JPH10341598A - Control method for polyphase permanent magnet field synchronous motor - Google Patents

Control method for polyphase permanent magnet field synchronous motor

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JPH10341598A
JPH10341598A JP9151201A JP15120197A JPH10341598A JP H10341598 A JPH10341598 A JP H10341598A JP 9151201 A JP9151201 A JP 9151201A JP 15120197 A JP15120197 A JP 15120197A JP H10341598 A JPH10341598 A JP H10341598A
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Japan
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position angle
permanent magnet
synchronous motor
magnet field
voltage command
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JP9151201A
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Japanese (ja)
Inventor
Michiya Okuno
倫也 奥野
Hiroyuki Sakakibara
啓之 榊原
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Nippon Soken Inc
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Publication date
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  • Control Of Ac Motors In General (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To realize a highly accurate good torque control by calculating a current rotational position angle interpolatively based on an immediately preceding rotational speed and a rotational position angle calcualted at the immediately preceding control period when the calculated rotational position angle of a permanent magnet field synchronous motor is in a divergent region. SOLUTION: A permanent magnet field synchronous motor 1 rotates a rotor according to a rotary field generated by applying an AC three-phase voltage to a three-phase armature winding wound around the armature core of a stator. A voltage sensor 41 detects the DC voltage of a DC power supply 21. A current sensor 42 detects the phase currents Iu, Iw of two out of three feeder lines for supplying power from an inverter 22 to the armature winding of the permanent magnet field synchronous motor 1. A temperature sensor 43 detects the temperature of the armature winding of the stator. Detection output from the temperature sensor 43 is used for correcting the resistance of the armature winding of the permanent magnet field synchronous motor 1.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、永久磁石界磁同期
電動機の制御方法に係り、特に、当該永久磁石界磁同期
電動機の回転子の回転位置角度を検出するセンサを用い
ない永久磁石界磁同期電動機の制御方法に関するもので
ある。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for controlling a permanent magnet field synchronous motor, and more particularly, to a permanent magnet field synchronous motor that does not use a sensor for detecting the rotational position angle of a rotor of the permanent magnet field synchronous motor. The present invention relates to a method for controlling a synchronous motor.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、永久磁石界磁同期電動機の制御方
法については、渡辺等の研究が知られている(電気学会
論文誌D、110巻11号、平成2年発行、P.119
3乃至P.1200参照)。この制御方法は、直流電源
から出力される直流電圧を電圧型インバータで交流電圧
に交換し、この交流電圧により永久磁石界磁同期電動機
を駆動する。
2. Description of the Related Art In recent years, a study by Watanabe et al. On a control method of a permanent magnet field synchronous motor has been known (IEEE Transactions D, Vol. 110, No. 11, published in 1990, p. 119).
3 to P.E. 1200). In this control method, a DC voltage output from a DC power supply is exchanged for an AC voltage by a voltage type inverter, and the AC voltage drives a permanent magnet field synchronous motor.

【0003】これは、永久磁石界磁同期電動機の回転子
の回転位置角度を検出するセンサを使用せずにトルク制
御を行うものである。即ち、このトルク制御は、永久磁
石界磁同期電動機の電圧方程式に基づきその回転子の回
転位置角度と回転速度とを演算し、外部から入力するト
ルク指令に応じてインバータが交流電圧を永久磁石界磁
同期電動機に印加することで行う。
In this technique, torque control is performed without using a sensor for detecting a rotational position angle of a rotor of a permanent magnet field synchronous motor. That is, in this torque control, the rotational position angle and the rotational speed of the rotor are calculated based on the voltage equation of the permanent magnet field synchronous motor, and the inverter converts the AC voltage into the permanent magnet field according to a torque command input from the outside. This is performed by applying the voltage to a magnetic synchronous motor.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記制御方
法では、次の数1の式を用いて、永久磁石界磁同期電動
機の電圧と電流に応じて永久磁石界磁同期電動機の回転
子の回転位置角度を算出する。
In the above control method, the following equation (1) is used to rotate the rotor of the permanent magnet field synchronous motor according to the voltage and current of the permanent magnet field synchronous motor. Calculate the position angle.

【0005】[0005]

【数1】 この数1の式において、θは永久磁石界磁同期電動機の
回転子の回転位置角度を表す。ωは当該回転子の回転速
度を表す。Vx及びVy は、それぞれ、固定座標系上の
電圧指令ベクトルにおける電圧のX成分及びY成分を表
す。Ix 及びIy は、上記固定座標系上の電流ベクトル
における電流のX成分及びY成分を表す。
(Equation 1) In the equation (1), θ represents the rotational position angle of the rotor of the permanent magnet field synchronous motor. ω represents the rotation speed of the rotor. Vx and Vy represent the X and Y components of the voltage in the voltage command vector on the fixed coordinate system, respectively. Ix and Iy represent the X and Y components of the current in the current vector on the fixed coordinate system.

【0006】また、Rd は、回転子の回転座標系のうち
のd軸上の永久磁石界磁同期電動機のステータの電機子
巻線の抵抗値を表す。Ld、Lqは、上記回転座標系の
d軸及びq軸上の電機子巻線のインダクタンスを表す。
なお、pは微分演算子(d/dt)を表す。しかし、上記
数1の式に基づき、回転位置角度θを計算するにあた
り、数1の式の分母の値が実質的に零になる場合には、
tanθが無限大になり回転位置角度θが発散してしま
う。このため、正確な回転位置角度θを得ることができ
ず、永久磁石界磁同期電動機のトルク制御性が悪化して
しまうという不具合がある。
Further, Rd represents the resistance value of the armature winding of the stator of the permanent magnet field synchronous motor on the d-axis in the rotating coordinate system of the rotor. Ld and Lq represent the inductance of the armature winding on the d-axis and the q-axis of the rotating coordinate system.
Here, p represents a differential operator (d / dt). However, when calculating the rotational position angle θ based on the equation (1), if the value of the denominator of the equation (1) becomes substantially zero,
tan θ becomes infinite and the rotational position angle θ diverges. Therefore, there is a problem that an accurate rotational position angle θ cannot be obtained, and the torque controllability of the permanent magnet field synchronous motor deteriorates.

【0007】そこで、本発明は、このようなことに対処
するため、回転位置角度θの算出値の発散を防止する工
夫を凝らし、回転位置角度θを広範囲の回転速度範囲に
亘り精度よく算出することで良好なトルク制御性を得る
ようにした永久磁石界磁同期電動機の制御方法を提供す
ることを目的とする。
Therefore, in order to cope with such a problem, the present invention takes measures to prevent the divergence of the calculated value of the rotation position angle θ, and calculates the rotation position angle θ accurately over a wide range of rotation speed. Accordingly, it is an object of the present invention to provide a method for controlling a permanent magnet field synchronous motor that obtains good torque controllability.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記課題の解決にあた
り、請求項1及び2に記載の発明によれば、永久磁石界
磁同期電動機の回転位置角度の算出値が発散領域にある
とき、最新の回転位置角度に代えて、直前の制御周期に
て算出済の回転位置角度と直前の回転速度とに基づき現
時点の回転位置角度を補間により算出する。
In order to solve the above-mentioned problems, according to the first and second aspects of the present invention, when the calculated value of the rotational position angle of the permanent magnet field synchronous motor is in the divergence region, the latest value is obtained. Instead of the rotation position angle, the current rotation position angle is calculated by interpolation based on the rotation position angle calculated in the immediately preceding control cycle and the immediately preceding rotation speed.

