JP7247468B2 - motor controller - Google Patents

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

一般的に、位置センサレスベクトル制御でモータを駆動制御するモータ制御装置は、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軸電流指令値およびq軸電流指令値を生成し、d軸電流指令値からd軸電圧指令値を、q軸電流指令値からq軸電圧指令値をそれぞれ生成する。さらに、モータ制御装置は、d軸電圧指令値およびq軸電圧指令値を三相の電圧指令値へ変換し、PWM(Pulse Width Modulation)生成器にて三相の電圧指令値をもとにPWM信号を生成し、例えばIPM(Intelligent Power Module)へ出力する。IPMは、入力されたPWM信号に応じてスイッチング制御を行うことにより、モータに三相電圧(U相電圧Vu、V相電圧Vv、W相電圧Vw)を印可してモータを駆動制御する。 In general, a motor control device that drives and controls a motor by position sensorless vector control generates a d-axis current command value and a q-axis current command value so that the rotation speed of the motor becomes a speed command value (target speed), A d-axis voltage command value is generated from the d-axis current command value, and a q-axis voltage command value is generated from the q-axis current command value. Furthermore, the motor control device converts the d-axis voltage command value and the q-axis voltage command value into three-phase voltage command values, and a PWM (Pulse Width Modulation) generator generates PWM based on the three-phase voltage command values. A signal is generated and output to, for example, an IPM (Intelligent Power Module). The IPM applies three-phase voltages (U-phase voltage Vu, V-phase voltage Vv, and W-phase voltage Vw) to the motor to drive and control the motor by performing switching control according to the input PWM signal.

位置センサレスベクトル制御では、モータを駆動制御するために、モータのロータ(回転子)の位置を検出する。モータを制御するためのモータの印加電圧(電圧振幅および周波数)は、モータに流れる相電流(電流振幅および周波数)をもとに調整される。近年、コストダウンの目的から、相電流を検出するためのセンサを用いずに相電流を検出する手法が用いられる。この手法の一つに、母線電流の保護に使用されるシャント抵抗を利用した電流検出がある。シャント抵抗に流れる電流(シャント電流)から、U相、V相、W相の各相の出力電圧のデューティ差を利用して2相の相電流を検出し、残りの1相をキルヒホッフの法則から算出することで、3相の相電流を検出する。 Position sensorless vector control detects the position of the rotor of the motor in order to drive and control the motor. The voltage applied to the motor (voltage amplitude and frequency) for controlling the motor is adjusted based on the phase current (current amplitude and frequency) flowing through the motor. In recent years, for the purpose of cost reduction, a method of detecting a phase current without using a sensor for detecting the phase current has been used. One of these methods is current detection using a shunt resistor used to protect the bus current. From the current flowing through the shunt resistor (shunt current), the phase current of two phases is detected using the duty difference of the output voltages of the U, V, and W phases, and the remaining one phase is calculated from Kirchhoff's law. By calculating, the phase currents of the three phases are detected.

さらに、近年、省エネルギーの観点から、インバータのスイッチング損失低減のため、3相変調ではなく2相変調による制御や、最大出力の領域拡大を目的とした過変調制御などの検討が盛んに行われている。しかし、2相変調や過変調制御は各相の出力電圧をフルデューティで行う確率が高くなり、各相のデューティ差がなくなるため、シャント電流による相電流の検出が困難となる。このため、シャント電流の正確な検出が行える期間が減少し、モータの駆動制御を継続することが困難となる。そのため、シャント電流が検出できないような場合においても、モータの駆動制御を継続できる制御が検討されている。 Furthermore, in recent years, from the viewpoint of energy saving, in order to reduce the switching loss of the inverter, control by two-phase modulation instead of three-phase modulation and overmodulation control for the purpose of expanding the maximum output range have been actively studied. there is However, two-phase modulation and overmodulation control increase the probability that the output voltage of each phase is full-duty, and the duty difference between phases disappears, making it difficult to detect phase currents using shunt currents. As a result, the period during which the shunt current can be accurately detected is reduced, making it difficult to continue motor drive control. Therefore, a control that can continue the drive control of the motor even when the shunt current cannot be detected is being studied.

特開2009-124782号公報JP 2009-124782 A 特開2009-261066号公報JP 2009-261066 A 特開2015-12770号公報JP 2015-12770 A

シャント電流が検出できないような場合における、検出できない相の相電流を推定する方法のうちの基本的な手法として、図1に示すように、モータを電気的な等価回路に置き換えて、相電圧、モータパラメータ(インダクタンス値、抵抗値、誘起電圧定数)、モータの回転数(回転速度)、ロータの回転位相をもとに相電流を推定する手法がある。 As a basic method of estimating the phase current of a phase that cannot be detected when the shunt current cannot be detected, as shown in FIG. There is a method of estimating the phase current based on motor parameters (inductance value, resistance value, induced voltage constant), motor rotation speed (rotation speed), and rotor rotation phase.

この手法の特徴は、相電流を、相電圧、モータパラメータ、回転数、回転位相から推定により再現するため、モータ制御装置の制御構成を変更しなくても、位置センサレスベクトル制御を行うことができる。しかしながら、相電流の推定は、従来技術と同様の精度が要求される。 The feature of this method is that the phase current is reproduced by estimating from the phase voltage, motor parameters, rotation speed, and rotation phase, so position sensorless vector control can be performed without changing the control configuration of the motor control device. . However, phase current estimation requires accuracy similar to that of the prior art.

上述の特許文献1に記載の従来技術では、図1に示すように、モータの固定子(ステータ)をU相、V相、W相の各相のインダクタンスLu、Lv、Lwと抵抗Ru、Rv、Rwの等価回路に置き換える。そして、印加電圧(相電圧)Vu、Vv、Vwと誘起電圧Eu、Ev、Ew、中性点電位Vn(各相の接続点における電位)から各相の電流Iu、Iv、Iwを算出し、検出できない2相の推定電流による割合(比率)と、検出できた1相の電流の乗算で実現できるとされる。この場合における各相の推定電流Iue、Ive、Iweは、下記(式1)~(式3)に示すようになる。下記(式1)~(式3)は、一般的なモータの等価回路における電流式である。なお、下記(式1)~(式3)における“s”は、ラプラス演算子である。 In the prior art described in Patent Document 1, as shown in FIG. 1, the stator of the motor has inductances Lu, Lv, and Lw of each phase of U, V, and W phases and resistances Ru, Rv. , Rw. Then, the currents Iu, Iv, and Iw of each phase are calculated from the applied voltages (phase voltages) Vu, Vv, and Vw, the induced voltages Eu, Ev, and Ew, and the neutral point potential Vn (potential at the connection point of each phase), It is said that it can be realized by multiplying the ratio of estimated two-phase currents that cannot be detected by the one-phase current that can be detected. Estimated currents Iue, Ive, and Iwe of each phase in this case are as shown in the following (Equation 1) to (Equation 3). The following (Equation 1) to (Equation 3) are current equations in an equivalent circuit of a general motor. Note that “s” in the following (formula 1) to (formula 3) is the Laplace operator.

Iue=(Vu-Vn-Eu)/(s・Lu+Ru) ・・・(式1)
Ive=(Vv-Vn-Ev)/(s・Lv+Rv) ・・・(式2)
Iwe=(Vw-Vn-Ew)/(s・Lw+Rw) ・・・(式3)
Iue=(Vu−Vn−Eu)/(s·Lu+Ru) (Formula 1)
Ive=(Vv−Vn−Ev)/(s·Lv+Rv) (Formula 2)
Iwe=(Vw−Vn−Ew)/(s·Lw+Rw) (Formula 3)

前述の“検出できない2相の推定電流による割合(比率)”というのは、検出できない2相の推定電流を算出し、この2相の推定電流の各相の推定電流を2相の推定電流の和で除算したものである。この除算結果を、検出できた1相の電流に乗算することで、3相電流を再現している。例えば、U相の電流Iuのみ検出できた場合における他の2相の推定電流は、下記(式4)~(式5)から求められる。 The above-mentioned "ratio (ratio) by the estimated current of the two phases that cannot be detected" means that the estimated current of the two phases that cannot be detected is calculated, and the estimated current of each phase of the estimated current of the two phases is calculated as the estimated current of the two phases. It is divided by the sum. By multiplying the detected one-phase current by this division result, the three-phase current is reproduced. For example, when only the U-phase current Iu can be detected, the estimated currents of the other two phases can be obtained from the following (Equation 4) to (Equation 5).

Iv=-Iu・Ive/(Ive+Iwe) ・・・(式4)
Iw=-Iu・Iwe/(Ive+Iwe) ・・・(式5)
Iv=−Iu・Ive/(Ive+Iwe) (Formula 4)
Iw=−Iu·Iwe/(Ive+Iwe) (Formula 5)

このように、特許文献1に記載の方法では、検出できた1相の電流に、検出できなかった2相の推定電流による割合を乗算することで検出電流としている。このとき、推定した電流値が検出できていない電流(実相電流)と同じ値をとるか否かは、検出できなかった2相の推定電流による割合では判断できない。また、検出できなかった2相の推定電流による割合は、2相の推定電流の和を分母に持つため、この2相の推定電流の和が0に限りなく近い場合に、0に限りなく近い値で除算することにより無限大になることから、検出できない2相の電流値が正しく算出できないという問題がある。 Thus, in the method described in Patent Document 1, the detected current is obtained by multiplying the detected one-phase current by the ratio of the undetected two-phase estimated current. At this time, whether or not the estimated current value is the same as the undetected current (real phase current) cannot be determined based on the ratio of the undetected estimated currents of the two phases. In addition, the ratio of the two-phase estimated currents that could not be detected has the sum of the two-phase estimated currents in the denominator. There is a problem that the two-phase current values that cannot be detected cannot be calculated correctly because division by the value results in infinity.

また、一般的なモータの等価回路における上記(式1)~(式3)の電流式には、ラプラス演算子sが含まれているが、特許文献1によれば、電流値が安定していればラプラス演算子sの項は無視できるとされている。しかし、実動作環境では、外乱の影響、または、モータが有する負荷トルクの変動など、様々な要因で電流値が安定しないタイミング(区間)があるため、ほとんどの場合でラプラス演算子sの項を無視することができない。そのため、通常の制御では、上記(式1)~(式3)のラプラス演算子sを含む計算(ラプラス変換)を行う必要があり、計算量が膨大となるおそれがあるという問題がある。 In addition, the current equations (Equation 1) to (Equation 3) in the equivalent circuit of a general motor include the Laplace operator s. , the term of the Laplace operator s can be ignored. However, in an actual operating environment, there are timings (intervals) in which the current value is not stable due to various factors such as the influence of disturbances and fluctuations in the load torque of the motor. cannot be ignored. Therefore, in normal control, it is necessary to perform calculations (Laplace transforms) including the Laplace operator s in the above (Equation 1) to (Equation 3), which poses a problem that the amount of calculation may become enormous.

また、上述の特許文献2に記載の従来技術のように、オープンループ制御による2軸上(dq軸上)での電流推定方法もある。しかし、オープンループ制御は、リアルタイムにモータの運転情報(相電流、相電圧、回転数など)を取得して制御するフィードバック制御とは異なり、実際の相電流は把握できないため、実動作環境下における最適なモータ制御が行える保証がないという問題がある。 There is also a method of estimating current on two axes (dq axes) by open loop control, as in the prior art described in Patent Document 2 mentioned above. However, unlike feedback control, which acquires and controls motor operating information (phase current, phase voltage, rotation speed, etc.) in real time, open loop control cannot grasp the actual phase current, so it is There is a problem that there is no guarantee that optimum motor control can be performed.

また、上述の特許文献3に記載の従来技術のように、ラプラス演算子sを含む計算式の解を事前に求めておき、事前に求めておいた解と、実動作環境下でのモータの実動作条件を示すパラメータとを対応付けてルックアップデーブルに格納しておく方法もある。この方法では、モータの実動作条件を示すパラメータをもとにルックアップデーブルを参照してラプラス演算子sを含む計算式の解を取得する。しかし、全ての実動作環境下において事前に求めておいた解が正しい値として扱える保証はなく、実動作環境下における最適なモータ制御が行える保証がないという問題がある。また、ルックアップデーブルを保存するための記憶装置が必要となり、複数の条件を含む場合など実動作条件によっては記憶装置の容量が膨大になるおそれがあるという問題もある。 Further, as in the prior art described in Patent Document 3, the solution of the calculation formula including the Laplace operator s is obtained in advance, and the calculated solution and the motor performance under the actual operating environment are calculated in advance. There is also a method of storing in a lookup table in association with parameters indicating actual operating conditions. In this method, a lookup table is referenced based on parameters indicating the actual operating conditions of the motor to obtain a solution of a calculation formula including the Laplace operator s. However, there is no guarantee that the solutions obtained in advance can be handled as correct values under all actual operating environments, and there is no guarantee that optimum motor control can be performed under actual operating environments. In addition, there is also the problem that a storage device is required to store the lookup table, and the capacity of the storage device may become enormous depending on the actual operating conditions, such as when a plurality of conditions are included.

また、推定した誘起電圧から推定電流を算出する場合、モータパラメータである誘起電圧定数、回転速度、位相が正しくなければ精度の高い推定ができない。さらに、誘起電圧定数は、モータの個体バラツキ、モータの磁石の温度依存性や経年劣化の影響もあるため、推定電流の精度に影響をもたらす。 Further, when the estimated current is calculated from the estimated induced voltage, highly accurate estimation cannot be performed unless the induced voltage constant, rotational speed, and phase, which are motor parameters, are correct. Furthermore, the induced voltage constant is affected by individual variations in motors, temperature dependency of magnets in motors, and deterioration over time, which affects the accuracy of the estimated current.

