JP7321375B2 - motor controller - Google Patents

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    • HELECTRICITY
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    • H02P21/00Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
    • H02P21/14Estimation or adaptation of machine parameters, e.g. flux, current or voltage

Description

本開示は、モータパラメータとインバータパラメータとの同定を行うモータ制御装置に関する。 The present disclosure relates to a motor control device that identifies motor parameters and inverter parameters.

永久磁石同期モータは、ベクトル制御することによって、制御性能を向上させ、運転時の電力損失を低減させている。ベクトル制御におけるdq軸電流およびdq軸電圧の関係を表わすモータ電圧方程式は、永久磁石同期モータの電機子巻線抵抗、インダクタンスおよび誘起電圧定数をパラメータにして構成されている。 Permanent magnet synchronous motors use vector control to improve control performance and reduce power loss during operation. A motor voltage equation representing the relationship between the dq-axis current and the dq-axis voltage in vector control is constructed using the armature winding resistance, inductance, and induced voltage constant of the permanent magnet synchronous motor as parameters.

近年、位置センサを用いずに、dq軸電流およびdq軸電圧を用いて回転子の位置および回転角速度の推定を行うセンサレス方式が多く採用されている。センサレス方式においては、モータ電圧方程式に基づいてモータの回転子の位置および回転角速度の推定が行われるため、デッドタイム減少電圧などのインバータパラメータの誤差、および、電機子巻線抵抗などのモータパラメータの誤差が、永久磁石同期モータの動作の応答性の低下および脱調の顕著な原因となる。 In recent years, many sensorless methods have been adopted for estimating the position and rotational angular velocity of a rotor using dq-axis currents and dq-axis voltages without using position sensors. In the sensorless method, the rotor position and rotational angular velocity of the motor are estimated based on the motor voltage equation. Errors are a significant cause of sluggishness and step-out in the operation of permanent magnet synchronous motors.

デッドタイムにより出力電圧は減少するので、電圧指令値からデッドタイム分低い電圧がモータへ印加され、電圧指令値と実際のモータ印加電圧との間に差が生じる。デッドタイムによって減少する電圧を、ここでは、デッドタイム減少電圧と呼ぶこととする。このデッドタイム減少電圧を各相モータ電流の方向(符号)に応じて電圧指令値に予め加算して補償する。ここでは、この補償電圧を、デッドタイム補償電圧と呼ぶこととする。 Since the dead time reduces the output voltage, a voltage lower than the voltage command value by the dead time is applied to the motor, and a difference occurs between the voltage command value and the actual voltage applied to the motor. A voltage that decreases due to dead time is referred to herein as a dead time decreasing voltage. This dead time reduction voltage is added in advance to the voltage command value according to the direction (sign) of each phase motor current for compensation. Here, this compensation voltage is called dead time compensation voltage.

デッドタイム減少電圧は実際のパラメータである。それに対し、デッドタイム補償電圧は、コントローラで用いるパラメータである。 Dead time reduction voltage is a practical parameter. The dead time compensation voltage, on the other hand, is a parameter used by the controller.

デッドタイムは、スイッチング素子および制御回路の構成部品等のハードウェアの個々の特性により、バラツクため、デッドタイム減少電圧もバラツキを生じる。従って、デッドタイム補償電圧を特定の値にして補償を行っても、デッドタイム減少電圧がバラツいた分だけ補償することができない。すなわち、コントローラで用いるパラメータであるデッドタイム補償電圧と実際のパラメータであるデッドタイム減少電圧との間に誤差が生じる。その結果、電圧指令値と実際のモータ印加電圧との間に差が生じる。ここでは、この差を出力電圧誤差と呼ぶこととする。 Since the dead time varies depending on the individual characteristics of hardware such as switching elements and control circuit components, the dead time reduction voltage also varies. Therefore, even if the dead time compensation voltage is set to a specific value and compensation is performed, it is not possible to compensate for variations in the dead time reduction voltage. That is, an error occurs between the dead time compensation voltage, which is a parameter used by the controller, and the dead time reduction voltage, which is an actual parameter. As a result, a difference occurs between the voltage command value and the actual motor applied voltage. Here, this difference is called an output voltage error.

出力電圧誤差は、モータを制御する制御装置から見ると、出力電流の方向などに対して非線形なものである。そのため、出力電圧誤差は、出力電流を歪ませ、制御特性を劣化させ、その結果、トルクリプルが発生し、モータの騒音や振動も増加する。また、電力損失が増加する。 The output voltage error is non-linear with respect to the direction of the output current when viewed from a control device that controls the motor. Therefore, the output voltage error distorts the output current and degrades the control characteristics, resulting in torque ripple and increased motor noise and vibration. Also, power loss increases.

これを少しでも防止するため、従来は、例えばデッドタイムに関してはハードウェアとしてフォトカプラなどの高価な部品を使用する、あるいは、作業員の人手により電力変換器を個別に調整することが必要であった。 In order to prevent this as much as possible, conventionally, for dead time, for example, it was necessary to use expensive parts such as photocouplers as hardware, or to manually adjust power converters individually. rice field.

これを解決する方法の一つとして、電流および電圧を入力して、自動的にオンディレイ補償値を調整する技術が提案されている(例えば、特許文献1参照)。 As one of the methods for solving this problem, a technique has been proposed in which current and voltage are input and the on-delay compensation value is automatically adjusted (see, for example, Patent Document 1).

特許文献1に記載のモータ制御装置は、モータ停止時に、電圧指令の計測を行う。当該モータ制御装置は、スイッチング素子を少なくとも2つのスイッチング周波数で一定の直流電流を流すように制御して、オンディレイ補償値を求める。以下では、2つのスイッチング周波数を、第1のスイッチング周波数および第2のスイッチング周波数と呼ぶこととする。第1のスイッチング周波数は、デッドタイムの影響の多いスイッチング周波数である。第2のスイッチング周波数は、デッドタイムの影響の少ないスイッチング周波数である。そして、第1のスイッチング周波数のときの電圧指令と第2のスイッチング周波数のときの電圧指令との差に基づいて、オンディレイ補償値を求める。この方法によれば、モータ抵抗の誤差の影響を受けずに、オンディレイ補償値を求めることができる。 The motor control device described in Patent Literature 1 measures a voltage command when the motor is stopped. The motor controller determines an on-delay compensation value by controlling the switching element so that constant DC currents flow at at least two switching frequencies. The two switching frequencies are hereinafter referred to as the first switching frequency and the second switching frequency. The first switching frequency is a switching frequency that is highly affected by dead time. The second switching frequency is a switching frequency less affected by dead time. Then, an on-delay compensation value is obtained based on the difference between the voltage command at the first switching frequency and the voltage command at the second switching frequency. According to this method, the on-delay compensation value can be obtained without being affected by errors in the motor resistance.

また、コントローラで用いるモータパラメータが実際のパラメータに対して誤差がある場合がある。これを解決する方法の一つとして、永久磁石同期モータの停止時にモータパラメータを同定する技術が提案されている(例えば、特許文献2参照)。 Also, the motor parameters used by the controller may have an error with respect to the actual parameters. As one of the methods for solving this problem, a technique for identifying motor parameters when the permanent magnet synchronous motor is stopped has been proposed (see, for example, Patent Document 2).

特許文献2に記載のモータ制御装置では、モータの回転子を或る位置に停止させた後に、重畳同定部にて、回転座標系で表した電圧方程式により電機子巻線抵抗を同定する。 In the motor control device described in Patent Literature 2, after the rotor of the motor is stopped at a certain position, the superimposition identification unit identifies the armature winding resistance by the voltage equation expressed in the rotating coordinate system.

特許文献3に記載の電力変換器制御装置では、インバータのスイッチング素子の駆動時両端間電圧、駆動時通過電流、温度と単一ターンオフ遅延時間特性とを表すマップ記憶手段に基づいて、デッドタイムを補正する。これにより、デッドタイムの予測される変動分を排除することで、耐久性を確保しつつ、デッドタイムを十分短くして最適化し、出力変換機能を向上させる。 In the power converter control device described in Patent Document 3, the dead time is calculated based on the map storage means representing the voltage across the driving time of the switching element of the inverter, the passing current when driving, the temperature, and the single turn-off delay time characteristic. to correct. As a result, by eliminating the expected variation of the dead time, the dead time is sufficiently shortened and optimized while ensuring durability, and the output conversion function is improved.

また、特許文献3では、遅延時間取得手段で測定された実際のターンオフ遅延時間と、マップ記憶手段に記憶されたターンオフ遅延時間とにより、デッドタイムを補正する。これにより、同一条件下のスイッチング素子の個別ばらつきがある場合でも、デッドタイムから当該個別ばらつきを排除することができ、デッドタイムをより最適化することができる。 Further, in Patent Document 3, the dead time is corrected based on the actual turn-off delay time measured by the delay time acquisition means and the turn-off delay time stored in the map storage means. As a result, even if there is individual variation in switching elements under the same conditions, the individual variation can be eliminated from the dead time, and the dead time can be further optimized.

特許第3329831号公報Japanese Patent No. 3329831 特開2018-186640号公報JP 2018-186640 A 特開2010-142074号公報JP 2010-142074 A

特許文献1に記載された技術においては、モータパラメータを同定していない。そのため、モータパラメータの1つである電機子巻線抵抗の誤差が生じる場合がある。モータ電圧方程式に基づいて回転子の位置および回転角速度の推定が行われるセンサレス方式では、電機子巻線抵抗の誤差が、永久磁石同期モータの動作の応答性の低下および脱調を引き起こす。 The technique described in Patent Document 1 does not identify motor parameters. Therefore, an error may occur in the armature winding resistance, which is one of the motor parameters. In the sensorless method, in which rotor position and rotational angular velocity are estimated based on motor voltage equations, errors in armature winding resistance cause a decrease in responsiveness and loss of synchronism in the operation of permanent magnet synchronous motors.

また、同定の際に、上記の特許文献1に記載された技術においては、第1および第2のスイッチング周波数として、高い周波数と低い周波数とを選ぶ必要がある。そのため、それに伴うスイッチング損失、発熱、騒音などの問題がある。具体的には、高い周波数では、スイッチング損失が大きくなり、発熱が大きくなるという問題がある。また、低い周波数では、騒音の問題が顕著になる。また、2つのスイッチング周波数での処理が必要なため、1つのスイッチング周波数で処理を行う場合に比べて、処理時間に、より長い時間を費やすという問題もある。
Further, in the identification, it is necessary to select a high frequency and a low frequency as the first and second switching frequencies in the technique described in Patent Document 1 above. Therefore, there are problems such as switching loss, heat generation, and noise associated therewith. Specifically, at high frequencies, there is a problem that switching loss increases and heat generation increases. Also, at lower frequencies the noise problem becomes more pronounced. In addition, since processing with two switching frequencies is required, there is also the problem that processing takes longer time than processing with one switching frequency.

また、同定の際に、上記の特許文献1に記載された技術においては、交流モータを回転させないようにするため、2相間(U-V相間、V-W相間、W-U相間のいずれか)に直流電流を流す。さらに、そのときに取得した電流制御出力を用いて、オンディレイ補償値を演算する。この方法では、オンディレイ補償値を演算可能な、交流モータの回転子の停止位置は、2相間に直流電流を流す位置に限定され、任意の位置とはならないという問題がある。特許文献1の技術においては、2相間に直流電流を流す位置以外の位置、すなわち、3相間に直流電流を流す位置に、交流モータの回転子を停止させなければいけない場合、オンディレイ補償値を演算することはできない。 Further, in the identification, in the technique described in the above-mentioned Patent Document 1, in order to prevent the AC motor from rotating, there is a ) is applied with a direct current. Furthermore, the on-delay compensation value is calculated using the current control output acquired at that time. This method has the problem that the stop position of the rotor of the AC motor, at which the on-delay compensation value can be calculated, is limited to the position where the DC current flows between the two phases, and cannot be an arbitrary position. In the technique of Patent Document 1, when the rotor of the AC motor must be stopped at a position other than the position where the DC current flows between the two phases, that is, the position where the DC current flows between the three phases, the on-delay compensation value is set to cannot be calculated.

一方、特許文献2に記載された技術においては、インバータパラメータの1つであるデッドタイム減少電圧を同定していない。そのため、モータ電圧方程式に基づいて電機子巻線抵抗を同定する方法において、精度よく同定することができない。その結果、モータ電圧方程式に基づいて回転子の位置および回転角速度の推定が行われるセンサレス方式においては、出力電圧誤差、および、電機子巻線抵抗の誤差によって、永久磁石同期モータの動作の応答性の低下および脱調が引き起こされる。 On the other hand, the technique described in Patent Document 2 does not identify the dead time reduction voltage, which is one of the inverter parameters. Therefore, the method of identifying the armature winding resistance based on the motor voltage equation cannot identify it with high accuracy. As a result, in the sensorless method in which the rotor position and rotational angular velocity are estimated based on the motor voltage equation, the output voltage error and the armature winding resistance error affect the operational responsiveness of the permanent magnet synchronous motor. decrease and step-out are caused.

特許文献3に記載された技術においては、インバータのスイッチング素子の駆動時両端間電圧、駆動時通過電流、温度と単一ターンオフ遅延時間特性とを表すマップ記憶手段を用いるため、事前に、この特性を測定する必要がある。測定の手間は、ユーザにとって負担となる。 In the technique described in Patent Document 3, since map storage means is used to represent the voltage across the driving time of the switching element of the inverter, the passing current when driving, the temperature, and the single turn-off delay time characteristic, this characteristic is stored in advance. should be measured. The trouble of measurement is a burden on the user.

また、特許文献3に記載された技術においては、遅延時間取得手段として、測定器または測定回路を用いるため、その分だけ製品コストおよび製品寸法が増加する。 Moreover, in the technique described in Patent Document 3, a measuring device or a measuring circuit is used as the delay time acquisition means, so the product cost and product dimensions increase accordingly.

本開示はかかる問題点を解決するためになされたものであり、モータパラメータとインバータパラメータとの両方を同定することを可能にし、モータの応答性の低下および脱調を回避することを図る、モータ制御装置を得ることを目的としている。 The present disclosure has been made to solve such problems, and enables identification of both motor parameters and inverter parameters, and aims to avoid a decrease in responsiveness and loss of synchronism of the motor. The aim is to obtain a control device.

本開示に係るモータ制御装置は、モータの三相の電機子巻線に流れるモータ電流を検出する電流検出部と、外部から入力される目標回転角速度と前記電流検出部が検出した前記モータ電流とに基づいて電圧指令値を生成して、前記モータの実回転角速度を制御するベクトル制御器と、前記ベクトル制御器で生成された前記電圧指令値に応じて、前記モータに電力を供給する電力変換器と、前記モータのモータパラメータと前記電力変換器のインバータパラメータとを同定する同定器とを備え、前記同定器は、前記三相のうちの少なくとも二相の前記モータ電流を第1の値と第2の値とにそれぞれ制御することで前記モータの回転子を第1の位置に停止させ、前記回転子を前記第1の位置に停止させた状態で、前記ベクトル制御器が生成した前記電圧指令値と前記電流検出部が検出した前記モータ電流とを取得し、前記電圧指令値と前記モータ電流とに基づいて前記モータパラメータと前記インバータパラメータとを求めるものであり、前記同定器は、1回目のサンプリング時に、前記三相のうちの少なくとも二相の前記モータ電流を前記第1の値と前記第2の値とにそれぞれ制御することで前記モータの前記回転子を前記第1の位置に停止させ、前記回転子を前記第1の位置に停止させた状態で、前記ベクトル制御器が生成した前記電圧指令値と前記電流検出部が検出した前記モータ電流とを取得し、それぞれ、第1の電圧指令値および第1のモータ電流とし、2回目のサンプリング時に、前記三相のうちの少なくとも二相の前記モータ電流を前記第1の値および前記第2の値とは異なる第4の値および第5の値とにそれぞれ制御することで前記モータの前記回転子を第2の位置に停止させ、前記回転子を前記第2の位置に停止させた状態で、前記電圧指令値と前記モータ電流とを取得して、それぞれ、第2の電圧指令値および第2のモータ電流とし、前記第1および第2の電圧指令値と前記第1および第2のモータ電流とに基づいて前記モータパラメータと前記インバータパラメータとを求めるものであって、前記三相のうちの少なくとも二相の前記モータ電流を前記第1の値と前記第2の値とにそれぞれ制御することで前記モータの前記回転子を前記第1の位置に停止させて同定を行う方法を第1の同定方法とし、前記三相のうちの少なくとも二相の前記モータ電流を前記第1の値と前記第2の値とにそれぞれ制御することで前記モータの前記回転子を前記第1の位置に停止させ、その後、段階的に、前記三相のうちの少なくとも二相の前記モータ電流を前記第1の値および前記第2の値とは異なる前記第4の値および前記第5の値とにそれぞれ制御することで前記モータの前記回転子を前記第2の位置に停止させて同定を行う方法を第2の同定方法としたとき、前記同定器は、前記第1の同定方法および前記第2の同定方法の中から前記回転子の位置ごとに同定方法を予め設定しておき、前記回転子を停止させる位置に応じて前記同定方法を変更して同定を行うものである。 A motor control device according to the present disclosure includes a current detection unit that detects a motor current flowing through a three-phase armature winding of a motor, a target rotational angular velocity input from the outside, and the motor current detected by the current detection unit. and a vector controller for controlling the actual rotational angular velocity of the motor by generating a voltage command value based on a power converter for supplying power to the motor according to the voltage command value generated by the vector controller. and an identifier that identifies motor parameters of the motor and inverter parameters of the power converter, wherein the identifier identifies the motor current of at least two of the three phases as a first value. stopping the rotor of the motor at a first position by controlling respectively to a second value and, with the rotor stopped at the first position, the voltage generated by the vector controller; A command value and the motor current detected by the current detection unit are obtained, and the motor parameter and the inverter parameter are obtained based on the voltage command value and the motor current. At the time of the second sampling, the rotor of the motor is moved to the first position by controlling the motor current of at least two of the three phases to the first value and the second value, respectively. With the rotor stopped at the first position, the voltage command value generated by the vector controller and the motor current detected by the current detection unit are obtained. and the first motor current, and at the second sampling, the motor current of at least two of the three phases is set to a fourth value different from the first value and the second value and a fifth value to stop the rotor of the motor at the second position, and with the rotor stopped at the second position, the voltage command value and the motor a second voltage command value and a second motor current, respectively, and the motor parameter based on the first and second voltage command values and the first and second motor currents. and the inverter parameter, the rotor of the motor by controlling the motor current of at least two phases out of the three phases to the first value and the second value, respectively is stopped at the first position for identification, and the motor current of at least two of the three phases is set to the first value and the second value, respectively. controlling to stop the rotor of the motor at the first position, and then, stepwise, to reduce the motor current of at least two of the three phases to the first value and the second value; A second identification method is a method of stopping the rotor of the motor at the second position by controlling the fourth value and the fifth value different from the At this time, the identifier presets an identification method for each position of the rotor from among the first identification method and the second identification method, and the identification method is set according to the position at which the rotor is stopped. Identification is performed by changing the identification method .

本開示に係るモータ制御装置によれば、モータパラメータとインバータパラメータとの両方を同定することを可能にし、モータの応答性の低下および脱調を回避することができる。 According to the motor control device according to the present disclosure, it is possible to identify both the motor parameter and the inverter parameter, thereby avoiding a decrease in responsiveness and loss of synchronism of the motor.

実施の形態1に係るモータ制御装置の構成を示す構成図である。1 is a configuration diagram showing the configuration of a motor control device according to Embodiment 1; FIG. 三相デッドタイム減少電圧とモータ電流との関係を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing the relationship between three-phase dead time reduction voltage and motor current; 実施の形態1に係るモータ制御装置の同定器におけるモータパラメータおよびインバータパラメータの自動計測処理のフローチャートである。5 is a flowchart of automatic measurement processing of motor parameters and inverter parameters in the identifier of the motor control device according to Embodiment 1; d軸位相と三相のモータ電流との関係を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a relationship between a d-axis phase and three-phase motor currents; 回転子10を固定する際の各相モータ電流の値Iu_1(>0)、Iv_1(>0)およびIw_1(<0)における、デッドタイム減少電圧の大きさ(絶対値)が同じである、ことを示す図である。The magnitude (absolute value) of the dead time reduction voltage is the same at each phase motor current value Iu_1 (>0), Iv_1 (>0), and Iw_1 (<0) when the rotor 10 is fixed. It is a figure which shows. 「モータ電流(U相、V相、W相)とデッドタイム減少電圧の関係」が飽和領域で三相とも一致する場合、回転子10の位置決めをする際の各相モータ電流Iu_1、Iv_1およびIw_1が、飽和領域にあることを示す図である。If the "relationship between the motor currents (U-phase, V-phase, W-phase) and the dead time reduction voltage" is the same for all three phases in the saturation region, the phase motor currents Iu_1, Iv_1 and Iw_1 for positioning the rotor 10 are is in the saturation region. 図4の(1)、(3)、(5)、(7)、(9)および(11)における、モータ電流の正負と、そのときの三相デッドタイム減少電圧の値を示す表である。FIG. 5 is a table showing positive and negative motor currents and three-phase dead time reduction voltage values at (1), (3), (5), (7), (9) and (11) in FIG. 4; . 図4の(1)、(3)、(5)、(7)、(9)および(11)における、d軸デッドタイム減少電圧およびq軸デッドタイム減少電圧を算出するための算出式を示す表である。Calculation formulas for calculating the d-axis dead time reduction voltage and the q-axis dead time reduction voltage in (1), (3), (5), (7), (9) and (11) of FIG. 4 are shown. It is a table. 図4の(1)、(3)、(5)、(7)、(9)および(11)における、電機子巻線4の電機子巻線抵抗Raとデッドタイム減少電圧の大きさΔVcとを同定するための算出式を示す表である。In (1), (3), (5), (7), (9) and (11) of FIG. It is a table|surface which shows the calculation formula for identifying. 図4の(1)、(3)、(5)、(7)、(9)および(11)における、d軸デッドタイム減少電圧ΔVd_1およびq軸デッドタイム減少電圧ΔVq_1を同定するための算出式を示す表である。Calculation formulas for identifying the d-axis dead time reduction voltage ΔVd_1 and the q-axis dead time reduction voltage ΔVq_1 in (1), (3), (5), (7), (9) and (11) of FIG. is a table showing 図4の(1)、(3)、(5)、(7)、(9)および(11)における、U相デッドタイム減少電圧ΔVu_1を同定するための算出式を示す表である。FIG. 5 is a table showing calculation formulas for identifying U-phase dead time reduction voltage ΔVu_1 in (1), (3), (5), (7), (9) and (11) of FIG. 4; FIG. 図4の(1)、(3)、(5)、(7)、(9)および(11)における、V相デッドタイム減少電圧ΔVv_1を同定するための算出式を示す表である。5 is a table showing calculation formulas for identifying V-phase dead time reduction voltage ΔVv_1 in (1), (3), (5), (7), (9) and (11) of FIG. 4; FIG. 図4の(1)、(3)、(5)、(7)、(9)および(11)における、W相デッドタイム減少電圧ΔVw_1を同定するための算出式を示す表である。5 is a table showing calculation formulas for identifying W-phase dead time reduction voltage ΔVw_1 in (1), (3), (5), (7), (9) and (11) of FIG. 4; FIG. 実施の形態2に係るモータ制御装置の同定器におけるモータパラメータおよびインバータパラメータの自動計測処理のフローチャートである。10 is a flowchart of automatic measurement processing of motor parameters and inverter parameters in the identifier of the motor control device according to Embodiment 2; 「モータ電流(U相、V相、W相)とデッドタイム減少電圧の関係」が全領域で三相とも完全に一致はしてはいない場合を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing a case where "relationship between motor currents (U-phase, V-phase, W-phase) and dead time reduction voltage" does not completely match for all three phases over the entire region; 「モータ電流(U相、V相、W相)とデッドタイム減少電圧の関係」が全領域で三相とも一致する場合を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing a case where the "relationship between motor currents (U-phase, V-phase, W-phase) and dead time reduction voltage" matches all three phases over the entire region; 第1の位置決めの際のd軸位相θ_1および第2の位置決めの際のd軸位相θ_2が、図4の(2)、(4)、(6)、(8)、(10)および(12)のときの、モータ電流の値と、そのときの三相デッドタイム減少電圧の値を示す表である。The d-axis phase θ_1 during the first positioning and the d-axis phase θ_2 during the second positioning are shown in (2), (4), (6), (8), (10) and (12) in FIG. ) and the values of the three-phase dead time reduction voltage at that time. 第1の位置決めの際のd軸位相θ_1が、図4の(2)、(4)、(6)、(8)、(10)および(12)のときの、モータ電流の値と、そのときの三相デッドタイム減少電圧の値を示す表である。When the d-axis phase θ_1 in the first positioning is (2), (4), (6), (8), (10) and (12) in FIG. 3 is a table showing values of three-phase dead time reduction voltages at various times; 第2の位置決めの際のd軸位相θ_2が、図4の(2)、(4)、(6)、(8)、(10)および(12)のときの、モータ電流の値と、そのときの三相デッドタイム減少電圧の値を示す表である。When the d-axis phase θ_2 in the second positioning is (2), (4), (6), (8), (10) and (12) in FIG. 3 is a table showing values of three-phase dead time reduction voltages at various times; 実施の形態1に係るモータ制御装置によって制御される永久磁石同期モータの構成の一例を示す断面図である。1 is a cross-sectional view showing an example of a configuration of a permanent magnet synchronous motor controlled by a motor control device according to Embodiment 1; FIG. 実施の形態1に係るモータ制御装置における電力変換器の構成の一例を示す図である。3 is a diagram showing an example of a configuration of a power converter in the motor control device according to Embodiment 1; FIG.