【0009】これにより、回転位置角度の算出値の精度
を広範囲の回転速度範囲に亘り実質的に向上させ得る。
その結果、永久磁石界磁同期電動機の回転速度の算出精
度を向上させるとともに、永久磁石界磁同期電動機のト
ルク制御精度が向上し良好なトルク制御が可能となる。
ここで、請求項2に記載の発明によれば、電圧指令ベク
トルの大きさが所定の下限値より小さいと判定したと
き、その後の複数の制御周期においてパルス電圧ベクト
ルを前記電圧指令ベクトルに加算して加算電圧指令ベク
トルとし、上記複数の制御周期で加算するパルス電圧ベ
クトルの平均値を略零にする。また、回転位置角度の算
出値が発散領域にあるとき、回転位置角度の算出値が発
散領域から外れるように、パルス電圧ベクトルの方向を
切り換えて電圧指令ベクトルに加算して加算電圧指令ベ
クトルとする。そして、この加算電圧指令ベクトルに基
づき永久磁石界磁同期電動機に多相の相電流を流すよう
に多相の交流電力を供給してこの永久磁石界磁同期電動
機をトルク制御する。
Thus, the accuracy of the calculated value of the rotational position angle can be substantially improved over a wide rotational speed range.
As a result, the calculation accuracy of the rotation speed of the permanent magnet field synchronous motor is improved, and the torque control accuracy of the permanent magnet field synchronous motor is improved, thereby enabling good torque control.
According to the second aspect of the present invention, when it is determined that the magnitude of the voltage command vector is smaller than the predetermined lower limit, a pulse voltage vector is added to the voltage command vector in a plurality of subsequent control cycles. The average value of the pulse voltage vectors to be added in the plurality of control periods is set to substantially zero. Further, when the calculated value of the rotational position angle is in the divergence region, the direction of the pulse voltage vector is switched and added to the voltage command vector so that the calculated value of the rotational position angle deviates from the divergence region to obtain an added voltage command vector. . Then, based on the added voltage command vector, multi-phase AC power is supplied so that a multi-phase current flows through the permanent magnet field synchronous motor, and the torque of the permanent magnet field synchronous motor is controlled.

【0010】これにより、永久磁石界磁同期電動機の回
転速度が低い領域でも、精度のよい良好なトルク制御が
可能となる。
As a result, accurate and good torque control can be performed even in a region where the rotation speed of the permanent magnet field synchronous motor is low.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図面
に基づいて説明する。図1は三相の永久磁石界磁同期電
動機1の制御装置に本発明が適用された例を示してい
る。永久磁石界磁同期電動機1は、永久磁石からなる突
極型或いは逆突極形回転子をステータ内に同軸的に回転
自在に支持して構成されており、この永久磁石界磁同期
電動機1は、ステータの電機子コアに巻装した三相の電
機子巻線への三相の交流電圧の印加により発生する回転
磁界に応じて回転子を回転する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows an example in which the present invention is applied to a control device of a three-phase permanent magnet field synchronous motor 1. The permanent magnet field synchronous motor 1 is configured such that a salient pole type or reverse salient pole type rotor composed of a permanent magnet is rotatably supported coaxially in a stator. The rotor rotates in accordance with a rotating magnetic field generated by applying a three-phase AC voltage to a three-phase armature winding wound on an armature core of the stator.

【0012】制御装置は、永久磁石界磁同期電動機1を
駆動する交流電力発生回路2と、制御回路3とにより構
成されている。交流電力発生回路2は、直流電源21
と、電圧型インバータ22を備えており、インバータ2
2は、直流電源21から供給される直流電圧を交流に変
換して永久磁石界磁同期電動機1のステータの三相の電
機子巻線に相電圧をそれぞれ印加する。
The control device includes an AC power generation circuit 2 for driving a permanent magnet field synchronous motor 1 and a control circuit 3. The AC power generation circuit 2 includes a DC power supply 21
And a voltage-type inverter 22.
2 converts a DC voltage supplied from the DC power supply 21 into an AC and applies a phase voltage to each of the three-phase armature windings of the stator of the permanent magnet field synchronous motor 1.

【0013】また、電圧センサ41は、直流電源21の
直流電圧を検出する。電流センサ42は、インバータ2
2から永久磁石界磁同期電動機1の電機子巻線に給電す
る三相の給電線のうち2つの給電線の各相電流Iu、I
wを検出する。温度センサ43は、上記ステータの電機
子巻線の温度を検出する。この温度センサ43の検出出
力は、永久磁石界磁同期電動機1の電機子巻線の抵抗値
を補正するために使用される。
The voltage sensor 41 detects the DC voltage of the DC power supply 21. The current sensor 42 is connected to the inverter 2
2 among the three-phase power supply lines that supply power to the armature winding of the permanent magnet field synchronous motor 1 from the power supply lines 2, Iu, I
w is detected. The temperature sensor 43 detects the temperature of the armature winding of the stator. The detection output of the temperature sensor 43 is used to correct the resistance value of the armature winding of the permanent magnet field synchronous motor 1.

【0014】制御回路3はマイクロコンピュータ31を
備えており、このマイクロコンピュータ31は、図2に
て示すフローチャートに従い、主制御プログラムを実行
するとともに、図3及び図4にて示すフローチャートに
従い割り込み制御プログラムを実行する。そして、これ
らの実行中において、マイクロコンピュータ31は、後
述する各A−D変換器33乃至36のディジタル変換出
力に基づき永久磁石界磁同期電動機1の各電機子巻線に
印加する各相電圧の指令値Vu 、Vv 、Vw を成分とす
る電圧指令ベクトル(Vu 、Vv 、Vw )を決定し、一
定の制御周期で永久磁石界磁同期電動機1の制御をする
ようになっている。なお、マイクロコンピュータ31の
ROMには、上記主制御プログラム及び割り込み制御プ
ログラムが予め記憶されている。
The control circuit 3 includes a microcomputer 31. The microcomputer 31 executes a main control program in accordance with a flowchart shown in FIG. 2, and executes an interrupt control program in accordance with the flowcharts shown in FIGS. Execute During these operations, the microcomputer 31 determines the phase voltage of each phase applied to each armature winding of the permanent magnet field synchronous motor 1 based on the digital conversion output of each of the AD converters 33 to 36 described later. Voltage command vectors (Vu, Vv, Vw) having the command values Vu, Vv, Vw as components are determined, and the permanent magnet field synchronous motor 1 is controlled at a constant control cycle. The main control program and the interrupt control program are stored in the ROM of the microcomputer 31 in advance.

【0015】A−D変換器33は、外部からのトルク指
令51をディジタル変換してマイクロコンピュータ31
に入力する。A−D変換器34は電圧センサ41の検出
出力をディジタル変換してマイクロコンピュータ31に
入力する。A−D変換器35は、電流センサ43の両検
出電流をディジタル変換してマイクロコンピュータ31
に入力する。A−D変換器36は、温度センサ43の検
出出力をディジタル変換してマイクロコンピュータ31
に入力する。
The A / D converter 33 converts the torque command 51 from the outside into a digital signal, and
To enter. The A / D converter 34 converts the detection output of the voltage sensor 41 into a digital signal and inputs it to the microcomputer 31. The A / D converter 35 converts the two detected currents of the current sensor 43 into digital signals, and
To enter. The A / D converter 36 converts the detection output of the temperature sensor 43 into a digital signal,
To enter.

【0016】電圧パルス幅変調回路32(以下、PWM
回路32という)は、マイクロコンピュータ31から電
圧指令ベクトル(Vu 、Vv 、Vw )を入力されて三角
波比較方式によりインバータ22に電圧指令ベクトル
(Vu 、Vv 、Vw )に応じたPWM信号を出力する。
これにより、インバータ22が電圧指令ベクトル(V
u、Vv 、Vw )に応じて交流電圧を発生する。
The voltage pulse width modulation circuit 32 (hereinafter referred to as PWM)
The circuit 32) receives a voltage command vector (Vu, Vv, Vw) from the microcomputer 31 and outputs a PWM signal corresponding to the voltage command vector (Vu, Vv, Vw) to the inverter 22 by a triangular wave comparison method.
As a result, the inverter 22 outputs the voltage command vector (V
u, Vv, Vw).

【0017】なお、PWM回路32はマイクロコンピュ
ータ31からの電圧指令ベクトル(Vu 、Vv 、Vw )
を受けると同時に同期信号をA−D変換器35に出力す
るようになっている。これにより、A−D変換器35
は、そのディジタル変換処理を上記同期信号に同期して
行う。以下、このように構成した本実施形態の作動につ
いて説明する。
Incidentally, the PWM circuit 32 is provided with a voltage command vector (Vu, Vv, Vw) from the microcomputer 31.
Upon receiving the signal, a synchronization signal is output to the AD converter 35. Thereby, the AD converter 35
Performs the digital conversion process in synchronization with the synchronization signal. Hereinafter, the operation of the present embodiment thus configured will be described.