このように、上述の従来技術によれば、推定電流の精度の問題や、推定電流の精度を高くするために計算量が膨大となる問題など、モータの駆動に用いる電流を効率的かつ精度よく求めることができず、実動作環境下における最適かつ安定したモータ制御を継続して行えないおそれがあるという問題がある。 As described above, according to the above-described conventional technology, the problem of the accuracy of the estimated current and the problem of the huge amount of calculation required to increase the accuracy of the estimated current can be solved efficiently and accurately. Therefore, there is a possibility that optimal and stable motor control cannot be continuously performed under the actual operating environment.

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、モータの駆動に用いる電流を効率的かつ精度よく求めることができるモータ制御装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a motor control device capable of efficiently and accurately obtaining a current used to drive a motor.

上述の課題を解決するため、本発明の実施形態のモータ制御装置は、例えば、駆動部、検出部、駆動電圧生成部を備える。駆動部は、モータの目標速度と現在速度との差をもとに生成された駆動電圧をモータへ供給してモータを駆動する。検出部は、モータを流れるUVW座標系における各相の相電流を検出する。駆動電圧生成部は、dq座標系における各相の駆動電圧からUVW座標系における各相の駆動電圧を生成する。検出部は、モータを流れるUVW座標系における各相の相電流を推定する電流推定部を備える。電流推定部は、モータを流れるUVW座標系における各相の相電流を推定する。電流推定部は、モータの各相の誘起電圧を、dq座標系における各相の電圧指令値に基づいて算出し、モータを流れるUVW座標系における各相の相電流を、算出した誘起電圧を用いて推定する。 In order to solve the above-described problems, the motor control device according to the embodiment of the present invention includes, for example, a drive section, a detection section, and a drive voltage generation section. The driving unit drives the motor by supplying a driving voltage generated based on the difference between the target speed and the current speed of the motor to the motor. The detector detects a phase current of each phase in the UVW coordinate system that flows through the motor. The driving voltage generator generates a driving voltage for each phase in the UVW coordinate system from the driving voltage for each phase in the dq coordinate system. The detector includes a current estimator that estimates the phase current of each phase in the UVW coordinate system that flows through the motor. The current estimator estimates the phase current of each phase in the UVW coordinate system that flows through the motor. The current estimator calculates the induced voltage of each phase of the motor based on the voltage command value of each phase in the dq coordinate system, and calculates the phase current of each phase in the UVW coordinate system flowing through the motor using the calculated induced voltage. to estimate.

本発明の実施形態の一例によれば、モータの駆動に用いる電流を効率的かつ精度よく求めることができる。 According to one embodiment of the present invention, it is possible to efficiently and accurately obtain the current used to drive the motor.

図1は、モータの等価回路の構成の一例を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing an example of the configuration of an equivalent circuit of a motor. 図2は、ラプラス変換を用いない推定電流を概念的に示す図である。FIG. 2 is a diagram conceptually showing the estimated current without using the Laplace transform. 図3は、dq軸とαβ軸を説明するための図である。FIG. 3 is a diagram for explaining the dq-axis and the αβ-axis. 図4は、実施形態1のモータ制御装置の構成の一例を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing an example of the configuration of the motor control device according to the first embodiment. 図5は、実施形態1の3φ電流算出器の構成の一例を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing an example of the configuration of the 3φ current calculator according to the first embodiment. 図6は、処理タイミングおける電流検出判定とd軸電流およびq軸電流とを説明するための図である。FIG. 6 is a diagram for explaining current detection determination, d-axis current, and q-axis current at processing timings. 図7は、モータモデルにおける基本ベクトル図である。FIG. 7 is a basic vector diagram in the motor model. 図8は、dq軸上の誘起電圧の算出を説明するための図である。FIG. 8 is a diagram for explaining calculation of the induced voltage on the dq axis. 図9は、実施形態2のモータ制御装置の構成の一例を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing an example of the configuration of a motor control device according to the second embodiment. 図10は、実施形態2の3φ電流算出器の構成の一例を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing an example of the configuration of a 3φ current calculator according to the second embodiment. 図11は、実施形態2の推定電流算出部の構成の一例を示す図である。FIG. 11 is a diagram illustrating an example of the configuration of an estimated current calculator according to the second embodiment;

以下に、本願の開示技術のモータ制御装置の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施形態により開示技術が限定されるものではない。以下の実施形態では、モータ制御装置は、空気調和機等に用いられるプロペラファンや圧縮機等を負荷とするモータの制御装置であるとして説明するが、これに限られず、実施形態は、広くモータ一般の制御に適用できる。以下の各実施形態は、矛盾しない範囲で適宜組合せて実施できる。 An embodiment of a motor control device of technology disclosed in the present application will be described in detail below with reference to the drawings. Note that the disclosed technology is not limited by the following embodiments. In the following embodiments, the motor control device will be described as a control device for a motor whose load is a propeller fan, compressor, or the like used in an air conditioner or the like. Applicable to general control. Each of the following embodiments can be implemented in combination as appropriate within a non-contradictory range.

また、以下の実施形態は、開示技術にかかる構成および処理について主に説明し、その他の構成および処理の説明を、適宜、簡略または省略する。また、以下の実施形態において、同一の構成および処理には同一の符号を付与し、既出の構成および処理の説明を省略する。 Also, in the following embodiments, the configuration and processing according to the disclosed technology will be mainly described, and descriptions of other configurations and processing will be simplified or omitted as appropriate. Moreover, in the following embodiments, the same reference numerals are assigned to the same configurations and processes, and the descriptions of the already-outed configurations and processes are omitted.

先ず、実施形態1の概要を説明する。実施形態1は、基本的なベクトル制御の制御構成を大きく変えずに、1相の検出電流から、モータの実動作環境に依存せず、精度の高い推定電流を算出できるモータ制御装置である。実施形態1では、モータの出力電圧指令値および推定したモータの誘起電圧から、電圧次元で表現される推定電流(単位を電圧[V]とした電流)を求め、検出できた1相の検出電流の電流振幅を利用して、電圧次元から電流次元へ変換した推定電流(単位を電流[A]とした電流)によりモータの駆動制御を行う。 First, the outline of the first embodiment will be explained. Embodiment 1 is a motor control device that can calculate a highly accurate estimated current from a detected current of one phase without depending on the actual operating environment of the motor without greatly changing the control configuration of the basic vector control. In the first embodiment, the estimated current expressed in the voltage dimension (current in units of voltage [V]) is obtained from the motor output voltage command value and the estimated induced voltage of the motor, and the detected current of one phase that can be detected is Using the current amplitude of , the drive control of the motor is performed with an estimated current (current whose unit is current [A]) converted from the voltage dimension to the current dimension.

なお、実施形態1では、1シャント電流検出方式を用いる。しかし、2CT(Current Transformer)で2相の電流を検出し、残りの相の電流をキルヒホッフ法則の関係式Iu+Iv+Iw=0から算出する2CT電流検出方式において、2相の何れかのセンサが故障し、1相の電流しか検出できない場合であっても、1シャント電流検出方式と同様に推定電流を算出できる。 In addition, in Embodiment 1, a one-shunt current detection method is used. However, in the 2CT current detection method in which two phase currents are detected by a 2CT (Current Transformer) and the remaining phase currents are calculated from the relational expression Iu + Iv + Iw = 0 of Kirchhoff's law, one of the two phase sensors fails, Even if only one-phase current can be detected, the estimated current can be calculated in the same manner as the one-shunt current detection method.

実施形態1は、モータ制御装置の基本的なベクトル制御の制御構成を大きく変えずに、2相の電流検出が行える場合と同様にモータの駆動制御を行うために、3相電流を再現(推定)、または、3相電流を変換した後のdq軸電流を再現(推定)する。図1は、モータの等価回路の構成の一例を示す図である。図1に示すように、モータの固定子(ステータ)を各相(U相、V相、W相)におけるインダクタンスLu、Lv、Lwと抵抗Ru、Rv、Rwの等価回路に置き換え、印加電圧(相電圧)Vu、Vv、Vwと誘起電圧Eu、Ev、Ew、中性点電位Vnから各相の電流Iu、Iv、Iwを算出し、検出できない2相の相電流を算出する場合は、下記(式6)~(式8)の計算を行う。なお、下記(式6)~(式8)における“s”は、ラプラス演算子である。 Embodiment 1 reproduces (estimates) three-phase currents in order to perform motor drive control in the same manner as two-phase current detection without significantly changing the control configuration of the basic vector control of the motor control device. ), or reproduce (estimate) the dq-axis currents after converting the three-phase currents. FIG. 1 is a diagram showing an example of the configuration of an equivalent circuit of a motor. As shown in FIG. 1, the stator of the motor is replaced with an equivalent circuit of inductances Lu, Lv, Lw and resistors Ru, Rv, Rw in each phase (U, V, W phases), and the applied voltage ( Phase voltages) Vu, Vv, Vw, induced voltages Eu, Ev, Ew, and neutral point potential Vn are used to calculate currents Iu, Iv, and Iw of each phase. Calculations of (Equation 6) to (Equation 8) are performed. Note that “s” in the following (Equation 6) to (Equation 8) is a Laplace operator.

Iue=(Vu-Vn-Eu)/(s・Lu+Ru) ・・・(式6)
Ive=(Vv-Vn-Ev)/(s・Lv+Rv) ・・・(式7)
Iwe=(Vw-Vn-Ew)/(s・Lw+Rw) ・・・(式8)
Iue=(Vu−Vn−Eu)/(s·Lu+Ru) (Formula 6)
Ive=(Vv−Vn−Ev)/(s·Lv+Rv) (Formula 7)
Iwe=(Vw−Vn−Ew)/(s·Lw+Rw) (Formula 8)

上記(式6)~(式8)に含まれる各相の印加電圧、誘起電圧、中性点電位、インダクタンス値、抵抗値は動作上、常に変動するパラメータである。特にインダクタンス値と抵抗値は電流特性や温度特性を持つため、電流推定の精度を確保するために、必要に応じて、特性による変化に対しての補正またはオンライン同定などのリアルタイムの処理が必要となる。 The applied voltage, induced voltage, neutral point potential, inductance value, and resistance value of each phase included in the above (Equation 6) to (Equation 8) are parameters that constantly fluctuate during operation. In particular, since inductance and resistance values have current characteristics and temperature characteristics, in order to ensure the accuracy of current estimation, real-time processing such as correction for changes due to characteristics or online identification is required as necessary. Become.

U相、V相、W相の各相の誘起電圧が正弦波状に現れると想定した場合の、誘起電圧Eu、Ev、Ewの算出式を、下記(式9)~(式11)に示す。 Formulas for calculating the induced voltages Eu, Ev, and Ew when it is assumed that the induced voltages of the U-phase, V-phase, and W-phase appear in a sinusoidal form are shown in (Equation 9) to (Equation 11) below.

Eu=Ke・sin(θ)・ω ・・・(式9)
Ev=Ke・sin(θ-2×π/3)・ω ・・・(式10)
Ew=Ke・sin(θ+2×π/3)・ω ・・・(式11)
Eu=Ke·sin(θ)·ω (Formula 9)
Ev=Ke·sin(θ−2×π/3)·ω (Formula 10)
Ew=Ke·sin(θ+2×π/3)·ω (Formula 11)

上記(式9)~(式11)における“Ke”は、誘起電圧定数[V/rpm]を示し、“θ”はロータの回転角度[rad]を示し、“ω”はモータの回転数(回転速度)[rpm]を示す。誘起電圧定数Ke、ロータの回転角度θ、モータの回転数(回転速度)ωの各単位は、誘起電圧Eu、Ev、Ewの単位が[V]で表されれば、どのような単位の組み合わせでもよい。誘起電圧定数Keはモータ定数であるため、既知のパラメータである。回転角度θはホール素子などのセンサから取得する方法、もしくは推定した回転数(回転速度)ωから算出した回転角度を用いてもよい。回転数(回転速度)ωは、レゾルバなどのセンサから取得する方法、もしくは実ロータ位置とモータ制御装置が保持するロータ位置の差から算出した回転数を用いてもよい。 "Ke" in the above (Equation 9) to (Equation 11) indicates the induced voltage constant [V/rpm], "θ" indicates the rotor rotation angle [rad], and "ω" indicates the motor rotation speed ( rotation speed) [rpm]. If the units of the induced voltage constant Ke, the rotor rotation angle θ, and the motor rotation speed (rotational speed) ω are represented by [V], then what kind of unit combinations can be used? It's okay. Since the induced voltage constant Ke is a motor constant, it is a known parameter. The rotation angle θ may be obtained from a sensor such as a Hall element, or may be calculated from the estimated rotation speed (rotation speed) ω. The rotational speed (rotational speed) ω may be obtained from a sensor such as a resolver, or may be calculated from the difference between the actual rotor position and the rotor position held by the motor control device.

ここで、中性点電位Vnは、下記(式12)から算出できる。 Here, the neutral point potential Vn can be calculated from the following (Equation 12).

Vn=((Vu+Vv+Vw)-(Eu+Ev+Ew))/3 ・・・(式12) Vn=((Vu+Vv+Vw)-(Eu+Ev+Ew))/3 (Formula 12)

なお、上記(式12)における印加電圧(相電圧)Vu、Vv、Vwは、U相、V相、W相の各相のモータ端子に電圧センサを設けて取得する方法、もしくはモータ制御装置のマイクロコンピュータ内部で保持している出力電圧指令値Vu、Vv、Vwを用いてもよい。 It should be noted that the applied voltages (phase voltages) Vu, Vv, and Vw in the above (Equation 12) are obtained by a method of providing voltage sensors at the motor terminals of the U-phase, V-phase, and W-phase, or by a motor control device. Output voltage command values Vu * , Vv * , Vw * held inside the microcomputer may be used.

