JP7222290B2 - motor controller - Google Patents
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Description
開示の技術は、モータ制御装置に関する。 The disclosed technology relates to a motor control device.
ベクトル制御でモータの駆動を制御するモータ制御装置では、モータの回転速度が速度指令値(目標速度)になるようにd軸電流指令値及びq軸電流指令値が生成され、d軸電流指令値及びq軸電流指令値からd軸電圧指令値及びq軸電圧指令値が生成される。さらに、d軸電圧指令値及びq軸電圧指令値が三相の出力電圧指令値へ変換され、IPM(Intelligent Power Module)でのスイッチングを制御するための信号(以下では「IPM制御信号」と呼ぶ)が、PWM(Pulse Width Modulation)によって三相の出力電圧指令値から生成されてIPMへ出力される。IPMでは、入力されたIPM制御信号に応じたスイッチングが行われて三相電圧が生成され、生成された三相電圧がモータに印可されることによりモータが駆動される。 In a motor control device that controls the driving of a motor by vector control, a d-axis current command value and a q-axis current command value are generated so that the rotation speed of the motor becomes a speed command value (target speed), and the d-axis current command value A d-axis voltage command value and a q-axis voltage command value are generated from the q-axis current command value and the q-axis current command value. Furthermore, the d-axis voltage command value and the q-axis voltage command value are converted into three-phase output voltage command values, and signals for controlling switching in an IPM (Intelligent Power Module) (hereinafter referred to as "IPM control signals") ) are generated from three-phase output voltage command values by PWM (Pulse Width Modulation) and output to the IPM. In the IPM, switching is performed according to the input IPM control signal to generate a three-phase voltage, and the motor is driven by applying the generated three-phase voltage to the motor.
PWMでは、PWMの搬送波であるキャリア信号と三相の電圧指令値(Vu*,Vv*,Vw*)との比較結果に基づいて、IPM制御信号が生成される。ここで、PWMには「同期PWM」と「非同期PWM」とがある。 In PWM, an IPM control signal is generated based on a comparison result between a carrier signal, which is a carrier wave of PWM, and three-phase voltage command values (Vu * , Vv * , Vw * ). Here, PWM includes "synchronous PWM" and "asynchronous PWM".
同期PWMでは、キャリア信号のゼロクロス点と三相の出力電圧指令値(Vu*,Vv*,Vw*)のゼロクロス点が常に一致するように、つまり、キャリア信号の周波数(以下では「キャリア周波数」と呼ぶ)と三相の電圧指令値の周波数(以下では「電気角周波数」と呼ぶ)とが周波数同期(キャリア周波数と電気角周波数が整数倍の関係)かつ位相同期(ゼロクロス点の一致)するようにキャリア周波数が制御される。そのため、三相の出力電圧指令値(Vu*,Vv*,Vw*)の位相はIPM制御信号の位相と常に一致する。しかし、同期PWMでは、三相の出力電圧指令値(Vu*,Vv*,Vw*)の位相とIPM制御信号の位相とを常に一致させるために、モータの回転周波数(以下では「回転速度」と同義)に応じてキャリア周波数を制御することが必要になるため、制御が複雑になり高性能なマイクロコンピュータやプロセッサ(CPU)などが必要となる。 In synchronous PWM, the zero-crossing points of the carrier signal and the zero-crossing points of the three-phase output voltage command values (Vu * , Vv * , Vw * ) always match, that is, the frequency of the carrier signal (hereinafter referred to as "carrier frequency"). ) and the frequency of the three-phase voltage command value (hereafter referred to as "electrical angular frequency") are frequency-synchronized (relationship between the carrier frequency and the electrical angular frequency are integer multiples) and phase-synchronized (zero-cross point coincidence) The carrier frequency is controlled as follows. Therefore, the phases of the three-phase output voltage command values (Vu * , Vv * , Vw * ) always match the phase of the IPM control signal. However, in synchronous PWM, in order to always match the phase of the three-phase output voltage command values (Vu * , Vv * , Vw * ) with the phase of the IPM control signal, the rotation frequency of the motor (hereinafter referred to as "rotational speed") Since it is necessary to control the carrier frequency in accordance with the frequency, the control becomes complicated and a high-performance microcomputer or processor (CPU) is required.
これに対し、非同期PWMでは、同期PWMのようなキャリア周波数の制御が行われないため、同期PWMに比べて、PWMに係る処理を軽減することができる。しかし、非同期PWMでは、回転周波数の変化によらず常に固定のキャリア周波数が用いられるため、キャリア信号のゼロクロス点と三相の出力電圧指令値(Vu*,Vv*,Vw*)のゼロクロス点が一致しないことがある。このため、非同期PWMでは、三相の出力電圧指令値(Vu*,Vv*,Vw*)とIPM制御信号との間の位相誤差(以下では「非同期位相誤差」と呼ぶ)が生じる。 On the other hand, in asynchronous PWM, unlike synchronous PWM, control of the carrier frequency is not performed, so compared to synchronous PWM, processing related to PWM can be reduced. However, in asynchronous PWM, since a fixed carrier frequency is always used regardless of changes in the rotation frequency, the zero cross point of the carrier signal and the zero cross point of the three-phase output voltage command values (Vu * , Vv * , Vw * ) are may not match. Therefore, in the asynchronous PWM, a phase error (hereinafter referred to as "asynchronous phase error") occurs between the three-phase output voltage command values (Vu * , Vv * , Vw * ) and the IPM control signal.
また、PWMでは、モータの運転効率を高めるために、IPMの母線電圧よりも大きい電圧をモータに印加することを可能にする「過変調」が行われることがある。変調率は、三相の出力電圧指令値(Vu*,Vv*,Vw*)の基本波をキャリア信号の振幅値で除した値をいい、変調率が「1」を超えるPWMが行われることにより過変調となる。 Also, PWM may be "over-modulated" to allow a higher voltage to be applied to the motor than the bus voltage of the IPM in order to increase the operating efficiency of the motor. The modulation factor is a value obtained by dividing the fundamental wave of the three-phase output voltage command values (Vu * , Vv * , Vw * ) by the amplitude value of the carrier signal, and PWM with a modulation factor exceeding "1" is performed. overmodulation.
非同期PWMにおいて過変調が行われる場合、非同期PWMにおいて発生する非同期位相誤差が過変調により増大してしまう。この非同期位相誤差の増大は、モータが運転時に発する騒音の増加要因となる。 When overmodulation is performed in asynchronous PWM, the overmodulation increases the asynchronous phase error that occurs in asynchronous PWM. An increase in the asynchronous phase error causes an increase in noise generated by the motor during operation.
開示の技術は、上記に鑑みてなされたものであって、非同期PWMにおいて過変調時に発生する非同期位相誤差の影響を抑制することを目的とする。 The disclosed technique has been made in view of the above, and aims to suppress the influence of an asynchronous phase error that occurs during overmodulation in asynchronous PWM.
開示の態様のモータ制御装置は、PWM部と、変調制御部とを有する。PWM部は、過変調のPWMを行うことが可能であり、かつ、非同期PWMを行う。変調制御部は、キャリア周波数が、過変調時のキャリア信号と三相の出力電圧指令値(Vu*,Vv*,Vw*)との位相誤差(非同期位相誤差)の影響を受けない条件を満たすか否かを判定し、その判定結果に基づいてPWM部における過変調を許可または禁止する。 A motor control device according to an aspect of the disclosure includes a PWM section and a modulation control section. The PWM section is capable of performing overmodulated PWM and performs asynchronous PWM. The modulation control unit satisfies the condition that the carrier frequency is not affected by the phase error (asynchronous phase error) between the carrier signal and the three-phase output voltage command values (Vu * , Vv * , Vw * ) during overmodulation. Then, based on the result of the determination, overmodulation in the PWM section is permitted or prohibited.