以下、本開示に係るモータ制御装置およびモータ制御方法の実施の形態について図面を参照して説明する。本開示は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、本開示の主旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、本開示は、以下の実施の形態に示す構成のうち、組み合わせ可能な構成のあらゆる組み合わせを含むものである。また、各図において、同一の符号を付したものは、同一の又はこれに相当するものであり、これは明細書の全文において共通している。なお、各図面では、各構成部材の相対的な寸法関係または形状等が実際のものとは異なる場合がある。 Hereinafter, embodiments of a motor control device and a motor control method according to the present disclosure will be described with reference to the drawings. The present disclosure is not limited to the following embodiments, and various modifications can be made without departing from the gist of the present disclosure. In addition, the present disclosure includes all possible combinations of the configurations shown in the following embodiments. Also, in each figure, the same reference numerals denote the same or corresponding parts, which are common throughout the specification. In each drawing, the relative dimensional relationship, shape, etc. of each component may differ from the actual one.

実施の形態1.
図1は、実施の形態1に係るモータ制御装置100の構成を示す構成図である。図1に示されるように、モータ制御装置100の制御対象は、永久磁石同期モータ101である。
Embodiment 1.
FIG. 1 is a configuration diagram showing the configuration of a motor control device 100 according to Embodiment 1. As shown in FIG. As shown in FIG. 1 , the motor control device 100 controls a permanent magnet synchronous motor 101 .

図20は、実施の形態1に係るモータ制御装置100によって制御される永久磁石同期モータ101の構成の一例を示した断面図である。図20に示すように、永久磁石同期モータ101は、例えば、固定子1と回転子10とを有した三相交流モータである。固定子1は、筒状の固定子鉄心2と、固定子鉄心2の内周面に設けられた1以上のティース3と、ティース3に巻き回された電機子巻線4とを有している。各ティース3は、周方向に間隔を空けて配置されている。電機子巻線4は、永久磁石同期モータ101のU相、V相およびW相の三相のコイルを構成している。回転子10は、固定子1の内側に回転可能に配置されている。回転子10は、回転子鉄心11と、回転子鉄心11に埋め込まれた1以上の永久磁石12とを有している。永久磁石12は、N極とS極とが周方向に交互になるように配置されている。図20に示す「N」および「S」の表記は、回転子10の外周面に発生する磁極を示す。なお、図20は、永久磁石同期モータ101の単なる一例を示すものであり、これに限定されない。すなわち、永久磁石12の個数およびティース3の個数などは任意の値に適宜設定される。また、固定子1、回転子10、ティース3などの形状、および、電機子巻線4および永久磁石12の配置も、任意に変更可能である。 FIG. 20 is a cross-sectional view showing an example of the configuration of permanent magnet synchronous motor 101 controlled by motor control device 100 according to the first embodiment. As shown in FIG. 20, the permanent magnet synchronous motor 101 is, for example, a three-phase AC motor having a stator 1 and a rotor 10. As shown in FIG. The stator 1 has a cylindrical stator core 2, one or more teeth 3 provided on the inner peripheral surface of the stator core 2, and an armature winding 4 wound around the teeth 3. there is Each tooth 3 is arranged at intervals in the circumferential direction. The armature winding 4 constitutes three-phase coils of a U-phase, a V-phase and a W-phase of the permanent magnet synchronous motor 101 . The rotor 10 is rotatably arranged inside the stator 1 . The rotor 10 has a rotor core 11 and one or more permanent magnets 12 embedded in the rotor core 11 . The permanent magnets 12 are arranged so that N poles and S poles alternate in the circumferential direction. The notations “N” and “S” shown in FIG. 20 indicate magnetic poles generated on the outer peripheral surface of rotor 10 . Note that FIG. 20 merely shows an example of the permanent magnet synchronous motor 101, and is not limited to this. That is, the number of permanent magnets 12, the number of teeth 3, and the like are appropriately set to arbitrary values. Also, the shapes of the stator 1, rotor 10, teeth 3, etc., and the arrangement of the armature winding 4 and the permanent magnets 12 can be arbitrarily changed.

図1に示すように、モータ制御装置100は、電流センサ102と、三相/dq変換器104と、推定器105と、速度制御器106と、電流制御器107と、dq/三相変換器108と、電力変換器109と、同定器110とを備えている。 As shown in FIG. 1, the motor control device 100 includes a current sensor 102, a three-phase/dq converter 104, an estimator 105, a speed controller 106, a current controller 107, and a dq/three-phase converter. 108 , a power converter 109 and an identifier 110 .

このうち、三相/dq変換器104と、推定器105と、速度制御器106と、電流制御器107と、dq/三相変換器108とは、永久磁石同期モータ101の実回転角速度および出力トルクを制御するベクトル制御器120を構成している。また、ベクトル制御器120と同定器110とは、コントローラ130を構成している。 Of these, the three-phase/dq converter 104, the estimator 105, the speed controller 106, the current controller 107, and the dq/three-phase converter 108 control the actual rotational angular velocity and output of the permanent magnet synchronous motor 101. It constitutes a vector controller 120 that controls torque. Also, the vector controller 120 and the identifier 110 constitute a controller 130 .

なお、ベクトル制御器120と同定器110のハードウェア構成について簡単に説明する。ベクトル制御器120の各機能および同定器110の各機能は、処理回路により実現される。処理回路は、専用のハードウェアであっても、メモリに格納されるプログラムを実行するプロセッサであってもよい。処理回路が専用のハードウェアである場合、処理回路は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、または、これらを組み合わせたものにより実現される。処理回路がプロセッサの場合、処理回路は、ソフトウェア、ファームウェア、または、それらの組み合わせにより実現される。ソフトウェアおよびファームウェアは、プログラムとして記述され、メモリに格納される。処理回路は、メモリに格納されたプログラムを読み出して実行することにより、各部の機能を実現する。 The hardware configurations of the vector controller 120 and the identifier 110 will be briefly described. Each function of the vector controller 120 and each function of the identifier 110 are implemented by a processing circuit. The processing circuitry may be dedicated hardware or a processor executing a program stored in memory. If the processing circuitry is dedicated hardware, the processing circuitry may be implemented, for example, by a single circuit, multiple circuits, a programmed processor, or a combination thereof. When the processing circuit is a processor, the processing circuit is implemented by software, firmware, or a combination thereof. Software and firmware are written as programs and stored in memory. The processing circuit implements the function of each part by reading and executing the program stored in the memory.

以下、モータ制御装置100の各部について説明する。 Each part of the motor control device 100 will be described below.

電流センサ102は、電流検出部を構成している。電流センサ102は、3つの電流センサ102a、102bおよび102cを含んでいる。電流センサ102a、102bおよび102cは、永久磁石同期モータ101の三相の電機子巻線4(図20および図21参照)に流れる電機子電流を検出する。具体的には、電流センサ102aは、永久磁石同期モータ101のU相の電機子巻線4に流れる電機子電流Iuを検出する。電流センサ102bは、永久磁石同期モータ101のV相の電機子巻線4に流れる電機子電流Ivを検出する。電流センサ102cは、永久磁石同期モータ101のW相の電機子巻線4に流れる電機子電流Iwを検出する。以下では、電機子電流Iu、IvおよびIwを、まとめて、三相モータ電流Iu、IvおよびIwと呼ぶこととする。また、各相ごとに別々に呼ぶ場合は、モータ電流Iu、モータ電流Iv、および、モータ電流Iwと呼ぶこととする。 The current sensor 102 constitutes a current detection section. Current sensor 102 includes three current sensors 102a, 102b and 102c. Current sensors 102a, 102b, and 102c detect armature currents flowing through the three-phase armature windings 4 (see FIGS. 20 and 21) of the permanent magnet synchronous motor 101. FIG. Specifically, the current sensor 102 a detects the armature current Iu flowing through the U-phase armature winding 4 of the permanent magnet synchronous motor 101 . The current sensor 102 b detects an armature current Iv flowing through the V-phase armature winding 4 of the permanent magnet synchronous motor 101 . The current sensor 102 c detects an armature current Iw flowing through the W-phase armature winding 4 of the permanent magnet synchronous motor 101 . Armature currents Iu, Iv and Iw are hereinafter collectively referred to as three-phase motor currents Iu, Iv and Iw. When calling each phase separately, they are called motor current Iu, motor current Iv, and motor current Iw.

三相/dq変換器104は、電流センサ102a、102bおよび102cによって得られた三相モータ電流Iu、IvおよびIwを、dq座標上のd軸電流Idおよびq軸電流Iqに変換する。 Three-phase/dq converter 104 converts three-phase motor currents Iu, Iv and Iw obtained by current sensors 102a, 102b and 102c into d-axis current Id and q-axis current Iq on dq coordinates.

速度制御器106には、外部から目標回転角速度ωが入力される。速度制御器106は、目標回転角速度ωと実回転角速度ωとの差分に基づいて、dq座標上のd軸電流指令値Idおよびq軸電流指令値Iqを生成する。ここで、dq座標において、永久磁石同期モータ101の回転子10の界磁方向をd軸すなわち界磁軸とし、d軸と直交する方向をq軸とする。なお、実回転角速度ωが測定により得られる場合は、その値を用いればよい。また、実回転角速度ωが得られない場合には、推定器105から出力される実回転角速度ωの推定値ωestを、実回転角速度ωとして用いる。実回転角速度ωの推定値ωestについては後述する。A target rotation angular velocity ω * is input to the speed controller 106 from the outside. A speed controller 106 generates a d-axis current command value Id * and a q-axis current command value Iq * on the dq coordinates based on the difference between the target rotation angular velocity ω * and the actual rotation angular velocity ω. Here, in the dq coordinates, the magnetic field direction of the rotor 10 of the permanent magnet synchronous motor 101 is defined as the d-axis, that is, the magnetic field axis, and the direction orthogonal to the d-axis is defined as the q-axis. Note that when the actual rotational angular velocity ω can be obtained by measurement, that value may be used. Further, when the actual rotational angular velocity ω cannot be obtained, the estimated value ωest of the actual rotational angular velocity ω output from the estimator 105 is used as the actual rotational angular velocity ω. The estimated value ωest of the actual rotational angular velocity ω will be described later.

電流制御器107は、d軸電流Idおよびq軸電流Iqと、d軸電流指令値Idおよびq軸電流指令値Iqとの偏差に基づき、d軸電圧指令値Vdおよびq軸電圧指令値Vqを生成する。Based on the deviation between the d-axis current Id and the q-axis current Iq and the d-axis current command value Id * and the q-axis current command value Iq * , the current controller 107 adjusts the d-axis voltage command value Vd * and the q-axis voltage command value. Generate the value Vq * .

dq/三相変換器108は、d軸電圧指令値Vdおよびq軸電圧指令値Vqを、三相電圧指令値Vu、VvおよびVwに変換する。A dq/three-phase converter 108 converts the d-axis voltage command value Vd * and the q-axis voltage command value Vq * into three-phase voltage command values Vu * , Vv * and Vw * .

電力変換器109には、三相電圧指令値Vu、VvおよびVwに、三相デッドタイム補償電圧Vucomp、VvcompおよびVwcompが加算された、デッドタイム補償後の電圧指令値Vu**、Vv**およびVw**が入力される。電力変換器109は、電圧指令値Vu**、Vv**およびVw**から、三相デッドタイム減少電圧ΔVu、ΔVvおよびΔVwを差し引いた、三相電圧Vu、VvおよびVwを、永久磁石同期モータ101に出力する。Power converter 109 supplies voltage command values Vu ** after dead time compensation, which are obtained by adding three-phase dead time compensation voltages Vucomp, Vvcomp, and Vwcomp to three-phase voltage command values Vu * , Vv * , and Vw* . Vv ** and Vw ** are entered. Power converter 109 subtracts three-phase dead-time voltages ΔVu, ΔVv, and ΔVw from voltage command values Vu ** , Vv ** , and Vw ** , and converts three-phase voltages Vu, Vv, and Vw to permanent magnet synchronous voltages. Output to motor 101 .

なお、電力変換器109は、スイッチング回路から構成されている。図21は、実施の形態1に係るモータ制御装置100における電力変換器109の構成の一例を示す図である。電力変換器109は、図21に示すように、複数のスイッチング素子20および21を有し、それらのスイッチング素子20および21のオンオフ動作により、U相、V相、および、W相の三相電圧Vu、VvおよびVwを出力する。U相、V相、および、W相ごとに、上アームのスイッチング素子20と下アームのスイッチング素子21とが設けられている。上アームのスイッチング素子20と下アームのスイッチング素子21とは直列に接続されている。上アームのスイッチング素子20と下アームのスイッチング素子21との接続点22が、永久磁石同期モータ101の各相の電機子巻線4に接続される。各スイッチング素子20および21には、例えば、IGBTなどの半導体スイッチング素子が使用される。また、各スイッチング素子20および21には、図21に示すように、還流ダイオード25が逆並列接続されている。 Note that the power converter 109 is composed of a switching circuit. FIG. 21 is a diagram showing an example of the configuration of power converter 109 in motor control device 100 according to the first embodiment. Power converter 109 has a plurality of switching elements 20 and 21, as shown in FIG. Output Vu, Vv and Vw. An upper-arm switching element 20 and a lower-arm switching element 21 are provided for each of the U-phase, V-phase, and W-phase. The switching element 20 of the upper arm and the switching element 21 of the lower arm are connected in series. A connection point 22 between the switching element 20 of the upper arm and the switching element 21 of the lower arm is connected to the armature winding 4 of each phase of the permanent magnet synchronous motor 101 . Semiconductor switching elements such as IGBTs are used for the switching elements 20 and 21, for example. A free wheel diode 25 is connected in anti-parallel to each of the switching elements 20 and 21 as shown in FIG.

図21に示されるように、電力変換器109は、電源30に接続されている。また、電力変換器109に対して並列にコンデンサ31が接続されている。コンデンサ31は、電源30と電力変換器109とによるスイッチング動作によって発生する電流変動を抑制する。電源30は直流電源から構成されている。 As shown in FIG. 21, power converter 109 is connected to power supply 30 . A capacitor 31 is connected in parallel with the power converter 109 . Capacitor 31 suppresses current fluctuations caused by switching operations between power supply 30 and power converter 109 . The power supply 30 is composed of a DC power supply.

電力変換器109は、各スイッチング素子20および21のゲート23に接続された制御アプリケーションから、駆動信号を受信する。当該駆動信号は、オン信号とオフ信号から成るPWMパターンである。また、制御アプリケーションは、例えばマイクロコンピュータなどによって実行される。電力変換器109は、当該駆動信号に従って、複数のスイッチング素子20および21をオンオフすることによって、電源30によって印加されている直流電圧を三相電圧Vu、VvおよびVwに変換する。三相電圧Vu、VvおよびVwは、永久磁石同期モータ101に出力される。このようにして、電力変換器109は、制御対象である永久磁石同期モータ101を駆動する。なお、マイクロコンピュータには、永久磁石同期モータ101を駆動するための周辺回路部が搭載されている。電力変換器109は、それらの周辺回路部の一つであるAD変換部を用いて、3個の電流センサ102a、102bおよび102cによって得られる三相モータ電流Iu、IvおよびIwをデジタル信号に変換して、フィードバック制御を行う。 Power converter 109 receives a drive signal from the control application connected to gate 23 of each switching element 20 and 21 . The drive signal is a PWM pattern consisting of an ON signal and an OFF signal. Also, the control application is executed by, for example, a microcomputer. Power converter 109 converts the DC voltage applied by power supply 30 into three-phase voltages Vu, Vv and Vw by turning on and off switching elements 20 and 21 according to the drive signal. Three-phase voltages Vu, Vv and Vw are output to permanent magnet synchronous motor 101 . In this manner, the power converter 109 drives the permanent magnet synchronous motor 101, which is an object to be controlled. The microcomputer is equipped with a peripheral circuit section for driving the permanent magnet synchronous motor 101 . The power converter 109 converts the three-phase motor currents Iu, Iv, and Iw obtained by the three current sensors 102a, 102b, and 102c into digital signals using an AD conversion unit, which is one of those peripheral circuit units. to perform feedback control.

実施の形態1では電力変換器109に電圧形インバータが用いられる。電圧形インバータは、電源30から供給される直流電圧をスイッチングして交流電圧に変換する装置である。なお、電力変換器109は、永久磁石同期モータ101を駆動するための交流電力を出力できるものであれば、電圧形インバータに限定されず、電流形インバータ、交流電力を振幅及び周波数が異なる交流電力に変換するマトリックスコンバータ、複数の変換器の出力を直列又は並列に接続したマルチレベル変換器などの回路でもよい。 In Embodiment 1, a voltage source inverter is used for power converter 109 . A voltage source inverter is a device that switches a DC voltage supplied from a power supply 30 and converts it into an AC voltage. Note that the power converter 109 is not limited to a voltage source inverter, as long as it can output AC power for driving the permanent magnet synchronous motor 101. A circuit such as a matrix converter that converts to , or a multi-level converter in which outputs of a plurality of converters are connected in series or in parallel may be used.

図1に示す同定器110は、永久磁石同期モータ101の実電圧とモータ電流と電機子巻線抵抗との関係を定義した後述するモータ電圧情報を保持している。実電圧は、例えば、三相電圧Vu、VvおよびVw、または、dq軸電圧VdおよびVqである。ここでは、後者の場合を例に挙げて説明する。従って、同定器110が保持するモータ電圧情報は、永久磁石同期モータ101のdq軸電圧とdq軸電流と電機子巻線抵抗との関係を定義している。モータ電圧情報は、例えばメモリに予め格納されている。同定器110は、永久磁石同期モータ101の電機子巻線4の電機子巻線抵抗とデッドタイム減少電圧との同定を行う。同定器110は、同定を行う際には、まず、三相のうちの少なくとも二相の相電流を第1の値および第2の値のそれぞれに制御することで、永久磁石同期モータ101の回転子10を予め設定された第1の位置に停止させる。同定器110は、回転子10をその第1の位置に停止させた状態で、電流制御器107が生成したd軸電圧指令値Vdおよびq軸電圧指令値Vqを取得する。また、同定器110は、三相/dq変換器104によってdq座標に変換されたd軸電流Idおよびq軸電流Iqを取得する。d軸電流Idおよびq軸電流Iqは、電流センサ102が検出した三相モータ電流Iu、IvおよびIwを三相/dq変換したものである。永久磁石同期モータ101のd軸電圧Vdおよびq軸電圧Vqは、d軸電圧指令値Vdおよびq軸電圧指令値Vqに、d軸デッドタイム補償電圧Vdcompおよびq軸デッドタイム補償電圧Vqcompを加算し、d軸デッドタイム減少電圧ΔVdおよびq軸デッドタイム減少電圧ΔVqを引いたものである。そのため、同定器110は、そのことを利用して、以下の処理を行う。すなわち、同定器110は、d軸電圧指令値Vdおよびq軸電圧指令値Vqとd軸電流Idおよびq軸電流Iqとモータ電圧情報とを用いて、電機子巻線4の電機子巻線抵抗Raとd軸デッドタイム減少電圧ΔVdおよびq軸デッドタイム減少電圧ΔVqとを求める。同定器110の動作の詳細については後述する。なお、dq座標上のd軸デッドタイム補償電圧Vdcompおよびq軸デッドタイム補償電圧Vqcompは、三相デッドタイム補償電圧Vucomp、VvcompおよびVwcompが三相/dq変換されたものである。The identifier 110 shown in FIG. 1 holds motor voltage information, which defines the relationship between the actual voltage of the permanent magnet synchronous motor 101, the motor current, and the armature winding resistance, which will be described later. The actual voltages are, for example, three-phase voltages Vu, Vv and Vw, or dq-axis voltages Vd and Vq. Here, the latter case will be described as an example. Therefore, the motor voltage information held by the identifier 110 defines the relationship between the dq-axis voltage, the dq-axis current, and the armature winding resistance of the permanent magnet synchronous motor 101 . The motor voltage information is prestored in memory, for example. The identifier 110 identifies the armature winding resistance of the armature winding 4 of the permanent magnet synchronous motor 101 and the dead time reduction voltage. When performing identification, the identifier 110 first controls the phase currents of at least two of the three phases to the first value and the second value, respectively, so that the permanent magnet synchronous motor 101 rotates. The child 10 is stopped at the preset first position. The identifier 110 obtains the d-axis voltage command value Vd * and the q-axis voltage command value Vq * generated by the current controller 107 with the rotor 10 stopped at its first position. The identifier 110 also obtains the d-axis current Id and the q-axis current Iq converted to dq coordinates by the three-phase/dq converter 104 . The d-axis current Id and the q-axis current Iq are three-phase/dq-converted three-phase motor currents Iu, Iv, and Iw detected by the current sensor 102 . The d-axis voltage Vd and the q-axis voltage Vq of the permanent magnet synchronous motor 101 are obtained by adding the d-axis dead time compensation voltage Vdcomp and the q-axis dead time compensation voltage Vqcomp to the d-axis voltage command value Vd * and the q-axis voltage command value Vq * . is added and the d-axis dead time reduction voltage ΔVd and the q-axis dead time reduction voltage ΔVq are subtracted. Therefore, the identifier 110 uses this to perform the following processing. That is, the identifier 110 uses the d-axis voltage command value Vd * , the q-axis voltage command value Vq * , the d-axis current Id and the q-axis current Iq, and the motor voltage information to determine the armature winding of the armature winding 4. A line resistance Ra, a d-axis dead time reduction voltage ΔVd, and a q-axis dead time reduction voltage ΔVq are obtained. Details of the operation of the identifier 110 will be described later. The d-axis dead time compensation voltage Vdcomp and the q-axis dead time compensation voltage Vqcomp on the dq coordinates are three-phase/dq-converted three-phase dead time compensation voltages Vucomp, Vvcomp, and Vwcomp.

ここで、モータ電圧情報とは、例えば、後述する式(1)で示されるモータ電圧方程式、または、モータ電圧方程式を変形することによって導出される後述する式(2)~(25)のうちの少なくとも1つを含む。さらに、モータ電圧情報は、後述する図7~13および図17~図19に示される値および算出式のうちの少なくとも1つを含んでいてもよい。また、モータ電圧方程式および上記算出式によって得られた数値データまたは測定により得られた数値データを、データテーブルとしてメモリに予め記憶しておき、当該データテーブルをモータ電圧情報として用いるようにしてもよい。さらに、後述する図7~13および図17~図19に示される値および算出式をデータテーブルとしてメモリに予め記憶しておき、当該データテーブルをモータ電圧情報として用いるようにしてもよい。 Here, the motor voltage information is, for example, a motor voltage equation represented by equation (1) described later, or one of equations (2) to (25) described later derived by modifying the motor voltage equation. At least one. Furthermore, the motor voltage information may include at least one of values and calculation formulas shown in FIGS. Numerical data obtained by the motor voltage equation and the above calculation formula or numerical data obtained by measurement may be stored in memory in advance as a data table, and the data table may be used as the motor voltage information. . Further, values and calculation formulas shown in FIGS. 7 to 13 and FIGS. 17 to 19, which will be described later, may be stored in memory in advance as a data table, and the data table may be used as the motor voltage information.