【0018】図2のフローチャートはマイクロコンピュ
ータ31の始動後の作動を示す。まず、ステップ101
では、マイクロコンピュータ31内の初期化の処理がな
される。このとき、上記割り込み制御プログラムで使用
するパルスカウント変数cがクリアされるとともに、パ
ルス電圧ベクトルを重畳する方向の切り換えフラグFd
q=0とクリアされる。
FIG. 2 is a flowchart showing the operation of the microcomputer 31 after starting. First, step 101
Then, initialization processing in the microcomputer 31 is performed. At this time, the pulse count variable c used in the interrupt control program is cleared, and the switching flag Fd for superimposing the pulse voltage vector is set.
It is cleared that q = 0.

【0019】ステップ102では永久磁石界磁同期電動
機1の回転子の磁極の極性が判定される。この判定は永
久磁石界磁同期電動機1の電機子巻線に正及び負の各電
圧をそれぞれ瞬間的に印加し、これに応答する相電流の
変化を観察することで行う。なお、電機子巻線に電圧が
印加されると、回転子の界磁磁極の極性に応じて電機子
鉄心は増磁又は減磁される。
In step 102, the polarity of the magnetic pole of the rotor of the permanent magnet field synchronous motor 1 is determined. This determination is made by instantaneously applying positive and negative voltages to the armature winding of the permanent magnet field synchronous motor 1 and observing changes in the phase current in response thereto. When a voltage is applied to the armature winding, the armature core is magnetized or demagnetized in accordance with the polarity of the field pole of the rotor.

【0020】この場合、ステータの電機子コアの磁化特
性が非線形であるために増磁する場合と減磁する場合と
で検出される相電流の変化の大きさが異なる。よって、
電機子巻線に印加される電圧の正負と、これにより電機
子巻線に流れる相電流の大小との組み合わせから、回転
子の磁極の極性が判定される。詳細は、上記渡辺等の電
気学会論文誌Dの掲載内容に示されている。
In this case, the magnitude of the change in the detected phase current differs between the case where the magnetization is increased and the case where the magnetization is demagnetized because the magnetization characteristic of the armature core of the stator is nonlinear. Therefore,
The polarity of the magnetic pole of the rotor is determined from the combination of the positive and negative of the voltage applied to the armature winding and the magnitude of the phase current flowing through the armature winding. The details are shown in the contents of the IEEJ Transactions D by Watanabe et al.

【0021】ステップ103では、電圧センサ41の検
出電圧に対するA−D変換器34のディジタル変換出力
がマイクロコンピュータ31に入力される。また、ステ
ップ104では温度センサ43の検出温度に対するA−
D変換器36のディジタル変換出力がマイクロコンピュ
ータ31に入力される。ステップ105では、マイクロ
コンピュータ31のROMに予め記憶してある永久磁石
界磁同期電動機1の電機子巻線の抵抗値の初期データ
が、ステップ104における電機子温度に基づいて補正
される。これにより、当該温度における電機子巻線の抵
抗値が得られる。
In step 103, a digital conversion output of the A / D converter 34 with respect to the detection voltage of the voltage sensor 41 is input to the microcomputer 31. Also, in step 104, A-
The digital conversion output of the D converter 36 is input to the microcomputer 31. In step 105, the initial data of the resistance value of the armature winding of the permanent magnet field synchronous motor 1 stored in the ROM of the microcomputer 31 in advance is corrected based on the armature temperature in step 104. Thereby, the resistance value of the armature winding at the temperature is obtained.

【0022】ステップ106では、外部から入力したト
ルク指令51がA−D変換器33を介してマイクロコン
ピュータ31に入力される。ついで、ステップ107
で、上記トルク指令51がこれに対応する電流に変換さ
れるとともに、この変換電流に基づき、永久磁石界磁同
期電動機1の回転子に対し静止したd軸(界磁磁極軸方
向)とq軸(d軸に対して直交方向)よりなる座標(以
下、回転座標という。)上の電流指令ベクトル(I
* ,Iq* )が求められる。詳細は、大阪府立大学の
童等による「埋め込み磁石構造永久磁石界磁同期電動機
の高性能可変制御」(平成4年電気学会産業応用部門全
国大会P278乃至P283)に記載されている。
In step 106, the torque command 51 input from the outside is input to the microcomputer 31 via the AD converter 33. Then, step 107
Then, the torque command 51 is converted into a corresponding current, and based on the converted current, the d-axis (in the direction of the magnetic field pole axis) and the q-axis, which are stationary with respect to the rotor of the permanent magnet field synchronous motor 1. The current command vector (I) on coordinates (hereinafter, referred to as rotational coordinates) consisting of (a direction orthogonal to the d-axis).
d * , Iq * ). Details are described in "High-performance variable control of permanent magnet field synchronous motor with embedded magnet structure" (pp. 278 to 283 of the IEEJ Industrial Application Division, 1992) by a child of Osaka Prefecture University.

【0023】上記ステップ103乃至ステップ107で
の処理は、以下で説明する割り込み制御プログラムの処
理の余り時間に実行され、電流指令ベクトル(Id*
Iq * )と電機子巻線の抵抗値が割り込み制御プログラ
ムによる処理に提供される。上記割り込み制御プログラ
ムの割り込み処理は、A−D変換器35の電流センサ4
2の検出出力に対するディジタル変換の終了に伴い、図
3及び図4のフローチャートに従い行われる。
In the above steps 103 to 107
This processing is performed by the interrupt control program described below.
Is executed in the extra time, and the current command vector (Id*,
Iq *) And the resistance value of the armature winding
Provided for processing by the system. Above interrupt control program
The interrupt processing of the system is performed by the current sensor 4 of the AD converter 35.
With the completion of the digital conversion for the detection output 2
3 and the flowchart of FIG.

【0024】まず、ステップ201では、電流センサ4
2の検出出力に対するA−D変換器35のディジタル変
換出力、即ち、ステータの電機子コアに対して静止した
座標(以下、固定座標という。)上の三相の電流ベクト
ル(Iu、Iv、Iw)がマイクロコンピュータ31に
入力される。そして、ステップ202において、当該電
流ベクトル(Iu、Iv、Iw)が固定座標上の二相の
電流ベクトル(Ix、Iy)に変換される。この三相か
ら二相への変換は次の数2及び数3の各式を用いて行わ
れる。
First, in step 201, the current sensor 4
2, three-phase current vectors (Iu, Iv, Iw) on coordinates (hereinafter referred to as fixed coordinates) stationary with respect to the armature core of the stator with respect to the detection output of No. 2. ) Is input to the microcomputer 31. Then, in step 202, the current vectors (Iu, Iv, Iw) are converted into two-phase current vectors (Ix, Iy) on fixed coordinates. The conversion from the three phases to the two phases is performed using the following equations (2) and (3).

【0025】[0025]

【数2】Iy=(2/3)1/2 ・Iu+(1/6)1/2
・Iv+(1/6)1/2 ・Iw
## EQU2 ## Iy = (2/3) 1 / 2.Iu + (1/6) 1/2
・ Iv + (1/6) 1/2・ Iw

【0026】[0026]

【数3】Ix=(1/2)1/2 ・Iv−(1/2)1/2
・Iw 次に、ステップ203において、1周期前の制御周期の
電圧指令ベクトルの大きさVが、その下限値である定数
Vth1 と比較判定される。また、パルスカウント変数c
が1≦c≦5の範囲内にあるかどうかも判定される。
## EQU3 ## Ix = (1/2) 1 / 2.Iv- (1/2) 1/2
Iw Next, in step 203, the magnitude V of the voltage command vector in the control cycle one cycle before is compared with a constant Vth1 as its lower limit. Also, the pulse count variable c
Is within the range of 1 ≦ c ≦ 5.