開示の態様によれば、非同期PWMにおいて過変調時に発生する非同期位相誤差の影響を抑制することができる。 According to an aspect of the disclosure, it is possible to suppress the influence of an asynchronous phase error that occurs during overmodulation in asynchronous PWM.
以下に、本願の開示するモータ制御装置の実施例を図面に基づいて説明する。なお、この実施例により本願の開示するモータ制御装置が限定されるものではない。また、実施例において同一の機能を有する構成、及び、同一の処理を行うステップには同一の符号を付す。 An embodiment of the motor control device disclosed in the present application will be described below with reference to the drawings. It should be noted that the motor control device disclosed in the present application is not limited to this embodiment. Also, in the embodiments, the same symbols are attached to the configurations having the same functions and the steps performing the same processing.
[実施例1]
<モータ制御装置の構成>
図1は、実施例1のモータ制御装置の構成例を示す図である。図1に示すモータ制御装置100は、非同期PWMを行う。また、モータ制御装置100は、過変調を行うことが可能である。
[Example 1]
<Configuration of motor control device>
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of a motor control device according to a first embodiment. The
図1において、モータ制御装置100は、減算部11,14,15,19と、速度制御部12と、励磁電流制御部13と、d軸電流制御部16と、q軸電流制御部17と、非干渉化制御部18と、加算部20と、dq/3φ変換部21と、PWM部22と、IPM23と、3φ電流算出部24と、3φ/dq変換部25と、軸誤差算出部26と、PLL制御部29と、位置推定部30と、1/Pn処理部31と、変調制御部41とを有する。モータ制御装置100は、モータMに接続される。
In FIG. 1, the
減算部11,14,15,19、速度制御部12、励磁電流制御部13、d軸電流制御部16、q軸電流制御部17、非干渉化制御部18、加算部20、dq/3φ変換部21、PWM部22、3φ電流算出部24、3φ/dq変換部25、軸誤差算出部26、PLL制御部29、位置推定部30、1/Pn処理部31、及び、変調制御部41は、ハードウェアとして、例えばマイクロコンピュータまたはプロセッサにより実現される。プロセッサの一例として、CPU(Central Processing Unit)、DSP(Digital Signal Processor)、FPGA(Field Programmable Gate Array)等が挙げられる。
減算部11は、機械角速度指令値ωm*から機械角速度ωmを減算することにより機械角速度偏差Δωを算出し、算出した機械角速度偏差Δωを速度制御部12へ出力する。機械角速度指令値ωm*は、モータ制御装置100の外部から減算部11に入力される。また、機械角速度ωmは、1/Pn処理部31から減算部11に入力される。
速度制御部12は、機械角速度偏差Δωが小さくなるようなq軸電流指令値Iq*を生成し、生成したq軸電流指令値Iq*を励磁電流制御部13及び減算部15へ出力する。
The speed control unit 12 generates a q-axis current command value Iq * that reduces the mechanical angular speed deviation Δω, and outputs the generated q-axis current command value Iq * to the excitation
励磁電流制御部13は、q軸電流指令値Iq*からd軸電流指令値Id*を生成し、生成したd軸電流指令値Id*を減算部14へ出力する。
The excitation
なお、d軸及びq軸は二相の回転座標系の座標軸を表し、Id、Iq及び後述するVd、Vqはこの座標軸上の電流及び電圧である。 The d-axis and the q-axis represent coordinate axes of a two-phase rotating coordinate system, and Id, Iq and Vd, Vq, which will be described later, are current and voltage on these coordinate axes.
減算部14は、d軸電流指令値Id*からd軸電流Idを減算することによりd軸電流偏差ΔIdを算出し、算出したd軸電流偏差ΔIdをd軸電流制御部16へ出力する。
減算部15は、q軸電流指令値Iq*からq軸電流Iqを減算することによりq軸電流偏差ΔIqを算出し、算出したq軸電流偏差ΔIqをq軸電流制御部17へ出力する。
d軸電流制御部16は、d軸電流偏差ΔIdからd軸電圧指令値Vd**を生成し、生成したd軸電圧指令値Vd**を減算部19へ出力する。
The d-axis
q軸電流制御部17は、q軸電流偏差ΔIqからq軸電圧指令値Vq**を生成し、生成したq軸電圧指令値Vq**を加算部20へ出力する。
The q-axis
非干渉化制御部18は、d軸とq軸との間に発生する干渉をキャンセルしてd軸とq軸とをそれぞれ独立に制御するための非干渉化補正値を生成する。例えば、非干渉化制御部18は、3φ/dq変換部25から入力されるd軸電流Idと、PLL制御部29から入力される電気角速度ωeとから、d軸電圧指令値Vd**を非干渉化するためのd軸非干渉化補正値Vdaを生成し、生成したd軸非干渉化補正値Vdaを減算部19へ出力する。また例えば、非干渉化制御部18は、3φ/dq変換部25から入力されるq軸電流Iqと、PLL制御部29から入力される電気角速度ωeとから、q軸電圧指令値Vq**を非干渉化するためのq軸非干渉化補正値Vqaを生成し、生成したq軸非干渉化補正値Vqaを加算部20へ出力する。
The
減算部19は、d軸電圧指令値Vd**からd軸非干渉化補正値Vdaを減算することによりd軸電圧指令値Vd**を非干渉化し、非干渉化後のd軸電圧指令値Vd*をdq/3φ変換部21及び軸誤差算出部26へ出力する。
The
加算部20は、q軸電圧指令値Vq**にq軸非干渉化補正値Vqaを加算することによりq軸電圧指令値Vq**を非干渉化し、非干渉化後のq軸電圧指令値Vq*をdq/3φ変換部21及び軸誤差算出部26へ出力する。
The
dq/3φ変換部21は、電気角位相(dq軸位相)θdqを用いて、二相のd軸電圧指令値Vd*及びq軸電圧指令値Vq*を、三相のU相出力電圧指令値Vu*、V相出力電圧指令値Vv*、W相出力電圧指令値Vw*へ変換し、変換後のU相出力電圧指令値Vu*、V相出力電圧指令値Vv*、W相出力電圧指令値Vw*をPWM部22へ出力する。なお、Vu*,Vv*,Vw*、及び、後述のIu,Iv,Iwは、三相の固定座標系の電圧及び電流である。
The dq/
PWM部22は、変調制御部41からの制御の下で、キャリア信号と、三相のU相出力電圧指令値Vu*、V相出力電圧指令値Vv*、W相出力電圧指令値Vw*との比較結果に基づいて、非同期PWMにより6相のIPM制御信号を生成し、生成したIPM制御信号をIPM23へ出力する。なお、キャリア信号は、入力されたキャリア周波数fcをもとにPWM部22で生成される。
Under the control of the
IPM23は、IPM制御信号に基づくIPM23でのスイッチング制御により、モータ制御装置100の外部から印加される直流電圧Vdcから、モータMのU相、V相、W相のそれぞれへ印可する交流電圧を生成し、生成したそれぞれの交流電圧をモータMのU相、V相、W相へ印加する。
The IPM 23 generates AC voltages to be applied to each of the U-phase, V-phase, and W-phase of the motor M from the DC voltage Vdc applied from the outside of the
3φ電流算出部24は、IPM23の母線電流を検出し、検出した母線電流と、PWM部22から出力される6相PWMスイッチング情報SIとから、モータMのU相電流Iu、V相電流Iv、W相電流Iwを算出する。3φ電流算出部24は、算出したU相電流Iu、V相電流Iv、W相電流Iwを3φ/dq変換部25へ出力する。