推定器105には、電流制御器107からd軸電圧指令値Vdおよびq軸電圧指令値Vqが入力される。また、推定器105には、三相/dq変換器104からd軸電流Idおよびq軸電流Iqが入力される。推定器105は、入力されたd軸電圧指令値Vdおよびq軸電圧指令値Vqとd軸電流Idおよびq軸電流Iqとに基づいて、永久磁石同期モータ101の実回転角速度ωの推定値ωest、および、位置を求める。実回転角速度ωの推定値ωestは、速度制御器106に入力される。また、位置は位置(電気角)(d軸位相)に変換され、dq/三相変換器108、および、三相/dq変換器104に入力される。Estimator 105 receives d-axis voltage command value Vd * and q-axis voltage command value Vq * from current controller 107 . Estimator 105 also receives d-axis current Id and q-axis current Iq from three-phase/dq converter 104 . The estimator 105 estimates the actual rotational angular velocity ω of the permanent magnet synchronous motor 101 based on the input d-axis voltage command value Vd * and q-axis voltage command value Vq * and the d-axis current Id and q-axis current Iq. Determine the value ωest and the position. An estimated value ωest of the actual rotational angular velocity ω is input to the speed controller 106 . The position is also converted into a position (electrical angle) (d-axis phase) and input to the dq/three-phase converter 108 and the three-phase/dq converter 104 .

実施の形態1においては、ベクトル制御器120が、いわゆるセンサレス方式のベクトル制御を行うことを想定している。センサレス制御においては、ホール素子のような位置センサを用いることなく、dq座標上の電流および電圧と、永久磁石同期モータ101が有するパラメータとを使用して、回転子10の位置と実回転角速度ωとを推定する。なお、センサレスベクトル制御の分野においては、dq軸をγδ軸と表記されることもあるが、実施の形態1の以下の説明においては、dq軸の表記とγδ軸の表記を区別せずに用いる。 In Embodiment 1, it is assumed that vector controller 120 performs so-called sensorless vector control. In the sensorless control, the current and voltage on the dq coordinates and the parameters of the permanent magnet synchronous motor 101 are used to determine the position of the rotor 10 and the actual rotational angular velocity ω to estimate In the field of sensorless vector control, the dq-axis is sometimes referred to as the γδ-axis, but in the following description of Embodiment 1, the dq-axis and the γδ-axis are used without distinction .

永久磁石同期モータ101の駆動時におけるベクトル制御器120の動作の概要を説明する。上述したように、ベクトル制御器120は、三相/dq変換器104と、推定器105と、速度制御器106と、電流制御器107と、dq/三相変換器108とから構成されている。 An outline of the operation of the vector controller 120 when the permanent magnet synchronous motor 101 is driven will be described. As described above, the vector controller 120 is composed of the 3-phase/dq converter 104, the estimator 105, the speed controller 106, the current controller 107, and the dq/3-phase converter 108. .

まず、図1に示されるように、速度制御器106には、外部から入力される目標回転角速度ωと推定器105が推定した実回転角速度ωの推定値ωestとの差分が入力される。速度制御器106は、当該差分に基づいて、d軸電流指令値Idおよびq軸電流指令値Iqをそれぞれ生成する。First, as shown in FIG. 1, the speed controller 106 receives the difference between the externally input target rotation angular velocity ω * and the estimated value ωest of the actual rotation angular velocity ω estimated by the estimator 105 . Based on the difference, speed controller 106 generates d-axis current command value Id * and q-axis current command value Iq * , respectively.

電流センサ102a、102bおよび102cによって得られた三相モータ電流Iu、IvおよびIwは、三相/dq変換器104に入力される。三相/dq変換器104は、三相モータ電流Iu、IvおよびIwを、d軸電流Idおよびq軸電流Iqに変換する。電流制御器107には、d軸電流Idとd軸電流指令値Idとの偏差、および、q軸電流Iqとq軸電流指令値Iqとの偏差が入力される。電流制御器107は、それらの偏差に基づき、d軸電圧指令値Vdおよびq軸電圧指令値Vqを生成する。Three-phase motor currents Iu, Iv and Iw obtained by current sensors 102 a , 102 b and 102 c are input to three-phase/dq converter 104 . Three-phase/dq converter 104 converts three-phase motor currents Iu, Iv and Iw into d-axis current Id and q-axis current Iq. Current controller 107 receives the deviation between d-axis current Id and d-axis current command value Id * and the deviation between q-axis current Iq and q-axis current command value Iq * . Current controller 107 generates d-axis voltage command value Vd * and q-axis voltage command value Vq * based on those deviations.

d軸電圧指令値Vdおよびq軸電圧指令値Vqは、dq/三相変換器108に入力される。dq/三相変換器108は、d軸電圧指令値Vdおよびq軸電圧指令値Vqを、三相電圧指令値Vu、VvおよびVwに変換する。電力変換器109には、三相電圧指令値Vu、VvおよびVwに、三相デッドタイム補償電圧Vucomp、VvcompおよびVwcompを加算した、デッドタイム補償後の電圧指令Vu**、Vv**およびVw**が入力される。電力変換器109は、当該電圧指令Vu**、Vv**およびVw**から、三相デッドタイム減少電圧ΔVu、ΔVvおよびΔVwをそれぞれ減じた、三相電圧Vu、VvおよびVwを生成する。生成された三相電圧Vu、VvおよびVwは、永久磁石同期モータ101に出力される。このようにして、永久磁石同期モータ101は、実回転角速度ωが目標回転角速度ωに追従するように制御される。The d-axis voltage command value Vd * and the q-axis voltage command value Vq * are input to the dq/three-phase converter 108 . A dq/three-phase converter 108 converts the d-axis voltage command value Vd * and the q-axis voltage command value Vq * into three-phase voltage command values Vu * , Vv * and Vw * . Power converter 109 supplies voltage commands Vu ** , Vv * after dead time compensation, which are obtained by adding three-phase dead time compensation voltages Vucomp, Vvcomp, and Vwcomp to three-phase voltage command values Vu * , Vv*, and Vw * . * and Vw ** are entered. Power converter 109 generates three-phase voltages Vu, Vv and Vw by subtracting three-phase dead time reduction voltages ΔVu, ΔVv and ΔVw from voltage commands Vu** , Vv** and Vw ** , respectively. The generated three-phase voltages Vu, Vv and Vw are output to permanent magnet synchronous motor 101 . In this manner, the permanent magnet synchronous motor 101 is controlled such that the actual rotational angular velocity ω follows the target rotational angular velocity ω * .

ここで、デッドタイムについて簡単に説明する。スイッチング回路は、図21を用いて説明したように、上アームのスイッチング素子と下アームのスイッチング素子とを直列接続することで構成されている。そのため、上下アームのスイッチング素子が同時にオンすると、上下アームのスイッチング素子が短絡を起こし、スイッチング素子が破壊する。この短絡を防止するために、スイッチング素子のオンオフが切り替わるときに、上下アームのスイッチング素子が共にオフする期間を設けている。この期間をデッドタイムtd(tdu、tdv、tdw)と呼ぶ。 Here, the dead time will be briefly explained. As described with reference to FIG. 21, the switching circuit is configured by connecting the upper arm switching element and the lower arm switching element in series. Therefore, when the switching elements of the upper and lower arms are turned on at the same time, the switching elements of the upper and lower arms are short-circuited and destroyed. In order to prevent this short circuit, a period is provided in which the switching elements of the upper and lower arms are both turned off when the switching elements are switched on and off. This period is called dead time td (tdu, tdv, tdw).

このデッドタイムにより出力電圧は減少するので、電圧指令値からデッドタイム分低い電圧がモータへ印加され、電圧指令値と実際のモータ印加電圧との間に差が生じる。このデッドタイムによって減少する電圧が、上述したように、デッドタイム減少電圧である。 Since the output voltage decreases due to this dead time, a voltage lower than the voltage command value by the dead time is applied to the motor, causing a difference between the voltage command value and the actual voltage applied to the motor. The voltage that decreases due to this dead time is the dead time decreasing voltage, as described above.

下記の式(100)に三相デッドタイム減少電圧ΔVu、ΔVvおよびΔVwを示す。
ΔVu = Vdc×tdu×fsw×sign(Iu)
ΔVv = Vdc×tdv×fsw×sign(Iv) (100)
ΔVw = Vdc×tdw×fsw×sign(Iw)
ここで、sign(i)=1(i>0のとき)、0(i=0のとき)、-1(i<0のとき)である。また、Vdcはインバータ直流バス電圧、fswはキャリア周波数、tdu、tdv、tdwは各相のデッドタイムであり、モータ電流がインバータからモータへ流れこんでいる場合を正方向(+符号)と仮定している。
The three-phase dead time reduction voltages ΔVu, ΔVv and ΔVw are shown in the following equation (100).
ΔVu=Vdc×tdu×fsw×sign(Iu)
ΔVv=Vdc×tdv×fsw×sign(Iv) (100)
ΔVw = Vdc x tdw x fsw x sign (Iw)
Here, sign(i)=1 (when i>0), 0 (when i=0), -1 (when i<0). In addition, Vdc is the inverter DC bus voltage, fsw is the carrier frequency, tdu, tdv, and tdw are the dead times of each phase. ing.

例えば、U相に関しては、式(100)における“Vdc×tdu×fsw”がデッドタイム減少電圧ΔVuの大きさである。この減少分“Vdc×tdu×fsw”がU相モータ電流の方向(符号)に応じて、デッドタイム補償後の電圧指令Vu**から減じられる。すなわち、モータ電流が正ならば+Vdc×tdu×fswが、負ならば-Vdc×tdu×fswが、デッドタイム補償後の電圧指令Vu**から減じられる。式(100)から分かるように、デッドタイム減少電圧ΔVu、ΔVvおよびΔVwの大きさは、インバータ直流バス電圧、キャリア周波数、デッドタイムのみに依存する。なお、デッドタイム減少電圧の詳細については、例えば非特許文献1を参照されたい(非特許文献1:工藤 純、野口季彦、川上 学、佐野浩一、「IPMモータ制御システムの数学モデル誤差とその補償法」、半導体電力変換研究会、2008年1月、SPC-08-25)。For example, regarding the U phase, "Vdc×tdu×fsw" in equation (100) is the magnitude of the dead time reduction voltage ΔVu. This decrement "Vdc.times.tdu.times.fsw" is subtracted from voltage command Vu ** after dead time compensation according to the direction (sign) of the U-phase motor current. That is, if the motor current is positive, +Vdc×tdu×fsw is subtracted, and if the motor current is negative, −Vdc×tdu×fsw is subtracted from the voltage command Vu ** after dead time compensation. As can be seen from equation (100), the magnitudes of the dead time reduction voltages ΔVu, ΔVv and ΔVw depend only on the inverter DC bus voltage, carrier frequency and dead time. For details of the dead time reduction voltage, refer to, for example, Non-Patent Document 1 (Non-Patent Document 1: Jun Kudo, Toshihiko Noguchi, Manabu Kawakami, Koichi Sano, "Mathematical model error of IPM motor control system and its compensation Law", Semiconductor Power Conversion Study Group, January 2008, SPC-08-25).

実施の形態1では、デッドタイム減少電圧ΔVu、ΔVvおよびΔVwに相当する電圧を、各相モータ電流の方向(符号)に応じて、デッドタイム補償電圧Vucomp、VvcompおよびVwcompとして電圧指令値Vu、VvおよびVwに予め加算して補償する。なお、デッドタイム減少電圧は実際のパラメータである。それに対し、デッドタイム補償電圧は、コントローラ130で用いるパラメータである。In the first embodiment, the voltages corresponding to the dead time reduction voltages ΔVu, ΔVv and ΔVw are set as the dead time compensation voltages Vucomp, Vvcomp and Vwcomp according to the direction (sign) of the motor current of each phase as voltage command values Vu * , Vv * and Vw * are pre-added to compensate. Note that the dead time reduction voltage is an actual parameter. The dead time compensation voltage, on the other hand, is a parameter used by the controller 130 .

下記の式(101)にデッドタイム補償電圧Vucomp、VvcompおよびVwcompを示す。
Vucomp = Vdc×tducomp×fsw×sign(Iu)
Vvcomp = Vdc×tdvcomp×fsw×sign(Iv) (101)
Vwcomp = Vdc×tdwcomp×fsw×sign(Iw)
ここで、tducomp、tdvcomp、tdwcompは、各相のデッドタイム補償量である。デッドタイム補償量tdcomp(tducomp、tdvcomp、tdwcomp)としては、デッドタイムtd(tdu、tdv、tdw)を設定するのが最適である。また、sign(i)=1(i>0のとき)、0(i=0のとき)、-1(i<0のとき)である。
Dead time compensation voltages Vucomp, Vvcomp and Vwcomp are shown in the following equation (101).
Vucomp = Vdc x tducomp x fsw x sign (Iu)
Vvcomp=Vdc*tdvcomp*fsw*sign(Iv) (101)
Vwcomp = Vdc x tdwcomp x fsw x sign(Iw)
Here, tducomp, tdvcomp, and tdwcomp are dead time compensation amounts for each phase. It is optimal to set the dead time td (tdu, tdv, tdw) as the dead time compensation amount tdcomp (tducomp, tdvcomp, tdwcomp). Also, sign(i)=1 (when i>0), 0 (when i=0), and -1 (when i<0).

例えば、U相に関しては、モータ電流が正ならば+Vdc×tducomp×fswを、モータ電流が負ならば-Vdc×tducomp×fswを、U相電圧指令値Vuに加算してデッドタイムによる電圧減少分を補う。このように、デッドタイム補償をすることで、デッドタイムによる影響をなくす手法が取られる。このデッドタイム補償は、制御アプリケーションから入力されるオン信号の時間Tonにモータ電流I(Iu、Iv、Iw)が流れる方向を考慮したデッドタイム補償量tdcomp(tducomp、tdvcomp、tdwcomp)を加算し、次のようにデッドタイム分を補償してもよい。
T’on ← Ton +tdcomp ×sign(I) (102)
なお、式(102)を用いたデッドタイム補償の詳細については、例えば特許文献1を参照されたい。
For example, for the U phase, add +Vdc×tducomp×fsw if the motor current is positive, or -Vdc×tducomp×fsw if the motor current is negative, to the U phase voltage command value Vu * to reduce the voltage due to dead time. make up for In this way, dead time compensation is used to eliminate the effects of dead time. This dead time compensation is performed by adding a dead time compensation amount tdcomp (tducomp, tdvcomp, tdwcomp) considering the direction in which the motor current I (Iu, Iv, Iw) flows to the ON signal time Ton input from the control application. You may compensate for the dead time as follows.
T'on ← Ton + tdcomp x sign(I) (102)
For details of dead time compensation using equation (102), refer to Patent Document 1, for example.

しかし、デッドタイムtdは、スイッチング素子にオン信号を入力してから実際にオンするまでの時間をton、オフ信号を入力して実際にオフするまでの時間をtoff、上下アームのスイッチング素子に制御アプリケーションから入力される駆動信号が同時にオフしている時間をデッドタイム時間tdeadとすると、
td = tdead + ton - toff
となる。これらtdead,ton,toffの時間はスイッチング素子、制御回路構成部品等のハードウェアの個々の特性により変動またはバラツクため、tdも変動またはバラツキを生じる。従って、デッドタイム補償電圧として、或る一定の仕様値を用いると、デッドタイム補償電圧とデッドタイム減少電圧との間に誤差が生じることがある。すなわち、コントローラ130で用いるパラメータと実際のパラメータに誤差が生じる。その結果、電圧指令値と実際のモータ印加電圧との間に出力電圧誤差が生じる。
However, the dead time td is the time ton from inputting an on signal to the switching element until it actually turns on, and the time toff from inputting an off signal to actually turning off the switching element. Let dead time tdead be the time during which the driving signals input from the application are turned off at the same time.
td = tdead + ton - toff
becomes. Since the times tdead, ton, and toff fluctuate or vary depending on individual characteristics of hardware such as switching elements and control circuit components, td also fluctuates or varies. Therefore, if a certain specified value is used as the dead time compensation voltage, an error may occur between the dead time compensation voltage and the dead time reduction voltage. That is, an error occurs between the parameters used by the controller 130 and the actual parameters. As a result, an output voltage error occurs between the voltage command value and the actual voltage applied to the motor.

上述したように、出力電圧誤差は、モータを制御する制御装置から見ると、出力電流の方向などに対して非線形なものである。そのため、出力電圧誤差は、出力電流を歪ませ、制御特性を劣化させ、その結果、トルクリプルが発生し、モータの騒音や振動も増加する。また、電力損失が増加する。 As described above, the output voltage error is non-linear with respect to the direction of the output current and the like when viewed from the control device that controls the motor. Therefore, the output voltage error distorts the output current and degrades the control characteristics, resulting in torque ripple and increased motor noise and vibration. Also, power loss increases.

これを解決する方法の一つとして、デッドタイム減少電圧ΔVu、ΔVvおよびΔVwを同定し、同定結果をデッドタイム補償電圧Vucomp、VvcompおよびVwcompとして用いることで、出力電圧誤差をゼロもしくは許容範囲内にする技術が挙げられる。 As one of the methods to solve this problem, the dead time reduction voltages ΔVu, ΔVv and ΔVw are identified, and the identification results are used as the dead time compensation voltages Vucomp, Vvcomp and Vwcomp to reduce the output voltage error to zero or within the allowable range. technology to

この技術について詳しく説明する。上述したように、式(100)からわかるように、デッドタイム減少電圧の大きさはインバータ直流バス電圧、キャリア周波数、デッドタイムのみに依存する。 This technique will be described in detail. As described above, as can be seen from equation (100), the magnitude of the deadtime reduction voltage depends only on the inverter DC bus voltage, carrier frequency, and deadtime.

デッドタイムtdu、tdv、tdwと、デッドタイム補償量tducomp、tdvcomp、tdwcompとが、それぞれ一致していないと、その差であるデッドタイム誤差が発生する。デッドタイム誤差には、予測可能な変動分と予測不可能なバラツキ分が含まれる。予測可能な変動分として、各相モータ電流、スイッチング素子の駆動時両端電圧、および、温度から予測される変動分がある。予測不可能なバラツキ分として、スイッチング素子および制御回路構成部品等のハードウェアの個々の特性によるバラツキ分がある。 If the dead times tdu, tdv, tdw and the dead time compensation amounts tducomp, tdvcomp, tdwcomp do not match, a dead time error, which is the difference between them, occurs. The dead time error includes predictable variations and unpredictable variations. Predictable fluctuations include fluctuations predicted from the motor current of each phase, the voltage across the switching element when it is driven, and the temperature. Unpredictable variations include variations due to individual characteristics of hardware such as switching elements and control circuit components.

このように、デッドタイム誤差によって出力電圧誤差が生じる。これを解決するためには、各相モータ電流、スイッチング素子の駆動時両端電圧、および、温度と各相デッドタイム減少電圧ΔVu、ΔVv、ΔVwとの関係を、同定器110が前もってメモリに保持しておく必要がある。その場合には、同定器110がメモリに格納されたこれらの関係を読みだして、実際のモータ電流、スイッチング素子の駆動時両端電圧、および、温度に基づいて、デッドタイム減少電圧ΔVu、ΔVv、ΔVwを同定することができる。これらの関係を前もってメモリに保持するためには、事前に、これらの関係を測定しておく必要がある。しかしながら、当該測定の手間は、ユーザにとって負担となる。なお、これらの関係をメモリに保持することによるデッドタイムの同定方法については、例えば特許文献3を参照されたい。 Thus, the dead-time error causes an output voltage error. In order to solve this problem, the identifier 110 stores in memory in advance the relationship between each phase motor current, the voltage across the switching element when driving, and the temperature and each phase dead time reduction voltage ΔVu, ΔVv, ΔVw. need to keep In that case, the identifier 110 reads out these relationships stored in the memory, and based on the actual motor current, the voltage across the driving switching element, and the temperature, the dead time reduction voltages ΔVu, ΔVv, ΔVw can be identified. In order to hold these relationships in memory in advance, it is necessary to measure these relationships in advance. However, the trouble of the measurement becomes a burden on the user. For a method of identifying the dead time by holding these relationships in memory, see Patent Document 3, for example.

実際のモータ電流、スイッチング素子の駆動時両端電圧、および、温度から予測されるデッドタイム誤差の変動分を完全に排除したとしても、スイッチング素子および制御回路構成部品等のハードウェアの個々の特性により、デッドタイム誤差はバラツく。これを少しでも防止するため、従来は、例えばデッドタイムに関してはハードウェアとしてフォトカプラなどの高価な部品を使用する、あるいは、個々の電力変換器ごとに、各相モータ電流、スイッチング素子の駆動時両端電圧、および、温度と各相デッドタイム減少電圧ΔVu、ΔVv、ΔVwとの関係を測定し、前もってメモリに保持する必要がある。当該測定は、電力変換器の個数だけ必要であり、ユーザにとってかなりの負担となる。 Even if the variation of the dead time error predicted from the actual motor current, the voltage across the switching element driving, and the temperature is completely eliminated, the individual characteristics of the hardware such as the switching element and control circuit components , the dead time error varies. In order to prevent this as much as possible, conventionally, for example, regarding dead time, expensive parts such as photocouplers are used as hardware, or each phase motor current, switching element drive time It is necessary to measure the voltages across the terminals and the relationship between the temperature and the dead time reduction voltages ΔVu, ΔVv, and ΔVw of each phase and store them in memory in advance. Such measurements are required for the number of power converters, which imposes a considerable burden on the user.

そこで、実施の形態1では、同定器110が、事前にデッドタイム減少電圧ΔVu、ΔVv、ΔVwの測定を行わずに、同定を行う。同定方法については、以下に説明する。また、当該同定を行うことで、デッドタイム誤差の変動分、および、バラツキ分への対応が可能になる。その結果、ユーザにとっての負担が解消される。 Therefore, in Embodiment 1, the identifier 110 performs identification without previously measuring the dead time reduction voltages ΔVu, ΔVv, and ΔVw. The identification method is described below. Further, by performing the identification, it becomes possible to deal with the dead time error variation and variation. As a result, the burden on the user is eliminated.

なお、上記では、出力電圧誤差が生じる要因として、デッドタイム補償電圧とデッドタイム減少電圧との間に生じる誤差を例に挙げて説明した。これ以外の要因として、スイッチング素子のオン電圧による誤差がある。オン電圧による誤差とその補償法については、上記の非特許文献1などに記載されている。オン電圧を考慮しなければいけない場合は、非特許文献1などに記載された方法で補償すれば、出力電圧誤差をほぼゼロにすることができる。そこで、ここではオン電圧による誤差を考慮せずに説明する。 In the above description, the error occurring between the dead time compensating voltage and the dead time reduction voltage is taken as an example of the factor that causes the output voltage error. Another factor is the error due to the ON voltage of the switching element. The error caused by the ON voltage and its compensation method are described in Non-Patent Document 1 and the like. If the on-voltage must be taken into consideration, the output voltage error can be made almost zero by compensating by the method described in Non-Patent Document 1 or the like. Therefore, the error due to the ON voltage is not taken into account here.

図3~図13を用いて、同定器110の動作について詳細に説明する。図3は、実施の形態1に係るモータ制御装置100の同定器110におけるモータパラメータおよびインバータパラメータの自動計測処理のフローチャートである。図4~図13については後述する。 The operation of the identifier 110 will be described in detail with reference to FIGS. 3 to 13. FIG. FIG. 3 is a flowchart of automatic measurement processing of motor parameters and inverter parameters in the identifier 110 of the motor control device 100 according to the first embodiment. 4 to 13 will be described later.

