶対値演算部643から入力した絶対値|T|を引数にしてd軸電流値Id(ref)を読み出して取得し、Id減算部648に出力する。また、T-Id(ref)データマップ部469がトルク指令値Tそのものを引数にしてd軸電流値Id(ref)を読み出す場合、T-Id(ref)データマップ部469は例えば正負双方のトルク指令値Tに対応したテーブルデータや力行動作のトルク指令値T、回生動作のトルク指令値T毎のテーブルデータを有しており、Id(ref)取得部644dに入力した各トルク指令値Tを直接引数にしてId(ref)を読み出して取得する。尚、T-Id(ref)のテーブルデータは予め実験等により取得しておく。尚、Id(ref)取得部644dは、トルク指令値Tもしくはその絶対値|T|の関数としたd軸電流値Id(ref)の算出式を用い、前述したように演算によってd軸電流値Id(ref)を取得するようにしても良い。そして、これらのId(ref)取得部644a~644dの動作がId(ref)取得ステップに相当する。 Further, the Id (ref) acquisition unit 644d of the fourth embodiment reads out and acquires the d-axis current value Id (ref) using, for example, the torque command value T * or its absolute value |T * | as an argument T-Id ( ref) It has a data map section 469 . When the T-Id(ref) data map unit 469 reads the d-axis current value Id(ref) using the absolute value |T * | of the torque command value T * as an argument, Id(ref) of the fourth form As shown in FIG. 6, the acquisition unit 644d has a torque absolute value calculation unit 643 that calculates the absolute value |T * | of the torque command value T * . In this case, the T-Id (ref) data map section 469 has table data of the d-axis current value Id (ref) that takes the target current phase θi (base) at each absolute value |T * | , absolute value |T * | Further, when the T-Id (ref) data map unit 469 reads the d-axis current value Id (ref) using the torque command value T * itself as an argument, the T-Id (ref) data map unit 469 can read both positive and negative values, for example. It has table data corresponding to the torque command value T * , torque command value T * for powering operation, and table data for each torque command value T * for regenerative operation. Id(ref) is obtained by reading out the command value T * as a direct argument. Table data of T-Id(ref) is obtained in advance by experiment or the like. Note that the Id(ref) acquisition unit 644d uses the formula for calculating the d-axis current value Id(ref) as a function of the torque command value T * or its absolute value |T * | The current value Id(ref) may be acquired. The operations of these Id(ref) acquisition units 644a to 644d correspond to the Id(ref) acquisition step.

このようにして取得されたd軸電流値Id(ref)は、Id減算部648に入力しd軸フィードバック電流値Idが減算され差分ΔIdとなる(ΔId取得ステップ)。Id減算部648で算出された差分ΔIdはd軸電流制御部66に入力し、このd軸電流制御部66は差分ΔIdの値に基づく周知の比例制御及び積分制御を行って、差分ΔIdの符号が負の場合、電圧指令値|Va|を下限リミット値|Va|MINの範囲内で減少させるように動作する。また、差分ΔIdの符号が正の場合、電圧指令値|Va|を上限リミット値|Va|MAXの範囲内で増加させるように動作する(電圧指令生成ステップ)。この動作は第1の形態の電圧指令設定部60aと同様に電流位相θiを目標電流位相θi(base)に近づけるものであり、この結果、PMモータ10はトルク指令値Tと同一のトルクTを出力するのに最小の電流値|Ia|をとる目標電流位相θi(base)と同等な電流位相θiで動作制御され、損失の少ない効率の良い状態で動作制御される。尚、上限リミット値|Va|MAX、下限リミット値|Va|MINは電流位相制御部64と同様にPMモータ10によって適宜設定される。また、これら上限リミット値|Va|MAX、下限リミット値|Va|MINはd軸電流制御部66の積分制御における積分値の上限リミット値、下限リミット値としても用いられる。 The d-axis current value Id(ref) thus acquired is input to the Id subtraction unit 648, where the d-axis feedback current value Id is subtracted to obtain a difference ΔId (ΔId acquisition step). The difference ΔId calculated by the Id subtraction unit 648 is input to the d-axis current control unit 66, and the d-axis current control unit 66 performs well-known proportional control and integral control based on the value of the difference ΔId to determine the sign of the difference ΔId. is negative, the voltage command value │Va│ is decreased within the range of the lower limit value │Va│ MIN . When the sign of the difference ΔId is positive, the voltage command value |Va| is increased within the range of the upper limit value |Va| MAX (voltage command generation step). This operation brings the current phase .theta.i closer to the target current phase .theta.i (base) as in the voltage command setting unit 60a of the first embodiment. is controlled at a current phase .theta.i equivalent to the target current phase .theta.i (base) that takes the minimum current value .vertline.Ia.vertline. Note that the upper limit value |Va| MAX and the lower limit value | Va | Also, these upper limit value |Va| MAX and lower limit value | Va |

ここで、第2の形態の電圧指令設定部60bは第1の形態の電圧指令設定部60aの構成とは異なり電流位相θiを用いない。よって、q軸フィードバック電流値Iqがゼロ近傍の値をとる際の特別な制御への切替動作が不要となり制御系を簡略化することができる。また、差分ΔIdを用いた同一の構成で一貫した制御を行うことができるため、信号の連続性が維持され円滑な制御を行うことができる。 Here, the voltage command setting unit 60b of the second form does not use the current phase θi unlike the configuration of the voltage command setting part 60a of the first form. Therefore, it is possible to simplify the control system by eliminating the need for a special switching operation when the q-axis feedback current value Iq takes a value near zero. Further, since consistent control can be performed with the same configuration using the difference ΔId, signal continuity can be maintained and smooth control can be performed.

また、第1、第2の形態の電圧指令設定部60a、60bは、図7に示すように補正電圧演算部515を備えた構成としても良い。ここで、補正電圧演算部515を備えた電圧指令設定部60a、60bは、補正電圧演算部515が補正電圧|Va’’|を生成し電流位相制御部64、d軸電流制御部66に出力する。そして、電流位相制御部64、d軸電流制御部66は自身が生成した電圧指令値に補正電圧|Va’’|を合算して最終的な電圧指令値|Va|とし、電圧指令値生成部516に出力する。この際、電流位相制御部64、d軸電流制御部66の積分制御における積分値の上下限のリミット値は、本来の上下限リミット値から補正電圧|Va’’|を差し引いた値により積分値の制限を行う。また、電圧指令設定部60a、60bの上限リミット値|Va|MAX、下限リミット値|Va|MINは、補正電圧|Va’’|が合算された最終的な電圧指令値|Va|に対して制限を行う。 Also, the voltage command setting units 60a and 60b of the first and second forms may be configured to include a correction voltage calculation unit 515 as shown in FIG. Here, in the voltage command setting units 60a and 60b having the correction voltage calculation unit 515, the correction voltage calculation unit 515 generates the correction voltage |Va''| and outputs it to the current phase control unit 64 and the d-axis current control unit 66. do. Then, the current phase control unit 64 and the d-axis current control unit 66 add the corrected voltage |Va''| to the voltage command value generated by themselves to obtain the final voltage command value |Va|. 516. At this time, the upper and lower limit values of the integral value in the integral control of the current phase control section 64 and the d-axis current control section 66 are obtained by subtracting the correction voltage |Va''| from the original upper and lower limit values. restrictions. Also, the upper limit value |Va| MAX and the lower limit value |Va| MIN of the voltage command setting units 60a and 60b are set to Limit.