【0027】ここで、V≧Vth1 、かつ(c=0または
c>5)のときには、ステップ203でNOとの判定の
もと、ステップ204を経てステップ205の処理がな
される。ステップ205では、上記数1の式を用いて回
転位置角度θが演算される。ここで、Ix、Iyとして
は、ステップ202での演算処理データを用い、pI
x、pIyとしては、1周期前の制御周期のIx、Iy
との差分を制御周期で割ったものを用い、回転速度ωと
しては、1周期前の制御周期における後述するステップ
208で演算した回転速度ωを用い、Vx ,Vy として
は、1周期前の制御周期における後述するステップ21
1で演算した数値を用いて計算する。
Here, when V ≧ Vth1 and (c = 0 or c> 5), the processing of step 205 is performed through step 204 based on the determination of NO in step 203. In step 205, the rotational position angle θ is calculated using the equation (1). Here, as the Ix and Iy, the calculation processing data in step 202 is used, and pI
x and pIy are Ix and Iy of the control cycle one cycle before.
Is divided by the control cycle, the rotational speed ω is the rotational speed ω calculated in step 208 described later in the control cycle one cycle before, and Vx, Vy is the control one cycle before. Step 21 described later in the cycle
Calculate using the numerical value calculated in step 1.

【0028】Ld 、Lq は、それぞれ、電機子巻線のイ
ンダクタンスの回転座標のd軸方向成分、q軸方向成分
であって、予めマイクロコンピュータ31のROMに記
憶されている。Rd は回転座標のd軸方向の電機子巻線
抵抗であって、図2のステップ105で計算した電機子
巻線の抵抗値と同じである。ここで、回転位置角度θは
−π≦θ<πの範囲で二値をとるが、始動時に判定した
永久磁石界磁同期電動機1の磁極の極性に基づき、始動
後の最初の回転位置角度の計算時において、回転位置角
度θがいずれかの値に一意的に定まっている。よって、
その後の制御周期では、回転位置角度θは、その数値に
おいて、上記最初の回転位置角度から連続するように決
定される。
Ld and Lq are the d-axis component and the q-axis component of the rotational coordinates of the armature winding inductance, respectively, and are stored in the ROM of the microcomputer 31 in advance. Rd is the armature winding resistance in the d-axis direction of the rotational coordinate, which is the same as the resistance value of the armature winding calculated in step 105 of FIG. Here, the rotational position angle θ takes a binary value in the range of −π ≦ θ <π, but based on the polarity of the magnetic pole of the permanent magnet field synchronous motor 1 determined at the time of starting, the initial rotational position angle after starting is determined. At the time of calculation, the rotational position angle θ is uniquely determined to any value. Therefore,
In the subsequent control cycle, the rotational position angle θ is determined so that its numerical value is continuous from the first rotational position angle.

【0029】次の処理ルーチン206の処理では、図5
のステップ301において、ステップ205で数1の式
に基づき回転位置角度θを算出した際の数1の式の分母
(以下、分母Vcという)の値が判定される。即ち、予
め設定した下限値Vth2 より小さいと、ステップ301
での判定がYESとなる。そして、ステップ302で、
1制御周期前の回転位置角度θ=θold と回転速度ωか
ら制御周期Tpに基づき線形に外挿(補間)して現制御
周期の回転位置角度θが求められる。なお、ステップ2
05で計算した回転位置角度θの値は無視される。ま
た、ステップ303では現制御周期の回転位置角度θが
θold として更新される。
In the processing of the next processing routine 206, FIG.
In step 301, the value of the denominator (hereinafter referred to as the denominator Vc) of the equation (1) when the rotational position angle θ is calculated based on the equation (1) in step 205 is determined. That is, if it is smaller than the preset lower limit value Vth2, step 301
Is YES. Then, in step 302,
The rotational position angle θ of the current control cycle is obtained by linearly extrapolating (interpolating) the rotational position angle θ = θold and the rotational speed ω one control cycle before based on the control cycle Tp. Step 2
The value of the rotational position angle θ calculated in 05 is ignored. In step 303, the rotational position angle θ in the current control cycle is updated as θold.

【0030】図4のステップ207では、固定座標上の
電流ベクトル(Ix、Iy)が次の数4の連立方程式に
より回転座標上の二相の電流ベクトル(Id、Iq)に
変換される。
In step 207 in FIG. 4, the current vector (Ix, Iy) on the fixed coordinates is converted into a two-phase current vector (Id, Iq) on the rotating coordinates by the following simultaneous equation (4).

【0031】[0031]

【数4】 Id=(cosθ)・Iy+(sinθ)・Ix Iq=(−sinθ)・Iy+(cosθ)・Ix ここで、θはステップ205或いはステップ302の計
算結果が用いられる。次に、ステップ208にて、数5
の式に基づき回転速度ωが計算される。
Id = (cos θ) · Iy + (sin θ) · Ix Iq = (− sin θ) · Iy + (cos θ) · Ix where θ is the calculation result of step 205 or step 302. Next, in step 208, equation 5
Is calculated based on the following equation.

【0032】[0032]

【数5】 ここで,Vqとしては、1周期前の制御周期における後
述するステップ209で計算したVqを用いられる。φ
aはマイクロコンピュータ31のROMに予め記憶した
回転子の磁束である。Rqは回転座標のq軸方向の電機
子巻線の抵抗であって、図2のステップ105で計算し
た電機子巻線の抵抗値と同じである。
(Equation 5) Here, Vq calculated in step 209 described later in the control cycle one cycle before is used as Vq. φ
a is the magnetic flux of the rotor stored in the ROM of the microcomputer 31 in advance. Rq is the resistance of the armature winding in the q-axis direction of the rotation coordinate, and is the same as the resistance value of the armature winding calculated in step 105 of FIG.

【0033】ステップ209では、図2のステップ10
7で計算した電流指令ベクトル(Id* 、Iq* )に基
づいて所謂PI制御により回転座標上の二相の電圧指令
のベクトル(Vd 、Vq )が計算される。この電圧指令
ベクトル(Vd 、Vq )の各成分Vd 、Vq は、ステッ
プ210で、Vd0 、Vq0 としてそれぞれ更新される
とともに、電圧指令ベクトルの大きさVが次の数6の式
により計算される。
In step 209, step 10 in FIG.
Based on the current command vectors (Id * , Iq * ) calculated in step 7, vectors (Vd, Vq) of two-phase voltage commands on the rotating coordinates are calculated by so-called PI control. The components Vd, Vq of the voltage command vector (Vd, Vq) are updated as Vd0, Vq0, respectively, in step 210, and the magnitude V of the voltage command vector is calculated by the following equation (6).

【0034】[0034]

【数6】V={(Vd0 )2 +(Vq0 )2 1/2 次のステップ211では、回転座標上の二相の電圧指令
ベクトル(Vd、Vq)が次の数7の連立方程式に基づ
き固定座標上の二相の電圧指令ベトクル(Vx、Vy)
に変換される。
In [6] V = {(Vd0) 2 + (Vq0) 2} 1/2 next step 211, the voltage command vector (Vd, Vq) of the two-phase on the rotating coordinates in the simultaneous equation of the following Equation 7 Two-phase voltage command vector (Vx, Vy) on fixed coordinates based on
Is converted to

【0035】[0035]

【数7】 Vy=(cosθ)・Vd−(sinθ)・Vq Vx=(sinθ)・Vd+(cosθ)・Vq 次いで、この電圧指令ベトクル(Vx、Vy)が、ステ
ップ212にて、三相の電圧指令ベクトル(Vu、V
v、Vw)に変換される。そして、ステップ213にお
いて、電圧指令ベクトル(Vu、Vv、Vw)がPWM
回路32に出力される。これにより、割り込み制御プロ
グラムによる割り込み処理は終了する。なお、上記割り
込み制御プログラムの割り込み処理における通常の制御
処理である。
Vy = (cos θ) · Vd− (sin θ) · Vq Vx = (sin θ) · Vd + (cos θ) · Vq Next, the voltage command vector (Vx, Vy) is converted into a three-phase Voltage command vector (Vu, V
v, Vw). Then, in step 213, the voltage command vector (Vu, Vv, Vw) is changed to PWM.
Output to the circuit 32. Thus, the interrupt processing by the interrupt control program ends. This is a normal control process in the interrupt process of the interrupt control program.