図3の処理は、同定器110が、永久磁石同期モータ101のモータパラメータ、および、電力変換器109のインバータパラメータを求めるためのアプリケーションとして行うものである。図3の処理は、永久磁石同期モータ101の起動命令が与えられた場合に行うことができる。また、モータ制御装置100は、図3の処理で求められたモータパラメータおよびインバータパラメータを用いて、永久磁石同期モータ101の駆動を行うことができる。図3の処理によって同定されるモータパラメータは、電機子巻線4の電機子巻線抵抗Raであり、インバータパラメータは、三相デッドタイム減少電圧ΔVu_1、ΔVv_1およびΔVw_1である。なお、インバータパラメータは、これに限定されず、例えば、d軸デッドタイム減少電圧ΔVd_1およびq軸デッドタイム減少電圧ΔVq_1でもよい。 The process of FIG. 3 is performed by the identifier 110 as an application for obtaining motor parameters of the permanent magnet synchronous motor 101 and inverter parameters of the power converter 109 . The processing in FIG. 3 can be performed when a command to start the permanent magnet synchronous motor 101 is given. Further, the motor control device 100 can drive the permanent magnet synchronous motor 101 using the motor parameters and the inverter parameters obtained in the processing of FIG. The motor parameter identified by the process of FIG. 3 is the armature winding resistance Ra of the armature winding 4, and the inverter parameters are the three-phase dead time decreasing voltages ΔVu_1, ΔVv_1 and ΔVw_1. Note that the inverter parameter is not limited to this, and may be, for example, the d-axis dead time reduction voltage ΔVd_1 and the q-axis dead time reduction voltage ΔVq_1.

同定器110は、図3に示す一連の処理を開始すると、まず、ステップS100とステップS101とで、dq軸電流を制御することで、回転子10を、予め設定された第1の位置まで回転させて固定する位置決め動作を行う。位置決め動作は、永久磁石同期モータ101の回転子10が静止した状態で、モータパラメータの同定とインバータパラメータの同定とに必要となる電圧指令値を取得するために行うものである。 When starting the series of processes shown in FIG. 3, the identifier 110 first rotates the rotor 10 to a preset first position by controlling the dq-axis currents in steps S100 and S101. Positioning operation is performed by moving and fixing. The positioning operation is performed in a state where the rotor 10 of the permanent magnet synchronous motor 101 is stationary, in order to acquire the voltage command value necessary for identifying the motor parameters and identifying the inverter parameters.

位置決め動作について具体的に説明すると、まず、ステップS100において、同定器110は、回転子10の位置決めを行うために、永久磁石同期モータ101の回転座標系のdq軸に電流指令、および、回転座標系の基準位置に対する位置(d軸位相)θeを与える。与える電流指令として、界磁軸であるd軸電流指令値には予め設定された直流値Id_1を設定し、q軸電流指令値にはゼロであるIq_1(=0)を設定する。また、d軸位相としてθ_1を設定する。そして、ステップS102の電圧指令値取得処理の実行期間中は、回転子10が動かないように、同定器110は、これらの直流値Id_1、q軸電流指令値Iq_1(=0)、およびd軸位相θ_1を保持する。なお、このときの直流値Id_1およびq軸電流指令値Iq_1(=0)の設定は、同定器110が行うようにしているが、速度制御器106が行うようにしてもよい。また、d軸位相θ_1の設定は、同定器110が行うようにしているが、推定器105が行うようにしてもよい。To describe the positioning operation in detail, first, in step S100, in order to position the rotor 10, the identifier 110 sends a current command to the dq axes of the rotating coordinate system of the permanent magnet synchronous motor 101 and the rotating coordinate Give the position (d-axis phase) θe relative to the reference position of the system. As the current command to be given, a preset DC value Id * _1 is set for the d-axis current command value, which is the field axis, and Iq * _1 (=0), which is zero, is set for the q-axis current command value. . Also, θ_1 is set as the d-axis phase. Then, during the execution period of the voltage command value acquisition process in step S102, the identifier 110 obtains the DC value Id * _1 and the q-axis current command value Iq * _1 (=0) so that the rotor 10 does not move. , and the d-axis phase θ_1. At this time, the DC value Id * _1 and the q-axis current command value Iq * _1 (=0) are set by the identifier 110, but the speed controller 106 may be set. Also, although the d-axis phase θ_1 is set by the identifier 110, it may be set by the estimator 105 as well.

図4は、d軸位相θeと三相モータ電流Iu、IvおよびIwとの関係を示す図である。図4において、横軸がd軸位相θeを示し、縦軸が三相モータ電流Iu、IvおよびIwを示す。U相の電機子巻線4の位置を、d軸位相θeの基準位置(θe=0)としている。また、図4において、実線がU相モータ電流Iuを示し、破線がV相モータ電流Ivを示し、点線がW相モータ電流Iwを示す。図4に示されるように、三相モータ電流Iu、IvおよびIwは、互いに、120°ずつ位相がずれた正弦波となっている。 FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the d-axis phase θe and the three-phase motor currents Iu, Iv and Iw. In FIG. 4, the horizontal axis indicates the d-axis phase θe, and the vertical axis indicates the three-phase motor currents Iu, Iv and Iw. The position of the U-phase armature winding 4 is the reference position (θe=0) of the d-axis phase θe. In FIG. 4, the solid line indicates the U-phase motor current Iu, the dashed line indicates the V-phase motor current Iv, and the dotted line indicates the W-phase motor current Iw. As shown in FIG. 4, the three-phase motor currents Iu, Iv and Iw are sinusoidal waves that are out of phase with each other by 120°.

このとき、例えば、U相にIa、V相に-Ia/2、W相に-Ia/2の直流電流が流れるように、d軸電流指令値Id_1およびq軸電流指令値Iq_1(=0)を設定したと仮定する。この場合、基準位置であるθ_1=0の位置に回転子10を固定することになる。もちろん、回転子10を固定する位置は、特に、これに限定されない。At this time, the d-axis current command value Id * _1 and the q-axis current command value Iq * _1 are set so that, for example, a DC current of Ia flows in the U phase, -Ia/2 in the V phase, and -Ia/2 in the W phase. Assume that (=0) is set. In this case, the rotor 10 is fixed at the position of θ_1=0, which is the reference position. Of course, the position where the rotor 10 is fixed is not particularly limited to this.

ここで、図4の(1)、(3)、(5)、(7)、(9)および(11)の6つの矢印で示した範囲内の位相においては、三相モータ電流Iu、IvおよびIwのうち、いずれのモータ電流もゼロとはならない。 Here, in the phases within the ranges indicated by the six arrows (1), (3), (5), (7), (9) and (11) in FIG. and Iw, none of the motor currents becomes zero.

ステップS100において同定器110は、図4の(1)、(3)、(5)、(7)、(9)および(11)の6つの矢印で示した範囲内の位相になるように、d軸位相θ_1を設定する。 In step S100, the identifier 110 performs Set the d-axis phase θ_1.

ステップS101において、d軸電流の収束が完了し、回転子10の位置決めが完了する。 In step S101, convergence of the d-axis current is completed, and positioning of the rotor 10 is completed.

次に、ステップS102において、同定器110は、電流制御器107からd軸電圧指令値Vd_1およびq軸電圧指令値Vq_1を取得し、三相/dq変換器104からdq座標上のd軸電流Id_1およびq軸電流Iq_1を取得する。なお、このとき、d軸電流Id_1およびq軸電流Iq_1の代わりに、速度制御器106からd軸電流指令値Id_1およびq軸電流指令値Iq_1を取得してもよい。Next, in step S102, the identifier 110 acquires the d-axis voltage command value Vd * _1 and the q-axis voltage command value Vq * _1 from the current controller 107, and obtains from the three-phase/dq converter 104 on the dq coordinates Obtain the d-axis current Id_1 and the q-axis current Iq_1. At this time, d-axis current command value Id*_1 and q-axis current command value Iq* _1 may be obtained from speed controller 106 instead of d-axis current Id_1 and q-axis current Iq_1.

ステップS102におけるd軸電圧指令値Vd_1およびq軸電圧指令値Vq_1とd軸電流Id_1およびq軸電流Iq_1とのサンプリングが終了すると、同定器110の処理は、ステップS103に進む。When sampling of d-axis voltage command value Vd * _1, q-axis voltage command value Vq * _1, and d-axis current Id_1 and q-axis current Iq_1 in step S102 is completed, the process of identifier 110 proceeds to step S103.

ステップS103では、同定器110は、電機子巻線4の電機子巻線抵抗Raおよび三相デッドタイム減少電圧ΔVu_1、ΔVv_1およびΔVw_1の同定を開始する。そして、ステップS104で、同定器110は、電機子巻線4の電機子巻線抵抗Raおよびデッドタイム減少電圧ΔVu_1、ΔVv_1およびΔVw_1の演算を行う。 In step S103, the identifier 110 starts identifying the armature winding resistance Ra of the armature winding 4 and the three-phase dead time reduction voltages ΔVu_1, ΔVv_1 and ΔVw_1. Then, in step S104, the identifier 110 calculates the armature winding resistance Ra of the armature winding 4 and the dead time reduction voltages ΔVu_1, ΔVv_1 and ΔVw_1.

ここで、電機子巻線4の電機子巻線抵抗Raおよび三相デッドタイム減少電圧ΔVu_1、ΔVv_1およびΔVw_1の同定方法について、モータ電圧方程式および回転子10の位置決めをする際の「各相モータ電流とデッドタイム減少電圧の関係」を用いて詳しく説明する。 Here, regarding the method of identifying the armature winding resistance Ra of the armature winding 4 and the three-phase dead time reduction voltages ΔVu_1, ΔVv_1, and ΔVw_1, the motor voltage equation and the "each phase motor current and dead time reduction voltage”.

一般的に、永久磁石同期モータのモータ電圧方程式は、下記の式(1)によって与えられる。式(1)において、Raは電機子巻線4の電機子巻線抵抗、Ldはd軸インダクタンス、Lqはq軸インダクタンス、ωeは実回転角速度(電気角)、Ψaは永久磁石12による磁束鎖交数、pは微分演算子を表す。 Generally, the motor voltage equation of a permanent magnet synchronous motor is given by the following equation (1). In equation (1), Ra is the armature winding resistance of the armature winding 4, Ld is the d-axis inductance, Lq is the q-axis inductance, ωe is the actual rotational angular velocity (electrical angle), and Ψa is the magnetic flux chain by the permanent magnet 12. The intersection, p, represents the differential operator.

Figure 0007321375000001
Figure 0007321375000001

式(1)の左辺にある、dq座標上のd軸電圧Vdおよびq軸電圧Vqは、三相電圧Vu、VvおよびVwが三相/dq変換されたものである。 The d-axis voltage Vd and the q-axis voltage Vq on the dq coordinates on the left side of Equation (1) are the three-phase/dq-converted three-phase voltages Vu, Vv, and Vw.

この三相電圧Vu、VvおよびVwは、三相電圧指令値Vu、VvおよびVwに、三相デッドタイム補償電圧Vucomp、VvcompおよびVwcompを加算し、三相デッドタイム減少電圧ΔVu、ΔVvおよびΔVwを引いたものである。These three-phase voltages Vu, Vv, and Vw are obtained by adding three-phase dead time compensation voltages Vucomp, Vvcomp, and Vwcomp to three-phase voltage command values Vu * , Vv * , and Vw * to obtain three-phase dead time reduction voltages ΔVu, ΔVv. and ΔVw.

また、dq座標上のd軸デッドタイム補償電圧Vdcompおよびq軸デッドタイム補償電圧Vqcompは、三相デッドタイム補償電圧Vucomp、VvcompおよびVwcompが三相/dq変換されたものである。また、dq座標上のd軸デッドタイム減少電圧ΔVdおよびq軸デッドタイム減少電圧ΔVqは、三相デッドタイム減少電圧ΔVu、ΔVvおよびΔVwが三相/dq変換されたものである。 The d-axis dead time compensation voltage Vdcomp and the q-axis dead time compensation voltage Vqcomp on the dq coordinates are three-phase/dq-converted three-phase dead time compensation voltages Vucomp, Vvcomp, and Vwcomp. Also, the d-axis dead time reduction voltage ΔVd and the q-axis dead time reduction voltage ΔVq on the dq coordinates are three-phase/dq-converted three-phase dead time reduction voltages ΔVu, ΔVv, and ΔVw.

従って、d軸電圧Vdおよびq軸電圧Vqは、dq座標上のd軸電圧指令値Vdおよびq軸電圧指令値Vqに、d軸デッドタイム補償電圧Vdcompおよびq軸デッドタイム補償電圧Vqcompを加算し、d軸デッドタイム減少電圧ΔVdおよびq軸デッドタイム減少電圧ΔVqを減算したものとなり、それぞれ、下記の式(2)および式(3)のように表すことができる。Therefore, the d-axis voltage Vd and the q-axis voltage Vq are obtained by applying the d-axis dead time compensation voltage Vdcomp and the q-axis dead time compensation voltage Vqcomp to the d-axis voltage command value Vd* and the q-axis voltage command value Vq * on the dq coordinates. are added and the d-axis dead time reduction voltage ΔVd and the q-axis dead time reduction voltage ΔVq are subtracted.

Figure 0007321375000002
Figure 0007321375000002

Figure 0007321375000003
Figure 0007321375000003

1回目のサンプリング時のdq座標上の実際のモータ印加電圧をVd_1およびVq_1、デッドタイム補償電圧をΔVdcomp_1およびΔVqcomp_1、デッドタイム減少電圧をΔVd_1およびΔVq_1とすると、式(2)および式(3)を適用して、実際のモータ印加電圧Vd_1およびVq_1は、それぞれ、式(4)および式(5)のように表すことができる。 Let Vd_1 and Vq_1 be the actual voltages applied to the motor on the dq coordinates at the first sampling, ΔVdcomp_1 and ΔVqcomp_1 be the dead time compensation voltages, and ΔVd_1 and ΔVq_1 be the dead time reduction voltages. Applying, the actual motor applied voltages Vd_1 and Vq_1 can be expressed as Equations (4) and (5), respectively.

なお、dq座標上の実際のモータ印加電圧Vd_1およびVq_1は、1回目のサンプリング時に実際にモータ101に印加された三相電圧Vu_1、Vv_1およびVw_1が、三相/dq変換されたものである。また、dq座標上のd軸デッドタイム補償電圧Vdcomp_1およびq軸デッドタイム補償電圧Vqcomp_1は、1回目のサンプリング時の三相デッドタイム補償電圧Vucomp_1、Vvcomp_1およびVwcomp_1が三相/dq変換されたものである。 Note that the actual motor-applied voltages Vd_1 and Vq_1 on the dq coordinates are the three-phase/dq-converted three-phase voltages Vu_1, Vv_1, and Vw_1 actually applied to the motor 101 during the first sampling. Also, the d-axis dead time compensation voltage Vdcomp_1 and the q-axis dead time compensation voltage Vqcomp_1 on the dq coordinates are three-phase/dq-converted three-phase dead time compensation voltages Vucomp_1, Vvcomp_1, and Vwcomp_1 at the time of the first sampling. be.

Figure 0007321375000004
Figure 0007321375000004

Figure 0007321375000005
Figure 0007321375000005

実施の形態1においては、モータパラメータおよびインバータパラメータを同定する処理の期間中、直流電流指令であるd軸電流指令値Idおよびq軸電流指令値Iqが印加されて、永久磁石同期モータ101の回転子10が静止状態であるため、回転角速度(電気角)ωeはωe=0である。In the first embodiment, the d-axis current command value Id * and the q-axis current command value Iq * , which are DC current commands, are applied during the process of identifying the motor parameters and the inverter parameters, and the permanent magnet synchronous motor 101 Since the rotor 10 is stationary, the rotational angular velocity (electrical angle) ωe is ωe=0.

従って、式(1)のd軸における電圧方程式は、下記の式(6)で表される。 Therefore, the voltage equation on the d-axis of Equation (1) is represented by Equation (6) below.

Figure 0007321375000006
Figure 0007321375000006

式(6)に式(4)を代入すると、下記の式(7)が得られる。 Substituting equation (4) into equation (6) yields equation (7) below.

Figure 0007321375000007
Figure 0007321375000007

また、式(1)のq軸における電圧方程式は、下記の式(8)で表される。 Also, the voltage equation on the q-axis of Equation (1) is represented by Equation (8) below.

Figure 0007321375000008
Figure 0007321375000008

式(8)に式(5)を代入すると、下記の式(9)が得られる。 Substituting equation (5) into equation (8) yields equation (9) below.

Figure 0007321375000009
Figure 0007321375000009

ここで、図2は、スイッチング素子の駆動時両端電圧および温度が一定のもとでの三相デッドタイム減少電圧とモータ電流Iu、IvおよびIwとの関係を示す図である。横軸がモータ電流Iu、IvおよびIwを示し、縦軸が三相デッドタイム減少電圧を示す。なお、三相のデッドタイム減少電圧の特性は基本的に同じであるため、図2では、三相のうち一相分だけを示している。 Here, FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the three-phase dead time decreasing voltage and the motor currents Iu, Iv and Iw when the voltage across the switching element and the temperature are constant when the switching element is driven. The horizontal axis indicates the motor currents Iu, Iv and Iw, and the vertical axis indicates the three-phase dead time reduction voltage. Since the three-phase dead time reduction voltage characteristics are basically the same, FIG. 2 shows only one of the three phases.

図2に示すように、モータ電流Iu、IvおよびIwが負の値のときのデッドタイム減少電圧は、モータ電流Iu、IvおよびIwが正の値のときのデッドタイム減少電圧と大きさが同じで、符号がマイナスの値となる。 As shown in FIG. 2, the dead time reduction voltage for negative motor currents Iu, Iv and Iw is the same magnitude as the dead time reduction voltage for positive motor currents Iu, Iv and Iw. , the sign is a negative value.

三相デッドタイム減少電圧とモータ電流との関係は、図2に示されるように、モータ電流の大きさ(絶対値)が閾値Ith以上か未満かで特性が異なる。 As shown in FIG. 2, the relationship between the three-phase dead time reduction voltage and the motor current has different characteristics depending on whether the magnitude (absolute value) of the motor current is greater than or equal to the threshold value Ith.

モータ電流の大きさが閾値Ith未満のとき、デッドタイム減少電圧は単調増加である。一方、モータ電流の大きさが閾値Ith以上のとき、デッドタイム減少電圧はほぼ一定となる。ここで、モータ電流の値が閾値Ith以上の第1領域とモータ電流の値が閾値-Ith以下の第2領域とを飽和領域とし、モータ電流の値が閾値-Ithより大きく、閾値Ithより小さい第3領域を非飽和領域とする。なお、閾値Ithおよび閾値-Ithは、実験による測定などによって予め適宜決定される値である。 When the magnitude of the motor current is less than the threshold Ith, the dead time decreasing voltage is monotonically increasing. On the other hand, when the magnitude of the motor current is equal to or greater than the threshold value Ith, the dead time reduction voltage is substantially constant. Here, a first region in which the value of the motor current is equal to or greater than the threshold value Ith and a second region in which the value of the motor current is equal to or less than the threshold value −Ith are defined as saturation regions, and the value of the motor current is greater than the threshold value −Ith and less than the threshold value Ith. Let the third region be the unsaturated region. Note that the threshold Ith and the threshold −Ith are values that are appropriately determined in advance by experimental measurement or the like.

デッドタイム減少電圧とモータ電流との関係がこのようになる理由は、モータ電流の大きさが閾値Ith未満のとき、モータ電流の大きさに対しデッドタイムtdu、tdv、tdwは単調増加であり、一方、モータ電流の大きさが閾値Ith以上のとき、デッドタイムtdu、tdv、tdwは、ほぼ一定となることである。 The reason why the relationship between the dead time decreasing voltage and the motor current is as follows is that when the magnitude of the motor current is less than the threshold value Ith, the dead times tdu, tdv, and tdw monotonically increase with respect to the magnitude of the motor current. On the other hand, when the magnitude of the motor current is equal to or greater than the threshold value Ith, the dead times tdu, tdv and tdw are substantially constant.

なお、ここで、単調増加とは、横軸の値の増加に伴い、縦軸の値が連続して増加することである。このとき、増加率は一定でなくてもよい。図2の例では、単調増加は、モータ電流の値の増加に伴い、デッドタイム減少電圧が連続して増加することを意味している。以下の説明においても、「単調増加」という用語を、同様の意味として用いる。 Here, monotonically increasing means that the value on the vertical axis increases continuously as the value on the horizontal axis increases. At this time, the rate of increase may not be constant. In the example of FIG. 2, monotonic increase means that the dead time reduction voltage continuously increases with increasing motor current value. Also in the following description, the term "monotonically increasing" is used with the same meaning.

実施の形態1では、ステップS100~102で回転子10の位置決めをする際の各相モータ電流が以下の条件1を満足することを前提とする。 In the first embodiment, it is assumed that each phase motor current when positioning the rotor 10 in steps S100 to S102 satisfies Condition 1 below.

条件1:各相モータ電流がそれぞれ或る値(いずれの値も0ではない)のとき、各相のデッドタイム減少電圧の大きさ(絶対値)は同じである。 Condition 1: When each phase motor current has a certain value (none of the values is 0), the magnitude (absolute value) of the dead time reduction voltage of each phase is the same.

なお、この前提のもとでは、各相モータ電流はいずれの値も0でないため、位置決めをする際のd軸位相θ_1は、図4の(1)、(3)、(5)、(7)、(9)および(11)の6つの矢印で示した範囲内にある。 Under this premise, none of the values of the motor currents in each phase is 0, so the d-axis phase θ_1 when positioning is given by (1), (3), (5), and (7) in FIG. ), (9) and (11).

条件1について、具体例を示して記す。回転子10を固定する際の各相モータ電流の値をIu_1、Iv_1およびIw_1とし、これらのモータ電流が条件1を満たすとき、デッドタイム減少電圧の大きさは同じであり、その大きさをΔVc(>0)とする。 Concerning the condition 1, a specific example is shown and described. When the values of the phase motor currents when the rotor 10 is fixed are Iu_1, Iv_1, and Iw_1, and these motor currents satisfy Condition 1, the magnitude of the dead time reduction voltage is the same, and the magnitude is ΔVc (>0).

各相モータ電流の間には、Iu_1+Iv_1+Iw_1=0の関係があり、かつ、いずれの値も0ではないため、Iu_1、Iv_1およびIw_1の3つの符号は、「2つは正、1つは負」もしくは「2つは負、1つは正」である。 There is a relationship of Iu_1+Iv_1+Iw_1=0 between the phase motor currents, and none of the values is 0, so the three signs of Iu_1, Iv_1 and Iw_1 are "two positive and one negative". Or "two negative, one positive".

ここでは、「2つは正、1つは負」の例として、「Iu_1>0、Iv_1>0、Iw_1<0」の場合を図5に示す。モータ電流Iu_1、Iv_1におけるデッドタイム減少電圧はΔVcであり、Iw_1におけるデッドタイム減少電圧は-ΔVcである。すなわち、三相のモータ電流の値が、それぞれ、Iu_1、Iv_1、および、Iw_1のとき、各相のデッドタイム減少電圧の大きさ(絶対値)は、すべて、ΔVcとなる。モータ電流Iu_1、Iv_1およびIw_1は、飽和領域でも非飽和領域でもよい。図5は、回転子10を固定する際の各相モータ電流の値Iu_1(>0)、Iv_1(>0)およびIw_1(<0)における、各相のデッドタイム減少電圧の大きさ(絶対値)が同じである、ことを示す図である。 Here, FIG. 5 shows the case of "Iu_1>0, Iv_1>0, Iw_1<0" as an example of "two are positive and one is negative". The dead time reduction voltage at motor currents Iu_1 and Iv_1 is ΔVc, and the dead time reduction voltage at Iw_1 is −ΔVc. That is, when the three-phase motor current values are Iu_1, Iv_1, and Iw_1, respectively, the magnitude (absolute value) of the dead time reduction voltage of each phase is ΔVc. Motor currents Iu_1, Iv_1 and Iw_1 may be in the saturated region or the non-saturated region. FIG. 5 shows the magnitudes (absolute value ) are the same.