また、補正電圧演算部515による補正電圧|Va’’|の生成方法は、例えば永久磁石の誘起電圧定数φaもしくはd軸電流値Id(d軸フィードバック電流値Id)もしくはq軸電流値Iq(q軸フィードバック電流値Iq)のうちの少なくとも一つと電気角速度ωとに基づいて生成することが好ましい。ここで、補正電圧|Va’’|の具体的な生成方法としては、例えば電気角速度ωの変化に対応した永久磁石の誘起電圧を考慮した下記式に基づいて算出しても良いし、
|Va’’|=|ω・φa|
q軸電流値Iqを考慮した下記式に基づいて算出しても良い。
|Va’’|=|ω・Lq・Iq| (Lq:q軸インダクタンス)
また、永久磁石による誘起電圧に対してd軸電流値Idによる弱め磁束制御を考慮した下記式に基づいて算出しても良い。
|Va’’|=|ω・φa+ω・Ld・Id| (Ld:d軸インダクタンス)
またさらに、上記の式を総合し正弦波制御部40の非干渉制御部414における干渉項Vd’、Vq’の算出式と同様の下記式に基づいて補正電圧|Va’’|を算出するようにしても良い。
Vd’=-ω・Lq・Iq
Vq’=ω・φa+ω・Ld・Id
|Va’’|=(Vd’+Vq’1/2
尚、これらの式におけるd軸電流値Idとq軸電流値Iqは、各フィードバック電流値Id、Iqにそれぞれローパスフィルタ等による平滑化処理を行った値を用いても良い。
The method of generating the correction voltage |Va''| by the correction voltage calculation unit 515 is, for example, the induced voltage constant φa of the permanent magnet, the d-axis current value Id (d-axis feedback current value Id), or the q-axis current value Iq (q It is preferably generated based on at least one of the shaft feedback current values Iq) and the electrical angular velocity ω. Here, as a specific method of generating the correction voltage |Va''|, for example, it may be calculated based on the following formula considering the induced voltage of the permanent magnet corresponding to the change in the electrical angular velocity ω.
|Va''|=|ω・φa|
It may be calculated based on the following formula considering the q-axis current value Iq.
|Va''|=|ω·Lq·Iq| (Lq: q-axis inductance)
Alternatively, it may be calculated based on the following formula, which considers the flux-weakening control by the d-axis current value Id with respect to the induced voltage by the permanent magnet.
|Va''|=|ω·φa+ω·Ld·Id| (Ld: d-axis inductance)
Furthermore, by synthesizing the above equations, the correction voltage |Va''| You can do it.
Vd'=-ω·Lq·Iq
Vq′=ω·φa+ω·Ld·Id
|Va″|=(Vd′ 2 +Vq′ 2 ) 1/2
Note that the d-axis current value Id and the q-axis current value Iq in these equations may be values obtained by smoothing the feedback current values Id and Iq using a low-pass filter or the like.

そして、これらの補正電圧演算部515を備えた図7の構成では、電気角速度ωに基づいて補正電圧|Va’’|が生成され、この補正電圧|Va’’|を合算して電圧指令値|Va|を生成するため、比例制御と積分制御のみで生成される電圧指令値と比較して電気角速度ωの変化に対応したより適切な電圧指令値|Va|の生成を行うことができる。さらに、d軸電流値Id(ref)を取得可能な構成では、上記の式のうちd軸電流値Idに替えてId(ref)を用いて補正電圧|Va’’|を算出しても良い。この構成では、目標値であるd軸電流値Id(ref)の値に対応した補正電圧|Va’’|を生成することが可能となり、d軸電流値IdをId(ref)に制御するためのさらに適切な電圧指令値|Va|を生成することができる。特に、図6に示す第2の形態の電圧指令設定部60bを用いた構成では、トルク指令値Tに基づいて生成される安定したd軸電流値Id(ref)を用いて補正電圧|Va’’|を生成することができるため、さらに適切な電圧指令値|Va|の生成が可能となる。尚、補正電圧演算部515を備えた構成では、正弦波制御部40から電圧位相制御部50への切り替え時に、正弦波制御部40での電圧指令値|Va|から補正電圧|Va’’|を差し引いた値を電流位相制御部64もしくはd軸電流制御部66の初期値及び積分制御の積分値として使用するようにしても良い。 In the configuration of FIG. 7 including these correction voltage calculation units 515, the correction voltage |Va''| is generated based on the electrical angular velocity ω, and the correction voltages |Va''| Since |Va| is generated, it is possible to generate a more appropriate voltage command value |Va| corresponding to changes in the electrical angular velocity ω compared with the voltage command value generated only by proportional control and integral control. Furthermore, in a configuration where the d-axis current value Id(ref) can be obtained, the correction voltage |Va''| may be calculated using Id(ref) instead of the d-axis current value Id in the above equation. . With this configuration, it is possible to generate the correction voltage |Va''| corresponding to the value of the d-axis current value Id(ref), which is the target value. can generate a more appropriate voltage command value |Va|. In particular, in the configuration using the voltage command setting unit 60b of the second embodiment shown in FIG. 6, the correction voltage |Va ''| can be generated, a more appropriate voltage command value |Va| can be generated. In the configuration including the correction voltage calculation unit 515, when switching from the sine wave control unit 40 to the voltage phase control unit 50, the correction voltage |Va''| may be used as the initial value of the current phase control section 64 or the d-axis current control section 66 and the integral value of the integral control.

またさらに、第1、第2の形態の電圧指令設定部60a、60bの電流位相制御部64、d軸電流制御部66は、トルク指令値Tに対して現在のトルク値Tが不足している場合には、電圧指令値|Va|を低減する動作を行わないようにしても良い。この構成ではトルクTを増やす際など、現状よりも大きい電圧指令値|Va|が必要となる場合には電圧指令値|Va|の低減動作を行わない。このため、特にPMモータ10のトルクTが不足している場合に、電流位相制御部64、d軸電流制御部66の処理によるトルクTの応答の遅延を防止することが可能となる。また、電流位相制御部64、d軸電流制御部66は、トルク指令値Tに対して現在のトルク値Tが過剰な場合に、電圧指令値|Va|を増加する動作を行わないようにしても良い。この構成ではトルクTを減らす際など、現状よりも小さい電圧指令値|Va|が必要となる場合には電圧指令値|Va|の増加動作を行わない。これにより、特にPMモータ10のトルクTが過剰な場合に、電流位相制御部64、d軸電流制御部66の処理によるトルクTの応答の遅延を防止することが可能となる。 Furthermore, the current phase control unit 64 and the d-axis current control unit 66 of the voltage command setting units 60a and 60b of the first and second forms have a shortage of the current torque value T with respect to the torque command value T * . In this case, the operation to reduce the voltage command value |Va| may not be performed. In this configuration, when a voltage command value |Va| larger than the current value is required, such as when increasing the torque T, the operation of reducing the voltage command value |Va| is not performed. Therefore, especially when the torque T of the PM motor 10 is insufficient, it is possible to prevent the response delay of the torque T due to the processing of the current phase control section 64 and the d-axis current control section 66 . Further, the current phase control unit 64 and the d-axis current control unit 66 do not increase the voltage command value |Va| when the current torque value T is excessive with respect to the torque command value T * . can be In this configuration, when a voltage command value |Va| smaller than the current value is required, such as when reducing the torque T, the voltage command value |Va| is not increased. This makes it possible to prevent a delay in the response of the torque T due to the processing of the current phase control section 64 and the d-axis current control section 66, particularly when the torque T of the PM motor 10 is excessive.

さらに、電流位相制御部64、d軸電流制御部66は、入力した値が同等の値の場合でも、出力となる電圧指令値|Va|の1制御周期あたりの変化幅をそのときの電気角速度ωの値に応じて変化させるようにしても良い。即ち、電気角速度ωが低い場合には電圧指令値|Va|の変化幅を小さくし、電気角速度ωが高い場合には電圧指令値|Va|の変化幅を大きくする。この構成では、低い電気角速度ωにおいては電圧指令値|Va|の変化量が小さくなるため、低速回転時における動作制御を安定的に行うことができる。また、高い電気角速度ωの場合には電圧指令値|Va|の変化量が大きくなるため、高速回転時における電圧指令値|Va|の応答速度の向上を図ることができる。これにより、低い電気角速度ωから高い電気角速度ωまで安定した制御を行うことができる。尚、電圧指令値|Va|の変化幅を変更する手法としては、例えば、電気角速度ωに応じて比例制御、積分制御の各制御ゲインを増減させる手法が挙げられる。また、例えば電流位相制御部64、d軸電流制御部66に入力する差分Δθiもしくは差分ΔIdに電気角速度ωに応じて増減する係数を乗じて補正し、この補正された差分Δθiもしくは差分ΔIdに基づいて電圧指令値|Va|を算出する手法が挙げられる。また、例えば電流位相制御部64、d軸電流制御部66の比例制御、積分制御の1制御周期毎の変化幅にリミッタを設けて、このリミッタの制限値を電気角速度ωに応じて増減する手法などが挙げられる。 Furthermore, even when the input values are the same, the current phase control unit 64 and the d-axis current control unit 66 control the change width of the output voltage command value |Va| You may make it change according to the value of (omega). That is, when the electrical angular velocity ω is low, the variation width of the voltage command value |Va| is decreased, and when the electrical angular velocity ω is high, the variation width of the voltage command value |Va| is increased. In this configuration, since the amount of change in the voltage command value |Va| is small at a low electrical angular velocity ω, it is possible to stably control the operation during low-speed rotation. Further, since the amount of change in the voltage command value |Va| increases when the electrical angular velocity ω is high, it is possible to improve the response speed of the voltage command value |Va| during high-speed rotation. Thereby, stable control can be performed from a low electrical angular velocity ω to a high electrical angular velocity ω. As a method of changing the variation width of the voltage command value |Va|, for example, there is a method of increasing or decreasing control gains of proportional control and integral control according to the electrical angular velocity ω. Further, for example, the difference Δθi or the difference ΔId input to the current phase control unit 64 and the d-axis current control unit 66 is corrected by multiplying by a coefficient that increases or decreases according to the electrical angular velocity ω, and based on this corrected difference Δθi or difference ΔId. is used to calculate the voltage command value |Va|. Alternatively, for example, a method of providing a limiter to the change width of each control cycle of the proportional control and the integral control of the current phase control unit 64 and the d-axis current control unit 66, and increasing or decreasing the limit value of this limiter according to the electrical angular velocity ω. etc.