The 3φ current calculation unit 24 detects the bus current of the IPM 23, and based on the detected bus current and the 6-phase PWM switching information SI output from the PWM unit 22, the U-phase current Iu, the V-phase current Iv, and the W-phase current Iw is calculated. The 3φ current calculator 24 outputs the calculated U-phase current Iu, V-phase current Iv, and W-phase current Iw to the 3φ/
3φ/dq変換部25は、電気角位相θdqを用いて、三相のU相電流Iu、V相電流Iv、W相電流Iwを、二相のd軸電流Id及びq軸電流Iqへ変換し、d軸電流Idを減算部14、非干渉化制御部18及び軸誤差算出部26へ出力し、q軸電流Iqを減算部15、非干渉化制御部18及び軸誤差算出部26へ出力する。
The 3φ/
軸誤差算出部26は、d軸電圧指令値Vd*と、q軸電圧指令値Vq*と、d軸電流Idと、q軸電流Iqとから、実際のdq軸と制御上のdq軸との間のずれを示す軸誤差変動Δθを算出し、算出した軸誤差変動ΔθをPLL制御部29へ出力する。
The
PLL制御部29は、軸誤差変動Δθから、モータMの現在の回転の角速度である電気角速度ωeを算出し、算出した電気角速度ωeを非干渉化制御部18、位置推定部30及び1/Pn処理部31へ出力する。
The
1/Pn処理部31は、電気角速度ωeをモータMの極対数Pnで除算することより機械角速度ωmを算出し、算出した機械角速度ωmを減算部11へ出力する。
The 1/
位置推定部30は、電気角速度ωeから、モータMの現在のロータの位置を示す電気角位相θdqを算出し、算出した電気角位相θdqをdq/3φ変換部21及び3φ/dq変換部25へ出力する。
The position estimator 30 calculates an electrical angular phase θdq indicating the current position of the rotor of the motor M from the electrical angular velocity ωe, and transfers the calculated electrical angle phase θdq to the dq/
変調制御部41には、モータ制御装置100の外部からキャリア周波数fc及び電気角速度目標値ωet*が入力される。変調制御部41は、キャリア周波数fcと電気角速度目標値ωet*とに基づいて、非同期位相誤差による影響を受けるか否か判定するためにキャリア周波数fcと電気角速度目標値ωet*である電気角周波数の目標値との比を演算する演算部(図示なし)を備え、その演算結果により過変調を許可するか否か判定し、PWM部22を制御する。変調制御部41の詳細については後述する。
The carrier frequency fc and the electrical angular velocity target value ωet * are input to the
なお、減算部11に入力される機械角速度指令値ωm*は、変調制御部41に入力される電気角速度目標値ωet*をモータMの極対数Pnで除算した値である機械角速度目標値に徐々に近づくようにモータ制御装置100の外部にて算出される。
Note that the mechanical angular velocity command value ωm * input to the
<モータ制御装置の動作>
図2~図11は、実施例1のモータ制御装置の動作例の説明に供する図である。
<Operation of motor controller>
2 to 11 are diagrams for explaining an operation example of the motor control device according to the first embodiment.
図2及び図3の説明の便宜上、U相の出力電圧指令値Vu*を信号波U相、V相の出力電圧指令値Vv*を信号波V相、W相の出力電圧指令値Vw*を信号波W相とそれぞれ呼ぶ。 2 and 3, the output voltage command value Vu * of the U phase is the signal wave U phase, the output voltage command value Vv * of the V phase is the signal wave V phase, and the output voltage command value Vw * of the W phase is These are called signal wave W phases.
図2に、同期PWMにおけるキャリア信号と三相の出力電圧指令値(Vu*,Vv*,Vw*)との関係を示し、図3に、非同期PWMにおけるキャリア信号と三相の出力電圧指令値(Vu*,Vv*,Vw*)との関係を示す。図2及び図3に示すように、同期PWM及び非同期PWMの何れにおいても、信号波U相と信号波V相と信号波W相との間の相互の位相差は120度である。信号波U相と信号波V相と信号波W相との間の相互の位相差の120度は、各信号波の1周期に相当する360度を3分の1にした角度に一致する。また、キャリア周波数が各信号波の周波数の3倍に一致するとき、すなわち、各信号波の1周期分は、キャリア信号の3周期分に相当する。 FIG. 2 shows the relationship between the carrier signal and three-phase output voltage command values (Vu * , Vv * , Vw * ) in synchronous PWM, and FIG. 3 shows the carrier signal and three-phase output voltage command values in asynchronous PWM. (Vu * , Vv * , Vw * ). As shown in FIGS. 2 and 3, in both synchronous PWM and asynchronous PWM, the mutual phase difference between the signal wave U-phase, the signal wave V-phase, and the signal wave W-phase is 120 degrees. A mutual phase difference of 120 degrees between the signal wave U-phase, signal wave V-phase, and signal wave W-phase corresponds to 1/3 of 360 degrees corresponding to one cycle of each signal wave. Also, when the carrier frequency is three times the frequency of each signal wave, that is, one cycle of each signal wave corresponds to three cycles of the carrier signal.
このため、同期PWMでは、キャリア周波数が各信号波の周波数の3×n倍(nは正の整数)であるときに、図2に示すように、信号波U相、信号波V相及び信号波W相のすべてのゼロクロス点が、キャリア信号のゼロクロス点と一致する。 For this reason, in synchronous PWM, when the carrier frequency is 3×n times the frequency of each signal wave (n is a positive integer), as shown in FIG. All zero crossing points of the wave W phase coincide with the zero crossing points of the carrier signal.
一方で、非同期PWMでは、図3に示すように、信号波U相、信号波V相及び信号波W相の各ゼロクロス点が、キャリア信号のゼロクロス点と一致しないことがある。このため、非同期PWMでは、非同期位相誤差が発生する。以下、非同期位相誤差について、位相同期ループ(Phase Locked Loop:PLL)の概念を用いて考える。 On the other hand, in asynchronous PWM, as shown in FIG. 3, the zero-crossing points of the U-phase signal wave, the V-phase signal wave, and the W-phase signal wave may not coincide with the zero-crossing points of the carrier signal. Therefore, in asynchronous PWM, an asynchronous phase error occurs. The asynchronous phase error will be considered below using the concept of a Phase Locked Loop (PLL).