そして、例えば、U相の電流Iuのみ検出できた場合における他の2相の推定電流は、下記(式13)~(式14)から求められる。V相の電流Ivのみ検出できた場合は、下記(式13)の左辺のIvをIuに置き換え、(式13)および(式14)の右辺のIuをIvに、IveをIueにそれぞれ置き換えることで、検出できなかった他の2相の推定電流を求めることができる。また、W相の電流Iwのみ検出できた場合は、下記(式14)の左辺のIwをIuに置き換え、(式13)および(式14)の右辺のIuをIwに、IweをIueにそれぞれ置き換えることで、検出できなかった他の2相の推定電流を求めることができる。 Then, for example, when only the U-phase current Iu can be detected, the estimated currents of the other two phases can be obtained from the following (Equation 13) to (Equation 14). If only the V-phase current Iv can be detected, replace Iv on the left side of Equation 13 below with Iu, and replace Iu on the right side of Equations 13 and 14 with Iv, and replace Ive with Iue. , the estimated currents of the other two phases that could not be detected can be obtained. Further, when only the current Iw of the W phase can be detected, Iw on the left side of the following (Equation 14) is replaced with Iu, and Iu on the right side of (Equation 13) and (Equation 14) is replaced with Iw, and Iwe is replaced with Iue. By replacing, the estimated currents of the other two phases that could not be detected can be obtained.

Iv=-Iu・Ive/(Ive+Iwe) ・・・(式13)
Iw=-Iu・Iwe/(Ive+Iwe) ・・・(式14)
Iv=−Iu·Ive/(Ive+Iwe) (Formula 13)
Iw=−Iu·Iwe/(Ive+Iwe) (Formula 14)

上記(式13)~(式14)のように、検出できなかった2相の電流を、検出できた1相の電流と検出できなかった2相の電流の割合により求める場合、(式6)~(式8)のうちの何れかを使用するため、ラプラス演算子sを含む計算を行わなければならず、膨大な計算量を要する。そこで、実施形態1では、推定電流を算出する過程における、モータ動作により変化するモータのパラメータの影響(インダクタンス値の電流特性や抵抗の温度特性など)を解消し、ラプラス演算子sを含まない方法で推定電流を算出する。 When the undetectable two-phase current is obtained from the ratio of the detected one-phase current and the undetectable two-phase current as in the above (Equation 13) to (Equation 14), (Equation 6) (Equation 8), calculation including the Laplacian operator s must be performed, requiring an enormous amount of calculation. Therefore, in the first embodiment, in the process of calculating the estimated current, a method that eliminates the influence of motor parameters that change due to motor operation (such as the current characteristics of the inductance value and the temperature characteristics of the resistance) and does not include the Laplace operator s to calculate the estimated current.

(ラプラス演算子sを含まない推定電流の算出について)
次に、ラプラス演算子を含まない推定電流算出について説明する。図2は、ラプラス変換を用いない推定電流を概念的に示す図である。図2(a)は印加電圧(相電圧)を示し、図2(b)は誘起電圧を示す。図2(a)に示すように、U相、V相、W相の各印加電圧Vu、Vv、Vwは、ある大きさの振幅を持つ正弦波であり、各々は120°の位相差を持ち、位相に応じてその振幅値が変化する。
(Calculation of estimated current not including Laplace operator s)
Next, an estimated current calculation that does not include the Laplace operator will be described. FIG. 2 is a diagram conceptually showing the estimated current without using the Laplace transform. FIG. 2(a) shows the applied voltage (phase voltage), and FIG. 2(b) shows the induced voltage. As shown in FIG. 2(a), the applied voltages Vu, Vv, and Vw of the U-phase, V-phase, and W-phase are sinusoidal waves having a certain magnitude of amplitude, and each has a phase difference of 120°. , the amplitude value changes according to the phase.

そのため、印加電圧(相電圧)、中性点電位、誘起電圧を位相に応じて変化する成分(位相成分)と見ることができる。一方、U相、V相、W相の各相のインダクタンス値、各相の抵抗値は、印加電圧(相電圧)とは異なり、位相に応じて値が変化する成分ではなく、時間に対して不変な一定値である。 Therefore, the applied voltage (phase voltage), the neutral point potential, and the induced voltage can be regarded as components (phase components) that change according to the phase. On the other hand, unlike the applied voltage (phase voltage), the inductance value of each phase of U phase, V phase, and W phase, and the resistance value of each phase are not components whose value changes according to the phase, but It is an immutable constant value.

ラプラス演算子sは時間的な性質をもつ演算子であるが、ラプラス演算子sが作用対象の大きさを変化させるため、ラプラス演算子sが作用する各相インダクタンス値、各相抵抗値を振幅成分と見ることができる。このことから、ラプラス演算子sを含む振幅成分をラプラス演算子sを含まない振幅成分へ置き換えることで、ラプラス演算子sを含まない推定電流が実現できる。上記(式6)~(式8)でラプラス演算子sを含む因子部分を振幅成分と見なし、その振幅成分を、ラプラス演算子sを含まない電流振幅補正係数Kaへ置き換えた3相の推定電流Iue、Ive、Iweを下記(式15)~(式17)に示す。 The Laplace operator s is an operator with temporal properties, but since the Laplace operator s changes the magnitude of the object to be acted upon, the amplitude can be seen as an ingredient. Therefore, by replacing the amplitude component including the Laplace operator s with the amplitude component not including the Laplace operator s, an estimated current not including the Laplace operator s can be realized. The factor part including the Laplace operator s in the above (Equations 6) to (Equation 8) is regarded as an amplitude component, and the amplitude component is replaced with a current amplitude correction coefficient Ka that does not include the Laplace operator s Three-phase estimated current Iue, Ive, and Iwe are shown in (Formula 15) to (Formula 17) below.

Iue=Ka・(Vu-Vn-Eu) ・・・(式15)
Ive=Ka・(Vv-Vn-Ev) ・・・(式16)
Iwe=Ka・(Vw-Vn-Ew) ・・・(式17)
Iue=Ka·(Vu−Vn−Eu) (Equation 15)
Ive=Ka·(Vv−Vn−Ev) (Formula 16)
Iwe=Ka·(Vw−Vn−Ew) (Equation 17)

上記(式15)~(式17)に含まれる電流振幅補正係数Kaは、出力電圧(Vu、Vv、Vw)をもとにした電圧次元の推定電流(単位を電圧[V]とした電流)の振幅に対する、検出した実際の電流振幅の比を取った推定電流の振幅情報であり、各相で同じ値となる。ここで、出力電圧(Vu,Vv、Vw)はモータに印加される印加電圧(相電圧)である。 The current amplitude correction coefficient Ka included in the above (Equation 15) to (Equation 17) is an estimated current in voltage dimension based on the output voltage (Vu, Vv, Vw) (current in units of voltage [V]) is the amplitude information of the estimated current obtained by taking the ratio of the detected actual current amplitude to the amplitude of , and has the same value for each phase. Here, the output voltages (Vu, Vv, Vw) are applied voltages (phase voltages) applied to the motor.

(電圧次元の推定電流(単位を電圧[V]とした電流について)
次に、電圧次元の推定電流について説明する。下記(式18)~(式20)は、電流の位相成分の情報を持ち、単位を電圧[V]として、電流の位相情報をもつ電流を示す。これは、上記(式6)~(式8)の位相成分((印加電圧)-中性点電位-誘起電圧)で表される因子部分)である。そのため、要素すべてが電圧であることから、単位を電圧[V]とした電流と定義している。
(Estimated current in voltage dimension (current with unit as voltage [V])
Next, the estimated current in the voltage dimension will be described. The following equations (18) to (20) indicate the current having information on the phase component of the current, with the unit being voltage [V]. This is the phase component ((applied voltage)--neutral point potential--induced voltage) of the above equations (6) to (8). Therefore, since all the elements are voltages, it is defined as a current whose unit is voltage [V].

Iue_v=Vu-Vn-Eu ・・・(式18)
Ive_v=Vv-Vn-Ev ・・・(式19)
Iwe_v=Vw-Vn-Ew ・・・(式20)
Iue_v=Vu-Vn-Eu (Formula 18)
Ive_v=Vv-Vn-Ev (Formula 19)
Iwe_v=Vw-Vn-Ew (Formula 20)

(式18)~(式20)で表される電圧次元の推定電流(単位を電圧[V]とした電流)を3Φ/2Φ変換してαβ軸上に変換したものを(式21)~(式22)に示す。 Estimated voltage-dimensional currents (currents in units of voltage [V]) represented by (Equation 18) to (Equation 20) are converted by 3Φ/2Φ and converted on the αβ axis (Equation 21) to ( 22).

Iαv=√(2/3)・(Iue_v-Ive_v/2-Iwe_v/2)
・・・(式21)
Iβv=√(2/3)・(√(3)・Ive_v/2-√(3)・Iwe_v/2)
・・・(式22)
Iαv=√(2/3)·(Iue_v−Ive_v/2−Iwe_v/2)
... (Formula 21)
Iβv=√(2/3)・(√(3)・Ive_v/2−√(3)・Iwe_v/2)
... (Formula 22)

この時の電圧次元の電流振幅(単位を電圧[V]とした電流振幅)の大きさKvaは、下記(式23)に示すように求めることができる。 The magnitude Kva of the voltage-dimensional current amplitude (current amplitude whose unit is voltage [V]) at this time can be obtained as shown in the following (Equation 23).

Kva=√(Iαv^2+Iβv^2) ・・・(式23) Kva=√(Iαv̂2+Iβv̂2) (Formula 23)

すなわち、Kvaは、Iαvの二乗とIβvの二乗の和の平方根である。 That is, Kva is the square root of the sum of Iαv squared and Iβv squared.

電流検出できる場合の2軸上の電流振幅(dq軸電流振幅)Kdqは、(式23)と同様に、(式24)に示すように求めることができる。 The current amplitude on the two axes (dq-axis current amplitude) Kdq when the current can be detected can be obtained as shown in (Equation 24), similarly to (Equation 23).

Kdq=√(Id^2+Iq^2) ・・・(式24) Kdq=√(Id̂2+Iq̂2) (Formula 24)

すなわち、Kdqは、Idの二乗とIqの二乗の和の平方根である。 That is, Kdq is the square root of the sum of Id squared and Iq squared.

上記(式23)~(式24)から、ラプラス演算子sを含まない振幅成分(電流振幅補正係数Ka)を算出する。 An amplitude component (current amplitude correction coefficient Ka) that does not include the Laplace operator s is calculated from the above (Equation 23) to (Equation 24).

電圧次元の電流振幅(単位を電圧[V]とした電流振幅)の大きさは、(式21)~(式22)から(式23)で求まるαβ軸上の電流振幅の大きさであり、電流検出できる場合の2軸上の電流振幅の大きさはdq軸上にある。この2つの軸の関係は静止座標系か回転座標系かの違いである。図3は、dq軸とαβ軸を説明するための図である。図3に示すように、dq軸とαβ軸は、同一平面上に存在し、αβ軸に対してθdq[rad]だけ回転した位置にdq軸が存在する。(式23)~(式24)は、電流のベクトルの大きさ(スカラー量)であり、位相情報や、dq軸、αβ軸、UVW軸などの軸の情報を持たないため、位相情報や軸の情報に関係なく計算できる。電流振幅補正係数Kaは、下記(式25)に示すように求めることができる。 The magnitude of the voltage-dimensional current amplitude (current amplitude with the unit as voltage [V]) is the magnitude of the current amplitude on the αβ axis obtained from (Equation 21) to (Equation 22) to (Equation 23), The magnitude of the current amplitude on the two axes when the current can be detected is on the dq axis. The relationship between these two axes is the difference between a stationary coordinate system and a rotating coordinate system. FIG. 3 is a diagram for explaining the dq-axis and the αβ-axis. As shown in FIG. 3, the dq-axis and the αβ-axis exist on the same plane, and the dq-axis exists at a position rotated by θdq [rad] with respect to the αβ-axis. (Equation 23) to (Equation 24) are the magnitude (scalar quantity) of the current vector, and do not have phase information or axis information such as the dq axis, the αβ axis, and the UVW axis. can be calculated regardless of the information in The current amplitude correction coefficient Ka can be obtained as shown in (Equation 25) below.

Ka=Kdq/Kva ・・・(式25) Ka=Kdq/Kva (Formula 25)

このようにして、上記(式15)~(式17)に示すように、上記(式18)~(式20)に示す位相成分に、振幅成分である電流振幅補正係数Kaを乗算して推定電流を算出することができる。しかし、この位相成分は、3軸上(UVW相)の値であり、2軸上の電流振幅(dq軸電流振幅)の大きさKdqと、電圧次元の電流振幅(単位を電圧[V]とした電流振幅)の大きさKvaで計算された電流振幅補正係数Kaとは、軸の情報が異なる。 In this way, as shown in the above (formula 15) to (formula 17), the phase components shown in the above (formula 18) to (formula 20) are estimated by multiplying the current amplitude correction coefficient Ka, which is the amplitude component. Current can be calculated. However, this phase component is a value on the three axes (UVW phase), the magnitude of the current amplitude on the two axes (dq-axis current amplitude) Kdq, and the voltage-dimensional current amplitude (unit: voltage [V]). The axis information is different from the current amplitude correction coefficient Ka calculated with the magnitude Kva of the current amplitude (current amplitude).

そこで、電流振幅の大きさKdqは、上記(式23)~(式24)を3軸上の値に変換した上で電流振幅補正係数Kaの計算を行ってもよいが、電流振幅補正係数Kaは、軸の情報を含まないスカラー量の比率である。つまり、Kdqは2軸上の電流の大きさ(2軸上のスカラー)であり、Kvaも2軸上の電流の大きさ(2軸上のスカラー)である。このため、電流振幅補正係数Kaは、(式25)のように2軸上の比率をとった係数であるので、前述の位相成分に乗算するだけでよい。また、Kaは単位が[A/V]となるが、(式15)~(式17)(または(式18)~(式20))に示した位相成分は電圧次元であり、単位が[V]となるため、乗算結果の単位は[A]となり、電流次元となる。 Therefore, the magnitude of the current amplitude Kdq may be calculated by converting the above (Equation 23) to (Equation 24) into values on three axes before calculating the current amplitude correction coefficient Ka. is the ratio of scalar quantities that do not contain axis information. That is, Kdq is the magnitude of current on two axes (scalar on two axes), and Kva is also the magnitude of current on two axes (scalar on two axes). Therefore, since the current amplitude correction coefficient Ka is a coefficient obtained by taking a ratio on two axes as in (Equation 25), it is only necessary to multiply the aforementioned phase component. In addition, Ka has a unit of [A / V], but the phase components shown in (Equation 15) to (Equation 17) (or (Equation 18) to (Equation 20)) are voltage dimensions, and the unit is [ V], the unit of the multiplication result is [A], which is the current dimension.