またさらに、第1、第2の形態の電圧指令設定部60a、60bの電流位相制御部64、d軸電流制御部66は、トルク指令値Tの急激な変化に対する応答性を向上するために、以下の構成を備えていても良い。先ず、第1の構成としては、図8(a)に示すように、電圧指令設定部60a、60bに設けられた変動監視部650aがトルク指令値Tをモニタし、トルク指令値Tが予め設定した閾値を超えて減少することを検知する(第1の形態の変動監視ステップ)。尚、このときのトルク指令値Tの閾値は固定値としても良いし、電源電圧Vdcと電気角速度ωのいずれか、もしくは双方に対応して設定しても良い。また、変動監視部650aが検知する低負荷のトルク指令値Tは回生動作を行うトルク指令値Tであっても構わない。この際、トルク指令値Tの閾値を力行のトルク指令値Tの場合と回生のトルク指令値Tの場合とで異なる値に設定しても良いし、双方で共通の値に設定しても良い。 Furthermore, the current phase control unit 64 and the d-axis current control unit 66 of the voltage command setting units 60a and 60b of the first and second forms are provided in order to improve responsiveness to sudden changes in the torque command value T * . , may have the following configuration. First, as the first configuration , as shown in FIG. A decrease exceeding a preset threshold value is detected (first variation monitoring step). The threshold value of the torque command value T * at this time may be a fixed value, or may be set corresponding to either or both of the power supply voltage Vdc and the electrical angular velocity ω. Further, the low-load torque command value T * detected by the fluctuation monitoring unit 650a may be the torque command value T * for regenerative operation. At this time, the threshold value of the torque command value T * may be set to a different value for the power running torque command value T * and the regeneration torque command value T * , or may be set to a common value for both. can be

そして、変動監視部650aがトルク指令値Tの閾値を超えた減少を検知すると、電流位相制御部64、d軸電流制御部66は自身の積分制御の積分値を確認し、この積分値が所定の閾値よりも大きいときに所定の手法に基づいてこの積分値を減少させる(高速応答ステップ)。例えば、トルク指令値Tがある程度高く且つ電流位相制御部64、d軸電流制御部66の積分値が上限リミット値|Va|MAXの90%よりも大きな値の状態で予め設定された閾値を超える低負荷のトルク指令値Tが入力したときに、電流位相制御部64、d軸電流制御部66は予め設定された小さな値、例えば上限リミット値|Va|MAXの90%の値を積分値として代入し電圧指令値|Va|の演算を行う。尚、代入する積分値は固定値でも良いし、上限リミット値|Va|MAXに基づいて設定しても良い。また、トルク指令値T、電源電圧Vdc、電気角速度ωの全てに対応して設定しても良いし、トルク指令値Tと電気角速度ω、またはトルク指令値Tと電源電圧Vdc等に応じて設定しても良い。さらに、上限リミット値|Va|MAXが同期数で変化する場合には、これらのパラメータに同期数を考慮した上で積分値を設定しても良い。またさらに、積分値を変化させる替わりに上限リミット値|Va|MAXを上記の積分値の設定方法と同様にして低下させ、この低下した上限リミット値|Va|MAXにより積分値及び電圧指令値|Va|を小さな値に制限して、積分値及び電圧指令値|Va|を減少させるようにしても良い。そして、変動監視部650aを有する上記の構成によれば、トルク指令値Tが閾値を超えて減少し且つ積分値が大きな場合に、積分値を減少して電圧指令値|Va|を算出する。これにより、電圧指令値|Va|の値を迅速に減少させることができ、PMモータ10を速やかに損失の少ない効率の良い状態で運転させることができる。 Then, when the fluctuation monitoring unit 650a detects a decrease exceeding the threshold value of the torque command value T * , the current phase control unit 64 and the d-axis current control unit 66 confirm the integral value of their own integral control. Decrease this integral value according to a predetermined method when it is greater than a predetermined threshold (fast response step). For example, when the torque command value T * is relatively high and the integrated value of the current phase control unit 64 and the d-axis current control unit 66 is greater than 90% of the upper limit value | Va | When a torque command value T * exceeding a low load is input, the current phase control unit 64 and the d-axis current control unit 66 integrate a preset small value, for example, a value that is 90% of the upper limit value |Va| MAX . A value is substituted to calculate the voltage command value |Va|. The integral value to be substituted may be a fixed value, or may be set based on the upper limit value |Va| MAX . Further, the torque command value T * , the power supply voltage Vdc, and the electrical angular velocity ω may all be set, or the torque command value T * and the electrical angular velocity ω, or the torque command value T * and the power supply voltage Vdc may be set. You can set it accordingly. Furthermore, when the upper limit value |Va| MAX changes with the number of synchronizations, the integration value may be set after considering the number of synchronizations for these parameters. Furthermore, instead of changing the integral value, the upper limit value | Va | By limiting Va| to a small value, the integrated value and the voltage command value |Va| may be decreased. Then, according to the above configuration having the variation monitoring unit 650a, when the torque command value T * decreases beyond the threshold value and the integral value is large, the integral value is decreased to calculate the voltage command value |Va| . As a result, the value of the voltage command value |Va| can be quickly decreased, and the PM motor 10 can be quickly operated in an efficient state with little loss.

尚、トルク指令値Tが変動監視部650aの閾値近傍の値をとった時の電流位相制御部64もしくはd軸電流制御部66の積分値は上記の積分値の閾値よりも十分に小さい値となるようにトルク指令値Tの閾値を設定することが好ましい。この構成では、トルク指令値Tが閾値の近傍にあった時にこの閾値を超えて減少した場合は(電流位相制御部64もしくはd軸電流制御部66の積分値が閾値よりも小さいため)積分値の減少動作は行われない。即ち、トルク指令値Tが閾値前後を行き来する場合には積分値は通常の積分制御により算出され、頻繁な減少動作の発生を回避する。これにより、PMモータ10の制御の不安定化やトルク変動の発生を防止することができる。 Note that the integrated value of the current phase control unit 64 or the d-axis current control unit 66 when the torque command value T * takes a value near the threshold value of the fluctuation monitoring unit 650a is sufficiently smaller than the threshold value of the integration value. It is preferable to set the threshold value of the torque command value T * so that In this configuration, when the torque command value T * is near the threshold and decreases beyond the threshold (because the integrated value of the current phase control unit 64 or the d-axis current control unit 66 is smaller than the threshold), integration No value decrementation is performed. That is, when the torque command value T * fluctuates around the threshold value, the integral value is calculated by normal integral control to avoid frequent reduction operations. As a result, it is possible to prevent the control of the PM motor 10 from becoming unstable and torque fluctuation from occurring.

また、第2の構成としては、図8(b)に示すように、電圧指令設定部60a、60bに設けられた変動監視部650bが電圧位相設定部502から出力する電圧位相θvをモニタし、この電圧位相θvがθvの上限リミット値もしくは上限リミット値の近傍となったときに(第2の形態の変動監視ステップ)、電流位相制御部64、d軸電流制御部66の制御ゲイン(積分制御、比例制御の一方もしくは両方)もしくは、電流位相制御部64、d軸電流制御部66の積分制御の積分値、もしくは、これら制御ゲインと積分値の双方を増加させる(高速応答ステップ)。尚、電流位相制御部64、d軸電流制御部66の積分値を増加させる場合、積分値の1制御周期あたりの増加幅は固定値としても良いし、トルク指令値Tと現在のトルクTとの差に基づいて設定しても良い。また、トルク指令値Tに対して現在のトルクTが小さく両者の差が大きいときには積分値の増加幅を大きくするようにしても良い。さらに、積分値を増加させる際には、電流位相制御部64、d軸電流制御部66の比例制御の出力と積分制御による積分値の変化は無視するようにしても良い。 Further, as a second configuration, as shown in FIG. 8B, a variation monitoring unit 650b provided in the voltage command setting units 60a and 60b monitors the voltage phase θv output from the voltage phase setting unit 502, When this voltage phase θv becomes the upper limit value of θv or near the upper limit value (fluctuation monitoring step of the second form), the control gain (integral control , one or both of proportional control), the integral value of the integral control of the current phase control section 64 and the d-axis current control section 66, or both the control gain and the integral value are increased (fast response step). When increasing the integrated value of the current phase control unit 64 and the d-axis current control unit 66 , the increase width of the integrated value per one control cycle may be a fixed value. may be set based on the difference between Further, when the current torque T is small with respect to the torque command value T * and the difference between the two is large, the increment of the integrated value may be increased. Further, when the integral value is increased, the output of the proportional control of the current phase control section 64 and the d-axis current control section 66 and the change in the integral value due to the integral control may be ignored.