図4に、PLLの入出力の一例を示す。基準信号(PLL入力信号)を周期Trefの方形波CLKrefとし、発振子信号(PLL出力信号)を周期Tsの方形波CLKsとする。発振子信号と基準信号の位相がずれた状態の発振子信号の方形波を方形波CLKs’とする。図4では、方形波CLKrefと方形波CLKsと方形波CLKs’との関係を示す。図4には、方形波CLKsの位相が方形波CLKrefの位相と一致し、方形波CLKs’の位相が方形波CLKref,CLKsの位相に対してΔTだけ遅れている場合を示し、方形波CLKsの周波数は方形波CLKrefの周波数と整数倍の関係であり、方形波CLKs’の周波数も方形波CLKrefの周波数と整数倍の関係である。つまり、方形波CLKsと方形波CLKrefとの関係は同期PWMにおけるキャリア信号と三相の出力電圧指令値(Vu*,Vv*,Vw*)との関係に相当し、方形波CLKs’と方形波CLKrefとの関係は同期PWMにおけるキャリア信号と三相の出力電圧指令値(Vu*,Vv*,Vw*)との位相がΔTだけずれた関係に相当する。 FIG. 4 shows an example of inputs and outputs of the PLL. It is assumed that the reference signal (PLL input signal) is a square wave CLKref of period Tref, and the oscillator signal (PLL output signal) is a square wave CLKs of period Ts. The square wave of the oscillator signal in which the phases of the oscillator signal and the reference signal are out of phase is assumed to be a square wave CLKs'. FIG. 4 shows the relationship between the square wave CLKref, the square wave CLKs, and the square wave CLKs'. FIG. 4 shows the case where the phase of the square wave CLKs matches the phase of the square wave CLKref and the phase of the square wave CLKs' lags the phases of the square waves CLKref and CLKs by ΔT. The frequency has a relationship with the frequency of the square wave CLKref and an integer multiple, and the frequency of the square wave CLKs' also has a relationship with the frequency of the square wave CLKref and an integer multiple. That is, the relationship between the square wave CLKs and the square wave CLKref corresponds to the relationship between the carrier signal and the three-phase output voltage command values (Vu * , Vv * , Vw * ) in synchronous PWM, and the square wave CLKs' and the square wave The relationship with CLKref corresponds to the relationship in which the carrier signal in synchronous PWM and the three-phase output voltage command values (Vu * , Vv * , Vw * ) are out of phase by ΔT.
図4において、方形波CLKrefと方形波CLKsとの間では、周期Trefの中に周期Tsが5個含まれている。一方で、方形波CLKrefと方形波CLKs’との間では、ΔTだけ位相がずれているものの、方形波CLKrefと方形波CLKsとの間と同様に、周期Trefの中に周期Tsが5個含まれている。言い換えれば、方形波CLKrefの1周期内に方形波CLKsと方形波CLKs’の立ち下がる回数(立下りエッジ数)がいくつ含むかを数えると、どちらも5個含まれている。 In FIG. 4, between the square wave CLKref and the square wave CLKs, the period Tref includes five periods Ts. On the other hand, although the square wave CLKref and the square wave CLKs' are out of phase by ΔT, the period Tref includes five periods Ts, as in the case between the square wave CLKref and the square wave CLKs. is In other words, when counting the number of times the square waves CLKs and square waves CLKs' fall (the number of falling edges) within one period of the square wave CLKref, both of them are five.
よって、図4において、方形波CLKrefと方形波CLKs,CLKs’との関係を周波数の観点で見れば、方形波CLKs,CLKs’はどちらも方形波CLKrefに対して「周波数が整数倍」の関係にある。また、方形波CLKrefと方形波CLKs,CLKs’との関係を位相の観点で見れば、方形波CLKsは方形波CLKrefに対して位相同期の関係にある一方で、方形波CLKs’は方形波CLKrefに対して位相非同期の関係にある。 Therefore, in FIG. 4, looking at the relationship between the square wave CLKref and the square waves CLKs and CLKs' in terms of frequency, both the square waves CLKs and CLKs' have a relationship of "the frequency is an integer multiple" with respect to the square wave CLKref. It is in. Also, looking at the relationship between the square wave CLKref and the square waves CLKs and CLKs' in terms of phase, the square wave CLKs has a phase synchronous relationship with the square wave CLKref, while the square wave CLKs' is the square wave CLKref. is phase-asynchronous with respect to
方形波CLKs,CLKs’が方形波CLKrefに対して周波数が整数倍の関係にあれば、たとえΔTの位相ずれである位相誤差が生じていても、次の周期Trefにおいても、方形波CLKref,CLKs,CLKs’の位相の関係(位相誤差)は一定に保たれる。つまり、次の周期Trefにおいても、方形波CLKref,CLKsと方形波CLKs’との間にはΔTの位相ずれが生じる。以上のことをキャリア信号と三相の出力電圧指令値(Vu*,Vv*,Vw*)との関係性に置き換えてみると、キャリア周波数と三相の出力電圧指令値(Vu*,Vv*,Vw*)の周波数の関係が整数倍であれば、キャリア信号と三相の出力電圧指令値(Vu*,Vv*,Vw*)に位相のずれがあったとしても、PWM部でIPM制御信号を生成する際、三相の出力電圧指令値(Vu*,Vv*,Vw*)の出力電圧位相のタイミングが一定であることを意味する。 If the square waves CLKs and CLKs' have a frequency integral multiple of the square wave CLKref, even if there is a phase error of ΔT, the square waves CLKref and CLKs will be generated even in the next period Tref. , CLKs' are kept constant. That is, even in the next period Tref, a phase shift of ΔT occurs between the square waves CLKref, CLKs and the square wave CLKs'. Replacing the above with the relationship between the carrier signal and the three-phase output voltage command values (Vu * , Vv * , Vw * ), the carrier frequency and the three-phase output voltage command values (Vu * , Vv *) , Vw * ) is an integer multiple, even if there is a phase shift between the carrier signal and the three-phase output voltage command values (Vu * , Vv * , Vw * ), the PWM unit performs IPM control. This means that the timing of the output voltage phases of the three-phase output voltage command values (Vu * , Vv * , Vw * ) is constant when the signal is generated.
よって、非同期PWMにおいても、キャリア周波数と三相の出力電圧指令値(Vu*,Vv*,Vw*)の周波数との間に「周波数が整数倍」の関係にあれば、非同期位相誤差は一定に保たれると言える。このため、非同期位相誤差は変動要素を持たない位相誤差、つまり、オフセットとして捉えることができる。 Therefore, even in asynchronous PWM, if the carrier frequency and the frequency of the three-phase output voltage command values (Vu * , Vv * , Vw * ) are in the relationship of "the frequency is an integer multiple", the asynchronous phase error is constant. can be said to be kept at Therefore, the asynchronous phase error can be regarded as a phase error without a variable element, that is, as an offset.
次いで、図5に、PLLの入出力の一例を示す。基準信号(PLL入力信号)を周期Trefの方形波CLKrefとし、発振子信号(PLL出力信号)を周期Tsの方形波CLKsとする。発振子信号と基準信号の位相がずれた状態の発振子信号の方形波を方形波CLKs’とする。図4では、方形波CLKrefと方形波CLKsと方形波CLKs’との関係を示す。発振子信号の周波数は基準信号の周波数の9倍としている。図5には、方形波CLKsの位相が方形波CLKrefの位相と一致し、方形波CLKs’の位相が方形波CLKref,CLKsの位相に対してΔTだけ遅れている場合を示す。図5において、方形波CLKrefの周期Trefの3分の1の周期Tref/3(以下では「3分の1周期Tref/3」と呼ぶ)に含まれる方形波CLKs, CLKs’の立ち上がりエッジの個数は、共に、何れの3分の1周期Tref/3においても、3個である。 Next, FIG. 5 shows an example of inputs and outputs of the PLL. It is assumed that the reference signal (PLL input signal) is a square wave CLKref of period Tref, and the oscillator signal (PLL output signal) is a square wave CLKs of period Ts. A square wave of the oscillator signal in which the phases of the oscillator signal and the reference signal are out of phase is assumed to be a square wave CLKs'. FIG. 4 shows the relationship between the square wave CLKref, the square wave CLKs, and the square wave CLKs'. The frequency of the oscillator signal is nine times the frequency of the reference signal. FIG. 5 shows a case where the phase of the square wave CLKs matches the phase of the square wave CLKref and the phase of the square wave CLKs' lags the phases of the square waves CLKref and CLKs by ΔT. In FIG. 5, the number of rising edges of the square waves CLKs and CLKs' included in the period Tref/3, which is one third of the period Tref of the square wave CLKref (hereinafter referred to as "one-third period Tref/3") are three in any one-third period Tref/3.