このように、同定器110は、条件1を満たすという前提で、三相のモータ電流を、それぞれ、第1の値(Iu_1)、第2の値(Iv_1)、および、第3の値(Iw_1)に制御することで、モータ101の回転子10を第1の位置に停止させて、同定を行う。図5の例では、第1の値、第2の値、および、第3の値は、それぞれ、飽和領域内の値であっても、非飽和領域内の値であってもよい。但し、同定器110は、第1の値、第2の値、および、第3の値の3つの符号が、2つは正で1つは負、もしくは、2つは負で1つは正となるように、第1の値、第2の値、および、第3の値を設定する。 Thus, on the premise that condition 1 is satisfied, the identifier 110 determines the three-phase motor currents as the first value (Iu_1), the second value (Iv_1), and the third value (Iw_1), respectively. ) to stop the rotor 10 of the motor 101 at the first position for identification. In the example of FIG. 5, the first value, the second value, and the third value may each be a value within the saturation region or a value within the non-saturation region. However, the identifier 110 determines that the three signs of the first, second, and third values are either two positive and one negative, or two negative and one positive. The first value, the second value, and the third value are set such that

なお、「Iu_1>0、Iv_1>0、Iw_1<0」の例では、位置決めをする際のd軸位相θ_1は図4の(3)の矢印で示した範囲内にある。 In the example of "Iu_1>0, Iv_1>0, Iw_1<0", the d-axis phase θ_1 during positioning is within the range indicated by the arrow (3) in FIG.

また、「各相モータ電流(U相、V相、W相)とデッドタイム減少電圧の関係」が飽和領域で三相とも一致する場合、飽和領域内の任意のモータ電流は条件1を満たす。 Further, when the "relationship between each phase motor current (U-phase, V-phase, W-phase) and dead time reduction voltage" is the same for all three phases in the saturation region, any motor current within the saturation region satisfies Condition 1.

図6は、「モータ電流(U相、V相、W相)とデッドタイム減少電圧の関係」が飽和領域で三相とも一致する場合、回転子10の位置決めをする際の各相モータ電流Iu_1、Iv_1およびIw_1が、飽和領域にあることを示す図である。図6において、横軸は三相モータ電流Iu、IvおよびIwを示し、縦軸は三相デッドタイム減少電圧を示す。また、図6において、実線71はU相の場合、破線72はV相の場合、点線73はW相の場合を示す。 FIG. 6 shows each phase motor current Iu_1 when positioning the rotor 10 when the "relationship between the motor currents (U-phase, V-phase, W-phase) and the dead time reduction voltage" is the same for all three phases in the saturation region. , Iv_1 and Iw_1 are in the saturation region. In FIG. 6, the horizontal axis indicates the three-phase motor currents Iu, Iv and Iw, and the vertical axis indicates the three-phase dead time reduction voltage. In FIG. 6, a solid line 71 indicates the case of the U phase, a dashed line 72 indicates the case of the V phase, and a dotted line 73 indicates the case of the W phase.

図6の場合においては、各相モータ電流が、それぞれ、飽和領域内の任意の値(いずれの値も0ではない)のときに、各相のデッドタイム減少電圧の大きさ(絶対値)が、ΔVcで、同じになる。そのため、同定器110は、第1の値、第2の値、および、第3の値を、飽和領域内の値にそれぞれ設定して、同定を行う。ただし、この場合においても、各相モータ電流の間には、Iu_1+Iv_1+Iw_1=0の関係がある。そのため、同定器110は、第1の値、第2の値、および、第3の値の3つの符号が、2つは正で1つは負、もしくは、2つは負で1つは正となるように、第1の値、第2の値、および、第3の値を飽和領域内の値にそれぞれ設定する。 In the case of FIG. 6, when each phase motor current is an arbitrary value within the saturation region (none of the values are 0), the magnitude (absolute value) of the dead time reduction voltage of each phase is , ΔVc and become the same. Therefore, the identifier 110 performs identification by setting the first value, the second value, and the third value to values within the saturation region. However, even in this case, there is a relationship of Iu_1+Iv_1+Iw_1=0 between the phase motor currents. Therefore, the identifier 110 determines that the three signs of the first, second, and third values are either two positive and one negative, or two negative and one positive. The first value, the second value, and the third value are set to values within the saturation region so that

なお、三相のデッドタイム減少電圧の大きさがすべて同じになる或る値または或る領域は、前もって分かっていない場合が多い。そのため、モータ電流制御の目標電流が分からずに、処理を進められないことがあり得る。しかしながら、図6の例においては、三相のデッドタイム減少電圧の大きさがすべて同じになる領域が、飽和領域であることが分かっている。飽和領域は、モータ電流の絶対値が閾値Ith以上の範囲であるため、広い範囲であり、特徴的な特性により定まる範囲である。従って、飽和領域が、モータ電流のどの領域であるかは、前もって分かっている場合が多い。そのため、三相のモータ電流を、飽和領域内に設定するという図6の例は、現実的で、実用に適している。 It should be noted that the certain value or the certain region where all three phase dead-time reduction voltages have the same magnitude is often not known in advance. Therefore, the target current for motor current control may not be known, and the process may not proceed. However, in the example of FIG. 6, it is known that the region in which the dead time reduction voltages of the three phases all have the same magnitude is the saturation region. Since the absolute value of the motor current is in a range equal to or greater than the threshold Ith, the saturation region is a wide range and is a range determined by characteristic characteristics. Therefore, it is often known in advance which region of the motor current is the saturation region. Therefore, the example of FIG. 6 in which the three-phase motor current is set within the saturation region is realistic and suitable for practical use.

図7は、位置決めをする際のd軸位相θ_1が図4の(1)、(3)、(5)、(7)、(9)および(11)の位相である場合の、モータ電流Iu_1、Iv_1およびIw_1の正負と、そのときの三相デッドタイム減少電圧ΔVu_1、ΔVv_1およびΔVw_1の値を示す表である。d軸デッドタイム減少電圧ΔVd_1およびq軸デッドタイム減少電圧ΔVq_1は、三相デッドタイム減少電圧ΔVu_1、ΔVv_1およびΔVw_1が三相/dq変換されたものであり、下記の式(10)によって与えられる。図4の(1)、(3)、(5)、(7)、(9)および(11)におけるd軸デッドタイム減少電圧ΔVd_1およびq軸デッドタイム減少電圧ΔVq_1の算出式は、下記の式(10)に、図7のΔVu_1、ΔVv_1、ΔVw_1を代入することにより求めることができ、それぞれ、図8に示す。図8は、図4の(1)、(3)、(5)、(7)、(9)および(11)における、d軸デッドタイム減少電圧ΔVd_1およびq軸デッドタイム減少電圧ΔVq_1を算出するための算出式を示す表である。 FIG. 7 shows the motor current Iu_1 when the d-axis phase θ_1 for positioning is the phases (1), (3), (5), (7), (9) and (11) in FIG. , Iv_1 and Iw_1, and the values of three-phase dead time reduction voltages ΔVu_1, ΔVv_1 and ΔVw_1 at that time. The d-axis dead-time reduction voltage ΔVd_1 and the q-axis dead-time reduction voltage ΔVq_1 are three-phase/dq-converted three-phase dead-time reduction voltages ΔVu_1, ΔVv_1, and ΔVw_1, and are given by the following equation (10). The formulas for calculating the d-axis dead time reduction voltage ΔVd_1 and the q-axis dead time reduction voltage ΔVq_1 in (1), (3), (5), (7), (9) and (11) of FIG. It can be obtained by substituting ΔVu_1, ΔVv_1, and ΔVw_1 in FIG. 7 into (10), which are shown in FIG. FIG. 8 calculates the d-axis dead time reduction voltage ΔVd_1 and the q-axis dead time reduction voltage ΔVq_1 in (1), (3), (5), (7), (9) and (11) of FIG. It is a table showing a calculation formula for.

Figure 0007321375000010
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式(7)および式(9)に図8のΔVd_1およびΔVq_1を代入して、電機子巻線4の電機子巻線抵抗Raとデッドタイム減少電圧の大きさΔVcについて解いた結果を図9に示す。図9の算出式を用いて、電機子巻線4の電機子巻線抵抗Raとデッドタイム減少電圧の大きさΔVcとを同定することができる。図9は、図4の(1)、(3)、(5)、(7)、(9)および(11)の位相における、電機子巻線4の電機子巻線抵抗Raとデッドタイム減少電圧の大きさΔVcとを同定するための算出式を示した表である。 FIG. 9 shows the results obtained by substituting ΔVd_1 and ΔVq_1 in FIG. 8 into the equations (7) and (9) and solving for the armature winding resistance Ra of the armature winding 4 and the dead time reduction voltage magnitude ΔVc. show. The armature winding resistance Ra of the armature winding 4 and the magnitude ΔVc of the dead time reduction voltage can be identified using the calculation formula of FIG. FIG. 9 shows the armature winding resistance Ra of the armature winding 4 and the dead time reduction in phases (1), (3), (5), (7), (9) and (11) of FIG. 4 is a table showing calculation formulas for identifying voltage magnitude ΔVc.

さらに、図8のd軸デッドタイム減少電圧ΔVd_1およびq軸デッドタイム減少電圧ΔVq_1の算出式に図9のデッドタイム減少電圧の大きさΔVcを代入したものを、図10に示す。 Further, FIG. 10 shows a result obtained by substituting the magnitude ΔVc of the dead time reduction voltage of FIG. 9 into the calculation formulas of the d-axis dead time reduction voltage ΔVd_1 and the q-axis dead time reduction voltage ΔVq_1 of FIG.

具体的には、図10は、図4の(1)、(3)、(5)、(7)、(9)および(11)における、d軸デッドタイム減少電圧ΔVd_1およびq軸デッドタイム減少電圧ΔVq_1を同定するための算出式を示した表である。 Specifically, FIG. 10 shows the d-axis dead time reduction voltage ΔVd_1 and the q-axis dead time reduction in (1), (3), (5), (7), (9) and (11) of FIG. 4 is a table showing a calculation formula for identifying voltage ΔVq_1;

また、図7の三相デッドタイム減少電圧ΔVu_1、ΔVv_1およびΔVw_1の値に、図9のデッドタイム減少電圧の大きさΔVcを代入することにより、三相デッドタイム減少電圧ΔVu_1、ΔVv_1およびΔVw_1の算出式を求めることができる。 Also, the three-phase dead time reduction voltages ΔVu_1, ΔVv_1 and ΔVw_1 are calculated by substituting the magnitude ΔVc of the dead time reduction voltage of FIG. 9 for the values of the three phase dead time reduction voltages ΔVu_1, ΔVv_1 and ΔVw_1 of FIG. formula can be obtained.

図11~図13に、三相デッドタイム減少電圧ΔVu_1、ΔVv_1およびΔVw_1の算出式を示す。具体的には、図11は、図4の(1)、(3)、(5)、(7)、(9)および(11)における、U相デッドタイム減少電圧ΔVu_1を同定するための算出式を示した表である。図12は、図4の(1)、(3)、(5)、(7)、(9)および(11)における、V相デッドタイム減少電圧ΔVv_1を同定するための算出式を示した表である。図13は、図4の(1)、(3)、(5)、(7)、(9)および(11)における、W相デッドタイム減少電圧ΔVw_1を同定するための算出式を示した表である。 11 to 13 show formulas for calculating the three-phase dead time reduction voltages ΔVu_1, ΔVv_1 and ΔVw_1. Specifically, FIG. 11 shows calculations for identifying the U-phase dead time reduction voltage ΔVu_1 in (1), (3), (5), (7), (9) and (11) of FIG. It is the table|surface which showed the formula. FIG. 12 is a table showing calculation formulas for identifying the V-phase dead time reduction voltage ΔVv_1 in (1), (3), (5), (7), (9) and (11) of FIG. is. FIG. 13 is a table showing calculation formulas for identifying the W-phase dead time reduction voltage ΔVw_1 in (1), (3), (5), (7), (9) and (11) of FIG. is.

ステップS104では、同定器110が、上述した計算方法により、d軸電圧指令値Vd_1およびq軸電圧指令値Vq_1とd軸電流Id_1およびq軸電流Iq_1と上記の式(1)のモータ電圧方程式とを用いて、電機子巻線4の電機子巻線抵抗Raおよび三相デッドタイム減少電圧ΔVu_1、ΔVv_1およびΔVw_1を演算する。In step S104, the identifier 110 calculates the d-axis voltage command value Vd * _1, the q-axis voltage command value Vq * _1, the d-axis current Id_1, the q-axis current Iq_1, and the above equation (1) by the calculation method described above. Using the motor voltage equations, the armature winding resistance Ra of the armature winding 4 and the three-phase dead time reduction voltages ΔVu_1, ΔVv_1 and ΔVw_1 are calculated.

ステップS105では、電機子巻線4の電機子巻線抵抗Raおよび三相デッドタイム減少電圧ΔVu_1、ΔVv_1およびΔVw_1の同定が完了すると、同定器110の処理は、ステップS106に進む。 In step S105, when the identification of the armature winding resistance Ra of the armature winding 4 and the three-phase dead time reduction voltages ΔVu_1, ΔVv_1 and ΔVw_1 are completed, the process of the identifier 110 proceeds to step S106.

ステップS106では、同定器110が、回転子10を停止させるために保持していたd軸電流指令値Id_1およびq軸電流指令値Iq_1の印加を終了する。In step S106, the identifier 110 terminates the application of the d-axis current command value Id * _1 and the q-axis current command value Iq * _1 held to stop the rotor 10. FIG.

以上により、各相モータ電流(U相、V相、W相)がゼロでないとき、そのモータ電流における三相デッドタイム減少電圧(図5の点A、BおよびC。図6の点A、BおよびC)を同定することができる。 From the above, when each phase motor current (U-phase, V-phase, W-phase) is not zero, the three-phase dead time reduction voltage (points A, B and C in FIG. 5; points A and B in FIG. 6) at that motor current and C) can be identified.

上記モータ電流以外の大きさにて三相デッドタイム減少電圧を求める必要がある場合も、条件1を満たしていれば、図3と同じ処理で、三相デッドタイム減少電圧を同定することができる。 Even if it is necessary to obtain the three-phase dead time reduction voltage with a magnitude other than the above motor current, if the condition 1 is satisfied, the three-phase dead time reduction voltage can be identified by the same processing as in FIG. .

なお、電機子巻線4の電機子巻線抵抗Raが既知の場合は、三相デッドタイム減少電圧の同定方法のみを適用すればよい。 If the armature winding resistance Ra of the armature winding 4 is known, only the method of identifying the three-phase dead time reduction voltage should be applied.

(実施の形態1の効果)
以上のように、実施の形態1では、同定器110が、例えば図2に示すような三相デッドタイム減少電圧と各相モータ電流との関係を前もって保持していなくても、dq軸電圧指令値とdq軸電流とモータ電圧方程式とから、三相デッドタイム減少電圧を同定することができる。そのため、三相デッドタイム減少電圧と各相モータ電流との関係を前もって測定する必要はなく、測定の手間を省くことができる。なお、図2は、三相デッドタイム減少電圧とモータ電流との関係の一例を示す図である。図2において、横軸は各相モータ電流を示し、縦軸は三相デッドタイム減少電圧を示している。なお、図2では、三相のうちの一相分だけを示している。実施の形態1では、図2に示すような三相デッドタイム減少電圧と各相モータ電流との関係を前もって保持していなくてもよいため、ユーザの手間が削減できるだけでなく、製品コストおよび製品寸法が増加することを抑制できる。
(Effect of Embodiment 1)
As described above, in Embodiment 1, even if the identifier 110 does not hold in advance the relationship between the three-phase dead time reduction voltage and the motor current of each phase as shown in FIG. From the values, the dq-axis currents, and the motor voltage equation, the three-phase dead-time reduction voltages can be identified. Therefore, it is not necessary to measure the relationship between the three-phase dead time reduction voltage and the motor current of each phase in advance, and the trouble of measuring can be saved. FIG. 2 is a diagram showing an example of the relationship between the three-phase dead time reduction voltage and the motor current. In FIG. 2, the horizontal axis indicates the motor current of each phase, and the vertical axis indicates the three-phase dead time reduction voltage. Note that FIG. 2 shows only one of the three phases. In Embodiment 1, it is not necessary to hold in advance the relationship between the three-phase dead time reduction voltage and each phase motor current as shown in FIG. An increase in dimensions can be suppressed.

また、実施の形態1では、永久磁石同期モータ101の出力電圧誤差および電機子巻線抵抗誤差がある場合でも、三相デッドタイム減少電圧と電機子巻線抵抗とを、同時に、精度よく同定することができる。これにより、永久磁石同期モータ101の動作の応答性の低下および脱調を回避し、安定した動作を実現できる。 Further, in Embodiment 1, even if there is an output voltage error and an armature winding resistance error of the permanent magnet synchronous motor 101, the three-phase dead time reduction voltage and the armature winding resistance are simultaneously and accurately identified. be able to. As a result, a decrease in responsiveness of the operation of the permanent magnet synchronous motor 101 and loss of synchronism can be avoided, and stable operation can be realized.

また、同定の際に、上記の特許文献1に記載された技術においては、第1および第2のスイッチング周波数として、高い周波数と低い周波数とを選ぶ必要がある。そのため、それに伴うスイッチング損失、発熱、騒音などの問題がある。具体的には、高い周波数では、スイッチング損失が大きくなり、発熱が大きくなるという問題がある。また、低い周波数では、騒音の問題が顕著になる。また、2つのスイッチング周波数での処理が必要なため、1つのスイッチング周波数で処理を行う場合に比べて、処理時間に、より長い時間を費やすという問題もある。これに対して、実施の形態1では、d軸電流指令値Id_1を与える際に、スイッチング周波数を複数設定することはない。このように、実施の形態1では、スイッチング周波数を1つだけ選ぶため、スイッチング損失、発熱、および、騒音の問題を回避できる。また、同定に費やす処理時間を短くすることができる。Further, in the identification, it is necessary to select a high frequency and a low frequency as the first and second switching frequencies in the technique described in Patent Document 1 above. Therefore, there are problems such as switching loss, heat generation, and noise associated therewith. Specifically, at high frequencies, there is a problem that switching loss increases and heat generation increases. Also, at lower frequencies the noise problem becomes more pronounced. In addition, since processing with two switching frequencies is required, there is also the problem that processing takes longer time than processing with one switching frequency. In contrast, in the first embodiment, multiple switching frequencies are not set when the d-axis current command value Id * _1 is given. Thus, in Embodiment 1, since only one switching frequency is selected, the problems of switching loss, heat generation, and noise can be avoided. Also, the processing time spent for identification can be shortened.

また、同定の際に、上記の特許文献1に記載された技術においては、交流モータを回転させないようにするため、2相間(U-V相間、V-W相間、W-U相間のいずれか)に直流電流を流す。さらに、そのときに取得した電流制御出力を用いて、オンディレイ補償値を演算する。この方法では、オンディレイ補償値を演算可能な、交流モータの回転子の停止位置は、2相間に直流電流を流す位置に限定され、任意の位置とはならないという問題がある。そのため、特許文献1の技術においては、3相間に直流電流を流す位置に交流モータの回転子を停止させなければいけない場合、オンディレイ補償値を演算することはできないという問題がある。これに対して、実施の形態1では、モータ電流が上記条件1を満たしていれば、永久磁石同期モータ101の回転子10を第1の位置に固定させて、三相デッドタイム減少電圧を同定することができる。 Further, in the identification, in the technique described in the above-mentioned Patent Document 1, in order to prevent the AC motor from rotating, there is a ) is applied with a direct current. Furthermore, the on-delay compensation value is calculated using the current control output acquired at that time. This method has the problem that the stop position of the rotor of the AC motor, at which the on-delay compensation value can be calculated, is limited to the position where the DC current flows between the two phases, and cannot be an arbitrary position. Therefore, in the technique of Patent Document 1, there is a problem that the on-delay compensation value cannot be calculated when the rotor of the AC motor must be stopped at the position where the DC current flows between the three phases. On the other hand, in Embodiment 1, if the motor current satisfies the condition 1, the rotor 10 of the permanent magnet synchronous motor 101 is fixed at the first position, and the three-phase dead time reduction voltage is identified. can do.

実施の形態2.
実施の形態2では、上記の実施の形態1で説明した同定器110の同定方法とは別の同定方法について説明する。モータ制御装置100および永久磁石同期モータ101の基本的な構成および動作については、実施の形態1と同じであるため、ここでは説明を省略し、実施の形態1を参照することとする。実施の形態2と実施の形態1との違いは、回転子10の位置決めをする際の「各相モータ電流とデッドタイム減少電圧の関係」、回転子10の位置決めをする際のd軸位相θe、および、同定器110の動作のみである。
Embodiment 2.
Embodiment 2 describes an identification method different from the identification method of the identifier 110 described in Embodiment 1 above. Since the basic configurations and operations of the motor control device 100 and the permanent magnet synchronous motor 101 are the same as those of the first embodiment, description thereof will be omitted here, and the first embodiment will be referred to. The difference between the second embodiment and the first embodiment is the "relationship between each phase motor current and the dead time reduction voltage" when positioning the rotor 10, and the d-axis phase θe when positioning the rotor 10. , and the operation of the identifier 110 only.

上記の実施の形態1では、電流制御器107が生成したd軸電圧指令値Vdおよびq軸電圧指令値Vqと、三相/dq変換器104が生成したd軸電流Idおよびq軸電流Iqとの、サンプリングを1回のみ行うとして説明した。これに対し、実施の形態2では、回転子10を停止させる位置を2つの位置に段階的に変化させて、サンプリングを2回行う同定方法について説明する。In the first embodiment described above, the d-axis voltage command value Vd * and the q-axis voltage command value Vq * generated by the current controller 107, the d-axis current Id and the q-axis current generated by the three-phase/dq converter 104 Iq has been described as sampling only once. In contrast, in the second embodiment, an identification method will be described in which the stop position of the rotor 10 is changed stepwise to two positions and sampling is performed twice.

なお、回転子10を停止させる2つの位置は、d軸位相θeが、図4の(2)、(4)、(6)、(8)、(10)および(12)の符号で示した6つの位相のいずれかとなる位置である。 The two positions where the rotor 10 is stopped are indicated by the symbols (2), (4), (6), (8), (10) and (12) in FIG. It is a position that is one of six phases.

図4の(2)、(4)、(6)、(8)、(10)および(12)の符号で示した6つの位相においては、三相モータ電流Iu、IvおよびIwのうち、一相のモータ電流はゼロとなり、残りの二相のモータ電流は、モータ電流の大きさ(絶対値)が同じで、符号が逆となる。 In the six phases (2), (4), (6), (8), (10) and (12) in FIG. 4, one of the three-phase motor currents Iu, Iv and Iw The phase motor current becomes zero, and the remaining two phase motor currents have the same motor current magnitude (absolute value) but opposite signs.

1回目のサンプリングでは、三相のうちの二相のモータ電流を第1の値Ib_1および第2の値-Ib_1にそれぞれ設定する。そして、2回目のサンプリングでは、同定器110は、三相のうちの二相のモータ電流を第4の値Ib_2および第5の値-Ib_2にそれぞれ設定して、同定を行う。 In the first sampling, the motor currents of two phases out of the three phases are set to the first value Ib_1 and the second value -Ib_1, respectively. Then, in the second sampling, the identifier 110 performs identification by setting the motor current of two phases out of the three phases to the fourth value Ib_2 and the fifth value -Ib_2, respectively.

従って、実施の形態2では、同定器110は、1回目のサンプリングとして、永久磁石同期モータ101の三相のうちの一相のモータ電流を第1の値に制御し、残りの一相を第1の値と符号が逆の値である第2の値に制御することで、回転子10を第1の位置に停止させる。なお、ここでは、モータ電流を制御するとして説明しているが、実際には、dq軸電流を制御するようにしてもよい。 Therefore, in the second embodiment, as the first sampling, the identifier 110 controls the motor current of one of the three phases of the permanent magnet synchronous motor 101 to the first value, and controls the remaining one phase to the first value. The rotor 10 is stopped at the first position by controlling to a second value having a value opposite in sign to the value of 1. It should be noted that although it is described here that the motor current is controlled, in practice, the dq-axis current may be controlled.