ここで、例えばトルク指令値Tが低負荷の指令値にあるとき、電圧指令設定部60a、60bが出力する電圧指令値|Va|は低い値となっている。この状態で高負荷のトルク指令値Tが入力した場合、電圧指令値|Va|は即応できず電圧位相θvが急増し上限リミット値で制限される。この場合、電圧指令値|Va|がトルク指令値Tに追従するまでPMモータ10はトルク不足の状態で動作する。しかしながら、変動監視部650bを有する構成では、電圧位相θvが上限リミット値もしくは上限リミット値の近傍となったときに電流位相制御部64、d軸電流制御部66の例えば積分制御のゲインを大きくする、もしくは積分制御の積分値を増加させて動作する。これにより、電圧指令値|Va|の増加速度は大きくなり、電圧指令値|Va|の応答性が向上する。これにより、PMモータ10がトルク不足で動作する時間を短縮することができる。そして、電圧位相θvが上限リミット値からある程度低下すると、変動監視部650bはこれを検知し、電流位相制御部64、d軸電流制御部66の制御ゲインもしくは積分値に対する処理は通常のものに復帰する。これにより、電圧指令値|Va|の変動は小さくなり安定的な制御が行われる。 Here, for example, when the torque command value T * is a low load command value, the voltage command value |Va| output by the voltage command setting units 60a and 60b is a low value. If a torque command value T * for a high load is input in this state, the voltage command value |Va| In this case, the PM motor 10 operates with insufficient torque until the voltage command value |Va| follows the torque command value T * . However, in the configuration including the fluctuation monitoring unit 650b, the gain of the current phase control unit 64 and the d-axis current control unit 66, for example, the integral control, is increased when the voltage phase θv becomes the upper limit value or near the upper limit value. Or, operate by increasing the integral value of the integral control. As a result, the speed of increase of the voltage command value |Va| increases, and the responsiveness of the voltage command value |Va| improves. As a result, the time during which the PM motor 10 operates with insufficient torque can be shortened. When the voltage phase θv drops to some extent from the upper limit value, the fluctuation monitoring unit 650b detects this, and the control gain or integral value processing of the current phase control unit 64 and the d-axis current control unit 66 returns to normal. do. As a result, fluctuations in the voltage command value |Va| are reduced, and stable control is performed.

また、第3の構成としては、図8(c)に示すように、電圧指令設定部60a、60bに設けられた変動監視部650cがθi減算部63もしくはId減算部648が出力する差分Δθiもしくは差分ΔIdの値を監視し、この差分Δθiもしくは差分ΔIdの絶対値が予め設定した閾値よりも大きな値を示した時に(第3の形態の変動監視ステップ)、電流位相制御部64、d軸電流制御部66の制御ゲインを増加させる(高速応答ステップ)。ここで、トルク指令値Tが大きく変化したり電源電圧Vdcや電気角速度ωが急変した場合、差分Δθiもしくは差分ΔIdの増減幅が大きくなる。ここで、電流位相制御部64、d軸電流制御部66の応答速度が遅い場合、電圧指令値|Va|が追従するまでの間、トルク不足が生じたり、損失の大きな状態が生じる。しかしながら、変動監視部650cを有する電圧指令設定部60a、60bでは、差分Δθiもしくは差分ΔIdの絶対値が予め設定した閾値よりも大きな値を示した時に、電流位相制御部64、d軸電流制御部66の制御ゲインを大きくするため、電圧指令値|Va|の応答性が速くなり、上記の好ましくない動作状態を速やかに解消してPMモータ10を損失の少ない効率の良い状態で動作させることができる。そして、差分Δθiもしくは差分ΔIdの増減幅がある程度低下すると、変動監視部650cはこれを検知し、電流位相制御部64、d軸電流制御部66の制御ゲインは通常のものに復帰する。これにより、電圧指令値|Va|の変動は小さくなり安定的な制御が行われる。 Further, as a third configuration, as shown in FIG. The value of the difference ΔId is monitored, and when the difference Δθi or the absolute value of the difference ΔId indicates a value greater than a preset threshold value (the variation monitoring step of the third form), the current phase control unit 64 controls the d-axis current Increase the control gain of the control unit 66 (fast response step). Here, when the torque command value T * changes greatly or the power supply voltage Vdc or the electrical angular velocity ω changes suddenly, the difference Δθi or the difference ΔId increases or decreases. Here, when the response speed of the current phase control unit 64 and the d-axis current control unit 66 is slow, a torque shortage or a large loss state occurs until the voltage command value |Va| follows. However, in the voltage command setting units 60a and 60b having the fluctuation monitoring unit 650c, when the absolute value of the difference Δθi or the difference ΔId indicates a value larger than a preset threshold value, the current phase control unit 64 and the d-axis current control unit Since the control gain of 66 is increased, the responsiveness of the voltage command value |Va| becomes faster, and the above-mentioned unfavorable operating state can be quickly resolved to operate the PM motor 10 in an efficient state with less loss. can. When the fluctuation range of the difference Δθi or the difference ΔId decreases to some extent, the fluctuation monitor 650c detects this, and the control gains of the current phase controller 64 and the d-axis current controller 66 return to normal. As a result, fluctuations in the voltage command value |Va| are reduced, and stable control is performed.

尚、変動監視部650a~650cを備えた構成では、電流位相制御部64、d軸電流制御部66の出力にローパスフィルタ652をさらに設け、このローパスフィルタ652を通して電圧指令値|Va|を電圧指令値生成部516に出力することが好ましい。ここで、変動監視部650a~650cを備えた構成では、トルク指令値T等が急変した場合に積分値や制御ゲインを変化させて電圧指令値|Va|の応答性を向上する。このため、この動作領域では電圧指令値|Va|の変動幅が大きくなり、その結果、PMモータ10の駆動電流Iu、Iv、Iwやトルクの変動が大きくなる。この点、上記のローパスフィルタ652を設けた構成では、このローパスフィルタ652が電圧指令値|Va|の急激な変化を抑制するため、変動監視部650a~650cによる優れた応答性を確保しながら、電圧指令値|Va|の急変動を抑制することができる。これにより、変動監視部650a~650cをより効果的に機能させることができる。 In the configuration including the fluctuation monitoring units 650a to 650c, a low-pass filter 652 is further provided for the output of the current phase control unit 64 and the d-axis current control unit 66. Through this low-pass filter 652, the voltage command value |Va| It is preferable to output to the value generator 516 . Here, in the configuration including the fluctuation monitoring units 650a to 650c, when the torque command value T * or the like changes suddenly, the integral value and the control gain are changed to improve the responsiveness of the voltage command value |Va|. Therefore, in this operating region, the fluctuation width of the voltage command value |Va| In this regard, in the configuration provided with the low-pass filter 652, the low-pass filter 652 suppresses abrupt changes in the voltage command value |Va|. A sudden change in the voltage command value |Va| can be suppressed. This allows the fluctuation monitoring units 650a to 650c to function more effectively.