図5では発振子信号の周波数は基準信号の周波数の9倍となっている。つまり、「発振子周波数/基準信号周波数=3×n倍(nは正の整数)」となっている。ここで、「発信子周波数/基準信号周波数=3×n(nは正の整数)」となる理由は、3相の信号波(U相、V相、W相)それぞれの位相が120度ずれているため、任意の1相の信号波のゼロクロスを起点として1周期360°を見たとき、その1周期中には3相の信号波のいずれかのゼロクロスが60°間隔で周期的に現れ、現れた全てのゼロクロスにキャリア信号を同期させるには、キャリア信号周波数のもととなる発信子周波数が、各相の信号波の周波数である基準信号周波数の3×n倍(nは正の整数)となるためである。この周波数比が3×n倍であることは、同期PWMである要素の1つとなる。また、図5から、方形波CLKs,CLKs’が方形波CLKrefに対して周波数の整数倍の関係にあれば、たとえΔTの位相ずれが生じていても、3分の1周期Tref/3の中に含まれる周期Tsの個数、すなわち、3分の1周期Tref/3に含まれる方形波CLKs,CLKs’の立ち上がりエッジの個数が一定であることが分かる。言い換えれば、同期PWMにおいて位相を同期させていない状態、すなわち、非同期PWMにおいて周波数の関係だけ同期がとれた状態と等しい。 In FIG. 5, the frequency of the oscillator signal is nine times the frequency of the reference signal. That is, "oscillator frequency/reference signal frequency=3×n times (n is a positive integer)". Here, the reason for "oscillator frequency/reference signal frequency = 3 x n (n is a positive integer)" is that the phases of the three-phase signal waves (U phase, V phase, and W phase) are shifted by 120 degrees. Therefore, when looking at one cycle 360° from the zero crossing of any one phase signal wave, the zero crossings of any of the three phase signal waves appear periodically at 60° intervals during that one cycle. In order to synchronize the carrier signal with all zero crossings that appear, the oscillator frequency, which is the basis of the carrier signal frequency, must be 3×n times (where n is a positive integer). The fact that this frequency ratio is 3×n times is one of the factors of synchronous PWM. Further, from FIG. 5, if the square waves CLKs and CLKs' are in a relationship of integral multiples of the frequency with respect to the square wave CLKref, even if there is a phase shift of ΔT, there is a 1/3 period Tref/3. , that is, the number of rising edges of the square waves CLKs and CLKs' included in the 1/3 period Tref/3 is constant. In other words, it is equivalent to a state in which phases are not synchronized in synchronous PWM, that is, a state in which only frequency is synchronized in asynchronous PWM.
次いで、図6に、PLLの入出力の一例を示す。基準信号(PLL入力信号)を周期Trefの方形波CLKrefとし、発振子信号(PLL出力信号)を周期Tsの方形波CLKsとする。発振子信号と基準信号の位相がずれた状態の発振子信号の方形波を方形波CLKs’とする。図4では、方形波CLKrefと方形波CLKsと方形波CLKs’との関係を示す。発振子信号の周波数は基準信号の周波数の9.4倍としている。周波数が3×n倍(nは正の整数)の関係ではない場合、倍数を3で除算すると商に小数部、または、剰余を含まなければならない。例えば、9.3倍を3で除算すると商が3.1となり小数部を含む。このような小数部が生じると、キャリア周波数が三相の出力電圧指令値(Vu*,Vv*,Vw*)の周波数の関係が3×n倍とは異なり、商の小数部分や剰余により非同期位相誤差が一定でなくなる。このため、図6に示す周期Trefの次の周期Trefでは、3分の1周期Tref/3に含まれる方形波CLKsの立ち上がりエッジが3個にならない場合、例えば、余りの分で4個になる場合が生じる。 Next, FIG. 6 shows an example of inputs and outputs of the PLL. It is assumed that the reference signal (PLL input signal) is a square wave CLKref of period Tref, and the oscillator signal (PLL output signal) is a square wave CLKs of period Ts. The square wave of the oscillator signal in which the phases of the oscillator signal and the reference signal are out of phase is assumed to be a square wave CLKs'. FIG. 4 shows the relationship between the square wave CLKref, the square wave CLKs, and the square wave CLKs'. The frequency of the oscillator signal is 9.4 times the frequency of the reference signal. If the frequencies are not related by 3×n (where n is a positive integer), the quotient must contain a fractional part or a remainder when the multiple is divided by 3. For example, dividing 9.3 times by 3 gives a quotient of 3.1 and includes a fractional part. When such a fractional part occurs, the frequency relationship of the output voltage command values (Vu * , Vv * , Vw * ) with a three-phase carrier frequency is different from 3×n times, and the fractional part and the remainder of the quotient cause asynchronous Phase error is no longer constant. Therefore, in the period Tref next to the period Tref shown in FIG. case arises.
次いで、図7に、PLLの入出力の一例を示す。基準信号(PLL入力信号)を周期Trefの方形波CLKrefとし、発振子信号(PLL出力信号)を周期Tsの方形波CLKsとする。発振子信号と基準信号の位相がずれた状態の発振子信号の方形波を方形波CLKs’とする。図4では、方形波CLKrefと方形波CLKsと方形波CLKs’との関係を示す。発振子信号の周波数は基準信号の周波数の9.7倍としている。周波数が3×n倍(nは正の整数)の関係ではない場合、倍数を3で除算すると、9.4倍と同様に商に小数部、または、剰余を含まなければならない。ここで9.4倍の場合における小数部を含めない商は3、剰余は0.4となり、9.7倍の場合における小数部を含めない商は3、剰余は0.7となる。次の周期Trefには剰余分が含まれる為、位相が剰余分だけずれ込む。このため、3分の1周期Tref/3に含まれる方形波CLKsの立ち上がりエッジが4個になる確率が高いことが分かる。 Next, FIG. 7 shows an example of inputs and outputs of the PLL. It is assumed that the reference signal (PLL input signal) is a square wave CLKref with a period Tref, and the oscillator signal (PLL output signal) is a square wave CLKs with a period Ts. A square wave of the oscillator signal in which the phases of the oscillator signal and the reference signal are out of phase is assumed to be a square wave CLKs'. FIG. 4 shows the relationship between the square wave CLKref, the square wave CLKs, and the square wave CLKs'. The frequency of the oscillator signal is 9.7 times the frequency of the reference signal. If the frequencies are not related by 3×n (where n is a positive integer), then dividing the multiple by 3 must include a fractional part or remainder in the quotient, as with 9.4. In the case of 9.4 times, the quotient not including the decimal part is 3 and the remainder is 0.4, and in the case of 9.7 times the quotient not including the decimal part is 3 and the remainder is 0.7. Since the next period Tref contains the remainder, the phase is shifted by the remainder. Therefore, it can be seen that there is a high probability that the square wave CLKs included in the 1/3 cycle Tref/3 will have four rising edges.
以上の図4~図7を用いた説明により、非同期PWMにおいて検証した結果、「キャリア周波数/電気角周波数」、つまり、キャリア周波数が電気角周波数の「(3×n倍-0.5)(nは正の整数)」以上、かつ、「(3×n倍+0.5)(nは正の整数)」未満であれば、非同期位相誤差の影響を抑制できることが分かる。 4 to 7 above, as a result of verification in asynchronous PWM, the result is that "carrier frequency/electrical angular frequency", that is, the carrier frequency is the electrical angular frequency "(3 × n times - 0.5) ( It can be seen that the influence of the asynchronous phase error can be suppressed if n is a positive integer)” or more and less than “(3×n times+0.5) (n is a positive integer)”.