次に、同定器110は、回転子10を第1の位置に停止させた状態で、d軸電圧指令値Vdおよびq軸電圧指令値Vqとd軸電流Idおよびq軸電流Iqとを取得して、それぞれ、第1のd軸電圧指令値Vd_1および第1のq軸電圧指令値Vq_1と第1のd軸電流Id_1および第1のq軸電流Iq_1とする。Next, the identifier 110 determines the d-axis voltage command value Vd * , the q-axis voltage command value Vq * , the d-axis current Id and the q-axis current Iq with the rotor 10 stopped at the first position. These are obtained as a first d-axis voltage command value Vd * _1, a first q-axis voltage command value Vq * _1, a first d-axis current Id_1 and a first q-axis current Iq_1, respectively.

次に、同定器110は、2回目のサンプリングとして、永久磁石同期モータ101の三相のうちの一相のモータ電流を第1の値とは大きさの異なる第4の値に制御し、残りの一相を第4の値と符号が逆の値である第5の値に制御することで、回転子10を第2の位置に停止させる。第2の位置は第1の位置と同じでもよいし、異なってもよい。次に、同定器110は、回転子10を第2の位置に停止させた状態で、d軸電圧指令値Vdおよびq軸電圧指令値Vqとd軸電流Idおよびq軸電流Iqとを取得して、それぞれ、第2のd軸電圧指令値Vd_2および第2のq軸電圧指令値Vq_2と第2のd軸電流Id_2および第2のq軸電流Iq_2とする。Next, as the second sampling, the identifier 110 controls the motor current of one of the three phases of the permanent magnet synchronous motor 101 to a fourth value different in magnitude from the first value, and the remaining is controlled to a fifth value opposite in sign to the fourth value, the rotor 10 is stopped at the second position. The second location may be the same as the first location or may be different. Next, the identifier 110 determines the d-axis voltage command value Vd * , the q-axis voltage command value Vq * , the d-axis current Id and the q-axis current Iq with the rotor 10 stopped at the second position. These are obtained as a second d-axis voltage command value Vd * _2, a second q-axis voltage command value Vq * _2, a second d-axis current Id_2 and a second q-axis current Iq_2, respectively.

次に、同定器110は、第1および第2のdq軸電圧指令値と、第1および第2のdq軸電流と、上記の式(1)のモータ電圧方程式とを用いて、電機子巻線4の電機子巻線抵抗Raと三相デッドタイム減少電圧ΔVu_1、ΔVv_1およびΔVw_1とを同定する。 Next, the identifier 110 uses the first and second dq-axis voltage command values, the first and second dq-axis currents, and the motor voltage equation of the above equation (1) to determine the armature winding Identify the armature winding resistance Ra of line 4 and the three-phase dead time reduction voltages ΔVu_1, ΔVv_1 and ΔVw_1.

以下、実施の形態2における同定器110の動作について詳細に説明する。図14は、実施の形態2に係るモータ制御装置100の同定器110におけるモータパラメータおよびインバータパラメータの自動計測処理のフローチャートである。図14の処理は、同定器110が永久磁石同期モータ101のモータパラメータおよび電力変換器109のインバータパラメータを求めるためのアプリケーションとして行うものである。図14に示される同定処理は、永久磁石同期モータ101の起動命令が与えられた場合に行うことができる。当該同定処理で求められたモータパラメータおよびインバータパラメータを用いて、永久磁石同期モータ101の駆動を行うことができる。この同定処理によって同定されるモータパラメータは電機子巻線4の電機子巻線抵抗Ra、インバータパラメータは三相デッドタイム減少電圧ΔVu_1、ΔVv_1およびΔVw_1である。あるいは、インバータパラメータとして、デッドタイムtdu、tdv、tdwを同定してもよい。 The operation of the identifier 110 according to the second embodiment will be described in detail below. FIG. 14 is a flowchart of automatic measurement processing of motor parameters and inverter parameters in the identifier 110 of the motor control device 100 according to the second embodiment. The process of FIG. 14 is performed by the identifier 110 as an application for obtaining the motor parameters of the permanent magnet synchronous motor 101 and the inverter parameters of the power converter 109 . The identification processing shown in FIG. 14 can be performed when a command to start the permanent magnet synchronous motor 101 is given. The permanent magnet synchronous motor 101 can be driven using the motor parameters and inverter parameters obtained by the identification process. The motor parameter identified by this identification process is the armature winding resistance Ra of the armature winding 4, and the inverter parameters are the three-phase dead time decreasing voltages ΔVu_1, ΔVv_1 and ΔVw_1. Alternatively, dead times tdu, tdv, tdw may be identified as inverter parameters.

同定器110は、図14に示す処理を開始すると、まず、ステップS200とステップS201とで、回転子10を予め設定された第1の位置まで回転させて固定する位置決め動作を行う。この動作は、永久磁石同期モータ101の回転子10が静止した状態で、モータパラメータの同定とインバータパラメータの同定とに必要となるdq軸電圧指令値を取得するためである。 When starting the processing shown in FIG. 14, the identifier 110 first performs a positioning operation of rotating and fixing the rotor 10 to a preset first position in steps S200 and S201. This operation is for obtaining the dq-axis voltage command values necessary for identifying the motor parameters and identifying the inverter parameters while the rotor 10 of the permanent magnet synchronous motor 101 is stationary.

この動作について具体的に説明すると、まず、ステップS200において、同定器110は、回転子10の位置決めを行うために、永久磁石同期モータ101の回転座標系の界磁軸であるdq軸にdq軸電流指令値、および、回転座標系の基準位置に対する位置(d軸位相θe)を与える。与えるdq軸電流指令値としては、d軸には予め設定されたd軸電流指令Id_1(=直流値)を設定し、q軸にはゼロであるq軸電流指令Iq_1(=0)を設定する。また、d軸位相としてθ_1を設定する。そして、電圧指令値取得処理の実行期間中は、回転子10が第1の位置から動かないように、これらのd軸電流指令値Id_1、q軸電流指令値Iq_1(=0)、およびd軸位相θ_1を保持する。なお、このときのd軸電流指令値Id_1およびq軸電流指令値Iq_1(=0)の設定は、同定器110が行うようにしているが、速度制御器106が行うようにしてもよい。また、d軸位相θ_1の設定は、同定器110が行うようにしているが、推定器105が行うようにしてもよい。To describe this operation in detail, first, in step S200, the identifier 110, in order to position the rotor 10, rotates the dq axis, which is the field axis of the rotating coordinate system of the permanent magnet synchronous motor 101, to the dq axis. A current command value and a position (d-axis phase θe) relative to the reference position of the rotating coordinate system are given. As the dq-axis current command value to be given, a preset d-axis current command Id * _1 (=DC value) is set on the d-axis, and a q-axis current command Iq * _1 (=0) is set on the q-axis. ). Also, θ_1 is set as the d-axis phase. During execution of the voltage command value acquisition process, the d-axis current command value Id * _1 and the q-axis current command value Iq * _1 (=0) are set so that the rotor 10 does not move from the first position. , and the d-axis phase θ_1. At this time, the d-axis current command value Id * _1 and the q-axis current command value Iq * _1 (=0) are set by the identifier 110, but are set by the speed controller 106. good too. Also, although the d-axis phase θ_1 is set by the identifier 110, it may be set by the estimator 105 as well.

ここで、図4の(2)、(4)、(6)、(8)、(10)および(12)の符号で示した6つの位相においては、三相モータ電流Iu、IvおよびIwのうち、一相のモータ電流はゼロとなり、残りの二相のモータ電流は、モータ電流の大きさ(絶対値)が同じで、符号が逆となる。 Here, in the six phases indicated by symbols (2), (4), (6), (8), (10) and (12) in FIG. 4, the three-phase motor currents Iu, Iv and Iw Of these, the motor current of one phase is zero, and the motor currents of the remaining two phases have the same magnitude (absolute value) of the motor current and opposite signs.

ステップS200において同定器110は、図4の(2)、(4)、(6)、(8)、(10)および(12)の符号で示した6つの位相のいずれかになるように、d軸位相θ_1を設定する。 In step S200, the identifier 110 selects one of the six phases indicated by (2), (4), (6), (8), (10) and (12) in FIG. Set the d-axis phase θ_1.

以上の処理によって、ステップS201において、d軸電流、q軸電流の収束が完了し、回転子10の位置決めが完了する。 By the above processing, the convergence of the d-axis current and the q-axis current is completed in step S201, and the positioning of the rotor 10 is completed.

次に、ステップS202において、同定器110は、電流制御器107からd軸電圧指令値Vd_1およびq軸電圧指令値Vq_1を取得し、三相/dq変換器104からd軸電流Id_1およびq軸電流Iq_1を取得する。なお、このとき、d軸電流Id_1およびq軸電流Iq_1の代わりに、速度制御器106からd軸電流指令値Id_1およびq軸電流指令値Iq_1を取得してもよい。Next, in step S202, the identifier 110 acquires the d-axis voltage command value Vd * _1 and the q-axis voltage command value Vq * _1 from the current controller 107, and the d-axis current Id_1 from the three-phase/dq converter 104. and the q-axis current Iq_1. At this time, d-axis current command value Id*_1 and q-axis current command value Iq* _1 may be obtained from speed controller 106 instead of d-axis current Id_1 and q-axis current Iq_1.

ステップS200~S202の処理で第1の位置決めおよびサンプリングが終了すると、同定器110は、ステップS203とステップS204とで、回転子10を予め設定された第2の位置まで回転させて固定する位置決め動作を行う。この動作は、永久磁石同期モータ101の回転子10が静止した状態で、モータパラメータの同定とインバータパラメータの同定とに必要となるdq軸電圧指令値を取得するためである。 When the first positioning and sampling are completed in the processing of steps S200 to S202, the identifier 110 performs a positioning operation of rotating and fixing the rotor 10 to a preset second position in steps S203 and S204. I do. This operation is for obtaining the dq-axis voltage command values necessary for identifying the motor parameters and identifying the inverter parameters while the rotor 10 of the permanent magnet synchronous motor 101 is stationary.

具体的には、まず、ステップS203において、同定器110は、d軸電流指令値を第1の位置決めとは別の値に更新する。与える電流指令としては、d軸には予め設定されたd軸電流指令値Id_2(=直流値)を設定し、q軸にはゼロであるq軸電流指令値Iq_2(=0)を設定する。また、与えるd軸位相としてθ_2を設定する。d軸位相θ_2は、図4の(2)、(4)、(6)、(8)、(10)および(12)の符号で示した6つの位相のいずれかである。Specifically, first, in step S203, the identifier 110 updates the d-axis current command value to a value different from that of the first positioning. As a current command to be given, a preset d-axis current command value Id * _2 (=DC value) is set on the d-axis, and a q-axis current command value Iq * _2 (=0), which is zero, is set on the q-axis. set. Also, θ_2 is set as the d-axis phase to be given. The d-axis phase θ_2 is one of the six phases indicated by symbols (2), (4), (6), (8), (10) and (12) in FIG.

そして、dq軸電圧指令値取得処理の実行期間中は、回転子10が第2の位置から動かないように、同定器110は、これらのd軸電流指令値Id_2、q軸電流指令値Iq_2(=0)、およびd軸位相θ_2を保持する。なお、このときのd軸電流指令値Id_2およびq軸電流指令値Iq_2(=0)の設定は、同定器110が行うようにしているが、速度制御器106が行うようにしてもよい。また、d軸位相θ_2の設定は、同定器110が行うようにしているが、推定器105が行うようにしてもよい。Then, during the execution period of the dq-axis voltage command value acquisition process, the identifier 110 obtains the d-axis current command value Id * _2 and the q-axis current command value so that the rotor 10 does not move from the second position. Hold Iq * _2 (=0) and d-axis phase θ_2. At this time, the d-axis current command value Id * _2 and the q-axis current command value Iq * _2 (=0) are set by the identifier 110, but are set by the speed controller 106. good too. Also, although the d-axis phase θ_2 is set by the identifier 110, it may be set by the estimator 105 as well.

以上の処理によって、ステップS204において、d軸電流およびq軸電流の収束が完了し、回転子10の位置決めが完了する。 By the above processing, the convergence of the d-axis current and the q-axis current is completed in step S204, and the positioning of the rotor 10 is completed.

次に、ステップS205において、同定器110は、電流制御器107からd軸電圧指令値Vd_2およびq軸電圧指令値Vq_2を取得し、三相/dq変換器104からd軸電流Id_2およびq軸電流Iq_2を取得する。なお、このとき、dq軸電流Id_2およびIq_2の代わりに、速度制御器106からd軸電流指令値Id_2およびq軸電流指令値Iq_2を取得してもよい。Next, in step S205, the identifier 110 acquires the d-axis voltage command value Vd * _2 and the q-axis voltage command value Vq * _2 from the current controller 107, and the d-axis current Id_2 from the three-phase/dq converter 104. and the q-axis current Iq_2. At this time, d-axis current command value Id * _2 and q-axis current command value Iq * _2 may be obtained from speed controller 106 instead of dq-axis currents Id_2 and Iq_2.

ステップS203~S205の処理で第2の位置決めおよびサンプリングが終了すると、同定器110の処理は、ステップS206に進む。 When the second positioning and sampling are completed in the processing of steps S203-S205, the processing of the identifier 110 proceeds to step S206.

ステップS206において、同定器110は、電機子巻線4の電機子巻線抵抗Raおよび三相デッドタイム減少電圧ΔVu_1、ΔVv_1およびΔVw_1の同定を開始する。なお、当該同定においては、下記のように、同定器110は、ステップS202で取得した電圧指令値と検出電流、および、ステップS205で取得した電圧指令値と検出電流とに基づいて、同定を行う。具体的には、同定器110は、d軸電圧指令値Vd_1およびq軸電圧指令値Vq_1、d軸電流Id_1およびq軸電流Iq_1、d軸電圧指令値Vd_2およびq軸電圧指令値Vq_2、d軸電流Id_2およびq軸電流Iq_2を用いる。In step S206, the identifier 110 starts identifying the armature winding resistance Ra of the armature winding 4 and the three-phase dead time reduction voltages ΔVu_1, ΔVv_1 and ΔVw_1. In the identification, as described below, the identifier 110 performs identification based on the voltage command value and the detected current acquired in step S202 and the voltage command value and detected current acquired in step S205. . Specifically, the identifier 110 outputs a d-axis voltage command value Vd * _1 and a q-axis voltage command value Vq * _1, a d-axis current Id_1 and a q-axis current Iq_1, a d-axis voltage command value Vd * _2 and a q-axis voltage Command value Vq * _2, d-axis current Id_2 and q-axis current Iq_2 are used.

そして、ステップS207で、同定器110は、電機子巻線4の電機子巻線抵抗Raおよびデッドタイム減少電圧ΔVu_1、ΔVv_1およびΔVw_1の演算を行う。 Then, in step S207, the identifier 110 calculates the armature winding resistance Ra of the armature winding 4 and the dead time reduction voltages ΔVu_1, ΔVv_1 and ΔVw_1.

電機子巻線4の電機子巻線抵抗Raおよび三相デッドタイム減少電圧ΔVu_1、ΔV_1vおよびΔVw_1の同定方法についてモータ電圧方程式、および、回転子10の位置決めをする際の「各相モータ電流とデッドタイム減少電圧の関係」を用いて説明する。実施の形態2におけるモータ電圧方程式は、実施の形態1の上記の式(1)と同じであるため、上記の式(1)を参照する。 A motor voltage equation for the identification method of the armature winding resistance Ra of the armature winding 4 and the three-phase dead time reduction voltages ΔVu_1, ΔV_1v and ΔVw_1, and "each phase motor current and dead time when positioning the rotor 10" Time Decrease Voltage” will be used for explanation. Since the motor voltage equation in the second embodiment is the same as the above equation (1) in the first embodiment, the above equation (1) is referred to.

また、1回目のサンプリング時のdq座標上の実際のモータ印加電圧Vd_1およびVq_1は、dq座標上のd軸電圧指令値Vd_1およびq軸電圧指令値Vq_1に、d軸デッドタイム補償電圧Vdcompおよびq軸デッドタイム補償電圧Vqcompを加算し、d軸デッドタイム減少電圧ΔVd_1およびq軸デッドタイム減少電圧ΔVq_1を減算したものとなる。このことは、実施の形態1と同じである。従って、上記の式(4)および式(5)が成り立つ。ここでは、式(4)および式(5)の再掲を省略し、上記の式(4)および式(5)を参照する。Also, the actual motor applied voltages Vd_1 and Vq_1 on the dq coordinates at the time of the first sampling are applied to the d-axis voltage command value Vd * _1 and the q-axis voltage command value Vq * _1 on the dq coordinates after the d-axis dead time compensation. It is obtained by adding the voltage Vdcomp and the q-axis dead time compensation voltage Vqcomp and subtracting the d-axis dead time reduction voltage ΔVd_1 and the q-axis dead time reduction voltage ΔVq_1. This is the same as in the first embodiment. Therefore, the above equations (4) and (5) hold. Here, the re-statement of equations (4) and (5) is omitted, and the above equations (4) and (5) are referred to.

2回目のサンプリング時のdq座標上のモータ印加電圧をVd_2およびVq_2とし、デッドタイム補償電圧をΔVdcomp_2およびΔVqcomp_2、デッドタイム減少電圧をΔVd_2およびΔVq_2とすると、1回目のサンプリング時の式(4)および式(5)と同様に、下記の式(11)および式(12)が成り立つ。 Let Vd_2 and Vq_2 be the voltages applied to the motor on the dq coordinates at the time of the second sampling, ΔVdcomp_2 and ΔVqcomp_2 be the dead time compensation voltages, and ΔVd_2 and ΔVq_2 be the dead time reduction voltages. Similar to Equation (5), Equations (11) and (12) below hold.

なお、dq座標上の実際のモータ印加電圧Vd_2およびVq_2は、2回目のサンプリング時の実際のモータ印加三相電圧Vu_2、Vv_2およびVw_2が三相/dq変換されたものである。また、dq座標上のd軸デッドタイム補償電圧Vdcomp_2およびq軸デッドタイム補償電圧Vqcomp_2は、2回目のサンプリング時の三相デッドタイム補償電圧Vucomp_2、Vvcomp_2およびVwcomp_2が三相/dq変換されたものである。 Note that the actual motor applied voltages Vd_2 and Vq_2 on the dq coordinates are the actual motor applied three-phase voltages Vu_2, Vv_2, and Vw_2 at the time of the second sampling, which are three-phase/dq-converted. Also, the d-axis dead time compensation voltage Vdcomp_2 and the q-axis dead time compensation voltage Vqcomp_2 on the dq coordinates are three-phase/dq-converted three-phase dead time compensation voltages Vucomp_2, Vvcomp_2, and Vwcomp_2 at the time of the second sampling. be.

Figure 0007321375000011
Figure 0007321375000011

Figure 0007321375000012
Figure 0007321375000012

実施の形態2においては、1回目のサンプリングにおいて、d軸電流指令値Id_1およびq軸電流指令値Iq_1が印加され、2回目のサンプリングにおいて、d軸電流指令値Id_2およびq軸電流指令値Iq_2が印加される。1回目のサンプリングおよび2回目のサンプリングのいずれの場合も回転子10が静止状態であるため、回転角速度(電気角)ωeはωe=0である。In the second embodiment, the d-axis current command value Id * _1 and the q-axis current command value Iq * _1 are applied in the first sampling, and the d-axis current command values Id * _2 and q are applied in the second sampling. A shaft current command value Iq * _2 is applied. Since the rotor 10 is stationary in both the first sampling and the second sampling, the rotational angular velocity (electrical angle) ωe is ωe=0.

従って、1回目のサンプリング時、上記の式(1)のd軸における電圧方程式、q軸における電圧方程式は、それぞれ、実施の形態1と同じく、上記の式(7)および式(9)のように表される。ここでは、式(7)および式(9)の再掲を省略し、上記の式(7)および(9)を参照する。 Therefore, at the time of the first sampling, the voltage equation on the d-axis and the voltage equation on the q-axis in the above equation (1) are respectively expressed by the above equations (7) and (9) as in the first embodiment. is represented by Here, the re-statement of equations (7) and (9) is omitted, and the above equations (7) and (9) are referred to.

また、2回目のサンプリング時、上記の式(1)のd軸における電圧方程式、q軸における電圧方程式は、1回目のサンプリング時と同様に、それぞれ、下記の式(13)および式(14)のように表される。 Further, at the time of the second sampling, the voltage equation on the d axis and the voltage equation on the q axis in the above equation (1) are the following equations (13) and (14), respectively, as in the first sampling. is represented as

Figure 0007321375000013
Figure 0007321375000013

Figure 0007321375000014
Figure 0007321375000014

実施の形態2では、ステップS200~205で回転子10の第1と第2の位置決めをする際の各相モータ電流が以下の条件2を満たすことを前提とする。 In the second embodiment, it is assumed that the phase motor currents for the first and second positioning of the rotor 10 in steps S200 to S205 satisfy Condition 2 below.

条件2:下記の(i)~(iii)の3つを全て満たすこと。
(i):各相モータ電流のうち、一相のモータ電流はゼロとなり、残りの二相のモータ電流は、大きさ(絶対値)が同じで、符号が逆となる、或る値である。
(ii):この二相のモータ電流の大きさは、第1と第2の位置決め時で異なる。
(iii):この二相のモータ電流におけるデッドタイム減少電圧の大きさ(絶対値)は、第1と第2の位置決め時で同じである。
Condition 2: All three of the following (i) to (iii) must be satisfied.
(i): Of the phase motor currents, the motor current of one phase is zero, and the motor currents of the remaining two phases have the same magnitude (absolute value) and opposite signs. .
(ii): The magnitude of the two-phase motor current differs between the first and second positioning.
(iii): The magnitude (absolute value) of the dead time reduction voltage in this two-phase motor current is the same in the first and second positioning.

なお、この前提のもとでは、一相のモータ電流はゼロとなるため、第1と第2の位置決めをする際のd軸位相θ_1、d軸位相θ_2は図4の(2)、(4)、(6)、(8)、(10)および(12)の符号で示した6つの位相いずれかになる。 Under this premise, the motor current of one phase is zero. ), (6), (8), (10) and (12).

条件2について、具体例を示して記す。回転子10の位置決めをする際の各相モータ電流の値を、第1の位置決めではIu_1、Iv_1およびIw_1、第2の位置決めではIu_2、Iv_2およびIw_2とする。 Concerning condition 2, a specific example is shown and described. The values of the phase motor currents for positioning the rotor 10 are Iu_1, Iv_1 and Iw_1 for the first positioning, and Iu_2, Iv_2 and Iw_2 for the second positioning.

このモータ電流が条件2を満たすとき、モータ電流がゼロとならない相において、デッドタイム減少電圧の大きさ(絶対値)は、第1と第2の位置決め時で同じであり、その大きさをΔVb(>0)とする。 When this motor current satisfies Condition 2, the magnitude (absolute value) of the dead time reduction voltage is the same in the phases where the motor current does not become zero during the first and second positioning, and the magnitude is ΔVb (>0).

ここで、位置決めをする際、モータ電流がゼロとなる相をそれぞれ、第1の位置決めではV相、第2の位置決めではW相とする。 Here, the phases in which the motor current becomes zero during positioning are the V phase in the first positioning and the W phase in the second positioning.

また、モータ電流の大きさ(絶対値)に関し、第1の位置決めのU相、W相はIb_1、第2の位置決めのU相、V相はIb_2とする。 Regarding the magnitude (absolute value) of the motor current, the first positioning U-phase and W-phase are Ib_1, and the second positioning U-phase and V-phase are Ib_2.

その中で、
「Iu_1=Ib_1、Iv_1= 0、Iw_1=-Ib_1」
「Iu_2=Ib_2、Iv_2=-Ib_2、Iw_2=0」
の場合を図15に示す。
among them,
"Iu_1=Ib_1, Iv_1=0, Iw_1=-Ib_1"
"Iu_2=Ib_2, Iv_2=-Ib_2, Iw_2=0"
is shown in FIG.