【0036】次に、永久磁石界磁同期電動機1が低速で
駆動される場合につき説明する。図3のステップ203
で、電圧指令ベクトルの大きさVが下限値Vth1 より小
さくなると、YESとの判定がなされる。以後は補正期
間となり、割り込み制御プログラムによる通常の割り込
み処理と異なる予備の割り込み処理がなされる。この割
り込み処理では、各ステップ201、202、211乃
至213が通常の処理と共通に用いられるが、回転位置
角度θ、電圧指令ベクトル(Vd、Vq)等の求め方が
異なっている。
Next, a case where the permanent magnet field synchronous motor 1 is driven at a low speed will be described. Step 203 in FIG.
When the magnitude V of the voltage command vector becomes smaller than the lower limit value Vth1, a determination of YES is made. Thereafter, a correction period is set, and a preliminary interrupt process different from the normal interrupt process by the interrupt control program is performed. In this interrupt processing, the steps 201, 202, 211 to 213 are used in common with the normal processing, but the method of obtaining the rotational position angle θ, the voltage command vector (Vd, Vq) and the like is different.

【0037】ステップ214においては、パルスカウン
ト変数cが判定される。上記通常の制御処理の間はステ
ップ204でパルスカウント変数cがリセットされる。
従って、通常の制御処理から予備の制御処理に切り替わ
った最初の制御周期ではc=0である。このため、ステ
ップ214における判定がYESとなり、ステップ21
5の処理がなされる。
In step 214, the pulse count variable c is determined. During the normal control process, the pulse count variable c is reset at step 204.
Therefore, c = 0 in the first control cycle in which the normal control processing is switched to the preliminary control processing. Therefore, the determination in step 214 is YES, and step 21
5 is performed.

【0038】このステップ215では、後述するステッ
プ307、308で決定する切り換えフラグFdqの値
が判定される。ここで、切り換えフラグFdq=0のと
き、ステップ215における判定がYESとなる。これ
に伴い、ステップ216において、割り込み制御プログ
ラムにて通常の制御処理から予備の制御処理に切り替わ
る直前の制御周期における電圧指令ベクトル(Vd、V
q)の成分であるデータVd0 、Vq0 に対しパルス電
圧ベクトルΔVがd軸方向のみ加算される。そして、こ
の加算結果が電圧指令ベクトル(Vd、Vq)とされ
る。
In step 215, the value of the switching flag Fdq determined in steps 307 and 308 described later is determined. Here, when the switching flag Fdq = 0, the determination in step 215 is YES. Accordingly, in step 216, the voltage command vectors (Vd, Vd) in the control cycle immediately before switching from the normal control processing to the preliminary control processing by the interrupt control program.
The pulse voltage vector ΔV is added only to the d-axis direction to the data Vd0 and Vq0 which are the components of q). Then, the addition result is set as a voltage command vector (Vd, Vq).

【0039】即ち、次の数8及び数9の両式に基づき、
電圧指令ベクトル(Vd、Vq)が計算される)。
That is, based on the following equations (8) and (9),
The voltage command vector (Vd, Vq) is calculated).

【0040】[0040]

【数8】Vd=Vd0 +ΔVVd = Vd0 + ΔV

【0041】[0041]

【数9】Vq=Vq0 また、ステップ215において、切り換えフラグFdq
=1のときNOとの判定がなされ、ステップ217にお
いて、データVd0 、Vq0 にパルス電圧ベクトルΔV
がq軸方向のみに加算される。そして、この加算結果が
電圧指令ベクトル(Vd、Vq)とされる。
Vq = Vq0 In step 215, the switching flag Fdq
= 1, it is determined as NO. In step 217, the pulse voltage vector ΔV is added to the data Vd0 and Vq0.
Is added only in the q-axis direction. Then, the addition result is set as a voltage command vector (Vd, Vq).

【0042】即ち、次の数10、11の両式に基づき電
圧指令ベクトル(Vd、Vq)が計算される。なお、切
り換えフラグFdqはステップ101でFdq=0と初
期化され、その後は後述するステップ307、308の
みで書き換えられる。
That is, the voltage command vectors (Vd, Vq) are calculated based on the following equations (10) and (11). The switching flag Fdq is initialized to Fdq = 0 in step 101, and thereafter, is rewritten only in steps 307 and 308 described later.

【0043】[0043]

【数10】Vd=Vd0Vd = Vd0

【0044】[0044]

【数11】Vq=Vq0 +ΔV 次に、ステップ222で、現制御周期の回転位置角度
が、回転速度ωを一定と見なして1周期前の制御周期で
計算した回転位置角度θold から線形に外挿して求めら
れる。
Vq = Vq0 + ΔV Next, in step 222, the rotational position angle in the current control cycle is linearly extrapolated from the rotational position angle θold calculated in the control cycle one cycle before, assuming that the rotational speed ω is constant. Required.

【0045】即ち、制御周期をTp としては、(θ+T
p ・ω)が現制御周期の回転位置角度θとされる。ま
た、計算した回転位置角度θがθold と更新される。ス
テップ232では、パルスカウント変数cをインクレメ
ントした値が自然数N(modNで示す)で除算される
とともに、この除算結果の余りが求められる。そして、
この余りがパルスカウント変数cと更新される。ここ
で、パルスカウント変数cは1に更新される。なお、N
は、6以上の自然数であって、パルス電圧ベクトルを重
畳することで生じるトルクのリプルが無視できる十分に
大きな数(例えば20以上)とする。
That is, assuming that the control cycle is Tp, (θ + T
p · ω) is the rotational position angle θ in the current control cycle. The calculated rotational position angle θ is updated to θold. In step 232, the value obtained by incrementing the pulse count variable c is divided by a natural number N (indicated by modN), and the remainder of the division result is obtained. And
This remainder is updated as the pulse count variable c. Here, the pulse count variable c is updated to 1. Note that N
Is a natural number of 6 or more, and a sufficiently large number (for example, 20 or more) in which torque ripple generated by superimposing the pulse voltage vector can be ignored.

【0046】そして、ステップ222で計算された回転
位置角度θに基づいて、上記通常の処理と同様にステッ
プ211乃至213の処理がなされる。これにより、ス
テップ216又は217で設定した回転座標上の電圧指
令ベクトル(Vd、Vq)が三相の電圧指令ベクトル
(Vu、Vv、Vw)に変換されPWM回路32に出力
される。
Then, based on the rotational position angle θ calculated in step 222, the processing of steps 211 to 213 is performed in the same manner as the above-described normal processing. As a result, the voltage command vector (Vd, Vq) on the rotational coordinates set in step 216 or 217 is converted into a three-phase voltage command vector (Vu, Vv, Vw) and output to the PWM circuit 32.

【0047】次の制御周期では、パルスカウント変数c
=1であるから、割り込み制御プログラムがステップ2
03からステップ214、218を経てステップ219
に進む。このステップ219では、ステップ215と同
様に切り換えフラグFdqが判定される。切り換えフラ
グFdq=0のとき、ステップ219における判定がY
ESとなり、ステップ220にて、パルス電圧ベクトル
(−ΔV)が更新データVd0 、Vq0 に対しd軸方向
のみ加算される。この加算結果が電圧ベクトル(Vd、
Vq)とされる。
In the next control cycle, the pulse count variable c
= 1, the interrupt control program executes step 2
03 through steps 214 and 218 to step 219
Proceed to. In step 219, the switching flag Fdq is determined as in step 215. When the switching flag Fdq = 0, the determination in step 219 is Y
It becomes ES, and in step 220, the pulse voltage vector (-ΔV) is added to the update data Vd0 and Vq0 only in the d-axis direction. The result of this addition is a voltage vector (Vd,
Vq).

【0048】即ち、ステップ220において、次の数1
2及び数13の各式に基づき電圧指令ベクトル(Vd、
Vq)が計算される。
That is, in step 220, the following equation 1
The voltage command vector (Vd,
Vq) is calculated.