図8及び図9に、非同期PWMにおいて、キャリア周波数が電気角周波数の3×n倍(nは正の整数)以外の整数倍のときのキャリア信号による三相の出力電圧指令値(Vu*,Vv*,Vw*)のサンプル点を示す。図8及び図9には、一例として、キャリア周波数が電気角周波数の19倍であるときのサンプル点を示す。図8は図9を拡大した波形を示しており、正弦波状にサンプル点をとった波形であることがわかる。図9には正弦波状にサンプル点をとった波形を80周期分示す。図9では、U相、V相、W相のサンプリング点がバラバラ(各相に相関性がない)であることがわかる。すなわち、3×n倍(nは正の整数)以外の整数倍のとき、倍数を3で除算した際の商の小数部分や剰余により、位相がずれる。これにより非同期位相誤差が一定でなくなる。 8 and 9 show three-phase output voltage command values (Vu * , Vv * , Vw * ) sample points. As an example, FIGS. 8 and 9 show sample points when the carrier frequency is 19 times the electrical angular frequency. FIG. 8 shows a waveform obtained by enlarging FIG. 9, and it can be seen that the waveform is sinusoidally sampled. FIG. 9 shows a waveform of 80 cycles in which sample points are taken in a sinusoidal form. It can be seen from FIG. 9 that the sampling points of the U-phase, V-phase, and W-phase are scattered (there is no correlation among the phases). That is, in the case of integer multiples other than 3×n (where n is a positive integer), the phase shifts due to the fractional part of the quotient and the remainder when the multiple is divided by 3. This causes the asynchronous phase error to become non-constant.
一方で、図10及び図11に、非同期PWMにおいて、キャリア周波数が電気角周波数の3×n倍(nは正の整数)の整数倍のときのキャリア信号による三相の出力電圧指令値(Vu*,Vv*,Vw*)のサンプル点を示す。図10及び図11には、一例として、キャリア周波数が電気角周波数の21倍であるときのサンプル点を示す。図10は図11を拡大した波形を示しており、正弦波状にサンプル点をとった波形であることがわかる。図11には正弦波状にサンプル点をとった波形を80周期分示す。図11では、U相、V相、W相のサンプリング点が規則正しく一定(各相に相関性がある)であることがわかる。すなわち。3×n倍(nは正の整数)の整数倍のとき、倍数を3で除算した際の商の小数部分や剰余がないことにより、位相のずれは一定となる。これにより非同期位相誤差が一定となる。 On the other hand, FIGS. 10 and 11 show three-phase output voltage command values (Vu * , Vv * , Vw * ) sample points. As an example, FIGS. 10 and 11 show sample points when the carrier frequency is 21 times the electrical angular frequency. FIG. 10 shows a waveform obtained by enlarging FIG. 11, and it can be seen that the waveform is sinusoidally sampled. FIG. 11 shows 80 cycles of a waveform with sampling points in a sinusoidal shape. In FIG. 11, it can be seen that the sampling points of the U-phase, V-phase, and W-phase are regular and constant (each phase has a correlation). Namely. In the case of an integer multiple of 3×n (where n is a positive integer), the phase shift is constant because there is no fractional part or remainder in the quotient when the multiple is divided by 3. This keeps the asynchronous phase error constant.
また、上記のように、非同期PWMにおいて、キャリア周波数が電気角周波数の「3×n倍-0.5(nは正の整数)」以上、かつ、「3×n倍+0.5(nは正の整数)」未満であれば、キャリア信号と三相の出力電圧指令値(Vu*,Vv*,Vw*)に位相ずれが生じても、非同期位相誤差の影響を抑制する。 Further, as described above, in asynchronous PWM, the carrier frequency is equal to or greater than "3×n times −0.5 (n is a positive integer)" of the electrical angle frequency, and "3×n times +0.5 (n is a positive integer)". If it is less than a positive integer), even if a phase shift occurs between the carrier signal and the three-phase output voltage command values (Vu * , Vv * , Vw * ), the influence of the asynchronous phase error is suppressed.
<モータ制御装置の処理>
図12は、実施例1のモータ制御装置の処理の一例を示すフローチャートである。図12に示すフローチャートによる処理は、PWM部22に三相の出力電圧指令値(Vu*,Vv*,Vw*)が入力されて、IPM23にIPM制御信号が出力される前に実施する。そのため、三相の出力電圧指令値(Vu*,Vv*,Vw*)が生成される周期内であればよい。
<Processing of motor control device>
12 is a flowchart illustrating an example of processing of the motor control device according to the first embodiment; FIG. The processing according to the flowchart shown in FIG. 12 is performed before the three-phase output voltage command values (Vu * , Vv * , Vw * ) are input to the PWM unit 22 and the IPM control signal is output to the IPM 23 . Therefore, it may be within the cycle in which the three-phase output voltage command values (Vu * , Vv * , Vw * ) are generated.
ステップS101において、変調制御部41は、式(1)に従って、キャリア周波数と電気角周波数の目標値との周波数比FRを算出する。なお、電気角周波数の目標値は、電気角速度目標値ωet*の電気角周波数である。
In step S101, the
周波数比FR
=キャリア周波数fc/電気角周波数の目標値
=キャリア周波数fc/(電気角速度目標値ωet*/(2×π))
…(1)
Frequency ratio FR
=Carrier frequency fc/Target value of electrical angular frequency =Carrier frequency fc/(Target value of electrical angular velocity ωet * /(2×π))
…(1)
次いで、ステップS103において、変調制御部41は、ステップS101で算出した周波数比FRを小数第一位で四捨五入することにより、周波数比FRを整数化する。以下では、整数化された周波数比FRを「整数化周波数比IFR」と呼ぶ。この整数化周波数比IFRを用いることで、周波数比FRは「(IFR-0.5)≦FR<(IFR+0.5)」の範囲の周波数比を持つことを意味する。これにより、次のステップである除算した結果の剰余により、キャリア周波数が電気角周波数の「3×n倍-0.5(nは正の整数)」以上、かつ、「3×n倍+0.5(nは正の整数)」未満か否かを判定できる。
Next, in step S103, the
次いで、ステップS105において、変調制御部41は、整数化周波数比IFRを3で除算する。
Next, in step S105, the
次いで、ステップS107において、変調制御部41は、ステップS105で除算した結果、割り切れて剰余Rが0(ゼロ)であるか否かを判定する。
Next, in step S107, the
ステップS103~S107の処理により、周波数比FRが「(3×n倍-0.5)以上、かつ、(3×n倍+0.5未満)(nは正の整数)」の範囲にあるか否か、つまり、キャリア周波数が電気角周波数の目標値の「(3×n倍-0.5)以上、かつ、(3×n倍+0.5未満)(nは正の整数)」であるか否かが判定される。上記の説明から、周波数比FRが「(3×n倍-0.5)以上、かつ、(3×n倍+0.5)未満(nは正の整数)」の範囲にあるという条件を満たしている場合には、過変調時のキャリア信号と三相の出力電圧指令値(Vu*,Vv*,Vw*)に位相ずれが生じても、非同期位相誤差の影響を抑制する。 Whether the frequency ratio FR is in the range of “(3×n times−0.5) or more and (3×n times+less than 0.5) (n is a positive integer)” by the processing of steps S103 to S107 No, that is, the carrier frequency is “(3×n times −0.5) or more and (3×n times + less than 0.5) (n is a positive integer)” of the target value of the electrical angle frequency It is determined whether or not From the above description, the condition that the frequency ratio FR is in the range of "(3 × n times - 0.5) or more and less than (3 × n times + 0.5) (n is a positive integer)" is satisfied In this case, even if a phase shift occurs between the carrier signal and the three-phase output voltage command values (Vu * , Vv * , Vw * ) during overmodulation, the influence of the asynchronous phase error is suppressed.