(ラプラス演算子sを含まない電流推定への置換原理)
次に、ラプラス演算子sを含む電流推定から、ラプラス演算子sを含まない電流推定の置換原理について説明する。モータを駆動するための印加電圧に応じて、モータ電流(相電流)が流れる。この検出した3相のモータ電流(相電流)を検出電流(Iud、Ivd、Iwd)とする。この検出電流が上記(式6)~(式8)に示した推定電流を近似できる場合は、上記(式6)~(式8)は、下記(式26)~(式28)のようになる。
(Replacement principle for current estimation that does not include Laplace operator s)
Next, the principle of replacing the current estimation including the Laplace operator s with the current estimation not including the Laplace operator s will be described. A motor current (phase current) flows according to the applied voltage for driving the motor. The detected three-phase motor currents (phase currents) are defined as detected currents (Iud, Ivd, Iwd). If this detected current can approximate the estimated current shown in the above (Equation 6) to (Equation 8), the above (Equation 6) to (Equation 8) can be expressed as the following (Equation 26) to (Equation 28). Become.

Iud≒Iue=(Vu-Vn-Eu)/(s・Lu+Ru) ・・・(式26)
Ivd≒Ive=(Vv-Vn-Ev)/(s・Lv+Rv) ・・・(式27)
Iwd≒Iwe=(Vw-Vn-Ew)/(s・Lw+Rw) ・・・(式28)
Iud≈Iue=(Vu−Vn−Eu)/(s·Lu+Ru) (Equation 26)
Ivd≈Ive=(Vv−Vn−Ev)/(s·Lv+Rv) (Equation 27)
Iwd≈Iwe=(Vw−Vn−Ew)/(s·Lw+Rw) (Equation 28)

上記(式26)~(式28)に示すように、モータ電流(相電流)は、印加電圧の位相と大きさに基づくため、位相情報と振幅情報を含むことになる。位相情報の成分は、前述した印加電圧(相電圧)Vu、Vv、Vw、中性点電位Vn、誘起電圧Eu、Ev、Ewである。振幅情報の成分は、各相のインダクタンスLu、Lv、Lw、ラプラス演算子s、各相の抵抗値Ru、Rv、Rwである。 As shown in (Equation 26) to (Equation 28) above, the motor current (phase current) is based on the phase and magnitude of the applied voltage, and therefore includes phase information and amplitude information. Components of the phase information are the aforementioned applied voltages (phase voltages) Vu, Vv, Vw, neutral point potential Vn, and induced voltages Eu, Ev, Ew. The components of the amplitude information are the inductances Lu, Lv, Lw of each phase, the Laplace operator s, and the resistance values Ru, Rv, Rw of each phase.

3相の検出電流をマイクロコンピュータなどの処理装置で処理するために、下記(式29)~(式30)より、2軸上のdq軸電流へ変換する。 In order to process the 3-phase detected currents in a processor such as a microcomputer, they are converted into dq-axis currents on two axes according to the following equations (29) to (30).

Id=√(2/3)・{(Iud-Ivd/2-Iwd/2)・cosθ
+√(3)/2・(Ivd-Iwd)・sinθ} ・・・(式29)
Iq=√(2/3)・{-(Iud-Ivd/2-Iwd/2)・sinθ
+√(3)・2・(Ivd-Iwd)・cosθ} ・・・(式30)
Id=√(2/3)·{(Iud−Ivd/2−Iwd/2)·cos θ
+√(3)/2·(Ivd−Iwd)·sin θ} (Formula 29)
Iq=√(2/3)·{−(Iud−Ivd/2−Iwd/2)·sin θ
+√(3)·2·(Ivd−Iwd)·cos θ} (Formula 30)

上記(式29)~(式30)には、それぞれU相の検出電流Iud、V相の検出電流Ivd、W相の検出電流Iwdが含まれており、その他のパラメータは位相θのみである。この位相θは、モータの回転子(ロータ)の位置情報であり、後述する位置推定器30(図4参照)が出力するdq軸上の電気角位相θeである。この電気角位相θeが正確であれば、上記(式29)~(式30)による変換誤差はないものと考えられる。すなわち、上記(式29)~(式30)により算出されたdq軸上の電流の振幅は、3相軸(UVW軸)上の電流振幅の情報を持つといえる。 The above (Equation 29) to (Equation 30) include the U-phase detection current Iud, the V-phase detection current Ivd, and the W-phase detection current Iwd, respectively, and the only other parameter is the phase θ. This phase θ is positional information of the rotor of the motor, and is an electrical angle phase θe on the dq axis output by a position estimator 30 (see FIG. 4) described later. If this electrical angle phase θe is accurate, it is considered that there is no conversion error due to the above (Equation 29) to (Equation 30). That is, it can be said that the current amplitude on the dq axis calculated by the above (Equation 29) to (Equation 30) has information on the current amplitude on the three-phase axis (UVW axis).

(式23)~(式25)により求められた、ラプラス演算子sを含まない振幅成分(電流振幅補正係数Ka)は、検出電流の振幅情報を含む。また、検出電流に含まれる振幅情報は、(式26)~(式28)に示す通り、ラプラス演算子sを含んだ成分による情報と等価である。これらのことから、電流振幅補正係数Kaは、下記(式31)に示すように、ラプラス演算子sを含んだ成分による情報と等価と見なすことができる。下記(式31)は、U相のインダクタンスLuと抵抗Ruを用いて電流振幅補正係数Kaを表しているが、V相のインダクタンスLvと抵抗Rv、W相のインダクタンスLwと抵抗Rwを用いても、同様に電流振幅補正係数Kaを表すことができる。 The amplitude component (current amplitude correction coefficient Ka) that does not include the Laplace operator s, obtained by (Equation 23) to (Equation 25), includes amplitude information of the detected current. Also, the amplitude information included in the detected current is equivalent to the information by the component including the Laplace operator s, as shown in (Eq.26) to (Eq.28). From these facts, the current amplitude correction coefficient Ka can be regarded as equivalent to information by a component including the Laplace operator s, as shown in the following (Equation 31). The following (Equation 31) expresses the current amplitude correction coefficient Ka using the U-phase inductance Lu and resistance Ru. , can similarly represent the current amplitude correction factor Ka.

Ka=Kdq/Kva≒1/(s・Lu+Ru) ・・・(式31) Ka=Kdq/Kva≈1/(s·Lu+Ru) (Formula 31)

以上から、検出電流の振幅情報は、ラプラス演算子sを含まない係数に置換可能である。 From the above, the amplitude information of the detected current can be replaced with a coefficient that does not include the Laplacian operator s.

<実施形態1のモータ制御装置の構成について>
以上で説明した理論的背景に基づく実施形態1を説明する。図4は、実施形態1のモータ制御装置の構成の一例を示す図である。
<Regarding the configuration of the motor control device according to the first embodiment>
Embodiment 1 based on the theoretical background explained above will be explained. FIG. 4 is a diagram showing an example of the configuration of the motor control device according to the first embodiment.

実施形態1のモータ制御装置100Aは、マイクロコンピュータ10A、IPM(Intelligent Power Module)23、1シャント電流検出器32を有する。モータ制御装置100Aには、モータ1が接続されている。 A motor control device 100A of Embodiment 1 has a microcomputer 10A, an IPM (Intelligent Power Module) 23, and a one-shunt current detector 32. FIG. A motor 1 is connected to the motor control device 100A.

また、マイクロコンピュータ10Aは、減算器11、速度制御器12、励磁電流制御器13、減算器14、減算器15、d軸電流制御器16、q軸電流制御器17、非干渉化制御器18、減算器19、加算器20、dq/3φ変換器21、PWM(Pulse Width Modulation)生成器22、3φ電流算出器24A、3φ/dq変換器25、軸誤差演算処理器26、PLL(Phase Locked Loop)制御器29、位置推定器30、1/Pn処理器31を有する。 Also, the microcomputer 10A includes a subtractor 11, a speed controller 12, an excitation current controller 13, a subtractor 14, a subtractor 15, a d-axis current controller 16, a q-axis current controller 17, and a decoupling controller 18. , subtractor 19, adder 20, dq/3φ converter 21, PWM (Pulse Width Modulation) generator 22, 3φ current calculator 24A, 3φ/dq converter 25, axis error processor 26, PLL (Phase Locked Loop) controller 29 , position estimator 30 and 1/Pn processor 31 .

減算器11は、モータ制御装置100Aへ入力された速度指令値(機械角目標速度)ωから、1/Pn処理器31から出力された推定値としての現在のモータ1の回転速度(機械角推定速度)ωを減算した速度偏差(機械角速度偏差)Δωを速度制御器12へ出力する。 The subtractor 11 calculates the current rotational speed of the motor 1 (mechanical angle A speed deviation (mechanical angular speed deviation) Δω obtained by subtracting the estimated speed) ω is output to the speed controller 12 .

速度制御器12は、減算器11から出力された速度偏差Δωがより小さくなるようなq軸電流指令値Iqを生成し、励磁電流制御器13および減算器15へ出力する。励磁電流制御器13は、速度制御器12から出力されたq軸電流指令値Iqからd軸電流指令値Idを生成し、減算器14へ出力する。また、d軸およびq軸は、2相の回転座標系(電流ベクトル座標)の座標軸を表し、Id、Iq、後述のVd、Vqは、この座標軸上の電流および電圧を示す。2相の回転座標系は、dq座標系ともいう。 Speed controller 12 generates a q-axis current command value Iq * that makes speed deviation Δω output from subtractor 11 smaller, and outputs it to excitation current controller 13 and subtractor 15 . The excitation current controller 13 generates a d-axis current command value Id * from the q-axis current command value Iq * output from the speed controller 12 and outputs the same to the subtractor 14 . The d-axis and q-axis represent the coordinate axes of a two-phase rotating coordinate system (current vector coordinates), and Id, Iq, and Vd and Vq, which will be described later, represent current and voltage on these coordinate axes. The two-phase rotating coordinate system is also called a dq coordinate system.

減算器14は、励磁電流制御器13から出力されたd軸電流指令値Idから3φ/dq変換器25から出力されたd軸電流Idを減算してd軸電流偏差ΔIdを生成し、d軸電流制御器16へ出力する。減算器15は、速度制御器12から出力されたq軸電流指令値Iqから3φ/dq変換器25から出力されたq軸電流Iqを減算してq軸電流偏差ΔIqを生成し、q軸電流制御器17へ出力する。 A subtractor 14 subtracts the d-axis current Id output from the 3φ/dq converter 25 from the d-axis current command value Id * output from the excitation current controller 13 to generate a d-axis current deviation ΔId. Output to the shaft current controller 16 . Subtractor 15 subtracts q-axis current Iq output from 3φ/dq converter 25 from q-axis current command value Iq * output from speed controller 12 to generate q-axis current deviation ΔIq. Output to the current controller 17 .

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

非干渉化制御器18は、d軸とq軸の干渉をキャンセルし、それぞれを独立に制御するための非干渉化補正値を生成する。具体的には、非干渉化制御器18は、3φ/dq変換器25から出力されたd軸電流IdとPLL制御器29から出力された電気角推定速度ωe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、減算器19へ出力する。また、非干渉化制御器18は、3φ/dq変換器25から出力されたq軸電流IqとPLL制御器29から出力された電気角推定速度ωe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、加算器20へ出力する。 A non-interfering controller 18 cancels the interference of the d-axis and the q-axis and generates a non-interfering correction value for controlling each independently. Specifically, the decoupling controller 18 calculates the d-axis voltage command value Vd * from the d-axis current Id output from the 3φ/dq converter 25 and the estimated electrical angle speed ωe output from the PLL controller 29. A d-axis decoupling correction value Vda for decoupling * is generated and output to the subtractor 19 . In addition, the non-interfering controller 18 converts the q-axis voltage command value Vq ** into a A q-axis non-interfering correction value Vqa for interfering is generated and output to the adder 20 .