以上のように、本発明に係るモータ制御装置100及びモータ制御方法は、電流位相制御部64、d軸電流制御部66からの電圧指令値|Va|が上限リミット値|Va|MAXと下限リミット値|Va|MINの範囲内にあるときは、目標電流位相θi(base)と同等な電流位相θiをとるように制御される。このため、PMモータ10を損失の少ない効率の良い状態で動作させることができる。また、このときは過変調パターン(または正弦波パターン)の出力電圧となるため、特に低負荷時において従来の矩形波制御よりも電流波形の歪みが改善しトルクの振動や騒音の発生を抑制することができる。さらに、電圧位相制御部50が弱め磁束制御の領域をカバーすることで制御方式の切替数が減少するとともに、制御系の構成を簡易化でき、その分、マイコン等の制御部のコストの削減を図ることができる。またさらに、電圧位相制御部50(電流位相制御部64、d軸電流制御部66)の電圧指令値|Va|の上限リミット値|Va|MAXを矩形波形成電圧値|Va’|とし、下限リミット値|Va|MINを低負荷や回生動作のトルク指令値Tに対応した値に設定することで、高回転速度、高トルクの矩形波パターンを用いる矩形波制御の領域から、弱め磁束制御領域及び過変調パターンを用いる過変調制御領域、さらには低負荷の正弦波パターンを用いる正弦波制御領域までを同一の制御方式でカバーすることが可能となる。これにより、制御方式の切替数が減少し、切替時のトルクショックや応答遅延の発生を減少することができる。 As described above, in the motor control device 100 and the motor control method according to the present invention, the voltage command value | Va | When it is within the range of the value |Va| MIN , it is controlled to take the current phase θi equivalent to the target current phase θi (base) . Therefore, the PM motor 10 can be operated efficiently with little loss. At this time, the output voltage has an overmodulation pattern (or a sine wave pattern), so current waveform distortion is improved compared to conventional square wave control, especially at low loads, suppressing torque vibration and noise. be able to. Furthermore, since the voltage phase control unit 50 covers the area of the flux-weakening control, the number of switching of the control method can be reduced, and the configuration of the control system can be simplified. can be planned. of the voltage command value | Va | of the voltage phase control section 50 (the current phase control section 64 and the d-axis current control section 66). By setting the limit value | Va | The same control method can cover overmodulation control regions using overmodulation patterns, and even sine wave control regions using low-load sine wave patterns. As a result, the number of times the control method is switched can be reduced, and the occurrence of torque shock and response delay at the time of switching can be reduced.

また、電流位相θiは目標電流位相θi(base)と同等となるように制御されるため、電圧位相制御部50から正弦波制御部40への切り替え前後で電流位相θiは同等となり、トルクショックの少ないスムーズな切替動作が可能となる。 In addition, since the current phase θi is controlled to be equal to the target current phase θi (base) , the current phase θi is equal before and after switching from the voltage phase control section 50 to the sine wave control section 40, and torque shock is prevented. Less smooth switching operation becomes possible.

尚、本例で示したモータ制御装置100及びモータ制御方法は一例であり、制御信号生成部30、正弦波制御部40、電圧位相制御部50、電圧指令設定部60等の各部の構成、動作、及び各ステップの構成等は本発明の要旨を逸脱しない範囲で変更して実施することが可能である。 It should be noted that the motor control device 100 and the motor control method shown in this example are examples, and the configuration and operation of each unit such as the control signal generation unit 30, the sine wave control unit 40, the voltage phase control unit 50, the voltage command setting unit 60, etc. , and the configuration of each step can be changed without departing from the gist of the present invention.

10 PMモータ
12u、12v 駆動電流取得部
14 角度取得部
20 インバータ
22 3相/dq変換部
30 制御信号生成部
32 dq/3相変換部
34 搬送波生成部
50 電圧位相制御部
502 電圧位相設定部
516 電圧指令値生成部
520 キャリア設定部
60、60a、60b 電圧指令設定部
62 電流位相演算部
63 θi減算部
64 電流位相制御部
66 d軸電流制御部
624 位相演算部
626 q軸電流判定部
628 入力切替部
644a~644d Id(ref)取得部
648 Id減算部
650a~650c 変動監視部
652 ローパスフィルタ
70 オフセット補正部
100 モータ制御装置
Id d軸フィードバック電流値
Iq q軸フィードバック電流値
Sc キャリア設定情報
トルク指令値
|Va| 電圧指令値
Vd d軸電圧指令値
Vq q軸電圧指令値
θi 電流位相
θi(base) 目標電流位相
θv 電圧位相
Δθi 差分
ΔId 差分
10 PM motor
12u, 12v drive current acquisition unit
14 angle acquisition unit
20 inverter
22 3-phase/dq converter
30 control signal generator
32 dq/3 phase converter
34 carrier wave generator
50 voltage phase control unit
502 voltage phase setting unit
516 voltage command value generator
520 carrier setting unit
60, 60a, 60b Voltage command setting unit
62 current phase calculator
63 θi subtraction unit
64 current phase controller
66 d-axis current controller
624 phase calculator
626 q-axis current determination unit
628 Input switching unit
644a-644d Id (ref) acquisition unit
648 Id Subtractor
650a-650c Fluctuation monitor
652 low pass filter
70 offset correction unit
100 motor controller
Id d-axis feedback current value
Iq q-axis feedback current value
Sc Carrier setting information
T * Torque command value
|Va| Voltage command value
Vd d-axis voltage command value
Vq q-axis voltage command value
θi current phase
θi (base) target current phase
θv voltage phase
Δθi difference
ΔId difference

Claims (28)