剰余Rが0である場合は(ステップS107:Yes)、ステップS109において、変調制御部41は、PWM部22が過変調を行うことを許可し、「1」を超える任意の値の第一変調率上限値MF1(例えば「第一変調率上限値MF1=1.2」など)をPWM部22に設定し、PWM部22は、第一変調率上限値MF1を変調率の上限として過変調のPWM処理を行う。
When the remainder R is 0 (step S107: Yes), in step S109, the
一方で、剰余Rが0でない場合は(ステップS107:No)、ステップS111において、変調制御部41は、PWM部22が過変調を行うことを禁止し、「1」以下の所定の値の第二変調率上限値MF2(例えば「第二変調率上限値MF2=1.0」)をPWM部22に設定し、PWM部22は、第二変調率上限値MF2を変調率の上限としてPWM処理を行う。ここでの第二変調率上限値MF2は、三相の出力電圧指令値(Vu*,Vv*,Vw*)の基本波をキャリア信号の振幅値で除した値が「1」を超えない状態となる。すなわち、過変調でない通常のモータ制御と等しくなる。
On the other hand, if the remainder R is not 0 (step S107: No), in step S111, the
以上のように、実施例1では、モータ制御装置100は、PWM部22と、変調制御部41とを有する。PWM部22は、過変調のPWM処理を行うことが可能であり、かつ、非同期PWMを行う。変調制御部41は、過変調時のキャリア信号と三相の出力電圧指令値(Vu*,Vv*,Vw*)の非同期位相誤差の影響が受ける否かを判定し、非同期位相誤差の影響が受ける場合はPWM処理における過変調を禁止する一方で、非同期位相誤差の影響を受けない場合はPWM処理における過変調を許可する。
As described above, in the first embodiment, the
例えば、変調制御部41は、キャリア周波数を電気角周波数の目標値で除した値が「(3×n倍-0.5)以上、かつ、(3×n倍+0.5)未満(nは正の整数)」であるときに、非同期位相誤差の影響を受けない条件を満たしていると判定する。
For example, the
こうすることで、過変調時のキャリア信号と三相の出力電圧指令値(Vu*,Vv*,Vw*)の非同期位相誤差の影響を受けない場合にだけ、PWM処理における過変調が許可されるため、非同期PWMにおいて過変調時に発生する非同期位相誤差の影響を抑制することができる。 By doing so, overmodulation in PWM processing is permitted only when the carrier signal and the three-phase output voltage command values (Vu * , Vv * , Vw * ) during overmodulation are not affected by the asynchronous phase error. Therefore, it is possible to suppress the influence of an asynchronous phase error that occurs during overmodulation in asynchronous PWM.
[実施例2]
<モータ制御装置の動作>
前回の電気角速度目標値ωet*である第一電気角速度目標値ωet1*に基づいて過変調が許可された状態にあるPWM部22が、今回の電気角速度目標値ωet*である第二電気角速度目標値ωet2*に基づいて過変調の禁止に切り替えられた場合には、変調率の上限値が第一変調率上限値MF1から第二変調率上限値MF2に急激に減少することにより、モータMの回転速度が急激に下がることでモータMに騒音が発生してしまうことがある。
[Example 2]
<Operation of motor controller>
The PWM unit 22 in which overmodulation is permitted based on the first electrical angular velocity target value ωet1 * , which is the previous electrical angular velocity target value ωet * , reaches the second electrical angular velocity target value, which is the current electrical angular velocity target value ωet*. When the overmodulation is prohibited based on the value ωet2 * , the upper limit of the modulation rate is rapidly decreased from the first upper limit of the modulation rate MF1 to the second upper limit of the modulation rate MF2. Noise may occur in the motor M due to a rapid decrease in rotational speed.
また、第一電気角速度目標値ωet1*に基づいて過変調が禁止された状態にあるPWM部22が、第二電気角速度目標値ωet2*に基づいて過変調の許可に切り替えられた場合には、変調率の上限値が第二変調率上限値MF2から第一変調率上限値MF1に急激に増加することにより、モータMの回転速度が急激に上がることでモータMに騒音が発生してしまうことがある。 Further, when the PWM unit 22 in which overmodulation is prohibited based on the first target electrical angular velocity value ωet1 * is switched to permit overmodulation based on the second target electrical angular velocity value ωet2 * , When the upper limit value of the modulation rate suddenly increases from the second upper limit value MF2 of the modulation rate to the first upper limit value MF1 of the modulation rate, the rotation speed of the motor M rises sharply, and noise is generated in the motor M. There is
また、第一電気角速度目標値ωet1*に基づいて過変調が許可された状態にあるPWM部22が、第二電気角速度目標値ωet2*に基づいて過変調を許可された場合でも、第一電気角速度目標値ωet1*と第二電気角速度目標値ωet2*との間(通過点)に、周波数比FRが『(3×n倍-0.5)≦FR<(3×n倍+0.5)(nは正の整数)』の範囲にあるという条件を満たさなくなるような機械角速度指令値ωm*が含まれることがある。第一電気角速度目標値ωet1*と第二電気角速度目標値ωet2*との間に、周波数比FRが『(3×n倍-0.5)≦FR<(3×n倍+0.5)(nは正の整数)』の範囲にあるという条件を満たさない機械角速度指令値ωm*が含まれると、過変調時のキャリア信号と三相の出力電圧指令値(Vu*,Vv*,Vw*)の非同期位相誤差の影響が大きくなるために、モータMに騒音が発生してしまうことがある。 Further, even if the PWM unit 22 in a state in which overmodulation is permitted based on the first electrical angular velocity target value ωet1 * is permitted to overmodulate based on the second electrical angular velocity target value ωet2 * , the first electrical angular velocity target value ωet2* Between the angular velocity target value ωet1 * and the second electrical angular velocity target value ωet2 * (passing point), the frequency ratio FR is “(3×n times−0.5)≦FR<(3×n times+0.5) (n is a positive integer)] ] may be included. Between the first electrical angular velocity target value ωet1 * and the second electrical angular velocity target value ωet2 * , the frequency ratio FR is “(3×n times−0.5)≦FR<(3×n times+0.5) ( n is a positive integer) ” , the carrier signal during overmodulation and the three-phase output voltage command values (Vu * , Vv * , Vw * ), the motor M may generate noise due to the increased influence of the asynchronous phase error.