減算器19は、d軸電流制御器16から出力されたd軸電圧指令値Vd**から、非干渉化制御器18から出力されたd軸非干渉化補正値Vdaを減算してd軸電圧指令値Vd**を非干渉化したd軸電圧指令値Vdを生成し、dq/3φ変換器21ならびに軸誤差演算処理器26へ出力する。加算器20は、q軸電流制御器17から出力されたq軸電圧指令値Vq**に、非干渉化制御器18から出力されたq軸非干渉化補正値Vqaを加算してq軸電圧指令値Vq**を非干渉化したq軸電圧指令値Vqを生成し、dq/3φ変換器21ならびに軸誤差演算処理器26へ出力する。 A subtractor 19 subtracts the d-axis decoupling correction value Vda output from the decoupling controller 18 from the d-axis voltage command value Vd ** output from the d-axis current controller 16 to obtain a d-axis voltage A d-axis voltage command value Vd * is generated by decoupling the command value Vd ** , and is output to the dq/3φ converter 21 and the axis error arithmetic processor . The adder 20 adds the q-axis decoupling correction value Vqa output from the decoupling controller 18 to the q-axis voltage command value Vq ** output from the q-axis current controller 17 to obtain the q-axis voltage A q-axis voltage command value Vq * is generated by decoupling the command value Vq ** , and is output to the dq/3φ converter 21 and the axis error arithmetic processor .

dq/3φ変換器21は、位置推定器30から出力された現在のロータの位置である電気角位相(dq軸位相)θeを用いて、非干渉化された2相のd軸電圧指令値Vdおよびq軸電圧指令値Vqを、3相の電圧指令値であるU相出力電圧指令値Vu、V相出力電圧指令値Vv、W相出力電圧指令値Vwへ変換する。そして、dq/3φ変換器21は、U相出力電圧指令値Vu、V相出力電圧指令値Vv、W相出力電圧指令値VwをPWM生成器22ならびに3φ電流算出器24Aへ出力する。なお、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および後述のU相の検出電流Iu、V相の検出電流Iv、W相の検出電流Iwは3相の固定座標系の電圧および電流である。 The dq/3φ converter 21 uses the electrical angle phase (dq-axis phase) θe, which is the current rotor position output from the position estimator 30, to generate a non-interfering two-phase d-axis voltage command value Vd * and q-axis voltage command value Vq * are converted into U-phase output voltage command value Vu * , V-phase output voltage command value Vv * , and W-phase output voltage command value Vw * , which are three-phase voltage command values. Then, the dq/3φ converter 21 outputs the U-phase output voltage command value Vu * , the V-phase output voltage command value Vv * , and the W-phase output voltage command value Vw * to the PWM generator 22 and the 3φ current calculator 24A. . U-phase output voltage command value Vu * , V-phase output voltage command value Vv * , W-phase output voltage command value Vw * , and U-phase detection current Iu, V-phase detection current Iv, and W-phase detection current, which will be described later. Iw is the three-phase fixed coordinate system voltage and current.

PWM生成器22は、U相出力電圧指令値Vu、V相出力電圧指令値Vv、W相出力電圧指令値Vwと、PWMキャリア信号から、6相のPWM信号を生成し、IPM23へ出力する。PWM生成器22は、信号生成器の一例である。なお、d軸電圧指令値Vdおよびq軸電圧指令値Vqを電圧指令値とし、dq/3φ変換器21が信号生成器に含まれるとしてもよい。 The PWM generator 22 generates 6-phase PWM signals from the U-phase output voltage command value Vu * , the V-phase output voltage command value Vv * , the W-phase output voltage command value Vw * , and the PWM carrier signal, and supplies them to the IPM 23. Output. PWM generator 22 is an example of a signal generator. Note that the d-axis voltage command value Vd * and the q-axis voltage command value Vq * may be used as the voltage command values, and the dq/3φ converter 21 may be included in the signal generator.

IPM23は、PWM生成器22から出力された6相のPWM信号をもとに、モータ1のU相、V相、W相それぞれへ印可する交流電圧を、外部から供給される直流電圧Vdcから生成し、それぞれの交流電圧をモータ1のU相、V相、W相へ印加する。IPM23は、モータ1の目標速度と現在速度との差をもとに生成された駆動電圧をモータ1へ供給してモータ1を駆動する駆動部の一例である。IPM23は、例えばトランジスタやダイオードを集積したIC(Integral Circuit)でもよいが、例えばそれぞれの部品を回路基板上に配置した構成でもよい。 Based on the 6-phase PWM signal output from the PWM generator 22, the IPM 23 generates AC voltages to be applied to the U-phase, V-phase, and W-phase of the motor 1 from the externally supplied DC voltage Vdc. Then, the AC voltages are applied to the U-phase, V-phase, and W-phase of the motor 1, respectively. The IPM 23 is an example of a drive unit that supplies the motor 1 with a drive voltage generated based on the difference between the target speed and the current speed of the motor 1 to drive the motor 1 . The IPM 23 may be an IC (Integral Circuit) in which transistors and diodes are integrated, for example, but may also be configured by arranging each component on a circuit board, for example.

1シャント電流検出器32は、シャント抵抗(不図示)に流れる母線電流を1シャント電流検出方式により検出する。そして、1シャント電流検出器32は、検出した母線電流の情報と、PWM生成器22の出力である6相のPWM信号(Up、Vp、Wp、Un、Vn、Wn)のスイッチング情報とを、3φ電流算出器24Aへ出力する。なお、1シャント電流検出器32は、モータ1のU相、V相、W相のうち、2つのCT(Current Transformer)で2相の電流を検出する電流センサを用いる2CTなどの他の手段により代替されてもよい。 The 1-shunt current detector 32 detects a bus current flowing through a shunt resistor (not shown) by a 1-shunt current detection method. Then, the 1-shunt current detector 32 receives information on the detected bus current and switching information on the 6-phase PWM signals (Up, Vp, Wp, Un, Vn, Wn) output from the PWM generator 22, Output to the 3φ current calculator 24A. Note that the 1-shunt current detector 32 uses two current transformers (CTs) of the U-phase, V-phase, and W-phase of the motor 1 to detect two-phase currents. may be substituted.

3φ電流算出器24Aは、1シャント電流検出器32から出力された6相のPWM信号のスイッチング情報と母線電流(検出電流)の情報とから、モータ1の固定座標系であるUVW座標系におけるU相の検出電流Iu、V相の検出電流Iv、W相の検出電流Iwを算出する。そして、3φ電流算出器24Aは、算出したモータ1のU相の検出電流Iu、V相の検出電流Iv、W相の検出電流Iwを、3φ/dq変換器25へ出力する。 The 3φ current calculator 24A calculates U Phase detection current Iu, V-phase detection current Iv, and W-phase detection current Iw are calculated. Then, the 3φ current calculator 24 A outputs the calculated U-phase detected current Iu, V-phase detected current Iv, and W-phase detected current Iw of the motor 1 to the 3φ/dq converter 25 .

または、3φ電流算出器24Aは、2CT電流検出方式により母線電流を検出する場合には、検出した2相の電流の他の1相の電流を、キルヒホッフ法則の関係式Iu+Iv+Iw=0から算出する。 Alternatively, when the 3φ current calculator 24A detects the bus line current by the 2CT current detection method, it calculates the other one-phase current of the detected two-phase current from the relational expression Iu+Iv+Iw=0 of Kirchhoff's law.

なお、3φ電流算出器24Aの構成および処理の詳細は、後述する。3φ電流算出器24Aは、マイクロコンピュータの一部であり、モータ1を流れる電流を検出する検出部の一例である。 Details of the configuration and processing of the 3φ current calculator 24A will be described later. The 3φ current calculator 24A is a part of the microcomputer and is an example of a detection section that detects the current flowing through the motor 1 .

3φ/dq変換器25は、位置推定器30から出力された電気角位相θeを用いて、3φ電流算出器24から出力された3相のU相の検出電流Iu、V相の検出電流Iv、W相の検出電流Iwを、2相のd軸電流Idおよびq軸電流Iqへ変換する。そして、3φ/dq変換器25は、d軸電流Idを減算器14、非干渉化制御器18、3φ電流算出器24A、軸誤差演算処理器26へ、q軸電流Iqを減算器15、非干渉化制御器18、3φ電流算出器24A、軸誤差演算処理器26へ、それぞれ出力する。 The 3φ/dq converter 25 uses the electrical angle phase θe output from the position estimator 30 to convert the U-phase detection current Iu, the V-phase detection current Iv, and the three-phase detection current Iu output from the 3φ current calculator 24 . The W-phase detected current Iw is converted into two-phase d-axis current Id and q-axis current Iq. Then, the 3φ/dq converter 25 passes the d-axis current Id to the subtractor 14, the decoupling controller 18, the 3φ current calculator 24A, the axis error arithmetic processor 26, and the q-axis current Iq to the subtractor 15, the Output to the interfering controller 18, the 3φ current calculator 24A, and the axis error processor 26, respectively.

軸誤差演算処理器26は、減算器19から出力されたd軸電圧指令値Vdおよび加算器20から出力されたq軸電圧指令値Vqと、3φ/dq変換器25から出力されたd軸電流Idおよびq軸電流Iqとから、軸誤差変動Δθを算出し、PLL制御器29へ出力する。ここで、軸誤差とは、実際のdq軸と制御上のdq軸(γδ軸)とのズレのことである。 The axis error processor 26 calculates the d-axis voltage command value Vd * output from the subtractor 19, the q-axis voltage command value Vq * output from the adder 20, and the d An axis error variation Δθ is calculated from the axis current Id and the q-axis current Iq and output to the PLL controller 29 . Here, the axis error is the deviation between the actual dq-axis and the control dq-axis (γδ-axis).

PLL制御器29は、軸誤差演算処理器26から出力された軸誤差変動Δθから、推定された現在のモータ1の回転の角速度である電気角推定速度ωeを算出し、非干渉化制御器18、3φ電流算出器24A、位置推定器30、1/Pn処理器31へそれぞれ出力する。 The PLL controller 29 calculates an estimated electrical angle speed ωe, which is the estimated current angular speed of the rotation of the motor 1, from the axis error variation Δθ output from the axis error processor 26, and the non-interfering controller 18 , 3φ current calculator 24A, position estimator 30, and 1/Pn processor 31, respectively.

位置推定器30は、PLL制御器29から出力された電気角推定速度ωeから、モータ1のロータ位置を推定した推定位置である電気角位相(dq軸位相)θeを算出する。そして、位置推定器30は、電気角位相θeをdq/3φ変換器21および3φ/dq変換器25へそれぞれ出力する。位置推定器30は、モータ1のロータ位置の推定位置を算出する位置推定部の一例である。 The position estimator 30 calculates an electrical angle phase (dq axis phase) θe, which is an estimated position obtained by estimating the rotor position of the motor 1, from the electrical angle estimated speed ωe output from the PLL controller 29 . The position estimator 30 then outputs the electrical angle phase θe to the dq/3φ converter 21 and the 3φ/dq converter 25, respectively. The position estimator 30 is an example of a position estimator that calculates the estimated rotor position of the motor 1 .

1/Pn処理器31は、PLL制御器29から出力された電気角推定速度ωeをモータ1の極対数Pnで除算し、現在のモータ1の回転速度(機械角速度)ωを算出し、減算器11へ出力する。 The 1/Pn processor 31 divides the estimated electrical angle speed ωe output from the PLL controller 29 by the pole logarithm Pn of the motor 1 to calculate the current rotation speed (mechanical angular speed) ω of the motor 1, and the subtractor 11.

<実施形態1の3φ電流算出器の構成について>
図5は、実施形態1の3φ電流算出器の構成の一例を示す図である。3φ電流算出器24Aは、図5に示すように、検出電流相/検出パターン判定処理部24Aa、検出電流処理部24Ab、電流推定部である推定電流演算部24Ac、電流再現処理部24Adを有する。
<Regarding the configuration of the 3φ current calculator of the first embodiment>
FIG. 5 is a diagram showing an example of the configuration of the 3φ current calculator according to the first embodiment. As shown in FIG. 5, the 3φ current calculator 24A has a detected current phase/detected pattern determination processor 24Aa, a detected current processor 24Ab, an estimated current calculator 24Ac as a current estimator, and a current reproduction processor 24Ad.

検出電流相/検出パターン判定処理部24Aaは、PWM生成器22から出力された6相のPWM信号のスイッチング情報から、1シャント電流検出器32から出力された検出電流が何れの相であるかを判定し、判定した結果をもとに、検出電流の相を示す情報である検出電流相と、検出電流の相の数を示す情報である検出パターンとを生成する。そして、検出電流相/検出パターン判定処理部24Aaは、検出電流相を検出電流処理部24Abへ出力し、検出パターンを電流再現処理部24Adへ出力する。 The detected current phase/detected pattern determination processing unit 24Aa determines which phase the detected current output from the one-shunt current detector 32 belongs to based on the switching information of the six-phase PWM signals output from the PWM generator 22. Based on the determination result, a detection current phase, which is information indicating the phase of the detection current, and a detection pattern, which is information indicating the number of phases of the detection current, are generated. Then, the detected current phase/detected pattern determination processing section 24Aa outputs the detected current phase to the detected current processing section 24Ab, and outputs the detected pattern to the current reproduction processing section 24Ad.

検出電流処理部24Abは、検出電流相/検出パターン判定処理部24Aaから出力された検出電流相をもとに、1シャント電流検出器32によりシャント抵抗(不図示)を用いて検出された検出電流がU相の検出電流Iud、V相の検出電流Ivd、W相の検出電流Iwdの何れであるかを特定する。そして、検出電流処理部24Abは、特定したU相の検出電流Iud、V相の検出電流Ivd、W相の検出電流Iwdを電流再現処理部24Adへ出力する。なお、1シャント電流検出器32によりシャント抵抗(不図示)を用いて何れの電流も検出されなかった場合には、検出電流処理部24Abは、U相の検出電流Iud、V相の検出電流Ivd、W相の検出電流Iwdの何れも電流再現処理部24Adへ出力しない。 Based on the detected current phase output from the detected current phase/detected pattern determination processing unit 24Aa, the detected current processing unit 24Ab determines the detected current detected by the one-shunt current detector 32 using a shunt resistor (not shown). is the U-phase detection current Iud, the V-phase detection current Ivd, or the W-phase detection current Iwd. Then, the detected current processing unit 24Ab outputs the specified U-phase detected current Iud, V-phase detected current Ivd, and W-phase detected current Iwd to the current reproduction processing unit 24Ad. When none of the currents is detected by the one-shunt current detector 32 using a shunt resistor (not shown), the detected current processing unit 24Ab detects the U-phase detected current Iud and the V-phase detected current Ivd. , W-phase detection currents Iwd are not output to the current reproduction processing unit 24Ad.