図15は、「モータ電流(U相、V相、W相)とデッドタイム減少電圧の関係」が全領域で三相とも完全に一致はしてはいない場合を示す図である。図15は、第1の位置決め時のモータ電流Iu_1、Iv_1、および、第2の位置決め時のモータ電流Iu_2、Iw_2におけるデッドタイム減少電圧の大きさ(絶対値)が同じであり、第1の位置決め時のモータ電流Iw_1、および、第2の位置決め時のモータ電流Iv_2がゼロであることを示している。図15において、横軸は三相モータ電流Iu、IvおよびIwを示し、縦軸は三相デッドタイム減少電圧を示す。また、図15において、実線81はU相の場合、破線82はV相の場合、別の破線83はW相の場合を示す。 FIG. 15 is a diagram showing a case where the "relationship between motor currents (U-phase, V-phase, W-phase) and dead-time reduction voltage" does not completely match all three phases over the entire region. FIG. 15 shows that the motor currents Iu_1 and Iv_1 during the first positioning and the motor currents Iu_2 and Iw_2 during the second positioning have the same magnitude (absolute value) of the dead time reduction voltage, and the motor currents Iu_1 and Iv_1 during the first positioning are the same. It shows that the motor current Iw_1 at the time of the second positioning and the motor current Iv_2 at the time of the second positioning are zero. In FIG. 15, the horizontal axis indicates the three-phase motor currents Iu, Iv and Iw, and the vertical axis indicates the three-phase dead time reduction voltage. In FIG. 15, a solid line 81 indicates the case of the U phase, a broken line 82 indicates the case of the V phase, and another broken line 83 indicates the case of the W phase.

なお、図15の場合、d軸位相θ_1、d軸位相θ_2は、それぞれ図4の(2)、(12)の符号で示した位相になる。 In the case of FIG. 15, the d-axis phase θ_1 and the d-axis phase θ_2 are phases indicated by symbols (2) and (12) in FIG. 4, respectively.

「各相モータ電流(U相、V相、W相)とデッドタイム減少電圧の関係」が飽和領域で三相とも一致する場合、飽和領域の任意のモータ電流は条件2を満たす。 If the "relationship between each phase motor current (U-phase, V-phase, W-phase) and dead time reduction voltage" is the same for all three phases in the saturation region, any motor current in the saturation region satisfies Condition 2.

図16は、「モータ電流(U相、V相、W相)とデッドタイム減少電圧の関係」が全領域で三相とも一致する場合を示す図である(全領域で一致する場合、当然飽和領域でも一致する)。図16は、第1の位置決め時のモータ電流Iu_1、Iv_1、および、第2の位置決め時のモータ電流Iu_2、Iw_2が飽和領域にあり、第1の位置決め時のモータ電流Iw_1、第2の位置決め時のモータ電流Iv_2がゼロであることを示している。 FIG. 16 is a diagram showing a case where the "relationship between the motor current (phases U, V, W) and the dead-time reduction voltage" matches all three phases (when the three phases match all regions, naturally saturation also match on the region). FIG. 16 shows that the motor currents Iu_1 and Iv_1 during the first positioning and the motor currents Iu_2 and Iw_2 during the second positioning are in the saturation region, and the motor current Iw_1 during the first positioning and the motor current Iw_1 during the second positioning are in the saturation region. is zero.

図16において、横軸は三相のモータ電流Iu、IvおよびIwを示し、縦軸は三相デッドタイム減少電圧を示す。また、図16においては、U相の場合、V相の場合、および、W相の場合が重なっているため、同一の実線91で三相の場合を示す。 In FIG. 16, the horizontal axis indicates the three-phase motor currents Iu, Iv and Iw, and the vertical axis indicates the three-phase dead time reduction voltage. In FIG. 16, the U-phase case, the V-phase case, and the W-phase case overlap, so the same solid line 91 indicates the three-phase case.

次に、d軸位相θ_1、θ_2の位相の関係について説明する。 Next, the relationship between the d-axis phases θ_1 and θ_2 will be described.

「モータ電流(U相、V相、W相)とデッドタイム減少電圧の関係」が飽和領域で一致する、という前提条件がない場合(例えば、図15の場合である。)、三相デッドタイム減少電圧を全て(U相、V相、W相)同定するためには、d軸位相θ_1とd軸位相θ_2とが互いに異なる(但し、d軸位相θ_1とd軸位相θ_2との位相差がπの場合を除く)必要がある。 If there is no precondition that the "relationship between the motor current (U phase, V phase, W phase) and dead time reduction voltage" matches in the saturation region (for example, in the case of FIG. 15), the three phase dead time In order to identify all the decreasing voltages (U phase, V phase, W phase), the d-axis phase θ_1 and the d-axis phase θ_2 are different from each other (however, the phase difference between the d-axis phase θ_1 and the d-axis phase θ_2 is (except for π).

なぜなら、d軸位相θ_1、θ_2が同じ位相、または、πだけずれている場合、三相デッドタイム減少電圧のうち二相しか求めることができない。例えば、θ_1=π/6、θ_2=π/6のとき、図17の通り、ΔVv_1=0、ΔVv_2=0となり、ゼロ以外のV相デッドタイム減少電圧を同定できない。図17は、第1の位置決めの際のd軸位相θ_1および第2の位置決めの際のd軸位相θ_2が、図4の(2)、(4)、(6)、(8)、(10)および(12)のときの、モータ電流の値と、そのときの三相デッドタイム減少電圧の値を示す表である。 This is because when the d-axis phases θ_1 and θ_2 are the same or are shifted by π, only two of the three-phase dead time reduction voltages can be obtained. For example, when θ_1=π/6 and θ_2=π/6, ΔVv_1=0 and ΔVv_2=0 as shown in FIG. 17, and a V-phase dead time reduction voltage other than zero cannot be identified. FIG. 17 shows that the d-axis phase θ_1 in the first positioning and the d-axis phase θ_2 in the second positioning correspond to (2), (4), (6), (8), and (10) in FIG. ) and (12), and the values of the three-phase dead time reduction voltage at that time.

しかし、図16のように「モータ電流(U相、V相、W相)とデッドタイム減少電圧の関係」が飽和領域で一致する場合は、d軸位相θ_1、θ_2が同じ位相であり、ΔVv_1=0、ΔVv_2=0となっても、V相デッドタイム減少電圧を同定できる。理由は、「モータ電流(U相、V相、W相)とデッドタイム減少電圧の関係」が飽和領域で一致するという前提条件があるため、U相デッドタイム減少電圧もしくはW相デッドタイム減少電圧の同定値をV相デッドタイム減少電圧として流用すればいいからである。 However, if the "relationship between the motor current (phases U, V, W) and the dead time reduction voltage" matches in the saturation region as shown in FIG. =0 and ΔVv_2=0, the V-phase dead time reduction voltage can be identified. The reason is that there is a precondition that the "relationship between the motor current (U phase, V phase, W phase) and the dead time reduction voltage" matches in the saturation region, so the U phase dead time reduction voltage or the W phase dead time reduction voltage can be used as the V-phase dead time decreasing voltage.

よって、「モータ電流(U相、V相、W相)とデッドタイム減少電圧の関係」が飽和領域で一致する場合は、d軸位相θ_1、θ_2が同じ位相であっても異なる位相であっても構わない。 Therefore, if the "relationship between the motor currents (U-phase, V-phase, W-phase) and the dead time reduction voltage" matches in the saturation region, even if the d-axis phases θ_1 and θ_2 are the same phase, they are different phases. I don't mind.

なお、以下では、1回目のサンプリング時の三相のモータ電流をIu_1、Iv_1およびIw_1と呼び、そのときの三相デッドタイム減少電圧をΔVu_1、ΔVv_1およびΔVw_1とする。dq軸デッドタイム減少電圧ΔVd_1およびΔVq_1は、三相デッドタイム減少電圧ΔVu_1、ΔVv_1およびΔVw_1が三相/dq変換されたものであり、上記の式(10)によって与えられる。また、2回目のサンプリング時の三相のモータ電流をIu_2、Iv_2およびIw_2と呼び、そのときの三相デッドタイム減少電圧をΔVu_2、ΔVv_2およびΔVw_2とする。dq軸デッドタイム減少電圧ΔVd_2およびΔVq_2は、三相デッドタイム減少電圧ΔVu_2、ΔVv_2およびΔVw_2が三相/dq変換されたものであり、上記の式(10)の添え字「_1」を「_2」に変えた下記の式(15)によって与えられる。 In the following description, three-phase motor currents at the time of the first sampling are referred to as Iu_1, Iv_1, and Iw_1, and three-phase dead time reduction voltages at that time are referred to as ΔVu_1, ΔVv_1, and ΔVw_1. The dq-axis dead-time reduction voltages ΔVd_1 and ΔVq_1 are three-phase/dq-converted three-phase dead-time reduction voltages ΔVu_1, ΔVv_1, and ΔVw_1, and are given by the above equation (10). The three-phase motor currents at the second sampling are called Iu_2, Iv_2, and Iw_2, and the three-phase dead time reduction voltages at that time are ΔVu_2, ΔVv_2, and ΔVw_2. The dq-axis dead-time reduction voltages ΔVd_2 and ΔVq_2 are three-phase/dq-converted three-phase dead-time reduction voltages ΔVu_2, ΔVv_2, and ΔVw_2. is given by the following equation (15) with

Figure 0007321375000015
Figure 0007321375000015

図4の(2)、(4)、(6)、(8)、(10)および(12)の符号で示した6つの位相における、1回目および2回目のサンプリング時の三相モータ電流Iu_1,Iv_1、Iw_1、Iu_2、Iv_2、Iw_2と、三相デッドタイム減少電圧ΔVu_1、ΔVv_1、ΔVw_1、ΔVu_2、ΔVv_2、ΔVw_2を図17に、dq軸デッドタイム減少電圧ΔVd_1、ΔVq_1、ΔVd_2、ΔVq_2を下記の式(16)、式(17)、式(18)および式(19)に示す。 Three-phase motor current Iu_1 at the first and second sampling times in the six phases indicated by symbols (2), (4), (6), (8), (10) and (12) in FIG. , Iv_1, Iw_1, Iu_2, Iv_2, and Iw_2, and three-phase dead time reduction voltages ΔVu_1, ΔVv_1, ΔVw_1, ΔVu_2, ΔVv_2, and ΔVw_2 are shown in FIG. Formulas (16), (17), (18) and (19) are given.

Figure 0007321375000016
Figure 0007321375000016

Figure 0007321375000017
Figure 0007321375000017

Figure 0007321375000018
Figure 0007321375000018

Figure 0007321375000019
Figure 0007321375000019

式(16)を式(7)に、式(17)を式(13)に代入すると、式(20)および式(21)となる。 Substituting equation (16) into equation (7) and equation (17) into equation (13) yields equations (20) and (21).

Figure 0007321375000020
Figure 0007321375000020

Figure 0007321375000021
Figure 0007321375000021

式(20)および式(21)を、RaおよびΔVbについて解いたものを式(22)および式(23)に示す。式(22)および式(23)は、図4の(2)、(4)、(6)、(8)、(10)および(12)における、電機子巻線4の電機子巻線抵抗Raとデッドタイム減少電圧の大きさΔVbとを算出するための算出式である。 Equations (22) and (23) are equations (22) and (23) obtained by solving equations (20) and (21) for Ra and ΔVb. Equations (22) and (23) are the armature winding resistances of the armature winding 4 in (2), (4), (6), (8), (10) and (12) of FIG. It is a calculation formula for calculating Ra and the magnitude ΔVb of the dead time reduction voltage.

Figure 0007321375000022
Figure 0007321375000022

Figure 0007321375000023
Figure 0007321375000023

式(22)および式(23)の算出式を用いることで、電機子巻線4の電機子巻線抵抗Raとデッドタイム減少電圧の大きさΔVbを同定することができる。 The armature winding resistance Ra of the armature winding 4 and the magnitude ΔVb of the dead time reduction voltage can be identified by using the calculation formulas (22) and (23).

さらに、式(23)に示すΔVbの算出式を上記の式(16)および式(17)に代入することにより、式(24)および式(25)を得る。 Furthermore, equations (24) and (25) are obtained by substituting the equation (23) for calculating ΔVb into the above equations (16) and (17).

Figure 0007321375000024
Figure 0007321375000024

Figure 0007321375000025
Figure 0007321375000025

また、ΔVq_1およびΔVq_2の値は式(18)および式(19)をそのまま用いることができる。 Also, the values of ΔVq_1 and ΔVq_2 can be directly used in equations (18) and (19).

式(24)、式(25)、および、式(18)、式(19)は、図4の(2)、(4)、(6)、(8)、(10)および(12)における、dq軸デッドタイム減少電圧の値ΔVd_1、ΔVd_2とΔVq_1、ΔVq_2の算出式である。 Equations (24), (25), and (18) and (19) are given by (2), (4), (6), (8), (10) and (12) in FIG. , dq-axis dead time reduction voltage values ΔVd_1, ΔVd_2 and ΔVq_1, ΔVq_2.

また、図17の三相デッドタイム減少電圧ΔVu_1、ΔVv_1、ΔVw_1、およびΔVu_2、ΔVv_2、ΔVw_2、の値に、式(23)に示すΔVbの算出式を代入したものを図18および図19に示す。図18は、第1の位置決めの際のd軸位相θ_1が、図4の(2)、(4)、(6)、(8)、(10)および(12)のときの、モータ電流の値と、そのときの三相デッドタイム減少電圧の値を示す表である。また、図19は、第2の位置決めの際のd軸位相θ_2が、図4の(2)、(4)、(6)、(8)、(10)および(12)のときの、モータ電流の値と、そのときの三相デッドタイム減少電圧の値を示す表である。 18 and 19 show the results obtained by substituting the values of the three-phase dead time reduction voltages ΔVu_1, ΔVv_1, ΔVw_1, ΔVu_2, ΔVv_2, and ΔVw_2 in FIG. . FIG. 18 shows the motor current when the d-axis phase θ_1 in the first positioning is (2), (4), (6), (8), (10) and (12) in FIG. 10 is a table showing values and three-phase dead time reduction voltage values at that time. Also, FIG. 19 shows the motor when the d-axis phase θ_2 in the second positioning is (2), (4), (6), (8), (10) and (12) in FIG. 4 is a table showing values of current and values of three-phase dead time reduction voltage at that time;

図18および図19は、図4の(2)、(4)、(6)、(8)、(10)および(12)の符号で示した6つの位相における、1回目および2回目のサンプリング時の三相モータ電流Iu_1,Iv_1、Iw_1、Iu_2、Iv_2、Iw_2と三相デッドタイム減少電圧ΔVu_1、ΔVv_1、ΔVw_1、およびΔVu_2、ΔVv_2、ΔVw_2の算出式を示している。図18および図19の算出式を用いることで三相デッドタイム減少電圧を同定することができる。 18 and 19 show the first and second samplings in the six phases labeled (2), (4), (6), (8), (10) and (12) in FIG. 3 shows calculation formulas for three-phase motor currents Iu_1, Iv_1, Iw_1, Iu_2, Iv_2, Iw_2 and three-phase dead time reduction voltages ΔVu_1, ΔVv_1, ΔVw_1, and ΔVu_2, ΔVv_2, ΔVw_2. By using the calculation formulas of FIGS. 18 and 19, the three-phase dead time reduction voltage can be identified.

図14のステップS207では、同定器110は、上述した計算方法により、2回のサンプリングで取得したdq軸電圧指令値およびモータ電流を用いて、同定を行う。すなわち、同定器110は、dq軸電圧指令値Vd_1、Vq_1、Vd_2およびVq_2と、dq軸電流Id_1、Iq_1、Id_2およびIq_2とを用いる。さらに、同定器110は、式(22)に示すRaの算出式を用いて電機子巻線4の電機子巻線抵抗Raを同定する。また、同定器110は、図17に示す算出式を用いて三相デッドタイム減少電圧ΔVu_1、ΔVv_1、ΔVw_1、およびΔVu_2、ΔVv_2、ΔVw_2を演算する。In step S207 of FIG. 14, the identifier 110 performs identification using the dq-axis voltage command values and the motor current obtained by two samplings according to the calculation method described above. That is, identifier 110 uses dq-axis voltage command values Vd * _1, Vq * _1, Vd * _2 and Vq * _2, and dq-axis currents Id_1, Iq_1, Id_2 and Iq_2. Further, the identifier 110 identifies the armature winding resistance Ra of the armature winding 4 using the Ra calculation formula shown in Equation (22). Identifier 110 also calculates three-phase dead time reduction voltages ΔVu_1, ΔVv_1, ΔVw_1, and ΔVu_2, ΔVv_2, ΔVw_2 using the calculation formula shown in FIG.

図14のステップS208において、電機子巻線4の電機子巻線抵抗Raおよび三相デッドタイム減少電圧ΔVu_1、ΔVv_1、ΔVw_1、およびΔVu_2、ΔVv_2、ΔVw_2の同定が完了する。ステップS209においては、d軸電流指令値Id_2、q軸電流指令値Iq_2の印加を終了する。At step S208 in FIG. 14, the identification of the armature winding resistance Ra of the armature winding 4 and the three-phase dead time reduction voltages ΔVu_1, ΔVv_1, ΔVw_1, and ΔVu_2, ΔVv_2, ΔVw_2 is completed. In step S209, application of the d-axis current command value Id * _2 and the q-axis current command value Iq * _2 is terminated.

以上により、各相モータ電流(U相、V相、W相)がゼロでないとき、そのモータ電流におけるデッドタイム減少電圧(図15の点A、B、CおよびD。図16の点A、B、CおよびD)を同定することができる。 From the above, when each phase motor current (U-phase, V-phase, W-phase) is not zero, the dead time reduction voltage (points A, B, C and D in FIG. 15; points A and B in FIG. 16) at that motor current , C and D) can be identified.

上記の同定後、上記モータ電流以外の大きさにて三相デッドタイム減少電圧を求める必要がある場合の同定方法(以下、同定方法Aと呼ぶ)を記す。その場合、電機子巻線4の電機子巻線抵抗Raはすでに同定済みである。電機子巻線4の電機子巻線抵抗Raが同定済みの場合、式(20)、式(21)のいずれか一方、すなわち1回のサンプリングで、ΔVbを算出することができる。このΔVbの算出式を式(16)または式(17)、および、図17のΔVbに代入することで、dq軸および三相のデッドタイム減少電圧を算出することができる。よって、1回の位置決めでdq軸および三相のデッドタイム減少電圧を同定することができる。 After the above identification, an identification method (hereinafter referred to as identification method A) in the case where it is necessary to obtain the three-phase dead time reduction voltage with a magnitude other than the motor current will be described. In that case, the armature winding resistance Ra of the armature winding 4 has already been identified. If the armature winding resistance Ra of the armature winding 4 has already been identified, ΔVb can be calculated by either formula (20) or formula (21), that is, by one sampling. By substituting this calculation formula for ΔVb into formula (16) or formula (17) and ΔVb in FIG. 17, the dq-axis and three-phase dead time reduction voltages can be calculated. Therefore, the dq-axis and three-phase dead-time reduction voltages can be identified in one positioning.

ここで、同定済みの電機子巻線抵抗Raを用いた、非飽和領域の三相デッドタイム減少電圧を同定する方法、すなわち、同定方法Aについて記す。 Here, a method for identifying the three-phase dead-time reduction voltage in the non-saturation region using the identified armature winding resistance Ra, that is, the identification method A will be described.

図16のように、「モータ電流(U相、V相、W相)とデッドタイム減少電圧の関係」は、モータ電流の全領域で、デッドタイム減少電圧の大きさが一致するため、当然非飽和領域でも一致する。この場合、非飽和領域では、条件2のうちの(iii)の「この二相モータ電流におけるデッドタイム減少電圧の大きさ(絶対値)は、第1と第2の位置決め時で同じである。」が満たされない。なぜなら、非飽和領域のデッドタイム減少電圧は単調増加であるため、第1と第2の位置決め時のモータ電流におけるデッドタイム減少電圧の大きさ(絶対値)は、同じにならないからである。 As shown in FIG. 16, the "relationship between motor current (U phase, V phase, W phase) and dead time reduction voltage" is naturally non-uniform because the magnitude of dead time reduction voltage is the same in the entire range of motor current. They match even in the saturation region. In this case, in the non-saturation region, (iii) of Condition 2, "The magnitude (absolute value) of the dead time reduction voltage in this two-phase motor current is the same in the first and second positioning. ” is not satisfied. This is because the dead time reduction voltage in the non-saturation region monotonically increases, so the magnitude (absolute value) of the dead time reduction voltage in the motor current during the first and second positioning does not become the same.

条件2の(i)~(iii)を全てを満たさないので、図14に示した2回の位置決めおよびサンプリングを行う同定方法では、電機子巻線4の電機子巻線抵抗Raおよび非飽和領域の三相デッドタイム減少電圧を同定することはできない。 Since all of the conditions 2 (i) to (iii) are not satisfied, the identification method shown in FIG. cannot identify the three-phase dead-time reduction voltage of

しかし、図16のように、「モータ電流(U相、V相、W相)とデッドタイム減少電圧の関係」において、モータ電流が飽和領域のときに、デッドタイム減少電圧の大きさが一致するならば(全領域一致するため、当然飽和領域でも一致する)、次の方法で同定することができる。初めに図14に示した同定方法により電機子巻線4の電機子巻線抵抗Raおよび、および、飽和領域の三相デッドタイム減少電圧を同定する。その後に、同定済みのRaを用いて、上記の同定方法Aで、非飽和領域の三相のデッドタイム減少電圧を同定する。 However, as shown in FIG. 16, in the "relationship between motor current (phases U, V, W) and dead time reduction voltage", when the motor current is in the saturation region, the magnitude of the dead time reduction voltage is the same. If so (because the entire region matches, it naturally matches even in the saturated region), it can be identified by the following method. First, the armature winding resistance Ra of the armature winding 4 and the three-phase dead time reduction voltage in the saturation region are identified by the identification method shown in FIG. After that, using the identified Ra, the three-phase dead time reduction voltage in the non-saturation region is identified by the identification method A described above.

(実施の形態2の効果)
実施の形態2においても、上述した実施の形態1と同様の効果を得ることができる。
(Effect of Embodiment 2)
Also in the second embodiment, it is possible to obtain the same effect as in the first embodiment described above.

さらに、実施の形態2では、図4の(2)、(4)、(6)、(8)、(10)および(12)の位相から2つ(または1つ)を選び、モータ電流を少なくとも2つの大きさに段階的に変化させることでサンプリングを2回行って、電機子巻線4の電機子巻線抵抗Raと三相デッドタイム減少電圧とを同定する方法について示した。図6もしくは図16のように、「モータ電流(U相、V相、W相)とデッドタイム減少電圧の関係」が飽和領域で三相とも一致する場合には、実施の形態1で示したように1回のサンプリングで、電機子巻線4の電機子巻線抵抗Raおよび三相デッドタイム減少電圧ΔVu、ΔVvおよびΔVwの同定を行うことができる。しかしながら、図15に示すように、第1と第2の位置決めをする際の各相モータ電流が条件2を満たすが、条件1を満たさない場合がある。この場合には、実施の形態1で記した1回のサンプリングのみを行う同定方法では電機子巻線4の電機子巻線抵抗Raおよび三相デッドタイム減少電圧ΔVu、ΔVvおよびΔVwの同定を行うことができない可能性がある。その場合には、実施の形態2で示した2回のサンプリングを行う同定方法を用いれば、電機子巻線4の電機子巻線抵抗Raおよび三相デッドタイム減少電圧ΔVu、ΔVvおよびΔVwの同定を行うことができる。 Furthermore, in the second embodiment, two (or one) phases (2), (4), (6), (8), (10) and (12) in FIG. 4 are selected, and the motor current is A method of identifying the armature winding resistance Ra of the armature winding 4 and the three-phase dead-time reduction voltage by sampling twice with at least two magnitude steps has been shown. As shown in FIG. 6 or FIG. 16, when the "relationship between the motor current (phases U, V, and W) and the dead time reduction voltage" is the same for all three phases in the saturation region, Thus, the armature winding resistance Ra of the armature winding 4 and the three-phase dead time decreasing voltages ΔVu, ΔVv and ΔVw can be identified by one sampling. However, as shown in FIG. 15, there are cases where the phase motor currents for the first and second positioning satisfy the condition 2 but not the condition 1. FIG. In this case, the identification method of performing only one sampling described in Embodiment 1 identifies the armature winding resistance Ra of the armature winding 4 and the three-phase dead time reduction voltages ΔVu, ΔVv and ΔVw. may not be possible. In that case, if the identification method of sampling twice shown in the second embodiment is used, the armature winding resistance Ra of the armature winding 4 and the three-phase dead time reduction voltages ΔVu, ΔVv and ΔVw can be identified. It can be performed.