そこで、実施例2では、図13に示すように、変調制御部41は、前回の判定による過変調の許可または禁止の判定結果と、今回の判定による過変調の許可または禁止の判定結果との組合せに基づいて、変調率を制御する。図13は、実施例2のモータ制御装置の動作例の説明に供する図である。
Therefore, in the second embodiment, as shown in FIG. 13, the
例えば、変調制御部41に、前回の電気角速度目標値ωet*である第一電気角速度目標値ωet1*が入力され、今回の電気角速度目標値ωet*である第二電気角速度目標値ωet2*が入力された場合、変調制御部41は、第一電気角速度目標値ωet1*を用いてステップS101~S111(図12)の処理を行って過変調の許可または禁止を判定した結果R1(以下では「前回の判定結果」と呼ぶ)と、第二電気角速度目標値ωet2*を用いてステップS101~S111(図12)の処理を行って過変調の許可または禁止を判定した結果R2(以下では「今回の判定結果」と呼ぶ)を持つ。
For example, the
ここで、前回の判定結果と今回の判定結果との間での過変調の許可と禁止の判定結果の組合せ、つまり、前回の判定結果による過変調の許可または禁止と、今回の判定結果による過変調の許可または禁止との組合せ(以下では「判定結果組合せ」と呼ぶ)は、前回の判定が「許可」で、今回の判定が「許可」という組合せ(以下では「第一組合せ」と呼ぶ)と、前回の判定が「禁止」で、今回の判定が「禁止」という組合せ(以下では「第二組合せ」と呼ぶ)と、前回の判定結果が「許可」で、今回の判定結果が「禁止」という組合せ(以下では「第三組合せ」と呼ぶ)と、前回の判定結果が「禁止」で、今回の判定結果が「許可」という組合せ(以下では「第四組合せ」と呼ぶ)とがある。 Here, the combination of overmodulation permission and prohibition determination results between the previous determination result and the current determination result, that is, the permission or prohibition of overmodulation based on the previous determination result and the overmodulation prohibition result based on the current determination result. A combination with permission or prohibition of modulation (hereinafter referred to as "determination result combination") is a combination in which the previous determination was "permitted" and the current determination is "permitted" (hereinafter referred to as "first combination"). , a combination where the previous judgment was "prohibited" and the current judgment is "prohibited" (hereafter referred to as the "second combination"), and the previous judgment result was "allowed" and the current judgment result is "prohibited (hereafter referred to as the "third combination"), and a combination in which the previous judgment result was "prohibited" and the current judgment result was "allowed" (hereafter referred to as the "fourth combination"). .
そこで、変調制御部41は、判定結果組合せが、第一組合せ、第二組合せ、第三組合せ、または、第四組合せの何れであるかを判定し、図13に示すように、判定結果組合せに応じて変調率を制御する。
Therefore, the
すなわち、判定結果組合せが第一組合せである場合は、変調制御部41は、第三変調率上限値MF3(但し「第一変調率上限値MF2=1.0<第三変調率上限値MF3<第一変調率上限値MF1」、例えば「第一変調率上限値MF1=1.2」の場合は「第三変調率上限値MF3=1.1」)をPWM部22に設定し、PWM部22は、第三変調率上限値MF3を変調率の上限として過変調を行う。このようにすることで、過変調時の電気角速度目標値が変化する通過点の電気角周波数において、過変調を実施しながら変調率を実施例1よりも低く抑えることができる。そのため、変調率が急激に減少することによる、モータMの回転速度が急激に下がることで生じる騒音の影響を軽減することができる。第三変調率上限値MF3は、例えば、騒音が所定値以下に収まる変調率を実機検証で定めて、予めデータとして持っていてもよい。
That is, when the determination result combination is the first combination, the
また、判定結果組合せが第二組合せである場合は、変調制御部41は、第二変調率上限値MF2をPWM部22に設定し、PWM部22は、第二変調率上限値MF2を変調率の上限としてPWM処理を行う。
Further, when the determination result combination is the second combination, the
また、判定結果組合せが第三組合せである場合は、変調制御部41は、変調率を第一変調率上限値MF1から第二変調率上限値MF2へ向かって徐々に減少させながら変調率をPWM部22に設定し、PWM部22は、変調制御部41から設定された変調率でPWM処理を行う。変調率が急激に減少することにより、モータMの回転速度が急激に下がることで、モータMに騒音が発生する。そのため、変調率を第一変調率上限値MF1から第二変調率上限値MF2へ向かって徐々に減少させる時間は、騒音が発生しない時間とし、例えば、騒音が所定値以下に収まる変調率を実機検証で定めて、予め変更時間を決めてもよい。
Further, when the determination result combination is the third combination, the
判定結果組合せが第四組合せである場合は、変調制御部41は、変調率を第二変調率上限値MF2から第一変調率上限値MF1へ向かって徐々に増加させながら変調率をPWM部22に設定し、PWM部22は、変調制御部41から設定された変調率で過変調を行う。変調率が急激に増加することにより、モータMの回転速度が急激に上がることで、モータMに騒音が発生する。そのため、変調率を第二変調率上限値MF2から第一変調率上限値MF1へ向かって徐々に増加させる時間は、騒音が発生しない時間とし、例えば、騒音が所定値以下に収まる変調率を実機検証で定めて、予め変更時間を決めてもよい。
When the determination result combination is the fourth combination, the
以上のように、実施例2では、変調制御部41は、前回の判定結果と、今回の判定結果とで、PWMにおける過変調の許可と禁止とを切り替える場合には、PWMの変調率を徐々に変化させる。
As described above, in the second embodiment, the
このようして、PWMの変調率を徐々に変化させることで、モータMの回転速度の急激な変化を防止することができるため、モータMに騒音が発生してしまうことを防止することができ、かつ、過変調時のキャリア信号と三相の出力電圧指令値(Vu*,Vv*,Vw*)の非同期位相誤差の影響を抑制することができる。 By gradually changing the modulation rate of the PWM in this way, it is possible to prevent a sudden change in the rotation speed of the motor M, thereby preventing the motor M from generating noise. Moreover, the influence of the asynchronous phase error between the carrier signal and the three-phase output voltage command values (Vu * , Vv * , Vw * ) during overmodulation can be suppressed.
100 モータ制御装置
11,14,15,19 減算部
12 速度制御部
13 励磁電流制御部
16 d軸電流制御部
17 q軸電流制御部
18 非干渉化制御部
20 加算部
21 dq/3φ変換部
22 PWM部
23 IPM
24 3φ電流算出部
25 3φ/dq変換部
26 軸誤差算出部
29 PLL制御部
30 位置推定部
31 1/Pn処理部
41 変調制御部
100
24 3φ
Claims (4)
過変調のPWM処理を行うことが可能であり、かつ、非同期PWMを行うPWM部と、
前記過変調時の前記PWM部のキャリア信号の周波数であるキャリア周波数が、前記キャリア周波数と前記モータを目標の回転速度に制御する電圧指令値の周波数との位相誤差である非同期位相誤差 の影響を受けない条件を満たすか否かを判定し、その判定結果に基づいて前記PWM部における前記過変調を許可または禁止する制御を行う変調制御部と、
を具備するモータ制御装置。 A motor control device that drives a motor by vector control,
A PWM unit capable of performing overmodulation PWM processing and performing asynchronous PWM;
The carrier frequency, which is the frequency of the carrier signal of the PWM unit during the overmodulation, is the phase error between the carrier frequency and the frequency of the voltage command value for controlling the motor to a target rotation speed. a modulation control unit that determines whether or not a condition for not receiving is satisfied, and performs control to permit or prohibit the overmodulation in the PWM unit based on the determination result;
A motor control device comprising:
請求項1に記載のモータ制御装置。 The modulation control unit determines that the value calculated by dividing the carrier frequency by the frequency of the voltage command value is (3×n times−0.5) or more and (3×n times+0.5 or less) ( n is a positive integer), determine that the asynchronous phase error is not affected, and allow the overmodulation in the PWM unit;
The motor control device according to claim 1.
請求項2に記載のモータ制御装置。 The modulation control unit outputs to the PWM unit a modulation factor upper limit value corresponding to permitting the overmodulation when permitting the overmodulation, and prohibits the overmodulation when prohibiting the overmodulation. Outputting a modulation rate upper limit value corresponding to to the PWM unit,
3. A motor control device according to claim 2.
請求項3に記載のモータ制御装置。 The modulation control unit allows or prohibits the overmodulation in the PWM unit according to a combination of a previous determination result of determining whether or not to permit the overmodulation and a current determination result of the determination. When switching, gradually change the modulation rate of the PWM process,
4. A motor control device according to claim 3.
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