推定電流演算部24Acは、dq/3φ変換器21から出力された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、3φ/dq変換器25から出力されたd軸電流Id、q軸電流Iq、PLL制御器29から出力された電気角推定速度ωe、位置推定器30から出力された電気角位相θe、記憶装置などの外部から与えられたモータパラメータである誘起電圧定数Keをもとに、上記(式12)、(式15)~(式17)、(式18)~(式20)、(式21)~(式24)、(式25)から、U相の推定電流Iue、V相の推定電流Ive、W相の推定電流Iweを推定する。 The estimated current calculator 24Ac outputs the U-phase output voltage command value Vu * , the V-phase output voltage command value Vv * , the W-phase output voltage command value Vw * output from the dq/3φ converter 21, and the 3φ/dq converter 25. The d-axis current Id output from the q-axis current Iq, the electrical angle estimated speed ωe output from the PLL controller 29, the electrical angle phase θe output from the position estimator 30, the externally given such as a storage device Based on the induced voltage constant Ke, which is a motor parameter, the above (Equation 12), (Equation 15) to (Equation 17), (Equation 18) to (Equation 20), (Equation 21) to (Equation 24), ( 25), the estimated current Iue of the U phase, the estimated current Ive of the V phase, and the estimated current Iwe of the W phase are estimated.

すなわち、推定電流演算部24Acは、誘起電圧定数Ke、電気角位相θe、電気角推定速度ωeをもとに、上記(式9)~(式11)から、誘起電圧Eu、Ev、Ewを算出する。そして、推定電流演算部24Acは、出力電圧指令値Vu、Vv、Vw、誘起電圧Eu、Ev、Ewをもとに、上記(式12)から、中性点電位Vnを算出する。そして、推定電流演算部24Acは、出力電圧指令値Vu、Vv、Vw、誘起電圧Eu、Ev、Ew、中性点電位Vnをもとに、上記(式18)~(式25)から、ラプラス演算子sを含まない電流振幅補正係数Kaを算出する。 That is, the estimated current calculator 24Ac calculates the induced voltages Eu, Ev, and Ew from the above (Equation 9) to (Equation 11) based on the induced voltage constant Ke, the electrical angle phase θe, and the electrical angle estimated speed ωe. do. Based on the output voltage command values Vu * , Vv * , Vw * and the induced voltages Eu, Ev, Ew, the estimated current calculator 24Ac calculates the neutral point potential Vn from the above (Equation 12). Based on the output voltage command values Vu * , Vv * , Vw * , the induced voltages Eu, Ev, Ew, and the neutral point potential Vn, the estimated current calculation unit 24Ac calculates the above (Equation 18) to (Equation 25). , the current amplitude correction coefficient Ka that does not include the Laplace operator s is calculated.

そして、推定電流演算部24Acは、出力電圧指令値Vu、Vv、Vw、誘起電圧Eu、Ev、Ew、中性点電位Vn、電流振幅補正係数Kaをもとに、上記(式15)~(式17)から、U相の推定電流Iue、V相の推定電流Ive、W相の推定電流Iweを推定する。そして、推定電流演算部23Acは、推定したU相の推定電流Iue、V相の推定電流Ive、W相の推定電流Iweを、電流再現処理部24Adへ出力する。 Based on the output voltage command values Vu * , Vv * , Vw * , the induced voltages Eu, Ev, Ew, the neutral point potential Vn, and the current amplitude correction coefficient Ka, the estimated current calculation unit 24Ac calculates the above (formula 15 ) to (Equation 17), the estimated current Iue of the U phase, the estimated current Ive of the V phase, and the estimated current Iwe of the W phase are estimated. Then, the estimated current calculation unit 23Ac outputs the estimated U-phase estimated current Iue, V-phase estimated current Ive, and W-phase estimated current Iwe to the current reproduction processing unit 24Ad.

電流再現処理部24Adは、検出電流相/検出パターン判定処理部24Aaから出力された検出パターンをもとに、検出電流処理部24Abから出力された2相の検出電流から3相電流を再現する処理と、検出電流処理部24Abから出力された1相の検出電流および推定電流演算部24Acから出力された推定電流から3相電流を再現する処理との何れかを切り替えて実行する。検出電流処理部24Abから出力された2相の検出電流から3相電流を再現する処理は、従来技術どおりの処理である。 The current reproduction processing unit 24Ad reproduces a three-phase current from the two-phase detection currents output from the detection current processing unit 24Ab based on the detection pattern output from the detection current phase/detection pattern determination processing unit 24Aa. and a process of reproducing a three-phase current from the one-phase detected current output from the detected current processing unit 24Ab and the estimated current output from the estimated current calculation unit 24Ac. The process of reproducing the three-phase current from the two-phase detected current output from the detected current processing section 24Ab is the same process as in the prior art.

電流再現処理部24Adは、検出電流と同相の推定電流とを比較し、検出電流と同相の推定電流との誤差が所定値以内(通常の検出電流における許容誤差以内)であるか否かを判定する。つまり、電流再現処理部24Adは、推定電流の正確さを判定する。電流再現処理部24Adは、この誤差が所定値以内であった場合、検出できなかった2相の電流を、推定電流演算部24Acから出力された推定電流で置き換える。または、電流再現処理部24Adは、検出できなかった1相の電流を推定電流とし、残りの1相をキルヒホッフの法則から算出してもよい。 The current reproduction processing unit 24Ad compares the detected current and the estimated in-phase current, and determines whether or not the error between the detected current and the estimated in-phase current is within a predetermined value (within the allowable error for normal detected current). do. That is, the current reproduction processing unit 24Ad determines the accuracy of the estimated current. If the error is within a predetermined value, the current reproduction processing unit 24Ad replaces the undetected two-phase current with the estimated current output from the estimated current calculation unit 24Ac. Alternatively, the current reproduction processing unit 24Ad may use the undetected current of one phase as the estimated current and calculate the remaining one phase from Kirchhoff's law.

電流再現処理部24Adは、検出電流と同相の推定電流とを比較した誤差が所定値を超えた場合は、推定電流に算出誤差が含まれる、または、検出電流にノイズが重畳していると判定し、この処理タイミングにおける検出電流および推定電流をモータ1の制御に用いないように、例えば出力しないなどの制御を行う。 If the error obtained by comparing the detected current and the in-phase estimated current exceeds a predetermined value, the current reproduction processing unit 24Ad determines that the estimated current contains a calculation error or that noise is superimposed on the detected current. Then, control is performed such that the detected current and the estimated current at this processing timing are not used for controlling the motor 1, for example, they are not output.

または、検出電流と同相の推定電流との比較により求められた検出電流と推定電流との誤差を用いて、検出されていない相の電流の補正値として扱うことで、推定電流の精度を向上させることが可能となる。例えば、U相の検出電流Iuが検出できた場合のU相の推定電流Iueとの誤差を、下記(式32)のように定義する。 Alternatively, the error between the detected current and the estimated current obtained by comparing the detected current and the estimated in-phase current is used as a correction value for the undetected phase current, thereby improving the accuracy of the estimated current. becomes possible. For example, the error from the U-phase estimated current Iue when the U-phase detected current Iu can be detected is defined as the following (Equation 32).

ΔI=Iu-Iue ・・・(式32) ΔI=Iu−Iue (Formula 32)

キルヒホッフの法則から、3相電流の合計値は0になることから、推定電流と実際の相電流との関係は、下記(式33)のようになる。 According to Kirchhoff's law, the total value of the three-phase currents is 0, so the relationship between the estimated currents and the actual phase currents is given by the following (Equation 33).

Iu+Iv+Iw=Iue+Ive+Iwe(=0) ・・・(式33) Iu+Iv+Iw=Iue+Ive+Iwe (=0) (Equation 33)

上記(式32)を用いて(式33)を変形すると、下記(式34)式のようになる。下記(式34)を式変形したものが下記(式35)となる。 By transforming (Equation 33) using the above (Equation 32), the following Equation (34) is obtained. The following (Formula 35) is obtained by transforming the following (Formula 34).

ΔI+Iue+Iv+Iw=Iue+Ive+Iwe ・・・(式34)
Iv+Iw=Ive+Iwe-ΔI ・・・(式35)
ΔI+Iue+Iv+Iw=Iue+Ive+Iwe (Formula 34)
Iv+Iw=Ive+Iwe−ΔI (Formula 35)

上記(式35)は、検出できない相電流の合計値は、その推定電流を、検出できた相の検出電流と推定電流との誤差を用いて補正することにより、下記(式36)のように、再現性が高まることを示す。 The total value of the undetectable phase current is corrected by using the error between the detected current and the estimated current of the phase that can be detected. , indicating that reproducibility is enhanced.

Iu+Iv+Iw=Iu+Ive+Iwe-ΔI ・・・(式36) Iu+Iv+Iw=Iu+Ive+Iwe−ΔI (Formula 36)

このように、検出できた相の検出電流と推定電流を比較することで、推定電流の精度が許容誤差範囲内にあるか否かを判定できる。そのため、次の処理タイミングで推定電流を算出するために必要となるd軸電流Idおよびq軸電流Iq、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*、電気角推定速度ωe、電気角位相θeから求められる振幅成分および位相成分を精度良く算出できる。このことから、1相しか相電流を検出できない場合でも、精度よく電流再現を行うことができる。また、検出した1相の相電流に対して、推定電流の精度が許容誤差範囲内であると判定した場合に、検出できていない残りの2相に対しても推定電流の精度が許容誤差範囲内であると推定できることから、検出できない2相の電流についても精度を保証することができ、推定電流値が正確な値となる。 In this manner, by comparing the detected current of the detected phase and the estimated current, it is possible to determine whether or not the accuracy of the estimated current is within the allowable error range. Therefore, the d-axis current Id and the q-axis current Iq, the U-phase output voltage command value Vu*, the V-phase output voltage command value Vv*, and the W-phase output voltage command required to calculate the estimated current at the next processing timing The amplitude component and the phase component obtained from the value Vw*, the estimated electrical angle speed ωe, and the electrical angle phase θe can be calculated with high accuracy. Therefore, even if the phase current of only one phase can be detected, the current can be accurately reproduced. In addition, if it is determined that the accuracy of the estimated current is within the allowable error range for the detected phase current of one phase, the accuracy of the estimated currents for the remaining two phases that have not been detected are also within the allowable error range. Since it can be estimated that it is within the range, it is possible to guarantee accuracy even for two-phase currents that cannot be detected, and the estimated current value becomes an accurate value.

<実施形態1の処理タイミングおける電流検出判定とd軸電流Idおよびq軸電流Iq>
図6は、処理タイミングおける電流検出判定とd軸電流Idおよびq軸電流Iqとを説明するための図である。図6は、各処理タイミング(キャリア周波数)と電流検出判定とd軸電流Idおよびq軸電流Iqとの関係を示す。図6において、電流検出判定が×の場合(電流検出できなかったタイミングである場合)、推定電流を算出する必要がある。この時、d軸電流Idおよびq軸電流Iqは検出できないため、上記(式24)の2軸上の電流振幅(dq軸電流振幅)Kdqを算出することはできない。このため、ラプラス演算子sを含まない振幅成分(電流振幅補正係数Ka)を算出することができない。
<Current detection determination and d-axis current Id and q-axis current Iq at processing timing of the first embodiment>
FIG. 6 is a diagram for explaining current detection determination, d-axis current Id, and q-axis current Iq at processing timings. FIG. 6 shows the relationship between each processing timing (carrier frequency), current detection determination, d-axis current Id and q-axis current Iq. In FIG. 6, when the current detection determination is x (when the current detection is not possible), it is necessary to calculate the estimated current. At this time, since the d-axis current Id and the q-axis current Iq cannot be detected, the current amplitude (dq-axis current amplitude) Kdq on the two axes (dq-axis current amplitude) in the above (Equation 24) cannot be calculated. Therefore, an amplitude component (current amplitude correction coefficient Ka) that does not include the Laplace operator s cannot be calculated.

そのため、電流検出ができなかった処理タイミングにおけるd軸電流Idおよびq軸電流Iqとして、フィルタや補間(もしくは補外)などの方法で電流検出ができなかった処理タイミングの前後で補完し、電流振幅(dq軸電流振幅)Kdqを求める。もしくは、電流振幅補正係数Kaそのものをフィルタや補間(もしくは補外)などの方法で電流検出ができなかった処理タイミングの前後で補完してもよい。 Therefore, as the d-axis current Id and the q-axis current Iq at the processing timing when the current cannot be detected, the current amplitude (dq-axis current amplitude) Kdq is obtained. Alternatively, the current amplitude correction coefficient Ka itself may be complemented before and after the processing timing at which the current could not be detected by a method such as filtering or interpolation (or extrapolation).

(実施形態1の変形例)
実施形態1では、電流検出ができなかった処理タイミングにおけるd軸電流Idおよびq軸電流Iqとして、フィルタや補間(もしくは補外)などの方法で補完し、電流振幅(dq軸電流振幅)Kdqを求めるとした。しかし、これに限られず、3φ/dq変換器25は、電流検出ができた処理タイミングにおけるd軸電流Idおよびq軸電流Iqの前回値を記憶する記憶部(不図示)を有してもよい。この場合、3φ電流算出器24Aは、電流検出ができなかった処理タイミングにおいて、電流検出不能を示す信号を3φ/dq変換器25へ出力する。3φ/dq変換器25は、3φ電流算出器24Aから電流検出不能を示す信号が入力されると、記憶部(不図示)に記憶されるd軸電流Idおよびq軸電流Iqの前回値を3φ電流算出器24Aへ出力する。なお、d軸電流Idおよびq軸電流Iqの前回値を記憶する記憶部(不図示)は、3φ/dq変換器25が有することに限られず、3φ/dq変換器25の後段かつ軸誤差演算処理器26の前段に、3φ/dq変換器25から独立して設けられてもよい。
(Modification of Embodiment 1)
In the first embodiment, the d-axis current Id and the q-axis current Iq at the processing timing when the current could not be detected are complemented by a method such as a filter or interpolation (or extrapolation), and the current amplitude (dq-axis current amplitude) Kdq is obtained. I asked for it. However, not limited to this, the 3φ/dq converter 25 may have a storage unit (not shown) that stores the previous values of the d-axis current Id and the q-axis current Iq at the processing timing when the current was detected. . In this case, the 3φ current calculator 24A outputs a signal indicating that current detection is impossible to the 3φ/dq converter 25 at the processing timing when the current detection is not possible. 3φ/dq converter 25 converts the previous values of d-axis current Id and q-axis current Iq stored in a storage unit (not shown) to 3φ Output to the current calculator 24A. Note that the storage unit (not shown) that stores the previous values of the d-axis current Id and the q-axis current Iq is not limited to being included in the 3φ/dq converter 25. It may be provided upstream of the processor 26 independently of the 3φ/dq converter 25 .