図16のように、「モータ電流(U相、V相、W相)とデッドタイム減少電圧の関係」が非飽和領域で一致する場合、実施の形態1で示した方法で、非飽和領域の三相のデッドタイム減少電圧を同定することはできない。しかし、図16のように、「モータ電流(U相、V相、W相)とデッドタイム減少電圧の関係」が非飽和領域だけでなく、飽和領域でも一致するならば、次の方法で同定することができる。初めに図14に示した同定方法により、少なくとも2回の位置決めで、電機子巻線4の電機子巻線抵抗Raおよび、および、飽和領域の三相デッドタイム減少電圧を同定する。その後に、同定済みのRaを用いて、上記の同定方法Aを用い、少なくとも1回の位置決めで、非飽和領域の三相のデッドタイム減少電圧を同定することができる。 As shown in FIG. 16, when the "relationship between the motor current (U phase, V phase, W phase) and the dead time reduction voltage" matches in the non-saturation region, the method described in Embodiment 1 is applied to the non-saturation region It is not possible to identify dead-time reduction voltages for three phases. However, as shown in FIG. 16, if the "relationship between motor current (phases U, V, W) and dead time reduction voltage" matches not only in the non-saturation region but also in the saturation region, the following method can be used for identification. can do. First, by the identification method shown in FIG. 14, the armature winding resistance Ra of the armature winding 4 and the three-phase dead time reduction voltage in the saturation region are identified by positioning at least twice. Thereafter, using the identified Ra, the three-phase dead-time reduction voltage in the non-saturation region can be identified using identification method A above for at least one positioning.

なお、同定済みのRaを用いて、上記の同定方法Aを用い、少なくとも1回の位置決めで、飽和領域の三相のデッドタイム減少電圧を同定することも、もちろんできる。 Of course, it is also possible to identify the three-phase dead-time reduction voltage in the saturation region by using the identification method A described above, using the identified Ra, with at least one positioning.

(実施の形態1および実施の形態2の変形例)
上記の実施の形態2では、モータ電流を少なくとも2つの大きさに段階的に変化させ、電機子巻線4の電機子巻線抵抗Raと三相デッドタイム減少電圧とを同定する方法について示した。その際、図4の(2)、(4)、(6)、(8)、(10)および(12)の符号で示した6つの位相における場合について説明した。ただし、この場合に限定されない。図4の(1)、(3)、(5)、(7)、(9)および(11)の6つの矢印で示した範囲内の位相における場合においても、モータ電流を少なくとも2つの大きさに段階的に変化させ、電機子巻線4の電機子巻線抵抗Raと三相デッドタイム減少電圧とを同定するようにしてもよい。
(Modification of Embodiment 1 and Embodiment 2)
In the above-described second embodiment, the method of changing the motor current stepwise to at least two magnitudes and identifying the armature winding resistance Ra of the armature winding 4 and the three-phase dead time reduction voltage has been described. . At that time, the cases in the six phases indicated by the symbols (2), (4), (6), (8), (10) and (12) in FIG. 4 have been described. However, it is not limited to this case. Even in the case of the phases within the ranges indicated by the six arrows of (1), (3), (5), (7), (9) and (11) in FIG. to identify the armature winding resistance Ra of the armature winding 4 and the three-phase dead time reduction voltage.

また、実施の形態1で示した1回のサンプリングのみを行う同定方法を第1の同定方法とし、実施の形態2で示した2回のサンプリングを段階的に順次行う同定方法を第2の同定方法とし、実施の形態2で示した1回のサンプリングのみを行う同定方法を第3の同定方法とする。このとき、図4の(1)、(3)、(5)、(7)、(9)および(11)の位相の場合は第1の同定方法を用い、図4の(2)、(4)、(6)、(8)、(10)および(12)の位相の場合は第2の同定方法、もしくは、Raが同定済みの場合は第3の同定方法を用いるように予め設定しておいてもよい。その場合、同定器110は、回転子10の位置ごとに同定方法を設定したテーブルをメモリに格納しておき、回転子10の位置に応じて当該テーブルを参照して、第1の同定方法または第2の同定方法、または第3の同定方法の中から同定方法を選択して用いる。 The identification method of performing only one sampling shown in Embodiment 1 is defined as the first identification method, and the identification method of performing two samplings shown in Embodiment 2 in a step-by-step manner is defined as the second identification method. A third identification method is the identification method in which only one sampling is performed as shown in the second embodiment. At this time, the first identification method is used for the phases (1), (3), (5), (7), (9) and (11) in FIG. Preset to use the second identification method for phases 4), (6), (8), (10) and (12), or to use the third identification method if Ra has already been identified. You can leave it. In that case, the identifier 110 stores in memory a table in which the identification method is set for each position of the rotor 10, refers to the table according to the position of the rotor 10, and selects the first identification method or An identification method is selected and used from the second identification method or the third identification method.

実施の形態1および2では、電機子巻線4のU相の位置を、回転子10の基準位置、すなわち、d軸位相θeの基準位置(θe=0)として扱った。しかしながら、この場合に限定されない。例えば、基準位置をシフトさせた場合は、シフトさせた位相と同じ分だけ、図4、図7~13、および、図17~図19のθの位相をシフトさせればよい。 In the first and second embodiments, the U-phase position of the armature winding 4 is treated as the reference position of the rotor 10, that is, the reference position (θe=0) of the d-axis phase θe. However, it is not limited to this case. For example, when the reference position is shifted, the phase of θ in FIGS. 4, 7 to 13, and 17 to 19 may be shifted by the same amount as the shifted phase.

1 固定子、2 固定子鉄心、3 ティース、4 電機子巻線、10 回転子、11 回転子鉄心、12 永久磁石、20 スイッチング素子、21 スイッチング素子、22 接続点、23 ゲート、25 還流ダイオード、30 電源、31 コンデンサ、100 モータ制御装置、101 永久磁石同期モータ、102 電流センサ、102a 電流センサ、102b 電流センサ、102c 電流センサ、104 三相/dq変換器、105 推定器、106 速度制御器、107 電流制御器、108 dq/三相変換器、109 電力変換器、110 同定器、120 ベクトル制御器、130 コントローラ。 1 stator, 2 stator core, 3 teeth, 4 armature winding, 10 rotor, 11 rotor core, 12 permanent magnet, 20 switching element, 21 switching element, 22 connection point, 23 gate, 25 free wheel diode, 30 power supply, 31 capacitor, 100 motor controller, 101 permanent magnet synchronous motor, 102 current sensor, 102a current sensor, 102b current sensor, 102c current sensor, 104 three-phase/dq converter, 105 estimator, 106 speed controller, 107 current controller, 108 dq/three-phase converter, 109 power converter, 110 identifier, 120 vector controller, 130 controller.

Claims (14)

モータの三相の電機子巻線に流れるモータ電流を検出する電流検出部と、
外部から入力される目標回転角速度と前記電流検出部が検出した前記モータ電流とに基づいて電圧指令値を生成して、前記モータの実回転角速度を制御するベクトル制御器と、
前記ベクトル制御器で生成された前記電圧指令値に応じて、前記モータに電力を供給する電力変換器と、
前記モータのモータパラメータと前記電力変換器のインバータパラメータとを同定する同定器と
を備え、
前記同定器は、
前記三相のうちの少なくとも二相の前記モータ電流を第1の値と第2の値とにそれぞれ制御することで前記モータの回転子を第1の位置に停止させ、前記回転子を前記第1の位置に停止させた状態で、前記ベクトル制御器が生成した前記電圧指令値と前記電流検出部が検出した前記モータ電流とを取得し、前記電圧指令値と前記モータ電流とに基づいて前記モータパラメータと前記インバータパラメータとを求めるものであり
前記同定器は、
1回目のサンプリング時に、前記三相のうちの少なくとも二相の前記モータ電流を前記第1の値と前記第2の値とにそれぞれ制御することで前記モータの前記回転子を前記第1の位置に停止させ、前記回転子を前記第1の位置に停止させた状態で、前記ベクトル制御器が生成した前記電圧指令値と前記電流検出部が検出した前記モータ電流とを取得し、それぞれ、第1の電圧指令値および第1のモータ電流とし、
2回目のサンプリング時に、前記三相のうちの少なくとも二相の前記モータ電流を前記第1の値および前記第2の値とは異なる第4の値および第5の値とにそれぞれ制御することで前記モータの前記回転子を第2の位置に停止させ、前記回転子を前記第2の位置に停止させた状態で、前記電圧指令値と前記モータ電流とを取得して、それぞれ、第2の電圧指令値および第2のモータ電流とし、
前記第1および第2の電圧指令値と前記第1および第2のモータ電流とに基づいて前記モータパラメータと前記インバータパラメータとを求めるものであって、
前記三相のうちの少なくとも二相の前記モータ電流を前記第1の値と前記第2の値とにそれぞれ制御することで前記モータの前記回転子を前記第1の位置に停止させて同定を行う方法を第1の同定方法とし、
前記三相のうちの少なくとも二相の前記モータ電流を前記第1の値と前記第2の値とにそれぞれ制御することで前記モータの前記回転子を前記第1の位置に停止させ、その後、段階的に、前記三相のうちの少なくとも二相の前記モータ電流を前記第1の値および前記第2の値とは異なる前記第4の値および前記第5の値とにそれぞれ制御することで前記モータの前記回転子を前記第2の位置に停止させて同定を行う方法を第2の同定方法としたとき、
前記同定器は、
前記第1の同定方法および前記第2の同定方法の中から前記回転子の位置ごとに同定方法を予め設定しておき、前記回転子を停止させる位置に応じて前記同定方法を変更して同定を行う、
モータ制御装置。
a current detector that detects a motor current flowing through the three-phase armature winding of the motor;
a vector controller that controls the actual rotational angular velocity of the motor by generating a voltage command value based on the target rotational angular velocity input from the outside and the motor current detected by the current detection unit;
a power converter that supplies power to the motor according to the voltage command value generated by the vector controller;
an identifier that identifies motor parameters of the motor and inverter parameters of the power converter;
The identifier is
The rotor of the motor is stopped at a first position by controlling the motor current of at least two of the three phases to a first value and a second value, respectively, and the rotor is stopped at the first position. 1, the voltage command value generated by the vector controller and the motor current detected by the current detection unit are acquired, and based on the voltage command value and the motor current, the A motor parameter and the inverter parameter are obtained ,
The identifier is
At the time of the first sampling, the rotor of the motor is moved to the first position by controlling the motor current of at least two of the three phases to the first value and the second value, respectively. and the rotor is stopped at the first position, the voltage command value generated by the vector controller and the motor current detected by the current detection unit are obtained, With a voltage command value of 1 and a first motor current,
controlling the motor current of at least two phases out of the three phases to a fourth value and a fifth value different from the first value and the second value, respectively, at the time of the second sampling; The rotor of the motor is stopped at a second position, and with the rotor stopped at the second position, the voltage command value and the motor current are obtained, Let the voltage command value and the second motor current be
determining the motor parameter and the inverter parameter based on the first and second voltage command values and the first and second motor currents,
By controlling the motor current of at least two of the three phases to the first value and the second value, respectively, the rotor of the motor is stopped at the first position for identification. The first identification method is the method of
stopping the rotor of the motor at the first position by controlling the motor current of at least two of the three phases to the first value and the second value, respectively; By stepwise controlling the motor current of at least two of the three phases to the fourth value and the fifth value different from the first value and the second value, respectively When the method of identifying by stopping the rotor of the motor at the second position is the second identification method,
The identifier is
An identification method is preset for each position of the rotor from among the first identification method and the second identification method, and identification is performed by changing the identification method according to the position at which the rotor is stopped. I do,
motor controller.
前記モータパラメータは、前記モータの前記電機子巻線の電機子巻線抵抗であり、
前記インバータパラメータは、前記モータのデッドタイム減少電圧であり、
前記同定器は、
前記モータの実電圧と前記モータ電流と前記電機子巻線抵抗との関係を定義したモータ電圧情報を有し、
前記三相のうちの少なくとも二相の前記モータ電流を前記第1の値と前記第2の値とにそれぞれ制御することで前記モータの前記回転子を前記第1の位置に停止させ、前記回転子を前記第1の位置に停止させた状態で、前記ベクトル制御器が生成した前記電圧指令値と前記電流検出部が検出した前記モータ電流とを取得し、前記モータの前記実電圧が、前記電圧指令値から前記デッドタイム減少電圧を減算し、前記同定器が同定する前記デッドタイム減少電圧に相当するデッドタイム補償電圧を加算したものであるという関係を利用して、前記電圧指令値と前記モータ電流と前記モータ電圧情報とを用いて、前記電機子巻線抵抗と前記デッドタイム減少電圧とを求める、
請求項1に記載のモータ制御装置。
the motor parameter is an armature winding resistance of the armature winding of the motor;
the inverter parameter is the dead time reduction voltage of the motor;
The identifier is
having motor voltage information defining the relationship between the actual voltage of the motor, the motor current, and the armature winding resistance;
The rotor of the motor is stopped at the first position by controlling the motor current of at least two of the three phases to the first value and the second value, respectively, and the rotation is performed. With the motor stopped at the first position, the voltage command value generated by the vector controller and the motor current detected by the current detection unit are acquired, and the actual voltage of the motor is By subtracting the dead time reduction voltage from the voltage command value and adding the dead time compensation voltage corresponding to the dead time reduction voltage identified by the identifier, the voltage command value and the determining the armature winding resistance and the dead time reduction voltage using the motor current and the motor voltage information;
The motor control device according to claim 1.
前記回転子の前記第1の位置は、前記三相の前記モータ電流のいずれもゼロにならない位置である、
請求項2に記載のモータ制御装置。
the first position of the rotor is a position where none of the motor currents of the three phases is zero;
3. A motor control device according to claim 2.
前記三相の前記モータ電流が、それぞれ、前記第1の値、前記第2の値、および、第3の値のときに、前記三相の前記デッドタイム減少電圧の大きさがすべて同じになる場合に、
記同定器は、
前記三相の前記モータ電流を、前記第1の値、前記第2の値、および、前記第3の値にそれぞれ制御することで前記モータの前記回転子を前記第1の位置に停止させるものであって
前記同定器は、
前記第1の値、前記第2の値、および、前記第3の値の符号のうち、2つは正で1つは負、もしくは、2つは負で1つは正となるように、前記第1の値、前記第2の値、および、前記第3の値を設定する、
請求項3に記載のモータ制御装置。
When the motor currents of the three phases are respectively the first value, the second value, and the third value, the magnitudes of the dead time reduction voltages of the three phases are all the same. in the case of
The identifier is
The rotor of the motor is stopped at the first position by controlling the three-phase motor current to the first value, the second value, and the third value, respectively. and
The identifier is
of the signs of the first value, the second value, and the third value, such that two are positive and one is negative, or two are negative and one is positive, setting the first value, the second value and the third value;
4. A motor control device according to claim 3.
前記モータ電流の値が正または負で、前記モータ電流の絶対値が閾値以上の領域を飽和領域としたとき、
前記三相の前記モータ電流が、それぞれ、前記飽和領域内の前記第1の値、前記第2の値、および、前記第3の値のときに、前記三相の前記デッドタイム減少電圧の大きさがすべて同じになる場合に、
記同定器は、
前記第1の値と前記第2の値と前記第3の値の符号のうち、2つは正で1つは負、もしくは、2つは負で1つは正となるように、前記第1の値、前記第2の値、および、前記第3の値を、前記モータ電流の前記飽和領域内で設定する、
請求項4に記載のモータ制御装置。
When the value of the motor current is positive or negative and the absolute value of the motor current is equal to or greater than a threshold value as the saturation region,
When the motor currents of the three phases are respectively the first value, the second value, and the third value within the saturation region, the magnitude of the dead time reduction voltage of the three phases are all the same ,
The identifier is
Of the signs of the first value, the second value and the third value, two are positive and one is negative, or two are negative and one is positive. setting a value of 1, the second value, and the third value within the saturation region of the motor current;
5. A motor control device according to claim 4.
前記モータパラメータは、前記モータの前記電機子巻線の電機子巻線抵抗であり、
前記インバータパラメータは、前記モータのデッドタイム減少電圧である、
請求項に記載のモータ制御装置。
the motor parameter is an armature winding resistance of the armature winding of the motor;
wherein the inverter parameter is the dead time reduction voltage of the motor;
A motor control device according to claim 5 .
前記回転子の前記第1の位置および前記第2の位置は、前記三相の前記モータ電流のうち一相がゼロとなる位置である、
請求項に記載のモータ制御装置。
the first position and the second position of the rotor are positions at which one of the three phases of the motor current is zero;
7. A motor control device according to claim 6 .
下記の条件2が成り立つ場合、
条件2:下記の(i)~(iii)の3つを全て満たすこと、
(i):各相モータ電流のうち、一相のモータ電流はゼロとなり、残りの二相のモータ電流は、大きさが同じで、符号が逆である、
(ii):前記残りの二相のモータ電流の前記大きさは、前記1回目のサンプリング時と前記2回目のサンプリング時とで互いに異なる、
(iii):前記残りの二相のモータ電流における前記デッドタイム減少電圧の大きさは、前記1回目のサンプリング時と前記2回目のサンプリング時とで同じである、
前記同定器は、
前記三相の前記モータ電流のうち、一相の前記モータ電流がゼロで、残りの二相の前記モータ電流の絶対値の大きさが同じで、符号が逆となるように、
前記第1の値および前記第4の値を、前記モータ電流が正の領域の異なる2点のそれぞれに設定し、前記第2の値および前記第5の値を、前記モータ電流が負の領域の異なる2点のそれぞれに設定して、前記電機子巻線抵抗と前記デッドタイム減少電圧とを同定する、
請求項に記載のモータ制御装置。
If the following condition 2 holds,
Condition 2: satisfying all three of the following (i) to (iii);
(i): Of the phase motor currents, one phase motor current is zero, and the remaining two phase motor currents are the same in magnitude and opposite in sign.
(ii): the magnitudes of the remaining two-phase motor currents are different between the first sampling time and the second sampling time;
(iii): the magnitude of the dead time reduction voltage in the remaining two phases of the motor current is the same between the first sampling and the second sampling;
The identifier is
Among the three phases of the motor current, the motor current of one phase is zero, and the absolute values of the motor currents of the remaining two phases are the same and the signs are opposite.
The first value and the fourth value are set at two different points in the region where the motor current is positive, and the second value and the fifth value are set at the regions where the motor current is negative. set at each of two different points to identify the armature winding resistance and the dead time reduction voltage;
The motor control device according to claim 7 .
前記1回目のサンプリング時の前記モータ電流のd軸位相と、前記2回目のサンプリング時の前記モータ電流のd軸位相とは互いに異なり、
前記1回目のサンプリング時の前記モータ電流のd軸位相と前記2回目のサンプリング時の前記モータ電流のd軸位相との位相差はπでない、
請求項に記載のモータ制御装置。
the d-axis phase of the motor current during the first sampling and the d-axis phase of the motor current during the second sampling are different from each other,
a phase difference between the d-axis phase of the motor current at the first sampling and the d-axis phase of the motor current at the second sampling is not π;
A motor control device according to claim 8 .
前記モータ電流の値が正または負で、前記モータ電流の絶対値が閾値以上の領域を飽和領域としたとき、前記モータ電流の前記飽和領域において、前記三相の前記デッドタイム減少電圧の値がすべて一致する場合に、
前記同定器は、
前記飽和領域のうち、前記モータ電流の値が正で、前記モータ電流の絶対値が閾値以上の領域を第1領域とし、前記モータ電流の値が負で、前記モータ電流の絶対値が閾値以上の領域を第2領域としたとき、
前記三相の前記モータ電流のうち、一相の前記モータ電流がゼロで、残りの二相の前記モータ電流の絶対値の大きさが同じで、符号が逆となるように、前記第1の値を前記第1領域内で設定し、前記第2の値を前記第2領域内で設定し、
前記三相の前記モータ電流のうち、一相の前記モータ電流がゼロで、残りの二相の前記モータ電流の絶対値の大きさが同じで、符号が逆となるように、前記第4の値を前記第1領域内で設定し、前記第5の値を前記第2領域内で設定して、
前記電機子巻線抵抗と前記デッドタイム減少電圧とを同定する、
請求項に記載のモータ制御装置。
When the value of the motor current is positive or negative and the region in which the absolute value of the motor current is equal to or greater than a threshold value is defined as a saturation region, in the saturation region of the motor current, the value of the dead time reduction voltage of the three phases is if all match,
The identifier is
Among the saturation regions, a region in which the value of the motor current is positive and the absolute value of the motor current is equal to or greater than a threshold is defined as a first region, and the value of the motor current is negative and the absolute value of the motor current is equal to or greater than the threshold. When the area of is the second area,
Among the three-phase motor currents, the first motor current is set so that the motor current of one phase is zero and the absolute values of the motor currents of the remaining two phases are the same and the signs are opposite. setting a value within the first region and setting the second value within the second region;
Among the three phases of the motor current, the motor current of one phase is zero, and the absolute values of the motor currents of the remaining two phases are the same and the signs are opposite. setting a value within the first region and setting the fifth value within the second region;
identifying the armature winding resistance and the dead time reduction voltage;
A motor control device according to claim 8 .
前記1回目のサンプリング時の前記モータ電流のd軸位相と、前記2回目のサンプリング時の前記モータ電流のd軸位相とは、同じ位相あるいは異なる位相である、
請求項10に記載のモータ制御装置。
The d-axis phase of the motor current at the first sampling and the d-axis phase of the motor current at the second sampling are the same phase or different phases,
11. A motor control device according to claim 10 .
前記同定器は、前記電機子巻線抵抗の同定後または前記電機子巻線抵抗が既知のとき、当該電機子巻線抵抗に基づいて、前記モータ電流の全領域のうちの少なくとも1つの値における前記デッドタイム減少電圧を同定する、
請求項2~11のいずれか1項に記載のモータ制御装置。
After identifying the armature winding resistance or when the armature winding resistance is known, the identifier determines, based on the armature winding resistance, identifying the dead time reduction voltage;
A motor control device according to any one of claims 2 to 11 .
前記モータの前記実電圧が、前記電圧指令値から前記デッドタイム減少電圧を減算し、前記同定器が同定する前記デッドタイム減少電圧に相当するデッドタイム補償電圧を加算したものであるという関係を利用して、前記電機子巻線抵抗と、前記電圧指令値と前記モータ電流と前記モータ電圧情報とを用いて、前記デッドタイム減少電圧を求める、
請求項12に記載のモータ制御装置。
Utilizing the relationship that the actual voltage of the motor is obtained by subtracting the dead time reduction voltage from the voltage command value and adding the dead time compensation voltage corresponding to the dead time reduction voltage identified by the identifier. Then, using the armature winding resistance, the voltage command value, the motor current, and the motor voltage information, determine the dead time reduction voltage,
13. A motor control device according to claim 12 .
前記モータ電流の値が正または負で、前記モータ電流の絶対値が閾値未満の領域を非飽和領域としたとき、
前記同定器は、
前記1回目のサンプリングおよび前記2回目のサンプリングを行って前記電機子巻線抵抗を同定した後に、同定された前記電機子巻線抵抗に基づいて、前記非飽和領域の三相のデッドタイム減少電圧を同定する、
請求項10~13のいずれか1項に記載のモータ制御装置。
When the value of the motor current is positive or negative and the region in which the absolute value of the motor current is less than a threshold value is defined as a non-saturation region,
The identifier is
After identifying the armature winding resistance by performing the first sampling and the second sampling, three-phase dead time reduction voltage in the non-saturation region based on the identified armature winding resistance to identify
The motor control device according to any one of claims 10-13 .
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