【0049】[0049]

【数12】Vd=Vd0 −ΔVVd = Vd0−ΔV

【0050】[0050]

【数13】Vq=Vq0 また、ステップ219において、切り換えフラグFdq
=1のとき、NOとの判定がなされ、パルス電圧ベクト
ル(−ΔV)が、更新データVd0 、Vq0 にq軸方向
のみ加算され、この加算結果が電圧指令ベクトル(V
d、Vq)とされる。
Vq = Vq0 In step 219, the switching flag Fdq
When = 1, a determination of NO is made, and the pulse voltage vector (-.DELTA.V) is added to the update data Vd0 and Vq0 only in the q-axis direction.
d, Vq).

【0051】即ち、ステップ221において、電圧指令
ベクトル(Vd、Vq)が次の数14及び数15の式に
基づき計算される。
That is, in step 221, the voltage command vector (Vd, Vq) is calculated based on the following equations (14) and (15).

【0052】[0052]

【数14】Vd=Vd0Vd = Vd0

【0053】[0053]

【数15】Vq=Vq0 −ΔV 従って、電圧指令ベクトル(Vd、Vq)の各成分V
d、Vqが各更新データVd0 、Vq0 を中心に予備の
制御処理の最初の制御周期(c=0)では正側に大きく
振れ、次の制御周期(c=1)では負側に大きく振れ
る。
Vq = Vq0−ΔV Therefore, each component V of the voltage command vector (Vd, Vq)
d and Vq largely swing to the positive side in the first control cycle (c = 0) of the preliminary control processing around the update data Vd0 and Vq0, and swing greatly to the negative side in the next control cycle (c = 1).

【0054】即ち、上記最初の制御周期と次の制御周期
よりなる小期間に電圧指令ベクトル(Vd、Vq)の各
成分はその平均において0のパルス時系列により補正さ
れる。ステップ222では、上記最初の制御周期と同様
に回転位置角度θが求められ、この回転位置角度θに基
づいてステップ211乃至213の処理がなされる。ス
テップ232では、パルスカウント変数cがインクリレ
メントされていくから、続く制御周期(c=2)では、
割り込み制御プログラムがステップ214、218及び
219を経てステップ220又は221に進む。そし
て、回転座標上の電圧指令ベクトルの成分Vd、Vqに
おいては、切り換えフラグFdq=0のとき、d軸方向
のみが各更新データVd0 、Vq0 に対し負側に大きく
振れ、切り換えフラグFdq=1のとき、q軸方向のみ
が、各更新データVd0 、Vq0に対し負側に大きく振
れる。
That is, each component of the voltage command vector (Vd, Vq) is corrected by a pulse time series of 0 in its average in a short period of the first control cycle and the next control cycle. In step 222, the rotational position angle θ is obtained in the same manner as in the first control cycle, and the processing of steps 211 to 213 is performed based on the rotational position angle θ. In step 232, since the pulse count variable c is incremented, in the subsequent control cycle (c = 2),
The interrupt control program proceeds to step 220 or 221 via steps 214, 218 and 219. In the components Vd and Vq of the voltage command vector on the rotating coordinates, when the switching flag Fdq = 0, only the d-axis direction largely swings to the negative side with respect to each of the update data Vd0 and Vq0, and the switching flag Fdq = 1 At this time, only the q-axis direction largely swings to the negative side with respect to each of the update data Vd0 and Vq0.

【0055】さらに、続く制御周期(c=3)では割り
込み制御プログラムがステップ214、215を経てス
テップ216又は217に進む。そして、電圧指令ベク
トルの成分Vd、Vqにおいては、切り換えフラグFd
q=0のとき、d軸方向のみが各更新データVd0 、V
q0 に対して正側に大きく振れ、切り換えフラグFdq
=1のとき、q軸方向のみが各更新データVd0 、Vq
0 に対して正側に大きく振れる。
Further, in the subsequent control cycle (c = 3), the interrupt control program proceeds to step 216 or 217 via steps 214 and 215. Then, in the components Vd and Vq of the voltage command vector, the switching flag Fd
When q = 0, only the update data Vd0, V
q0, the switching flag Fdq
When = 1, only the update data Vd0, Vq in the q-axis direction
It swings greatly to the positive side with respect to 0.

【0056】即ち、この2つの制御周期よりなる小期間
に電圧指令ベクトル(Vd、Vq)の各成分はその平均
において0のパルス時系列により補正される。しかし
て、通常の処理から予備の制御処理に切り替わると、補
正期間の最初の連続する4制御周期におけるパルス電圧
ベクトルΔVは、この4制御周期内で切り換えフラグF
dqの値が変化しないため、d軸或いはq軸方向に1:
−1:−1:1の比である。また、後半の小期間のパル
ス時系列は前半の小期間におけるパルス電圧ベクトルを
反転したパルス時系列となっており、各小期間における
平均が0である。
That is, each component of the voltage command vector (Vd, Vq) is corrected by a pulse time series of 0 in its average during the short period composed of these two control periods. When the normal processing is switched to the preliminary control processing, the pulse voltage vector ΔV in the first four consecutive control cycles of the correction period becomes the switching flag F within the four control cycles.
Since the value of dq does not change, in the d-axis or q-axis direction, 1:
-1: -1: 1 ratio. Further, the pulse time series of the second half period is a pulse time series obtained by inverting the pulse voltage vector in the first half period, and the average in each short period is zero.

【0057】上記4制御周期が終了してパルスカウンタ
変数cが4になると、割り込み制御プログラムはステッ
プ203、214、218、223を経てステップ22
4に進む。ステップ224では、通常の制御処理のステ
ップ205と同様の処理がなされる。即ち、回転位置角
度θが数1の式に基づき計算される。このとき、電圧指
令ベクトルの大きさが小さいと、数1の式の分母・分子
共、値が小さくなりノイズの影響によって回転位置角度
θの算出精度が落ちる。
When the above four control cycles are completed and the pulse counter variable c becomes 4, the interrupt control program goes through steps 203, 214, 218 and 223 to step 22.
Proceed to 4. In step 224, the same processing as step 205 in the normal control processing is performed. That is, the rotational position angle θ is calculated based on the equation (1). At this time, if the magnitude of the voltage command vector is small, the value of both the denominator and the numerator in Equation 1 becomes small, and the accuracy of calculating the rotational position angle θ decreases due to the influence of noise.

【0058】そこで、ステップ216、217、22
0、221で本来の電圧指令ベクトルに大きなパルス電
圧ベクトルを重畳することで、電圧指令ベクトルを大き
くして回転位置角度θの算出精度が低下するのを防いで
いる。しかし、パルス電圧ベクトルを重畳するこの場合
においても、同一方向にパルス電圧ベクトルを重畳する
のでは、図7にて示すように、数1の式の分母Vcの値
が0となる時がある。このとき、数1の式の計算結果は
発散し正確な回転位置角度θを求めることはできない。
Then, steps 216, 217, 22
By superimposing a large pulse voltage vector on the original voltage command vector at 0 and 221, the voltage command vector is made large and the calculation accuracy of the rotational position angle θ is prevented from lowering. However, even in this case where the pulse voltage vector is superimposed, if the pulse voltage vector is superimposed in the same direction, the value of the denominator Vc in the equation (1) may become 0 as shown in FIG. At this time, the calculation result of Expression 1 diverges, and an accurate rotation position angle θ cannot be obtained.

【0059】そこで、図3及び図6の処理ルーチン22
5において、この問題点に対する対策がなされる。図6
のステップ304では、ステップ224で数1の式に基
づき回転位置角度θを計算した際の分母Vcの値が判定
される。ここで、回転位置角度θが、予め設定した下限
値Vth3 より小さいと、処理ルーチン225がステップ
306に進み、ここで、切り換えフラグFdqが判定さ
れる。
Therefore, the processing routine 22 shown in FIGS.
At 5, countermeasures are taken against this problem. FIG.
In step 304, the value of the denominator Vc at the time when the rotational position angle θ is calculated based on the equation (1) in step 224 is determined. If the rotational position angle θ is smaller than the preset lower limit value Vth3, the processing routine 225 proceeds to step 306, where the switching flag Fdq is determined.