以上の実施形態1は、ラプラス演算子sを含まない電流推定手段を用いるため、推定電流の計算負荷を軽くすることができる。また、実施形態1は、電流依存、温度依存する種々のパラメータを含まない電流推定手段を用いるため、電流推定の精度を向上させることができる。また、実施形態1は、推定電流の精度が許容範囲内にあるか否かを判定し、判定結果に応じて推定電流を誤差補正するため、高い精度で電流再現できる。 Since the first embodiment described above uses the current estimating means that does not include the Laplace operator s, it is possible to lighten the calculation load of the estimated current. Moreover, since Embodiment 1 uses current estimation means that does not include various current-dependent and temperature-dependent parameters, it is possible to improve the accuracy of current estimation. Further, in the first embodiment, it is determined whether or not the accuracy of the estimated current is within the allowable range, and the estimated current is error-corrected according to the determination result, so the current can be reproduced with high accuracy.

[実施形態2]
<実施形態2の理論的背景>
(実施形態2の概要)
上述の実施形態1では、図1に示すように、モータ1を等価回路で置き換えた場合のモータ1のU相、V相、W相の各相の誘起電圧を、誘起電圧定数Keを用いて推定し、推定した誘起電圧を用いてモータ1のU相、V相、W相の各相の電流を推定するとした。ここで、誘起電圧から推定電流を算出する場合、モータパラメータである誘起電圧定数Ke、回転数(回転速度)ω、ロータの回転角度(位相)θが正しくなければ、精度の高い電流推定が行えない。また、誘起電圧定数Keは、モータの個体バラツキ、モータの磁石の温度依存性や経年劣化などの要因により、推定電流の精度にも影響を及ぼす。
[Embodiment 2]
<Theoretical Background of Embodiment 2>
(Overview of Embodiment 2)
In the first embodiment described above, as shown in FIG. 1, the induced voltage of each phase of the U-phase, V-phase, and W-phase of the motor 1 when the motor 1 is replaced by an equivalent circuit is calculated using the induced voltage constant Ke. Then, the estimated induced voltage is used to estimate the current of each of the U-phase, V-phase, and W-phase of the motor 1 . Here, when calculating the estimated current from the induced voltage, if the induced voltage constant Ke, the rotation speed (rotational speed) ω, and the rotor rotation angle (phase) θ, which are motor parameters, are not correct, the current cannot be estimated with high accuracy. do not have. In addition, the induced voltage constant Ke affects the accuracy of the estimated current due to factors such as individual variations in motors, temperature dependence of magnets in motors, and deterioration over time.

具体的には、上記(式9)~(式11)は、誘起電圧定数Keの変化によって各相の推定される誘起電圧Eu、Ev、Ewの値が変動するため、誤差を含む。この誘起電圧Eu、Ev、Ewを用いて算出される上記(式15)~(式17)の推定電流も誤差を含み、推定電流の推定精度が低化する。そこで、実施形態2では、モータ1のU相、V相、W相の各相の誘起電圧Eu、Ev、Ewを、誘起電圧定数Keを用いずd軸電圧指令値Vd、q軸電圧指令値Vdから求めることで、誘起電圧の算出精度を推定より良いものとする。 Specifically, the above (Equation 9) to (Equation 11) contain errors because the values of the induced voltages Eu, Ev, and Ew estimated for each phase fluctuate due to changes in the induced voltage constant Ke. The estimated currents of (Equation 15) to (Equation 17) calculated using the induced voltages Eu, Ev, and Ew also contain errors, and the estimation accuracy of the estimated currents is lowered. Therefore, in the second embodiment, the induced voltages Eu, Ev, and Ew of the U-phase, V-phase, and W-phase of the motor 1 are calculated using the d-axis voltage command value Vd * and the q-axis voltage command value without using the induced voltage constant Ke. By obtaining from the value Vd * , the calculation accuracy of the induced voltage is made better than the estimation.

具体的には、d軸電圧指令値Vdおよびq軸電圧指令値VqからU、V、W三相それぞれの誘起電圧Eu、Ev、Ewを算出する。 Specifically, the induced voltages Eu, Ev, and Ew of the three phases U, V, and W are calculated from the d-axis voltage command value Vd * and the q-axis voltage command value Vq * .

以下、実施形態2のd軸電圧指令値Vdおよびq軸電圧指令値VqからU、V、W三相それぞれの誘起電圧Eu、Ev、Ewを算出する方法について説明する。図7は、モータモデルにおける基本ベクトル図である。下記(式37)にモータモデル式を示す。下記(式37)のモータモデル式を過渡項を無視して図示したものが、図7である。図7において、“Vo”は誘起電圧である。 A method of calculating the induced voltages Eu, Ev, and Ew of the three phases U, V, and W from the d-axis voltage command value Vd * and the q-axis voltage command value Vq of the second embodiment will be described below. FIG. 7 is a basic vector diagram in the motor model. A motor model formula is shown in (Formula 37) below. FIG. 7 illustrates the following motor model equation (Equation 37) ignoring the transient term. In FIG. 7, "Vo" is the induced voltage.

Figure 0007247468000001
Figure 0007247468000001

また、図8は、dq軸上の誘起電圧の算出を説明するための図である。図8に示すように、d軸上の誘起電圧Vodは、dq軸電圧(印加電圧、または出力電圧)Vaのd軸成分Vdからd軸電流Idと抵抗値Raの積に相当する電圧Ra・Idを減算したものとなる。抵抗値Raは、d軸およびq軸の各1相あたりのモータ1の抵抗値である。また、q軸上の誘起電圧Voqは、dq軸電圧Vaのq軸成分Vqからq軸電流Iqと抵抗値Raの積に相当する電圧Ra・Iqを減算したものとなる。この関係を下記(式38)および(式39)に示す。 Also, FIG. 8 is a diagram for explaining the calculation of the induced voltage on the dq axis. As shown in FIG. 8, the induced voltage Vod on the d-axis is a voltage Ra· It is obtained by subtracting the Id. The resistance value Ra is the resistance value of the motor 1 for each phase of the d-axis and the q-axis. The induced voltage Voq on the q-axis is obtained by subtracting the voltage Ra·Iq corresponding to the product of the q-axis current Iq and the resistance value Ra from the q-axis component Vq of the dq-axis voltage Va. This relationship is shown in (Equation 38) and (Equation 39) below.

Vod=Vd-Ra・Id ・・・(式38)
Voq=Vq-Ra・Iq ・・・(式39)
Vod=Vd * -Ra·Id (Equation 38)
Voq=Vq * -Ra·Iq (Formula 39)

上記(式38)、(式39)、図7、図8から、dq軸電圧Vaは、誘起電圧Voとdq軸電流Ia(図7参照)と抵抗値Raとから求められることが分かる。誘起電圧定数Keは、鎖交磁束Ψaから求められ、誘起電圧定数Keと回転数(回転速度)ωとを乗じた値と、鎖交磁束Ψaと回転数(回転速度)ωとを乗じた値の関係は一致するため、合成された鎖交磁束Ψoと回転数(回転速度)ωとを乗じた値は誘起電圧Voであることが分かる。 From (Eq.38), (Eq.39), FIGS. 7 and 8, it can be seen that the dq-axis voltage Va can be obtained from the induced voltage Vo, the dq-axis current Ia (see FIG. 7), and the resistance value Ra. The induced voltage constant Ke is obtained from the interlinkage magnetic flux Ψa. coincide with each other, it can be seen that the value obtained by multiplying the combined magnetic flux linkage Ψo by the rotation speed (rotational speed) ω is the induced voltage Vo.

このようにして求められたd軸上での誘起電圧Vodおよびq軸上での誘起電圧Voqを、U相、V相、W相の3相の誘起電圧Eu、Ev、Ewへ変換する。2相-3相変換は、通常行われるd軸電圧指令値およびq軸電圧指令値から出力電圧指令値(印加電圧)Vu、Vv、Vwへの変換と同じ方法で行う。これにより、動作環境の変化によって値が変動する誘起電圧定数Keを用いず、誘起電圧を算出できる。この2相の誘起電圧Vodおよび誘起電圧Voqから3相の誘起電圧Eu、Ev、Ewを算出するための算出式を、下記(式40)~(式42)に示す。 The induced voltage Vod on the d-axis and the induced voltage Voq on the q-axis thus obtained are converted into induced voltages Eu, Ev, and Ew of three phases of U-phase, V-phase, and W-phase. The 2-phase to 3-phase conversion is performed in the same manner as the conversion from the d-axis voltage command value and the q-axis voltage command value to the output voltage command values (applied voltages) Vu * , Vv * , Vw * which are normally performed. As a result, the induced voltage can be calculated without using the induced voltage constant Ke whose value varies with changes in the operating environment. Calculation formulas for calculating the three-phase induced voltages Eu, Ev, and Ew from the two-phase induced voltage Vod and the induced voltage Voq are shown in the following (Equation 40) to (Equation 42).

Eu=√(2/3)・(Vod・cosθ-Voq・sinθ) ・・・(式40)
Ev=√(2/3)・{Vod・(√(3)・sinθ-cosθ)/2
+Voq・(sinθ+√(3)・cosθ)/2) ・・・(式41)
Ew=√(2/3)・{Vod・(-√(3)・sinθ-cosθ)/2
+Voq・(sinθ-√(3)・cosθ)/2) ・・・(式42)
Eu=√(2/3)·(Vod·cos θ−Voq·sin θ) (Formula 40)
Ev=√(2/3)·{Vod·(√(3)·sin θ−cos θ)/2
+Voq (sin θ + √(3) cos θ)/2) (Equation 41)
Ew=√(2/3)·{Vod·(−√(3)·sin θ−cos θ)/2
+Voq (sin θ−√(3) cos θ)/2) (Equation 42)

上記(式38)~(式42)のように、誘起電圧Eu、Ev、Ewをd軸電圧指令値Vdおよびq軸電圧指令値Vqから直接求めることで、従来技術の方式よりも精度の高い誘起電圧Eu、Ev、Ewを算出できる。その結果、上記(式15)~(式17)を用いて算出される推定電流Iue、Ive、Iweの推定精度を上げることができる。 By directly obtaining the induced voltages Eu, Ev, and Ew from the d-axis voltage command value Vd * and the q-axis voltage command value Vq * as in the above (Equation 38) to (Equation 42), the accuracy is higher than that of the conventional technique. high induced voltages Eu, Ev, and Ew can be calculated. As a result, the estimation accuracy of the estimated currents Iue, Ive, Iwe calculated using the above (Equation 15) to (Equation 17) can be improved.

<実施形態2のモータ制御装置の構成について>
図9は、実施形態2のモータ制御装置の構成の一例を示す図である。実施形態2のモータ制御装置100Bは、実施形態1のモータ制御装置100Aと比較して、マイクロコンピュータ10Aの代わりにマイクロコンピュータ10B、また、マイクロコンピュータ10Aの一部である3φ電流算出器24Aの代わりに3φ電流算出器24Bを有する。
<Regarding the configuration of the motor control device according to the second embodiment>
FIG. 9 is a diagram showing an example of the configuration of a motor control device according to the second embodiment. Compared to the motor control device 100A of the first embodiment, the motor control device 100B of the second embodiment has a microcomputer 10B instead of the microcomputer 10A, and a 3φ current calculator 24A that is part of the microcomputer 10A. has a 3φ current calculator 24B.

dq/3φ変換器21は、U相出力電圧指令値Vu、V相出力電圧指令値Vv、W相出力電圧指令値VwをPWM生成器22ならびに3φ電流算出器24Bへ出力する。また、3φ/dq変換器25は、d軸電流Idを減算器14、非干渉化制御器18、3φ電流算出器24B、軸誤差演算処理器26へ、q軸電流Iqを減算器15、非干渉化制御器18、3φ電流算出器24B、軸誤差演算処理器26へ、それぞれ出力する。 dq/3φ converter 21 outputs U-phase output voltage command value Vu * , V-phase output voltage command value Vv * and W-phase output voltage command value Vw * to PWM generator 22 and 3φ current calculator 24B. Further, the 3φ/dq converter 25 transfers the d-axis current Id to the subtractor 14, the non-interfering controller 18, the 3φ current calculator 24B, the axis error arithmetic processor 26, the q-axis current Iq to the subtractor 15, the Output to the interfering controller 18, the 3φ current calculator 24B, and the axis error processor 26, respectively.

また、減算器19は、d軸電流制御器16から出力されたd軸電圧指令値Vd**から、非干渉化制御器18から出力されたd軸非干渉化補正値Vdaを減算してd軸電圧指令値Vd**を非干渉化したd軸電圧指令値Vdを生成し、dq/3φ変換器21、3φ電流算出器24B、ならびに軸誤差演算処理器26へ出力する。加算器20は、q軸電流制御器17から出力されたq軸電圧指令値Vq**に、非干渉化制御器18から出力されたq軸非干渉化補正値Vqaを加算してq軸電圧指令値Vq**を非干渉化したq軸電圧指令値Vq*を生成し、dq/3φ変換器21、3φ電流算出器24B、ならびに軸誤差演算処理器26へ出力する。 Further, the subtractor 19 subtracts the d-axis decoupling correction value Vda output from the decoupling controller 18 from the d-axis voltage command value Vd ** output from the d-axis current controller 16 to obtain d A d-axis voltage command value Vd * is generated by decoupling the axis voltage command value Vd ** , and is output to the dq/3φ converter 21, the 3φ current calculator 24B, and the axis error processor 26. The adder 20 adds the q-axis decoupling correction value Vqa output from the decoupling controller 18 to the q-axis voltage command value Vq** output from the q-axis current controller 17 to obtain the q-axis voltage A q-axis voltage command value Vq* is generated by decoupling the command value Vq**, and is output to the dq/3φ converter 21, the 3φ current calculator 24B, and the axis error processor 26.