PMモータに3相交流の駆動電流を流下させるインバータと、
前記駆動電流の値を取得する駆動電流取得部と、
前記PMモータの電気角を取得する角度取得部と、
前記電気角に基づいて前記駆動電流取得部が取得した前記駆動電流をd軸フィードバック電流値Id、q軸フィードバック電流値Iqに変換する3相/dq変換部と、
外部からのトルク指令値に応じた電圧位相θvと電圧指令値|Va|とを設定しd軸電圧指令値Vd、q軸電圧指令値Vqを生成する電圧位相制御部と、
前記d軸電圧指令値Vd、q軸電圧指令値Vqを三相電圧指令値に変換するdq/3相変換部と、搬送波生成部とを備え、前記搬送波生成部で生成された搬送波と前記三相電圧指令値とを比較して前記インバータをスイッチングする駆動信号を生成する制御信号生成部と、を有するモータ制御装置において、
前記電圧位相制御部は、
前記トルク指令値に基づいて電圧位相θvを設定する電圧位相設定部と、
所定の上限リミット値未満の領域で前記トルク指令値と略同一のトルクを出力するのに最小の電流をとる電圧指令値|Va|を取得する電圧指令設定部と、前記電圧位相θvと電圧指令値|Va|とに基づいてd軸電圧指令値Vd、q軸電圧指令値Vqを生成する電圧指令値生成部と、を有することを特徴とするモータ制御装置。
an inverter that causes a three-phase AC drive current to flow down to the PM motor;
a drive current acquisition unit that acquires the value of the drive current;
an angle acquisition unit that acquires the electrical angle of the PM motor;
a three-phase/dq converter that converts the drive current acquired by the drive current acquirer based on the electrical angle into a d-axis feedback current value Id and a q-axis feedback current value Iq;
a voltage phase control unit that sets a voltage phase θv and a voltage command value |Va| according to an external torque command value and generates a d-axis voltage command value Vd and a q-axis voltage command value Vq;
A dq/three-phase converter for converting the d-axis voltage command value Vd and the q-axis voltage command value Vq into three-phase voltage command values; A motor control device comprising: a control signal generator that compares a phase voltage command value and generates a drive signal for switching the inverter,
The voltage phase control unit is
a voltage phase setting unit that sets a voltage phase θv based on the torque command value;
a voltage command setting unit for acquiring a voltage command value |Va| that takes a minimum current to output a torque substantially equal to the torque command value in a region below a predetermined upper limit value; and the voltage phase θv and the voltage command. and a voltage command value generator that generates a d-axis voltage command value Vd and a q-axis voltage command value Vq based on a value |Va|.
電圧指令設定部が、
トルク指令値と略同一のトルクを出力するのに最小の電流をとるd軸電流値Id(ref)を取得するId(ref)取得部と、
前記d軸電流値Id(ref)とd軸フィードバック電流値Idとの差分ΔIdを取得するId減算部と、
前記差分ΔIdが負のときは電圧指令値|Va|を小さくし、前記差分ΔIdが正のときは電圧指令値|Va|を大きくして電圧指令値生成部に出力するd軸電流制御部と、を有することを特徴とする請求項1記載のモータ制御装置。
The voltage command setting part
an Id(ref) acquisition unit that acquires a d-axis current value Id(ref) that takes a minimum current to output a torque substantially equal to the torque command value;
an Id subtraction unit that obtains a difference ΔId between the d-axis current value Id(ref) and the d-axis feedback current value Id;
a d-axis current control unit that reduces the voltage command value |Va| when the difference ΔId is negative, increases the voltage command value |Va| when the difference ΔId is positive, and outputs the voltage command value |Va| to a voltage command value generation unit; 2. The motor control device according to claim 1, further comprising:
Id(ref)取得部が、q軸フィードバック電流値Iq、もしくは、q軸フィードバック電流値Iqの絶対値|Iq|に基づいてd軸電流値Id(ref)を取得することを特徴とする請求項2記載のモータ制御装置。 The Id(ref) acquisition unit acquires the d-axis current value Id(ref) based on the q-axis feedback current value Iq or the absolute value |Iq| of the q-axis feedback current value Iq. 3. The motor control device according to 2. Id(ref)取得部が、q軸フィードバック電流値Iq、もしくは、q軸フィードバック電流値Iqの絶対値|Iq|と対応しd軸電流値Id(ref)とq軸フィードバック電流値Iqとの比である係数K(Id/Iq)を取得し、さらに前記係数K(Id/Iq)に前記q軸フィードバック電流値Iq、もしくは、前記絶対値|Iq|を掛けて負の値とすることでd軸電流値Id(ref)を取得することを特徴とする請求項2記載のモータ制御装置。 The Id(ref) obtaining unit obtains the ratio of the d-axis current value Id(ref) corresponding to the q-axis feedback current value Iq or the absolute value |Iq| of the q-axis feedback current value Iq to the q-axis feedback current value Iq. is obtained, and the coefficient K ( Id/Iq) is multiplied by the q-axis feedback current value Iq or the absolute value |Iq| to obtain a negative value d 3. The motor control device according to claim 2, wherein the shaft current value Id (ref) is obtained. Id(ref)取得部が、トルク指令値と略同一のトルクを出力するのに最小の電流をとる目標電流位相θi(base)を取得し、d軸フィードバック電流値Id及びq軸フィードバック電流値Iqから求められる電流ベクトルの大きさ|Ia|もしくはq軸フィードバック電流値の絶対値|Iq|とから下記式
Id(ref)=-|Ia|・sin(θi(base)
もしくは下記式
Id(ref)=-|Iq|・tan(θi(base)
に基づいて電流値Id(ref)を取得することを特徴とする請求項2記載のモータ制御装置。
An Id (ref) acquisition unit acquires a target current phase θi (base) that takes a minimum current to output a torque approximately equal to the torque command value, and obtains a d-axis feedback current value Id and a q-axis feedback current value Iq. or the absolute value of the q-axis feedback current value | Iq |
Or the following formula Id (ref) = - | Iq | tan (θi (base) )
3. The motor control device according to claim 2, wherein the current value Id (ref) is obtained based on
Id(ref)取得部が、トルク指令値、もしくは、トルク指令値の絶対値に基づいてd軸電流値Id(ref)を取得することを特徴とする請求項2記載のモータ制御装置。 3. The motor control device according to claim 2, wherein the Id(ref) acquiring unit acquires the d-axis current value Id(ref) based on the torque command value or the absolute value of the torque command value. 電圧指令設定部が、電流位相演算部と、θi減算部と、電流位相制御部と、を有し、
前記電流位相演算部は、d軸フィードバック電流値Idとq軸フィードバック電流値Iqとから下記式に基づいて電流ベクトルの大きさ|Ia|を取得するIa絶対値演算部と、
|Ia|=(Id+Iq1/2
前記d軸フィードバック電流値Idとq軸フィードバック電流値Iqとから下記式に基づいて電流位相θiを算出する位相演算部と、
θi=tan-1(-Id/Iq)
を備え、
前記電流ベクトルの大きさ|Ia|と対応しトルク指令値と略同一のトルクを出力するのに最小の電流をとる目標電流位相θi(base)を取得するとともに、
前記θi減算部は、前記目標電流位相θi(base)から前記電流位相θiを引いて差分Δθiを取得し前記電流位相制御部に出力し、
前記電流位相制御部は、
q軸フィードバック電流値Iqが正で且つ前記差分Δθiが正の場合に電圧指令値|Va|を小さくし、
q軸フィードバック電流値Iqが正で且つ前記差分Δθiが負の場合に電圧指令値|Va|を大きくし、
q軸フィードバック電流値Iqが負で且つ前記差分Δθiが負の場合に電圧指令値|Va|を小さくし、
q軸フィードバック電流値Iqが負で且つ前記差分Δθiが正の場合に電圧指令値|Va|を大きくすることを特徴とする請求項1記載のモータ制御装置。
the voltage command setting unit has a current phase calculation unit, a θi subtraction unit, and a current phase control unit;
The current phase calculator includes an Ia absolute value calculator that acquires the current vector magnitude |Ia| based on the following equation from the d-axis feedback current value Id and the q-axis feedback current value Iq;
|Ia|=(Id 2 +Iq 2 ) 1/2
a phase calculator that calculates a current phase θi based on the following equation from the d-axis feedback current value Id and the q-axis feedback current value Iq;
θi=tan −1 (−Id/Iq)
with
obtaining a target current phase θi (base) that corresponds to the magnitude |Ia| of the current vector and takes the minimum current for outputting a torque substantially equal to the torque command value;
The θi subtraction unit obtains a difference Δθi by subtracting the current phase θi from the target current phase θi (base) and outputs the difference Δθi to the current phase control unit;
The current phase control unit is
reducing the voltage command value |Va| when the q-axis feedback current value Iq is positive and the difference Δθi is positive,
increasing the voltage command value |Va| when the q-axis feedback current value Iq is positive and the difference Δθi is negative;
reducing the voltage command value |Va| when the q-axis feedback current value Iq is negative and the difference Δθi is negative,
2. The motor control device according to claim 1, wherein the voltage command value |Va| is increased when the q-axis feedback current value Iq is negative and the difference .DELTA..theta.i is positive.
電圧指令設定部が、q軸フィードバック電流値Iqがゼロ近傍の値であるか否かを判定するq軸電流判定部と、q軸フィードバック電流値Iqがゼロ近傍の値であると判定された場合に電流位相制御部への入力を差分Δθiからd軸フィードバック電流値Idに切り替える入力切替部と、をさらに備え、
前記電流位相制御部は、
前記d軸フィードバック電流値Idが正の場合に電圧指令値|Va|を小さくし、
前記d軸フィードバック電流値Idが負の場合に電圧指令値|Va|を大きくすることを特徴とする請求項7記載のモータ制御装置。
A voltage command setting unit, a q-axis current determination unit that determines whether or not the q-axis feedback current value Iq is a value near zero; an input switching unit for switching the input to the current phase control unit from the difference Δθi to the d-axis feedback current value Id,
The current phase control unit is
decreasing the voltage command value |Va| when the d-axis feedback current value Id is positive,
8. The motor control device according to claim 7, wherein the voltage command value |Va| is increased when the d-axis feedback current value Id is negative.