【0060】この切り換えフラグFdq=0のとき、ス
テップ306でのYESとの判定のもとステップ307
にて切り換えフラグFdq=1とセットされる。また、
ステップ306での判定がNOとなる場合には、ステッ
プ308において、切り換えフラグFdq=0とセット
される。ここで、切り換えフラグFdqの値を切り換え
ることにより、ステップ215、219で、次回からパ
ルス電圧ベクトルを重畳する方向が、d軸方向とq軸方
向の間で入れ代わることになる。
When the switching flag Fdq = 0, the determination in step 306 is YES, and the process proceeds to step 307.
, The switching flag Fdq = 1 is set. Also,
If the determination in step 306 is NO, in step 308, the switching flag Fdq is set to 0. Here, by switching the value of the switching flag Fdq, in steps 215 and 219, the direction in which the pulse voltage vector is superimposed next time is switched between the d-axis direction and the q-axis direction.

【0061】即ち、永久磁石界磁同期電動機1の低回転
速度時に、ステップ214以下の予備の制御処理が繰り
返される場合には、数1の式の分母Vcの値が小さくな
ったときにパルス電圧ベクトルを重畳する方向が切り換
えられるため、数1の式の分母Vcの値はそれ以上小さ
くならなくなる。このとき、数1の式の分母Vcの値
は、図8に示すようになり、下限値Vth3より小さくな
らない。このため、回転位置角度θの算出精度は確保さ
れる。なお、通常の制御処理から予備の制御処理に切り
替わった直後については、そのときの切り換えフラグF
dqの値によって、ステップ224で数1の式の分母の
値が0になることもある。
That is, when the preliminary control processing of step 214 and subsequent steps is repeated at a low rotation speed of the permanent magnet field synchronous motor 1, when the value of the denominator Vc in the equation (1) becomes small, the pulse voltage is increased. Since the direction in which the vectors are superimposed is switched, the value of the denominator Vc in the equation (1) does not decrease any further. At this time, the value of the denominator Vc in the equation (1) is as shown in FIG. 8, and does not become smaller than the lower limit value Vth3. Therefore, the calculation accuracy of the rotational position angle θ is ensured. Immediately after switching from the normal control processing to the preliminary control processing, the switching flag F at that time is used.
Depending on the value of dq, the value of the denominator of equation (1) may become zero at step 224.

【0062】このときは、ステップ304で数1の式の
分母の値が下限値Vth2 (Vth2 <Vth3 )より小さい
と判定され、続いてステップ305で、現制御周期の回
転位置角度θが、1制御周期前の回転位置角度θold と
回転速度ωから線形に外挿して求められる。このとき、
ステップ224で計算した結果は無視される。また、ス
テップ309では、現制御周期の回転位置角度θがθol
d と更新される。
At this time, at step 304, it is determined that the value of the denominator of the equation (1) is smaller than the lower limit value Vth2 (Vth2 <Vth3). Then, at step 305, the rotational position angle θ of the current control cycle is set to 1 It is obtained by linear extrapolation from the rotational position angle θold and the rotational speed ω before the control cycle. At this time,
The result calculated in step 224 is ignored. In step 309, the rotational position angle θ in the current control cycle is θol
Updated to d.

【0063】ステップ226、227、230、231
では、通常の制御処理のステップ207、208、20
9、210と同様の処理がなされる。即ち、ステップ2
26において、固定座標上の電流ベクトル(Ix、I
y)が数4の式に基づき回転座標上の電流ベクトル(I
d、Iq)に変換される。そして、ステップ227にお
いて、回転速度ωが数5の式に基づき計算され、ステッ
プ230にて、PI制御により電圧指令ベクトル(V
d、Vq)が求められる。
Steps 226, 227, 230, 231
Then, steps 207, 208, and 20 of the normal control process
The same processing as in steps 9 and 210 is performed. That is, step 2
At 26, the current vector (Ix, Ix
y) is the current vector (I
d, Iq). Then, in step 227, the rotation speed ω is calculated based on the equation (5), and in step 230, the voltage command vector (V
d, Vq).

【0064】そして、ステップ230で求めた電圧指令
ベクトル(Vd、Vq)の各成分がステップ231にて
Vd0 、Vq0 として更新されるとともに、電圧指令ベ
クトルの大きさVが数6の式に基づき計算される。次の
制御周期では、パルスカウント変数cが5になるから、
割り込み制御プログラムがステップ203、214、2
18を経て223からステップ228に進む。
The components of the voltage command vector (Vd, Vq) obtained in step 230 are updated as Vd0 and Vq0 in step 231, and the magnitude V of the voltage command vector is calculated based on the equation (6). Is done. In the next control cycle, the pulse count variable c becomes 5,
Steps 203, 214, 2
The processing proceeds from 223 to step 228 via 18.

【0065】ステップ228では、回転位置角度θが、
1周期前の制御周期においてステップ224(或いはス
テップ305)、及び227で計算した回転位置角度θ
old及び回転速度ωに基づいてステップ222と同様に
外挿して求められる。そして、この計算結果がθold と
して更新される。次いで、ステップ229において、固
定座標上の電流ベクトル(Ix、Iy)が、当該回転位
置角度θに基づいてステップ207におけると同様に回
転座標上の二相の電流ベクトル(Id、Iq)に変換さ
れる。その後、割り込み制御プログラムが上記ステップ
230に進む。
In step 228, the rotational position angle θ is
In the control cycle one cycle before, the rotational position angle θ calculated in step 224 (or step 305) and 227
It is obtained by extrapolation in the same manner as in step 222 based on the old and the rotation speed ω. Then, the calculation result is updated as θold. Next, in step 229, the current vector (Ix, Iy) on the fixed coordinates is converted into a two-phase current vector (Id, Iq) on the rotational coordinates in the same manner as in step 207, based on the rotational position angle θ. You. Thereafter, the interrupt control program proceeds to step 230.

【0066】次の制御周期では、パルスカウント変数c
=6(N>6の場合)であるから、ステップ203で、
電圧指令ベクトルの大きさVが下限値Vth1 より大きい
とき(V>Vth1 のとき)、NOとの判定がなされる。
これに伴い、上記補正期間の処理が終了し通常の制御処
理となる。また、電圧指令ベクトルの大きさVが下限V
th1 より小さいとき(V<Vth1のとき)は、割り込み
制御プログラムは再びステップ214、218、223
を経てステップ228に進む。
In the next control cycle, the pulse count variable c
= 6 (when N> 6), so in step 203,
When the magnitude V of the voltage command vector is larger than the lower limit value Vth1 (when V> Vth1), a determination of NO is made.
Along with this, the processing in the correction period ends, and normal control processing is performed. In addition, the magnitude V of the voltage command vector is lower limit V
When it is smaller than th1 (when V <Vth1), the interrupt control program returns to steps 214, 218 and 223
Then, the process proceeds to step 228.

【0067】即ち、後の制御周期では、更新される電圧
指令ベクトルの大きさVが下限値より小さく(V<Vth
1 のとき)、パルスカウント変数c≦N−1である限り
ステップ228乃至230の処理がなされる。つまり、
回転速度ωが一定として回転位置角度θが線形に外挿し
て求められる。そして、電流ベクトル(Id、Iq)及
び電圧指令ベクトル(Vd、Vq)が、上記回転位置角
度θ及び回転速度ωに基づいて得られる。その後、上記
補正期間の処理は終了する。
That is, in the subsequent control cycle, the magnitude V of the updated voltage command vector is smaller than the lower limit (V <Vth
At the time of 1), the processing of steps 228 to 230 is performed as long as the pulse count variable c ≦ N−1. That is,
Assuming that the rotation speed ω is constant, the rotation position angle θ is obtained by linear extrapolation. Then, the current vector (Id, Iq) and the voltage command vector (Vd, Vq) are obtained based on the rotational position angle θ and the rotational speed ω. Thereafter, the processing in the correction period ends.