また、1シャント電流検出器32は、検出した母線電流の情報と、PWM生成器22の出力である6相のPWM信号(Up、Vp、Wp、Un、Vn、Wn)のスイッチング情報とを、3φ電流算出器24Bへ出力する。 In addition, the 1-shunt current detector 32 receives information on the detected bus current and switching information on the 6-phase PWM signals (Up, Vp, Wp, Un, Vn, Wn) output from the PWM generator 22, Output to the 3φ current calculator 24B.

<実施形態2の3φ電流算出器の構成について>
図10は、実施形態2の3φ電流算出器の構成の一例を示す図である。実施形態2の3φ電流算出器24Bは、図10に示すように、検出電流相/検出パターン判定処理部24Ba、検出電流処理部24Bb、推定電流演算部24Bc、電流再現処理部24Bdを有する。3φ電流算出器24Bは、実施形態1の3φ電流算出器24Aと比較して、推定電流演算部24Bcのみが推定電流演算部24Acと異なり、検出電流相/検出パターン判定処理部24Ba、検出電流処理部24Bb、電流再現処理部24Bdが、検出電流相/検出パターン判定処理部24Aa、検出電流処理部24Ab、電流再現処理部24Adと同様である。
<Regarding the configuration of the 3φ current calculator of the second embodiment>
FIG. 10 is a diagram showing an example of the configuration of a 3φ current calculator according to the second embodiment. As shown in FIG. 10, the 3φ current calculator 24B of the second embodiment has a detected current phase/detected pattern determination processing section 24Ba, a detected current processing section 24Bb, an estimated current calculation section 24Bc, and a current reproduction processing section 24Bd. Compared to the 3φ current calculator 24A of the first embodiment, the 3φ current calculator 24B differs from the estimated current calculator 24Ac only in an estimated current calculator 24Bc, and includes a detected current phase/detection pattern determination processor 24Ba and a detected current process. The section 24Bb and the current reproduction processing section 24Bd are the same as the detected current phase/detection pattern determination processing section 24Aa, the detected current processing section 24Ab, and the current reproduction processing section 24Ad.

<実施形態2の推定電流演算器の構成について>
図11は、実施形態2の推定電流算出部の構成の一例を示す図である。実施形態2の推定電流演算部24Bcは、dq軸誘起電圧算出部24Bc-1、3φ軸誘起電圧算出部24Bc-2、電流振幅演算部24Bc-3、推定電流演算部24Bc-4を有する。
<Regarding the configuration of the estimated current calculator of the second embodiment>
FIG. 11 is a diagram illustrating an example of the configuration of an estimated current calculator according to the second embodiment; The estimated current calculator 24Bc of the second embodiment has a dq-axis induced voltage calculator 24Bc-1, a 3φ-axis induced voltage calculator 24Bc-2, a current amplitude calculator 24Bc-3, and an estimated current calculator 24Bc-4.

dq軸誘起電圧算出部24Bc-1は、d軸電流Id、q軸電流Iq、d軸電圧指令値Vd、q軸電圧指令値Vq、モータパラメータRaをもとに、上記(式38)~(式39)から、d軸上の誘起電圧Vodおよびq軸上の誘起電圧Voqを算出する。そして、dq軸誘起電圧算出部24Bc-1は、算出したd軸上の誘起電圧Vodおよびq軸上の誘起電圧Voqを、3φ軸誘起電圧算出部24Bc-2へ出力する。なお、dq軸誘起電圧算出部24Bc-1は、上記(式38)~(式39)におけるモータパラメータである“Ra”として、記憶装置等の外部から与えられたモータ1の抵抗値Raを用いる。 Based on the d-axis current Id, the q-axis current Iq, the d-axis voltage command value Vd * , the q-axis voltage command value Vq * , and the motor parameter Ra, the dq-axis induced voltage calculator 24Bc-1 calculates the above (Equation 38). The induced voltage Vod on the d-axis and the induced voltage Voq on the q-axis are calculated from (Equation 39). Then, the dq-axis induced voltage calculator 24Bc-1 outputs the calculated induced voltage Vod on the d-axis and the induced voltage Voq on the q-axis to the 3φ-axis induced voltage calculator 24Bc-2. Note that the dq-axis induced voltage calculator 24Bc-1 uses the resistance value Ra of the motor 1, which is given from outside such as a storage device, as the motor parameter "Ra" in the above (Equation 38) to (Equation 39). .

3φ軸誘起電圧算出部24Bc-2は、d軸上の誘起電圧Vod、q軸上の誘起電圧Voq、電気角位相θeをもとに、上記(式40)~(式42)から、3φ軸上の誘起電圧Eu、Ev、Ewを算出する。そして、3φ軸誘起電圧算出部24Bc-2は、算出した3φ軸上の誘起電圧Eu、Ev、Ewを、推定電流演算部24Bc-4へ出力する。なお、3φ軸誘起電圧算出部24Bc-2は、上記(式40)~(式42)における“θ”として、位置推定器30から出力された電気角位相θeを用いる。 Based on the induced voltage Vod on the d-axis, the induced voltage Voq on the q-axis and the electrical angle phase θe, the 3φ-axis induced voltage calculator 24Bc-2 calculates the 3φ-axis The above induced voltages Eu, Ev, and Ew are calculated. Then, the 3φ-axis induced voltage calculator 24Bc-2 outputs the calculated induced voltages Eu, Ev, and Ew on the 3φ-axis to the estimated current calculator 24Bc-4. The 3φ-axis induced voltage calculator 24Bc-2 uses the electrical angle phase θe output from the position estimator 30 as “θ” in the above (Equation 40) to (Equation 42).

電流振幅演算部24Bc-3は、d軸電流Id、q軸電流Iqをもとに、上記(式24)から、2軸上の電流振幅(dq軸電流振幅)Kdqを算出し、推定電流演算部24Bc-4へ出力する。 Based on the d-axis current Id and the q-axis current Iq, the current amplitude calculation unit 24Bc-3 calculates the current amplitude (dq-axis current amplitude) Kdq on the two axes from the above (Equation 24), and calculates the estimated current. Output to the section 24Bc-4.

推定電流演算部24Bc-4は、3φ軸上の誘起電圧Eu、Ev、Ew、2軸上の電流振幅(dq軸電流振幅)Kdq、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をもとに、上記(式14)、(式15)~(式17)、(式18)~(式20)、(式21)~(式22)、(式23)~(式24)、(式25)から、3相の推定電流Iue、Ive、Iweを算出する。そして、推定電流演算部24Bc-4は、算出した3相の推定電流Iue、Ive、Iweを、電流再現処理部24Bdへ出力する。 The estimated current calculator 24Bc-4 calculates the induced voltages Eu, Ev, and Ew on the 3φ axes, the current amplitude on the 2 axes (dq-axis current amplitude) Kdq, the U-phase output voltage command value Vu * , and the V-phase output voltage command value. Based on Vv * and the W-phase output voltage command value Vw * , the above (Equation 14), (Equation 15) to (Equation 17), (Equation 18) to (Equation 20), (Equation 21) to (Equation 22) ), (Equation 23) to (Equation 24), and (Equation 25), the three-phase estimated currents Iue, Ive, and Iwe are calculated. Then, the estimated current calculator 24Bc-4 outputs the calculated three-phase estimated currents Iue, Ive, and Iwe to the current reproduction processor 24Bd.

以上の実施形態2によれば、3φ軸上の誘起電圧Eu、Ev、Ewを、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から求める。これにより、モータ1の個体バラツキ、モータ1の磁石の温度依存性や経年劣化の影響を受ける誘起電圧定数Keを用いずに、誘起電圧Eu、Ev、Ewをリアルタイムで精度よく算出できる。よって、誘起電圧3相の推定電流Iue、Ive、Iweを、より高い精度で推定することができる。 According to the second embodiment described above, the induced voltages Eu, Ev, and Ew on the 3φ axis are obtained from the U-phase output voltage command value Vu * , the V-phase output voltage command value Vv * , and the W-phase output voltage command value Vw * . . As a result, the induced voltages Eu, Ev, and Ew can be accurately calculated in real time without using the induced voltage constant Ke, which is affected by individual variations in the motor 1, temperature dependence of the magnets of the motor 1, and deterioration over time. Therefore, the estimated currents Iue, Ive, and Iwe of the three phases of the induced voltage can be estimated with higher accuracy.

上述の実施形態および図示の具体的名称、処理、制御、各種のデータやパラメータを含む情報については、一例を示すに過ぎず、特記する場合を除いて適宜変更することができる。また、上述の実施形態における各部もしくは各装置の構成は、処理負荷や実装効率等から適宜分散または統合されてもよい。また、上述の実施形態における各処理は、処理負荷や実装効率等から、処理順序を適宜入れ替えて実行されてもよい。 The specific names, processes, controls, and information including various data and parameters in the above-described embodiments and illustrations are only examples, and can be changed as appropriate unless otherwise specified. Also, the configuration of each unit or each device in the above-described embodiments may be appropriately distributed or integrated in consideration of the processing load, implementation efficiency, and the like. Further, each process in the above-described embodiments may be executed by appropriately changing the order of the processes in consideration of the processing load, implementation efficiency, and the like.

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

1 モータ
10A、10B マイクロコンピュータ
11 減算器
12 速度制御器
13 励磁電流制御器
14 減算器
15 減算器
16 d軸電流制御器
17 q軸電流制御器
18 非干渉化制御器
19 減算器
20 加算器
21 dq/3φ変換器
22 PWM生成器
23 IPM
24A、24B 3φ電流算出器
24Aa、24Ba 検出電流相/検出パターン判定処理部
24Ab、24Bb 検出電流処理部
24Ac、24Bc 推定電流演算部
24Ad、24Bd 電流再現処理部
24Bc-1 dq軸誘起電圧算出部
24Bc-2 3φ軸誘起電圧算出部
24Bc-3 電流振幅演算部
24Bc-4 推定電流演算部
25 3φ/dq変換器
26 軸誤差演算処理器
29 PLL制御器
30 位置推定器
31 1/Pn処理器
32 1シャント電流検出器
100A、100B モータ制御装置
1 motors 10A, 10B microcomputer 11 subtractor 12 speed controller 13 excitation current controller 14 subtractor 15 subtractor 16 d-axis current controller 17 q-axis current controller 18 decoupling controller 19 subtractor 20 adder 21 dq/3φ converter 22 PWM generator 23 IPM
24A, 24B 3φ current calculators 24Aa, 24Ba Detected current phase/detected pattern determination processors 24Ab, 24Bb Detected current processors 24Ac, 24Bc Estimated current calculators 24Ad, 24Bd Current reproduction processors 24Bc-1 dq axis induced voltage calculator 24Bc -2 3φ axis induced voltage calculation unit 24Bc-3 current amplitude calculation unit 24Bc-4 estimated current calculation unit 25 3φ/dq converter 26 axis error calculation processor 29 PLL controller 30 position estimator 31 1/Pn processor 32 1 Shunt current detectors 100A, 100B Motor control device

Claims (1)

モータの目標速度と現在速度との差をもとに生成された印加電圧を前記モータへ供給して前記モータを駆動する駆動部と、
前記モータを流れるUVW座標系における各相の相電流を検出する検出部と、
dq座標系における各相の印加電圧からUVW座標系における各相の前記印加電圧を生成する生成部と、を備え、
前記検出部は、
前記モータを流れるUVW座標系における各相の相電流を推定する電流推定部と、
前記モータを流れるUVW座標系における各相のうち相電流を検出できた相については検出できた相電流を出力し、検出できなかった相については前記電流推定部により推定された相電流を出力する電流再現処理部と、を備え、
前記電流推定部は、前記モータのUVW座標系における各相の誘起電圧を、前記dq座標系における各相の電圧指令値に基づいて算出し、前記モータを流れるUVW座標系における各相の相電流を、前記モータの印加電圧から前記モータの中性点電位と前記誘起電圧とを減じた電圧値と前記印加電圧と前記誘起電圧とに基づいて推定する、
モータ制御装置。
a driving unit for driving the motor by supplying an applied voltage generated based on the difference between the target speed and the current speed of the motor to the motor;
a detection unit for detecting a phase current of each phase in the UVW coordinate system flowing through the motor;
a generation unit that generates the applied voltage of each phase in the UVW coordinate system from the applied voltage of each phase in the dq coordinate system,
The detection unit is
a current estimator for estimating a phase current of each phase in the UVW coordinate system flowing through the motor;
Among the phases in the UVW coordinate system flowing through the motor, the detected phase current is output for the phase current that could be detected, and the phase current estimated by the current estimator is output for the phase that could not be detected. and a current reproduction processing unit,
The current estimator calculates the induced voltage of each phase in the UVW coordinate system of the motor based on the voltage command value of each phase in the dq coordinate system, and calculates the phase current of each phase in the UVW coordinate system that flows through the motor. is estimated based on a voltage value obtained by subtracting the neutral point potential of the motor and the induced voltage from the applied voltage of the motor, and the applied voltage and the induced voltage.
motor controller.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008067556A (en) 2006-09-11 2008-03-21 Sanyo Electric Co Ltd Motor controller
JP2008206323A (en) 2007-02-21 2008-09-04 Matsushita Electric Ind Co Ltd Motor driving device
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Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008067556A (en) 2006-09-11 2008-03-21 Sanyo Electric Co Ltd Motor controller
JP2008206323A (en) 2007-02-21 2008-09-04 Matsushita Electric Ind Co Ltd Motor driving device
JP2009124782A (en) 2007-11-12 2009-06-04 Omron Corp Multiphase electric motor controller
WO2010087224A1 (en) 2009-01-28 2010-08-05 三菱電機株式会社 Valve control device

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