電圧指令設定部が、トルク指令値を監視する変動監視部をさらに有し、
前記トルク指令値が予め設定された閾値を超えて減少したことを前記変動監視部が検知し、且つ電流位相制御部またはd軸電流制御部の積分制御の積分値が予め設定された閾値よりも大きい場合に、前記積分値を減少させて電圧指令値|Va|を生成することを特徴とする請求項2乃至請求項8のいずれかに記載のモータ制御装置。
the voltage command setting unit further has a variation monitoring unit that monitors the torque command value,
The variation monitoring unit detects that the torque command value has decreased beyond a preset threshold, and the integral value of the integral control of the current phase control unit or the d-axis current control unit is lower than the preset threshold. 9. The motor control device according to claim 2, wherein the voltage command value |Va| is generated by decreasing the integrated value when the integrated value is large.
電圧指令設定部が、電圧位相θvを監視する変動監視部をさらに有し、
前記変動監視部は、前記電圧位相θvが予め設定された上限リミット値もしくはその近傍となった場合に、電流位相制御部またはd軸電流制御部の制御ゲインもしくは積分制御の積分値のいずれか一方もしくは双方を増加させることを特徴とする請求項2乃至請求項8のいずれかに記載のモータ制御装置。
the voltage command setting unit further has a variation monitoring unit that monitors the voltage phase θv,
When the voltage phase θv becomes a preset upper limit value or its vicinity, the fluctuation monitoring unit controls either the control gain of the current phase control unit or the d-axis current control unit or the integral value of the integral control. 9. The motor control device according to any one of claims 2 to 8, wherein both are increased.
電圧指令設定部が、差分ΔIdもしくは差分Δθiを監視する変動監視部をさらに有し、
前記変動監視部は、前記差分ΔIdもしくは差分Δθiが予め設定された値を超えた場合に、電流位相制御部またはd軸電流制御部の制御ゲインを増加させることを特徴とする請求項2乃至請求項8のいずれかに記載のモータ制御装置。
the voltage command setting unit further has a variation monitoring unit that monitors the difference ΔId or the difference Δθi,
2. The variation monitoring unit increases the control gain of the current phase control unit or the d-axis current control unit when the difference ΔId or the difference Δθi exceeds a preset value. Item 9. The motor control device according to any one of items 8.
電圧指令設定部が、電流位相制御部またはd軸電流制御部の出力する電圧指令値|Va|をローパスフィルタを通して電圧指令値生成部に出力することを特徴とする請求項9乃至請求項11のいずれかに記載のモータ制御装置。 The voltage command setting unit outputs the voltage command value |Va| output from the current phase control unit or the d-axis current control unit to the voltage command value generation unit through a low-pass filter. A motor control device according to any one of the preceding claims. 電圧位相制御部がキャリア設定部をさらに有し、前記キャリア設定部は電圧位相θvと電気角と電気角速度に基づいてキャリア設定情報を生成し、前記キャリア設定情報は搬送波生成部の生成する搬送波の立ち下がりの中央位置が三相電圧指令値の立ち上がりのゼロ位置と交差し、さらに前記搬送波の周波数を前記三相電圧指令値の奇数の3の整数倍に維持することを特徴とする請求項1乃至請求項12のいずれかに記載のモータ制御装置。 The voltage phase control section further has a carrier setting section, the carrier setting section generates carrier setting information based on the voltage phase θv, the electrical angle, and the electrical angular velocity, and the carrier setting information is the carrier wave generated by the carrier wave generating section. 2. The center position of the falling edge crosses the zero position of the rising edge of the three-phase voltage command value, and the frequency of the carrier wave is maintained at an odd integral multiple of 3 of the three-phase voltage command value. 13. The motor control device according to any one of claims 1 to 12. 電圧位相制御部が、オフセット補正部をさらに有し、
前記オフセット補正部は、d軸フィードバック電流値Id、q軸フィードバック電流値Iqに基づいてd軸補正電圧ΔVd、q軸補正電圧ΔVqをそれぞれ生成し、電圧指令値生成部が生成したd軸電圧指令値Vd、q軸電圧指令値Vqに前記d軸補正電圧ΔVd、q軸補正電圧ΔVqをそれぞれ加算して制御信号生成部に出力することを特徴とする請求項1乃至請求項13のいずれかに記載のモータ制御装置。
The voltage phase control unit further has an offset correction unit,
The offset correction unit generates a d-axis correction voltage ΔVd and a q-axis correction voltage ΔVq based on the d-axis feedback current value Id and the q-axis feedback current value Iq, respectively. 14. The d-axis correction voltage ΔVd and the q-axis correction voltage ΔVq are added to the value Vd and the q-axis voltage command value Vq, respectively, and output to the control signal generator. A motor controller as described.
PMモータに3相交流の駆動電流を流下させるインバータと、
前記駆動電流の値を取得する駆動電流取得部と、
前記PMモータの電気角を取得する角度取得部と、
前記電気角に基づいて前記駆動電流取得部が取得した前記駆動電流をd軸フィードバック電流値Id、q軸フィードバック電流値Iqに変換する3相/dq変換部と、
外部からのトルク指令値に応じた電圧位相θvと電圧指令値|Va|とを設定しd軸電圧指令値Vd、q軸電圧指令値Vqを生成する電圧位相制御部と、
前記d軸電圧指令値Vd、q軸電圧指令値Vqを三相電圧指令値に変換するdq/3相変換部と、搬送波生成部とを備え、前記搬送波生成部で生成された搬送波と前記三相電圧指令値とを比較して前記インバータをスイッチングする駆動信号を生成する制御信号生成部と、を有するモータ制御装置のモータ制御方法であって、
前記電圧位相制御部が、
前記トルク指令値に基づいて電圧位相θvを設定する電圧位相設定ステップと、
所定の上限リミット値未満の領域で前記トルク指令値と略同一のトルクを出力するのに最小の電流をとる電圧指令値|Va|を取得する電圧指令設定ステップと、
前記電圧位相θvと電圧指令値|Va|とに基づいてd軸電圧指令値Vd、q軸電圧指令値Vqを生成するd軸q軸電圧指令値生成ステップと、を有することを特徴とするモータ制御方法。
an inverter that causes a three-phase AC drive current to flow down to the PM motor;
a drive current acquisition unit that acquires the value of the drive current;
an angle acquisition unit that acquires the electrical angle of the PM motor;
a three-phase/dq converter that converts the drive current acquired by the drive current acquirer based on the electrical angle into a d-axis feedback current value Id and a q-axis feedback current value Iq;
a voltage phase control unit that sets a voltage phase θv and a voltage command value |Va| according to an external torque command value and generates a d-axis voltage command value Vd and a q-axis voltage command value Vq;
A dq/three-phase converter for converting the d-axis voltage command value Vd and the q-axis voltage command value Vq into three-phase voltage command values; A motor control method for a motor control device comprising: a control signal generation unit that compares the phase voltage command value and generates a drive signal for switching the inverter,
The voltage phase control unit is
a voltage phase setting step of setting a voltage phase θv based on the torque command value;
a voltage command setting step of obtaining a voltage command value |Va| that takes a minimum current to output a torque substantially equal to the torque command value in a region below a predetermined upper limit value;
a d-axis and q-axis voltage command value generating step of generating a d-axis voltage command value Vd and a q-axis voltage command value Vq based on the voltage phase θv and the voltage command value |Va| control method.
電圧指令設定ステップが、
トルク指令値と略同一のトルクを出力するのに最小の電流をとるd軸電流値Id(ref)を取得するId(ref)取得ステップと、
前記d軸電流値Id(ref)とd軸フィードバック電流値Idとの差分ΔIdを取得するΔId取得ステップと、
前記差分ΔIdが負のときは電圧指令値|Va|を小さくし、前記差分ΔIdが正のときは電圧指令値|Va|を大きくして電圧指令値|Va|を生成する電圧指令生成ステップと、を有することを特徴とする請求項15記載のモータ制御方法。
The voltage command setting step is
an Id(ref) acquisition step of acquiring a d-axis current value Id(ref) that takes a minimum current to output a torque approximately equal to the torque command value;
a ΔId obtaining step of obtaining a difference ΔId between the d-axis current value Id (ref) and the d-axis feedback current value Id;
a voltage command generating step of decreasing the voltage command value |Va| when the difference ΔId is negative and increasing the voltage command value |Va| when the difference ΔId is positive to generate the voltage command value |Va| 16. The motor control method according to claim 15, further comprising:
Id(ref)取得ステップが、q軸フィードバック電流値Iq、もしくは、q軸フィードバック電流値Iqの絶対値|Iq|に基づいてd軸電流値Id(ref)を取得することを特徴とする請求項16記載のモータ制御方法。 The Id(ref) acquisition step acquires the d-axis current value Id(ref) based on the q-axis feedback current value Iq or the absolute value |Iq| of the q-axis feedback current value Iq. 17. The motor control method according to 16. Id(ref)取得ステップが、q軸フィードバック電流値Iq、もしくは、q軸フィードバック電流値Iqの絶対値|Iq|と対応しd軸電流値Id(ref)とq軸フィードバック電流値Iqとの比である係数K(Id/Iq)を取得し、さらに前記係数K(Id/Iq)に前記q軸フィードバック電流値Iq、もしくは、前記絶対値|Iq|を掛けて負の値とすることでd軸電流値Id(ref)を取得することを特徴とする請求項16記載のモータ制御方法。 The Id(ref) acquisition step corresponds to the q-axis feedback current value Iq or the absolute value |Iq| of the q-axis feedback current value Iq, and the ratio of the d-axis current value Id(ref) to the q-axis feedback current value Iq is obtained, and the coefficient K ( Id/Iq) is multiplied by the q-axis feedback current value Iq or the absolute value |Iq| to obtain a negative value d 17. The motor control method according to claim 16, wherein the shaft current value Id(ref) is obtained. Id(ref)取得ステップが、トルク指令値と略同一のトルクを出力するのに最小の電流をとる目標電流位相θi(base)を取得し、d軸フィードバック電流値Id及びq軸フィードバック電流値Iqから求められる電流ベクトルの大きさ|Ia|もしくはq軸フィードバック電流値の絶対値|Iq|とから下記式