【0068】なお、本発明の実施にあたり、上記数1の
式に代えて、次の数16乃至数19の各式を採用し、数
16及び数17の各式に基づきV1、V2を算出し、こ
れら各V1、V2に応じて数18又は数19の式に基づ
き位置角度θを算出するようにしてもよい。これによっ
ても、上記実施形態と同様の作用効果を確保できる。
In practicing the present invention, the following equations (16) to (19) are adopted instead of the above equation (1), and V1 and V2 are calculated based on the equations (16) and (17). Alternatively, the position angle θ may be calculated based on the equation (18) or (19) according to each of V1 and V2. With this, the same operation and effect as those of the above embodiment can be ensured.

【0069】[0069]

【数16】V1=Vy−(Rd+pLd)Iy+ωLq
Ix−ωLdIx
V1 = Vy− (Rd + pLd) Iy + ωLq
Ix-ωLdIx

【0070】[0070]

【数17】V2=−Vx+(Rd+pLd)Ix+ωL
qIy−ωLdIy
V2 = −Vx + (Rd + pLd) Ix + ωL
qIy-ωLdIy

【0071】[0071]

【数18】sinθ=V1/{V12 +V22 1/2 ## EQU18 ## sin θ = V1 / {V1 2 + V2 21/2

【0072】[0072]

【数19】cosθ=V2/{V12 +V22 1/2 ここで、数18又は数19の各式の分母が小さくなる
と、回転位置角度θの算出誤差が増大する。このため、
上記ステップ301、304(図5、図6参照)にて、
数18又は数19の各式の分母を分母Vcに代えて判定
するようにしてあもよい。
Cos θ = V2 / {V1 2 + V2 21/2 Here, when the denominator of each of the equations (18) and (19) becomes small, the calculation error of the rotational position angle θ increases. For this reason,
In steps 301 and 304 (see FIGS. 5 and 6),
The determination may be made by replacing the denominator in each of the equations 18 or 19 with the denominator Vc.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施形態を示す概略全体構成図であ
る。
FIG. 1 is a schematic overall configuration diagram showing an embodiment of the present invention.

【図2】図1のマイクロコンピュータにより実行される
主制御プログラムのフローチャートである。
FIG. 2 is a flowchart of a main control program executed by the microcomputer of FIG. 1;

【図3】図1のマイクロコンピュータにより実行される
割り込み制御プログラムのフローチャートの前段部であ
る。
FIG. 3 is a first part of a flowchart of an interrupt control program executed by the microcomputer of FIG. 1;

【図4】図1のマイクロコンピュータにより実行される
割り込み制御プログラムのフローチャートの後段部であ
る。
FIG. 4 is a latter part of a flowchart of an interrupt control program executed by the microcomputer of FIG. 1;

【図5】図3の処理ルーチン206の詳細フローチャー
トである。
FIG. 5 is a detailed flowchart of a processing routine 206 in FIG. 3;

【図6】図3の処理ルーチン225の詳細フローチャー
トである。
FIG. 6 is a detailed flowchart of a processing routine 225 of FIG. 3;

【図7】回転位置角度θの算出式(数1の式)の分母の
時間的変化を示すタイミングチャートである。
FIG. 7 is a timing chart showing a temporal change of a denominator of a calculation formula (formula 1) for the rotational position angle θ.

【図8】パルス電圧ベクトルを加算する場合において回
転位置角度θの算出式(数1の式)の分母の時間的変化
を示すタイミングチャートである。
FIG. 8 is a timing chart showing a temporal change of a denominator of an equation for calculating the rotational position angle θ (Equation 1) when a pulse voltage vector is added.

【符号の号の説明】[Explanation of sign numbers]

1…永久磁石界磁同期電動機、2…交流電力発生回路、
3…制御回路、21…直流電源、22…インバータ、3
1…マイクロコンピュータ、32…PWM回路、33乃
至36…A−D変換器、42…電流センサ。
1: permanent magnet field synchronous motor, 2: AC power generation circuit,
3 ... control circuit, 21 ... DC power supply, 22 ... inverter, 3
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... microcomputer, 32 ... PWM circuit, 33-36 ... AD converter, 42 ... current sensor.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 電圧指令ベクトルに基づき多相型永久磁
石界磁同期電動機(1)に多相の相電流を流すように多
相の交流電力を供給してこの永久磁石界磁同期電動機を
トルク制御する第1ステップ(213)と、 前記電圧指令ベクトルの大きさを判定する第2ステップ
(203)と、 前記相電流及び前記電圧指令ベクトルに基づき永久磁石
界磁同期電動機の回転位置角度を算出する第3ステップ
(205、224)と、 前記相電流、前記電圧指令ベクトル及び前記回転位置角
度に基づき永久磁石界磁同期電動機の回転速度を算出す
る第4ステップ(208、227)と、 前記回転位置角度及び回転速度とトルク指令値とに基づ
き前記電圧指令ベクトルを設定する第5ステップ(20
9乃至212)とを備え、 上記第1乃至第5のステップを制御周期にて繰り返すよ
うにした多相型永久磁石界磁同期電動機の制御方法にお
いて、 前記回転位置角度の算出値が発散領域にあるとき、最新
の回転位置角度の算出値に代えて、直前の制御周期にて
算出済の回転位置角度と直前の回転速度とに基づき現時
点の回転位置角度を補間により算出する第6ステップ
(301、302)を備えることを特徴とする永久磁石
界磁同期電動機の制御方法。
1. A multi-phase AC power is supplied to a multi-phase type permanent magnet field synchronous motor (1) based on a voltage command vector so that a multi-phase current flows. A first step of controlling (213); a second step of determining the magnitude of the voltage command vector (203); and calculating a rotational position angle of the permanent magnet field synchronous motor based on the phase current and the voltage command vector. A third step (205, 224) of calculating the rotation speed of the permanent magnet field synchronous motor based on the phase current, the voltage command vector and the rotation position angle (208, 227); A fifth step (20) of setting the voltage command vector based on the position angle, the rotation speed, and the torque command value;
9 to 212), wherein the first to fifth steps are repeated in a control cycle, wherein the calculated value of the rotational position angle is in a divergence region. In a sixth step (301), the current rotation position angle is calculated by interpolation based on the rotation position angle calculated in the immediately preceding control cycle and the immediately preceding rotation speed, instead of the latest calculated value of the rotation position angle. , 302). A method for controlling a permanent magnet field synchronous motor, comprising:
【請求項2】 前記第2ステップにて前記電圧指令ベク
トルの大きさが所定の下限値より小さいと判定したと
き、その後の複数の制御周期においてパルス電圧ベクト
ルを前記電圧指令ベクトルに加算して加算電圧指令ベク
トルとし、前記複数の制御周期で加算するパルス電圧ベ
クトルの平均値を略零にする第7ステップ(216、2
17、220、221)とを備え、 前記第1ステップにて、前記加算電圧指令ベクトルに基
づき永久磁石界磁同期電動機に多相の相電流を流すよう
に多相の交流電力を供給してこの永久磁石界磁同期電動
機をトルク制御するようにし、 前記回転位置角度の算出値が発散領域にあるとき、前記
第7ステップにて、前記回転位置角度の算出値が前記発
散領域から外れるように、前記パルス電圧ベクトルの方
向を切り換えて前記電圧指令ベクトルに加算して前記加
算電圧指令ベクトルとする請求項1に記載の永久磁石界
磁同期電動機の制御方法。
2. When the magnitude of the voltage command vector is determined to be smaller than a predetermined lower limit value in the second step, a pulse voltage vector is added to the voltage command vector in a plurality of subsequent control cycles. A seventh step (216, 2) in which the average value of the pulse voltage vectors to be added in the plurality of control periods is set to approximately zero as a voltage command vector.
17, 220, 221). In the first step, based on the added voltage command vector, multi-phase AC power is supplied so as to flow a multi-phase current to the permanent magnet field synchronous motor. The torque of the permanent magnet field synchronous motor is controlled, and when the calculated value of the rotational position angle is in the divergence region, the calculated value of the rotational position angle deviates from the divergence region in the seventh step, 2. The control method for a permanent magnet field synchronous motor according to claim 1, wherein the direction of the pulse voltage vector is switched and added to the voltage command vector to obtain the added voltage command vector.
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