Id(ref)=-|Ia|・sin(θi(base)
もしくは下記式
Id(ref)=-|Iq|・tan(θi(base)
に基づいて電流値Id(ref)を取得することを特徴とする請求項16記載のモータ制御方法。
An Id (ref) acquisition step acquires a target current phase θi (base) that takes the minimum current for outputting approximately the same torque as the torque command value, and obtains the d-axis feedback current value Id and the q-axis feedback current value Iq. or the absolute value of the q-axis feedback current value | Iq |
Or the following formula Id (ref) = - | Iq | tan (θi (base) )
17. The motor control method according to claim 16, wherein the current value Id(ref) is obtained based on
Id(ref)取得ステップが、トルク指令値、もしくは、トルク指令値の絶対値に基づいてd軸電流値Id(ref)を取得することを特徴とする請求項16記載のモータ制御方法。 17. The motor control method according to claim 16, wherein the Id(ref) acquisition step acquires the d-axis current value Id(ref) based on the torque command value or the absolute value of the torque command value. 電圧指令設定ステップが、電流位相演算ステップと、θi減算ステップと、電流位相制御ステップと、を有し、
前記電流位相演算ステップは、d軸フィードバック電流値Idとq軸フィードバック電流値Iqとから下記式に基づいて電流ベクトルの大きさ|Ia|を取得するとともに、
|Ia|=(Id+Iq1/2
前記d軸フィードバック電流値Idとq軸フィードバック電流値Iqとから下記式に基づいて電流位相θiを算出し、
θi=tan-1(-Id/Iq)
前記電流ベクトルの大きさ|Ia|と対応しトルク指令値と略同一のトルクを出力するのに最小の電流をとる目標電流位相θi(base)を取得するとともに、
前記θi減算ステップは、前記目標電流位相θi(base)から前記電流位相θiを引いて差分Δθiを取得し、
前記電流位相制御ステップは、
q軸フィードバック電流値Iqが正で且つ前記差分Δθiが正の場合に電圧指令値|Va|を小さくし、
q軸フィードバック電流値Iqが正で且つ前記差分Δθiが負の場合に電圧指令値|Va|を大きくし、
q軸フィードバック電流値Iqが負で且つ前記差分Δθiが負の場合に電圧指令値|Va|を小さくし、
q軸フィードバック電流値Iqが負で且つ前記差分Δθiが正の場合に電圧指令値|Va|を大きくすることを特徴とする請求項15記載のモータ制御方法。
the voltage command setting step includes a current phase calculation step, a θi subtraction step, and a current phase control step;
The current phase calculation step acquires the magnitude |Ia| of the current vector based on the following equation from the d-axis feedback current value Id and the q-axis feedback current value Iq,
|Ia|=(Id 2 +Iq 2 ) 1/2
A current phase θi is calculated based on the following formula from the d-axis feedback current value Id and the q-axis feedback current value Iq,
θi=tan −1 (−Id/Iq)
Acquiring a target current phase θi (base) corresponding to the magnitude |Ia| of the current vector and taking the minimum current for outputting substantially the same torque as the torque command value,
The θi subtraction step obtains a difference Δθi by subtracting the current phase θi from the target current phase θi (base) ,
The current phase control step includes:
reducing the voltage command value |Va| when the q-axis feedback current value Iq is positive and the difference Δθi is positive,
increasing the voltage command value |Va| when the q-axis feedback current value Iq is positive and the difference Δθi is negative;
reducing the voltage command value |Va| when the q-axis feedback current value Iq is negative and the difference Δθi is negative,
16. The motor control method according to claim 15, wherein the voltage command value |Va| is increased when the q-axis feedback current value Iq is negative and the difference Δθi is positive.
電圧指令設定ステップが、q軸フィードバック電流値Iqがゼロ近傍の値であるか否かを判定するq軸電流判定ステップと、q軸フィードバック電流値Iqがゼロ近傍の値であると判定された場合に電流位相制御部への入力を差分Δθiからd軸フィードバック電流値Idに切り替える入力切替ステップと、をさらに備え、
電流位相制御ステップが、
前記d軸フィードバック電流値Idが正の場合に電圧指令値|Va|を小さくし、
前記d軸フィードバック電流値Idが負の場合に電圧指令値|Va|を大きくすることを特徴とする請求項21記載のモータ制御方法。
The voltage command setting step includes a q-axis current determination step of determining whether or not the q-axis feedback current value Iq is a value near zero, and when it is determined that the q-axis feedback current value Iq is a value near zero. an input switching step of switching the input to the current phase control unit from the difference Δθi to the d-axis feedback current value Id,
The current phase control step is
decreasing the voltage command value |Va| when the d-axis feedback current value Id is positive,
22. The motor control method according to claim 21, wherein the voltage command value |Va| is increased when the d-axis feedback current value Id is negative.
電圧指令設定ステップが、
トルク指令値が予め設定された閾値を超えて減少することを検知する変動監視ステップと、
前記トルク指令値が予め設定された閾値を超えて減少し且つ電流位相制御部またはd軸電流制御部の積分制御の積分値が予め設定された閾値よりも大きい場合に、前記積分値を減少させる高速応答ステップと、をさらに有することを特徴とする請求項16乃至請求項22のいずれかに記載のモータ制御方法。
The voltage command setting step is
a fluctuation monitoring step of detecting that the torque command value decreases beyond a preset threshold;
When the torque command value decreases beyond a preset threshold and the integral value of integral control of the current phase control section or the d-axis current control section is larger than a preset threshold, the integral value is decreased. 23. The motor control method according to any one of claims 16 to 22, further comprising: a fast response step.
電圧指令設定ステップが、
電圧位相θvが予め設定された上限リミット値もしくはその近傍となったことを検知する変動監視ステップと、
前記電圧位相θvが予め設定された上限リミット値もしくはその近傍となった場合に、電流位相制御部またはd軸電流制御部の制御ゲインもしくは積分制御の積分値のいずれか一方もしくは双方を増加させる高速応答ステップと、をさらに有することを特徴とする請求項16乃至請求項22のいずれかに記載のモータ制御方法。
The voltage command setting step is
a variation monitoring step of detecting that the voltage phase θv has reached or is near a preset upper limit value;
When the voltage phase θv becomes a preset upper limit value or its vicinity, the control gain of the current phase control section or the d-axis current control section or the integral value of the integral control or both are increased at high speed. 23. A motor control method according to any one of claims 16 to 22, further comprising a responding step.
電圧指令設定ステップが、
差分ΔIdもしくは差分Δθiが予め設定された値を超えたことを検知する変動監視ステップと、
前記差分ΔIdもしくは差分Δθiが予め設定された値を超えた場合に、電流位相制御部またはd軸電流制御部の制御ゲインを増加させる高速応答ステップと、をさらに有することを特徴とする請求項16乃至請求項22のいずれかに記載のモータ制御方法。
The voltage command setting step is
a variation monitoring step of detecting that the difference ΔId or the difference Δθi exceeds a preset value;
16. The method further comprises a high-speed response step of increasing a control gain of the current phase controller or the d-axis current controller when the difference ΔId or the difference Δθi exceeds a preset value. 23. A motor control method according to any one of claims 1 to 22.
電圧指令設定ステップが、電流位相制御部またはd軸電流制御部の出力する電圧指令値|Va|をローパスフィルタを通して電圧指令値生成部に出力することを特徴とする請求項23乃至請求項25のいずれかに記載のモータ制御方法。 The voltage command setting step outputs the voltage command value |Va| output from the current phase control section or the d-axis current control section to the voltage command value generation section through a low-pass filter. A motor control method according to any one of the above. 電圧位相制御部がキャリア設定部をさらに有し、前記キャリア設定部は電圧位相θvと電気角と電気角速度に基づいてキャリア設定情報を生成し、前記キャリア設定情報は搬送波生成部の生成する搬送波の立ち下がりの中央位置が三相電圧指令値の立ち上がりのゼロ位置と交差し、さらに前記搬送波の周波数を前記三相電圧指令値の奇数の3の整数倍に維持することを特徴とする請求項15乃至請求項26のいずれかに記載のモータ制御方法。 The voltage phase control section further has a carrier setting section, the carrier setting section generates carrier setting information based on the voltage phase θv, the electrical angle, and the electrical angular velocity, and the carrier setting information is the carrier wave generated by the carrier wave generating section. 15. The center position of the falling edge crosses the zero position of the rising edge of the three-phase voltage command value, and the frequency of the carrier wave is maintained at an odd integer multiple of 3 of the three-phase voltage command value. 27. The motor control method according to claim 26. オフセット補正ステップをさらに有し、
前記オフセット補正ステップは、d軸フィードバック電流値Id、q軸フィードバック電流値Iqに基づいてd軸補正電圧ΔVd、q軸補正電圧ΔVqをそれぞれ生成し、電圧指令値生成部が生成したd軸電圧指令値Vd、q軸電圧指令値Vqに前記d軸補正電圧ΔVd、q軸補正電圧ΔVqをそれぞれ加算して制御信号生成部に出力することを特徴とする請求項15乃至請求項27のいずれかに記載のモータ制御方法。
further comprising an offset correction step;
In the offset correction step, a d-axis correction voltage ΔVd and a q-axis correction voltage ΔVq are generated based on the d-axis feedback current value Id and the q-axis feedback current value Iq, respectively. 28. Any one of claims 15 to 27, wherein the d-axis correction voltage ΔVd and the q-axis correction voltage ΔVq are added to the value Vd and the q-axis voltage command value Vq, respectively, and output to the control signal generator. Motor control method as described.
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